JP7224934B2 - 直交する送達及び排気チャネルを備える有機気相ジェットプリントヘッド - Google Patents

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関連出願の相互参照
本願は、その開示内容の全体を参照によって援用する、２０１８年１月３１日出願の米国特許出願第６２／６２４，１８４号の優先権を主張する。

本発明は、互いに直交する（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）送達チャネル（ｄｅｌｉｖｅｒｙｃｈａｎｎｅｌｓ）及び排気チャネルを備える有機気相ジェットプリントヘッドに関する。

有機材料を利用する光電子デバイスは、いくつもの理由から、次第に望ましいものとなりつつある。そのようなデバイスを作製するために使用される材料の多くは比較的安価であるため、有機光電子デバイスは無機デバイスを上回るコスト優位性の可能性を有する。加えて、柔軟性等の有機材料の固有の特性により、該材料は、フレキシブル基板上での製作等の特定用途によく適したものとなり得る。有機光電子デバイスの例は、有機発光ダイオード／デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池及び有機光検出器を含む。ＯＬＥＤについて、有機材料は従来の材料を上回る性能の利点を有し得る。例えば、有機発光層が光を放出する波長は、概して、適切なドーパントで容易に調整され得る。

ＯＬＥＤはデバイス全体に電圧が印加されると光を放出する薄い有機膜を利用する。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明及びバックライティング等の用途において使用するためのますます興味深い技術となりつつある。数種のＯＬＥＤ材料及び構成は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、特許文献１、特許文献２及び特許文献３において記述されている。

リン光性発光分子の１つの用途は、フルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイの業界標準は、「飽和（ｓａｔｕｒａｔｅｄ）」色と称される特定の色を放出するように適合された画素を必要とする。特に、これらの標準は、飽和した赤色、緑色及び青色画素を必要とする。若しくは、ＯＬＥＤは、白色光を照射するように設計することができる。従来の、白色バックライトからの液晶ディスプレイ発光は、吸収フィルターを用いてフィルタリングされ、赤色、緑色、及び青色発光を生成する。同様の技術は、ＯＬＥＤでも用いられることができる。白色ＯＬＥＤは、単一のＥＭＬデバイス又は積層体構造のいずれかであることができる。色は、当技術分野において周知のＣＩＥ座標を使用して測定することができる。

本明細書において使用される場合、用語「有機」は、有機光電子デバイスを製作するために使用され得るポリマー材料及び小分子有機材料を含む。「小分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「小分子」は実際にはかなり大型であってよい。小分子は、いくつかの状況において繰り返し単位を含み得る。例えば、長鎖アルキル基を置換基として使用することは、「小分子」クラスから分子を排除しない。小分子は、例えばポリマー骨格上のペンダント基として、又は該骨格の一部として、ポリマーに組み込まれてもよい。小分子は、コア部分上に構築された一連の化学的シェルからなるデンドリマーのコア部分として役立つこともできる。デンドリマーのコア部分は、蛍光性又はリン光性小分子発光体であってよい。デンドリマーは「小分子」であってよく、ＯＬＥＤの分野において現在使用されているデンドリマーはすべて小分子であると考えられている。

本明細書において使用される場合、「頂部」は基板から最遠部を意味するのに対し、「底部」は基板の最近部を意味する。第一層が第二層「の上に配置されている」と記述される場合、第一層のほうが基板から遠くに配置されている。第一層が第二層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第一層と第二層との間に他の層があってもよい。例えば、間に種々の有機層があるとしても、カソードはアノード「の上に配置されている」と記述され得る。

本明細書において使用される場合、「溶液プロセス可能な」は、溶液又は懸濁液形態のいずれかの液体媒質に溶解、分散若しくは輸送することができ、且つ／又は該媒質から堆積することができるという意味である。

配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合、「光活性」と称され得る。配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に寄与していないと考えられる場合には「補助」と称され得るが、補助配位子は、光活性配位子の特性を変化させることができる。

本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の「最高被占分子軌道」（ＨＯＭＯ）又は「最低空分子軌道」（ＬＵＭＯ）エネルギー準位は、第一のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近ければ、第二のＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位「よりも大きい」又は「よりも高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は、真空準位と比べて負のエネルギーとして測定されるため、より高いＨＯＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有するＩＰ（あまり負でないＩＰ）に相当する。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有する電子親和力（ＥＡ）（あまり負でないＥＡ）に相当する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、材料のＬＵＭＯエネルギー準位は、同じ材料のＨＯＭＯエネルギー準位よりも高い。「より高い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位は、「より低い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位よりもそのような図の頂部に近いように思われる。

本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の仕事関数がより高い絶対値を有するならば、第一の仕事関数は第二の仕事関数「よりも大きい」又は「よりも高い」。仕事関数は概して真空準位と比べて負数として測定されるため、これは「より高い」仕事関数が更に負であることを意味する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、「より高い」仕事関数は、真空準位から下向きの方向に遠く離れているものとして例証される。故に、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣例に準ずる。

ＯＬＥＤについての更なる詳細及び上述した定義は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献４において見ることができる。

一実施形態によれば、有機発光ダイオード／デバイス（ＯＬＥＤ）も提供される。 ＯＬＥＤは、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間に配置された有機層を含むことができる。一実施形態によれば、有機発光デバイスは、消費者製品、電子部品モジュール、及び／又は照明パネルから選択される１以上のデバイスに組み込まれる。

一実施形態によれば、装置は、１以上の排気開口部により囲まれた（ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ）１以上の送達開口部を有する第１の堆積器（ｄｅｐｏｓｉｔｏｒ）を備えてよく、１以上の送達開口部及び１以上の排気開口部は、１以上の送達開口部の基板対向側から突出した凸部の外周内に囲まれる（ｅｎｃｌｏｓｅｄ）。１以上の送達開口部への送達チャネルと、１以上の排気開口部への排気チャネルとは、互いに直交に経路設定してよい。１以上の送達開口部は、送達ガスのジェットが第１の堆積器の下面を通り抜けることを可能にするよう構成されてよい。第１の堆積器の下面は、送達領域から過剰な気化ガス（ｖａｐｏｒ）を除去するために１以上の排気開口部を有してよい。

装置の１以上の排気開口部は、単一の楕円形の排気開口部であってよい。単一の楕円形の排気開口部は、本明細書に開示されるＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）溶解ウェハプロセスを使用して形成してよい。装置は、第２の堆積器を備えてよく、第１及び第２の堆積器のそれぞれは、それ自身の凸部（ｂｏｓｓ）内に囲まれるか、又は共通の凸部に配置される。第１の堆積器と第２の堆積器とは異なるランク（並び、ｒａｎｋｓ）に配置されてよく、印刷ピッチは、第１及び第２の堆積器の中心間の印刷方向に直交する最短距離によって規定されてよい。

装置の排気チャネルは、１以上の送達開口部がある面内にあってよく、送達チャネルは、排気チャネル層を通って延伸する、１以上の送達開口部がある面に垂直な、支柱（ｐｉｌｌａｒｓ）内に囲まれてよい。送達チャネルは、送達ガスを受け取って１以上の送達開口部に供給してよく、送達チャネルは、それぞれが１以上の送達開口部のうちの種々の送達開口部に供給する、第１の堆積器の下面を貫通する複数のサブチャネルを含んでよい。少なくとも１つの送達ビアは、送達チャネルにおける１以上の送達開口部とは反対側の端部に配置されてよく、少なくとも１つの送達ビアは第１の堆積器用の送達ガスを受け取ってよい。

プロセスガスは、１以上の排気開口部を通して引き込まれてよく、装置の排気チャネルを通って出る。閉じ込めガスは、第１の堆積器の凸部に隣接して配置された凹部（ｒｅｃｅｓｓ）を介して分配してよい。装置の排気チャネルは、壁によって分離された連続的なキャビティを形成してよい。排気チャネルの配置は、印刷方向と平行でよく、及び／又は環状リング配置を有してよい。１以上の送達開口部の形状は、円形開口部又はスリット開口部であってよい。円形開口部からのジェットは、基板に衝突したときに基板面内の全方向に発散するか、又は直交する（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）方向に発散し、スリット開口部からのジェットは、基板法線及びスリット開口部のスリットの主軸に対して直交する方向に発散する。

