专利名称：沉积用于有机发光显示器装置的发射层的制作方法
相关申请的交叉引用引用由Kay和其他人于2002年1月23日申请的名称为“通过热传递在制备OLED(有机发光显示器装置)中使用多通道线性激光束(“Using a Multichannel Linear Laser Light Beam In Making OLEDDevices by Thermal Transfer”)”的共同转让的U.S.专利申请No.10/055,579和由Phillips和他人于2001年12月21日申请的名称为“允许有机材料由供体迁移形成在OLED装置中的层的设备(Apparatus for Permitting Transfer of Organic Material From aDonor to Form a Layer In an OLED Device)的共同转让的U.S.专利申请No.10/021410，其公开内容通过引用在这里引入。
通常，在显示器中通过遮光(shadow masking)技术来形成电致发光象素，如在US-A-5742129中所示。虽然这是有效的，但其具有许多缺陷。使用遮光难以实现象素尺寸的高分辩率。另外，将基板与遮光板对准使得在适当位置中形成象素也是挑战性的。当需要增大基板尺寸时，作为对准过程的一部分调整遮光板形成适当定位的象素的难度增加。遮光方法的另一缺点是，随着时间的延长，掩模孔会被堵塞。在掩模上堵塞的孔导致在EL显示器上不起作用的象素的不利结果。
遮光方法还存在其它问题，当制造一边尺寸大于数英寸的EL装置时变得特别明显。以准确形成EL装置而所需的精确度制造较大的遮光掩模是极困难的。
在由Grande和其他人的共同转让的US-A-5851709中公开了一种构造高分辨率有机EL显示器的方法。这种方法包括如下顺序的步骤1)提供具有相对的第一和第二面的基板；2)在所述基板的第一面上形成透光、绝热层；3)在绝热层上形成吸光层；4)提供具有由第二面延伸到绝热层的开口阵列的基板；5)提供在吸光层上形成的可转移、形成颜色的有机供体层；6)以所述基板中开口与所述装置上的对应彩色象素之间的取向关系将供体基板与显示器基板准确对准；和7)采用辐射源在开口之上的吸光层产生足够的热量以使在供体基板上的有机层转移到显示器基板上。Grande和其他人的方案的一种问题是需要在供体基板上排列开口阵列。这产生与遮光方法相同的许多问题，包括需要供体基板与显示器基板之间精确的机械对准。另一问题是供体构型固定且不易变化。
使用未构型化的供体板和精确光源，如激光，可消除构型化供体所见的一些困难。Wolk和其他人的一系列专利(US-A-6114088；US-A-6140009；US-A-6214520；和US-A-6221553)教导了通过由激光对供体的选择部分进行加热可由供体板向基板转移EL装置的发光层的方法。Wolk和其他人说明，使用光线可以是优选的热转移形式，原因是其使得能够实现大型装置制造中所需的精确配准。虽然激光热转移确实能够精确配准，但需要光束对准和导向使得基板的准确区域接受转移的供体材料。
这一目的由用于有机发光显示器装置(OLED)的发射层的沉积方法来实现，所述方法包括如下步骤(a)提供具有至少一个可辨别特征的OLED基板，所述特征可用来定位OLED基板的位置和取向，以相对于OLED基板的象素部分适当沉积发射层；(b)提供光源，所述光源提供光束，所述光束可横向和有角度地移动至选定的位置以改变由这种光源所产生的光束的相对位置；(c)提供未构型化的供体元件，所述元件包括发射材料并具有能量吸收层，所述元件的排列使得当供体元件相对于OLED基板适当定位时，能量吸收层可吸收光束以对发射材料进行加热并使得这种发射材料转移至OLED基板；(d)以与OLED基板的转移关系来使供体元件定位；(e)检测在OLED基板上可辨认特征的位置以确定OLED基板相对于光源的位置和取向；和(f)有角度地移动光束，然后在第一横向移动所述光束直到达到第一端点，然后在垂直方向移动所述光束，并再次在与第一方向平行但与之相反的第二方向横向移动光束至第二端点，并按照OLED基板的检测位置和取向来起动在第一或第二方向上或在两个方向上横向移动的光束，这通过随着光束移动至不同的横向位置来改变这种起动的时间来实现。
这种方法的优点是其提供了形成几乎没有缺陷的发射层的有效方法。另一优点是本发明允许由于室温改变所致的基板尺寸的改变引起的调整。这种方法的再一优点是其在大型EL板上可维持EL点精确度，这对现存方法来说是难以实现或不可行的。另一优点是所述方法对于任何尺寸的EL板和/或不同的象素尺寸可快速和容易地缩放，无需等待来制作不同尺寸的遮光掩模，并可比其它方法更容易地按比例扩大以制备较大的显示器单元。再另一优点是，这种方法可完全自动化，包括供体和基板介质的操作。本发明特别适用于在具有许多OLED显示器装置的大区域上形成有机层，从而增加生产量。
图2为产生基板未对准的若干种因素的简图；图3a为按照本发明以一束光线来辐射固定的基板/供体元件组合的光源的横断面视图；图3b为表示在实施本发明中OLED基板和供体元件相对于基板适当定位的横断面视图；图3c为彩色OLED基板和供体元件的横断面视图；图4a所示为具有可辨别特征的基板，并图示了照相机十字准线，还图示了各种尺寸的偏移；图4b所示为由可辨别特征限定的线的位置和与标准线的对比；图5所示为可移动光源的运输装置和使得这里叙述的方法能够实现的微定位装置的一种实施方案；图6为用于完成照相机位置检测、可辨别特征检测、和未对准校正的电光子系统的框图；图7为表示在对准基板和运输系统中所涉及的总体步骤的框图；图8为在这种方法中相对于x-y坐标系统中的光源来定位照相机所涉及的步骤的更详细的框图；图9为在这种方法中获得基准补偿所涉及的一些步骤的更详细的框图；
图10为表示在这种方法中计算一些重要参数所涉及的一些步骤的更详细的框图；和图11为表示在书写过程中的步骤的框图，包括用于放大调整的动态对准。
