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CN1993833A - 用来沉积用于有机电子器件的材料的楔形掩模 - Google Patents

用来沉积用于有机电子器件的材料的楔形掩模 Download PDF

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CN1993833A
CN1993833A CNA2005800261335A CN200580026133A CN1993833A CN 1993833 A CN1993833 A CN 1993833A CN A2005800261335 A CNA2005800261335 A CN A2005800261335A CN 200580026133 A CN200580026133 A CN 200580026133A CN 1993833 A CN1993833 A CN 1993833A
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CN
China
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electronic device
electrode
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organic
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CNA2005800261335A
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C·D·麦克费森
M·斯坦纳
M·安洛阿
P·A·桑托
S·卡塔什
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EIDP Inc
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EI Du Pont de Nemours and Co
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Abstract

一种电子器件包括基材，具有开口的结构，以及覆盖所述结构和位于所述开口内的第一电极。从截面图来看，所述结构在开口处具有负斜率。从俯视角度来看，各开口的周边可以基本与有机电子部件的周边相对应，也可不与之相对应。所述覆盖所述结构和位于开口内的第一电极的一些部分互相连接。在用来形成电子器件的方法中，可以在所述开口内沉积有机活性层，所述有机活性层包含液体组合物。

Description

用来沉积用于有机电子器件的材料的楔形掩模
                   关于联邦资助研究的声明
本发明是在政府DARPA授权第4332号的资助下进行的。政府可享有本发明的一些权利。
                          发明领域
本发明一般涉及电子器件和用来形成电子器件的方法。更具体来说，本发明涉及包括有机电子部件的电子器件。
                          背景信息
活性有机分子被越来越多地用于电子器件中。这些活性有机分子具有电子或电致辐射性质，这些性质包括电致发光。结合了有机活性材料的电子器件可用来将电能转化为辐射，这些电子器件可包括发光二极管、发光二极管显示器或二极管激光器。结合了有机活性层的电子器件还可用来对辐射作出响应，产生信号(例如光检测器(例如光电导管、光敏电阻、光控开关、光电晶体管、光电管)，红外(“IR”)检测器，生物传感器)；将辐射转化为电能(例如光生伏打器件或太阳能电池)；以及执行逻辑功能(例如晶体管或二极管)。
然而，包括有机活性层的电子部件很难制造。有机活性层的不均匀形成会造成很差的器件性能和器件生产率。在液体沉积有机活性层的情况下，不良的电极浸润性会使得有机活性层中形成空隙。
图1显示了现有技术结构102的俯视图，图2显示了现有技术结构102的截面图。从图2的截面图可以看到，该结构102的周边具有正斜率。当液体组合物106被沉积在包围结构102所形成的凹陷部分中的时候，会形成空隙。这些空隙减小了可用来发射辐射和吸收辐射的表面积，造成性能下降。空隙，例如空隙108还会暴露出下面的结构104，例如电极。当在由所述液体组合物固化形成的有机层上面形成另外的层的时候，这些层会与下面的结构104接触，造成电极之间发生电短路，使得受影响的有机电子部件无法运作。
另外，如果结构102是疏水性的(即具有高润湿角)，液体组合物106会在结构102附近的凹陷部分中发生不良润湿，会导致有机层变薄。尽管该有机层的厚度可能足以防止电极之间发生电短路，但是像素边缘处的有机层变薄会导致低整流比和低亮度效率。
                          发明内容
在一个示例性实施方式中，电子器件包括基材，具有开口的结构，以及覆盖在所述结构上和位于所述开口内的第一电极。从截面图看来，所述结构在开口处具有负斜率。从俯视角度来看，各开口的周边基本与有机电子部件的周边相对应。覆盖在所述结构上以及位于所述开口内的第一电极的一些部分相互接触。
