電子器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子器件及其制造方法。該電子器件包含基底和限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)，該基底具有表面層。該方法包括：選擇性地向所述表面層施加表面處理以改變所述表面層的第一區(qū)域或第二區(qū)域的表面能；在所述表面層上沉積限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)，所述堤岸結(jié)構(gòu)包含電絕緣材料并且圍繞所述第一區(qū)域；將第一溶液沉積到所述表面層的第二區(qū)域上并且干燥所述沉積的第一溶液以形成層；以及將第二溶液沉積在由第一溶液形成的層上方并且沉積到第一表面層區(qū)域上。
【專利說明】電子器件及其制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及電子器件例如有機發(fā)光二極管和有機薄膜晶體管，并且更具體涉及制造電子器件的方法，所述電子器件包含具有表面層的基底以及在所述表面層上的限定講的堤岸結(jié)構(gòu)(well-defining bank structure),并且涉及包含基底和限定講的堤岸結(jié)構(gòu)的電子器件，該基底具有表面層。
【背景技術(shù)】
[0002]如 申請人:的較早申請PCT/GB2010/002235(2011 年 6 月 16 日以 TO2011/070316A2公開，發(fā)明人Crankshaw和Dowling)中所示,涉及從溶液沉積活性成分的電子器件制造方法(溶液加工)已經(jīng)被廣泛研究。如果從溶液沉積活性成分，那么一個問題是如何將活性成分容納在基底的期望區(qū)域中。該問題的一種解決方案是提供包含限定出阱的圖案化堤岸層的基底，可以從溶液在所述阱中沉積活性成分。當溶液干燥時，所述阱容納溶液，使得活性成分保留在由所述阱限定的基底的區(qū)域中。
[0003]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些方法特別有用于從溶液沉積有機材料。該有機材料可以是導電的、半導電的和/或光電活性的，使得當電流通過它們時它們能發(fā)射光或者當光射到它們上時通過產(chǎn)生電流來檢測光。利用這些材料的器件被稱為有機電子器件。如果有機材料是發(fā)光材料，那么該器件被為有機發(fā)光器件(OLED)。此外，溶液加工允許薄膜晶體管(TFT)并且特別是有機薄膜晶體管(OTFT)的低成本、低溫制造。在這樣的器件中，在合適區(qū)域內(nèi)并且特別是在器件的溝道內(nèi)包含有機半導體(OSC)是特別重要的，并且已知提供限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)以便容納0SC。
[0004]一些器件可能需要不只一個溶液沉積層。典型的0LED(例如在顯示器中使用的0LED)可以具有兩層有機半導體材料一其一者可以是一層發(fā)光材料，例如發(fā)光聚合物(LEP)，并且另一者可以是一層空穴傳輸材料，例如聚噻吩衍生物或聚苯胺衍生物。
[0005]簡單的堤岸結(jié)構(gòu)具有單一材料/層，其被設計用以依次容納所有的沉積液體。所有層延伸至此類器件中的(大致)相同定位點可以在該點處產(chǎn)生邊緣效應，和/或所述堤岸材料可以不表現(xiàn)出全部所用液體的最佳性能(例如潤濕行為)。此外，對于所有的沉積液體具有單一堤岸材料和單一定位點的器件，在溶液沉積層任一側(cè)的電極之間存在電泄漏路徑或短路的風險。如圖1a和Ib中所示，在包含HIL-1L-EL-陰極結(jié)構(gòu)的OLED結(jié)構(gòu)中，該泄漏路徑可以由如下引起:陰極與堤岸上的空穴注入層(HIL)產(chǎn)生直接接觸(圖la)、堤岸上的極薄的器件疊層(圖1b)、或定位點處的點接觸。這可以在圖2a和2b的相應器件結(jié)果中看出，其中完全印刷的器件(虛曲線)的JV曲線(電流密度-電壓；圖2a)示出了當反向驅(qū)動(例如以-4V)時并且在接通(例如以IV)之前的高泄露(高電流)。利用旋涂的夾層(IL)和電致發(fā)光層(EL)(粗的實曲線)，泄露低得多，因為HIL被上方的旋涂膜完全覆蓋。相應的效率曲線(圖2b)反映了該一點，且完全印刷的情形顯示出低得多的效率。
[0006]考慮到上述，為沉積在阱中的不同液體提供兩個不同定位點的雙堤岸結(jié)構(gòu)在某些情況下可以是有利的。圖3a和3b顯示了在具有單一定位點的雙堤岸配置(圖3a)和具有雙定位點的雙堤岸配置(圖3b)之間的對比。
[0007]W02009/077738(PCT/GB2008/004135,公開于 2009 年6 月 25 日，發(fā)明人為Burroughes和Dowling, 申請人:為劍橋顯示技術(shù)有限公司)公開了為在講中沉積的不同流體提供兩個不同定位點的雙堤岸結(jié)構(gòu)，一個在阱周圍的第一層的邊緣，而一個在從阱退后的第二層的邊緣。
