(57)【要約】      （修正有）【課題】線幅及びオーバースプレーを制限することができる有機蒸気ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）デポジタの提供。【解決手段】搬送ガスは、中央搬送アパチャ６０１を通って噴出され、１対の排出アパチャ６０２によって囲まれる。搬送アパチャ６０１及び排出アパチャ６０２は、各アパチャの少なくとも一部分を重ねる直線となるように合わせられている。２つ以上の閉じ込めガスアパチャ６０４は、プリント方向６０３に対して搬送アパチャのいずれかの側方側に位置される有機蒸気ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）デポジタ。【選択図】図６
2019023344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に堆積される有機材料のソース及びキャリアガスと流体連通している搬送アパチャと；
前記搬送アパチャの前方に配置されている第１の排出アパチャと；
前記搬送アパチャの後方に配置されている第２の排出アパチャと；
前記搬送アパチャの側方向に隣接して配置されている第１の閉じ込めガスアパチャと；
前記第１の閉じ込めガスアパチャに対して、前記搬送アパチャの側方向に隣接し、前記第１の閉じ込めガスアパチャの反対に配置されている第２の閉じ込めガスアパチャと、
を含むことを特徴とする有機蒸気ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）デポジタ。
【請求項２】
前記搬送アパチャ、前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャ、及び前記第１の閉じ込めガスアパチャ及び第２の閉じ込めガスアパチャが、前記デポジタの表面に並べられ、それによって前記デポジタが操作され、基板上に有機材料を堆積するときに、前記搬送アパチャから前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャの少なくとも１つへの材料の第１の流れが、前記第１の閉じ込めガスアパチャ及び第２の閉じ込めガスアパチャの少なくとも１つからの材料の第２の流れと平行である請求項１に記載のデポジタ。
【請求項３】
前記デポジタが操作され、基板上に材料を堆積するときに、前記デポジタと前記基板との相対運動方向に平行な前記搬送アパチャの寸法が、前記第２の排出アパチャに最も近い前記搬送アパチャのエッジと前記搬送アパチャから最も遠い前記第２の排出アパチャのエッジとの距離よりも短い請求項１に記載のデポジタ。
【請求項４】
前記デポジタが操作され、基板上に材料を堆積するときに、前記第１の排出アパチャが、前記基板上にプリントされるフィーチャの幅よりも小さい幅を有する請求項１に記載のデポジタ。
【請求項５】
前記第１の排出アパチャ及び前記第２の排出アパチャが、楕円形又は円形である請求項１に記載のデポジタ。
【請求項６】
前記第１の排出アパチャ及び前記第２の排出アパチャが、長方形である請求項１に記載のデポジタ。
【請求項７】
前記搬送アパチャが、面取りされた側壁を有する請求項１に記載のデポジタ。
【請求項８】
前記デポジタの搬送〜排出間隔ＤＥが、４００μｍ以下である請求項１に記載のデポジタ。
【請求項９】
前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャの幅が、前記搬送アパチャの幅よりも大きい請求項１に記載のデポジタ。
【請求項１０】
基板上に材料を堆積する操作のときに、前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャを通る不活性ガスの総量のモル流量が、前記搬送アパチャを通る不活性ガスのモル流量よりも大きい請求項１に記載のデポジタ。
【請求項１１】
前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャのそれぞれが、５００μｍ以下の最大幅を有する請求項１に記載のデポジタ。
【請求項１２】
線状アレイに配列された、請求項１に記載のデポジタを複数含むことを特徴とするＯＶＪＰノズルブロック。
【請求項１３】
ＯＶＪＰデポジタを操作する方法であって、前記方法が、
ＯＶＪＰデポジタ中の搬送アパチャから、基板上に堆積される有機材料を含む搬送ガスを提供することと；
前記搬送アパチャの側方向に隣接して配置されている第１の閉じ込めガスアパチャ及び前記第１の閉じ込めガスアパチャに対して、前記搬送アパチャの側方向に隣接し、前記第１の閉じ込めガスアパチャの反対に配置されている第２の閉じ込めガスアパチャを介して、前記ＯＶＪＰデポジタと前記基板との間の領域に閉じ込めガスを提供することと；
前記搬送アパチャの前方に配置されている第１の排出アパチャ及び前記搬送アパチャの後方に配置されている第２の排出アパチャを介して、前記ＯＶＪＰデポジタと前記基板との間の前記領域から材料を除去することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャを通る不活性ガスの総量のモル流量が、前記搬送アパチャを通る不活性ガスのモル流量よりも大きい請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、非仮出願であり、その内容の全体を参照によって援用する、２０１７年５月２６日出願の米国仮特許出願第６２／５１１，７３０号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、ＯＶＪＰ技術を用いてデバイスを作製するためのデバイス及び技術、及びこれを用いて作製されるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
有機材料を利用する光電子デバイスは、いくつもの理由から、次第に望ましいものとなりつつある。そのようなデバイスを作製するために使用される材料の多くは比較的安価であるため、有機光電子デバイスは無機デバイスを上回るコスト優位性の可能性を有する。加えて、柔軟性等の有機材料の固有の特性により、該材料は、フレキシブル基板上での製作等の特定用途によく適したものとなり得る。有機光電子デバイスの例は、有機発光ダイオード／デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池及び有機光検出器を含む。ＯＬＥＤについて、有機材料は従来の材料を上回る性能の利点を有し得る。例えば、有機発光層が光を放出する波長は、概して、適切なドーパントで容易に調整され得る。
【０００４】
ＯＬＥＤはデバイス全体に電圧が印加されると光を放出する薄い有機膜を利用する。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明及びバックライティング等の用途において使用するためのますます興味深い技術となりつつある。数種のＯＬＥＤ材料及び構成は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、特許文献１、特許文献２及び特許文献３において記述されている。
【０００５】
リン光性発光分子の１つの用途は、フルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイの業界標準は、「飽和（ｓａｔｕｒａｔｅｄ）」色と称される特定の色を放出するように適合された画素を必要とする。特に、これらの標準は、飽和した赤色、緑色及び青色画素を必要とする。若しくは、ＯＬＥＤは、白色光を照射するように設計することができる。従来の、白色バックライトからの液晶ディスプレイ発光は、吸収フィルターを用いてフィルタリングされ、赤色、緑色、及び青色発光を生成する。同様の技術は、ＯＬＥＤでも用いられることができる。白色ＯＬＥＤは、単一のＥＭＬデバイス又は積層体構造のいずれかであることができる。色は、当技術分野において周知のＣＩＥ座標を使用して測定することができる。
【０００６】
本明細書において使用される場合、用語「有機」は、有機光電子デバイスを製作するために使用され得るポリマー材料及び小分子有機材料を含む。「小分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「小分子」は実際にはかなり大型であってよい。小分子は、いくつかの状況において繰り返し単位を含み得る。例えば、長鎖アルキル基を置換基として使用することは、「小分子」クラスから分子を排除しない。小分子は、例えばポリマー骨格上のペンダント基として、又は該骨格の一部として、ポリマーに組み込まれてもよい。小分子は、コア部分上に構築された一連の化学的シェルからなるデンドリマーのコア部分として役立つこともできる。デンドリマーのコア部分は、蛍光性又はリン光性小分子発光体であってよい。デンドリマーは「小分子」であってよく、ＯＬＥＤの分野において現在使用されているデンドリマーはすべて小分子であると考えられている。
【０００７】
本明細書において使用される場合、「頂部」は基板から最遠部を意味するのに対し、「底部」は基板の最近部を意味する。第一層が第二層「の上に配置されている」と記述される場合、第一層のほうが基板から遠くに配置されている。第一層が第二層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第一層と第二層との間に他の層があってもよい。例えば、間に種々の有機層があるとしても、カソードはアノード「の上に配置されている」と記述され得る。
【０００８】
本明細書において使用される場合、「溶液プロセス可能な」は、溶液又は懸濁液形態のいずれかの液体媒質に溶解、分散若しくは輸送することができ、且つ／又は該媒質から堆積することができるという意味である。
【０００９】
配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合、「光活性」と称され得る。配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に寄与していないと考えられる場合には「補助」と称され得るが、補助配位子は、光活性配位子の特性を変化させることができる。
【００１０】
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の「最高被占分子軌道」（ＨＯＭＯ）又は「最低空分子軌道」（ＬＵＭＯ）エネルギー準位は、第一のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近ければ、第二のＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位「よりも大きい」又は「よりも高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は、真空準位と比べて負のエネルギーとして測定されるため、より高いＨＯＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有するＩＰ（あまり負でないＩＰ）に相当する。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有する電子親和力（ＥＡ）（あまり負でないＥＡ）に相当する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、材料のＬＵＭＯエネルギー準位は、同じ材料のＨＯＭＯエネルギー準位よりも高い。「より高い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位は、「より低い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位よりもそのような図の頂部に近いように思われる。
【００１１】
