大面积有机蒸气射流(OVJP)沉积用的分段印刷杆

分案申请的相关信息

本申请是申请号为201810435695.4、申请日为2018年5月7日、发明名称为“大面积有机蒸气射流(OVJP)沉积用的分段印刷杆”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请是非临时申请并且要求美国临时专利申请第62/501,905号(2017年5月5日提交)和第62/597,605号(2017年12月12日提交)的优先权权益，所述美国临时专利申请各自的全部内容以引入的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于制造包括有机发射层的相对较大面积装置的装置和技术；和包括其的装置，如有机发光二极管和其它装置。

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。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”意指最靠近衬底。在第一层被描述为“安置于”第二层“上方”的情况下，第一层被安置于离基板较远处。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

根据一个实施例，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；和安置于所述阳极与所述阴极之间的有机层。根据一个实施例，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。

根据一个实施例，提供有机蒸气射流(OVJP)沉积用的印刷杆，其包括多个印刷头段，其各自包括OVJP印刷头；多个飞行高度距离传感器，其各自被配置成测量印刷杆下方所安置的衬底与至少一个印刷头段的一部分之间的距离；和多个致动器，其各自被配置成根据多个飞行高度距离传感器中的一或多个所测量的介于所述衬底与所述印刷杆之间的一或多种距离来调节多个印刷头段中的一或多个的位置和/或定向。当操作印刷杆以使材料沉积于衬底上时，印刷头段可以在与印刷杆相对于衬底的移动方向基本上垂直的方向上布置成两行。印刷头段可以成行安置，以便当操作印刷杆以使材料沉积于衬底上时，每一行对应OVJP印刷头的印刷区域在衬底上形成单一印刷列。每个OVJP印刷头可以包括与载气源和有机材料蒸气源处于流体连通的OVJP沉积喷嘴。每个致动器可以连接到所述印刷头段中的至少两个并且被配置成控制所述印刷头段中的至少两个的位置和/或定向。替代地或另外，每个致动器可以根据飞行高度传感器中的两个或更多个所获得的距离测量值来控制所述印刷头段中的至少两个的位置和/或定向。替代地或另外，每个致动器可以根据飞行高度传感器中的至少一个所获得的距离测量值来控制所述印刷头段中的至少两个的位置和/或定向。每个印刷头段能独立于多个印刷头段中的每个其它印刷头段移动。每个印刷头段能至少在与衬底基本上正交的方向上独立于每个其它印刷头段移动，以使得从每个印刷头段到衬底的距离能独立于从每个其它印刷头段到衬底的距离调节。印刷杆可以包括一或多个被布置成将有机材料和/或载气传输到多个印刷头段的气体通道、一或多个被布置成当操作印刷杆以使材料沉积于衬底上时从印刷杆与衬底之间的区域去除材料的真空通道，或其任何组合。印刷杆和/或每个印刷头段垫包括邻近于多个印刷头段安置的冷板。

在一个实施例中，提供一种使用有机蒸气射流(OVJP)沉积术制造装置的方法。所述方法可以包括如此前所公开操作OVJP印刷杆。举例来说，所述方法可以包括操作多个印刷头段以材料沉积于衬底上，所述印刷头段各自包括OVJP印刷头；从多个飞行高度距离传感器中的每一个接收距离测量值，所述距离传感器各自被配置成测量印刷杆下方所安置的衬底与至少一个印刷头段的一部分之间的距离；和根据一或多个距离测量值启动多个致动器中的一或多个致动器以调节多个印刷头段中的一或多个的位置和/或定向。印刷杆、印刷头段和其组件可以按照如此前所述且如本文所公开的任何配置布置。举例来说，当操作印刷杆以使材料沉积于衬底上时，印刷头段可以在与印刷杆相对于衬底的移动方向基本上垂直的方向上布置成两行。所述方法可以进一步包括在移动方向上使衬底相对于多个印刷头段移动、使多个印刷头段相对于衬底移动，或其组合。印刷头段可以成行安置，以便当操作印刷杆以使材料沉积于衬底上时，每一行对应OVJP印刷头的印刷区域在衬底上形成单一印刷列。可以操作每个致动器以控制多个印刷头段中的至少两个的位置和/或定向。所述方法可以包括根据多个飞行高度传感器中的两个或更多个所获得的距离测量值启动致动器中的至少一个来控制印刷头段中的至少两个的位置和/或定向。所述方法还可以包括根据飞行高度传感器中的至少一个所获得的距离测量值启动致动器中的至少一个来控制印刷头段中的至少两个的位置和/或定向。所述方法可以进一步包括使印刷头段中的至少一个独立于每个其它印刷头段移动。举例来说，所述方法可以包括使印刷头段中的至少一个在与衬底基本上正交的方向上独立于每个其它印刷头段移动，以使得从印刷头段到衬底的距离独立于从每个其它印刷头段到衬底的距离来调节。

