利用排气管的有机蒸气喷射沉积 政府权利
依据DOE SSL颁发的合同No.DE-FC26-04NT42273在美国政府资助下作出本发明。该政府在本发明中具有一定权利。联合研究协议
所请求保护的发明由参与联合大学合作研究协议的一个或多个下列团体作出，以它们的名义作出和/或与它们联合作出：PrincetonUniversity、The University of Southern California和the Universal DisplayCorporation。该协议在所请求保护的发明的发明日及之前生效，并由于在该协议范围内采取的活动而作出所请求保护的发明。
【技术领域】
本发明涉及有机发光器件(OLED)，更具体涉及采用有机蒸气喷射沉积(organic vapor jet deposition)将材料沉积到基底上的系统和方法。
背景技术
出于许多原因，利用有机材料的光电器件变得越来越合意。用于制造这类器件的许多材料相对廉价，因此有机光电器件具有优于无机器件的成本优势。此外，有机材料的固有性质，如它们的挠性，使它们非常适合特定用途，如在挠性基底上的制造。有机光电器件的实例包括有机发光器件(OLED)、有机光电晶体管、有机光生伏打电池和有机光检测器。对OLED而言，有机材料可以具有优于传统材料的性能优势。例如，通常可以容易地用适当的掺杂剂调节有机发光层的发光波长。
本文所用的术语“有机”包括可用于制造有机光电器件的聚合材料以及小分子有机材料。“小分子”是指不是聚合物的任何有机材料，且“小分子”可能实际上相当大。在一些情况下，小分子可能包括重复单元。例如，使用长链烷基作为取代基不会使分子脱离“小分子”类别。小分子也可以并入聚合物中，例如作为聚合物骨架上的侧基或作为骨架的一部分。小分子也可充当树枝状聚合物的芯部分，该树枝状聚合物由在芯部分上构造的一系列化学壳构成。树枝状聚合物的芯部分可以是荧光或磷光小分子发射体。树枝状聚合物可能是“小分子”，且OLED领域中目前使用的所有树枝状聚合物都被认为是小分子。通常，小分子具有意义明确的化学式，其具有单分子量，而聚合物具有可能随分子而变的化学式和分子量。本文所用的“有机”包括烃基和杂原子取代的烃基配体的金属络合物。
OLED利用当在该器件上施加电压时发光的有机薄膜。OLED正成为用在如平板显示器、照明和背光之类用途中的越来越有意义的技术。数种OLED材料和构造描述在美国专利Nos.5,844,363、6,303,238和5,707,745中，它们全文经此引用并入本文。
OLED器件通常(但不始终)旨在透过至少一个电极发光，且一个或多个透明电极可用在有机光电器件中。例如，可以使用透明电极材料，如氧化铟锡(ITO)作为底部电极。也可以使用如全文经此引用并入本文的美国专利Nos.5,703,436和5,707,745中所公开的透明顶部电极。对于要仅透过底部电极发光的器件，顶部电极不需要透明，并且可以由具有高电导率的厚反射性金属层构成。类似地，对于要仅透过顶部电极发光的器件，底部电极可以是不透明和/或反射性的。在电极不需要透明的情况下，使用较厚的层可以提供更好电导率，且使用反射性电极可以通过将光反射回透明电极来增加透过另一电极发出的光的量。也可以制造全透明器件，其中两个电极都是透明的。也可以制造侧发光OLED，在这类器件中，两个电极之一或两者可以是不透明或反射性的。
本文所用的“顶部”是指离基底最远，而“底部”是指离基底最近。例如，对具有两个电极的器件而言，底部电极是离基底最近的电极，并通常是制成的第一电极。该底部电极具有两个表面，离基底最近的底面和离基底较远的顶面。在第一层被描述为“位于”第二层上方时，第一层离基底较远。在第一和第二层之间可能有其它层，除非指明第一层与第二层“物理接触”。例如，阴极可以被描述为“位于”阳极上方，尽管在它们之间有各种有机层。
本文所用的“可溶液加工”是指能以溶液或悬浮液形式在液体介质中溶解、分散或输送和/或从中沉积。
