CN101379632A - 大面积有机电子器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种制造有机电子器件的方法。更具体地，披露了制造具有活性聚合物层的有机电致发光器件的方法。活性聚合物层通过卷绕涂布法例如Micro GravureTM涂布来设置。活性聚合物层使用溶剂辅助擦拭工艺来图案化。
Description
背景技术
由电能产生光的大面积半导体有机类器件(照明光源)和由光产生电能的器件(光伏电源)有着广泛的应用。例如，一直在开发高效率照明光源，以与常规面照明光源如荧光照明竞争。尽管电致发光器件例如发光二极管已按照常规实际应用于指示照明和数字显示器，但发光二极管技术的进步激发了将该技术应用于面照明的兴趣。发光二极管(LED)和有机发光二极管(OLED)是将电能转化为光的固态半导体器件。LED使用无机半导体层将电能转化成光，而OLED使用有机半导体层将电能转化成光。通常，OLED是通过将多层有机薄膜设置在两个导体或电极之间而制造的。电极层和有机层通常设置在两个基板之间。在对电极施加电流时产生光。与常规LED不同，OLED可使用低成本、大面积的薄膜沉积工艺制造。OLED技术适于制造超薄发光显示器以及其它大面积应用。在提供普通实现面照明的OLED方面已取得了明显进步。
光伏(PV)器件可采用与LED器件相同的材料和构思制造。半导体PV器件通常基于吸收来自光源例如太阳光的光子后形成的电子-空穴对的分离。通常提供电场以促进电荷分离。电场可通过金属-半导体界面处存在内建电势的肖特基接触建立或者通过p型和n型半导体材料之间的p-n结建立。这种器件一般由无机半导体特别是硅来制造，这种无机半导体可具有单晶结构、多晶结构或非晶结构。因为硅具有较高的光子转换效率，所以通常选择硅。然而，硅技术伴随着高的成本和复杂的制造工艺，从而使得器件相对于其产生的电力价格昂贵。
类似于OLED，基于活性半导体有机材料的有机光伏(OPV)器件由于有机半导体材料的进步近来倍受关注，并日益增多地应用于大面积应用。这些材料为实现早期OPV器件未达到的更高的效率提供了前景。典型地，OPV器件的活性成分包括设置在两个导体或电极之间的至少两层有机半导体材料。至少一层有机半导体材料为电子受体，且至少一层有机材料为电子供体。电子受体是由于其较高的电子亲合性而能够接受来自另一邻近材料的电子的材料。电子供体是由于其较低的电离电位而能够接受来自邻近材料的空穴的材料。有机光导材料对光子的吸收造成束缚电子-空穴对的形成，束缚电子-空穴对必须在电荷收集发生之前分离。分离的电子和空穴穿过它们各自的受体(半导体材料)以收集在相对的电极上。
尽管实际用于PV器件的有机半导体材料的具体的层可能与实际用于OLED器件的有机材料的具体的层不同，但OPV器件和OLED器件之间的结构相似性提供了类似的设计和制造挑战。在一些实例中，用于制造OLED器件的技术也可用于制造OPV器件，反之亦然。因而，类似的问题和挑战可能出现于大面积OLED器件和大面积OPV器件的制造。
制造大面积有机电子器件例如OLED和OPV的一个挑战在于设置活性聚合物层。例如，OLED通常包括布置在两电极之间的发光层、电子传输层和空穴传输层。大面积施涂这些有机电致发光层的常规方法由于高加工成本和工艺限制而价格昂贵。设置活性聚合物层的一种常用技术为旋涂，其中将液膜涂布在高速旋转的基体上。然而，该方法由于旋转室的尺寸限制而局限于小面积涂布。此外，旋涂为分批操作。旋涂工艺中，超过99％的涂布溶液可能被浪费，从而造成高的材料成本。
制造大面积有机电子器件带来的另一设计挑战在于活性聚合物层的图案化。如所理解的，为符合器件设计规格并使器件产率最大化，包括活性聚合物层的有机层通常图案化为各种结构(texture)、形貌和几何形状。活性聚合物层的图案化按照常规利用激光烧蚀(laser ablation)进行，其中图案化的光掩模覆盖在将进行图案化的区域，同时使用激光束选择性蚀刻剩余区域。有机电子器件中活性层的这种图案化所带来的一个问题在于该方法不适合塑性基板。激光束造成明显的局部加热，由于电极材料和在下面的塑性基板之间热膨胀系数严重不匹配，因而该局部加热可导致基板损坏。另外，该工艺非常慢、价格昂贵且不能够容易地在大样品上或在野外作业中实施。