[0008]W02011/070316(上文所提到的)公開了一種制造包含雙堤岸阱限定結(jié)構(gòu)的電子器件的方法，并且目的是允許將不同的流體分別定位至且容納于兩個堤岸內(nèi)。然而，W02011/070316的方法需要用于去除一部分第一絕緣層的光圖案化步驟。
[0009]因此，期望提供允許將不同液體獨立定位并容納在阱內(nèi)的改良結(jié)構(gòu)和/或制造這樣的結(jié)構(gòu)的方法。該改良結(jié)構(gòu)可以具有一個或多個優(yōu)勢，例如尤其是允許更緊湊的器件、降低的結(jié)構(gòu)復雜性和/或以更少加工步驟制造的能力，其中任一種可以導致器件制造的改良的時間或成本效率和/或改良的器件產(chǎn)率和/或可重復性，和/或?qū)M分材料的體積和/或數(shù)量的需求減少，這可以例如導致成本降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制造電子器件的方法，所述電子器件包含具有表面層的基底和在所述表面層上的限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)，該方法包括:選擇性地向所述表面層施加表面處理以改變所述表面層的第一區(qū)域或第二區(qū)域的表面能，使得第一溶液在沉積于所述第一區(qū)域上時的接觸角高于所述第一溶液在沉積于所述第二區(qū)域上時的接觸角，所述第一區(qū)域圍繞且鄰近于所述第二區(qū)域；以及在所述表面層上沉積限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)，所述堤岸結(jié)構(gòu)包含電絕緣材料并且圍繞所述第一區(qū)域；將所述第一溶液沉積到所述表面層的第二區(qū)域上并且干燥所述沉積的第一溶液以形成層；以及將第二溶液沉積在由第一溶液形成的層上方并且沉積到第一表面層區(qū)域上，其中沉積的第一溶液在所述表面層的所述第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的邊界處具有定位點(pinning point)并且沉積的第二溶液具有另外的不同定位點。
[0011]因此，在一種實施方案中，第一、外部的表面層區(qū)域相對于第二、內(nèi)部的表面層區(qū)域具有低的潤濕性，并且這可以導致在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的邊界處的定位點。(在實施方案中，可以將定位點視為不連續(xù)部(discontinuity),其用以阻止溶液流出定位點，該定位點對于這種流動有效地賦予能量勢壘。這樣的定位點可以對應于二維(例如線形)的不連續(xù)部，例如沿第二表面層區(qū)域的周界。
[0012]因此，沉積到更加潤濕的內(nèi)部表面層區(qū)域上的液體的液滴在表面層(例如器件陽極)上的鋪展因此可受到限制。有利地，與第一溶液具有較高接觸角的表面層區(qū)域可以因此充當內(nèi)部堤岸使得實施方案可以不需要多于一個物理堤岸層。換而言之，該實施方案可以提供具有雙定位點的單一物理堤岸。在利用噴墨技術(shù)沉積至少所述第一溶液的情形中，這可以是特別有利的。
[0013]當內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域之間的表面能量差別可以在實施方案中提供第一溶液的定位點時，第一表面層區(qū)域與堤岸結(jié)構(gòu)的阱限定壁之間的邊界(其可以具有類似的表面能量差別)可以為第二溶液提供定位點。
[0014]限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)優(yōu)選地包含至少一個物理堤岸層，其限定了用于限制至少一部分第二溶液的橫向伸展的阱(“橫向伸展”是在基本上平行于表面層的平面內(nèi))。
[0015]關于工藝步驟的任何順序，可以在表面處理之前或之后沉積堤岸結(jié)構(gòu)并且可以存在居間步驟。優(yōu)選地在沉積所述堤岸結(jié)構(gòu)之后沉積所述第一溶液。
[0016]可以進一步地提供方法，其中所述表面處理增加第一溶液在所述第一區(qū)域上的接觸角(即，該表面處理降低所述第一區(qū)域的潤濕性)。(作為補充或作為替代，該處理可以減小第一溶液在第二區(qū)域上的接觸角)。優(yōu)選地，表面層在所述表面處理之前是實質(zhì)上親水的，與第一溶液具有所述較高接觸角的第一區(qū)域在所述表面處理之后是實質(zhì)上疏水的，和/或當被具有與第一溶液的所述較高接觸角的所述第一區(qū)域圍繞時，第二區(qū)域在所述表面處理之后保持實質(zhì)上親水。優(yōu)選地在平坦的所述表面層上提供第一區(qū)域和第二區(qū)域與第一溶液的不同接觸角。
[0017]可以進一步地提供方法，該方法包括:在所述表面層的所述第一區(qū)域或所述第二區(qū)域上提供犧牲層區(qū)域以防止在所述表面處理期間所述第一區(qū)域和第二區(qū)域中另一個的表面能的所述改變；施加所述表面處理；以及至少部分地去除所述犧牲層區(qū)域。然而，我們注意到在表面處理之后可以不立即進行該去除。