由于诸如层厚度的装置特征尺寸时常在亚微米范围，所述附图为易于观察是按比例绘制的，而不是按精确尺寸。
小象素装置必需的精密配准公差提示，构型化的供体材料可能是不适当的，并且可能需要对基板的由室温或其它温度的改变引起的热膨胀进行校正。现在回到图1a，图示为OLED基板10的顶视图，其包括象素部分阵列12。这种象素部分12各与电极连接，并可为具有电极的重叠排和列的所谓的无源显示的部件，或具有共用阳极和单独的薄膜晶体管(TFTs)的有源显示的部件。各象素部分12可为象素(对于单色显示器)或子象素(对于全色显示器)。单独象素或子象素之间的距离在这种装置中可能需要小于100微米。
基板10可为有机固体、无机固体、或有机和无机固体的组合，其提供用于接收来自供体的发射材料的表面。基板10可为刚性的或柔性的，并可作为独立的部件来进行加工，如为板或片，或呈连续带卷。典型的基板材料包括玻璃、塑料、金属、陶瓷、半导体、金属氧化物、半导体氧化物、半导体氮化物、或它们的组合。基板10可为多种材料的均一混合物，多种材料的复合物、或多层材料。基板10可为OLED基板，即通用于制备OLED装置的基板，例如，有效矩阵低温多晶硅TFT基板。根据预定的光线发射方向，基板10可为透光的或不透明的。对于通过基板来观察EL发射而言，透光性能是有利的。在这种情况下通常采用透明玻璃或塑料。对于EL发射经由顶部电极来观察的用途，底部基体的透射性能是不重要的，因而可为透光的、吸光或光反射性的。用于这种情况的基板包括但非仅限于玻璃、塑料、半导体材料、陶瓷、和电路板材料。对于本发明的目的，基板10优选为OLED基板，并且术语“基板”和“OLED基板”将交替使用。
图1a另外还图示了在基板10上的可辨别特征。可辨别特征为在基板10上通过一种方式如光、电容、或通过其它途径可检测的特征，并可用于对基板10的位置和取向进行定位以按将会明了的方式相对于象素部分12来适当地沉积发射层。在这种实施例中图示的这种可辨别的特征为两个间隔开的基准标记40和42，其中的一个或多个在制造基板10时已在已知位置上形成。基准标记40和42设计使得能够确认基板10上的特定点，并且可为许多种形状，包括交叉的十字准线、三角、圆、方块、交叉三角、“X”、或可用来限定点的任何其它形状。对于本发明的目的，术语“可辨别的特征”和“基准标记”将可交替使用。
图1a另外还图示了可用于实现本发明的基板10和照相机特征的一种实施方案。可使用照相机系统的十字准线来确定基准标记40和42的位置。第一照相机包括十字准线44，其意义是在未对准的校正过程中定位基准标记40。第二照相机包括在照相机视野中限定固定基准的手段，如十字准线46，其用来在校正未对准的过程中定位基准标记42。所述照相机可为摄像机，其装有镜头系统以捕捉基板基准的图象，并装有内标或固定基准物如完整十字准线和/或标度线。所述照相机和镜头系统的分辨率优选选择为使得所得到的在图象平面或基板表面上的分辨率约为1微米级或更小。这种照相机系统例如由Sony，Princeton Instruments，Micro-Lumetics，和AegisElectronics Group出售。
现在回到图1b，其图示了可用于实现本发明的基板10和照相机特征的另一种实施方案。在这一实施方案中，象素部分是可辨别的特征。照相机系统的十字准线可用来确定在基板上的其它特征的位置。在这一替代的实施方案中，十字准线44用来定位象素部分50的角51，以确定未对准。十字准线46用来定位象素部分52的角53，以确定未对准。
图2为可导致十字准线44与46之间未对准的若干种因素及在基板上对应的可辨别特征(基准标记40和42或角51和53)的简图，首先，基板10可为侧向未对准，即在通常称为x和y方向上，如由未对准基板10a所图示。其次，基板10可为呈角度地未对准，如由未对准的基板10b所图示。第三，基板10可随环境或其它温度改变和变化所引起的温度改变而膨胀或收缩，如由未对准的基板10c所图示。基板10的未对准可由这些因素的任一种或任何组合所引起。这里所述的方法可对所有这些种类的未对准进行定量和校正。(未对准的其它原因，如不适当地设置的基准标记40和42，是会造成基板10废弃的缺陷，不需要进行校正)。
图3a所示为按照本发明由一束光线辐射固定的基板/供体元件组合的来自光源100的光束24的横断面视图。光源100可为可用于这种方法的任何光源，如激光、闪光灯、等等。光源100优选为激光，最优选为发射调制的多通道线性激光束的多通道激光，其用途已由Kay和其他人在上面引用的共同转让的U.S.专利申请No.10/055579中叙述。为清楚起见未图示微定位装置。供体元件16设置为与基板10呈转移关系，即，供体元件16被放置为与基板10接触(未图示)，或保持与基板10有控制的间隔。供体元件16由加压装置96保持在位置上。加压装置96可为透明的支撑物或可为由气体加压的室，以将供体元件16与基板10紧密固定，如由Phillips和其他人在以上引用的共同转让的U.S.专利申请No.10/021410中所教导。
光源100经镜头94发射光束24，其可为多通道的，也就是说多重调制通道的线性激光束。光束24为清楚说明而绘制为一系列线，以强调其实质上可为多通道的，呈多个单独可寻址激光通道。可理解，这些通道可以是连续的并且在辐射时表现为连续的激光带。经由透明的加压装置96将光束24导向供体元件16，并撞击供体元件16的非传递表面。通过调制光束24的通道可获得所需的构型，同时提供光束24与固定的基板/供体元件98之间的相对运动。
现在回到图3b，其图示了表示在本发明实施中相对于基板适当定位的OLED基板和供体元件的横断面视图。供体元件16和基板10呈传递关系，即，供体元件16位于基板10上或与之接近。供体元件16包括支撑体18、吸能层20、和发射材料层22。供体元件16是未构型化的，即，吸能层20和发射材料22均匀地涂覆在支撑体18表面上。通过光束24对供体元件16的非传递表面26的选择性辐射，所述光束24被吸能材料20的选定部分吸收并对其进行加热，从而加热了发射材料22的选定部分，使得发射材料22由供体元件16的传递表面28传递到基板10。发射材料22的选定部分在传递到基板10时蒸发或升华而成为发射层32。
