布图传导层的方法和器件及其生产的部件的制作方法

专利名称：布图传导层的方法和器件及其生产的部件的制作方法
技术领域：
本发明总体涉一种有机器件产品，更具体而言涉及在所述有机器件中使用的传导层的布图，其中有机器件例如有机发光器件(OLED )、有机场效应晶体管(OFET )或有机光电池。
背景技术：
有机器件技术的飞速发展增加了快速和廉价但是可靠的沉积所需层的方法的需求，以及对所述层布图的需求，尤其是传导层的布图。需要大面积生产的方法。聚合体基底的卷绕式处理是一种有前途的方法。对于大多数应用来说，由于有机半导体和导体材料相对于氧和水的低稳定性，因此要求基底具有良好的屏蔽性质。因此在有机器件的传导层沉积之前，通常在聚合物基底上沉积屏蔽涂料。为了保持这些屏蔽性能，布图过程必须采用适当的方式进行。特别地必须避免基底持久变形。直到现在仍然缺少一种具有上述所有要点的布图方法。本领域现状
一些技术可以应用于有机器件的多个层或叠层的布图。金属或透明导体氧化物层的蚀刻是其中之一。首先，在需要布图的层上沉积保护层，即所谓的抗蚀涂层。随后在抗腐蚀层上生成需要的图案，例如通过影印石版，然后进行显影步骤。图案可以通过湿法或干法蚀刻步骤在需要布图的层中转印，这去除了没有保护的面积。蚀刻步骤后剩余的抗腐蚀层必须被去除。该项技术的一大优点是该方法的高分辨率(深至65nm)。另一方面该方法的多个步骤使得其非常缓慢并且成本非常高。另外蚀刻化学或干法蚀刻过程的等离子体危害到多种有机材料以及聚合物基底和基底上的屏蔽涂料。因此该技术并不能很好的适合卷绕式生产。印刷工艺能够生产布图的聚合物层。甚至传导聚合物例如PEDOT =PSS都可以在卷绕式方法中高速印制，例如通过照相凹版印刷。含有传导颗粒例如氧化锡铟(ITO)或纳米金属颗粒的混合物也可以被印制。印刷方法的缺陷在于印刷过程的分辨率的限制。尤其是在布图的边沿具有良好界定厚度的大约IOOnm的布图层就非常难以实现。而且印刷的传导层的传导性能与真空沉积的层相比仍然非常低。而层的布图的另一方法是基于激光辐射。通过选择合适的波长和能量，可以从基底上部分去除金属或透明传导氧化物(TCO)层。由于向层或叠层和/或基底中导入热量，该方法改变或破坏和层或基底。而且该技术直到现在还没有足够稳定地应用在卷绕式方法中，并且其投资，因而成本非常高。通过阴蔽进行布图沉积是一项快速且经济的技术。其可以用在真空沉积技术中，例如蒸发中或甚至在卷绕式涂布机中的阴极真空喷镀中。该技术的缺陷是其大于200 μ m的分辨率。在以下申请中描述了基于冲切等技术的层的布图方法。专利申请WOOI/60589AI描述了一种聚合物承载的材料的微结构化，其中所述材料适合用作例如偏光器、半透过反射板、微电极芯片、或液晶阵列层。通过将具有需要结构的母片压入聚合物载体上将该材料层微结构化。母片结构的深度通常超过单层或多层的厚度，并且母片足够硬和能够穿过层切入聚合物基底内。该方法很好地适合于所提到的应用，但是因为基底的变形，不适合用于在有机器件中使用的传导层的布图。在专利申请US2005/0071969A1中，描述了一种聚合物器件的固态压纹方法。该方法包括通过溶解过程沉积导体、半导体和/或绝缘聚合物和直接印刷以及在多层结构中压纹细微纹沟。该专利申请集中在复杂有机多层器件的压纹，例如垂直聚合物薄膜晶体管(TFT)0该描述的方法并没有解决通过切入单层或多层破坏基底的问题。而且没有解决由于在压纹步骤中原料流动导致破坏基底和/或沉积的传导层的问题。专利申请US2002/0094594A1公开了一种采用印模布图有机薄膜器件的方法。