CN106637087B - 蒸镀设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种蒸镀设备，该蒸镀设备包括：蒸镀腔室，以及掩膜版支撑线圈，所述掩膜版支撑线圈至少包括相对设置的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈之间包括掩膜版设置区域，所述第一线圈和所述第二线圈上分别通入第一电流和第二电流，以使在所述掩膜版设置区域内形成的磁场的磁场强度均匀。本发明实施例通过利用掩膜版支撑线圈在掩膜版设置区域内形成磁场强度均匀的磁场，解决了现有的蒸镀设备中掩膜版因中央区域受力不平衡易发生形变，同时本发明解决了掩膜版在竖直方向上和水平方向上存在的受力问题，避免了掩膜版在定位过程中的受损以及PS柱的擦伤。

Description

蒸镀设备
技术领域
本发明实施例涉及蒸镀技术，尤其涉及一种蒸镀设备。
背景技术
蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华，使之在工件或基板表面析出的过程。将蒸镀材料加热并镀到基板上称为真空蒸镀，或叫真空镀膜。真空镀膜工艺大量应用于设备(如显示面板)的制造过程中。
在显示面板的蒸镀制程中，掩膜版被用来对玻璃基板特定区域进行遮挡，以使蒸镀材料在未遮挡区域析出成膜。理论上掩膜版表面应与玻璃基板平行，此时蒸镀结果与掩膜版应完全对应，和设计相符。
但实际情况是，由于掩膜版的边缘被固定于支撑架上，掩膜版极薄(厚度为数十微米)且受力不平衡，其中央区域会产生不可忽略的形变。在该变形的影响下，玻璃基板上得到的膜与预期情况产生偏差，进而使得蒸镀设备的蒸镀效果不佳。此外，蒸镀设备在固定掩膜版的过程中，如果掩膜版在竖直方向上受力的变化很大，则掩膜会以很大的速度撞击玻璃基板，因而造成玻璃基板的损伤以及掩膜版的受损。再者，如果掩膜版在水平方向上受到力的作用，还会造成位于玻璃基板上PS柱的擦伤问题。
发明内容
本发明提供一种蒸镀设备，以实现防止掩膜版因中央区域受力不平衡产生形变的不良现象产生，解决掩膜版在竖直方向上和水平方向上存在的受力问题，提高蒸镀设备的蒸镀效果的目的。
本发明实施例提供了一种蒸镀设备，该蒸镀设备包括：蒸镀腔室，以及掩膜版支撑线圈，所述掩膜版支撑线圈至少包括相对设置的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈之间包括掩膜版设置区域，所述第一线圈和所述第二线圈上分别通入第一电流和第二电流，以使在所述掩膜版设置区域内形成的磁场的磁场强度均匀。
本发明实施例利用掩膜版支撑线圈在掩膜版设置区域内形成磁场强度均匀的磁场，以使位于该掩膜版设置区域内的掩膜版的中央区域受力平衡，解决了现有的蒸镀设备中支撑架从掩膜版的边缘固定该掩膜版，掩膜版因中央区域受力不平衡易发生形变，进而影响蒸镀效果的问题，实现了防止掩膜版因中央区域受力不平衡而发生形变的不良现象产生，提高蒸镀设备的蒸镀效果的目的。同时本发明实施例提供的掩膜版在定位的过程中，竖直方向上受力的变化较小，水平方向上受力几乎为零，掩膜不会以很大的速度撞击玻璃基板，避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤问题。
附图说明
图1a为现有的一种蒸镀设备在蒸镀过程中理想的结构示意图；
图1b为现有的一种蒸镀设备在蒸镀过程中实际的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种蒸镀设备的内部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种掩膜版支撑线圈的形状示意图；
图4a和图4b为掩膜版支撑线圈产生磁场强度均匀的磁场需满足条件的推导示意图；
图5a、图5b以及图5c为利用仿真的方法得到的亥姆霍兹线圈的磁场强度分布情况示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种蒸镀设备的内部结构示意图；
图7为掩膜版搬运线圈产生磁场强度梯度均匀的磁场需满足条件的推导示意图；
图8a、图8b以及图8c为利用仿真的方法得到的反亥姆霍兹线圈的磁场强度分布情况示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种蒸镀设备的内部结构示意图；
图10a、图10b以及图10c为掩膜版位于图9中提供的蒸镀设备中因磁场的存在而产生的加速度的分布情况示意图；
图11为本发明实施例提供的又一种蒸镀设备的内部结构示意图；
图12为本发明实施例提供的又一种蒸镀设备的内部结构示意图；
图13为本发明实施例提供的又一种蒸镀设备的内部结构示意图；
图14为本发明实施例提供的又一种掩膜版支撑线圈的结构示意图；
图15为本发明实施例提供的又一种掩膜版支撑线圈的结构示意图；
图16为本发明实施例提供的又一种掩膜版支撑线圈的结构示意图；
图17为本发明实施例提供的又一种掩膜版支撑线圈的结构示意图；
图18为本发明实施例提供的又一种掩膜版支撑线圈的结构示意图；
