用于有机蒸汽印刷的方法和设备技术

在一个实施例中，本公开涉及提供携带汽化材料的第一气流并通过将多个含有该汽化材料的气流引导至衬底来将该汽化材料沉积在衬底上，在所述流周围形成气帘以防止其散播超出目标印刷区，并且允许汽化材料凝结在该目标印刷区上。在另一个实施例中，使用热来调节材料的流动和沉积层的厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种用于在目标印刷区上印刷大体均勻并具有轮廓化边缘的有机薄膜的方法和设备。更具体地，本公开涉及如下用于印刷有机薄膜(可交换地，层)的新颖方法和设备，其通过提供汽化材料、将该汽化材料分配到目标区域上并使该汽化材料凝结在该目标区域上而形成大体均勻薄膜。
技术介绍
有机发光装置(OLED)的制造需要将一个或多个有机薄膜沉积在衬底上并将薄膜堆的顶部和底部联接到电极。薄膜厚度是首要的考虑因素。总层堆厚度为大约lOOnm，并且每层最好以比+/-2%高的精度均勻地沉积。薄膜纯度也是重要的。传统装置使用如下两种方法之一来形成薄膜堆(1)有机材料在相对真空环境中的热蒸发以及随后有机蒸汽在衬底上的凝结；或者( 有机材料溶解到溶剂中，利用所产生的溶液来涂覆衬底，和随后将溶剂移除。在沉积OLED的有机薄膜中的另一考虑因素是将薄膜精确地放在期望的位置处。 取决于薄膜沉积的方法，存在两个用于执行该任务的传统技术。对于热蒸发，使用荫罩来形成所需构造的OLED薄膜。荫罩技术需要将轮廓分明的物理罩放在衬底的区域上，随后将薄膜沉积在整个衬底区域上。一旦沉积完成，就将荫罩移除。通过该罩所暴露的区域限定沉积在衬底上的材料的图案。该过程是低效的，因为尽管仅通过荫罩所暴露的区域需要薄膜， 但是必须涂覆整个衬底。此外，荫罩随着每次使用被越来越多地涂覆，最终必须被丢弃或清洗。最后，由于需要使用很薄的罩(以实现小的特征尺寸)，这使所述罩在结构上不稳定，所以荫罩在大面积上的使用变得困难。然而，蒸汽沉积技术生产出具有高度均勻性和纯度以及充分厚度控制的OLED薄膜。对于溶剂沉积，喷墨印刷能够用于沉积OLED薄膜的图案。喷墨印刷需要将有机材料溶解到产生可印刷墨的溶剂中。此外，照惯例喷墨印刷限于一层或两层OLED薄膜堆的使用，与在蒸汽沉积装置中使用的四层或五层薄膜堆相比，喷墨印刷通常具有较低的性能。产生堆限制是因为印刷通常导致任意的位于下面的有机层的破坏性溶解。由此，人们必须对每层进行监督，使得它不被每个随后层的湿沉积损坏，而这大大地限制材料和堆的选择。最后，与蒸汽沉积薄膜相比，喷墨印刷具有非常差的厚度均勻性，除非首先准备带有限定区的衬底，所述限定区在薄膜将要被沉积的区域内包含墨，这是增加成本和过程复杂性的步骤。 此外由于在干燥过程期间发生的材料的结构变化以及由于存在于墨中的材料杂质，材料质量通常较低。然而，喷墨印刷技术能够在非常大的区域上以良好的材料效率提供OLED薄膜的图案。没有传统技术将喷墨印刷的大面积印刷图案的能力与利用有机薄膜的蒸汽沉积实现的高度均勻性、纯度和厚度控制相结合。因为对于广泛商业化而言，喷墨处理的OLED 装置一直不具有足够的质量，并且热蒸发仍然太昂贵且对于扩展到大面积来说不切实际， 所以OLED工业的主要技术挑战是开发能够既能够提供高薄膜质量又能够提供成本有效的大面积可扩展性的技术。最后，制造OLED显示器可能还需要金属、无机半导体和/或无机绝缘体的薄膜的图案化沉积。传统上，已经使用蒸汽沉积和/或溅射来沉积这些层。使用现有的衬底预准备(例如，用绝缘体绘制带图案的涂层)，如上所述使用荫罩，来实现图案形成，而当采用新衬底或保护层时，图案使用传统的光刻法实现。与预期图案的直接沉积相比，这些方法中的每一种都是低效的，因为或者浪费材料或者需要另外的处理步骤。因而，存在对这些材料以及对一种用于沉积高质量、成本有效、大面积可扩展薄膜的方法和设备的需求。
技术实现思路