如本文所用且如本领域技术人员一般理解的那样，如果第一能级更接近真空能级，则第一“最高占据分子轨道”(HOMO)或“最低未占据分子轨道”(LUMO)能级“大于”或“高于”第二HOMO或LUMO能级。由于电离电势(IP)相对于真空能级作为负能量测得，较高的HOMO能级对应于具有较小绝对值的IP(负性较小的IP)。类似地，较高LUMO能级对应于具有较小绝对值的电子亲合势(EA)(负性较小的EA)。在真空能级位于顶部的传统能级图上，材料的LUMO能级高于相同材料地HOMO能级。“较高的”HOMO或LUMO能级看起来比“较低的”HOMO或LUMO能级更接近该图的顶部。
【发明内容】
提供了用于OVJD的系统和方法，其中在相邻喷嘴之间存在排气管。据信，该排气管降低喷嘴口区域中以及喷嘴与基底之间的压力，造成改进的分辨率和沉积轮廓(deposition profile)。该排气管可以与环境真空，如在真空室内建立的真空，流体连通。其也可以直接连向真空源。
【附图说明】
图1显示了具有单独的电子传输层、空穴传输层和发光层以及其它层的有机发光器件。
图2显示了没有单独的电子传输层的倒置有机发光器件。
图3是具有紧邻沉积喷嘴设置的排气管的OVJD装置的侧视图。
图4A是具有位于喷嘴组(nozzle block)中的排气管的OVJD装置的示意性正视图。
图4B是具有排气管和两个喷嘴的喷嘴组的示意性顶视图。
图5A-5F显示了喷嘴组中的喷嘴和排气管的示例性构造的示意性顶视图。
图6A是具有与真空室的环境真空流体流通的排气管的OVJD装置的示意性侧视图。
图6B是具有直接连向独立真空源的排气管的OVJD装置的示意性侧视图。
图6C是具有直接连向真空室的抽空源的排气管的OVJD装置的示意性侧视图。
图7显示了用于OVJD系统模拟的边界条件。
图8显示了用于对各种OVJD系统建模的示例性网格。
图9显示了各种网格节点(nodes)的示例性模拟结果。
图10A-10D分别显示了用于无排气管的单喷嘴系统的模拟的速度、压力、温度和总流量的模拟结果。
图11A-11B分别显示了在OVJD系统中从喷嘴喷出的氮气载气模拟的原始和归一化沉积轮廓。
图12显示了在各种喷嘴-基底间距下的模拟沉积轮廓。
图13显示了在图12所用的间距下的所得(FWHM)。
图14A-14C分别显示了在相邻喷嘴之间无排气管的情况下喷射不同材料的多个喷嘴的模拟用的速度、压力和温度。
图14D显示了图14A-14C中所示的相同模拟中材料1的总流量。
图14E显示了图14A-14C中所示的相同模拟中材料2的总流量。
图15显示了具有排气管的多喷嘴系统的模拟沉积轮廓。
图16A-16C显示了在相邻喷嘴之间存在排气管的情况下喷射不同材料的多个喷嘴的模拟所用的速度、压力和温度。
图16D显示了图16A-16C中所示的相同模拟中材料1的总流量。
图16E显示了图16A-14C中所示的相同模拟中材料2的总流量。
图17A-17B分别显示了使用各种载气从多喷嘴式喷嘴组中喷出的材料的模拟沉积轮廓的原始和归一化数据。
图18显示了在具有排气管的系统中在各种喷嘴-基底间距下沉积三种材料的五个喷嘴的模拟沉积轮廓。
图19显示了在相邻喷嘴之间存在排气管的多喷嘴系统在各种流速下的模拟结果。
图20显示了具有各种直径的单喷嘴的模拟沉积轮廓。
图21显示了对于与图20相同的模拟而言沉积的材料的FWHM。
图22A-22D分别显示了单喷嘴模拟的速度、压力、温度和总流量。
图23显示了与图22A-22D相同的模拟在各种喷嘴-基底间距下的沉积轮廓。
图24A-24D分别显示了单喷嘴模拟的速度、压力、温度和总流量。
【具体实施方式】
通常，OLED包含至少一个位于阳极与阴极之间并与它们电连接的有机层。当施加电流时，阳极将空穴注入有机层，阴极将电子注入有机层。注射的空穴和电子各自向电荷相反的电极迁移。当电子和空穴定位在相同分子上时，形成“激子”，其是具有激发能态的定域化的电子-空穴对。在激子经由光发射机制松弛时，发出光。在一些情况下，激子可以定位在准分子或激基复合物(exciplex)上。也可能发生非辐射机制，如热松弛，但通常被视为不合意。
OLED的更详细描述可见于授予Forrest等人的美国专利7,061,011和授予Forrest等人的美国专利申请公开No.2006/0279204，它们各自全文经此引用并入本文。
