在oled基底上形成圖案化涂層的裝置和方法
【專利說明】在OLED基底上形成圖案化涂層的裝置和方法
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?01080040420. 2 (國際申請?zhí)枮镻CT/US2010/045246)、申請日 為2010年8月12號、發(fā)明名稱為"在0L邸基底上形成圖案化涂層的裝置和方法"的發(fā)明 專利申請的分案申請。
【背景技術(shù)】
[0002] 在0L邸裝置中，電子和空穴分別從陰極和陽極注入，在發(fā)射層中結(jié)合產(chǎn)生單重態(tài) 和Ξ重態(tài)激子，其能夠福射衰變產(chǎn)生光或非福射衰變產(chǎn)生熱。對于大多數(shù)有機(jī)分子，來自Ξ 重態(tài)的光發(fā)射是自旋-禁阻過程，其不能與非福射模式的衰變充分競爭，因此Ξ重態(tài)激子 不是非常發(fā)射性的。過渡金屬配合物由于自旋-軌道禪合，能夠具有與非福射方式競爭的 有效的福射性衰變。當(dāng)運(yùn)些配合物并入0L邸裝置時，可能達(dá)到接近100 %的內(nèi)部量子效率， 因為在裝置中產(chǎn)生的單重態(tài)和Ξ重態(tài)激子都能發(fā)射光。
[0003] 如果在柔性塑料膜上卷對卷（rolltoroll,R2R)制作有機(jī)發(fā)光二極管（0LED) 裝置，則可總稱為0L邸層的有機(jī)層，例如空穴注入層化IL)、空穴傳輸層（HTL)、發(fā)射材料 層（EML)和電子傳輸層巧化)，可W高通過量低成本地通過印刷方法例如狹縫型模頭擠壓 式（slotdie)或凹版印刷涂布來連續(xù)涂布，和通過溶液輔助擦拭方法扣S20050129977A1) 連續(xù)地圖案化。但是無機(jī)電子注入層巧IL)和金屬陰極（圖案化侶）層僅能夠采用起停 (stop-and-go)間歇過程通過真空蔭罩蒸發(fā)來放置。
[0004] 間歇蔭罩蒸發(fā)過程是一種起停過程，其中具有0L邸層的基底（0L邸基底）首先移 至位置，停止移動，并且將平面金屬蔭罩推至0L邸基底表面。隨后通過蔭罩將EIL材料（例 如NaF、KF，等）和金屬（例如侶、巧、領(lǐng)，等）蒸發(fā)到基底上。該起停操作造成低通過量過 程，其限制了 0LED生產(chǎn)線的速度。 陽00引發(fā)明簡述
[0006] 本發(fā)明的目的在于，在基于蒸發(fā)（vapor)的沉積系統(tǒng)中使用選擇性掩蔽，在連續(xù) 移動的0LED基底上直接產(chǎn)生預(yù)先確定的涂層巷道（lane)。
[0007] 在一方面，本發(fā)明設(shè)及一種用于在基于卷對卷蒸發(fā)的沉積過程中在0L邸基底上 施加圖案化涂層的裝置，包括：蒸發(fā)沉積源，能夠在0L邸基底上沉積涂層；處理滾筒，能夠 放置用于通過蒸發(fā)沉積源涂布的0L邸基底；驅(qū)動漉，能夠?qū)?L邸基底從送料漉傳輸至卷取 漉和控制處理滾筒上0LED基底的張力；和緊密（close)接近處理滾筒的蔭罩，其中蔭罩的 弧度與處理滾筒的弧度匹配。蔭罩包括一個或多個與0L邸基底移動方向平行的掩蔽線特 征和一個或多個與0LED基底移動方向垂直的束特征，其中掩蔽線特征選擇性地防止涂層 沉積在0L邸基底上，W在涂布帶之間形成巷道，其中束特征提供線特征的機(jī)械支撐。
[0008] 在另一個方面，本發(fā)明設(shè)及一種在基于卷對卷蒸發(fā)的沉積過程中在0L邸基底上 施加圖案化涂層的方法。該方法包括：提供0LED基底，提供驅(qū)動漉W允許0LED基底從送 料漉連續(xù)移動至卷取漉，提供放置在送料漉和卷取漉之間的處理滾筒和蔭罩，提供放置在 蔭罩下方的蒸發(fā)沉積源，在送料漉和卷取漉上放置0L邸基底，使得0L邸基底卷繞在處理 滾筒上并緊密接近蔭罩，使用驅(qū)動漉將0L邸基底從送料漉傳輸至卷取漉，并且由蒸發(fā)沉積 在OL邸基底上沉積涂層。該蔭罩緊密接近處理滾筒并且匹配處理滾筒的弧度，并且包括： 一個或多個與驅(qū)動漉移動方向平行的掩蔽線特征，其中掩蔽線特征選擇性地防止涂層沉積 在0L邸基底上，W在涂布帶之間形成巷道；和一個或多個與0L邸基底移動方向垂直的束特 征，其中束特征提供線特征的機(jī)械支撐。
