多色電子器件及通過印刷來形成該器件的方法
2023-05-14 17:41:51
專利名稱：多色電子器件及通過印刷來形成該器件的方法
多色電子器件及通過印刷來形成該器件的方法相關專利申請本專利申請根據35 U.S.C. § 119(e)，要求2009年6月4日提交的臨時申請 61184，091的優先權，將所述文獻全文以引用方式併入本文。公開領域本公開一般來講涉及電子器件和方法。更具體地講，本公開涉及具有電極並具有不同顏色的有機活性區域的電子器件、以及形成所述器件的方法。相關領域說明電子器件可包括液晶顯示屏(「LCD」)、有機發光二極體(OLED)顯示屏等。電子器件的製造可使用溶液沉積技術來進行。一種製備電子器件的方法為通過印刷(例如，噴墨印刷、連續印刷等)將有機層沉積到基底上。在印刷方法中，被印刷的液體組合物包括具有有機溶劑、具有含水溶劑或具有組合溶劑的溶液、分散體、乳液或懸浮液中的有機材料。在印刷之後，溶劑被蒸發掉並且有機材料保留下來以形成電子器件的有機層。通常，先印刷第一顏色，然後重新校準印刷器件並印刷第二顏色。在一些情況下， 將具有第一印刷顏色的基底移動至第二印刷機以便印刷第二顏色。這也需要時間來設置印刷機並進行對齊。在許多情況中，印刷三種顏色紅色、綠色和藍色。在這種情況下，必須花時間來進行重新校準和/或與每種顏色重新對齊。需要改善印刷方法。發明概述提供了在工件上形成次像素列的規則陣列的方法，所述次像素具有3種不同的顏色，並且具有次像素節距s，並且其中q種顏色通過印刷方法形成，並且r種顏色通過非印刷方法形成，所述方法包括(1)提供印刷頭，所述印刷頭具有ζ個排成一列的噴嘴，並且所述噴嘴之間具有間距P，其中Z = 3ηι並且P = 2s，所述印刷頭位於相對於所述工件的第一位置處；(2)提供q種不同的印刷油墨，一種油墨用於所述q種印刷顏色中的一種顏色；(3)以規則交替模式向所述噴嘴提供所述印刷油墨的每一種；(4)用所述印刷頭印刷第一組ζ個次像素列；(5)以第一圖案移動並印刷，其包括(a)使所述工件相對於所述印刷頭橫向移動距離Cl1，其中Cl1 = 3n2s ；(b)用所述印刷頭印刷一組ζ個次像素列；(6)以第二圖案移動並印刷，其包括(c)使所述工件相對於所述印刷頭橫向移動距離d2，其中d2 = 3n3s，使得屯+屯= pz ；並且(d)用所述印刷頭印刷一組ζ個次像素列；(7)以相同順序多次重複步驟(5)和(6)；並且(8)通過非印刷方法施加r種顏色；其中H1為大於0的整數；
112和113相同或不同，並且為奇整數，使得n2+n3 = 2叫；q為1-3的整數；並且r為整數，使得q+r = 3。以上綜述以及以下發明詳述僅出於示例性和說明性的目的，而不是對本發明進行限制，本發明受所附權利要求的限定。附圖簡述附圖中示出了實施方案，以增進對本文所述概念的理解。
圖1包括工件和印刷機的剖面圖的例證。圖2包括工件和不同印刷機的剖面圖的另一個例證。圖3包括工件的平面圖，所述工件用於製備包括顯示屏的電子器件。圖4包括示出使用九個噴嘴的印刷方法的示意圖。圖5包括示出使用九個噴嘴的另一種印刷方法的示意圖。圖6包括示出使用九個噴嘴的另一種印刷方法的示意圖。圖7包括示出使用12個噴嘴的另一種印刷方法的示意圖。圖8包括示出使用12個噴嘴的另一種印刷方法的示意圖。圖9包括示出使用15個噴嘴的另一種印刷方法的示意圖。圖10包括示出使用九個噴嘴的另一種印刷方法的示意圖。技術人員將會理解，附圖中的元件是以簡潔明了的方式示出的，並不一定按比例繪製。