图19为本发明实施例提供的又一种掩膜版搬运线圈的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1a为现有的一种蒸镀设备在蒸镀过程中理想的结构示意图，图1b为现有的一种蒸镀设备在蒸镀过程中实际的结构示意图。参见图1a和图1b，该蒸镀设备包括蒸镀腔室(未示出)，支撑架11和掩膜版12，掩膜版12的边缘被固定于支撑架11上，在掩膜版12位于玻璃基板13的一侧。蒸镀源14位于掩膜版12远离玻璃基板13的另一侧。其中掩膜版12为镂空结构，其对玻璃基板13特定区域131进行遮挡，并将玻璃基板13待蒸镀区132暴露出来，以使蒸镀材料从蒸镀源14中喷出后在待蒸镀区132析出成膜。对比图1a和图1b，在实际使用中，由于掩膜版12的边缘被固定于支撑架11上，掩膜版12中央区域在竖直方向(即Z轴)方向上仅受到重力作用。在重力的作用下，掩膜版12会产生不可忽略的形变，使得掩膜版12和玻璃基板13之间存在缝隙。当蒸镀材料在玻璃基板13待蒸镀区132析出成膜时，会在掩膜版12和玻璃基板13之间的缝隙少量析出，进而使得蒸镀设备的蒸镀效果不佳。
若利用现有的蒸镀设备通过蒸镀形成红、绿、蓝像素阵列的各膜层，由于各膜层在蒸镀过程中均会出现上述偏差，会使得显示面板像素单元边缘交叠。无疑,这将影响显示面板的显示效果，甚至使得显示面板报废。此外，蒸镀设备在固定掩膜版的过程中，如果掩膜版在竖直方向上受力的变化很大，则掩膜会以很大的速度撞击玻璃基板，因而造成玻璃基板的损伤以及掩膜版的受损。再者，如果掩膜版在水平方向上收到力的作用，还会造成位于玻璃基板上PS柱的擦伤问题。
图2为本发明提供的一种蒸镀设备的内部结构示意图。参见图2，该蒸镀设备包括蒸镀腔室(图中未示出)，以及掩膜版支撑线圈20。掩膜版支撑线圈20至少包括相对设置的第一线圈21和第二线圈22，第一线圈21和第二线圈22之间包括掩膜版设置区域30，第一线圈21和第二线圈22上分别通入第一电流和第二电流，以使在掩膜版设置区域30内形成的磁场的磁场强度均匀。
可选地，参见图2，该蒸镀设备还包括掩膜版31，掩膜版31的材料为铁磁材料。铁磁材料的掩膜版31在该掩膜版设置区域30会受到来自掩膜版支撑线圈20的吸引力的作用。掩膜版31在吸引力和重力的共同作用下，或者掩膜版31在吸引力、支撑架对掩膜版31支撑力和重力的共同作用下，掩膜版31各位置处均受力平衡。这样可以有效杜绝掩膜版31应受力不平衡而发生形变的不良现象产生。
可选地，掩膜版支撑线圈包含的所有线圈的电流方向均与第一绕行方向相同。这里第一绕行方向可以为顺时针方向，也可以为逆时针方向。进一步地，掩膜版支撑线圈包含的各线圈上的电流值与各线圈自身的匝数的乘积相等。掩膜版支撑线圈中各线圈的轴线重合。示例性地，由于图2中掩膜版支撑线圈20仅包括第一线圈21和第二线圈22，第一线圈21上的第一电流和第二线圈22上的第二电流的电流方向均与第一绕行方向相同。在图2中，第一绕行方向为逆时针方向。第一线圈21上的第一电流与第一线圈21的匝数的乘积与第二线圈22上的第二电流与第二线圈22的匝数的乘积相等。第一线圈21和第二线圈22的轴线重合。
掩膜版支撑线圈中各线圈的形状可以为对称图形，也可以为非对称图形。当掩膜版支撑线圈中各线圈的形状为对称图形时，各线圈的形状可以为圆形、多边形、椭圆形等。如图2中，第一线圈21和第二线圈22的形状均为圆形。图3为本发明实施例提供的另一种掩膜版支撑线圈的形状示意图。该掩膜版支撑线圈20中各线圈的形状还可以为图3中给出的跑道形。
需要说明的是，由于掩膜版支撑线圈20中各线圈的形状不同，为了使得掩膜版支撑线圈20在掩膜版设置区域30内形成磁场强度均匀的磁场，需要满足的条件不同。下面以掩膜版支撑线圈20仅包括圆形的第一线圈21和圆形的第二线圈22为例，对掩膜版支撑线圈20产生磁场强度均匀的磁场需要满足的条件进行推导。为了计算简便，这里仅以掩膜版支撑线圈20在第二线圈22的轴线处产生的磁场为例进行推导。
图4a和图4b为掩膜版支撑线圈产生磁场强度均匀的磁场需满足条件的推导示意图。参见4a，以第二线圈22的轴线所在直线为Z轴，对于第二线圈22在轴线(Z轴)上A点处形成的磁场的磁感应强度Bz1′为：
其中，μ0为真空磁导率，zA为A点距第二线圈22所在平面的距离，R1为第二线圈22的半径，I1为第二线圈22上的第二电流和第二线圈22匝数的乘积。
进一步，参见图4b，考虑该掩膜版支撑线圈20仅包括第一线圈21和第二线圈22，且第一线圈21和第二线圈22的形状均为圆形。第一线圈21的半径和第二线圈22的半径相等，均为R1。第一电流的电流值与第一线圈的匝数的乘积和第二电流的电流值与第二线圈的匝数的乘积均为I1。第一线圈21和第二线圈22的轴线重合。第二线圈22(或第一线圈21)的轴线与第一线圈21所在平面相交于一点C,该轴线与第二线圈22所在平面相交于一点D。其中线段CD的长度即为第一线圈21和第二线圈22之间的距离。线段CD的中点为O。以O为坐标原点，以任意一条平行于第二线圈22(或第一线圈21)所在平面的直线为X轴，以第二线圈22(或第一线圈21)的轴线所在直线为Z轴建立直角坐标系。则对于该掩膜版支撑线圈20在轴线上B点处形成的磁场的磁感应强度Bz2为
其中，d1为第一线圈21和第二线圈22之间距离的一半，zB为B点与O点的之间的距离。
由于Bz2为偶函数。为了使得掩膜版支撑线圈20形成的磁场的磁场强度在Z＝0位置附近均匀，令z趋于0时，得到即当第一线圈21的半径R1、第二线圈22的半径R1以及第一线圈21和所述第二线圈22之间的距离2d1均相等时，掩膜版支撑线圈20所形成的磁场存在磁场强度均匀区域。此时，该第一线圈21和第二线圈22共同构成亥姆霍兹线圈。
