專利名稱：具有冷卻器板的有機(jī)蒸汽噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)蒸汽噴射印刷(OVJP)。
背景技術(shù)：
使用有機(jī)材料的光電裝置由于多種原因而逐漸變?yōu)槠谕摹Ｓ糜谥圃爝@種裝置的很多材料是較便宜的，從而有機(jī)光電裝置比無機(jī)裝置具有成本效益方面的潛力。另外，有機(jī)材料的內(nèi)在特性例如其柔性可以使其適于特定的應(yīng)用，例如在柔性基底上的制造。有機(jī)光電裝置的示例包括有機(jī)發(fā)光裝置(OLED)、有機(jī)光電晶體管、有機(jī)光伏電池以及有機(jī)光電探測器。對于0LED，有機(jī)材料可以比常規(guī)材料具有性能上的優(yōu)點(diǎn)。例如，有機(jī)發(fā)射層發(fā)出光的波長通?？梢允褂煤线m的摻雜劑而方便地調(diào)節(jié)。OLED使用薄的有機(jī)膜，當(dāng)電壓施加到該裝置上時，該有機(jī)膜發(fā)出光。對于在諸如平版顯示器、照明和背光之類的應(yīng)用中的使用，OLED正變?yōu)樵絹碓搅钊烁信d趣的技術(shù)。美國專利No. 5，844，363、No. 6，303，238和No. 5，707，745中描述了若干OLED材料和構(gòu)型，這些專利的全部公開內(nèi)容通過參弓I的方式并入本文。沉積OLED和其他有機(jī)裝置的一種方法是有機(jī)蒸汽噴射印刷(0VJP)。美國專利 No. 7，404, 862、美國專利申請 No. 10/690, 704、No. 10/233, 470、No. 12/175，641、No. 12/034，683以及CIP專利案件No. 10020/21702中已經(jīng)描述了 OVJP的一般原理，所有這些文獻(xiàn)通過參引的方式并入。如本文使用的，術(shù)語“有機(jī)”包括可用于制造有機(jī)光電裝置的聚合物材料以及小分子有機(jī)材料?！靶》肿印敝傅氖侨魏尾皇蔷酆衔锏挠袡C(jī)材料，并且“小分子”實(shí)際上可以較大。小分子在某些情況下可以包括重復(fù)單元。例如，使用長鏈烷基作為取代基不會將該分子從“小分子”類中移除。小分子還可以結(jié)合到聚合物內(nèi)，例如作為聚合物主鏈上的突出基團(tuán)或作為主鏈的一部分。小分子還可以作為樹枝形分子的核心成分，所述樹枝形分子包括構(gòu)建在核心成分上的一系列化學(xué)殼層。樹形聚合物的核心成分可以為熒光或磷光小分子發(fā)光體。樹枝形分子可以為“小分子”，并且確信的是目前在OLED領(lǐng)域中使用的所有樹枝形分子均為小分子。如本文使用的，“頂部”意為最遠(yuǎn)離于基底，而“底部”意為最靠近基底。盡管第一層描述為“設(shè)置于第二層之上”，但是第一層設(shè)置為最遠(yuǎn)離于基底。第一層與第二層之間可能設(shè)有其他層，除非清楚說明第一層“接觸”第二層。例如，陰極可以描述為“設(shè)置于陽極之上”，盡管在它們之間設(shè)有多種有機(jī)層。美國專利No. 7，279，704中能夠發(fā)現(xiàn)關(guān)于OLED的更多細(xì)節(jié)以及上述定義，該專利的全部內(nèi)容通過參引的方式并入本文。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種裝置。所述裝置包括噴嘴、與所述噴嘴流體連通的載體氣體源和有機(jī)分子源。所述裝置還包括與所述噴嘴相鄰設(shè)置的主動冷卻系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述裝置還包括腔體，其中，所述噴嘴和所述主動冷卻系統(tǒng)設(shè)置在所述腔體內(nèi)?；妆３制饕部梢栽O(shè)置在所述腔體內(nèi)，所述基底保持器適于將基底支承在所述噴嘴的下方，所述基底保持器能夠相對于所述噴嘴移動。優(yōu)選地，基底由所述基底保持器保持，所述基底設(shè)置在距所述主動冷卻系統(tǒng)為0. Imm至IOmm的距離處。優(yōu)選地，所述裝置還包括附接到所述噴嘴上的加熱系統(tǒng)。所述加熱系統(tǒng)附接至所述噴嘴的位置優(yōu)選地包括距所述噴嘴的頂端為0至5mm的至少一個位置。主動冷卻系統(tǒng)的示例為具有位于其中的開孔的板，其中所述噴嘴延伸穿過所述開孔。優(yōu)選地，所述噴嘴從所述開孔中突出0至10mm。優(yōu)選地，所述噴嘴從所述開孔中突出所述噴嘴在其頂點(diǎn)處的內(nèi)徑的0倍至10倍。所述主動冷卻系統(tǒng)可以包括位于所述板中或附接至所述板例如所述板的后部的冷卻流體通道。優(yōu)選地，冷卻流體包括乙二醇和液氮。優(yōu)選地，所述主動冷卻系統(tǒng)適于維持-100°C至100°C的板溫度。所述主動冷卻系統(tǒng)的另一示例是圍繞所述加熱系統(tǒng)纏繞的冷卻流體管。所述裝置可以包括多個噴嘴，其中，所述主動冷卻系統(tǒng)設(shè)置為與每個噴嘴相鄰和/或設(shè)置在兩個或多個噴嘴之間。優(yōu)選地，所述裝置包括設(shè)置在所述噴嘴與所述主動冷卻系統(tǒng)之間的熱絕緣材料。具有主動冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的裝置的示例為下述噴嘴具有加熱系統(tǒng)為圍繞所述噴嘴纏繞的電阻絲，而所述主動冷卻系統(tǒng)為圍繞所述加熱系統(tǒng)纏繞的冷卻流體管。