CN111316457A - 用于制造发光的像素阵列的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造施加在衬底(4)上的、在电流导引通过时发光的像素的方法，其中，所述像素分别具有：电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)、空穴阻挡层(HBL)或者电子阻挡层(EBL)和发光层(EML‑R、EML‑G、EML‑B)。按照本发明规定，所述层(ETL、HTL、HBL、EBL、EML‑R、EML‑G、EML‑B)分别在具有至少0.001mbar的总压力的气体气氛中制造，其中，所述总压力应该至少大于0.01mbar。为了使发光层沉积，可以使用包含在溶剂中的发光颗粒。所述溶剂可以在总压力＜10mbar、尤其＜0.01mbar时在处理室中蒸发。

Description

用于制造发光的像素阵列的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造施加在衬底上的、在电流导引通过时发光的像素的方法，其中，所述像素分别具有：电子传输层ETL、空穴传输层HTL、空穴阻挡层HBL或者电子阻挡层EBL和发光层EML-R、EML-G、EML-B或者其它的颜色组合。

背景技术

已知在透明的衬底上沉积结构化的、本身发光的有机层。这种OLED层由有机分子构成，所述有机分子在电流导引通过时发光。在衬底上首先沉积结构化的层，以便为发红光、发绿光或者发蓝光或者发出其它颜色的光的像素提供电流，从而使它们发光。这种电子传输层、空穴传输层或者空穴/电子阻挡层在现有技术中通过不同的方法沉积。在本申请的时间点应用最广泛的、在技术上使用的方法是高真空方法，其中在处理室中蒸发原材料。蒸气分子的自由路径长度大于真空室的延伸尺寸，因此蒸气分子基本上沿着直线的路径从源头到达衬底。为了结构化，使用掩膜。

为了制造发光层，同样使用高真空方法。用于沉积有机层的备选方法使用载气，以便将被置于蒸气形态的有机分子传输至衬底。与之相关的设备例如在DE 10 2015 118 765A1中描述。

例如用于制造显示器所必需的像素阵列的层体系也由US 2016/0079316 A1、US6,903,378 B2或者US 9,385,348 B2已知。这些专利文献的内容被全部纳入本申请的公开内容中。

此外已知的是，在大气压下将层印制到衬底上，其中，使用压力冲头或者说压模或者压力射束。原材料被溶解在溶剂中，其中，溶剂接下来必须蒸发。这些原材料可以是聚合物、具有＜1000g/mol的质量的小分子或者具有＜10μm的球形等效直径的颗粒。

在现有技术中已知的方法尤其具有以下技术缺陷：

高真空工艺需要较长的抽吸时间，这提高了周期时间。溶剂的使用要求对沉积的薄膜进行干燥。如果溶剂没有完全蒸发，则影响层、尤其是发光层的质量。此外，高真空工艺的缺点是，分子在处理室中的基本上直线的运动在使用掩膜进行沉积时导致阴影效应。

US 2016/0164046 A1描述了一种方法，其中应该在依次布置的处理室中沉积用于OLED显示器的层序列。在各个单独的处理室中，工艺在真空条件下或者在降低的压力下进行。

US 6,337,102 B2描述了通过使用载气在处于0.001托和100托之间的范围内的压力下沉积有机层。

由DE 10 2016 011 319 A1已知，通过气相沉积预涂层表面。此外，这个专利文献公开了使用纳米压印光刻或者使用纳米压模，以便这样预先准备该表面，使得应该在所述表面的被压印区域上进行选择性的沉积。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于制造像素阵列(Pixelanordnung)的有效的方法，所述方法提供了尤其用于电致发光应用的具有高质量的层。所述方法应该以尽可能高的压力工作，从而避免较长的抽吸时间。

