TW200913335A - Method for the manufacturing of an optoelectronic device - Google Patents
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Description
200913335 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於製造光電裝置之方法。本發明亦 係關於一種由此種方法所製造的光電裝置。 【先前技術】
光電設備大體上係關於與光線互相作用的電子裝置。用 於製造光電裝置(如··一具有一外輕合結構之〇led單元或 一具有一内耦合結構之光伏打單元)之常規方法包含:首 先在一基板上形成一光電單元(如:〇LED或光伏打單 元),及然後在該光電單元之頂部上處理一光學結構(如: 外或内耦合結構)或在該光電單元之頂部上放置一形成於 -單獨承載器上之光學結構。然而,必匕等常規方法通常係 昂貴的(如:每-裝置需要一基板)。並且,由於該基板厚 度,該光學結構與實際OLED之間的距離可能相對較大, 其可削弱該内或外耦合功能性。該較大距離亦可導致串 擾。並且,將該光學結構與該光電單元對準之問題可導致 低產量。 此外,一種用於製造一諸如一 0LED或LCD顯示器之類 的顯示器之方法被揭示於Lifka等人之美國專利申請公開案 第US20060054594號中。該方法包括提供一具有穿孔之基 板;沈積一可移除層於該基板上;沈積一耐蝕刻及耐溫層 於該可移除層上;在該耐蝕刻及耐溫層上處理一顯示器; 及藉由蝕刻移開該可移除層,即,經由該等基板孔引導一 姓玄!«彳。此方法允許該基板被再利用,減少了製造成本。 1309S3.doc -6 - 200913335 此外’若需要該顯示器之—特殊前板,如:小透鏡或外輕 合結構’該基板可具有相反形狀。 ^而考慮到該基板之結構,第US20060054594號未能 明確揭不應如何處理該顯示器。事實上,此種方法在無許 多的額外處理下’僅可構造簡單的外耦合結構。而且,沈 積一耐蝕刻及耐溫層之步驟僅對於允許後續處理及移除係 必不可少的’其無助於所得之顯示器。 【發明内容】
本發明之一目的係至少部分克服此等問題,及提供一種 用於製造光電裝置之所改良的方法,該方法尤其價格低 廉、有效及生產一具有所改良之性能的光電裝置。 根據所附請求項,將在以下概述及說明中顯而易見之此 等目的及其他目的由一種用於製造光電裝置之方法及由此 種方法所製造的光電裝置實現。 在本發明之一態樣中,提供一種用於製造光電裝置之方 法,該方法包括以下步驟:提供一具有一結構化表面之大 體上為剛性的承載基板;沈積一基板於該承載基板上,使 該承載基板之該結構化表面之反轉面被形成於該沈積基板 上;於該承載基板對面之該沈積基板上,形成至少一光電 單元;及在形成該至少-光電單元後,利用㈣將該沈積 基板及該至少一光電單元從該承載基板上釋放。 裝置之主基板。該沈積 之步驟中得到一結構化 因而不需要後續構造或 如此,該沈積基板變為最終光電 基板亦早在其沈積於該承载基板上 表面(如:用於光之外或内耦合), 130983.doc 200913335 不需^增加單獨光學結構。此外,藉由輕射釋放該承载基 板意如不需要該承載基板中之削弱通孔。現在無額外處理 下,可特別提供小尺寸結構。此外,在不必提供任何保護 1或類似物下’可執行該輻射釋放,該保護層或類似物之 提i、將乙長該製造過程,且該層另外還會妨礙最終裝置之 性能或需要後續移除之額外措施。