装置は、基板面と平行な面を有する閉じ込め開口部を有してよく、閉じ込め開口部は堆積凸部に配置される。装置の閉じ込めチャネルは排気チャネルと互いに噛み合わせてよい。第１の堆積器及び他の堆積器はバンク（ｂａｎｋｓ）に配置されてよく、バンク毎に異なる発光層組成物を堆積して種々の色の有機発光デバイスを製造する。各バンクは、各色のサブピクセル分離によって、印刷方向に沿って互いにずらしてよい。

一実施形態によれば、プリントヘッドを形成する方法は、両面研磨（ＤＳＰ）シリコンウェハの第１の側にマイクロノズルアレイの上部を形成すること、ＤＳＰシリコンウェハの第１の面をフォトリソグラフィでパターニングしたマスクで被覆すること、ディープリアクティブイオンエッチング（ＤＲＩＥ）を使用してＤＳＰシリコンウェハの第１の面にめくら孔（ｂｌｉｎｄ ｈｏｌｅｓ）をエッチングしてマイクロノズルアレイの送達ビア及び送達チャネルを形成すること、並びにフォトリソグラフィでパターニングした入れ子状（巣、ｎｅｓｔｅｄ）マスクを使用してＤＳＰシリコンウェハの第２の側をエッチングして排気チャネル及び内部支柱を形成することを含んでよい。シリコンウェハの厚さは、約５００μｍであってよい。

送達チャネルの上流部分は、送達チャネルの下流部分よりも広くなるように形成されてよい。送達チャネルの上流部分及び下流部分は、入れ子状マスク及び２段階エッチングを使用して形成してよい。送達ビア及び送達チャネルの２段階エッチングの総エッチング深さは、４００～４５０μｍであってよい。ＤＳＰシリコンウェハの第２の側のエッチングは、下面を２００～３００μｍの深さまでエッチングすることでマイクロノズルアレイの排気チャネルと内部支柱とを規定し、各支柱によって送達チャネルを囲み、周囲の排気チャネルから分離すること、及び内部支柱の面に開口部をエッチングして送達チャネルの貫通孔を形成することを含む２段階で行われてよい。マイクロノズルアレイの下部は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハ内に規定してよい。ＳＯＩウェハの厚さは、１００μｍであってよい。

本方法は、デバイス層をマスキングし、フォトリソグラフィでデバイス層をパターニングすること、ＤＲＩＥでデバイス層をその厚さの約３分の２までエッチングして排気チャネルの一部を形成する楕円形トレンチを形成すること、及び送達チャネルの一部となる中央の長方形トレンチを形成することを含んでよい。本方法は、酸化物層によってハンドル（ｈａｎｄｌｅ）をデバイス層に接合することを含んでよく、ハンドルは、処理中にデバイス層の機械的な支持となる。本方法は、ＤＳＰウェハとＳＯＩウェハとを接合することを含んでよく、接合部は、ＤＳＰウェハ上の支柱の面をＳＯＩウェハの隆起部（ｒｉｄｇｅ）に接続し、送達チャネルと排気チャネルとを別々の流路に分離するシールを形成する。本方法は、ハンドル層を除去すること、フォトリソグラフィを使用してデバイス層の下側に入れ子状エッチングマスクをパターニングすること、及びウェハの下側をエッチングすることを含んでよい。エッチングは、マイクロノズルアレイの下面上の隆起領域及び排気開口部を規定するためのエッチング、及び送達チャネルに通じる中央トレンチを被覆するシリコン膜の部分を除去することによって送達開口部を規定及び開口するためのエッチングを含んでよい。送達開口部は、直接フォトリソグラフィパターニング、続いて薄膜のエッチングによって規定してよい。

本方法は、ドッグレッグ（くの字屈曲；ｄｏｇｌｅｇ）構造を介して排気開口部を排気チャネルに接続することを含んでよく、ドッグレッグの上部はＳＯＩウェハ上にエッチングされた楕円形トレンチによって形成され、ドッグレッグの下部はＳＯＩデバイス層の下側を入れ子状エッチングすることによって形成される。本方法は、エッチング後にＤＳＰシリコンウェハ面の露出部分を金属化処理すること、接着層、拡散防止層、及びキャッピング層を含むフィルムスタックを形成すること、及びＤＳＰシリコンウェハをダイシングすることによってマイクロノズルアレイ間を分離することを含んでよい。本方法は、マイクロノズルアレイとマニホルドとの間にシールを形成することを含んでよく、マニホルドは、マイクロノズルアレイに有機気相を含有する送達ガスを供給してよく、排気チャネルから排気ガス流を引き出す。本方法は、ＤＳＰシリコンウェハとキャリアプレートの面との間に接合部を形成して、ＤＳＰシリコンウェハ上の送達ビア及び排気ビアをキャリアプレートのポート（ｐｏｒｔ）と整合させること、及びキャリアプレートとマニホルドとの間に接合部を形成することを含んでよい。

図１は、有機発光デバイスを示す。

図２は、別の電子輸送層を有さない、反転された有機発光デバイスを示す。

図３Ａは、開示された主題の一実施形態に係る面内マイクロノズルアレイダイ上の堆積器を示す。

図３Ｂは、開示された主題の一実施形態に係る面内マイクロノズルアレイダイ上のマルチ堆積器バンクを示す。

図４は、開示された主題の一実施形態に係る面内マイクロノズルアレイダイ上の堆積器の内部断面図を示す。

図５Ａは、開示された主題の一実施形態に係る面内マイクロノズルアレイダイの堆積器側からの排気チャネルのレイアウトを示す。

図５Ｂは、開示された主題の一実施形態に係る面内マイクロノズルアレイダイのビア側からの排気チャネルのレイアウトを示す。

図６は、開示された主題の一実施形態に係るＯＶＪＰと適合性のあるＲＧＢピクセル設計の一実施形態を示す。

図７Ａは、開示された主題の一実施形態に係る、２５μｍ幅の活性領域を有するデバイスを印刷する堆積器の送達及び排気開口部の構成を示す。

図７Ｂは、開示された主題の一実施形態に係る、５０μｍ幅の活性領域を有するデバイスを印刷する堆積器の送達及び排気開口部の構成を示す。

図８Ａは、開示された主題の一実施形態に係る、２５μｍ幅の活性領域を有するデバイスを印刷する堆積器によって印刷された線の厚さ断面を示す。

図８Ｂは、開示された主題の一実施形態に係る、５０μｍ幅の活性領域を有するデバイスを印刷するよう最適化された堆積器によって印刷された線の厚さ断面を示す。

図９Ａは、開示された主題の実施形態に係るマイクロノズルアレイを組み立てるために使用される両面研磨Ｓｉウェハにチャネル及びビアをエッチングする処理を示す。 図９Ｂは、開示された主題の実施形態に係るマイクロノズルアレイを組み立てるために使用される両面研磨Ｓｉウェハにチャネル及びビアをエッチングする処理を示す。

図１０Ａは、開示された主題の実施形態に係る、ＳＯＩウェハをエッチングし、それをＤＳＰウェハに接合し、マイクロノズルアレイを完成する処理を示す。 図１０Ｂは、開示された主題の実施形態に係る、ＳＯＩウェハをエッチングし、それをＤＳＰウェハに接合し、マイクロノズルアレイを完成する処理を示す。 図１０Ｃは、開示された主題の実施形態に係る、ＳＯＩウェハをエッチングし、それをＤＳＰウェハに接合し、マイクロノズルアレイを完成する処理を示す。

図１１Ａは、開示された主題の一実施形態に係る、マイクロノズルアレイを含むダイの、キャリアプレートを介したプロセスガスマニホルドへの取り付けを示す。

図１１Ｂは、開示された主題の一実施形態に係るキャリアプレートを示す。

図１２Ａは、開示された主題の一実施形態に係る、閉じ込めガスが閉じ込め開口部を通って堆積領域に供給される堆積器を示す。

図１２Ｂは、開示された主題の一実施形態に係る、閉じ込めガスが閉じ込め開口部を通って各堆積器の堆積領域に供給される、マイクロノズルアレイのチャネル構成を示す。

図１３は、開示された主題の一実施形態に係る、３色のＥＭＬ（発光層）を同時に堆積することを可能にするための３バンクの堆積器を備えるマイクロノズルアレイのチャネル構成を示す。