为了解决该技术问题而建议，在总压力为至少0.001mbar、优选至少0.01mbar或者0.1mbar至最大10mbar的气体气氛中制造层、尤其是有机的电荷传输层。因此，所有的层在这样的气体气氛中制造，在所述气体气氛中，分子的自由路径长度相当于处理室的特征长度的最大10％、优选1％至0.01％，其中，所述特征长度可以是进气机构与衬底之间的距离。在制造发光层时需要使用掩膜，对于这些层，在现有技术中使用高真空方法或者CVD或者PVD方法。在此指的是所谓的薄金属掩膜(FMM)，其具有紧密相邻的开口，所述开口的棱边长度或者直径在10μm的数量级。这种掩膜的使用尤其在应该对衬底进行大面积涂层的情况下在技术上要求较高。因此本发明建议，将发光层印制在衬底上或者已经沉积的层上，其中，在印制方法中可以使用压模或者压力射束。在这种印制工艺中，将发光颗粒溶解在溶剂中并且将这种液体印制在衬底上。所述颗粒可以是量子点

尤其是硒化镉颗粒或者也可以是其它不含镉的颗粒。在使用压模的情况下，发光层的施加在与凸版或者凹版印刷方法类似的工艺中进行。施加的过程能够以像素方式或者线条方式进行。但施加的过程也可以通过类似于喷墨印刷的工艺通过液体束进行。为了施加电子传输层、空穴传输层、空穴阻挡层或者电子阻挡层，优选使用PVD或者CVD工艺、尤其是OVPD工艺。PVD或者CVD工艺优选在处理室中进行，在所述处理室中具有0.01mbar至10mbar的范围内、优选0.1mbar至1mbar范围内的总压力。处理室具有衬底固持器，衬底设置在所述衬底固持器上并且被冷却。在衬底固持器的上方布置有进气机构，所述进气机构具有淋浴头状布置的出气喷嘴。这些层的结构化可以借助掩膜进行。在一种优选的设计方案中，衬底固持器是可冷却的并且进气机构是可加热的。因此优选规定，所述PVD或者CVD反应器的处理室也用于对之前沉积的发光层进行干燥。在此，将之前印制有发光层的衬底设置在处理室中并且放置在衬底固持器上。衬底固持器不需要为了这个工艺步骤被冷却。进气机构被加热。在此形成的热量使得溶解有发光颗粒、尤其是量子点的溶剂蒸发。在这种干燥方法中，总压力甚至可以进一步降低、例如降低至0.01mbar或者0.001mbar的压力。所述方法优选在相互链接的处理室的体系中进行，其中，在每个处理室中分别只沉积一层。但根据需求也可以在相同的处理室中并且尤其是依次相续地沉积一个或多个层。可以设置中央传输室，所述中央传输室可以用超纯气体冲刷。多个处理室与所述传输室连接，所述处理室分别具有能被封闭的入口，可以通过所述入口将衬底置入处理室中。在其中沉积电子传输层、空穴传输层和/或空穴阻挡层/电子阻挡层的处理室优选是PVD或者CVD反应器、尤其是OVPD反应器，它们原则上由现有技术已知。它们具有用于放置衬底的衬底固持器和用于使气态的原材料进入的进气机构，所述原材料在衬底上冷凝或者在衬底上反应生成层。为了使层结构化，可以使用掩膜。衬底固持器和进气机构可以根据在PVD或者CVD反应器中进行的工艺被调节温度，即被加热或者被冷却。在其中沉积发光层的处理室具有印制设备，所述印制设备具有压模或者压力射束装置(或者说喷射装置)，其中，印制工艺在此可以作为湿化学工艺在大气压中进行。这些处理室中的总压力通常在100mbar至1050mbar之间的范围内变化。印制工艺也可以在200mbar至大气压之间的范围内进行。但印制时的最小总压力也可以更高、例如400mbar、500mbar、600mbar、700mbar或者800mbar。

