CN1998098A - 在衬底上形成功能材料的图案的方法 - Google Patents

Abstract

一种在衬底(200)上形成功能材料的图案方法，该方法包括以下步骤：(a)向所述衬底的至少一个主表面涂一层功能材料(225)；(b)在所述一层功能材料上涂一层保护材料(230)，它可溶于功能材料(225)不可溶于其中的溶剂中；(c)去除衬底上明确限定的区域中的所述保护层(230)和功能材料层(225)的区域；以及(d)通过在所述溶剂中溶解从衬底(200)去除剩余的曝露的保护材料(230)。

Description

在衬底上形成功能材料的图案的方法

发明背景

本发明涉及在衬底上形成功能材料的图案的方法。本发明具体应用于诸如聚合物发光二极管(PLED)器件之类的电子器件。然而，本发明也适用于其它电子器件和生物化学传感器。

PLED器件已经已知了近15年。在这类器件中，一层或多层有机材料夹在阳极和阴极两个电极之间。将电场施加到该器件上，使电子从阴极注入到器件，而通常称为空穴的正电荷从阳极接点注入到器件。正和负电荷在电致发光有机层中重新结合并产生可见或近红外光的光子。生成的光子的能量取决于其中生成了光子的电致发光有机层的化学结构和电子性质。

因此，可通过仔细地选择有机电致发光材料来控制从PLED发出的光的颜色。此外，变色材料可用于改变从PLED的电致发光层发出的光的颜色，或者在器件上增加滤色器来限制从器件发出的光的颜色。

预计PLED显示器将会在诸如寻呼机、移动电话或头戴式显示器等小型、便携式电子装置中起重要作用，但它们也被看作例如膝上型计算机或电视屏幕等较大的显示器的可行的替代物。PLED能在各种环境光条件下(从几乎没有或没有环境光到明亮的环境光)生成用于显示器的足够的光。PLED可相对便宜地制造。PLED具有与标准CMOS(互补金属氧化物半导体)(3.5V)兼容的很低的激活电压、在发射层很薄(约100nm)的情况下快速的响应时间及很高的亮度。PLED的亮度一开始与通过器件的电流成正比。此外，PLED具有附加的优点，即其发射近似朗伯(Lambertian)，这导致很宽的视角。

PLED可被设计成从“顶部”(即光通过离衬底最远的接点发出)观看，称为“顶发射”，或从“底部”观看(即通过透明衬底)，称为“底发射”。观众和有机发光材料之间的结构应透明到足以允许发射的光通过。在很多应用中，构建“顶发射”PLED是有利的，例如，当衬底材料不透明时和/或当显示器直接构建在用于有源矩阵寻址的不透明硅驱动芯片上时。

基于有机电致发光材料的显示器通常由二维像素矩阵组成，其每一个都包括一个PLED。这种显示器一般包括寻址电路以控制像素矩阵。在有源矩阵PLED中，行和列结构利用标准半导体制造技术来构造到衬底中。在这种情况下，衬底具有分立电极阵列，其每一个都对应于矩阵中的一个点。

相反，在无源矩阵寻址PLED显示器中，多个PLED形成于单个衬底上，并排列成组从而形成规则栅格图案。形成一列栅格的几个PLED组可共用一根公共的阳极或阴极线。如果同时激活给定组中的各个PLED的阳极线和阴极线，则这些PLED发光。

基于有机电致发光材料的显示器可以是单色的，即每一个像素发射相同颜色的光。这种单色显示器中的有机电致发光薄膜通常通过旋涂工艺来形成的，以获得厚度可控的均匀的聚合物膜。

或者，基于有机电致发光材料的显示器的各像素可发射各种不同颜色的光。全色显示器由包括至少一个红、一个绿和一个蓝子像素的像素的阵列形成。任一特定像素中的子像素可用各种组合激活以生成完整的色谱。

