專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造電子薄膜元件的方法和設(shè)備以及電子薄膜元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造按照所附獨(dú)立權(quán)利要求1的序言所述的電子薄膜元件的方法。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)按照所附權(quán)利要求15的序言所述的方法的設(shè)備。而且，本發(fā)明涉及一種按照所附獨(dú)立權(quán)利要求24所述的電子薄膜元件。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，將印刷電路板用作不同電子元件的互連板是充分已知的。一般，通過(guò)焊接與印刷電路板的單或多平面導(dǎo)電圖案一起形成電操作實(shí)體的元件，將諸如半導(dǎo)體、電阻器或電容器的各個(gè)元件安裝在電路板上，通常其中所述元件和電路板的單或多平面導(dǎo)電圖案一起形成電操作實(shí)體。
存在幾種已知的方法來(lái)制造印刷電路板的導(dǎo)電圖案。一種通用的方法是蝕刻，通過(guò)蝕刻可以將未受到所謂的光刻膠保護(hù)的區(qū)域從形成于絕緣基底材料上的金屬層上除去。通常，光敏材料被用作光刻膠，其中蝕刻前通過(guò)光刻法將光刻膠加工成與導(dǎo)電圖案相對(duì)應(yīng)的圖案。
還可以通過(guò)各種電解涂鍍(電鍍)方法在絕緣基底材料上產(chǎn)生導(dǎo)電圖案，或是將適當(dāng)形式(如膠糊狀)的導(dǎo)電材料印刷在基底材料表面的希望位置上，來(lái)產(chǎn)生導(dǎo)電圖案。
專(zhuān)利號(hào)為US 4356627的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種用于產(chǎn)生也是基于沖壓的導(dǎo)電圖案的方法。根據(jù)所述出版物的教導(dǎo)，以在絕緣層上產(chǎn)生穩(wěn)定變形的方式，通過(guò)使用沖壓模形成在絕緣層(ABS，醋酸纖維素，聚亞苯基砜，聚醚砜，聚砜)上層疊的金屬(Cu)層。將導(dǎo)電圖案與金屬層分離成兩個(gè)不同的層次，且所述導(dǎo)電圖案被彼此電分離。利用焊接以傳統(tǒng)方式可以將電元件進(jìn)一步安裝到這些導(dǎo)電圖案上。
在電子裝置中實(shí)現(xiàn)更小結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的目標(biāo)也要求減小用作耦合基底的電路板上的導(dǎo)電圖案的尺寸。而這反過(guò)來(lái)使得在電路板上安裝電子元件更為復(fù)雜，因?yàn)閷?duì)元件的定位和焊接技術(shù)所需的電接觸變得更具挑戰(zhàn)性。而且，尤其是計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)開(kāi)發(fā)用于不同電子裝置(特別是像素顯示器)的生產(chǎn)的更為廉價(jià)的解決方案提出了日益增加的需求。
電子裝置制造技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了一些解決方案，在這些解決方案中，在適當(dāng)?shù)幕撞牧仙闲纬筛〕叨鹊哂懈罅考?xì)節(jié)的電極結(jié)構(gòu)，而不是使用單獨(dú)的印刷電路板，在其上直接形成電有源層和其他層所需的電極結(jié)構(gòu)，其中所述電極結(jié)構(gòu)仍然作為這些元件的部分，并且可能的是可消除一些與獨(dú)立地將元件安裝在耦合基底等之上所涉及的步驟。例如通過(guò)各種沉積、涂層或印刷技術(shù)，可形成與電極圖案相結(jié)合所實(shí)現(xiàn)的元件的有源層和其他層。因此，可以認(rèn)為這些通?；诒∧さ慕鉀Q方案在某種程度上處于傳統(tǒng)的印刷電路板和具有極高集成度的集成電路之間。在這些解決方案中使用的材料通常在一定程度上也偏離了用于傳統(tǒng)集成電路中的、基于硅的半導(dǎo)體。目前，關(guān)注的焦點(diǎn)尤其在有機(jī)電致發(fā)光材料(聚合物)，它們尤其在光學(xué)元件中具有有趣的用途。
用于電路板中的導(dǎo)電圖案線(xiàn)寬度通常處于大于100μm的數(shù)量級(jí)，甚至可以達(dá)到幾毫米。而在集成電路中使用的線(xiàn)寬度目前通常又處于100nm的數(shù)量級(jí)。本發(fā)明涉及一些電極圖案，這些電極圖案采用的線(xiàn)寬度主要處于前述值之間，通常處于1至50μm的范圍內(nèi)。
專(zhuān)利出版物US 2002/0094594中公開(kāi)了一種用于制造有機(jī)發(fā)光結(jié)構(gòu)即所謂的OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)的方案。原則上，OLED結(jié)構(gòu)包括形成于兩個(gè)相對(duì)的電極層(即正極和負(fù)極)之間的一個(gè)或若干個(gè)有源材料層。除了這些，在必要時(shí)，基于疊加的膜或?qū)拥倪@種結(jié)構(gòu)可以包含獨(dú)立的絕緣層或諸如此類(lèi)的東西。
根據(jù)所述的美國(guó)出版物，在(玻璃的或塑料的)絕緣基底上涂鍍有機(jī)層，在該有機(jī)層上形成上部(由金屬或氧化銦錫ITO制成的)導(dǎo)電電極層。根據(jù)所述出版物，該上部電極層是通過(guò)模切的方法來(lái)形成圖案，其中最好以這樣一種方式涂鍍作為加工件的模切機(jī)，使得當(dāng)它被從上部電極層升起時(shí)，能同時(shí)去除電極層的一部分導(dǎo)電材料。根據(jù)該出版物，當(dāng)需要時(shí)，通過(guò)現(xiàn)有的其他技術(shù)，在所述的有機(jī)層下而直接在絕緣基底上實(shí)現(xiàn)圖案化的下部電極層(見(jiàn)出版物的第2頁(yè)，第1段，參考數(shù)字 )。
于是，出版物2002/0094594教導(dǎo)了一種通過(guò)模切法在有機(jī)層上所產(chǎn)生的上部電極層上形成電極圖案的行為，由于上部電極層和有機(jī)層之間的粘附力相對(duì)較弱，因而通過(guò)模切機(jī)可以相對(duì)容易地從有機(jī)層上去除導(dǎo)電材料。另一方面，當(dāng)以這種方式對(duì)上部電極層機(jī)械地進(jìn)行圖案化時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意不要損壞敏感的下部有機(jī)層。然而，可以看出，即使以這種方式使用時(shí)，與化學(xué)方法相比，基于機(jī)械模切的圖案化仍具有某些優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榛瘜W(xué)方法可能損壞敏感的下部有機(jī)層。在某些應(yīng)用中，基于模切的方法也是圖案化上部電極的一種快速并因此而有利的方法。
然而，在許多情況下可以看出，考慮制造成本和效率，在電子裝置的大批量生產(chǎn)過(guò)程中，特別是在絕緣基底上形成第一個(gè)電極圖案具有非常關(guān)鍵的地位。這種最低電極圖案在很大程度上決定了在其上如通過(guò)生長(zhǎng)有機(jī)材料層實(shí)現(xiàn)的元件的特性。如果能以良好的精度和足夠小的線(xiàn)寬度實(shí)現(xiàn)對(duì)第一個(gè)電極層的圖案化，則能降低對(duì)在所述電極層上形成的有源層和其他上部電極層的要求，并在選擇這些層的制造處理時(shí)允許有更大的自由度。