図１４は、開示された主題の一実施形態に係る送達開口部の寸法配置を示す。

概して、ＯＬＥＤは、アノード及びカソードの間に配置され、それらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が印加されると、アノードが正孔を注入し、カソードが電子を有機層（複数可）に注入する。注入された正孔及び電子は、逆帯電した電極にそれぞれ移動する。電子及び正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在電子正孔対である「励起子」が形成される。光は、励起子が緩和した際に、光電子放出機構を介して放出される。いくつかの事例において、励起子はエキシマー又はエキサイプレックス上に局在し得る。熱緩和等の無輻射機構が発生する場合もあるが、概して望ましくないとみなされている。

初期のＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第４，７６９，２９２号において開示されている通り、その一重項状態から光を放出する発光分子（「蛍光」）を使用していた。蛍光発光は、概して、１０ナノ秒未満の時間枠で発生する。

ごく最近では、三重項状態から光を放出する発光材料（「リン光」）を有するＯＬＥＤが実証されている。参照によりその全体が組み込まれる、Ｂａｌｄｏら、「Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ」、３９５巻、１５１～１５４、１９９８；（「Ｂａｌｄｏ－Ｉ」）及びＢａｌｄｏら、「Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５巻、３号、４～６（１９９９）（「Ｂａｌｄｏ－ＩＩ」）。リン光については、参照により組み込まれる米国特許第７，２７９，７０４号５～６段において更に詳細に記述されている。

図１は、有機発光デバイス１００を示す。図は必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス１００は、基板１１０、アノード１１５、正孔注入層１２０、正孔輸送層１２５、電子ブロッキング層１３０、発光層１３５、正孔ブロッキング層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、保護層１５５、カソード１６０、及びバリア層１７０を含み得る。カソード１６０は、第一の導電層１６２及び第二の導電層１６４を有する複合カソードである。デバイス１００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。これらの種々の層の特性及び機能並びに材料例は、参照により組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４、６～１０段において更に詳細に記述されている。

これらの層のそれぞれについて、更なる例が利用可能である。例えば、フレキシブル及び透明基板－アノードの組合せは、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５、８４４、３６３号において開示されている。ｐ－ドープされた正孔輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、５０：１のモル比でｍ－ＭＴＤＡＴＡにＦ_４－ＴＣＮＱをドープしたものである。発光材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が組み込まれるＴｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第６，３０３，２３８号において開示されている。ｎ－ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、１：１のモル比でＢＰｈｅｎにＬｉをドープしたものである。参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５，７０３，４３６号及び同第５，７０７，７４５号は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したＩＴＯ層を持つＭｇ：Ａｇ等の金属の薄層を有する複合カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０９７，１４７号及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において見ることができる。

図２は、反転させたＯＬＥＤ２００を示す。デバイスは、基板２１０、カソード２１５、発光層２２０、正孔輸送層２２５、及びアノード２３０を含む。デバイス２００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。最も一般的なＯＬＥＤ構成はアノードの上に配置されたカソードを有し、デバイス２００はアノード２３０の下に配置されたカソード２１５を有するため、デバイス２００は「反転させた」ＯＬＥＤと称されることがある。デバイス１００に関して記述されたものと同様の材料を、デバイス２００の対応する層において使用してよい。図２は、いくつかの層が如何にしてデバイス１００の構造から省略され得るかの一例を提供するものである。

図１及び２において例証されている単純な層構造は、非限定的な例として提供されるものであり、本発明の実施形態は多種多様な他の構造に関連して使用され得ることが理解される。記述されている特定の材料及び構造は、事実上例示的なものであり、他の材料及び構造を使用してよい。機能的なＯＬＥＤは、記述されている種々の層を様々な手法で組み合わせることによって実現され得るか、又は層は、設計、性能及びコスト要因に基づき、全面的に省略され得る。具体的には記述されていない他の層も含まれ得る。具体的に記述されているもの以外の材料を使用してよい。本明細書において提供されている例の多くは、単一材料を含むものとして種々の層を記述しているが、ホスト及びドーパントの混合物等の材料の組合せ、又はより一般的には混合物を使用してよいことが理解される。また、層は種々の副層を有してもよい。本明細書における種々の層に与えられている名称は、厳しく限定することを意図するものではない。例えば、デバイス２００において、正孔輸送層２２５は正孔を輸送し、正孔を発光層２２０に注入し、正孔輸送層又は正孔注入層として記述され得る。一実施形態において、ＯＬＥＤは、カソード及びアノードの間に配置された「有機層」を有するものとして記述され得る。有機層は単層を含んでいてよく、又は、例えば図１及び２に関して記述されている通りの異なる有機材料の多層を更に含んでいてよい。

参照によりその全体が組み込まれるＦｒｉｅｎｄらの米国特許第５，２４７，１９０号において開示されているもののようなポリマー材料で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）等、具体的には記述されていない構造及び材料を使用してもよい。更なる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤが使用され得る。ＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第５，７０７，７４５号において記述されている通り、積み重ねられてよい。ＯＬＥＤ構造は、図１及び２において例証されている単純な層構造から逸脱してよい。例えば、基板は、参照によりその全体が組み込まれる、Ｆｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，０９１，１９５号において記述されている通りのメサ構造及び／又はＢｕｌｏｖｉｃらの米国特許第５，８３４，８９３号において記述されている通りのくぼみ構造等、アウトカップリングを改良するための角度のついた反射面を含み得る。

別段の規定がない限り、種々の実施形態の層のいずれも、任意の適切な方法によって堆積され得る。有機層について、好ましい方法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０１３，９８２号及び同第６，０８７，１９６号において記述されているもの等の熱蒸着、インクジェット、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，３３７，１０２号において記述されているもの等の有機気相堆積（ＯＶＰＤ）、並びに参照によりその全体が組み込まれる米国特許第７，４３１，９６８号において記述されているもの等の有機気相ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）による堆積を含む。他の適切な堆積法は、スピンコーティング及び他の溶液ベースのプロセスを含む。溶液ベースのプロセスは、好ましくは、窒素又は不活性雰囲気中で行われる。他の層について、好ましい方法は熱蒸着を含む。好ましいパターニング法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，２９４，３９８号及び同第６，４６８，８１９号において記述されているもの等のマスク、冷間圧接を経由する堆積、並びにインクジェット及びＯＶＪＤ等の堆積法のいくつかに関連するパターニングを含む。他の方法を使用してもよい。堆積する材料は、特定の堆積法と適合するように修正され得る。例えば、分枝鎖状又は非分枝鎖状であり、且つ好ましくは少なくとも３個の炭素を含有するアルキル及びアリール基等の置換基は、溶液プロセシングを受ける能力を増強するために、小分子において使用され得る。２０個以上の炭素を有する置換基を使用してよく、３～２０個の炭素が好ましい範囲である。非対称構造を持つ材料は、対称構造を有するものよりも良好な溶液プロセス性を有し得、これは、非対称材料のほうが再結晶する傾向が低くなり得るからである。溶液プロセシングを受ける小分子の能力を増強するために、デンドリマー置換基が使用され得る。

本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、バリア層を更に含んでいてよい。バリア層の１つの目的は、電極及び有機層を、水分、蒸気及び／又はガス等を含む環境における有害な種への損傷性暴露から保護することである。バリア層は、基板、電極の上、下若しくは隣に、又はエッジを含むデバイスの任意の他の部分の上に堆積し得る。バリア層は、単層又は多層を含んでいてよい。バリア層は、種々の公知の化学気相堆積技術によって形成され得、単相を有する組成物及び多相を有する組成物を含み得る。任意の適切な材料又は材料の組合せをバリア層に使用してよい。バリア層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。好ましいバリア層は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第７，９６８，１４６号、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０９８号及び同第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２８２９号において記述されている通りの、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物を含む。「混合物」とみなされるためには、バリア層を構成する前記のポリマー及び非ポリマー材料は、同じ反応条件下で及び／又は同時に堆積されるべきである。ポリマー材料対非ポリマー材料の重量比は、９５：５から５：９５の範囲内となり得る。ポリマー材料及び非ポリマー材料は、同じ前駆体材料から作成され得る。一例において、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物は、ポリマーケイ素及び無機ケイ素から本質的になる。

