電子器件及使用溶液處理技術製造電子器件的方法

2023-05-27 02:28:46 2

專利名稱：電子器件及使用溶液處理技術製造電子器件的方法
技術領域：
本發明涉及電子器件及使用溶液處理(solution processing)技術製造電子器件的
方法。本發明的特定實施方案涉及有機薄膜電晶體、有機光電器件、有機發光顯示器件 及使用溶液處理技術製造這些器件的方法。
背景技術：
包括從溶液沉積有源部件的電子器件製造方法在本領域是已知的。這樣的方法 包括製備基板，一個或多個有源部件可沉積到該基板上。如果從溶液沉積有源部件，一 個問題是如何在基板的期望區域中容納該有源部件。該問題的一種解決方案是提供包含 限定阱(well)的圖案化岸層(bank layer)的基板，在阱中有源部件可以在溶液中沉積。所 述阱容納溶液同時使溶液變幹，使得有源部件留在由所述阱限定的基板區域中。發現這樣的溶液處理方法對於在溶液中沉積有機材料特別有用。有機材料可以 是導體、半導體和/或是光電活性的，使得該有機材料可在電流通過其時發光或在光射 到其上時通過產生電流而探測光。利用這些材料的器件稱為有機電子器件。一個例子是 有機電晶體器件。如果有機材料是發光材料，則該器件稱為有機發光器件。在下文更詳 細地討論電晶體和發光器件。電晶體可分為兩種主要類型雙極結型電晶體和場效應電晶體。兩種類型共用 共同的結構，該結構包括三個電極，同時半導體材料在溝道區中布置在這些電極之間。 雙極結型電晶體的這三個電極稱為發射極、集電極和基極，而在場效應電晶體中這三個 電極稱為源極、漏極和柵極。雙極結型電晶體可描述為電流控制器件，因為發射極和集 電極之間的電流由在基極和發射極之間流動的電流控制。相反，場效應電晶體可描述為 電壓控制器件，因為在源極和漏極之間流動的電流由柵極和源極之間的電壓控制。根據電晶體分別包含傳導正電荷載流子(空穴)還是負電荷載流子(電子)的半 導體材料，電晶體也可分為P型和η型。半導體材料可根據其接受、傳導和供給電荷的 能力來選擇。半導體材料接受、傳導和供給空穴或電子的能力可通過對該材料進行摻雜 來提高。用於源極和漏極的材料也可根據其接受和注入空穴或電子的能力來選擇。例如，ρ型電晶體器件可通過選擇有效地接受、傳導和供給空穴的半導體材料和 選擇有效地注入空穴和從該半導體材料接受空穴的用於源極和漏極的材料來形成。電極 中的費米能級與半導體材料的HOMO能級的良好能級匹配可增強空穴注入和接受。相 反，η型電晶體器件可通過選擇有效地接受、傳導和供給電子的半導體材料和選擇有效 地注入電子到該半導體材料中和從該半導體材料接受電子的用於源極和漏極的材料來形 成。電極中的費米能級與半導體材料的LUMO能級的良好能級匹配可增強電子注入和接 受。可起η型器件或ρ型器件的作用的雙極性器件也是已知的。電晶體可通過在薄膜中沉積部件以形成薄膜電晶體(TFT)來形成。當在這樣的 器件中將有機材料用作半導體材料時，該器件稱為有機薄膜電晶體(OTFT)。有機薄膜電晶體的各種布置是已知的。一種這樣的器件是絕緣柵極場效應電晶體，其包括源極和漏極，其中半導體材料在溝道區中布置在該源極和漏極之間，柵極鄰 近該半導體材料布置，且一層絕緣材料在該溝道區中布置在該柵極和半導體材料之間。OTFT可用低成本、低溫方法如溶液處理方法製造。此外，OTFT與柔性塑料基 板兼容，提供了用卷對卷工藝(roll-to-roll process)在柔性基板上大規模製造OTFT的前景。上述有機薄膜電晶體的一個例子在圖1中示出。所示出的結構可沉積在基板1 上，包括源極和漏極2、4，源極和漏極2、4用位於其間的溝道區6分隔開。有機半導體 (OSC)S沉積在溝道區6中，可在源極和漏極2、4的至少一部分之上延伸。介電材料構 成的絕緣層10沉積在有機半導體8之上，可在源極和漏極2、4的至少一部分之上延伸。 最後，柵極12沉積在絕緣層10之上。柵極12位於溝道區6之上，可在源極和漏極2、 4的至少一部分之上延伸。上述結構稱為頂部柵極有機薄膜電晶體，因為柵極位於器件的頂部。或者，還 已知將柵極設置在器件的底部以形成所謂的底部柵極有機薄膜電晶體。上述底部柵極有機薄膜電晶體的一個例子在圖2中示出。為了更清楚地顯示圖 1和2中所示的結構之間的關係，用相同的參考標號表示對應的部分。圖2中所示的底 部柵極結構包括沉積在基板1上的柵極12，介電材料構成的絕緣層10沉積在柵極12之 上。源極和漏極2、4沉積在介電材料構成的絕緣層10之上。源極和漏極2、4用位於 其間的、在柵極之上的溝道區6分隔開。有機半導體(OSC)S沉積在溝道區6中，可在 源極和漏極2、4的至少一部分之上延伸。上述布置的一個問題是如何在沉積OSC時將OSC容納在溝道區中。該問題的 一個解決方案是提供限定阱的絕緣岸材料構成的圖案化層14，OSC 8可通過例如噴墨印 刷從溶液沉積在該阱中。這樣的布置在圖3和4中被分別示為底部柵極薄膜電晶體和頂 部柵極薄膜電晶體。再次，為了更清楚地顯示圖1和2中所示的結構同圖3和4中所示 的結構之間的關係，用相同的參考標號表示對應的部分。絕緣材料構成的圖案化層14所限定的阱的周緣圍繞源極和漏極2、4之間限定的 溝道6的部分或全部，以便於通過例如噴墨印刷沉積OSC 8。而且，由於在沉積OSC 8 之前沉積絕緣層14，可在不損壞OSC的情況下沉積絕緣層14和將其圖案化。絕緣層14 的結構可以可重複的方式利用已知的沉積和圖案化技術如正性或負性光刻膠光刻法、溼 式蝕刻、乾式蝕刻等形成。即使設置由阱限定岸材料構成的圖案化層，在將OSC容納在溝道區內和使用用 於沉積OSC的溶液處理方法在溝道區中提供OSC的良好膜形成方面仍存在問題。可能 發生阱限定岸層的不可控的潤溼，因為OSC溶液在阱限定岸層上的接觸角一般是低的。 在最壞的情況下OSC可能溢出阱。一種解決方案是在從溶液沉積OSC之前使用例如基於氟的等離子體如CF4處理 阱限定岸表面以降低其可溼性。阱限定岸層的頂部的反潤溼表面幫助在沉積OSC時將 OSC容納在阱內。另一解決方案是將固有低潤溼性材料用於阱限定岸層。US2007/0023837描述了 一種布置，在該布置中，低潤溼性含氟聚合物，如日本的Asahi Glass製造的「Cytop」， 用來在製造TFT基板時形成圖案化的阱限定岸層。低潤溼性含氟聚合物材料在從溶液沉積OSC時防止OSC溢出阱方面是合適的。但是，由於阱的側面也是低潤溼性的，溶液 往往被容納在阱的底部上，從而導致不良的膜形成。也就是說，因為OSC溶液不潤溼阱 的側面，該溶液在阱的底部上形成彎曲液滴(curved drop)並變幹而形成具有不均勻厚度 的膜。具有不均勻厚度的膜可不利地影響所得到的器件的性能，如本領域中已知的。US 2007/0020899公開了使用基於氟的等離子體處理限定電子基板的布線圖案的 岸層的表面以降低其可溼性，如先前所討論的。該文件還描述了替代方法，在該替代方 法中，設置限定電子基板的布線圖案的兩層岸結構。該兩層岸結構包括具有良好可溼性 的第一層和位於第一層之上的包含低潤溼性含氟聚合物的第二層。