CN111452503A - 具有多个气体分配孔口板的有机蒸气喷射微打印头 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种具有多个气体分配孔口板的有机蒸气喷射微打印头。所公开主题的实施例提供一种微喷嘴阵列，其包括具有串联连接的多个沉积器的线性阵列，其中所述多个沉积器中的第一沉积器可以与第二沉积器在至少一个侧边界上邻接。所述微喷嘴阵列可以包括多个孔口阵列，其中所述多个孔口阵列中的每个孔口的宽度在其用于流动的横截面的短轴上为20μm或更小，从而调节通过输送气体分配通道的流量。所述微喷嘴阵列可以包括多个排气分配通道，其中所述输送气体分配通道以及所述多个排气分配通道中的至少一个排气分配通道与所述多个沉积器中的每一个具有独立的流体连通。

Description

具有多个气体分配孔口板的有机蒸气喷射微打印头
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年1月18日提交的美国专利申请第62/794,265号的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于有机蒸气喷射打印(OVJP)的微喷嘴阵列。具体地，沉积器被放置成通过两个或更多个孔口板与微喷嘴阵列裸片内的两个或更多个气体分配通道流体连通。
背景技术
出于多种原因，利用有机材料的光电装置变得越来越受欢迎。用于制造所述装置的许多材料相对较为便宜，因此有机光电装置具有优于无机装置的成本优势的潜力。另外，有机材料的固有性质(例如其柔性)可以使其较适用于特定应用，如在柔性衬底上的制造。有机光电装置的实例包括有机发光二极管/装置(OLED)、有机光电晶体管、有机光伏电池和有机光电检测器。对于OLED，有机材料可以具有优于常规材料的性能优势。举例来说，有机发射层发射光的波长通常可以容易地用适当的掺杂剂来调节。
OLED利用有机膜，其在电压施加于装置上时会发射光。OLED正成为用于如平板显示器、照明和背光的应用中的日益受关注的技术。美国专利第5,844,363号、第6,303,238号和第5,707,745号中描述若干OLED材料和配置，所述专利以全文引用的方式并入本文中。
磷光发射分子的一个应用是全色显示器。针对此类显示器的行业标准需要适合于发射特定颜色(称为“饱和”色)的像素。具体来说，这些标准需要饱和红色、绿色和蓝色像素。或者，OLED可经设计以发射白光。在常规液晶显示器中，使用吸收滤光器过滤来自白色背光的发射以产生红色、绿色和蓝色发射。相同技术也可以用于OLED。白色OLED可以是单EML装置或堆叠结构。可以使用所属领域中所熟知的CIE坐标来测量色彩。
如本文所用，术语“有机”包括可以用于制造有机光电装置的聚合材料和小分子有机材料。“小分子”是指并非聚合物的任何有机材料，并且“小分子”可能实际上相当大。在一些情况下，小分子可以包括重复单元。举例来说，使用长链烷基作为取代基并不会将某一分子从“小分子”类别中去除。小分子还可以并入聚合物中，例如作为聚合物主链上的侧接基团或作为主链的一部分。小分子还可以充当树枝状聚合物的核心部分，所述树枝状聚合物由一系列构建在核心部分上的化学壳层组成。树枝状聚合物的核心部分可以是荧光或磷光小分子发射体。树枝状聚合物可以是“小分子”，并且认为当前在OLED领域中使用的所有树枝状聚合物都是小分子。
如本文所用，“顶部”意指离衬底最远，而“底部”意指最接近衬底。在第一层被描述为“安置于”第二层“上方”的情况下，第一层被安置于离衬底较远处。除非规定第一层“与”第二层“接触”，否则第一与第二层之间可以存在其它层。举例来说，即使阴极和阳极之间存在各种有机层，仍可以将阴极描述为“安置于”阳极“上方”。
如本文所用，“溶液可处理”意指能够以溶液或悬浮液的形式在液体介质中溶解、分散或传输和/或从液体介质沉积。
当认为配体直接促成发射材料的光敏性质时，所述配体可以被称为“光敏性的”。当认为配体并不促成发射材料的光敏性质时，所述配体可以被称为“辅助性的”，但辅助性配体可以改变光敏性配体的性质。
如本文所用，并且如所属领域的技术人员通常将理解，如果第一能级较接近真空能级，那么第一“最高占用分子轨道”(Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO)或“最低未占用分子轨道”(Lowest Unoccupied Molecular Orbital，LUMO)能级“大于”或“高于”第二HOMO或LUMO能级。由于将电离电位(IP)测量为相对于真空能级的负能量，因此较高HOMO能级对应于具有较小绝对值的IP(较不负(less negative)的IP)。类似地，较高LUMO能级对应于具有较小绝对值的电子亲和性(EA)(较不负的EA)。在顶部是真空能级的常规能级图上，材料的LUMO能级高于相同材料的HOMO能级。“较高”HOMO或LUMO能级表现为比“较低”HOMO或LUMO能级更靠近这个图的顶部。
如本文所用，并且如所属领域的技术人员通常将理解，如果第一功函数具有较高绝对值，那么第一功函数“大于”或“高于”第二功函数。因为通常将功函数测量为相对于真空能级的负数，所以这意指“较高”功函数是更负的(more negative)。在顶部是真空能级的常规能级图上，“较高”功函数经说明为在向下方向上离真空能级较远。因此，HOMO和LUMO能级的定义遵循与功函数不同的定则。
关于OLED和上文所述的定义的更多细节可以见于美国专利第7,279,704号中，所述专利以全文引用的方式并入本文中。
发明内容
根据实施例，还提供一种有机发光二极管/装置(OLED)。所述OLED可以包括阳极、阴极和安置在阳极与阴极之间的有机层。根据实施例，所述有机发光装置并入一或多种选自以下的装置中：消费型产品、电子组件模块和/或照明面板。
根据实施例，可以提供一种具有微喷嘴阵列的装置，微喷嘴阵列包括具有串联连接的多个沉积器的线性阵列，其中多个沉积器中的第一沉积器可以与第二沉积器在至少一个侧边界上邻接。微喷嘴阵列可以包括多个孔口阵列，其中多个孔口阵列中的每个孔口的宽度在其用于流动的横截面的短轴上为20μm或更小，从而调节通过输送气体分配通道的流量。微喷嘴阵列可以包括多个排气分配通道，其中输送气体分配通道以及多个排气分配通道中的至少一个排气分配通道与多个沉积器中的每一个具有独立的流体连通。
多个孔口阵列中的第一孔口阵列可以沿第一方向安置以调节输送气体分配通道。多个孔口阵列中的第二孔口阵列可以沿第二方向安置以调节多个排气分配通道中的至少一个。
沉积器的线性阵列可以包括平坦表面，所述平坦表面包括与输送气体分配通道流体连通的一或多个输送孔，所述输送孔安置在经由排气通道与多个排气分配通道中的至少一个流体连通的多个排气孔之间。间隔区可以将一或多个输送孔中的每一个与多个排气孔中的至少一个分开。一或多个输送孔可以被分成多个区段。输送孔和排气孔中的至少一个是矩形的。输送孔和排气孔中的至少一个可以布置成具有平行于打印方向的长轴。用于输送孔中的至少一个的输送通道可以通过输送孔口连接到输送气体分配通道。耦合到排气通道的排气孔可以与输送通道共线安置。排气通道可以通过孔口阵列连接到多个排气分配通道中的至少一个，所述孔口阵列具有比排气孔更大的流量限制。
装置可以包括沉积器的线性阵列的多个等级，其中每个沉积器的第一边缘或第二边缘可以由微喷嘴阵列的第一边缘或第二边缘限定。
