[发明专利]用于制造OLED发光装置的设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是于2013年1月8日提交的第13/736,870号申请的部分继续申请。

技术领域

本公开涉及有机发光装置(OLED)领域以及其用于照明的用途，并且具体地涉及用于制备这种装置的设备和方法。更具体地，本公开涉及用于在衬底表面的不同区域沉积多种材料层以制备OLED的可移除掩模和设备，及其使用方法。

背景技术

OLED装置领域近年来已经吸引了广泛关注。这种装置预示着OLED可以用于清晰和生动的显示，例如在电视、智能手机以及其他以显示器为中心的装置中。OLED具有潜力的另一领域是照明设备领域。OLED面板可用于替代大面积照明设备，例如天花板照明设备。这种OLED照明设备的优势在于面板可以相对低的电力需求和较少的作为副产物的发热来产生光，从而减少了用电。这种面板还可具有较长的使用寿命，减少了以固定间隔更换灯具的需要。OLED照明设备还可以制造为可调节的，以使得发光等级可以根据需要改变。

目前制造高性能OLED的最成功的方法是通过使用真空热蒸发来沉积有机层和阴极。需要至少两个阴影掩模，一个用于一个或多个有机层，一个用于阴极。如果在不同的衬底区域上沉积不同的有机配方，则需要额外的有机层掩模，例如为了制造不同颜色的子像素以制成RGB或RGBW显示器。由于阴极必须在一个或多个有机层之后沉积，但又必须与已经在任何有机OLED层之前沉积在衬底上的轨迹连接，所以需要单独的阴极掩模。因此有机层必须从这些阴极接触区域中排除，而阴极层必须随后沉积在这些连接区域上。使用用于有机层和阴极的至少两个掩模的要求有许多缺点：1)其打断了制造流程。2)需要额外的设备移除一个掩模并替换该掩模。这通常通过将衬底从一个(具有有机层掩模的)掩模框架移动到具有阴极掩模的另一掩模框架上实现。3)需要衬底对新的掩模的二次对准过程，这可能需要昂贵而精密的设备以实现精确对准。4)增加了掩模转移过程中产生颗粒的可能性，并且这种颗粒可导致短路。对于显示装置，例如那些用于计算机的显示装置，制造正确定位的RGB像素的必要性以及其中使用显示器的装置(例如电视、智能手机)的费用会导致复杂而昂贵的制造方法。OLED照明装置必须与完善的和相对便宜的照明解决方案竞争，例如白炽灯和荧光灯。复杂而昂贵的制造方法成为了将OLED用于照明的障碍。

发明内容

本教导提供了用于在衬底上制备有机发光装置的设备和方法，并且具体提供了可用于照明的有机发光装置。这种装置不同于常见的OLED显示器，该装置不需要小型单独像素，该小型单独像素通常为RGB像素的混合并且每个都由单独电路控制。相反，OLED照明装置可具有相对大的面积，可能几平方英寸或者甚至更大，其中整个面积发射相同颜色的光并通过单个电路控制。本发明提供了用于制造这种OLED照明装置的设备和方法，该方法和设备通过阴影掩模和气相沉积设备改善了制造简易性并降低了制造费用。阴影掩模和气相沉积设备的具体特征将变得明显。这种设备允许单个阴影掩模抵靠衬底放置以用于在衬底的第一区域上沉积有机层，并且在不移动掩模的情况下将导电层沉积在衬底的第二区域上，其中，为了照明装置的正常工作，衬底的第一区域和第二区域部分地而不完全地重叠。

在本文中所用的术语“掩模”和“阴影掩模”指的是最通常包括材料薄片(最常用的为金属)的掩模结构，其中该材料薄片包括具有开放区域和非开放区域的选定图案，其中开放区域和非开放区域允许材料沉积在选定区域中的衬底上。该限定可包括这样的情况，其中两片或更多片这种材料一起用作单个阴影掩模(例如第一或下部掩模和第二或上部掩模)以提供某些期望的性质，这些将变得明显。术语“可移除掩模”指的是与衬底分离并且可相对于衬底设置以允许选定区域的涂覆然后当涂覆或沉积操作完成时可容易地移除而不需附加的化学处理或物理处理的掩模。因此，可移除掩模可用于在多个衬底上沉积材料。术语“OLED”和“有机发光装置”以本领域中最熟知的含义使用，即包括阴极，阳极、以及位于阴极和阳极之间的多种中间层的装置，其中中间层包括具有一种或多种有机材料的至少一个发光层。

Codama在于2000年7月18日公布的第6,091,196号美国专利中教导了一种利用可移除掩模形成有机层和电极层的方法，其中电极层比有机层覆盖更大的区域，并且从而形成电极层与位于有机层区域外的电接触器之间的电连接。'196专利教导了利用用于沉积一个或多个有机层的具有差固有侧向散布的第一沉积过程(例如真空蒸发)来实现该方法。然后电极层通过具有更好固有侧向散布的第二过程(例如溅射)沉积。