TWI463714B - 形成有機薄膜光電元件的方法 - Google Patents

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形成有機薄膜光電元件的方法
本發明為一種形成有機光電薄膜元件的方法，特別是一種以聚二甲基矽氧烷壓模形成有機光電薄膜元件的方法。
新一代的有機光電薄膜元件已逐步使用於各式光電元件領域，除了在材料以及製程成本的優勢上優於無機元件之外，更具有可撓曲、輕巧與環保的獨特優異性。
而傳統技術上，例如有機薄膜電晶體係以有機共軛分子材料為其主動層所形成之電晶體。相較傳統的無機矽電晶體，有機薄膜電晶體可在較低溫下進行製造，且可望在基板選擇上採用較輕、薄且便宜之塑膠以取代玻璃，由於可適用於塑膠基板領域，故而對降低製造成本亦有相當大的效益。
此外，在傳統半導體製造過程中，例如於微機電領域的製造過程中，亦曾採用聚二甲基矽氧烷(Polydimethyl Siloxane,PDMS)。聚二甲基矽氧烷為一種疏水性高分子材料，其主要多運用於前述半導體製造之微影製程相關領域，目前亦有研究顯示，已逐步運用於前述有機薄膜光電元件之製造領域，但由於尚未達到相當成熟之技術，並未具體大量採用。
故為因應各式光電元件技術之生產需求，尚需發展有 機薄膜光電元件相關製造的製程技術，藉以節省製造人力與製造時間等成本，且能有效形成有機薄膜光電元件，達到節能減碳之目的。
本發明一種以聚二甲基矽氧烷壓模(PDMS Stamp)形成有機薄膜光電元件的方法，首先以有機溶劑預先處理聚二甲基矽氧烷壓模的表面。
次而，再將有機光電薄膜均勻成形於聚二甲基矽氧烷壓模的表面。
最後，搭配各式不同的製程參數控制，將聚二甲基矽氧烷壓模表面的有機光電薄膜轉移至任何所需的基板上。
本發明係以溶劑預先處理過的聚二甲基矽氧烷壓模表面，藉以進行製造有機光電薄膜元件。
本發明之聚二甲基矽氧烷壓模表面無須進行任何額外的處理方式，例如不須以臭氧、電漿處理，即可進行下一階段的薄膜轉印，簡化了多層結構的製程。
本發明具有廣泛的使用方式，任何輔助聚二甲基矽氧烷壓模薄膜轉移的方式皆可採用，例如外加壓力、熱處理等方式皆可採用。
本發明無須形成會影響元件性能的多餘分子層(犧牲層)，即可形成多層有機光電薄膜元件。
本發明可有效提升有機光電元件的性能，且搭配簡易的複合膜製備方式與高效率的材料開發，有機光電薄膜元 件將較傳統無機元件具有更高的市場應用性。
與現有之技術相比較，本發明可直接以旋轉塗佈以及壓印方式，即可形成各式多層有機薄膜結構，無須採用具有如高真空需求之小分子薄膜蒸鍍技術。
故而，關於本發明之優點與精神可以藉由以下發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
本發明為一種以聚二甲基矽氧烷壓模形成有機薄膜光電元件的方法，詳細步驟如下所示：請參考第1A圖所示，以半導體製程中的旋轉塗佈方式為例，於旋轉機柱11上，裝置玻璃底材12，而由矽晶片表面所造的聚二甲基矽氧烷壓模(PDMS Stamp)13則固定裝置於玻璃底材12上，接著將有機溶劑(Organic Solvent)14，例如丙酮逐步滴在聚二甲基矽氧烷壓模13的表面上以進行表面性質修飾之預先處理。而預先處理的方式包含了以有機物質之化學方式處理，或是以氧電漿之物理方式處理。再於進行旋轉後，得到聚二甲基矽氧烷壓模13的特殊表面。
請參考第1B圖所示，有機光電材料溶液15逐步滴在聚二甲基矽氧烷壓模13的表面上。
之後，如第1C圖所示，有機光電薄膜15凝固成型於聚二甲基矽氧烷壓模13表面上。
參考第1D圖所示，進行轉移有機光電薄膜15，即翻 轉固定裝置於玻璃底材12的聚二甲基矽氧烷壓模13，將凝固成型的有機光電薄膜15以壓印方式轉移至目標表面(Target Surface)16上，即例如基板的表面上。此時可搭配各式不同的製程參數控制，或是施加輔助轉移有機光電薄膜的方式，如同步進行退火熱處理製程或是外加壓力的方式。