该方法包括使用第一有机层涂覆基底，然后涂覆电极层。随后在电极层上冲压布图印模。制备该印模使得于与印模接触的电极层部分粘结到所述印模上并因此与印模一起除去。该专利应用的缺点在于在印模可以再利用之前，其必须在另一附加步骤中清洁。这延迟了处理的速度并增加了费用。对于卷绕式应用，该附加清洁步骤是不利的。而且第一有机层与电极层之间的附着力必须小于印模和电极层之间的附着力。这种释放功能显然降低了层结构的稳定性并限制了可能的材料组合。在专利申请W02004/111729A1中，描述了生产电子薄膜元件的方法和器件。该方法包括以下步骤。传导层直接在电介质基底上形成。通过在传导层上施加基于冲切的机械操作，以形成多个电流隔离的传导区域，其中机件的退切导致基底的永久变形。随后在该布图的电极层的顶部上通过沉积需要的层，可以形成需要的电子薄膜元件。由于基底的永久变形，临界应力在布图过程中被引入到传导层中。而且基底的阻隔性能将会减弱。在专利申请W02005/006462中公开了一种通过在规定的温度和规定的压力下在有机层中积压压纹工具来构造有机电路层的方法。该结构采用有机层永久保持该结构的方式制备。该专利申请的主要目的是提供一种节省时间的方法，以在导体或半导体有机层之间形成绝缘的有机层，从而得到隔层连接。

发明内容
本发明的一个目的是至少排除一些本领域现状具有的缺点。本发明提供了 一种有机器件的层的布图方法。还提供了具有根据如附加的独立权利要求中定义的方法布图的层的有机器件。优选的，本发明的有利或可选的特征在从属权利要求中列出。在第一方面中，本发明提供了一种布图传导层或包含至少一个传导层的叠层的方法，其中在层或叠层与基底之间具有一层可压缩的间隔层或包括至少一个可压缩层的间隔置层。在第二方面中，本发明提供了具有至少一个根据权利要求的方法布图的传导层的有机器件。
本发明包括以下实施方案:
1、一种用于布图传导层或包括至少一个传导层的传导叠层的方法，包括以下步骤:
在基底上形成可压缩层、或包括至少一层可压缩层的可压缩叠层；和 在可压缩层或叠层上形成传导层或叠层；
以形成涂覆的基底；以及
将涂覆的基底和压纹工具接触，使得在传导层或叠层中形成预定的布图，其中在压纹的区域可压缩层或叠层被压缩并且传导层或叠层装埋入可压缩层或叠层。2、根据实施方案I的方法，其中压纹区域中的传导层与相邻未压纹区域中的传导层相分离。3、根据实施方案I或2的方法，其中可压缩层或叠层比涂覆基底中的其它层更容易压缩。4、根据前述任一实施方案的方法，其中可压缩层或叠层包括低密度聚合物，优选密度低于1.0g.CnT3。5、根据前述任一实施方案的方法，其中可压缩层或叠层包括多孔材料。6、根据前述任一实施方案的方法，其中在形成传导层或叠层之前，在可压缩层或叠层上形成平滑层。7、根据前述任一实施方案的方法,其中可压缩层或叠层的厚度为200nm-50ym。8、根据前述任一实施方案的方法，其中可压缩层或叠层的厚度为I μ m-20 μ m。9、根据前述任一实施方案的方法，其中压纹传导层或叠层的残余物或边沿基本没有粘结或粘附到可压缩层或叠层的相邻壁上。10、根据前述任一实施方案的方法,其中传导层或叠层包括金属。11、根据前述任一实施方案的方法，其中传导层或叠层包括有机导体。12、根据前述任一实施方案的方法,其中传导层或叠层包括无机导体。13、根据前述任一实施方案的方法，其中压纹工具的布图部分的高度小于25 μ m，优选小于9 μ m。14、根据前述任一实施方案的方法，其中在步进式机器中或在卷绕式机器中进行压纹步骤。15、根据前述任一实施方案的方法，其中在升高的温度下进行压纹步骤。