现在回到图3c，其图示了彩色OLED基板和供体元件的横断面视图。在形成彩色OLED显示器情况下，可形成各产生不同颜色光的多重发射层。各不同颜色的发射层需要未构型化的供体元件，所述供体元件具有吸能层和可发射对应颜色光的发射材料。例如，三种不同颜色的发射层可如下顺序沉积由包含发兰光的发射材料22的第一供体元件16在第一象素部分12a上可形成发兰光的发射层32a，由包含发绿光的发射材料22的第二供体元件16可在第二象素部分12b上形成发绿光的发射层32b，和由包含发红光的发射材料22的第三供体元件16可在第三象素部分12c上形成发红光的发射层32c。在较早的步骤中形成发兰光和发绿光的层，且这一附示了发红光的发射层32c的形成。
支撑体18可由至少满足如下要求的任何若干种材料来制成所述支撑体必须有足够的柔性，并具有适当的抗拉强度以耐受预涂覆步骤和在实施本发明中支撑体的卷到卷(roll-to roll)或成叠薄板运输。在一侧加压时的光到热诱导的传递步骤中、以及在为除去挥发性组分如水蒸气而进行的预加热步骤中，所述支撑体必须能够保持结构完整性。另外，所述支撑体必须能够在一个表面上接收较薄的有机供体材料涂层，并且在经涂覆的支撑体的预期的贮存期间保持这种涂层不破坏。满足这些要求的支撑体材料包括例如金属箔、一些塑料箔、和纤维增强的塑料箔。虽然适用支撑体材料的选择可依据已知的工程方案，但可理解，当制造为适用于实施本发明的支撑体时，选择的支撑体材料的某些方面值得进一步考虑。例如，所述支撑体在用可传递的有机材料进行预涂覆之前，可需要多步骤清洗和表面准备过程。当使用来自适用闪光灯的闪光辐射或来自适用激光器的激光时，如所述支撑体材料是透射辐射的材料，在所述支撑体中或在其表面上附加吸收辐射的材料，对于更有效地加热所述支撑体并由所述支撑体向基板提供相应强化的可传递有机供体材料的传递来说可是有利的。
吸能层20能够吸收光谱预定部分中的辐射并产生热量。吸能层20可为染料，如在共同转让的US-A-5578416中指明的染料，颜料如碳，或金属如镍、钛，等。
典型的OLED装置可通常以这种次序含有如下层阳极、空穴注入层、空穴传输层、发射层、电子传输层、阴极。这些中的任一个或其全部可包含有机材料，其可为空穴注入材料、空穴传输材料、电子传输材料、发光材料、宿主材料、或任何这些材料的组合。在这些材料中，本发明的实施主要涉及包括发射材料22的有机材料以及涉及向在基板上的所需位置准确传递这种材料的方法。
发光材料适用于作为发射材料22的发光材料是公知的。如在共同转让的US-A-4 769 292和US-A-5 935 721中所详述，有机EL元件的发光层(LEL)包含发光或荧光材料，其中由于在这一区域中电子-空穴对的再组合而产生电致发光。发光层可由单一材料组成，但更通常是由掺杂了客体化合物(一种或多种)的宿主材料组成，其中光发射主要来自掺杂剂并可为任何颜色。在光发射层中的宿主材料可为电子传输材料(如下所限定)、空穴传输材料(如上所限定)、或支持空穴-电子再组合的另一种材料。所述掺杂剂通常选自高荧光染料，但磷光化合物如在WO98/55561、WO00/18851、WO 00/57676和WO00/70655中叙述的过渡金属配合物也是适用的。掺杂剂通常以0.01至10wt％涂覆到宿主材料中。
选择作为掺杂剂的染料的一个重要关系是比较带隙势能，其定义为分子的最高占据的分子轨道与最低未占据分子轨道之间的能差。对于由宿主向掺杂剂分子的有效能量传递而言，必需的条件是掺杂剂的带隙小于宿主材料的带隙。
已知在使用的宿主和发射分子包括但非仅限于在共同转让的US-A-4768292；US-A-5141671；US-A-5150006；US-A-5151629；US-A-5294870；US-A-5405709；US-A-5484922；US-A-5593788；US-A-5645948；US-A-5683823；US-A-5755999；US-A-5928802；US-A-5935720；US-A-5935721；和US-A-6020078中公开的那些。
8-羟基喹啉和类似衍生物的金属配合物(通式E)构成了能够支持电致发光的一类适用的宿主化合物，且其特别适用于波长长于500nm的光发射，例如绿、黄、桔黄、和红光。 其中M代表金属；n为1至3的整数；和Z在各次出现中独立地代表完成使核环具有至少两个稠合芳环的原子。
由前述显而易见，金属可为一价、二价、或三价的。所述金属例如可为碱金属，如锂、钠、或钾；碱土金属如镁或钙；或土金属如硼或铝。通常可采用已知适用于作为螯合金属的任何一价、二价、或三价金属。
Z完成含有至少两个稠合芳环的杂环核环，其中的至少一个为吡咯或吖嗪环。如需要，包括脂环和芳环的其它的环可与两种所需的环稠合。为避免添加分子体积而无功能的改进，环原子的数目通常保持为18或少于18。
适用的螯合8-羟基喹啉类(oxinoid)化合物例示如下CO-1三(8-羟基喹啉)铝[别名，三(8-喹啉醇化(quinolinolato))铝(III)]CO-2双(8-羟基喹啉)镁[别名，双(8-喹啉醇化)镁(II)]CO-3双[苯并{f}-8-喹啉醇化]锌(II)CO-4双(2-甲基-8-喹啉醇化铝(III)-μ-氧代-双(2-甲基-8-喹啉醇化铝(III)CO-5三(8-羟基喹啉)铟[别名，三(8-喹啉醇化铟]CO-6三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝[别名，三(5-甲基-8-喹啉醇化铝(III)]CO-78-羟基喹啉锂[别名，(8-喹啉醇化锂]9，10-二-(2-萘基)蒽(通式F)构成能够支持电致发光的一类适用的宿主，并特别适用于波长长于400nm的光发射，例如兰、绿、黄、桔黄、和红光。 其中R1、R2、R3、R4、R5、和R6代表在各环上的一或多个取代基，其中各取代基独立地选自如下组组1氢、或1至24个碳原子的烷基；组25至20个碳原子的芳基或取代芳基；组3完成蒽基、芘基、或苝基稠合芳环所需的4至24个碳原子；组4完成呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基或其它杂环体系的稠合杂芳环所需的5至24个碳原子的杂芳基或取代杂芳基；组51至24个碳原子的烷氧基氨基、烷基氨基、或芳基氨基；和组6氟、氯、溴或氰基。