附图说明

图1描绘了能够使用本文所公开的实施例制造的有机发光装置的一个实例。

图2描绘了能够使用本文所公开的实施例制造的倒置式有机发光装置的一个实例，其不具有单独的电子传输层。

图3A和3B描绘了新一代衬底和用于印刷整个衬底的示例性单一硬质印刷头的示意图。印刷头和支撑结构的长度逾2.5米。

图4A和4B描绘了印刷头和衬底的立面示意图。图4A描绘了印刷头和理论上完美的平坦衬底之间的均匀间隙。图4B描绘了印刷头和具有不完美平坦度的衬底之间的非均匀间隙。

图5A描绘了根据本文所公开的实施例的分段印刷杆，其中安置于非平坦衬底上方的铰接式印刷头能够维持恒定的或近似恒定的印刷头到衬底距离。

图5B描绘了根据本文所公开的实施例的具有两行印刷头的示例性印刷杆，其中每行印刷头中的印刷孔被布置成使得在印刷孔不重叠且交错行的印刷头之间无间隙的情况下印刷整行。

图5C描绘了矩形印刷杆的示意性图示，包括如图5B所示的矩形段。

图6描绘了根据本文所公开的实施例的部分印刷杆的一个实例，其具有“T”形段。

图7描绘了根据本文所公开的实施例的部分印刷杆的一个实例，其具有三角形印刷头段。

图8描绘了根据本文所公开的实施例的具有矩形段、具有前冷板和后冷板的印刷杆的一个实例。

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展示有机发光装置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。这些各种层和实例材料的性质和功能在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F

图2展示倒置式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含单一材料，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意图具有严格限制性。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号中所述的台式结构，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。

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印刷(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个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发明化合物。所述消费型产品应包括含一个或多个光源和/或某种类型的视觉显示器中的一个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、激光印刷机、电话、手机、平板电脑、平板手机、个人数字助理(PDA)、可佩戴装置、笔记本电脑、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具有一种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。

在发射区域的一些实施例中，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种或多种中。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。

本文所公开的不同发射层和非发射层和布置可以使用不同材料。美国专利申请公开第2017/0229663号中公开了适合材料的实例，所述公开以全文引用的方式并入。

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，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界面的主体中的一种或多种相比，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界面的主体中的一种或多种相比，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。

如此前论述，OVJP是相对较大面积OLED装置(如显示器)用的无掩模、无溶剂印刷技术。在这种技术中，将OLED材料加热到蒸发或升华温度且通过载气流传输到印刷头。常规的OVJP印刷头典型地含有多个孔或喷嘴，以将蒸气导向衬底，从而在所述衬底上沉积OLED材料。在显示器制造技术中，通常每个孔印刷一行显示像素。印刷头可以多工化以形成印刷“杆”，其横跨衬底的宽度，以便所有像素行可以并行。

OVJP目前主要作为研究工具而受到关注。然而，OVJP技术已展示用于制造OLED显示器的所需线宽和全像素膜厚度均一性，所述OLED显示器使用并行的RGB像素格式。在大规模生产系统中，期望完成制造步骤的时间保持相对较低以维持高效的总体生产。完成的制造步骤之间的时间通常称为“TAKT”时间。为了使OLED装置生产达到所期望的TAKT时间，大规模生产OVJP印刷机可能需要并行印刷多个像素或像素行。举例来说，如果所有像素行同时印刷，则会实现最佳的TAKT时间。作为一个特定实例，当前4K显示器需要跨越显示器宽度的3,840行像素同时印刷。在新一代的单一2.200m×2.500m衬底上能够制造六个55英寸显示器。在这种情况下，OVJP沉积系统将横跨衬底的2.2米宽度且能同时印刷两个显示器或7680个像素。图3A和图3B描绘了新一代(“Gen 8”)衬底300、印刷头支撑结构301和横跨显示器玻璃宽度的单一整体式印刷头302的实例。