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の仕事関数がより高い絶対値を有するならば、第一の仕事関数は第二の仕事関数「よりも大きい」又は「よりも高い」。仕事関数は概して真空準位と比べて負数として測定されるため、これは「より高い」仕事関数が更に負であることを意味する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、「より高い」仕事関数は、真空準位から下向きの方向に遠く離れているものとして例証される。故に、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣例に準ずる。
【００１２】
ＯＬＥＤについての更なる詳細及び上述した定義は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献４において見ることができる。
【発明の概要】
【００１３】
実施形態によれば、有機発光ダイオード／デバイス（ＯＬＥＤ）も提供される。前記ＯＬＥＤは、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置される有機層とを含むことができる。実施形態によれば、前記有機発光デバイスは、消費者製品、電子部品モジュール、及び／又は照明パネルから選択される１つ以上のデバイスに組み込まれる。
【００１４】
実施形態によれば、ＯＶＪＰデポジタが提供され、前記ＯＶＪＰデポジタは、基板上に堆積される有機材料のソース及びキャリアガスと流体連通している搬送アパチャと、前記搬送アパチャの前方に配置されている第１の排出アパチャと、前記搬送アパチャの後方に配置されている第２の排出アパチャと、前記搬送アパチャの側方向に隣接して配置されている第１の閉じ込めガスアパチャと、前記第１の閉じ込めガスアパチャに対して、前記搬送アパチャの側方向に隣接し、前記第１の閉じ込めガスアパチャの反対に配置されている第２の閉じ込めガスアパチャと、を含む。前記搬送アパチャ、前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャ、及び前記第１の閉じ込めガスアパチャ及び第２の閉じ込めガスアパチャは、前記デポジタの表面に並べられることができ、それによって前記デポジタが操作され、基板上に有機材料を堆積するときに、前記搬送アパチャから前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャの少なくとも１つへの材料の第１の流れは、前記第１の閉じ込めガスアパチャ及び第２の閉じ込めガスアパチャの少なくとも１つからの材料の第２の流れと平行である。前記デポジタと、前記デポジタが操作され、前記基板上に材料を堆積するときの基板との相対運動方向に平行な前記搬送アパチャの寸法は、前記第２の排出アパチャに最も近い前記搬送アパチャのエッジと前記搬送アパチャから最も遠い前記第２の排出アパチャのエッジとの距離よりも短いことができる。前記第１の排出アパチャは、前記デポジタが操作され、前記基板上に材料を堆積するときに、前記基板上にプリントされるフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）の幅よりも小さい幅を有することができる。例えば、前記第１の排出アパチャは、５０μｍ以下の幅を有することができる。前記排出アパチャ及び／又は前記閉じ込めガスアパチャは、楕円形、円形、長方形であることができる。前記搬送アパチャ及び／又は前記閉じ込めガスアパチャは、直線状の側壁又は面取りされた側壁を有することができる。前記デポジタは、様々なアパチャ間で様々な相対的なジオメトリを有することができる。例えば、前記デポジタの搬送〜排出間隔ＤＥは、４００μｍ以下であることができる。他の例としては、前記デポジタの搬送〜閉じ込め間隔ＤＣは、１３０μｍ以下であることができる。前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャの幅は、前記搬送アパチャの幅よりも大きいことができる。前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャのそれぞれは、５００μｍ以下の最大幅を有することができる。より具体的には、前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャのそれぞれは、１００μｍ〜５００μｍの範囲の最大幅を有する。
【００１５】
実施形態においては、本明細書中に開示されるＯＶＪＰデポジタを複数含むＯＶＪＰノズルブロックが提供される。各デポジタは、別々の搬送アパチャ、排出アパチャ、及び閉じ込めアパチャを含むことができる。これに代えて又は加えて、幾つかのアパチャは、排出アパチャが複数の搬送アパチャによって共有されるなど、複数のデポジタ構成間で、及び複数のデポジタ構成を横切って共有されることができる。
【００１６】
本明細書中に開示される前記デポジタを操作する実施形態も提供される。例えば、本明細書中に開示されるＯＶＪＰデポジタを操作する実施形態は、ＯＶＪＰデポジタ中の搬送アパチャから、基板上に堆積される有機材料を含む搬送ガスを提供することと、前記搬送アパチャの側方向に隣接して配置されている第１の閉じ込めガスアパチャ及び前記第１の閉じ込めガスアパチャに対して、前記搬送アパチャの側方向に隣接し、前記第１の閉じ込めガスアパチャの反対に配置されている第２の閉じ込めガスアパチャを介して、前記ＯＶＪＰデポジタと前記基板との間の領域に閉じ込めガスを提供することと、前記搬送アパチャの前方に配置されている第１の排出アパチャ及び前記搬送アパチャの後方に配置されている第２の排出アパチャを介して、前記ＯＶＪＰデポジタと前記基板との間の前記領域から材料を除去することと、を含む。デポジタが操作され、基板上に材料を堆積するとき、前記第１の排出アパチャ及び第２の排出アパチャを通る不活性ガスの総量のモル流量は、前記搬送アパチャを通る不活性ガスのモル流量よりも大きいことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタ及び技術の実施形態を用いて作製されることができる有機発光デバイスを示す。
【００１８】
【図２】図２は、本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタ及び技術の実施形態を用いて作製されることができる他の電子輸送層を有さない、反転された有機発光デバイスを示す。
【００１９】
【図３】図３は、単一のデポジタの拡大図と共にＤＥＣデポジタアレイの概略図を示す。
【００２０】
【図４】図４は、単一のＤＥＣデポジタの断面図を示す。
【００２１】
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、２つの異なるＤＥＣデポジタの断面を通る流れのシミュレーションされた流線の例を示す。
【００２２】
【図６】図６は、本明細書中に開示される実施形態に係る、基板の平面において見られるＰＤＣデポジタの一例の概略図を示す。
【００２３】
【図７Ａ】図７Ａは、基板の平面において、本明細書中に開示される実施形態に係る、ＰＤＣデポジタを通る流れのシミュレーションされた流線を示す。
【００２４】
【図７Ｂ】図７Ｂは、プリント方向に沿って、本明細書中に開示される実施形態に係る、ＰＤＣデポジタを通る流れのシミュレーションされた流線の断面図を示す。
【００２５】
【図８】図８は、本明細書中に開示される実施形態に係る、ＰＤＣデポジタを用いてプリントされたフィーチャのシミュレーションされた厚みのプロファイルを示す。
【００２６】
【図９】図９は、ＤＥスペーサ長さの関数として、種々の搬送流量で操作される本明細書中に開示される、実施形態に係る、ＰＤＣデポジタのシミュレーションされた基準化された堆積速度を示す。
【００２７】
【図１０】図１０は、ＤＥスペーサ長さの関数として、異なる搬送流量で操作される本明細書中に開示される実施形態に係る、ＰＤＣデポジタのシミュレーションされた材料利用効率を示す。
【００２８】
【図１１Ａ】図１１Ａは、本明細書中に開示される実施形態に係る、様々なＤＣ分離を有するＰＤＣデポジタによってプリントされたフィーチャのサイズを示す。
【００２９】
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本明細書中に開示される実施形態に係る、ＤＥスペーサ長さの関数として、種々の搬送流量で操作されるときに、ＰＤＣデポジタによってプリントされたフィーチャのサイズを示す。
【００３０】
【図１２Ａ】図１２Ａは、本明細書中に開示される実施形態に係る、浮上高さの関数として、ＤＥＣ及びＰＤＣノズルにおける堆積速度を示す。
【００３１】
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本明細書中に開示される実施形態に係る、浮上高さの関数として、ＤＥＣ及びＰＤＣノズルにおけるプリントされたフィーチャを示す。
【００３２】
【図１３】図１３Ａ及び図１３Ｂは、それぞれ直線状のアパチャ及び面取りされたアパチャにおける、プリント方向に法線の断面図に沿って見た、本明細書中に開示される実施形態に係る、ＰＤＣデポジタによって生成される流れの流線を示す。
【００３３】
【図１４】図１４Ａ及び図１４Ｂは、本明細書中に開示される実施形態に係る、基板の上から見た、それぞれ、面取りされたアパチャを有するデポジタ及び面取りされたアパチャを有さないデポジタによって生成された、基板上への有機流れの領域を示す。
【００３４】
【図１５】図１５は、本明細書中に開示される実施形態に係る、合成的なフィーチャを生成した、不均一な厚みを有するプリントされたフィーチャ２つがどのように重なったかを示す。
【００３５】
【図１６】図１６は、本明細書中に開示される実施形態に係る、重複する堆積を用いて、単一パスで非常に均一な合成的なフィーチャを堆積する例示的なＰＤＣデポジタ構成の概略図を示す。
【００３６】
【図１７】図１７は、本明細書中に開示される実施形態に係る、単一パスでＰＤＣノズルによってプリントされたフィーチャの厚みプロファイルを示す。
【００３７】
【図１８】図１８は、本明細書中に開示される実施形態に係る、長方形の搬送アパチャ、閉じ込めアパチャ、及び排出アパチャを有する例示的なＰＤＣデポジタ構成の概略図を示す。
【００３８】
【図１９】図１９は、本明細書中に開示される実施形態に係る、単一パスで長方形アパチャのＰＤＣデポジタによってプリントされたフィーチャの厚みプロファイルを示す。
【００３９】
【図２０】図２０は、本明細書中に開示される実施形態に係る、別々の（離散の；ｄｉｓｃｒｅｔｅ）排出アパチャを有するマイクロノズルアレイにおけるＰＤＣデポジタの配列の概略図を示す。
【００４０】
【図２１】図２１は、本明細書中に開示される実施形態に係る、デポジタ間で連続的である排出アパチャを有するマイクロノズルアレイにおけるＰＤＣデポジタの配列の概略図を示す。
【００４１】
【図２２Ａ】図２２Ａは、本明細書中に開示される実施形態に係る、図２１で示される構成を有するＰＤＣデポジタによって生成された流れのパターンを示す。
【００４２】
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、本明細書中に開示される実施形態に係る、図２１で示される構成を有するＰＤＣデポジタによってプリントされたフィーチャのフィーチャプロファイルを示す。
【００４３】
【図２３】図２３は、バッキングプレート及び注入ブロックに接続された、本明細書中に開示される実施形態に係るＰＤＣデポジタを有するマイクロノズルアレイの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