[0009] 附圖
[0010] 當(dāng)參考附圖閱讀W下詳述時，本發(fā)明的運(yùn)些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好 理解，其中在整個附圖中相同的符號代表相同的元件。
[0011] 圖1是在0L邸基底上施加圖案化涂層的典型裝置。
[0012] 圖2是顯示線和束特征的典型蔭罩。
[0013] 圖3顯示了相對處理滾筒放置的蔭罩。
[0014] 圖4a顯示了大面積0L邸發(fā)光裝置，W及陰極涂層帶的準(zhǔn)直（alignment)。
[0015] 圖4b顯示了在每層中未涂布區(qū)域之間具有偏距的層狀0L邸結(jié)構(gòu)。
[0016] 圖5是具有凹進(jìn)區(qū)域的典型處理滾筒。
[0017] 圖6顯示了具有單一沉積源的雙滾筒系統(tǒng)的多個視圖。
[0018] 圖7是一種在0LED基底上施加圖案化涂層的方法的流程圖。
[0019] 發(fā)明詳述
[0020] 在最簡單的情況下，光電子裝置包括陽極層和相應(yīng)的陰極層，W及設(shè)置在陽極和 陰極之間的電致發(fā)光層。當(dāng)跨電極施加偏壓時，電子由陰極注入電致發(fā)光層，同時電子由陽 極從電致發(fā)光層移出（或者"空穴""注"入）。對于有機(jī)發(fā)光裝置（0LED)，當(dāng)空穴和電子 在電致發(fā)光層內(nèi)結(jié)合W形成單重態(tài)或Ξ重態(tài)激子時產(chǎn)生光發(fā)射，當(dāng)單重態(tài)和/或Ξ重態(tài)激 子通過福射衰變衰變至它們的基態(tài)時產(chǎn)生光發(fā)射。對于光伏（PV)裝置，光吸收導(dǎo)致電流流 動。
[0021] 除陽極、陰極和光發(fā)射材料之外，可在光電子裝置中存在的其它部件包括空穴注 入層、電子注入層和電子傳輸層。電子傳輸層不需要與陰極直接接觸，并且通常電子傳輸層 也起空穴阻擋層作用，W防止空穴遷移至陰極?？稍谟袡C(jī)發(fā)光裝置中存在的附加部件包括 空穴傳輸層、空穴傳輸發(fā)射（發(fā)射）層和電子傳輸發(fā)射（發(fā)射）層。
[0022] 有機(jī)電致發(fā)光層，即發(fā)射層，是在有機(jī)發(fā)光裝置中的層，當(dāng)工作時，其包含相當(dāng)大 濃度的電子和空穴二者，并提供激子形成和光發(fā)射的位置?？昭ㄗ⑷雽邮桥c陽極接觸的層， 其促進(jìn)空穴從陽極注入0LED內(nèi)部層；和電子注入層是與陰極接觸的層，其促進(jìn)電子從陰極 注入0LED;電子傳輸層是促進(jìn)電子從陰極和/或電子注入層傳導(dǎo)至電荷再結(jié)合位置的層。 在包含電子傳輸層的有機(jī)發(fā)光裝置工作過程中，存在于電子傳輸層中的大多數(shù)電荷載體 (即空穴和電子）為電子，并且通過存在于發(fā)射層中的空穴和電子的再結(jié)合能夠產(chǎn)生光發(fā) 射。空穴傳輸層是當(dāng)0L邸工作時促使空穴從陽極和/或空穴注入層傳導(dǎo)至電荷再結(jié)合位 置的層，并且其不需要與陽極直接接觸?？昭▊鬏敯l(fā)射層是當(dāng)0L邸工作時促使空穴傳導(dǎo)至 電荷再結(jié)合位置的層，并且其中大多數(shù)電荷載體是空穴，且其中發(fā)射不僅通過與剩余電子 的再結(jié)合產(chǎn)生，還通過來自裝置中其他電荷再結(jié)合區(qū)域的能量轉(zhuǎn)移產(chǎn)生。電子傳輸發(fā)射層 是當(dāng)0L邸工作時促使電子傳導(dǎo)至電荷再結(jié)合位置的層，并且其中大多數(shù)電荷載體是電子， 且其中發(fā)射不僅通過與剩余空穴的再結(jié)合產(chǎn)生，還通過來自裝置中其他電荷再結(jié)合區(qū)域的 能量轉(zhuǎn)移產(chǎn)生。