吲哚衍生物(通式G)构成了另一类能够支持电致发光的适用的宿主，其特别适用于波长长于400nm的光发射，例如兰、绿、黄、桔黄、和红光。 其中n为3至8的整数；Z为O、NR或S；和
R′为氢；1至24个碳原子的烷基，例如丙基、叔丁基、庚基等；5至20个碳原子的芳基或杂原子取代的芳基，例如苯基和萘基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基和其它杂环体系；或卤代如氯代、氟代；或完成稠合芳环所需的原子；L为由烷基、芳基、取代的烷基、或取代的芳基所组成的连接单元，其共轭或非共轭地将多重吲哚连接在一起。
适用的吲哚的实例是2，2′，2″-(1，3，5-亚苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。
所需的荧光掺杂剂包括蒽、并四苯、呫吨、苝、红荧烯、香豆素、若丹明、喹吖啶酮、二氰基亚甲基吡喃化合物、噻喃化合物、聚甲川化合物、pyrilium和thiapyrilium化合物、和carbostyryl化合物的衍生物。
适用的掺杂剂的例举性实例包括但非仅限于如下这些 其它有机发射材料可为聚合物，例如，聚亚苯基1，2-亚乙烯基衍生物、二烷氧基-聚亚苯基1，2-亚乙烯基、聚对亚苯基衍生物、和聚芴衍生物，如由Wolk和其他人在共同转让的US-A-6194119B1和其中的参考文献中所教导的。
一个显著的问题是保证光束24适当地照射供体元件16，使得发射材料22传递到象素部分12而不是干涉部分(interveningportions)14中。由于象素部分12之间的距离可小于100微米，这可成为显著的问题。基板10设置的微小误差(侧向和呈角度的)以及由环境温度变化产生的热膨胀效应，可不利地影响激光辐射和象素部分的对准。未对准会导致生产中较高的缺陷率或较低质量的装置。由于前述的对准因素，保持光束与基板的对准是一个显著的问题。
图4a图示了具有所示可辨别特征和照相机十字准线的基板，还图示了各种尺寸偏移。可理解，图4a是为清楚图示而绘制的，照相机十字准线44和46仅在照相机系统中可见，而在基板10上不可见，且通过这种照相机系统只可见十字准线内的基板10的部分。x-y坐标体系92可由x方向48和y方向49经精确计量装置来确定，在所述装置的制造过程中所述计量装置支配辐射源的运动。在这一坐标系中照相机十字准线以x和y坐标来描述，即对照相机十字准线44为xc1，yc1，对照相机十字准线46为xc2，yc2。这些位置可经系统校准程序来确立，其中照相机位于x-y坐标体系内。这一程序的步骤在本说明书中将明显看出。
在x-y坐标体系92内基板10未对准的确定取决于相对于照相机十字准线44和46而言可辨别特征的位置即基准标记40和42的确定。照相机十字准线44与基准标记40的偏差为Δx162和Δy164。照相机十字准线46与基准标记42的偏差为Δx266和Δy268。在x-y坐标体系92中基准标记的位置由照相机十字准线的已知位置和该十字准线与对应的基板基准标记之间的偏差来计算。计算的位置可通过它们的x和y坐标来描述基准标记40在位置xf1，yf1，基准标记42在xf2，yf2。
现在回到图4b，我们看到由可辨别特征限定的线的位置以及与标准线的对比。检测线74由其端点即由基准40和42来限定。检测线74的实际长度76可计算并且代表两个可辨别特征之间的实际距离。标准线80具有标称长度78，其表示两个可辨别特征之间的标称间隔。标准线80和其尺寸在前面已由已知基板10在预定条件下确定。检测线74的实际长度76与标称长度78的比值是尺寸改变的度量，并被称为基板10的放大率。这一比值还可称为校正因子。基板10假定为均一扩大。检测线74的检测中点82与标准线80的目标中点84之间的偏差表示ΔxL88和ΔyL90的侧向偏差。相对于标准线80的角度的检测线74的角度限定了基板10的角度偏差86。
ΔxL88和ΔyL90的侧偏移和与角偏差86等量的角偏移可应用于基板、固定印刷头的传输系统、或要印刷的图象数据，它们中的任一个都要校正角偏差和侧偏差。校正度取决于提供这种相对运动的系统的准确和精确性。由于热膨胀所致的放大率的误差可在产生图象文件过程中或在印刷过程中校正；后者称为动态校正。在动态校正实施方案中，由于基板放大率所致的误差在起动放射源中解决。
现在回到图5并还参照图4a，其中图示了传输装置116的一个实施方案，其包括可移动的光源和能够实现这里叙述的方法的微定位装置。传输装置116包括通过移动光源100来移动光束24的装置，即微定位装置102、106、和108，还包括滑架112。这种装置已由Kay和他人在上述的共同转让的U.S.专利申请No.10/055579中叙述，该公开内容通过引用引入。
光源100可横向和有角度地移动至选定位置以按现在将要叙述的方式改变光束24的相对位置。可移动光源100安装在微定位装置102上。光源100可例如为激光印刷头，如由Kay和他人在上述的共同转让的U.S.专利申请No.10/055579中所教导的。微定位装置102能够以亚微米级的分辨率在横向104上移动和定位光源100。微定位装置102由如Dover Instruments Corp.的制造商市售。滑架112代表微定位装置102的可移动部分。微定位装置102可调整在一个方向如在图4b中的x方向48上的侧向位移，从而使光源100可横向移动来相对于基板10和供体元件16调整光源100的位置，基板10和供体元件16互相呈传递关系。