[0018]可以進一步地提供方法，其中所述提供所述犧牲層區(qū)域包括:在所述表面層上沉積犧牲層；進行光刻以便用光致抗蝕劑選擇性地覆蓋所述犧牲層的所述犧牲層區(qū)域并且選擇性地暴露所述犧牲層的其它區(qū)域；去除所述犧牲層的所述暴露區(qū)域以便通過所述選擇性覆蓋的光致抗蝕劑來阻止所述犧牲層區(qū)域的去除；在去除所述犧牲層的所述暴露區(qū)域之后去除所述選擇性覆蓋的光致抗蝕劑。優(yōu)選地，在所述表面處理之后將犧牲層區(qū)域基本上(優(yōu)選完全)去除。優(yōu)選地，暴露的其它的區(qū)域處在所述表面層的第一區(qū)域上和/或覆蓋所述表面層的第一區(qū)域。
[0019]應指出的是，去除犧牲層的暴露區(qū)域可能進一步去除至少一些剩余的光致抗蝕齊U。此外，“在…之后”不排除居間的步驟，例如，去除選擇性覆蓋的光致抗蝕劑可以不在去除犧牲層的暴露區(qū)域之后立即進行，和/或去除犧牲層區(qū)域可以不在表面處理之后立即進行。
[0020]可以進一步地提供方法，其中所述的部分去除所述犧牲層區(qū)域是通過至少一個加工步驟來進行，所述至少一個加工步驟是在所述表面處理之后在基本上去除剩余的所述犧牲層區(qū)域之前進行。犧牲層區(qū)域的部分去除可以例如去除犧牲層厚度的薄層(例如10_20nm)。
[0021]可以進一步提供方法，其中犧牲層的初始沉積厚度在范圍10_50nm內(nèi)。
[0022]可以進一步提供方法，其中所述表面處理包括蒸氣暴露，優(yōu)選地硅烷蒸氣暴露。
[0023]可以進一步提供方法，其中所述犧牲層區(qū)域包含氧化鎢。該氧化鎢可被稱作WOx并且可以包含例如三氧化鎢。作為替代，可以使用其它金屬氧化物例如氧化鑰。
[0024]可以進一步提供方法，其中所述表面層包含無機材料例如氧化銦錫，例如ITO或錫-摻雜的氧化銦，例如銦(III)氧化物(In2O3)和錫(IV)氧化物(SnO2)的固溶體，例如按重量計 90% In2O3'10% SnO20
[0025]可以進一步提供方法，其中該電子器件是發(fā)光器件，優(yōu)選是有機發(fā)光器件例如0LED，并且其中第一溶液包含第一有機半導體材料并且是用于提供空穴注入層(HIL)，和/或其中第二溶液包含第二有機半導體材料并且是用于提供夾層(IL)或發(fā)光層(EL)。作為替代，該器件可以是吸收光的器件例如光伏器件。在電子器件是發(fā)光器件的場合，可以使用該方法來制造包含多個此類器件的電致發(fā)光顯示器。
[0026]可以進一步提供方法，其中在所述表面處理之后(例如在就要沉積第二溶液之前)，當沉積在所述表面層的第一區(qū)域上時所述第一溶液的接觸角是約50°或者更大(更優(yōu)選大于約100°或約150° )。作為補充或作為替代，在所述表面處理之后(例如在就要沉積第二溶液之前)，當沉積在所述表面層的第二區(qū)域上時所述第一溶液的接觸角是約10°或更小。在具體的實施方案中，表面層(例如ΙΤ0)上的第一溶液(例如HIL)在“內(nèi)部堤岸”(例如被第一表面區(qū)域圍繞的第二表面區(qū)域)上具有〈10°的接觸角和/或在“外部堤岸”(例如物理堤岸結(jié)構(gòu))上具有>80°的接觸角(然而應指出，該HIL不可到達所謂的外部堤岸)。第二溶液(例如IL)在干燥的第一溶液(例如HIL)上優(yōu)選地具有〈20°的接觸角、在內(nèi)部堤岸(這在例如以下情形時是可能的，當內(nèi)部堤岸疏水但親油以致于IL在內(nèi)部堤岸區(qū)域上方潤濕)上具有〈25°的接觸角和/或在第一表面層區(qū)域上和/或與外部堤岸>60°的接觸角。
[0027]優(yōu)選地，至少鄰近和圍繞第一表面層區(qū)域的堤岸結(jié)構(gòu)的區(qū)域與第二溶液具有大于約90°的接觸角，更優(yōu)選為100°或更大。
[0028]優(yōu)選地，在所述第二溶液的所述沉積期間，第二溶液在所述第一區(qū)域上的接觸角低于所述第二溶液在所述堤岸結(jié)構(gòu)上的接觸角，例如至少在堤岸結(jié)構(gòu)的沿第一區(qū)域的周界的區(qū)域上。這可通過如下方式來實現(xiàn):第一區(qū)域或堤岸結(jié)構(gòu)的選擇性表面處理和/或適當選擇材料例如堤岸結(jié)構(gòu)材料。
[0029]可以進一步提供方法，其中第二溶液的定位點在所述表面層的所述第一區(qū)域與所述堤岸結(jié)構(gòu)之間的邊界處。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種包含基底和限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)的電子器件，該基底具有表面層，其中限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)設置在表面層上，限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)包含電絕緣材料并且圍繞表面層的第一區(qū)域和第二區(qū)域，該器件包含:設置在表面層的所述第二區(qū)域上的第一可溶液加工的層；和設置在表面層的所述第一區(qū)域上并且在第一可溶液加工的層上方的第二可溶液加工的層，其中所述第一區(qū)域在所述第二區(qū)域和所述堤岸結(jié)構(gòu)之間并且圍繞且鄰近于所述第二區(qū)域。