本発明の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、種々の電気製品又は中間部品に組み込まれることができる多種多様な電子部品モジュール（又はユニット）に組み込まれることができる。このような電気製品又は中間部品としては、エンドユーザーの製品製造者によって利用されることができるディスプレイスクリーン、照明デバイス（離散的光源デバイス又は照明パネル等）が挙げられる。このような電子部品モジュールは、駆動エレクトロニクス及び／又は電源を任意に含むことができる。本発明の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、組み込まれた１つ以上の電子部品モジュール（又はユニット）を有する多種多様な消費者製品に組み込まれることができる。ＯＬＥＤの有機層に本開示の化合物を含むＯＬＥＤを含む消費者製品が開示される。このような消費者製品は、１つ以上の光源及び／又は１つ以上のある種の表示装置を含む任意の種類の製品を含む。このような消費者製品の幾つかの例としては、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、メディカルモニター、テレビ、掲示板、屋内若しくは屋外照明及び／又は信号送信用のライト、ヘッドアップディスプレイ、完全又は部分透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、レーザープリンター、電話、携帯電話、タブレット、ファブレット、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡｓ）、ウェアラブルデバイス、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダー、ビューファインダー、マイクロディスプレイ（対角で２インチ未満のディスプレイ）、３－Ｄディスプレイ、バーチャルリアリティ又は拡張現実ディスプレイ、車両、共に並べた多重ディスプレイを含むビデオウォール（ｖｉｄｅｏ ｗａｌｌｓ）、劇場又はスタジアムのスクリーン、及び看板を含む。パッシブマトリックス及びアクティブマトリックスを含む種々の制御機構を使用して、本発明に従って製作されたデバイスを制御することができる。デバイスの多くは、摂氏１８度から摂氏３０度、より好ましくは室温（摂氏２０～２５度）等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されているが、この温度範囲外、例えば、摂氏－４０度～＋８０度で用いることもできる。

本明細書において記述されている材料及び構造は、ＯＬＥＤ以外のデバイスにおける用途を有し得る。例えば、有機太陽電池及び有機光検出器等の他の光電子デバイスが、該材料及び構造を用い得る。より一般的には、有機トランジスタ等の有機デバイスが、該材料及び構造を用い得る。

幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、可撓性があること、丸めることができること、折り畳むことができること、伸ばすことができること、曲げることができることからなる群から選択される１つ以上の特性を有する。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、透明又は半透明である。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、カーボンナノチューブを含む層を更に含む。

幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、遅延蛍光発光体を含む層を更に含む。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、ＲＧＢ画素配列又は白色及びカラーフィルター画素配列を含む。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、モバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、又はウェアラブルデバイスである。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、１０インチ未満の対角線又は５０平方インチ未満の面積を有するディスプレイパネルである。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、少なくとも１０インチの対角線又は少なくとも５０平方インチの面積を有するディスプレイパネルである。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、照明パネルである。

発光領域のいくつかの実施形態では、発光領域はホストを更に含む。

幾つかの実施形態においては、前記化合物は、発光ドーパントであることができる。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、リン光、蛍光、熱活性化遅延蛍光、即ちＴＡＤＦ（Ｅ型遅延蛍光とも言われる）、三重項－三重項消滅、又はこれらの過程の組合せを介して、発光を生成することができる。

本明細書中に開示される前記ＯＬＥＤは、消費者製品、電子部品モジュール、及び照明パネルの１つ以上に組み込まれることができる。前記有機層は、発光層であることができ、幾つかの実施形態においては、前記化合物は、発光ドーパントであることができ、他の実施形態においては、前記化合物は、非発光ドーパントであることができる。

前記有機層は、ホストを含むこともできる。幾つかの実施形態においては、２つ以上のホストが好ましい。幾つかの実施形態においては、使用される前記ホストは、ａ）双極性（ｂｉｐｏｌａｒ）材料、ｂ）電子輸送材料、ｃ）正孔輸送材料、又はｄ）電荷輸送の役割がほとんどないワイドバンドギャップ材料であることができる。幾つかの実施形態においては、前記ホストは、金属錯体を含むことができる。前記ホストは、無機化合物とすることができる。
他の材料との組合せ

有機発光デバイス中の特定の層に有用として本明細書において記述されている材料は、デバイス中に存在する多種多様な他の材料と組み合わせて使用され得る。例えば、本明細書において開示されている発光性ドーパントは、多種多様なホスト、輸送層、ブロッキング層、注入層、電極、及び存在し得る他の層と併せて使用され得る。以下で記述又は参照される材料は、本明細書において開示されている化合物と組み合わせて有用となり得る材料の非限定的な例であり、当業者であれば、組み合わせて有用となり得る他の材料を特定するための文献を容易に閲覧することができる。

本明細書に開示されている様々な発光層及び非発光層、並びに配置には、様々な材料を使用してよい。適切な材料の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２０１７／０２２９６６３号に開示される。
伝導性（導電性）ドーパント：

電荷輸送層は、伝導性ドーパントでドープされ、電荷キャリアの密度を大きく変え、それによりその伝導性を変えることとなる。伝導性は、マトリックス材料中の電荷キャリアを生成することで、又はドーパントのタイプに応じて増加され、半導体のフェルミ準位における変化も達成することができる。正孔輸送層は、ｐ型伝導性ドーパントでドープされることができ、ｎ型伝導性ドーパントは、電子輸送層中に用いられる。
ＨＩＬ／ＨＴＬ：

本発明に使用される正孔注入／輸送材料は、特に限定されず、通常、正孔注入／輸送材料として用いられる化合物であれば、いかなる化合物を使用してもよい。
ＥＢＬ：

電子ブロッキング層（ＥＢＬ）は、発光層から出る電子及び／又は励起子の数を減らすために使用されることができる。デバイス中のそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して、大幅に高い効率及び／又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、ＯＬＥＤの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、ＥＢＬ材料は、ＥＢＬインターフェースに最も近接した発光体よりも高いＬＵＭＯ（真空準位により近い）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、ＥＢＬ材料は、ＥＢＬインターフェースに最も近接したホストの１つ以上よりも高いＬＵＭＯ（真空準位により近い）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。１つの態様においては、ＥＢＬ中に用いられる前記化合物は、下記に記載されるホストの１つとして、同じ分子又は同じ官能基を含む。
ホスト：

本発明の有機ＥＬデバイスの発光層は、発光材料として少なくとも金属錯体を含むことが好ましく、前記金属錯体をドーパント材料として用いたホスト材料を含むことができる。前記ホスト材料としては特に限定されず、前記ホストの三重項エネルギーがドーパントのものよりも大きければ、任意の金属錯体又は有機化合物が用いられることができる。いずれのホスト材料も、三重項の基準が満たされる限り、任意のドーパントと共に用いられることができる。
ＨＢＬ：

正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）を使用して、発光層から出る正孔及び／又は励起子の数を低減させることができる。デバイス中のそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して大幅に高い効率及び／又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、ＯＬＥＤの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、ＨＢＬ材料は、ＨＢＬインターフェースに最も近接した発光体よりも低いＨＯＭＯ（真空準位から更に離れて）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、ＨＢＬ材料は、ＨＢＬインターフェースに最も近接したホストの１つ以上よりも低いＨＯＭＯ（真空準位から更に離れて）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。
ＥＴＬ：

電子輸送層（ＥＴＬ）は、電子を輸送することができる材料を含み得る。電子輸送層は、真性である（ドープされていない）か、又はドープされていてよい。ドーピングを使用して、伝導性を増強することができる。ＥＴＬ材料の例は特に限定されず、電子を輸送するために典型的に使用されるものである限り、任意の金属錯体又は有機化合物を使用してよい。
電荷発生層（ＣＧＬ）

タンデム型、又は積層型のＯＬＥＤ中で、ＣＧＬは、性能において重要な役割を果たし、それぞれ、電子及び正孔の注入ためのｎ－ドープ層及びｐ－ドープ層からなる。電子及び正孔は、前記ＣＧＬ及び電極から供給される。前記ＣＧＬ中の消費された電子及び正孔は、それぞれカソード及びアノードから注入された電子及び正孔によって再び満たされ、その後バイポーラ電流が徐々に安定した状態に達する。典型的なＣＧＬ材料は、輸送層で用いられるｎ型及びｐ型伝導性ドーパントを含む。