利用上述的兩層岸結構，沉積在阱中的液體可潤溼阱的由第一層構成的側壁以 在乾燥後在阱中提供良好的膜形成，而第二層防止液體溢出阱。該文件建議，用於第一 和第二岸層的材料都應當是主鏈中包括矽氧烷鍵的聚合物，且第二岸層的聚合物應當在 側鏈中包括氟鍵。用於第二岸層的材料被描述為具有50°及以上的接觸角。還公開了制 造方法，在該製造方法中，形成兩層岸結構，在該岸結構所限定的阱中沉積有源部件， 然後同時烘焙該有源部件和岸結構。上述的現有技術涉及為TFT基板的製造提供低潤溼性岸，儘管也提到了將單岸 層結構用於發光材料。下面更詳細地討論有機發光器件。使用OLED (有機發光器件)製造的顯示器相對於其它平板技術提供諸多優點。 它們是明亮、色彩鮮明、快速切換的，提供寬視角，且在各種基板上製造起來容易、便 宜。有機(其在本文中包括有機金屬)發光二極體(LED)可使用包括聚合物、小分子 和樹枝狀化合物在內的材料來製造成多種顏色，所述顏色取決於所使用的材料。WO 90/13148、W095/06400和WO 99/48160中描述了聚合物基有機LED的例子。WO 99/21935和WO 02/067343中描述了基於樹枝狀化合物的材料的例子。US 4,539,507中 描述了所謂的基於小分子的器件的例子。典型的OLED器件包括兩層有機材料，其中之一是一層發光材料如發光聚合物 (LEP)、低聚物或發光低分子量材料，另一層有機材料是一層空穴傳輸材料如聚噻吩衍 生物或聚苯胺衍生物。OLED可以像素矩陣的形式沉積在基板上，以形成單色或多色像素化顯示器。 多色顯示器可使用發紅光像素、發綠光像素和發藍光像素的組構成。所謂的有源矩陣顯 示器具有存儲器元件一般是存儲電容器——和與每個像素相關聯的薄膜電晶體(TFT)， 而無源矩陣顯示器沒有這樣的存儲器元件，而是被反覆掃描以給出穩定圖像的印象。其 它無源顯示器包括分段顯示器，在分段顯示器中，多個段共用公共的電極且一個段可通 過施加電壓到其另一電極上而被點亮。簡單的分段顯示器不需要進行掃描，但是在包括 多個分段區域的顯示器中，電極可能進行復用(以減小其數量)，因而進行掃描。圖5示出了穿過OLED器件100的例子的豎向剖面。在有源矩陣顯示器中，像 素的部分區域由相關聯的驅動電路(在圖5中未示出)佔據。出於說明的目的，對該器 件的結構略微進行了簡化。OLED 100包括基板102——一般是0.7mm或1.1mm的玻璃，但可選地是透明的
塑料或某種其它基本透明的材料。陽極層104沉積在該基板上，一般包括大約40-150nm 厚的ITO (氧化銦錫)，在該陽極層的一部分之上設置有金屬接觸層。一般而言，該接觸
5層包括大約500nm的鋁，或夾在鉻層之間的鋁層，這有時被稱為陽極金屬。塗有ITO和 接觸金屬的玻璃基板是可廣泛獲得的。位於ITO之上的接觸金屬有助於在陽極連接不需 要透明的地方，特別是為到器件的外部觸點，提供電阻降低的路徑。通過在標準光刻工 藝之後進行蝕刻，將該接觸金屬在不希望有它的情況下，特別是在它原本會使顯示器模 糊的情況下，從ITO去除。基本透明的空穴注入層106沉積在陽極層之上，其後是電致發光層108和陰極 110。電致發光層108可包括例如PPV(聚(對亞苯基亞乙烯基))，空穴注入層106—— 其有助於使陽極層104和電致發光層108的空穴能級匹配，可包括導電的透明聚合物，例 如來自德國H.C.Starck的PEDOT:PSS (聚苯乙烯磺酸鹽摻雜的聚乙烯二氧噻吩)。在典 型的聚合物基器件中，空穴傳輸層106可包括大約200nm的PEDOT。發光聚合物層108 的厚度一般是大約70nm。這些有機層可通過旋塗(然後通過等離子體蝕刻或雷射燒蝕從 不希望的區域去除材料)或通過噴墨印刷來沉積。在後一種情況下，岸112可例如使用 光刻膠而在基板上形成，以限定所述有機層可沉積於其中的阱。這樣的阱限定顯示器的 發光區域或像素。陰極層110—般包括覆蓋有較厚的鋁蓋層的低功函數金屬如鈣或鋇(例如通過物 理氣相沉積來沉積)。可選地，可緊鄰電致發光層設置附加層，如一層氟化鋰，以改進電 子能級匹配。陰極線的相互電隔離可通過使用陰極隔離物(在圖5中未示出)來實現或 增強。同樣的基本結構也可應用於小分子器件。一般而言，多個顯示器在單個基板上製造，在製造過程的末尾對基板劃線，並 將顯示器分離，然後向各個顯示器上附加封裝容器以抑制氧化和水分的進入。或者，可 以將顯示器在劃線和分離之前進行封裝。為點亮OLED，在陽極和陰極之間通過例如圖5中所示的電池118加電。在圖5 所示的實例中，通過透明陽極104和基板102發光，而陰極通常是反射性的。這樣的器 件稱為「底部發射器」。也可以構建通過陰極發光的器件(「頂部發射器」)，例如通 過保持陰極層110的厚度低於約50-100nm以使得陰極基本透明和/或使用透明陰極材料 例如ITO。現在參見圖5b，它顯示了穿過無源矩陣OLED顯示器件150的簡化的剖面，其 中與圖5中類似的元件用類似的參考標號表示。如圖所示，空穴傳輸層106和電致發光 層108在互相垂直的陽極和陰極線的交叉點上被細分成多個像素152，所述陽極和陰極線 分別限定在陽極金屬104和陰極層110中。在該圖中，限定於陰極層110中的導線154進 入紙面，且示出了穿過多個陽極線158的剖面，所述陽極線158與陰極線成直角。在陰 極和陽極線的交叉點上的電致發光像素152可以通過在相關的線上施加電壓而尋址。陽 極金屬層104提供到顯示器150的外部觸點，並可以用於到OLED的陽極和陰極連接(通 過在陽極金屬引出線(lead-outs)之上延伸陰極層圖案)。上述OLED材料，特別是發光聚合物材料和陰極，對氧化和水分敏感。因此， 將器件封裝在金屬或玻璃容器111中，該容器通過UV可固化環氧樹脂膠水113結合到陽 極金屬層104上。優選地，在陽極金屬觸點在金屬容器111的邊緣之下通過的地方使陽 極金屬觸點變薄，以便於為了固化將膠水113暴露於UV光。
6
為了實現全色、全塑料的屏幕，已付出了相當大的努力。達到該目標的主要挑 戰在於(1)得到發射紅、綠、藍三基色的光的共軛聚合物；以及(2)該共軛聚合物必 須容易處理和製造成全色顯示結構。聚合物發光器件(PLED)表現出在滿足第一個要求 方面很好的前景，因為發光顏色的操控可以通過改變共軛聚合物的化學結構而實現。然 而，儘管共軛聚合物的化學性質的調節在實驗室規模上經常是容易且低成本的，但是它 在工業規模上會是昂貴且複雜的過程。關於易於處理和構成全色矩陣器件的第二個要求 提出了如何形成微細的多色像素的微圖案以及如何獲得全色發光的問題。為了促進全色 顯示器的發展，已尋求了具有直接顏色調節、良好的可處理性和具有低成本大規模製造 的前景的共軛聚合物。噴墨印刷和雜化噴墨印刷技術已在PLED器件的圖案化方面吸引 了很多注意(參見例如 Science 1998，279，1135; Wudl 等，Appl Phys.Lett.1998, 73， 2561 ；以及 J.Bharanthan，Y.Yang, Appl.Phys.Lett.1998, 72, 2660) 有源矩陣有機發光器件(AMOLED)是現有技術中已知的，其中電致發光像素 和陰極沉積在玻璃基板上，該玻璃基板包含用於控制單個像素的有源矩陣電路和透明陽 極。