然而，用于制造如大面板显示器等装置的衬底的平坦度不完美，且硬质印刷杆不能对印刷头与衬底之间的间距提供充分的控制。因此，当前OVJP型技术只允许在宽度有限的衬底上单程进行高效和精确的沉积。举例来说，最常规的OVJP型技术不适于在大衬底上沉积，在不使用光栅化技术的情况下有时候不适于大于约0.5平方米或等值的衬底。为了在较大衬底上沉积，当前技术典型地使用单个OVJP喷嘴阵列，其包括跨越衬底光栅化的多个沉积孔。举例来说，一些配置在OVJP喷嘴阵列中包括多达100个或更多个沉积孔。喷嘴阵列可以包括传感器和移动致动器以在总体上精确地维持衬底与喷嘴阵列组合件之间的间隙。此类技术对飞行高度的变化的敏感度小得多且从而对衬底平坦度的变化的敏感度小得多。然而，它们还需要复杂的管理系统且具有相对很高的TAKT时间。

因此，为了使用OVJP型系统达到所期望的像素宽度，希望衬底与印刷头之间的距离得到严格的控制。为此，在适应衬底平坦度的变化的同时，本文所公开的实施例提供了一种“分段印刷杆”，这是具有多个区段的装置，所述多个区段能够彼此独立地移动以维持印刷头与衬底之间的所需距离。每个区段可以包括一或多个OVJP印刷头。本文所公开的实施例也可以允许印刷头仅在y方向上显著移动(在衬底平面中且垂直于衬底移动方向)，而常规OVJP系统需要在x与y方向上均显著移动以便喷嘴在衬底上进行光栅化。本文所公开的实施例在开发之前，尚未考虑使用OVJP型技术如本文所公开印刷大规模衬底的可行性。因此，现有和常规系统排除了在材料沉积期间调节飞行高度的任何考虑，且不包括用于产生此类调节的任何机构。

作为一个特定实例，55英寸的4K显示像素具有约50μm的宽度。使用OVJP印刷头获得的线宽与喷射孔的宽度和从喷射头到衬底的距离处于相同数量级。因此，对于获得约50μm印刷宽度的OVJP技术来说，印刷孔或印刷头与衬底之间的飞行高度间距应该精确地维持在目标飞行高度的+/-5μm内或更佳。即，在材料从印刷头沉积到衬底期间，印刷头孔的边缘与衬底的最近表面之间的距离应变化不大于+/-5μm。飞行高度在任一方向上大于+/-5μm的偏差可能会加宽沉积线，以致其撞击相邻像素，或使得线条粗细不合乎像素尺寸的规格。为了如此前所公开在尺寸为2.2x2.5 m、厚度0.5mm的新一代玻璃衬底上印刷显示器，印刷头需要至少2.2m长，如图3A所示，且玻璃需要具有+/-5μm内的平坦度以维持适当的飞行高度。

然而，如此前所提及，新一代玻璃衬底预期在表面平坦度方面具有一些变化。举例来说，新一代显示器玻璃典型地具有相对于平坦表面约40μm的最大偏差。作为一个特定实例，康宁(Corning)指出Lotus NXT

表1

作为另一实例，肖特玻璃(Schott Glass)提供了表2中所示的“移动窗尺寸”，其是玻璃平坦度的量度。

表2

表1和2中的特定数值仅为了举例而提供，且本领域的技术人员将认识到表1中的平坦度规格是针对老一代衬底玻璃，而表2中的数值是针对新一代的衬底玻璃。

横跨此类显示器或衬底宽度的扁平印刷杆在印刷头至衬底距离上具有等于最大衬底偏差至少一半的最大偏差，即，在此实例中是20μm。因此，常规的单件式固体印刷杆不能够在印刷期间保持+/-5μm的期望间距。

图4A描绘了示例性2.2m印刷头和完美平坦度玻璃面板衬底的横截面。印刷组合件400横跨衬底401的宽度。印刷头402的支撑结构403比衬底宽，以便印刷头能够横跨衬底的整个宽度。衬底401与印刷头402之间的飞行高度间隙405在衬底的整个宽度上是均一的。然而，如此前所述，真实衬底不具有完美的平坦度并且所述间隙在衬底的整个宽度上不是均一的。图4B描绘了如此前所公开的2.2m长印刷杆和平坦度偏差高达40μm的玻璃面板406的示意性实例。所产生的相对于理想飞行高度的偏差在407、408标注。发现飞行高度的变化与表1中的平坦度规格成比例。