虽然在全色PLED显示器开发方面已取得实质性的进步，但还存在另外的挑战。生成全色PLED显示器的一种方法是提供具有发射红、绿和蓝光的邻近的PLED子像素的自发射像素化(pixelated)显示器。原则上，该方法可给出最有效的显示结构，因为没有光通过滤色器或变色材料的吸收而损失。然而，这里要克服的主要障碍中的一个是用于红、绿和蓝聚合物的溶剂的相容性。用于显示器应用的当前使用的发光聚合物通常可在芳香族非极性溶剂的相同的有限范围内溶解，该溶剂包括但不限于甲苯、二甲苯、氯仿和四氢呋喃。结果，在由溶剂沉积第一层所述有机材料并利用以下描述的各种工艺形成图案之后，由共用溶剂形成的任何后续的第二聚合物层的沉积将导致先前沉积的聚合物膜的完全去除或两种聚合物的混合。两种情况都是不合需要的，因为它们导致器件完全失效或色彩混杂和色彩坐标的不良控制。甚至在不使用两种聚合物的共用溶剂的情况下，也可能发生聚合物的混合。因此，应避免在沉积过程和/或图案化过程期间发光聚合物之间的直接接触。

关于有机发光材料的另一问题是它们很精细且在一般不遭受严重损伤的情况下不能直接曝露于诸如等离子体蚀刻或UV辐射等任何处理步骤。处理引起的损伤减少器件的寿命、减小器件的光致发光效率和量子效率、并导致一般不可接受的器件性能。

为克服上述问题，已开发各种技术和工艺。在以下部分中，详细讨论了各种技术和工艺，并且突出了其关于实现高分辨率、效率和可靠的具有小特征尺寸有机发光显示器方面的限制。

喷墨印刷是浮现的一种技术，它克服了溶剂相容性问题并防止红、绿和蓝聚合物在沉积过程中混合。在喷墨印刷中，给定聚合物溶液的微滴分散到其上已存在预图案化像素的结构的衬底上。十分精确地控制各聚合物溶液的量以精确地填充每一个像素且该过程期间没有发生聚合物的溢出或混合。已发现喷墨技术在PLED显示器的生产中有广泛应用，并且认为喷墨技术是全色PLED显示器的有效的制造途经。然而，目前喷墨技术只适用于具有大于30微米的像素尺寸的显示器。可由喷墨印刷技术获得的最小像素尺寸与可再生地分散的最小微滴尺寸精确成正比。可在写入时分散的最小微滴尺寸是约25-30微米。因此，生产具有10微米的间距的显示器是不可能的，因为一个微滴可自动覆盖三个像素。与这种小尺寸喷墨印刷有关的其它问题是微滴量的控制、聚合物微滴的放置精度和喷墨印刷喷嘴的定位精度。

制造全色PLED显示器的另一种方法是利用发白光的聚合物结合在每一个PLED子像素上精确地对齐的滤色器。滤色器传送某一特定的离散波长，从而为特定的子像素生成红、绿和蓝光。该方法的缺点在于滤色器吸收最初发射的光的相当大的部分，因此效率很低。

一种更有效的技术是利用单色PLED阵列结合与各个子像素精确对齐的颜色转换材料。颜色转换材料的工作原理是它们吸收高能光子(低波长光)并通过荧光或磷光发射低能光子(较高的波长)(参见US-A-5,294,870)。该方法具有蓝光向红色像素洇色的潜在缺点，因为红色染料可能没有有效地吸收蓝光。关于该方法的另一个问题是据人们所知，可被图案化为4-5微米尺寸的有效的颜色转换材料不易得到。

基于平板印刷工艺的用于聚合物发光材料的图案化工艺无疑是获得全色聚合物显示器的一种方法。在文献中，D.G.Lidzey等人的出版物Synthetic Metals 82(1996)中描述了利用标准光刻工艺的聚合物发光二极管的图案化工艺，它包括以下步骤：在衬底上旋涂聚合物薄膜，然后在聚合物层上旋涂一层光刻胶。然后将光刻胶通过阴罩曝光、显影，然后洗去已曝光的光刻胶。然后蒸镀阴极金属，从而在已洗去已曝光的光刻胶之处形成与发光聚合物的接触。然后在丙酮中溶解剩余的光刻胶。

由Lidzey等人描述的工艺描述了利用光刻工艺图案化阴极金属。该工艺可用于限定单色显示器的像素，但不适于全色显示器应用，因为它没有描述用于在处理期间避免发光聚合物的污染的方法并且它没有避免聚合物混合。

图案化金属阴极的一种不同方法由Kim等人提出(Science，第288卷，2000年5月)。该工艺描述了利用冷焊工艺的有机发光二极管的阴极的图案化。在该工艺中，将由诸如Si之类的刚性材料构成的金属涂层的压模压向涂有与用于涂压模的接触层相同的接触层的有机器件层。当施加足够大的压力时，在压模上的金属层和膜之间形成紧密的金属接合，导致冷焊粘接。当分离压模和膜时，金属阴极急剧断裂，形成明确限定的图案化电极。