[0023] 陰極可包括通常的導(dǎo)電層。通常的導(dǎo)電體包括但不限于金屬，其能夠?qū)⒇?fù)電荷載 體（電子）注入至0L邸的內(nèi)部層。也可W使用金屬氧化物例如IT0。適合用作陰極的金 屬包括K、Li、化、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、A1、Ag、Au、In、Sn、Zn、Zr、Sc、Y、銅系元素、其合金和 其混合物。用作陰極層的合適的合金材料包括Ag-Mg、Al-Li、In-Mg、化和Al-Au合金。 層狀非合金結(jié)構(gòu)也可W用于陰極中，例如金屬（如Ca)或金屬氣化物（如Li巧的薄層，其 被較厚金屬（如A1或銀）層覆蓋。
[0024] 在某些實(shí)施方案中，0LED基底可為連續(xù)的聚合物薄片，包括聚（3,4-乙撐二氧 嚷吩）（P邸0T)、聚化4-丙撐二氧嚷吩）（PProDOT)、聚苯乙締橫酸鹽（PSS)、聚乙締巧挫 (PVK)、其組合等中的至少一種。
[00巧]在一個實(shí)施方案中，提供一種用于在基于連續(xù)卷對卷蒸發(fā)的沉積過程中在0L邸 基底上施加圖案化涂層的裝置。該裝置大體上在圖1中示出，并且包括至少一個驅(qū)動漉 (20)，其可用于允許0L邸基底（30)從送料漉（40)連續(xù)移動至卷取漉巧0)。在送料漉和卷 取漉之間放置處理滾筒化0)，其中0L邸基底與處理滾筒的外圍部分相接觸。處理滾筒在涂 布過程中設(shè)定為旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動漉可用于對移動基底施加定量張力，W使其在工作中與處理滾 筒保持均勻接觸并防止與蔭罩（70)接觸。處理滾筒也可W包括溫度調(diào)節(jié)器（未示出）W 控制基底的溫度。
[00%] 蔭罩（70)緊密接近處理滾筒并且匹配處理滾筒的弧度。蔭罩包括與0L邸基底移 動方向平行放置的掩蔽線特征。掩蔽線特征選擇性地防止涂層在0L邸基底上沉積，W在涂 布帶之間形成巷道。
[0027] 如圖2中所示，掩蔽線特征（80)阻擋沉積介質(zhì)涂布"線"特征和基底之間的區(qū)域， 形成非涂布區(qū)域，通常稱為涂布帶之間的"道（street)"。掩蔽線特征的寬度決定了涂布帶 之間的道寬度。在一個實(shí)施方案中，掩蔽線特征可具有橫跨基底移動方向調(diào)節(jié)其位置的能 力，運(yùn)能夠提供改變涂布帶寬度的靈活性。蔭罩還包括一個或多個束特征巧0)，其與0LED 基底移動方向垂直放置，并且提供線特征的機(jī)械支撐和可防止掩蔽線特征由于熱或機(jī)械壓 力而變形。束特征也可W包括主動（active)溫度調(diào)節(jié)器。在某些實(shí)施方案中，溫度調(diào)節(jié)器 可包括在束特征中央的流動冷卻劑，其中束特征由中空金屬管形成。
[0028] 蔭罩緊密接近處理滾筒W產(chǎn)生均一的間隙，在沉積過程中0L邸基底穿過該間隙。 在沉積過程中蔭罩和基底之間的距離應(yīng)當(dāng)足夠小，W防止陰影效應(yīng)。陰影效應(yīng)定義為一種 情形，此時沉積介質(zhì)擴(kuò)散至掩蔽線特征和基底之間的區(qū)域并且涂布不該涂布的"道"區(qū)域。 類似地，蔭罩和基底之間的間隙必須足夠大，運(yùn)樣蔭罩將不會物理擦劃基底。在某些實(shí)施方 案中，蔭罩和處理滾筒之間的間隙寬度從1微米到2000微米，并且優(yōu)選從1微米到200微 米。
[0029] 蔭罩可由低熱膨脹合金構(gòu)成，例如INVAR? (ArcelorMittal)，W防止蔭罩在升 高的溫度下變形。在某些實(shí)施方案中，如圖3中所示，蔭罩也可具有在任一側(cè)或兩側(cè)放置的 固體金屬盤（110)，W提供機(jī)械支撐和把它連接到中屯、處理滾筒軸或沉積腔室。
[0030] 再次參考圖1，蒸發(fā)沉積源（100)放置在蔭罩下方。沉積源可為蒸發(fā)源，例如熱蒸 發(fā)源或電子束蒸發(fā)源，離子束輔助蒸發(fā)源，等離子體輔助蒸發(fā)源，瓣射源如DC瓣射、DC磁控 瓣射、AC瓣射、脈沖