具有多个沉积器的线性阵列可以包括安置在至少第一沉积器与第二沉积器之间的限制气体分配沟槽。具有多个沉积器的线性阵列可以包括从输送气体分配通道馈入的多个输送孔。阵列中沉积器的每个孔在打印方向上的长度可以是50μm到5mm。具有多个沉积器的线性阵列的每个沉积器可以与一个排气在一侧上间隔开第一间隔区且在另一侧上间隔开第二间隔区，其中第一间隔区比第二间隔区窄。
微喷嘴阵列可以安置在裸片的一个面上，所述面附连到在裸片的相对面上的载板。载板可以具有端口，所述端口用于来自输送气体分配通道的输送气体和来自多个排气分配通道中的至少一个的排气，所述输送气体分配通道和所述多个排气分配通道连接到裸片上的相应通孔。可以通过使用垫片将载板密封到歧管。载板可以用螺栓固定到歧管上。
每个沉积器可以形成在凸台上，并且凹陷区域可以安置在凸台之间。凸台距凹陷区域的高度可以是0-200μm。线性阵列的多个沉积器可以是交错的。
多个孔口阵列中的一个可以是形成输送气体分配通道的底部的输送气体孔口阵列。多个排气分配通道可以垂直于输送气体分配通道安置。排气分配通道可以经由位于具有多个沉积器的线性阵列的第一沉积器的对应至少一侧上而与至少一个排气流体连通。多个排气分配通道中的至少一个可以由一级内的线性阵列的相邻沉积器共享。多个孔口阵列中的一个可以是安置在第一沉积器的排气通道与多个排气分配通道中的至少一个之间的排气孔口阵列，所述排气孔口阵列跨越将至少一个排气分配通道与第一沉积器的排气通道间隔开的侧壁提供传导路径。
微喷嘴阵列可以包括与载板相邻的第一层，所述第一层具有第一表面和第二表面。微喷嘴阵列可以包括与衬底相邻的第二层，所述第二层具有第一表面和第二表面。包括空穴图案的装置层可以安置在第一层和第二层之间，其中第一层和第二层分别在其第一和第二表面上以空穴和沟槽进行图案化。第一层和第二层的厚度可以大于装置层。第一层和第二层中的至少一个可以具有大于300μm的厚度，并且装置层可以具有小于或等于100μm的厚度。
微喷嘴阵列可以包括多个双面抛光(DSP)晶片和绝缘体上硅晶片。绝缘体上硅晶片的处理层的厚度为300-600μm，绝缘体上硅晶片的装置层的厚度为10-50μm。
多个孔口阵列中的一个可以是输送通道孔口阵列，其包括经由输送通道耦合到输送气体分配通道的孔。孔可以以三个为一组，沿通道轴的长度恒定为10μm。随着距输送通孔的距离增加，孔可以更宽，其中孔的宽度可以从110μm增加到184μm。
输送气体分配通道可以包括与多个沉积器中的每一个单独流体连通的多个通道。多个沉积器可以在表面上以5％到75％的填充率形成特征。装置可以是与材料的面的法向矢量平行安置的固体材料的不间断导热路径。
附图说明
图1示出有机发光装置。
图2示出不具有独立电子传输层的倒置式有机发光装置。
图3示出根据所公开主题的实施例的OVJP(有机蒸气喷射打印)工艺的简化工艺流程图。
图4a示出根据所公开主题的实施例的DEC(沉积排气限制)OVJP沉积器和包括多个沉积器的线性阵列的微喷嘴阵列的正面图。
图4b示出根据所公开主题的实施例的DEC OVJP沉积器的横截面。
图5a示出根据所公开主题的实施例的由OVJP打印的线的厚度轮廓的实例。
图5b示出根据所公开主题的实施例的用于打印恒定厚度的子像素大小区域的沉积器。
图5c示出根据所公开主题的实施例的如何叠加由OVJP打印的线以打印恒定厚度的膜。
图6a示出根据所公开主题的实施例的在OVJP工具中具有边缘上微喷嘴阵列的裸片的安装。
图6b示出根据所公开主题的实施例的在OVJP工具中具有平面内微喷嘴阵列的裸片的安装。
图7a示出根据所公开主题的实施例的包括平面内微喷嘴阵列设计的裸片的顶面(与载板相邻的面)。
图7b示出根据所公开主题的实施例的包括平面内微喷嘴阵列设计的裸片的底面(与衬底相邻的面)。
图7c以剖视图示出根据所公开主题的实施例的平面内微喷嘴阵列的内部结构。
图7d以剖视图示出根据所公开主题的实施例的平面内微喷嘴阵列的内部结构。
图8a示出根据所公开主题的实施例的平面内沉积器的示意性横截面以及流经其的气体流。
图8b示出根据所公开主题的实施例的与输送气体孔口阵列的平面平行的穿过排气分配通道剖切的平面内沉积器的示意图。
图9a示出根据所公开主题的实施例的在组装之前微喷嘴阵列裸片的盖层。
图9b示出根据所公开主题的实施例的在组装之前微喷嘴阵列的气体分配层。
图9c示出根据所公开主题的实施例的在组装之前微喷嘴阵列裸片的孔口层。
图9d示出根据所公开主题的实施例的孔口层微结构的放大图。
图9e示出根据所公开主题的实施例的在组装之前微喷嘴阵列裸片的沉积器层的上表面。
图9f是根据所公开主题的实施例的在沉积器层上表面上的微结构的放大图。
图9g示出根据所公开主题的实施例的在组装之前微喷嘴阵列裸片的沉积器层的下表面。
图9h示出根据所公开主题的实施例的在沉积器层下表面上的微结构的放大图。
图9i示出根据所公开主题的实施例的在结合之前以放大图布置的盖、分配、孔口和沉积器层。
图10a示出根据所公开主题的实施例的输送气体分配通道和输送气体孔口板。
图10b示出根据所公开主题的实施例的输送气体分配通道和输送气体孔口板的等效电路模型。
图10c示出根据所公开主题的实施例的通过一系列沉积器的气体流，所述一系列沉积器通过孔口连接到公共输送气体分配通道。
图11a示出根据所公开主题的实施例的从沉积器排气通道通过排气孔口阵列到排气分配通道的流的流线。
图11b示出根据所公开主题的实施例的排气流速与沿沉积器的长度的位置的函数关系的曲线图。
图12a示出根据所公开主题的实施例的通过裸片一部分的温度分布的轮廓图。
图12b示出根据所公开主题的实施例的通过裸片一部分的热通量的线。
具体实施方式
一般来说，OLED包含至少一个有机层，其安置于阳极与阴极之间并且与阳极和阴极电连接。当施加电流时，阳极注入空穴并且阴极注入电子到有机层中。所注入的空穴和电子各自朝带相反电荷的电极迁移。当电子和空穴定位在同一分子上时，形成“激子”，其为具有激发能态的定域电子-空穴对。当激子通过光发射机制弛豫时，发射光。在一些情况下，激子可以定位于准分子(excimer)或激态复合物上。非辐射机制(如热弛豫)也可能发生，但通常被视为不合需要的。
最初的OLED使用从单态发射光(“荧光”)的发射分子，如例如美国专利第4,769,292号中所公开，其以全文引用的方式并入。荧光发射通常在小于10纳秒的时帧内发生。
最近，已经展示了具有从三重态发射光(“磷光”)的发射材料的OLED。巴尔多(Baldo)等人，“来自有机电致发光装置的高效磷光发射(Highly EfficientPhosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices)”，自然(Nature)，第395卷，151-154，1998(“巴尔多-I”)；和巴尔多等人，“基于电致磷光的极高效绿色有机发光装置(Very high-efficiency green organic light-emitting devicesbased on electrophosphorescence)”，应用物理快报(Appl.Phys.Lett.)，第75卷，第3、4-6期(1999)(“巴尔多-II”)，所述文献以全文引用的方式并入。美国专利第7,279,704号第5-6栏中更详细地描述磷光，所述专利以引用的方式并入。