這些器件中的光可以通過陽極和玻璃基板(所謂的底部發光)或者通過透明陰極(所 謂的「頂部發光」器件)向觀察者發射。圖6顯示了頂部發光器件的一個實例。該頂部發光器件包含基板202，在其上設 置絕緣平面化層204。在平面化層204中提供通孔以使得陽極可以與其相關的TFT連接 (未示出)。陽極206設置於平面化層204上，在所述平面化層之上提供阱限定岸208。 陽極206優選是反射性的。電致發光材料210設置在岸限定的阱中，透明陰極212沉積 在阱和岸之上以形成連續層。電致發光配製劑的噴墨印刷是形成圖案化器件的便宜且有效的方法。如 EP-A-0880303中所公開，這使得需要使用光刻以形成其中具有阱的岸，該阱限定像素， 通過噴墨印刷將電致發光材料沉積到該阱中。WO 2005/076386公開了由單層光刻膠形成的底蝕阱限定岸。已發現底蝕岸可以 用於改善從溶液沉積到阱中的材料的容納。此外，底蝕岸改善當溶液變幹時形成的材料 膜的均勻性。然而，這種底蝕岸存在的問題是經常希望在阱的頂部之上形成材料的連續 層，例如電極層。岸的底蝕結構可圍繞阱的邊緣在這樣的上層中導致中斷，從而導致短 路問題。WO 2007/023272公開了由位於無機介電間隔層之上的有機岸層限定的阱，其 中有機岸層外伸於無機介電間隔層上以形成圍繞著阱的邊緣的外伸臺階結構，如WO 2007/023272的圖5所示。該結構通過兩步法形成，首先將有機岸層形成圖案(通過暴露 於UV、顯影並衝洗)，然後將無機介電材料從阱的底部蝕刻掉(使用用於無機介電材料 的合適的蝕刻劑)，直到在阱的側面形成外伸的臺階結構。其中記載了有機岸為第二步的 有機介電材料的蝕刻提供了蝕刻掩模。根據WO 2007/023272的圖17a至17c中所示的 替代實施方案，不是形成外伸或負向臺階結構，而是可以圍繞著阱的邊緣以三步法形成 正向臺階結構，首先將岸層形成圖案，然後將無機介電材料從阱的底部蝕刻掉，最後圍 繞著阱的周邊進一步從岸層的邊緣去除材料，以暴露在下的無機介電層的邊緣，使得無 機介電層和岸層形成正向臺階結構，其中岸層的邊緣從無機介電層的邊緣向後退縮。WO 2007/023272的上述實施方案中的上部的岸層具有正向剖面，使得可以在阱的頂部沉積連續的材料層，例如電極層，而不圍繞著阱的邊緣發生中斷。然而，所述的用於製造這些 岸結構的多步方法提高了製造時間和複雜性，因而提高了成本。

發明內容
本發明的一個目標是改善上述的器件和製造方法。根據本發明的第一方面，提供製造電子器件的方法，該方法包括提供包含電 路元件的基底(base)；在該基底上形成雙岸(double bank)阱限定(weU-defining)結構，
該雙岸阱限定結構包含絕緣材料的第一層和位於其上的絕緣材料的第二層；並將有機材 料的溶液沉積在該雙岸阱限定結構所限定的阱中，其中該雙岸阱限定結構通過在用於形 成阱的單一處理步驟中從第一層和第二層去除材料而形成，並且其中該第一層和第二層 由對於該單一處理步驟具有不同的去除速度的材料製成，從而由於第一層和第二層的材 料的去除速度的差別而圍繞著阱的周邊形成臺階結構。本申請人已認識到，雖然雙岸臺階結構對於容納從溶液沉積的有機材料會是有 利的，但是形成這種結構所需的多個步驟會提高製造時間和複雜性，從而提高成本。例 如，在以上所討論的現有技術中，雙岸臺階結構在至少兩步的方法中形成，從而在獨立 的處理步驟中將第一層和第二層的材料去除。現有技術中還公開了可以使用第三步以從 雙岸結構的上層進一步去除材料，以形成下層的邊緣暴露的正向臺階結構。在確定該問題後，本申請人已認識到，通過選擇用於兩個岸層的合適的材料， 並通過選擇用於這兩層的合適的去除技術，可以通過在單一處理步驟中從第一層和第二 層去除材料而形成雙岸阱限定結構，從而由於第一層和第二層的材料的去除速度的差別 而形成臺階結構。因此，可以在避免多個處理步驟的同時形成雙岸臺階結構，從而降低 製造時間、複雜性和成本。這與現有技術中的布置例如WO 2007/023272中所述形成對比，在後者中，在 形成阱時，有機岸層和無機間隔層需要用於將它們去除的不同的處理步驟。有機層通 過暴露於UV然後顯影而去除。該過程不去除下層的無機材料。無機材料使用無機蝕 刻劑去除，該無機蝕刻劑不去除上層的所述充當蝕刻掩模的有機層。在該意義上，WO 2007/023272中的岸和間隔層的材料是正交的(orthogonal)，這與本發明完全相反。根據本發明的一種實施方案，如果第一層岸材料以比第二岸層快的速度去除， 那麼可以形成外伸或負向臺階結構，其中第二層突出到第一層的邊緣之外。或者，如果 第一層岸材料以比第二岸層慢的速度去除，那麼可以形成正向臺階結構，其中第二層的 邊緣從第一層的邊緣向後退縮。申請人:已確認用於實現本發明的多種可能的材料和技術。第一層和第二層的材 料可以是無機或有機材料。其中一層的材料可以包含交聯的基質，且另一層的材料可以 不具有交聯。交聯提高對去除的抗性，使得不具有交聯的層將會比包含交聯的層更快地 去除。或者，兩層可以均包含交聯，使得各層中交聯的量不同。具有低程度交聯的層更 容易去除，各層中交聯的量可以調節以獲得臺階結構的期望的尺寸。例如，各層中交聯 的量的大的差別導致較大的臺階結構，而各層中交聯的量的較小的差別導致較小的臺階 結構。可以通過調節材料中可交聯基團的數量和/或控制交聯條件例如熱量和/或向UV 光的暴露量而控制交聯的量。
8
作為使用不同的交聯量的替代方案，可以選擇用於岸層的兩種不同的材料，它 們具有對形成雙岸結構時用於去除材料層的處理步驟固有地不同的敏感性。例如一些有 機材料比其它有機材料更軟且更容易去除。用於兩個岸層的材料可以是聚合物。該聚合物可以是交聯的和/或包含不同的 重複單元，以使得它們如上所述具有對形成雙岸結構時用於去除材料層的處理步驟固有 地不同的敏感性。或者，或除此以外，用於兩個岸層的聚合物可以具有不同的聚合度。 通常，與具有更高聚合度的聚合物相比，具有低聚合度的聚合物將更容易去除。形成雙岸阱限定結構的步驟可以包括將絕緣材料的第一層沉積於基底上；烘 焙絕緣材料的第一層；將絕緣材料的第二層沉積於其上；並烘焙第二層，然後從第一層 和第二層去除材料以限定阱。提供烘焙步驟以使得層更強健，並且在由溶液沉積層的情 況下去除任何溶劑。該技術也可以用於本發明的方法。然而，申請人已認識到，當烘焙 第二層時，第一層將不可避免地暴露於進一步的烘焙。這樣，第一層暴露於比第二層更 長的烘焙時間，這相對於第二層可以提高其對去除步驟的抗性。儘管對於希望雙岸結構 具有正向臺階的實施方案這不是問題，但是當形成外伸結構時它會成為問題。第一層的 該額外加熱可以通過選擇第一層的材料而進行補償，該材料即使在額外的烘焙後也仍然 比第二層的材料更容易去除。或者，第一烘焙步驟可以在時間和/或溫度上降低，或者 一起去除。作為替代或者作為補充，第二烘焙步驟可以在時間或溫度上提高，使得第一 烘焙(如果存在)對第一層的強健性的相對貢獻降低。