此外,該承載基板可被 再利用使本方法比常規方法較為便宜。此外,該結構化 之沈積基板(起如内或外耦合結構之作用)可以係光學薄的 j如·無需中間基板或層),其又可增強該内或外耦合效 率。此外,此方法允許撓性裝置之簡單製造,因為由於該 (隨後被釋放的)剛性的承載基板,該裝置可正如其係一剛 性裝置般處理。 ' 應注意·· ϋ由㈣之釋放本質上已(例如)從該國際專利 申凊公開案第W02005050754號中為人所知,其中揭示利 用一平坦的承載基板及後續U V雷射釋放之一顯示裝置之 製造。此方法以 EPLaR程序(Electronics on Plastie by Lasei·
Release,利用雷射釋放之塑膠相關電子學)為人所知。 較佳地,該承載基板對面之該沈積基板之—表面本質上 係平坦的,以便該光電單元之簡單處理。如此,一旦已準 備好該承載器與該沈積基板之結合,利用現有設備,該平 坦表面促進該光電單元之處理,其又使本方法之實施廉價 及可行。 在一實施例中,該沈積基板係輻射釋放相容,意指該沈 積基板及該釋放輻射(亦即,用於釋放之該(等)韓射波長) 130983.doc 200913335 係匹配的,使該沈積基板將從曝露在該釋放輻射(如·· uv 光線)下之承載基板上分開。如此,該沈積基板作為一釋 放層且不必&供單獨的釋放層,這使得本方法具時間及 成本效率。至此,一欲被用於該釋放相容之沈積基板之較 佳材料係聚醯亞胺。除係uv釋放相容,其可以係透明 的、無色的、平坦化的、可旋塗的、及耐溫的,這使其適 用於本方法。而且,聚醯亞胺具有一類似於該裝置之其他 組件之折射率,允許一折射率匹配的裝置,其又意指光線 通常不被限制於該裝置之某部分中(否則將妨礙該裝置的 性能)’但被平均分佈在該整個裝置中。 或者 具有大體上均一厚度之單獨的釋放層可被形成 於該承載基板與該沈積基板之間,吻4 結構化表面。如上文,該單獨的釋放; 波長應匹配以允許於該承载基板與該 ’吻合於該承載基板之該
在一實施例中,該承栽基板之該結 5亥 '结構化表面包括一外麵 130983.doc 200913335 合結構之反轉面。如此,在該沈積基板上產生的該結構變 為一在該沈積基板/空氣介面中之外耦合結構。該外耦合 結構可被用於增強來自該光電裝置之光線的提取,至此, 舉例而言,該光電裝置可包括一有機發光二極體 (OLED) ’以提高該光電裝置之總效率。舉例而言,具有 一外耦合結構之該0LED裝置(如由本方法所製造的)之效 率可以係一無外耦合結構之〇LED之效率的2倍。舉例而
u 言,該外耦合結構可包括以下項目或由其組成:可以係奈 米級或微米級之尺寸的小透鏡、棱錐、一表面粗糙等。 在另一實施例中,該承载基板之該結構化表面包括一内 耦合結構之反轉面。如此,在該沈積基板上所得結構變為 一在該沈積基板/空氣介面中之内耦合結構。該内耦合結 構可被用於增強至該光電裝置的光線引進,至此’舉例而 言,該光電裝置可包括一有機或無機光伏打電池(亦即, 一太陽能電池),以提高該光電裝置之總效率。較佳地, 在該承載基板已被釋放後,一抗反射塗層被提供於該沈積 基板之該内耦合結構上’以進一步增強光線之内耗合。 在再一實施例中,該承載基板之該結構化表面包括一光 線改向結構之反轉面。如此,在該沈積基板上之所得結構 變為一在該沈積基板/空氣介面中的光線改向結構。舉例 而言,該光線改向結構可經調適以改變光束形狀或為(例 如)3D視訊或3D電視機朝一預定方向指引該光線。