對(duì)本發(fā)明的簡(jiǎn)要說(shuō)明及其最重要優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的主要目的因此是，比以前更多地關(guān)注在絕緣基底的表面上以分層的方式實(shí)現(xiàn)的薄膜元件或其他電元件中，在有源層前在絕緣基底上直接實(shí)現(xiàn)的所謂最低電極層的圖案化，以及為之提供新的解決方案。
為達(dá)到這些目的，按照本發(fā)明的用于制造薄膜元件的方法的主要特征，由所附的獨(dú)立權(quán)利要求1的特征部分給出。而根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的主要特征，則由所附的獨(dú)立權(quán)利要求15的特征部分給出。按照本發(fā)明的薄膜元件的主要特征，由所附的獨(dú)立權(quán)利要求24的特征部分給出。其他從屬權(quán)利要求則將提出本發(fā)明的一些有利的實(shí)施例。
可以說(shuō)本發(fā)明的中心思想是，通過(guò)基于模切即所謂的模切壓凸的加工操作，在用作基底材料的絕緣基底的表面上設(shè)置的最低導(dǎo)電層上形成電極圖案，其中加工件的凸版將導(dǎo)電層的區(qū)域壓凸成彼此電分離的電極區(qū)。在按照本發(fā)明的壓凸中，目的不是要從最低的導(dǎo)電層去除材料，而是在適于此目的的處理?xiàng)l件下，并通過(guò)使用適于此目的的加工件，通過(guò)執(zhí)行壓凸在基底上產(chǎn)生永久變形而使電極區(qū)域彼此電分離。如基底溫度的這些處理?xiàng)l件取決于基底和導(dǎo)電材料以及在其上通過(guò)壓凸產(chǎn)生的圖案尺寸而在一定程度上發(fā)生變化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，以在若干不同的層次上形成電極區(qū)域的方式，通過(guò)壓凸來(lái)加工在基底上設(shè)置的最低導(dǎo)電層，這些層次在垂直于基底平面(基底的厚度)的方向上，即垂直方向上，具有不同的位置。這樣，通過(guò)利用除基底平面方向的距離即水平距離之外的所述的垂直距離，相當(dāng)大地增加電極圖案的密度是可能的，這在某些應(yīng)用中是一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)。制造具有很短的溝道長(zhǎng)度的OFET晶體管(有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或制造像素顯示器便是這樣的應(yīng)用的例子。同樣在不同于上述那些元件的元件中，憑借本發(fā)明，通過(guò)定義上部無(wú)源或有源層的垂直尺寸來(lái)取得相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)在所述最低導(dǎo)電層上施加壓凸動(dòng)作而在元件的最低導(dǎo)電層上形成所述的上部無(wú)源或有源層。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，在真空或低壓處理中，在絕緣基底材料上涂鍍最低導(dǎo)電層，除此之外，通過(guò)與相同的真空處理相結(jié)合的且最好是基本在同樣的處理?xiàng)l件下，利用壓凸實(shí)現(xiàn)至少最低導(dǎo)電層的電極圖案。最好是，所述涂鍍和壓凸階段是在卷至卷(roll-to-roll)處理中進(jìn)行的，其使得比現(xiàn)有技術(shù)的解決方案相當(dāng)?shù)馗?、更?jiǎn)單和更好地適于大批量生產(chǎn)的制造處理能夠進(jìn)行。與同樣的處理相結(jié)合，最好仍是卷至卷處理，還可能的是形成產(chǎn)品的其他無(wú)源或?qū)嶋H有源層，以及形成其他的上部電極層。如將在以下進(jìn)行的更詳細(xì)的描述，可以以最適于討論中的每個(gè)應(yīng)用的方式來(lái)形成所述的層。還可能的是，通過(guò)針對(duì)最低導(dǎo)電層的壓凸動(dòng)作，同時(shí)形成元件的一個(gè)或若干個(gè)上部無(wú)源或有源層。一個(gè)這樣的例子是同時(shí)對(duì)最低導(dǎo)電層和在其上形成的絕緣層進(jìn)行壓凸。
通過(guò)本發(fā)明，于是可能的是，基本在一個(gè)單個(gè)的真空或低壓處理中，通過(guò)壓凸實(shí)現(xiàn)例如具有導(dǎo)電電極層的基底的涂層或所述層圖案形成。之后，位于例如卷上的產(chǎn)品可被傳遞到隨后的處理，并且如果需要，產(chǎn)品可被傳遞至不同的處理?xiàng)l件下，以供實(shí)現(xiàn)所需要的層。另一方面，依據(jù)本發(fā)明，在某些實(shí)施例中可能的是，基本在一個(gè)或同一處理中實(shí)現(xiàn)操作電子裝置所需要的所有電極層、有源層和保護(hù)層。顯然的是，與同一處理相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的層的數(shù)量越大，所需的額外步驟(傳遞，清潔，預(yù)處理，對(duì)準(zhǔn))的數(shù)量便越少，同時(shí)污染該處理的風(fēng)險(xiǎn)也得以降低。
為理解本發(fā)明更廣泛的意義，必須注意到此方面，即根據(jù)申請(qǐng)人的理解，本發(fā)明首次使得可能的是，在同一處理(通常為真空處理)中首先在基底上生長(zhǎng)電極結(jié)構(gòu)必需的導(dǎo)電層，之后利用與同一處理相結(jié)合的壓凸對(duì)該層立即進(jìn)行圖案化?，F(xiàn)有技術(shù)的用于形成圖案化的電極結(jié)構(gòu)的方法是有問(wèn)題的，如遵循基于防粘潤(rùn)滑劑或可印刷的導(dǎo)體材料的相同或不同的解決方案的光刻、濕蝕刻和干蝕刻處理，因?yàn)槠渲幸话闶褂玫奈镔|(zhì)通常會(huì)造成處理中的污染，因而，在實(shí)際中不可能將對(duì)若干(之前的或隨后的)層進(jìn)行的處理合并在同一處理中。
通過(guò)本發(fā)明取得的另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是，通過(guò)按照本發(fā)明的壓凸得到的電極結(jié)構(gòu)的線(xiàn)寬度，比在通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的陰影掩模技術(shù)在生長(zhǎng)/形成圖案中得到的電極結(jié)構(gòu)的線(xiàn)寬度窄。同時(shí)，形成圖案所需的處理時(shí)間也被相當(dāng)大地縮短。通過(guò)眾所周知的現(xiàn)有技術(shù)的光刻形成圖案，同樣地獲得足夠的分辨率是可能的，但是其包含的缺點(diǎn)是該處理的復(fù)雜性(分開(kāi)進(jìn)行暴光和蝕刻)導(dǎo)致成本擴(kuò)大。而且，根據(jù)本發(fā)明通過(guò)壓凸產(chǎn)生的電極圖案還很適于卷至卷類(lèi)型的連續(xù)制造處理，而例如需要反復(fù)對(duì)準(zhǔn)和清潔動(dòng)作的陰影掩模技術(shù)則不適于這樣的制造處理。通過(guò)使用已知的技術(shù)，還很難甚至不可能在同一處理中實(shí)現(xiàn)若干處理步驟，如生長(zhǎng)和導(dǎo)電層的圖案形成。
通過(guò)與本發(fā)明的方法相結(jié)合，可能的是使用例如塑料作為基底材料，如聚酯(PET)、聚酰亞胺(PI)、聚苯乙烯(PS)或聚碳酸酯(PC)。還可以使用其他絕緣基底材料，在適當(dāng)條件下通過(guò)對(duì)這種材料壓凸而產(chǎn)生永久變形是可能的。因而，基底材料可以是例如由塑料或玻璃形成的層壓板，其中玻璃層最好用作背景層，且適于進(jìn)行壓凸的塑料層被層疊于玻璃層上?；撞牧线€可以是紙、紙板或相應(yīng)的材料，在該材料上可以形成如薄金屬膜的電極結(jié)構(gòu)中需要的導(dǎo)電層。