根據某些實施方案，第一烘焙的溫度可以在80°至180°範圍內，更優選100° 至160°，更優選120°至140°，最優選約130°。第一烘焙的時間可以在200至400 秒範圍內，更優選250至350秒，更優選280至320秒，最優選約300秒。根據某些實施方案，第二烘焙的溫度可以在60°至160°範圍內，更優選80° 至140°，更優選100°至120°，最優選約115°。第二烘焙的時間可以在250至450 秒範圍內，更優選300至400秒，更優選340至380秒，最優選約360秒。在從第一層和第二層去除材料後，為了限定阱，可以提供第三烘焙步驟。該最 後烘焙步驟將通常比第一和第二烘焙步驟之一都更長，並且可以在長度上與第一和第二 烘焙步驟之和類似。第三烘焙步驟的溫度可以與第二烘焙步驟相同或類似。根據某些 實施方案，第三烘焙的溫度可以在60°至160°範圍內，更優選80°至140°，更優選 100°至120°，最優選約115°。第三烘焙的時間可以在400至800秒範圍內，更優選 500至700秒，更優選550至650秒，最優選約600秒。根據本發明的不同實施方案，可以使用用於單個去除步驟的多種技術。例如， 可通過光形成圖案的材料例如正性光刻膠可以用於第二層，然後暴露於UV光以使該層形 成圖案。然後可以使用顯影劑去除第二層的曝光部分和第一層的在下區域。如果將第一 層的材料選擇為可以以比第二層的UV曝光材料更快的速度被顯影劑去除，那麼可以形成 外伸結構。可以提高顯影時間，以使得有足夠的時間形成該外伸結構。根據某些實施方案，顯影時間可以在40至120秒範圍內，更優選60至100秒， 更優選70至90秒。顯影劑可以通過噴射進行沉積。顯影劑的沉積速度可以在300至 IOOOml每分鐘範圍內，更優選400至900ml每分鐘，更優選500至800ml每分鐘。顯影 劑的沉積速度可以在沉積過程中變化。特別是，用於去除頂部岸層的速度可以與用於除去下部岸層的速度不同。例如，當去除頂部岸層時顯影劑可以最初以較低的速度沉積， 然後以較高的速度沉積以去除下部岸層。最初的較低速度可以提供比後來的較高速度的 沉積更長的時間。例如，可以最初以450至550ml每分鐘的速度施加50至70秒的時間， 然後以700至800ml每分鐘的速度再施加15至30秒的時間。如果將第一層的材料選擇為可以以比第二層的UV曝光材料更慢的速度去除，那 麼可以形成正向臺階結構。作為上述正性光刻膠的替代，可以將負性光刻膠用於第二層。在這種情況下， 在暴露於UV光後，顯影劑去除第二層的未曝光部分和第一層的在下區域。再或者，第二層的材料可以不是可通過光形成圖案的。在這種情況下，可以在 岸材料的第二層上形成圖案化的掩模層。然後可以通過合適的去除方法例如溼法蝕刻將 第二層的暴露部分和第一層的在下區域去除。在形成具有臺階的雙岸結構後，可以去除 掩模。雙岸阱限定結構中的各個層的邊緣可以是垂直的或者具有正向或負向剖面。一 種特別優選的布置包括具有正向邊緣剖面的外伸的第二層。通過該布置，外伸結構為從 溶液沉積到阱中的有機材料提供良好的成膜性能。同時，第二岸層的正向邊緣剖面對於 將後續的層沉積於其上以形成其中在阱邊緣處沒有任何中斷的連續層是有利的。例如， 在有源矩陣有機發光器件中，在阱的矩陣上沉積陰極層，希望陰極形成連續層。上述雙 岸結構對於這樣的應用是理想的。優選地，第二岸層具有比第一岸層低的可溼性。第二層由固有的低可溼性(高 接觸角)材料形成，形成獨立的、與第一層的經處理表面不同的層，在所述經處理表面 中第一層表面的化學性質被改變。該避免了這樣的表面處理的必要，該表面處理具有各 種相關問題，包括不穩定性和對在下的電路的損害。有機材料可以形成OTFT的活性層或者OLED的活性層。在OTFT的情況下，基底的電路元件包含源極和漏極，在其上設置雙岸結構，溝 道區限定於源極和漏極之間。對於柵極在底部的OTFT，該基底還包含柵極，在其上設置 柵極電介質，源極和漏極設置在柵極電介質上。在OLED的情況下，基底的電路元件包含OLED的下部電極。在有源矩陣OLED 顯示器件的情況下，基底的電路元件還包含OTFT，該OTFT本身可以用根據本發明的雙 岸結構形成。有機材料可以是導體或半導體，並且可以在水溶液或有機溶劑中沉積。噴墨印 刷是用於將有機半導體材料的溶液沉積在雙岸阱限定結構限定的阱中的優選方法。然 而，使用其中頂層具有很低的可溼性(很高的接觸角)的雙岸結構，其它溶液處理技術 也是可以的。例如，可以將溶液以分辨性較低的方式沉積到基板上，例如漫印(flood printing),並且岸結構的具有很高接觸角的頂層保證溶液流到阱中，使得沒有溶液保留在 岸結構上。優選地，雙岸阱限定結構的第一層和第二層由有機材料形成，最優選由聚合物 材料形成。本申請人已發現，某些含氟聚合物例如Cytop具有比其它含氟聚合物高得多 的接觸角(例如大於80° )，因而具有低得多的可溼性。本申請人已發現，這些具有非 常高的接觸角的聚合物對於在例如US2007/0023837中所述的單層岸結構中的應用具有某
10些缺點，即它們導致阱中的厚度不均勻的膜，如上所述。然而，本申請人已發現它們對 於在雙岸結構中作為頂層的應用是理想的。優選地，絕緣材料的第二層的接觸角更高，例如大於100°。具有非常高的接 觸角的材料的實例包括來自Aldrich的Cytop型材料。Cytop型材料的一個實例是聚1， 1，2，4，4，5，5，6，7，7-十氟-3-氧雜-1，6-庚二烯，它具有約135°的接觸角。 這可以在全氟烷基胺溶劑中以8-10重量％的量提供，該溶劑構成溶液的90-92重量％。 已發現這樣的材料對於由水溶液(例如導電聚合物的水溶液)沉積有機材料(特別是空穴 注入聚合物例如PEDOT)特別有用。這樣的材料也可用於由有機溶劑沉積有機材料。這 樣，例如當由水溶液沉積空穴注入層並由有機溶劑沉積發光層時，可以使用包含這樣的 材料的第二層的雙岸結構。本申請人已確認，特別有利的是使用包含含氟聚合物和含氟溶劑的溶液形成雙