图1示出有机发光装置100。图不一定按比例绘制。装置100可以包括衬底110、阳极115、空穴注入层120、空穴传输层125、电子阻挡层130、发射层135、空穴阻挡层140、电子传输层145、电子注入层150、保护层155、阴极160和阻挡层170。阴极160是具有第一导电层162和第二导电层164的复合阴极。装置100可以通过按顺序沉积所述层来制造。这些各种层的性质和功能以及实例材料在US 7,279,704第6-10栏中更详细地描述，所述专利以引用的方式并入。
可以得到这些层中的每一个的更多实例。举例来说，柔性并且透明的衬底-阳极组合公开于美国专利第5,844,363号中，所述专利以全文引用的方式并入。经p掺杂的空穴传输层的实例是以50:1的摩尔比掺杂有F4-TCNQ的m-MTDATA，如美国专利申请公开第2003/0230980号中所公开，所述专利以全文引用的方式并入。发射和主体材料的实例公开于汤普森(Thompson)等人的美国专利第6,303,238号中，所述专利以全文引用的方式并入。经n掺杂的电子传输层的实例是以1:1的摩尔比掺杂有Li的BPhen，如美国专利申请公开第2003/0230980号中所公开，所述公开案以全文引用的方式并入。以全文引用的方式并入的美国专利第5,703,436号和第5,707,745号公开了阴极的实例，所述阴极包括具有含上覆的透明、导电、溅镀沉积的ITO层的金属(如Mg:Ag)薄层的复合阴极。阻挡层的理论和使用更详细地描述于美国专利第6,097,147号和美国专利申请公开第2003/0230980号中，所述专利以全文引用的方式并入。注入层的实例提供于美国专利申请公开第2004/0174116号中，其以全文引用的方式并入。保护层的描述可以见于美国专利申请公开第2004/0174116号中，其以全文引用的方式并入。
图2示出倒置式OLED 200。所述装置包括衬底210、阴极215、发射层220、空穴传输层225和阳极230。装置200可以通过按顺序沉积所述层来制造。因为最常见OLED配置具有安置于阳极上方的阴极，并且装置200具有安置于阳极230下方的阴极215，所以装置200可以被称为“倒置式”OLED。可以在装置200的对应层中使用与关于装置100所述的那些材料类似的材料。图2提供如何可以从装置100的结构省去一些层的一个实例。
图1和2中所说明的简单分层结构借助于非限制性实例提供，并且应理解本发明的实施例可以与各种其它结构结合使用。所描述的具体材料和结构本质上是示范性的，并且可以使用其它材料和结构。可以通过以不同方式组合所述的各种层来获得功能性OLED，或可以基于设计、性能和成本因素完全省略各层。也可以包括未具体描述的其它层。可以使用除具体描述的材料以外的材料。尽管本文中所提供的许多实例将各种层描述为包括单一材料，但应理解，可以使用材料的组合，如主体和掺杂剂的混合物，或更一般来说，混合物。此外，所述层可以具有各种子层。本文中给予各种层的名称并不打算具有严格限制性。举例来说，在装置200中，空穴传输层225传输空穴并且将空穴注入到发射层220中，并且可以被描述为空穴传输层或空穴注入层。在一个实施例中，可以将OLED描述为具有安置于阴极与阳极之间的“有机层”。这一有机层可以包含单个层，或可以进一步包含如例如关于图1和2所述的不同有机材料的多个层。
还可以使用未具体描述的结构和材料，例如包含聚合材料的OLED(PLED)，例如弗兰德(Friend)等人的美国专利第5,247,190号中所公开，所述专利以全文引用的方式并入。借助于另一实例，可以使用具有单个有机层的OLED。OLED可以堆叠，例如如在以全文引用的方式并入的福利斯特(Forrest)等人的美国专利第5,707,745号中所述。OLED结构可以偏离图1和2中所说明的简单分层结构。举例来说，衬底可以包括有角度的反射表面以改进出耦(out-coupling)，例如如在福利斯特等人的美国专利第6,091,195号中所述的台面结构，和/或如在布尔维克(Bulovic)等人的美国专利第5,834,893号中所述的凹点结构，所述专利以全文引用的方式并入。
在本文中所公开的一些实施例中，发射层或材料，如图1-2中分别所示的发射层135和发射层220，可以包括量子点。除非明确相反地指示或根据所属领域的技术人员的理解依照情形指示，如本文所公开的“发射层”或“发射材料”可以包括含有量子点或等效结构的有机发射材料和/或发射材料。此类发射层可以仅包括转换由独立发射材料或其它发射体发射的光的量子点材料，或其还可以包括所述独立发射材料或其它发射体，或其本身可以通过施加电流而直接发光。类似地，变色层、彩色滤光片、上转换或下转换层或结构可以包括含有量子点的材料，但此类层可以不考虑如本文中所公开的“发射层”。通常，“发射层”或材料是如下“发射层”或材料：发射初始光，所述初始光可以通过本身在装置内不发射初始光的另一层(如彩色滤光片或其它变色层)改变，还可以基于发射层所发射的初始光，再发射光谱内容不同的改变光。
除非另外规定，否则可以通过任何合适的方法来沉积各个实施例的层中的任一个。对于有机层，优选方法包括热蒸发、喷墨(如以全文引用的方式并入的美国专利第6,013,982号和第6,087,196号中所述)、有机气相沉积(OVPD)(如以全文引用的方式并入的福利斯特等人的美国专利第6,337,102号中所述)和通过有机蒸气喷射打印(OVJP)的沉积(如以全文引用的方式并入的美国专利第7,431,968号中所述)。其它合适的沉积方法包括旋涂和其它基于溶液的工艺。基于溶液的工艺优选在氮气或惰性气氛中进行。对于其它层，优选的方法包括热蒸发。优选的图案化方法包括通过掩模的沉积、冷焊(如以全文引用的方式并入的美国专利第6,294,398号和第6,468,819号中所述)和与例如喷墨和OVJP的沉积方法中的一些方法相关联的图案化。还可以使用其它方法。可以将待沉积的材料改性以使其与具体沉积方法相适合。举例来说，可以在小分子中使用支链或非支链并且优选含有至少3个碳的例如烷基和芳基的取代基来增强其经受溶液处理的能力。可以使用具有20个或更多个碳的取代基，并且3到20个碳是优选范围。具有不对称结构的材料可以比具有对称结构的材料具有更好的溶液可处理性，因为不对称材料可能具有更低的再结晶倾向性。可以使用树枝状聚合物取代基来增强小分子经受溶液处理的能力。
根据本发明实施例制造的装置可以进一步任选地包含阻挡层。阻挡层的一个用途是保护电极和有机层免受暴露于包括水分、蒸气和/或气体等的环境中的有害物质的损害。阻挡层可以沉积在衬底、电极上，沉积在衬底、电极下或沉积在衬底、电极旁，或沉积在装置的任何其它部分(包括边缘)上。阻挡层可以包含单个层或多个层。阻挡层可以通过各种已知的化学气相沉积技术形成，并且可以包括具有单一相的组合物和具有多个相的组合物。任何合适的材料或材料组合都可以用于阻挡层。阻挡层可以并有有无机化合物或有机化合物或两者。优选的阻挡层包含聚合材料与非聚合材料的混合物，如以全文引用的方式并入本文中的美国专利第7,968,146号、PCT专利申请第PCT/US2007/023098号和第PCT/US2009/042829号中所述。为了被视为“混合物”，构成阻挡层的前述聚合材料和非聚合材料应在相同反应条件下沉积和/或同时沉积。聚合材料与非聚合材料的重量比可以在95:5到5:95范围内。聚合材料和非聚合材料可以由同一前体材料产生。在一个实例中，聚合材料与非聚合材料的混合物基本上由聚合硅和无机硅组成。