下面利用仿真的方法对亥姆霍兹线圈所产生的磁场的磁场强度分布情况进行研究。令图4b中，第一线圈21的半径R1、第二线圈22的半径R1以及第一线圈21和第二线圈22之间的距离2d1均为1.732m，向第一线圈21和第二线圈22分别通入特定大小的第一电流和第二电流，该第一线圈21和第二线圈22之间形成的磁场的磁场强度分布示意图如图5a、图5b以及图5c所示。在图5a和图5b中纵轴表示亥姆霍兹线圈的轴向方向(即第一线圈21或第二线圈22的轴向方向)，对应图4b中Z轴方向。在图5a和图5c中横轴表示亥姆霍兹线圈的径向方向，对应图4b中X轴方向，该径向方向与轴向方向垂直。在图5a中曲线上的数值以及图5b的横坐标和图5c的纵坐标均表示磁场的磁场强度，单位为特斯拉(T)。
从图5a可以发现，第一线圈21和第二线圈22中间存在磁场强度均匀的区域。图5b为图4b中与Z轴平行且距Z轴0.4m(即X＝0.4m)的线段EF上的磁场强度分布示意图。从图5b可以发现，在Z＝-0.5m到Z＝0.5m处磁场的磁场强度基本保持不变。图5c为Z(Z＞0)取不同值时，磁场的磁场强度沿径向的分布的示意图。从图5c可以发现，对于任一Z值，磁场强度沿径向方向虽然存在微小的变化(当Z＝z1时，磁场强度沿径向方向最大变化量约为0.05T,该变化量远小于Z＝z1时任一位置处的磁场强度)，在误差允许的范围内，该磁场强度的微小变化可以忽略。
上述仿真数据说明，对第一线圈21和第二线圈22上分别通入第一电流和第二电流，确实可以在较大区域内形成磁场强度均匀的磁场，可以将该磁场强度均匀的区域用作为掩膜版设置区域30。
在具体使用时，可以根据掩膜版31的重量和尺寸，以及掩膜版支撑线圈20中线圈的个数、形状、尺寸等，选择合适大小的第一电流和第二电流，使得放置于掩膜版设置区域30内的掩膜版31受到等于或略小于重力的吸引力，以使位于该掩膜版31的受力平衡，这样可以解决现有的蒸镀设备中支撑架11从掩膜版31的边缘固定该掩膜版31，掩膜版31因受力不平衡易发生形变，进而影响蒸镀效果的问题，实现了防止掩膜版31产生形变，提高蒸镀设备的蒸镀效果的目的。
在上述技术方案的基础上，考虑到现有的蒸镀设备在蒸镀前时，往往先将玻璃基板固定，然后在磁铁阵列的控制下将掩膜版吸引至玻璃基板附近的目标位置，以使掩膜版与玻璃基板相接触，然后进行蒸镀。在实际操作中，在利于磁铁阵列将掩膜版吸引目标位置处的过程中，随着掩膜版位置的不断变化，掩膜版与磁铁阵列之间的距离不断变化，掩膜版受到来自磁铁阵列的吸引力随着掩膜版与磁铁阵列之间的距离的变化成指数形式增加。通常当掩膜版板运动至距磁铁阵列10mm时，掩膜版受到来自磁铁阵列的吸引力约为掩膜版重力的100倍以上。在这样大的吸引力的作用下，掩膜版的加速度极大，最终使得掩膜版以极大的速度撞击到玻璃基板，这会造成掩膜版褶皱。另外若玻璃基板上包括柱状隔垫物(photo-spacer)，这会造成柱状隔垫物擦伤，影响显示面板的显示效果。
众所周知，铁磁材料在不均匀磁场B中受力F与铁磁材料中的磁矩m和磁场梯度满足函数
由上式可知，铁磁材料在不均匀磁场中的受力不仅和磁感应强度有关，还和该处的磁场强度梯度有关。为了使得掩膜版能够以恒定速度或接近于恒定速度移动到目标位置处，可选地，可以设置该蒸镀设备还包括掩膜版搬运线圈，通过向该掩膜版搬运线圈输入特定大小的电流，使得在掩膜版设置区域内形成的磁场的磁场强度梯度均匀，以控制掩膜版的移动速度。还需要说明的是，本发明实施例提供的掩膜版在定位的过程中，竖直方向上受力的变化较小，水平方向上受力几乎为零，掩膜不会以很大的速度撞击玻璃基板，避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤问题。
图6为本发明提供的另一种蒸镀设备的内部结构示意图。具体地，参见图6，该蒸镀设备还包括至少一组掩膜版搬运线圈40(图6中示例性地仅包括一组掩膜版搬运线圈)。该掩膜版搬运线圈40包括相对设置的第三线圈41和第四线圈42，第三线圈41和第四线圈42上分别通入第三电流和第四电流，以使在掩膜版设置区域30内形成的磁场的磁场强度梯度均匀。
可选地，第三电流的方向与第一绕行方向相同，第四电流的方向与第一绕行方向相反。第三电流的电流值与第三线圈41的匝数的乘积等于第四电流的电流值与第四线圈42的匝数的乘积。第三线圈41和第四线圈42的轴线重合。掩膜版搬运线圈20和掩膜版支撑线圈40的轴线重合。
同样地，掩膜版搬运线圈40中第三线圈41和第四线圈42的形状可以为对称图形，也可以为非对称图形。当第三线圈41和第四线圈42为对称图形时，第三线圈41和第四线圈42的形状可以为圆形、多边形、椭圆形或跑道形等。
需要说明的是，由于掩膜版搬运线圈40中第三线圈41和第四线圈42的形状不同，为了使得掩膜版搬运线圈40在掩膜版设置区域30内形成磁场强度梯度均匀的磁场，需要满足的条件不同。下面以第三线圈41和第四线圈42为圆形为例，对掩膜版搬运线圈40产生磁场强度梯度均匀的磁场需要满足的条件进行推导。为了计算简便，这里仅以掩膜版搬运线圈40在第三线圈41的轴线处产生的磁场为例进行推导。
图7为掩膜版搬运线圈产生磁场强度梯度均匀的磁场需满足条件的推导示意图。参见图7，考虑该掩膜版搬运线圈40中第三线圈41和第四线圈42的半径相等，均为R2。第三电流的电流值与第三线圈41的匝数的乘积和第四电流的电流值与第四线圈42的匝数的乘积均为I2。第三线圈41和第四线圈42的轴线重合。第三线圈41(或第四线圈42)的轴线与第三线圈41所在平面相交于一点G,该轴线与第四线圈42所在平面相交于一点H。其中线段GH的长度即为第三线圈41和第四线圈42之间距离。线段GH的中点为O。以O为坐标原点，以任意一条平行于第三线圈41(或第四线圈42)所在平面的直线为X轴，以第三线圈41(或第四线圈42)的轴线所在直线为Z轴建立直角坐标系。则对于该掩膜版搬运线圈40在轴线上C点处形成的磁场的磁感应强度Bz3为：