岸結構的第二層。本申請人確認的另一個問題是雙岸結構的兩層材料之間的差的粘合性。因此， 本申請人已發現，有利的是在這兩層之間提供粘合層，例如粘合樹脂。它可以通過例如 旋塗在沉積第二層之前沉積於岸結構的第一層上。本申請人還發現，烘焙會降低岸材料的第二層的可溼性。這樣，申請人已發現 有利的是在由溶液沉積有機材料之前提供烘焙步驟。該烘焙可以在150至250°C範圍內 的溫度下進行，更優選170至210°C，最優選180至200°C。該烘焙優選在惰性氣氛例如 N2中進行。對於有機發光器件，空穴注入材料例如PEDOT可以在烘焙之前沉積，以使 得空穴注入層和岸結構在於阱中沉積有機發光材料之前同時烘焙。本申請人確認的再一個問題是形成岸結構中的阱之後，可取的是提供清潔步驟 例如O2等離子體處理。這樣的步驟在沉積有機材料之前將阱的表面清潔並提高這些表面 的可溼性。然而，本申請人已發現，這樣的步驟顯著提高之前已用例如氟基等離子體處 理進行過處理以降低其可溼性的岸表面的可溼性。實際上，這樣的經處理的表面的接觸 角可以在這樣的清潔步驟之後降低到10°以下。因而，當阱中有機材料的容納成為問題 時，必須避免這樣的清潔步驟。相反，本申請已發現，當使用具有固有低潤溼性第二層 的雙岸結構時，可以進行清潔步驟，同時保持岸上的良好的反潤溼特性。例如，在02等 離子體清潔步驟之後Cytop型材料的接觸角仍然在100°以上。在一種特別優選的實施方案中，在清潔步驟之後並且在雙岸阱限定結構限定的 阱中沉積有機材料的溶液之前，進行上述烘烤步驟。已發現該烘烤步驟在使用例如O2等 離子體的清潔之後在岸上重新產生低可溼性表面。根據本發明的實施方案的外伸或正向臺階結構可以使阱被溶液超量裝填 (overfill)。這樣的結構也可以對於沉積在阱中的不同流體提供兩個不同的牽制點(pinning point), 一個在圍繞著阱的第一層的邊緣，一個在第二層的邊緣。這可以保證例如在乾燥 後使得阱中沉積的第二材料完全覆蓋阱中沉積的第一材料，特別是圍繞著阱的邊緣。可 以選擇不同的流體以具有不同的潤溼能力，例如一種流體可以是水溶液，另一種流體可 以包含有機溶劑。該雙岸阱限定結構可以包含離散的環，所述環限定至少一個阱的周邊，而不延 伸到相鄰的阱的周邊。這種所謂的「環岸」布置包含岸材料的多個離散的環，並且記載於本申請人的共同未決的申請PCT/GB2007/003595中。該布置與常規的岸結構形成對 照，後者基本上是連續的薄片，該薄片具有多個形成於其中的孔(阱)。根據本發明的第二方面，提供電子器件，其包含包含電路元件的基底；基 底上的雙岸阱限定結構，該雙岸阱限定結構包含絕緣材料的第一層以及其上的絕緣材料 的第二層；以及由雙岸阱限定結構限定的阱中的可溶液處理的有機材料的層，其中絕緣 材料的第一層和第二層形成圍繞著阱的周邊的臺階結構，其中第一層和第二層由可通過 單一的共同處理步驟去除並且對於該單一的共同處理步驟具有不同的去除速度的材料制 成。例如，第一層和第二層可以均為有機層或者均為無機層，以使得它們可以通過 單一的共同處理步驟去除，而不是成為正交材料，例如W02007/023272中公開的無機/ 有機組合。通過例如具有不同的交聯量而使得材料具有對於單一的共同處理步驟的不同 去除速度。這樣，可以使用單一的共同處理步驟形成具有臺階的雙岸結構。該第二方面 的實施方案可以具有以上針對第一方面所討論的任何特徵，並具有相同的相關優點，即 降低的製造時間、複雜性和成本。根據優選實施方案，提供根據上述結構和方法製造的有機薄膜電晶體和有機發 光器件。根據某些實施方案，提供有源矩陣有機光學器件及其製造方法，其中提供根據 上述結構和方法的有機薄膜電晶體和有機發光器件。根據本發明的第三方面，提供用於電子器件的電子基板的製造方法，該方法包 括提供包含電路元件的基底；並在該基底上形成雙岸阱限定結構，該雙岸阱限定結構 限定阱並包含絕緣材料的第一層和絕緣材料的第二層，其中該雙岸阱限定結構通過在用 於形成阱的單一處理步驟中從第一層和第二層去除材料而形成，並且其中該第一層和第 二層由對於該單一處理步驟具有不同的去除速度的材料製成，從而由於第一層和第二層 的材料的去除速度的差別而圍繞著阱的周邊形成臺階結構。根據本發明的第四方面，提供用於電子器件的電子基板，該電子基板包含包 含電路元件的基底；以及基底上的雙岸阱限定結構，該雙岸阱限定結構限定阱並包含絕 緣材料的第一層以及其上的絕緣材料的第二層，第一層和第二層形成圍繞著阱的周邊的 臺階結構，其中第一層和第二層由可通過單一的共同處理步驟去除並且對於該單一的共 同處理步驟具有不同的去除速度的材料製成。根據第三和第四方面的實施方案的電子基板可以根據要求的規格根據上述結構 和方法製造，然後包裝並出售給器件製造商，用於進一步處理從而形成電子器件。


下面將參照附圖僅僅作為實例更詳細地說明本發明，在附圖中圖1表示已知的頂部柵極有機薄膜電晶體的布置；圖2表示已知的底部柵極有機薄膜電晶體的布置；圖3表示底部柵極有機薄膜電晶體的布置，其中具有用於容納有機半導體的 阱；圖4表示頂部柵極有機薄膜電晶體的布置，其中具有用於容納有機半導體的 阱；
圖5表示根據現有技術的底部發光有機發光器件；圖5b表示根據現有技術的底部發光有機發光顯示器；圖6表示根據現有技術的頂部發光有機發光器件；圖7表示根據本發明實施方案的雙岸結構；圖8表示根據本發明實施方案的在形成雙岸結構時涉及的方法步驟；圖9表示可使用本發明方法形成的具有正向臺階剖面的雙岸結構；圖10說明包含有機薄膜電晶體和有機發光器件的有源矩陣有機發光顯示器的一 部分；圖11說明包含有機薄膜電晶體和有機發光器件的另一種有源矩陣有機發光顯示 器布置的一部分。
具體實施例方式本發明的實施方案涉及包含圖案化阱限定岸結構的印刷電子器件及其製造方 法。通過在單一處理步驟中從第一和第二岸層去除材料，從而由於第一層和第二層的材 料的去除速度的差別而形成臺階結構，從而形成雙岸阱限定結構。圖7顯示了根據本發明的一種實施方案的雙岸結構。該雙岸結構位於電子基板 701上並包含下層700和上層702。上層702具有正向剖面並且外伸於下層700上。圖8顯示了在形成根據圖7的實施方案的雙岸結構時涉及的方法步驟。首先， 將非UV敏感性光刻膠800旋塗在電子基板801上並進行軟烘焙(圖8A)。然後將正性 光刻膠804旋塗並進行軟烘焙(圖8B)。然後通過暴露於UV光(例如以lOOmJ/cm2的 量)並用顯影劑顯影而將上層圖案化。該過程對上層804形成正向剖面(圖8C)，並且 通過繼續顯影步驟而將下面的下層800以更快的速度去除，形成用於容納液體的負向或 外伸臺階剖面(圖8D)。底蝕高度H與用於沉積下岸層的旋塗速度成比例。底蝕長度L可以使用附加 的烘焙和顯影步驟進行控制。通過改變上岸層的材料，可以該變岸的斜率、高度和接觸在圖8中，下岸層和上岸層分別都具有帶有正向成角的剖面的邊緣。然而，這 些層可以各自具有不同的形狀和角度。例如，第一岸層800限定的阱的壁可以具有底蝕 邊緣、垂直邊緣，或者具有帶有正向剖面的邊緣。類似地，第二岸層804可以具有底蝕 邊緣、垂直邊緣，或者具有帶有正向剖面的邊緣。用於下岸層的合適材料的實例包括Micro chem丄OR A系列光刻膠；Micro chem丄OR B系列光刻膠；Micro chem.SF剝離光刻膠；以及Microchem.SF慢剝離光刻膠。用於上岸層的合適材料的實例包括Photo-pattern Cytop ； Zeon 1168X負性光刻 膠；以及Shipley 1800系列光刻膠。下岸層可以具有100至300nm範圍內的厚度，更優選150至250nm，最優選約 200nm。上岸層可以具有在1至3微米範圍內的厚度。合適的顯影劑的實例為具有2至3 %的TMAH(氫氧化四甲基銨)濃度的 Rockwood 238s。顯影步驟可以通過基板的蒸餾水潤洗完成。
13