根据本发明的实施例而制造的装置可以并入到多种多样的电子组件模块(或单元)中，所述电子组件模块可以并入到多种电子产品或中间组件中。所述电子产品或中间组件的实例包括可以为终端用户产品制造商所利用的显示屏、照明装置(如离散光源装置或照明面板)等。所述电子组件模块可以任选地包括驱动电子装置和/或电源。根据本发明的实施例而制造的装置可以并入到多种多样的消费型产品中，所述消费型产品具有一或多个电子组件模块(或单元)并入于其中。公开一种包含OLED的消费型产品，所述OLED在OLED中的有机层中包括本公开的化合物。所述消费型产品应包括含一或多个光源和/或某种类型的视觉显示器中的一或多个的任何种类的产品。所述消费型产品的一些实例包括平板显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视机、告示牌、用于内部或外部照明和/或发信号的灯、平视显示器、全透明或部分透明的显示器、柔性显示器、激光打印机、电话、蜂窝电话、平板电脑、平板手机、个人数字助理(PDA)、可佩戴装置、膝上型计算机、数码相机、摄像机、取景器、微型显示器(对角线小于2英寸的显示器)、3-D显示器、虚拟现实或增强现实显示器、交通工具、包含多个平铺在一起的显示器的视频墙、剧院或体育馆屏幕，和指示牌。可以使用各种控制机制来控制根据本发明而制造的装置，包括无源矩阵和有源矩阵。意图将所述装置中的许多装置用于对人类来说舒适的温度范围中，例如18摄氏度到30摄氏度，并且更优选在室温下(20-25摄氏度)，但可以在这一温度范围外(例如-40摄氏度到+80摄氏度)使用。
本文所述的材料和结构可以应用于除OLED以外的装置中。举例来说，如有机太阳能电池和有机光电检测器的其它光电装置可以采用所述材料和结构。更一般来说，如有机晶体管的有机装置可以采用所述材料和结构。
在一些实施例中，所述OLED具有一或多种选自由以下组成的群组的特征：柔性、可卷曲、可折叠、可拉伸和弯曲。在一些实施例中，所述OLED是透明或半透明的。在一些实施例中，所述OLED进一步包含包括碳纳米管的层。
在一些实施例中，所述OLED进一步包含包括延迟荧光发射体的层。在一些实施例中，所述OLED包含RGB像素排列或白色加彩色滤光片像素排列。在一些实施例中，所述OLED是移动装置、手持式装置或可佩戴装置。在一些实施例中，所述OLED是对角线小于10英寸或面积小于50平方英寸的显示面板。在一些实施例中，所述OLED是对角线为至少10英寸或面积为至少50平方英寸的显示面板。在一些实施例中，所述OLED是照明面板。
在发射区域的实施例中，发射区域进一步包含主体。
在一些实施例中，所述化合物可以是发射掺杂剂。在一些实施例中，所述化合物可以经由磷光、荧光、热激活延迟荧光(即TADF，也称为E型延迟荧光)、三重态-三重态消灭或这些工艺的组合产生发射。
本文所公开的OLED可以并入到消费型产品、电子组件模块和照明面板中的一或多种中。有机层可以是发射层，并且化合物在一些实施例中可以是发射掺杂剂，而化合物在其它实施例中可以是非发射掺杂剂。
所述有机层还可以包括主体。在一些实施例中，两种或更多种主体是优选的。在一些实施例中，所用的主体可以是在电荷传输中起极小作用的a)双极，b)电子传输，c)空穴传输，或d)宽带隙材料。在一些实施例中，主体可以包括金属络合物。主体可以是无机化合物。
与其它材料的组合
本文中描述为适用于有机发光装置中的特定层的材料可以与装置中存在的多种其它材料组合使用。举例来说，本文所公开的发射掺杂剂可以与可能存在的广泛多种主体、传输层、阻挡层、注入层、电极和其它层结合使用。下文描述或提及的材料是可以与本文所公开的化合物组合使用的材料的非限制性实例，并且所属领域的技术人员可以容易地查阅文献以鉴别可以组合使用的其它材料。
各种材料可以用于本文公开的各种发射层和非发射层和布置。合适的材料的实例在美国专利申请公开第2017/0229663号中公开，其以引用的方式整体并入本文中。
导电性掺杂剂：
电荷传输层可以掺杂有导电性掺杂剂以大体上改变其电荷载体密度，这转而将改变其导电性。导电性通过在基质材料中生成电荷载体而增加，并且取决于掺杂剂的类型，还可以实现半导体的费米能级(Fermi level)的变化。空穴传输层可以掺杂有p型导电性掺杂剂，并且n型导电性掺杂剂用于电子传输层中。
HIL/HTL：
本发明中所用的空穴注入/传输材料不受特别限制，并且可以使用任何化合物，只要化合物通常用作空穴注入/传输材料即可。
EBL：
电子阻挡层(EBL)可以用以减少离开发射层的电子和/或激子的数目。与缺乏阻挡层的类似装置相比，在装置中存在此类阻挡层可以产生大体上较高的效率和/或较长的寿命。此外，可以使用阻挡层来将发射限制于OLED的所需区域。在一些实施例中，与最接近EBL界面的发射体相比，EBL材料具有较高LUMO(较接近真空能级)和/或较高三重态能量。在一些实施例中，与最接近EBL界面的主体中的一或多种相比，EBL材料具有较高LUMO(较接近真空能级)和/或较高三重态能量。在一个方面中，EBL中所用的化合物含有与下文所述的主体中的一个所用相同的分子或相同的官能团。
主体：
本发明的有机EL装置的发光层优选地至少含有金属络合物作为发光材料，并且可以含有使用金属络合物作为掺杂剂材料的主体材料。主体材料的实例不受特别限制，并且可以使用任何金属络合物或有机化合物，只要主体的三重态能量大于掺杂剂的三重态能量即可。任何主体材料可以与任何掺杂剂一起使用，只要满足三重态准则即可。
HBL：
空穴阻挡层(HBL)可以用以减少离开发射层的空穴和/或激子的数目。与缺乏阻挡层的类似装置相比，此类阻挡层在装置中的存在可以产生大体上较高的效率和/或较长的寿命。此外，可以使用阻挡层来将发射限制于OLED的所需区域。在一些实施例中，与最接近HBL界面的发射体相比，HBL材料具有较低HOMO(距真空能级较远)和/或较高三重态能量。在一些实施例中，与最接近HBL界面的主体中的一或多种相比，HBL材料具有较低HOMO(距真空能级较远)和/或较高三重态能量。
ETL：
电子传输层(ETL)可以包括能够传输电子的材料。电子传输层可以是固有的(未经掺杂的)或经掺杂的。可以使用掺杂来增强导电性。ETL材料的实例不受特别限制，并且可以使用任何金属络合物或有机化合物，只要其通常用以传输电子即可。
电荷产生层(CGL)
在串联或堆叠OLED中，CGL对性能起基本作用，其由分别用于注入电子和空穴的经n掺杂的层和经p掺杂的层组成。电子和空穴由CGL和电极供应。CGL中消耗的电子和空穴由分别从阴极和阳极注入的电子和空穴再填充；随后，双极电流逐渐达到稳定状态。典型CGL材料包括传输层中所用的n和p导电性掺杂剂。
有机蒸气喷射打印(OVJP)是一种可以用于打印OLED显示器的无溶剂有机薄膜沉积技术。OVJP可以利用运载气体将有机材料从加热源容器传输到极为接近衬底的打印喷嘴组合件。如图3所示，OVJP工艺可以分为四个基本操作：夹带、混合、喷射和冷凝。在操作301，可以将在例如升华炉302的源中产生的有机蒸气夹带在惰性气体流中。在操作303，可以在加热的气室304中混合蒸气和气流，并且可以任选地将其与来自其它蒸气源305的流混合，以形成期望组合物的膜。在操作306，通过加热的喷嘴307的阵列将混合蒸气的流准直成射流。在操作308，可以在射流撞击的衬底309上冷凝有机蒸气。衬底可以比有机蒸气的升华温度更凉并且可以被主动地冷却。可以通过使衬底相对于喷嘴移动310来产生图案化的薄膜。在一些实施例中，可以将膜打印为连续的线而不是离散的像素，使得OVJP系统可以在稳态下运行。