作為電極結(jié)構(gòu)需要的導(dǎo)電材料，可能的是使用例如透明的半導(dǎo)體氧化物(例如ITO)、金屬(例如Al，Au，Ag或Cu)或?qū)щ娋酆衔?例如PEDOT:PSS，聚3，4-亞乙二氧基噻吩聚苯乙烯磺酸鹽)。在某些應(yīng)用中，導(dǎo)體材料還可以是金屬或碳顆粒油墨。在通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的壓凸形成導(dǎo)電層圖案之前，可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的任何已知的方法形成由這些材料構(gòu)成的連續(xù)的導(dǎo)電層。
通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法制造的元件可以包括例如OLED元件、OFET元件或光電池元件。本發(fā)明特別適于制造各種基于冷光的光源，或制造無(wú)源或有源顯示結(jié)構(gòu)。
當(dāng)制造諸如光電池的具有大表面積的元件時(shí)，本發(fā)明提供的與制造處理的速度和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)相關(guān)的優(yōu)勢(shì)變得明顯。本發(fā)明還使得能夠在大的表面積上同時(shí)制造具有較窄的線(xiàn)寬度的電極結(jié)構(gòu)，而在實(shí)際中，使用現(xiàn)有技術(shù)的方法至今是不可能做到這一點(diǎn)的。結(jié)果，本發(fā)明使得在各種不同應(yīng)用中節(jié)省大量成本和提高制造效率成為可能。
通過(guò)壓凸來(lái)實(shí)現(xiàn)足夠窄的線(xiàn)寬度和優(yōu)質(zhì)的電極結(jié)構(gòu)要求適當(dāng)?shù)奶幚項(xiàng)l件，尤其是還要求壓凸中使用的諸如壓塊或壓板的加工件具有適當(dāng)?shù)奶匦浴?br> 因?yàn)樵诟鶕?jù)本發(fā)明的壓凸處理中在基底材料中實(shí)現(xiàn)了某些永久變形，所以例如對(duì)塑料的壓凸最好在接近所謂塑料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度(取決于材料，約為70攝氏度)下進(jìn)行。在所述的溫度處，在所謂的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變點(diǎn)處塑料的特性從玻璃態(tài)變?yōu)楦?lèi)似橡膠態(tài)。對(duì)不同于塑料基底的其他種類(lèi)的基底而言，用于壓凸目的的加熱也是有利的。
至于在用作加工件的壓塊周?chē)O(shè)置的壓板，或是在卷至卷處理中被設(shè)置在卷軸等周?chē)膲喊澹环N有利的結(jié)構(gòu)是，基本垂直于表面所在平面的“側(cè)壁”被用在凸版中以獲得高度上的必要變化，并形成充分切割導(dǎo)電層的銳邊。側(cè)壁的這種垂直特性顯著地便利了將導(dǎo)電層的不同導(dǎo)電區(qū)域之間的接觸切割成分離的電極圖案，且來(lái)自對(duì)象的材料不可能粘附在加工件的表面。而且，當(dāng)目的是盡可能有效地利用基底的表面積并同時(shí)獲得窄的線(xiàn)寬度時(shí)，前述的凸版的形狀是有利的。當(dāng)凸版的切割邊緣足夠鋒利時(shí)，側(cè)壁可以稍稍?xún)A斜，而不至于顯著損害壓凸所產(chǎn)生的圖案。


對(duì)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，通過(guò)下面的描述，本發(fā)明與其基本特征以及通過(guò)本發(fā)明所達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，其中通過(guò)幾個(gè)選擇的實(shí)例同時(shí)參考附圖來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1原則上示出了按照本發(fā)明的卷至卷處理的簡(jiǎn)圖，其中向絕緣基底真空涂鍍了導(dǎo)電層，之后，在同一真空處理中對(duì)導(dǎo)電層進(jìn)行了壓凸，圖2a至圖2f示出了一種生產(chǎn)壓塊的方法，該壓塊被用于按照本發(fā)明的壓凸之中，圖2g原則上示出了將凸版復(fù)制到具有大表面積的壓板中的這一過(guò)程，圖3是一種SEM圖像的一個(gè)實(shí)例，該圖像示出了適于按照本發(fā)明所述的壓凸的一種壓塊的表面輪廓，圖4是一種SEM圖像的一個(gè)實(shí)例，該圖像示出了使用圖3中的壓塊所壓凸的ITO/PET層結(jié)構(gòu)，圖5a和圖5b原則上示出了基于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的OLED元件制成的一種像素顯示器的側(cè)視圖和俯視圖，圖6原則上示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的一種OLED像素顯示器的俯視圖，圖7是一種SEM圖像的一個(gè)實(shí)例，該圖像示出了一種包含指狀的和重疊的源電極與漏電極的現(xiàn)有技術(shù)的OFET晶體管，圖8原則上示出了一種OFET晶體管的溝道結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，圖9原則上示出了通過(guò)按照本發(fā)明的壓凸形成的與絕緣基底上的導(dǎo)電層分離的一種電極結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，圖10原則上示出了在圖9的電極結(jié)構(gòu)上所實(shí)現(xiàn)的一個(gè)OFET結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，圖11原則上示出了在圖9的電極結(jié)構(gòu)上所實(shí)現(xiàn)的第二個(gè)OFET結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，以及圖12原則上示出了在圖9的電極結(jié)構(gòu)上所實(shí)現(xiàn)的第三個(gè)OFET結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1原則上示出了一種卷至卷處理，在其中，首先向用作基底的塑料真空涂鍍導(dǎo)電層，之后，與同一真空處理相結(jié)合，使用一種被設(shè)置在輪軸等周?chē)膲喊逋ㄟ^(guò)壓凸在所述導(dǎo)電層中形成電極圖案。由申請(qǐng)人進(jìn)行的測(cè)試表明，通過(guò)壓凸，可以在真空涂層的塑料基底上制造非常窄的、寬度為1至50μm數(shù)量級(jí)的線(xiàn)結(jié)構(gòu)。
圖1原則上示出了真空涂層和壓凸被設(shè)置在同一個(gè)室內(nèi)進(jìn)行。然而，這不是本發(fā)明唯一可能的實(shí)施例，但是考慮到大批量制造，中心方面主要是可以在一次單個(gè)的運(yùn)行中將基底從一個(gè)卷送至另一個(gè)卷，而不需要不時(shí)地將卷/基底移至不同的處理裝置。因而便可以避免要將處理的壓力通過(guò)抽吸來(lái)反復(fù)減小的需要，這是已知的非常耗時(shí)的任務(wù)。從而，可以在如圖1的設(shè)置中使用幾個(gè)不同的室，且所有這些室中的壓力狀況基本相同。
制造壓塊或壓板適于壓凸的壓塊通常是一種鎳質(zhì)的壓板/壓塊，它可以用現(xiàn)有技術(shù)中已知的光刻方法來(lái)進(jìn)行制造。制造壓板的最重要技術(shù)包括直接光刻膠光刻或光刻膠光刻與干蝕刻技術(shù)的結(jié)合。