所述裝置可以包括具有熱側(cè)和冷側(cè)的熱電冷卻器，其中所述熱電冷卻器的冷側(cè)為所述主動冷卻系統(tǒng)，而所述熱電冷卻器的所述熱側(cè)為所述加熱系統(tǒng)的一部分。提供了通過OVJP沉積有機(jī)分子的方法。設(shè)有噴嘴、與所述噴嘴流體連通的載體氣體源和有機(jī)分子源、與所述噴嘴相鄰設(shè)置的主動冷卻系統(tǒng)以及附接至所述噴嘴的加熱系統(tǒng)。通過將由所述載體氣體承載的所述有機(jī)分子噴射穿過所述噴嘴而將所述有機(jī)分子沉積到基底上。當(dāng)沉積所述有機(jī)分子時，使用所述主動加熱系統(tǒng)加熱所述噴嘴，并且將所述主動冷卻系統(tǒng)維持在比沒有主動冷卻時低的較低溫度。優(yōu)選地，當(dāng)沉積所述有機(jī)分子時，所述基底設(shè)置在距所述主動冷卻系統(tǒng)為0. Imm至IOmm的距離處。優(yōu)選地，當(dāng)沉積所述有機(jī)分子時，所述主動冷卻系統(tǒng)維持在-100°C至100°C的溫度。優(yōu)選地，設(shè)有多個噴嘴，其中所述主動冷卻系統(tǒng)設(shè)置為與每個噴嘴相鄰。優(yōu)選地，有機(jī)分子在所述基底的位于所述噴嘴下方的區(qū)域中沉積為IOnm至5000nm的厚度，而當(dāng)任意有機(jī)分子沉積到所述基底的不位于所述噴嘴下方的區(qū)域中時，它們沉積為零至一個單分子層的厚度。優(yōu)選地，當(dāng)沉積所述有機(jī)分子時，所述噴嘴維持在150°C至400°C的溫度。


圖1示出了有機(jī)發(fā)光裝置。圖2示出了不具有分離的電子傳輸層的反置有機(jī)發(fā)光裝置。圖3示出了具有相鄰的主動冷卻系統(tǒng)的噴嘴的示例。圖4示出了與具有主動冷卻系統(tǒng)的OVJP相反的不具有主動冷卻系統(tǒng)的OVJP系統(tǒng)。圖5示出了用于圖示因過噴涂而導(dǎo)致的裝置問題的一系列裝置。圖6示出了來自于圖5的裝置中的一個的兩個發(fā)射圖譜，其中一個圖譜來自于包括通過不具有主動冷卻系統(tǒng)的OVJP沉積的層的裝置，而另一個來自于包括通過具有主動冷卻系統(tǒng)的OVJP沉積的層的裝置。圖7至圖9各示出了來自于圖5的裝置中的一個的兩個發(fā)射圖譜。一個圖譜來自于接近具有通過不具有主動冷卻系統(tǒng)的OVJP沉積的層的裝置的裝置，而另一個來自于接近包括通過具有主動冷卻系統(tǒng)的OVJP沉積的層的裝置的裝置。圖7至圖9中示出其圖譜的裝置不包括通過OVJP沉積的層，而是可以包括來自于通過OVJP沉積的鄰近層的某種過噴涂。圖7至圖9的裝置逐漸遠(yuǎn)離于具有通過OVJP沉積的層的裝置。
具體實(shí)施例方式通常，OLED包括設(shè)置在陽極與陰極之間且與陽極和陰極電連接的至少一個有機(jī)層。當(dāng)施加電流時，陽極將空穴注入有機(jī)層內(nèi)而陰極將電子注入有機(jī)層內(nèi)。所注入的空穴和電子各自朝向相反帶電的電極遷移。當(dāng)電子和空穴聚集(localize)在同一分子上時，形成“激子”，激子是具有激活能量狀態(tài)的局部化的電子-空穴對。當(dāng)激子經(jīng)由發(fā)光機(jī)制弛豫時發(fā)出光。在一些情況下，激子可以聚集在激態(tài)原子或激態(tài)復(fù)合體上。諸如熱弛豫之類的非輻射機(jī)制也可以發(fā)生，但是通常視為非期望的。圖1示出了有機(jī)發(fā)光裝置100。該圖并非必須按比例繪制。裝置100可以包括基底110、陽極115、空穴注入層120、空穴輸送層125、電子阻擋層130、發(fā)射層135、空穴阻擋層140、電子輸送層145、電子注入層150、防護(hù)層155以及陰極160。陰極160為具有第一導(dǎo)電層162和第二導(dǎo)電層164的復(fù)合陰極。裝置100可以通過依次沉積上述層而制成。在US7, 279，704中的第6_10欄更詳細(xì)描述了這些不同層的特性和功能以及示例材料，該專利通過參引的方式并入?？梢垣@得對于這些層中的每一層的更多示例。例如，美國專利No. 5，844，363中公開了柔性和透明的基底-陽極的組合，該專利的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。如在美國專利申請公開No. 2003/0230980中公開的，ρ型摻雜空穴輸送層的示例是摻雜有F4-TCNQ的m-MTDATA (摩爾比為50 1)，該申請的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。Thompson等人的美國專利No. 6，303，238中公開了發(fā)射材料和基質(zhì)材料，該專利的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。如在美國專利申請公開No. 2003/0230980中公開的，η型摻雜電子輸送層的示例為以1 1的摩爾比摻雜Li的2，4，7-二苯基鄰菲咯啉(BWien),該專利的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。美國專利No. 5，703，346和No. 5，707，745公開了包括復(fù)合陰極的陰極示例，所述復(fù)合陰極具有薄的金屬層例如Mg Ag，具有重疊透明的、導(dǎo)電的、濺射沉積的ITO層，該專利的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。