CN103168364B - 有机电子器件 - Google Patents

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Abstract

一种技术，包括：将器件衬底安装在处理支承件上；在器件衬底如此安装在处理支承件上时在器件衬底上形成一个或更多电子元件；其中该器件衬底包括有机支承结构，并为上面的电子元件提供主要保护以防止劣化物质从器件衬底的与该一个或更多电子元件相反的一侧侵入。

Description

有机电子器件
技术领域
本发明涉及电子器件，尤其是包括一个或更多有机层作为支承层的器件。
背景技术
可靠的包括有机支承层的电子器件的制造由于至少下列原因而可能是具有挑战性的。
在这样的有机电子器件中，电子元件通常隔着在塑料衬底上的有机平坦化层而被支承在塑料衬底上。已发现，电子元件和/或这样的器件的电子元件之间的界面易于受到污染物诸如湿气和/或氧所导致的劣化的困扰。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种技术，其旨在制造更可靠的有机电子器件。
本发明提供一种方法，包括：将器件衬底安装在处理支承件上；在该器件衬底如此安装在处理支承件上时在器件衬底上形成一个或更多电子元件；其中该器件衬底包括有机支承结构，并为上面的电子元件提供主要保护以防止劣化物质从该器件衬底的与该一个或更多电子元件相反的一侧侵入。
在一实施例中，该处理支承件是平坦载体。
在一实施例中，该方法还包括：利用一个或更多粘合层将所述器件衬底固定到所述载体；且其中该器件衬底为上面的电子元件提供主要保护以防止劣化物质经由该一个或更多粘合层和/或经由器件衬底的与所述一个或更多粘合层相邻的表面侵入。
在一实施例中，该器件衬底具有比在该载体与该器件衬底之间的任何层更小的水蒸汽透过率。
在一实施例中，该器件衬底直接形成在设置在该载体上的粘合单元上。
在一实施例中，该粘合单元包括在支承层的相反两侧的粘合层。
在一实施例中，该方法还包括在该器件衬底与该电子元件之间设置平坦化层。
在一实施例中，该方法还包括在将该器件衬底暂时固定到该处理支承件之前，将该器件衬底形成为多层结构。
在一实施例中，该多层结构包括支承部分和具有比该支承部分更低的水蒸汽透过率的阻挡部分。
在一实施例中，劣化物质是湿气和/或氧。
在一实施例中，所述器件衬底安装在处理设备上，作为提供多个器件衬底的片的一部分。
在一实施例中，该器件衬底具有在大约10-1与10-7g/m2/24小时之间的水蒸汽透过率。
本发明还提供一种器件，包括：有机支承结构，隔着平坦化层支承电子元件的阵列；以及无机湿气阻挡层，在该有机支承结构与该平坦化层之间。
本发明还提供一种器件，包括：有机支承结构，隔着平坦化层支承电子元件的阵列；以及无机湿气阻挡层，沉积在该有机支承结构的与该平坦化层相反的一侧。
在一实施例中，该湿气阻挡层具有不超过该有机支承结构的水蒸汽透过率的0.1倍的水蒸汽透过率。
在一实施例中，该湿气阻挡层具有在大约10-1与10-7g/m2/24小时之间的水蒸汽透过率。
本发明还提供一种方法，包括：隔着阻挡元件将器件衬底安装在处理支承件上；以及在器件衬底如此安装于处理支承件上时在器件衬底上形成一个或更多电子元件；其中该阻挡元件为上面的电子元件提供主要保护以防止劣化物质经由该阻挡元件的与该器件衬底相反的一侧侵入。
在一实施例中，该方法还包括：利用一个或更多粘合层将所述阻挡元件固定到所述载体；其中所述阻挡元件为上面的电子元件提供主要保护以防止劣化物质经由所述一个或更多粘合层侵入。
附图说明
下面参照附图仅以示例方式详细描述本发明一实施例。为了帮助理解本发明，将参照附图以示例方式描述本发明的特定实施例，附图中：
图1示出电子器件的制造，包括将器件衬底粘合到载体的步骤；
图2示出根据本发明第一实施例用于图1的器件衬底的结构的一个示例；
图3示出根据本发明第二实施例用于图1的器件衬底的结构的另一示例；
图4示出根据本发明第三实施例用于图1的器件衬底的结构的另一示例；以及
图5示出根据本发明另一实施例的电子器件的制造。
具体实施方式