其中，μ0为真空磁导率，d2为第三线圈41和第四线圈42之间距离的一半，zC为C点与O点的距离。
由于Bz3为奇函数。为了使得磁场的磁场强度在Z＝0附近均匀，令z趋于0时，得到即当第三线圈41和第四线圈42之间的距离2d2等于第三线圈41(或第四线圈42)半径R2的倍时，掩膜版搬运线圈40所形成的磁场存在磁场强度梯度均匀的区域。此时，该第三线圈41和第四线圈42共同构成反亥姆霍兹线圈。
下面利用仿真的方法对反亥姆霍兹线圈所产生的磁场的磁场强度梯度分布情况进行分析。参见图7，令第三线圈41的半径R2和第四线圈42的半径R2均为1m，第三线圈41和第四线圈42之间的距离2d2为1.732m，向第三线圈41和第四线圈42分别通入特定大小的第三电流和第四电流，该第三线圈41和第四线圈42之间形成的磁场的磁场强度梯度分布示意图如图8a、图8b以及图8c所示。在图8a和图8b中纵轴表示反亥姆霍兹线圈的轴向方向(即第三线圈41或第四线圈42的轴向方向)，对应图7中Z轴方向。在图8a和图8c中横轴表示反亥姆霍兹线圈的径向方向，对于图7中X轴方向，该径向方向与轴向方向垂直。在图8a中曲线上的数值以及图8b的横坐标和图8c的纵坐标均表示磁场的磁场强度梯度，单位为毫特斯拉每米(mT/m)。
从图8a可以发现，第三线圈41和第四线圈42中间存在磁场强度梯度均匀的区域。图8b对应图7中与Z轴平行且距Z轴0.4m(即X＝0.4m)的线段KJ上的磁场强度梯度分布示意图。从图8b可以发现，在Z＝-0.5m到Z＝0.5m处磁场的磁场强度梯度变化平缓。图8c表示Z＝0时，磁场强度梯度沿径向分布的示意图。从图8c可以发现，磁场强度梯度沿径向方向虽然存在微小的变化，但在误差允许的范围内，该磁场强度梯度的微小变化可以忽略。
上述仿真数据说明，对第三线圈41和第四线圈42上分别通入第三电流和第四电流，确实可以在较大区域内形成磁场强度梯度均匀的磁场。
令图9中第一线圈21和第二线圈22的半径R1为1.732m、第三线圈41以及第四线圈42的半径R2均为1m，第三线圈41和第四线圈42之间的距离d1和第一线圈21和第二线圈22之间的距离d2均为1.732m，第一线圈21和第三线圈41位于同一平面中，第二线圈22和第四线圈42位于同一平面中。则掩膜版31在图9中提供的蒸镀设备中各位置处因磁场而产生的加速度的分布情况如图10a、图10b和图10c所示。在图10a和图10b中纵轴表示掩膜版搬运线圈40(或掩膜版支撑线圈20)的轴向方向，对应图9中Z轴方向。在图10a和图10c中横轴表示掩膜版搬运线圈40(或掩膜版支撑线圈20)的径向方向，对应图9中X轴方向，该径向方向与轴向方向垂直。在图10a中曲线上的数值以及图10b的横坐标和图10c的纵坐标均表示掩膜版31在该位置处因磁场而产生的沿Z轴方向的加速度，单位均为米每二次方秒(m/s2)。
从图10a可以发现，掩膜版31在第三线圈41和第四线圈42之间特定区域内加速度极为均匀。图10b为图9中与Z轴平行且距Z轴0.4m(即X＝0.4m)线段LM上的加速度的分布示意图。从图10b可以发现，轴线方向(即Z轴方向)上，掩膜版31加速度在较大范围内近似为线性分布且接近重力加速度。图10c表示Z(Z＞0)取不同值时加速度沿径向分布的示意图。从图10c可以发现，随着X值的不断增大，离轴线(Z轴)较近处的加速度几乎无变化。离轴线(X轴)较远处的加速度虽然存在变化，但是加速度变化很小。需要说明的是图10c中Z值增加3cm(对应从Z＝z4增加至Z＝z7)时，加速度的变化量仅为重力加速度的0.15倍，无疑，这对于控制掩膜版31的移动速度十分有利。
本发明实施例技术方案通过在蒸镀设备内设置掩膜版支撑线圈和掩膜版搬运线圈，可以使得在掩膜版处于静止状态时，由于掩膜版支撑线圈可以在掩膜版设置区域内形成磁场强度均匀的磁场，使得掩膜版受到的来自掩膜版支撑线圈的吸引力等于或略大于掩膜版重力。这样可以使得掩膜版受力平衡，避免出现掩膜版因受力不平衡而发生形变的不良现象产生。在掩膜版处于运动状态时，通过控制掩膜版搬运线圈上的电流大小，可以达到控制掩膜版运动的加速度大小，进而控制掩膜版的移动速度，以防掩膜版以极大速度的撞击到玻璃基板上，造成掩膜版褶皱或玻璃基板内部柱状隔垫物擦伤的不良现象出现，影响蒸镀效果或显示效果。同时本发明实施例提供的掩膜版在定位的过程中，竖直方向上受力的变化较小，水平方向上受力几乎为零，掩膜不会以很大的速度撞击玻璃基板，避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤问题。
在具体设计时，掩膜版支撑线圈和掩膜版搬运线圈的尺寸以及位置关系可以有多种。例如，如图9中，设置掩膜版支撑线圈20中第一线圈21和第二线圈22之间的距离d1等于掩膜版搬运线圈40中第三线圈41和第四线圈42之间的距离d2，第一线圈21和第三线圈41位于同一平面，第二线圈22和第四线圈42位于同一平面，这仅是本发明的一个具体示例，而非对本发明的限制。可选地，如图11，还可以设置第一线圈21的半径R1、第二线圈22的半径R1、第三线圈41的半径R2和第四线圈42的半径R2均相同，并且第一线圈21、第二线圈22、第三线圈41和第四线圈42位于不同平面。
在实际蒸镀中，参见图11，掩膜版31的形状有多种，如圆形、方形、多边形、椭圆形或跑道形等。在蒸镀时，需要根据掩膜版31的尺寸和形状选择合适尺寸和形状的掩膜版支撑线圈20和掩膜版搬运线圈40，以确保掩膜版31全部落入磁场强度均匀且磁场强度梯度均匀的区域内。示例性地，若掩膜版31的形状为矩形，需确保第三线圈41的半径R2大于掩膜版31的长边m的边长。