根据本公开的一个实施例的用于在衬底上印刷均勻厚度的薄膜的设备包括喷嘴，用于传送汽化有机材料和载气流的混合物；多个微孔，所述多个微孔传送来自该喷嘴的混合物，所述多个微孔被布置为提供多个重叠支流；以及衬底，用于接纳多个重叠支流并将其凝结成薄膜。多个微孔能够是彼此独立的。多个微孔中的至少两个能够通过空腔彼此连接。在另一实施例中，本公开提供一种用于印刷具有大体均勻厚度的薄膜的方法。该方法包括提供携带汽化材料的第一气流。汽化材料能够包括有机墨成分。“墨”通常被定义为任何具有指定体积的(液相或者气相的)流体组分的混合物；此广义“墨”的实例包括气态材料的混合物、悬浮在载气中的液态颗粒的混合物以及悬浮在载气中的固态颗粒的混合物。第一气流能具有第一温度。第一气流能分成多个支流，每个支流均携带汽化材料。支流能具有微米级(即，通常在Iym到200μπι之间)的最小截面尺寸。一般来说，支流截面被定义为通过垂直于平均通量矢量的平面的流的面积。例如，如果支流流过短边3 μ m、长边 15 μ m的矩形截面的长管，则该支流的截面是管自身的矩形截面，并且该截面的最短尺寸为大约3μπι。然后将支流引导至衬底。同时，能够将第二气流引导至该衬底。该第二气流在多个支流周围形成流体帘以将汽化材料包含在目标区域内。汽化材料在衬底上凝结在目标区域内，形成大体固态的薄膜或层。在优选实施例中，衬底具有比汽化材料低的温度以加速凝结。流体帘能相对于衬底和支流定位以允许具有大体均勻薄膜厚度的印刷层的形成。而且流体帘能够相对于衬底定位使得薄膜具有明显的轮廓化边缘。在另一实施例中，本公开涉及一种薄膜沉积设备，该薄膜沉积设备具有用于传送携带汽化材料的第一气流的导管。第一气流包含墨成分的汽化材料。能够设置多孔喷嘴能置与导管处于流体连通。多孔喷嘴将第一气流分成多个微米级支流，每个支流均携带汽化材料。第二喷嘴在所述多个支流周围提供气帘。衬底能相对于多孔喷嘴和第二喷嘴定位以使墨成分的汽化材料凝结从而在目标印刷区上形成大体固态的薄膜。此外，多个支流能相对于彼此和流体帘定位以沉积具有带有轮廓化边缘的大体均勻薄膜厚度的薄膜。在又一个实施例中，本公开涉及一种用于通过如下步骤印刷均勻厚度的薄膜的方法在衬底上设定目标印刷区；将具有载气和指定量的有机材料的第一流引向该印刷区以在衬底上沉积有机材料层；将第二流引向该印刷区，该第二流以印刷层的边缘为目标；其中第一流具有比衬底高的温度，从而使有机材料凝结在印刷区上。在示例性实施方式中，支流彼此重叠。在又一个实施例中，本公开涉及一种用于在印刷层上形成轮廓化边缘的设备。该设备包括第一排出喷嘴，用于排出多个支流中的包含指定量有机材料的载气；衬底，用于接纳该指定量有机材料并使其凝结到具有边缘的印刷层上，该衬底具有目标印刷区；第二 (辅助)排出喷嘴，其在目标印刷区的至少一部分处形成流体帘，该流体帘接触印刷层的边缘以形成大体轮廓化边缘。多个支流能定位为沉积具有大体均勻薄膜厚度轮廓(profile) 的薄膜。本公开的另一实施例涉及一种用于控制有机材料从喷嘴排出的方法。该方法包括如下步骤(a)将具有有机材料的载气供应到排出喷嘴，该排出喷嘴具有多个孔；(b)在该排出喷嘴处形成多个排出流，每个排出流均具有指定量的有机材料；(c)通过加热排出喷嘴将该指定量的有机材料从该排出喷嘴排出；(d)通过将热从排出喷嘴移除来使有机材料凝结在排出喷嘴的多个孔中；(e)重复步骤(a)到⑷以控制来自印刷喷嘴的沉积速度。根据本公开的又一个实施例的设备包括排出喷嘴，其具有多个微孔；导管，用于将具有指定量有机材料的载气传送到排出喷嘴；加热器，用于加热所述微孔中的至少一个； 以及控制器，用于调节该加热器以将该指定量的有机材料传送通过微孔或将该指定量的有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：康纳尔·F·马迪根，亚历山大·寿康·廓，陈江龙，
申请(专利权)人：卡帝瓦公司，
类型：发明
国别省市：