按照本发明的用于制造施加在衬底上的像素的方法可以具有至少一个电子传输层ETL、空穴传输层HTL、空穴阻挡层HBL或者电子阻挡层EBL。此外，按照本发明的方法的特征在于，其具有至少一个电子传输层ETL、空穴传输层HTL。此外，其可以具有空穴阻挡层HBL或者电子阻挡层EBL。与之相关的涂层步骤可以分别在一个室中进行，在所述室中在批量制造时分别只沉积一个层。但也可以规定，在一个处理室中尤其依次相续地沉积多个不同的层。在此可以是指群集设备。但各个单独的处理室也可以在串联布局中布置并且分别与传输室彼此间隔。

因此，本发明涉及一种用于制造电致发光的量子点层的方法，所述量子点层具有用于传输电子或者空穴的有机传输层，其中，沉积的有机膜与通过液体工艺印制的量子点膜之间的压力差不大于四个数量级(0.1mbar-1000mbar)。但也可以规定，压力差不大于六个数量级(0.001-1000mbar)。但压力差通常只有三个数量级(1-1000mbar)。本发明尤其涉及一种用于制造电致发光的具有有机传输层的量子点层的方法，其中，在沉积量子点膜的液体工艺之后，对在其中在真空条件下进行接下来的涂层步骤的处理室进行加热，以便有针对性地使沉积了量子点膜的溶剂蒸发。通过将载气导入PVD或者CVD室中，将优选可以是有机溶剂的溶剂排出。在印制发光层时使用的溶剂的蒸发可以在与接下来进行PVD或者CVD工艺的处理室相同的处理室中进行。尤其设计为淋浴头的进气机构在此被加热到200℃或者更高地加热到500℃。在此，衬底固持器尤其可以可选地不被冷却。此外，衬底与衬底固持器之间的吸引力可以这样修改，使得衬底温度高于其在之后的沉积时的温度。为此，衬底固持器可以具有用于吸引衬底或者掩膜的“静电吸盘”(ESC)或者磁性设备。ESC可以直接地或者间接地作用在衬底上。也可以规定，使用“背面冷却气体”(BSC)提高从衬底向衬底固持器的热传递。但衬底在衬底固持器上的耦连也可以这样修改，从而例如有针对性地改变在衬底与衬底固持器之间的缝隙中的气体组成，以短时间地改变衬底温度。如果在这个干燥工艺之后沉积尤其是有机的传输层(ETL、HTL、HBL、EBL)，则将衬底固持器冷却至约在100℃至-50℃的范围内、通常约为20℃的温度，从而使通过进气机构进入的、用惰性气体输送的蒸气可以在衬底上冷凝。但也可行的是，将进气机构的温度加热至不超过500℃的范围，以便使溶剂蒸发。干燥时间约为60秒。特别优选地规定，沉积出层的所有工艺步骤、即CVD或者PVD沉积工艺在气相环境中进行，在所述气相环境中，平均的自由路径长度小于处理室的特征长度。总压力优选高于0.01mbar或者0.1mbar。总压力也可以处于0.1mbar至10mbar的范围内。只对于其它的工艺步骤、例如干燥步骤，可以将处理室中的总压力置于更低的值。在沉积出上述层结构之前还可以施加HIL层(空穴注入层)并且在沉积出上述层结构之后还可以施加EIL层(电子注入层)或者阴极层，用于将所述结构与控制电子器件电触点接通。

被视为特别有利的是，按照本发明的方法将由现有技术已知的发光层印制与阻挡/传输层在OVPD方法中的沉积相结合，在印制工艺中可以使用压模，而在OVPD方法中可以使用掩膜装置进行结构化。在两个方法区段中的最小压力优选为至少0.01mbar，但也可以只为0.1mbar。此外有利的是，进行印制的总压力大于在OVPD方法中的总压力，其中，两个压力之商至少为10、优选至少为100。此外可以规定，印制时的最小压力为至少900mbar。