在另外的实施方式中，电子器件包括基材、覆盖所述基材的第一结构，以及覆盖所述基材的第二结构。从截面图可以看出，所述第一结构具有负斜率，从俯视角度可以看出，所述第一结构具有第一图案。从截面图可以看出，所述第二结构具有负斜率，从俯视角度可以看出，所述第二结构具有不同于第一图案的第二图案。所述第一结构的一部分与所述第二结构相接触。
在另一示例性实施方式中，一种形成电子器件的方法包括形成具有负斜率和开口的结构。从俯视角度可以看出，各开口的周边与有机电子部件的周边基本相对应。该方法还包括在所述开口中沉积有机活性层。所述有机活性层具有液体组合物。所述方法还包括形成覆盖着所述结构和有机活性层、并且位于所述开口内的第一电极。所述覆盖所述结构和位于开口内的第一电极的一些部分互相接触。以上简述和下面的详述仅仅是示例性和说明性的，不会对所附权利要求书所限定的本发明构成限制。
                          附图简述
在附图中以非限制性实施例的形式说明了本发明。
图1和图2分别显示了现有技术的凹陷结构的一部分的俯视图和截面图。
图3，5，6和7显示了将液体组合物置于凹陷结构中之前、过程中和之后，凹陷结构的示例性实施方式的一部分的截面图、俯视图、俯视图和截面图。
图4和图8显示了图3、5、6和7所示的凹陷结构在液体组合物与具有负斜率的边缘接触之前和之后的截面图。
图9和10分别显示了在基材上形成第一电极之后，基材的一部分的俯视图和截面图。
图11和12分别显示了图9和图10的基材、在所述基材和第一电极上形成凹陷结构之后的俯视图和截面图。
图13和14显示了示例性的凹陷结构图案的截面图。
图15显示了图11和12所示的基材，在所述基材、第一电极和凹陷结构上形成隔板结构之后的俯视图。
图16，17和18分别显示了图15沿横截线16-16，17-17和18-18的截面图。
图19和20分别显示了图15的基材在基材、第一电极、凹陷结构和隔板结构上形成有机层之后的俯视图和截面图。
图21，22和23分别显示了图19和20的基材，在所述基材、第一电极、凹陷结构、隔板结构和有机层上形成第二电极之后的俯视图、截面图和截面图。
图24和25分别显示了具有常规电极的有源矩阵显示器的一部分的俯视图和截面图。
                                详述
在一个实施方式中，电子器件包括基材、具有开口的结构、以及覆盖所述结构和位于所述开口内的第一电极。由截面图可以看到，所述结构在开口处具有负斜率。由俯视角度可以看到，各开口的周边基本上与有机电子部件的周边相对应。覆盖所述结构和位于所述开口内的第一电极的一些部分互相连接。
在一个示例性实施方式中，所述结构的表面是疏水性的。在另一示例性实施方式中，第二电极位于所述基材和结构之间。在另一实施方式中，所述第二电极的表面是亲水性的。在另一示例性的实施方式中，所述基材包括与有机电子部件耦联的驱动电路。
在另一实施方式中，电子器件包括基材，覆盖所述基材的第一结构，以及覆盖所述基材的第二结构。从截面图来看，所述第一结构具有负斜率，从俯视角度来看，所述第一结构具有第一图案。从截面图来看，所述第二结构具有负斜率，从俯视角度来看，所述第二结构具有不同于所述第一图案的第二图案。所述第一结构的一部分与第二结构相接触。
在一个示例性的实施方式中，所述第一结构包括开口，从俯视角度来看，各开口的周边基本上与有机电子部件的周边相对应。在另一示例性实施方式中，所述电子器件包括覆盖了所述第一结构和第二结构的至少一些部分的电极。在另一示例性实施方式中，所述电极位于开口内，在开口之间是连续的。在另一实施方式中，所述第二结构的厚度至少比第一结构的厚度大1.5倍。在另一示例性实施方式中，所述第一结构的厚度不大于约3微米。在另一示例性实施方式中，所述第二结构的厚度至少约为3微米。在另一示例性实施方式中，所述电子器件包括位于所述基材和第一结构之间的电极。在另一示例性实施方式中，所述电极的表面是亲水性的。在另一示例性实施方式中，所述电子器件包括有源矩阵显示器。在另一示例性实施方式中，所述第一结构和第二结构具有疏水性的表面。
在另一示例性实施方式中，一种用来形成电子器件的方法包括形成具有负斜率和开口的结构。从俯视角度来看，各开口的周边基本与有机电子部件的周边相对应。该方法还包括在所述开口内沉积有机活性层。所述有机活性层包含液体组合物。该方法还包括形成覆盖在所述结构和有机活性层上、以及位于开口内的第一电极。覆盖在所述结构上以及位于开口内的第一电极的一些部分互相连接。
在一个示例性实施方式中，所述方法包括在形成所述结构之前，形成第二电极，在形成所述结构之后，所述第二电极的一些部分沿开口的底部暴露出来。在另一示例性的实施方式中，液体组合物接触所述第二电极时的润湿角小于90°。在另一示例性实施方式中，所述液体组合物接触所述结构时的润湿角至少为45℃。
对于上述各示例性实施方式，所述有机电子部件可包括有机活性层。
通过以下详述和权利要求书，本发明的其它特征和优点是显而易见的。详述首先阐述定义，然后描述电子器件的结构、层和部件，形成电子器件的方法，以及其它实施方式。
1.术语的定义和阐明
在下文描述实施方式的细节之前，首先对一些术语进行定义和阐明。在本文中，术语“活性”在用来描述层或材料的时候，表示层或材料具有电子性质或电致辐射性质。活性层材料可发射辐射，或者在接收辐射的时候，其电子-空穴对浓度发生变化。