例如，附圖中的一些元件的尺度相對於其他元件可能是放大的以增進對本發明的實施方案的理解。發明詳述許多方面和實施方案已在上文進行了描述，並且僅是示例性而非限制性的。在閱讀完本說明書後，技術人員應認識到，在不脫離本發明範圍的情況下，其它方面和實施方案也是可能的。通過閱讀以下的發明詳述和權利要求，任何一個或多個實施方案的其它特徵和有益效果將變得顯而易見。發明詳述首先說明術語的定義與說明，接著說明印刷機、印刷方法、電子器件，並且最後說明實施例。1.術語的定義和說明在提出下述實施方案詳情之前，先定義或闡明一些術語。術語「陣列」旨在表示元件的有序排列。陣列可包括通常由列和行指示的有序排列內的像素、次像素、單元或其它結構。陣列可按X方向和y方向來描述。術語「藍色」是指具有在約400-500nm範圍內的波長的光。術語「連續」及其變體旨在表示基本上不間斷的。在一個實施方案中，連續地印刷是使用基本上不間斷的液體或液體組合物流所進行的印刷，這與使用滴劑的沉積技術相反。在另一個實施方案中，連續地延伸是指層、構件或結構的長度，其中在所述層、構件或結構中沿其長度不存在明顯的間斷。術語「摻雜劑」旨在表示包含基質材料的層內的材料，與缺乏此類材料時所述層輻射發射、接收或過濾的一種或多種電特性或波長相比，所述摻雜劑改變了所述層輻射發射、 接收或過濾的一種或多種電特性或指標波長。所述摻雜劑以低濃度存在於基質材料中。
術語「電子器件」旨在表示電路、電子元件、或它們的任何組合的集合，當被恰當地電連接並由適當的電位供電時，所述集合整體上實現某種功能。電子器件可被包括在某個系統中或成為所述系統的一部分。電子器件的實例包括顯示屏、傳感器陣列、計算機系統、 航空電子系統、汽車、蜂窩式電話、其它消費電子產品或工業電子產品、或它們的任何組合。術語「綠色」是指具有在約500-600nm範圍內的波長的光。如本文所用，術語「整數」並未涵蓋負整數。術語「液體組合物」旨在表示其中材料溶解形成溶液的液體介質，其中材料分散形成分散體的液體介質，或其中材料懸浮形成懸浮液或乳液的液體介質。術語「液體介質」旨在表示溶液、分散體、懸浮液或乳液中的液體。術語「液體介質」 的使用與是否存在一種或多種溶劑無關，因此液體介質以該術語的單數或複數形式(即， 液體介質)來使用。術語「噴嘴」旨在表示設備的一部分，可通過該部分來分配液體組合物或液體介質。術語「取向的」旨在表示某個部件在其上延伸的主方向。如處在相同高度或不同高度的不同部件之間的情況那樣，各部件可相對於彼此基本上平行地取向、基本上垂直地取向、或以另一種角度關係取向。術語「有機活性層」旨在表示一個或多個有機層，其中至少一個有機層自身或在與相異材料接觸時能夠形成整流結。術語「有機活性區域」是指一個或多個有機區域，其中至少一個有機區域自身或在與相異材料接觸時能夠形成整流結。術語「節距」旨在表示直接相鄰的部件之間的部件尺度和空間尺度的總和。術語「像素」旨在表示陣列的最小的完整重複單元。術語「次像素」旨在表示像素的一部分，所述部分僅構成像素的局部而非全部。次像素是用於表示彩色圖像的像素的一個組件。每個次像素代表單一顏色對所述像素整體顏色和亮度的貢獻。傳感器陣列可包括像素，所述像素可包括或可不包括次像素。術語「印刷」旨在表示如下動作通過使用印刷頭或其它類似結構選擇性地沉積某個層以將液體或液體組合物分配到工件上。術語「印刷設備」旨在表示被設計成用於將某個層印刷到工件上的一種或多種材料、裝置、組合件或子組件的組合。