美國專利No. 6，097，147和美國專利申請No. 2003/0230980中更詳細(xì)描述了阻擋層的原理和使用，這些文獻(xiàn)的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。美國專利申請公開No. 2004/0174116中提供了注入層的示例，該申請的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。防護(hù)層的描述可以在美國專利公開No. 2004/0174116中提供，該專利的全部公開內(nèi)容通過參引的方式并入。美國專利申請No. 2004/0174116中可以發(fā)現(xiàn)對防護(hù)層的描述，該申請的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。圖2示出了反置OLED 200。所述裝置包括基底210、陰極215、發(fā)射層220、空穴傳輸層225以及陽極230。裝置200可以通過依次沉積所述層而制成。由于最常規(guī)的OLED構(gòu)型具有設(shè)置在陽極之上的陰極，并且裝置200具有設(shè)置在陽極230之下的陰極215，因此裝置200可以被稱為“反置WLED。與關(guān)于裝置100所述材料相似的材料可以使用在裝置200的對應(yīng)層中。圖2提供了如何可能從裝置100的結(jié)構(gòu)中省略某些層的一個示例。以非限制性示例的方式提供了圖1和圖2中圖示的簡單的層狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以與多種其他結(jié)構(gòu)結(jié)合使用。所描述的具體材料和結(jié)構(gòu)本質(zhì)上為示例性的，并且可以使用其他材料和結(jié)構(gòu)。功能OLED可以通過以不同方式組合所描述的各種層而實(shí)現(xiàn)，或者這些層可以基于設(shè)計(jì)、性能和成本因素而被完全省略。也可以包括未具體描述的其他層?？梢允褂贸切┚唧w描述以外的材料。盡管本文提供的很多示例將各種層描述為包括單一材料，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以使用材料的組合，例如基質(zhì)和摻雜劑的混合物，或者更通常而言的混合物。而且，這些層可以具有多種子層。本文對各種層給定的名稱并非意為嚴(yán)格限定。例如，在裝置200中，空穴傳輸層225傳輸空穴并且將空穴注入發(fā)射層220內(nèi)，可以描述為空穴傳輸層或空穴注入層。在一個實(shí)施例中，OLED可以被描述為具有設(shè)置在陰極與陽極之間的“有機(jī)層”。該有機(jī)層可以包括單層，或者還可以包括如例如參照圖1和圖2所描述的不同有機(jī)材料的多層。也可以使用未具體描述的結(jié)構(gòu)和材料，例如在Friend等人的美國專利No. 5，247, 190中公開的由聚合物材料形成的OLED(PLED)，該專利的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。作為進(jìn)一步的示例，可以使用具有單個有機(jī)層的OLED。OLED可以是堆疊式的，例如在!Arrest等人的美國專利No. 5，707，745中描述的，該專利的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。OLED結(jié)構(gòu)可以偏離圖1和圖2中圖示的簡單的層狀結(jié)構(gòu)。例如，基底可以包括成角度的反射表面以改進(jìn)輸出耦合，例如在i^orrest等人的美國專利No. 6,091, 195中描述的平臺結(jié)構(gòu)和/或在Bulovic等人的美國專利No. 5，834，893中描述的凹陷結(jié)構(gòu)，這些專利的全部內(nèi)容通過參引的方式并入。除非另外明確說明，各種實(shí)施例的層中的任一層都可以通過任意合適的方法沉積。對于有機(jī)層，優(yōu)選方法包括熱蒸發(fā)、噴墨，例如在美國專利No. 6，013，982和No. 6,087, 196中描述的，這些專利的全部內(nèi)容通過參引的方式并入；有機(jī)氣相沉積(OVPD)，例如在!Arrest等人的美國專利No. 6，337，102中所描述的，該申請的全部公開內(nèi)容通過參引的方式并入；以及有機(jī)蒸汽噴射印刷(OVJP)，例如在Rarest等人的申請序列No. 10/233, 470中描述的，該申請的全部公開內(nèi)容通過參引的方式并入。其他合適的沉積方法包括旋轉(zhuǎn)涂布和其他基于溶液的工藝?；谌芤旱墓に噧?yōu)選地在氮?dú)饣蚨栊詺夥罩袌?zhí)行。對于其他層，優(yōu)選的方法包括熱蒸發(fā)。優(yōu)選的圖案化方法包括通過掩膜的沉積；冷焊接，例如在美國專利No. 6，294, 398和No. 6，468，819中描述的，這些專利的全部內(nèi)容通過參