术语“有源矩阵”表示电子部件阵列以及该阵列内的相应驱动电路。
术语“电路”表示电子部件的集合，将该集合适当地连接并提供合适的电压的时候，可以共同发挥某种功能。电路可包括位于显示器阵列、列译码器或行译码器、列或行阵列选通闸门、传感放大器、信号或数据驱动器等中的有源矩阵像素。
术语“连接”在用于电子部件、电路或其一些部分的时候，表示两个或更多个电子部件、电路或至少一个电子部件与至少一个电路的任意组合之间未设置任何插入的电子部件。对于该定义，寄生电阻、寄生电容或者这两者均未被看做是电子部件。在一个实施方式中，当电子部件互相电短接而且位于基本相同的电压下的时候，它们被连接起来。应当注意电子部件可使用光纤线路连接起来，以使得光信号可以在这些电子部件之间传送。
术语“耦联”表示两种或更多种电子部件、电路、系统、或以下至少两种的任意组合以一定的方式连接、链接或联合：(1)至少一种电子部件，(2)至少一种电路，或(3)至少一种系统，使得信号(例如电流、电压或光信号)可从一者传输到另一者。“耦联”的非限制性例子可包括电子部件、电路、或者其中连有开关(例如晶体管)的电子部件等之间的直接连接。
术语“驱动电路”表示设计用来控制电子部件(例如有机电子部件)的活化的电路。
术语“电连续”表示无需开路电路便可形成导电通路的层、元件或结构。
术语“电极”表示设计用来传输载流子的结构。例如电极可以是阳极、阴极。电极可包括以下部件的一部分：晶体管、电容器、电阻器、电感器、二极管、有机电子部件和电源。
术语“电子部件”表示执行电功能的电路的最低级单元。电子部件可包括晶体管、二极管、电阻器、电容器、电感器等。电子部件不包括寄生电阻(例如导线的电阻)或寄生电容(例如与不同电子部件相连的两个导体之间的电容耦联，其中所述导体之间的电容是自然产生的，或者是偶然发生的)。
术语“电子器件”表示电路、电子部件或其组合的集合，所述集合在合适地连接并供以合适的电势的时候，可联合执行一定的功能。电子器件可包括一种系统，或者是系统的一部分。电子器件的例子包括显示器，传感器阵列，计算机系统，航空电子设备，汽车，便携式电话，以及许多其它的消费用和工业用电子产品。
术语“亲水性”表示一种液体的边缘同与之接触的表面之间的润湿角小于90°。
术语“疏水性”表示一种液体的边缘同与之接触的表面之间的润湿角等于或大于90°。
术语“层”和术语“膜”可互换使用，用来表示覆盖所需区域的涂层。该区域可以与整个器件一样大，或者尺寸与特定功能区域(例如实际的视觉显示)一样小，或者与单独的子像素一样小。膜可通过任意的常规沉积技术形成，这些技术包括蒸气沉积和液体沉积。通常的液体沉积技术包括但不限于连续沉积技术，例如旋涂、凹版涂布、幕涂、浸涂、狭槽模头涂布、喷涂和连续喷嘴涂布；还包括不连续沉积技术，例如喷墨印刷、凹版印刷和丝网印刷。
术语“液体组合物”表示溶解在一种或多种液体介质中形成溶液、分散在一种或多种液体介质中形成分散体、或者悬浮在一种或多种介质中形成悬浮体或乳液的有机活性材料。
术语“负斜率”表示结构的一种特征，其中所述结构的一个面与在其上形成所述结构的基本平坦的表面之间形成锐角。
术语“开口”表示一个区域，该区域的特征是从俯视角度看来，该区域缺少特定的结构，所述结构包围该区域。
术语“有机电子器件”表示包括一种或多种半导体层或材料的器件。有机电子器件包括：(1)将电能转化为辐射的器件(例如发光二极管、发光二极管显示器或二极管激光器)，(2)通过电子过程检测信号的器件(例如光检测器(例如光电导管、光敏电阻、光控开关、光电晶体管或光电管)，IR检测器或生物传感器)，(3)将辐射转化为电能的器件(例如光生伏打器件或太阳能电池)，以及(4)包括一个或多个电子部件的器件，所述电子部件具有一个或多个有机半导体层(例如晶体管或二极管)。
术语“覆盖”在用来表示器件内的层、元件或结构的时候，不一定表示该层、元件或结构与另一层、元件或结构紧邻或接触。
术语“无源矩阵”表示没有任何驱动电路的电子部件的阵列。
术语“周边”表示从俯视角度来看，层、元件或结构的能够形成闭合平面形状的边界。
术语“结构”表示一个或多个具有图案的层或元件，它们自己单独或者与其它一个或多个具有图案的层或元件组合起来，形成用于特定目的的单元。结构的例子包括电极、凹陷结构、阴极隔板等。
术语“基材”表示基底材料，该材料可以是刚性的或挠性的，可包括一种或多种材料的一个或多个层，所述一种或多种材料可包括但不限于玻璃、聚合物、金属或陶瓷材料、或它们的组合。
术语“润湿角”表示从固体表面、经过液体至气/液截面测量的气体、液体和固体表面之间的边缘界面处的正切角。
在本文中，术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”、或任意其它的变体是非排它性包括。例如，如果一种工艺、方法、制品或设备包括一些元素，则其并不仅限于这些元素，而是包括该工艺、方法、制品或设备未列举的或固有的其它元素。另外，除非有相反的说明，“或”表示包括性的“或”而非排除性的“或”。例如，以下任意一种情况都满足“条件A或条件B”：A为真(或存在)且B为伪(或不存在)，A为伪(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B均为真(或存在)。
