CN104956509A - 用于制造oled发光装置的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

用于在衬底的第一区域上沉积OLED发光装置的一个或多个有机材料层以及在第二区域上沉积一个或多个导电层的设备，其中导电层部分地或完全地覆盖并且延伸超过有机层的一边，包括：与衬底接触的可重复使用的掩模，至少一个掩模开放区域具有悬伸特征。

Description

用于制造OLED发光装置的设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请是于2013年1月8日提交的第13/736,870号申请的部分继续申请。
技术领域
本公开涉及有机发光装置(OLED)领域以及其用于照明的用途，并且具体地涉及用于制备这种装置的设备和方法。更具体地，本公开涉及用于在衬底表面的不同区域沉积多种材料层以制备OLED的可移除掩模和设备，及其使用方法。
背景技术
OLED装置领域近年来已经吸引了广泛关注。这种装置预示着OLED可以用于清晰和生动的显示，例如在电视、智能手机以及其他以显示器为中心的装置中。OLED具有潜力的另一领域是照明设备领域。OLED面板可用于替代大面积照明设备，例如天花板照明设备。这种OLED照明设备的优势在于面板可以相对低的电力需求和较少的作为副产物的发热来产生光，从而减少了用电。这种面板还可具有较长的使用寿命，减少了以固定间隔更换灯具的需要。OLED照明设备还可以制造为可调节的，以使得发光等级可以根据需要改变。
目前制造高性能OLED的最成功的方法是通过使用真空热蒸发来沉积有机层和阴极。需要至少两个阴影掩模，一个用于一个或多个有机层，一个用于阴极。如果在不同的衬底区域上沉积不同的有机配方，则需要额外的有机层掩模，例如为了制造不同颜色的子像素以制成RGB或RGBW显示器。由于阴极必须在一个或多个有机层之后沉积，但又必须与已经在任何有机OLED层之前沉积在衬底上的轨迹连接，所以需要单独的阴极掩模。因此有机层必须从这些阴极接触区域中排除，而阴极层必须随后沉积在这些连接区域上。使用用于有机层和阴极的至少两个掩模的要求有许多缺点：1)其打断了制造流程。2)需要额外的设备移除一个掩模并替换该掩模。这通常通过将衬底从一个(具有有机层掩模的)掩模框架移动到具有阴极掩模的另一掩模框架上实现。3)需要衬底对新的掩模的二次对准过程，这可能需要昂贵而精密的设备以实现精确对准。4)增加了掩模转移过程中产生颗粒的可能性，并且这种颗粒可导致短路。对于显示装置，例如那些用于计算机的显示装置，制造正确定位的RGB像素的必要性以及其中使用显示器的装置(例如电视、智能手机)的费用会导致复杂而昂贵的制造方法。OLED照明装置必须与完善的和相对便宜的照明解决方案竞争，例如白炽灯和荧光灯。复杂而昂贵的制造方法成为了将OLED用于照明的障碍。
发明内容
本教导提供了用于在衬底上制备有机发光装置的设备和方法，并且具体提供了可用于照明的有机发光装置。这种装置不同于常见的OLED显示器，该装置不需要小型单独像素，该小型单独像素通常为RGB像素的混合并且每个都由单独电路控制。相反，OLED照明装置可具有相对大的面积，可能几平方英寸或者甚至更大，其中整个面积发射相同颜色的光并通过单个电路控制。本发明提供了用于制造这种OLED照明装置的设备和方法，该方法和设备通过阴影掩模和气相沉积设备改善了制造简易性并降低了制造费用。阴影掩模和气相沉积设备的具体特征将变得明显。这种设备允许单个阴影掩模抵靠衬底放置以用于在衬底的第一区域上沉积有机层，并且在不移动掩模的情况下将导电层沉积在衬底的第二区域上，其中，为了照明装置的正常工作，衬底的第一区域和第二区域部分地而不完全地重叠。
在本文中所用的术语“掩模”和“阴影掩模”指的是最通常包括材料薄片(最常用的为金属)的掩模结构，其中该材料薄片包括具有开放区域和非开放区域的选定图案，其中开放区域和非开放区域允许材料沉积在选定区域中的衬底上。该限定可包括这样的情况，其中两片或更多片这种材料一起用作单个阴影掩模(例如第一或下部掩模和第二或上部掩模)以提供某些期望的性质，这些将变得明显。术语“可移除掩模”指的是与衬底分离并且可相对于衬底设置以允许选定区域的涂覆然后当涂覆或沉积操作完成时可容易地移除而不需附加的化学处理或物理处理的掩模。因此，可移除掩模可用于在多个衬底上沉积材料。术语“OLED”和“有机发光装置”以本领域中最熟知的含义使用，即包括阴极，阳极、以及位于阴极和阳极之间的多种中间层的装置，其中中间层包括具有一种或多种有机材料的至少一个发光层。
Codama在于2000年7月18日公布的第6,091,196号美国专利中教导了一种利用可移除掩模形成有机层和电极层的方法，其中电极层比有机层覆盖更大的区域，并且从而形成电极层与位于有机层区域外的电接触器之间的电连接。'196专利教导了利用用于沉积一个或多个有机层的具有差固有侧向散布的第一沉积过程(例如真空蒸发)来实现该方法。然后电极层通过具有更好固有侧向散布的第二过程(例如溅射)沉积。
'196的方法存在几个问题。一个是'196教导的作为用于沉积电极层的方法的宽侧向散布过程也是高能量过程，该高能量过程已知通过高能量碰撞或紫外线/X光发射损坏下面的有机层。出于此原因，目前在本领域中非常常见的是通过真空热沉积来沉积电极材料。此外，'196教导的方法至少需要两种不同类型的涂覆设备。在必须涂覆多个有机层和电极材料层以及有限数量的涂覆站可用的情况下，这可能增加费用和复杂性。更期望的过程应是有机层和电极层可使用相同类型的涂覆过程。由于例如溅射的涂覆过程的潜在损坏效果，所以更期望这样的过程为真空热蒸发。然而，这种方法将必然通过具有相同固有侧向散布的过程来沉积有机层和电极层，这将使以'196教导的方式将单个阴影掩模用于两个沉积变得不可能。因此'196的教导不能应用到利用单个阴影掩模通过相同沉积方法沉积有机层和电极层。因此更期望提供一种允许所有这些条件的设备和方法。
在各实施方式中，本公开提供了具有允许材料沉积在衬底的选定区域的一个或多个开口的掩模。一个或多个开口在至少一个边缘上具有悬伸特征。出于本公开的各目的，悬伸特征为掩模的位于衬底上的一部分，其中衬底与掩模接触，但是这种悬伸特征本身不直接与衬底接触。如本领域熟知的，掩模在设置在衬底上时提供衬底的掩盖部分和未掩盖部分。本公开的掩模的悬伸特征还提供衬底的部分掩盖部分，该部分掩盖部分可认为是从一些视角被掩盖，但从其他视角未被掩盖，从而允许部分掩盖部分上的选择性材料沉积。这种选择性沉积的效用将在本公开中变得明显。
在一些实施方式中，悬伸特征通过将两个单独掩模中的开口选为相对彼此部分偏移来提供。因此，上部掩模的一部分将在下部掩模的开口之上，形成从一些视角掩盖衬底而从其他视角不掩盖衬底并且不与衬底接触的悬伸特征。在各其他实施方式中，通过将上部掩模中的开口选择为小于下部掩模的开口来提供悬伸特征。因此，上部掩模的至少一个边缘将在下部掩模的开口之上，从而形成悬伸特征。第一或下部掩模理解为最靠近衬底的掩模。虽然附图示出为在衬底的上表面沉积，但是，附图可旋转以应用到任何衬底定向，例如，从上方或从侧面的材料沉积。
在各实施方式中，掩模开口的多个其他边缘可选为竖直的。在其他各实施方式中，掩模开口的其他边缘中的一个或多个可偏移以提供缺口边缘，在缺口边缘中掩模的厚度平滑地或以台阶的形式向着在与衬底接触的一侧的掩模中的开口逐渐减小。在各其他实施方式中，掩模开口的其他边缘中的一个或多个可选为包括附加悬伸特征。
在多种其他实施方式中，本公开的掩模可为单件式掩模，其中每个掩模开口的至少一个边缘具有悬伸特征。悬伸特征由掩模开口的边缘提供，该边缘与衬底表面不正交或不垂直。在一些实施方式中，掩模开口的至少一个边缘是以相对于掩模的顶部和底部呈非90°角倾斜的，以提供悬伸特征。在其他多种实施方式中，每个掩模开口的至少一个边缘可以以弧形的形状形成以提供悬伸特征。在其他各实施方式中，每个掩模开口的至少一个边缘以台阶形式形成以提供悬伸特征。