因而，在大面积有机电子器件的制造中需要改进的沉积和图案化技术。
发明内容
根据本发明的示范性实施例，提供有机电子器件的制造方法，该方法包括通过卷绕涂布工艺(web coating process)将第一活性聚合物层设置在第一电极上。该方法还包括通过卷绕涂布工艺将第二活性聚合物层设置在第一活性聚合物层上。该方法还包括通过溶剂辅助擦拭(solvent assisted wiping)图案化第一和第二活性聚合物层中的至少一层。
根据本发明的另一示范性实施例，提供有机电子器件的大面积阵列的制造方法，该方法包括将导电层设置在柔性基板上。该方法还包括图案化该导电层以形成多个电学上独立的导电区域。该方法还包括通过卷绕涂布工艺将第一活性聚合物层设置在导电层上，以使整个导电层被第一活性聚合物层覆盖。该方法还包括图案化第一活性聚合物层以形成多个独立的第一活性聚合物区域，其中图案化多个独立的第一活性聚合物区域中的每一个区域，以覆盖多个电学上独立的导电区域中各相应区域的至少一部分，其中图案化通过溶剂辅助擦拭进行。
根据本发明的又一示范性实施例，提供有机发光二极管系统的制造方法，该方法包括将空穴传输层设置在其上具有图案化的多个第一电极的柔性基板上，其中该空穴传输层使用卷绕涂布工艺设置。该方法还包括通过溶剂辅助擦拭图案化该空穴传输层。该方法还包括采用卷绕涂布工艺将发光聚合物层设置在该空穴传输层上。该方法还包括通过溶剂辅助擦拭图案化该发光聚合物层。
附图说明
当结合附图阅读以下详细说明时将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优势，在附图中相同的标记通篇表示相同的部分，其中:
图1为可根据本发明的实施例制造的示范性有机电子器件阵列的顶视图；
图2为可根据本发明的实施例制造的图1的示范性有机电子器件的截面图；
图3为根据本发明实施例用于设置图1和图2所示有机电子器件的活性聚合物层的系统的简化示意图；
图4为可根据本发明的实施例制造的图1所示的多个有机电子器件的截面图；
图5为用于制造根据本发明示范性实施例的有机电子器件的示范性工艺的流程图。
具体实施方式
首先参考图1，例示了有机器件12的示范性阵列10。阵列10可包括任意数目的有机器件12。此外，如下所述，可构造阵列10以用作有机器件12的大面积阵列。如本申请所用，“适合于”、“构造为”等是指对元件进行裁定、布置或制造以形成特定结构或达到特定结果。有机器件12例如可为有机光伏器件(OPV)或有机发光二极管(OLED)。如上所述，有机器件的制造可以是相似的，与器件类型无关。如所理解的，具体材料层和电极的互连可能不同，但层的沉积和图案化可采用相似的技术。
阵列10中的各有机器件12可制造在柔性透明材料膜或片上。柔性透明材料可构造形成阵列10的基板14。柔性基板14可包含任意合适的材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terepthalate，PET)、聚碳酸酯(例如LEXAN)、聚合物材料(例如MYLAR)、聚酯或金属箔。在一些实施例中，基板14包括具有高熔点的任意材料，从而允许高的处理温度(例如>200℃)。此外，基板14可有利地为透明的并且具有高的可见光透射率(例如>85％的透射)。此外，基板14可有利地包括例如具有高冲击强度、阻燃性和热成形性的材料。