圖9顯示了根據本發明另一種實施方案的位於基板901上的雙岸結構，其包含圍 繞著阱的正向臺階結構。這樣的結構對於沉積於阱中的不同流體提供兩個不同的牽制點 (pinning point)，一個在圍繞著阱902的第一層900的邊緣906，一個在從阱902向後退縮 的第二層904的邊緣908。這可以保證例如在乾燥後使得阱中沉積的第二材料完全覆蓋阱 中沉積的第一材料，特別是圍繞著阱的邊緣。可以選擇不同的流體以具有不同的潤溼能 力，例如一種流體可以是水溶液，另一種流體可以包含有機溶劑。儘管圖9中表示的臺 階結構具有垂直的壁，但是可以提供不同的形狀和角度。例如，由第一岸層900限定的 阱的壁可以是底蝕的或者具有正向剖面。類似地，第二岸層904可以具有底蝕邊緣或者 具有帶有正向剖面的邊緣。下面將更詳細地討論適合用於形成根據本發明實施方案的OTFT的材料和工藝。基板可以是剛性的或柔性的。剛性基板可以選自玻璃或矽，柔性基板可以包括 薄玻璃或塑料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、聚碳酸 酯和聚醯亞胺。有機半導體材料可以通過使用合適的溶劑而使有機半導體材料變得可溶液處理。示例性的溶劑 包括單烷基苯或多烷基苯，例如甲苯和二甲苯；萘滿；以及氯仿。優選的溶液沉積技 術包括旋塗和噴墨印刷。其它溶液沉積技術包括浸塗、輥印(roll printing)和絲網印刷。優選的有機半導體材料包括小分子例如任選取代的並五苯；任選取代的聚合 物例如聚亞芳基類，特別是聚芴和聚噻吩；以及低聚物。可以使用材料的混合物，包括 不同類型材料的混合物(例如聚合物和小分子的混合物)。源極和漏極對於ρ溝道0TFT，優選地，源極和漏極包含高功函數材料，優選具有大於 3.5eV的功函數的金屬，例如金、鉬、鈀、鉬、鎢或鉻。更優選地，該金屬具有4.5至 5.5eV範圍內的功函數。也可以使用其它合適的化合物、合金和氧化物，例如三氧化鉬和 氧化銦錫。源極和漏極可以如現有技術中所知通過熱蒸發進行沉積並使用標準光刻和剝 離技術形成圖案。或者，可以沉積導電聚合物作為源極和漏極。這樣的導電聚合物的一個實例為 聚(乙烯二氧噻吩)(PEDOT)，但是現有技術中也已知其它導電聚合物。這樣的導電聚 合物可以使用例如旋塗或噴墨印刷技術以及以上討論的其它溶液沉積技術從溶液沉積。對於η溝道0TFT，優選地，源極和漏極包含具有小於3.5eV的功函數的材料， 例如金屬，例如鈣或鋇，或者金屬化合物的薄層，特別是鹼金屬或鹼土金屬的氧化物或 氟化物，例如氟化鋰、氟化鋇和氧化鋇。或者，可以沉積導電聚合物作為源極和漏極。為了易於製造，源極和漏極優選由相同的材料形成。然而，可以理解，源極和 漏極可以由不同的材料形成，以分別優化電荷注入和引出。在源極和漏極之間限定的溝道的長度可以最高達500微米，但是優選地該長度 小於200微米，更優選小於100微米，最優選小於20微米。柵極柵極可以選自多種導電材料，例如金屬(例如金)或金屬化合物(例如氧化銦錫)。或者，可以沉積導電聚合物作為柵極。這樣的導電聚合物可以使用例如旋塗或噴 墨印刷技術以及以上討論的其它溶液沉積技術從溶液沉積。柵極、源極和漏極的厚度可以在5-200nm範圍內，但是通常按原子力顯微鏡 (AFM)測量為例如50nm。柵極電介質柵極電介質包含介電材料，該介電材料選自具有高電阻係數的絕緣材料。電介 質的介電常數k通常為約2-3，但是具有高的k值的材料是可取的，因為對於OTFT可獲 得的電容與k成正比並且漏電流Id與電容成正比。因而，為了以低的操作電壓獲得高的 漏電流，優選在溝道區具有薄的介電層的OTFT。介電材料可以是有機或無機材料。優選的無機材料包括Si02、SiNx和旋塗玻璃 (SOG)。優選的有機材料通常是聚合物，包括絕緣聚合物例如聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯 吡咯烷酮(PVP)，丙烯酸酯例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和苯並環丁烷類(BCBs)， 它們可從Dow Corning獲得。絕緣層可以由材料的混合物形成或者包含多層結構。介電材料可以通過現有技術中已知的熱蒸發、真空處理或者層積技術進行沉 積。或者，介電材料可以使用例如旋塗或噴墨印刷技術以及以上討論的其它溶液沉積技 術從溶液沉積。如果介電材料從溶液沉積到有機半導體上，它不應當導致有機半導體的溶解。 類似地，如果有機半導體從溶液沉積到介電材料上，介電材料不應當溶解。避免這種溶 解的技術包括使用正交溶劑，也就是使用用於沉積最上層、不溶解下層的溶劑；以及 使下層交聯。柵極介電層的厚度優選小於2微米，更優選小於500nm。其它層其它層可以包括在器件結構中。例如，自組裝單層(SAM)可以沉積在柵極、源 極和漏極、基板、絕緣層和有機半導體材料上以在需要時提高結晶度、降低接觸電阻、 修補表面特性和提高粘合性。特別是，可以為溝道區中的介電錶面提供包含結合區和有 機區的單層，以改善器件性能，例如通過改善有機半導體的形貌(特別是聚合物配向和 結晶度)和覆蓋電荷陷阱，特別是對於高k介電錶面。用於這種單層的示例性材料包括 具有長的烷基鏈的氯矽烷或烷氧基矽烷，例如十八烷基三氯矽烷。類似地，可以為源極 和漏極提供SAM以改善有機半導體和電極之間的接觸。例如，可以為金SD電極提供 SAM,該SAM包含硫醇結合基團和用於改善接觸的基團，該基團可以是具有高偶極矩的 基團；摻雜劑；或者共軛結構部分。QTFT 應用根據本發明實施方案的OTFT具有廣泛的可能的應用。一種這樣的應用是驅動 光學器件(優選有機光學器件)中的像素。這種光學器件的實例包括光響應器件，特別 是光電檢測器，以及發光器件，特別是有機發光器件。OTFT特別適合用於有源矩陣有機 發光器件，例如用於顯示器應用中。圖10顯示了包含有機薄膜電晶體和相鄰的有機發光器件的像素，它們製造在共 同的基板21上。OTFT包含柵極22、介電層24、分別為23s和23d的源極和漏極，以及 OSC層25。OLED包含陽極27、陰極29和位於陽極和陰極之間的電致發光層28。其它層也可以位於陽極和陰極之間，例如電荷傳輸層、電荷注入層或電荷阻擋層。在圖10 的實施方案中，陰極材料層橫跨OTFT和OLED兩者，並且提供絕緣層26以將陰極層29 與OSC層25電隔離。在該實施方案中，漏極23d直接與有機發光器件的陽極相連，以 將有機發光器件在發光和不發光狀態之間切換。OTFT和OLED的活性區域由共同的岸材料限定，所述岸材料通過在基板21上 沉積光刻膠層並將其形成圖案以在基板上限定OTFT和OLED而形成。根據本發明的一 種實施方案，共同的岸具有上述的雙層結構。在圖11中所示的替代性布置中，有機薄膜電晶體可以以相對於有機發光器件的 疊置關係進行製造。在這樣的實施方案中，有機薄膜電晶體按如上所述構建成頂部柵極 或底部柵極結構。和圖10的實施方案一樣，OTFT和OLED的活性區域通過在光刻膠 層33上形成圖案而限定，然而在該疊置布置中，存在兩個獨立的岸結構33——一個用於 OLED，一個用於OTFT。根據本發明的一種實施方案，這兩個獨立的岸結構均具有上述 的兩層結構。平面化層31 (也稱為鈍化層)沉積在OTFT上。示例性的鈍化層包括BCBs和 聚對二甲苯類。