在本公开的各实施方式中，本公开提供了在衬底表面上对齐的掩模的任一上述实施方式。多种衬底可被使用，并且可包括预图案化的层，以及具体地包括电连接。这些在有机沉积之前图案化在绝缘衬底上的连接提供了将OLED发光区域连接至外部面板电连接的常用方法，其中，外部面板电连接在发射区域之外并且在通常使用在OLED器件中的封装密封之外。本公开还提供了汽化有机材料源，该汽化有机材料源以受控的指向方式在相对于衬底和掩模的第一定向提供汽化的有机材料。有机材料蒸汽源的定向被选择以使得有机材料沉积在衬底的第一区域上，其中第一区域只包括衬底的部分掩盖部分上的有限沉积。在本公开的各实施方式中，有机材料的沉积可使用多种有机材料重复进行，以在衬底的第一区域产生期望的层结构。每一层可具有不同的期望厚度和厚度范围，其中该厚度和厚度范围为实现一致的期望的光发射特性所需要的。在一些实施方式中，这些层中的一个或多个可在第一定向上由两个或更多有机材料蒸汽源沉积，以使得得到的有机材料层包括两个或更多有机材料以期望比例的混合物。
在本公开的各实施方式中，本公开还在相对于掩模和衬底的第二定向上提供了汽化导电材料源，其中在衬底上，一个或多个有机层已沉积在第一区域上。该源提供了具有期望的方向性特征并且从源指向衬底和掩模的汽化导电材料羽流。汽化导电材料源可为与用于沉积有机材料(例如真空热蒸发)的源相同类型的源并且具有相同的固有羽流特性。导电材料蒸汽源的定向被选择以使得导电材料沉积在衬底的第二区域上，其中第二区域包括衬底的部分掩盖部分的一些或全部，并且衬底的部分掩盖部分包括用于导电材料的电连接。因此，本公开提供了多种用于利用单个可移除掩模或掩模组件在衬底的第一区域以具有基本一致的成分和厚度的层的形式沉积有机材料以及在衬底的第二区域沉积导电材料的实施方式，其中两个区域部分地但不完全地重叠。这简化了这种OLED的制造，并且减少或消除了许多使用多个掩模的缺点。本公开还提供由本设备制备的示例性装置实施方式。
在本公开中，沉积在有机层上的导电材料将称为上部电极、顶部电极，或阴极。然而，本领域技术人员应理解，其同样指的是倒置OLED结构的阳极，在该倒置OLED结构中电子从最靠近衬底的电极注入。如本领域所熟知的，通过本公开的设备和方法沉积的导电电极还可为堆叠OLED中的中间电极，其中在堆叠OLED中OLED装置在该导电层的之上和之下形成。在具有多个可独立控制的气相沉积的电极的堆叠OLED的情况下，可与多个掩模开口的不同边缘上的电极存在连接。
在各实施方式中，本公开提供了用于利用本公开中所描述的设备提供有机发光装置的示例性方法。根据各实施方式，该方法可包括以下步骤：提供衬底，该衬底上图案化有导电区域和绝缘区域；将掩模放置成与衬底接触，其中掩模开口具有构造成具有悬伸特征的至少一个边缘；在真空下将掩模和衬底暴露至一个或多个汽化有机材料源，其中一个或多个汽化有机材料源具有限定的方向性羽流形状并且位于相对于掩模和衬底的第一定向；在不相对于衬底移动掩模的情况下，在真空下将掩模和衬底暴露至一个或多个汽化导电材料源，其中一个或多个汽化导电材料源具有限定的方向性羽流形状并且位于相对于掩模和衬底的第二定向；以及从衬底移除掩模。在各其他实施方式中，一个或多个有机蒸汽源和导电材料蒸汽源具有更宽的羽流形状并且可位于相对于掩模和衬底的类似定向。在这些实施方式中，在蒸汽羽流一侧的遮挡件可用于使有机材料蒸汽羽流的方向性成形。
优点
本发明的优点在于，在大尺寸OLED发光装置的制造中，利用相对于衬底设置的单个阴影掩模，本发明允许处于气相的有机材料和导电材料沉积在不同但部分重叠的区域上。这还具有简化制造步骤和降低生产成本的优点。
附图说明
本公开的这些和其他实施方式将参照以下示例性且非限制性的附图进行论述，其中相同的元件被相似地编号，为了便于观察而不必须为了尺寸准确性起见，附图进行了缩放，在附图中：
图1a示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的第一实施方式的剖视图；
图1b示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图；
图1c示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图；
图2a示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图；
图2b示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图；
图2c示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图；
图2d示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图；
图3a示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图；
图3b示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图；
图4a示出了在位于具有多个电连接的衬底上的具有多个悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图；
图4b示出了图4a的掩模和衬底的平面图；
图5a示出了与用于将汽化的有机材料沉积在衬底上的源的一个实施方式相关的图4a的掩模和衬底的剖视图；
图5b示出了与用于将汽化的阴极材料沉积在已沉积在衬底上的有机材料上的源的一个实施方式相关的图4a的掩模和衬底的剖视图；
图6a示出了与用于将汽化的有机材料沉积在衬底上的源的另一实施方式相关的图4a的掩模和衬底的剖视图；
图6b示出了与用于将汽化的有机材料沉积在衬底上的多个源的另一实施方式相关的图4a的掩模和衬底的剖视图；
图6c示出了与用于将汽化的有机材料沉积在衬底上的多个源的另一实施方式相关的图4a的掩模和衬底的剖视图；
图6d示出了与用于将汽化的阴极材料沉积在已沉积在衬底上的有机材料上的源的另一实施方式相关的图4a的掩模和衬底的剖视图；
图7a示出了通过本发明的设备制备的有机发光装置的一个实施方式的剖视图；
图7b更详细地示出了图7a的一部分的剖视图；
图8a为本发明的方法的一个实施方式的示意图；以及
图8b为本发明的方法的另一实施方式的示意图。
具体实施方式
现在参照图1a，图1a示出了具有可用于本发明的悬伸特征的可移动或可重复使用的掩模110的第一实施方式的剖视图。掩模110定位在衬底100上，或靠着衬底100定位。衬底100和其他在本发明中有用的衬底可以是有机固体、无机固体或有机固体和无机固体的组合，并且可以是刚性的或柔性的。典型的衬底材料包括玻璃、塑料、金属、陶瓷、半导体、金属氧化物、半导体氧化物、半导体氮化物、低温多晶硅、非晶硅、或其组合。根据预期的光发射方向，衬底可以透光的或不透光的。透光性质对于通过衬底观察光发射是期望的。透明玻璃或塑料通常用于这种情况。对于通过顶部电极观察光发射的应用，底部支承件的透射特性是不重要的，并且因此底部支承件可以是透光的、吸收光的或反射光的。用于这种情况的衬底包括，但不限于，玻璃、塑料、半导体材料、陶瓷以及电路板材料、或任何其他在OLED器件形成中常用的材料。应理解，衬底100可具有其他表面特征，例如电轨迹和绝缘体区或其他已沉积的或图案化的层。除了图案化的电轨迹，传导特征可包括衬底的传导性质的使用。为简单起见，这里描述的实施方式将基于例如玻璃或聚合物材料的绝缘衬底。沉积导电特征的常用方法为通过溅射、蒸发、化学气相沉积、喷墨涂覆、喷雾涂覆、狭缝模具涂覆、或旋涂。这些层可在沉积期间图案化，如在喷墨涂覆和喷雾涂覆中，或者这些层可通过阴影掩模图案化，或者这些层可通过例如选择性蚀刻未被可移除的抗性材料保护的材料的方法来移除材料而被图案化。为了图示清楚起见，这些电传导的和绝缘的特征没有示出。掩模110没有结合至衬底，即，掩模110通过提升能够物理地容易地移除，而不需要额外的化学处理或物理处理，并且对于利用附加衬底的后续操作是可重复使用的。掩模110定位成并保持与衬底100接触，这意味着掩模110的一个表面基本与衬底100的表面接触，但是掩模110和衬底100的表面中的小缺陷可意味着接触的表面的较小部分未完全接触。这种基本但不完全的接触不影响本发明。出于本公开的各目的，与衬底的这种基本接触将包括这样的实施方式，在这些实施方式中，衬底的表面包括其他预形成的特征，例如，预图形化的电特征。
在本公开的实施方式中，在气相沉积期间用于保持掩模与衬底接触的装置可以是有用的。一种用于保持掩模与衬底接触的常用示例性技术为使用由位于衬底的后部上的磁性元件所生成的磁力。可通过调节磁性元件的图案和数量以及磁性元件距离衬底的间隔来调节磁力，以防止损坏衬底。在沉积过程的最后，磁性元件可从衬底移除以更容易地以不损坏或扭曲掩模的方式将掩模从衬底分离。