在一种示范性实施例中，基板14例如可具有约4英尺的长度和约1英尺的宽度。如所理解的，可采用其它所需尺寸的基板14。基板14可具有约1-125密耳(mil)的范围的厚度。如所理解的，厚度小于10密耳的材料通常可称为“膜”，而厚度大于10密耳的材料通常可称为“片”。应该理解的是基板14可以包括膜或片。此外，尽管所述术语可暗示具体厚度，但在本申请中所述术语可互换使用。因而，在本申请中任一术语的使用均不意图限制各材料的厚度，而是出于简化的目的。一般而言，较薄的基板14可提供较轻以及价格较低的材料。然而，较厚的基板14可提供更大的刚性，从而为大面积有机器件提供结构支撑。因而，基板14的厚度可取决于具体应用。
有利地，根据本发明的实施例，基板14例如为柔性的并且可成卷配送。有利地，使基板14成卷能够实现活性部分的高容量、低成本、卷对卷式(reel-to-reel)的加工和制造。卷(roll)的宽度例如可为1英尺。基板14还可切割为具体应用所需的长度。
如本领域技术人员所理解的，对于大面积应用，布置有机电子器件12以形成图案或阵列。即，将阵列图案化或“像素化(pixelated)”，以提供分立的、电学上独立的小区域(patch)或“像素”的密集层。通过像素化各分立器件12的一层或多层，顶电极和底电极之间的短路仅影响短路的像素，而没有使整个阵列短路。对于缓解有机电子器件的完全失效，这些技术是公知的，随后将对这些技术进行进一步地说明。
现参考图2，例示了沿图1中切割线2-2剖取的有机电子器件12的简化截面图。图2的有机电子器件12例如可代表阵列10的单个像素。在该示范性实施例中，有机电子器件包括OLED。如前所述，有机电子器件12(OLED)包括基板14、第一电极16、活性聚合物层18和20、第二电极22。第一电极16可构造形成OLED的正极，并且可包括透明导电氧化物(TCO)，例如氧化铟锡(ITO)。可采用卷对卷加工技术将透明ITO设置在柔性透明基板14上。例如，第一电极16例如可通过溅射技术设置以达到约50-250纳米的范围的厚度。第一电极16优选具有至少0.8的透光率。
第二电极22构造形成负极。第二电极22可包括例如含有负极激活剂(activator)NaF的铝膜。或者，第二电极22可包括例如钙、镁或银。与第一电极16相同，可采用溅射技术设置第二电极22以达到50-250纳米的范围的厚度。对于底发射OLED器件，第二电极22有利地为反射性的，以朝向可连接到周围环境的器件的前面反射照射的光。如所理解的，在第一电极16和第二电极22之间产生电势时，光从活性聚合物层18和20中发出。或者，两电极可均为透明的，从而获得透明发光器件，或者对于顶发射OLED，底电极可为反射性的，顶电极为透明的。
如前所述，可在第一电极16和第二电极22之间设置多个活性聚合物层。如所理解的，对于OLED器件，活性聚合物层可包括多层有机发光聚合物，例如典型地源于二甲苯溶液的聚苯基亚乙烯基(polyphenylenevinylene)或聚芴(polyfluorene)。如本领域技术人员所理解的，所设置的层的个数和有机聚合物的种类根据应用而改变。在OLED器件的一种示范性实施例中，活性聚合物层20可包括发光聚合物(LEP)例如聚芴，而活性聚合物层18可包括空穴传输层例如聚(3，4)-亚乙基二氧噻吩/聚磺苯乙烯[poly(3，4)-ethylendioxythiophene/polystyrene sulfonate，PEDOT/PSS)。如所理解的，可采用其它发光聚合物层和空穴传输层或电子传输层。此外，OLED器件中可使用附加的活性聚合物层。
如果有机电子器件12为OPV器件，则用于活性聚合物层18和20的有机材料的种类可与以上结合OLED器件所述的那些有机材料不同。如上所述，有机PV器件包括促进电荷向电极传输的一个或多个层。例如，在OPV器件中，活性聚合物层18和20可包括电子供体材料和电子受体材料。