[0031]在一種實施方案中堤岸結(jié)構(gòu)可以圍繞但不與第一區(qū)域直接接觸，例如可以存在例如約10 μ m或更大的間隙。
[0032]可以進一步提供電子器件，其中第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的邊界限定了第一層和第二層之間的界面。在沉積期間，優(yōu)選地將形成第一層的溶液定位在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的邊界處，并且在可溶液加工的第一層已經(jīng)干燥之后，將用于形成第二層的溶液沉積并且定位在不同的邊界處。在一種實施方案中，可以將第一區(qū)域上的第二層進一步設置在堤岸結(jié)構(gòu)的至少一部分上；然而，優(yōu)選地第一區(qū)域和堤岸結(jié)構(gòu)之間的邊界可以為用于形成第二層的溶液提供定位點。
[0033]優(yōu)選地，一種實施方案在內(nèi)部定位點(在所述第一區(qū)域與第二區(qū)域之間的邊界)與外部(第二)定位點(例如在第一區(qū)域與堤岸結(jié)構(gòu)之間)之間具有至少約10 μ m、優(yōu)選地大于約20 μ m的最小間隙。然而，該間隙可以在器件內(nèi)以及在器件之間變化，例如取決于第一區(qū)域和堤岸結(jié)構(gòu)的排列。
[0034]可以進一步地提供電子器件，其中所述表面層包含氧化銦錫。
[0035]可以進一步提供電子器件，其中至少所述用于形成所述第一可溶液加工層的溶液是可通過噴墨印刷沉積的。(可溶液加工的層通常是能通過沉積溶液形成的層，然后使所述溶液干燥從而形成層)。
[0036]可以進一步提供電子器件，其中該電子器件是發(fā)光器件例如OLED并且表面層包括發(fā)光器件的電極?？梢赃M一步提供電子器件，其中第一層是空穴注入層(HIL)，和/或其中第二層是夾層(IL)或發(fā)光層(EL)，例如包含發(fā)光聚合物(LEP)。(作為發(fā)光器件的替代，該器件可以是吸收光的器件例如光伏器件)。
[0037]可以進一步提供包含多個這樣的發(fā)光器件的電致發(fā)光顯示器。
[0038]可以進一步提供電子器件，其中該電子器件是薄膜晶體管，例如有機薄膜晶體管(OTFT)，包含源極和漏極，堤岸結(jié)構(gòu)設置在所述源極和漏極上方，其中在源極和漏極之間限定了所述晶體管的溝道區(qū)域。優(yōu)選地，表面層包括基底的表面或者表面層包括所述源極和漏極。
[0039]可以進一步提供電子器件，其中用于形成第一層的第一溶液在表面層的第二區(qū)域上的接觸角高于用于形成第二層的第二溶液在表面層的第一區(qū)域上的接觸角。
[0040]從屬權(quán)利要求中限定了優(yōu)選的實施方案。
[0041]可以將上述方面中的任何一個或多個和/或優(yōu)選實施方案中的上述可選特性中的任何一個或多個以任何排列方式結(jié)合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]為了更好地理解本發(fā)明和顯示本發(fā)明可如何實施，現(xiàn)在將以舉例方式參照附圖，其中:
[0043]圖1a和Ib示出當被制成器件時已知的單堤岸基底的橫截面；陰極可以要么與堤岸上的空穴注入層(HIL)直接接觸(圖1a)，在堤岸上具有很薄的器件疊層(圖lb)，要么在定位點處的點接觸；
[0044]圖2a和2b示出圖1a和Ib的器件的結(jié)果。完全印刷的器件(虛線)的JV曲線(圖2a)示出當反向驅(qū)動(例如以-4V)時并且在接通(例如以IV)之前的高泄露(高電流)。具有旋涂的夾層(IL)和電致發(fā)光層(EL)(粗實線)時，泄露低得多，因為HIL被在上方的旋涂膜完全覆蓋。效率曲線(圖2b)反映了這一點，其中完全印刷的情形(虛線)顯不低得多的效率；
[0045]圖3a和3b比較了具有單定位點的雙堤岸配置(圖3a)與具有雙定位點的雙堤岸配置(圖3b);
[0046]圖4a和4b示出實施方案的雙堤岸、雙定位點器件結(jié)構(gòu)(圖4a)和單堤岸、雙定位點結(jié)構(gòu)(圖4b)用于比較；
[0047]圖5示出實施方案的制造工藝，其中使用犧牲性內(nèi)部像素的圖案化來保持ITO層潔凈和濕潤并且然后作為最后的沖洗步驟去除。
[0048]圖6示出包含犧牲性無機材料的實施方案的像素；
[0049]圖7a和7b示出實施方案的雙定位點結(jié)構(gòu)的實例，其中圖7a示出在最后的犧牲性WOx沖洗之前的平面圖(未印刷的)并且圖7b示出在去除犧牲性WOx之后示出優(yōu)異濕潤的平面圖(單滴HIL);以及
[0050]圖8示出來自包含雙堤岸、雙定位點結(jié)構(gòu)的器件的結(jié)果(虛曲線)和來自包含單堤岸、雙定位點結(jié)構(gòu)的實施方案器件的結(jié)果(實曲線)。
【具體實施方式】