掩模110的此实施方式为统一的掩模，该掩模包括两个单独的掩模，第一或下部掩模120以及第二或上部掩模130。下部掩模120和上部掩模130、以及本公开中的所有掩模包括坚固材料的薄片材，最常见的为金属。有用地，这种片材具有50至1000微米的厚度，并且合适地具有100至300微米的厚度。包括不同层的片材可具有不同的厚度并且可由不同的材料制成，例如，具有不同磁化率以促进磁保持方法的材料。下部掩模120基本与衬底100接触，同时上部掩模130基本与下部掩模120接触。下部掩模120和上部掩模130可结合起来或者可彼此分开。下部掩模120和上部掩模130以形成悬伸特征140的方式被构成并定位在一起。出于本公开的各目的，悬伸特征限定为在衬底之上但未与衬底的表面直接接触的掩模开放区域的一个边缘。因此，掩模110的由下部掩模120代表的部分与衬底100直接接触，而悬伸特征140，即上部掩模130的部分，以距离125位于衬底之上并与衬底分离。有用地，距离125为50至1000微米，并且合适地为100至300微米。在图1a的实施方式中，距离125等于下部掩模120的厚度。在一系列掩模包括两个或更多单独掩模的实施方式中，例如图1a中的掩模，悬伸特征可通过偏移一起形成掩模的开放区域的一个边缘的各单独掩模的边缘来提供。例如，上部掩模130和下部掩模120的边缘在开放区域160的一个边缘上以距离175偏移。本领域中常用的掩模在衬底上提供两个不同的地区或部分：掩盖部分和未掩盖部分，其中，在掩盖部分中掩模与衬底接触并且因此阻止材料沉积，以及通过掩模开口提供未掩盖部分，在未掩盖部分中允许材料沉积。掩模110的悬伸特征将衬底100的表面划分为三个不同的部分：一个或多个掩盖部分150、一个或多个未掩盖部分160以及一个或多个部分掩盖部分170，其中在掩盖部分150中掩模110与衬底100的表面基本接触，在未掩盖部分160中掩模不与衬底100的表面接触或者并且不阻挡或隐藏衬底100的表面，以及在部分掩盖部分170中掩模110不与衬底100的表面接触但是悬伸特征140从选择的方向或视角阻挡或隐藏衬底100的表面。例如，部分掩盖部分170通过悬伸特征140从视角180被隐藏，但未从视角190隐藏。本领域技术人员应理解，未掩盖部分160和部分掩盖部分170的准确位置以及边界取决于选择的视角以及掩模110的特征的尺寸，因此图1a仅示出了可由掩模110提供的这些部分的一个可能的实施方式。由距离175代表的悬伸特征140的宽度可为1X至5X距离125范围。用于在第一地区沉积一种材料或一组材料(例如有机材料)以及在第二部分重叠区域沉积第二材料或第二组材料(例如导电材料)的这种部分掩盖部分以及选择的视角的效用将变得明显。
掩模开口的其他边缘可具有如允许期望的材料沉积所期望的性质。例如，掩模110在掩模开口的一个或多个其他边缘上具有缺口边缘135，其中缺口边缘135为正斜率边缘。具有这种正斜率边缘的掩模在本领域中是常见的。悬伸特征140和缺口边缘135都可通过选择下部掩模120和上部的掩模130中的掩模开口以部分地彼此相对偏移来提供。
现在转向图1b，图1b示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图。掩模111包括两个单独的掩模，第一或下部掩模121以及第二或上部掩模131。下部掩模121和上部掩模131以形成悬伸特征141的方式被构成并定位在一起。在本掩模实施方式中，两个掩模的相对边缘(在该定向中示于右边)提供了单个竖直边缘。取决于掩模121以及掩模131的厚度，从一些视角(例如视角190)这可形成第二部分掩盖部分171。悬伸特征141和竖直边缘都可通过在下部掩模120中选择大于上部掩模130中的掩模开口的掩模开口来提供。
现在转向图1c，图1c示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图。掩模112包括两个单独的掩模，第一或下部掩模122以及第二或上部掩模132。下部掩模122和上部掩模132以形成悬伸142和143的方式被构成并定位在一起。通过视角(例如视角190和200)的结合，可在衬底100上形成部分掩盖部分172和173。
出于本发明的各目的，掩模不必须包括多个分离的掩模。现在转向图2a，图2a示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图，其中掩模包括单个单元和掩模的开放区域的一个边缘可构成为提供悬伸特征。掩模210具有以与掩模210的顶部和底部成非90°的角度而形成的侧边，例如通过切割或蚀刻边缘。这形成了相对于视角180的悬伸特征240，其中悬伸特征240在衬底100上形成了部分掩盖部分270。本文中描述的此实施方式以及其他单个单元掩模实施方式中的这种特征可通过商业上可得到的两侧蚀刻来制备。
现在转向图2b，图2b示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图，其中掩模包括单个单元。掩模215具有已经以弧形形状切割或蚀刻的侧边，以形成相对于掩模215的顶部和底部不成90°角的侧边。这形成了相对于视角180的悬伸特征245，其中悬伸特征245在衬底100上形成了部分掩盖部分275。
现在转向图2c，图2c示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图，其中掩模包括单个单元。掩模220具有已经相对于掩模220的顶部和底部以台阶形状切割或蚀刻的侧边。这形成了相对于视角180的悬伸特征250，其中悬伸特征250在衬底100上形成了部分掩盖部分280。除了掩模220为单件式掩模，掩模220类似于图1a中的掩模110。应理解，可由两个或更多分离的掩模(分别地，例如图1b和图1c中的掩模111和掩模112)形成的任何掩模还可被制造为单个单元。
现在转向图2d，图2d示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图，其中掩模包括单个单元。掩模225具有已经以弧形形状切割或蚀刻的侧边，以形成相对于掩模225的顶部和底部不成90°角的侧边。这形成了相对于视角180的悬伸特征255，其中悬伸特征255在衬底100上形成了部分掩盖部分285。
现在转向图3a，图3a示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图，其中附加的掩模形状可压印为通常的平掩模片，以给予其刚性的三维特征。掩模230在开放区域的一个边缘上是弯曲的，以形成悬伸特征260，从而限定了部分掩盖部分290。在不使用更厚的掩模材料的情况下，本实施方式通过允许更大的悬伸特征而允许更宽的阴极接触面积。更宽的阴极接触面积允许更大的操作电流并且因此对于大尺寸发射面积是有用的。现在转向图3b，类似于图3a的掩模230，图3b示出了具有可用于本发明的悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图。掩模235包括上部掩模237以及下部掩模238。在本实施方式中，下部掩模238为平面的，使其可与衬底100保持较好的接触，而上部掩模237选用适于由三维结构构成的材料，例如悬伸特征265，从而提供部分掩盖部分295。
本发明不限于上述示例。除了上述示例中示出的各掩模形状之外，本领域技术人员可容易地想出其他具有悬伸特征的掩模形状，其中悬伸特征可在目标衬底上提供部分掩盖部分。
现在转向图4a，图4a示出了在具有多个电连接的衬底上具有多个掩模开口以及悬伸特征的掩模的另一实施方式的剖视图。衬底300包括预图案化的阴极引线340以及预图案化的阳极350、351以及352。掩模310包括第一或下部掩模320以及第二或上部掩模330，但应理解，本文中公开的各种掩模实施方式都可以以此方式使用。上部掩模和下部掩模构成为具有对应于每个阳极的多个开口380。每个开口构成为具有悬伸特征360，以使得衬底300的部分掩盖部分370通过悬伸特征360从视角180隐藏，但不从视角190隐藏。因此掩模310的结构限定了多个这种部分掩盖部分，多个由第一掩模320覆盖的掩盖部分，以及在本实施方式中与掩模开口380相同的多个未掩盖部分。部分掩盖部分370被选为位于阳极350和351以及阴极引线340的一部分之上。这种结构的效用将被进一步证明。
