布圖傳導層的方法和器件及其生產的部件的製作方法

2023-04-26 18:28:16 2

專利名稱：布圖傳導層的方法和器件及其生產的部件的製作方法
技術領域：
本發明總體涉一種有機器件產品，更具體而言涉及在所述有機器件中使用的傳導層的布圖，其中有機器件例如有機發光器件(OLED )、有機場效應電晶體(OFET )或有機光電池。
背景技術：
有機器件技術的飛速發展增加了快速和廉價但是可靠的沉積所需層的方法的需求，以及對所述層布圖的需求，尤其是傳導層的布圖。需要大面積生產的方法。聚合體基底的卷繞式處理是一種有前途的方法。對於大多數應用來說，由於有機半導體和導體材料相對於氧和水的低穩定性，因此要求基底具有良好的屏蔽性質。因此在有機器件的傳導層沉積之前，通常在聚合物基底上沉積屏蔽塗料。為了保持這些屏蔽性能，布圖過程必須採用適當的方式進行。特別地必須避免基底持久變形。直到現在仍然缺少一種具有上述所有要點的布圖方法。本領域現狀
一些技術可以應用於有機器件的多個層或疊層的布圖。金屬或透明導體氧化物層的蝕刻是其中之一。首先，在需要布圖的層上沉積保護層，即所謂的抗蝕塗層。隨後在抗腐蝕層上生成需要的圖案，例如通過影印石版，然後進行顯影步驟。圖案可以通過溼法或幹法蝕刻步驟在需要布圖的層中轉印，這去除了沒有保護的面積。蝕刻步驟後剩餘的抗腐蝕層必須被去除。該項技術的一大優點是該方法的高解析度(深至65nm)。另一方面該方法的多個步驟使得其非常緩慢並且成本非常高。另外蝕刻化學或幹法蝕刻過程的等離子體危害到多種有機材料以及聚合物基底和基底上的屏蔽塗料。因此該技術並不能很好的適合卷繞式生產。印刷工藝能夠生產布圖的聚合物層。甚至傳導聚合物例如PEDOT =PSS都可以在卷繞式方法中高速印製，例如通過照相凹版印刷。含有傳導顆粒例如氧化錫銦(ITO)或納米金屬顆粒的混合物也可以被印製。印刷方法的缺陷在於印刷過程的解析度的限制。尤其是在布圖的邊沿具有良好界定厚度的大約IOOnm的布圖層就非常難以實現。而且印刷的傳導層的傳導性能與真空沉積的層相比仍然非常低。而層的布圖的另一方法是基於雷射輻射。通過選擇合適的波長和能量，可以從基底上部分去除金屬或透明傳導氧化物(TCO)層。由於向層或疊層和/或基底中導入熱量，該方法改變或破壞和層或基底。而且該技術直到現在還沒有足夠穩定地應用在卷繞式方法中，並且其投資，因而成本非常高。通過陰蔽進行布圖沉積是一項快速且經濟的技術。其可以用在真空沉積技術中，例如蒸發中或甚至在卷繞式塗布機中的陰極真空噴鍍中。該技術的缺陷是其大於200 μ m的解析度。在以下申請中描述了基於衝切等技術的層的布圖方法。專利申請WOOI/60589AI描述了一種聚合物承載的材料的微結構化，其中所述材料適合用作例如偏光器、半透過反射板、微電極晶片、或液晶陣列層。通過將具有需要結構的母片壓入聚合物載體上將該材料層微結構化。母片結構的深度通常超過單層或多層的厚度，並且母片足夠硬和能夠穿過層切入聚合物基底內。該方法很好地適合於所提到的應用，但是因為基底的變形，不適合用於在有機器件中使用的傳導層的布圖。在專利申請US2005/0071969A1中，描述了一種聚合物器件的固態壓紋方法。該方法包括通過溶解過程沉積導體、半導體和/或絕緣聚合物和直接印刷以及在多層結構中壓紋細微紋溝。該專利申請集中在複雜有機多層器件的壓紋，例如垂直聚合物薄膜電晶體(TFT)0該描述的方法並沒有解決通過切入單層或多層破壞基底的問題。而且沒有解決由於在壓紋步驟中原料流動導致破壞基底和/或沉積的傳導層的問題。專利申請US2002/0094594A1公開了一種採用印模布圖有機薄膜器件的方法。該方法包括使用第一有機層塗覆基底，然後塗覆電極層。