參考第1E圖所示，分離固定裝置於玻璃底材12的聚二甲基矽氧烷壓模13，於目標表面16上則具有凝固成型的有機光電薄膜15。
本發明之聚二甲基矽氧烷係為一種有機聚矽氧烷衍生物，如聚氫基甲基矽氧(Polyhydrogenmethylsiloxane,PHMS)，聚乙烯基甲基矽氧(polyvinylmethylsiloxane簡稱PVMS)，聚二苯基矽氧(Polydiphenylsiloxane,PDPS)，以及聚甲基苯基矽氧(Polymethylphenylsiloxane,PMPS)等之有機聚矽氧化合物中所形成。
如第2圖所示本發明一種以聚二甲基矽氧烷壓模形成有機薄膜光電元件的方法之實施步驟流程圖，首先如步驟21，本發明以有機溶劑預先處理聚二甲基矽氧烷壓模的表面。
次而，如第2圖所示步驟22，再將有機光電薄膜均勻成形於聚二甲基矽氧烷壓模的表面。
如第2圖所示步驟23，再搭配各式不同的製程參數控制，將聚二甲基矽氧烷壓模表面的有機光電薄膜轉移至任何所需的基板上。
第3圖所示為以本發明方法所形成的多層有機發光薄膜之測試結果，而其結果以螢光強度(PL Intensity)為縱軸，波長為橫軸所作圖形。
第4圖所示為以本發明之多層有機發光薄膜所形成的太陽能電池元件之測試結果，其結果以電流密度為縱軸，電壓(伏特)為橫軸所作圖形。
由第3圖與第4圖之測試結果所示，所形成的元件特性與元件表現絲毫不受薄膜轉移過程的影響，複合膜的表現結合了不同層材料的特性，且隨著元件結構上的設計，將有效提升元件性能。
本發明無須形成任何會影響效率或增加成本的分子層，即可直接將有機薄膜轉移至目標表面上。而本發明所使用的可轉印聚二甲基矽氧烷，可重複約數十次的使用，且可形成大面積式的均勻薄膜，而非僅有小面積式的轉印。且本發明於轉印過程中，不會影響底層薄膜的原有性質，故不同有機薄膜層間可形成良好的接觸。
本發明可應用於有機太陽能電池、發光二極體、以及電晶體，感測器等各式有機功能性元件。且本發明可突破以往溶液製程在多層膜製作的限制，以及減低不純物對元件表現的影響，本發明所形成的均勻薄膜多層結構可提升元件的性能以及有機薄膜的不同應用範圍。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請 專利範圍內。
11‧‧‧旋轉機柱
12‧‧‧裝置玻璃底材
13‧‧‧聚二甲基矽氧烷壓模
14‧‧‧有機溶液
15‧‧‧有機光電薄膜
16‧‧‧目標表面
第1A至第1E圖所示為本發明之較佳實施例圖。
第2圖所示為本發明之較佳實施步驟流程圖。
第3圖所示為以本發明方法所形成的多層有機發光薄膜之測試結果。
第4圖所示為以本發明之多層有機發光薄膜所形成的太陽能電池元件之測試結果。
11‧‧‧旋轉機柱
12‧‧‧裝置玻璃底材
13‧‧‧聚二甲基矽氧烷壓模
14‧‧‧有機溶液
15‧‧‧有機光電薄膜
16‧‧‧目標表面

Claims (10)

  1. 一種以聚氫基甲基矽氧之有機溶劑預先處理與壓模形成有機薄膜光電元件的方法，至少包含：以一有機溶劑對聚氫基甲基矽氧(Polyhydrogenmethylsiloxane,PHMS)之壓模的表面進行一預先處理以減低一不純物對一元件表現的影響；均勻成形一有機光電薄膜於該聚氫基甲基矽氧之壓模的該表面上；以及以一壓印方式與一外加壓力方式轉移該有機光電薄膜至所需之一基板上。
  2. 一種以聚乙烯基甲基矽氧之有機溶劑預先處理與壓模形成有機薄膜光電元件的方法，至少包含：以一有機溶劑對聚乙烯基甲基矽氧(polyvinylmethylsiloxane,PVMS)之壓模的表面進行一預先處理以減低一不純物對一元件表現的影響；均勻成形一有機光電薄膜於該聚乙烯基甲基矽氧之壓模的該表面上；以及以一壓印方式與一外加壓力方式轉移該有機光電薄膜至所需之一基板上。
  3. 一種以聚二苯基矽氧之有機溶劑預先處理與壓模形成有機薄膜光電元件的方法，至少包含：以一有機溶劑對聚二苯基矽氧(Polydiphenylsiloxane,PDPS)之壓模的表面進行一預先 處理以減低一不純物對一元件表現的影響；均勻成形一有機光電薄膜於該聚二苯基矽氧之壓模的該表面上；以及以一壓印方式與一外加壓力方式轉移該有機光電薄膜至所需之一基板上。