电子供体层可包含例如:不含金属的酞菁；含有铜、锌、镍、铂、镁、铅、铁、铝、铟、钛、钪、钇、铈、镨、镧、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥的酞菁颜料；喹吖啶酮颜料；靛蓝和硫靛蓝颜料；部花青化合物；花青(cyanine)化合物；方酸菁(squarylium)化合物；腙；吡咯啉；三苯甲烷；三苯胺；共轭导电聚合物，例如聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯醚、聚(对苯撑乙烯)[poly(phenylene vinylene)]、聚(噻吩乙炔)[poly(thienylene vinylene)]、聚(异硫萘)[poly(isothianaphthalene)]；和聚硅烷。此外，电子供体材料还可包括空穴传输材料，例如三芳基二胺、四苯基二胺、芳基叔胺、腙衍生物、咔唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、具有氨基的噁二唑衍生物和聚噻吩。
OPV器件中的电子受体材料可包括例如芘四羧酸二酰亚胺(perylenetetracarboxidiimide)、芘四羧酸二咪唑、蒽醌吖啶颜料、多环醌、萘四羧酸二咪唑、CN-和CF3-取代的聚(对苯撑乙烯)、富勒烯。此外，电子受体材料还可包括电子传输材料，例如8-羟基喹啉的金属有机配合物、均二苯乙烯衍生物、蒽衍生物、二萘嵌苯衍生物、金属硫代氧化物(metal thioxinoidcompound)、噁二唑衍生物和金属螯合物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯醌衍生物、硝基取代的芴衍生物、三嗪。
如前所述，柔性基板14有利地适于卷对盘加工。从而，活性聚合物层18和20的沉积和图案化可能比例如常规的小面积指示照明OLED或小型OPV器件困难。应当理解的是，为施涂构成活性聚合物层18和20的各层并对这些层进行图案化，可进行多个涂布步骤。因而，如参考图5总体上说明并结合实施例更具体说明的，有关活性聚合物层18和20的沉积和图案化的进一步讨论总体上涉及多个重复的涂布步骤。根据本发明的实施例，通过卷绕涂布技术例如Yasui Seiki公司的Micro GravureTM设置活性聚合物层18和20中的每一层。根据本发明的其它实施例，采用溶剂辅助擦拭(SAW)技术来图案化活性聚合物层18和20中的每一层。随后将参考图3和图4进一步说明沉积和图案化技术。
根据本发明的实施例，活性聚合物层18和20的沉积通过任意合适的卷绕涂布技术完成。有利地，与其它设置技术相比，卷绕涂布技术通常产生较少的材料浪费。卷绕涂布技术可与卷对卷制造系统一起使用。另外，卷绕涂布技术易于应用于大面积器件例如大面积OLED和OPV的制造。
用于设置活性聚合物层18和20的一种示范性卷绕涂布技术是采用可获自Yasui Seiki公司的系统的Micro GravureTM涂布。Micro GravureTM涂布是特别适于施涂低粘度液体均匀薄层的连续涂布方法。示范性MicroGravureTM涂布系统24示于图3。提供直径小并且刻有图案、单元或凹槽的雕刻辊(“凹版辊”)26。凹版辊26的表面涂布有大量规则间隔的“单元”，该“单元”确定了内部容量的有限体积。可改变单元的几何形状、数量、间隔、深度或其它特征，从而产生各种总体积以实现涂布重量(厚度)的控制。Micro GravureTM辊安装在轴承上并部分沉降至涂布盘28中进行旋转。涂布盘28装填有将要施涂在卷绕体(web)32上的液体30。如所理解的，根据本发明的实施例，液体30可包括活性聚合物材料例如LEP或PEDOT层，而卷绕体32可包括柔性基板材料。更具体地，卷绕体32可包括涂敷有ITO的柔性基板14，ITO形成第一电极16。液体30可包括设置在ITO涂敷的柔性基板14上形成第一活性聚合物层18的材料，该第一活性聚合物层18例如可为PEDOT层。相同的工艺可应用于在第一活性聚合物层18上设置第二活性聚合物层20，该第二活性聚合物层20例如可为LEP层。