圖2a至圖2f原則上介紹了一些處理階段，在這些處理階段中，通過(guò)對(duì)光刻膠層進(jìn)行圖案化，在此情況下是用電子束進(jìn)行圖案化，在壓凸需要的壓塊上形成其表面結(jié)構(gòu)的希望的凸版。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限于單獨(dú)地使用電子束進(jìn)行壓凸，在圖案化過(guò)程中，使用例如激光束也是可能的。
圖2a原則上介紹了帶有電子束壓凸所需的導(dǎo)電層22和光刻膠層21的基底材料20(玻璃，石英，硅，等等)上的涂層。所述導(dǎo)電層22的目的是將壓凸過(guò)程中使用的電子束產(chǎn)生的電荷傳送走。圖2c示出了一部分光刻膠層被選擇性地去除后光刻膠層的發(fā)展情況，在此情況下所謂的底版單元被保留下來(lái)。在圖2d中，導(dǎo)電層23被蒸發(fā)到該底版單元上，此外，在該底版單元上還生長(zhǎng)了一層圖2e中的鎳質(zhì)壓塊24。在圖2f中，示出該鎳質(zhì)壓塊已被從圖2c的底版單元上取下。
而且，另一種用來(lái)產(chǎn)生凸版的方法是利用圖2c中的光刻膠結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)上蒸發(fā)了一層在干蝕刻處理中作為掩模材料的金屬(銅，鋁或之類(lèi)的東西)或電介質(zhì)層(二氧化硅)，并在其中獲得了如圖2d所示的結(jié)構(gòu)。通過(guò)將所述結(jié)構(gòu)放置在溶解光刻膠的溶劑中，可以去除光刻膠圖案，且剩余的金屬或電介質(zhì)材料被保留在基底上的經(jīng)過(guò)圖案化的位置處。之后基底被放進(jìn)一個(gè)獨(dú)立的等離子體室進(jìn)行干蝕刻處理，在此處通過(guò)使用處于垂直于基底平面方向的定向氣體等離子體對(duì)基底和掩模材料進(jìn)行腐蝕。結(jié)果，由掩模材料產(chǎn)生的圖案便被轉(zhuǎn)移至基底上。通過(guò)首先在該結(jié)構(gòu)上涂鍍一層導(dǎo)電層23，并且在導(dǎo)電層上用電鍍的方法生長(zhǎng)壓塊，從而，從圖案化的基底上便生長(zhǎng)出了壓塊24。除了上述方法，還存在用于在鎳質(zhì)壓塊上形成圖案的其他幾種光刻方法和它們的不同組合。
考慮本發(fā)明，生產(chǎn)底版單元(壓塊的制造所必需的)中的本質(zhì)方面是，所用方法應(yīng)能復(fù)制壓塊的一些特定屬性，其中最重要的一些屬性包括凸版的壁的垂直方位，以及凸版的邊緣質(zhì)量。因而，應(yīng)當(dāng)選擇制造方法，使得它對(duì)于每個(gè)獨(dú)立的圖案幾何結(jié)構(gòu)是最優(yōu)的。直接激光光刻可被用于線(xiàn)寬度＞1.5μm的場(chǎng)合，而寬度比這個(gè)數(shù)值小的線(xiàn)通常用電子束生產(chǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)本質(zhì)方面是凸版線(xiàn)的深度。已經(jīng)得知，可以通過(guò)精確地優(yōu)化光刻膠的曝光和顯影處理來(lái)產(chǎn)生具有幾乎垂直的壁的、寬度為25μm且深度為50μm的線(xiàn)。然而，在大多數(shù)情況下，使用上述的干蝕刻處理更為容易，依靠干蝕刻方法可以生成幾乎完全垂直的壁。
圖2f中的鎳質(zhì)壓塊24可以被用于壓凸，或者通過(guò)重復(fù)如圖2e所示的處理步驟可以從其中生長(zhǎng)出額外的壓塊。
通過(guò)使用上述的光刻方法，可以生成表面積符合現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的小于8″×8″的圖案面積。更大的面積則用如圖2g中原則性地示出的重組方法來(lái)生產(chǎn)，在其中通過(guò)將結(jié)構(gòu)復(fù)制到由基底所在平面定義的xy方向的基底的表面上，在更大的基底上使用熱壓凸或模塑方法復(fù)制用上述方法生成的單獨(dú)壓塊24。
在通過(guò)熱壓凸進(jìn)行的復(fù)制過(guò)程中，以前述方式生產(chǎn)的鎳質(zhì)壓塊24被放置到一塊與所述壓塊相同尺寸的金屬支撐板上，并且利用該支撐板通過(guò)熱壓凸處理將所述圖案壓制在一種合適的塑料材料上，如在PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)材料上。通過(guò)在該塑料材料上的不同位置重復(fù)幾次上述過(guò)程，可以生成包括更大的表面積的新的底版單元，從該底版單元上可以用電鍍方法生長(zhǎng)包含更大面積的一種壓塊/壓板。
還可以通過(guò)在具有更大表面積的塑料、玻璃或石英基底上涂抹液態(tài)的聚合物材料來(lái)進(jìn)行組合處理，鎳質(zhì)壓塊24的圖案被按壓到該材料上。通過(guò)就地硬化該聚合物(例如通過(guò)加熱、使用UV光或使用足夠長(zhǎng)的硬化時(shí)間)，在基底上的所述位置可生成該圖案結(jié)構(gòu)。通過(guò)在幾個(gè)不同點(diǎn)重復(fù)該處理，可以再次形成具有更大表面積的底版單元，且從該元件同樣可以進(jìn)一步生長(zhǎng)一種適于被放置在卷等物體周?chē)膲喊濉?br> 圖3示出了適于如本發(fā)明所述的壓凸的一種壓板的表面輪廓的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。圖3的中部區(qū)域處于比其邊緣區(qū)域高25μm的層次上?？梢钥闯?，壓塊的凸版因而具有基本垂直的壁和鋒利的切割邊緣。進(jìn)行壓凸(例如IPO/PET結(jié)構(gòu))時(shí)，該輪廓的深度是，最好處于1至25μm的數(shù)量級(jí)，而其線(xiàn)寬度在其最窄處處于1μm的數(shù)量級(jí)。對(duì)輪廓深度的選擇可能的最窄線(xiàn)寬度取決于要進(jìn)行壓凸的導(dǎo)電層和該層下方的基底材料而變化。
圖4示出了由如圖3所示的壓板在溫度為20攝氏度時(shí)所壓凸的一種ITO/PET層結(jié)構(gòu)的SEM圖像。圖4表明，該結(jié)構(gòu)被壓制成了兩個(gè)不同的層次。圖中的中間區(qū)域處于比邊緣的黑色區(qū)域低15μm的層次上，其中所述的壓制已對(duì)處于PET塑料基底上的100nm厚的ITO導(dǎo)電層進(jìn)行了切割?？梢钥闯?，當(dāng)與如圖3所示的壓板結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較時(shí)，形成于導(dǎo)電層中的圖案尺寸在寬度上相等，且切割邊緣是整齊的。切割邊緣的粗糙度在2μm以下。
在如本發(fā)明所述的壓凸中，最好將PET用作基底材料，但也可以用其他材料如PI、PS或PC。在這些材料中，至少PET可以方便地成卷得到，因而可以很容易地將其用于卷至卷的處理之中。
例如，在OLED元件或其他光學(xué)元件中，可以將透明的半導(dǎo)體氧化物(通常為ITO)用作在基底上形成的最低電極結(jié)構(gòu)(正極)的材料。在厚度為幾千納米的膜中，ITO的電阻值通常是幾十歐每平方，且在可見(jiàn)光范圍內(nèi)其透射率一般大于75％?？梢杂靡阎恼婵丈L(zhǎng)方法在PET膜表面涂鍍ITO膜，且在PET層和ITO層之間可以使用例如薄二氧化硅(SiO2)層，其在所述層之間起粘合層的作用。還可以在前述層之間采用其他保護(hù)層。