图1显示了有机发光器件100。附图不一定按比例绘制。器件100可以包括基底110、阳极115、空穴注入层120、空穴传输层125、电子阻挡层130、发光层135、空穴阻挡层140、电子传输层145、电子注入层150、保护层155和阴极160。阴极160是具有第一导电层162和第二导电层164的复合阴极。器件100可以通过依序沉积所述层来制造。
图2显示了倒置OLED 200。该器件包括基底210、阴极215、发光层220、空穴传输层225和阳极230。器件200可以通过依序沉积所述层来制造。由于最常见的OLED构造具有位于阳极上方的阴极且器件200具有位于阳极230下方的阴极215，器件200可以被称作“倒置”OLED。在器件200的相应层中可以使用与参照器件100所述的那些类似的材料。图2提供了如何从器件100的结构中省略一些层的一个实例。
通常，OLED的在阳极与阴极之间的层是有机的。阳极材料的实例包括ITO、IZO和AlZnO。阴极材料的实例包括ITO、IZO和与ITO一起的Mg:Ag。空穴传输层用的有机材料的实例包括α-NPD、TPD、和用F4-TCNQ掺杂的m-MTDATA。发光层用的有机材料的实例包括Ir(ppy)3、DCM、DMQA、Alq3、CBP和mCP。在授予Thompson等人的美国专利No.6,303,238中提供额外细节和实例，其全文经此引用并入本文。电子传输层用的有机材料的实例包括Alq3和用锂掺杂的BPhen。空穴注入层用的有机材料的实例包括CuPc、PEDOT:PSS和MTDATA。保护层用的有机材料的实例包括CuPc、BCP和金属酞菁。许多其它有机材料在本领域中已知用在OLED的各种层中，并且可以与本文所述的概念和器件一起使用。
作为非限制性实例提供图1和2中所示的简单层状结构，要理解的是，本发明的实施方案可以与多种其它结构联用。所述具体材料和结构是示例性的，并且可以使用其它材料和结构。根据设计、性能和成本因素，可以通过以不同方式合并所述各种层来实现功能OLED，或可以完全省略某些层。也可以包括没有具体描述的其它层。可以使用除具体描述的那些以外的材料。尽管本文提供的许多实例将各种层描述为包含单一材料，但要理解的是，可以使用材料的组合，如宿主和掺杂剂的混合物，或更笼统而言混合物。此外，层可以具有各种子层。对本文中的各种层给出的名称不是严格限制的。例如，在器件200中，空穴传输层225传输空穴并将空穴注入发光层220，并且可以被描述为空穴传输层或空穴注入层。在一个实施方案中，OLED可以被描述为具有位于阴极与阳极之间的“有机层”。这种有机层可以包含单层，或可以进一步包含如参照图1和2描述的不同有机材料的多层。
根据本发明的实施方案制成的器件可以并入多种消费品中，包括平板显示器、电脑监视器、电视、广告牌、室内或室外照明和/或发信号用的灯、警告显示器、全透明显示器、柔性显示器、激光印刷机、电话、手提电话、个人数字助手(PDA)、便携电脑、数码相机、摄录机、取景器、微显示器、车辆、大面积墙、影院或露天体育场屏幕或标识牌。各种控制机制可用于控制根据本发明制成的器件，包括无源矩阵和有源矩阵。许多器件要在对人而言舒适的温度范围，如18℃至30℃中，更优选在室温(20-25℃)使用。
本文所述的材料和结构可用于OLED以外的器件。例如，其它光电子器件，如有机太阳能电池和有机光检测器可以使用该材料和结构。更通常地，有机器件，如有机晶体管，可以使用该材料和结构。
在OLED或其它类似器件中沉积层的一种方法是有机蒸气喷射沉积(OVJD)，其中使用一个或多个喷嘴将载气和有机蒸气流导向基底。OVJD更详细描述在2002年9月4日提交的美国专利申请Nos.10/233,470和2003年4月23日提交的10/422,269中，它们各自的公开内容全文经此引用并入本文。