如图4B所提出，已确定为了维持适当的飞行高度，印刷头必须能够符合衬底玻璃的形貌或以其它方式调节衬底平坦度的非均一性。

本文所公开的实施例提供具有多个区段的印刷杆，各区段包括能够个别地且彼此独立地平移(例如相对于衬底上下移动)和/或旋转(例如相对于衬底倾斜)的印刷头。图5A描绘了此类装置的一个实例，其中将印刷杆分段成能够彼此独立移动的较小印刷头允许将衬底与每个印刷头之间的间距维持在期望值。展示了示例性衬底的侧视示意图。相对于平面的平坦度偏差被放大，并且分段印刷杆的示意性轮廓描绘了个别区段502/503/504如何铰接以依循衬底的轮廓。

如图5A所示，每个区段可以包括印刷头支撑结构501、铰接的安装支架502、印刷头503和一或多个孔板504。每个铰接的支撑结构可以包括对每个印刷头中的一或多个传感器作出响应的可移动元件，所述传感器测量从印刷头到衬底的距离。可以使用任何适合的距离传感器。举例来说，可以使用差压、声波、电容、红外、激光、超声波、光学和/或其它传感器类型。作为一个特定实例，可以如同在申请中的美国申请第2018/0323373号(档案号UDC-1240US)中所公开的电容性传感器，所述申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。来自每个传感器的数据可以提供到印刷头段中的一或多个，且根据测量值和所期望的飞行高度，印刷头段可以相对于衬底移动以实现印刷头相对于衬底的期望位置和/或定向。替代地或另外，可以使用单一传感器阵列或装置测量每个印刷头到衬底的距离。举例来说，数字成像或视频系统配合图像识别软件可以用于鉴别和测量每个印刷头段的位置且向对应的支撑结构提供反馈。根据每个传感器测量的距离，移动元件使相关印刷头移动以使印刷头的底部(如底部孔板504)与衬底505之间维持恒定距离506。另外，每个区段也可以相对于衬底倾斜，如维持沉积孔平行于衬底或沉积喷嘴的主轴垂直于衬底。一般来说，每个印刷头可以独立于每个其它印刷头定向，以便使其在距衬底所期望的距离处维持所期望的定向。

每个印刷头可以包括全功能OVJP喷嘴或类似的沉积装置。举例来说，每个区段可以包括用非挠性硬材料界定的一或多个印刷孔以维持其形状。举例来说，如金属、陶瓷或硅等材料可以是适当的。每个孔可以是矩形气体出口或其可以具有产生所期望的印刷轮廓的任意形状。其也可以由按照独特图案配置以印刷每条线的多个较小孔形成。

每个印刷头段也可以含有真空口和孔，以移出载气和过量有机材料。真空口可以用与气体出口孔相同的材料制成。

每个印刷头段可以包括加热器或可以与加热器保持热接触以防止有机材料冷凝。

有机蒸气、载气和真空口可以通过适用于传输的管连接到其相应来源或泵。

更一般来说，每个印刷头段可以包括OVJP印刷头和任何必需的组件和连接件，以作为独立于分段印刷杆中的每个其它印刷头的全功能印刷头操作。

在一些实施例中，个别印刷头中的一些或全部可以与共用真空源、有机材料源等处于流体连通，或每个印刷头可以与单独的来源连通。

在一些实施例中，每个印刷头段可以包括两个或更多个传感器以测量印刷头的每一端与衬底之间的距离，从而实现所述区段相对于衬底的精确定位和对准。

如本文所公开的分段印刷杆可以包括相邻区段之间的间隙。在一些实施例中，区段之间的间隙可以通过第二行印刷头段来填充，所述第二行印刷头段相较于第一行发生偏移以填充所述间隙。图5B图示了具有等长度印刷段的两行印刷杆。整合有高度传感器552的个别印刷头551配置成两行553、554，使得每行的印刷区段在无重叠且无间隙的情况下印刷像素线。向印刷头供应有机材料和/或真空可以通过共用来源、个别来源或其组合来供应，如此前所公开。如图5B所示依序布置印刷杆还可以给立式致动器提供额外的空间并且对印刷头之间适应衬底背板的制造公差或衬底的热膨胀的距离实现微小的调节。错开式布置也可以有空间给歧管在所述区段中安装印刷模。歧管典型地比其携带的模具宽，因此它们不能彼此紧邻放置，以不使一或多个像素行不印刷。通过将两行印刷模错开，可以单程印刷整个显示器而不会使任何像素行不被印刷。