7引的方式并入；以及與這些沉積方法中的一些(例如噴墨和OVJP)相關(guān)聯(lián)的圖案化。也可以使用其他方法。待沉積材料可以被改性以使其與具體的沉積方法兼容。例如，在小分子中可以使用諸如烷基和芳基(分支或不分支，且優(yōu)選地含有至少3個碳原子)之類的取代基以增強(qiáng)它們承受溶液處理的能力?？梢允褂镁哂?0個或更多個碳原子的取代基，并且3個-20個碳原子為優(yōu)選的范圍。具有不對稱結(jié)構(gòu)的材料可以比具有對稱結(jié)構(gòu)的那些材料具有更好的溶液處理性，這是由于不對稱材料可以具有較低的再結(jié)晶趨勢?？梢允褂脴渲π畏肿?dendrimer)取代基以增強(qiáng)小分子承受溶液處理的能力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的裝置可以結(jié)合到多種消費(fèi)產(chǎn)品中，包括平板顯示器、電腦監(jiān)視器、電視機(jī)、布告板、用于內(nèi)部或外部照明和/或信號的燈、抬頭顯示器(heads updisplay)、全透明顯示器、柔性顯示器、激光打印機(jī)、電話、移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、取景器、微顯示器、車輛、大面積墻、電影院或體育館屏幕、或標(biāo)牌。各種控制機(jī)構(gòu)可以用于控制根據(jù)本發(fā)明制造的裝置，包括被動矩陣型(passivematrix)和主動矩陣型(active matrix) 0很多裝置旨在在人感覺舒適的溫度范圍中使用，例如18°C至30°C，并且更優(yōu)選地在室溫(20°C -25°C )。本文描述的材料、結(jié)構(gòu)和方法可以具有在除OLED以外的裝置中的應(yīng)用。例如，諸如有機(jī)太陽能電池和有機(jī)光電探測器之類的其他光電裝置可以采用這些材料和結(jié)構(gòu)。更通常地，諸如有機(jī)晶體管之類的有機(jī)裝置可以采用這些材料和結(jié)構(gòu)。OVJP是用于在多種條件下沉積有機(jī)材料的理想方法。OVJP可以容許在不使用掩膜，光致抗蝕劑、或基于阻擋或隱藏基底的某些不希望沉積的部分的類似的圖案化技術(shù)的情況下，將有機(jī)分子沉積為由噴嘴所限定的形狀或圖案，其中通過該噴嘴形成噴射。但是，如果基底的不希望沉積的部分未被覆蓋，則噴涂的分子可能成為問題。有機(jī)蒸汽噴射印刷(OVJP)所受的基本限制在于從噴嘴頂端發(fā)出的分子在第一碰撞時不完全粘結(jié)至基底，即，有機(jī)分子的粘結(jié)系數(shù)很少為1或著根本不為1。從基底回彈或在沉積之后再蒸發(fā)的分子趨于圍繞真空腔擴(kuò)散并且落到基底的位于目標(biāo)圖案外部的區(qū)域上，這能夠?qū)е骂伾廴尽⑿蕼p小、電壓升高或者所有這三種情形。進(jìn)一步的問題在于靠近基底表面的熱OVJP噴嘴導(dǎo)致基底表面受熱，這降低粘結(jié)系數(shù)并且促進(jìn)再蒸發(fā)。從后側(cè)冷卻基底是一種減弱這些問題的可能的方法。但是，由于在冷卻板與基底之間的差的熱接觸，從后側(cè)冷卻基底的效率可能受到限制，這有時因基底本身的低熱導(dǎo)率而加重(即，前表面的溫度而非后表面的溫度是重要的)。通常，OVJP系統(tǒng)的噴嘴與載體氣體源和有機(jī)分子源流體連通。設(shè)置為與噴嘴相鄰的主動冷卻系統(tǒng)(例如“冷卻器板”)可以通過改進(jìn)從基底的熱傳遞而減小基底的平均溫度?！跋噜彙笔侵缚拷唤佑|噴嘴。優(yōu)選地，主動冷卻系統(tǒng)不靠得過近，以致于干擾加熱器將噴嘴保持為高于有機(jī)分子的升華溫度的性能。主動冷卻系統(tǒng)還可以捕獲從基底再蒸發(fā)或回彈的分子，從而減小這些分子沉積在所期望的圖案的之外的數(shù)量。如本文使用的，“噴嘴”是在材料離開該機(jī)構(gòu)之后指引、引導(dǎo)或控制材料流動的機(jī)構(gòu)。某些但非全部OVJP系統(tǒng)涉及在腔體中的沉積。很多OVJP系統(tǒng)還涉及基底保持器，該基底保持器適于將基底支承在噴嘴的下方，并且相對于噴嘴移動。噴嘴、基底保持器或者這兩者均可以移動。當(dāng)使用腔體時，噴嘴和基底保持器可以位于腔體內(nèi)。腔體的使用容會更好地控制周圍環(huán)境條件，例如背景壓力、氣體組成以及溫度。如本文使用的，在噴嘴的“下方”意為沿噴嘴指向的方向(即噴嘴指向基底的方向)設(shè)置。噴嘴可以沿基底中的任意數(shù)量的方向定向。本發(fā)明的實(shí)施例可以實(shí)踐為多種尺寸。與OVJP系統(tǒng)的噴嘴相鄰的主動冷卻系統(tǒng)可以有利地在OVJP系統(tǒng)所期望的任意尺寸中使用。優(yōu)選地，執(zhí)行OVJP的基底由基底保持器保持，使得基底設(shè)置在距主動冷卻系統(tǒng)為0. Imm至IOmm的距離處。該距離容許從基底到主動冷卻系統(tǒng)的合理良好的熱傳遞。該距離也使得從基底再蒸發(fā)或在沉積期間回彈的分子有可能在其回到基底或某個其他可能的非期望位置之前撞擊主動冷卻系統(tǒng)。優(yōu)選地，主動冷卻系統(tǒng)位于基底的一個平均自由程內(nèi)。優(yōu)選地，加熱系統(tǒng)附接至噴嘴。優(yōu)選地，加熱系統(tǒng)附接到噴嘴上的位置包括距噴嘴的頂端為0至5mm的至少一個位置。在OVJP中通常涉及的有機(jī)分子具有150°C至400°C的升華溫度。理想的是將噴嘴的溫度維持在超過有機(jī)分子的升華溫度的溫度。否則，分子可能非期望地凝結(jié)到噴嘴上，從而可能阻塞噴嘴。在常規(guī)的OVJP系統(tǒng)中，進(jìn)一步從噴嘴的頂端附接的或者位于通向噴嘴的管上的加熱系統(tǒng)可以提供足以避免這種凝結(jié)的加熱。