打印喷嘴组合件的设计和沉积条件可以确定打印线的特性。一些打印头能够产生具有线宽(大约50μm)的打印线，以沉积多色OLED显示器中各个子像素的发射层，但是这些线喷涂过度，因此无法快速开始和停止打印。在所公开主题的实施例中，可以使用利用由排气孔围绕的沉积孔的组合的微喷嘴阵列以及气体限制流来限制线宽和喷涂过度。此布置可以被称为DEC(沉积排气限制)。
使用DEC的气体限制可以与以前的OVJP布置不同，因为使用的腔室压力为50到300托，而不是高真空。可以通过使用限制气体流以防止有机材料扩散和传输离开所需沉积区域来防止喷涂过度。从图4a中的衬底的角度示出的DEC沉积器设计可以包括带有安置在一对排气孔403之间的一或多个输送孔402的平坦表面401。穿过输送孔的流可以包括夹带于惰性输送气体中的有机蒸气。排气孔可以以超过输送流的质量流率从沉积器下方的区域抽出气体。排气可以去除输送流和输送流中夹带的任何多余有机蒸气，以及从沉积器周围的环境中抽出的限制气体的余量。输送孔和排气孔可以间隔开DE间隔区404(即，沉积器排气间隔区)。孔可以是矩形的，并且可以布置成使孔的长轴平行于打印方向405。
在一些实施例中，沉积器可以线性地布置在微喷嘴阵列406上，使得每个沉积器与另一个沉积器在至少一个侧边界407上邻接。沉积器的顶部和底部边缘408、409可以由微喷嘴阵列的边缘限定。蚀刻入沉积器的底面的限制气体分配沟槽410为限制气体提供低阻抗路径，使得限制气体均匀分配在每个沉积器的侧边界上。替代地，限制气体可以从沉积器的边缘流入，特别是当省略这些通道时。阵列可以使沉积器之间的串扰最小化，使得多个打印特征在沉积器阵列的整个宽度上尽可能接近相同。可以在阵列的末端放置其它排气孔，例如，以最大程度地减少边缘效应。在一些实施例中，微喷嘴阵列下的流场可以具有周期性的对称性。沉积器可以具有不同形状的孔，其中所述形状可以产生特定大小和特征轮廓的特征。如果沉积器包含多个输送孔，则所述孔可以由公共输送通道馈入。
打印膜的平均厚度t可以由t＝ηejvτ/ρ得出，其中jv可以是衬底上有机蒸气的质量通量，τ可以是衬底上的给定点处于孔下方的时间段，并且ρ可以是冷凝的有机材料的密度。利用效率η可以是在衬底上冷凝的从沉积器流出的有机蒸气的百分率。因为τ＝l/v，其中l可以是孔的长度，且v可以是打印头与衬底之间的相对速度，所以较长的输送孔允许衬底表面上的给定点保留以给定打印速度持续更长时间处于孔下方。这种布置可以提供更快的打印。通常可以使DEC沉积器的孔尽可能长。
在图4b中垂直于打印方向的横截面中示出了DEC沉积器。在图4b中还示出了限定DEC沉积器几何形状的尺寸。输送孔411的宽度为D。通过输送孔的输送气体的质量流率由QD给出。输送和排气之间的DE间隔区的宽度为DE 412，排气的宽度为E 413。通过沉积器排气孔的气体质量流率为QE。沉积器和衬底414可以隔开飞行高度间隙g415。工艺气体的流动模式可以由虚线箭头指示。载有有机蒸气的输送气体416的流可以以QD的质量流率通过输送孔进入。此流可以在其撞击衬底417的地方沉积有机材料的薄膜。未沉积的有机蒸气在衬底平面中的扩散可以通过限制气体418的流动来阻止，所述限制气体以速率QC通过沉积器的侧面进入。输送和限制流可以在每个排气孔下方汇合，并且可以以质量流率QE在排气流419中从沉积区中抽出。
所公开主题的实施例在装置的有源区域内提供均匀的膜厚度，并且打印的特征可以具有台面状的厚度轮廓。图5a示出使用DEC OVJP沉积器可能的台面状沉积轮廓，并且示出在不同工艺条件下打印的几条线的轮廓测定迹线501。竖轴502表示归一化的特征厚度，水平轴503表示相对于线的中心的偏移。目标打印区可以是介电栅格505的两个区域之间的有源区域504，所述有源区域定义了OLED显示器中子像素之间的边界。在一些实施例中，目标区域可以是50μm宽。取决于工艺条件，线轮廓的范围可以从近高斯到近似台面形。在一些实施例中，台面的平坦顶部可以与有源区域一样宽，并且打印轮廓的尾部可以不延伸超过栅格进入相邻装置的有源区域。
例如图5b所示的沉积器可以用于打印台面状薄膜特征。输送孔可以被分成区段506和507，其中由每个区段产生的沉积轮廓的最厚部分可以彼此偏移，并且由沉积器相对于衬底移动而形成的组合的打印特征可以具有加宽的台面状顶部。完整的特征可以单遍打印，而产生具有更高高斯厚度分布特征的沉积器可能需要多遍打印。沉积器可以是旋转对称的，每个沉积器与一个排气在一侧上间隔开窄间隔区508且在另一侧上间隔开宽间隔区509。此结构在2017年3月31日提交的第15/475,408号美国专利申请(现美国专利公开号2017/0294615)中公开，并且可以使用美国专利公开号2015/0376787中公开的技术容易地制造，前述专利均以全文引用的方式并入。
如图5c所示，可以通过将喷嘴栅格化以生成重叠线来接近均匀厚度的覆盖膜。可以将个别高斯沉积轮廓510(如虚线所示)相加，以形成厚度变化不超过±0.5％的膜511(如实线所示)。在此实施例中，个别轮廓可以具有7.7μm的标准偏差，并且可以中心到中心间隔120μm。可以以这种方式填充任意形状的区域。
OVJP微喷嘴阵列的孔可以位于硅(Si)裸片的边缘上，如图6a所示。当在单片化期间在裸片602的下表面601处将裸片内的通道二等分时，可以形成孔。裸片602可以由加热的夹具603保持，所述夹具带有用于输送气体的流动路径604和用于排气的流动路径605。用于输送气体的流动路径604在进入裸片602时可以具有90°的转角606。输送气体604可以沿裸片602的平面流到边缘。排气遵循相反的路径。
边缘上布置可以具有预定范围的沉积器的特征大小和几何复杂度。孔可以是矩形的，并且它们可以与结合线相交。可以更改沉积器设计以使用更通用的几何形状。裸片内的沟槽可以通过深反应离子蚀刻(DRIE)来形成以获得可能最直的侧壁，其中侧壁的斜率可能发生变化。侧壁斜率变化取决于晶片上特征的位置以及其它因素。这限制了平面内设计的可扩展性，因为孔宽度且因此传导在跨越宽微喷嘴阵列可能发生显著变化。
在一些实施例中，其中孔与抛光的裸片面共面的平面内微喷嘴阵列可以提供优于边缘上阵列的优点。可以通过光刻以亚微米公差限定每个孔的形状。这可以提供对每个孔的传导性的更大控制。虽然平面内设计可能使用深蚀刻，但是此类蚀刻可以是有序进行的，以使特征相对较浅并且不受侧壁斜率的影响。可以通过光刻限定任意形状的平面内孔。边缘上布置最初优于平面内布置是在于沉积器和通孔位于裸片的相对侧上以促进密封。为平面内微喷嘴阵列开发的密封技术在美国专利第8,944,309号和美国专利公开号2019/0232325中有所描述，前述专利以全文引用的方式并入。
平面内打印头的布局如图6b所示。可以将微喷嘴阵列安置在裸片607的下表面606上，所述裸片通过其顶面与金属载板608结合。可以通过使用例如AuGe共熔合金的高熔点焊料以及适当的裸片结合技术将裸片焊接到晶片来实现气密结合。金属载板608可以具有用于输送气体和排气的端口609，其通过焊料密封连接到裸片607上的通孔610。载板608上的端口609可以连接到加热的歧管612上的端口611，所述歧管处理去往和来自打印头的输送气体流和排气流。可以使用例如c形环的高温垫片613通过压缩将载板608密封到歧管612。载板608可以用螺栓614连接到歧管612。载板608可以充当适配器，将裸片607的组件桥接到较大的组件以进行高纯度气相打印。