在具体设计时，掩膜版支撑线圈20和掩膜版搬运线圈40上的电流可以相等也可以不相等。考虑到掩膜版支撑线圈20(或掩膜版搬运线圈40)上电流越大，该掩膜版支撑线圈20(或掩膜版搬运线圈40)上产生热量越多。若掩膜版支撑线圈20(或掩膜版搬运线圈40)长时间工作，易烧毁该掩膜版支撑线圈20(或掩膜版搬运线圈40)。因此,可选地,为该掩膜版支撑线圈20和掩膜版搬运线圈40配以冷却设备。为了便于更好的冷却，可选地，第一电流的电流值和第三电流的电流值的比值大于或等于0.1且小于或等于10。典型地，第一电流的电流值等于第三电流的电流值。
图12为本发明实施例提供的又一种蒸镀设备的内部结构示意图。与图9和图11相比，该掩膜版支撑线圈中第一线圈和第二线圈的形状为正四边形。参见图12，该掩膜版支撑线圈20中第一线圈21和第二线圈22的形状为正四边形。第一线圈21的边长与第二线圈22的边长相等，且第一线圈21和第二线圈22之间的距离等于第一线圈21的边长的0.5445倍。
参见图12，这里设置第一线圈21和第二线圈22之间的距离等于第一线圈21的边长的0.5445倍的原因是，令第一线圈21和第二线圈22的边长均为a1，第一线圈21和第二线圈22之间的距离为d3。第一电流的电流值与第一线圈的匝数的乘积和第二电流的电流值与第二线圈的匝数的乘积均为I3。掩膜版支撑线圈20的轴线(即第一线圈21的轴线或第二线圈的轴线22)与第一线圈21所在平面的交点为Q。掩膜版支撑线圈20的轴线与第二线圈22所在平面的交点为N。点Q和点N连线的中点为点O。掩膜版支撑线圈20的轴线上任意一点P处磁场的磁场强度Bz4为
其中，μ0为真空磁导率，zP为点P与点O之间的距离。
由于Bz4为偶函数。为了使得Z＝0位置附近磁场的磁场强度均匀，令Z趋于0时，得到d3≈0.5445a1。即当第一线圈21和第二线圈31之间的距离d3等于第一线圈21的边长a1的0.5445倍时，掩膜版支撑线圈20可以形成磁场强度均匀的磁场。
继续参见图12，蒸镀设备还可以包括一组掩膜版搬运线圈40。该掩膜版搬运线圈40中第三线圈41和第四线圈42的形状为正四边形，且第三线圈41和第四线圈42的边长相等；第三线圈41和第四线圈42之间的距离等于第三线圈41边长的0.94585倍。其中，第三线圈41和第一线圈21位于同一平面上，第四线圈42和第二线圈22位于同一平面上。即第一线圈21和第二线圈22之间的距离等于第三线圈41和第四线圈42之间的距离。
这里设置第三线圈41和第四线圈42之间的距离等于第三线圈41边长的0.94585倍的原因是，令第三线圈41和第四线圈42的边长均为a2，第三线圈41和第四线圈42之间的距离为d3。第三电流的电流值与第三线圈的匝数的乘积和第四电流的电流值与第四线圈的匝数的乘积均为I4。掩膜版搬运线圈40的轴线(即第三线圈41或第四线圈42的轴线)与第三线圈41所在平面的交点为Q。掩膜版搬运线圈40的轴线与第四线圈42所在平面的交点为N。点Q和点N连线的中点为点O。掩膜版搬运线圈40的轴线上任意一点P处磁场的磁场强度Bz5为
其中，μ0为真空磁导率，zP为点P与点O之间的距离。
由于Bz5为奇函数。为了使得磁场的磁场强度梯度在Z＝0附近均匀，令Z趋于0时，得到d3≈0.94585a2。即当第三线圈41和第四线圈42之间的距离d3等于第三线圈41边长a2的0.94585倍时，掩膜版搬运线圈40所形成的磁场的磁场强度梯度均匀。
同理，图12中设置掩膜版支撑线圈20中第一线圈21和第二线圈22之间的距离等于掩膜版搬运线圈40中第三线圈41和第四线圈42之间的距离，第一线圈21和第三线圈41位于同一平面，第二线圈22和第四线圈42位于同一平面，这仅是本发明的一个具体示例，而非对本发明的限制。在具体设计时，掩膜版支撑线圈20和掩膜版搬运线圈40的尺寸以及位置关系可以有多种。可选地，如图13所示，第一线圈21的边长a1、第二线圈22的边长a1、第三线圈41的边长a2和第四线圈42的边长a2相同，并且第一线圈21、第二线圈22、第三线圈41和第四线圈42位于不同平面。
在实际蒸镀中，掩膜版31的形状有多种，如圆形、方形、多边形等。在蒸镀时，需要根据掩膜版31的尺寸和形状选择合适尺寸和形状的掩膜版支撑线圈20和掩膜版搬运线圈40，以确保掩膜版31全部落入磁场强度均匀且磁场强度梯度均匀的区域内。示例性地，若掩膜版31的形状为矩形；采用图13中提供的蒸镀设备时，需确保第三线圈41的边长a2大于掩膜版31的长边的边长m。
进一步地，为了防止掩膜版支撑线圈20(或掩膜版搬运线圈40)因长时间工作而易烧毁。可选地，为该掩膜版支撑线圈20和掩膜版搬运线圈40配以冷却设备。为了便于更好的冷却，可以设置第一电流的电流值和第三电流的电流值的比值大于或等于0.1且小于或等于10。典型地，第一电流的电流值等于第三电流的电流值。
在上述各技术方案提供的蒸镀设备中掩膜版支撑线圈均包括两个线圈。在实际设计时，掩膜版支撑线圈可以包括三个线圈、四个线圈、五个线圈或者更多的线圈。下面就几种典型的掩膜版支撑线圈进行说明。
图14为本发明实施例提供的又一种掩膜版支撑线圈的结构示意图。与上述各技术方案相比，图14中提供的蒸镀设备中掩膜版支撑线圈20共包括三个线圈。具体地，参见图14，该掩膜版支撑线圈20包括第一线圈21、第二线圈22和第五线圈23；第五线圈23设置于第一线圈21和第二线圈22之间，且与第一线圈21和第二线圈22同轴设置；第五线圈23上通入第五电流，以配合第一线圈21和第二线圈22，在掩膜版设置区域30内形成磁场强度均匀的磁场。