術語「紅色」是指具有在約600-750nm範圍內的波長的光。術語「解析度極限」旨在表示當使用特定設備或其它裝置時可再現形成的最小形狀尺寸。術語「工件」旨在表示其上具有一個或多個器件層的基底。器件層可為無機的或有機的。如本文所用，術語「包含」、「包括」、「具有」或它們的任何其它變型均旨在覆蓋非排他性的包括。例如，包括部件列表的工藝、方法、製品或設備不必限於僅這些部件，而可包括其他未特別列出的或此類工藝、方法、製品或設備所固有的部件。此外，除非有相反的明確說明，「或」是指包含性的「或」，而不是指排他性的「或」。例如，以下任何一種情況均滿足條件A或B :A是真實的(或存在的)且B是虛假的(或不存在的)，A是虛假的(或不存在的)且B是真實的(或存在的)，以及A和B都是真實的(或存在的)。
同樣，使用「一個」或「一種」來描述本文所述的元件和組件。這樣做僅僅是為了方便，並且對本發明的範圍提供一般性的意義。這種描述應被理解為包括一個或至少一個， 並且該單數也包括複數，除非很明顯地另指他意。元素周期表中與欄相對應的族號採用「新命名法」協定，可見於「CRC Handbook of Chemistry and Physics」第 81版(2000-2001)。除非另有定義，本文所用的所有技術和科學術語的含義均與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的一樣。儘管與本文所描述的方法和材料類似或等同的方法和材料也可用於本發明實施方案的實施或測試中，但是下文描述了合適的方法和材料。除非引用具體段落，本文提及的所有出版物、專利申請、專利以及其它參考文獻均以全文引用方式併入本文。如發生矛盾，以本說明書及其包括的定義為準。此外，材料、方法和實施例僅是示例性的，並不旨在進行限制。本文未描述的有關特定材料、加工方法和電路的許多細節均是常規的，並且可以在有機發光二極體顯示器、光電探測器、光伏和半導體構件領域的教科書和其它來源中找到。2.印刷丨豐幾在闡述特定實施方案之前，先闡述印刷機以有助於理解如本文所述的概念。如圖1中所示，印刷機10具有附連六個噴嘴120的印刷頭110。噴嘴之間的間隔以P表示。將印刷機附接至管線(未示出)以向每個噴嘴提供適宜的液體組合物。以規則交替模式提供不同的液體組合物，一種組合物代表三種顏色中的一種顏色。這是指，在任一種顏色被重複之前，提供每一種顏色的一種顏色，並且以相同次序提供其它顏色。在該圖中，第一噴嘴可具有顏色1，第二噴嘴具有顏色2，第三噴嘴具有顏色3，第四噴嘴具有顏色 1，第五噴嘴具有顏色2，並且第六噴嘴具有顏色3。因此，在該系統中，ζ = Sn1 = 6，其中Ii1 =2。顯示印刷頭位於工件20上方。印刷頭和工件可彼此相對移動。印刷時，印刷頭以相對於工件進出於紙張平面的方向移動。印刷頭還將相對於工件橫向移動，其標示為L。該移動是相對的。在一些情況下，移動工件。在一些情況下，移動印刷頭。在一些情況下，移動印刷頭和工件這兩者。為簡單起見，所述運動將被闡述成假定僅印刷頭移動，並且假定工件是靜止的。應當理解，可移動印刷頭和工件中的任一個或可移動印刷頭和工件這兩者，並且僅它們彼此的相對運動才是受關注的。第二印刷機示於圖2中。印刷機30具有印刷頭310，所述印刷頭具有九個噴嘴 320。該印刷機可用於印刷三種顏色R、G和B。在該體系中，ζ = 3叫=9，其中Ii1 = 3。