盡管本發(fā)明主要通過(guò)壓凸對(duì)基底上形成的最低電極層進(jìn)行圖案化，但也可以用例如在專(zhuān)利出版物US 2002/0094594中公開(kāi)的方式對(duì)其他上部電極層進(jìn)行圖案化的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)壓凸。當(dāng)通過(guò)壓凸對(duì)多層結(jié)構(gòu)的上部導(dǎo)電層進(jìn)行圖案化時(shí)，可以在要被圖案化的層的下部使用一種合適的保護(hù)層，于是在所述的保護(hù)層中產(chǎn)生的根據(jù)本發(fā)明的變形使得截?cái)嘁粓D案化的層的部分的接觸成為可能。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)首先在真空中向基底濺射基本均勻的例如厚度為100nm的ITO層，可以在同一個(gè)卷至卷處理中涂鍍塑料基底。然后，用如本發(fā)明所述的壓凸方法對(duì)所述ITO層進(jìn)行圖案化，以形成正電極。之后，在正電極上用熱真空蒸發(fā)形成一個(gè)或多個(gè)有機(jī)材料層。這些層的厚度可以是例如50至200nm。此外，在有機(jī)層上形成金屬(例如Mg，Ag或Al)負(fù)電極。可以用壓凸或另外的現(xiàn)有技術(shù)方法對(duì)負(fù)電極進(jìn)行圖案化。當(dāng)垂直于正電極線(xiàn)而形成負(fù)電極線(xiàn)時(shí)，可以控制在所述線(xiàn)交點(diǎn)處一次一個(gè)地形成像素，從而形成例如OLED像素顯示器。在對(duì)元件的最后處理中，將該結(jié)構(gòu)用必要的保護(hù)層等保護(hù)起來(lái)，并且，如果必要，將該結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割和連線(xiàn)，以形成成品元件。
至于要進(jìn)行圖案化的導(dǎo)電層，本發(fā)明優(yōu)先選用半導(dǎo)體氧化物，如ITO。所述材料在基底上形成了一層玻璃狀的層，可以通過(guò)如本發(fā)明所述的壓凸對(duì)其進(jìn)行切割，而所述切割是建立在導(dǎo)電層下方的基底中產(chǎn)生的永久變形基礎(chǔ)之上的。然而，本發(fā)明并不限于由半導(dǎo)體氧化物制成的電極層，在不需要電極層具有光學(xué)透明性的實(shí)施例中，還可以采用金屬(如Al，Au，Ag，Cu)或聚合物(如PEDOT，PSS)作為電極材料。
在每種情況下，電極圖案中所需的線(xiàn)寬度是根據(jù)要制造的實(shí)施例來(lái)確定的。通過(guò)如本發(fā)明所述的壓凸，例如在ITO層能達(dá)到數(shù)量級(jí)為1μm的線(xiàn)寬度。
當(dāng)基底材料為塑料時(shí)，壓凸在略超過(guò)塑料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的溫度下進(jìn)行，在該溫度下，在所謂的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變點(diǎn)處，塑料的特性從玻璃態(tài)變成橡膠態(tài)。然而，在這些溫度下，塑料基底上的ITO層沒(méi)有被軟化，而這是通過(guò)壓凸沿精確確定的線(xiàn)對(duì)所述層進(jìn)行可靠切割的前提?？梢酝ㄟ^(guò)在壓凸前預(yù)加熱基底和/或使用一種用于壓凸的經(jīng)過(guò)加熱的壓塊或壓板來(lái)設(shè)置基底的適當(dāng)?shù)臏囟龋谠摐囟认?，基底的狀態(tài)是，通過(guò)壓凸可獲得基底的永久變形。采用經(jīng)過(guò)加熱的加工件的優(yōu)點(diǎn)是，只針對(duì)基底需要加工的部分進(jìn)行暫時(shí)加熱，不需要對(duì)整個(gè)基底材料進(jìn)行加熱。
如上所述，制造的壓塊或壓板最好具有鎳質(zhì)表面。生產(chǎn)具有盡可能直的壁和盡可能鋒利的切割邊緣的凸版是一種具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，但例如通過(guò)如上所述的基于電子束形成圖案和干蝕刻的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。通過(guò)在晶體方向上蝕刻材料，例如在硅上來(lái)制造壓塊也是有利的。
下面，通過(guò)將OLED和OFET的制造作為具體實(shí)例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的介紹。對(duì)于任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這些實(shí)例清楚地表明，在壓凸過(guò)程中是如何有效地利用基底的垂直方向和導(dǎo)電層的。
制造基于OLED元件的像素顯示器目前，將OLED元件用于各種不同的顯示器實(shí)例已成為關(guān)注的焦點(diǎn)，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的像素顯示器相比，它們提供了以較低成本制造顯示器元件的可能性。根據(jù)申請(qǐng)人的理解，與現(xiàn)有技術(shù)中的方法相比，本發(fā)明使得以更簡(jiǎn)單的方式和更低的成本制造像素顯示器成為可能。而且，利用本發(fā)明，通過(guò)比現(xiàn)有技術(shù)更為高效地利用除水平距離外的相鄰電極的垂直距離，可以在顯示器中實(shí)現(xiàn)更好的像素分辨率。
圖5a和圖5b原則上示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造的基于OLED元件的像素顯示器。該顯示器的像素形成于交叉的條紋狀的電極(一般是下部的正極和上部的負(fù)極)之間的交接點(diǎn)處。一般地，可以認(rèn)為，必須對(duì)OLED像素的交叉電極進(jìn)行圖案化，使其寬度小于100μm，來(lái)獲得具有足夠高分辨率的顯示器。通過(guò)現(xiàn)有的陰影掩模技術(shù)，在實(shí)踐中可以獲得約為200至300μm的電極寬度。如果生產(chǎn)所謂的RGB全色顯示器，則由三種相鄰的基本色像素(紅，綠，藍(lán))一起形成的所謂的虛色像素的總長(zhǎng)度因此便接近1mm，這個(gè)長(zhǎng)度過(guò)大，以至于不適于高分辨率顯示器。并且陰影掩模的缺點(diǎn)包括反復(fù)對(duì)準(zhǔn)和清潔，通過(guò)現(xiàn)有的光刻圖案化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)1μm以下的分辨率，但該技術(shù)具有制造成本高和不適于卷至卷處理的缺點(diǎn)。而且，在光刻中使用的蝕刻化學(xué)物質(zhì)會(huì)引起問(wèn)題，或者妨礙將不同處理步驟合并到單個(gè)的處理實(shí)體中。
因此，高分辨率顯示器一般在硅基底上實(shí)現(xiàn)，在該種基底上可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)制造足夠小尺寸的像素。然而，難以將硅基底顯示器的制造成本降低到在大批量制造中使用有機(jī)材料原則上能夠達(dá)到的水平。
圖6示出了一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的OLED像素顯示器。通過(guò)利用在垂直于基底平面方向即垂直方向的不同層次上通過(guò)壓凸形成的電極，可以顯著增加電極圖案的密度，而這也使得像素分辨率比以往更好。在兩個(gè)不同層次上壓凸形成的電極圖案的優(yōu)勢(shì)在以下的圖9至11中變得更為明顯。當(dāng)電極圖案的線(xiàn)寬度處于例如50μm的數(shù)量級(jí)時(shí)，在大多數(shù)實(shí)施例中，包括在彩色顯示器中能夠獲得足夠的分辨率。
因此，本發(fā)明使得以這樣一種方式制造OLED像素成為可能，即像素尺寸對(duì)于高分辨率顯示器也足夠小。本發(fā)明的另一顯著優(yōu)點(diǎn)是，它還使得制造OLED像素能在卷至卷處理中進(jìn)行，而這在大批量制造中相當(dāng)大地降低了像素顯示器的制造成本。