至此, 舉例而言,該光電裝置可包括一液晶顯示器(LCD)元件或 一 OLED。定向燈亦可以此方法構造。 130983.doc -10- 200913335 較佳地,該承載基板之該結構化表面包括對準結構。舉 例而言,該對準結構可以係一小的對準標圮,如.一十 字。該等對準結構將被傳遞至該沈積基板上,允許在該沈 積基板上之光電單元之簡單及精確對準,因為該處料備 可感測該對準結構並被相應定位。更為簡單之對準咅指可 提高製造產量,提供-更為有效的製造方法。該等對準結 構在該沈積基板之結構係依賴於位置之情形下特別有用。 此外,該沈積基板可包括散射粒子。該等散射粒子在其 被提供於該承載基板上之前可被增加至該沈積層之材料, 使該等散射粒子變為嵌於該沈積基板中。舉例而言,該等 散射粒子可增強來自該沈積基板之光線的外耦合,因為該 先岫受限之光線當其撞擊該等散射粒子時改變角度。至 此,在本發明之一有利的實施例中,具有一結構化表面之 該大體上為剛性的承載基板被一具有一代替該結構化表面 之基本上平坦的表面之大體上為剛性的承載基板取代。這 意指沒有結構化被傳遞至該沈積基板上,其在該沈積基 板/空氣介面中變為基本上平坦。相反’僅該沈積基板之 該等散射粒子提供用於該所增強的外耦合。如此,在此實 把例中,’又有必要使該承載基板結構化,其促進該製造方 法。 在本發明之另一態樣中,提供一由根據該最初所說明的 本發明之態樣之方法所製造的光電裝置。此種光電裝置之 特徵可以係··折射率匹配的構成組件、一薄的結構化沈積 基板、在該沈積基板中的散射粒子、該沈積基板的小規模 130983.doc 200913335 結構化等,產生一具有改良之性能的光電裝置,如關於該 最初所述之本發明之態樣之說明。 【實施方式】 圖la-lf係示意性橫截面側視圖,其顯示一種用於製造根 據本發明之一實施例之光電裝置1〇之方法。即,圖13_“中 之光電裝置10係一 OLED(有機發光二極體)裝置。舉例而 言,OLED可被用於各種顯示器中(丁v、行動裝置等)作為 一光源等。 — 在圖la所示之一第一步驟中,提供一平坦基板ΐ2。該基 板12對於紫外線(UV)輻射應係通透的,且係由玻璃製成^ 較佳。 在該平坦玻璃基板12之頂部上,提供一結構14,如圖^ 之所示。該結構14可藉由光/機械浮雕或與微影術結合之 濕式/乾式蝕刻而形成。該結構14亦應係uv通透的,且舉 例而言,其可由Si〇製成。 該玻璃基板12與該結構14—起形成—具有—結構化頂部 表面18之大體上為剛性的承載基板16。 於該結構化表面18上,沈積有一聚合物層2〇, 一聚醯亞 胺層為較佳’如圖lc所示。舉例而言,該聚醯亞胺層_ 由旋塗該聚醯亞胺至該結構化表面18上而形成。該聚酿亞 胺層20如此厚以至於其填充在下面之結構化表面18中之空 隙。如此,該結構化表面18之反轉面被形成於該聚酿亞胺 層之底。P表面22上。此外,該承載基板16對面之該聚酿 亞胺層2〇之頂部表面24被製作為平坦。該聚酿亞胺當其被 I30983.doc •12. 200913335 旋塗至該結構化表面1 8上時將大體上變為此平坦。若有必 要,該聚醯亞胺層20之該頂部表面24在其被施加於該承载 基板16後可被進一步平坦化。
