應用有機材料製作有機發光裝置的製作方法
2023-09-21 12:51:40
專利名稱：應用有機材料製作有機發光裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及製作有機發光裝置(OLED)的製作方法，並且特別是涉及由有機材料粉末製成固體晶片並用這種晶片以物理汽相澱積在將形成OLED的部分的基體上製成有機層的改良方法。
背景技術：
有機發光裝置，也稱為有機電致發光(EL)裝置，可通過在第一及第二電極之間夾入兩個或多個有機層而構成。
在傳統結構的被動的矩陣OLED中，多個橫向間隔的光透射陽極，例如銦—錫—氧化物(ITO)陽極，在諸如玻璃基體的光透射基體上被製成第一電極。然後，於一般保持在小於10-3Torr(託)的負壓下的室內，通過來自相應的來源的相應的有機材料的物理汽相澱積連續地製成兩個或多個有機層。多個橫向間隔的陰極被澱積在最上面的一個有機層上方成為第二電極。該陰極定向成與該陽極成一角度，一般是直角。
這種傳統的被動的矩陣有機發光裝置是通過在合適的縱列(陽極)與每個橫行(陰極)之間順序地施加電勢(又稱為驅動電壓)而工作的。當陰極相對於陽極負向地偏移時，光從像素髮射，該像素由陰極與陽極的重疊區域構成，並且發射的光通過陽極及基體到達觀測器。
在主動的矩陣有機發光裝置(OLED)中，利用薄膜半導體(TFTS)使陽極的陣列成為第一電極，該薄膜半導體連接於相應的光透射部分。以基本等同於前述的被動的矩陣裝置的構造方式通過汽相澱積來連續地製成兩個或多個有機層。在最上面的一個有機層上公共陰極被澱積成第二電極。主動的矩陣有機發光裝置的構造及功能在共同被轉讓的US-A-5,550,066中作了描述，其公開被結合在本文中作參考。
例如，在共同被轉讓的US-A-4,356,429；US-A-4,539,507；US-A-4,720,432；和US-A-4,769,292中描述了構造有機發光裝置中使用的有機材料、汽相澱積的有機層的厚度以及層結構，它們的公開被結合於本文作參考。
製作OLEDs中使用的有機材料，例如有機空穴傳輸材料、預摻雜有有機摻雜物的有機發光材料以及有機電子傳輸材料，可能具有相對複雜的分子基體，該基體具有相對弱的分子結合力，所以必須注意在物理汽相澱積期間避免該有機材料的分解。
上述有機材料合成至相對高程度的純度，並被製成粉末、小片或細粒的形狀。這種粉末或小片迄今被置於物理汽相澱積源中，在其中加熱以通過有機材料的升華或蒸發形成蒸汽，該蒸汽凝結在基體上以在其上形成有機層。
在物理汽相澱積中應用有機粉末、小片或細粒時，已觀察到一些問題(i)粉末、小片或細粒難於處理，因為它們可通過稱為摩擦起電過程而獲得靜電荷；(ii)與具有約1g/cm3的物理密度(以單位體積的重量表示)的理想的固體有機材料相比，有機材料的粉末、小片或細粒通常具有相對低的範圍約0.05-約0.2g/cm3物理密度。
(iii)有機材料的粉末、小片或細粒具有不希望的低導熱性，特別是當被置於物理汽相澱積源中時是如此，該物理汽相澱積源被置於抽空至10-6Torr的負壓的室內。因此，粉末顆粒、小片或細粒只被來自熱源的的輻射熱所加熱，和被與該熱源的加熱表面直接接觸的顆粒或小片的傳導熱所加熱。不與該熱源的加熱表面接觸的粉末顆粒、小片或細粒，由於相對低的顆粒與顆粒接觸面積，不能有效地被傳導熱所加熱；和(iv)粉末、小片或細粒具有這種顆粒的較高的表面積/體積的比例，並在外界環境下具有相應較高的截留顆粒之間的空氣和/或水汽的傾向。因此，一旦該室已被抽空至負壓就通過預熱該物理汽相澱積源而使得被裝入配置在室內的物理汽相澱積源中的有機粉末、小片或細粒的加料徹底地除氣。如果省略了除氣或除氣不足，顆粒可能在物理汽相澱積有機層期間與蒸汽流一起從該澱積源噴射在基體上。如果具有多重有機層的OLED，含有顆粒或粒子，則它可能是或可能變得功能上不起作用(失去功能)。
有機粉末、小片或細粒的上述方面的每一種或一種結合都可能導致這種有機材料在物理汽相澱積源中的不均勻加熱，同時伴隨有有機材料的空間不均勻的升華或蒸發，並因此造成製作在基體上的潛在非均勻的氣相澱積有機層。
本發明的一個目的是提供處理有機材料的一種方法，該有機材料適用於製作基體上的有機層，該基體將構成OLED的部分。
本發明的另一個目的是提供使有機粉末固結成固體晶片的一種方法。
本發明還有的目的是提供由有機材料晶片在基體上製作有機層的一種方法，該基體將構成OLED的部分。