開示された主題の実施形態は、印刷された形体の形状を制御するためにＤＥＣ（送達（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）、排気（ｅｘｈａｕｓｔ）、閉じ込め（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ））方法を利用するＯＶＪＰ（有機気相ジェットプリント）ツールにおける堆積器のアーキテクチャを提供する。送達及び排気開口部は、ダイの端部ではなく面内にあってよい。エッジオンマイクロノズルアレイの制限の多くは、フォトリソグラフィによって直接的に開口部を規定しない製造プロセスから生じうる。面内マイクロノズルアレイシステムは、サブミクロンの形状許容誤差に適合するためにフォトリソグラフィによって開口部を直接的に規定するプロセスによって製造しうる。更に、面内プリントヘッドは、送達開口部及び排気開口部に当接するチャネルが、均一な流れ抵抗を維持するために比較的短くてよい。

面内プリントヘッドでは、堆積器の線密度をより高くし、開口部をより高い許容誤差且つより複雑な設計で製造しうる。送達及び排気チャネルは、各堆積器の密接したマイクロ構造にプロセスガスを供給し、且つ引き抜くために互いに直交して配置されてよい。更に、開示された主題の実施形態は、これらの堆積器のアレイを製造し、使用に向けて実装するための方法を提供する。

図３Ａは、開示された主題の一実施形態に係る面内マイクロノズルアレイダイ上の堆積器を示す。面内堆積器は、１以上の排気開口部３０２によって囲まれた送達開口部３０１のアレイを含む。単一の楕円形の排気開口部を使用してよい。単一の楕円形の排気開口部は、本明細書に開示されるＳＯＩ溶解ウェハプロセスを使用して形成してよい。送達及び排気開口部は、マイクロノズルアレイの基板対向側３０４から突出する凸部（ｂｏｓｓ）３０３の外周内に囲まれてよい。

図３Ｂに示すように、複数の堆積器３０５をアレイ状に配置してよい。各堆積器３０５に対して機能する送達及び排気チャネルの経路設定では、印刷される形体の所望のピッチより幅を大きくしてよい。より細かいピッチで印刷するために、堆積器３０５を複数のランクに配置してよい。図３Ｂでは、第１のランク３０６、第２のランク３０７、及び第３のランク３０８が示されているが、堆積器のランクは、より多くても、より少なくてもよい。印刷ピッチは、２つの堆積器３０５の中心間の印刷方向に直交する最短距離３０９によって規定されてよい。各堆積器３０５は、それ用の凸部上にあってよく、又は、図３Ｂに示すように、複数の堆積器が共通の凸部３１０に配置されてよい。

送達及び排気開口部は両方とも薄膜にエッチングしてよい。この場合、膜上に分布する２組の開口部と、膜の後ろの２組のチャネルとに対処するという課題が生じる。これは、送達チャネルと排気チャネルとを互いに直交するように経路設定することによって解決されうる。排気チャネルは、マイクロノズルアレイの面内にあってもよく、他方、送達チャネルは、排気チャネル層を通って延伸する、マイクロノズルアレイの面に垂直な支柱内に囲まれてよい。

図４は、開示された主題の一実施形態に係る、面内マイクロノズルアレイダイ上の堆積器の内部断面を示す。送達開口部４０１は、送達ガスのジェットが、堆積器の下面を形成する膜４０２を通り抜けることを可能にしてよい。過剰な気化ガスを堆積領域から除去するために、楕円形の排気開口部４０３を膜４０２に切り込んでよい。送達開口部４０４と排気開口部との間の膜４０２の領域は、ＤＥＣ ＯＶＪＰのエッジオン実施形態におけるＤＥスペーサに類似した機能を果たしうる。送達開口部４０４と排気開口部との間の膜４０２の領域は、送達開口部とそれに最も近い排気開口部との間に、送達ジェットを基板４０５と密接に接触させる閉じ込められた流路を提供する。排気開口部４０３を囲む膜のリング４０６は、全体を通して記載されるＥＣスペーサと同様に機能してよく、ＥＣスペーサは排気開口部と閉じ込め開口部との間の距離であってよい。膜のリング４０６は、閉じ込めガスの流れを一直線にし、排気開口部を越えて送達ガスが拡散するのをより良く阻止しうる。

送達ガスは、送達チャネル４０７を通って送達開口部４０１に供給してよい。最も狭い部分には、それぞれが種々の送達開口部４０１に供給する、膜４０２を貫通する複数のサブチャネル４０８を有してよい。送達チャネル４０７の反対側の端部は、堆積器への送達ガスが供給される送達ビア４０９であってよい。チャネルの下流側端部における閉じ込め構成は小さい特徴的構造物を有してよく、他方、より大きい特徴的構造物で低インピーダンス流路を提供してもよい。送達チャネル４０７は、始まりは広く、利用可能なスペースの量に基づいて狭まってよい。排気開口部４０３を通って引き込まれたプロセスガスは、排気チャネル４１０を通って出ていくことができる。送達チャネル４０７と同様に、排気チャネル４１０は、開口部４０３の近くで狭く、そこから離れるにつれ広くなってよい。排気チャネル４１０の広い部分は排気ビア（図示せず）に接続してよい。排気チャネル４１０の広い部分は、ドッグレッグ４１１を介して排気開口部４０３に接続してよい。閉じ込めガスは、堆積器の凸部間のマイクロノズルアレイの下面にエッチングされた凹部４１２を介して堆積器間に分配してよい。

図５Ａは、面内マイクロノズルアレイダイの堆積器側からの排気チャネルのレイアウトを示し、図５Ｂは、開示された主題の実施形態に係る面内マイクロノズルアレイダイのビア側からの排気チャネルのレイアウトを示す。

つまり、図５Ａは、基板から見た下面を示し、図５Ｂは、送達ガス源及び排気シンクに接続するビアを示す。排気チャネルは、アレイの前部５０１と後部５０２との間を延伸してよい。排気チャネルは、堆積器の後ろを延伸してよく、排気抽出を均一化するべく十分に広くてよい。通常は、堆積器５０３は、排気チャネルの面内範囲内に位置してよい。排気チャネルは、中実な壁によって分離されていてよく、又は中実な支柱により形成される不連続な壁によって支持される連続的なキャビティを形成してよい。チャネル間の壁は、破線５０４で表す。排気チャネルは、印刷方向と平行であってよく、又は（図５Ｂに示すように）角度を付けて、複数ランクの堆積器を収容してよい。排気チャネルは、マイクロノズルアレイの前端縁５０１と後端縁５０２の近くに配置された排気ビア５０５の間を延伸してよい。チャネルの両端から排気することで、排気コンダクタンス及び共通の排気チャネル上の堆積器に対する排気処理均一性の両方が向上されうる。送達ビア５０６は反対側の堆積器５０３に対応させてよい。送達チャネルは、各送達ビアから下方に延伸し、排気開口部に直交に交差して堆積器に接続してよい。送達ビアは、堆積器の配置に応じて、個々に、又は（図５Ａに示すように）ランク化した群毎に配置してよい。

図３Ａから図５Ｂに示した配置を好ましい実施形態としてよいが、排気開口部が動作条件下で送達開口部から放出されるガス流の流線の全てを捕らえる位置にある限り、代わりの構成が可能ある。円形開口部は、スリットノズルと比較して材料利用効率を向上させうる。円形開口部からのジェットは、基板に衝突すると基板面内の全方向に発散しうる。これにより、ジェットからの有機気相搬送ガスのより多くの部分が基板と接触しうる。スリットノズルからのジェットは、基板法線及びスリットの主軸に直交する方向に発散しうる。通常、堆積器は、幅よりも長さがずっと大きい。送達開口部の長いアレイによって、印刷領域上の送達開口部面積を最大化しつつ、印刷方向に垂直な狭い区域を設けてよい。これにより、形体サイズを増大させることなく印刷速度が最適化される。