另外，还使用“一个”或“一种”来描述本发明的元素和部件。这仅是为了方便起见和用来给出本发明的一般含义。除非明显有相反的含义，这种描述应包括一(个)种或至少一(个)种，单数应还包括多数的情况。
除非另外说明，本文所用的所有技术和科学术语的含义与本发明所属技术领域的普通技术人员一般理解的含义相同。尽管可以用与本文所述内容类似或等同的方法和材料实施或测试本发明，但是下文列出了合适的方法和材料。本文所涉及的全部公开出版物、专利申请、专利和其它参考文献都全文参考结合入本文中。在发生矛盾的情况下，以本说明书(包括定义在内)为准。另外，所述材料、方法和实施例都仅为示例性的，而非限制性的。
2.电子器件的结构、层和部件
在特定的实施方式中，电子器件包括有机电子部件的阵列，具有某种结构，该结构具有开口，从俯视角度来看，所述开口的周边与各有机电子部件的周边相对应。从截面图看来，所述结构在开口处具有负斜率。各有机电子部件可包括第一电极和第二电极(例如阳极和阴极)，这些电极被包括有机活性层在内的一个或多个层分隔。在一个实施方式中，所述示例性的电子器件还可包括具有负斜率的第二结构，例如电极隔板(例如阴极隔板)。
在一个示例性的实施方式中，有机电子部件的阵列可以是无源矩阵的一部分。在另一示例性实施方式中，有机电子部件的阵列可以是有源矩阵的一部分。因此，电子器件的示例性实施方式可包括有源矩阵和无源矩阵显示器。
通常各有机电子部件包括被一个或多个有机活性层分隔的两个电极。另外，在这两个电极之间可包括其它的层，例如空穴输送层和电子输送层。具有与各有机电子部件的周边相对应的开口的结构限定出凹陷，在此凹陷中形成有机电子部件的一些部分。因此，在本文中有时也可将这些结构描述为凹陷结构。
所述凹陷结构的截面会影响有机层的形成。图3显示了示例性结构302的截面图。该结构302具有负斜率壁或周边304，与下面的结构308形成锐角。图4显示示例性的结构402的周边的一部分，在下面的结构406的表面与结构壁404之间形成锐角α。在一示例性的实施方式中，α角为0°-90°，例如0°-60°，或10°-45°。在另外的实施方式中，α角可近似等于或大于毛细角(capillary angle)。
如图5所示，当液体组合物306沉积在结构302形成的开口的周边内的时候，可以看到指形物(finger)310。在填充结构302内的开口的时候，液体组合物形成没有空隙的层。图6显示了填充后的开口的俯视图，图7显示了沿图6的横截线7-7的截面图。当液体组合物306沿周边304沉积的时候，该组合物覆盖了下面的结构308。在一示例性实施方式中，所述液体形成了明显比图1和图2所示类似结构和液体组合物更均匀的层。
关于图4的结构，图8显示了覆盖在表面406上面形成的层808。可以沉积液体组合物，并提取溶剂形成层808。如图所示，层808接触结构壁404，并覆盖表面406。包括这种层的电子器件比较不容易短路。另外，更均匀的层减小了器件性能特征变差的可能性(例如低整流比、低亮度效率等)，而这种性能变差的情况会在观察到凹陷结构附近的有机层变薄的器件中出现。
在一个实施方式中，电子器件包括基材，从截面图观察具有负斜率的第一结构，以及具有负斜率的第二结构。所述第一结构覆盖所述基材，从俯视角度观察，该第一结构具有第一图案。所述第二结构覆盖所述基材，从俯视角度观察，所述第二结构具有不同于第一图案的第二图案。在一个实施方式中，所述第一结构是凹陷结构，开口的阵列，在开口中可形成有机电子部件。所述第二结构可以是例如电极隔板结构。
在另一实施方式中，从俯视角度观察，所述第一结构中的各开口的周边基本上与有机电子部件的周边相对应。
在一个实施例中，所述第二结构的厚度可约为3-10微米。所述第一结构的厚度可小于3微米，例如约为1-3微米或小于1微米，例如约为0.4微米。所述第二结构的厚度可以例如比第一结构的厚度大至少1.5倍。
在另一实施方式中，电子器件包括基材、结构(例如凹陷结构)和第一电极。所述结构具有开口，从截面图观察，在这些开口具有负斜率。从俯视角度来看，各开口的周边基本与有机电子部件的周边相对应。所述第一电极覆盖所述结构，位于开口之内。覆盖所述结构、位于所述开口的第一电极的一些部分互相连接。在一具体实施例中，所述有机电子部件可包括一个或多个有机活性层。在一个实施方式中，所述第一电极可以是公共电极(例如用于有机电子部件阵列的公共阴极或公共阳极)。在另一示例性的实施方式中，第二电极可位于基材和所述结构之间。在另一示例性的实施方式中，所述有机电子部件可以与位于基材内的驱动电路(未显示)耦联。应当注意在一个实施方式中，第二电极可以先于第一电极形成。
在一个示例性的实施方式中，所述具有负斜率的一个或多个结构具有疏水性相当大的表面。所述表面与液体组合物的润湿角大于45°，例如等于或大于90°。相反的，下面的结构，例如电极可具有亲水性相当大的表面，与液体组合物的润湿角小于90°，例如小于60°，或者约为0°-45°。
3.形成电子器件的方法
示例性的形成电子器件的方法包括形成覆盖基材、而且从截面图观察具有负斜率的一个或多个结构。图9-23显示了一个可用于无源矩阵显示器的示例性的方法。可以对该方法进行各种改变，用来形成其它的电子器件。