该工艺适用于生产单色显示器，但不适于全色RGB显示器的生产，因为它只能图案化阴极而不能图案化发光材料。该工艺的另一个缺点是它对于需要透明、高反应性、低功函数的由类似于钙、镁等材料形成的薄膜阴极的顶发射有源矩阵显示器不能很好地起作用。这些材料不适于冷焊工艺，因为它们反应十分活泼，并在界面处形成阻止有效冷焊处理的氧化物或氮化物。

在近几年中已经开发了利用激光烧蚀图案化材料的不同方法。该技术使用波长范围从192nm到332nm的准分子激光辐射以选择性地烧蚀衬底的材料。已有关于该技术可能应用的各种出版物，且这里将详细讨论与本发明最相关的内容。

Noach等人(Appl.Phys.Lett.69(24)，1996)报导了由发光共轭聚合物形成的发光二极管的微加工。该工艺基于用准分子激光器的193nm发射的直接光烧蚀。该论文中描述的工艺包括以下步骤：1)利用准分子激光图案化覆盖氧化铟锡(ITO)的玻璃衬底，2)在图案化的衬底上旋涂发光聚合物，3)阴极接触件(铝)的蒸镀，4)通过穿过相对于原始ITO线的方向垂直放置的棒式栅格的准分子激光烧蚀铝和部分聚合物层。该工艺还允许单色显示器的制造，但它不允许全色显示器的生产，因为通过旋涂沉积第二聚合物会溶解或损坏已图案化的像素。

在WO99/03157中描述了通过准分子激光图案化获得全色显示器的另一种工艺。该工艺基本包括以下步骤：

I.在以较佳的透明空穴输运层覆盖的衬底上沉积第一有机发光材料。

II.在所述第一有机层上沉积电子注入材料(MgAg)。

III.从衬底的不需要的区域选择性地激光烧蚀电子注入材料和第一有机发光材料以获得发射第一种颜色的光的像素。

IV.在所述衬底上沉积第二发光材料。

V.在所述第二有机层上沉积电子注入材料。

VI.从衬底的不需要的区域选择性地激光烧蚀电子注入材料和第一有机发光材料以保留发射第一种颜色的光的像素并形成发射第二种颜色的光的像素。

VII.重复与上述相同的步骤以获得发出第三种颜色的光。

如果有机材料以固态蒸发或沉积，则以上工艺的确是可行的。然而，对于诸如大多数共轭聚合物，例如聚亚苯基亚乙烯基(PPV)、聚芴等溶液处理的有机发光材料，该工艺不起作用。当前有机发光显示器领域中使用的大多数共轭聚合物可溶于非极性芳香族溶剂中。这意味着以上工艺中的处理步骤IV将洗掉或污染已沉积的第一有机层。这将导致限定不明确的器件特性且很可能导致完全的器件失效。

在EP-A2-0480703中描述了利用准分子辐射图案化材料的另一种应用。在该文献中，描述了在衬底上形成金属图案的工艺。为此，将一层或多层金属膜沉积到同一衬底上，其中至少一层是高UV吸收的。用具有足够能量的UV激光扫描所得结构以将衬底的第一和第二层(如果适用)烧蚀成由激光束的扫描图案确定的图案。据报导，如果衬底是聚合物，则衬底中烧蚀金属的部分十分粗糙。

这种损伤对于有机发光二级管和聚合物电子领域中使用的任何电光活性材料都是不可接受的。任何损伤将以限定不良的方式改变有机材料的性质，并将在寿命和性能两个方面有不合期望的结果。WO98/53510中也报道了类似的问题。在该文献中，利用激光烧蚀预先图案化阴极，但是然后需要对于下面的有机层比激光烧蚀破坏性小的第二种方法来完成图案化。

在US-A-5505320中描述了将图案转移到衬底的一种非常普通的方法。在衬底上沉积第一种材料的第一层，然后是第二层材料，其中第二层是不同于第一层的材料。然后将一层干法成像聚合合成物沉积在第二层的顶部，然后用准分子激光来限定干法成像聚合合成物的图案。然后以第一层作为蚀刻停止层来蚀刻第二层的曝露部分。将剩余的干法成像聚合合成物从限定区域烧蚀以露出第二层材料。此后，蚀刻第一层的剩余的曝露区域以露出衬底。