隨後在電極層上衝壓布圖印模。製備該印模使得於與印模接觸的電極層部分粘結到所述印模上並因此與印模一起除去。該專利應用的缺點在於在印模可以再利用之前，其必須在另一附加步驟中清潔。這延遲了處理的速度並增加了費用。對於卷繞式應用，該附加清潔步驟是不利的。而且第一有機層與電極層之間的附著力必須小於印模和電極層之間的附著力。這種釋放功能顯然降低了層結構的穩定性並限制了可能的材料組合。在專利申請W02004/111729A1中，描述了生產電子薄膜元件的方法和器件。該方法包括以下步驟。傳導層直接在電介質基底上形成。通過在傳導層上施加基於衝切的機械操作，以形成多個電流隔離的傳導區域，其中機件的退切導致基底的永久變形。隨後在該布圖的電極層的頂部上通過沉積需要的層，可以形成需要的電子薄膜元件。由於基底的永久變形，臨界應力在布圖過程中被引入到傳導層中。而且基底的阻隔性能將會減弱。在專利申請W02005/006462中公開了一種通過在規定的溫度和規定的壓力下在有機層中積壓壓紋工具來構造有機電路層的方法。該結構採用有機層永久保持該結構的方式製備。該專利申請的主要目的是提供一種節省時間的方法，以在導體或半導體有機層之間形成絕緣的有機層，從而得到隔層連接。

發明內容
本發明的一個目的是至少排除一些本領域現狀具有的缺點。本發明提供了 一種有機器件的層的布圖方法。還提供了具有根據如附加的獨立權利要求中定義的方法布圖的層的有機器件。優選的，本發明的有利或可選的特徵在從屬權利要求中列出。在第一方面中，本發明提供了一種布圖傳導層或包含至少一個傳導層的疊層的方法，其中在層或疊層與基底之間具有一層可壓縮的間隔層或包括至少一個可壓縮層的間隔置層。在第二方面中，本發明提供了具有至少一個根據權利要求的方法布圖的傳導層的有機器件。
本發明包括以下實施方案:
1、一種用於布圖傳導層或包括至少一個傳導層的傳導疊層的方法，包括以下步驟:
在基底上形成可壓縮層、或包括至少一層可壓縮層的可壓縮疊層；和 在可壓縮層或疊層上形成傳導層或疊層；
以形成塗覆的基底；以及
將塗覆的基底和壓紋工具接觸，使得在傳導層或疊層中形成預定的布圖，其中在壓紋的區域可壓縮層或疊層被壓縮並且傳導層或疊層裝埋入可壓縮層或疊層。2、根據實施方案I的方法，其中壓紋區域中的傳導層與相鄰未壓紋區域中的傳導層相分離。3、根據實施方案I或2的方法，其中可壓縮層或疊層比塗覆基底中的其它層更容易壓縮。4、根據前述任一實施方案的方法，其中可壓縮層或疊層包括低密度聚合物，優選密度低於1.0g.CnT3。5、根據前述任一實施方案的方法，其中可壓縮層或疊層包括多孔材料。6、根據前述任一實施方案的方法，其中在形成傳導層或疊層之前，在可壓縮層或疊層上形成平滑層。7、根據前述任一實施方案的方法,其中可壓縮層或疊層的厚度為200nm-50ym。8、根據前述任一實施方案的方法，其中可壓縮層或疊層的厚度為I μ m-20 μ m。9、根據前述任一實施方案的方法，其中壓紋傳導層或疊層的殘餘物或邊沿基本沒有粘結或粘附到可壓縮層或疊層的相鄰壁上。10、根據前述任一實施方案的方法,其中傳導層或疊層包括金屬。11、根據前述任一實施方案的方法，其中傳導層或疊層包括有機導體。12、根據前述任一實施方案的方法,其中傳導層或疊層包括無機導體。13、根據前述任一實施方案的方法，其中壓紋工具的布圖部分的高度小於25 μ m，優選小於9 μ m。14、根據前述任一實施方案的方法，其中在步進式機器中或在卷繞式機器中進行壓紋步驟。15、根據前述任一實施方案的方法，其中在升高的溫度下進行壓紋步驟。16、根據前述任一實施方案的方法，進一步包括在壓紋後進行處理的步驟，例如蝕亥IJ、塗覆或等離子體處理。17、根據前述任一實施方案的方法，進一步包括在導體層或疊層的壓紋面積沉積傳導材料的步驟，例如製備電晶體。18、根據前述任一實施方案的方法，進一步包括在傳導層或疊層的壓紋區沉積有機層的步驟，例如製備有機光發射二極體(0LED)。19、根據前述任一實施方案的方法，進一步包括在傳導層或疊層的壓紋區沉積多層的步驟，例如製備太陽能電池、光敏二極體或其它光電器件。20、一種布圖傳導層或包括至少一層傳導層的疊層的方法，所述方法包括以下步驟:
在基底上塗覆可壓縮間隔層、或包括至少一層可壓縮層的間隔疊層； 在間隔層或間隔疊層上形成傳導層或包括至少一層傳導層的疊層；
將塗覆的基底和壓紋工具接觸，使得在傳導層或疊層中形成需要的布圖，而在壓紋區間隔層或間隔疊層被壓縮，傳導層或包括至少一層傳導層的疊層裝埋入間隔層或間隔疊層中。21、一種使用前述任一實施方案限定的方法製備的器件。22、一種使用如實施方案1-20任一限定的方法製備的有機器件、電晶體、光發射器件或光電器件。23、包括在可壓縮層或疊層上形成傳導層或疊層的器件，其中至少傳導層的一部分面積裝埋入可壓縮層或疊層的可壓縮區。24、包括在可壓縮層或疊層上形成的傳導層或疊層的有機器件、電晶體、光發射器件或光電器件，其中至少傳導層的一部分區域裝埋入可壓縮層或疊層的可壓縮區。25、在如實施方案1-20任一限定的方法中使用的壓紋工具。26、一種生產器件的方法,基本上如在此結合附圖描述的。27、一種器件,例如有機器件、電晶體、光發射器件或光電器件,基本上如在此結合附圖描述的。28、一種壓紋工具，基本上結合附圖如本文所描述。本發明的實施方案在下文中結合以下示意性附圖描述；
附

圖1顯示了體現本發明的第一布圖方法的示意 附圖2顯示了體現本發明的第二布圖方法的示意 附圖3顯示了體現本發明的第三布圖方法的示意 附圖4顯示了壓紋式樣的顯微 附圖5顯示了體現本發明的另一布圖方法的示意 附圖6顯示了通過體現本發明的方法製備的OLED器件；和 附圖7顯示了通過體現本發明的方法製備的電晶體。有機器件例如有機發光器件(OLED)、有機場效應電晶體(OFET)或有機光電池，在層結構中具有一個或多個傳導層。例如OLED的最簡單的層結構是具有透明的陽極層、光發射層和陰極層的三層結構。為了獲得器件的需要功能，傳導層需要以適當的方式布圖。本發明的中心點是通過壓紋布圖傳導單層或多層，而在基底和第一傳導層之間具有一層可壓縮的間隔層或具有至少一層該可壓縮層的間隔疊層。由於壓紋工具施加的壓力(參見附圖
1)，可壓縮層的厚度在壓紋區變小。傳導層或包括至少一層傳導層的疊層在壓紋區的邊沿斷開並在可壓縮層內穿孔。因為這一點，可壓縮層應當比其它層具有更好的可壓縮性。如果恰當的選擇了壓紋步驟的參數，那麼通過該方法僅僅上述的層永久變形而基底不會永久變形。特別是沉積用於提高聚合物基底的屏蔽性能的屏蔽塗層就能夠保持不被損壞(參見圖2)。基底材料
用於有機器件的合適基底(I)為玻璃、聚合物，尤其是聚合物箔、紙或金屬。柔韌的基底非常好的適合卷繞式工藝。基底可以是例如柔韌性聚合物箔，如丙烯腈-丁二烯一苯乙烯ABS、聚碳酸酯PC、聚乙烯PE、聚醚醯亞胺PE1、聚醚酮PEK、聚萘二甲酸乙二酯PEN、聚對苯二甲酸二乙醇酯PET、聚醯亞胺P1、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚甲醛Ρ0Μ、單注塑級聚丙烯MOPP、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯PVC等。其它材料例如紙(每面積重量20-500g/m2，優選40-200g/m2)、金屬箔(例如Al-、Au-、Cu-、Fe-、N1-、Sn-、鋼箔等)、尤其表面改進並塗覆漆或聚合物的金屬箔也可以適用。