16、根据前述任一实施方案的方法，进一步包括在压纹后进行处理的步骤，例如蚀亥IJ、涂覆或等离子体处理。17、根据前述任一实施方案的方法，进一步包括在导体层或叠层的压纹面积沉积传导材料的步骤，例如制备晶体管。18、根据前述任一实施方案的方法，进一步包括在传导层或叠层的压纹区沉积有机层的步骤，例如制备有机光发射二极管(0LED)。19、根据前述任一实施方案的方法，进一步包括在传导层或叠层的压纹区沉积多层的步骤，例如制备太阳能电池、光敏二极管或其它光电器件。20、一种布图传导层或包括至少一层传导层的叠层的方法，所述方法包括以下步骤:
在基底上涂覆可压缩间隔层、或包括至少一层可压缩层的间隔叠层； 在间隔层或间隔叠层上形成传导层或包括至少一层传导层的叠层；
将涂覆的基底和压纹工具接触，使得在传导层或叠层中形成需要的布图，而在压纹区间隔层或间隔叠层被压缩，传导层或包括至少一层传导层的叠层装埋入间隔层或间隔叠层中。21、一种使用前述任一实施方案限定的方法制备的器件。22、一种使用如实施方案1-20任一限定的方法制备的有机器件、晶体管、光发射器件或光电器件。23、包括在可压缩层或叠层上形成传导层或叠层的器件，其中至少传导层的一部分面积装埋入可压缩层或叠层的可压缩区。24、包括在可压缩层或叠层上形成的传导层或叠层的有机器件、晶体管、光发射器件或光电器件，其中至少传导层的一部分区域装埋入可压缩层或叠层的可压缩区。25、在如实施方案1-20任一限定的方法中使用的压纹工具。26、一种生产器件的方法,基本上如在此结合附图描述的。27、一种器件,例如有机器件、晶体管、光发射器件或光电器件,基本上如在此结合附图描述的。28、一种压纹工具，基本上结合附图如本文所描述。本发明的实施方案在下文中结合以下示意性附图描述；
附

图1显示了体现本发明的第一布图方法的示意 附图2显示了体现本发明的第二布图方法的示意 附图3显示了体现本发明的第三布图方法的示意 附图4显示了压纹式样的显微 附图5显示了体现本发明的另一布图方法的示意 附图6显示了通过体现本发明的方法制备的OLED器件；和 附图7显示了通过体现本发明的方法制备的晶体管。有机器件例如有机发光器件(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)或有机光电池，在层结构中具有一个或多个传导层。例如OLED的最简单的层结构是具有透明的阳极层、光发射层和阴极层的三层结构。为了获得器件的需要功能，传导层需要以适当的方式布图。本发明的中心点是通过压纹布图传导单层或多层，而在基底和第一传导层之间具有一层可压缩的间隔层或具有至少一层该可压缩层的间隔叠层。由于压纹工具施加的压力(参见附图
1)，可压缩层的厚度在压纹区变小。传导层或包括至少一层传导层的叠层在压纹区的边沿断开并在可压缩层内穿孔。因为这一点，可压缩层应当比其它层具有更好的可压缩性。如果恰当的选择了压纹步骤的参数，那么通过该方法仅仅上述的层永久变形而基底不会永久变形。特别是沉积用于提高聚合物基底的屏蔽性能的屏蔽涂层就能够保持不被损坏(参见图2)。基底材料