在該方法之下一步驟中,該沈積聚醯亞胺層2〇作為—基 板發揮作用,一OLED單元26設置於該基板上(圖ld)。首 先’一阻障層28設置在該聚醯亞胺20之該平坦表面24上。 舉例而言,該阻障層28可由折射率與裝置之剩餘部分匹配 的SiON製成。或者,可利用一經光學校正的N〇N〇N(氮化 矽-氧化矽_氮化矽-氧化矽_氮化矽)堆疊,亦可利用其他阻 障堆。一 OLED 3 0然後被設置於該阻障層2§上,且在製 造該OLED 3〇之後,該0LED 3〇以一薄膜封裝層32(如:如 上述之一 ΝΟΝΟΝ堆疊)封裝。最後,一頂部塗層34被塗布 於該封裝層32上。 其後,施加電磁輻射。在此實施例中,該輻射係如來自 一雷射的UV輻射。如圖le所示,該uV輻射放射通過該。、 通透的承载基板16,但不通過該聚醯亞胺層2〇。相反,該 UV輻射被該聚醯亞胺層2〇吸收,因此於該承載基板㈣ 該聚醯亞胺20之間的介面發熱,㈣該^载基板16從該堆 疊之剩餘部分釋放’留下包括該〇led^26(及頂部塗層 34)及結構化聚亞胺層2()之〇led裝置iQ。由於聚酿亞胺 與該UV釋放過程相容 所以在本發明之此實施例中不需 專用釋放層。 1,6-1.8) j 率。這允許一 聚醯亞胺亦係有利的,因為其具有一折射率 其通常類似於該裝置10中之其他組件之折射 折射率匹配的裝置,其又意指光線通常不會 130983.doc -13- 200913335 被限制於該裝置之某部分中。 為增加該OLED裝置之外耦合效率(亦即,確保不致有太 多的光線被限制在該裝置本身中),該聚醯亞胺層2〇之底 部表面22之光學結構係一外耦合結構為較佳,在此情形 下,於圖ib所示之步驟中所準備的結構14係該所需外耦合 結構之反轉面。藉由具有一結構化表面於該聚醯亞胺-空 氣介面處,與該外聚醯亞胺表面係平坦的情形相比較,更 多的源自該OLED之非經校準光線將大致上被從該裝置提 取。至此,各種外耦合結構係可能的,舉例而言,棱錐、 小透鏡、等等。此外,在本方法中,該等外輕合結構可 以係奈米或微米尺寸。此外,該聚醯亞胺層可以係光學上 薄的,允許增加的外耦合。 在一薄的及/或撓性的聚合物層與光電單元被利用之情 形下’該最終裝置H)可以係撓性的。該製造亦可如—剛= 裝置被執行,因為該剛性承載基板16給予穩定性,且僅在 已處理該光電單元等後被移開。 對於撓性較小的裝置或剛性裝置,一額外的元件^可視 情況被施加於該塗層34之頂部上,如圖lf所示。在此情形 下,該頂部塗層34係-膠水為較佳。舉例而言,該額夕月卜的 元件36可以係一玻璃或金屬基板,或一裝置(如:一。 於供電給該OLED之電池)。該額外的幻㈣可在該釋^
驟之前或之後被施加。 V 而且,特別係在該外耦合結構係依賴於位置,亦艮, 於光學性能,其必須對準該〇LED之情形 15,出 $承載基板 130983.doc •14- 200913335 16之結構化表面18可包括對準結構(未顯示)。舉例而言, 該對準結構可以係一小的對準標記,如:一十字(俯視)。 該對準結構將被傳遞至該層20,允許在處理該光電單元26 時之谷易對準,因為該處理設備可感測該對準結構,且被 相應定位。 除以上之OLED裝置,各種其他光電裝置可以本方法被 有利地製造。在一實例中,該光電單元26可以係一包括一 有機或無機光伏打電池之太陽能電池單元。為增加該太陽 能電池裝置之内耦合效率(亦即,確保儘可能多的光線進 入該裝置),該層20之底部表面22之光學結構係一内耦合 、’、σ構為較it,在此情形下,該於圖1匕所示之步驟中所準備 的結構14係該所需内耦合結構之反轉面。各種内耦合結構 係可能的’舉例而言,反棱錐、孔、空心透鏡等。此外, 在本方法中,該内耦合結構可以係奈米或微米尺寸。而 且,在該承載基板16已被釋放後,與空氣交界的底部表面 22叮以一抗反射層被覆(未顯示),以進一步增強至該裝置 之光線的内耦合。