现在转向图4b，图4b示出了位于图4a的衬底300上的掩模310的平面图。线A-A'表示图4a的剖视图。在图4b的图中，主要有第二掩模330是可见的，还有掩模开口380和第一掩模320的部分是可见的。掩模开口380使图4a的阳极(例如阳极350、351、以及352)的未掩盖部分可见。还指示了通过图4a的悬伸特征360形成的部分掩盖部分370。图4b还示出了本发明中有用的另一可选实施方式。其在OLED照明装置中可以是有用的以提供彼此平行的多个串联电连接。因此，阳极350、351、以及352将形成第一串联连接，而阳极350a、351a以及352a将形成平行于第一串联连接的第二串联连接。这种平行的连接必须彼此绝缘，例如通过衬底上的间隙355。在这种情况中，有用的是阻止通过提供用于非悬伸区域365的悬伸特征之下的材料的沉积，其中非悬伸区域365由下部掩模提供。如果需要，这种非悬伸区域可在掩模开口380上延伸，以完全覆盖和阻止间隙355上的沉积。
现在转向图5a，图5a示出了与用于在真空腔(未示出)中在衬底上沉积汽化的有机材料的源的一个实施方式相关的图4a的掩模和衬底的剖视图。相对于图4a，通过旋转415示出了，掩模310和衬底300，以及其阴极引线340和多个阳极(例如350)已沿轴线410旋转。有机材料蒸汽源420为汽化的有机材料440的源。这种蒸汽源在本领域中是众所周知的。出于本发明的各目的，期望的是源420属于可使有机材料和非有机材料(例如金属)汽化的汽化装置的类并且可沉积这些材料的层以使得预沉积的层不被损坏。该类包括真空热蒸发装置。源420包括有机材料储蓄器，其中有机材料被加热以使其汽化，以使得其通过一个或多个管口460发射。在具有多个管口460的实施方式中，这种管口可形成线性阵列，其中该阵列设置成垂直于由图5a代表的面。有机材料被选为在衬底上形成OLED照明装置的一个或多个层。本公开的各实施方式中汽化的有机材料的羽流成形在与掩模的悬伸特征360对应的一侧(即，在图5a的右侧)以将有机材料的传输限制至小于或等于选定截止角θ的角度，其中选定的截止角θ相对于在该侧的衬底表面的法线测量。如将要看见的，这种成形可通过选择汽化装置以产生固有羽流形状以及通过选择例如源定向或选择性地设置在蒸汽路径中的遮挡件的附加因素来实现。本领域中众所周知的是真空热蒸发装置的固有羽流形状可通过改变装置设计中的因素例如管口的长度-直径比来控制。例如，羽流通量分布的一般描述由Grace等人的第7,645,483号美国专利的等式(1)给出。本领域技术人员应意识到，蒸汽羽流形状的固有宽度以及由此截止角可通过多种方式限定。实际限定为：截止角是关于蒸汽羽流中心线的以下区域的角度：在该区域包含总通量的某一指定分数。汽化器的一个设计参数(管口管长与直径的比值)的效果的图形化参考示于常用文本“AUser’s Guide to Vacuum Technology(真空技术用户指南)”(第二版，JohnF.O'Hanlon,1989,John Wiley and Sons公司,ISBN 0-471-81242-0)第45页中。该图示出了的管口出口管长度-直径比为0、1、3、5以及10的结果。较高的长度-直径比提供更具有方向性的羽流。因此，蒸汽羽流将具有限定的分布，该分布可通过汽化装置设计选择为宽的或窄的来选择，如适合于预期的应用。出于本公开的各目的，对于对称的蒸汽羽流，从羽流中心线测量的、限定了包括蒸汽总通量的90％区域的角度将称为汽化装置的固有截止角θ'。相反，选定的截止角θ为选定的方向上选择的蒸汽分布的最大角度。选定的截止角θ部分地依赖于汽化设备的固有截止角，但是还可依赖于上述参考因素例如选择用于源的定向和设置在蒸汽路径中的遮挡件。在图5a所示的实施方式中，源420的羽流的中心线垂直于衬底表面，以使得θ还可从羽流中心线计算。通常对于图5a代表的实施方式，相对于悬伸特征一侧的衬底法线的、选定的截止角将通过蒸汽羽流的固有截止角和源的定向确定，其中蒸汽羽流的固有截止角相对于蒸汽羽流中心线计算。选定的截止角θ将在下文进一步论述。在图5a的实施方式中，这种成形通过使汽化的有机材料440从管口以高度方向性羽流形状发射来实现，这将自然地减少有机材料在所有方向上大于θ的角度上的传输。在图5a的实施方式中，角度θ'为源420的固有截止角，并且(由于源420垂直于衬底300的表面)还是选定的截止角θ。固有截止角相对于衬底300的法线可为30°至60°，并且合适地为40°至50°。出于本公开的各目的，提供具有满足这些标准的固有截止角的蒸汽羽流的源将被称为窄源。为了使蒸汽分子在到达衬底以前在具有少量分子间相互作用的分子流中行进，腔的压力期望地低于1E-4托，并且对于大的腔和衬底，压力合适地低于1E-5托，以限制理想地限定的羽流形状在高蒸汽流速率处变宽的量。在汽化器开口中的管口可设计为产生如图5a所示的的高度单向性分子束。期望的羽流越具有单向性，源内需要的温度越高。
汽化的有机材料源相对于衬底和掩模位于第一方向上。有机材料蒸汽源420的定向并且具体地其一个或多个管口460在本实施方式中被选择为平行于视角180，其中视角180约垂直于衬底300的表面。在该定向上，汽化的有机材料440可通过掩模310的暴露区域(例如通过掩模开口380)沉积在包括衬底300的未掩盖部分的第一区域上，例如掩模开口380的区域。沉积区域通过源、掩模以及还将在一些实施方式中公开的遮挡件的设计来确定。虽然图5a的装置理论上可限制材料到掩模开口380的沉积区域的沉积，但是掩模到衬底的接触和羽流的蒸汽通量中的非理想化可致使少量汽化的有机材料440沉积在部分掩盖部分370上。这通过有机材料450示出，其中该有机材料450沉积在阳极350的开放区域上，并且在非常受限的程度上沉积至由悬伸特征360提供的部分掩盖部分370上。在一些情况下，少量的有机材料可沉积在电连接上，例如阴极引线340。这种少量的有机材料依然允许后续导电层的有效的电连接并且对于最后的OLED照明装置的操作并没有坏处。在有机材料沉积设备的这个和其他实施方式中，由掩模开口380代表的第一区域被限定为这样的区域，其中基本所有有机材料沉积在该区域。本领域技术人员应理解，有机材料还将沉积在掩模310的表面上；为了清楚起见，这并没有被示出。
汽化的有机材料可经由掩模开口380通过使有机材料蒸汽源420和衬底300之间的距离足够大或通过在有机材料蒸汽源420和具有掩模310的衬底300之间提供相对运动430或这两者全部而基本一致地沉积。在提供相对运动的情况下，有机材料可依次通过一系列掩模开口380来沉积。在图5a中，有机材料已沉积在阳极350上，然后衬底和掩模的相对运动将接着将有机材料沉积在阳极351上。虽然相对运动430以一个方向(即，向右)示出，但应理解，在相反方向上的运动是等效的。
有机材料450可为在OLED装置的如在本领域中熟知的、除了阳极或阴极层之外的层中有用的任何材料。这可包括在空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光层(LEL)、电子传输层(ETL)、或电子注入层(EIL)中有用的材料。这种有机材料是本领域中熟知的；例如参见由Boroson等人的第7,564,182号美国专利以及其中的参考文献。有机材料可为单个材料或可为对具体层功的能有用的材料的混合。有机材料蒸汽源420可为具有一个或多个管口460的单个源。可替代地，有机材料蒸汽源420可包括非常靠近的具有不同材料的两个或更多单独的源，以使得得到的沉积的有机材料450可为这些材料的混合物，或可主要为具有少量期望掺杂物的一种材料。可利用不同材料在相同真空腔或不同真空腔中重复进行图5a中所示的沉积，以在衬底300的未掩盖部分上沉积多个有机层。用这种方式，可利用图5a的设备来制造OLED照明装置的完整的有机层。这可包括具有插入的电子传输层和空穴传输层的多个发光层(例如蓝色LEL、绿色LEL、以及红色LEL)，以形成在完成时将发射白光的装置。
应理解，各种附加的装置可用于图5a中，例如图5a所示的配置中用于在源420之上支承衬底300的装置，以及提供衬底300与源420之间相对运动的装置。本领域技术人员将能够想出用于这种目的的、本领域中熟知的各种装置。本发明并不打算受限于任何具体的支承和传输装置。此外，本领域技术人员应理解，图5a中的设备的其他配置是可能的，例如其中有机材料蒸汽源420将材料从上方、或水平地沉积在竖直定向的衬底上的配置。