图9显示示例性的工艺流程的一部分的俯视图，图10显示从图9的横截线10-10观察该部分的截面图。电极904沉积在基材902上。基材902可以是玻璃或陶瓷材料，或者包含至少一种聚合物膜的挠性基材。在一个示例性实施方式中，所述基材902是透明的。所述基材902可任选地包括阻挡层，例如均匀的阻挡层或具有图案的阻挡层。
电极904可以是阳极或阴极。图9显示的电极904是平行的条带。或者电极904可以是俯视形状为例如正方形、矩形、圆形、三角形、椭圆形等形状的具有图案的结构阵列。通常，可以使用常规的方法(例如沉积、形成图案或它们的组合)形成电极。
电极904可包含导电材料。在一个实施方式中，所述导电材料可包括透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)。其它透明导电材料包括例如氧化铟锌、氧化锌和氧化锡。其它示例性的导电材料包括氧化锌锡(ZTO)，元素态金属，金属合金和它们的组合。所述电极904还可与导线(未显示)耦联。在一示例性实施方式中，电极904可具有亲水性表面。
可以沉积随后的层，并图案化，形成从截面图看来具有负斜率的结构。图11显示工艺中该系列的俯视图，图12显示该系列的截面图。形成了具有开口1108、而且从截面图看在开口1108处具有负斜率的结构1106。开口1108可暴露出电极904的一些部分。从俯视角度可以看出，开口1108的底部可包括电极904的一些部分，或者还可包括基材902的一部分。
在一个示例性的实施方式中，结构1106可以由抗蚀剂层或聚合物层形成。所述抗蚀剂可以是例如负性抗蚀剂材料或正性抗蚀剂材料。抗蚀剂可沉积在基材上，位于电极904的上面。常规的液体沉积技术包括但不限于，连续沉积技术，例如旋涂、凹版涂布、幕涂、浸涂、狭槽模头涂布、喷涂和连续喷嘴涂布；还包括不连续沉积技术，例如喷墨印刷、凹版印刷和丝网印刷。所述抗蚀剂可通过对辐射(例如紫外(UV)辐射)选择性曝光而形成图案。在一个实施方式中，旋涂沉积抗蚀剂，并进行烘焙(图中未显示)。该抗蚀剂通过掩模(未显示)对紫外辐射曝光，显影，然后烘焙，形成在开口具有负斜率的结构。所述负斜率可通过以下方式达到：(1)在使用掩模的条件下，采用紫外泛光曝光(非准直)，或者(2)在抗蚀剂层和辐射源(未显示)之间设置掩模的条件下，对抗蚀剂层过度曝光。
在另一示例性实施方式中，可使用牺牲结构。在一个实施方式中，沉积牺牲层，并图案化，形成具有正斜率的牺牲结构。在更具体的实施方式中，从截面图观察，该牺牲结构与最终形成的第一结构1106具有互补的轮廓。所述牺牲层的厚度基本与随后形成的第一结构的厚度相同。在一个实施方式中，牺牲层沉积在所述第一电极904和基材902上。采用常规技术在牺牲层上形成具有图案的抗蚀剂层。在一具体实施方式中，使用常规的抗蚀剂-侵蚀蚀刻技术形成倾斜的侧壁。在另一具体实施方式中，使用常规的各向同性蚀刻。然后采用常规的抗蚀剂去除方法除去具有图案的抗蚀剂层。
在所述牺牲结构上以及牺牲结构开口内沉积将用于第一结构1106的另一个层。在一实施方式中，所述另外的层的厚度至少与牺牲结构厚度相等。在另一实施方式中，所述另外的层的厚度显著大于所述牺牲层。使用无机半导体领域中常用的蚀刻或抛光技术除去位于牺牲结构以外的所述其它层的一些部分。在除去这些部分之后，形成了第一结构。然后除去牺牲结构，在所述第一结构1106中形成开口1108。
在一个实施方式中，用于第一结构和牺牲结构的材料是不同的，使得可以相对于所述第一结构和牺牲结构之一选择性地除去这两者中的另一结构的材料。示例性的材料包括金属、氧化物、氮化物和抗蚀剂。可以对所述牺牲层的材料进行选择，使得可以从基材902选择性地除去该材料，而不会对第一电极904造成显著破坏。通过阅读本说明书，本领域技术人员可以选择满足他们需要或要求的材料。
形成之后，所述结构1106可具有图案。该图案可以例如如图11所示。或者图案如图13和14所示。图13显示了网格状图案。图14显示的图案包括沿下面的电极取向的椭圆形开口1404、圆形开口1406以及沿下面的电极取向的椭圆形开口1408，这些形状以俯视角度观察。
在另一实施方式中，另外的图案可包括沿基本与电极904的长度平行的方向取向的柱状体。每个柱状体具有负斜率，至少有一部分在与电极904相邻的位置以及电极904之间覆盖基材902。所述柱状体与随后形成的电极隔板结构的组合可以形成(从俯视角度观察)矩形的开口。所述结构的组合，是在任意一种或多种液体组合物在所述基材上形成之前形成的。
第二结构可任选地沉积在基材902和结构1106上。根据第一结构1106的图案，所述第二结构可以与电极904的一些部分接触，也可不与其接触。所述第二结构可以是例如电极隔板结构。图15、16、17和18显示了包括第二结构1510的示例性的工艺流程。图15显示了包括沿基本垂直于电极结构904取向的第二结构1510的俯视图。图16显示了第二结构1510之间、平行于第二结构1510长度、在横截线16-16处的横截面图。图17和18显示垂直于第二结构1510的横截面图。图17显示了在横截线17-17处通过开口1108的横截面图，图18显示了在横截线18-18处从开口1108观察的横截面图。
如图17和18所示，所述第二结构1510的横截面具有负斜率。所述第二结构1510可以在开口处包围第一结构1106，或者也可不包围。在另外的实施方式中，所形成的第二结构1510可以完全覆盖第一结构1106。通常第二结构1510可以通过与关于第一结构1106所述类似的技术形成。
