CN114639796A - 有机蒸气喷射打印系统 - Google Patents

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K·K·阮
S·克里希纳斯瓦米
D·托特
J·霍索恩
W·E·奎因
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Abstract

本申请涉及一种有机蒸气喷射打印系统。提供了用于经由OVJP将材料沉积在衬底上的系统和方法。浮动台和夹持器用于相对于一或多个OVJP打印杆移动和定位衬底，以减少损坏或损害所述衬底或先前沉积的几率。

Description

有机蒸气喷射打印系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月16日提交的第63/126,475号美国专利申请的优先权权益，所述美国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于制造有机发射装置，如有机发光二极管的装置和技术，以及包含其的装置和技术。
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)可以使其较适用于具体应用，例如在柔性衬底上的制造。有机光电装置的实例包含有机发光二极管/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。例如，有机发射层发射光的波长通常可容易用适当掺杂剂调节。
OLED利用有机薄膜，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。若干OLED材料和配置描述于第5,844,363号、第6,303,238号和第5,707,745号美国专利中，所述美国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可以是单发射层(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。
如本文中所用，术语“有机”包含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”是指不是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，小分子可以包含重复单元。例如，使用长链烷基作为取代基不会将某一分子从“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”，并且据信目前用于OLED领域中的所有树枝状聚合物都是小分子。
如本文中所用，“顶部”意指离衬底最远，而“底部”意指最靠近衬底。在第一层被描述为“置于”第二层“上方”时，第一层安置于离衬底较远处。除非规定第一层“与”第二层“接触”，否则第一层与第二层之间可以存在其它层。例如，即使阴极与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”。
如本文中所用，“溶液可处理的”意指以溶液或悬浮液形式都能够在液体介质中溶解、分散或输送和/或从液体介质沉积。
当据信配体直接促成发射材料的光敏性质时，配体可以被称为“光敏性的”。当据信配体不有助于发射材料的光敏性质时，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。
如本文中所用，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，则第一“最高占用分子轨道”(HOMO)或“最低未占用分子轨道”(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。“较高的”HOMO或LUMO能级表现为比“较低的”HOMO或LUMO能级更靠近这一图的顶部。
如本文中所用，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，则第一功函数“大于”或“高于”第二功函数。由于通常将功函数测量为相对于真空能级的负数，因此这意指“较高的”功函数是更负的(more negative)。在顶部是真空能级的常规能级图上，“较高的”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。
本文可以参考层、材料、区和装置发射的光的颜色来对其进行描述。一般来说，如本文中所用，描述为产生光的特定颜色的发射区可以包含一或多个以堆叠方式安置于彼此上方的发射层。
如本文中所用，“红色”层、材料、区或装置是指在大约580-700nm的范围内发射光或其发射光谱在所述区中具有最高峰的层、材料、区或装置。类似地，“绿色”层、材料、区或装置是指发射或具有峰值波长在约500-600nm范围内的发射光谱的层、材料、区或装置；“蓝色”层、材料或装置是指发射或具有峰值波长在约400-S00 nm范围内的发射光谱的层、材料或装置；并且“黄色”层、材料、区或装置是指具有峰值波长在约540-600nm范围内的发射光谱的层、材料、区或装置。在一些布置中，单独的区、层、材料、区或装置可以提供单独的“深蓝色”和“浅蓝色”光。如本文中所用，在提供单独的“浅蓝色”和“深蓝色”分量的布置中，“深蓝色”分量是指峰值发射波长比“浅蓝色”分量的峰值发射波长小至少约4nm的分量。通常，“浅蓝色”分量的峰值发射波长在约465-S00 nm的范围内，且“深蓝色”分量的峰值发射波长在约400-470nm的范围内，但是对于一些配置来说这些范围可以变化。类似地，变色层是指将另一颜色的光转换或修改成具有指定用于所述颜色的波长的光的层。例如，“红色”彩色滤光片是指形成具有在约580nm到约700nm范围内的波长的光的滤光片。一般来说，存在两类变色层：通过去除光的非所需波长修改光谱的彩色滤光片，以及将较高能量的光子转换成较低能量的变色层。“颜色”的分量是指在激活或使用时产生或以其它方式发射具有如先前所述的特定颜色的光的分量。例如，“第一颜色的第一发射区”和“不同于第一颜色的第二颜色的第二发射区”描述当在装置内激活时发射如先前所述的两种不同颜色的两个发射区。
如本文中所用，发射材料、层和区可基于由所述材料、层或区最初生成的光，而不是由相同或不同结构最终发射的光彼此区分开，并与其它结构区分开。初始光生成通常是导致光子发射的能级变化的结果。例如，有机发射材料可初始地生成蓝光，所述蓝光可通过彩色滤光片、量子点或其它结构转换成红光或绿光，使得完整的发射堆叠或子像素发射红光或绿光。在此情况下，初始发射材料或层可被称为“蓝色”分量，即使子像素为“红色”或“绿色”分量。
在一些情况下，可优选地根据1931CIE坐标描述分量的颜色，如发射区、子像素、变色层等的颜色。例如，黄色发射材料可具有多个峰值发射波长，一个在“绿色”区的边缘中或附近，且一个在“红色”区的边缘内或附近，如先前所描述。因此，如本文中所用，每一颜色项还对应于1931CIE坐标颜色空间中的形状。1931CIE颜色空间中的形状是通过跟随两个颜色点与任何其它内部点之间的轨迹构造的。例如，可如下所示地定义红色、绿色、蓝色和黄色的内部形状参数：
Figure BDA0003415770100000041
关于OLED的更多细节和上文所描述的定义可见于第7,279,704号美国专利中，所述美国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可以包含阳极、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各项的装置中：消费型产品、电子部件模块和/或照明面板。