  4. 一種以聚甲基苯基矽氧之有機溶劑預先處理與壓模形成有機薄膜光電元件的方法，至少包含：以一有機溶劑對聚甲基苯基矽氧(Polymethylphenylsiloxane,PMPS)之壓模的表面進行一預先處理以減低一不純物對一元件表現的影響；均勻成形一有機光電薄膜於該聚甲基苯基矽氧之壓模的該表面上；以及以一壓印方式與一外加壓力方式轉移該有機光電薄膜至所需之一基板上。
  5. 一種以聚二甲基矽氧烷之有機溶劑預先處理與壓模形成有機薄膜光電元件的方法，至少包含：以一有機溶劑對聚二甲基矽氧烷(Polydimethyl Siloxane,PDMS)之壓模的表面進行一預先處理；均勻成形一有機光電薄膜於該聚二甲基矽氧烷之壓模的該表面上以減低一不純物對一元件表現的影響；以及以一壓印方式與一外加壓力方式轉移該有機光電薄膜至所需之一基板上。
  6. 一種以聚氫基甲基矽氧壓模形成有機薄膜光電元件的方 法，至少包含：以一有機溶劑對聚氫基甲基矽氧(Polyhydrogenmethylsiloxane,PHMS)之壓模的表面進行一預先處理以減低一不純物對一元件表現的影響；均勻成形一有機光電薄膜於該聚氫基甲基矽氧之壓模的該表面上；以及以一壓印方式與一熱處理方式轉移該有機光電薄膜至所需之一基板上。
  7. 一種以聚乙烯基甲基矽氧之有機溶劑預先處理與壓模形成有機薄膜光電元件的方法，至少包含：以一有機溶劑對聚乙烯基甲基矽氧(polyvinylmethylsiloxane,PVMS)之壓模的表面進行一預先處理以減低一不純物對一元件表現的影響；均勻成形一有機光電薄膜於該聚乙烯基甲基矽氧之壓模的該表面上；以及以一壓印方式與一熱處理方式轉移該有機光電薄膜至所需之一基板上。
  8. 一種以聚二苯基矽氧之有機溶劑預先處理與壓模形成有機薄膜光電元件的方法，至少包含：以一有機溶劑對聚二苯基矽氧(Polydiphenylsiloxane,PDPS)之壓模的表面進行一預先處理以減低一不純物對一元件表現的影響；均勻成形一有機光電薄膜於該聚二苯基矽氧之壓模的該表面上；以及 以一壓印方式與一熱處理方式轉移該有機光電薄膜至所需之一基板上。
  9. 一種以聚甲基苯基矽氧之有機溶劑預先處理與壓模形成有機薄膜光電元件的方法，至少包含：以一有機溶劑對聚甲基苯基矽氧(Polymethylphenylsiloxane,PMPS)之壓模的表面進行一預先處理以減低一不純物對一元件表現的影響；均勻成形一有機光電薄膜於該聚甲基苯基矽氧之壓模的該表面上；以及以一壓印方式與一熱處理方式轉移該有機光電薄膜至所需之一基板上。
  10. 一種以聚二甲基矽氧烷之有機溶劑預先處理與壓模形成有機薄膜光電元件的方法，至少包含：以一有機溶劑對聚二甲基矽氧烷(Polydimethyl Siloxane,PDMS)之壓模的表面進行一預先處理以減低一不純物對一元件表現的影響；均勻成形一有機光電薄膜於該聚二甲基矽氧烷之壓模的該表面上；以及以一壓印方式與一熱處理方式轉移該有機光電薄膜至所需之一基板上。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20070042505A1 (en) * 2005-05-06 2007-02-22 Platypus Technologies, Llc Liquid crystal based analyte detection
US20070056680A1 (en) * 2003-05-23 2007-03-15 The Regents Of The University Of Michigan Imprinting polymer film on patterned substrate

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