用于有机器件的合适基底(I)为玻璃、聚合物，尤其是聚合物箔、纸或金属。柔韧的基底非常好的适合卷绕式工艺。基底可以是例如柔韧性聚合物箔，如丙烯腈-丁二烯一苯乙烯ABS、聚碳酸酯PC、聚乙烯PE、聚醚酰亚胺PE1、聚醚酮PEK、聚萘二甲酸乙二酯PEN、聚对苯二甲酸二乙醇酯PET、聚酰亚胺P1、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚甲醛Ρ0Μ、单注塑级聚丙烯MOPP、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯PVC等。其它材料例如纸(每面积重量20-500g/m2，优选40-200g/m2)、金属箔(例如Al-、Au-、Cu-、Fe-、N1-、Sn-、钢箔等)、尤其表面改进并涂覆漆或聚合物的金属箔也可以适用。基底可以涂覆一层屏蔽层(4)或屏蔽叠层(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)。例如无机材料如S102、Si3N4、Si0xNy、Al203、A10xNy等通常使用。这些物质可以在例如真空处理中沉积，其中真空沉积例如蒸发、阴极真空喷镀、或化学蒸汽沉积CVD、尤其是等离子体促进的CVD(PECVD)。其它合适的材料为以溶胶-凝胶方法沉积的有机和无机材料的混合物。这些材料甚至可以以湿法涂覆方法例如照相凹版印刷沉积。通过如W003/094256A2中描述的无机和有机材料的多层涂层可以获得目前最好的屏蔽性能。以下术语基底将指代具有或不具有涂层的基底。可压缩层材料
可压缩层(2)的适用材料为低密度聚合物，例如密度为大约0.92g/cc的低密度聚乙烯
(LDPE)0大多数绝缘和传导聚合物具有的密度>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为1.05g/cc,聚(碳酸酯)PC为1.2g/cc和聚对二苯酸乙
酯PET为1.3-1.4g/cc。金属和TCOs的密度甚至更高。例如铝(Al)具有2.7g/cc的密度，
铜(Cu)为8.96g/cc，银(Ag)为10.5g/cc或金(Au)为19.3g/cc，掺杂锡的氧化铟(ITO)为
7.14g/cc。因此在有机器件中，低密度聚合物在所有材料中具有最低的密度。在压纹中这种
可压缩间隔层被压缩，导致密度升高同时厚度降低。通过使用中等或微孔材料可以得到具
有非常好的压缩性能的间隔层。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)描述的硅气溶胶处理的溶胶-凝胶具有1.03的低折射系
数，这只有在层的体积大部分为空气或气体时是可能的。这些空气或气体在压纹过程中吸
收材料。该微孔层也可以通过其它技术制备。如在US2005/0003179 Al、EP1464511 A2和
EP0614771 Al中所述，与粘结剂，如聚乙烯醇PVA或聚乙烯吡咯烷酮PVP，一起混合的无机
氧化物，例如硅石或勃姆石，能够形成高孔隙率的层，从而具有低密度。在以上提到的文献
中，多孔层用作墨水吸收层。由于传导层或具有至少一层传导层的叠层在隔离层(叠层)的
表面涂覆，平滑的表面是非常有利的。在大多数情况下，可压缩中或微孔层的多孔性产生了
粗糙的表面。为了解决该问题，可以在传导层或叠层涂覆之前在多孔层的表面涂覆一层均
匀平滑的薄层。这种均匀的薄层可以由有机电介质制备，如Si02、Al2O3等或聚合物例如但
不限于PMMA、PS或PVA。隔离叠层中各层的合适的和优选的厚度为:
权利要求
1.一种用于布图传导层或包括至少一个传导层的传导叠层的方法，包括以下步骤: 在基底上形成可压缩层、或包括至少一层可压缩层的可压缩叠层，其中可压缩层或叠层包括密度低于1.0g/cm3的低密度聚合物或选自二氧化硅、和与粘结剂混合的无机氧化物的多孔材料；和 在可压缩层或叠层上形成传导层或叠层； 以形成涂覆的基底；以及 将涂覆的基底和压纹工具接触，使得在传导层或叠层中形成预定的布图，其中在压纹的区域可压缩层或叠层被压缩并且传导层或叠层装埋入可压缩层或叠层。