现在转向图5b，图5b示出了与用于将汽化的导电材料沉积在已沉积在衬底上的有机材料上的一个实施方式相关的图4a中的掩模和衬底的剖视图。虽然本文中的示例性实施方式使用沉积的导电材料作为阴极，但是本领域技术人员应理解，本设备可将适合作为阳极的材料沉积在倒置的OLED结构中，或将适合作为中间电极的材料沉积到堆叠的OLED结构中。这种设备位于真空腔(未示出)中，该真空腔可为与图5a中的真空腔相同的真空腔或不同的腔。足够形成OLED装置的有机层的有机材料(例如有机材料450)的一个或多个层已通过掩模开口380由图5a的设备沉积在衬底300上。导电材料蒸汽源520为成汽化的导电材料540形式的导电材料的源。出于本发明的各目的，期望的是源520属于这样的汽化装置种类，其可使有机材料和非有机材料(例如金属)汽化并且可沉积这些材料的层以使得之前沉积的层不被损坏。这种种类包括真空热蒸发装置。由于成本和简单的原因，源520属于相同种类的汽化装置并且被选为具有与上述源420相似或基本相同的蒸汽羽流形状和固有截止角可以是进一步有用的。本实施方式中的源520包括导电材料储蓄器，导电材料被加热以使其汽化，从而使得其通过一个或多个管口560发射。汽化的导电材料540通过利用高真空和合适的温度以高度方向性的羽流形状从管口560被发射。
汽化的导电材料源设置在相对于衬底和掩模的第二定向上。导电材料蒸汽源520的定向以及具体地导电材料蒸汽源520的一个或多个管口(多个管口)560被选为平行于视角190。在这个定向上，汽化的导电材料540可通过掩模310的暴露区域(例如通过掩模开口380，包括在悬伸特征360下)沉积。因此，汽化的导电材料540可沉积在包括衬底300的未掩盖部分和部分掩盖部分的第二区域上。这由导电材料550示出，其中导电材料550沉积在未掩盖部分(掩模开口380)和部分掩模部分370上，并且因此与阴极引线340接触。有效电接触在导电层(例如导电材料550)与阴极引线340之间形成，甚至在少量有机材料已沉积在阴极引线340上的情况中。汽化的导电材料540不会沉积在衬底的掩盖部分上，例如掩模310与衬底300或其取代特征如阳极除少量地由于蒸汽羽流通量的非理想化以及掩模至衬底的附接而基本接触的地方。从而通过阴极引线340、导电材料550、(足够形成OLED装置的有机层的)有机材料450、以及阳极350形成电路。因此，这在阳极350之上通过使用单个掩模形成了完整的OLED装置，其中单个掩模用于将沉积第一区域中的有机材料层和第二区域中的导电材料层。如以上公开的，导电材料蒸汽源520和具有掩模310的衬底300之间的相对运动530可依次类似地在其他开口处沉积导电材料，例如在阳极351以及随后的阳极上。相对运动对于平滑蒸汽羽流中的不规则也是有用的，从而提供了更一致的材料沉积。虽然相对运动530示出在一个方向上(即衬底和掩模向右的移动)，应理解，在相反方向上的运动是等效的。
当通过阳极和衬底视察光发射时，阳极对于所考虑的发射应为透明的、或基本透明的。在本发明中使用的常用透明阳极材料为铟-锡氧化物(ITO)、铟-锌氧化物(IZO)以及锡氧化物，但其他金属氧化物也可工作包括，但不限于，铝-或铟掺杂的锌氧化物、镁-铟氧化物、以及镍-钨氧化物。除这些氧化物之外，诸如氮化镓的金属氮化物，和诸如硒化锌的金属硒化物，以及诸如硫化锌的金属硫化物被用作阳极。对于只通过阴极电极观察EL发射的应用，阳极的透射特性是不重要的，并且可使用任何导电材料，不论其是否为透明的、不透明的、或反射的。用于本发明的示例性导体包括，但不限于，金、银、铱、钼、钯、以及铂。典型的阳极材料，透射的或其他的，具有不小于4.0eV的功函数。期望的阳极材料可通过任何合适的过程(例如蒸发、溅射、化学气相淀积、或电化学沉积)来沉积。
如果装置为顶部发射，电极必须为透明的或几乎透明的。对于这种应用，金属必须是薄的(优选地小于25nm)或必须使用透明的导电氧化物(例如铟-锡氧化物、铟-锌氧化物)，或者这些材料的组合。在第5,776,623号美国专利中已更详细地描述了光学透明的阴极。如果装置为底部发射，即，当只通过阳极电极观察EL发射时，阴极的透射特性是不重要的，并且可使用任何导电材料。用于本发明的示例性导体包括，但不限于，金、银、铱、钼、钯、以及铂。
源420和520提供汽化材料的高度方向性羽流，但是需要高温来实现。这需要高能量消耗，并且可导致一些材料的退化，尤其是有机材料。许多商业上可得到的源使用低温并且提供更宽的汽化材料羽流。现在转向图6a，图6a示出了与用于在真空腔(未示出)中在衬底上沉积汽化的有机材料的源的另一实施方式相关的图4a的掩模和衬底的剖视图。衬底和掩模与图5a中的相同。有机材料蒸汽源470为汽化的有机材料445的源。汽化的有机材料445可为与图5a的汽化的有机材料440相同的材料，但是有机材料蒸汽源470在包括宽得多的固有截止角θ'的羽流内发射汽化的有机材料。因此，源470已经被选为相对于上述源420具有更宽的固有羽流形状和固有截止角。出于本公开的各目的，提供更宽羽流，尤其是提供具有大于60°的固有截止角的羽流的源将被称为宽源。出于本发明的各目的，期望的是，源470属于这样的汽化装置种类，其可使有机材料和非有机材料(例如金属)汽化并且可沉积这些材料的层以使得之前沉积的层不被损坏。这种种类包括真空热蒸发装置。这种蒸汽源包括那些描述为可再装填的挡板箱式源，其中可再装填的挡板箱式源例如由RD Mathis公司和Kurt J Lesker公司商业提供并且在本领域是熟知的。
在本实施方式中，有机材料蒸汽源470的定向选为平行于视角180，即，约垂直于衬底300的表面。在这个定向，汽化的有机材料445可通过掩模310的暴露区域沉积。期望的是，汽化的有机材料沉积在阳极(例如阳极350)上同时留出后续阴极连接可自由使用的阴极引线340或阴极引线340的一部分。然而，在本实施方式中有机材料445的更宽的分布意味着一些汽化的有机材料445可指向悬伸特征(例如悬伸特征360)之下并可沉积在阴极连接340上。与源470分离的一个或多个遮挡件480设置在真空腔中，并在汽化的有机材料445一侧上位于有机材料蒸汽源470与衬底300之间。遮挡件480位于悬伸特征360的一侧以阻碍以相对于衬底300的表面法线大于选定截止角θ的角度发射的汽化的有机材料445的流，并且从而使对应于悬伸特征360一侧的蒸汽羽流成形。这将在该侧的有机材料的实质传输限制至小于或等于选定的截止角θ的角度。选定的截止角相对于垂直衬底300的方向可为30°至60°，并且合适地为40°至50°。在图6a的实施方式中，示出的选定截止角为约45°。本领域技术人员应理解，准确的选取的截止角以及从而确定的遮挡件480的位置是通过阳极350、阴极引线340、以及悬伸特征360的相对位置和尺寸确定的。这允许有机材料450沉积在阳极350的开放区域上，并且在例如通过悬伸特征360提供的衬底的部分掩盖部分上仅具有有限沉积。
如图5a所示，汽化的有机材料可经由掩模开口通过使有机材料蒸汽源470与衬底300之间的距离足够大或通过提供有机材料蒸汽源470和具有掩模310的衬底300之间的相对运动或这两者全部而基本一致地沉积。相对运动430被示为相对于源向右移动衬底；然而在相反方向上的相对运动是等效的。在沉积过程期间，遮挡件480和有机材料蒸汽源470的相对位置是不变的。
现在转向图6b，图6b示出了与用于在真空腔(未示出)中在衬底上沉积汽化的有机材料的源的另一实施方式相关的图4a的掩模和衬底的剖视图。衬底和掩模与图6a中的相同。多个有机材料蒸汽源471和472分别提供用于形成多组分层的、汽化的有机材料446和447。源示出为朝向彼此稍微倾斜以提供每个蒸汽羽流的主要部分的交集，以使得通过羽流的这部分沉积的材料具有期望的成分。这是本领域中是常用的。还示出了根据需要以阻碍来自每个源的汽化的有机材料446和447的流的挡板481和482，其中汽化的有机材料446和447相对于衬底300的在悬伸特征360一侧的表面的法线以大于选定截止角的角度进行发射。
现在转向图6c，图6c示出了与用于在真空腔(未示出)中在衬底上沉积汽化的有机材料的源的另一实施方式相关的图4a的掩模和衬底的剖视图。包括多个有机材料蒸汽源471和472的图6c的实施方式与图6b的实施方式类似，除了共用挡板483阻碍相对于衬底300的在悬伸特征360一侧的表面的法线以大于选定截止角的角度从每个源发射的汽化的有机材料446和447的流。