当使用OVJD沉积图案化层，如图案化像素层时，控制在其中通过各喷嘴沉积材料的区域可能是合意的。例如，当沉积像素层时，各像素最好具有相同形状和面积；沉积的材料超出要沉积像素的区域通常是不合意的。作为具体实例，如果从相邻喷嘴喷出不同材料，如当要通过在相邻区域中沉积红色、绿色和蓝色像素来制造全色像素时，不同材料最好在它们沉积时不混合或重叠。当在OVJD中从一个或多个喷嘴喷射载气和/或有机蒸气的粒子时，它们可能在一系列速度下喷射，其中一些可能不精确垂直于基底或要在其上沉积有机材料的其它层。这能够造成所沉积的材料的“铺展”-即材料沉积在基底的不合意区域中。
为了减轻或防止这种铺展，可以邻近沉积喷嘴设置排气管。图3A-3B显示了一种这样的构造。邻近第一喷嘴310和第二喷嘴320设置排气管300。如下解释，排气管300可以与真空源，如真空室的抽空源或独立真空源流体连通。其也可以与环境真空流体连通，如在将该装置置于真空室内的情况下。可以从喷嘴310，320向基底110喷射材料并沉积在所需区域315中。据信，排气管300通过在喷嘴之间建立局部真空来降低喷嘴出口区域中以及喷嘴与基底之间的压力，从而提供提高的分辨率和对沉积区域的控制。因此，沉积的材料可具有分辨轮廓(resolution profile)330。出于比较目的，也显示了在不存在排气管的情况下可能产生的示例性沉积轮廓340。
图3B显示了图3A中所示的喷嘴和排气管的示意性顶视图。当以图3A-3B中所示的方式邻近两个喷嘴310，320设置排气管300时，其可以被描述为在两个喷嘴“之间”。
当紧邻一个或多个喷嘴设置排气管时，其可以在喷嘴附近的区域中建立局部真空。本文所用的“局部真空”是指具有比周围或环境区域低的压力的区域。因此，即使排气管和喷嘴在例如真空室中运行，也可以在喷嘴之间建立局部真空。即使排气管连向环境真空，也可能发生这种效应，这是因为通过从喷嘴喷射材料来建立更高压力。在排气管连向真空源的构造中，可以调节真空源的强度以调节所形成的局部真空的程度。
为了进行OVJD，从喷嘴310，320喷射输送有机蒸气的非反应性载气。本文所用的“非反应性”载气被理解为是指在通常与有机气相沉积相关联的条件下不与被运载和/或沉积的材料反应的气体。载气和有机蒸气撞击基底110的表面并在该基底上沉积有机材料薄层。排气管300在喷嘴之间建立局部真空，这可以降低有机材料行经区域中的压力，该有机材料经过该区域沉积在基底上。这可以造成改进的沉积轮廓。在排气管与真空源流体连通的构造中，可以激活真空源以提供局部真空。
在一些构造中，可以如图4A中所示使用具有多个喷嘴的喷嘴组。喷嘴410以所需构造布置在喷嘴组400中。也可以在该喷嘴组中布置一个或多个排气管420。例如，排气管420可以是延伸通过其它地方是实心的喷嘴组400的通道，由此将相邻喷嘴之间的区域连向环境真空。排气管420也可以与真空源流体连通或直接连向真空源。
喷嘴组可以以各种构造包括多个喷嘴和/或排气管。喷嘴和排气管的数量和间距可以取决于要沉积的材料、所需沉积图案、或其它标准。图5A-5F显示了喷嘴组中喷嘴和排气管的示例性构造的示意性顶视图。喷嘴510和真空源520可以以任何图案布置，尽管阵列是优选的。如本文所用，如果喷嘴以重复图案如格栅状布置，则喷嘴构造成“阵列”。对一些用途(如沉积OLED)而言，矩形阵列(即由喷嘴和/或排气管限定的外周边是矩形的)可能是优选的，尽管也可以使用其它构造。可以如图5A中所示在各对相邻喷嘴之间设置排气管，或可以如图5B中所示，排气管与多个喷嘴相邻设置。在某构造中，排气管530可设置在喷嘴组的最外区域。图5C显示了线性或“一维”喷嘴阵列。图5D-5F显示了可用的其它示例性构造。如图5F中所示，排气管可具有任何合意的横截面，以使单个排气管可以与多个喷嘴相邻。可以使用所示那些以外的构造。
排气管可以与真空源流体连通。如果将该装置置于真空室中，该排气管可以与由该室的抽空源建立的环境真空连通。图6A是具有排气管的OVJD装置的示意图，其中该排气管与真空室的环境真空流体连通。位于真空室620内的喷嘴组600可具有在该组中的喷嘴之间的排气管610。使用抽空源630建立真空室620内的所需真空。排气管610可以与在真空室620内建立的环境真空流体连通，从而在射流之间的区域中建立局部真空。