而且,以上之可選電池36可藉由該光伏 打電池被充電。 在另一實例中,該光電單元26可以係一包括一 LCD元件 之LCD單元。舉例而言,對於3D視訊,該層2〇之底部表面 22之光學結構可以係一光線改向結構,在此情形下,於圊 ib所示之步驟中所準備的該光學結構14應係該所需的光線 改向結構之反轉面。舉例而言,該光線改向結構可經調適 以改變該光束形狀或朝一預定方向指引該光線。 130983.doc •15- 200913335 現參考圖2,其係-示意性側視圖,顯示—種用於製造 根據本發明之另一實施例之光電裝置之方法之一步驟。此 實把例之方法類似於該最初所述之圖1之實施例,但在此 用單獨的釋放層38 ^該釋放層38在該層20被沈積之前 被,加於該承載基板16之該結構化表面18上。如此,在該 堆且中,5亥釋放層38被插入於該承載基板16與該層2〇之 門如圖2,其顯不於該釋放過程之前之該堆疊。該釋放 層38應係厚度相等、與該結構化表面18吻合,因此該承載 基板16之結構14至該層2〇之轉移不受顯著影響。該釋放層 38可由與該UV釋放過程相容之任意材料製成。至此,一 種合適材料係非晶矽。在該釋放步驟期間,該釋放層38對 ^uv輻射作出反應,導致該承載基板16與該裝置之分 開。如此,在此實施例中,該沈積層2〇不必係uv釋放相 容。舉例而言,其可由溶膠_凝膠、BCB等製成。 在一種用於製造根據本發明之再一實施例之光電裝置之 另外類似於最初所述的圖1之實施例之方法中,散射粒子 4〇被增加至該聚醯亞胺層20。舉例而言,該等散射粒子糾 可以係TiO或Zr〇。基本上,該等散射粒子不應係吸收性 的,且與該沈積聚醯亞胺層2〇相比,具有一差別較大(較 高或較低)之折射率。該等粒子40之尺寸可涵蓋從奈米至 微米尺寸之範圍。舉例而言,該等散射粒子4〇(及任意所 需之穩定器)可在旋塗之前被增加至該聚合物溶液,其 後’該全部溶液被旋塗以形成在結構化聚合物層2〇之一側 上具有被喪入的散射粒子40。該所得裝置1〇被顯示於圖3 130983.doc -16· 200913335 中。在一OLED裝置之情形下,該等散射粒子4〇散射源於 §亥0LED之光線,其又由於該先前受限光線之改變的角度 而增強外耦合。 當散射粒子40被谈在該層2〇中時,與空氣交界之該層2〇 之表面可以係平坦以代替結構化,具有所保持之足夠的外 輕合效率。為達到此目的,可省略以上之在該平坦玻璃板 上提供一光學結構之步驟,使製造加速。相反,該層2〇可 被直接沈積於該平坦玻璃板上(在該玻璃板上無光學結構 思指在該覆蓋的沈積基板層上無結構化)。如此,根據此 實施例之方法包括以下步驟:提供一具有一基本上平坦的 表面之大體上為剛性的承載基板(如:該玻璃基板12);在 該承載基板之平坦表面上沈積一基板(如:該聚醯亞胺或 其他聚合物層20) ’該沈積基板包括散射粒子4〇 ;形成至 少一光電單元(如:該OLED單元26)於該承載基板對面之 該沈積基板上;及在形成該至少一光電單元之後,利用輻 射(如·來自一雷射之Uv輻射)將該沈積基板及該至少一光 電皁το從該承載基板上釋放。本實施例之釋放步驟被顯示 於圖4中。 熟習此項技術者瞭解本發明決不受限於上述之該等較佳 實施例。相反,在該等所附請求項之範圍内,許多修改及 變更係可能的。舉例而言,圖丨中之〇LED之密封及封裝被 提供作為一實例。亦設想在各種光電單元中之其他或無密 封或無封裝。而且,上述實施例之各種結合係可能的Ϊ舉 例而言’該等散射粒子(圖3及圖4)可與該單獨的釋放層(圖 130983.doc 17 200913335 2)結合。 造0 若干個光電裝置亦可在一單_ 的承載基板上被製 【圖式簡單說明】 參考顯示本發明之當前較佳實施例之該等所附圖式,以 上更具體地說明了本發明之此等態樣及其他態樣。 圖U-lf係示意性橫截面側視圖’其顯示—種用於製造根 據本發明之一實施例之發光裝置之方法。