本發明還有的目的是提供使可升華的有機材料粉末與導熱不升華的陶瓷粉末的混合物固結成固體晶片的方法。
在一個方面，本發明提供了由有機材料製作基體上的有機層的一種方法，該基體將構成OLED的部分，該方法包括如下步驟(a)提供粉末狀可升華的有機材料；(b)提供粉末狀導熱及不升華的陶瓷材料；(c)製成可升華的有機材料粉末與導熱不升華的陶瓷材料粉末的混合物；(d)把這種混合物置於模具中，並應用兩個衝頭，下衝頭和上衝頭，對該混合物施加足夠的壓力以引起粉末混合物固結成固體晶片；(e)在通過對置的衝頭施加壓力期間或之前對模子進行加熱，以助於促使粉末混合物固結成固體晶片；和(f)從模子中取出晶片。
在另一個方面，本發明提供了應用製成的固體晶片製作OLED裝置的有機材料層的一種方法，該方法包括如下步驟(a)把固體晶片配置於室內的物理汽相澱積源中；(b)把基體放置在室中並相對於該澱積源成相間隔關係；(c)抽空該室至負壓；和(d)對該澱積源加熱，以促使晶片中的至少一部分有機材料升華而同時導熱的陶瓷材料保持不升華，以提供在基體上構成有機層的有機材料蒸汽。
本發明的特點是使有機粉末固結成固體晶片的方法可用相對簡單的工具並且在遠離這種晶片在物理汽相澱積裝置中的使用位置的位置上完成。
本發明的另一個特點是有機粉末固結成固體晶片的方法實際上使處於不同位置及位於不同位置之間的有機材料的處理、傳輸或裝運變得容易。
本發明的另一個特點是通過本發明的方法製備的有機材料的多個晶片能在一種容器中處理、傳輸或裝運，其中該容器相對於用來處理、傳輸或裝運粉末狀及可比較重量的有機材料的容器來說具有顯著縮小的體積。
本發明的另一個特點是可利用本發明的方法製作OLED材料的固體晶片，其中至少有一種OLED基質材料粉末與至少一種有機摻雜材料粉末被混合或摻和以在混合物固結成固體晶片之前形成該混合物。
本發明的另一個特點是粉末固結成固體晶片的方法及通過固體晶片於物理汽相澱積源中的部分蒸發在基體上製成有機層的方法，基本上消除了粉末顆粒從該澱積源的噴射，因此提供了基本上沒有顆粒雜質的有機層。
本發明的另一個特點是粉末固結成固體晶片的方法可適於提供具有一種形狀的晶片，該形狀選擇成適合於物理汽相澱積源的形狀，在該澱積源中部分晶片被蒸發形成在基體上的有機層。
本發明的另一個特點是通過在整個固體晶片均勻分布熱量，導熱的陶瓷粉末在不導熱的固體有機晶片中的均勻擴散有助於固結過程，同樣有助於熱蒸發。
本發明的另一個重要特點是導熱的陶瓷粉末不會妨礙或汙染熱蒸發的有機分子。
附圖的簡要說明
圖1描繪了現有技術的OLED；圖2描繪了現有技術的另一個OLED；圖3是被動的矩陣OLED的簡略立體圖，該OLED具有部分地剝離外殼的元件以顯露不同的層；圖4是適於製作相對大數量的OLEDs並具有從轂延伸的多個站的設備的簡略立體圖；圖5是含有相對大數量基體的支架的簡略剖視圖，該支架位於如圖4的剖切線5-5所示的圖4系統的裝料站上；圖6A-6F簡略地表示了根據本發明用配置於同軸壓製機的模子內的有機粉末及陶瓷粉末的混合物製成固體晶片的各加工步驟的順序，其中圖6A顯示具有有機及陶瓷粉末的混合物的模子，該混合物填充於下衝頭上方的模子空腔內部；圖6B顯示位於模子空腔內並接觸粉末材料上表面的上衝頭；圖6C顯示壓力正通過同軸壓製機施加在上及下衝頭上，以促使有機及陶瓷粉末的混合物材料固結成固體晶片；圖6D顯示上衝頭已從模子空腔中移去；圖6E顯示已從壓製機中移出的模子，而下衝頭已從該模子空腔中移去，同時所示的晶片粘附在該模子空腔的側表面上；和圖6F描繪了用於從模子中取下晶片的晶片衝杆及在柔順的容器中收集該晶片的情形；圖7A-7E圖示了各種固體晶片形狀的例子，該固體晶片可通過選擇所需的模子及相應的下及上衝頭在圖6A-6D的壓製機中製成，其中圖7A描繪了具有兩個共平面主表面的圓柱形晶片；圖7B顯示了具有一個平面主表面及一個相對的凸形主表面的圓形晶片；圖7C顯示了具有兩個凸形主表面的圓形晶片；圖7D顯示了具有兩個共平面主表面的細長晶片；和圖7E描繪了具有一個平面主表面和一個相對的凸形主表面的細長晶片；圖8是根據本發明的一個方面的專供製造基體上的有機空穴傳輸層(HTL)的物理汽相澱積站的簡略剖視圖，該基體位於圖4的設備中如圖4中的剖切線8-8所示的位置，並且該視圖顯示了被置於汽相澱積源中的有機空穴傳輸材料的固體晶片；圖9是具有空腔的一種管狀汽相澱積源的局部剖視圖，在空腔中放置有有機空穴傳輸材料的三個細長固體晶片；圖10是根據本發明的另一個方面，顯示了用可升華的有機材料粉末與導熱及不升華的陶瓷材料粉末的混合物生產固體晶片的工藝流程圖；和圖11是根據本發明的另一個方面，顯示了生產固體晶片的步驟的工藝流程圖，該生產是通過首先混合可升華的OLED基質材料的粉末與可升華的有機摻雜物材料的粉末，然後通過混合該基質摻雜物混合物與導熱且不升華的陶瓷材料的粉末來進行的。