制造OFET元件已經(jīng)得知，在基于薄膜的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，對(duì)于制造技術(shù)提出的一個(gè)中心要求是，在電極間制造足夠小的溝道長(zhǎng)度的能力，這些電極具有指狀的結(jié)構(gòu)，并被設(shè)置成彼此相互重疊。圖7是示出了一種OFET晶體管結(jié)構(gòu)的SEM實(shí)例圖像，其中可以看到相互重疊的指狀的源電極和漏電極S和D。此處，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道是處于這些相對(duì)電極的兩個(gè)相鄰的指之間的區(qū)域，它具有一定的長(zhǎng)度(在相對(duì)電極S，D之間的電極指間的距離)和寬度(在其中相對(duì)電極S，D發(fā)生重疊的距離)。考慮晶體管的操作，溝道的長(zhǎng)和寬之比是一種必要的參數(shù)。
按照公式(1)可以估計(jì)OFET晶體管和漏-源電極之間的電流IDSIDS=WCi2Lμ(VGS-Vt)2---(1)]]>Ci=ϵ0ϵrdox---(2)]]>其中μ＝溝道材料中的載流子的遷移率VGS＝柵極和源極之間的電壓Ci＝絕緣層的具體電容值W＝溝道寬度L＝溝道長(zhǎng)度Vt＝晶體管的閾值電壓dox＝絕緣層厚度εr＝絕緣材料的介電常數(shù)ε0＝真空的介電常數(shù)圖8原則上示出了一種OFET晶體管的溝道結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
通常有機(jī)溝道材料的載流子的遷移率在10-3和0.1cm2/Vs之間變化，然而在以晶體形式存在的硅中，該參數(shù)更高，處于103cm2/Vs的數(shù)量級(jí)。根據(jù)公式(1)，這極大限制了從有機(jī)晶體管中能得到的電流。在另一方面，電流基本取決于晶體管溝道的寬度W和長(zhǎng)度L之比。目標(biāo)是通過(guò)生產(chǎn)例如按照?qǐng)D6的指狀結(jié)構(gòu)中的圖案化的電極，來(lái)最大化該W/L比。此外，晶體管大小以這樣一種方式影響其閾值電壓Vt，即尺寸的減小降低了所需的閾值電壓。在許多實(shí)施例中，對(duì)于晶體管，低閾值電壓水平是一種必要的要求。
前述方面的直接后果是，必須非常精確地實(shí)現(xiàn)漏和源電極的圖案化。而且，圖案化的質(zhì)量必須良好，因?yàn)榧词闺姌O之間偶然出現(xiàn)的短路也通常會(huì)損害晶體管性能。
實(shí)際上，已知的基于光刻和蝕刻的現(xiàn)有技術(shù)方法確實(shí)能精確地形成電極圖案，但它們也是緩慢和昂貴的處理，需要許多不同的處理步驟。因此，它們不適合大批量制造，并且，它們實(shí)際上不適于卷至卷處理。
還存在其他適于形成電極圖案的現(xiàn)有技術(shù)，如陰影掩模技術(shù)，但在一般情況下可以說(shuō)，這些能被用來(lái)在溝道長(zhǎng)度L上實(shí)現(xiàn)足夠高質(zhì)量的分辨率(數(shù)量級(jí)為1μm)的方法不適于大批量生產(chǎn)，尤其不適于卷至卷處理。
而如本發(fā)明所述的基于壓凸的解決方案卻適于在大批量生產(chǎn)中和卷至卷的處理中實(shí)現(xiàn)OFET晶體管中所需要的漏電極和源電極。
參見(jiàn)圖8，在絕緣基底材料上首先形成了一個(gè)導(dǎo)電層，例如金屬(如Al，Cu，Ag或Au)、ITO或是導(dǎo)電的聚合物(如rr-PHT，區(qū)域規(guī)則性聚3己基噻吩)。在這個(gè)導(dǎo)電層中，通過(guò)如本發(fā)明所述的壓凸形成源和漏電極。應(yīng)當(dāng)注意，現(xiàn)在由該最低電極層的圖案直接限定晶體管溝道的L、W尺寸。因而，考慮到它們的壓制精確度，在電極上應(yīng)用有機(jī)半導(dǎo)體層、以及形成隨后的絕緣層和形成柵電極便不是如此緊要了。有機(jī)半導(dǎo)體層、溝道材料可以由例如并五苯或合適的寡噻吩化合物制成。
在有機(jī)溝道材料上實(shí)現(xiàn)絕緣層，絕緣層通常由SiO2或電介質(zhì)聚合物，如聚酯、PVP(聚乙烯苯酚)或PMMA制成。形成絕緣層的圖案不再影響晶體管溝道的L、W尺寸，從而在制造中對(duì)這些尺寸的精確度要求也沒(méi)有以往嚴(yán)格。然而，如公式(2)所示，考慮晶體管的功能，絕緣層厚度是關(guān)鍵因素。絕緣層必須盡可能薄，但在其中不能包含可能引起短路的孔等之類(lèi)的東西。通常可以用例如真空蒸發(fā)、濺射或壓制的方法來(lái)形成絕緣層。
在絕緣層上還實(shí)現(xiàn)適當(dāng)材料的柵電極，例如金屬(如Al，Cu)、導(dǎo)電石墨或金屬顆粒油墨或?qū)щ娋酆衔铮缇郾桨??？紤]到壓制精度，這個(gè)階段不再顯得那么緊要，因?yàn)橐呀Y(jié)合最低導(dǎo)電層的電極圖案確定了晶體管溝道的尺寸。
在前述內(nèi)容基礎(chǔ)上，顯然的是，在制造OFET元件過(guò)程中使用如本發(fā)明所述的壓凸是有優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用這種方法，形成最低層的圖案是可能的，并且考慮到晶體管的特性十分精確地形成最重要的導(dǎo)電層的圖案是可能的。在最低導(dǎo)電層的漏和源極電極圖案實(shí)現(xiàn)后，在實(shí)現(xiàn)之后的層時(shí)將有相對(duì)更多的自由度，因?yàn)榇藭r(shí)可以允許它們具有一定程度的不精確，而不會(huì)基本影響晶體管的性能。
圖9至11更詳細(xì)地示出了用于通過(guò)壓凸制成的OFET晶體管結(jié)構(gòu)的一些可能性。這些圖還表明了本發(fā)明是怎樣以一種新的方式，通過(guò)利用基底的垂直方向能夠形成精確的和小的溝道長(zhǎng)度L。
圖9原則上示出了通過(guò)如本發(fā)明所述的壓凸，與較低層次上的導(dǎo)電層(如ITO、鋁或?qū)щ娋酆衔?分離的窄電極，該電極處于絕緣基底上，且該電極被用作如圖10和11中所示的晶體管結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。根據(jù)該圖，所述電極的寬度處于1至50μm的數(shù)量級(jí)。顯然，依據(jù)該實(shí)施例，還可能的是僅利用剩余在初始層次上的基底上的導(dǎo)電層，其中圖9所示的與所述層次分離而至較低垂直平面的那部分導(dǎo)電層則完全沒(méi)有被用作電極。還可以是相反的情況，即僅利用處于垂直方向上的較低的電極。
圖10原則上示出了一種在按照?qǐng)D9的結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中與導(dǎo)電層分離的前述的電極起柵電極的作用。在該柵電極上有絕緣層，在所述絕緣層上還有用于填充由壓凸形成的凹陷的有機(jī)半導(dǎo)體層。在這種情況下，可以同時(shí)對(duì)例如通過(guò)真空生長(zhǎng)生成的導(dǎo)電層和導(dǎo)電層上的無(wú)源絕緣層進(jìn)行壓凸。源和漏電極的接觸由在前述凹陷兩側(cè)圖案化的電極上的例如鋁制成。通過(guò)用線(xiàn)連接電極的適當(dāng)區(qū)域，可以以類(lèi)似的方式制造與晶體管結(jié)構(gòu)相鄰的柵電極的接觸點(diǎn)。在圖10的結(jié)構(gòu)中，源與柵電極之間的距離變得與溝道的長(zhǎng)度L相等，在本實(shí)例中其處于5μm的數(shù)量級(jí)。
圖11示出了另一種備選的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，通過(guò)壓凸而與導(dǎo)電層分離的電極起源電極的作用，在其上壓凸垂直凹陷，在該凹陷中形成有機(jī)半導(dǎo)體，并在所述有機(jī)半導(dǎo)體上形成柵電極。由位于基底表面的上部垂直層次處剩余的導(dǎo)電層形成漏電極。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，現(xiàn)在根據(jù)垂直壓凸深度確定晶體管溝道的長(zhǎng)度L。因而，通過(guò)在壓凸中使用的壓塊的凸版，可以非常精確地控制該溝道長(zhǎng)度。這也使得溝道長(zhǎng)度小于1μm，如處于500nm的數(shù)量級(jí)成為可能。