基底可以塗覆一層屏蔽層(4)或屏蔽疊層(5)，用以提高屏蔽性倉泛(J.Lange and Y.ffyser, 〃Recent Innovations in Barrier Technologies forPlastic Packaging - a Review", Packag.Technol.and Sc1.16, 2003, p.149-158)。例如無機材料如S102、Si3N4、Si0xNy、Al203、A10xNy等通常使用。這些物質可以在例如真空處理中沉積，其中真空沉積例如蒸發、陰極真空噴鍍、或化學蒸汽沉積CVD、尤其是等離子體促進的CVD(PECVD)。其它合適的材料為以溶膠-凝膠方法沉積的有機和無機材料的混合物。這些材料甚至可以以溼法塗覆方法例如照相凹版印刷沉積。通過如W003/094256A2中描述的無機和有機材料的多層塗層可以獲得目前最好的屏蔽性能。以下術語基底將指代具有或不具有塗層的基底。可壓縮層材料
可壓縮層(2)的適用材料為低密度聚合物，例如密度為大約0.92g/cc的低密度聚乙烯
(LDPE)0大多數絕緣和傳導聚合物具有的密度>1.0g/CC。例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA具
有1.19g/cc的密度,聚苯乙烯PS為1.05g/cc,聚(碳酸酯)PC為1.2g/cc和聚對二苯酸乙
酯PET為1.3-1.4g/cc。金屬和TCOs的密度甚至更高。例如鋁(Al)具有2.7g/cc的密度，
銅(Cu)為8.96g/cc，銀(Ag)為10.5g/cc或金(Au)為19.3g/cc，摻雜錫的氧化銦(ITO)為
7.14g/cc。因此在有機器件中，低密度聚合物在所有材料中具有最低的密度。在壓紋中這種
可壓縮間隔層被壓縮，導緻密度升高同時厚度降低。通過使用中等或微孔材料可以得到具
有非常好的壓縮性能的間隔層。例如Tsutsui等("Doubling Coupling-Out Efficiency
in Organic Light_3S Emitting Devices Using a Thin Silica Aerogel Layer", Adv.Mater.- 13，2001，pll49_1152)描述的矽氣溶膠處理的溶膠-凝膠具有1.03的低折射系
數，這隻有在層的體積大部分為空氣或氣體時是可能的。這些空氣或氣體在壓紋過程中吸
收材料。該微孔層也可以通過其它技術製備。如在US2005/0003179 Al、EP1464511 A2和
EP0614771 Al中所述，與粘結劑，如聚乙烯醇PVA或聚乙烯吡咯烷酮PVP，一起混合的無機
氧化物，例如矽石或勃姆石，能夠形成高孔隙率的層，從而具有低密度。在以上提到的文獻
中，多孔層用作墨水吸收層。由於傳導層或具有至少一層傳導層的疊層在隔離層(疊層)的
表面塗覆，平滑的表面是非常有利的。在大多數情況下，可壓縮中或微孔層的多孔性產生了
粗糙的表面。為了解決該問題，可以在傳導層或疊層塗覆之前在多孔層的表面塗覆一層均
勻平滑的薄層。這種均勻的薄層可以由有機電介質製備，如Si02、Al2O3等或聚合物例如但
不限於PMMA、PS或PVA。隔離疊層中各層的合適的和優選的厚度為:
權利要求
1.一種用於布圖傳導層或包括至少一個傳導層的傳導疊層的方法，包括以下步驟: 在基底上形成可壓縮層、或包括至少一層可壓縮層的可壓縮疊層，其中可壓縮層或疊層包括密度低於1.0g/cm3的低密度聚合物或選自二氧化矽、和與粘結劑混合的無機氧化物的多孔材料；和 在可壓縮層或疊層上形成傳導層或疊層； 以形成塗覆的基底；以及 將塗覆的基底和壓紋工具接觸，使得在傳導層或疊層中形成預定的布圖，其中在壓紋的區域可壓縮層或疊層被壓縮並且傳導層或疊層裝埋入可壓縮層或疊層。