附图说明

以下根据实施例详细阐述本发明。在附图中：

图1示意性地示出剖切OVPD反应器得到的剖面；

图2a-图2c示意性地示出用于印制发光层的方法；

图3a示出由多个OVPD反应器或者印制设备构成的装置；

图3b示出由多个反应器构成的装置的第二实施例；

图4示出层系统22的第一实施例；

图5示出层系统22的第二实施例并且

图6示出层系统22的第三实施例。

具体实施方式

图3a示意性地示出由七个处理室11至17组成的装置，所述处理室分别具有未示出的装载和卸载端口，通过所述装载和卸载端口，衬底可被未示出的输送装置从传输室10输送到各个单独的处理室11至17中。在每个单独的处理室11至17中进行用于沉积出层的沉积工艺，因此例如在处理室11中沉积出空穴传输层HTL、在处理室12中沉积出电子阻挡层EBL、在处理室13中沉积出发红光的层EML-R、在处理室14中沉积出发绿光的层EML-G、在处理室15中沉积出发蓝光的层EML-B、在处理室16中沉积出空穴阻挡层HBL并且在处理室17中沉积出电子层ETL。在处理室11、12、16和17中，分别借助在图1中示意性示出的OVPD反应器在使用掩膜的情况下在衬底4上沉积出层。衬底4处于借助冷却元件5冷却的衬底固持器3上。形式为淋浴头的具有出气面6的进气机构6在衬底固持器3上方延伸，出气开口9通入所述出气面6中，尤其是有机原材料的蒸气可以通过所述出气开口进入处于进气机构2与衬底固持器3之间的处理室1中。其底侧形成出气面6的出气板借助加热元件8加热到高于200°的温度，但也可以加热到更高的温度。设置有输入管路7，惰性气体通过所述输入管路输送有机的蒸气，所述蒸气在衬底4上在未示出的掩膜的开口中冷凝。

在图3a中，处理室11-17围绕传输室布置。在图3b中，处理室11、12或者13、14、15或者16、17依次地布置为一排。各个单独的处理室通过传输室10彼此分隔。在处理室11、12中可以沉积出两个或者更多彼此不同的层。在处理室13、14、15中沉积出发光层。在处理室16、17中同样沉积出两个或者更多彼此不同的层或者只沉积出一层。

在沉积出发红光、发绿光或者发蓝光的层的处理室13、14和15中进行印制工艺。作为印制装置可以使用喷印装置，通过所述喷印装置可以使溶解在溶剂中的有机颗粒或者还有无机颗粒沉积到衬底4上或者之前已经沉积在衬底4上的层上。步骤13、14、15也可以在一个室或者一个或多个室中进行。同样地，步骤11、12、15、16也可以在一个或多个室中进行。图3a和3b示出了与之相关的备选方案作为示例。

图2a至2c示意性地示出了一种印制工艺，其中使用具有凸起区域19的压模18。压模18的具有凸起区域19的这侧在图2中指向上并且被液体润湿。在此指的是含有量子点20的溶剂21。借助适当的方法、例如压模18的旋转，使液体这样在表面上分布，从而在凸起区域19上大致形成量子点20的单层，如图2b所示。

之后将压模18旋转180°，从而使凸起区域19指向下。随即通过压模18结构化地印制衬底4或者沉积在衬底4上的层HTL。

图4、图5和图6示意性地示出典型的层序列22，所述层序列能够在图3所示的装置中施加在衬底4上。通过附图标记23表示一层或多层的阳极。附图标记24表示一层或多层的阴极。

之前的实施方式用于阐述总体包含在本申请中的发明，所述发明至少通过以下的特征组合也分别独立地对现有技术进行扩展，其中，两个、多个或者所有的这些特征组合也可以相结合，即：

一种方法，其特征在于，所述层ETL、HTL、HBL、EBL、EML-R、EML-G、EML-B分别在总压力至少为0.001mbar的气体气氛中制造。该气体气氛优选大于90％地由氮气、氩气或者其它的稀有气体组成。但该气体气氛也可以具有其它的成分。