另外，可以通過載體氣體流本身提供部分熱量。但是，當(dāng)主動冷卻系統(tǒng)設(shè)置為與噴嘴相鄰時，先前公開的用于與OVJP —起使用的加熱系統(tǒng)可能不足以避免在噴嘴上的非期望凝結(jié)?？拷鼑娮斓捻敹说募訜嵯到y(tǒng)可以用于避免這種凝結(jié)，甚至當(dāng)設(shè)有主動冷卻系統(tǒng)時也如此。“主動冷卻系統(tǒng)”是將熱從基底表面的鄰近區(qū)域(特別是圍繞噴嘴的區(qū)域)中移除的系統(tǒng)。主動冷卻系統(tǒng)通常涉及作為冷卻的一部分的電力消耗。主動冷卻系統(tǒng)的示例包括冷卻流體管、具有位于其中的用于冷卻流體的通道的板、具有附接到其上的冷卻流體管的板以及熱電冷卻器。熱管也可以視為主動冷卻系統(tǒng)，熱管熱連接至使用電力進(jìn)行冷卻的散熱器?？梢允褂闷渌鲃永鋮s系統(tǒng)?！案浇又羾娮斓募訜嵯到y(tǒng)”是向噴嘴提供熱的系統(tǒng)。這種加熱系統(tǒng)的示例包括電阻絲、在噴嘴本身或在附接到噴嘴的一些其他結(jié)構(gòu)上的電阻元件、聚焦在噴嘴上的激光束、聯(lián)接至噴嘴的射頻場以及熱電冷卻器的熱側(cè)?！案浇又羾娮臁钡募訜嵯到y(tǒng)涉及來自氣體流的熱量之外的熱量，該氣體流遠(yuǎn)離噴嘴進(jìn)行加熱，并且隨后被傳送至噴嘴且穿過噴嘴。可以使用除本文具體描述以外的加熱系統(tǒng)。在一個實(shí)施例中，加熱系統(tǒng)是圍繞噴嘴纏繞的電阻絲，而主動冷卻系統(tǒng)是圍繞加熱系統(tǒng)纏繞的冷卻流體管。在一個實(shí)施例中，具有熱側(cè)和冷側(cè)的熱電冷卻器可以作為主動冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的一部分。優(yōu)選地，熱電冷卻器可以為主動冷卻系統(tǒng)以及加熱系統(tǒng)的一部分(即，具有作為加熱系統(tǒng)的一部分的額外的熱源)。一些熱電冷卻器也可以被稱為“珀耳帖(Peltier)冷卻器”。將DC電源連接至熱電冷卻器導(dǎo)致熱側(cè)和冷側(cè)。這種冷卻器的熱側(cè)可以用作加熱系統(tǒng)，而冷側(cè)作為主動冷卻系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，熱電冷卻器的形狀優(yōu)選為使得熱側(cè)最靠近噴嘴，而冷側(cè)與基底相鄰并且比熱側(cè)更遠(yuǎn)離于噴嘴。優(yōu)選地，熱絕緣材料設(shè)置在噴嘴與主動冷卻系統(tǒng)之間。熱絕緣材料可以有助于維持主動冷卻系統(tǒng)與噴嘴之間的大的熱梯度。這是所期望的，因?yàn)閲娮鞈?yīng)當(dāng)相對于主動冷卻系統(tǒng)較熱以避免在噴嘴上的非期望凝結(jié)。同時，主動冷卻系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)相對于噴嘴應(yīng)當(dāng)較冷，這是由于在主動冷卻系統(tǒng)上的再蒸發(fā)和回彈的分子的凝結(jié)是所期望的，并且由于在主動冷卻系統(tǒng)處的較低溫度可以從基底移除熱。主動冷卻系統(tǒng)的一個實(shí)施例是具有位于其中的開孔的板，使得噴嘴延伸穿過該開孔。板優(yōu)選地具有高的熱導(dǎo)率，并且具有用于冷卻流體的通道。這些流體通道可以位于板本身內(nèi)。流體通道可以附接至板的后部，例如，焊接至板的銅管。板的“后部”為遠(yuǎn)離于有機(jī)分子待沉積的基底的那一側(cè)。優(yōu)選的冷卻流體包括水、乙二醇、水/乙二醇混合物以及液氮。冷卻流體可以使用任意已知的方法維持在低溫并且被抽吸穿過通道。主動冷卻系統(tǒng)優(yōu)選地適于維持-100°c至100°C的板溫度。可以調(diào)節(jié)通道和板的幾何形狀和材料以及冷卻流體的溫度和循環(huán)速率以維持期望的溫度，甚至當(dāng)噴嘴由于存在加熱系統(tǒng)和/或噴射流的熱量而被加熱時也如此。優(yōu)選地，噴嘴從主動冷卻系統(tǒng)的前部突出0至10mm。例如，當(dāng)主動冷卻系統(tǒng)為具有用于噴嘴的開孔的板時，噴嘴優(yōu)選地從開孔中突出10mm。如果噴嘴凹陷在開孔中，則在有機(jī)分子抵達(dá)基底之前可能存在該有機(jī)分子從噴流直接凝結(jié)在主動冷卻系統(tǒng)上的非期望凝結(jié)，這不同于在基底上的期望的主凝結(jié)(具有從基底回彈或再蒸發(fā)的有機(jī)分子在主動冷卻系統(tǒng)上的期望的二次凝結(jié))。在該范圍的上端，噴嘴從主動冷卻系統(tǒng)中的突出限制了主動冷卻系統(tǒng)可以距離基底多近。期望的是，使主動冷卻系統(tǒng)與基底之間的距離最小，以有利于從基底到主動冷卻系統(tǒng)的熱傳遞并且增大回彈或再蒸發(fā)的有機(jī)分子在撞擊其他物件(例如位于期望圖案區(qū)域的外部的基底)之前撞擊主動冷卻系統(tǒng)的機(jī)會。由于相同的原因，噴嘴從開孔中突出的量優(yōu)選地為噴嘴在其頂端處的內(nèi)徑的0倍至10倍。沒有突出(即，為零的突出)可能是優(yōu)選的。這些突出距離并非是必須的，甚而任何突出都并非是必須，但是它們是優(yōu)選的。主動冷卻系統(tǒng)可以有益于多種OVJP解決方案。在更高的分辨率下，主動冷卻系統(tǒng)的最大理論效率可以由在噴嘴陣列的小體積內(nèi)能夠獲得的最大溫度梯度決定。