所公开主题的实施例可以在平面内打印头设计上进行改进。首先，实施例减小了必须密封的在正压下的输送气体导管的周长。其次，实施例相对于输送孔的长度减少了打印头在热负荷下置于衬底的长度。这减少了在给定的打印速率下传送到衬底的热量。所公开主题的实施例提供了一种用于有机蒸气喷射打印的微喷嘴阵列，其包括至少两个孔口阵列，所述至少两个孔口阵列调节通过为微喷嘴阵列中的沉积器提供服务的至少两个独立的工艺气体分配通道的流量。
如下文结合图7a-12b所讨论的，所公开主题的实施例提供了一种具有微喷嘴阵列的装置，微喷嘴阵列包括具有串联连接的多个沉积器的线性阵列，其中多个沉积器中的第一沉积器可以与第二沉积器在至少一个侧边界上邻接。微喷嘴阵列可以包括多个孔口阵列，其中多个孔口阵列中的每个孔口的宽度在其用于流动的横截面的短轴上为20μm或更小，从而调节通过输送气体分配通道的流量。微喷嘴阵列可以包括多个排气分配通道，其中输送气体分配通道以及多个排气分配通道中的至少一个排气分配通道与多个沉积器中的每一个具有独立的流体连通。
多个孔口阵列中的第一孔口阵列可以沿第一方向安置以调节输送气体分配通道。多个孔口阵列中的第二孔口阵列可以沿第二方向安置以调节多个排气分配通道中的至少一个。
沉积器的线性阵列可以包括平坦表面，所述平坦表面包括与输送气体分配通道流体连通的一或多个输送孔，所述输送孔安置在经由排气通道与多个排气分配通道中的至少一个流体连通的多个排气孔之间。间隔区可以将一或多个输送孔中的每一个与多个排气孔中的至少一个分开。一或多个输送孔可以被分成多个区段。在一些实施例中，输送孔和排气孔中的至少一个是矩形的。输送孔和排气孔中的至少一个可以布置成具有平行于打印方向的长轴。用于输送孔中的至少一个的输送通道可以通过输送孔口连接到输送气体分配通道。耦合到排气通道的排气孔可以与输送通道共线安置。排气通道可以通过孔口阵列连接到多个排气分配通道中的至少一个，所述孔口阵列具有比排气孔更大的流量限制。
装置可以包括沉积器的线性阵列的多个等级，其中每个沉积器的第一边缘或第二边缘可以由微喷嘴阵列的第一边缘或第二边缘限定。
具有多个沉积器的线性阵列可以包括安置在至少第一沉积器与第二沉积器之间的限制气体分配沟槽。具有多个沉积器的线性阵列可以包括从输送气体分配通道馈入的多个输送孔。阵列中沉积器的每个孔在打印方向上的长度可以是50μm到5mm。具有多个沉积器的线性阵列的每个沉积器可以与一个排气在一侧上间隔开第一间隔区且在另一侧上间隔开第二间隔区，其中第一间隔区比第二间隔区窄。
在一些实施例中，微喷嘴阵列可以安置在裸片的一个面上，所述面附连到在裸片的相对面上的载板。载板可以具有端口，所述端口用于来自输送气体分配通道的输送气体和来自多个排气分配通道中的至少一个的排气，所述输送气体分配通道和所述多个排气分配通道连接到裸片上的相应通孔。可以通过使用垫片将载板密封到歧管。载板可以用螺栓固定到歧管上。
在一些实施例中，每个沉积器可以形成在凸台上，并且凹陷区域可以安置在凸台之间。凸台距凹陷区域的高度可以是0-200μm。线性阵列的多个沉积器可以是交错的。
在一些实施例中，多个孔口阵列中的一个可以是形成输送气体分配通道的底部的输送气体孔口阵列。多个排气分配通道垂直于输送气体分配通道安置。排气分配通道经由位于具有多个沉积器的线性阵列的第一沉积器的对应至少一侧上而与至少一个排气流体连通。多个排气分配通道中的至少一个可以由一级内的线性阵列的相邻沉积器共享。多个孔口阵列中的一个可以是安置在第一沉积器的排气通道与多个排气分配通道中的至少一个之间的排气孔口阵列，所述排气孔口阵列跨越将至少一个排气分配通道与第一沉积器的排气通道间隔开的侧壁提供传导路径。
在一些实施例中，微喷嘴阵列可以包括与载板相邻的第一层，所述第一层具有第一表面和第二表面。微喷嘴阵列可以包括与衬底相邻的第二层，所述第二层具有第一表面和第二表面。装置层可以安置在包括空穴图案的第一层和第二层之间，其中第一层和第二层可以分别在其第一和第二表面上以空穴和沟槽进行图案化。第一层和第二层的厚度可以大于装置层。第一层和第二层中的至少一个可以具有大于300μm的厚度，并且装置层可以具有小于或等于100μm的厚度。
微喷嘴阵列可以包括多个双面抛光(DSP)晶片和绝缘体上硅晶片。绝缘体上硅晶片的处理层的厚度为300-600μm，绝缘体上硅晶片的装置层的厚度为10-50μm。
在一些实施例中，多个孔口阵列中的一个可以是输送通道孔口阵列，其包括经由输送通道耦合到输送气体分配通道的孔。孔可以以三个为一组，沿通道轴的长度恒定为10μm。随着距输送通孔的距离增加，孔可以更宽，其中孔的宽度可以从110μm增加到184μm。
在一些实施例中，输送气体分配通道可以包括与多个沉积器中的每一个单独流体连通的多个通道。多个沉积器可以在表面上以5％到75％的填充率形成特征。装置可以是与材料的面的法向矢量平行安置的固体材料的不间断导热路径。
图7a从其顶表面701示出所公开主题的实施例的微喷嘴阵列。顶表面701可以密封到载板，所述载板通过加热的歧管与有机蒸气源和排气容器流体连通。顶表面701可以包括两个输送通孔702，在微喷嘴阵列的每一端上一个，所述通孔接受充满有机蒸气的输送气体。顶表面701可以包括多个排气孔703，所述排气孔可以抽出工艺气体和由微喷嘴阵列捕获的多余的有机蒸气。输送通孔702可以定位在微喷嘴阵列的端部上，以最小化可以被密封的在正压下的流体界面的周长。排气孔703可以分布在整个阵列上以最小化流动阻抗。在随后的附图(例如，图7b、7c和7d)中使用的三个横截面的取向也可以在图7a中示出。第一横截面可以沿沉积器的长度延伸并且可以将排气通孔704a二等分，第二横截面可以平行于第一横截面延伸并且可以将排气通孔704b之间的平面二等分，并且第三横截面可以沿沉积器705的宽度延伸。
图7b示出根据所公开主题的实施例的微喷嘴阵列的面向衬底的侧面。面向衬底的侧面可以包括以两个线性等级并排布置的沉积器706的阵列。每个沉积器可以安装在凸台上，凸台之间具有凹陷区域，以促进沉积器之间的均匀限制气体流动并减少微喷嘴阵列与衬底之间的热传递。等级可以错开子像素周期的一部分，以由类似于图5b所示的分离式沉积器的近重叠线的叠加创建台面状沉积轮廓。沉积器凸台可以由没有孔的缓冲凸台707的阵列包围。
图7c示出根据所公开主题的实施例的微喷嘴阵列的内部结构，其包括输送气体分配通道和排气分配通道。图7c示出沿沉积器的长度且将排气通孔二等分的结构的剖视图。两个输送气体分配通道708a可以在沉积器阵列的侧面处在输送通孔之间延伸。输送气体孔口阵列709可以形成输送气体分配通道的底部。输送气体孔口阵列709可以将输送气体分配通道与其下方的结构分开，同时调节输送气体和有机蒸气进入每个沉积器的流量。输送气体孔口阵列709可以允许长的沉积器阵列串联连接，而不会沿阵列的长度产生不均匀的沉积。排气分配通道710可以安置在孔口阵列下方，并且可以垂直于输送气体分配通道延伸。排气分配通道710可以在其中心处具有排气通孔711。每个排气分配通道710可以由一级内的相邻沉积器共享。每个沉积器中的排气通道可以与其相邻的排气分配通道710间隔开薄壁，并且这两个通道可以由输送气体孔口阵列邻接。蚀刻到孔口层底面中的浅沟槽可以跨过壁，并在沉积器中的排气通道与排气分配通道之间提供流动路径。选择这些沟槽的大小和间距以沿沉积器排气通道的长度均匀地分配排气流。此沟槽阵列可以形成排气孔口阵列712。分解图中可以沿穿过图7d中的排气通孔之间的独立的平行横截面示出另外的特征，例如输送气体分配系统。指状突起708b可以从输送分配通道分支，以沿每个沉积器的长度提供输送气体。在一些实施例中，微喷嘴阵列可以是四层结构，包括在其顶部具有输送通孔和排气通孔的相对较厚(例如，>500μm)的盖713，安置在下方的可以包括输送气体分配通道的分配层714，以及在分配层下方的形成输送气体分配通道的底部和指状件的孔口层715。输送孔口716以横截面图示出，其延伸穿过孔口层715的宽度到下方的沉积器层。沉积器层717可以是堆叠的第四层。如图8b进一步所示，横截面718(用虚线示出)示出沉积器层的上表面。此实施例示出在排气通孔排的相对侧上的两个镜像沉积器。其它实施例可以包括单排沉积器、两排线性偏移的沉积器和/或多排沉积器。