本發明可提供液體組合物，使得第一噴嘴具有R，第二噴嘴具有G，第三噴嘴具有 B，第四噴嘴具有R，第五噴嘴具有G，第六噴嘴具有B等等。顏色的實際順序並不重要，只要它們為規則交替模式。如圖1，印刷頭移入和移出紙張平面來印刷，並且可橫向移動，其顯示為L。在圖1所示的實施方案中，所述印刷機具有六個噴嘴。在示於圖2中的實施方案中，印刷機具有九個噴嘴。噴嘴的實際數目可大於此，並且這僅受到實際製造因素的限制。 在一些實施方案中，噴嘴數目的範圍為9至對。印刷遞送可通過任何已知用於沉積液體材料的系統來實施。印刷技術的一些實例
6包括但不限於噴墨和連續噴嘴噴塗。3.印刷方法圖3包括用於製備電子器件的工件20的平面圖。工件包括基板200，所述基板具有次像素開口 210的規則陣列。所述工件具有第一邊緣201和相對邊緣202。圖中僅示出少許次像素。實際上，器件可具有數百個次像素或更多個次像素。在一些實施方案中，次像素開口由圍牆結構(未示出)限定，所述圍牆結構可為物理圍牆結構、化學圍牆結構或這兩者一起。次像素開口 210以列的規則陣列標示為211、212和213。次像素節距標示為S。 在一些實施方案中，次像素節距在1-100微米範圍內；在一些實施方案中，在2-20微米範圍內。三個次像素共同形成像素220。在所示的實施方案中，次像素210具有矩形形狀。可使用其它次像素形狀，諸如圓形、橢圓形、正方形或多邊形。印刷方向在圖中標示為X。橫向運動被定義為在垂直於印刷方向的y方向上的運動。在本文所述的方法中，在工件上形成三種顏色的次像素列的規則陣列。在三種顏色中，q種顏色是被印刷的，並且r種顏色是通過非印刷方法形成的。子像素具有子像素節距S。所述方法包括(1)提供印刷頭，所述印刷頭具有ζ個排成一列的噴嘴，並且所述噴嘴之間具有間距P，其中Z = 3ηι並且P = 2s，所述印刷頭位於相對於所述工件的第一位置處；(2)提供q種不同的印刷油墨，一種油墨用於所述q種印刷顏色中的一種顏色；(3)以規則交替模式向所述噴嘴提供所述印刷油墨的每一種；(4)用所述印刷頭印刷第一組ζ個次像素列；(5)以第一圖案移動並印刷，其包括(a)使所述工件相對於所述印刷頭橫向移動距離Cl1，其中Cl1 = 3n2s ；(b)用所述印刷頭印刷一組ζ個次像素列；(6)以第二圖案移動並印刷，其包括(c)使所述工件相對於所述印刷頭橫向移動距離d2，其中d2 = 3n3s，使得屯+屯= pz ；並且(d)用所述印刷頭印刷一組ζ個次像素列；(7)以相同順序多次重複步驟(5)和(6)；並且(8)通過非印刷方法施加r種顏色；其中H1為大於0的整數；n2和n3相同或不同並且為奇整數，使得n2+n3 = 2叫；q為1-3的整數；並且r為整數，使得q+r = 3。形成的顏色數為三。在一些實施方案中，所述顏色為紅色、綠色和藍色(「R、G、 B」)。在三種顏色中，q種通過印刷形成，並且r種通過非印刷方法形成。在一些實施方案中，q = 3並且r = 0，並且所有三種顏色均是印刷的。在一些實施方案中，q = 2並且r = 1。在該情況中，所述顏色中的兩種是印刷的，並且第三種顏色是通過非印刷方法施加的。第三種顏色可在印刷之前或之後施加。在一些實施方案中，第三種顏色在兩種顏色印刷後施加。