具體實施例方式
術語「粉末」及「粉末狀」在本文中用於表示大量的獨個顆粒，它們可能是小片、細粒或各種顆粒形狀的混合物。
OLED的發射層(EML)包含有機的或有機金屬的材料，該材料產生光，稱為電致發光，是由於層中的電子一空穴重新結合造成的。此後，術語「有機的」將包含純有機的材料和有機金屬的材料兩者。在圖1中所示的現有技術的最簡單結構中，發射層14被夾在陽極12與陰極15之間。發射層14可能是具有高發光效率的單一純材料。用於此目的一種熟知材料是3(8-羥基喹啉酮-N1，O8)鋁(Alq)，它產生極佳的綠色電致發光。發射層14還可含有較少量的其它材料，傳統上稱為摻雜物，其功能是改變電致發光(EL)效率或發射光的顏色。基體11為OLED10和把OLED連接至電流源的電導線提供機械支撐。層12至層15和基體11一起構成OLED10。陰極15，或者陽極12及基體11兩者，對於電致發光是透明的，可使該光線被看到。術語「透明的」表示的是傳遞不少於80％的電致發光的能力。在這個基體的一種變形中，陰極而不是陽極被置於基體上。在該變體中，或者是陽極，或者陰極及支架，對於電致發光是透明的。當陰極及陽極連接於電流源(未圖示)時，從陽極注入了空穴而從陰極注入了電子，它們在發射層中重新結合以產生電致發光。
在圖2所示的更詳細表示的OLED20中，發射層(EML)25位於空穴傳輸層24與電子傳輸層26之間。這些層的每一層主要由有機材料組成。兩個傳輸層分別從陽極22傳送空穴和從陰極27傳送電子至發射層25。可選擇的空穴注射層23使從陽極22的空穴注射至空穴傳輸層24變得容易。發射層25的功能是作為電子—空穴重新結合和發射產生的電致發光的主要場所。在這方面，單個有機層的功能是各異的並因而可獨立地進行優化。因此，發射層25可優化成所希望的EL顏色及高的發光效率。發射層25也可含有較少量的摻雜物，該摻雜物的功能是改變EL效率或所發射光的顏色。同樣，空穴及電子傳輸層24及26可分別地優化它們的電荷傳送性質。基體21為OLED20及連接OLED20與電源的導線提供機械支持。層22-27與基體21一起構成OLED20。或者是陰極，或者是陽極及基體兩者，對電致發光是透明的。
在這個基體的變體中，陰極而不是陽極安置於該基體上。在該變體中，或者是陽極，或者是陰極及基體兩者，對於電致發光是透明的。在這個基體的另一個變體中，發射層及電子傳輸層可被結合而構成實現兩者功能的單一層。還有，在這個基體的另一個變體中，空穴傳輸層可能至少包含兩個不同組成的次層，該組成被選擇用來分別優化陽極處的電荷注入界面和空穴傳輸層的其餘部分的載流性質。
當電勢差(未圖示)被施加在陽極22與陰極27之間時，陰極27注射電子進入電子傳輸層26，並且它們移動經過該層到達發射層25。與此同時，從陽極22注射空穴進入空穴傳輸層24並且它們移動經過該層到達發射層25。空穴與電子在發射層25中重新結合，一般在靠近空穴傳輸層24與發射層25之間的連接處結合。通過重新結合過程而釋放的部分能量以電致發光的形式發射，該電致發光通過透明的陽極或陰極和/或基體而逸出。
參照圖3，顯示了被動的矩陣OLED30具有部分地脫去外殼的元件，以顯露不同的層。可透射光的基體31上制有多個橫向間隔的第一電極32。有機空穴傳輸層(HTL)33、有機發射層(EML)34及有機電子傳輸層(ETL)35按照物理汽相澱積加工順序地製成，如本文下面將更詳細地描述。多個橫向的陰極36製成在有機電子傳輸層35上面，並處於基本垂直於第一陽極32的方向。封裝或蓋38密封著該基體的對環境的敏感部分，由此提供了完整的OLED30。
參照圖4，顯示了系統100的示意立體圖，系統100適於製作相對大量的有機發光裝置，系統100應用自動的或機器人裝置(未圖示)輸送或傳送基體或從緩衝轂102及從傳遞轂104延伸的多個站中的基體。真空泵106經泵送口107在轂102及104內和從這些轂延伸的每個站內提供負壓。壓力表108表示系統100內的負壓。該壓力的範圍從10-3至10-6Torr。