本文所公开的实施例提供一种沉积系统，所述沉积系统包含：一或多个打印杆，其可以为OVJP型打印杆，其中的每一者包含一或多个打印头；浮动台，其包括经配置以保持衬底且以至少两个运动角度调整衬底在浮动台上的位置的一或多个衬底夹持器；以及一或多个控制件，其经布置以提供对一或多个衬底夹持器的控制。所述系统可以包含一或多个传感器，其用以测量浮动台上的衬底与一或多个OVJP打印杆的对准。浮动台可以延伸穿过系统，使得其在打印杆前方和后方延伸，或浮动台可以在于一或多个OVJP打印杆下方延伸的区中移动。衬底可以独立于浮动台在一或多个OVJP打印杆下方的移动而在浮动台上移动，例如以允许衬底在浮动台上的细致定位。
实施例还提供了通过以下操作操作沉积系统的方法：获得衬底；将衬底放置在浮动台上并且使用一或多个夹持器固定和调整衬底的位置。浮动台和/或衬底可以移动穿过系统，或衬底可以移动横过浮动台以使其移动穿过打印杆(例如，沉积系统中的OVJP打印杆)下方的区域。在衬底移动穿过系统的同时，可以从打印杆喷出待沉积于所述衬底上的材料。在沉积之后，浮动台和/或衬底可以移动到某一位置，在所述位置处，衬底不位于打印杆下方。
附图说明
图1示出了可以使用本文所公开的装置和技术制造的有机发光装置结构。
图2示出了如可以使用本文所公开的装置和技术制造的不具有单独电子传输层的倒置式有机发光装置的示例结构。
图3A示出了如本文所公开的打印引擎的实例。
图3B示出了使用具有多个打印引擎的打印杆的系统的实例，所述打印引擎在如本文所公开的打印头级别下操作。
图3C示出了使用在如本文所公开的打印杆级别下操作的单个打印引擎的系统的实例。
图3D示出了如本文所公开的模具歧管、挡热板和相关部件的分解视图。
图3E和3F示出了如本文所公开的打印杆的示例布置。
图4A和4B分别示出了根据本文所公开的实施例的示例OVJP沉积系统的自上而下视图和侧视图。
图4C示出了根据本文所公开的实施例的衬底PV台的俯视图、侧视图和前视图。
图4D示出了根据本文所公开的实施例的安置于真空室中的如图4A-4C所示的OVJP系统的前视图。
图4E示出了根据本文所公开的实施例的示例OVJP系统，其中打印杆浸在PV台中。
图5A和5B分别示出了根据本文所公开的实施例的布置的侧视图和前视图，其中与图4A-4E所示的那些相比，衬底和打印杆垂直翻转。
图6示出了根据本文所公开的实施例的示例沉积系统，其中衬底以作用侧面朝下的方式进入，并且其中衬底在延伸穿过系统的固定PV台上移动。
图7示出了根据本文所公开的实施例的类似于图6的系统的示例系统，其中衬底以作用侧面朝上的方式定位。
图8示出了根据本文所公开的实施例的其中衬底类似于图6的实例以作用侧面朝下的方式布置的示例沉积系统，其中衬底的非作用背侧由顶部PV台保持。
图9示出了根据本文所公开的实施例的示例沉积系统的前视图，其中如图6和7所示衬底在进入系统时未支撑于气台上，而是以作用侧面朝下的方式由真空卡盘或类似装置从上方保持。
具体实施方式
一般来说，OLED包括至少一个有机层，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所述有机层中。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(例如热弛豫)也可能发生，但通常被视为不合需要的。
最初的OLED使用从单态发光(“荧光”)的发射分子，如例如第4,769,292号美国专利中所公开，所述美国专利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。第7,279,704号美国专利第5-6栏中更详细地描述磷光，所述美国专利以引用的方式并入。
图1示出了有机发光装置100。图不一定按比例绘制。装置100可以包含衬底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以及屏障层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可以通过依序沉积所述层来制造。这些各种层的性质和功能以及示例材料在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者的更多实例。例如，柔性并且透明的衬底-阳极组合公开于第5,844,363号美国专利中，所述美国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，如第2003/0230980号美国专利申请公开案中所公开，所述美国专利申请公开案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)等人的第6,303,238号美国专利中，所述美国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，如第2003/0230980号美国专利申请公开案中所公开，所述美国专利申请公开案以全文引用的方式并入。以全文引用的方式并入的第5,703,436号和第5,707,745号美国专利公开了阴极的实例，所述阴极包含具有含上覆的透明、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第6,097,147号美国专利和第2003/0230980号美国专利申请公开案中，所述专利以全文引用的方式并入。注入层的实例提供于第2004/0174116号美国专利申请公开案中，其以全文引用的方式并入。关于保护层的描述可见于第2004/0174116号美国专利申请公开案中，其以全文引用的方式并入。
图2示出了倒置式OLED 200。所述装置包含衬底210、阴极215、发射层220、空穴传输层225以及阳极230。装置200可以通过依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所描述的那些材料类似的材料。图2提供了装置100的结构中如何可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例性的，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。也可以包含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，例如主体与掺杂剂的混合物，或更一般来说混合物。并且，所述层可以具有各种子层。本文中给予各个层的名称并不意图具有严格限制性。例如，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”。此有机层可以包括单个层，或可以进一步包括如例如关于图1和2所描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，例如包括聚合材料的OLED(PLED)，例如弗兰德(Friend)等人的第5,247,190号美国专利中所公开，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颁予福利斯特(Forrest)等人的第5,707,745号美国专利中所述。OLED结构可以与图1和2中所说明的简单分层结构存在偏差。例如，衬底可以包含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第6,091,195号美国专利中所述的台式结构，和/或如在布尔维克(Bulovic)等人的第5,834,893号美国专利中所述的凹点结构，所述美国专利以全文引用的方式并入。