图1示出TFT阵列的制造。在第一步骤中，粘合元件2应用到刚性玻璃载体1（也称为“母板”）。在第二步骤中，器件衬底材料的片（sheet）10应用到粘合元件2。器件衬底材料的片形成用于多个显示器件的器件衬底。效果上，多个器件衬底于是被暂时固定到载体。片10的在定义多个器件衬底的区域之间的部分在后面的步骤中被去除。在第三步骤，平坦化层11形成在器件衬底材料的片10上。设计粘合元件2使得其厚度能通过施加热或UV辐照而减小，从而便于后面在制造过程的稍后阶段从载体去除器件衬底。在一系列随后的步骤中，TFT的各阵列15形成在器件衬底材料的片10的形成多个器件衬底的区域上。对于顶栅极型TFT的阵列，该系列随后的步骤包括：形成图案化导电层以定义源和漏电极以及互连线；形成源和漏电极的每个对之间的半导体沟道；在半导体沟道上形成栅极电介质层；以及形成上图案化导电层以定义TFT的栅电极和栅极寻址线。对于底栅极结构的阵列，该系列随后的步骤包括：形成图案化导电层以定义用于TFT阵列的栅电极和栅极寻址线；在图案化导电层上形成栅极电介质层；形成上图案化导电层以定义用于TFT阵列的源和漏电极以及互连线；以及在源和漏电极的每个对之间形成半导体沟道。
用于暂时将器件衬底材料的片10固定到载体1的此种粘合元件2被发现是劣化污染物的源头和/或劣化污染物从大气侵入到其上形成TFT阵列15的器件衬底材料片10内部的路径。例如，粘合元件2的粘合材料可具有高的水蒸汽透过率（WVTR），并提供湿气和/或氧从大气到其上形成TFT阵列15的器件衬底材料层10的内部的横向路径。此外，粘合元件2与器件衬底材料片10之间的粘结线被认为提供了湿气和/或氧从大气到其上形成TFT阵列15的器件衬底材料片的内部的横向路径。如果器件衬底材料10包括塑料衬底材料，则存在这些湿气和/或氧可能渗透穿过器件衬底材料片10并且使包括TFT的电子元件或它们之间的界面劣化的担忧。
下面描述设计来防止水从粘合元件2侵入到形成TFT阵列15的电子元件的衬底的示例。
根据一实施例，衬底材料片10由具有比PET更低的WVTR的单层材料构成。例如，器件衬底材料片10由单层含氟聚合物构成。
根据本发明另一实施例，器件衬底材料片10具有预准备的包括两个部分10a和10b的双层结构；第一支承部分10b为TFT阵列15提供柔性结构支承，第二阻挡部分10a提供阻挡以防止水汽和/或氧透过，且具有比支承部分10b更低的WVTR。双层结构在其在单个层叠步骤中固定到载体1之前被准备。
阻挡部分10a可以是不可渗透的无针孔层，诸如Al2O3、ITO、SiO2或SiNx，其可以通过诸如物理气相沉积（PVD）、原子层沉积（ALD）、等离子体增强化学气相沉积（PE-CVD）、溅镀或其他蒸镀或湿涂敷技术等的技术来来沉积。在本实施例中，支承部分10b是塑料薄膜，诸如20微米的PET膜。支承部分10b和阻挡部分10a的组合提供了器件衬底片10，其阻挡能使TFT（或者TFT上方的任何其他敏感元件诸如显示介质）的性能劣化的物质诸如高浓度氧和/或湿气从粘合元件2侵入到TFT阵列15。
支承部分10b可以替代地包括玻璃薄片，或者不同的塑料诸如聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）的薄膜被使用。支承部分10b具有光滑表面从而能够沉积阻挡材料层以形成阻挡部分10a，而不产生缺陷点位诸如针孔，其可能削弱阻挡性能。
如上所述，在器件衬底材料片10通过粘合元件2固定到载体1之后，平坦化层11沉积在器件衬底材料片10的上表面上。平坦化层11确保用于形成TFT阵列15的光滑表面。它还用于保护器件衬底材料片的形成器件衬底的区域免于后面的用于形成TFT阵列15的处理。平坦化层11是硬涂层材料，诸如UV丙烯酸酯。它还可以是能通过物理气相（PV）沉积或化学气相沉积（CVD）沉积的材料。TFT阵列15直接形成在平坦化层11上。
器件衬底材料片10具有在10-1和10-7g/m2/24小时之间的水蒸汽透过率，更特别地大约0.05g/m2/24小时，在如下条件下测量：大气压强；100%相对湿度；以及38℃的温度。Mocon公司提供的水蒸汽渗透仪器可用于测量水蒸汽透过率。
在图2所示的实施例中，器件衬底材料片10固定到载体1，支承部分10b在载体1和阻挡部分10a之间，使得阻挡部分10a位于支承部分10b和平坦化层11之间。
在图3所示的实施例中，器件衬底材料片10固定到载体，阻挡部分10a在载体1和支承部分10b之间，使得支承部分10b位于阻挡部分10a和平坦化层11之间。该替代架构在例如平坦化层11的材料不能良好粘合到阻挡部分10a的材料的情形中是有用的。