[0051]可以至少在概念上將實施方案描述為包含單堤岸、雙定位點結(jié)構(gòu)。這樣的實施方案的雙定位點配置包含“內(nèi)部”定位點，將其邊緣設置在內(nèi)側(cè)并且與“外部”堤岸隔開。例如，噴墨器件實施方案包含物理堤岸結(jié)構(gòu)以在噴墨印刷期間容納墨水，該器件具有多個液體定位點用于單一物理堤岸層內(nèi)的各墨水(然而僅出于完整性指出，可以例如為另外的定位點提供一個或多個另外的物理堤岸層)。有利地使用兩個這樣的物理分離的液體定位點使得隨后沉積或印刷的層不與下方的第一層享有同一液體定位點，并且因此完全覆蓋下方的第一層。該堤岸系統(tǒng)因此可以具有低(優(yōu)選為減少的、最小化的或消除的)向第一層的電泄露，這進而產(chǎn)生器件性能的優(yōu)勢。
[0052]為了比較，圖4a示出雙堤岸、雙定位點器件結(jié)構(gòu)，而圖4b示出器件實施方案(Dl)的單堤岸、雙定位點器件結(jié)構(gòu)。圖4a和4b各自示出包含陽極的OLED結(jié)構(gòu)(表面層Al)。圖4a示出物理堤岸層B2形式的第一(“內(nèi)部”)堤岸，而圖4b具有第一表面層區(qū)域Alo。在這兩幅圖中，第一墨層(例如空穴注入層(HIL)的第一溶液SI)接觸陽極(在圖4b實施方案中包含至少內(nèi)部的、第二表面層區(qū)域Ali)。在圖4a和4b各自中以物理堤岸BI形式提供“外部”堤岸，并且第二墨層(例如發(fā)光層(EL)如發(fā)光聚合物(LEP)層的第二溶液S2，優(yōu)選地具有介于EL和HIL之間的夾層(IL))接觸第一墨層。優(yōu)選地在第二墨層上方提供陰極(未示出)，可能具有居間層例如電子傳輸層(ETL)和/或電子注入層(EIL)。(然而應指出，圖4b中所示的墨層在干燥時它們可變平)。期望在陰極和陽極之間具有低的電泄露，例如通過確保陽極和/或HIL保持與陰極充分地物理隔離和/或電隔離。(關于未在圖4b中示出的陰極，其可以與次最下層共形，例如當通過真空蒸發(fā)來沉積時。此外就這一點而言，由于例如僅具有單一物理堤岸，實施方案可以具有更平坦的輪廓。這可以在阱內(nèi)提供改進的層厚度均勻性；進而，這可以改善發(fā)光器件中的發(fā)光的均勻性和/或增加產(chǎn)率、可靠性和/或壽命)。
[0053]與圖4a相比，實施方案省略了內(nèi)部物理堤岸(B2)，使得可以不需要用于制造物理內(nèi)部堤岸的光圖案化步驟。這樣的光圖案化可以另外導致用于噴墨印刷方法的不潤濕像素區(qū)域，和/或需要附加的光掩蔽步驟以便用反應離子蝕刻(RIE)限定內(nèi)部堤岸。
[0054]然而這樣的實施方案可以通過選擇性地改變下方表面(例如在阱底部的陽極表面)的表面性質(zhì)來獲得雙定位點(參見例如圖4b配置的定位點PPl和PP2)。這可以導致被陽極的不潤濕區(qū)域(Alo)圍繞的濕潤陽極活性像素區(qū)域(Ali)，例如關于被第一液體例如HIL溶液的潤濕性而言。沉積到潤濕區(qū)域上的此類液體的液滴的跨陽極表面鋪展可以因此被限制。(任何一個或多個墨層可以包含在液態(tài)沉積后的干燥期間交聯(lián)為固態(tài)的聚合物)。濕潤性質(zhì)可以確保陽極活性像素區(qū)域被第一液體(SI，其可以是HIL溶液，例如極性水基溶劑)完全覆蓋，即，使得該區(qū)域中不存在具有零厚度第一液體的面積。
[0055](可作為替代將圖4b的器件實施方案Dl描述為包含基底(未示出)、限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)(BI)、表面層(Al);設置所述限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)以圍繞并部分覆蓋表面層的第一區(qū)域(Alo)，所述表面層的第一區(qū)域進而圍繞表面層的第二區(qū)域(Ali)，該器件進一步包含分別由溶液SI和S2制成的第一墨層和第二墨層。
[0056]圖5示出制造器件實施方案(Dl)例如OLED的方法。優(yōu)選地將透明陽極層(Al，例如ΙΤ0，其可以通過真空沉積在玻璃基底上(未示出)形成；然而替代性的陽極層材料也可以是合適的)圖案化并然后將基底清潔以使基底基本上沒有缺陷和污染物。然后沉積犧牲層(SLl)以覆蓋陽極(步驟Stl)，該犧牲層優(yōu)選是無機和/或水溶性的層(并因此可通過在水中清洗而去除)。沉積技術(shù)可以包括例如濺射或蒸發(fā)。在該實例中，犧牲層包含WOx (氧化鎢)并且因此使用術(shù)語Sac-WOx來稱謂；然而，犧牲層可以包含一種或多種替代或附加的材料。
[0057]優(yōu)選地，犧牲層承受光刻圖案化工藝，然而應指出光刻圖案化工藝本質(zhì)上通常是水性的并且可以因此去除特定部分的Sac-WOx。就這一點而言，犧牲層的初始厚度可以在10-50nm范圍內(nèi)并且更優(yōu)選地大于20nm，這取決于后續(xù)圖案化步驟的侵蝕性如何。通過允許沉積的犧牲層的足夠初始厚度，可以用一個或多個中間工藝步驟去除薄層(例如10-20nm)，例如在光刻工藝期間，在最后的犧牲層去除之前。然而通過防止犧牲層的表面被過度玷污，該薄層的中間去除可以是有利的，并且因此允許犧牲層保持充分可溶從而在最后的Sac-WOx去除步驟中去除。