概して、ＯＬＥＤは、アノード及びカソードの間に配置され、それらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が印加されると、アノードが正孔を注入し、カソードが電子を有機層（複数可）に注入する。注入された正孔及び電子は、逆帯電した電極にそれぞれ移動する。電子及び正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在電子正孔対である「励起子」が形成される。光は、励起子が緩和した際に、光電子放出機構を介して放出される。いくつかの事例において、励起子はエキシマー又はエキサイプレックス上に局在し得る。熱緩和等の無輻射機構が発生する場合もあるが、概して望ましくないとみなされている。
【００４５】
初期のＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第４，７６９，２９２号において開示されている通り、その一重項状態から光を放出する発光分子（「蛍光」）を使用していた。蛍光発光は、概して、１０ナノ秒未満の時間枠で発生する。
【００４６】
ごく最近では、三重項状態から光を放出する発光材料（「リン光」）を有するＯＬＥＤが実証されている。参照によりその全体が組み込まれる、Ｂａｌｄｏら、「Ｈｉｇｈｌｙ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」、３９５巻、１５１〜１５４、１９９８；（「Ｂａｌｄｏ−Ｉ」）及びＢａｌｄｏら、「Ｖｅｒｙ  ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｇｒｅｅｎ  有機発光デバイスｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５巻、３号、４〜６（１９９９）（「Ｂａｌｄｏ−ＩＩ」）。リン光については、参照により組み込まれる米国特許第７，２７９，７０４号５〜６段において更に詳細に記述されている。
【００４７】
図１は、有機発光デバイス１００を示す。図は必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス１００は、基板１１０、アノード１１５、正孔注入層１２０、正孔輸送層１２５、電子ブロッキング層１３０、発光層１３５、正孔ブロッキング層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、保護層１５５、カソード１６０、及びバリア層１７０を含み得る。カソード１６０は、第一の導電層１６２及び第二の導電層１６４を有する複合カソードである。デバイス１００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。これらの種々の層の特性及び機能並びに材料例は、参照により組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４、６〜１０段において更に詳細に記述されている。
【００４８】
これらの層のそれぞれについて、更なる例が利用可能である。例えば、フレキシブル及び透明基板−アノードの組合せは、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５、８４４、３６３号において開示されている。ｐ−ドープされた正孔輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、５０：１のモル比でｍ−ＭＴＤＡＴＡにＦ４−ＴＣＮＱをドープしたものである。発光材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が組み込まれるＴｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第６，３０３，２３８号において開示されている。ｎ−ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、１：１のモル比でＢＰｈｅｎにＬｉをドープしたものである。参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５，７０３，４３６号及び同第５，７０７，７４５号は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したＩＴＯ層を持つＭｇ：Ａｇ等の金属の薄層を有する複合カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０９７，１４７号及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において見ることができる。
【００４９】
図２は、反転させたＯＬＥＤ２００を示す。デバイスは、基板２１０、カソード２１５、発光層２２０、正孔輸送層２２５、及びアノード２３０を含む。デバイス２００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。最も一般的なＯＬＥＤ構成はアノードの上に配置されたカソードを有し、デバイス２００はアノード２３０の下に配置されたカソード２１５を有するため、デバイス２００は「反転させた」ＯＬＥＤと称されることがある。デバイス１００に関して記述されたものと同様の材料を、デバイス２００の対応する層において使用してよい。図２は、いくつかの層が如何にしてデバイス１００の構造から省略され得るかの一例を提供するものである。
【００５０】
図１及び２において例証されている単純な層構造は、非限定的な例として提供されるものであり、本発明の実施形態は多種多様な他の構造に関連して使用され得ることが理解される。記述されている特定の材料及び構造は、事実上例示的なものであり、他の材料及び構造を使用してよい。機能的なＯＬＥＤは、記述されている種々の層を様々な手法で組み合わせることによって実現され得るか、又は層は、設計、性能及びコスト要因に基づき、全面的に省略され得る。具体的には記述されていない他の層も含まれ得る。具体的に記述されているもの以外の材料を使用してよい。本明細書において提供されている例の多くは、単一材料を含むものとして種々の層を記述しているが、ホスト及びドーパントの混合物等の材料の組合せ、又はより一般的には混合物を使用してよいことが理解される。また、層は種々の副層を有してもよい。本明細書における種々の層に与えられている名称は、厳しく限定することを意図するものではない。例えば、デバイス２００において、正孔輸送層２２５は正孔を輸送し、正孔を発光層２２０に注入し、正孔輸送層又は正孔注入層として記述され得る。一実施形態において、ＯＬＥＤは、カソード及びアノードの間に配置された「有機層」を有するものとして記述され得る。有機層は単層を含んでいてよく、又は、例えば図１及び２に関して記述されている通りの異なる有機材料の多層を更に含んでいてよい。
【００５１】
参照によりその全体が組み込まれるＦｒｉｅｎｄらの米国特許第５，２４７，１９０号において開示されているもののようなポリマー材料で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）等、具体的には記述されていない構造及び材料を使用してもよい。更なる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤが使用され得る。ＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第５，７０７，７４５号において記述されている通り、積み重ねられてよい。ＯＬＥＤ構造は、図１及び２において例証されている単純な層構造から逸脱してよい。例えば、基板は、参照によりその全体が組み込まれる、Ｆｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，０９１，１９５号において記述されている通りのメサ構造及び／又はＢｕｌｏｖｉｃらの米国特許第５，８３４，８９３号において記述されている通りのくぼみ構造等、アウトカップリングを改良するための角度のついた反射面を含み得る。
【００５２】
別段の規定がない限り、種々の実施形態の層のいずれも、任意の適切な方法によって堆積され得る。有機層について、好ましい方法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０１３，９８２号及び同第６，０８７，１９６号において記述されているもの等の熱蒸着、インクジェット、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，３３７，１０２号において記述されているもの等の有機気相堆積（ＯＶＰＤ）、並びに参照によりその全体が組み込まれる米国特許第７，４３１，９６８号において記述されているもの等の有機蒸気ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）による堆積を含む。他の適切な堆積法は、スピンコーティング及び他の溶液ベースのプロセスを含む。溶液ベースのプロセスは、好ましくは、窒素又は不活性雰囲気中で行われる。他の層について、好ましい方法は熱蒸着を含む。好ましいパターニング法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，２９４，３９８号及び同第６，４６８，８１９号において記述されているもの等のマスク、冷間圧接を経由する堆積、並びにインクジェット及びＯＶＪＤ等の堆積法のいくつかに関連するパターニングを含む。他の方法を使用してもよい。堆積する材料は、特定の堆積法と適合するように修正され得る。例えば、分枝鎖状又は非分枝鎖状であり、且つ好ましくは少なくとも３個の炭素を含有するアルキル及びアリール基等の置換基は、溶液プロセシングを受ける能力を増強するために、小分子において使用され得る。２０個以上の炭素を有する置換基を使用してよく、３〜２０個の炭素が好ましい範囲である。非対称構造を持つ材料は、対称構造を有するものよりも良好な溶液プロセス性を有し得、これは、非対称材料のほうが再結晶する傾向が低くなり得るからである。溶液プロセシングを受ける小分子の能力を増強するために、デンドリマー置換基が使用され得る。
【００５３】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、バリア層を更に含んでいてよい。バリア層の１つの目的は、電極及び有機層を、水分、蒸気及び／又はガス等を含む環境における有害な種への損傷性暴露から保護することである。バリア層は、基板、電極の上、下若しくは隣に、又はエッジを含むデバイスの任意の他の部分の上に堆積し得る。バリア層は、単層又は多層を含んでいてよい。バリア層は、種々の公知の化学気相堆積技術によって形成され得、単相を有する組成物及び多相を有する組成物を含み得る。任意の適切な材料又は材料の組合せをバリア層に使用してよい。バリア層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。好ましいバリア層は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第７，９６８，１４６号、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０９８号及び同第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２８２９号において記述されている通りの、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物を含む。「混合物」とみなされるためには、バリア層を構成する前記のポリマー及び非ポリマー材料は、同じ反応条件下で及び／又は同時に堆積されるべきである。ポリマー材料対非ポリマー材料の重量比は、９５：５から５：９５の範囲内となり得る。ポリマー材料及び非ポリマー材料は、同じ前駆体材料から作成され得る。一例において、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物は、ポリマーケイ素及び無機ケイ素から本質的になる。
【００５４】