低分辨率實(shí)施例可能更易于實(shí)施。當(dāng)設(shè)有多個噴嘴時，優(yōu)選的是主動冷卻系統(tǒng)與每個噴嘴相鄰地設(shè)置，包括設(shè)置在噴嘴之間。主動冷卻系統(tǒng)的簡單的、單個噴嘴實(shí)施方式是如圖3中所示的圍繞噴嘴頂端的環(huán)狀板。該板可以比所示的更靠近噴嘴頂端。優(yōu)選地，該板設(shè)置在噴嘴開孔上大約一個噴嘴直徑處，并且在所有方向上平行于基底延伸。理想地，冷卻器板的溫度小于10°c。優(yōu)選的溫度可以在某種程度上取決于OVJP的腔體的背景壓力一如果板形成為太冷而具有太高的背景壓力，則板可以作為低溫泵并且與主腔體抽吸競爭，這是非期望的。在具有基底壓力為毫托范圍內(nèi)的腔體中，用于冷卻器板的優(yōu)選溫度位于-20°c -0°c范圍內(nèi)。該范圍可以例如使用具有基于乙二醇的工作流體的再循環(huán)冷卻器而實(shí)現(xiàn)。但是，在高真空的腔體中，低很多的溫度可能是期望的，例如能通過使用液氮作為冷卻劑獲得的溫度。一維陣列的噴嘴(即，一排噴嘴)是用于噴嘴區(qū)塊的優(yōu)選實(shí)施例。這種陣列通過使噴嘴沿垂直于該排噴嘴的方向相對于基底移動或者反之而容許高的圖案化處理能力。在這種實(shí)施例中，其他噴嘴可以限制在該排噴嘴的方向上可用于主動冷卻系統(tǒng)的空間，但是在其他方向上應(yīng)當(dāng)設(shè)有用于主動冷卻系統(tǒng)的足夠的空間。也可以使用多個噴嘴的其他布置，例如二維陣列?？梢允褂枚喾N噴嘴形狀。例如，噴嘴可以為細(xì)長的，例如矩形，優(yōu)選地具有沿陣列相對于基底的平移方向的長軸線。
在多個噴嘴陣列中，該陣列可以具有多個開口，每個開口用于一個噴嘴。對于主動冷卻系統(tǒng)設(shè)置在噴嘴之間而言，其可以在噴嘴之間產(chǎn)生局部化的低真空水平，這可以以與WO 2008/088446中所描述的噴嘴間的排放相同的方式運(yùn)行。提供了一種經(jīng)由OVJP沉積有機(jī)分子的方法。設(shè)有噴嘴、與噴嘴流體連通的載體氣體源和有機(jī)分子源、與噴嘴相鄰設(shè)置的主動冷卻系統(tǒng)以及附接到噴嘴上的加熱系統(tǒng)。通過將由載體氣體承載的有機(jī)分子噴射穿過噴嘴而將有機(jī)分子沉積到基底上。當(dāng)沉積有機(jī)分子時，使用主動加熱系統(tǒng)加熱噴嘴，并且將主動冷卻系統(tǒng)維持在比沒有主動冷卻時低的較低溫度下。優(yōu)選地，當(dāng)沉積有機(jī)分子時，將基底設(shè)置在距主動冷卻系統(tǒng)為0. Imm至IOmm的距離處。優(yōu)選地，當(dāng)沉積有機(jī)分子時，將主動冷卻系統(tǒng)維持在-100°C至100°C的溫度。優(yōu)選地，設(shè)有多個噴嘴，而主動冷卻系統(tǒng)設(shè)置為與每個噴嘴相鄰。優(yōu)選地，有機(jī)分子在基底的位于噴嘴下方的區(qū)域中沉積到IOnm至5000nm的厚度，并且沉積到基底的不位于噴嘴下方的區(qū)域中的有機(jī)分子沉積到零至一個單分子層的厚度。優(yōu)選地，當(dāng)沉積有機(jī)分子時，噴嘴維持在150°C至400°C的溫度。還提供了一種有機(jī)發(fā)光裝置。所述裝置可以包括陽極、陰極以及設(shè)置在陽極與陰極之間的有機(jī)發(fā)射層。有機(jī)發(fā)射層可以包括基質(zhì)和磷光摻雜劑。圖3示出了具有相鄰的主動冷卻系統(tǒng)的噴嘴的示例。位于管340的端部處的噴嘴310是有機(jī)蒸汽噴射印刷系統(tǒng)的噴嘴。管340提供從噴嘴到與噴嘴流體連通的載體氣體源和有機(jī)分子源的流體連通。載體氣體源和有機(jī)分子源被表示為源350。主動冷卻系統(tǒng)320設(shè)置為與噴嘴310相鄰。主動冷卻系統(tǒng)320是具有附接到其后部的冷卻管322的板321。冷卻管320可以附接至循環(huán)穿過冷卻管的冷卻流體源。噴嘴310突出穿過板321中的開孔。絕緣體330提供管340與板321之間的熱絕緣。加熱系統(tǒng)附接至噴嘴310。具體地，可以例如為電阻絲的加熱元件350附接至噴嘴310。圖4示出了與具有主動冷卻系統(tǒng)的OVJP系統(tǒng)350相反的不具有主動冷卻系統(tǒng)的OVJP系統(tǒng)400。OVJP系統(tǒng)400包括將氣體404噴射到基底401上的噴嘴402。箭頭405圖示從所噴射的氣體404和熱噴嘴402向基底401的熱傳遞。箭頭406圖示從基底401回彈或在沉積之后再蒸發(fā)(并且最終沉積在不位于噴嘴402的下方的位置沉積到基底401上)的分子的路徑。OVJP系統(tǒng)450包括將氣體妨4噴射到基底451上的噴嘴452。箭頭455圖示從所噴射的氣體妨4和熱噴嘴452向基底451的熱傳遞以及此后向主動冷卻系統(tǒng)453的熱傳遞。箭頭456圖示從基底451回彈或在沉積之后再蒸發(fā)的分子的路徑。分子撞擊主動冷卻系統(tǒng)453，并且由于其低的溫度而粘結(jié)至主動冷卻系統(tǒng)453。盡管主動冷卻系統(tǒng)453圖示為與圖3中所示相似的板，但是可以使用其他構(gòu)型。圖5示出了用于圖示由過噴涂而導(dǎo)致的裝置問題的一系列裝置。在基底500上，制造有若干裝置510。該裝置呈線形狀。每根線為Imm寬，并且在線之間的間距為1.5mm?？