微定位装置102安装在微定位装置106和微定位装置108上。后两者与微定位装置102相似，但与微定位装置102呈正交方式排布，因而能够沿垂直方向110来移动微定位装置102的各端。微定位装置106和微定位装置108可协调移动，以调整在与微定位装置102呈正交方向、如图4b中y方向49上的侧向位移。微定位装置106、108、和102之间的机械连接还使得在由横向方向104和垂直方向110限定的平面内进行有限的角度调整。即，微定位装置106和108可沿相反的方向移动来调整角度误差86，从而有角度地移动光源100和光束24。
图6图示了用来实现照相机位置检测、基准检测、和未对准校正的所述电光子系统的框图。传输系统152包括运动控制电子设备246和微定位装置102、106、和108。微定位装置102、106、和108控制光源100的移动和位置。这种控制这里通过连线270来象征。来自运动控制电子设备246的驱动信号252、254、和256分别控制微定位装置102、106、和108的移动，从而控制光源100的移动。精度反馈信号258、260、和262使得运动控制电子设备246来分别监测微定位装置102、106、和108的位置，从而监测光源100的位置。这种反馈信号可包括当光源100移动时由对应微定位装置的位置和移动确定的预定的脉冲。预定脉冲可例如为脉冲序列，其中随着对应微定位装置移动预定距离而产生脉冲。这种脉冲可由精度计量装置如线性编码器或激光干涉仪、或现有技术中公知的任何其它精度计量装置来产生。这种精度计量装置可为微定位装置的一部分，例如精度计量装置251可为微定位装置102的一部分或与之连接。精度计量装置251可包括一或多个能够限定光源100位置的精度传感器。这种精度传感器还可限定x-y坐标系92。
所述系统可包括一或多个检测器，如数字照相机248，其设计用来检测可辨别特征，例如在基板10上的基准标记40和42的图象，其还可任选地具有预定的x-y观察坐标系。数字照相机248产生与x-y观察坐标系相关联的数字图象。数字图象数据可传递到图象处理器250，该处理器包括用于处理这种数字图象数据的处理算法，并可计算基准标记40和42相对于对应数字照相机248的中心的位置。数字照相机248可被校准，以便图象处理器250能够报告在预定x-y坐标系92中的位置。数字照相机248还能够观察并向图象处理器250报告光束24在基板10上的位置。
描述基准标记40和42相对于对应数字照相机248的中心的位置的数据可由图象处理器250传递到主PC 150，该主PC可使用这些信息来计算基板10的侧偏差和角偏差以及放大率。主PC 150可命令运动控制电子设备246来移动微定位装置102、106、和108，并从而移动光源100，至任何所需位置，并可通过来自运动控制电子设备246的反馈来监测这种移动和位置。运动控制电子设备246被编程以接受角偏差如角偏差86，作为来自主PC 150的输入，并保持该输入直到指示除去所述角偏差。另外，运动控制电子设备246被编程以接受来自主PC 150的侧偏差校正信号，以调整微定位装置102、106、和108，使得在基板照射的过程中产生适当的驱动信号。通过这种控制，主PC150可命令运动控制电子设备246根据来自图象处理器250的数据来调整光源100的起始位置和角偏差。主PC 150还可命令运动控制电子设备246，为向基板传递发射材料而要对光源100进行扫描。系统板154还可包括计数寄存器146和误差累加器148，其可用来控制光源100的驱动。
在向基板传递发射材料所需的运动中，微定位装置102、106和108由运动控制电子设备246控制，所述运动控制电子设备246产生驱动信号252、254和256并监测分别来自微定位装置102、106和108的精度反馈信号258、260和262。在运动控制电子设备246中的闭路控制可产生驱动信号252、254和256，使得达到反馈信号258、260和262的所需值。另外，如反馈信号258、260和262的当前值偏离所需的值，可经驱动信号252、254、和256连续进行校正以保持所需的位置。在装置照射过程中，运动控制电子设备246可连续以这样的方式更新所需位置，使得微定位装置102、106和108接受命令以光栅方式扫描印刷区域。
再有，在装置扫描和照射过程中，系统板154适当地驱动光源100。系统板154根据接收的来自主PC 150的图象数据和接收的来自运动控制电子设备246的动态校正信号264来指导光源100发射光或不发射光。动态校正信号264可包括重复信号如编码器脉冲和非重复信号如触发信号。如所陈述的，在装置照射过程中，运动控制电子设备246控制光源100的移动，使得其以光栅方式在印刷区域往复运动。
本领域普通技术人员显而易见，提供光束24与基板10之间相对运动的其它装置也是可行的。例如，光源100可固定。这种相对移动则可通过移动基板10来提供。另外，设置反射镜或光栅通过改变在基板10上光束24撞击的位置可提供相对移动。