在线性喷嘴阵列中，喷嘴之间的区域经由该阵列的“正面”和“背面”(即离开和进入如图4A中所示的阵列中的页面)与环境真空流体连通。但是，在相邻喷嘴之间的区域中和大致在由线性阵列确定的平面中仍可能产生压力积聚。例如，参照图4B，显示具有两个喷嘴410的喷嘴组400。在该喷嘴组正面和背面的区域(440，445)处于环境真空。喷嘴410之间的区域450因此可以被描述为与环境真空“流体连通”。如上所述，区域450与区域440，445之间的流径不是本文所用的排气管。当从喷嘴喷射材料时，在区域450中可能发生压力积聚。因此可能最好在区域450上方提供排气管420以降低这种压力积聚。排气管420可以优选是穿过喷嘴组400的垂直排气管。如本文所用，当其在空间区域和环境真空之间提供在不存在该排气管时会不存在的流径时，排气管被描述为“与环境真空流体连通”。因此，图4A和4B中的排气管不与喷嘴组400正面和背面的环境真空流体连通，而是与喷嘴组上方的环境真空流体连通。
一般而言，排气管不包括如多数非排气管构造中存在的与基底平行并从喷嘴下方区域延伸到基底边缘的流径。例如，图10A-10D和图14A-14E中模拟的系统包括从各喷嘴顶端到基底各边缘的流径，但这些流径不被视为排气管。相反，图16A-16E和24A-24D中模拟的系统具有与图10A-D和14A-E中类似的非排气管流径，但具有穿过喷嘴组的流径形式的额外排气管。排气管可以优选是穿过喷嘴组的垂直或部分垂直通道。排气管也可以是例如穿过喷嘴组的通道、设置在喷嘴组内的管或任何其它结构。
在较小喷嘴-基底间距的情况下，压力积聚可能更显著，这可能是如下所述沉积高分辨率薄膜所需要的。据信，在该区域中的相邻喷嘴之间提供排气管能够降低这种压力积聚。在该区域中，该排气管优选大致垂直于基底(即平行于喷嘴)。该排气管可包含通道，如穿过喷嘴组，其在远离喷嘴的通道末端连向环境真空。通道可以如图4中所示在喷嘴组顶部连向环境真空，或其可以在喷嘴组一侧或多侧连向环境真空。据信，如图3-5中所示的排气管可以降低当喷嘴组紧邻基底时造成的压力效应。
该排气管也可以如图6B和6C中所示直接连向真空源，如通过管子、管、或其它类似结构。在图6B中，排气管610与独立(即，独立于抽空源630)真空源640流体连通和直接连接。可以例如经由管子、管或将真空源和排气管之间的连接与环境真空分隔开的其它结构实现直接连接。类似地，在图6C中，排气管直接连向抽空源630。要理解的是，图6A-6C中所示的具体构造是示例性的，可以使用真空源和排气管的其它布置。尽管仅显示了单一排气管，但类似结构可用于其它排气管构造，如图5A-5F中所示的那些。例如，如果排气管包含穿过喷嘴组的多个路径，各路径可连向真空源。
如图6B和6C中所示的构造可用于防止在真空室620中形成的流影响在喷嘴之间形成的局部真空。由于抽空源630在从喷嘴组600喷射材料的同时从真空室620中除去材料，所以可能在真空室内并具体在喷嘴组600与基底110之间的区域中形成各种压力梯度。如果排气管610直接连向真空源而非环境真空，可能在喷嘴之间形成局部真空。通过这种构造形成的局部真空较不可能受其它材料的移动或环境真空变化的影响，因此可以提供更一致或可控的结果。排气管的使用也可以改进喷嘴间均匀性，这能够与用于在基底上沉积层的喷嘴的数量或构造无关地实现均匀可预测的沉积。
通过OVJD系统制成的薄膜的分辨率也可能受到喷嘴口尺寸、喷嘴间距和喷嘴-基底间距的影响。本文所用的“分辨率”是指于其中沉积材料的区域的尺寸、间距和锐度。一般而言，更高分辨率-即，更小、更轮廓分明的沉积区域是合意的。例如，当用于制造OLED时，使用喷嘴阵列可能是有用的，其中各喷嘴用于沉积单个像素。为了实现较高分辨率显示，可能合意的是像素小且轮廓分明，在相邻像素之间具有最小间距。
为了实现高分辨率，可以优选使用大约2微米至大约20微米，更优选大约2微米至大约10微米的喷嘴-基底间距。较小的喷嘴-基底间距对降低喷射的材料的扩散性铺展而言可能是合意的。喷嘴-基底间距是指从基底上表面到从中喷射材料的喷嘴口的距离。可以使用直径大约2微米至大约50微米，更优选直径大约2微米至大约10微米的喷嘴口。喷嘴-基底间距和喷嘴直径可能相关联。例如，较大喷嘴口可能要求较大喷嘴-基底间距以防止喷嘴堵塞、基底损坏或不合意的压力积聚。因此，针对喷嘴-基底间距s选择喷嘴直径d以使比率d/s为大约1.0至大约2.5可能是合意的。