本発明の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、種々の電気製品又は中間部品に組み込まれることができる多種多様な電子部品モジュール（又はユニット）に組み込まれることができる。このような電気製品又は中間部品としては、エンドユーザーの製品製造者によって利用されることができるディスプレイスクリーン、照明デバイス（離散的光源デバイス又は照明パネル等）が挙げられる。このような電子部品モジュールは、駆動エレクトロニクス及び／又は電源を任意に含むことができる。本発明の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、組み込まれた１つ以上の電子部品モジュール（又はユニット）を有する多種多様な消費者製品に組み込まれることができる。ＯＬＥＤの有機層に本開示の化合物を含むＯＬＥＤを含む消費者製品が開示される。このような消費者製品は、１つ以上の光源及び／又は１つ以上のある種の表示装置を含む任意の種類の製品を含む。このような消費者製品の幾つかの例としては、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、メディカルモニター、テレビ、掲示板、屋内若しくは屋外照明及び／又は信号送信用のライト、ヘッドアップディスプレイ、完全又は部分透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、レーザープリンター、電話、モバイル電話、タブレット、ファブレット、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡｓ）、ウェアラブルデバイス、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダー、ビューファインダー、マイクロディスプレイ（対角で２インチ未満のディスプレイ）、３−Ｄディスプレイ、バーチャルリアリティ又は拡張現実ディスプレイ、車両、共に並べた多重ディスプレイを含むビデオウォール（ｖｉｄｅｏ  ｗａｌｌｓ）、劇場又はスタジアムのスクリーン、及び看板を含む。パッシブマトリックス及びアクティブマトリックスを含む種々の制御機構を使用して、本発明に従って製作されたデバイスを制御することができる。デバイスの多くは、摂氏１８度から摂氏３０度、より好ましくは室温（摂氏２０〜２５度）等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されているが、この温度範囲外、例えば、摂氏−４０度〜＋８０度で用いることもできる。
【００５５】
本明細書において記述されている材料及び構造は、ＯＬＥＤ以外のデバイスにおける用途を有し得る。例えば、有機太陽電池及び有機光検出器等の他の光電子デバイスが、該材料及び構造を用い得る。より一般的には、有機トランジスタ等の有機デバイスが、該材料及び構造を用い得る。
【００５６】
幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、可撓性があること、丸めることができること、折ることができること、伸ばすことができること、曲げることができることからなる群から選択される１つ以上の特性を有する。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、透明又は半透明である。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、カーボンナノチューブを含む層を更に含む。
【００５７】
幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、遅延蛍光発光体を含む層を更に含む。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、ＲＧＢ画素配列又は白色及びカラーフィルター画素配列を含む。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、モバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、又はウェラブルデバイスである。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、１０インチ未満の対角線又は５０平方インチ未満の面積を有するディスプレイパネルである。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、少なくとも１０インチの対角線又は少なくとも５０平方インチの面積を有するディスプレイパネルである。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、照明パネルである。
【００５８】
発光領域の幾つかの実施形態においては、前記発光領域は、ホストを更に含む。
【００５９】
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、発光ドーパントであることができる。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、リン光、蛍光、熱活性化遅延蛍光、即ちＴＡＤＦ（Ｅ型遅延蛍光とも言われる）、三重項−三重項消滅、又はこれらの過程の組合せを介して、発光を生成することができる。
【００６０】
本明細書において開示されるＯＬＥＤは、消費者製品、電子部品モジュール、及び照明パネルの１つ以上に組み込まれることができる。前記有機層は、発光層であることができ、幾つかの実施形態においては、前記化合物は、発光ドーパントであることができ、他の実施形態においては、前記化合物は、非発光ドーパントであることができる。
【００６１】
前記有機層は、ホストを含むこともできる。幾つかの実施形態においては、２つ以上のホストが好ましい。幾つかの実施形態においては、使用される前記ホストは、ａ）双極性（ｂｉｐｏｌａｒ）材料、ｂ）電子輸送材料、ｃ）正孔輸送材料、又はｄ）電荷輸送の役割がほとんどないワイドバンドギャップ材料であることができる。幾つかの実施形態においては、前記ホストは、金属錯体を含むことができる。前記ホストは、無機化合物であることができる。
他の材料との組合せ
【００６２】
有機発光デバイス中の特定の層に有用として本明細書において記述されている材料は、デバイス中に存在する多種多様な他の材料と組み合わせて使用され得る。例えば、本明細書において開示されている発光性ドーパントは、多種多様なホスト、輸送層、ブロッキング層、注入層、電極、及び存在し得る他の層と併せて使用され得る。以下で記述又は参照される材料は、本明細書において開示されている化合物と組み合わせて有用となり得る材料の非限定的な例であり、当業者であれば、組み合わせて有用となり得る他の材料を特定するための文献を容易に閲覧することができる。
【００６３】
本明細書中に開示される様々な発光及び非発光層、並びに配列に、様々な材料が用いられることができる。好適な材料の例としては、その全体を参照によって援用する、米国特許出願公開第２０１７／０２２９６６３号に開示されている。
伝導性（導電性）ドーパント：
【００６４】
電荷輸送層は、伝導性ドーパントでドープされ、電荷キャリアの密度を大きく変え、それによりその伝導性を変えることとなる。伝導性は、マトリックス材料中の電荷キャリアを生成することで、又はドーパントのタイプに応じて増加され、半導体のフェルミ準位における変化も達成することができる。正孔輸送層は、ｐ型伝導性ドーパントでドープされることができ、ｎ型伝導性ドーパントは、電子輸送層中に用いられる。
ＨＩＬ／ＨＴＬ：
【００６５】
本発明の実施形態において使用される正孔注入／輸送材料は特に限定されず、その化合物が正孔注入／輸送材料として典型的に使用されるものである限り、任意の化合物を使用してよい。
ＥＢＬ：
【００６６】
電子ブロキング層（ＥＢＬ）は、発光層から出る電子及び／又は励起子の数を減らすために使用されることができる。デバイス中のそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して、大幅に高い効率及び／又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、ＯＬＥＤの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、ＥＢＬ材料は、ＥＢＬインターフェースに最も近接した発光体よりも高いＬＵＭＯ（真空準位により近い）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、ＥＢＬ材料は、ＥＢＬインターフェースに最も近接したホストの１つ以上よりも高いＬＵＭＯ（真空準位により近い）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。１つの態様においては、ＥＢＬ中に用いられる前記化合物は、下記に記載されるホストの１つとして、同じ分子又は同じ官能基を含む。
ホスト：
【００６７】
本発明の有機ＥＬデバイスの発光層は、発光材料として少なくとも金属錯体を含むことが好ましく、前記金属錯体をドーパント材料として用いるホスト材料を含んでいてもよい。前記ホスト材料の例は、特に限定されず、ホストの三重項エネルギーがドーパントのものより大きい限り、任意の金属錯体又は有機化合物を使用してよい。三重項の基準が満たされれば、いずれのホスト材料もいずれのドーパントと共に用いられてもよい。
ＨＢＬ：
【００６８】
正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）を使用して、発光層から出る正孔及び／又は励起子の数を低減させることができる。デバイス中のそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して大幅に高い効率及び／又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、ＯＬＥＤの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、ＨＢＬ材料は、ＨＢＬインターフェースに最も近接した発光体よりも低いＨＯＭＯ（真空準位から更に離れて）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、ＨＢＬ材料は、ＨＢＬインターフェースに最も近接したホストの１つ以上よりも低いＨＯＭＯ（真空準位から更に離れて）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。
ＥＴＬ：
【００６９】
電子輸送層（ＥＴＬ）は、電子を輸送することができる材料を含み得る。電子輸送層は、真性である（ドープされていない）か、又はドープされていてよい。ドーピングを使用して、伝導性を増強することができる。ＥＴＬ材料の例は特に限定されず、電子を輸送するために典型的に使用されるものである限り、任意の金属錯体又は有機化合物を使用してよい。
電荷発生層（ＣＧＬ）
【００７０】
タンデム型、又は積層型のＯＬＥＤ中で、ＣＧＬは、性能において重要な役割を果たし、それぞれ、電子及び正孔の注入ためのｎ−ドープ層及びｐ−ドープ層からなる。電子及び正孔は、前記ＣＧＬ及び電極から供給される。前記ＣＧＬ中の消費された電子及び正孔は、それぞれカソード及びアノードから注入された電子及び正孔によって再び満たされ、その後バイポーラ電流が徐々に安定した状態に達する。典型的なＣＧＬ材料は、輸送層で用いられるｎ型及びｐ型伝導性ドーパントを含む。
【００７１】