现在回到图7，并还参照图4a和4b，我们看到在基板对准过程中涉及的总体步骤，即对准基板和运输系统。在图7中的实际为多步骤的步骤具有粗体轮廓，如在图例中所示，且在其它附图中还要进一步进行讨论。在所述过程起始时(步骤122)，所述系统对照相机1进行定位，即，其对十字准线44在x-y坐标系92中的位置进行定位(步骤124，其可称为照相机定位过程)。然后所述系统对照相机2进行定位，即，其对十字准线46在x-y坐标系92中的位置进行定位(步骤126，其可称为照相机定位过程)。接着，供体元件16和基板10放置于所述系统中(步骤123)。基板10相对于数字照相机248来定位，使得数字照相机248可产生具有适当地定位便于处理的基准标记40和42的数字图象，其性质将变得明确。对于适当定位，我们是指可辨别特征定位于数字照相机248的视野内，且优选位于图象的中心20％内。所述系统然后获得第一基准标记40相对于十字准线44的偏差(步骤128，其可称为基准定位过程)和第二基准标记42相对于十字准线46的偏差(步骤130，其可称为基准定位过程)。所述系统从而检测了可辨别特征在基板10上相对于x-y坐标系92的位置。主PC 150计算在x-y坐标系92中基准标记40和42的位置(步骤132)，然后热膨胀补偿算法对两个可辨别特征之间的实际间隔76和标称间隔78进行对比，并产生校正因子，其为实际间隔76与标称间隔78的比值。所述系统然后计算基板10的角度和中心(步骤134)。所述系统从而确定基板10相对于光束24的位置和取向。
如需要，这可以重复过程进行。在这种情况下，运动控制电子设备实际上通过提供的侧偏差和角偏差来指挥运动，且这些偏差的计算将被重复。例如，如选择重复(步骤136)，所述系统将x-y坐标系92中心与检测中点82对准(步骤138)，然后通过由主PC 150向运动控制电子设备246发送信号而对x-y坐标系92的角误差86进行有角度的对准校正来有角度地移动光束24，所述信号代表开始进行有角度的校正所需的微定位装置106和108的必要偏差。为进一步精确，步骤128至134可重复进行。
如果基准标记40和42的图象有足够的质量，且微定位装置102、106、和108及相关联的精度计量装置具有足够的能力来测量和控制位置使得单一系列的测量提供在OLED基板上适当沉积发射层所必需的误差界限内的定位信息，则不需要进行重复的过程。
在最终的重复通过后，或如不使用重复过程(步骤136)，所述系统向系统板提供校正因子和其余的侧和角偏差，传输系统(步骤142)则在所述过程结束(步骤147)之前对起始位置(步骤144)和角度(步骤145)进行最终调整。在以下附图和说明中对这些步骤中的一些将进行详细叙述。
现在回到图8，并还参照图6，我们以更详细的细节看到在x-y坐标系中照相机定位过程中涉及的步骤，即图7中的步骤124和126。这些步骤取决于其中光束24移动到各照相机视野中的步骤。在这一过程起始时(步骤156)，主PC 150指令其它系统。主PC 150指令系统板154使光源100的操作功率从正常的书写功率降低至足以定位光束24的照明位置的较低功率(步骤158)。如光源100为多通道光源，则主PC 150指令系统板154打开光源100的单通道(步骤160)。主PC命令运动控制电子设备246经微定位装置102、106、和108来移动光源100至最后已知的照相机中心位置(步骤162)。所述最后已知的照相机中心位置是最后一次进行照相机定位过程将光源放置到照相机中心的光源的位置。如果先前未进行照相机定位过程，则可能需要手动定位过程来建立初始的最后已知照相机中心定位。步骤162可在步骤158和160之前、期间或之后来进行。步骤162有效地使光束24相对于数字照相机248定位，使得数字照相机248可产生具有适当定位便于处理的发射光的数字图象，其性质将变得明确。对于适当定位，我们是指发射光在数字照相机248的视野内，优选在图象的中心20％内。
然后主PC 150指令图象处理器250由数字照相机248收集图象数据(步骤164)。图象处理器250自动计算由光源100发射的通道图象的质量中心(步骤168)，然后向主PC 150报告在x和y上由照相机中心至通道图象的质量中心的偏差(步骤170)。光束24的位置可由例如以上定位过程得知，或由传输系统152向主PC 150传输位置数据得知。数字照相机248和光束24的位置在x-y坐标系92中已知，因而数字照相机248相对于光束24当前位置的位置也已知。
一旦收集、计算了图象数据并报告了所述偏差，则主PC 150向传输系统152传输在x和y中由照相机中心至通道图象质量中心的偏差(步骤174)。传输系统152、特别是运动控制电子设备246计算并贮存在x-y坐标系92中当前照相机位置(步骤180)作为最后的已知照相机位置。同时，主PC 150指令系统板154关闭光源100通道(步骤178)并使光源100的功率设定返回到正常书写值(步骤182)。所述过程这时结束(步骤184)，其可包括由系统板154或传输系统152或两者向主PC 150发送的完毕信号。
对第二和任何随后的照相机系统来重复这一过程，使得在x-y坐标系92中得知照相机十字准线的位置。
现在回到图9并还参照图1a和图6，我们看到更详细地表示在基准定位过程中、即检测在基板10上可辨别特征相对于检测照相机的位置所涉及的一些步骤的框图。图9因而为在图7中步骤128和130的更详细图示，且为处理可辨别特征的数字图象的处理算法。在步骤190中，图象处理器250由数字照相机248得到图象数据，该照相机包括在图1a中十字准线44或46内的区域并包括基准标记(40或42)。图象处理器250使用图象数据来计算基准标记的质量中心(步骤192)。然后图象处理器250将基准标记位置由照相机系统象素单位转换为实际的尺寸，因而限定了相对于x-y坐标系92的基准标记中心的位置，从而限定了基板10的位置和取向(步骤194)。这样，可确定相对于光束24的基板10的位置和取向。
现在回到图10并还参照图4b、图5、和图6，我们看到更详细图示在这一过程中计算一些重要参数所涉及的一些步骤的框图。图10因而为图7中步骤134的更详细图示。在步骤200中，主PC 150计算检测线74的长度，其由位于基准标记40和42的质量中心的两点来限定，其中位置在x-y坐标系内表达。然后计算中点82(步骤202)，并由主PC 150计算与所需中点84的侧向偏差(步骤204)。主PC 150计算线74和80之间的角度偏差86(步骤206)。所述结果为角度偏差86和侧向偏差，由ΔxL88和ΔyL90表示。在步骤208中，主PC 150计算校正因子，其为线74长度与线80长度的比值。主PC 150然后由标准线距和放大率计算实际线距(步骤212)。