偣?3根線被制造，盡管圖5中僅示出了中間7根線。中間線標(biāo)記為r0，并且向外方向的每對線編號為rl、r2、r3、r4、r5和r6。基底500為6英寸乘6英寸的玻璃基底，具有在其上圖案化的銦錫氧化物線。α -NPD(N, N’ - 二(1_奈基)_Ν，N’ - 二苯基聯(lián)苯胺)使用VTE覆蓋式沉積到銦錫氧化物上且沉積至400Α的厚度。隨后，使用OVJP將化合物1的單根線印制到線r0上。噴嘴具有Imm的內(nèi)徑，并且以8mm/s的速度沿著線r0的長度行進(jìn)且行進(jìn)Imm的距離?；衔?并非故意沉積到線rl-r6上，但是它們中沒有一根在線r0上的沉積期間期間被遮掩，使得它們由于過噴涂而可以接收化合物1的一些沉積。隨后，2，9_ 二甲基-4，7- 二苯基-1，10-菲羅啉(BCP)使用VTE覆蓋式沉積到400A的厚度。LiF(12A)和Al (1000A)的頂部電極隨后沉積到BCP上。化合物1具有結(jié)構(gòu)在參照圖5描述的裝置中，期望的是裝置在rO處具有來自化合物1的綠發(fā)射光，這是綠色磷光發(fā)射體。在沒有過噴涂問題的情況下，期望的是裝置在rl-r6處具有來自α -NPD的藍(lán)發(fā)射光。制造如圖5中所示的兩套裝置。在第一套中，在不使用主動冷卻系統(tǒng)的情況下執(zhí)行0VJP。在第二套中，呈冷卻到-10°C的板形式的主動冷卻系統(tǒng)在沉積期間在位。圖6示出了來自于第一套裝置的線r0的發(fā)射圖譜(示出為實(shí)線)，以及來自于第二套裝置的線r0的發(fā)射圖譜(示出為虛線)。圖6-圖9的發(fā)射圖譜被歸一化至1的峰值強(qiáng)度。來自于兩套裝置的線r0的發(fā)射均具有在大約530nm處的峰值，這與來自于化合物1的發(fā)射一致。對于使用主動冷卻系統(tǒng)沉積的線的圖譜略窄，這可能是由于更純凈的沉積。圖7示出了來自于第一套裝置的線rl的發(fā)射圖譜(示出為實(shí)線)，以及來自于第二套裝置的線rl的發(fā)射圖譜(示出為虛線)。對于使用主動冷卻系統(tǒng)沉積的線的圖譜示出了在大約430nm處的峰值，與來自于相對未受其他分子(例如化合物1)污染的α-NPD的發(fā)射一致的形狀。但是，對于未使用主動冷卻系統(tǒng)沉積的線的圖譜示出了在大約430nm處的峰值，以及在大約525nm處的較小峰值。該圖譜示出了未使用主動冷卻系統(tǒng)制造的裝置在rl處具有來自化合物1的明顯污染，這導(dǎo)致在大約525nm處的峰值。圖7圖示了在不使用主動冷卻系統(tǒng)的情況下，當(dāng)化合物1經(jīng)由OVJP沉積在r0處時，在rl處存在足夠的過噴涂而顯著影響裝置的發(fā)射特性。當(dāng)在OVJP期間使用主動冷卻系統(tǒng)時，該過噴涂被顯著減小或消除。圖8示出了來自于第一套裝置的線r2的發(fā)射圖譜(示出為實(shí)線)，以及來自于第二套裝置的線rl的發(fā)射圖譜(示出為虛線)。圖9示出了線r3的相似數(shù)據(jù)。圖8示出了在右側(cè)的第一套裝置的與第二套裝置的圖譜相比略寬的圖譜。圖9示出了相似的增寬，但是為較小的程度。在線r4至r6中觀察到相同類型的增寬，但是增寬的程度隨著距r0的距離增大而減小。該數(shù)據(jù)示出了不使用主動冷卻系統(tǒng)沉積的第一套裝置由于遠(yuǎn)至線r6的過噴涂而具有來自于化合物1的污染，而主動冷卻系統(tǒng)的使用減小或消除這種污染。
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應(yīng)當(dāng)理解的是，本文描述的各種實(shí)施例僅出于示例的目的，而非意為限制本發(fā)明的范圍。例如，本文描述的很多材料和結(jié)構(gòu)可以由其他材料和結(jié)構(gòu)替代而不偏離于本發(fā)明的精神。如對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯然的，要求保護(hù)的本發(fā)明由此可以包括從本文描述的具體示例和優(yōu)選實(shí)施例的變型。應(yīng)當(dāng)理解的是，關(guān)于本發(fā)明為何工作的各種理論并非意為限制。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括噴嘴；與所述噴嘴流體連通的載體氣體源和有機(jī)分子源；以及與所述噴嘴相鄰設(shè)置的主動冷卻系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括腔體，其中，所述噴嘴和所述主動冷卻系統(tǒng)設(shè)置在所述腔體內(nèi)；設(shè)置在所述腔體內(nèi)的基底保持器，所述基底保持器適于將基底支承在所述噴嘴的下方，所述基底保持器能夠相對于所述噴嘴移動。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括由所述基底保持器保持的基底，其中，所述基底設(shè)置在距所述主動冷卻系統(tǒng)0. Imm至IOmm的距離處。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括附接到所述噴嘴上的加熱系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述加熱系統(tǒng)附接到所述噴嘴上的位置包括距所述噴嘴的頂端0至5mm的至少一個位置。