図６は、開示された主題の一実施形態に係る、ＯＶＪＰと適合性のあるＲＧＢピクセル設計の一実施形態を示す。ピクセル６０１は、青色６０２、緑色６０３、及び赤色６０４のサブピクセルの活性領域を規定する３つの別々の電極を含んでよい。サブピクセル間は、絶縁グリッド材料でマスクされたマージン６０５によって分離されてよい。ＯＶＪＰによって堆積された薄膜形体は、サブピクセルの活性領域内で均一な厚さを有し、隣接するサブピクセルの活性領域内にまで広がらないであろう。印刷された形体は、サブピクセル幅にマージン幅の２倍を加えた幅よりも大きくならず、位置決めの許容誤差が少なくなるであろう。８Ｋディスプレイにおける典型的なピクセルは、青色ピクセルについては１１０μｍ未満、赤色及び緑色ピクセルについては８５μｍの形体サイズを有しうる。厚さを均一に制御する領域は、サブピクセルの幅に位置決めの許容誤差を加えたものであってよく、均一性は、有効なサブピクセルを印刷するために９５％超であってよい。幅ｗにわたる均一性は、下記の式１で定義されうる。均一領域は、通常、青色サブピクセルについては少なくとも５０μｍ幅であり、赤色及び緑色サブピクセルについては２５μｍ幅であってよい。

式（１）

この堆積器タイプの２つの変形例を図７Ａ及び図７Ｂに示す。図７Ａは、開示された主題の一実施形態に係る、２５μｍ幅の活性領域を有するデバイスを印刷する堆積器の送達及び排気開口部の構成を示す。図７Ａの堆積器は、赤色及び緑色のデバイスを印刷するよう構成されてよい。円形送達開口部７０１は、印刷方向に直交する４列に配置してよい。図７Ａの例に示すように、開口部間の間隔は等距離であってよいが、列が片側にわずかにシフトしている。隣接する列７０２どうしは、反対側にシフトさせた鏡像であってよい。ミラーリングによって形成される開口部の横方向ディザリングによって、印刷領域全体にわたって送達ジェットがより均一に分配されうる。更に、開口部の横方向ディザリングにより、開口部のより密な実装が可能となるであろう。単一の楕円形の排気開口部７０３によって、送達開口部のアレイを囲んでよい。送達及び排気開口部は、堆積器間の閉じ込めガスの自由な流れを可能にするために凹部７０５によって囲まれてよい隆起凸部７０４に位置してよい。

スケールバー７０６は、５０μｍ幅を示す。図７Ｂは、開示された主題の一実施形態に係る、５０μｍ幅の活性領域を有するデバイスを印刷する堆積器の送達及び排気開口部の構成を示す。図７Ｂのより広い堆積器は、青色のデバイスを印刷するよう構成してよい。送達開口部は、より広く５本の列７０７に配置してよいが、それ以外の設計は図７Ａに示すものと同様である。均一性及び側壁のシャープさのためには、送達開口部が複数であるほうが、送達開口部が少ないより好ましい場合があるが、他方で、より広い開口部によって利用効率が向上されうる。開口部の密度は、個々の開口部の大きさとの均衡を図ってよい。

図７Ａ及び図７Ｂの堆積器によって印刷された形体の堆積厚さプロファイルを、図８Ａ及び図８Ｂにプロットする。図８Ａは、２５μｍ幅の活性領域を有するデバイスを印刷する堆積器によって印刷された線の厚さ断面を示し、図８Ｂは、開示された主題の実施形態に係る、５０μｍ幅の活性領域を有するデバイスを印刷するよう最適化された堆積器によって印刷された線の厚さ断面図を示す。図８Ａ及び図８Ｂに示す横軸８０１は、堆積器の中心からの印刷方向に直交する距離をミクロン単位で示すことができる。図８Ａ及び図８Ｂに示す縦軸８０２は、任意の単位で厚さを示すことができる。

図８Ａのプロットされた曲線８０３は、図６Ａの堆積器によって印刷された形体の断面厚さプロファイルを示すことができる。図８Ａに示す最も外側の鉛直線８０４は、印刷された形体の総許容幅を示す。形体のプロファイルは、線８０４を越えてはならない。形体の幅は、ＦＷ５Ｍ＝６０．８μｍで、仕様の範囲内であろう。内側の鉛直線８０５は、均一性制御されうる２５μｍ幅を示すことができる。これは、印刷されたデバイスの活性領域の幅に対応するであろう。一対の水平線８０６は、この領域の最大及び最小の厚さを示す。プロファイルは、水平線８０６と内側の鉛直線８０５とによって形成された長方形内にあり、厚さの均一性が仕様の範囲内であることを示している。この場合、上記式（１）において、ｗ＝２５のとき、Ｕ_２５＝９８．４％となる。

図８Ｂのプロットされた曲線８０７は、図６Ｂの堆積器によって印刷された形体の断面厚さプロファイルを示すことができる。この形体は、図６Ａの形体よりも広幅が許容されている。外側の鉛直線８０８は、１１０μｍの最大許容形体幅を示すことができる。実際のＦＷ５Ｍ＝９０．０μｍは、形体幅の仕様の範囲内であろう。内側の鉛直線８０９は、均一性制御されうる５０μｍ幅を示すことができる。水平線８１０と内側の鉛直線８０９とによって境界された領域は、９５％の厚さ均一性のウィンドウを表すことができ、プロファイルを囲み込んでおり、上記の式（１）においてｗ＝５０のときにＵ_５０＝９７．１％である。

面内プリントヘッドの一実施形態は、以下のプロセスによって製造してよい。同様の構造を製造するために他のプロセスも可能であり、この構造の処理は提示するプロセスフローからかなりの差異があるであろう。図９Ａ及び図９Ｂは、開示された主題の実施形態に係る、マイクロノズルアレイを組み立てるために使用される両面研磨Ｓｉウェハにチャネル及びビアをエッチングする処理を示す。

マイクロノズルアレイの上部は、厚さが約５００μｍの両面研磨（ＤＳＰ）Ｓｉウェハで形成してよい。上面は、フォトリソグラフィでパターニングしたマスクで被覆してよい。ディープリアクティブイオンエッチング（ＤＲＩＥ）を使用してめくら孔（ｂｌｉｎｄ ｈｏｌｅｓ）をウェハ面にエッチングしてよい。図９Ａは、上面をエッチングした後のウェハを示す。エッチングによって、マイクロノズルアレイの送達ビア９０１及び送達チャネルを形成してよい。送達流のインピーダンスを低下させるために、送達チャネルの上流部分を下流部分より広くしてよい。これは、入れ子状マスク（ｎｅｓｔｅｄ ｍａｓｋ）及び２段階エッチングを使用して達成しうる。総エッチング深さは、４００～４５０μｍとしてよい。エッチングの床とウェハの下面との間にＳｉ膜９０２を配置してよい。

ウェハの反対側は、図９Ｂに示す構成となるようにエッチングしてよい。ウェハの下面上の入れ子状マスクは、フォトリソグラフィによってパターニングしてよい。エッチングは２段階で行ってよい。下面を最初に２００～３００μｍの深さまでエッチングして、マイクロノズルアレイの排気チャネル９０３及び内部支柱９０４を規定してよい。各支柱は、送達チャネルを囲み、それを周囲の排気チャネルから分離しうる。支柱は、楕円形の断面を有してよい。エッチングの第２段階では、送達チャネルの貫通孔９０５を形成するために支柱の面でＳｉ膜を開口してよい。

図１０Ａ～図１０Ｃは、開示された主題の実施形態に係る、ＳＯＩウェハをエッチングし、それをＤＳＰウェハに接合し、マイクロノズルアレイを完成する処理を示す。図１０Ａに示すように、マイクロノズルアレイの下部は、１００μｍの比較的厚いデバイス層１００１を有するＳＯＩウェハ内に規定してよい。ＳＯＩウェハは、接合する前に、デバイス層１００１内に、薄い及び／又は繊細な構造を製造しうる。デバイス層１００１は、フォトリソグラフィによってマスキング及びパターニングしてよい。デバイス層１００１は、ＤＲＩＥでその厚さの約３分の２までエッチングして、排気チャネルの一部となる楕円形のトレンチ１００２を形成してよい。同じ工程で製造された中央の長方形のトレンチ１００３は、送達チャネル１００１の一部となりうる。楕円形及び長方形のトレンチは、ＤＳＰウェハ上の支柱に対応する楕円形の隆起部１００４によって分離してよい。この隆起部１００４は、２枚のウェハを接合したときに、支柱に接合し、送達チャネルと排気チャネルとを互いからシールしうる。酸化物層１００６によってハンドル層１００５をデバイス層１００１に接合してよい。ハンドル層１００５は、処理中にデバイス層１００１の機械的な支持となりうる。