在制造过程中，将凹版辊26浸在液体30中，通过滚子(roller)34和36将卷绕体32引导至凹版辊26上。配置滚子34和36以将卷绕体32引导至凹版辊26上并与凹版辊26接触。当卷绕体32到达涂敷有液体30的凹版辊26时，凹版辊26表面中的单元或凹槽被填充。凹版辊26旋转汲起液体30，在凹版辊26朝向卷绕体32的接触点旋转时通过柔性钢制刮刀38修整(预定量)液体30。可通过刮刀38将多余的液体从凹版辊26表面上刮去。凹版辊26在移动张紧的卷对卷表面例如其上设置有ITO层16的基板14上反向抹涂，以将凹版辊26的雕刻表面中所含的液体的一部分转移到该卷对卷表面上。如以下进一步说明的，因为Micro GravureTM涂布为连续涂布技术，所以设置的层可以随后被图案化。
如所理解的，根据本发明的实施例，可采用其它卷绕涂布技术来设置活性聚合物层18和20。例如，可采用正向或逆向辊涂、直接正向凹版式涂布、补偿凹版印刷、橡皮凸版印刷、丝网印刷或喷墨印刷来设置各活性聚合物层18和20。橡皮凸版印刷是这样的工艺，其中印刷区域在与辊连接的柔性板上凸起。涂料从雕刻辊上转移到凸起的图像上，随后涂料转移到表面上。旋转丝网印刷使用橡胶滚轴通过微细织物筛网的开口区域将涂料按压到基板上。喷墨印刷从喷墨设备的喷嘴处形成液滴开始。将液滴散布在表面上，当液滴撞击表面时惯性力和表面张力致使液滴铺展。
如所理解的，活性聚合物层18或20在设置之后可图案化，以形成图1所示阵列10的独立结构或像素。根据本发明的实施例，可应用溶剂辅助擦拭(SAW)技术图案化活性聚合物层18和20。如所理解的，SAW技术便于通过水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲苯、二甲苯或它们的组合中的至少一种来溶剂化材料的一部分例如活性聚合物层18和20的一部分，从而除去选定区域上的材料。然后通过擦头(wiping head)擦拭活性聚合物层18或20溶剂化部分的表面，以除去活性聚合物层18或20或者两者的一部分，从而将层图案化。如以下进一步说明的，在本发明的一些实施例中，在设置和图案化活性聚合物层20之前设置和图案化活性聚合物层18。或者，活性聚合物层18和20可同时进行设置及随后的图案化。擦头通常包括下列中的至少一种:海绵体、弹性体、热塑性材料、热固性材料、纤维材料、多孔材料、聚氨酯橡胶、合成橡胶、天然橡胶、有机硅、聚二甲基硅烷(PDMS)、织构(textured)材料和它们的组合。此外，擦头可具有任意所需的外形以实现所期望的下层图案化。
在本发明的一种实施例中，选择溶剂化物质以通过每次擦拭操作除去单一的活性聚合物层18或20而不破坏下面的层。在该示范性实施例中，可先设置活性聚合物层18，然后图案化。接着，可设置活性聚合物层20，然后图案化。用于图案化各层的溶剂根据被图案化的层的材料而不同。例如，可使用二甲苯作为溶剂，图案化双层结构中的LEP，而不破坏下面的PEDOT层。
在另一实施例中，选择溶剂化物质，以便通过每次擦拭除去多个活性聚合物层18或20。即，可设置活性聚合物层18和20，然后同时图案化活性聚合物层18和20。在典型实例中，活性聚合物层18包括导电聚合物涂层例如PEDOT，该涂层极性极强且仅溶于类似水的氢键键合溶剂。活性聚合物层20可包括非极性且仅溶于非极性溶剂如甲苯或二甲苯的LEP材料。为在一次擦拭中除去溶解特性相差悬殊的多个聚合物涂层，将适合各聚合物的溶剂分散在第三溶剂中以形成均相溶液。第三溶剂或分散溶剂选自以下多种溶剂，例如但不限于，醇类(例如异丙醇、乙醇、甲醇等)、酮类(例如丙酮、甲基乙基酮等)、乙酸酯类、醚类、二氯甲烷或具有中等溶解度参数的任意溶剂。在该实施方案中，还可利用含有水和二甲苯的溶剂体系在一步中将两个活性聚合物层18和20除去。在该具体实施例中，使用异丙醇，以便水和二甲苯混合形成均相溶液。
如前所述，为了形成有机电子器件12的阵列10(图1)，设置并图案化各层以形成适当的电通路。在一种示范性实施例中，在同一列中相邻的器件12串联连接，以形成耐短路(short-tolerant)设计结构。图4例示了串联电连接的三个有机电子器件12的示范性设计。图4为沿图1中截线4-4剖取的三个器件12的截面图。如所理解的，图4所示的实施例仅作为实例。还可采用其它构造。