先に開示されるように、有機蒸気ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）は、ＯＬＥＤの層を堆積する技術の１つのタイプである。ＯＶＪＰ技術は、キャリアガスを使用して、加熱されたソース容器から基板に近接しているプリントノズルアセンブリに有機材料を輸送する。ＯＶＪＰ技術は、典型的には、基板表面上にインターレースされる（ｉｎｔｅｒｌａｃｅ；組み合わせる）ことができる、よく画定されたラインのアレイで発光材料を堆積し、多色ＯＬＥＤディスプレイを作製することができる。プリントノズルアセンブリの設計（ｄｅｓｉｇｎ）及び堆積条件は、プリントされたラインの特性を決定する。初期のＯＶＪＰプリントノズルは、典型的には、５０μｍのオーダーにおける線幅を有するプリントされたラインを生成することができた。しかしながら、このラインは許容できないオーバースプレーを有し、プリンティングを迅速に開始及び停止させることができなかった。堆積−排出−閉じ込め（ＤＥＣ）技術などの最近のＯＶＪＰ技術は、排出アパチャ及びガス閉じ込め流と組み合わせた搬送アパチャの組み合わせを用いて、線幅及びオーバースプレーを制限することができる。ＤＥＣデポジタは、例えば、特定のサイズ及びフィーチャプロファイルのフィーチャを生成するために、多種多様な形状のアパチャを有することができる。具体的なＤＥＣの設計及び技術の例としては、その各開示内容の全体を参照によって援用する米国公開番号第２０１５／０３７６７８７号、米国公開番号第２０１５／０３８０６４８号、及び国際公開第ＷＯ／２０１８／０２３０４６号よって更に詳細に記載される。
【００７２】
ガス閉じ込め技術は、高真空環境ではなく、典型的には５０Ｔｏｒｒ〜３００Ｔｏｒｒの範囲のチャンバ圧力を使用するという点で、従来のＯＶＪＰの概念からはずれている。閉じ込めガス流を使用し、所望の堆積領域から離れた有機材料の拡散及び輸送を防止することによって、オーバースプレーは、排除されることができる。ＤＥＣデポジタの設計の例は、図３の基板の視点から示されている。前記デポジタは、１つ以上の長方形の搬送アパチャ３０２を含む平面表面３０１を含む。搬送アパチャは、排出アパチャ３０３に隣接して（又は幾つかの実施形態においては、排出アパチャ３０３の間にある又は囲まれている）配置されていることができる。図３の例示的な配列においては、搬送アパチャ３０２は、排出アパチャ３０３の対の間に配置されるが、他の配列も用いられることができる。デポジタの操作中、搬送アパチャ３０２を通る材料の流れは、不活性な搬送ガス中に伴われる有機蒸気を含む。排出アパチャ３０３は、搬送流量よりも高い質量流量でデポジタの下方の領域からガスを取り出す。即ち、排出アパチャを通る材料の質量流量は、搬送アパチャを通る材料の質量流量よりも高い。したがって、排出は、搬送流、搬送流内に伴われる過剰な有機蒸気、及びデポジタを囲っている環境（ａｍｂｉｅｎｔ）から引き出されることができる閉じ込めガスの残りを除去する。搬送アパチャ３０２及び排出アパチャ３０３は、搬送−排出（“ＤＥ”）スペーサ３０４によって分離されることができる。この例においては、アパチャは、長軸がプリント方向３０５と平行であるように配置されているが、他の配列が用いられることもできる。
【００７３】
ＤＥＣ配列においては、デポジタは、典型的には、マイクロノズルアレイ３０６上に直線的に配列されているので、少なくとも１つの側部境界３０７に、各デポジタは個別のデポジタに面している。デポジタの頂部エッジ３０８及び底部エッジ３０９は、マイクロノズルアレイのエッジによって画定されることができる。デポジタの下部表面にエッチングされた分配トレンチ３１０は、閉じ込めガスのための低インピーダンス経路を提供し、それによって閉じ込めガス流が各デポジタの側部境界を横切って均一に分布されることができる。これに代えて又は加えて、閉じ込めガスは、特にこれらのチャネルが省略されている場合には、デポジタのエッジからから流入することができる。複数のプリントされたフィーチャが、デポジタアレイの幅を横切って可能な限り同一になるように、アレイは、デポジタ間のクロストークを最小にするように設計されることができる。例えば、エッジ効果を最小化するために、アレイのエッジに追加の排出アパチャが置かれることができる。したがって、マイクロノズルアレイの下の流動場は、周期的な対称性を有する。
【００７４】
プリントされた膜の平均厚みｔは、ｔ＝ηｊτ／ρによって求められ、式中ｊは、基板上への有機蒸気の質量流速であり、τは、基板上の所定の点がアパチャの下にある経過時間であり、ρは、凝縮された有機材料の密度である。利用効率ηは、基板上に凝縮する、デポジタから出る有機蒸気の割合である。τ＝ｌ／ｖ（式中、ｌは、デポジタ及び基板の相対運動方向におけるアパチャの長さであり、ｖは、プリントヘッドと基板との間の相対速度である）であるため、より長い搬送アパチャは、基板表面上の所定の点が、所定のプリント速度で長時間、アパチャの下にあることを可能にし、それによってより早いプリンティングを可能にする。したがって、多くの場合、製造技術が可能な限り、ＤＥＣデポジタのアパチャは作製されることができる。
【００７５】
図４において、ＤＥＣデポジタの一例が、プリント方向に法線な線における断面で示されている。搬送アパチャ４０１の幅は、Ｄである。搬送アパチャによる搬送ガスの質量流量は、ＱＤで示されている。搬送と排出との間のＤＥスペーサは、幅ＤＥ４０２を有し、排出は、幅Ｅ４０３を有する。デポジタの排出アパチャを通るガスの質量流量は、ＱＥである。デポジタ及び基板は、浮上高さギャップｇ４０５によって分離される。閉じ込めガスは、速度ＱＣでデポジタ４０６のエッジからデポジタに供給される。閉じ込めガス流は、有機蒸気の外側への広がりに対抗し、先に開示された排出アパチャを通って、堆積ゾーンから余分な有機蒸気を放出する。
【００７６】
多くの場合、高解像のフィーチャをプリントするときは、ＤＥＣデポジタの材料利用効率が比較的低くなることがある。排出アパチャ５０４に捕捉される前に、ＤＥスペーサ５０１は、搬送アパチャ５０２からの有機蒸気リッチな流れを、基板５０３と接触させるように向けることができる。図５Ａは、ＤＥスペーサが短く、それによって基板５０５近傍の搬送流の流線が希薄であり、よどみを表している構成を示す。搬送流５０６の大部分は、基板と顕著に接触することなく排出アパチャに直接移動する。対照的に、図５Ｂに示されているように、より幅いＤＥスペーサを有するデポジタについては、流れの流線は、基板５０７の近くにシフトされる。したがって、有機蒸気のより高濃度の部分が基板に接触する。
【００７７】
ＤＥ寸法の値が大きいほど、有機蒸気が効率的に用いられることができるが、より広いフィーチャをプリントしてしまう。これは、水平方向の速度がゼロである流れ場のよどみ面５０８の間に位置される基板の領域に、有機蒸気が堆積されるためである。閉じ込め５０９の流れが更なる広がりを制限し、余分な有機蒸気を排出アパチャに導くと、搬送アパチャからの有機蒸気は、よどみ面に対して外へ広がるが、遠くには広がらない。よどみ面の間の幅は、ＤＥと共に直線的に増加するので、ＤＥＣデポジタを用いてより小さいフィーチャをプリントするためには、より狭いＤＥスペーサが必要されることがある。したがって、ηとフィーチャサイズとの間にはトレードオフが存在する。幾つかの構成では、ディスプレイサイズのフィーチャを実現するためには、ηは５％以下であることができる。
【００７８】
本明細書中に開示されている実施形態においては、効率とフィーチャサイズとの間の予期されるトレードオフを部分的に軽減するために、先に記載されるＤＥスペーサをプリント方向と位置合わせすることができる。このような構成の一例は、図６に示されている。この構成において、搬送ガスは、先に開示されたように中央搬送アパチャ６０１を通って噴出され、他のＤＥＣタイプ配列と一致している。例えば、３つのアパチャの全てが、プリント方向６０３と平行又は本質的に平行な線上に配置されるように、搬送アパチャは、１対の排出アパチャ６０２によって囲まれることができる。本明細書で使用されるように、デポジタの構造物（ｆｅａｔｕｒｅｓ）は、プリント方向に関して互いに対する構造物の配置を参照して、他の構造物の「前方」又は「後方」に配置されるものとして記載されることができる。例えば、図６の搬送アパチャ６０１の前方及び後方に排出アパチャ６０２が配置されている。同様に、１つの排出アパチャは、他の一方の前方又は後方に配置されている。典型的には、本明細書中に開示されているＰＤＣデポジタは、単一の軸に沿って基板を横切ってデポジタを移動させることによって、操作されることができる。しかしながら、デポジタと基板との相対運動は、単一の軸に沿ったいずれかの方向であることができる。したがって、デバイスが軸に沿って前方方向に動作しているときに別の構造物の「前方」である構造物は、デバイスが軸に沿って後方方向に操作されているとき、前記構造物の「後方」にある。より一般的には、２つの構造物のそれぞれの少なくとも一部分を重ねる（ｏｖｅｒｌａｐｓ）、相対運動方向に平行な直線が存在する場合に、２つの構造物は、相対運動方向に沿って、「合わせられている」と記載されることができる。例えば、図６におけるそれぞれの搬送アパチャ６０１及び排出アパチャ６０２は、各アパチャの少なくとも一部分を重ねる直線となるように合わせられている。特定の例として、搬送アパチャ及び排出アパチャは、それらアパチャの中心が直線になるように合わせられていることができる。別の例として、各アパチャの中心が、アパチャの最大幅の５％以内など、全てのアパチャを重ねる直線の閾値距離内にあるように、アパチャを整列させることができる。プリント方向に平行である共通軸に沿って、アパチャが中央に配置されることが好ましいことがある。
【００７９】
２つ以上の閉じ込めガスアパチャ６０４は、プリント方向６０３に対して搬送アパチャのいずれかの側方側に位置されることができる。本明細書で使用されるように、デポジタが操作され、基板上に材料を堆積するときに、デポジタと基板との相対運動に対して垂直な直線が存在する場合、デポジタの構造物は、互いに対して「横方向に隣接して」と記載されることができ、それによって、２つの「横方向に隣接した」構造物のそれぞれは、少なくとも部分的に直線を重ねる。
【００８０】
類似しているが異なる配列は、米国公開番号第２０１５／０３７６７８７号に記載されている。搬送アパチャ、閉じ込めアパチャ、及び排出アパチャの個々の操作は、米国公開番号第２０１５／０３７６７８７号の刊行物及び本開示において類似しているが、具体的な配列及び結果として生じるガス流は、顕著に異なっていてもよい。例えば、米国公開番号第２０１５／０３７６７８７号の刊行物には、一般的には、排出アパチャが、搬送アパチャと閉じ込めガスソースとの間に配列されている構成が記載されている。即ち、ＤＥＣ型デポジタは、一般的には、図６において、排出アパチャが閉じ込めガスアパチャ６０４の位置に位置され、閉じ込めアパチャが排出アパチャの外側に位置されている（即ち、排出アパチャに対してデポジタノズルブロックの最も近い外側エッジに向かって）構成を用いる。本明細書中に開示されているＰＤＣデポジタは、示されているように、閉じ込めアパチャ６０４及び排出アパチャ６０２を並べる。
【００８１】
このようなＤＥＣデポジタとは更に対照的に、本明細書中に開示されている実施形態は、２つの間の境界を横切って互いにゼロではないが平行である搬送流及び閉じ込め流を提供する。これらの平行な搬送及び閉じ込め（ＰＤＣ）デポジタは、搬送流及び閉じ込め流の面内の運動が、平行ではなく、それらの界面で互いに対向していたＤＥＣ構成デポジタの配列及び操作と対比されることができる。本明細書中で更に詳細に開示されているように、ＰＤＣ構成は、許容可能な、プリント解像度及びフィーチャ厚みの均一性を維持しながら、材料利用効率及び寛大な浮上高さ公差において利点を提供することができる。
【００８２】
本明細書中に開示されているＰＤＣデポジタは、３つの一般的な幾何学的特性によって適切に記述され定義されることができる。第１は、第１のセグメント６０６が搬送アパチャの外側エッジ上で始まり、且つ終わり、第２のセグメント６０７が排出アパチャの外側エッジ上で始まり、且つ終わるように、デポジタの中心６０５を通る共線セグメントが存在するべきである。更に、第２のセグメント６０７が第１のセグメント６０６よりも長いことが好ましいことがある。デポジタの排出アパチャシステムの範囲は、一般的には、搬送アパチャシステムのものより大きい。搬送アパチャ６０１のいずれのセクションは、デポジタ表面の固体部分（ｓｏｌｉｄ  ｓｅｃｔｉｏｎ）によって、閉じ込めアパチャ６０４の最も近いセクションから分離されている。