在一些实施例中，印刷头区段的宽度可以根据衬底的局部区域平坦度确定，例如根据如表2所示的移动窗尺寸和/或如表1所示的波动度值。此类尺寸可以用于确定如本文所公开的分段装置中的个别印刷头的最小、最佳或可接受的尺寸。更一般来说，印刷段的最大宽度典型地只能和衬底上的高度变化等于飞行高度容限的距离一样长。举例来说，使用表2的数值作为实例，具有150mm印刷段的印刷杆在厚度变化为指定的9μm(最大)的情况下在+/-5μm容限内。

更一般来说，在本文所公开的实施例中，印刷模长度可以根据印刷头设计的飞行高度要求、显示器设计所需要的分辨率和玻璃衬底的局部区域平坦度来确定。对于新一代Gen8型玻璃，典型的印刷模长度可以在75到100mm的范围内。

如图5B和5C中所示的那些实施例包括矩形印刷头段。每个矩形印刷头段可以包括一或多个如此前所公开测量印刷模与衬底之间间隙的距离传感器、一或多个根据来自传感器的反馈来调节区段与衬底之间间隙的致动器，和一或多个其它传感器，如视觉传感器，其可以用于将印刷模与衬底上的特征对准。

举例来说，图5C描绘了如本文所公开的分段印刷杆560的示意图示，如从印刷头上方向衬底的方向观看(未图示)，或从衬底的表面沿着与衬底正交的线向印刷头560观察。分段印刷杆560可以包括一或多个如此前所公开的区段561，其各自的形状可以呈矩形。每个印刷杆区段的衬底相邻表面可以与印刷头热隔绝且可以冷却以充当遮热板564，从而防止印刷杆的受热元件过度加热衬底。在所示的示例性布置中，每个区段包括两个飞行高度传感器562、两个飞行高度致动器563(相对于衬底，其可以安置于印刷段表面上方，因此当从衬底观看时，其可能不可见)和印刷模565。如本文所用，印刷模(如印刷模565)可以包括沉积、排气、围束和其它气体孔。此类模可以例如使用MEMS微制造技术，用硅制造。所述区段和印刷模可以布置成使得当衬底在方向566上相对于印刷杆移动时，印刷区域中不存在间隙。除区段之间存在小间隙之外，冷却表面是连续的。

在一些实施例中，可以使用更少的传感器和致动器和/或更小的区段。另外，前印刷头段和后印刷头段的移动可以耦合。此类布置可以减少大规模OVJP系统的空间、复杂性和成本。

举例来说，在一些实施例中，印刷头段可以采取不同形状且/或按照不同布置放置，使用与此前所示和参照图5B和5C所述相同的交错构思，所述布置允许两个区段(一个在前且一个在后)使用单一传感器。区段表面形成冷却表面，其可以限制热印刷模和印刷头的其它受热部分的热辐射到衬底。区段之间的任何大间隙可能对衬底造成过多的热损伤且期望最小化此类间隙。因此，在系统操作期间，所公开的分段印刷杆的表面可以表现为连续冷却表面，同时仍提供程度足以依循衬底表面且维持飞行高度恒定或基本上恒定的移动，如此前所公开。

图6描绘了根据本文所公开的一个实施例的示例性分段印刷杆，其中每个区段601具有“T”形状。区段601配置成使得每个飞行高度传感器602和致动器对603在错开布置中充当两个印刷模605-一个为前模且一个为后模，其中相对于衬底的移动方向620限定了哪个模相对于另一个模被视为“前”和“后”。即，在OVJP沉积系统的操作期间，每个飞行高度传感器可以提供两个区段的距离信息，且/或每个致动器603可以用于调节两个区段相对于衬底的距离和/或定向。作为一个特定实例，飞行高度传感器602a可以提供高度信息，所述高度信息可以用于调节致动器603a来控制图6中所示的两个区段601a、601b的距离和/或倾角。使飞行高度距离传感器、致动器和印刷模边缘对准能够比其它配置更精确且准确地控制模相对于衬底的位置。举例来说，通过使两个飞行高度传感器与印刷模的末端对准且使致动器定位于模另一侧的类似位置，可以根据距离测量值来精确地控制模每一端的定位，所述距离测量值可以准确地表示印刷模的每一端距衬底的距离。如此前所述，冷却表面604可以限制印刷模的热辐射。