具体地，图4例示了串联连接的三个有机电子器件12。可设置并图案化第一电极16，从而形成图4所示的独立结构。如以上所述，以及以下进一步描述的，可如图所示设置并图案化每个上覆层，例如活性聚合物层18和20以及第二电极22中。在图4的示范性实施例中，设置并图案化每一第二电极22，以提供导电通路到阵列的同一行中相邻器件的第一电极16。如所理解的，通过为同一行中相邻器件的每个提供串联连接，形成耐受电短路的结构(耐短路结构)。
根据本发明的实施例，通过采用卷绕涂布技术设置活性聚合物层18和20以及采用溶剂辅助擦拭(SAW)技术图案化活性聚合物层18和20，简化了有机电子器件的制造。如所理解的，根据本发明的实施例制造有机电子器件的具体步骤将根据所制造的具体器件、所需的阵列结构、所沉积的材料种类而改变。然而，本领域技术人员应当理解所披露的工艺中的变化。还可进行多个烘干和处理步骤。烘干和处理步骤将根据所沉积的材料、材料的厚度、所使用的下层材料的种类和本领域技术人员应当理解的其它设计变量而改变。
现参考图5，提供了例示根据本发明实施例制造有机电子器件阵列的简化工艺40的流程图。首先，如方框42所示，形成第一电极。第一电极可包括ITO层，该ITO层设置在柔性基板上并进行图案化，从而形成大量独立的ITO图案。接着，如方框44所示，将第一活性聚合物层设置在ITO层上。例如采用卷绕涂布技术如Micro GravureTM涂布设置第一活性聚合物层。第一活性聚合物层可包括例如PEDOT层。接着，如方框46所示，通过溶剂辅助擦拭(SAW)图案化PEDOT层。例如，可如图4所示图案化PEDOT层。可根据所要制造的具体器件，重复活性聚合物层的设置和图案化。在一种示范性实施例中，采用卷绕涂布技术例如Micro GravureTM涂布将LEP层设置在PEDOT层上。然后可通过SAW技术图案化LEP层，从而形成图4所示的结构。或者，PEDOT层和LEP层各自均可在各层图案化之前设置(方框44)。两层可在设置之后通过SAW技术同时图案化(方框46)。最后，如方框48所示，可设置并图案化第二电极。第二电极例如可包括铝。
在没有进一步详细说明的情况下，应当认为本领域技术人员可通过本申请的说明最充分地应用本发明。下述制造工艺的实例旨在向本领域技术人员在实施所要求的发明时提供额外的指导。所提供的实例仅仅是贡献于本发明教导的代表性工作。因而，这些实例不意在以任何方式限制本发明，本发明由所附权利要求限定。
实例
在本申请所述的展示实例中，提供额定表面电阻为约40欧姆/平方的柔性ITO涂覆PET的卷(4”宽的卷绕体)。首先切下ITO涂覆PET的一部分(4×6μm)并预清洗。然后在涂布之前利用紫外/臭氧处理该部分10分钟以增强表面浸润性。本实例采用的卷绕涂布技术为如上所述的Micro GravureTM涂布技术。然后，在清洗之后，将清洁的ITO涂覆PET压合在Micro GravureTM涂布机中的卷绕体上。应当理解的是，当基板预处理模块集成在生产线中时可使切割和压合简化。即，ITO涂覆柔性基板本身可为卷绕体，然后可直接送入Micro GravureTM涂布机。
接着，通过Micro GravureTM涂布将空穴传输层(来自Baytron的0.75％PEDOT溶液)施涂在ITO基板上。PEDOT溶液具有0.75wt％重量的固体浓度以及～20％的异丙醇。通过0.45μm的过滤器过滤该溶液并在真空下除气5分钟。然后将该溶液转移到Micro GravureTM涂布机中的涂布盘中。凹版辊具有三螺旋雕刻图案，并沿与卷绕体的运动方向相反的方向旋转。从而，可通过剪切力将膜例如PEDOT施涂在ITO/PET基板上。如所理解的，膜的厚度和均匀度受多个因素的影响。