印刷頭具有ζ個噴嘴。當印刷所有三種顏色時，所有ζ個噴嘴均存在並且供有油墨。當通過非印刷方法施加一種或多種顏色時，存在噴嘴空位以用於一種或多種非印刷顏色。噴嘴可存在但不供給油墨，或者噴嘴可物理上不存在。就印刷圖案目的而言，將噴嘴空位計為噴嘴。噴嘴數ζ為顏色數3的倍數。因此，ζ = 3叫，其中II1為大於0的整數。在一些實施方案中，Ii1為至少2。在一些實施方案中，II1 = 3-9 ；在一些實施方案中，II1 = 5-8。印刷頭開始於工件上方的第一印刷位置。該第一位置被稱為Al，將在隨後一節中討論它。在一些實施方案中，將印刷機定位在工件的一個邊緣(在圖3中被示出為201)，並且對齊在第一行次像素的上方。噴嘴以距離P在空間上隔開，P等於次像素節距的兩倍，從而使它們均對齊以在次像素列上印刷。因此，它們以次像素節距s的倍數在空間上隔開，並且ρ = 2s。術語「一個數的倍數」是指所述數與大於0的整數相乘的值。印刷機橫跨所述工件沿χ方向印刷，如圖3所示，以印刷第一組次像素列。所印刷的列數等於印刷頭上的噴嘴數=Z0所沉積的顏色列數等於提供顏色的噴嘴數。第一組列的印刷完成後，在步驟(5)中形成第一印刷圖案。印刷頭橫向移動橫跨所述工件至相鄰的印刷位置。該位置被稱為A2，將在隨後一節中討論它。該運動平行於工件的平面並且是在垂直於行方向的y方向上。移動的距離Cl1也為次像素節距s的倍數，並且等於3 (s)。數 為奇整數。因此，所述印刷頭的橫向移動不是二的倍數，並且不是所述噴嘴間距P的倍數，所述P為2s。如果橫向移動為所述噴嘴間距的倍數，則一些列可能被重複印刷在先前已印刷的列處。然後從位置A2印刷一組ζ個列。該印刷可在與第一印刷相反的方向上進行，或印刷頭可回到與第一印刷相同的側邊並在相同的方向上印刷。這由所述裝置和軟體的設計來決定。這完成了所述第一印刷圖案的印刷。第一印刷圖案完成後，在步驟(6)中形成第二印刷圖案。印刷頭橫向移動橫跨所述工件至相鄰的印刷位置。該位置被稱為A3，將在隨後一節中討論它。該運動平行於工件的平面並且是在垂直於行方向的y方向上。移動距離d2為次像素節距s的倍數，並且等於 3 (S)。數叫為奇整數。第一和第二橫向移動的總和屯+屯等於pz。由於ρ = k並且ζ = 3ηι;因此Ii1、n2和n3間的關係可如下推導(I^d2 = pz(3n2s) + (3n3s) = (2s) (Sn1)n2s+n3s = 2s (Ii1)n2+n3 = Inl然後由位置A3印刷另一組ζ個列。所述印刷可在與第二印刷相反的方向上進行， 或印刷頭可回到與第一印刷相同的側邊並且在相同的方向上印刷。這由所述裝置和軟體的設計來決定。這完成了第二圖案的印刷。在步驟(7)中，印刷第一印刷圖案和第二印刷圖案的步驟以相同的順序多次重複，直至已經印刷所期望的次像素列數。實際上，次像素行可按任何順序印刷。印刷頭將如上所述相對於工件移動，並且次像素列將從位置Α1、Α2、Α3等開始印刷，但是未必依序進行。確切的印刷順序將一般取決於使用所述印刷機的最有效方式。在步驟(8)中，r種顏色通過非印刷沉積方法施加。當r = 0時，不存在步驟(8)。非印刷方法的實例包括但不限於氣相沉積、熱轉印和連續液相沉積技術，如旋塗、凹版塗布、簾式塗布、浸塗、槽模塗布和噴塗。在其中r > 0的這些情況下，印刷必須為非印刷顏色留出空檔，所述非印刷顏色可在印刷步驟之前或之後施加。就印刷圖案目的而言，將空檔計為顏色。當r > 1時，並且一種以上的顏色通過非印刷沉積方法施加時，相同或不同的非印刷方法可用於不同的非印刷顏色。示例性非限制性的不同數量噴嘴組的Cl1和d2的不同組合總結示於表1中。所述表體現了具有9-27個噴嘴的印刷頭。應當理解，也可使用不同數量的噴嘴，只要所述數量為3的倍數。表1.