【００８３】
本明細書中に開示されているＰＤＣデポジタの第２の幾何学的特性は、外側エッジから外側エッジまでの、排出アパチャシステムの最大幅６０８が、プリントされたフィーチャの意図されたサイズよりも小さいことである。例えば、５０μｍ四方のフィーチャをプリントするためには、排出アパチャの幅６０８は、５０μｍ超にするべきではない。これらのジオメトリに関して本明細書で使用する場合、「幅」とは、プリント方向及び基板法線の両方に直交している方向における、構造物の距離を指す。図６に示されている図においては、プリント方向６０３は、ページの上又は下に向かっており、基板法線は、プリント方向と直交する方向であり、ページ外にある。したがって、排出アパチャの「幅」６０８は、左から右へページを横切る距離を指す。
【００８４】
本明細書中に開示されているＰＤＣデポジタの第３の幾何学的特性は、搬送アパチャシステム６０９の最大幅もプリントされたフィーチャの意図されるサイズよりも小さいことである。本明細書で再び使用される搬送アパチャシステム６０９の「幅」は、排出アパチャ６０８に関して上述したような意味を有する。
【００８５】
本明細書中に開示されているＰＤＣデポジタの実施形態は、ＤＥＣ型デポジタのものよりもシャープではない閉じ込めを示すことができる。しかしながら、搬送流は、それから由来する搬送アパチャと、デポジタと基板との間の領域から未使用の材料及びキャリアガスを除去する排出アパチャとの間で、より長い通路をたどることができる。これは、搬送流中の有機材料が基板上に堆積することができる時間がより長くなり、それによって有機材料のより効率的な利用をもたらすことを意味する。
【００８６】
図７Ａは、図６に関して記載されるデポジタによって生成されることができる流れのパターンの例を示す。搬送アパチャ７０３の中心に対して、水平軸７０１は、ｘ方向（即ち、プリント方向に直交し、基板に平行である）に、ミクロン単位で変位を与え、垂直軸７０２は、ｙ方向（即ち、プリント方向に平行である）に、ミクロン単位で変位を与える。搬送流７０４は、搬送アパチャから排出アパチャ７０５へ通る。
【００８７】
先に開示したように、搬送流７０４は、閉じ込めアパチャ７０７から排出アパチャ７０５まで通過する閉じ込め流７０６によって囲まれることができる。注目すべきことに、キャリアガス中に同伴された有機材料の大部分は、搬送流７０４の流線と共に残り、搬送流７０４及び閉じ込め流７０６の交点によって境界を定められたポケット７０８に閉じ込める。この交点における速度分布は一定であり、ゼロではない。したがって、搬送流７０４及び閉じ込め流７０６は、流れ境界面において互いに平行に流れる。これは、先に開示され、例えば流れが平行ではない米国公開番号第２０１５／０３７６７８７号に記載されているＤＥＣデポジタにおける流れと対比されることができる。
【００８８】
閉じ込め流の第２の流線７０９は、デポジタのエッジに入るか、又はそこから提供されることができる。閉じ込め流７０９は、閉じ込め流７０６が設けられたものと同じ閉じ込めガスのソースなどを介して、積極的に提供されることができる、又は流れ７０９のための別の生成又は搬送機構の必要なく、チャンバ周囲における状態から生じることができる。閉じ込め流７０９は、搬送流７０４がアパチャ７０５の遠い側に引っ張られることを防ぐ、排出アパチャ７０５の少なくとも一部分の周りにある一般的に円弧形状の領域７１０を生成し、それによって堆積ゾーンを広げることができる。即ち、追加の閉じ込め流７０９は、有機蒸気を押し込み、それによって搬送アパチャに対向する側の排出アパチャへのみ進入させ、排出の対流作用を、有機蒸気プルームを広げることから防止する。これは、望ましくないオーバースプレー又は拡大及び／又はあまり画定されていないフィーチャを防止することができる。
【００８９】
図７Ｂは、プリント方向に平行に切り取られた断面に沿って、図７Ａと同じ流れパターンの概略図を示す。先に開示されているように、搬送流７０４（図７Ａ）は、プリント方向に平行であるＤＥスペーサ７１３の長さを横切って基板７１２と接触する。先に開示されているように、デポジタのエッジから供給された追加の閉じ込め流は、プリント方向に沿って搬送流の広がりに境界を定めるよどみ面７１４を生成する。これは、閉じ込め流がプリント方向に垂直な広がりを防ぐ、米国公開番号第２０１５／０３７６７８７号で開示されているＤＥＣ型配列と類似している。
【００９０】
図６及び図７Ａ〜７Ｂに示されているＰＤＣデポジタでプリントされたフィーチャの断面厚みプロファイルの例は、図８に示されている。水平軸８０１は、ｘ方向（すなわち、デポジタと基板との相対運動に対して垂直な基板を横切って）における、デポジタ中心線からの相対変位を示す。縦軸は、その位置における有機蒸気ｊの局所フラックスを任意単位で示す。したがって、曲線の形状は、デポジタでプリントされたフィーチャの厚みプロファイルと等価である。４つのラインのクラスタは、１００μｍ（８０３）、２００μｍ（８０４）、３００μｍ（８０５）、及び４００μｍ（８０６）のＤＥ間隔を有するデポジタで成長したフィーチャを表す。これらの結果から、この構成におけるＰＤＣデポジタの場合、最大フィーチャ厚みとフィーチャサイズの両方における主な決定要因は、ＤＥであることが分かる。この例で用いられる「フィーチャサイズ」は、その最大値の５％（ＦＷ５Ｍ）でのプロファイルの全幅を指し、その例としては、ＤＥ＝２００μｍの場合は、８０７として示される。計算流体力学ソフトウェアを用いて、本明細書中に開示される様々な実施形態のシミュレーションによって、本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタのために示される線幅、プリントされたフィーチャ厚みプロファイル、効率の推定、及び他の性能データが得られた。
【００９１】
先に開示したように、搬送流から基板直上の比較的よどんでいるガス層への有機材料の拡散は、基板上への有機材料の堆積を可能にする。しかしながら、搬送流と閉じ込め流との間の有機材料の拡散は、一般的には、デポジタによってプリントされたフィーチャの広がりをもたらす。両方のプロセスに利用可能な時間は、堆積アパチャと排出アパチャとの間の間隔が広がるにつれて増加する。すなわち、より高いＤＥ間隔は、一般的には、堆積された材料の量の増加及び／又は有機材料の堆積における効率、並びにプリントされたフィーチャの望ましくない広がりの両方をもたらす。ＤＥＣデポジタと同様に、ηとプリントされたフィーチャサイズとの間にはトレードオフが存在する。しかしながら、図８に示される結果に示されるように、ＤＥＣデポジタ及び他のＯＶＪＰデポジタの配置と比較した場合、本明細書中に開示されるＰＤＣのジオメトリにおいて厳しくないことがある。
【００９２】
更に図８を参照して、各クラスタ８０３、８０４、８０５、及び８０６における個々のプロファイルは、種々の排出〜閉じ込め（ＤＣ）間隔を有するＰＤＣデポジタによって生成されたプロファイルを反映する。ＤＣ間隔５０μｍ（８０７）、８０μｍ（８０８）、１１０μｍ（８０９）、及び１３０μｍ（８１０）におけるＤＣ間隔でのプロファイルが示される。図８は、より大きいＤＣ間隔を有するＰＤＣデポジタが、中心に鋭く尖っていない、より均一な堆積プロファイルを有するフィーチャをプリントする傾向がある。例えば、１３０μｍのＤＣ間隔８１０のプロファイルは、５０μｍのＤＣ間隔８０７のプロファイルよりも広い中心ピーク及びより均一な幅を有するプロファイルを有する。
【００９３】
約３００μｍ未満のＤＥ間隔においては、ＦＷ５Ｍは、ＤＣの増加と共に僅かに増加することが分かる。しかしながら、約３００μｍ以上のＤＥ間隔においては、ＦＷ５Ｍは、ＤＣの増加と共に僅かに減少することが分かる。より大きいＤＣ間隔は、排出アパチャに達する前に、閉じ込めガスがｘ軸に沿って更に内側に流れることを必要とし、それによって搬送流中の有機蒸気の外側への広がりを減少させる。より大きいＤＣ間隔は、より広い中心及びより狭い外側エッジの裾（ｔａｉｌｓ）を有するフィーチャを生成するので、４００μｍのＤＣ間隔８０６のフィーチャプロファイルは、８１１で互いに交差し、より小さいＤＣ間隔は、より狭い中心及びより広い裾を有するプロファイルを生成する。より広いＤＥ間隔は、ＤＥの比較的小さい値におけるηも改善する。理由としては、より広い間隔は、当初有機蒸気を基板上のより広い領域に亘って広げるが、ＤＥ間隔の増加に伴いその効果は顕著ではなくなるからである。
【００９４】
図９は、図６に示される例示的なデポジタについての堆積速度データを示し、ミクロン単位でデポジタのＤＥ間隔の関数９０１における、規格化された全堆積速度Ｊ（９０２）をプロットする。９０２に示される全有機フラックスＪは、先に開示されるようにｊであり、堆積されたフィーチャ幅を横切って積分されている。より大きいＤＥ間隔は、各流速（２ｓｃｃｍ、４ｓｃｃｍ、及び６ｓｃｃｍ）において、より高い全流速をもたらすことが分かる。
【００９５】
図１０は、デポジタＤＥ間隔の関数９０１と同じデポジタ構成についての材料利用効率η１００１を示す。より大きなＤＥ間隔は、有機蒸気が搬送流から拡散して、基板に付着するための時間を増加させ、それによって先に開示されるｊ及びηの両方の増加することが分かる。注目すべきは、Ｊは、約２００μｍ未満のＤＥ間隔に関してＱＤとほとんど依存しない。そのような構成においては、ＤＥ間隔は、拡散境界層が基板上に展開するには十分ではない。また、２ｓｃｃｍ（１００２）と４ｓｃｃｍ（１００３）の搬送アパチャ（ＱＤ）を通る質量流量を有するデポジタ間の堆積速度における差は、約２００μｍを超えるＤＥにおいて顕著に増加することが理解できる。しかしながら、４ｓｃｃｍ（１００３）及び６ｓｃｃｍ（１００４）の質量流量との間のＪの差は、ＤＥの観察された範囲に亘って比較的小さいままである。
【００９６】
これらの結果は、部分的に説明することができる。というのも、より高いＱＤ値で搬送アパチャから噴出される追加の材料が、排出アパチャを通して抽出される前に、基板に行き渡らないことがあるからである。したがって、材料の利用は、効率的にならず、ηとＱＤは、約２００μｍ以下のＤＥ間隔においてほぼ相反則関係（ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ  ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ）を有することができる。ηとＱＤとの間の関係は、より高いＤＥ値では影響を受けにくいが、一般に、ηは、ＱＤが増加するにつれて依然として減少する。
【００９７】
図６〜７に示されるデポジタ構成を用いた図８に示されるフィーチャのためのフィーチャサイズの傾向は、図１１Ａに図示され、デポジタのＤＥ間隔の関数として、ミクロン単位で、プリントされたフィーチャのＦＷ５Ｍ（プロファイル最大値の５％に対する全幅）を示す。このプロットが示すように、デポジタＤＥの間隔の長さは、フィーチャサイズがＤＥサイズと直線的又は略直線的に増加するにつれて、最も明白な影響をもたらすことが分かった。
【００９８】
フィーチャサイズに対する次に大きな影響は、デポジタのＤＣ間隔の値に依存する。デポジタによってプリントされたフィーチャのフィーチャサイズは、２０μｍ（実線１１０３によって結ばれた黒丸ドット１１０２）、８０μｍ（破線１１０５によって結ばれた白丸ドット１１０４）、１１０μｍ（点線１１０７によって結ばれた×１１０６）、１３０μｍ（一点鎖線１１０９で結ばれた黒三角形１１０８）のＤＣ間隔で示される。前述したように、ＤＥ距離が約３００μｍ未満であるときは、ＤＣ距離を増加させることによって、得られるフィーチャのＦＷ５Ｍが増加し、そうでない場合はフィーチャＦＷ５Ｍが減少することが分かる。具体的な例として、ＤＥ分離が８０μｍから１１０μｍまで増加すると、３００μｍのＤＥを有する図６〜７に示されるＰＤＣデポジタによってプリントされたフィーチャのＦＷ５Ｍは、１６９μｍから１５１μｍまで減少する。