圖12示出了場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的另一種備選方案。在這種情況下，在較低垂直層次上通過(guò)壓凸形成的導(dǎo)電層部分(其在圖11中的解決方案中起源電極的作用)根本沒(méi)有被電耦合成電極，但是，此時(shí)在填充了半導(dǎo)體溝道材料的壓凸形成的凹陷的不同側(cè)的上部垂直層次處，設(shè)置了漏電極和源電極。在圖12中的解決方案中，因?yàn)樵春吐╇姌O間的電流以圖中的虛線(xiàn)箭頭所示的方向通過(guò)位于下部層次的所述電浮動(dòng)電極而流通，所以有效的溝道長(zhǎng)度是數(shù)量級(jí)為2×1μm的長(zhǎng)度。這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)特殊優(yōu)點(diǎn)是，與導(dǎo)電層的壓凸關(guān)聯(lián)的在所述浮動(dòng)電極上產(chǎn)生的微小破裂或其他缺陷不一定影響晶體管的操作。
按照本發(fā)明，圖10至圖12中原則性地示出的示例結(jié)構(gòu)使得通過(guò)基于第一導(dǎo)電層的壓凸而形成的電極圖案所獲得的顯著優(yōu)點(diǎn)，對(duì)領(lǐng)域的任何技術(shù)人員而言很明顯?？紤]到元件的大批量生產(chǎn)，第一導(dǎo)電層的精確的電極圖案提供了清楚的處理優(yōu)勢(shì)。當(dāng)在垂直和水平方向上以足夠精確度實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)電層的電極圖案時(shí)，現(xiàn)在可能的是可利用可能稍欠精確但非常適于大批量生產(chǎn)的現(xiàn)有技術(shù)方法來(lái)組合隨后的各層的實(shí)現(xiàn)，而不會(huì)降低元件的性能。另一方面，與最低導(dǎo)電層的壓凸相結(jié)合，同時(shí)可能的是形成另外的上部無(wú)源(絕緣)層或有源層。
當(dāng)然，顯然本發(fā)明并不僅限于前述實(shí)例中提出的實(shí)施例，但是，本發(fā)明僅根據(jù)所附的權(quán)利要求提出的限制來(lái)進(jìn)行解釋。因此，本發(fā)明并不僅限于例如制造上述的元件，但是通過(guò)本發(fā)明制造如太陽(yáng)能電池或光電池等也是可能的。為制造有源矩陣顯示器，可以在同一基底上將OFET和OLED結(jié)構(gòu)合并。
除了上述處理階段外，如果需要，在還可以使用與本發(fā)明結(jié)合的其他處理階段，例如，在不同材料層之間實(shí)現(xiàn)絕緣層和配合層。而且，可能的是利用例如RIE蝕刻(反應(yīng)離子蝕刻)或其他等離子體處理方法來(lái)清潔經(jīng)過(guò)壓凸的導(dǎo)電層或同時(shí)形成的其他層，或在實(shí)現(xiàn)隨后的層以前清除切割痕跡。
權(quán)利要求
1.一種用于制造電子薄膜元件的方法，所述方法至少包括以下步驟-選擇基本為電介質(zhì)的基底，-在所述基底上形成最低的、電均勻的導(dǎo)電材料的導(dǎo)電層，-通過(guò)在最低的導(dǎo)電層上施加基于模切壓凸也就是壓凸的加工操作，以便將導(dǎo)電區(qū)域從所述最低導(dǎo)電層彼此電分離來(lái)形成電極圖案，其中所述加工操作中使用的加工件的凸版在所述基底上造成永久變形，且同時(shí)將所述導(dǎo)電層的區(qū)域壓凸成彼此電分離的導(dǎo)電區(qū)域，-此外，在所述電極圖案上形成所述薄膜元件中需要的一個(gè)或若干個(gè)上部無(wú)源或有源層，其特征在于-通過(guò)在所述最低導(dǎo)電層上施加的所述壓凸操作來(lái)形成導(dǎo)電區(qū)域，所述導(dǎo)電區(qū)域處于至少兩個(gè)不同的層次上，這些層次在垂直于所述基底平面的方向即垂直方向上具有不同的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)在所述最低導(dǎo)電層上施加所述壓凸操作，同時(shí)形成所述薄膜元件的一個(gè)或多個(gè)上部無(wú)源或有源層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過(guò)真空涂層來(lái)產(chǎn)生將通過(guò)壓凸進(jìn)行圖案化的、在所述基底上形成的最低導(dǎo)電層。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述真空涂層和壓凸是在同一真空處理中執(zhí)行的。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，選擇下列材料中的一個(gè)或其層疊的組合塑料，玻璃，紙或紙板。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，為進(jìn)行所述壓凸，對(duì)所述基底材料進(jìn)行加熱。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述基底材料包含塑料時(shí)，對(duì)所述最低導(dǎo)電層的壓凸是在略微高于所述塑料材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的溫度下執(zhí)行的。
8.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，選擇下列材料之一或其組合作為所述最低導(dǎo)電層的材料透明的或非透明的半導(dǎo)體氧化物，金屬，導(dǎo)電墨或?qū)щ娋酆衔铩?br> 9.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述壓凸中使用的加工件的垂直深度和/或在其中使用的水平線(xiàn)寬度選自1至50μm的范圍。
10.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，選則在所述壓凸中使用的加工件的凸版，使得它在所述垂直方向上具有基本筆直的壁。
11.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，鎳質(zhì)的壓塊或壓板被用作所述壓凸中的加工件，所述壓塊或壓板的底版等的凸版是通過(guò)直接光刻膠光刻或光刻膠光刻與干蝕刻技術(shù)的結(jié)合而形成的。
12.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少部分上面的權(quán)利要求中所述的處理階段是在同一卷至卷處理中執(zhí)行的。
13.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)壓凸形成的電極圖案或通過(guò)壓凸同時(shí)形成的上部無(wú)源或有源層通過(guò)等離子體處理進(jìn)行后處理。