图8a示出根据所公开主题的实施例的从如图7a所示沉积器的整个宽度的区段看沉积器的内部结构。每个沉积器801可以安置在输送气体分配通道802和排气分配通道803下方。沉积器801的输送通道804可以通过一或多个输送孔口805连接到输送气体分配通道802。输送孔806可以在输送孔口805的下游处位于输送通道804的另一端，并且可以使撞击在衬底上的输送气体的射流成形。输送孔806可以具有比输送孔口805更小的流量限制。图8a中的实线箭头表示作为流动方向的输送。
排气可以通过排气孔807从沉积器801下方的沉积区中抽出，所述排气孔通向与输送通道804共线延伸的排气通道808。每个排气通道808可以通过孔口层底侧蚀刻凹穴阵列809连接到排气分配通道。这些结构形成排气孔口阵列，所述排气孔口阵列具有比排气孔更大的流量限制，并且沿排气通道的长度均匀地散布排气流并进入排气分配通道。
图8b示出与输送气体孔口阵列的平面平行的穿过排气分配通道剖切的沉积器。沉积器在打印方向810上可以较长，以最大化打印速度。当排气上升到排气分配通道803中时，孔口的阵列可以沿排气通道808均匀地分配排气。可以从排气通道808的部分朝向沉积器811最接近排气通孔的一侧去除排气。排气孔口阵列可以防止沉积器的远端变得排气不足。
在所公开主题的实施例中，微喷嘴阵列可以由两个厚度为300-600μm的双面抛光(DSP)晶片和具有厚度为10-50μm的装置层的绝缘体上硅(SOI)晶片制成。每个晶片的厚度可以由期望的沉积器尺寸和/或性能包络线确定。图9示出制造工艺的实施例，其中微喷嘴阵列的部分处于各个制造阶段。为了清楚起见，示出单个裸片，但是可以一次处理整个晶片，然后进行分离。针对每个蚀刻步骤可以使用深反应蚀刻(DRIE)。如图9a所示，第一DSP晶片可以蚀刻有沟槽以形成盖901，并具有穿通空穴以及输送通孔902和排气通孔903。
可以穿过SOI晶片的处理层904的厚度对其进行蚀刻以形成分配层，如图9b所示。分配层可以包括输送气体分配通道905和指状件906。排气通孔907可以延伸穿过分配层。图9c示出在SOI晶片的另一侧上的装置层908，其经过蚀刻以形成孔口层。如图9d所示，可以嵌套孔口层蚀刻，使得输送孔口909延伸穿过其厚度，而形成排气孔口阵列的凹穴910可以通过不延伸穿过整个装置层的较浅的蚀刻来形成。排气通孔911可以穿过孔口层。SOI晶片的处理层与装置层之间的掩埋氧化物可以是两侧穿透晶片蚀刻的蚀刻终止层，并且可以在处理后被去除。
如图9e所示，第二DSP晶片912可以用沟槽网络蚀刻，所述沟槽网络可以形成输送通道913的上游部分、排气通道914的下游部分以及排气分配通道915。这些结构可以用嵌套蚀刻形成。形成排气分配通道915的沟槽的深度可以大于其宽度，以允许相对低的排气限制流。成为输送通道913和排气通道914的沟槽可以足够深以连接到另一侧上的排气孔和输送孔。图9f中示出此结构的放大图。
图9g中示出第二DSP晶片的底面。在操作过程中，此侧(即底面)面向衬底。可以蚀刻所述表面以在凸起的凸台之间形成凹陷916，以促进气体围绕阵列底面的流动。一些凸台可以包括布置成一或多个线性阵列917的沉积器，所述沉积器具有蚀刻在其中的输送孔和排气孔。此侧上的特征可以在单层蚀刻中或通过多个嵌套边缘来产生。图9h中示出此结构的放大图。每个沉积器凸台918可以在其凸起的面上具有输送孔919和排气孔920。输送孔919可以连接到蚀刻到晶片的另一侧的输送通道，并且排气孔920也可以连接到蚀刻到晶片的另一侧的排气通道。其它凸台921可以是实心的，并且可以在制造和操作期间为结构的各部分提供机械支撑和保护。
一旦蚀刻完成，就可以通过晶片结合来组装结构，如图9i所示。沉积层922可以通过例如熔融结合等技术结合到由SOI晶片923形成的孔口和分配层。此结合可以将沉积器层中的输送通道与SOI晶片中的输送孔口和输送气体分配通道连接。所述结合可以覆盖沉积器层上的排气分配通道。可以使用例如熔融结合的技术将盖层924结合到分配层。这可以覆盖输送气体分配通道，同时允许沉积器层通过盖表面上的输送通孔和排气通孔确定位置。
输送气体孔口阵列可以调节流向连接到公共气体分配通道的沉积器阵列的流量。在此配置中，孔口板通常可以使用较大的压降来均匀地分流，但是可以将沿输送气体路径的压降最小化，以从OVJP工艺中获得最佳效果。在一些实施例中，孔口阵列可以设置有导电性变化的孔。导电性最低的孔口可以将流引导到输送气体源附近的沉积器中，而导电性更强的孔口可以将流引导到距源更远的沉积器中，其中输送气体分配通道中的压力较低。
图10a中详细示出输送通道孔口板1001。在水平轴1002上以毫米为单位测量距最接近输送通孔的沉积器的距离。为每个输送通道服务的孔1003沿通道轴以10μm的恒定长度分成3组。孔穿过20μm厚的膜。随着距输送通孔的距离增加，孔的宽度可能会变宽，例如宽度从110μm增加到184μm。尽管输送气体分配通道中的压力变化，这仍可以使恒定的流量通过孔口。改变狭缝式孔口的长度可以改变其流动阻力，因为阻力与长度成反比。孔口之间的厚度和宽度也可能变化以改变阻力。
如图10b所示，孔口板可以建模为等效电路。为来自公共位置的每个沉积器馈入输送气体服务的一或多个孔口可以表示为节点1004。节点的编号n可以为从1到N，其中n可以是到通孔的沉积器单元的数目，并且N可以是由通孔馈入的沉积器的总数目。在沉积器阵列由两个通孔馈入的情况下，可以存在2N个沉积器，并且n可以是来自最近的通孔的沉积器的数目。每个节点n可以具有流动电势Vn。流动电势可以指压力或压力的动力。沿输送气体分配管线离开节点n到节点n+1的流量可以为qn，并且通过每个孔口的流量可以为j。沿输送线的流动阻力可以为RL 1005，并且通过节点n处的孔口的流动阻力可以是ROn 1006。这些数量可以由以下方程式关联。方程式1可以是守恒方程式，并且方程式2和3可以分别针对每个节点n提供沿分配通道和孔口的流率。可以通过求解上述方程式来获得方程式4，以确定每个孔口的流动阻力之间的关系。第一孔口RO1的大小可以根据所需的流率和压降进行适当调整，但后续孔口的阻力完全取决于阵列大小和节点之间的输送气体分配通道的阻力，只要在方程式2和3有效且为线性的状态下操作打印头即可。图10a中所示的孔口宽度可以使用方程式4获得。
Figure BDA0002371924430000211
使用COMSOL MultiphysicsTM仿真软件，用CFD(计算流体力学)对为100个沉积器服务的输送气体孔口板的性能进行了仿真。可以在300托的压力、600K的温度和600sccm的总质量流率下补充氦气输送气体。仿真结果可以在图10c中显示。到每个沉积器的流量可以在竖轴1007上显示，而每个沉积器的位置在水平轴1008上显示。通过上文描述的可变宽度孔的流率可以用虚线1009表示。所述流率可以与以实线1010绘制的通过恒定宽度孔的流率相比较。具有可变宽度孔的孔口板可以允许到每个沉积器的在仿真的数值误差范围内的均匀流量。然而，具有110x10μm均匀大小的孔的孔口板可能无法在其下游端为沉积器提供充足输送气体。