沉积的薄膜的分辨率也可能受从喷嘴喷射材料的流速的影响。一般而言，当使用射流时，较低流速可能较合意。与大约1.0米/秒至大约100米/秒的速度对应的流速可能是优选的，或更优选为大约0.01米/秒至大约10米/秒。较低流速可能是优选的以防止喷嘴口附近的压力积聚。优选速度也可能与喷射材料从喷嘴中喷出时的温度相关联和/或由该温度决定。通常，对于较高温材料，较高速度可能是优选的。可以相对于大致室温调节所需速度；因此，可以使用与(1.0m/s)xT/300至(100m/s)x T/300，或更优选(0.01m/s)x T/300至(10m/s)xT/300的速度对应的流速，其中T是以开氏度计的喷射的材料的温度。
可以提高载气速度以使体积流速(bulk flow velocity)至少大致为该分子的热速度，从而产生基本单向的材料“射流”。在数学方面，当喷嘴轴向上的平均速度(体积流速)至少大致为与喷嘴轴垂直的方向上的平均绝对速度(热速度)时，可以实现该条件。优选地，该喷嘴轴向上的平均速度至少和与该喷嘴轴垂直的方向上的平均绝对速度一样大。术语“绝对”速度相对于与喷嘴轴垂直的方向上的平均速度使用，因为这些方向上的平均速度可能为大约0——对于以特定速度左移的每一分子，可能有以相同速度右移的另一分子。在基底温度、反应器压力和喷嘴几何的适当条件下，如果喷嘴-基底间距在载气的分子平均自由程内，则用喷射沉积可以实现分辨率为大约1微米的锐缘像素阵列。此外，由于单向流，更重载气的使用能够提供沉积的更好定向性以及随后更锐利的像素。当使用喷射构造时，喷射的材料可能优选具有相当于大约100米/秒至大约400米/秒速度的流速。也可以根据之前所述的喷射的材料的温度调节这些速度。
喷嘴间距，即一个喷嘴口的大致中心与另一喷嘴口的大致中心的距离也可能影响沉积层的分辨率。为了实现高分辨率，大约50微米至大约100微米的喷嘴间距可能是优选的。一般而言，较大喷嘴间距可防止从相邻喷嘴喷出的材料混合。
为了对从一个或多个喷嘴喷出的材料在OVJD中移向基底时的行为进行建模，可以使用下列等式：▿·(-Di▿Ci+CiU→)=0]]>▿·(-k▿T+ρCρTU→)=Q]]>-▿·μ(▿U→+(▿U→)T)+ρ(U→·▿)U+▿P=F]]>▿U→=0]]>这些等式描述了喷嘴中以及喷嘴与基底之间的区域中的速度场、压力P、温度T、浓度C、速度μ、热导率k、密度ρ和扩散率D。它们可用于产生如下所述的特定模型以预测可用于实现所需分辨率的值。
要理解的是，本文所述的各种实施方案仅举例说明，而不是要限制本发明的范围。例如，本文所述的许多材料和结构可以在不背离本发明精神的情况下被其它材料和结构取代。要理解的是，关于本发明为何有效的各种理论不是限制性的。例如，与电荷转移相关的理论不是限制性的。材料定义
本文所用的缩写是指如下材料：CBP：4，4′-N，N-二咔唑-联苯m-MTDATA 4，4′，4″-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺Alq3：8-三-羟基喹啉铝Bphen：4，7-二苯基-1，10-菲咯啉n-BPhen：n-掺杂的BPhen(用锂掺杂)F4-TCNQ：四氟-四氰基-醌二甲烷p-MTDATA：p-掺杂的m-MTDATA(用F4-TCNQ掺杂)Ir(ppy)3：三(2-苯基吡啶)-铱Ir(ppz)3：三(1-苯基吡唑合，N，C(2′)铱(III)BCP：2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉T AZ：3-苯基-4-(1′-萘基)-5-苯基-1，2，4-三唑CuPc：酞菁铜ITO：氧化铟锡NPD：N，N′-二苯基-N-N′-二(1-萘基)-联苯胺TPD：N，N′-二苯基-N-N′-二(3-甲苯基)-联苯胺BAIq：双(2-甲基-8-羟基喹啉合)4-苯基酚铝(III)mCP：1，3-N，N-二咔唑-苯DCM：4-(二氰基亚乙基)-6-(4-二甲基氨基苯乙烯基-2-甲基)-4H-吡喃DMQA：N，N′-二甲基喹吖啶酮PEDOT:PSS：聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)与聚苯乙烯磺酸酯(PSS)的水分散体实验：