图7描绘了根据本文所公开的实施例的分段印刷杆700的另一实例。这个实例使用三角形印刷头段701。类似于图5A-C以及图6中所示的配置，印刷头700可以包括一或多个高度传感器702、致动器703和印刷模705。如此前所公开，高度传感器和/或致动器在相邻区段之间可以“共用”。在操作中，分段印刷杆700可以在方向710上相对于衬底移动，即，使得印刷模705和三角形印刷头段701的顶部/底部边缘垂直于或基本上垂直于移动方向。在一些设计中和在一些应用中，如图7所示的配置可以因分段印刷杆的潜在较大紧凑性而是所期望的。然而，虽然三角形区段潜在地比本文之前所公开的矩形区段更紧凑，但是它们提供的倾斜能力不如“T”形区段和如参照图6所述的类似设计那么多。

图8描绘了根据本文所公开的实施例的分段印刷杆的另一种布置。在这种布置中，矩形面印刷头801可以布置成多排，其中前头802和后头803按照重叠布置安置，以使得个别印刷头在相对于衬底的移动方向830上部分地重叠。如同此前所公开的布置，致动器804和距离传感器807、808可以用于调节个别印刷头段相对于衬底的距离和倾角。举例来说，在图8所示的布置中，每个致动器804可以使竖直移动转移到前排印刷头820的后转角805和后排印刷头825的前转角806。如在本文所公开的其它布置中，每个致动器和使其与其所服务的两个印刷头连接的铰接件可以根据印刷方向安置。另外，前排印刷头820的飞行高度传感器可以各自与不同致动器关联，如此前在其它布置中所公开，并且沿着印刷方向与相关致动器保持同步。第二组飞行高度传感器808可以安置于后排印刷头上。此第二组飞行高度传感器808可以改进分段印刷头杆在双向操作中的性能，原因是当相对于衬底向后以及向前移动时，其允许印刷头对衬底高度的变化(相对于沉积器)作出响应。印刷头段可以被固定的冷板809包围，所述冷板安置于分段印刷头的前方和/或后方。冷板可以包括位于前和/或后边缘的延长部分810(“指”)，所述延长部分与印刷头的交错线相互交错，如所示。此类布置覆盖与每个个别印刷头段相关的冷板之间的区域，且可以进一步保护衬底以免受到OVJP机构所产生的热。冷板指可以与印刷头相隔较小间隙811，以允许分段印刷头移动，如此前所公开。

如本文所用，当印刷杆或其它OVJP沉积设备和衬底被描述为在相对于彼此的方向上移动或在相对方向(如方向620、710、830等)上移动时，应了解，此类移动可以通过以下方式实现：移动所述印刷杆或设备且保持衬底稳定；移动衬底的同时，保持沉积设备稳定；或移动两个组件以便实现所期望的相对运动。

本文所公开的实施例提供了分段式OVJP型印刷杆，其包括可以从硬质支撑结构悬挂的多个独立若干印刷头。印刷杆段提供了大型印刷杆的全部功能，同时解决了单一整体式印刷杆不能维持恒定的印刷头至衬底距离。将印刷杆分段成如本文所公开的多个离散印刷头(其各自具有向衬底方向移动的范围)使得印刷系统能够弥补适合OVJP的衬底的不平坦度。

另外，相较于常规印刷头或用于在相同表面区域上沉积的单一印刷头杆，如本文所公开的分段印刷杆还可以具有印刷头杆自身所需的较松弛容限。举例来说，如果使用常规技术并非不可能产生，则平坦度容限为+/-5μm或更小的极大印刷头杆(例如1-2m长或更长)和类似紧密的端对端的沉积器定位容限将是极其困难的。相比之下，使用如本文所公开的分段印刷杆允许个别区段可以设定尺寸以满足所需容限。举例来说，具有150mm和更小尺寸的组件可以通过充分了解的半导体制造技术制成。个别区段可以直接根据衬底上的特征对准，使得工艺对印刷头与衬底的叠加容限误差具有更多的容许性。

如本文所公开的分段印刷杆还可以优于单一线性印刷杆，原因是可以在平坦度不完美的衬底上维持印刷头至衬底的间距。如本文所公开，当印刷头至衬底的距离不能维持在恒定的期望值时，线宽和沉积厚度可能会变化且沉积可能不会按规格进行，即使容限度足以提供可接受或甚至不良的性能。一般来说，如果间距太大，则沉积线会变得太宽，且如果间距减小，则厚度会变得太大。因此，为了实现大规模OLED制造，维持适当的间距可能是生产具有所期望的宽度和厚度的印刷线所必不可少的。

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。