ＤＳＰウェハとＳＯＩウェハとは、図１０Ｂに示すように接合してよい。接合部１００７は、ＤＳＰウェハ上の支柱の面をＳＯＩウェハ上の隆起部に接続しうる。これにより、送達チャネルと排気チャネルとを別々の流路に分離するシール部を形成してよい。ＤＳＰウェハ上のエッチングされた排気チャネルトレンチ間の壁（図示せず）は、ＳＯＩウェハの面に接合してよい。ハンドル層１００５を除去し、図１０Ｃの構造を製造してよい。フォトリソグラフィを使用して、入れ子状エッチングマスクをデバイス層の下側にパターニングしてよい。埋め込み酸化物層は、入れ子状マスクの一部を構成してよい。

ウェハの下側は、２段階でエッチングしてよい。第１のエッチングでは、深度をより深くして、マイクロノズルアレイの下側の隆起領域１００７及び排気開口部１００８の両方を規定してよい。第２のエッチングでは、送達チャネル１０１０に通じる中央トレンチ１００３を覆うＳｉ膜部分を除去することによって送達開口部１００９を規定、開口してよい。送達開口部１００９は、直接フォトリソグラフィパターニングと、続く薄膜のエッチングとによって規定してよい。これによって、送達開口部１００９と送達チャネル１０１０の先端（ｄｉｓｔａｌ）部分とを非常に厳格な許容誤差で製造し、アレイが均一となることを保証しうる。

排気開口部１００８は、挿入図に示されるドッグレッグ構造を介して排気チャネルに接続してよい。ドッグレッグ排気チャネルは、デバイス層膜を貫通する。ドッグレッグの上部１０１１は、ＳＯＩウェハ上の第１のエッチング工程でエッチングされた楕円形トレンチ１００２で形成してよい。ドッグレッグの下部１０１２は、ＳＯＩデバイス層１００１の下側を入れ子状エッチングすることによって形成してよい。二回のエッチングでそれぞれマスクされなかった領域は、ウェハの面内で部分的に重なり合う。この重複領域の幅１０１３を、図１０Ｃの挿入図に示す。エッチングされた各領域は、その面積のごく一部で他方と重なる。上部及び下部のトレンチは、エッチングされて、膜を貫通するチャネルを形成してつながってよい。トレンチが互いに開放された重なり部分１０１４の高さは、ＳＯＩ面内の楕円形トレンチ１０１５の床から、デバイス層の下側にエッチングされた排気開口部トレンチの床１０１６まで延伸してよい。排気開口部幅１０１７は、フォトリソグラフィによって直接的に規定してよい。堆積器の性能は、ドッグレッグの内部寸法にあまり依存しないであろう。ドッグレッグ構造は、送達開口部と排気開口部との間の間隔１０１９が非常に狭い場合に、ＤＳＰウェハ上の支柱に対して、隆起部上に十分に広い接合面１０１８を設けることができる。微細な形体（フィーチャー；ｆｅａｔｕｒｅｓ）を印刷するために、送達開口部から排気開口部までの間隔を狭くしてよい。

エッチングが完了した後、露出したＤＳＰウェハ面を金属化処理して、キャリアプレートへのはんだ付けを容易にしてよい。フィルムスタック１０２０は、接着層、拡散防止層、及びキャッピング層を含んでよい。チタン、白金、及び金は、これらの用途でそれぞれ上手く機能するであろう。ウェハをダイシングして、マイクロノズルアレイ間を分離してよい。結果として得られた各ダイは、マイクロノズルアレイを含むであろう。

図１１Ａは、開示された主題の一実施形態に係る、マイクロノズルアレイを含むダイの、キャリアプレートを介したプロセスガスマニホルドへの取り付けを示す。マイクロノズルアレイ１１０１は、ＯＶＪＰツールの堆積チャンバ内でマニホルド１１０２と気密シールを形成してよい。マニホルド１１０２は、有機気相を含有する加熱された送達ガスをマイクロノズルアレイに供給してよく、排気チャネルから排気ガス流を引き出してよい。プロセスガスは、マニホルド１１０２内の走路１１０３によって搬送してよい。ダイ及びマニホルドのシステムの構成を図１１Ａに示す。ダイは、マニホルドへの取り付けを容易にするためにキャリアプレート１１０４に取り付けてよい。好ましい実施形態では、ダイ及びキャリアプレート１１０４は、互いにはんだ付け又はろう付けしてよい。陽極接合又は拡散溶接のような他のダイ取り付け方法を使用してもよい。取り付け作業では、ダイのＤＳＰウェハ側とキャリアプレート１１０４の面との間に永久的な接合部１１０５を形成してよい。ダイ上の送達及び排気ビア１１０６は、キャリアプレート１１０４のポート１１０７と整合しうる。接合部１１０５によって、これらのポート及びビアの周りに気密シールを形成してよい。第２の接合部１１０８によって、キャリアプレートをマニホルドにシールしてよい。プリントヘッドのメンテナンス作業のために第２の接合部１１０８を分解することが可能であろう。ダイ及びキャリアプレート１１０４は、プリントヘッドの再製可能な（ｒｅｐｌｉｃａｂｌｅ）構成要素であってよく、他方、マニホルド１１０２は永久的な構成要素であってよい。金属製Ｃリング等のガスケット１１０９によって、ダイとキャリアプレート１１０４との間の接合部をシールしてよい。金属製のキャリアプレート１１０４はガスケット１１０９に十分な圧力を加えうるので、ダイはマニホルド１１０２に直接シールされないだろう。ガスケット１１０９を取り付けるためのパッキン押え１１１０をマニホルド１１０２内に加工して、キャリアプレート１１０４を簡素化してよい。キャリアプレート１１０４とマニホルド１１０２との間の金属製ガスケットシールへの圧力は、ボルト１１１１によって加えてよい。

キャリアプレート１１０４は金属製であってよい。モリブデンは、室温からＡｕ／Ｉｎ合金のような比較的高融点のはんだのリフロー温度まで、Ｓｉの熱膨張係数（ＣＴＥ）とよく適合するので、モリブデンがろう付け及び／又ははんだ付けに好ましい。ＯＶＪＰツールは３５０℃以上までの温度で動作しうるので、非常に広い温度範囲にわたってＣＴＥは適合し、接合を信頼性あるものとすることができる。キャリアプレート１１０４を圧延（ｍｉｌｌ）、研削、ラップ仕上げ、及び研磨して、一方のマイクロノズルアレイ１１０１と、他方の金属製ガスケットシール面とに適合的な接合面を設けてよい。キャリアプレート１１０４は、更に金属層で電気めっきし、金でキャップして、はんだの濡れ性を向上させてよい。マイクロノズルアレイ１１０１及びキャリアプレート１１０４は、位置合わせし、高温で圧力をかけて接合してよい。接合は、室内気、又は真空、不活性若しくは還元性雰囲気中で行ってよい。

図１１Ｂは、キャリアプレートの一実施形態を上面図（左）及び下面図（右）で示す。マイクロノズルアレイを含むダイは、プレート上の隆起した仕上げ面１１１２に接合してよい。面１１１２には、ダイ上の送達ビアを含む表面領域を覆うスロット（溝；ｓｌｏｔ）１１１３を開けてよい。これによって、ダイ上の送達ビアがマニホルド１１０２内の送達ガス走路１１０３に接続されうる。送達ガスポートの両側に１つずつ、２つの排気ポート１１１４があってよい。より短く、より深いスロットによって、送達スロット１１１５及び排気スロット１１１６を、キャリアプレートを貫通する送達ガスポート及び排気ガスポートに接続してよい。キャリアプレート１１０４は、４つのボルト穴１１１７を介してマニホルドにボルト締めしてよい。更に、めくら孔１１１８で合わせピンを取り付けて、ダイを研磨面に位置合わせできるようにしてよい。キャリアプレート１１０４の裏側は、キャリアプレート１１０４とマニホルド１１０２との間のガスケット１１０９用に仕上げられたシール面１１１９として設けてよい。その面の１つのポート１１２０によって、送達ガスをキャリアプレート１１０４の前面におけるそのポート用のスロットに搬送してよい。他のポート１１２１によって、その対応するスロットから排気ガスを引き出してよい。