在本文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可以包含量子点。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，否则如本文所公开的“发射层”或“发射材料”可以包含有机发射材料和/或包含量子点或同等结构的发射材料。此类发射层可仅包含转换由单独发射材料或其它发射体发射的光的量子点材料，或其还可包含所述单独发射材料或其它发射体，或其本身可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含包含量子点的材料，但此类层可不被视为如本文所公开的“发射层”。一般来说，“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而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种实施例的层中的任一个。对于有机层，优选方法包含热蒸发、喷墨(如以全文引用的方式并入的第6,013,982号和第6,087,196号美国专利中所述)、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第6,337,102号美国专利中所述)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第7,431,968号美国专利中所述)。其它合适的沉积方法包含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，优选的方法包含热蒸发。优选的图案化方法包含通过掩模的沉积、冷焊(例如以全文引用的方式并入的第6,294,398号和第6,468,819号美国专利中所述)和与例如喷墨和OVJD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。例如，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括屏障层。屏障层的一个用途是保护电极和有机层免受暴露于包含水分、蒸气和/或气体等的环境中的有害物质的损害。屏障层可以沉积在衬底、电极上方，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(包含边缘)上。屏障层可以包括单个层或多个层。屏障层可以通过各种已知的化学气相沉积技术形成，并且可以包含具有单一相的组合物以及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屏障层。屏障层可以并有有无机化合物或有机化合物或两者。优选的屏障层包括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第7,968,146号、PCT专利申请第PCT/US2007/023098号和第PCT/US2009/042829号美国专利中所述。为了被视为“混合物”，构成屏障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的范围内。聚合材料和非聚合材料可以由相同的前体材料产生。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。
在一些实施例中，阳极、阴极或安置于有机发射层上方的新层中的至少一个用作增强层。增强层包括展现表面等离激元共振的等离激元材料，所述等离激元材料非辐射地耦合到发射体材料，并将激发态能量从发射体材料转移到表面等离极化激元的非辐射模式。增强层以不超过与有机发射层的阈值距离提供，其中由于增强层的存在，发射体材料具有总非辐射衰减速率常数和总辐射衰减速率常数，且阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。在一些实施例中，OLED进一步包括出耦层。在一些实施例中，出耦层安置于增强层上方在有机发射层的相对侧上。在一些实施例中，出耦层安置于发射层的与增强层相对的侧上，但仍使能量从增强层的表面等离激元模式出耦。出耦层散射来自表面等离极化激元的能量。在一些实施例中，此能量以光子形式散射至自由空间。在其它实施例中，所述能量从表面等离激元模式散射至装置的其它模式，例如但不限于有机波导模式、衬底模式(substrate mode)或另一波导模式。如果能量被散射到OLED的非自由空间模式，则可以并入其它出耦方案以将能量提取到自由空间。在一些实施例中，一或多个中介层可安置于增强层与出耦层之间。中介层的实例可为介电材料，包含有机物、无机物、钙钛矿、氧化物，且可以包含这些材料的堆叠和/或混合物。
增强层修改发射体材料所驻留的介质的有效特性，从而引起以下各项中的任一种或全部：发射率降低、发射线形修改、发射强度与角度变化、发射体材料的稳定性变化、OLED的效率变化和OLED装置的效率衰减减少。在阴极侧、阳极侧或这两侧上放置增强层产生利用了上述任何效果的OLED装置。除了本文中提及以及图中展示的各种OLED实例中说明的特定功能层之外，根据本公开的OLED还可以包含通常可见于OLED中的其它功能层中的任一种。
增强层可以由等离子材料、光学活性超材料或双曲线超材料构成。如本文中所使用，等离子材料是在电磁波谱的可见或紫外区中介电常数的实数部分越过零的材料。在一些实施例中，等离子材料包含至少一种金属。在此类实施例中，金属可以包含以下中的至少一种：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi、Ca合金或这些材料的混合物，以及这些材料的堆叠。一般来说，超材料是由不同材料构成的介质，其中介质作为整体与其材料组成部分的总和不同地起作用。具体来说，我们将光学活性超材料定义为具有负介电常数和负磁导率两者的材料。另一方面，双曲线超材料是介电常数或磁导率对于不同空间方向具有不同正负号的各向异性介质。光学活性超材料和双曲线超材料严格地区别于许多其它光子结构，例如分布式布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector，“DBR”)，因为介质在传播的方向上对于光的波长的长度尺度应呈现均匀。使用本领域技术人员可以理解的术语：超材料在传播的方向上的介电常数可以用有效介质近似描述。等离子材料和超材料提供了可以按多种方式增强OLED性能的控制光传播的方法。
在一些实施例中，增强层提供为平面层。在其它实施例中，增强层具有周期性、准周期性或随机布置的波长尺寸化特征，或周期性、准周期性或随机布置的亚波长尺寸化特征。在一些实施例中，波长尺寸化特征和亚波长尺寸化特征具有锐边缘。
在一些实施例中，出耦层具有周期性、准周期性或随机布置的波长尺寸化特征，或周期性、准周期性或随机布置的亚波长尺寸化特征。在一些实施例中，出耦层可以由多个纳米粒子构成，且在其它实施例中，出耦层由安置于材料上的多个纳米粒子构成。在这些实施例中，出耦可通过以下中的至少一者来调谐：改变多个纳米粒子的尺寸、改变多个纳米粒子的形状、改变多个纳米粒子的材料、调节材料的厚度、改变材料或安置于多个纳米粒子上的额外层的折射率、改变增强层的厚度和/或改变增强层的材料。所述装置的多个纳米粒子可以由以下中的至少一个形成：金属、介电材料、半导体材料、金属合金、介电材料的混合物、一或多种材料的堆叠或分层、和/或一种类型的材料的核，且所述核涂布有不同类型的材料的壳层。在一些实施例中，出耦层由至少金属纳米粒子构成，其中所述金属选自由以下组成的群组：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi、Ca、这些材料的合金或混合物，和这些材料的堆叠。多个纳米粒子可以具有安置于其上的额外层。在一些实施例中，发射的极化可以使用出耦层来调谐。改变出耦层的维度和周期性可以选择一类优先出耦到空气的极化。在一些实施例中，出耦层也充当装置的电极。
据信，荧光OLED的内部量子效率(IQE)可以通过延迟荧光超过25％自旋统计限制。如本文所用，存在两种类型的延迟荧光，即P型延迟荧光和E型延迟荧光。P型延迟荧光由三重态-三重态消灭(TTA)产生。