【００９９】
同様に、図１１Ｂは、２ｓｃｃｍのＱＤ流量における１００μｍ（１１０９）、２００μｍ（１１１０）、３００μｍ（１１１１）、及び４００μｍ（１１１２）のＤＥ距離で、ミクロン単位におけるデポジタのＤＣ距離の関数として、ミクロン単位のプリントされたフィーチャ幅を示す。図示されるように、より大きいＤＣ距離が搬送アパチャ下の初期堆積ゾーンの幅を増加させるので、フィーチャサイズは、比較的短いＤＥ長でＤＣと共に増加することが分かった。逆に、プリントされたフィーチャ幅は、ＤＥ距離がより大きい場合、より高いＤＣ距離で減少する。これは、より広く間隔を空けて配置された閉じ込めアパチャから中央に位置される排出までのキャリアガスの内向きの対流が、搬送流中の有機蒸気の外向きの拡散を抑えるためである。
【０１００】
デポジタのＱＥ及びＱＤの値が比例して増加されると仮定すると、プリントされたフィーチャのサイズに対する全堆積質量流量ＱＤの影響は、比較的小さい又は無視できる。図１１ＡのＤＥ及びＤＣ条件の各セットについてプロットされた３つの別々の点は、ＱＤ＝２ｓｃｃｍ、４ｓｃｃｍ、及び６ｓｃｃｍにおけるＦＷ５Ｍ値を表す。図８〜１１を参照して説明された他の全ての例については、ＱＥ／ＱＤ＝４及びＱＣ／ＱＤ＝１．５である。異なるガスの流速にも関わらず、プリントされたフィーチャサイズが集団となる（ｃｌｕｓｔｅｒ  ｔｏｇｅｔｈｅｒ）ことが分かっている。
【０１０１】
フィーチャサイズが流速に依存しないという結果は、予想外である。搬送ガスと閉じ込めガスの隣接する流れの間の拡散が、一般的にプリントされたフィーチャの広がりを引き起こすので、このような結果は、反直感的（ｃｏｕｎｔｅｒｉｎｔｕｉｔｉｖｅ）である。したがって、予想される広がりは、有機蒸気がデポジタの下に留まる全時間、及びそれゆえガス速度に依存する。最も近い流体薄層からの有機蒸気のみが高い搬送流速度で基材に到達できることに留意することによって、この見かけの矛盾は説明されることができる。これらの薄層（ｌａｍｉｎａｅ）の速度は、バルクの速度よりはるかに遅い。基板付近の搬送ガスの運動は、全体的な流速に大きく影響されず、そのためフィーチャの大きさも大きく影響されない。
【０１０２】
ＤＥスペーサの長さは、ＤＥＣデポジタの下部の流れ場の特徴的な長さを画定する。したがって、搬送ジェットは、一般的には、ＤＥ距離の約２倍〜約３倍超の、基板とデポジタの下部表面との間における浮上高さギャップｇを超えて、基板上に有機蒸気を堆積することはできない。したがって、ＤＥＣデポジタの性能は、より高い浮上高さで著しく低下することがある。対照的に、本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタ構成におけるより大きなＤＥ間隔は、より高い浮上高さでＰＤＣデポジタが操作されることを可能にし、それによって生産条件下におけるデポジタと基板との間の衝突リスクを低減する。
【０１０３】
図１２Ａは、本明細書中に開示される、ＤＥＣデポジタにおける及びＰＤＣデポジタにおける浮上高さｇの関数として、材料利用効率ηのプロットを示す。両方のデポジタ設計における浮上高さが増加するにつれて、材料利用効率は減少する。しかしながら、ＰＤＣデポジタ設計は、浮上高さの調査範囲に亘って、比較のＤＥＣデポジタの３倍の効率を有することができることが分かった。ＰＤＣデポジタの効率曲線は、実線１２０２として示され、ＤＥＣデポジタの曲線は、破線１２０３として示される。同等の性能を達成するためには、ＰＤＣデポジタは、ｇ＝１００μｍでη＝０．１によって操作されることができ、一方、比較のＤＥＣデポジタは、一般的には、ｇ＝３０μｍ内に保持されなければならない。
【０１０４】
図１２Ｂは、ＤＥＣデポジタ１２０５と比較して、本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタ１２０４でプリントされたフィーチャから予期されるＦＷ５Ｍのプロットを示す。フィーチャサイズは、ＤＥＣデポジタよりもＰＤＣデポジタが浮上高さの範囲を横切ってより安定であることが理解できる。例えば、最大許容フィーチャサイズが１４０μｍである場合、ＰＤＣデポジタは、１００μｍの浮上高さで動作されることができ、比較のＤＥＣデポジタは、７５μｍ以下の浮上高さを必要とすることができる。図１２Ｂに示されるように、本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタは、デポジタが必要とされる材料利用効率又はフィーチャ仕様を満たすことができる、浮上高さを拡大する。
【０１０５】
図６及び図７に示されるように、直線状側面を有する円形のアパチャは、より高いＱＤ値で搬送流及び閉じ込め流の間の望ましくない混合を生じさせることがある渦を発生させることがある。本明細書中に記載されているＰＤＣデポジタの幾つかの実施形態は、アパチャを囲む面取りされた側壁を用いることによって、そのような渦を防止又は抑制する。面取りされていない側壁ＰＤＣデポジタ及び面取りされたデポジタによって生成された流れ場の例が、図１３Ａ及び１３Ｂにそれぞれ示される。図１３Ａに示されるように、搬送流は、直線状側面の搬送部１３０１と閉じ込め部１３０２とを通ってデポジタ断面に注入される。図１３Ｂは、搬送アパチャ及び閉じ込めアパチャが面取りされた側壁１３０３を有する同様の構成を示す。直線状のアパチャは、搬送アパチャ１３０１と閉じ込めアパチャ１３０２との間に再循環セル１３０４を生成することがあり、更に閉じ込めアパチャ１３０２の外側により強い再循環セル１３０５を生成することがが分かった。搬送アパチャと閉じ込めアパチャとの間の再循環セルは、面取りされた側壁のために消失し、外側の再循環セルは大幅に最小化される。
【０１０６】
面取りされた配列においてこれらの再循環ゾーンがなくなることで、搬送流と閉じ込め流との間の対流混合を著しく減少する又は排除する。これは、それぞれ、直線状の側壁の場合及び面取りされた側壁の場合について、図１４Ａ及び図１４Ｂにおいてプロットされた有機フラックスの輪郭から見ることができる。図１４Ａにおける直線状の側壁配列は、プリント方向に沿って外側に延びている堆積の長い突出部１４０２を有した状態で、中心付近に高有機フラックス１４０１のゾーンを示す。追加の堆積突出部１４０３は、プリント方向に直交する中心から外側に側方向に延びている。これらの堆積領域は、プリントされたフィーチャを広げるが、図１３Ｂに示されるように搬送アパチャ及び閉じ込めアパチャが面取りされていれば、低減又は排除されることができる。
【０１０７】
幾つかの実施形態では、所望のプリントされたフィーチャのジオメトリ又は配列を達成するために、基板上にデポジタの複数のパスを使用することが望ましい場合がある。例えば、チャンバ圧力でのＮ２搬送流の２ｓｃｃｍの全質量流量ＱＤについては、最適なＤＥスペーサの長さは２５０μｍである。５０μｍのＤＣ距離と５０μｍの浮上高さｇにおいて、１２０μｍのＦＷ５Ｍを有するフィーチャは、直径が２０μｍの搬送アパチャ及び閉じ込めアパチャ、並びに直径が３５μｍの排出アパチャを有する、本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタを用いてプリントされることができる。そのようなデバイスの材料利用効率は、約２０％であり、比較のＤＥＣデポジタで達成可能であると考えられている効率の約２倍である。しかしながら、ＰＤＣデポジタからのフィーチャ均一性は、単一のパスにおいて、図１及び２に関して説明されたＯＬＥＤにおける使用などの電子工学的に有用な薄膜のプリントを可能にするには十分ではないことがある。したがって、幾つかの実施形態においては、フィーチャは、２つ以上のパスでプリントされることができる。図１５は、本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタを用いた２パスから得られた堆積プロファイルを示す。別々のパスで堆積された２つの同一のフィーチャ１５０１は、距離１５０２分だけ互いにずらされてもよく、それによりオーバーラップが生じ、フィーチャ中心の周りに所望の幅に亘って、必要とされる厚み均一性を有する複合フィーチャ１５０３を生成する。図８〜図１２を参照して記載されるように、計算された又は測定されたフィーチャプロファイル及び／又は幅に基づいて、分離距離１５０２は、決定されることができる。
【０１０８】
これに代えて又は加えて、図１６に示される種類のデポジタを用いて、非常に均一なフィーチャは、達成されることができる。この配列においては、第１の搬送アパチャ１６０１は、第２の搬送アパチャ１６０２から、プリント方向６０３に垂直に測定された距離Δ１６０３分だけずらされることができる。先に開示したように、２つ以上の排出アパチャ１６０４は、プリント方向に平行に、デポジタの中心線に沿って等距離点で位置されることができる。先に開示したように、閉じ込めアパチャ１６０５は、各搬送アパチャの各外側に位置されることができる。
【０１０９】
搬送アパチャ、排出アパチャ、及び閉じ込めアパチャは、先に開示されるように、円形、楕円形、長方形、又は任意の他の所望の形状であることができる。例えば、この構成における排出アパチャ１６０４は、プリントされたフィーチャの厚み均一性を改善するために、正方形であることができる。円形排出アパチャ１６０４を用いて、デポジタの幅に沿った搬送流のための異なるパスの長さを作製することができる。これは、搬送流の流線をデポジタの中心線に向けることで、より鋭く尖った堆積プロファイルを作製し、分散された搬送アパチャの利点を減少させる。
【０１１０】
図１７は、搬送アパチャ分離距離Δの範囲における、図１６に示されるデポジタの構成によって生成されるフィーチャについての堆積プロファイルを示す。フィーチャのスケール及び位置は、図８で用いられるものと同じである。単一の搬送アパチャのみを有するデポジタによって生成される比較のフィーチャは、参照番号１７０１に示される。４０μｍ（１７０２）、８０μｍ（１７０３）、１２０μｍ（１７０４）、及び１６０μｍ（１７０４）の搬送アパチャ分離におけるフィーチャプロファイルが示される。１５４μｍのＦＷ５Ｍをもつ９１％の所望の均一性が、分離距離Δが４０μｍで達成されることが分かった。
【０１１１】
先に開示されるように、様々な形状が、搬送アパチャ、閉じ込めアパチャ、及び排出アパチャに用いられることができる。図１８は、デポジタの幅を横切って有機蒸気のより均一な分布を提供するように、搬送アパチャ及び閉じ込めアパチャが長方形である実施形態を示す。前に示し記載されるように、円形の搬送アパチャの構成は、搬送流の大部分を各アパチャの中心に向けることができる。対照的に、搬送アパチャ１８０１などの長方形のスリットアパチャは、所望の堆積ゾーンを横切って、より均一に有機蒸気を広げることができる。これに代えて又は加えて、幾つかの実施形態においては、長方形の閉じ込めアパチャ１８０２は、搬送流と閉じ込め流との間のより迅速な移行を提供することによって、円形アパチャよりもより効果的であることがある。これに代えて又は加えて、長方形の排出アパチャ１８０３を用いて、図１７に関して記載される搬送ガスの流線のための均一なパスの長さを生成することができる。幾つかの実施形態においては、搬送アパチャ１８０１と閉じ込めアパチャ１８０４との間の仕切り（ｄｉｖｉｄｅｒ）は、デポジタ中のポケット内に設けられる（ｒｅｃｅｓｓｅｄ）ことができ、それによって、搬送流及び閉じ込め流がデポジタと基板との間のギャップに、スムーズな流れとして入る。
【０１１２】
図１９は、下記の構成（１９０１：（ｇ＝５０μｍ、ＤＥ＝２００）、１９０２：（ｇ＝５０μｍ、ＤＥ＝３００）、１９０３：（ｇ＝１００μｍ、ＤＥ＝２００）、及び１９０４：（ｇ＝１００μｍ、ＤＥ＝３００））における、四角のアパチャのデポジタによって堆積されたフィーチャの厚みプロファイルを示す。１００μｍの浮上高さｇと３１０μｍのＤＥ距離で、最適性能が得られることができることが分かった。デポジタによって生成されるフィーチャは、９３．４％の厚み均一性と１５０μｍのＦＷ５Ｍ（１９０７）とを有する。これは、η＝０．０９０の材料利用効率で動作する。