现在转向图6d，图6d示出了与用于将汽化的导电材料沉积在已经沉积在衬底上的有机材料上的另一实施方式相关的图4a中的掩模和衬底的剖视图。这种装置设置在真空腔(未示出)中，该真空腔可与图6a中所示的真空腔相同或为不同的腔。足够形成OLED装置的有机层的、有机材料(例如有机材料450)的一个或多个层已通过掩模开口380由图6a的设备沉积在衬底300上。导电材料蒸汽源570为成汽化的导电材料545形式的导电材料的源。源570包括导电材料储蓄器，其中导电材料被加热以使其汽化，从而使其通过一个或多个管口580发射。汽化的导电材料545以如下方式从管口580发射，即蒸汽羽流具有宽分布的角度以及与来自上述源470的羽流类似或基本相同的固有羽流形状。因此，源570具有与上述源470类似或基本相同的固有截止角。出于本发明的各目的，期望的是源520属于这样的汽化装置种类，其可使有机材料和非有机材料(例如金属)汽化并且可沉积这些材料的层以使得之前沉积的层不被损坏。这种种类包括真空热蒸发装置。
导电材料蒸汽源570的定向以及具体地导电材料蒸汽源的一个或多个管口580被选为垂直于衬底300。相比于汽化的有机材料的沉积，不存在遮挡件，并且导电材料蒸汽源570在汽化的导电材料545的羽流的与悬伸特征360相对应的一侧。在本实施方式中，汽化的导电材料545可通过掩模310的暴露区域(例如通过掩模开口380，包括在悬伸特征360下)沉积。因此，汽化的导电材料545可沉积在包括衬底300的未掩盖部分和部分掩盖部分的第二区域上。这由导电材料550示出，其沉积在未掩盖部分(掩模开口380)和部分掩盖部分370上，并且因此部分地或完全地覆盖有机材料450的层并且还延伸超出有机层的一侧。因此，导电材料550与阴极引线340接触。导电材料550延伸超出有机材料450的量值可由悬伸特征360的范围限制，例如图1a中的距离175，或通过逐渐将导电材料的厚度减小为对传导电流无用的厚度来限制。后者通过悬伸特征几何结构和蒸汽羽流形状的相互作用来确定。这些实现导电层和阴极引线之间良好电接触的设计变量的使用在后文中将变得清楚。汽化的导电材料545不会沉积在衬底的掩盖部分上，例如在掩模310与衬底300或其取代特征(例如阳极)基本接触的地方。从而通过阴极引线340、导电材料550、(足够形成OLED装置的有机层的)有机材料450、以及阳极350形成电路。因此，这在阳极350上通过使用单个掩模形成了完整的OLED装置，其中该单个掩模用于沉积第一区域中的有机材料层和第二区域中的导电材料层。如以上公开的，导电材料蒸汽源570与具有掩模310的衬底300之间的相对运动530可依次类似地在其他开口处沉积导电材料，例如在阳极351以及随后的阳极上。例如，导电材料551示出为处于沉积的进行状态中。
现在转向图7a，图7a示出了通过本发明的设备制备的有机发光装置的一个实施方式的剖视图。有机发光装置600包括最初示于图4a中的具有阴极引线340和阳极350、351以及352的衬底300。有机材料450、451、以及452已经通过图5a或图6a中的设备分别沉积在阳极350、351、以及352上。如在本领域熟知的，有机材料450、451、以及452可表示通过多种处理由图5a或图6a中的设备沉积的多个层，例如发光层、空穴传输层、电子传输层等。有机材料可包括单堆叠式装置或串联式装置，并且可发射单一颜色或宽带光谱的光。导电材料550、551、以及552已经通过图5b的设备分别沉积在有机材料450、451、以及452和附加部分上。导电材料550、551、以及552都在各自的有机材料上形成阴极。各自的阴极、有机层以及阳极形成串联连接的发光单元620、621、以及622，并且阴极引线340和阳极352可与具有足够驱动多个发光源的电压的外部电流源连接。例如，通过阴极引线340供给至导电材料550的电流穿过有机材料450到达阳极350，从而致使发光单元620发光。来自阳极350的电流被串联输送至导电材料551，并且穿过有机材料451到达阳极351，从而致使发光单元621发光。类似地，串联输送至导电材料552的电流将致使发光单元622发光。
在图7a的实施方式中，多个发射区域水平地沿衬底串联连接，这可具有某些优点。在这种配置中，流动通过发光面板的电流小于流动通过类似尺寸的单发射区域OLED发光面板的电流。减小的电流具有以下优点，如非发射导电迹线中降低的功耗、可显著减少电力接触器的尺寸、以及去除衬底上的昂贵的附加图案化总线金属层。此外，每个单独的发射区域的尺寸相比于面板的总发射面积被减小，从而减小了电极中的电压降，其中电极中的电压降可导致不一致的光发射。多个较小发射区域相比于一个大的发射区域的一个进一步的优点为一个区域中的短路故障不会导致整个装置变暗。然而，本领域技术人员应理解，通过改变衬底上的电路图案和掩模开口的尺寸和数量，可容易地将本发明的设备和方法应用到形成大的单个发射区域或并联连接的多个发射区域中。
图7b更详细地以及尺寸稍微更精确地示出了有机发光装置600的一部分，并且用来示出对本发明的掩模设计而言重要的OLED涂覆层的一些特征。图7b示出了有机发光装置600的发光单元620。例如，有机材料450的边缘，即有机材料边缘450a和450b，不具有理想的清晰限定的边界，而是从接近掩模开口中心的完整厚度渐缩至几乎没有厚度。对于在性能属性(例如亮度、颜色、使用寿命、以及随老化和观察角的颜色偏移)上基本一致的OLED发射，发光区域必须通过设计有机材料450沉积的区域来限制，其中有机材料450沉积的该区域具有基本一致的厚度。发射区域将通过中间具有有机层的顶部电极和底部电极的重叠组合来限定。具有与图2a、图2b以及图2d中所示的设计相似的设计的掩模对于使发射区域最大化将是有用的。在悬伸特征下形成的有机材料边缘450a的水平范围将由汽化的有机材料羽流的形状、遮挡件的位置、以及掩模本身的性质确定。例如，增加图1a中的下部掩模120的厚度将增加悬伸特征140下有机材料进入的范围。可替代地，如图5a所示的更具方向性的有机材料蒸汽源的使用或如图6a所示的在汽化的有机材料羽流一侧的一个或多个遮挡件的使用将减少在悬伸特征下形成的这种锥形部的范围。
导电材料550向着阴极引线340延伸超出有机材料边缘450a的水平范围将取决于悬伸特征的水平范围和几何结构，例如图1a中的距离125和175，以及汽化的导电材料羽流的形状。导电材料550在接触器555处与阴极引线340电连接。应理解，接触器555包括与图7b的面垂直的线性条。导电材料550的层厚度和导电材料550在接触器555处延伸的水平宽度630必须足够允许必要的电流从阴极引线340流至导电材料550并且通过导电材料至发射面积，而没有显著的电能损耗。如果能量损耗显著，则发光装置将失效，并且在极端情况下，在接触区域产生的热可导致阴极引线340和导电材料550之间的电连接故障。
非限制示例：对于在3000cd/m2亮度下具有50cd/A发光效率的OLED，2厘米宽的发光单元(例如图7b中的发光单元620)将在接触边缘(例如图7b中的接触器555)处具有12mA每线性cm的电流。取决于接触器555处导电电极的厚度以及导电材料550和相应的导电接触器(例如阴极引线340)之间形成的接触器的质量，在本发明中用于阴极的接触设计可具有每安培电流1cm2接触的设计准则。在该工作电流密度，接触点处的电压降期望地小于1V，并且有用地小于0.1V。在本示例中，导电材料550和阴极引线340之间的接触区域的水平宽度630应为约125μm宽。水平宽度630可通过有机材料在悬伸特征下沉积的范围或悬伸170的深度(即图1a中的距离175)限制。对于具有宽分布的蒸汽源(例如图6a至图6d)，将汽化的有机材料羽流限制至距离具有250μm下部掩模厚度和500μm悬伸特征长度(即距离175)的掩模悬伸特征一侧的法线45°或更小的角度导致在期望的限制内的期望的接触面积和电压损失。本领域技术人员应理解，具有可替代性掩模厚度和形状的有机蒸汽羽流分布和金属蒸汽羽流分布的多个可替代性组合可用于实现期望的结果。
在制造具有多个发射区域的OLED发光装置时，如图7a中所示的包括串联连接的元件的装置，期望的是保持发射区域之间的非发射面积尽可能的小以使发光量最大化。为了实现这些，相邻单元之间的部分掩盖部分370和掩盖部分375的宽度(图4a)应最小化，例如通过除去两个发射区域之间的下部掩模部分325的部分或全部。必须注意防止通过相邻导电层区域之间的电桥接的短路。这要求控制羽流的与悬伸特征对应的一侧的导电材料羽流形状，以限制汽化的导电材料的大角度部分。可以使用多种技术，例如改变如图5b所示的设计和定向，或图6d中在汽化的导电材料545的路径上提供遮挡件。