例如，卷绕体和凹版辊之间的速度比、涂布溶液的浓度、三螺旋雕刻图案的单元体积、卷绕体张力、刮刀压力、卷绕体和雕刻辊之间的距离都将影响膜的厚度和均匀度。对于本实例，采用0.75％的PEDOT溶液，使卷绕体以约1-2m/min的速率运动，并使雕刻辊和卷绕体之间的速度比保持约1-约1.5。将PEDOT膜设置在ITO涂敷的卷绕体上之后，在约30℃下在干燥室中干燥所涂布的PEDOT膜。如所理解的，可采用较高的温度以加速干燥过程。然后，将涂敷有PEDOT的压合ITO从卷绕体上取下并在110℃下在烘箱中离线烘培10分钟。干燥PEDOT膜的最终厚度为约80nm，并具有小于10nm的厚度变化。
烘培之后，然后将烘培的PEDOT涂敷膜重新压合在卷绕体上。清洗凹版辊和液体容器并更换为发光聚合物溶液。在本实施例中，使用AmericanDye Source，Inc提供的聚芴ADS329BE。重复与上述PEDOT涂层涂敷相同的工艺来沉积发光聚合物涂层。利用1％的LEP溶液，以1m/min的卷绕体速度，得到厚约100nm的均匀膜，而没有可见的缺陷或厚度变化。
在沉积了均匀的PEDOT层和LEP层之后，将涂敷样品送至溶剂辅助擦拭(SAW)模块，在该模块中将涂层选择性溶剂化并通过具有微织构表面的柔性头除去。在本实例中，参考图4，按照上述耐短路设计，图案化该器件。在本实例中，如上所述，首先设置PEDOT层和LEP层，然后将所述两层一同图案化。或者，各层可在沉积之后并在下一层沉积之前图案化。在PEDOT层和LEP层图案化之后，将该器件从卷绕体上取下并于110℃烘培10分钟。接着，可采用常规负极沉积封装工艺沉积第二电极。
如上所述，提供大面积有机电子器件的制造方法。有利地，采用允许通过卷对卷加工制造的卷绕涂布法例如Micro GravureTM涂布，来设置活性聚合物层例如PEDOT层和LEP层。此外，可通过溶剂辅助擦拭来图案化活性聚合物层。卷绕涂布允许活性聚合物层的厚度在约0.01μm-1μm的范围内，且厚度变化小于约10％。SAW技术允许溶剂辅助擦拭图案的特征尺寸在约10μm-约10000μm的范围内。
尽管本发明可允许各种修改和替换形式，但在附图中通过实例示出了具体实施例并进行了详述的描述。然而，应当理解的是，本发明不限于所披露的具体形式，而是覆盖落在所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同特征和替换物。
Claims (28)
1.一种制造有机电子器件的方法，包括:
通过卷绕涂布工艺将第一活性聚合物层设置在第一电极上；
通过所述卷绕涂布工艺将第二活性聚合物层设置在所述第一活性聚合物层上；和
通过溶剂辅助擦拭来图案化所述第一活性聚合物层和所述第二活性聚合物层中的至少一层。
2.如权利要求1所述的制造有机电子器件的方法，其中将所述第一活性聚合物层设置在所述第一电极上包括将所述第一活性聚合物层设置在涂敷有氧化铟锡的柔性基板上。
3.如权利要求1所述的制造有机电子器件的方法，其中将所述第一活性聚合物层设置在所述第一电极上包括通过Micro GravureTM涂布来设置所述第一活性聚合物层。
4.如权利要求1所述的制造有机电子器件的方法，其中将所述第一活性聚合物层设置在所述第一电极上包括将空穴传输层设置在所述第一电极上。
5.如权利要求1所述的制造有机电子器件的方法，其中将所述第一活性聚合物层设置在所述第一电极上包括将PEDOT层设置在所述第一电极上。
6.如权利要求1所述的制造有机电子器件的方法，其中设置所述第二活性聚合物层包括设置发光聚合物层。
7.如权利要求1所述的制造有机电子器件的方法，其中设置所述第一活性聚合物层包括设置厚度在约0.01μm至1.0μm的范围内的所述第一活性聚合物层。
8.如权利要求1所述的制造有机电子器件的方法，其中设置所述第二活性聚合物层包括设置厚度在约0.01μm至1.0μm的范围内的所述第二活性聚合物层。
9.如权利要求1所述的制造有机电子器件的方法，其中图案化包括在设置所述第二活性聚合物层之前图案化所述第一活性聚合物层。