14.一種用于在基本為電介質(zhì)的基底上制造電子薄膜元件的設(shè)備，所述設(shè)備至少包括-用于在所述基底上生長(zhǎng)最低的、電均勻的導(dǎo)電材料的導(dǎo)電層的第一生長(zhǎng)部件，-用于將導(dǎo)電區(qū)域從所述最低導(dǎo)電層彼此電分離來(lái)形成電極圖案的圖案形成部件，所述圖案形成部件基于模切壓凸即壓凸，所述部件包括至少一個(gè)加工件，該加工件的凸版可在所述基底上引起永久變形，且同時(shí)將所述導(dǎo)電層的區(qū)域壓凸成彼此電分離的導(dǎo)電區(qū)域，-用于形成所述電極圖案上的薄膜元件需要的一個(gè)或若干個(gè)上部無(wú)源或有源層的第二生長(zhǎng)部件，其特征在于-所述圖案形成部件被設(shè)置成通過(guò)在所述最低導(dǎo)電層上施加的所述壓凸操作來(lái)形成導(dǎo)電區(qū)域，所述導(dǎo)電區(qū)域處于至少兩個(gè)不同的層次，這些層次在垂直于所述基底平面的方向即垂直方向上具有不同的位置。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述圖案形成部件被設(shè)置成通過(guò)在所述最低導(dǎo)電層上施加的所述壓凸操作來(lái)同時(shí)形成所述薄膜元件的一個(gè)或若干個(gè)上部無(wú)源或有源層。
16.如權(quán)利要求14或15所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一生長(zhǎng)部件是真空涂層部件，所述第一生長(zhǎng)部件用于在所述基底上通過(guò)壓凸形成要被圖案化的最低導(dǎo)電層。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述真空涂層部件和壓凸部件被設(shè)置在同一真空處理中。
18.如前述的權(quán)利要求14至17中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，在壓凸中使用的加工件的凸版的垂直深度和/或在其中使用的水平線(xiàn)寬度處于1至50μm的范圍。
19.如前述的權(quán)利要求14至18中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置在所述壓凸中使用的加工件的凸版，使得它在垂直方向上具有基本筆直的壁。
20.如前述的權(quán)利要求14至19中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述壓凸中使用的加工件是鎳質(zhì)的壓塊或壓板，所述加工件的底版等的凸版是通過(guò)直接光刻膠光刻或光刻膠光刻與干蝕刻技術(shù)的結(jié)合而形成的。
21.如前述的權(quán)利要求14至20中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，至少所述第一生長(zhǎng)部件和所述圖案形成部件被設(shè)置在同一卷至卷處理中。
22.一種電子薄膜元件至少包括-基本為電介質(zhì)的基底，-在所述基底上形成的導(dǎo)電材料的最低導(dǎo)電層，其中-通過(guò)在所述最低導(dǎo)電層上施加基于模切壓凸即壓凸的加工操作而將所述導(dǎo)電層圖案化成彼此電分離的導(dǎo)電區(qū)域并形成電極圖案，其中所述加工操作中使用的加工件的凸版在基底上引起永久變形，同時(shí)將所述導(dǎo)電層的區(qū)域壓凸成彼此電分離的導(dǎo)電區(qū)域，-在所述電極圖案上形成的一個(gè)或若干個(gè)上部無(wú)源或有源層，其特征在于-所述元件包括由所述壓凸操作形成的導(dǎo)電區(qū)域，所述導(dǎo)電區(qū)域從所述最低導(dǎo)電層中形成，且所述導(dǎo)電區(qū)域處于至少兩個(gè)不同的層次，這些層次在垂直于所述基底平面的方向即垂直方向上具有不同的位置。
23.如權(quán)利要求22所述的元件，其特征在于，所述元件包括一個(gè)或若干個(gè)上部無(wú)源或有源層，其由在所述最低導(dǎo)電層上施加的同一壓凸操作形成。
24.如權(quán)利要求22或23所述的元件，其特征在于，所述基底的材料是下列材料之一或其層疊的組合塑料，玻璃，紙或紙板。
25.如前述權(quán)利要求22至24中的任一項(xiàng)所述的元件，其特征在于，所述最低導(dǎo)電層的材料是下列材料之一或是其組合透明或非透明的半導(dǎo)體氧化物，金屬，導(dǎo)電墨或?qū)щ娋酆衔铩?br> 26.如前述權(quán)利要求22至25中的任一項(xiàng)所述的元件，其特征在于，通過(guò)壓凸在所述最低導(dǎo)電層上形成的電極圖案的水平線(xiàn)寬度或在垂直深度方向上的所述電極圖案之間的距離在1至50μm的范圍。
27.如前述權(quán)利要求22至26中的任一項(xiàng)所述的元件，其特征在于，所述元件包括至少一個(gè)在所述電極圖案上形成的上部有源層，所述層的材料為有機(jī)或無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料。
28.如權(quán)利要求27所述的元件，其特征在于，所述至少一個(gè)上部有源層被設(shè)置用來(lái)形成下列結(jié)構(gòu)之一晶體管的溝道結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)能電池或光電池的光活化層，發(fā)光元件的電致發(fā)光層。
29.如前述權(quán)利要求22至28中的任一項(xiàng)所述的元件，其特征在于，所述元件為下列元件之一發(fā)光二極管，場(chǎng)效應(yīng)晶體管，有源或無(wú)源像素顯示器，光電池或太陽(yáng)能電池。
30.如前述權(quán)利要求22至29中的任一項(xiàng)所述的元件，其特征在于，所述元件包括一個(gè)或多個(gè)上部無(wú)源或有源層，這些層的關(guān)于所述基底平面的垂直尺寸是由在所述最低導(dǎo)電層上施加的壓凸操作決定的。
31.如權(quán)利要求30所述的元件，其特征在于，所述元件是有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管OFET，其溝道結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度(L)是由關(guān)于所述基底平面的垂直方向上的壓凸確定的。
32.如前述權(quán)利要求22至31中的任一項(xiàng)所述的元件，其特征在于，所述元件是基于有機(jī)發(fā)光二極管OLED的像素顯示器，其中該顯示器的各個(gè)像素是在代表不同極性的交叉的條紋狀電極的交接點(diǎn)處形成的，且在該元件中代表相同極性的平行相鄰的電極是在垂直方向上關(guān)于所述基底的不同層次上形成的。
33.如權(quán)利要求32所述的元件，其特征在于，所述代表相同極性的平行相鄰的電極之間的垂直距離處于1至5μm的范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造電子薄膜元件的方法和實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)本方法制造的電子薄膜元件。在基本為電介質(zhì)的基底上首先形成了最低的、電均勻的導(dǎo)電材料的導(dǎo)電層，將該基底的最低導(dǎo)電層的導(dǎo)電區(qū)域彼此進(jìn)行電分離，以形成電極圖案。之后，在所述電極圖案上可形成一個(gè)或若干個(gè)薄膜元件中需要的上部無(wú)源層或有源層。根據(jù)本發(fā)明，將所述最低導(dǎo)電層分離成電極圖案是通過(guò)在最低導(dǎo)電層上施加基于模切壓凸也就是壓凸的加工操作來(lái)進(jìn)行的，其中在加工操作中使用的加工件的凸版讓基底發(fā)生永久變形，同時(shí)，將導(dǎo)電層的區(qū)域壓凸成彼此電分離的導(dǎo)電區(qū)域。本發(fā)明適于在卷至卷處理中制造薄膜元件。
文檔編號(hào)H01L51/05GK1836190SQ200480023159
公開(kāi)日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者A·坎佩寧, T·科洛羅馬, M·托米科斯基, R·科爾霍寧, P·拉科寧, P·科伊烏昆納斯 申請(qǐng)人:阿萬(wàn)托尼有限公司