除本发明的特征之外，在用于制造OLED发光装置的这种掩模的设计中可有其他考虑。其中一些起因于(与OLED显示装置的小的单独像素相比)OLED发光装置提供大的统一发射区域的事实。期望的是在这种发光装置的表面提供一致的光。参照图7b中发射性区域的左端，在掩模与衬底接触的区域中，有机材料边缘450b的厚度从发射区域的一致厚度渐缩至基本为零。这通过诸如图1a中所示的掩模设计特征的掩模设计特征来控制。导电材料边缘550b处的导电电极还必须在厚度上从在发射区域处的完整厚度渐缩至边缘处的零。如果导电材料边缘550b与有机材料边缘450b重叠，则由于此区域中更薄的有机层，形成电流电阻更低的区域。这可导致不均匀的发射区域，这些不均匀的发射区域表现为沿OLED发光装置的一个或多个边缘的亮线或不同颜色的线。因此，如图7b所示，期望的是导电材料边缘550b设置在由有机材料边缘450b限定的边界内部。例如，图1a的掩模设计减少了由于掩模的厚度所导致的羽流的不期望遮蔽，具体地在具有宽方向分布的蒸汽羽流时。离开法线角的蒸汽发射可形成遮蔽，并由此在接近掩模边缘的部分遮蔽区域中形成更薄的层。正斜边缘(例如缺口边缘135)的使用减少了图7b中有机材料边缘450a的水平宽度，并且改善了最后的装置中可用的发射区域。
其他掩模实施方式可具有不同的但同样有用的效果。例如，图1b的掩模111在掩模开口的非悬伸边缘上具有竖直边缘。当该掩模设计实施方式和图5a和图5b中的几乎理想的源结合使用时，从图1b的视角190沉积的、汽化的导电材料将被部分阻止沉积在部分掩盖部分171上。这可帮助保持图7b的有机材料边缘450b内的导电材料边缘550b的边界，从而阻止发光装置中的亮边缘线，并且还可有助于减小上部电极和下部电极之间短路的可能性。使用掩模设计来控制有机层和导电层的相对沉积面积可消除对于昂贵的绝缘层的需求，其中该绝缘层位于衬底上的导电的下部电极层之上以将发射限制到具有一致且平坦的有机沉积的区域。图1c的掩模实施方式在至少三个示例中可以是有用的。在使用具有更宽蒸汽羽流分布的源时(如图6a中所示的)，本掩模配置允许上部掩模下的待移动的有机层的厚度渐缩(例如图7b的有机材料边缘450b)，以使得导电层只在其为平坦的且具有一致厚度的区域中与有机层接触。示于图1c左侧的掩模实施方式的第二应用为在出于减少由于阴极处电压降而产生的亮度不均匀的目而在显示器的多个侧边上具有阴极接触器是必要或可期望的时候。这对于非常大的发射区域可以是有用的，或当阴极的电阻较高时，例如在顶部发射或双重发射发光面板中。本掩模实施方式的第三应用为当期望的是在OLED中具有具有独立连接的多个导电层时，例如在堆叠的OLED中，其中在该堆叠的OLED中独立地控制来自各堆叠的光发射是有用的。这对于允许用户改变光的颜色而不需要对具有不同颜色发射的区域使用单独的有机蒸汽沉积掩模或滤色器将是有用的。
在图4b的掩模中，沿开口的顶部和底部将衬底上的电极图案的尺寸设计为稍小于掩模开口380是有利的。这将允许沿这些侧边的更薄的有机材料边缘处于电极区域外部，这将消除沿这些边缘的亮线的可能性。可替代地，具有沿顶部边缘和底部边缘的正斜边缘的掩模将允许这些侧边上的用于发射的更大区域。
现在转向图8a，图8a示出了用于制备OLED发光装置的本发明的方法的一个实施方式的示意图，其中一个或多个有机层沉积在衬底的一个或多个第一区域上，并且诸如阴极的导电层利用相同的可移除掩模被沉积在衬底的一个或多个第二区域上。图8a可按照各种本公开的前述设备实施方式理解，并且将参考前述实施方式的特征。在步骤1000中，提供了适合用于OLED发光装置的衬底。衬底300在具有导电区域(例如阴极引线340和阳极350、351、以及352)的一个表面上被图案化，并且在导电区域之间具有绝缘区域。
在步骤1005中，可重复使用的掩模310放置为与衬底基本接触。掩模具有暴露衬底选定部分的一个或多个掩模开口380。掩模开口边缘之一构造成具有悬伸特征360，其中悬伸特征360在选定视角掩盖衬底表面的一部分。因此，掩模在衬底300上限定了一个或多个未掩盖部分(例如掩模开口380)、一个或多个部分掩盖部分370、以及一个或多个掩盖部分(例如第一掩模320与衬底300基本接触的部分)。
在步骤1010中，掩模和衬底在真空下暴露至来自一个或多个有机材料蒸汽源(例如图5a的有机材料蒸汽源420)的、汽化的有机材料的羽流，其中源为本质上提供成形的非常单向性的材料羽流并且位于相对于衬底和掩模的第一定向的窄源。在该第一定向，衬底的未掩盖部分暴露至汽化的有机材料。有机材料沉积在包括衬底的未掩盖部分的第一区域，而在部分掩盖部分中没有或仅有有限的沉积，以如图5a中的一个实施方式所公开的那样在衬底的选定的第一区域上沉积有机材料层。利用相同或不同的源，可用不同有机材料重复步骤1010，以在衬底的相同的选定第一区域上沉积多个有机层。
在步骤1015中，具有沉积的有机材料的掩模和衬底在真空下暴露至来自一个或多个导电材料蒸汽源(例如图5b的导电材料蒸汽源520)的、汽化的导电材料的羽流，其中源为本质上提供非常单向性的材料羽流以及位于相对于衬底和掩模的第二定向的窄源。重要的是应注意到，掩模和衬底可作为单元从步骤1010中的一个真空腔移动至步骤1015中的不同的腔，但是掩模和衬底保持在相同的彼此相对位置上以使得掩模和衬底的彼此间的相对位置没有改变。如图5b中的一个实施方式所公开的，在第二定向，衬底的未掩盖部分和部分掩盖部分暴露至汽化的导电材料，而掩盖部分不如此暴露。导电材料沉积在衬底的未掩盖部分和部分掩盖部分，以在衬底的、选定的第二区域上沉积导电材料层，并在第一区域的与掩模悬伸特征对应的一侧进一步延伸超出第一区域，其中该第二区域与其上已沉积有有机材料的选定的第一区域部分地或完全地重叠。因此，第一区域上有机材料和第二区域上导电材料的沉积是通过单个掩模完成的，其中，在两个沉积期间，该膜相对于衬底的位置没有改变。
在步骤1020中，从衬底移除了掩模。沉积在第一区域上的有机材料层通过例如沉积在阳极350的一部分和相邻间隙上的有机材料450示于图7a中。导电材料550沉积在第二区域上并且还在阴极引线340上延伸，其中第二区域包括由有机材料450限定的第一区域。类似地，导电材料551和552覆盖各自的有机材料的区域并且还分别在相邻的阳极350和351的一部分上延伸，从而形成多个发光单元的串联电路，并且因此允许通过利用同一掩模在衬底的不同区域上形成有机层和导电层。
现在转向图8b，图8b示出了本发明的方法的另一实施方式的示意图，其中，利用同一可移除掩模，一个或多个有机层沉积在衬底的一个或多个第一区域上，并且诸如阴极的导电层沉积在衬底的一个或多个第二区域上。在步骤1000中，提供了适合用于OLED发光装置的衬底，例如衬底300。衬底300在具有导电区域(例如阴极引线340和阳极350、351、以及352)的一个表面上被图案化，并且在导电区域之间具有绝缘区域。在步骤1005中，可重复使用的掩模310放置为基本与衬底接触。掩模具有暴露衬底的选定部分的一个或多个掩模开口380，并且掩模开口边缘之一构造成具有悬伸特征。步骤1000和1005与图8a中的相同。
在步骤1012中，掩模和衬底在真空下暴露至来自一个或多个有机材料蒸汽源(例如图6a的有机材料蒸汽源470)的、汽化的有机材料的羽流，其中源为本质上以包括宽角的羽流发射汽化的有机材料的宽源，并且在有机材料蒸汽源与衬底之间设置有与源分开的遮挡件。如在本文中各实施方式中所公开的，例如图6a，衬底的未掩盖部分暴露至汽化的有机材料，同时遮挡件使羽流成形以在与掩模的悬伸特征对应的一侧将有机材料的实质传输限制至小于或等于选定的截止角的角度，从而使部分掩盖部分上有机材料的沉积最小化。利用相同或不同的源，可用不同有机材料重复步骤1012，以在衬底的一个或多个相同选定的第一区域上沉积多个有机层。