一旦第一结构1106和任选的第二结构1510形成之后，可以对通过开口暴露出来的电极904进行清洁，例如清洁可通过UV/臭氧清洁进行。可以对结构1108和1510进行处理，以形成疏水性表面。例如可以用含氟等离子体处理结构1108和1510的表面。所述氟等离子体可使用CF4，C2F6，NF3，SF6或其组合之类的气体形成。所述等离子体法可使用直接曝光等离子体或下游等离子体。另外，所述等离子体可包含O2。在一个示例性实施方式中，含氟等离子体可包含0-20％的O2，例如约8％的O2。
在一具体实施方式中，所述等离子体是使用美国加尼福尼亚州，Concord的March Plasma Systems生产的March PX500型等离子体发生器制得的。该设备设计成流经模式，具有穿孔的接地板和未接地的基板。在此实施方式中，使用由CF4/O2气体组合物形成的等离子体处理6英寸的未接地基板。所述气体组合物可包含80-100体积％的CF4，例如约92体积％的CF4，以及0-20体积％的O2，例如约8体积％的O2。可以使用200-500瓦、例如400瓦的等离子体，在300-600毫托，例如400毫托的压力下，使所述基材曝射2-5分钟，例如约3分钟。
图19和图20显示了其中沉积了有机层1913的过程中示例性的流程。所述有机层1913可包括一个或多个有机层。在图20所示的一个实施方式中，所述有机层1913包括电荷输送层1914和有机活性层1912。当包含电荷输送层1914的时候，电荷输送层1914是在第一电极904上形成的，并且是在形成有机活性层1912之前形成的。所述电荷输送层1914可用于多种目的。在一个实施方式中，所述电荷输送层1914是空穴输送层。尽管图中未显示，但是可以在有机活性层1912上形成另外的电荷输送层。因此，有机层1913可包括有机活性层1912以及一种电荷输送层、两种电荷输送层、或者不包括电荷输送层。所述电荷输送层1914、有机活性层1912和另外的电荷输送层中的每一种可包括一个或多个层。在另一实施方式中，可使用组成呈阶梯状变化或者连续变化的单个层，来代替独立的电荷输送层和有机活性层。
再来看图19和20，电荷输送层1914和有机活性层1912依次形成于电极904上。各电荷输送层1914和有机活性层1912可通过以下方法形成，例如但不限于连续沉积技术，例如旋涂、凹版涂布、幕涂、浸涂、狭槽模头涂布、喷涂和连续喷嘴涂布；还包括不连续沉积技术，例如喷墨印刷、凹版印刷和丝网印刷；浇注；气相沉积。例如可通过喷嘴(例如微型喷嘴)分配包含有机材料的液体组合物。所述电荷输送层1914和有机活性层1912之一或两者可以在施涂之后固化。
在此实施方式中，电荷输送层1914是空穴输送层。相对于其中导电元件904与有机活性层1912直接接触的器件，所述空穴输送层可用来潜在地延长器件的寿命以及提高其可靠性。在一个具体实施方式中，空穴输送层可包含有机聚合物，例如聚苯胺(“PANI”)、聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)(“PEDOT”)，或者有机电荷输送化合物，例如四硫富瓦烯四氰基对苯醌二甲烷(TTF-TCQN)。所述空穴输送层的厚度通常约为100-250纳米。
所述空穴输送层通常是导电性的，以使得能够从随后形成的活性区域除去电子，并将其输送到导电性元件904。尽管导电性元件904和任选的空穴输送层是导电性的，但是通常导电性元件904的电导率显著高于空穴输送层的电导率。
所述有机活性层1912的组成通常取决于有机电子器件的用途。当有机活性层1912被用于辐射发射有机电子器件的时候，当对电极层施加合适的偏压的时候，所述有机活性层1912的一种或多种材料将会发射辐射。所述辐射发射活性层几乎可包含任意的有机电致发光材料或其它的有机辐射发射材料。
这些材料可以是小分子材料或聚合物材料。小分子材料可包括例如美国专利第4,356,429号和美国专利第4,539,507号中所述的材料。或者聚合物材料可包括美国专利第5,247,190号、第5,408,109号和第5,317,169号中所述的材料。示例性的材料是半导体性的共轭聚合物。这种聚合物的一个例子是聚(亚苯基亚乙烯基)(“PPV”)。所述发光材料可分散在另一材料的基质中，可包含或不含添加剂，但是通常单独形成层。所述有机活性层的厚度通常约为40-100纳米。
当有机活性层1912结合在辐射接收有机电子器件中时，有机活性层1912的一种或多种材料可包括许多共轭聚合物和电致发光材料。这些材料包括例如许多共轭的聚合物以及电致发光和光致发光材料。具体例子包括聚(2-甲氧基，5-(2-乙基-己氧基)-1，4-亚苯基亚乙烯基)(″MEH-PPV″)以及包含CN-PPV的MEH-PPV复合材料。所述有机活性层1912的厚度通常约为50-500纳米。
尽管图中未显示，但是可以在有机活性层1912上任选形成电子输送层。所述电子输送层是电荷输送层的另一个例子。所述电子输送层通常是导电性的，使得电子能够从随后形成的阴极注入，输送到有机活性层1912。尽管随后形成的阴极和任选的电子输送层是导电性的，但是通常阴极的电导率显著大于电子输送层的电导率。