[0058]使用標準的光致抗蝕劑圖案化工藝(典型為正性)來限定像素(加工步驟St2)，光致抗蝕劑的像素(PRl)充當犧牲層的掩膜(mask)。然后通過水沖洗(例如稀釋的TMAH(四甲基氫氧化銨)、熱-DI (去離子)水)將一部分優(yōu)選可溶的無機犧牲層去除，并且然后以標準方式將光致抗蝕劑圖案PRl剝離但僅用冷去離子水沖洗(例如室溫以下，使得位于要被剝離的光致抗蝕劑下方的犧牲層不被除去)(步驟St3)。犧牲性無機材料的像素(犧牲層區(qū)域SRl)產(chǎn)生自上述加工，這示于圖6的區(qū)域Ali中。
[0059]然后使用試劑將區(qū)域Alo以及優(yōu)選地還有Ali (見圖6)暴露于氣相涂底步驟(St4)，所述試劑是例如包含硅烷和/或包含如下分子的試劑，所述分子具有(i)疏水的頭部和附著點或(ii)親液性或疏液性的頭部和附著點，其可以使Alo (ITO)的表面疏水，例如由于該試劑與區(qū)域Alo中的羥基鍵合所致。
[0060]然后可以在水溶液中沖洗基底以允許將一部分WOx層(犧牲層區(qū)域SRl)去除(但不完全去除)(St4續(xù))。這保持WOx潔凈，允許在去除Sac-WOx的后來、最后步驟中更快、更均勻的去除。
[0061]然后將所有區(qū)域固化(例如200-250攝氏度30_60分鐘)以加強在疏水ITO表面Alo上的結(jié)合(St4續(xù))。
[0062]然后將區(qū)域Alo的局部光圖案化以形成疏水和/或疏油的堤岸，其可以被稱為單(物理)“外部”堤岸(BI)(步驟St5)。單堤岸的圖案化工藝和后續(xù)顯影(develpment)可以進一步去除更多的Sac-WOx材料，在最后的用以烘烤物理堤岸的固化步驟之前再一次將其清潔。
[0063]在物理堤岸BI固化之后，這時可以利用最后水沖洗基本上(優(yōu)選完全地)去除Sac-WOx的最終層(St6)。ITO的內(nèi)部像素(區(qū)域Ali)優(yōu)選非常潤濕于水基墨例如HIL溶液。
[0064]關于使物理堤岸BI的表面疏水的方法，可指出的是使用光致抗蝕劑例如SU-8能使這樣的表面疏水?？蛇M一步指出的是氣相涂底步驟可以使用HMDS (六甲基二硅氮烷)，可以將其認為是附著促進劑和/或表面改性劑(這樣的改性降低表面能)。作為替代，可以沉積包含OTS (十八烷基-三氯硅烷)的表面改性劑。然后再一次，可以例如從氣態(tài)或在溶液中沉積自組裝單層以提供一組附著于表面的自組裝分子并且由此使表面疏水。
[0065]應指出的是工藝實施方案可以包含上述工藝步驟中的一些或全部，和/或圖5中所示步驟中的一些或全部。例如，作為使Alo的表面疏水的上述方法的補充或替代，當該器件恰好在該階段之前存在時，其可以被簡單地放置一些時間(例如2周)，而不經(jīng)歷任何加工步驟，以便允許ITO區(qū)域Alo的表面隨著時間自然地變?yōu)槭杷?。因此，使Alo (ITO)的表面疏水的加工在實施方案中可以是不必要的。
[0066]諸如上文所述的工藝優(yōu)選地產(chǎn)生相關液體在物理堤岸BI內(nèi)和/或物理堤岸上的陽極材料(例如Ι--)的內(nèi)部Ali區(qū)域和外部Alo區(qū)域上的合適液體接觸角(以及因此合適的表面能)。例如，然后HIL可以潤濕ITO區(qū)域Ali而不是疏水的“內(nèi)部定位點區(qū)域”Alo以便被容納。IL可以潤濕“內(nèi)部定位點區(qū)域”Alo而不是物理堤岸BI以便填充物理堤岸BI，但卻被物理堤岸BI所容納。因此，ITO可以提供“內(nèi)部定位點區(qū)域” Alo，其相對于外部的物理堤岸BI而目充當內(nèi)部堤岸。
[0067]這可以通過如下方式實現(xiàn):用于陽極(ITO)和單堤岸的單一蒸氣處理的材料選擇，以及用于使它們圖案化的工藝順序。對于上述的具體器件實例，使用了氣相硅烷(例如HMDS)工藝來限定內(nèi)部定位點PP1，因為其與所用的HIL產(chǎn)生高的接觸角，但卻與IL產(chǎn)生低的接觸角。兩種物理堤岸材料到目前已證明是成功的一來自Solvay的具有氟化添加物的Zeon聚丙烯酸酯和來自Nissan的氟化堤岸材料一因為這兩種堤岸材料都產(chǎn)生與IL和LEP墨的聞接觸角。
[0068]實施方案中的工藝步驟包含使用犧牲性內(nèi)部像素的圖案化來保持ITO清潔和濕潤并且然后去除該犧牲性內(nèi)部像素作為最后的沖洗步驟，如圖5中所示?？梢愿鶕?jù)雙堤岸系統(tǒng)的發(fā)展來理解這樣的實施方案的優(yōu)點，其中用以保持HIL在ITO上的極低接觸角并且用以保持HIL在堤岸上的高接觸角但卻IL在堤岸上的低接觸角的工藝步驟一直是難以實現(xiàn)的。
[0069]圖5的圖案化工藝允許使ITO表面成為潤濕或保持濕潤:憑借光圖案化工藝，其與例如RIE(快速離子蝕刻)工藝相比有利地是低成本的，以及憑借一些簡單的沖洗以保護陽極(ITO)像素免受會在堤岸固化期間進入層中的污染物影響。這是有利的，因為ITO濕潤對于噴墨工藝而言通常是問題并且保持ITO親水的能力有時需要暴露至UV-臭氧或O2-等離子體圖案化。這些處理要么是復雜的(對于O2-等離子體圖案化而言)要么使得ITO和堤岸兩者都濕潤從而因此不能容納墨，如在UV-臭氧的情形中那樣。