一种方法，其特征在于，所述总压力大于0.01mbar或者0.1mbar。

一种方法，其特征在于，印制发光层EML-R、EML-G、EML-B，尤其在100mbar至1050mbar之间的压力下印制。

一种方法，其特征在于，通过使用压模18或者液体射束进行印制。

一种方法，其特征在于，电子传输层ETL、空穴传输层HTL、空穴阻挡层HBL和/或电子阻挡层EBL在CVD或者PVD工艺、尤其是OVPD工艺中、在0.1mbar至10mbar之间的总压力下进行。

一种方法，其特征在于，为了印制发光层EML-R、EML-G、EML-B，使用包含在溶剂21中的发光颗粒20。

一种方法，其特征在于，在进行接下来的PVD或者CVD工艺之前，通过加热衬底4使所述溶剂21在CVD处理室1或者真空室11-17中蒸发。

一种方法，其特征在于，溶剂的蒸发在总压力＜10mbar、尤其＜0.01mbar时进行。

一种方法，其特征在于，所述方法在处理室11、12、13、14、15、16、17的体系中进行，其中，在每个处理室11-17中要么进行PVD或者CVD工艺或者要么进行印制过程。

所有公开的特征(本身，但也可以相互组合)都有发明意义。在本申请的公开文件中，所属/附属的优先权文本(在先申请文件副本)的公开内容也被完全包括在内，为此也将该优先权文本中的特征纳入本申请的权利要求书中。从属权利要求即使在不具有所引用的权利要求的特征的情况下也以它们的特征表明对现有技术的独立的有创造性的扩展设计，尤其可以这些从属权利要求为基础提出分案申请。在每个权利要求中说明的发明可以附加地具有一个或多个在之前的说明书中、尤其配设有附图标记和/或在附图标记清单中说明的特征。本发明也涉及这些构型，在所述构型中没有实现个别在之前的说明书中提到的特征，尤其是在这些特征对于相应的应用目的不是必要的或者可以通过其它的技术等效方式替代的情况下。

附图标记清单

1 处理室

2 进气机构

3 衬底固持器

4 衬底

5 冷却元件

6 出气面

7 进气口

8 加热元件

9 开口

10 传输室

11 处理室

12 处理室

13 处理室

14 处理室

15 处理室

16 处理室

17 处理室

18 压模

19 凸起区域

20 量子点

21 溶剂

22 层

23 阳极

24 阴极

Claims (10)

1.一种用于制造施加在衬底(4)上的、在电流导引通过时发光的像素的方法，其中，所述像素分别具有：电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)、空穴阻挡层(HBL)或者电子阻挡层(EBL)和发光层(EML-R、EML-G、EML-B)，其中，所有层(ETL、HTL、HBL、EBL、EML-R、EML-G、EML-B)的施加在总压力至少为0.001mbar的气体气氛中进行，其特征在于，电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)、空穴阻挡层(HBL)和/或电子阻挡层(EBL)在CVD或者PVD工艺中、尤其在OVPD工艺中、在最大10mbar的总压力下沉积，并且发光层(EML-R、EML-G、EML-B)被印制，尤其在100mbar至1050mbar之间的压力下被印制。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总压力大于0.01mbar或者0.1mbar。

3.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在至少200mbar的总压力下进行印制。

4.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过使用压模(18)或者液体射束进行印制。

5.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了印制发光层(EML-R、EML-G、EML-B)，使用包含在溶剂(21)中的发光颗粒(20)。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，在进行接下来的PVD或者CVD工艺之前，通过加热衬底(4)使所述溶剂(21)在CVD处理室(1)或者真空室(11-17)中蒸发。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，所述溶剂(21)在与进行接下来的CVD或者CVD工艺的CVD处理室相同的CVD处理室(1)中进行。

8.按权利要求6或7所述的方法，其特征在于，溶剂的蒸发在总压力＜10mbar、尤其＜0.01mbar时进行。

9.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述方法在处理室(11、12、13、14、15、16、17)的体系中进行，其中，在每个处理室(11-17)中要么进行PVD或者CVD工艺要么进行印制过程。

10.一种方法，其特征在于前述按权利要求之一的一个或多个区别特征。

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