有機發光器件在鈍化層上製造。有機發光器件的陽極34通過導體32與 有機薄膜電晶體的漏極電連接，該導體穿過鈍化層31和岸層33。將會理解，包含OTFT和光活性區域(例如發光或光敏區域)的像素電路可以包 含其它元件。特別是，圖10和11的OLED像素電路通常除了所示的驅動電晶體還會包 含至少另一個電晶體和至少一個電容器。將會理解，此處所述的有機發光器件可以是頂部發光或底部發光器件。也就是 說，該器件可以通過器件的陽極側或陰極側發光。在透明器件中，陽極和陰極都是透明 的。將會理解，透明陰極器件不需要具有透明陽極(當然，除非想得到全透明器件)，因 此用於底部發光器件的透明陽極可以用反射材料層例如鋁層替代或補充。透明陰極對於有源矩陣器件是特別有利的，因為在這樣的器件中穿過透明陽極 的發光會至少部分地被位於發光像素下方的OTFT驅動電路阻擋，這可以從圖11所示的 實施方案中看出。下面更詳細地討論適合用於形成根據本發明實施方案的OLED的材料和方法。一般器件結構根據本發明一種實施方案的電致發光器件的結構包含透明玻璃或塑料基板、陽 極和陰極。在陽極和陰極之間提供電致發光層。在實際器件中，至少一個電極是半透明的，以便可以吸收光(在光響應器件的 情況下)或者發射光(在OLED的情況下)。在陽極透明的情況下，它通常包含氧化銦 錫。電荷傳輸層其它層可以位於陽極和陰極之間，例如電荷傳輸層、電荷注入層或電荷阻擋層。特別是，可取的是提供導電的空穴注入層，它可以由位於陽極和電致發光層之 間的導電有機材料或無機材料形成，以幫助從陽極向半導體聚合物層中的空穴注入。 摻雜的有機空穴注入材料的實例包括摻雜的聚(乙烯二氧噻吩)(PEDT)，特別是用電
16荷平衡多元酸摻雜的PEDT，例如EP 0901176和EP 0947123中公開的聚苯乙烯磺酸鹽 (PSS)、聚丙烯酸或含氟磺酸例如Naf ion ; US 5723873和US 5798170中公開的聚苯 胺；以及聚(噻吩並噻吩)。導電無機材料的實例包括過渡金屬氧化物例如Journal of Physics D Applied Physics (1996), 29(11)，2750-2753 中公開的 VOx、MoOx 禾 PRuOx。如果存在，位於陽極和電致發光層之間的空穴傳輸層優選具有小於或等於5.5eV 的HOMO能級，更優選約4.8-5.5eV。HOMO能級可以通過例如循環伏安法測量。如果存在，位於電致發光層和陰極之間的電子傳輸層優選具有約3-3.5eV的 LUMO能級。電致發光層電致發光層可以單獨由電致發光材料組成，或者可以包含電致發光材料與一種 或多種其它材料的組合。特別是，電致發光材料可以與空穴和/或電子傳輸材料混合， 如例如WO 99/48160中所公開，或者可以在半導體主體基質中包含發光摻雜劑。或者， 電致發光材料可以與電荷傳輸材料和/或主體材料共價鍵合。電致發光層可以是圖案化或非圖案化的。包含非圖案化層的器件可以用作例如 照明光源。白色發光器件特別適合於該目的。包含圖案化層的器件可以為例如有源矩陣 顯示器或者無源矩陣顯示器。在有源矩陣顯示器的情況下，圖案化電致發光層通常與圖 案化陽極層和非圖案化陰極層組合使用。在無源矩陣顯示器的情況下，陽極層由陽極材 料的平行條形成，電致發光材料和陰極材料的平行條與陽極材料垂直布置，其中電致發 光材料和陰極材料的條通常由光刻形成的絕緣材料的條分隔(「陰極隔離物」)。用於電致發光層中的合適的材料包括小分子、聚合物及樹枝狀材料，及其組合 物。合適的電致發光聚合物包括聚(亞芳基亞乙烯基)類例如聚(對亞苯基亞乙烯基) 類，和聚亞芳基類例如聚芴，特別是2，7-連接9，9 二烷基聚芴或者2，7-連接9， 9_ 二芳基聚芴；聚螺芴，特別是2，7-連接聚9，9-螺芴；聚茚並芴，特別是2，7-連 接聚茚並芴；聚亞苯基類，特別是烷基或烷氧基取代的聚-1，4-亞苯基。這樣的聚合 物公開於例如Adv.Mater.200012(23) 1737-1750及其中的參考文獻中。合適的電致發光樹 枝狀化合物(dendrimer)包括帶有樹枝狀基團的電致發光金屬配合物，例如W002/066552 中所公開的。MM陰極選自具有使電子可以注入電致發光層中的功函數的材料。其它因素也影響 陰極的選擇，例如陰極和電致發光材料之間發生負面相互作用的可能性。陰極可以由單 一材料例如鋁層組成。或者，它可以包含多種金屬，例如低功函數材料和高功函數材 料的雙層，例如 WO 98/10621 中公開的鈣和鋁；WO 98/57381、Appl.Phys.Let t.2002, 81(4)，634和WO 02/84759中公開的單質鋇；或者金屬化合物的薄層，特別是鹼金屬 或鹼土金屬的氧化物或氟化物，以幫助電子注入，例如WO 00/48258中公開的氟化鋰； Appl.Phys.Lett.2001, 79(5)，2001中公開的氟化鋇；以及氧化鋇。為了提供電子向器 件中有效的注入，陰極優選具有小於3.5eV的功函數，更優選小於3.2eV，最優選小於 3eV。金屬的功函數可以見於例如 Michaelson，J.App l.Phys.48 (11), 4729，1977。陰極 可以是不透明或者透明的。透明陰極對於有源矩陣器件是特別有利的，因為通過這種器 件中的透明陽極的發光至少部分地被位於發光像素之下的驅動電路阻擋。透明陰極將包含一層電子注入材料，該層足夠薄以變得透明。通常，該層的橫向電導率由於薄而變得 低。在這種情況下，電子注入材料的層與透明導電材料例如氧化銦錫的較厚的層組合使用。將會理解，透明陰極器件不需要具有透明陽極(當然，除非想得到全透明器 件)，因此用於底部發光器件的透明陽極可以用反射材料層例如鋁層替代或補充。透明陰 極器件的實例公開於例如GB 2348316中。盤光學器件往往對水分和氧氣敏感。因此，基板優選具有良好的阻隔性能以防止 水分和氧氣進入器件中。基板通常是玻璃。然而，可以使用替代的基板，特別是在需要 器件的柔性的情況下。例如，基板可以包含塑料，例如在US 6268695中，其中公開了塑 料與阻隔層交替的基板，或者包含EP0949850中公開的薄玻璃和塑料的疊層。器件優選用密封物封裝以防止水分和氧氣進入。合適的密封物包括玻璃片，具 有合適的阻隔性能的膜例如WO 01/81649中公開的聚合物和電介質的交替疊層，或者例 如WO 01/19142中公開的密封容器。可以在基板和密封物之間設置吸氣材料，該材料用 於吸收可滲透過基板或密封物的任何大氣水分和/或氧氣。溶液處理可以從溶液沉積單一聚合物或多種聚合物。用於聚亞芳基類、特別是聚芴的合 適溶劑包括單烷基苯或多烷基苯，例如甲苯和二甲苯。特別優選的溶液沉積技術為旋塗 和噴墨印刷。旋塗特別適於其中不需要電致發光材料圖案化的器件，例如照明應用或者簡單 的單色分段顯示器。噴墨印刷特別適合高信息含量的顯示器，特別是全色顯示器。OLED的噴墨印 刷記載於例如EP 0880303中。其它溶液沉積技術包括浸塗、輥印和絲網印刷。