[0070]具有犧牲層的ITO的圖案化可以保護ITO像素免受在后續(xù)步驟期間的污染，其使得雙定位區(qū)域疏水，這樣的步驟是例如ITO的氣相硅烷蒸氣暴露和/或堤岸固化步驟。在最后的沖洗以去除Sac-WOx之后，ITO可以是非常濕潤的持續(xù)若干小時。如果犧牲層自身是空穴注入材料本身，正如在本實例中，那么當印刷HIL時不關心是否一些量保留在器件中，只要像素(ITO)表面是濕潤的。
[0071]使用上文所述的加工步驟制造的這樣的單堤岸、雙定位點結(jié)構(gòu)的圖像示于圖7a和7b中，其中圖7a示出在最后的SAC-Wox沖洗之前的平面圖(未印刷的)以及圖7b示出在去除SAC-Wox之后顯示出優(yōu)異潤濕的平面圖(單滴HIL)。這樣的雙定位點配置優(yōu)選地具有在堤岸配置和液體下方的表面層，該表面層優(yōu)選地包含IT0。該表面層的最內(nèi)部區(qū)域?qū)τ诘谝灰后w例如HIL溶液優(yōu)選是濕潤的。該最內(nèi)部區(qū)域可以是親水的和/或疏油的。在由第一液體形成的第一層上方印刷一個或多個其它層，優(yōu)選在表面層上方延伸至物理堤岸結(jié)構(gòu)。因此，第一層可以被所述(一個或多個)其它層完全覆蓋，這對于上文所述的低的電泄露而言是有利的。
[0072]圖8示出了由使用雙堤岸、雙定位點結(jié)構(gòu)(虛曲線)和單堤岸、雙定位點結(jié)構(gòu)(實線)(例如在圖7a和7b中所示的結(jié)構(gòu))產(chǎn)生的器件得到的JV(電流密度相對于電壓)結(jié)果。正如所示，單堤岸、雙定位點實施方案的實曲線總體上顯示出更低的泄露。
[0073]可以類似地將參照圖5所述的上述加工步驟應用于薄膜晶體管，例如有機(OTFT)，以便在此類器件的源極和漏極之間容納墨。本發(fā)明的器件實施方案可以是TFT例如 OTFT。
[0074]可以將參照圖5所述的相似加工步驟應用于制造光伏器件，所述光伏器件具有與上文所述的發(fā)光器件例如OLED大致相似的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的器件實施方案可以是光伏器件。
[0075]毫無疑問，技術(shù)人員將會想到許多其它有效的替代方式。將理解的是，本發(fā)明不限于所述的實施方案并且涵蓋了在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的對于本領域技術(shù)人員而言明顯的變體。
【權(quán)利要求】
1.一種制造電子器件的方法，所述電子器件包含具有表面層的基底和在所述表面層上的限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)，該方法包括: 選擇性地向所述表面層施加表面處理以改變所述表面層的第一區(qū)域或第二區(qū)域的表面能，使得第一溶液在沉積于所述第一區(qū)域上時的接觸角高于所述第一溶液在沉積于所述第二區(qū)域上時的接觸角，所述第一區(qū)域圍繞且鄰近于所述第二區(qū)域；以及 在所述表面層上沉積限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)，所述堤岸結(jié)構(gòu)包含電絕緣材料并且圍繞所述第一區(qū)域； 將所述第一溶液沉積到所述表面層的第二區(qū)域上并且干燥所述沉積的第一溶液以形成層；以及 將第二溶液沉積在由第一溶液形成的層上方并且沉積到第一表面層區(qū)域上， 其中沉積的第一溶液在所述表面層的所述第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的邊界處具有定位點并且沉積的第二溶液具有另外的不同定位點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述表面處理降低所述第一區(qū)域的潤濕性。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，該方法包括: 在所述表面層的所述第一區(qū)域或所述第二區(qū)域上提供犧牲層區(qū)域以防止在所述表面處理期間所述第一區(qū)域和第二區(qū)域中另一個的表面能的所述改變； 施加所述表面處理；以及 至少部分地去除所述犧牲層區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述提供所述犧牲層區(qū)域包括: 在所述表面層上沉積犧牲層； 進行光刻以便用光致抗蝕劑選擇性地覆蓋所述犧牲層的所述犧牲層區(qū)域并且選擇性地暴露所述犧牲層的其它區(qū)域； 去除所述犧牲層的所述暴露區(qū)域以便通過所述選擇性覆蓋的光致抗蝕劑來阻止所述犧牲層區(qū)域的去除；和 在去除所述犧牲層的所述暴露區(qū)域之后去除所述選擇性覆蓋的光致抗蝕劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3和4中任一項的方法，其中所述的部分去除所述犧牲層區(qū)域是通過至少一個加工步驟來進行，所述至少一個加工步驟是在所述表面處理之后在去除剩余的所述犧牲層區(qū)域之前進行。