现在必须转向讨论为OLED装置的构造来建立图象文件。所述图象文件为含有要书写的各象素部分的值的数据文件。在当前陈述的所述系统中，各通道可为开或关。术语“通道”是指多通道光源的单一通道，如由Kay和他人在以上引用的共同转让的U.S.专利申请No.10/055579中所述。这种图象数据被组织成称为扫描带(8waths)的条带。根据所需的图象，所述扫描带设计为具有特定的长度和宽度。为使记录中的这种图象的照射与图型化基板协调，首先需要基板与x-y坐标系对准，然后需要主PC 150和传输系统152向系统板154提供若干件信息。首先系统板154必须具有图象和线距的格式。还需要具有相对于x-y体系的基板的其余角度偏差。还需要具有与在书写过程中沿扫描带运动的距离有关的信息，其也称为计量信息。
现在回到图11并还参照图3b、图5、和图6，我们看到表示在书写过程中步骤的框图，其包括为放大调整而进行的动态对准，也称为热膨胀补偿算法。在书写过程中，横向移动的光源100当其向不同横向位置移动时按照基板的检测的位置和取向通过改变光源100的起动时间来起动。起动光源100来起动光束24。以这种方式，光束24照射供体元件16的不同部分，并在这种过程中在基板10上沉积多个发射层，例如发射层32和33。计量信息使得系统板154来补偿基板10的热膨胀。另外，由于计算信息的分辨率和象素位的节距可能不同步或不为相同的分辨率，所以必须包括用于跟踪和补偿累积误差的热膨胀补偿算法。
在起始时(步骤216)，光源100通过微定位装置102在第一方向例如第一横向105上移动(步骤218)。这在第一方向上移动了光束24。微定位装置102例如通过精度反馈信号258向运动控制电子设备246发出关于其位置的信号，所述信号258包括来自精度计量装置251的预定脉冲，即当光源100移动预定距离时产生的脉冲。热膨胀补偿算法使用精度反馈信号258的脉冲来准确起动光源100的横向移动。在预定点，传输系统152经校正信号264触发系统板154来开始书写过程(步骤220)。运动控制电子设备246将计量脉冲发送至系统板154，后者在计数存贮器146中累积所述脉冲(步骤222)。热膨胀补偿算法将作为距离度量的累积脉冲与线距进行对比，所述线距为校正因子修正的象素部分12的标称间隔，所述校正因子已限定为实际间隔76与标称间隔78的比值。如累积计数小于线距(步骤224)，则系统板154在计数存贮器146中继续累积计量脉冲(步骤222)。如累积计数等于或大于线距(步骤224)，则触发下一系列预定象素部分的书写(步骤226)。如扫描带不完整(步骤228)，即如在第一方向上有另外的象素部分要书写，则所述计数与线距进行对比(步骤229)。如所述计数等于所述线距，则在计数存贮器146中的计数通过系统板154清除(步骤230)，并继续书写和累积计量脉冲过程。
如所述计数不等于线距，即如所述计数大于所述线距，这种误差必须累积。对计数中的所述误差进行计算(步骤231)，将在计数存贮器146中的计数清除(步骤232)，并且误差存贮器148增加计算的误差(步骤234)。如在误差存贮器148中的累积误差小于1(步骤236)，则系统板154再起动在计数存贮器146中的累积计量脉冲的过程(步骤222)。如累积误差大于或等于1，则在计数存贮器146中的计数增加在误差存贮器148中数值的整数部分(步骤238)，并且在误差存贮器148中的累积误差减少相同的数量(步骤240)。然后系统板154再起动在计数存贮器146中累积计量脉冲的过程(步骤222)。
如正印刷的扫描带是完整的(步骤228)，即，如光源100已达到第一端点118，则系统板154清除在计数存贮器146中的计数和在误差存贮器148中的累积误差(步骤242)。如在第二或垂直方向110上已达到书写端(步骤243)，即如全部表面已被书写，则所述过程停止(步骤245)。如有另外的扫描带要书写，光源100在第二方向上前进，例如微定位装置106和108在垂直方向110上移动光源100(步骤244)。然后重复进行在横向104上移动光源100和辐射预定象素部分的过程，由步骤218开始。光源100的移动可在前述扫描带的相反方向上进行，即在与第一横向105平行但相反的第二横向107上，移动至第二端点119，其为双向辐射。在另一种实施方案中，光源100可在辐射之前移动至起始点119，并且在第一横向105上进行辐射，从而实现单向辐射。
显而易见，这种过程可用不同供体元件16来重复进行，以生产出例如包括产生不同颜色光线的不同颜色发射层的彩色OLED装置。例如，第一供体元件16可被照射来沉积第一颜色光例如红光的多个发射层。第二供体元件16可被照射来沉积第二颜色光如绿光的多个发射层。第三供体元件16可被照射来沉积第三颜色光如兰光的多个发射层。各发射层相对于对应电极来沉积，例如在基板10上的象素部分12。
权利要求
1.用于有机发光显示器装置(OLED)的发射层的沉积方法，所述方法包括如下步骤(a)提供具有至少一个可辨别特征的OLED基板，所述特征可用来相对于OLED基板的象素部分为适当沉积发射层而定位OLED基板的位置和取向；(b)提供光源，该光源提供光束，所述光束可横向和有角度地移动至选择的位置以改变由这种光源所产生的光束的相对位置；(c)提供未构型化的供体元件，所述元件包括发射材料并具有能量吸收层，所述元件的排列使得当供体元件相对于OLED基板适当定位时，能量吸收层可吸收光束以对发射材料进行加热并使得这种发射材料转移至OLED基板；(d)以与OLED基板的转移关系来使供体元件定位；(e)检测在OLED基板上可辨认特征的位置，以确定OLED基板相对于光源的位置和取向；和(f)有角度地移动光束，然后在第一横向移动所述光束直到达到第一端点，然后在垂直方向移动所述光束，并再次在与第一方向平行但与之相反的第二方向横向移动光束至第二端点，并按照OLED基板的检测位置和取向来起动在第一或第二方向上或在两个方向上横向移动的光束，这通过随着光束移动至不同的横向位置来改变这种起动的时间来实现。