现在描述本发明的具体代表性实施方案，包括怎样可以作出这些实施方案。要理解的是，具体方法、材料、条件、工艺参数、装置等不必定限制本发明的范围。
使用上述公式，使用图7中所示的边界条件创建和解答模拟。假定基底温度低到足以使基底正上方的气相中的有机材料浓度能够近似0。也就是说，假定沉积的材料没有再蒸发。图8显示了用于建立模拟的网格；该网格被限定在喷嘴810内和喷嘴810与基底800之间。构造模型并使用Femlab在数字上解答。图8中所示的示例性网格进一步假定10微米的喷嘴口和210微米的基底宽度。创建样品数据以如图9中所示确定将用在模拟中的合适节点数。显示对称轴910作为参考。对于多于大约1500个节点，结果几乎没有变化；随后的模型因此使用大约1500个节点。
图10A-10D分别显示了单喷嘴模拟用的速度、压力、温度和总流量(包括扩散流量和对流流量)。该模拟使用133Pa的背景压力和入口流速为6.5×10-6sccm的氮气载气(相当于大约1.0米/秒的速度)。从图10D中可以看出，基底表面处的流量与间距成正比。基底表面处的流量可用于决定沉积形状，因为通过随时间而定的流量给出该表面处的材料积聚(厚度)。
图11A-11B显示了在6.5×10-4sccm(1104)、6.5×10-5sccm(1105)和6.5×10-6sccm(1106)的流速下、在1托背景压力下从10微米喷嘴喷出的氮气载气的沉积轮廓(即表面流量)。这些流速分别对应于大约100米/秒、10米/秒和1.0米/秒的速度。从图中看出，较高流速可能由于较高压差而降低表面流量。在较高流速下也可能存在压力的前缘积聚(foreline buildup)。这表明较低流速通常可提供较高分辨率。
图12显示了在10微米(1210)、20微米(1220)和40微米(1240)的喷嘴-基底间距下的沉积轮廓；图13显示了在相同间距下获得的半高全宽(FWHM)。在较小喷嘴-基底间距下，可以改进分辨率，这是因为扩散性铺展的间距和时间降低。这些结果与Shtein等人，″Direct mask-free patterning of molecular semiconductors using Organicvapor jet printing，″J Appl.Phys.，v.96，No.8，2004年10月15日中的那些一致。所得FWHM可用于确定多喷嘴系统中的喷嘴间距。
图14A-14C显示了在相邻喷嘴之间无排气管的情况下喷射不同材料的多喷嘴系统的模拟用的速度、压力和温度。图14D显示了材料1的总流量，图14E显示了材料2的总流量。各材料的扩散率在给定温度和压力下大致相等(即，尽管压力和温度在整个模拟空间内变化，扩散率相应变化)。该模拟使用133Pa的背景压力和在各喷嘴处的入口流速为6.5×10-6sccm的氮气载气(相当于大约1.0米/秒的速度)。通过比较图14B至图10B可以看出，在多喷嘴构造中发生高得多的压力积聚。
图15显示了在各相邻喷嘴对之间具有排气管的多喷嘴系统的沉积轮廓。显示了从5个喷嘴沉积的三种材料(1512，1522，1532)的轮廓；为了对照，显示了相同构造但没有排气管时的轮廓(1511，1521，1531)。由该FWHM测定60微米的喷嘴间距(1550)。图15表明，在相邻喷嘴之间的排气管降低压力变化并因此降低扩散率/流量变化。