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述主動冷卻系統(tǒng)為具有位于其中的開孔的板，并且所述噴嘴延伸穿過所述開孔。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述噴嘴從所述開孔中突出0至10mm。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述噴嘴從所述開孔中突出所述噴嘴在其頂端處的內(nèi)徑的0倍至10倍。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述主動冷卻系統(tǒng)還包括位于所述板中的冷卻流體通道。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，冷卻流體包封在所述通道中，并且所述冷卻流體從由乙二醇和液氮構(gòu)成的組中選取。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述主動冷卻系統(tǒng)還包括附接到所述板的后部的通道。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述主動冷卻系統(tǒng)適于維持-100°c至100°C的板溫度。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置包括多個噴嘴，所述主動冷卻系統(tǒng)與每個噴嘴相鄰設(shè)置。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括設(shè)置在所述噴嘴與所述主動冷卻系統(tǒng)之間的熱絕緣材料。
15.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述加熱系統(tǒng)還包括圍繞所述噴嘴纏繞的電阻絲；并且所述主動冷卻系統(tǒng)還包括圍繞所述加熱系統(tǒng)纏繞的冷卻流體管。
16.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述裝置還包括具有熱側(cè)和冷側(cè)的熱電冷卻器。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述熱電冷卻器的所述冷側(cè)是所述主動冷卻系統(tǒng)，而所述熱電冷卻器的所述熱側(cè)是所述加熱系統(tǒng)的一部分。
18.一種方法，包括設(shè)置噴嘴；與所述噴嘴流體連通的載體氣體源和有機(jī)分子源；與所述噴嘴相鄰設(shè)置的主動冷卻系統(tǒng)；以及附接到所述噴嘴上的加熱系統(tǒng)；通過將由載體氣體承載的有機(jī)分子噴射穿過所述噴嘴而將所述有機(jī)分子沉積到基底上，其中，當(dāng)沉積所述有機(jī)分子時，使用所述主動加熱系統(tǒng)加熱所述噴嘴；并且冷卻所述主動冷卻系統(tǒng)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，當(dāng)沉積所述有機(jī)分子時，所述基底設(shè)置在距所述主動冷卻系統(tǒng)0. Imm至IOmm的距離處。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，當(dāng)沉積所述有機(jī)分子時，所述主動冷卻系統(tǒng)維持在-100°C至100°C的溫度。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，設(shè)有多個所述噴嘴，并且所述主動冷卻系統(tǒng)設(shè)置為與每個噴嘴相鄰。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述有機(jī)分子在所述基底的位于所述噴嘴下方的區(qū)域中沉積為IOnm至5000nm的厚度，而沉積到所述基底的不位于所述噴嘴下方的區(qū)域中的有機(jī)分子沉積為零至單分子層的厚度。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，當(dāng)沉積所述有機(jī)分子時，所述噴嘴維持在150°C至400°C的溫度。
全文摘要
提供了一種裝置。所述裝置包括噴嘴(310)、與所述噴嘴流體連通的載體氣體源和有機(jī)分子源。所述裝置還包括與所述噴嘴相鄰設(shè)置的主動冷卻系統(tǒng)(322)。優(yōu)選地，所述裝置還包括腔體，其中，所述噴嘴和所述主動冷卻系統(tǒng)設(shè)置在所述腔體內(nèi)。基底保持器也可以設(shè)置在所述腔體內(nèi)，所述基底保持器適于將基底支承在所述噴嘴的下方，能夠相對于所述噴嘴移動。優(yōu)選地，基底由所述基底保持器保持，所述基底設(shè)置在距所述主動冷卻系統(tǒng)0.1mm至10mm的距離處。優(yōu)選地，所述裝置還包括附接到所述噴嘴上的加熱系統(tǒng)(350)。所述加熱系統(tǒng)附接到所述噴嘴上的位置優(yōu)選地包括距所述噴嘴的頂端為0至5mm的至少一個位置。
文檔編號C23C14/56GK102597299SQ201080049000
公開日2012年7月18日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者P·E·布羅斯, S·H·莫漢 申請人:通用顯示公司