图14中第一线圈21、第二线圈22和第五线圈23的形状为圆形，这仅是本发明的一个具体示例，而非对本发明的限制，在具体设置时，该掩膜版支撑线圈中各线圈形状可以为圆形、多边形、椭圆形或跑道形等。参见图15，该掩膜版支撑线圈20中第一线圈21、第二线圈22和第五线圈23的形状均为正四边形。进一步地，可以设置第一线圈21、第二线圈22和第五线圈23的边长相等；第一线圈21和第五线圈23之间的距离以及第二线圈22和第五线圈23之间的距离均等于第一线圈21(或第二线圈22或第五线圈23)的边长的0.4106倍。
图16为本发明实施例提供的又一种掩膜版支撑线圈的结构示意图。与上述各技术方案相比，图16中提供的蒸镀设备中掩膜版支撑线圈20共包括四个线圈。具体地，参见图16，该掩膜版支撑线圈20包括第一线圈21、第二线圈22、第五线圈23和第六线圈24；第五线圈23和第六线圈24设置于第一线圈21和第二线圈22之间，且与第一线圈21和第二线圈22同轴设置；第一线圈21、第五线圈23、第六线圈24和第二线圈22沿轴向依次排列；第五线圈23上通入第五电流，第六线圈24上通入第六电流，以配合第一线圈21和第二线圈22，在掩膜版设置区域30内形成磁场强度均匀的磁场。
同样地，在具体设置时，该掩膜版支撑线圈中各线圈可以为圆形、多边形、椭圆形或跑道形等。可选地，参见图16，若第一线圈21、第二线圈22、第五线圈23和第六线圈24的形状均为圆形，可以设置第一线圈21、第二线圈22、第五线圈23和第六线圈24的半径相等；第一线圈21和第五线圈23之间的距离以及第六线圈26和第二线圈22之间的距离均等于第一线圈21的半径的0.6966倍，第五线圈23和第六线圈24之间的距离等于第一线圈21的半径的0.4864倍。在本申请上述实施例的一种实现方式中，第一线圈21、第二线圈22、第五线圈23和第六线圈24的匝数相同，各线圈所通入的电流大小满足：第一电流、第五电流、第六电流、以及第二电流的比值为9:4:4:9。
参见图17，若第一线圈21、第二线圈22、第五线圈23和第六线圈24的形状均为正四边形，可以设置第一线圈21、第二线圈22、第五线圈23和第六线圈24的边长相等；第一线圈21和第五线圈23之间的距离以及第六线圈24和第二线圈22之间的距离均等于第一线圈21的边长的0.3774倍，第五线23圈和第六线圈24之间的距离等于第一线圈21的半径的0.2562倍。
图18为本发明实施例提供的又一种掩膜版支撑线圈的结构示意图。与上述各技术方案相比，图18中提供的蒸镀设备中掩膜版支撑线圈20共包括五个线圈。具体地，参见图18，该掩膜版支撑线圈20包括第一线圈21、第二线圈22、第五线圈23、第六线圈24和第七线圈25；第五线圈23、第六线圈24和第七线圈25设置于第一线圈21和第二线圈22之间，且与第一线圈21和第二线圈22同轴设置；第一线圈21、第五线圈23、第六线圈24、第七线圈25和第二线圈22沿轴向依次排列；第五线圈23上通入第五电流，第六线圈24上通入第六电流，第七线25圈上通入第七电流，以配合第一线圈21和第二线圈22，在掩膜版设置区域30内形成磁场强度均匀的磁场。
同样地，在具体设置时，该掩膜版支撑线圈中各线圈的形状可以为圆形、多边形、椭圆形或跑道形等。示例性地，参见图18，若第一线圈21、第五线圈13、第六线圈24、第七线圈25和第二线圈22的形状均为正四边形，可以设置第一线圈21、第五线圈23、第六线圈24、第七线圈25和第二线圈22的边长相等；第一线圈21和第五线圈23之间的距离、第五线圈23和第六线圈24之间的距离、第六线圈24和第七线圈25之间的距离以及第七线圈25和第二线圈22之间的距离等于第一线圈21的边长的0.25倍。
需要说明的是，掩膜版支撑线圈包括的线圈的个数越多，掩膜版设置区域内磁场的磁场强度越均匀。本领域内技术人员应该理解，本申请实施例的掩膜版支撑线圈包括的线圈的个数可以不限于三个，四个或者五个，各线圈的尺寸，线圈上所加载的电流以及线圈之间的距离也可以根据线圈的个数不同进行设置，从而构成一组亥姆霍兹线圈，确保为掩膜版设置区域提供均匀的磁场强度。
在上述各技术方案中仅提供了蒸镀设备包括一组掩膜版搬运线圈的情况。在实际设置中，蒸镀设备中还可以包括两组或两组以上的掩膜版搬运线圈。图19中示例性地给出一种包括两组掩膜版搬运线圈的蒸镀设备的结构示意图。参见图19，该蒸镀设备包括第一组掩膜版搬运线圈401和第二组掩膜版搬运线圈402。第一组掩膜版搬运线圈401和第二组掩膜版搬运线圈402的轴线重合。在第一组掩膜版搬运线圈401中，第三线圈41和第四线圈42的形状为圆形，且第三线圈41和第四线圈42的半径均等于第三线圈41和第四线圈42之间的距离的0.74倍。在第二组掩膜版搬运线圈402中，第三线圈41和第四线圈42的形状为圆形，且第三线圈41和第四线圈42的半径均等于第三线圈41和第四线圈42之间的距离的0.27倍。第一组掩膜版搬运线圈401中的第三线圈41和第二组掩膜版搬运线圈402中的第三线圈41位于同一平面上，且第一组掩膜版搬运线圈401中的第四线圈42和第二组掩膜版搬运线圈402中的第四线圈42位于同一平面上。
蒸镀设备中，包括的掩膜版搬运线圈的组数越多，掩膜版设置区域中磁场的磁场梯度越均匀。本领域内技术人员应该理解，本申请实施例的掩膜版搬运线圈的组数可以不限于一组或者两组，其还可以是由同轴设置的线圈间距离相等，半径逐渐减小的多组反亥姆霍兹线圈相互嵌套构成，从而确保为掩膜版设置区域提供均匀的磁场梯度。
需要说明的是，本发明实施例提供了多种掩膜版支撑线圈，以及多种掩膜版搬运线圈。在实际设计时，可以选择任意一种掩膜版支撑线圈以及任意一种掩膜版搬运线圈组合形成包括掩膜版支撑线圈和掩膜版搬运线圈的蒸镀设备。