在一个具体实施方式中，所述电子输送层可包含金属螯合的8-羟基喹啉(oxinoid)化合物(例如Alq3)；菲咯啉-基化合物(例如2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(“DDPA”)，4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(″DPA″))；吡咯化合物(例如2-(4-联苯)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(″PBD″)，3-(4-联苯)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(“TAZ”)；或者它们的任意一种或多种的组合。或者所述任选的电子输送层可以是无机的，包含BaO，LiF或Li2O。所述电子输送层的厚度通常约为30-500纳米。
电荷输送层1914、有机活性层1912和另外的电荷输送层中的任意一个或多个可以以包含一种或多种液体介质的液体组合物的形式施涂。所述疏水性和亲水性表面是相对于液体组合物中的液体介质而言的。在一个实施方式中，所述液体组合物可包含助溶剂，助溶剂包括例如醇、二醇和二醇醚。可对用于有机活性层液体介质的溶剂进行选择，使其不会溶解电荷输送层。或者可以对溶剂进行选择，使得电荷输送层可溶于或部分溶于该溶剂。
在一具体实施方式中，结构1106的负斜率造成毛细管效应，对开口1108周边周围的有机材料的液体组合物产生牵拉作用。一旦固化，有机活性层1912在开口1106内覆盖着下面的层，例如电极904和电荷输送层1914，防止导电元件(例如电极(阳极和阴极))之间发生电短路。
在有机层1913上形成第二电极，在此实施方式中，第二电极包括电荷输送层1914和有机活性层1912。图21显示工艺流程的俯视图，图22和23显示工艺流程的截面图。在一个实施方式中，使用镂花模版掩模沉积一个层，在第二结构1510上形成导电元件2118，在有机活性层1913上以及结构1106的一些部分上形成电极2116。电极2116和导电元件2118之间的高度差异保持它们不会连接。如图22所示，电极层2116覆盖着开口1108内的层，还覆盖了第一结构1106的一些部分。所述电极层2116覆盖着开口1108内的多个层的部分以及电极层2116覆盖着一部分第一结构1106的部分互相连接，形成电连续结构。
在一个实施方式中，所述电极2116作为阴极。与有机层1913最接近的电极2116的层可选自第I族金属(例如Li、Cs)，第II族(碱土)金属，包括镧系和锕系的稀土金属。所述电极层2116和2118的厚度约为300-600纳米。在一个具体的非限制性实施方式中，可以沉积厚度约小于10纳米的Ba层，然后沉积厚约500纳米的Al层。所述Al层可以用任意的金属和金属合金代替，或者与这些任意的金属和金属合金结合使用。
如图21、22和23所示，由阳极(例如电极904)、有机层1913和阴极(例如电极2116)形成的有机电子部件可通过外围电路寻址。例如，对一行选定的电极2116和一列选定的电极904施加一定电势，可以使一有机电子部件活化。
可以在所述阵列以及周围电路和远程电路上形成包封层(未显示)，以形成基本完全的电子器件，例如电子显示器、辐射检测器和光生伏打电池。所述包封层可以连接在干线(rail)处，使得该包封层和基材之间不存在有机层。辐射可以传送通过包封层。如果是这样，包封层应对该辐射透明。
4.其它实施方式
在形成有机电子部件之后，可以任选地替换或除去第一结构1106和第二结构1510。在一个示例性实施方式中，可将所述电子器件近似加热至形成结构1106或结构1510的材料的玻璃化转变温度。这种加热会造成软熔，从截面图观察，软熔会造成最终器件中结构的斜率变化。在另一实施方式中，可以使用蚀刻法除去结构，例如结构1106。因此，最终电子器件的横截面外观可不同于图21、22和23所示的结构和层。
通过图9-23所示的方法形成的电子器件是无源矩阵器件。在另一实施方式中，所述电子器件可以是有源矩阵器件。图24和25显示了示例性的有源矩阵器件。图25显示了图24中的电子部件沿横截线25-25的截面图。各有机电子部件2416可包括连有驱动电路2418的单独的电极2406。所述驱动电路2418可结合入其上形成单独的电极2406的基材2402中。凹陷结构2404可具有对应于有机电子部件2416的周边的开口。在其它的实施方式中可使用其它的结构，例如关于无源矩阵器件描述的一些其它的凹陷结构。当从截面图观察的时候，所述凹陷结构2404在开口处具有负斜率。有机层2408可覆盖单独的电极2406，可包括空穴输送层2412和有机活性层2410。所述有机层2408可任选包括电子输送层(未显示)。另外，有机电子部件2416可包括公共电极(common electrode)2414。然后可通过有源矩阵机械装置，例如驱动电路2418对各有机电子部件2416进行活化。
在上述各实施方式中，所述电极可以是阴极或阳极。例如，电极904可以是阳极或阴极。类似地，电极2116可以是阳极或阴极。在一个具体实施方式中，电极904是覆盖着透明基材902的透明阳极。对于电子显示器件，由有机电子部件发射的辐射可以发射通过透明的阳极和基材。或者电极904可以是透明的阴极。
在另一实施方式中，电极904和基材902可以是不透明的或反射性的。在此实施方式中，电极2116可以由透明的材料形成，对于辐射发射器件，可以从有机电子部件发射辐射，透过电极2116。