各站包括提供基體裝載的加料站110；專用於製成有機空穴傳輸層(HTL)的汽相澱積站130；專用於製成有機發光層(LEL)的汽相澱積站140；專用於製成有機電子傳輸層(ETL)的汽相澱積站150；專用於製成多個第二電極(陰極)的汽相澱積站160；使各基體從緩衝轂102傳送到傳送轂104的卸料站103，依次傳送轂104提供一貯藏站107；以及經過連接器口105連接於轂104的封裝站180。這些站的每個站分別具有延伸入轂102及104的開口，並且每個站具有真空密封的進入口(未圖示)，以便為站提供用於清潔、填充材料和用於更換或修理零件的入口。每個站含有構成室的外殼。
圖5是沿圖4的剖切線5-5截取的裝料站110的簡略剖視圖。裝料站110具有構成室110C的外殼110H。在室110C內放置有支架111，支架111被構造用來載放已預製成的第一電極32(見圖3)的多個基體31。另外可提供支架111用於支持多個主動的矩陣基體。支架111也可被設在卸料站130及在貯存站170中。
參照圖6A-6F，該圖簡略地表示了通過使模子空腔526中的有機空穴輸送材料粉末或發射材料13a粉末固結來製成有機空穴輸送材料(NPB)及發射材料(Alq)的有機基質的固體晶片13p的加工步驟的順序，模子空腔526位於同軸壓製機500內。同軸壓製機500包含固定平臺512及安裝在支架516上的移動平臺514。移動平臺514可由液壓裝置或液壓與氣動相結合的或機械的裝置(未圖示)驅動並支承著模子520及下衝頭522。
在圖6A中，有機空穴輸送材料或有機發射材料13a的粉末、小片、顆粒或細粒被填入模子空腔526中至下衝頭522上面的水平面13b。加熱線圈530可從約20℃的周圍溫度加熱模子520至約300℃的溫度，並且至少一個冷卻旋管540可相對快速地冷卻已加熱的模子，例如從溫度300℃冷卻至溫度50℃或至周圍溫度。模子520也可被感應地加熱。
在圖6B中，上衝頭524被置於模子空腔526中以接觸有機粉末13a的上表面(填充水平面13b)。
模子520的內表面521是拋光的表面，至少下衝頭522的表面523及上衝頭524的表面525是拋光的表面。把模子和下衝頭及上衝頭集合起來也稱為本公開部分中的模具。
在圖6c中，顯示移動平臺514在朝向固定平臺512的方向上被朝上地驅動，分別由上衝頭及下衝頭524、522施加壓力。同軸壓製機500隻在一個方向上在上衝頭524及下衝頭522上施加壓力，使得上衝頭及下衝頭(分別是524及522)一起施加壓力以促使模子526中的有機粉末材料13a固結成為固體晶片13p。由同軸壓製機500施加的壓實壓力在2,000psi與15,000psi之間變化，更好是在4,000psi至10,000psi之間，以獲得高密度的固體晶片。兩衝頭預先放置在模子中以形成預定用於容納正確體積的OLED粉末的空腔，以在固結後達到所需的固體尺寸。
在圖6D中，移動平臺514已降低而上衝頭524已移離模子520。在由相對置的衝頭524、522施加壓力期間或之前模子520可被加熱。只要已加熱的顆粒混合物有助於促使該粉末混合物固結成固體晶片就是正確的。如果模子520在固體晶片13p形成之前或期間被加熱，上衝頭524經過至少一個冷卻旋管540冷卻至20℃-80℃溫度範圍而移離該模子。
在圖6E中顯示了模子520移離了同軸壓製機500，而下衝頭522移離了模子520。僅是出於圖示的目的，描繪了有機固體晶片13p緊靠在模子520的內表面521上。
在圖6F中使用了晶片衝杆550使固體晶片13p脫離模子520。固體晶片13p被截留在柔順的容器560內以減少損壞固體晶片13p。
在同軸壓製機500中施加壓力之前或期間加熱模子520，可造成在施加壓力的縮短的間隔期間或者可替換地在較低的壓力下增大固體晶片13p的密實度。較好的模子溫度範圍從50℃延伸至300℃。模子溫度通常保持低於將構成固體晶片13p的有機材料的玻璃轉變溫度Tg。在固體晶片13p移離模子520之前和較好是上衝頭524移離模子520之前，模子520被冷卻至從80℃至20℃的優選的溫度範圍內。
術語「粉末」含有材料的細晶粒，有機空穴輸送材料13a的小片、顆粒或細粒可含有包括一種或多種空穴輸送基質材料與一種或多種有機摻雜物材料的混合物。來自這種混合物的固體晶片13p可被置於物理汽相澱積源中用於製作在基體上的摻雜的有機空穴傳輸層13。