另一方面，E型延迟荧光不依赖于两个三重态的碰撞，而是依赖于三重态与单态激发态之间的热粒子数。能够产生E型延迟荧光的化合物必需具有极小的单态-三重态间隙。热能可以激活三重态转移回到单态。这种类型的延迟荧光也称为热激活延迟荧光(TADF)。TADF的独特特征在于，由于热能增加，因此延迟分量随温度升高而增加。如果逆向系间窜越速率足够快速以最小化由三重态的非辐射衰减，则回填充单重激发态的分率可能达到75％。总单重态分率可以是100％，远超过关于电产生的激子的自旋统计限制。
E型延迟荧光特征可以见于激发复合物系统或单一化合物中。不受理论束缚，相信E型延迟荧光需要发光材料具有小单重态-三重态能隙(ΔES-T)。有机含非金属的供体-受体发光材料可能能够实现这点。这些材料的发射通常以供体-受体电荷转移(CT)型发射为特征。这些供体-受体型化合物中HOMO与LUMO的空间分离通常产生小ΔES-T。这些状态可以涉及CT状态。通常，通过将电子供体部分(例如氨基或咔唑衍生物)与电子受体部分(例如含N六元芳香族环)连接来构建供体-受体发光材料。
根据本发明的实施例而制造的装置可以并入到各种各样的电子部件模块(或单元)中，所述电子部件模块可以并入到多种电子产品或中间部件中。所述电子产品或中间部件的实例包含可以为终端用户产品制造商所利用的显示屏、照明装置(例如离散光源装置或照明面板)等。所述电子部件模块可以任选地包含驱动电子装置和/或电源。根据本发明的实施例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部件模块(或单元)并入于其中。公开了一种包括OLED的消费型产品，所述OLED的有机层中包含本公开的化合物。此类消费型产品应包含包含一或多个光源和/或某种类型的视觉显示器中的一或多者的任何种类的产品。此类消费型产品的一些实例包含平板显示器、曲面显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视机、告示牌、内部或外部照明灯和/或信号灯、平视显示器、完全或部分透明的显示器、柔性显示器、可卷曲显示器、可折叠显示器、可拉伸显示器、激光打印机、电话、手机、平板计算机、平板手机、个人数字助理(PDA)、可穿戴装置、笔记本计算机、数码相机、摄录像机、取景器、对角线小于2英寸的微型显示器、3D显示器、虚拟现实或增强现实显示器、交通工具、包括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，包含无源矩阵和有源矩阵。打算将所述装置中的许多装置在对人类来说舒适的温度范围中使用，如18℃到30℃，并且更优选在室温下(20-25℃)，但可以在此温度范围外(例如-40℃到80℃)使用。
本文所描述的材料和结构可以应用于除OLED以外的装置中。例如，例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，OLED是透明或半透明的。在一些实施例中，所述OLED进一步包括包括碳纳米管的层。
在一些实施例中，所述OLED进一步包括包括延迟荧光发射体的层。在一些实施例中，所述OLED包括RGB像素布置或白色加彩色滤光片像素布置。在一些实施例中，所述OLED为移动装置、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，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。
在发射区的一些实施例中，所述发射区进一步包括主体。
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-三重态湮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、电子部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。
有机层还可以包含主体。在一些实施例中，两个或更多个主体是优选的。在一些实施例中，所用主体可以是在电荷传输中起很小作用的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，主体可以包含金属络合物。所述主体可为无机化合物。
与其它材料组合
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。例如，本文所公开的发光掺杂剂可以与可能存在的多种主体、输送层、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，并且本领域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。
不同材料可以用于本文所公开的不同发射层和非发射层和布置。合适材料的实例公开于第2017/0229663号美国专利申请公开中，所述美国专利申请公开以全文引用的方式并入。
导电性掺杂剂：
电荷输送层可以掺杂有导电性掺杂剂以大体上改变其电荷载子密度，这转而将改变其导电性。导电性通过在主体材料中生成电荷载子而增加，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，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/输送材料不受特别限制，并且可以使用任何化合物，只要化合物通常用作空穴注入/输送材料即可。
EBL：
电子阻挡层(EBL)可用于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，所述阻挡层在装置中的存在可以产生大体上更高的效率和或更长的寿命。另外，阻挡层可用于将发光限制到OLED的期望区。在一些实施例中，与最接近EBL界面的发射体相比，EBL材料具有更高LUMO(更接近真空能级)和/或更高三重态能量。在一些实施例中，与最接近EBL界面的主体中的一或多个相比，EBL材料具有更高LUMO(更接近真空能级)和或更高三重态能量。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复合物作为发光材料，且可以含有使用金属复合物作为掺杂剂材料的主体材料。主体材料的实例不受特定限制，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：
可以使用空穴阻挡层(HBL)来减少离开发光层的空穴和/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。另外，阻挡层可用于将发光限制到OLED的期望区。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个相比，HBL材料具有更低HOMO(距真空能级更远)和或更高三重态能量。
ETL：
电子传输层(ETL)可以包含能够传输电子的材料。电子传输层可以为固有的(未经掺杂的)或经掺杂的。可以使用掺杂来增强导电性。ETL材料的实例不受特定限制，并且可以使用任何金属络合物或有机化合物，只要其典型地用于传输电子即可。
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材料包含传输层中所用的n和p导电性掺杂剂。
如先前所公开，常规OVJP工艺通常涉及通过打印喷嘴在加热气态混合物中分配有机材料，例如活性有机AMOLED材料。常规OVJP工艺通常使用介于10Torr与1Atm(760Torr)之间的压力范围。打印喷嘴可使用微机电(MEMS)、微机械加工、3D打印或类似工艺制造。本文中提供了OVJP沉积器装置的示例结构，但如本文所公开的一般“打印杆”可包含一或多个“打印头”，所述打印头中的每一者包含至少一个打印模具。打印头通常包含与打印头中的每一打印模具的接口，包含机械安装架、气体输送系统、排放接口、加热部件等。在打印杆上使用多个打印头可实现例如在衬底上同时打印多个像素。打印杆自身可以加热以便促进沉积过程。