在上述实施例中，器件衬底材料片10是足够柔性的以使得能够以辊到辊批量制造工艺将其应用到一个或更多载体。为了进一步便于使用辊到辊工艺，器件衬底材料片10可包括设计来防止卷轴（reel）的片层粘连（即，静电引发的卷轴粘在一起）的附加层（未示出）。适于该目的的层通常是粗糙的且一般表面质量不足以提供用于形成高分辨率有源矩阵TFT阵列的表面，而且也易于机械损伤。在器件衬底材料片10固定到载体1之后在器件衬底材料片10上沉积平坦化层11在器件衬底材料片包括这样的附加层时尤其有效。
在图3所示的阻挡部分10a位于支承部分10b的与TFT阵列15相反的一侧的实施例中，通过在器件衬底材料片10中包括具有低的水蒸汽透过率（WVTR）的阻挡部分10a和使用在其侧边缘仅向大气呈现小的横截面积（CSA）的薄支承部分10b，最小化了湿气和/或氧对TFT阵列15的侵入。
在图4所示的实施例中，通过在TFT加工步骤之前为器件衬底材料片10提供下膜13来支承和/或保护阻挡部分10a，修改了图3的实施例。下膜13经由适当的粘合剂层14诸如PSA（压敏粘合剂）固定到阻挡部分，该粘合剂层帮助在TFT加工步骤之前将下阻挡层保护/支承膜13结合到器件衬底材料片10的下侧。下膜13仅提供机械和物理保护，因为阻挡部分10a提供保护防止湿气和/或氧从粘合元件2穿过侵入到TFT阵列15。阻挡层保护/支承膜13保护阻挡部分10a免于损伤。
支承部分10b可制作为大约12微米薄，旨在减少湿气经由支承部分10b的暴露侧边缘侵入到TFT阵列，同时仍为TFT阵列15提供足够的结构支承。
因为支承部分10b和阻挡部分10a各自暴露到劣化性大气的面积的差异，支承部分10b的水蒸汽透过率（WVTR）可以高达阻挡部分10a的WVTR的104倍。
在上述实施例中的每个中，通过在器件衬底材料片10中构建紫外线辐照阻挡层或涂层，可以额外地保护TFT阵列15免于紫外线辐照。
利用上述教导，可以保护TFT阵列15免于水沿用于将器件衬底材料片10固定到载体1的粘合元件2的粘结线的侵入，而不需要单独的湿气阻挡膜在粘合元件2和器件衬底10之间。器件衬底材料片10表现出比TFT阵列15与粘合元件2的顶表面之间的任何其他层更低的WVTR，因此为电子元件提供主要保护，防止湿气和氧经由构成粘合元件2的任何粘合层和/或另外地经由器件衬底材料片10的底表面侵入。
根据上述技术的一变型，用于TFT衬底15（以及上面的任何其他敏感元件）的防止湿气和/或氧经由粘合元件2侵入的主要保护替代地由在将塑料支承材料片安装在刚性玻璃载体1上之前安装在刚性玻璃载体1上的阻挡材料片提供。图5示出这种技术。如在上述实施例中那样，粘合元件2固定到刚性玻璃载体1。接下来，阻挡材料片50层叠到粘合元件2。阻挡材料片包括支承无机陶瓷层的塑料支承膜和设置在无机陶瓷层的与塑料支承膜相反的表面上的粘合层。接下来，器件衬底材料片52利用设置在上述无机陶瓷层上的粘合层固定到阻挡材料片。器件衬底材料片52然后如在上述实施例中那样被处理，包括沉积平坦化层11和在平坦化层11上形成TFT阵列15。阻挡材料片50也具有在10-1与10-7g/m2/24小时之间的水蒸汽透过率，更特别地大约0.05g/m2/24小时，在如下条件下测量：大气压强；100%相对湿度；以及38℃的温度。Mocon公司提供的水蒸汽渗透仪器可用于测量水蒸汽透过率。阻挡材料片50表现出比在TFT阵列15与粘合元件2的顶表面之间的任何其他层更低的WVTR，因此为电子元件提供主要保护，防止湿气和氧经由构成粘合元件2的任何粘合层和/或另外地经由阻挡材料片50的与器件衬底52相反的侧面侵入。
TFT阵列可用作平板显示器的底板，平板显示器包括液晶显示介质和/或电泳显示介质作为前板。
已经选择了TFT阵列器件的例子用于描述根据本发明的实施例的技术，但是相同的技术还可应用到包括一个或更多元件和/或易受湿气和/或氧导致的劣化影响的界面的其他类型的器件。
此外，对于根据本发明的实施例的上述技术，已经选择了防止劣化物质从用于将器件衬底固定到平坦载体的粘合层侵入的例子。然而，同类技术还可应用到在器件衬底安装在其他处理设备诸如辊到辊技术中的支承辊时防止劣化物质的侵入。