在另一实施方式中，所述用来形成电子器件的方法可用来制造辐射响应器件，例如传感器阵列、光检测器、光电导管、光敏电阻、光控开关、光电晶体管、光电管、IR检测器、生物传感器、光生伏打电池或太阳能电池。辐射相应器件可包括透明基材和基材侧电极。或者辐射相应器件可包括透明覆盖电极。
在另一实施方式中，可将用于形成电子器件的方法用于无机器件。在一个实施方式中，可使用用来形成无机层的液体组合物，使得位于有机层或者具有负斜率的其它结构附近的液体组合物更好地对其进行覆盖。
在以上说明书中，已经参照具体实施方式描述了本发明。但是本领域普通技术人员可以理解，可以在不背离所附权利要求书所限定的本发明范围的前提下，对其进行各种修改和改变。因此，说明书和附图可以看做说明性而非限制性的，所有这些改变都包括在本发明范围之内。
上文已经参照具体实施方式描述了本发明的益处、其它优点和解决问题的方法。然而，但是所述益处、优点、解决问题的方法、以及任意会带来任意益处、优点或解决问题的方法的元素并不是任意或全部权利要求的关键性、所需的或重要的特征或元素。

Claims (22)

1.一种电子器件，该电子器件包括：
基材；
具有开口的结构，从截面图观察，所述结构在开口处具有负斜率，从俯视角度观察，各开口的周边与有机电子器件的周边基本相对应；
覆盖所述结构并位于所述开口内的第一电极，覆盖所述结构和位于所述开口内的第一电极的一些部分互相连接。
2.如权利要求1所述的电子器件，其特征在于，所述有机电子部件包括有机活性层。
3.如权利要求2所述的电子器件，其特征在于，所述结构的一个表面是疏水性的。
4.如权利要求1所述的电子器件，其特征在于，所述电子器件还包括位于所述基材和结构之间的第二电极。
5.如权利要求4所述的电子器件，其特征在于，所述第二电极具有一个亲水性表面。
6.如权利要求1所述的电子器件，其特征在于，所述基材包含与所述有机电子部件耦联的驱动电路。
7.一种电子器件，该电子器件包括：
基材；
覆盖所述基材的第一结构，其中：
从截面图观察，所述第一结构具有负斜率；
从俯视角度观察，所述第一结构具有第一图案；
覆盖所述基材的第二结构，其中：
从截面图观察，所述第二结构具有负斜率；
从俯视角度观察，所述第二结构具有不同于第一图案的第二图案；
所述第一结构的一部分与所述第二结构相接触。
8.如权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述第一结构包括开口，从俯视角度观察，每个开口的周边与有机电子部件的周边基本相对应。
9.如权利要求8所述的电子器件，其特征在于，该电子器件还包含覆盖了所述第一结构和第二结构的至少一些部分的电极。
10.如权利要求9所述的电子器件，其特征在于，所述电极位于所述开口之内，所述电极在开口之间是连续的。
11.如权利要求8所述的电子器件，其特征在于，所述有机电子部件包括有机活性层。
12.如权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述第二结构的厚度至少比第一结构的厚度大1.5倍。
13.如权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述第一结构的厚度不大于约3微米。
14.如权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述第二结构的厚度至少约为3微米。
15.如权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述电子器件还包括位于所述基材和第一结构之间的电极。
16.如权利要求15所述的电子器件，其特征在于，所述电极具有一个亲水性表面。
17.如权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述电子器件包括无源矩阵显示器。
18.如权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述第一结构和第二结构具有疏水性表面。
19.一种用来形成电子器件的方法，该方法包括以下步骤：
形成具有负斜率和开口的结构，从俯视角度观察，每个开口的周边与有机电子部件的周边基本相对应；
在所述开口内沉积有机活性层，所述有机活性层包含液体组合物；
形成覆盖所述结构和有机活性层以及位于所述开口内的第一电极，覆盖所述结构和位于所述开口内的第一电极的一些部分互相连接。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该方法还包括在形成所述结构之前形成第二电极，在形成所述结构之后，所述第二电极的一些部分沿所述开口的底面露出。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述液体组合物接触第二电极时的润湿角小于90°。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述液体组合物接触所述结构时的润湿角至少为45°。
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