本文所公开的实施例提供了各种系统和技术，其允许将衬底高效输送经过沉积室中的一或多个打印杆，同时允许对衬底与打印杆之间的接近度进行精确且高效的控制。这反过来又可以允许精确控制用系统打印的层的厚度和均匀性，这可能因应用而异。例如，不同大小和类型的显示面板可能需要不同厚度、容差等。打印杆和衬底还可以相对于彼此移动，例如以允许打印杆垂直于或平行于衬底布置，或相对于衬底或系统(例如相对于主要y轴)以任何其它所需角度布置。衬底还可以在处理期间在其它方向上旋转或平移，即当衬底在主要y方向上移动穿过系统时。例如，当打印子像素或类似特征时，可以沿着y轴打印材料，并且在打印子像素或子像素集合之后，可以例如通过使一个子像素位置沿着x方向移位而使衬底在另一方向上移动。此过程可以例如用于打印多分量或多颜色子像素。如本文中的各种示例布置中所示出和描述，打印杆通常在处理期间垂直于衬底运动的方向布置，而衬底和/或衬底载体(例如，平坦的台)可以相对于打印杆旋转。可以使用个别或多余打印杆或打印杆集合。
本文所公开的实施例提供了此类布置，在所述布置中，材料将经由OVJP打印于其上的衬底与任何其它表面之间几乎没有或没有直接物理接触，或者在一些实施例中只有临时或暂时的物理接触。这减少了不希望的电压积累和/或静电放电(ESD)的几率，由此最小化或消除了对衬底、预先沉积的层和下层电路(例如，显示器底板或AMOLED层)的相关联损坏。在本文所公开的大部分沉积系统中，衬底不与任何表面物理地接触。然而，在一些实施例中，衬底可以通过衬底的背(非作用)侧上的固体移动真空卡盘接触。当使用此类装置时，其可以并入有ESD最小化技术，例如电离器和适当的ESD安全技术，以抽真空且从卡盘移除衬底。
本文所公开的实施例能够沉积在一系列衬底类型和大小上。例如，已知用于OLED的玻璃和其它材料可以用作材料通过本文所公开的系统打印于其上的衬底。常规OLED制造系统和类似系统可能难以在某些衬底(例如非常大的玻璃衬底)上操控和打印，这是由于使衬底在系统中移动导致的动量增加以及衬底的无支撑部分的可能下垂。然而，由于衬底存在损坏或污染的风险，因此在所有点物理支撑衬底一般是不期望的。为了解决这些问题，本文所公开的实施例使用如下文进一步详细描述的压力真空浮动台和其它部件的各种组合。这些实施例允许在损坏和污染的风险极大地降低的情况下操控相对较大和敏感的衬底。本文所公开的实施例可以高效地在具有1-5m或更大的边缘测量值的衬底上操控和沉积材料。如本文所公开，被称为“母玻璃”的较大衬底也可以用于在单次穿过或少次穿过沉积系统时制造多个装置，之后将较大衬底分成个别装置。例如，当前的第10代或第11代母玻璃通常具有为约2940mm×3370mm的尺寸，所述大小的衬底可以由本文所公开的实施例成功地操控和处理。更一般地说，在任何纵横比中具有1m、2m、3m、4m或5m的最大边缘测量值的衬底可以由本文所公开的任何实施例操控和处理。
如本文所公开的系统可以经由压力调节的负载锁室接受输入衬底，即材料将经由OVJP沉积于其上的衬底。在材料已沉积在衬底上之后，衬底可以输出到相同的输入锁或单独的输出负载锁，以便能够集成到各种制造系统和技术中。例如，本文所公开的沉积系统可以用于直线式(in-line)制造系统和过程中，其中衬底在整个制造过程中在一个方向上运动。
本文所公开的实施例可以包含多个打印杆，其中的每一者可以包含一或多个打印模具，和/或较小打印杆，其中的每一者可以包含一或多个打印模具。每一打印模具可以包封于如本文所公开的“打印引擎”中。如本文所使用，“打印引擎”是为相关联的打印模具的气体输入、气体排放、高度测量和主动高度控制提供集成且一致的框架的部件或子系统。一般来说，如本文所公开的打印杆包含一或多个打印引擎。
多个打印杆的使用可以允许系统变得灵活，例如能够在单个处理室内分配多种化学物质、减少所述系统相对于常规系统负载和卸载的时间、改进打印的均匀性等。多个和/或更小的打印杆的使用还允许更大的灵活性。在一些配置中，可以控制每一较小的打印杆以垂直于衬底穿过系统的运动而移动、平行于衬底运动而移动和/或在相对于衬底的垂直(z)方向上移动，即离材料沉积于其上的衬底表面更近或更远。
如本文所公开的打印杆可以跨越系统的宽度，使得所述打印杆跨越由系统处理的衬底的宽度延伸，由此允许沉积在衬底的任何部分上。在使用多个打印杆的情况下，所述打印杆可以直线式或交错式布置进行布置。
本文所公开的实施例允许系统的衬底和/或其它部件的范围和各种物理运动控制，以允许衬底相对于OVJP打印喷嘴的精确定位。例如，当衬底移动经过一或多个打印杆时，可以在衬底平面内且垂直朝向或远离打印杆的情况下使用主动定位调整来控制衬底的定位。一般来说，优选地将衬底的表面保持在平行于或基本平行于打印杆中的OVJP喷嘴的平面的平面中，优选在1-10度或更小的范围内，优选地小于5度，更优选地小于1度。更一般来说，本文所公开的实施例包含物理控制件，其允许将打印杆与衬底之间的间隙精确地调整到任意接近目标分离值，这允许系统将衬底维持在沉积的处理窗口内。类似地，可以例如使用实时控制器同步系统的一些或全部运动轴线，以允许对打印杆和衬底的进行精确且有规律的调整。在一些实施例中，衬底还可以在处于沉积系统内部时旋转以允许部件相对于沉积材料的不同定向，以便在衬底上支撑不同显示和/或底板定向。系统的各种可控制运动还允许衬底多次经过一或多个打印杆，例如以允许通过多个打印杆进行同时打印、根据一或多个打印杆进行重复顺序打印、经由一或多个打印杆进行图案化打印等。
实施例可以包含用于检查和/或校准的子系统，所述子系统可以沿着衬底经过打印杆的运动方向穿过沉积系统移动。此部件可以允许对打印杆和喷嘴进行原位周期性检查和计量。例如，系统可以具有机载的光学、热学和其它传感器，这些传感器也能够在平行于打印杆的方向上移动，以便可以检查任何打印杆的任意位置。例如，从打印杆检查收集的数据可以用于对打印杆或衬底运动进行动态调整，或根据需要执行清洁。数据还可以用于预测可能的故障且允许可预测的系统维护。
实施例可以包含用以管理由从OVJP打印喷嘴和其它部件喷出的热气态混合物生成的热量的各种部件和技术。
与常规OLED沉积系统(例如其它类型的OVJP系统)一样，如本文所公开的OVJP沉积系统可以布置在真空室内。在本文所公开的实施例中，运动系统可以例如经由隔离机构与真空室壁隔离，所述隔离机构通过如本文所公开的策略性放置的导孔在(室外部的)常规大气压下操作。
如先前所公开，如本文所公开的OVJP打印模具可以通过打印引擎包封于一或多个打印杆中。如本文所使用，打印引擎是指包含一或多个打印模具、用以输入气流和排放气流的相关联接口、高度传感器(如果存在的话)和高度调整机构(如果存在的话)的子系统。图3A-3D示出了如本文所公开的打印引擎的实例。图3A示出了个别打印引擎。图3A中的实例在向上方向上定向，即喷嘴面朝“上”(朝向页的顶部)。应理解，在其中衬底定位于打印头下方的实施例中，即在衬底相对于打印头在重力方向上定位的实施例中，相同布置和配置可以用于面朝下的打印头。然而，如本文所使用，当衬底和打印杆被布置成使得从打印杆的OVJP喷嘴喷出的材料被喷向衬底时，衬底可以被描述为安置于打印杆“下方”且打印杆被描述为位于衬底“上方”，而与部件相对于重力方向的布置无关。