在共同被轉讓的US-A-4,769,292和US-A-5,294,870中曾經公開了有效地在基體上提供汽相澱積的摻雜有機發光層的摻雜物。
可應用移動護罩(未圖示)圍住下衝頭522、模子520及上衝頭524的至少一部分。該護罩及因此被它包裹的元件可被抽空至負壓。另一種方法是惰性氣體被引入護罩以在該護罩內提供惰性的，即不起化學反應的環境，以使有機粉末(例如13a)及由它製成的固體晶片(例如13p)在模子520被加熱至溫度高達300℃的情況下受到保護而免於分解。這對非常容易潮溼的有機粉末也非常有益，因為在固結加工期間，潮氣可能被截留在晶片13p的內部。
衝頭表面523及525可能是平面表面。另外，下衝頭522的表面523或上衝頭524的表面525可能是內凹表面或者兩個表面523及525可能都具有內凹形狀，使得固體晶片將分別具有共平面主表面，一個平面主表面和一個凸形主表面，或者兩個凸形主表面。
圖7A-7E圖示了有機材料的固體晶片的形狀的各種例子，這些形狀可通過分別地選擇模子520和相應的上衝頭及下衝頭524及522在同軸壓製機500中容易地製成。
圖7A描繪了具有兩個共平面主表面13pA-1及13pA-2的有機空穴輸送材料的圓柱形晶片13pA。
圖7B顯示了具有一個平面主表面13pB-1和一個相對的凸形主平面13pB-2的圓形晶片13pB。
圖7C顯示了具有兩個凸形主表面13pC-1及13pC-2的圓形晶片13pC。
圖7D顯示了具有兩個共平面主表面13pD-1及13pD-2的細長晶片13pD。
圖7E描繪了具有一個平面主表面13pE-1和一個相對的凸形主表面13pE-2的細長晶片13pE。
晶片的特殊形狀選擇為與其內將放置該晶片的特殊汽相澱積源相協調。例如，晶片或多個晶片13pA(見圖7A)可有利地應用於具有平面底部表面的圓柱形汽相澱積源。晶片或多個晶片13pE(見圖7E)可有利地應用於細長圓柱筒形汽相澱積源，具有的凸形主表面13pE-2的曲率近似地與這種圓柱管狀澱積源的空腔半徑相匹配。
參照圖8，顯示了沿圖4的剖切線8-8截取的有機的HTL、ETL或EML物理汽相澱積站130的簡略剖視圖。外殼130H限定了室130C。基體31(見圖1)被夾持在可構造成掩膜架的支架131中。汽相澱積源134被置於隔熱的支承132上，汽相澱積源134填充有有機空穴輸送材料的晶片13p，例如圖5A的晶片13pA。澱積源134由加熱元件135加熱，加熱元件135經導線245及247連接於電源240的相應輸出端244及246。
當澱積源溫度升得足夠高時，晶片的一部分將升華或蒸發並因此提供了示意地由虛線及箭頭表示的有機空穴輸送材料的蒸汽澱積區域13V。相似地，諸如ETL及EML的其它有機層也可隨後地通過物理汽相澱積生成以便製成OLED30。
基體31以及傳統的晶體質量傳感器200被布置在該澱積區域內，而這些元件中的每一個都具有生成在其上的用標號13f表示的有機空穴傳輸層(HTL)，該HTL以虛線顯示。
如在現有技術上已熟知的，晶體質量傳感器200經導線210連接於澱積率監測器220的輸入端216。傳感器200是設在監測器220內的振蕩器電路的部件，並且該電路在某一頻率時振蕩，該頻率近似地與晶體的裝料量成反比，該裝料量諸如是由正在生成的層13f造成的。監測器220含有微分電路，該電路產生與裝料量的速率成正比例，即是與層13f澱積率成正比例的信號。這個信號由澱積率監測器220顯示，並在其輸出端222提供。導線224把這個信號連接至控制器或放大器230的輸入端226，控制器230在輸出端232提供輸出信號。後者的輸出信號經導線234及輸入端236變成電源240的輸入信號。
因此，如果汽相澱積區域13v內的蒸汽流是暫時穩定的。層13f的質量聚集或增長將以恆定的速率發生。速率監測器220將在輸出端222提供一恆定信號，而電源240將經導線245及247向澱積源134的加熱元件135提供恆定的電流，由此在澱積區域內保持暫時穩定的蒸汽流。在穩定的汽相澱積條件下，即在恆定的澱積率條件下，在固定的澱積期間在基體上及在晶體質量傳感器200上達到有機空穴傳輸層33或有機發射層34或有機電子傳輸層35(見圖3)的所需最終厚度，在該固定的澱積期間，通過終止澱積源134的加熱，或者通過在該澱積源上設置一擋板(未圖示)來終止該汽相澱積。