如果通過溶液處理形成器件的多個層，那麼本領域技術人員將知曉防止相鄰的 層互相混合的技術，例如通過將某一層在沉積下一層之前交聯，或者選擇用於相鄰的層 的材料以使得形成這些層中第一層的材料不溶於用於沉積第二層的溶劑。發光顏代「紅光電致發光材料」指的是通過電致發光發射的輻射的波長在600-750nm範 圍內的有機材料，優選600-700nm，更優選610_650nm，最優選具有約650_660nm的發射峰。「綠光電致發光材料」指的是通過電致發光發射的輻射的波長在510-580nm範 圍內的有機材料，優選510-570nm。「藍光電致發光材料」指的是通過電致發光發射的輻射的波長在400-500nm範 圍內的有機材料，優選430-500nm。用於磷光發射體的主體現有技術中公開了多種主體，包括「小分子」主體例如稱為CBP的4，4』 -雙 (咔唑-9-基)聯苯，稱為TCTA的(4，4，，4」 -三(咔唑-9-基)三苯胺)，它們 公開於 Ikai 等人的 App l.Phys丄ett.，79，no.2, 2001，156 中；以及稱為 MTDATA 的三-4_(N-3-甲基苯基-N-苯基)苯胺。也已知聚合物作為主體，特別是均聚物例如公開 於例如 Appl.Phys.Lett.2000，77(15)，2280 中的聚乙烯基咔唑；公開於 Synth.Met.2001， 116，379、Phys.Rev.B 2001, 63，235206 以及 Appl.Phys.Lett.2003，82(7)，1006 中的聚 芴；公開於Adv.Mater. 1999，11(4)，285中的聚[4-(N_4_乙烯基苄氧基乙基，N-甲基氨 基)-N_(2，5-二-叔丁基苯基萘醯亞胺]；以及J.Mater.Chem.2003，13，50-55中的聚 (對亞苯基)。也已知共聚物作為主體。金屬配合物(主要是磷光，但是在結尾包括螢光)優選的金屬配合物包括下式的任選取代的配合物ML1qL2rL3s其中M是金屬；L1、L2和L3各自是配位基團；q是整數；！·和s各自獨立地是 0或者整數；並且(a.q) + (b.r) + (c.S)之和等於M上可用的配位點的數目，其中a是L1上 的配位點的數目，b是L2上的配位點的數目，c是L3上的配位點的數目。重元素M誘導強的自旋_軌道耦合，使得可以發生快速的系間竄越和從三線態 或更高狀態的發射(磷光)。合適的重金屬M包括-鑭系金屬例如鈰、釤、銪、鋱、鏑、銩、鉺和釹；以及-d區金屬，特別是第2和3行中的，即元素39至48和72至80，特別是釕、 銠、鈀、錸、鋨、銥、鉬和金。用於f區金屬的合適的配位基團包括氧或氮給體體系，例如羧酸、1，3-二酮 根、羥基羧酸、席夫鹼，包括醯基苯酚和亞氨基醯基基團。已知的是，螢光鑭系金屬配 合物需要敏化基團，該敏化基團具有比該金屬離子的第一激發態高的三線態激發能級。 發射是來自於金屬的f_f躍遷，因此通過金屬的選擇確定發光顏色。銳利的發射通常是窄 的，得到可用於顯示器應用的純色發光。d區金屬特別適合用於來自三線態激發態的發射。這些金屬與碳或氮給體例如卟 啉或下式的雙齒配體形成有機金屬配合物
權利要求
1.製造電子器件的方法，該方法包括提供包含電路元件的基底；在該基底上形成 雙岸阱限定結構，該雙岸阱限定結構包含絕緣材料的第一層和位於其上的絕緣材料的第 二層；並將有機材料的溶液沉積在該雙岸阱限定結構所限定的阱中，其中該雙岸阱限定 結構通過在用於形成阱的單一處理步驟中從第一層和第二層去除材料而形成，並且其中 該第一層和第二層由對於該單一處理步驟具有不同的去除速度的材料製成，從而由於第 一層和第二層的材料的去除速度的差別而圍繞著阱的周邊形成臺階結構。
2.根據權利要求1的方法，其中該第一層由在該單一處理步驟中以比第二層的材料快 的速度去除的材料製成，以形成外伸臺階結構，其中該第二層突出到該第一層的邊緣之 外。
3.根據權利要求1或2的方法，其中該第二層具有帶有正向剖面的邊緣。
4.根據以上權利要求之一的方法，其中該第一層和第二層包含有機材料。
5.根據以上權利要求之一的方法，其中該第二層是交聯的，並且該第一層不具有交 聯或者交聯程度比第二層低。
6.根據以上權利要求之一的方法，其中該第二層由比第一層硬的材料製成。
7.根據以上權利要求之一的方法，其中該第一層和第二層由聚合物材料製成。
8.根據權利要求7的方法，其中該第一層中的聚合度低於該第二層中的聚合度。
9.根據以上權利要求之一的方法，其中形成雙岸阱限定結構的步驟包括將絕緣材 料的第一層沉積於電子基板上；將絕緣材料的第二層沉積於其上；使第二層通過光形成 圖案；並在單一顯影步驟中將該第一層和第二層顯影。
10.根據以上權利要求之一的方法，其中該第二層的材料具有比該第一層的材料低的 可溼性。
11.根據以上權利要求之一的方法，其中該方法進一步包括在阱中的有機材料和雙岸 阱限定結構上沉積連續的電極層。
12.電子器件，其包含包含電路元件的基底；基底上的雙岸阱限定結構，該雙岸阱 限定結構包含絕緣材料的第一層以及其上的絕緣材料的第二層；以及由雙岸阱限定結構 限定的阱中的可溶液處理的有機材料的層，其中絕緣材料的第一層和第二層形成圍繞著 阱的周邊的臺階結構，其中第一層和第二層由可通過單一的共同處理步驟去除並且對於 該單一的共同處理步驟具有不同的去除速度的材料製成。
13.用於電子器件的電子基板的製造方法，該方法包括提供包含電路元件的基底； 並在該基底上形成雙岸阱限定結構，該雙岸阱限定結構限定阱並包含絕緣材料的第一層 和絕緣材料的第二層，其中該雙岸阱限定結構通過在用於形成阱的單一處理步驟中從第 一層和第二層去除材料而形成，並且其中該第一層和第二層由對於該單一處理步驟具有 不同的去除速度的材料製成，從而由於第一層和第二層的材料的去除速度的差別而圍繞 著阱的周邊形成臺階結構。
14.用於電子器件的電子基板，該電子基板包含包含電路元件的基底；以及基底上 的雙岸阱限定結構，該雙岸阱限定結構限定阱並包含絕緣材料的第一層以及其上的絕緣 材料的第二層，第一層和第二層形成圍繞著阱的周邊的臺階結構，其中第一層和第二層 由可通過單一的共同處理步驟去除並且對於該單一的共同處理步驟具有不同的去除速度 的材料製成。
全文摘要
製造電子器件的方法，該方法包括提供包含電路元件的基底(801)；在該基底(801)上形成雙岸阱限定結構，該雙岸阱限定結構包含絕緣材料的第一層(800)和位於其上的絕緣材料的第二層(804)；並將有機材料的溶液沉積在該雙岸阱限定結構所限定的阱中。該雙岸阱限定結構通過在用於形成阱的單一處理步驟中從第一層和第二層(800，804)去除材料而形成。該第一層(800)由比第二層(804)的材料去除速度快的材料製成，以形成外伸臺階結構，其中該第二層(804)突出到該第一層(800)的邊緣之外。
文檔編號H01L27/32GK102017158SQ200980114569
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月13日 優先權日2008年3月14日
發明者B·維爾德, H·吉田, J·J·喬治, K·奧本 申請人:劍橋顯示技術有限公司, 松下電器產業株式會社