图3B示出了使用具有在打印头级别下操作的多个打印引擎的打印杆的系统的实例，即每一打印头包含高度传感器和垂直位置控制。图3C示出了具有在打印杆级别下操作的单个打印引擎的类似布置，即打印杆包含多个打印头，但具有用于整个打印杆的单个垂直位置控制。在图3B中，每一打印头包含个别高度传感器，而在图3C中所述打印杆包含控制整个杆的高度的一或多个高度传感器和高度调节器。如先前所公开，打印引擎可以包含如OVJP领域中已知的并入到打印头子组件310中的打印模具307，所述打印头子组件可以包含一或多个加热元件305、OVJP输送喷嘴和其它标准OVJP沉积器部件。在图3D中示出了模具歧管、挡热板和其它相关部件的分解视图。不管是使用个别高度调节器还是打印杆级的高度调节器，打印引擎都可以包含可以用于调整打印头的高度和/或定向的高度控制(z方向)机构315，例如附接到致动器的控制杆。在其中每一打印头具有个别高度传感器和调节器的实施例中，高度传感器320可经布置以位于支撑结构323的外边缘上或以其它方式经布置以检测且允许调整打印头相对于衬底的相对高度。整个组件还可由下部支撑结构321支撑。混合室322可允许混合从源室325接收到的一或多种材料。打印模具还可与排放通道327流体连通，例如以允许在沉积系统的操作期间去除打印头喷嘴与衬底之间的区中的气体和其它材料，且限制离开每一喷嘴的材料的横向扩散，以便限制或防止相邻喷嘴之间的交叉干扰。如图3B和3C所示，打印杆301可以包含多个打印头300。打印引擎与气体输入和排放的接口是通过使用分配歧管来实现的。单个歧管可服务于多个打印引擎或仅单个引擎。值得注意的是，如图3A-3D所示的对打印引擎的使用无关于本文中关于衬底运动所描述的布置和配置。也就是说，图3A-3D所示的打印杆和打印头配置可与本文所公开的实施例中的任一者在适当进行改变的情况下一起使用，例如取决于衬底的定向而将打印杆定向为在向上或向下方向上打印。在一些实施例中，打印引擎可以包含用以管理来自热打印模具的热负荷的设计特征，例如图3D所示的挡热板布置，所述设计特征可以与打印头紧密地整合以在操作期间使周围环境与热打印头完全隔绝。
本文所公开的实施例可以使用一或多个打印杆，所述打印杆中的每一者可以包含一或多个打印头。如先前所公开，在使用多个打印杆的实施例中，打印杆可以线性布置定位，例如如图3E所示，或所述打印杆可以相对于彼此交错，如图3F所示，所述图中的每一者示出了从OVJP系统中的衬底的角度所观察的代表性打印杆350、360的视图，所述打印杆分别各自包括三个打印头351、352、353和365、366、367。例如，打印模具可能在每一模具的末端处都具有不可用于打印孔的排除区域，所述排除区域用于处理模具且将其附接到打印引擎。如果这些相邻模具彼此紧邻，则在模具彼此紧靠的情况下可能会少一些孔；在此情况下，考虑到这些区域，交错布置可能是优选的。一般来说，交错布置和线性布置均可以用于在一或多个遍次中打印所选择区，例如显示平面或区。然而，与不具有末端排除区域的线性布置相比，通常交错布置可能更简单且更高效地组装到打印杆中。交错布置还可以允许在相对大的区域上方沉积材料，以便通过使用沉积在衬底的相同区域上方的多余平行杆而使用面板衬底通过系统的较少遍次来制造55"或更大的显示面板，由此允许衬底在打印头下方进行较少扫描情况下的较厚沉积。在使用如图3F中的交错布置的情况下，打印杆的相邻端上的打印头可以与另一杆上的打印头重叠，例如图3F中的打印头353、365。
图4A和4B分别示出了根据本文所公开的实施例的示例OVJP沉积系统的自上而下视图和侧视图。压力真空(PV)浮动台405，其在本文中且在本领域中也可以被称为“PV台”或“浮动台”，将玻璃衬底支撑在衬底的非作用背侧上。浮动台例如使用氮气或其它合适的气体来提供真空/气室，并且可以包含在PV台的一或多个侧面上——优选地在PV台的全部四个侧面上——绕着定位的一或多个夹持器420。因为在此实施例和其它实施例中衬底不与除具有最小接触面积的衬底夹持器之外的任何内容物理接触，所以摩擦静电电荷累积的几率极小。整个PV台405可以作为单个组件或子系统移动，其中衬底沿着主要的y方向移动401从输入侧(如图4A的左侧所示)穿过系统且经过打印杆412以完成打印。如先前所公开，每一打印杆可以包含一或多个打印头。例如，所述系统可以包含三个打印杆，每一打印杆经配置以打印原色以在衬底上产生全色显示，但本文所公开的实施例不限于任何特定数目个打印杆或色彩、化学物质的任何特定布置或层和/或材料的其它布置。在此实例中，衬底的作用侧面朝上且打印杆安置于衬底上方，在衬底的作用侧上向下打印。也就是说，打印杆经配置且经布置以使得从所述打印头喷出的材料在向下的重力方向上行进，直到其撞击在面向所述打印杆的衬底表面上。
图4C示出了衬底PV台405的俯视图、侧视图和前视图，所述衬底PV台自身可以保持在PV台支撑底座402上。PV台405可以包含将系统维持在一高度和稳定布置中的特征，例如允许精确调平的安装特征、闩锁或用以台固定到支撑底座402的其它连接器等。所述台405可以包含多个真空夹持器对或子系统420p、420n，例如分别用于纵向打印或横向打印衬底布置，其保持衬底。具体来说，衬底夹持器420可以允许以至少两个且优选地三个运动角度调整衬底位置。例如，衬底夹持器可以允许衬底在x、z和/或θ方向上移动。如此处所使用，“x”方向是指衬底平面中的轴且垂直于衬底穿过沉积系统401的移动方向；“z”方向是指垂直方向、垂直于衬底平面、朝向/远离打印杆；并且“θ”是指衬底围绕z轴的角度/旋转调整，即衬底平面中的旋转。可以在本文所公开的使用此类夹持器和/或允许衬底和/或任何衬底支撑结构(例如，所示的衬底浮动台405)移动的任何实施例中实现此类运动。此可调整性允许衬底上的背板与打印杆对准，且提供用以在甚至衬底行进穿过系统时也能维持精确对准的机构。
沉积系统还可以包含为使用者和/或对衬底夹持器的自动控制而提供的一或多个控制件。例如，控制件可以包含允许调整可用于夹持器的每一运动角度的人机接口部件和/或电子接口。夹持器420可以包含用以保持和定位衬底的最小物理接触装置，例如保持衬底的仅一或多个边缘和/或仅背侧的真空夹持器或其它基于压力的夹持器。因此，夹持器控制件可以包含压力-体积(PV)控制件。如本文所公开的衬底夹持器还可以用于例如通过抵消衬底上的重力而将衬底维持在平面布置中，否则的话可能会导致衬底下垂。作为特定实例，一或多个衬底夹持器可以保持衬底的边缘和/或非作用背侧，以在衬底由系统处理时将其维持在平面配置中。在其中打印杆在向上方向上——即与重力相对的方向上——打印的实施例中，此特征可能是特别希望的。
衬底PV台405可以包含一或多个抬升销427，其可以用于在缩回之前将衬底110初始地定位在PV台上以允许通过由PV台提供的气垫将衬底110悬置且保持在适当位置。可以使用抬升销或等效部件，例如以使用与衬底的最小表面区域接触来定位衬底。替代地，抬升销可以包含通道以允许加压气体穿过所述销，由此使衬底浮置在抬升销上。在本文所公开的使用PV浮动台或等效结构的一些实施例中，衬底可独立于PV台自身的移动而在PV台上移动穿过沉积系统。也就是说，浮动台可以穿过系统移动，例如沿着将PV台和衬底移动到打印杆下方的路径从输入锁移动到输出锁。同时，可以如本文所公开调整衬底在PV台上的位置，而不管PV台的位置和/或移动如何。此布置可以允许使用PV台使衬底进行相对较大的移动，同时可以在PV台上且独立于PV台的运动来(例如，使用如先前所公开的衬底夹持器)进行衬底相对于例如打印杆的微调。替代地，当所述衬底在PV台上移动穿过沉积系统时，所述衬底可以由夹持器保持在相对于PV台的固定位置。在一些实施例中，衬底夹持器的移动和定位可以至少部分地由PV浮动台控制或与所述台的移动同步。例如，当衬底在z方向上浮置在PV台上之后，衬底夹持器可以例如经由如本文所公开的夹持器控制件在失重状态下操作。
浮动台可以包含气体限制系统，以防止OVJP打印杆喷出的气体泄漏到达衬底的边缘。例如，气帘和/或排放通道可以经由浮动台中的通道安置在衬底的边缘周围，以将溢出气体从衬底和浮动台排出。