2.根据权利要求1的方法，其中压纹区域中的传导层与相邻未压纹区域中的传导层相分离。
3.根据权利要求1或2的方法，其中可压缩层或叠层比涂覆基底中的其它层更容易压缩。
4.根据权利要求1或2的方法，其中在形成传导层或叠层之前，在可压缩层或叠层上形成平滑层。
5.根据权利要求1或2的方法，其中可压缩层或叠层的厚度为200nm-50ym。
6.根据权利要求1或2的方法，其中可压缩层或叠层的厚度为1μπι-20μπι。
7.根据权利要求1 或2的方法，其中压纹传导层或叠层的残余物或边沿基本没有粘结或粘附到可压缩层或叠层的相邻壁上。
8.根据权利要求1或2的方法，其中传导层或叠层包括金属。
9.根据权利要求1或2的方法，其中传导层或叠层包括有机导体。
10.根据权利要求1或2的方法，其中传导层或叠层包括无机导体。
11.根据权利要求1或2的方法，其中压纹工具的布图部分的高度小于25μ m，优选小于 9 μ m0
12.根据权利要求1或2的方法，其中在步进式机器中或在卷绕式机器中进行压纹步骤。
13.根据权利要求1或2的方法，其中在升高的温度下进行压纹步骤。
14.根据权利要求1或2的方法，进一步包括在压纹后进行处理的步骤，例如蚀刻、涂覆或等离子体处理。
15.根据权利要求1或2的方法，进一步包括在导体层或叠层的压纹面积沉积传导材料的步骤，例如制备晶体管。
16.根据权利要求1或2的方法，进一步包括在传导层或叠层的压纹区沉积有机层的步骤，例如制备有机光发射二极管(OLED)。
17.根据权利要求1或2的方法，进一步包括在传导层或叠层的压纹区沉积多层的步骤，例如制备太阳能电池、光敏二极管或其它光电器件。
18.—种布图传导层或包括至少一层传导层的叠层的方法，所述方法包括以下步骤: 在基底上涂覆可压缩间隔层、或包括至少一层可压缩层的间隔叠层，其中可压缩层或叠层包括密度低于1.0g/cm3的低密度聚合物或选自二氧化硅、和与粘结剂混合的无机氧化物的多孔材料； 在间隔层或间隔叠层上形成传导层或包括至少一层传导层的叠层；将涂覆的基底和压纹工具接触，使得在传导层或叠层中形成需要的布图，而在压纹区间隔层或间隔叠层被压缩，传导层或包括至少一层传导层的叠层装埋入间隔层或间隔叠层中。
19.一种使用如权利要求1-18任一项限定的方法制备的器件。
20.一种使用如权利要求1-18任一项限定的方法制备的有机器件、晶体管、光发射器件或光电器件。
21.包括在可压缩层或叠层上形成的传导层或叠层的器件，其中至少传导层的一部分面积装埋入可压缩层或叠层的可压缩区，其中可压缩层或叠层包括密度低于1.0g/cm3的低密度聚合物或选自二氧化硅、和与粘结剂混合的无机氧化物的多孔材料。
22.包括在可压缩层或叠层上形成的传导层或叠层的有机器件、晶体管、光发射器件或光电器件，其中至少传导层的一部分区域装埋入可压缩层或叠层的可压缩区，其中可压缩层或叠层包括密度低于1.0g/cm3的低密度聚合物或选自二氧化硅、和与粘结剂混合的无机氧化物的多孔材料。
23.在如权利要求1-18任 一项限定的方法中使用的压纹工具。
全文摘要
通过一种方法制备一种器件，其中在可压缩层或叠层上形成传导层或叠层，并且与压纹工具接触。压纹工具的凸起部分挤压可压缩层或叠层并将传导层或叠层装埋入可压缩层或叠层中。
文档编号H01L51/05GK103199196SQ201310077589
公开日2013年7月10日 申请日期2006年11月14日 优先权日2005年11月14日
发明者H.瓦尔特, T.贝尔莱因 申请人:西巴控股有限公司