图16A-16C显示了喷射不同材料的多喷嘴系统的模拟用的速度、压力和温度，其中在各对相邻喷嘴之间设置排气管。图16D显示了材料1的总流量；图16E显示了材料2的总流量。在给定温度和压力下，各材料的扩散率大致相等。该模拟使用133Pa的背景压力和各喷嘴处的入口流速为6.5×10-6sccm(相当于大约1.0米/秒的速度)的氮气载气。通过比较图14A-14E以及具体比较图16B和14B可以看出，在具有排气管的构造中，压力积聚极大降低。压力积聚中的这种差异被认为解释了图15中所示的沉积轮廓的差异。
图17A-17B显示了从使用氮气和氦气作为载气的多喷嘴式喷嘴组中喷出的材料的沉积轮廓。曲线1710、1720和1730分别显示使用氦气作载气的材料1、2和3。曲线1711、1721和1731分别显示了使用氮气作载气的材料1、2和3。该归一化数据显示在图17B中。这些结果表明，载气分子量和背景压力对沉积轮廓几乎无影响。随着分子量和背景压力均降低，流量大小提高。这可能归因于由对流除去的材料较少。
图18显示了在各对相邻喷嘴之间存在排气管的情况下，在10和20微米的喷嘴-基底间距下，沉积3种材料的5个喷嘴的模拟沉积轮廓。该模拟假定133Pa的背景压力和入口流速为6.5×10-5 sccm(相当于大约1.0米/秒的速度)的氮气载气。对于模拟的材料，假定质量降低在所有扩散率下都相同。沉积轮廓显示了材料1、2和3在10微米(分别为1811、1821、1831)和20微米(分别为1812、1822、1832)间距下的模拟沉积。这些结果表明使间距最小化可以使沉积的材料的FWHM最小化，并表明喷嘴之间的较大间距可能是合意的。
图19显示了在相邻喷嘴之间具有排气管的多喷嘴系统在与1.0米/秒和1000米/秒的速度对应的流速下的模拟。该模拟假定133Pa的背景压力和在所有扩散率下恒定的质量降低。显示了材料1、2和3在6.5×10-3sccm(分别为1910，1920，1930)和6.5×10-6sccm(分别为1916，1926，1936)流速下的沉积轮廓。这些流速分别对应于1000米/秒和1.0米/秒的喷嘴速度。表19中所示的结果表明，在具有排气管的多喷嘴系统中，较高沉积速率通常造成较不合意的沉积轮廓。
图20显示了不同直径的单喷嘴在133Pa背景压力和对应于1.0米/秒速度的流速下的沉积轮廓。显示了10微米(2010)、50微米(2050)和70微米(2070)喷嘴直径的沉积轮廓。图21显示了对于10、30、50和70微米的喷嘴尺寸，在6.5×10-4sccm(2140)和6.5×10-6sccm(2160)流速(其分别对应于100米/秒和1.0米/秒的喷嘴速度)下沉积的材料的FWHM。图20-21中所示的结果表明，提高的喷嘴尺寸通常造成降低的分辨率，较高流速也可能降低分辨率。
图22A-22D分别显示了具有70微米开口的单喷嘴的速度、压力、温度和总流量。该模拟假定133Pa的背景压力和6.5×10-4sccm(相当于100米/秒的速度)的流速。图23显示了在20微米(2320)和40微米(2340)喷嘴-基底间距下的相同模拟的沉积轮廓。该模拟结果表明，在单喷嘴系统中，更小的基底-喷嘴间距可以提供更好的分辨率和更锐利的沉积形状。
图24A-24D分别显示了在20微米的喷嘴-基底间距下，具有70微米开口的单喷嘴的速度、压力、温度和总流量。该模拟假定133Pa的背景压力和6.5×10-4sccm(相当于100米/秒的速度)的流速。
上述模拟结果表明，可以在最小喷嘴-基底间距实现OVJD系统中的最高分辨率。可以通过使用相对较低的载气流速提高沉积层的分辨率。在据信合意地实现高分辨率的低流速下，该载气没有在沉积轮廓中起到重要作用。例如，载气的分子量通常不影响沉积轮廓。结果进一步表明，在相邻喷嘴之间提供排气管能够改进沉积层的沉积轮廓和分辨率。
尽管上示模拟用于喷嘴的线性一维阵列，但结果适用于任何喷嘴阵列。例如，线性多喷嘴模拟提供环形阵列(即通过围绕中心喷嘴旋转线性阵列而形成的阵列)的确切结果。该结果也提供了对矩形阵列会预计到的结果的至少一次近似，该模拟被认为精确预测任何随机喷嘴阵列的沉积轮廓和分辨率趋势。
尽管参照具体实例和优选实施方案描述了本发明，但要理解的是，本发明不限于这些实例和实施方案。所请求保护的本发明因此包括本文所述的具体实例和优选实施方案的变体，这是本领域技术人员显而意见的。