當出於圖示目的在圖8中顯示了相對簡單的坩堝澱積源134時，應理解到無數的其它澱積源結構可有效地用於在澱積區域內來提供有機材料的蒸發的或升華的蒸汽。
在圖8中描繪了單個的晶體質量傳感器200是為了保持附圖的清晰。
參照圖9，顯示了圓柱管狀物理汽相澱積源組件700的簡略縱剖視圖。該組件包含具有中心線CL的管狀澱積源710。管狀澱積源710由隔熱及電絕緣的端蓋732及734所支承，端蓋732及734還支承著具有熱反射表面742的擋熱板740。
管狀澱積源710與擋熱板支持件和端蓋732及734一起構成空腔712，穿過可拆卸的空腔密封件758，有機空穴輸送材料的三個細長的固體晶片13p被放置在空腔712內。
管狀澱積源710含有延伸入空腔712內的多個開口714。開口714安排在長度尺寸為L的一條線上，長度尺寸L至少是管狀澱積源的高度尺寸H的三倍以上(對於圓柱管狀澱積源，H相當於空腔712的直徑)。開口714的直徑為d，而中心至中心間距為L。
滑移託架760連接於擋熱板件740並具有燕尾形舌狀物760T及螺紋孔762。螺紋孔762將與導螺杆(未圖示)結合使得組件700在室內相對於配置在該室內的基體被平移、移動或被掃描。
當被置於保持在負壓小於10-3Torr的室內(例如，圖2的HTL汽相澱積站130的室130C)時，晶片13p的有機空穴輸送材料的升華或蒸發是通過經燈導線757a及757b向加熱燈757的燈絲757F提供電能而啟動的。加熱燈757配置在空腔712內部，並由擋熱板支持件及端蓋732、734支承在中心線CL上方位置處於朝向管狀澱積源710的開口714的方向上。因此形成於空腔712中的蒸汽雲通過開口714而跑出該空腔。
細長的晶片13p可被製得形狀類似於圖7E的晶片13pE，使得凸形主表面與圓柱管狀澱積源710的內表面接觸，而晶片的平面主表面面朝上對著加熱燈757。
當在附圖(圖8及圖9)顯示了氣相澱積源的兩個例子時，應當理解通過提供固體晶片和通過應用這種晶片來製作OLEDs的本發明的處理有機材料方法可應用於各種熱物理汽相澱積源及系統。
在圖6A--6F、圖7A--7E、圖8及圖9中，製作及使用固體晶片的方法裡描述了有關的有機空穴輸送材料及用它們製作的晶片13p。本發明的該方法還包含製作及使用摻雜的或未摻雜的有機發光材料及摻雜的或未摻雜的電子輸送材料的固體晶片以提供相應的固體晶片，該相應的固體晶片用於在圖4的OLED設備的各個汽相澱積站140(EML)及150(ETL)中在基體上分別製作摻雜的或未摻雜的有機發光層及摻雜的或未摻雜的有機電子傳輸層，這些層諸如是圖3所示的層34(EML)及層35(ETL)。
圖10是指示由可升華的OLED材料粉末與不升華及導熱的陶瓷材料粉末的混合物生產固體晶片的步驟的加工流程圖。
加工開始於步驟800。在步驟810，提供了粉末狀可升華的OLED材料。可升華的有機材料包含有機的摻雜的或不摻雜的空穴輸送材料、有機的發射(發光)材料和摻雜的或不摻雜的有機電子輸送材料。
在步驟812，選擇了(要生成的混合物的)OLED材料粉末的重量份額。OLED材料粉末的較好的重量份額範圍是50％--99％。
在步驟820，提供了粉末狀導熱及不升華的陶瓷材料。較好的導熱及不升華的陶瓷材料包含氮化鋁粉末、碳化鈦粉末或碳化鎢粉末或其它的導熱碳化物或氮化物粉末或是它們的混合物。
在步驟822，(要生成的混合物的)導熱及不升華的陶瓷材料粉末的重量份額的較好範圍是1.0％--50％。
在步驟830，所選擇重量份額的可升華的OLED材料粉末和導熱及不升華的陶瓷材料粉末被混合或摻和以提供相對均勻及單一的混合物。
在步驟840，混合物(或混合物部分)被放入模子中，並且在下衝頭及上衝頭上施加足夠的壓力以促使混合物固結成固體晶片。在對衝頭的混合物施加足夠的壓力之前及期間，該模子可被加熱至所選擇的溫度範圍50℃--300℃。
在步驟850，固體晶片從模子中取出。如果模子已被加熱過，在從該模子取出該固體晶片之前，該模子被冷卻至溫度範圍內50℃--20℃。現在加工已完成，如860處所示。
晶片或各晶片可被放入配置在室內的物理汽相澱積源中以製作基體上的有機層，該基體將成為OLED的部分。
圖11是指示使晶片固結的步驟的加工流程圖，該固結是通過首先混合可升華的OLED基質有機材料(Alq及NPB)粉末與可升華的有機摻雜物材料粉末和然後通過混合基質-摻雜物混合物與導熱及不升華的陶瓷材料粉末來進行的。