可选地，上述技术方案的基础上，该蒸镀设备还可以包括冷却设备，以对掩膜版支撑线圈和掩膜版搬运线圈进行冷却,或者冷却设备设置为只对掩膜版支撑线圈或掩膜版搬运线圈的其中之一进行冷却，本申请对此不作限定，具体视情况而定。
综上所述，本发明实施例利用掩膜版支撑线圈在掩膜版设置区域内形成磁场强度均匀的磁场，以使位于该掩膜版设置区域内的掩膜版的中央区域受力平衡，解决了现有的蒸镀设备中支撑架从掩膜版的边缘固定该掩膜版，掩膜版因中央区域受力不平衡易发生形变，进而影响蒸镀效果的问题，实现了防止掩膜版因中央区域受力不平衡而发生形变的不良现象产生，提高蒸镀设备的蒸镀效果的目的。同时本发明实施例提供的掩膜版在定位的过程中，竖直方向上受力的变化较小，水平方向上受力几乎为零，掩膜不会以很大的速度撞击玻璃基板，避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤问题。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (28)

1.一种蒸镀设备，其特征在于，包括：
蒸镀腔室，以及掩膜版支撑线圈，所述掩膜版支撑线圈至少包括相对设置的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈之间包括掩膜版设置区域，所述第一线圈和所述第二线圈上分别通入第一电流和第二电流，以使在所述掩膜版设置区域内形成的磁场的磁场强度均匀；
所述蒸镀设备还包括至少一组掩膜版搬运线圈；
所述掩膜版搬运线圈包括相对设置的第三线圈和第四线圈，所述第三线圈和所述第四线圈上分别通入第三电流和第四电流，以使在所述掩膜版设置区域内形成的磁场的磁场强度梯度均匀。
2.根据权利要求1所述的蒸镀设备，其特征在于，还包括掩膜版，所述掩膜版的材料为铁磁材料。
3.根据权利要求1所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述掩膜版支撑线圈包含的所有线圈的电流方向均与第一绕行方向相同；
所述掩膜版支撑线圈包含的各线圈上的电流值与各线圈自身的匝数的乘积相等；
所述掩膜版支撑线圈中各线圈的轴线重合。
4.根据权利要求3所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述第三电流的方向与所述第一绕行方向相同，所述第四电流的方向与所述第一绕行方向相反；
所述第三电流的电流值与所述第三线圈的匝数的乘积等于所述第四电流的电流值与所述第四线圈的匝数的乘积；
所述第三线圈和所述第四线圈的轴线重合。
5.根据权利要求4所述的蒸镀设备，其特征在于，所述掩膜版搬运线圈和所述掩膜版支撑线圈的轴线重合。
6.根据权利要求5所述的蒸镀设备，其特征在于，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈的形状为对称图形。
7.根据权利要求6所述的蒸镀设备，其特征在于，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈的形状为圆形、多边形、椭圆形或跑道形。
8.根据权利要求7所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述掩膜版支撑线圈仅包括第一线圈和第二线圈；
所述第一线圈和所述第二线圈的形状为圆形；
所述第一线圈的半径、所述第二线圈的半径以及所述第一线圈和所述第二线圈之间的距离均相等。
9.根据权利要求8所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述蒸镀设备包括一组掩膜版搬运线圈；
所述第三线圈和所述第四线圈的形状为圆形；
所述第三线圈和所述第四线圈的半径相等；
所述第三线圈和所述第四线圈之间的距离等于所述第三线圈半径的倍。
10.根据权利要求9所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述掩膜版支撑线圈中所述第一线圈和所述第二线圈之间的距离等于所述掩膜版搬运线圈中所述第三线圈和所述第四线圈之间的距离；或者
所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈的半径相同。
11.根据权利要求9所述的蒸镀设备，其特征在于，
掩膜版的形状为矩形；
所述第三线圈的半径大于所述掩膜版的长边的边长。
12.根据权利要求9所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述第一电流的电流值和所述第三电流的电流值的比值大于或等于0.1且小于或等于10。
13.根据权利要求12所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述第一电流的电流值等于所述第三电流的电流值。
14.根据权利要求7所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述第一线圈和所述第二线圈的形状为正四边形；
所述第一线圈的边长与所述第二线圈的边长相等，且所述第一线圈和所述第二线圈之间的距离等于所述第一线圈的边长的0.5445倍。
15.根据权利要求14所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述蒸镀设备包括一组掩膜版搬运线圈；
所述第三线圈和所述第四线圈的形状为正四边形，且所述第三线圈和所述第四线圈的边长相等；