2.如权利要求1的方法，还包括在步骤(f)中使用热膨胀补偿算法。
3.如权利要求1的方法，其中所述可辨别特征包括在OLED基板上形成的至少两个间隔开的基准标记。
4.如权利要求2的方法，还包括其中热膨胀补偿算法对所述两个可辨别特征之间的实际间隔与标称间隔进行对比来产生校正因子。
5.如权利要求4的方法，还包括提供三个微定位装置来实现步骤(f)，并还包括提供精度计量装置，该精度计量装置当光束在第一或第二方向移动时提供预定的脉冲，且其中热膨胀补偿算法对产生的脉冲数与由校正因子修正过的象素部分的标称间隔进行对比，以准确起动光束。
6.用于有机发光显示器装置(OLED)的发射层的沉积方法，所述方法包括如下步骤(a)提供具有至少一个可辨别特征的OLED基板，所述特征可用来相对于OLED基板的象素部分为适当沉积发射层而定位OLED基板的位置和取向；(b)提供光源，所述光源提供光束，所述光束可横向和有角度地移动至选择的位置以改变由这种光源所产生的光束的相对位置；(c)提供能够限定光源位置和限定x-y坐标系的精度传感器；(d)提供未构型化的供体元件，该元件包括发射材料并具有能量吸收层，所述元件的排列使得当供体元件相对于OLED基板适当定位时，能量吸收层可吸收光束以对发射材料进行加热并使得这种发射材料转移至OLED基板；(e)以与OLED基板的转移关系来使供体元件定位；(f)检测在OLED基板上可辨认特征的位置，以确定OLED基板相对于x-y坐标系原点的位置和取向；和(g)有角度地移动光束，然后在第一横向移动所述光束直到达到第一端点，然后在垂直方向移动所述光束，并再次在与第一方向平行但与之相反的第二方向横向移动光束至第二端点，并按照OLED基板的检测位置和取向来起动在第一或第二方向或在两个方向上横向移动的光束，这通过随着光束移动至不同的横向位置来改变这种起动的时间来实现。
7.产生不同颜色光线用于有机发光显示器装置(OLED)的不同颜色发射层的顺序沉积方法，所述方法包括如下步骤(a)提供具有至少一个可辨别特征的OLED基板，所述特征可用来相对于OLED基板的象素部分为适当沉积发射层而定位OLED基板的位置和取向；(b)提供光源，所述光源提供光束，所述光束可横向和有角度地移动至选择的位置，以改变由这种光源所产生的光束相对于OLED基板的位置；(c)提供至少两个未构型化的供体元件，所述元件包括可对应发射不同颜色光线的发射材料并各具有能量吸收层，所述元件的排列使得当供体元件相对于OLED基板适当定位时，能量吸收层可吸收光束以对发射材料进行加热并使得这种发射材料转移至OLED基板；(d)以与OLED基板的转移关系来使供体元件定位；(e)检测在OLED基板上可辨认特征的位置，以确定OLED基板相对于光源的位置和取向；和(f)有角度地移动光束，然后在第一横向移动所述光束直到达到第一端点，然后在垂直方向移动所述光束，并再次在与第一方向平行但与之相反的第二方向横向移动光束至第二端点，并按照OLED基板的检测位置和取向来起动在第一或第二方向或在两个方向上横向移动的光束，这通过随着光束移动至不同的横向位置来改变对第一供体元件的不同部分照射的这起动的时间来实现，从而第一颜色光线的多个发射层沉积在OLED基板上；和(g)对第二供体元件来重复步骤(d)至(f)直到所有颜色的发射层传递至OLED基板。
8.产生不同颜色光线用于有机发光显示器装置(OLED)的不同颜色发射层的顺序沉积方法，所述方法包括如下步骤(a)提供具有至少一个可辨别特征的OLED基板，所述特征可用来相对于OLED基板的象素部分和各与显示器上的具体象素相连接的多个电极为适当沉积发射层而定位OLED基板的位置和取向；(b)提供光源，所述光源提供光束，所述光束可横向和有角度地移动至选择的位置以改变由这种光源所产生的光束相对于OLED基板的位置；(c)提供至少两个未构型化的供体元件，所述元件包括可对应发射不同颜色光线的发射材料并各具有能量吸收层，所述元件的排列使得当供体元件相对于OLED基板适当定位时，能量吸收层可吸收光束以对发射材料进行加热并使得这种发射材料转移至OLED基板；(d)以与OLED基板的转移关系来使供体元件定位；(e)检测在OLED基板上可辨认特征的位置，以确定OLED基板相对于光源的位置和取向；(f)有角度地移动光束，然后在第一横向移动所述光束直到达到第一端点，然后在垂直方向移动所述光束，并再次在与第一方向平行但与之相反的第二方向上横向移动光束至第二端点，并按照OLED基板的检测位置和取向来起动在第一或第二方向上或在两个方向上横向移动的光束，这通过随着光束移动至不同的横向位置来改变对第一供体元件的不同部分照射的这种起动的时间来实现，从而第一颜色光线的多个发射层相对于对应的电极沉积在OLED基板上；和(g)对第二供体元件来重复步骤(d)至(f)直到所有颜色的发射层传递至OLED基板。
全文摘要
用于沉积OLED发射层的方法，所述方法包括如下步骤提供具有至少一个可辨别特征的OLED基板；提供可横向和有角度地移动的光束；提供未构型化的供体元件，所述元件包括发射材料并具有能量吸收层，所述元件的排列使得当供体元件相对于OLED基板适当定位时，能量吸收层可吸收光束以对发射材料进行加热并使得这种发射材料转移；检测在OLED基板上可辨认特征相对于光束位置的位置，以确定OLED基板相对于光束的位置和取向；有角度地移动光束，然后按照OLED基板的检测位置和取向，以光栅方式来移动所述光束，并随着光束移动至不同的横向位置来改变光束的起动时间。
文档编号H01L27/32GK1471342SQ0314805
公开日2004年1月28日 申请日期2003年6月27日 优先权日2002年6月27日
发明者A·S·里维尔斯, M·唐, A S 里维尔斯 申请人:伊斯曼柯达公司