面内堆積器の一実施形態は、基板面に平行な面を有する閉じ込め開口部を有してよい。図１２Ａは、開示された主題の一実施形態に係る、閉じ込めガスが閉じ込め開口部を通って堆積領域に供給される堆積器を示す。閉じ込め開口部１２０１は、図１２Ａに示すように、堆積器の凸部上に配置してよい。閉じ込め開口１２０１は、各凸部の長縁に沿って一列に配置してよい。閉じ込め開口部１２０１は、堆積器の凸部上に配置することに加え、又は堆積器の凸部上に配置することに替えて、凸部間の凹部１２０２内に配置してもよい。または、マイクロノズルアレイの下側は、閉じ込め流の均一化を促すために十分な閉じ込め開口部が組み込まれているのであれば、平坦であってよい。閉じ込めガスは、堆積器間に配置されたチャネルを通じて、堆積領域に対して正圧で供給してよい。

図１２Ｂは、開示された主題の一実施形態に係る、閉じ込めガスが閉じ込め開口部を通って各堆積器の堆積領域に供給される、マイクロノズルアレイのチャネル構成を示す。閉じ込めチャネル１２０３は、図１２Ｂに示すように、排気チャネル１２０４と互いに噛み合わせてよい。閉じ込めチャネル１２０３と排気チャネル１２０４とは、閉じ込めチャネルの組と排気チャネルの組とを互いにシールしつつ、ダイを構造的に支持する鉛直な側壁１２０５によって分離してよい。閉じ込めチャネルは、ダイ１２０６の一方の側のビアから供給を受けてよく、排気チャネルは他方の側のビア１２０７に接続してよい。

別の実施形態は、単一のダイからの多色印刷を含んでよい。図１３は、開示された主題の一実施形態に係る、３色のＥＭＬ（発光層）を同時に堆積することを可能にするための３バンクの堆積器を備えるマイクロノズルアレイのチャネル構成を示す。図１３は閉じ込め開口の使用を示しているが、実施形態によっては閉じ込め開口を設けなくてよい。堆積器を３列の異なるバンクに配置し、バンク毎に異なる発光層組成物を堆積して異なる色のＯＬＥＤを製造するようにしてよい。第１のバンク１３０１は青色のＥＭＬ用の材料を堆積し、第２のバンク１３０２は緑色のＥＭＬ用の材料を堆積し、第３のバンク１３０３は赤色のＥＭＬ用の材料を堆積してよい。各バンクは、各色に適したサブピクセル分離によって印刷方向に沿って互いにずらしてよい。各堆積器バンクには、その送達ビアを通じて、適した送達ガス混合物を供給してよい。

排気チャネルと閉じ込めチャネルとの噛み合わせ配置を維持してよい。青色の堆積器に対して機能する排気チャネルは、アレイの上部の排気ビア１３０４に接続してよい。閉じ込めビア及び排気ビアは、可能であれば、各側に１列ずつ、２列の堆積器に対応させてよい。青色及び緑色の堆積器のバンクには、閉じ込めガスは、２組の堆積器間の共通のビア１３０５を通じて供給してよい。排気ガスは、赤色及び緑色の堆積器のバンクから、これら２組の堆積器間の共通のビア１３０６を通じて抽出してよい。赤色の堆積器のバンクの閉じ込めガスは、その反対側のビア１３０７から供給してよい。
実験

図１４は、開示された主題の一実施形態に係る堆積器の寸法表示を示す。各送達開口部の直径は、ＡＤ １４０１であってよい。アレイ中の送達開口部は、図１４に示すものとは異なる形状又は大きさを有してよい。ＤＥ １４０２は、排気開口部と最も近い送達開口部の中心との間の間隔であってよい。この開口は、外側開口部と見なしてよい。送達開口部は、印刷方向と直交する列として配置してよく、中心から中心まで、距離ＤＤだけ間隔を開けてよい。図１４に示すように、開口部は等間隔でなくてよい。たとえば、外側開口部とその隣との間の距離はＤＤ１ １４０３であってよく、次の隣同士の一対の間の距離はＤＤ２ １４０４であってよい。列間は、印刷方向に沿って距離ΔＹ １４０５だけ隔ててよい。各列は、外側開口部と最も近い排気開口部との間が距離ＤＥを有する側が交互となるよう、その隣の列の鏡像であってよい。排気開口部の内側縁間において送達開口部を含む膜の全幅は、ＴＤ １４０６であってよい。最後に、排気開口部の幅は、Ｅｗｄ１４０７であってよい。送達開口部アレイの印刷方向の全長は、両方の堆積器について４００μｍであってよい。送達開口部を含む膜と基板との間隔は、飛高（ｆｌｙ ｈｅｉｇｈｔ）ｇで与えられる。

シミュレーションした堆積器の寸法

堆積器を囲むガス雰囲気は２００Ｔｏｒｒのアルゴンである。堆積器は６００Ｋに加熱してよく、基板は２９３Ｋに冷却される。ヘリウム送達ガスを３ｓｃｃｍで堆積器に供給してよい。ヘリウム／アルゴンの排気混合物は、堆積器毎に１４ｓｃｃｍの速度で引き出される。搬送特性の全ては、速度論から算出される（例えば、Ｄｅｅｎ ｅｔ ａｌ．、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ、１４～２０頁参照）。有機気化ガスは、分子量５００ｇ／ｍｏｌ、分子直径１ｎｍのガス混合物の希薄成分としてモデル化される。シミュレーションは、ＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ ５．３ａ 有限要素モデリングソフトウェアを使用して行った。

本明細書において記述されている種々の実施形態は、単なる一例としてのものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解される。例えば、本明細書において記述されている材料及び構造の多くは、本発明の趣旨から逸脱することなく他の材料及び構造に置き換えることができる。したがって、特許請求されている通りの本発明は、当業者には明らかとなるように、本明細書において記述されている特定の例及び好ましい実施形態からの変形形態を含み得る。なぜ本発明が作用するのかについての種々の理論は限定を意図するものではないことが理解される。

米国特許第５，８４４，３６３号明細書 米国特許第６，３０３，２３８号明細書 米国特許第５，７０７，７４５号明細書 米国特許第７，２７９，７０４号明細書

Claims (10)

1. １以上の排気開口部によって囲まれた１以上の送達開口部を有する第１の堆積器を含み、
   前記１以上の送達開口部及び前記１以上の排気開口部が、前記１以上の送達開口部の基板対向側から突出した凸部の外周内に囲まれ、
   前記１以上の送達開口部への送達チャネルと、前記１以上の排気開口部への排気チャネルとが、互いに直交に経路設定され、
   前記１以上の送達開口部が、送達ガスのジェットが前記第１の堆積器の下面を通り抜けることを可能にするよう構成され、
   前記第１の堆積器の前記下面が、送達領域から過剰な気化ガスを除去するために前記１以上の排気開口部を有することを特徴とする装置。
2. 第２の堆積器を更に含み、
   前記第１及び第２の堆積器のそれぞれが、それ自身の前記凸部内に囲まれるか、又は共通の前記凸部に配置される請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の堆積器と前記第２の堆積器とが、異なるランク（並び、ｒａｎｋｓ）に配置され、印刷ピッチが、前記第１及び第２の堆積器の中心間の印刷方向に直交する最短距離によって規定される請求項２に記載の装置。
4. 前記送達チャネルが、送達ガスを受け取って前記１以上の送達開口部に供給し、
   前記送達チャネルが、それぞれが前記１以上の送達開口部のうちの種々の送達開口部に供給する、前記第１の堆積器の下面を貫通する複数のサブチャネルを含む請求項１に記載の装置。
5. 閉じ込めガスが、前記第１の堆積器の前記凸部に隣接して配置された凹部を介して分配される請求項１に記載の装置。
6. 前記排気チャネルの配置が、印刷方向と平行である請求項１に記載の装置。
7. 前記１以上の送達開口部の形状が、円形開口部及びスリット開口部からなる群から選択される請求項１に記載の装置。
8. 基板面に平行な面を有し、閉じ込めガスを供給するための閉じ込め開口部を更に含み、
   前記閉じ込め開口部が、前記凸部に配置される請求項１に記載の装置。
9. 前記閉じ込め開口部に通じる閉じ込めチャネルを有し、
   前記閉じ込めチャネルが、前記排気チャネルと互いに噛み合う請求項８に記載の装置。
10. 前記第１の堆積器及び他の堆積器が、バンク（ｂａｎｋｓ）に配置され、
    バンク毎に異なる発光層組成物を堆積して種々の色の有機発光デバイスを製造する請求項１に記載の装置。

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