權利要求
1.在工件上形成次像素列的規則陣列的方法，所述次像素具有3種不同的顏色，並且具有次像素節距s,並且其中q種顏色通過印刷方法形成，並且r種顏色通過非印刷方法形成，所述方法包括(1)提供印刷頭，所述印刷頭具有ζ個排成一列的噴嘴，並且所述噴嘴之間具有間距P， 其中ζ = 3叫並且ρ = 2s，所述印刷頭位於相對於所述工件的第一位置處；(2)提供q種不同的印刷油墨，一種油墨用於所述q種印刷顏色中的一種顏色；(3)以規則交替模式向所述噴嘴提供所述印刷油墨的每一種；(4)用所述印刷頭印刷第一組ζ個次像素列；(5)以第一圖案移動並印刷，其包括(a)使所述工件相對於所述印刷頭橫向移動距離Cl1，其中Cl1= 3n2s ；(b)用所述印刷頭印刷一組ζ個次像素列；(6)以第二圖案移動並印刷，其包括(c)使所述工件相對於所述印刷頭橫向移動距離d2，其中d2= 3n3s，使得屯+屯=pz ；並且(d)用所述印刷頭印刷一組ζ個次像素列；(7)以相同順序多次重複步驟(5)和(6)；並且(8)通過非印刷方法施加r種顏色； 其中H1為大於0的整數；n2和n3相同或不同並且為奇整數，使得n2+n3 = 2叫； q為1-3的整數；並且 r為整數，使得q+r = 3。
2.權利要求1的方法，其中q= 3。
3.權利要求1的方法，其中Ii1為至少2。
4.權利要求1的方法，其中Ii1= 3-9。
5.權利要求1的方法，其中Ii1為奇數，並且Ii1= n2 = n3。
6.權利要求1的方法，其中每種印刷油墨均包含電致發光材料和液體介質。
7.權利要求1的方法，其中r為至少一種，並且所述非印刷方法選自氣相沉積、熱轉印、 旋塗、凹版塗布、簾式塗布、浸塗、槽模塗布和噴塗。
全文摘要
本發明提供了在工件上形成次像素列的規則陣列的方法。所述次像素具有3種不同的顏色和次像素節距s。三種顏色中，q種顏色通過印刷方法形成，並且r種顏色通過非印刷方法形成。所述方法包括以下步驟(1)提供印刷頭，所述印刷頭具有z個排成一列的噴嘴，並且所述噴嘴之間具有間距p，其中z＝3n1並且p＝2s，所述印刷頭位於相對於所述工件的第一位置處；(2)提供q種不同的印刷油墨，一種油墨用於所述q種印刷顏色中的一種顏色；(3)以規則交替模式向所述噴嘴提供所述印刷油墨的每一種；(4)用所述印刷頭印刷第一組z個次像素列；(5)以下步驟以第一圖案移動並印刷(a)使所述工件相對於所述印刷頭橫向移動距離d1，其中d1＝3n2s；並且(b)用所述印刷頭印刷一組z個次像素列；(6)以下步驟以第二圖案移動並印刷(c)使所述工件相對於所述印刷頭橫向移動距離d2，其中d2＝3n3s，使得d1+d2＝pz；並且(d)用所述印刷頭印刷一組z個次像素列；(7)以相同順序多次重複步驟(5)和(6)；並且(8)通過非印刷方法施加r種顏色。變量包括n1，其為大於0的整數；n2和n3，其為奇整數，使得n2+n3＝2n1；q，其為1-3的整數；和r，其為整數，使得q+r＝3。
文檔編號H01L51/56GK102449806SQ201080025017
公開日2012年5月9日 申請日期2010年6月3日 優先權日2009年6月4日
發明者M·斯坦納, N·特魯翁 申請人:E.I.內穆爾杜邦公司