2.根據權利要求1的方法，其中壓紋區域中的傳導層與相鄰未壓紋區域中的傳導層相分離。
3.根據權利要求1或2的方法，其中可壓縮層或疊層比塗覆基底中的其它層更容易壓縮。
4.根據權利要求1或2的方法，其中在形成傳導層或疊層之前，在可壓縮層或疊層上形成平滑層。
5.根據權利要求1或2的方法，其中可壓縮層或疊層的厚度為200nm-50ym。
6.根據權利要求1或2的方法，其中可壓縮層或疊層的厚度為1μπι-20μπι。
7.根據權利要求1 或2的方法，其中壓紋傳導層或疊層的殘餘物或邊沿基本沒有粘結或粘附到可壓縮層或疊層的相鄰壁上。
8.根據權利要求1或2的方法，其中傳導層或疊層包括金屬。
9.根據權利要求1或2的方法，其中傳導層或疊層包括有機導體。
10.根據權利要求1或2的方法，其中傳導層或疊層包括無機導體。
11.根據權利要求1或2的方法，其中壓紋工具的布圖部分的高度小於25μ m，優選小於 9 μ m0
12.根據權利要求1或2的方法，其中在步進式機器中或在卷繞式機器中進行壓紋步驟。
13.根據權利要求1或2的方法，其中在升高的溫度下進行壓紋步驟。
14.根據權利要求1或2的方法，進一步包括在壓紋後進行處理的步驟，例如蝕刻、塗覆或等離子體處理。
15.根據權利要求1或2的方法，進一步包括在導體層或疊層的壓紋面積沉積傳導材料的步驟，例如製備電晶體。
16.根據權利要求1或2的方法，進一步包括在傳導層或疊層的壓紋區沉積有機層的步驟，例如製備有機光發射二極體(OLED)。
17.根據權利要求1或2的方法，進一步包括在傳導層或疊層的壓紋區沉積多層的步驟，例如製備太陽能電池、光敏二極體或其它光電器件。
18.—種布圖傳導層或包括至少一層傳導層的疊層的方法，所述方法包括以下步驟: 在基底上塗覆可壓縮間隔層、或包括至少一層可壓縮層的間隔疊層，其中可壓縮層或疊層包括密度低於1.0g/cm3的低密度聚合物或選自二氧化矽、和與粘結劑混合的無機氧化物的多孔材料； 在間隔層或間隔疊層上形成傳導層或包括至少一層傳導層的疊層；將塗覆的基底和壓紋工具接觸，使得在傳導層或疊層中形成需要的布圖，而在壓紋區間隔層或間隔疊層被壓縮，傳導層或包括至少一層傳導層的疊層裝埋入間隔層或間隔疊層中。
19.一種使用如權利要求1-18任一項限定的方法製備的器件。
20.一種使用如權利要求1-18任一項限定的方法製備的有機器件、電晶體、光發射器件或光電器件。
21.包括在可壓縮層或疊層上形成的傳導層或疊層的器件，其中至少傳導層的一部分面積裝埋入可壓縮層或疊層的可壓縮區，其中可壓縮層或疊層包括密度低於1.0g/cm3的低密度聚合物或選自二氧化矽、和與粘結劑混合的無機氧化物的多孔材料。
22.包括在可壓縮層或疊層上形成的傳導層或疊層的有機器件、電晶體、光發射器件或光電器件，其中至少傳導層的一部分區域裝埋入可壓縮層或疊層的可壓縮區，其中可壓縮層或疊層包括密度低於1.0g/cm3的低密度聚合物或選自二氧化矽、和與粘結劑混合的無機氧化物的多孔材料。
23.在如權利要求1-18任 一項限定的方法中使用的壓紋工具。
全文摘要
通過一種方法製備一種器件，其中在可壓縮層或疊層上形成傳導層或疊層，並且與壓紋工具接觸。壓紋工具的凸起部分擠壓可壓縮層或疊層並將傳導層或疊層裝埋入可壓縮層或疊層中。
文檔編號H01L51/05GK103199196SQ201310077589
公開日2013年7月10日 申請日期2006年11月14日 優先權日2005年11月14日
發明者H.瓦爾特, T.貝爾萊因 申請人:西巴控股有限公司