此外，对于上面对根据本发明的实施例的技术的描述，已经选择了在器件衬底材料片上形成多个TFT阵列且然后在后面将衬底材料的片分割成独立器件衬底的例子。然而，同类技术还可应用到在将一个或更多电子元件形成在一个或更多器件衬底上之前该一个或更多器件衬底被独立固定到载体的情况。
本发明不限于前述示例。鉴于前面的描述，对本领域技术人员而言显然的是，在本发明的范围内可进行各种修改。
申请人因此单独地公开了这里描述的每个独立特征以及两个或更多这种特征的任意组合，到这种特征或组合能在本领域公知的一般知识的启示下基于作为整体的本说明书实施的程度，与这种特征或特征组合是否解决任何这里公开的问题无关，且不限制权利要求的范围。需要说明的是，本发明的各方面可由任意这种单独特征或特征的组合构成。

Claims (21)

1.一种制造一个或更多电子器件的方法，包括：将器件衬底安装在处理支承件上；在该器件衬底上形成平坦化层；在该器件衬底如此安装在该处理支承件上时，在该器件衬底上形成多个电子元件；其中，该器件衬底包括多层结构，该多层结构包括支承部分和具有比该支承部分更低的水蒸汽透过率的阻挡部分，该阻挡部分位于该支承部分和该平坦化层之间；其中，该多层结构在该支承部分和该平坦化层之间不再包括任何其他的支承部分。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该处理支承件是平坦的载体。
3.如权利要求2所述的方法，包括：利用一个或更多粘合层将所述器件衬底固定到所述载体；其中，该器件衬底为上面的电子元件提供主要保护以防止劣化物质经由该一个或更多粘合层和/或另外地经由该器件衬底的与所述一个或更多粘合层相邻的表面侵入。
4.如权利要求3所述的方法，其中，该器件衬底具有比在该载体与该器件衬底之间的任何层更小的水蒸汽透过率。
5.如权利要求4所述的方法，包括直接在设置于该载体上的粘合单元上形成该器件衬底。
6.如权利要求5所述的方法，其中，该粘合单元包括支承层和在该支承层的相反两侧的粘合层。
7.如权利要求3-6中的任一项所述的方法，其中，该劣化物质是湿气和/或氧。
8.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述器件衬底安装在处理支承件上，作为提供多个器件衬底的片的一部分。
9.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，该器件衬底具有在10-1与10-7g/m2/24小时之间的水蒸汽透过率。
10.如权利要求1所述的方法，其中，该支承部分是有机支承部分，该多层结构在该有机支承部分和该平坦化层之间不再包括任何其他的有机支承部分。
11.如权利要求1所述的方法，其中，该支承部分是塑料薄膜，该多层结构在该塑料薄膜和该平坦化层之间不再包括任何其他的塑料薄膜。
12.如权利要求1所述的方法，包括形成与该阻挡部分直接接触的该平坦化层。
13.如权利要求1所述的方法，其中，该多个电子元件包括晶体管阵列，该器件衬底具有在0.05与0.1g/m2/24小时之间的水蒸汽透过率。
14.如权利要求1所述的方法，其中，该器件衬底包括紫外线辐照阻挡层。
15.如权利要求1所述的方法，其中，该多层结构在该支承部分和该多个电子元件之间不再包括任何其他的支承部分。
16.如权利要求10所述的方法，其中，该多层结构在该有机支承部分和该多个电子元件之间不再包括任何其他的有机支承部分。
17.一种电子器件，包括：有机支承部分，隔着平坦化层支承电子元件的阵列；以及无机湿气阻挡层，在该有机支承部分与该平坦化层之间，其中，该电子器件在该有机支承部分和该平坦化层之间不再包括任何其他的有机支承部分。
18.如权利要求17所述的电子器件，其中，该湿气阻挡层具有不超过该有机支承部分的水蒸汽透过率的0.1倍的水蒸汽透过率。
19.如权利要求17或18所述的电子器件，其中，该湿气阻挡层具有在10-1与10-7g/m2/24小时之间的水蒸汽透过率。
20.如权利要求17所述的电子器件，其中，该支承部分是塑料薄膜，该器件在该塑料薄膜和该平坦化层之间不再包括任何其他的塑料薄膜。
21.如权利要求17所述的电子器件，其中，该平坦化层与该无机湿气阻挡层直接接触。
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