在优选实施例中，排气分配通道可以比输送气体分配通道短，但是以与在优选实施例中类似的方式操作。排气分配通道可以在孔口层的相对侧上垂直于输送气体分配通道延伸。图11a示出排气分配通道和排气流的流线。厚度约为25μm的Si膜1101可以由将排气分配通道1102与排气通道1103分开的沟槽侧壁形成。在膜上方延伸的孔口1104的阵列可以连接排气分配通道和排气通道。这些孔口可以沿排气通道的长度均匀地分配流量。没有这些孔口，排气可以从最接近排气通孔1106的排气通道的端部1105抽出，而来自排气1107的远侧部分的流可能停滞。与输送气体分配通道一样，阵列中各个孔口的宽度可能变化以促进均匀的排气流分配。图11b中x轴的位置可以通过排气通道1108中的黑色虚线给出。
图11b中示出流速与排气通道沿沉积器的长度的位置的函数关系。竖轴1109上绘制沿排气通道向上流动的排气的速度，而水平轴1110上绘制以微米为单位的沿沉积器的长度的位置。零的水平坐标可以对应于最接近排气通孔的排气通道的端部。图11b中的曲线图可以表示，对于每个沉积器区段12sccm N2排气的典型操作条件，流率没有系统变化。
整个裸片上可能存在用于热传递的高传导路径，以使沉积器面不会被冷凝的有机材料污染。沉积器可以靠近衬底，并且在与裸片的背面没有良好的热接触的情况下可以由衬底冷却。这可能会限制裸片内容许的空隙率，因为Si是良好的导热体，而气体是不良的导热体。此外，制造工艺(特别是图9i中的结合操作)可能会向裸片施加显著的压力。内部结构可能足够稳固以抵抗这种情况。具有用于导热路径的硅和机械增强可以导致图9b所示的输送气体分配通道中存在指状结构。代替指状件的较宽的分配通道可能无法在裸片的正面与背面之间提供足够的热连接或机械连接。
使用COMSOL MultiphysicsTM对通过裸片的热传递进行了建模，图12中示出仿真输出。单个沉积器及其周围的通道的横截面如图8a所示。图12a可以是等高线图，以开尔文温度单位表示温度。顶部边界可以处于600K 1201，而沉积器的下表面处于595K1202。衬底1203可以位于沉积器下方50μm处，并且可以具有293K的温度。此结果表明，裸片内的温度可以是一致的，尽管其下表面靠近冷的衬底。沿硅隔板1204到输送气体分配通道指状件1205的每一侧的温度梯度可以是渐变的，指示热量沿这些隔板向下有效传导。由于输送通道和排气通道的密集堆积需要有效的传导路径，因此在下部沉积器1206中，梯度可能变得更加强烈。
从此结构的顶部到底部的热流的线可以在图12b中显示。通量线可以避免气体充满通道，例如输送气体分配通道指状件和排气通道1207。它们可以在侧接输送气体分配通道指状件的隔板中适度地密集，但是它们可以更为集中在排气通道与排气分配通道之间的Si壁1208以及在围绕排气通道的Si壁1209两者中。虽然这些传导路径可能更窄，但它们可以提供足够的热传递，以保持裸片下端的温度。可以存在沿裸片的Si的厚度穿过其进行热传递的不间断路径。
应理解，本文所述的各种实施例仅借助于实例，并且并不意图限制本发明的范围。举例来说，可以在不背离本发明的精神的情况下用其它材料和结构取代本文所述的许多材料和结构。如所要求的本发明因此可以包括本文所述的具体实例和优选实施例的变化形式，如所属领域的技术人员将显而易见。应理解，关于本发明为何起作用的各种理论并不意图是限制性的。

Claims (15)

1.一种装置，其包含：
微喷嘴阵列，其包括：
具有串联连接的多个沉积器的线性阵列，其中所述多个沉积器中的第一沉积器与第二沉积器在至少一个侧边界上邻接；以及
多个孔口阵列，其中所述多个孔口阵列中的每个孔口的宽度在其用于流动的横截面的短轴上为20μm或更小，从而调节通过输送气体分配通道和多个排气分配通道的流量，其中所述输送气体分配通道以及所述多个排气分配通道中的至少一个排气分配通道与所述多个沉积器中的每一个具有独立的流体连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个孔口阵列中的第一孔口阵列沿第一方向安置以调节所述输送气体分配通道，并且所述多个孔口阵列中的第二孔口阵列沿第二方向安置以调节所述多个排气分配通道中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述沉积器的线性阵列包含：
平坦表面，其包括与所述输送气体分配通道流体连通的一或多个输送孔，所述输送孔安置在经由排气通道与所述多个排气分配通道中的至少一个流体连通的多个排气孔之间；以及
间隔区，其用于将所述一或多个输送孔中的每一个与所述多个排气孔中的至少一个分开。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述一或多个输送孔被分成多个区段。
5.根据权利要求3所述的装置，其中所述输送孔和所述排气孔中的至少一个是矩形的。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述输送孔和所述排气孔中的至少一个布置成具有平行于打印方向的长轴。
7.根据权利要求5所述的装置，其进一步包含：
用于所述输送孔中的所述至少一个的输送通道，其通过输送孔口连接到所述输送气体分配通道。
8.根据权利要求7所述的装置，其中耦合到所述排气通道的所述排气孔与所述输送通道共线安置。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述排气通道通过孔口阵列连接到所述多个排气分配通道中的至少一个，所述孔口阵列具有比所述排气孔更大的流量限制。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个孔口阵列中的一个是形成所述输送气体分配通道的底部的输送气体孔口阵列。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个排气分配通道垂直于所述输送气体分配通道安置。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述多个孔口阵列中的一个是安置在所述第一沉积器的排气通道与所述多个排气分配通道中的至少一个之间的排气孔口阵列，所述排气孔口阵列跨越将所述至少一个排气分配通道与所述第一沉积器的排气通道间隔开的侧壁提供传导路径。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述微喷嘴阵列包含：
与载板相邻的第一层，所述第一层具有第一表面和第二表面；
与衬底相邻的第二层，所述第二层具有第一表面和第二表面；以及
装置层，其安置在所述第一层与所述第二层之间，包括空穴图案，
其中所述第一层和所述第二层分别在其第一和第二表面上以空穴和沟槽进行图案化，并且
其中所述第一层和所述第二层的厚度大于所述装置层。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个孔口阵列中的一个是输送通道孔口阵列，其包括经由输送通道耦合到所述输送气体分配通道的孔。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述输送气体分配通道包括与所述多个沉积器中的每一个单独流体连通的多个通道。
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