【０１１３】
幾つかの実施形態においては、デポジタは、反復しているアレイに並べられている複数のＰＤＣデポジタユニットを含むことができ、それによって複数のフィーチャが同時に堆積されることができる。例えば、図２０は、単一のノズルブロックにおける直線状のアレイ２００２で並べられている、図１８に示される複数のデポジタ構成２００１を含む配列を示す。ノズルブロックのデポジタ面は、基板の面に平行であり、プリント方向は、３０５で示される。この構成は、図３に示されるＤＥＣノズルアレイのものと類似している。個々のデポジタは、互いに干渉しないように設計され、位置されることができ、それによって各デポジタの性能は、全アレイサイズに依存しない。アレイの端部の近くでは、正確ではないことがあるが、アレイの下部の流れ場の周期性は、推測することができる。幾つかの実施形態においては、排出アパチャ及び閉じ込めアパチャのみを有する１つ以上の非堆積ユニット２００３がアレイの端部に配置され、デポジタ上のこれらのエッジ効果を低減又は最小化することができる。
【０１１４】
図２０に示されるような複数のデポジタのアレイを含むノズルブロックを用いて、ＲＧＢ  ＯＬＥＤディスプレイの発光層などの用途のための均一な間隔のラインのアレイをプリントすることができる。このような用途においては、所望のプリントラインアレイと同じピッチでデポジタを配置することが好ましいことがある。これが可能ではない場合、ラインアレイを複数のパスでプリントできるように、デポジタは、複数のラインピッチ２００４で分離されることができる。堆積される材料の動作温度において予期されるアレイの熱膨張を説明するために、デポジタレイアウトの間隔も選択されることもできる。図２０は、閉じ込めアパチャが単一のデポジタに閉じ込めガスを提供することができる配列を示す。そのような配列は、プリントするフィーチャのサイズに対して、デポジタが比較的広いピッチで間を空けるマイクロアレイ設計に適していることができる。アレイには、デポジタ間の分離スペース２００５など、閉じ込め流が必要ない又は望まれない領域を含むことができるので、これらの領域におけるガス流がよどむままであることある。しかしながら、搬送流レーンの両側が閉じ込め流に覆われることが望ましいことがある。
【０１１５】
代わりに、単一の閉じ込めアパチャを用いて、複数のデポジタ配列に閉じ込め流を提供することができる。図２１は、閉じ込めアパチャ２１０１が２つの隣接するデポジタ２１０２に閉じ込めガスを提供することができるノズルブロックを示す。この構成は、フィーチャサイズがデポジタピッチ２１０３に対して比較的広いマイクロアレイ設計に有用であることができる。アパチャの数を最小限にすることによって、ノズルブロックの複雑さを低減することができる一方で、デポジタをより近接して空けることを可能にする。閉じ込め流の幅は、搬送流のものと略同じであるので、プリントされたフィーチャの望ましいＦＷ５Ｍがデポジタのピッチの３０％を超えると、隣接するデポジタの閉じ込め流アパチャを分離する利点がない。
【０１１６】
例えば、１２０μｍのＦＷ５Ｍ及び３２０μｍのピッチを有するラインのアレイが望まれる場合、３２０μｍのピッチを有するデポジタアレイ又はその複数が用いられることができる。３２０μｍのピッチを有するデポジタアレイは、シングルパスでラインをプリントすることができる。このようなデバイスは、例えば、各閉じ込めアパチャが２つの隣接するデポジタに閉じ込めガスを提供するように設計されることができる。別の例として、９６０μｍのピッチを有するデポジタアレイは、ラインをプリントするための３回のパスを必要とし、各閉じ込めアパチャが１つのデポジタのみに閉じ込めガスを提供するように構成され得る。
【０１１７】
図２１に示される排出アパチャ２１０４は、隣接するデポジタに伸展して、延びている連続的なスリットであることができる。これは、ノズルアレイの設計と作製の両方を簡便にする。搬送アパチャと閉じ込めアパチャとの間の仕切りは、幾分か流れを乱すが、ｘ方向の流れ場の入口と出口の条件における変動は最小である。搬送ガス及び閉じ込めガス流が、同等の粘性（ｖｉｓｃｏｓｉｔｉｅｓ）を有する場合、組成物のみの差によって規定され、流れ場は効果的に２次元になる。このような設計は、例えば、個々のユニットの単純さが望まれる高密度に充填されたデポジタのアレイと共に使用するのに有利であることができる。ｘ軸に沿った流れ場の変動は、図８に関して開示されるように、排出に近い搬送流中の蒸気の拡散性の広がりを抑えるために使用されることができるので、離散した排出アパチャのアレイと比較して不利であるかもしれない。
【０１１８】
図２２Ａは、図２１に示されるデポジタ構成により生成されたガス流の流線を示す。この例においては、搬送アパチャ２２０１は、幅１００μｍであり、１０μｍの隔壁２２０２分だけ、隣接する閉じ込めアパチャから分離されている。搬送アパチャ間の閉じ込めアパチャ２２０３は、幅２０７μｍで、３１７μｍのデポジタピッチである。搬送流速２２０４は、デポジタ当たり４ｓｃｃｍ、閉じ込め流速２２０５は、デポジタ当たり８．３ｓｃｃｍである。これらの流速は、例えば、デポジタの中心線から排出２２０６への流れがその幅を横切って一定であるように選択されることができる。排出を通る流れは、組み合わされた搬送流及び閉じ込め流の約２倍であることができる。この差は、デポジタ面２２０８のエッジから排出まで流れる、アレイの周りのガス環境から供給される第２の閉じ込め流２２０７で作られる。
【０１１９】
このデポジタ配列を用いてプリントされたフィーチャの堆積プロファイルは、図８で用いられるものと同じスケール及び位置を用いて、垂直軸をプリントされた最大厚みに規格化させて、図２２Ｂに示される。図示されるように、フィーチャは、１００μｍの浮上高さｇにおいて、１０７μｍのＦＷ５Ｍ、６９％の均一性、５．８％の材料使用効率を有することが分かった。６０μｍ分ずらされたデポジタによって２回のパスで、フィーチャが堆積される場合、９６％の均一性が達成されることができる。
【０１２０】
本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタは、中サイズのフィーチャのＯＶＪＰプリンティングに特に適していることができる。このようなフィーチャは、依然としてそれぞれｍｍ未満のスケールであるが、２５μｍ〜５０μｍの範囲における側壁の高さを必要としないことがある。このスケールでは、隣接するフィーチャ間の移行は、堆積の全体的な効率よりも重要ではないことがある。例えば、本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタ及び技術は、約２５０μｍ〜約３００μｍ以下のフィーチャ（即ち、基板を横切って、且つそれに平行な方向に最大の主軸寸法を有する、約２５０μｍ〜約３００μｍ以下のフィーチャ）に特に適していることができる。
【０１２１】
先に開示したように、本明細書中に開示されるように、望まれるフィーチャサイズ及び解像度に基づいて、ＰＤＣデポジタ部品及びノズルブロックに用いられるために、様々な寸法が選択されることができる。一般的には、排出アパチャが、搬送アパチャよりも広いことが望ましいことがあり、少なくとも部分的には、排出アパチャによって除去されている材料の全流量は、搬送アパチャによって提供されている総量よりも大きいという結果になることが望ましいことがある。即ち、ＰＤＣデポジタ又はノズルブロック中の排出アパチャを通って除去される不活性ガスのモル流量が、先に開示されたようなデポジタ又はノズルブロック中の搬送アパチャによって提供される不活性ガスの総量のモル流量よりも大きいことが望ましい場合がある。排出アパチャが、本明細書で先に定義された、所望のフィーチャサイズ以下の最大幅を有することが望ましいこともある。例えば、本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタ又はノズルブロックにおける排出アパチャの最大幅は、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、又は５００μｍであることができ、より一般的には、約１００μｍ〜約５００μｍの範囲における任意の幅であることができる。
【０１２２】
本明細書中に開示されるＰＤＣデポジタは、標準的なＭＥＭ処理技術を用いて、搬送アパチャ、閉じ込めアパチャ、及び排出アパチャの所望の構成を有するシリコン膜をエッチングすることによって物理的に実現されることができる。図２３は、シリコン膜から作製された本明細書中に開示されるそのようなノズルアレイ２３０１の例を示す。深い反応性イオンエッチング又はＫＯＨウェットエッチングなどの技術を用いて、所望の側壁プロファイルを有するウエハ貫通（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｗａｆｅｒ）アパチャを生成することができる。膜の後ろに複数のＳｉ層を追加し、アパチャのためのルートチャネルを提供することができる。これらの層は、融着のようなプロセスを用いて、膜に取り付けられることができる。膜自体は、必要でなくなったときに溶解されたウエハプロセスによって除去されるハンドル層によって支持された、シリコンオンオキサイド（ＳＯＩ）ウエハのデバイス層であることができる。膜は、コバール（Ｋｏｖａｒ）又はＳｉと同様の熱膨張特性を有する他の材料から製造された研磨された金属バッキングプレート２３０２上にろう付けされることができる。このプロセスの例は、その開示内容の全体を参照によって援用する米国特許第８，９４４，３０９号に記載される。先に開示されているＤＥＣデポジタと同様な、マイクロノズルアレイへ及びマイクロノズルアレイから流体流れを提供するネットワーク、並びに昇華ソースを含む加熱された注入ブロック２３０３に、バッキングプレートは、接続されることができる。注入ブロックは、これらのチャネルをバッキングプレートに接続する１つ以上のポート２３０４を有することができる。ポート、及び／又はバッキングプレートの裏にあるそれらの対要素（ｍａｔｅｓ）は、金属又は高温エラストマーガスケット２３０５のいずれかに必要なグランドによって囲まれることができる。これらのガスケットの圧縮は、バッキングプレートを注入ブロックに保持するボルト２３０６によって行われる。
【０１２３】
本明細書において記述されている種々の実施形態は、単なる一例としてのものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解される。例えば、本明細書において記述されている材料及び構造の多くは、本発明の趣旨から逸脱することなく他の材料及び構造に置き換えることができる。したがって、特許請求されている通りの本発明は、当業者には明らかとなるように、本明細書において記述されている特定の例及び好ましい実施形態からの変形形態を含み得る。なぜ本発明が作用するのかについての種々の理論は限定を意図するものではないことが理解される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２４】
【特許文献１】米国特許第５，８４４，３６３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３０３，２３８号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７０７，７４５号明細書
【特許文献４】米国特許第７，２７９，７０４号明細書
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２３】
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【外国語明細書】
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