加工開始於步驟900。在步驟902，提供粉末狀可升華的OLED基質有機材料。可升華的OLED基質有機材料包含有機空穴輸送基質材料、有機發射基質材料和有機電子輸送基質材料。
在步驟904，提供了可升華的有機摻雜物材料粉末的所選重量份額。該所選重量份額取決於要摻雜的OLED基質材料，要選的摻雜物的等級或各種摻雜物的等級，以及在該基質材料中要達到的摻雜物的濃度，以使得要製作在基體上的層將在該基質材料中具有預定的摻雜物濃度。
在步驟906，所選重量份額的有機摻雜物材料與有機基質材料被混合或摻和以提供相對均勻的有機材料第一混合物。
隨著開始命令900的延時905，延時的開始命令915啟動在步驟920中提供粉末狀導熱及不升華的陶瓷材料。較好的導熱及不升華的陶瓷材料包括氮化鋁粉末、氮化鈦粉末或氮化鎢粉末，或其它導熱的碳化物或氮化物粉末或它們的混合物。
在步驟912，選擇了(要製成的第二混合物的)第一基質摻雜物混合物的重量份額。這個有機混合物較好的重量份額範圍是50％--99％。
在步驟922，選擇了(要製成的第二混合物的)導熱及不升華的陶瓷材料粉末的重量份額，該份額的較好範圍是1％--50％。
在步驟930，所選重量份額的第一有機基質摻雜物粉末混合物與導熱及不升華的陶瓷材料粉末被混合或摻和以提供相對均勻的第二混合物，該第二混合物包含第一混合物的所選擇部分和導熱及不升華的陶瓷材料粉末。
在步驟940，第二混合物(或第二混合物部分)被放入模子中，對衝頭的第二混合物施加足夠的壓力以促使該第二混合物固結成固體晶片。在對衝頭的第二混合物施加足夠的壓力之前或期間，該模子被加熱至選擇範圍為20℃--300℃的溫度。
在步驟950，從模子中取出固體晶片。如果模子已被加熱過，在從模子中取出固體晶片之前該模子被冷卻至範圍為80℃--20℃的溫度。現在加工已完成，如960處所指示。
晶片或多個晶片被放入配置在室內的物理汽相澱積源中，以製作基體上的摻雜的有機層，該基體將構成有機發光裝置(OLED)的部分。
摻雜的有機空穴傳輸層或次層和摻雜的有機電子傳輸層或次層可提供OLED發光的增強的工作穩定性，而摻雜的有機發射層可提供OLED發光的增強的工作穩定性和可見光譜區域內的發光的增強的發光效率。摻雜的層或次層還提供能在降低的驅動電壓水平工作的OLEDs。
工作實例例子1有機發射材料Alq粉末以5％及10％的重量比例在球磨機中與導熱的AlN陶瓷粉末緊密地混合。然後該粉末混合物在液壓壓製機的模子中在壓力範圍3,000psi-15,000psi下及模子溫度為60℃--300℃之間時固結。然後具有良好物理整體性及比理論密度90％高的密度的固體晶片被用作蒸發源以澱積OLED裝置的發射層。晶片大約在3,000psi與12,000psi之間的壓力下固結，而較佳地在大約5,000psi與10,000psi之間及溫度範圍為50℃與120℃之間固結的那些晶片與由Alq材料粉末製成的那些對比樣品相比獲得了最佳的裝置性能。
例子2有機空穴輸送基質材料NPB粉末以5％及10％的重量比例在球磨機中與導熱的AlN陶瓷粉末緊密地混合。然後該粉末混合物在液壓壓製機的模子中在壓力範圍2,000psi-15,000psi下及模子溫度為60℃--200℃之間時固結。然後具有良好物理整體性及比理論密度90％高的密度的固體晶片被用作蒸發源以澱積OLED裝置的空穴傳輸層。晶片大約在2,000psi與10,000psi之間的壓力下固結，而較佳地在大約3,000psi與8,000psi之間及溫度範圍為50℃與100℃之間固結的那些晶片與由NPB材料粉末製成的那些對比樣品相比表現出最佳的裝置性能。
比較性例子有機的Alq及NPB粉末與5％--25％重量的導熱的銅及鋁金屬粉末混合。每種有機發射材料Alq與有機空穴輸送材料NPB粉末以5％及25％重量比例在球磨機中緊密地與導熱的Al及Cu金屬粉末混合。然後該粉末混合物在液壓壓製機的模子中在壓力範圍2,000psi-15,000psi和模子溫度為60℃與200℃之間時固結。然後具有良好物理整體性及比理論密度90％高的密度的固體晶片被用作蒸發源以澱積OLED裝置的發射層及空穴傳輸層。該裝置相對於由相應粉末源製成的對比裝置顯示出不佳的電子—光學性能。看來Cu及Al金屬物質汙染了OLED裝置。
一種或多種粉末狀有機基質材料和一種或多種粉末狀有機摻雜物材料可被混合或摻和以提供有機材料的第一混合物，然後該第一混合物與導熱及不升華的陶瓷材料粉末混合或摻和以提供第二混合物，由該第二混合物構成固體晶片。