在步骤1017中，具有沉积的有机材料的掩模和衬底还在真空下暴露至来自一个或多个导电材料蒸汽源(例如图6d的导电材料蒸汽源570)的、汽化的导电材料的羽流，其中源为本质上以包括宽角的羽流发射汽化的有机材料的宽源。在源和衬底之间不存在遮挡件。重要的是应注意到，掩模和衬底可作为单元从步骤1012中的一个真空腔移动至步骤1017中的不同的腔，但是掩模和衬底保持相同的彼此间的相对位置，以使得掩模和衬底的彼此相对位置不变。如图6d中的一个实施方式中所公开的，衬底的未掩盖部分和部分掩盖部分暴露至汽化的导电材料，而掩盖部分不如此暴露。因此，导电材料沉积在衬底的选定的第二区域上并在第一区域的与掩模悬伸特征对应的一侧进一步延伸超出第一区域，其中该第二区域与其上已沉积有有机材料的选定的第一区域部分地或完全地重叠。因此，第一区域上有机材料和第二区域上导电材料的沉积是通过单个掩模完成的，其中，在两个沉积期间，该掩模相对于衬底的位置没有改变。
在步骤1020中，从衬底移除了掩模。沉积在第一区域上的有机材料层通过例如沉积在阳极350的一部分和相邻间隙上的有机材料450示于图7a中。导电材料550沉积在第二区域上并且还在阴极引线340上延伸，其中第二区域包括由有机材料450限定的第一区域。类似地，导电材料551和552覆盖各自的有机材料的区域并且还分别在相邻的阳极350和351的一部分上延伸，从而形成多个发光单元的串联电路，并且因此允许通过利用同一掩模在衬底的不同区域上形成有机层和导电层。
虽然已结合本文中所示的示例性实施方式说明了本公开的原理，但本公开的原理不限于这些示例性实施方式并且包括对其进行的任何修改、变化、或置换。

Claims (19)

1.一种用于在衬底的第一区域上沉积OLED发光装置的一个或多个有机材料层以及在第二区域上沉积所述OLED发光装置的一个或多个导电层的设备，其中所述一个或多个导电层部分地或完全地覆盖所述一个或多个有机层并且还延伸超出所述一个或多个有机层的一侧，所述设备包括：
a)可重复使用的掩模，具有一个或多个开放区域，定位成且保持与所述衬底接触但不与所述衬底结合，其中至少一个掩模开放区域的一个边缘构造成具有悬伸特征；
b)一个或多个汽化有机材料羽流源，其中所述一个或多个汽化有机材料羽流源提供具有选择的固有羽流形状的汽化有机材料并且所述固有羽流形状具有固有截止角，以使得所述固有截止角限定关于所述蒸汽羽流中心线的、包括蒸汽总通量90％的区域，并且一个或多个有机材料被选为在所述衬底上形成所述OLED发光装置的一个或多个层，并且所述汽化有机材料羽流在所述汽化有机材料羽流的与所述掩模开放区域的所述悬伸特征对应的侧部上成形为将所述侧部上的有机材料至所述衬底的所述第一区域的实质传输限制至小于或等于选择的截止角的角度，其中所述截止角相对于所述衬底的表面的法线；以及
c)一个或多个汽化导电材料羽流源，将导电材料传输至所述衬底的所述第二区域，其中所述一个或多个汽化导电材料羽流源提供具有与所述汽化有机材料的固有羽流形状基本相同的固有羽流形状的汽化导电材料，所述汽化导电材料的固有羽流形状具有与所述汽化有机材料基本相同的固有截止角，并且所述第二区域与所述第一区域部分地或完全地重叠并且在所述第一区域的与所述掩模的所述悬伸特征相对应的侧部还延伸超出所述第一区域。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个汽化有机材料源和所述一个或多个汽化导电材料源为真空热蒸发装置。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述一个或多个汽化有机材料源和所述一个或多个汽化导电材料源具有大于60°的固有截止角，并且还包括位于所述一个或多个汽化有机材料源与所述衬底和所述掩模之间的一个或多个遮挡件，所述一个或多个遮挡件位于所述有机材料羽流的与所述掩模开放区域的所述悬伸特征对应的所述侧部上，以使所述有机材料蒸汽羽流成形为将所述侧部上汽化有机材料至所述衬底的所述第一区域的实质传输限制至小于或等于所述选择的截止角的角度。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述一个或多个汽化有机材料源和所述一个或多个汽化导电材料源具有30°至60°的固有截止角，以及所述汽化有机材料源位于相对于所述衬底以及所述掩模的第一定向，所述第一定向选择为使所述有机材料蒸汽羽流成形为将所述有机材料羽流的与所述掩模开放区域的所述悬伸特征对应的所述侧部上汽化有机材料至所述衬底的所述第一区域的实质传输限制至小于或等于所述选择的截止角的角度，以及所述汽化导电材料源位于相对于所述衬底以及掩模的第二定向，所述第二定向选择为将汽化导电材料提供至所述衬底的所述第二区域。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述选择的截止角相对于所述衬底的表面的法线为30度至60度。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述选择的截止角相对于所述衬底的表面的法线为40度至50度。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，还包括提供所述汽化材料源与所述衬底和所述掩模之间的相对运动。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可重复使用的掩模包括两个或更多单独的掩模，其中每个所述单独的掩模的至少一个开放区域的一个边缘偏移以提供所述悬伸特征。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述可重复使用的掩模包括下部掩模和上部掩模，其中所述下部掩模和所述上部掩模的至少一个开放区域的一个边缘偏移以提供所述悬伸特征。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可重复使用的掩模包括单个掩模，其中所述掩模的至少一个开放区域的一个边缘构成为提供所述悬伸特征。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述悬伸特征位于所述衬底之上并且以50至1000微米的距离与所述衬底分离。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述悬伸特征位于所述衬底之上并且以100至300微米的距离与所述衬底分离。
13.一种用于在衬底的第一区域上沉积OLED发光装置的一个或多个有机材料层以及在第二区域上沉积所述OLED发光装置的一个或多个导电层的方法，其中所述一个或多个导电层部分地或完全地覆盖所述一个或多个有机层并且还延伸超出所述一个或多个有机层的一侧，所述方法包括：
a)提供适用于OLED发光装置的衬底；
b)将可重复使用的掩模定位成与所述衬底接触并使所述掩模保持就位，所述掩模具有一个或多个掩模开放区域，其中至少一个所述掩模开放区域的一个边缘包括悬伸特征；
c)将所述掩模和所述衬底暴露至具有固有羽流形状的汽化有机材料羽流，并且使所述汽化有机材料羽流成形为将与所述掩模的所述悬伸特征对应的侧部上有机材料的实质传输限制至小于或等于选择的截止角的角度，并且从而在所述衬底的所述第一区域上沉积所述有机材料；
d)还将所述掩模和所述衬底暴露至具有与所述汽化有机材料基本相同的固有羽流形状的汽化导电材料羽流，并且从而将导电材料沉积至所述衬底的所述第二区域，其中所述第二区域与所述第一区域部分地或完全地重叠并且在所述第一区域的与所述掩模的所述悬伸特征相对应的侧部还延伸超出所述第一区域；以及
e)从所述衬底移除所述掩模。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，通过依次将所述掩模和所述衬底暴露至不同的有机材料来沉积多个有机层。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述导电材料与位于所述衬底的所述第二区域中且超出所述第一区域的接触器形成电连接。
16.一种由权利要求13所述的方法制备的OLED发光装置。
17.根据权利要求16所述的OLED发光装置，其中，所述装置包括串联连接的元件。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述汽化有机材料羽流和所述汽化导电材料羽流包括宽角分布。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述汽化有机材料羽流和所述汽化导电材料羽流包括窄角分布。
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