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項的方法，其中犧牲層的初始沉積的厚度在10-50nm范圍內(nèi)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中所述表面處理包括蒸氣暴露，優(yōu)選地硅烷蒸氣暴露。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中所述犧牲層區(qū)域包含氧化鎢。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中所述表面層包含氧化銦錫。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中所述電子器件是發(fā)光器件，并且其中第一溶液包含第一有機半導體材料并且是用于提供空穴注入層。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中所述電子器件是發(fā)光器件，并且其中第二溶液包含第二有機半導體材料并且是用于提供夾層或發(fā)光層。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中當沉積在所述表面層的第一區(qū)域上時所述第一溶液的接觸角是50°或者更大。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中當沉積在所述表面層的第二區(qū)域上時所述第一溶液的接觸角是10°或更小。
14.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中第二溶液的定位點是在所述表面層的所述第一區(qū)域與所述堤岸結(jié)構(gòu)之間的邊界處。
15.一種包含基底和限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)的電子器件，該基底具有表面層，其中限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)設置在所述表面層上，所述限定阱的堤岸結(jié)構(gòu)包含電絕緣材料并且圍繞表面層的第一區(qū)域和第二區(qū)域， 該器件包含: 設置在表面層的所述第二區(qū)域上的第一可溶液加工的層；和 設置在表面層的所述第一區(qū)域上并且在第一可溶液加工的層上方的第二可溶液加工的層，其中 所述第一區(qū)域在所述第二區(qū)域與所述堤岸結(jié)構(gòu)之間并且圍繞且鄰近于所述第二區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的電子器件，其中第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的邊界限定了第一層和第二層之間的界面。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16中任一項的電子器件，其中所述表面層包含氧化銦錫。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項的電子器件，其中所述第一和第二層中的至少所述第一層是可通過噴墨印刷沉積的。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項的電子器件，其中該電子器件是發(fā)光器件并且所述表面層包括該發(fā)光器件的電極。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項的電子器件，其中第一層是空穴注入層。
21.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一項的電子器件，其中第二層是夾層或發(fā)光層。
22.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項的電子器件，其中該電子器件是有機薄膜晶體管，該有機薄膜晶體管包含源極和漏極，堤岸結(jié)構(gòu)設置在所述源極和漏極上方，并且其中在源極和漏極之間限定了所述晶體管的溝道區(qū)域。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的電子器件，其中所述表面層包括基底的表面，或者是沉積在基底上的表面層并且優(yōu)選包括所述源極和漏極。
24.根據(jù)權(quán)利要求15至23中任一項的電子器件，其中用于形成第一層的第一溶液在表面層的第二區(qū)域上的接觸角高于用于形成第二層的第二溶液在表面層的第一區(qū)域上的接觸角。
【文檔編號】H01L51/30GK104183784SQ201410219320
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】G·威廉姆斯 申請人:劍橋顯示技術(shù)有限公司