權利要求
1.用有機材料製作基體上的有機層的一種方法，該基體將構成有機發光裝置的零件，該方法包括如下步驟(a)提供粉末狀可升華的有機材料；(b)提供粉末狀導熱及不升華的陶瓷材料；(c)製作可升華的有機材料粉末與導熱及不升華的陶瓷材料粉末的混合物；(d)把這種混合物放入模子中並使用兩個相對置的衝頭對該混合物施加足夠的壓力；(e)在相對置的衝頭施加壓力期間或之前對模子加熱以助於促使該粉末混合物固結成固體晶片；和(f)從該模子中取出該晶片。
2.應用權利要求1中製成的該晶片製作OLED裝置的有機材料層的方法，該方法包括如下步驟(a)把該晶片放入配置在室內的物理汽相澱積源中；(b)把基體放置在室內並相對於該澱積源成相間隔關係；(c)抽空該室至負壓；和(d)對該澱積源加熱以促使晶片中的至少一部分有機材料升華而同時導熱的陶瓷材料保持不升華以提供有機材料蒸汽，該有機材料蒸汽製成基體上的有機層。
3.如權利要求1的方法，其特徵在於，步驟(a)包括提供有機空穴輸送材料，有機發射材料，或有機電子輸送材料。
4.如權利要求3的方法，其特徵在於，步驟(a)還包括提供至少一種有機空穴輸送基質材料並為它提供至少一種有機摻雜物，至少一種有機發射基質材料並為它提供至少一種有機摻雜物材料，或至少一種有機電子輸送基質材料並為它提供至少一種有機摻雜物材料。
5.如權利要求1的方法，其特徵在於，導熱的陶瓷材料選自由氮化鋁、碳化鎢及碳化鈦或它們的混合物組成的材料組。
6.如權利要求5的方法，其特徵在於，步驟(c)包括選擇重量百分比範圍為50-99的一部分可升華的有機材料粉末，和選擇重量百分比範圍為1-50的一部分導熱及不升華的陶瓷材料粉末。
7.如權利要求2的方法，其特徵在於，步驟(a)包括把一個以上的晶片放入物理汽相澱積源中。
8.如權利要求1的方法，其特徵在於，步驟(f)包括溫度範圍為50℃--200℃。
9.製作可升華的有機材料的固體晶片的一種方法，該有機材料適於製作基體上的有機層，該基體將構成有機發光裝置的部分，該方法包括如下步驟(a)提供至少一種粉末狀可升華的有機基質材料；(b)提供至少一種粉末狀可升華的有機摻雜物材料並按照有機基質材料的所選重量份額提供；(c)製作至少一種有機基質材料與至少一種有機摻雜物材料的第一混合物；(d)提供粉末狀導熱及不升華的陶瓷材料；(e)製作第一混合物的所選部分與導熱及不升華的陶瓷材料粉末的第二混合物；(f)把這種混合物放入模子中並應用兩個相對置的衝頭對該混合物施加足夠的壓力；(g)在相對置的衝頭施加壓力期間或之前對模子加熱以助於促使該第二粉末混合物固結成固體晶片；和(h)從該模子中取出該晶片。
10.用有機材料在基體上製作有機層的一種方法，該基體將構成有機發光裝置的部分，該方法包括如下步驟(a)提至少一種粉末狀可升華的有機基質材料；(b)提供至少一種粉末狀可升華的有機摻雜物材料並根據該有機基質材料的所選重量份額提供；(c)製作至少一種有機基質材料與至少一種有機摻雜物材料的第一混合物；(d)提供粉末狀導熱及不升華的陶瓷材料；(e)製作該第一混合物的所選部分與導熱及不升華的陶瓷材料粉末的第二混合物；(f)把這種第二混合物放入模子中並應用兩個相對置的衝頭對模子中的該第二混合物施加足夠的壓力；(g)在相對置的衝頭施加壓力期間或之前對模子加熱以助於促使模子中的該第二粉末混合物固結成固體晶片；(h)從該模子中取出該晶片；(i)把該晶片放入配置在室內的物理汽相澱積源中；(j)把該基體放置在室內並相對於該澱積源成相間隔關係；(k)抽空該室至負壓；和(l)對該澱積源加熱以促使該晶片的一部分升華以提供有機材料第一混合物的蒸汽，由該蒸汽製成該基體上的該有機層。
全文摘要
由有機材料製作基體上的有機層的一種方法，該基體將構成有機發光裝置的部分，該方法包括如下步驟提供粉末狀可升華的有機材料；提供粉末狀導熱及不升華的陶瓷材料；製作該可升華的有機材料粉末與該導熱且不升華的陶瓷材料粉末的混合物；把這種混合物放入模子中並應用衝壓機對該已加熱的混合物施加足夠的壓力以促使該粉末混合物固結成固體晶片；和從該模子中取出該晶片。
文檔編號H01L51/00GK1438826SQ0310440
公開日2003年8月27日 申請日期2003年2月11日 優先權日2002年2月11日
發明者S·K·高希, D·B·卡爾頓, T·K·哈特瓦, S·A·范斯利克 申請人:伊斯曼柯達公司