在一些实施例中，打印杆还可以浸入PV台中，例如图4E所示的406，其可以相对于衬底PV台405同时或单独控制。打印杆PV台可以用作如图4E所示的轴承，类似于如本文所公开的衬底PV台和/或夹持器的操作，其进一步用以使衬底平坦。在一些实施例中，协调衬底PV台和打印杆组件(无论其是否浸入在PV台中)的移动，以实现如先前所公开的特定相对物理布置。可以相对于保持打印杆的物理框架和/或相对于由系统处理的衬底调整打印杆的位置和/或个别打印引擎在每一打印杆上的位置。例如，可以调整打印杆在衬底上方的高度。在使用多个打印杆的情况下，可以同时或单独地调整所述打印杆的高度，使得可以调整每一打印杆的高度而不影响其它打印杆的高度。打印杆412和/或PV台405还可以在平行于衬底的平面内旋转，例如以允许在不旋转衬底的情况下以“纵向打印”或“横向打印”模式进行打印。
可以如先前公开的那样使用原位打印头对准、计量和检查子系统409，其在图4A中以“停置(parked)”配置示出。在操作期间，子系统409可以类似于衬底PV台405沿着主y方向401移动。
如先前所公开，可以使用一或多个对准器，例如视觉相机、IR相机、条形码读取器或类似传感器415，使布置于PV台405上的衬底与打印杆412对准。例如，PV台405或衬底自身可以包含可以相对于打印杆412或打印杆支撑台406以已知布置定位的各种物理或电子标志器。对准器传感器415可以与打印杆412安置于共同物理框架上，例如以确保对准器415考虑到打印杆412的任何移动。替代地，传感器415可以与打印子系统分离且可以位于沉积室外部。例如，一些类型的对准器传感器可能与沉积室中的高真空环境不兼容。不管定位如何，传感器415都可以提供允许调整衬底和打印杆的相对位置以维持如先前所公开的适当对准的信号。作为另一实例，对准器传感器可以为真空兼容的，但出于其它原因可能会位于沉积室外部，例如易于用户接近、安装偏好等原因。
图4D示出了安置于真空室中的图4A-4C中的OVJP系统的前视图。真空室450可以构造成使得每一部分相对于其它部分密封，以保持低压的内部环境。例如，封盖451可以经由O形环452或类似机构相对于主体密封。OVJP系统支撑柱470可以穿过真空室450，其中真空室底座中的相关联开口由贯穿密封式波纹管(pass-through sealed bellow)472密封。外部隔离器477保持OVJP系统499与周围环境和/或真空室自身的振动和其它移动物理上隔离。更一般来说，这些特征允许沉积系统499——其可以为图4A-4C所示的系统或本文所公开的任何其它实施例——与真空室450底座和壁隔离，以使得室的移动将不会影响沉积系统对装置的处理。
在一些实施例中，相对轴承可以用于使衬底的厚度变化变平，例如图4E所示。相比于本文所公开的其它实施例，衬底不会经历较大的运动或较大的加速度，这是因为可以通过移动衬底PV台405执行总运动。平行于衬底PV台405的移动方向布置的夹持器420可以用于进行微小调整，以校正移动PV台405的可重复运动错误。
与本文所公开的其它实施例一样，可以例如使用衬底夹持器将衬底旋转90度到处于和离开“纵向打印”和“横向打印”模式或任何其它所需定向，这取决于衬底的较长侧相对于打印杆的对准。替代地，整个台可以在各定向之间旋转。这在一些布置中可能是优选的，这是因为PV台的不完全覆盖可能会影响衬底的浮置性质。
在一些实施例中，衬底PV台405还可以用于例如经由非主动和/或主动冷却技术冷却衬底。如先前所公开，可以独立于PV浮动台的任何其它运动或定位来进行此旋转。例如，用于将衬底定位在PV台上的夹持器可以在不考虑台的位置的情况下和/或在台沿着系统的主要y轴运动时将衬底旋转到任何所需位置。
图4A-4E所示的实施例和本文所公开的其它实施例还可以允许减少浮动台气体的消耗，这是因为不存在进给或馈出空气台。例如，相比于本文所公开的其它实施例，衬底可在打印过程期间始终覆盖浮动台，由此在操作期间使浮动台气体(例如氮气)的消耗最小化。在使用进给和/或馈出浮动台系统架构的其它实施例中，衬底通常在进给和馈出台的顶部且沿着进给和馈出台移动。因此，所述台在运输中部分地由玻璃覆盖，且因此可能会需要更高的气体消耗。此布置的实例示出于图6中，所述布置使用带有进给/馈出区的较长的固定浮动台，而不是移动载台上的浮动台。图4A-4E中的实施例在衬底上方还具有相对润湿的移动部分，这进一步降低了在打印工艺期间出现颗粒污染的几率。
图5A和5B分别示出了类似布置的侧视图和前视图，其中相比于图4A-4E的实施例，衬底和打印杆垂直翻转。也就是说，系统使用如关于图4A-4E所描述的相同PV卡盘概念，以用于在移动时保持衬底。然而，衬底以作用侧面朝下的方式进入所述系统，且打印杆相对于重力方向安置在衬底下方，但为了过程描述的清楚起见，衬底仍通常被描述为安置于打印杆“下方”，这是因为材料仍从OVJP打印头朝向衬底喷出，与重力方向相对。台架在所述衬底上方。可以使用固定衬底的PV卡盘管理衬底朝向打印杆无意向下运动的风险。类似的PV系统可以用于本文所公开的其它实施例中，例如图8所示的实施例，或更一般地说，其中希望衬底相对于重力方向定位在OVJP打印杆上方的任何实施例。
图6-9示出了包含先前关于图4-5所描述的一些或全部特征的替代实施例。
图6示出了一实施例的俯视图、前视图和侧视图，其中衬底110以作用侧(即，其上沉积了有机层和其它OLED层且会在制造后发光的侧)面朝下的方式从负载锁进入系统，如图5A-5B中的布置一样。在此实施例中，与图4和5中的较小PV台与衬底一起移动穿过系统相比，衬底在延伸穿过系统的PV台上移动。如先前所公开，其中将材料打印在衬底上的PV台区域精确控制打印杆与衬底之间的分离。类似于图4-5中的布置，衬底支撑于抬升销空气垫上以进行对准，以便不会与任何其它表面物理接触，由此减少或消除摩擦ESD电压累积。在此布置中，抬升销可以接触衬底的背(非作用)侧。相比而言，在图5中的布置中，抬升销将在负载或卸载期间接触衬底的作用侧，这是不期望的。在系统中负载、卸载或对准衬底期间，使用带有气垫的抬升销允许衬底浮置在由气垫提供的气室上。衬底可以由如先前所公开的一或多个夹持器保持和移动，所述夹持器在非作用背侧上接触衬底。衬底在PV空气台上从进给区移动，穿过打印杆下方的区域且到达空气台上的馈出区，其中作用侧始终以空气台为基准。如先前所公开的自动或半自动对准，例如经由使用相机或其它对准器，可以用于更精确地定位衬底。
打印杆位于衬底的平面下方，朝向衬底的作用侧向上打印，并且跨越垂直于衬底的主要运动的方向。打印杆可以浸入专用PV空气台中，其方式为使得衬底的作用侧直接以打印杆的PV空气台为基准。这允许独立于衬底厚度的变化而精确控制衬底与下方打印杆之间的垂直飞行高度间隙。衬底和移动夹持器的相对较轻重量允许在打印过程期间对衬底的运动的进行准确的动态控制。可以在本文所公开的任何其它实施例中使用类似的打印杆PV台布置，以允许进一步控制衬底与打印杆之间的垂直距离。
图7示出了与图6的布置类似的布置，但其中衬底以作用侧面朝上的方式从负载锁进入系统。除了衬底和打印杆的相对定位之外，图7的布置与图6的布置相同或基本上相同。衬底支撑于抬升销气垫上以进行对准，以使得衬底不与任何其它表面物理地接触且可以由一或多个夹持器保持和移动，所述夹持器在非作用背侧上接触衬底。衬底在空气台上从进给区移动，穿过打印杆下方的区域且到达空气台上的馈出区中。打印杆位于衬底的平面上方，朝向衬底的作用侧向下打印，并且跨越垂直于衬底的主要运动的方向。如先前所公开，打印杆还可以浸入专用PV空气台中，其可以经配置以精确控制衬底与上方打印杆之间的垂直飞行高度间隙。衬底和移动夹持器的相对较轻重量允许在打印过程期间对衬底的运动的进行准确的动态控制。
图8示出了其中衬底以作用侧面朝下的方式进入系统的布置，与图6所示的一致。在所述布置中，衬底的非作用背侧由顶部PV台保持，而衬底的作用前侧由下部PV台支撑，如图6所示。如先前所公开，衬底可以支撑于抬升销气垫上以进行对准，以减少或消除摩擦ESD电压累积。空气台在进给区和馈出区中以衬底的非作用背侧为基准。打印杆在打印区中相对于重力方向安置在衬底下方，并且当衬底移动经过打印杆时，从顶部保持衬底。因此，此实施例可以受益于更严格的运动和PV控制，以防止重力导致部分衬底下垂或使整个衬底移动。打印杆朝向衬底的作用侧向上打印，且跨越垂直于衬底的主要运动的方向。如图6所示的布置，打印杆自身可以位于专用PV空气台中，以允许独立于衬底厚度的变化而更精确地控制衬底与下方打印杆之间的垂直飞行高度间隙。衬底和移动夹持器的相对较轻重量允许在打印过程期间对衬底的运动的进行准确的动态控制。