10.如权利要求1所述的制造有机电子器件的方法，其中图案化包括同时图案化所述第一活性聚合物层和所述第二活性聚合物层。
11.一种制造有机电子器件的大面积阵列的方法，包括:
将导电层设置在柔性基板上；
图案化所述导电层，以形成多个电学上独立的导电区域；
通过卷绕涂布工艺将第一活性聚合物层设置在所述导电层上，以使所述整个导电层被所述第一活性聚合物层覆盖；和
图案化所述第一活性聚合物层，以形成多个独立的第一活性聚合物区域，其中图案化所述多个独立的第一活性聚合物区域中的每一个区域，以覆盖所述多个电学上独立的导电区域中各相应区域的至少一部分，其中所述图案化通过溶剂辅助擦拭进行。
12.如权利要求11所述的制造有机电子器件的大面积阵列的方法，其中将所述导电层设置在所述柔性基板上包括将所述导电层设置在柔性材料卷的一部分上。
13.如权利要求11所述的制造有机电子器件的大面积阵列的方法，其中通过卷绕涂布工艺将所述第一活性聚合物层设置在所述导电层上包括通过Micro GravureTM涂布来设置所述第一活性聚合物层。
14.如权利要求11所述的制造有机电子器件的大面积阵列的方法，其中设置所述第一活性聚合物层包括设置空穴传输层。
15.如权利要求11所述的制造有机电子器件的大面积阵列的方法，其中设置所述第一活性聚合物层包括设置PEDOT层。
16.如权利要求11所述的制造有机电子器件的大面积阵列的方法，还包括:
通过卷绕涂布工艺将第二活性聚合物层设置在所述第一活性聚合物层上，以使所述整个第一活性聚合物层被所述第二活性聚合物层覆盖；和
图案化所述第二活性聚合物层，以形成多个独立的第二活性聚合物区域，其中图案化所述多个独立的第二活性聚合物区域中的每一个区域，以覆盖所述多个独立的第一活性聚合物区域中各相应区域的至少一部分，其中所述图案化通过溶剂辅助擦拭进行。
17.如权利要求16所述的制造有机电子器件的大面积阵列的方法，其中设置所述第二活性聚合物层包括通过Micro GravureTM涂布来设置所述第二活性聚合物层。
18.如权利要求16所述的制造有机电子器件的大面积阵列的方法，其中设置所述第二活性聚合物层包括设置发光聚合物层。
19.如权利要求16所述的制造有机电子器件的大面积阵列的方法，包括将第二导电层设置在所述第二活性聚合物层上。
20.如权利要求16所述的制造有机电子器件的大面积阵列的方法，其中图案化所述第一活性聚合物层和图案化所述第二活性聚合物层同时进行。
21.一种制造有机发光二极管系统的方法，包括:
将空穴传输层设置在柔性基板上，在所述柔性基板上具有图案化的多个第一电极，其中所述空穴传输层使用卷绕涂布工艺设置；
通过溶剂辅助擦拭来图案化所述空穴传输层；
使用所述卷绕涂布工艺将发光聚合物层设置在所述空穴传输层上；和
通过溶剂辅助擦拭来图案化所述发光聚合物层。
22.如权利要求21所述的制造有机发光二极管系统的方法，其中设置所述空穴传输层包括设置PEDOT层。
23.如权利要求21所述的制造有机发光二极管系统的方法，其中设置所述空穴传输层包括设置厚度变化小于10％的空穴传输层。
24.如权利要求21所述的制造有机发光二极管系统的方法，其中设置所述空穴传输层包括设置厚度在约0.01μm至1.0μm的范围内的层。
25.如权利要求21所述的制造有机发光二极管系统的方法，其中设置所述空穴传输层包括通过Micro GravureTM涂布来设置所述空穴传输层。
26.如权利要求21所述的制造有机发光二极管系统的方法，其中设置所述发光层包括设置厚度变化小于10％的空穴传输层。
27.如权利要求21所述的制造有机发光二极管系统的方法，其中设置所述发光层包括设置厚度在约0.01μm至1.0μm的范围内的层。
28.如权利要求21所述的制造有机发光二极管系统的方法，其中图案化所述空穴传输层和图案化所述发光聚合物层同时进行。
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