所述第三线圈和所述第四线圈之间的距离等于所述第三线圈边长的0.94585倍。
16.根据权利要求15所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述掩膜版支撑线圈中所述第一线圈和所述第二线圈之间的距离等于所述掩膜版搬运线圈中所述第三线圈和所述第四线圈之间的距离；或者
所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈的边长相同。
17.根据权利要求15所述的蒸镀设备，其特征在于，
掩膜版的形状为矩形；
所述第三线圈的边长大于所述掩膜版的长边的边长。
18.根据权利要求15所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述第一电流的电流值和所述第三电流的电流值的比值大于或等于0.1且小于或等于10。
19.根据权利要求18所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述第一电流的电流值等于所述第三电流的电流值。
20.根据权利要求3所述的蒸镀设备，其特征在于，所述掩膜版支撑线圈还包括第五线圈；
所述第五线圈设置于所述第一线圈和所述第二线圈之间，且与所述第一线圈和所述第二线圈同轴设置；
所述第五线圈上通入第五电流，以配合所述第一线圈和所述第二线圈，在所述掩膜版设置区域内形成磁场强度均匀的磁场。
21.根据权利要求20所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述第一线圈、所述第二线圈和所述第五线圈的形状均为正四边形，且边长相等；
所述第一线圈和所述第五线圈之间的距离以及所述第二线圈和第五线圈之间的距离均等于所述第一线圈的边长的0.4106倍。
22.根据权利要求3所述的蒸镀设备，其特征在于，所述掩膜版支撑线圈还包括第五线圈和第六线圈；
所述第五线圈和所述第六线圈设置于所述第一线圈和所述第二线圈之间，且与所述第一线圈和所述第二线圈同轴设置；
所述第一线圈、所述第五线圈、所述第六线圈和所述第二线圈沿轴向依次排列；
所述第五线圈上通入第五电流，所述第六线圈上通入第六电流，以配合所述第一线圈和所述第二线圈，在所述掩膜版设置区域内形成磁场强度均匀的磁场。
23.根据权利要求22所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述第一线圈、所述第二线圈、所述第五线圈和所述第六线圈的形状均为圆形，且半径相等，匝数相同；
所述第一线圈和所述第五线圈之间的距离以及所述第六线圈和第二线圈之间的距离均等于所述第一线圈的半径的0.6966倍，所述第五线圈和所述第六线圈之间的距离等于所述第一线圈的半径的0.4864倍,
所述第一电流、所述第五电流、所述第六电流、以及所述第二电流的比值为9:4:4:9。
24.根据权利要求22所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述第一线圈、所述第二线圈、所述第五线圈和所述第六线圈的形状均为正四边形，且边长相等；
所述第一线圈和所述第五线圈之间的距离以及所述第六线圈和所述第二线圈之间的距离均等于所述第一线圈的边长的0.3774倍，所述第五线圈和所述第六线圈之间的距离等于所述第一线圈的半径的0.2562倍。
25.根据权利要求3所述的蒸镀设备，其特征在于，掩膜版支撑线圈还包括第五线圈、第六线圈和第七线圈；
所述第五线圈、所述第六线圈和所述第七线圈设置于所述第一线圈和所述第二线圈之间，且与所述第一线圈和所述第二线圈同轴设置；
所述第一线圈、所述第五线圈、所述第六线圈、所述第七线圈和所述第二线圈沿轴向依次排列；
所述第五线圈上通入第五电流，所述第六线圈上通入第六电流，所述第七线圈上通入第七电流，以配合所述第一线圈和所述第二线圈，在所述掩膜版设置区域内形成磁场强度均匀的磁场。
26.根据权利要求25所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述第一线圈、所述第五线圈、所述第六线圈、所述第七线圈和所述第二线圈的形状均为正四边形，且边长相等；
所述第一线圈和所述第五线圈之间的距离、所述第五线圈和所述第六线圈之间的距离、所述第六线圈和所述第七线圈之间的距离以及所述第七线圈和所述第二线圈之间的距离等于所述第一线圈的边长的0.25倍。
27.根据权利要求5所述的蒸镀设备，其特征在于，
所述蒸镀设备包括第一组掩膜版搬运线圈和第二组掩膜版搬运线圈；
所述第一组掩膜版搬运线圈和所述第二组掩膜版搬运线圈的轴线重合；
在所述第一组掩膜版搬运线圈中，所述第三线圈和所述第四线圈的形状为圆形，且所述第三线圈和所述第四线圈的半径均等于所述第三线圈和所述第四线圈之间的距离的0.74倍；
在所述第二组掩膜版搬运线圈中，所述第三线圈和所述第四线圈的形状为圆形，且所述第三线圈和所述第四线圈的半径均等于所述第三线圈和所述第四线圈之间的距离的0.27倍；
所述第一组掩膜版搬运线圈中的所述第三线圈和所述第二组掩膜版搬运线圈中的所述第三线圈位于同一平面上，且所述第一组掩膜版搬运线圈中的所述第四线圈和所述第二组掩膜版搬运线圈中的所述第四线圈位于同一平面上。
28.根据权利要求1-27任一所述的蒸镀设备，其特征在于，所述蒸镀设备还包括冷却设备，以对所述掩膜版支撑线圈和所述掩膜版搬运线圈进行冷却。
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