图9示出了替代布置的前视图，其中与图6和7所示的布置相比，衬底在进入系统时未支撑于空气台上。替代地，衬底以作用侧面朝下的方式被真空夹紧到较大且非常平坦的卡盘表面上。打印杆相对于重力安置于衬底下方，且向上打印到所述衬底的作用表面上。移动衬底有效载荷必须比图6和图7中的要重得多，并且这一重质量块移动穿过系统。因此，在此布置中，可能需要仔细考虑对动态运动错误的校正。
本文所公开的实施例允许衬底在材料已经由OVJP打印杆按以下两种方式之一沉积后离开系统：经由衬底最初进入沉积系统所借助的输入负载锁，或者；借助于专用输出负载锁，从而允许例如在专用晶圆厂(fab)环境中对衬底进行“直线式”向前的前向分配。直线式布置可以使用真空室的专用特征和设想的系统输送，以实现直线式运动。例如，参考图6所示的布置和类似布置，可以使用双夹持器选择，其中第一专用夹持器将衬底输送经过打印杆且输送到出口空气台上，而第二单独夹持器现在将衬底输送到出口负载锁，同时主要夹持器迅速返回到输入空气台以从输入负载锁接受新的衬底。类似机构可以用于本文所公开的任何其它系统输送布置，包含关于图4-9所描述的那些系统输送布置中的任一者。
本文所公开的实施例可以在一系列内部压力下操作。虽然沉积室可以被称为“真空室”，但在OVJP沉积系统进行沉积期间，所述室内的操作压力可以高达100-300Torr或在一些实施例中高达400Torr，所述操作压力足以如本文所公开地使衬底浮置在浮动台上，但为比常规的“真空”操作压力高得多的压力。
除非另外明确指出或由于物理约束而不可能或不切实际，否则本文所公开的关于一或多个实施例的任何特征可以与本文所公开和/或要求保护的任何其它实施例一起使用。作为非限制性实例，使用如本文所公开的衬底夹持器的任何实施例可以包含边缘和/或背侧衬底夹持器，其呈关于本文所公开的实施例中的任一者所公开或示出的任何配置和布置。作为另一非限制性实例，本文所公开的任何实施例可以允许在沉积系统中处理衬底期间所述衬底在x-y平面中旋转。
除了本文提出的其中衬底移动穿过打印杆下方区的布置外，在一些实施例中，当打印杆结构在衬底上方移动的同时，所述打印杆可以相对于沉积室保持静止。更一般地，尽管本文中描述为衬底的移动，但是可以通过使衬底和/或打印杆结构相对于彼此移动来实现等效移动。例如，如先前所公开的浮动台和一或多个夹持器可以用于将衬底固持在沉积系统中，同时仍然最小化与衬底的物理接触。然后，一或多个打印引擎、打印杆、打印头或其任何适当的组合可以移动横过衬底上方的区，同时材料从打印头喷出以沉积在衬底上。
尽管为了便于说明，关于有机材料的喷射打印而公开和示出，但本文所公开的实施例可以用于沉积其它材料和/或变体沉积技术。例如，可以使用非有机材料、生物材料或与已知适用于有机材料或其已知变体的一般工艺参数兼容或基本上兼容的其它材料。
作为特定实例，本文所公开的任何实施例可以用于在玻璃或类似衬底(例如建筑玻璃)上沉积可冷凝材料线。此类线可以用于吸收IR辐射，为嵌入式电子部件提供电线，或者作为整体创建玻璃的其它性质。此类线可能相对较细，例如为25,50μm或100μm，这意味着它们可以在不明显影响玻璃的明显透明度的情况下打印于玻璃上。作为特定实例，在玻璃上打印有较细的IR吸收材料线的情况下，所得玻璃可能适用于办公楼和类似位置，其中需要允许大量可见光进入建筑物同时还阻挡大量红外线。与常规沉积系统——尤其是基于喷射的系统——相比，本文所公开的实施例可能特别适合于此类应用，其可能不太适合于操控和沉积在本文所公开的相对较大的衬底上。
应理解，本文所描述的各种实施例仅借助于实例，并且无意限制本发明的范围。例如，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描述的许多材料和结构。如所要求的本发明因此可以包含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)

1.一种有机蒸气喷射打印OVJP沉积系统，其包括：
一或多个OVJP打印杆，其各自包括一或多个OVJP打印模具；
浮动台，其包括：
一或多个衬底夹持器，其经配置以保持具有第一作用表面的衬底且以至少两个运动角度调整所述衬底在所述浮动台上的位置；以及
一或多个控制件，其经布置以提供对所述一或多个衬底夹持器的控制；以及
一或多个传感器，其经配置以测量所述浮动台上的衬底与所述一或多个OVJP打印杆的对准；
其中所述浮动台能在于所述一或多个OVJP打印杆下方延伸的区中移动；并且
其中所述衬底能独立于所述浮动台在所述一或多个OVJP打印杆下方的移动而在所述浮动台上移动。
2.根据权利要求1所述的OVJP沉积系统，其进一步包括高度控制子系统，其经配置以控制所述浮动台上方所述一或多个OVJP打印杆的相对距离。
3.根据权利要求1所述的OVJP沉积系统，其中所述浮动台包括压力-真空PV浮动台。
4.根据权利要求1所述的OVJP沉积系统，其中所述一或多个衬底夹持器由所述浮动台控制，以使得所述衬底夹持器的移动至少部分通过所述浮动台的移动确定。
5.根据权利要求1所述的OVJP沉积系统，其中所述一或多个传感器包括经配置以使所述衬底与所述一或多个OVJP打印杆对准的对准相机。
6.根据权利要求1所述的OVJP沉积系统，其中至少一个OVJP打印杆包括多个OVJP打印杆，且所述多个OVJP打印杆中的至少一个对于所述多个OVJP打印杆中的至少一个其它打印杆来说是多余的，以在所述衬底的相同区域上进行打印。
7.根据权利要求1所述的OVJP沉积系统，其中所述衬底在由所述OVJP沉积系统处理时不与除所述一或多个衬底夹持器之外的任何物理表面接触。
8.根据权利要求1所述的OVJP沉积系统，其中所述浮动台为所述衬底提供冷却。
9.根据权利要求1所述的OVJP沉积系统，其中所述浮动台和所述一或多个OVJP打印杆中的一者或两者能相对于另一者旋转。
10.一种操作OVJP沉积系统的方法，所述方法包括：
获得衬底；
将所述衬底放置在浮动台上并且使用一或多个夹持器固定所述衬底的位置；
经由所述一或多个夹持器调整所述衬底在所述浮动台上的所述位置；
使所述浮动台和所述衬底移动到所述OVJP沉积系统中的某一位置，在所述位置，所述衬底安置于所述OVJP沉积系统的打印杆下方；
从所述打印杆喷出待沉积于所述衬底上的材料；以及
使所述浮动台移动到所述OVJP沉积系统中的某一位置，在所述位置，所述衬底不位于所述OVJP沉积系统的打印杆下方。
11.根据权利要求10所述的方法，其中当所述材料从所述打印杆喷出时，所述浮动台、所述衬底或这两者在所述OVJP沉积系统内移动。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述衬底在所述浮动台上的所述位置能独立于所述浮动台的移动进行调整。
13.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：
从位置传感器接收指示所述衬底相对于所述打印杆的相对位置的信号；以及
响应于所述信号，调整所述衬底在所述浮动台上的所述位置、所述浮动台相对于所述打印杆的所述位置或这两者。
14.根据权利要求13所述的方法，其中由计算机化调整系统自动地执行调整所述衬底在所述浮动台上的所述位置、所述浮动台相对于所述打印杆的所述位置或这两者的步骤。
15.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括调整所述衬底在所述浮动台上的高度、所述浮动台相对于所述打印杆的所述高度或这两者。
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