圖2係示意性側視圖,其顯示一種用於製造根據本發明 之另一實施例之光電裝置之方法之一步驟。 圖3係一種用於製造根據本發明之再一實施例之光電裝 置之方法之所得光電裝置之一示意性側視圖。 圖4係一示意性側視圖,其顯示一種用於製造根據本發 明之再一實施例之光電裝置之方法之一步驟。 【主要元件符號說明】 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 130983.doc 平坦玻璃基板 結構 承載基板 結構化表面 聚醯亞胺層
聚醯亞胺層20之底部表面 聚醯亞胺層20之頂部表面 OLED單元 阻障層 OLED -18 - 200913335 32 封裝層 34 頂部塗層 36 額外的元件 38 單獨的釋放層 40 散射粒子 130983.doc ·19·
Claims (1)
- 200913335 十、申請專利範圍: 1·種用於製& a電裝置(10)之方法,該方法包括以下 步驟: 提供一具有一結構化表面(18)之大體上為剛性的承載 基板(16); 沈積一基板(20)於該承載基板(16)之該結構化表面〇 8) 上,使該結構化表面(1 8)之反轉面形成於該沈積基板 (20)上; 形成至少一光電單元(26)於該承載基板(1 6)對面之該 沈積基板(20)上;及 在形成該至少一光電單元(26)之後,利用輻射將該沈 積基板(20)及該至少一光電單元(26)從該承載基板(丨6)上 釋放。 2. 如請求項1之方法,其中該承載基板對面之該沈積基板 之一表面(24)基本上係平坦。 3. 如請求項1或2之方法,其中該沈積基板係輻射釋放相 容。 4. 如請求項3之方法,其中該沈積基板包括聚醯亞胺。 5. 如請求項1或2之方法,其中一具有大體上均一厚度之釋 放層被形成於該承載基板與該沈積基板之間。 6. 如請求項1或2之方法’其中該輻射係一UV轄射,其uv 輻射由一雷射提供為較佳。 7 ·如請求項1或2之方法,其中該承載基板之該結構化表面 包括一外麵合結構之反轉面。 130983.doc 200913335 8, 9. 10 11. 12. 13. 14. 15. 、、項〗或2之方法,其中該 包括〜内輕合結構之反轉面。板之心構化表面 如請求項8之方法’進一步包括 驟後,提# 下v驟:在該釋放步 供一抗反射塗層於該所得的 合結構上。 沈積基板之内耦 .如請求項1吱2 勺杯 一 其中該承載基板之該&構π#% 包括:光線改向結構之反轉面。 “。構化表面 月装項1或2之方法’其中該 括一 OLED、u 先電早疋之各個包 測器之—者。打電池、―咖元件、及—有機感 如請求項1或2之方法,苴中兮 包括若干對準結構。〃㈣板之㈣構化表面 項1或2之方法,其中該沈積基板包含若干散射粒 如請求項13之方法’其中具有-結構化表面之該大體上 為剛性的承載基板,係由一具有一代替該結構化表面之 基本上平坦的表面之大體上為剛性的承載基板所取代。 一種光電裝置,係藉由如請求項1或2之方法所製造。 130983.doc
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