上述文献描述了怎样将特定图案转移到沉积在衬底上的金属层以获得电子电路之间的互连。然而，该工艺不能用于类似于发光二级管的有机电光活性材料的图案化工艺。该文献中没有提到怎样克服用于红、绿和蓝发光材料的溶剂的相容性问题，或者换言之如果第二聚合物以溶液沉积怎样确保先前沉积的发光聚合物不被洗掉?该文献中也没有明确沉积有机发光聚合物后怎样去除材料一和材料二。

在US-A-5196376中描述了与以上概述的工艺十分类似的工艺。在该专利中，一聚合物薄层通过在真空中蒸发相应的单体并允许其基本作为聚合物沉积到一层金属上来沉积到金属层上。然后用激光通过去除所述聚合物来图案化所述聚合物层以曝露其下的金属层的所选区域，根据由该聚合物薄层限定的图案选择性地蚀刻金属的曝露区域以图案化金属层。该工艺也不适用于图案化有机发光聚合物，因为它没有给出怎样克服溶解发光聚合物的溶剂的相容性问题的线索。在该专利中也没有明确怎样去除用于限定图案的聚合物层和金属层而不损伤发光聚合物。所建议的等离子体蚀刻工艺将导致发光聚合物的不可恢复的损伤。

以上的讨论强调了全色显示器生产中存在的问题。可通过旋涂以溶液对发光聚合物进行均匀的单一涂层并利用各种技术形成图案以获得高分辨率单色器件，然后通过滤色器或变色材料转换光，但具有光损耗的结果；或者通过例如喷墨印刷等选择性地沉积各个聚合物颜色元件，但对于不适于低于30μm的像素尺寸批量生产是较昂贵且不易升级的工艺。

发明内容

根据本发明，提供了一种根据权利要求1的在衬底上形成功能材料图案的方法，根据权利要求23的器件以及根据权利要求24-27的光电器件。本发明的较佳或可任选的特征在从属权利要求中定义。

本发明提供了一种用于有机发光聚合物的通用图案化工艺。本发明利用了能保护功能材料层的至少一个牺牲(较佳的是有机)层。形成所述牺牲和保护层的材料首先必需可溶于不会导致对例如有机电致发光材料等功能材料的任何不可恢复的损伤的溶剂体系中。它还必须保护下面的功能材料免受任何潜在的破坏性溶剂或处理步骤。

本发明的一个具体类型提供了一种图案化和制造彩色PLED显示器的方法。较佳的是，本发明涉及用于制造具有可按任一组合激活以产生可见或近红外光谱中的任一颜色的红、绿和蓝子像素的全色PLED显示器的方法。该工艺可用于生产带有发射红、绿和蓝光的邻近子像素的自发射像素化显示器。每一种不同的发光材料的图案化发生在此处详述的过程中。将第一层有机电致发光材料沉积到衬底上。然后将第二层材料(较佳的是诸如聚乙烯醇(PVA)之类的水溶有机材料)沉积到第一层有机电致发光材料上。第二层材料应可溶于与有机电致发光材料的溶剂体系不相容的溶剂体系，并且它应当不会导致对电致发光材料的功能的任何显著损伤。所述第二有机层的厚度应小于1μm。

例如，已经成功地示出诸如PVA之类的水基聚合物可沉积到有机电致发光材料上并稍后从有机电致发光材料去除而不引起有机电致发光材料的光致发光光谱的任何显著改变。当注意利用例如热处理从功能聚合物膜去除任何吸附的水时，由在阴极沉积之前曝露于水中的聚合物膜制造的电致发光器件的性能与标准器件的性能也是可比的。

在该较佳方法的下一步中，烧蚀第一层电致发光材料和第二层有机材料(PVA)的明确限定的区域以曝露衬底的某些明确限定的区域。所述层的烧蚀可通过将所述层曝露于波长较佳为322nm(但不限于此)的至少一次/回准分子激光辐射来进行。需要注意避免在烧蚀处理期间损伤下面的衬底的功能。在某些情况下有益的是不从明确限定的区域完全去除整层电致发光材料，但在所述明确限定的区域中将很薄的一层电致发光材料留在衬底上。

下一步是例如通过旋涂工艺将第二层电致发光有机材料沉积到衬底上。这留下覆盖衬底的已曝露、明确限定的区域的有机电致发光材料以及第二有机层(PVA)的上表面的共形膜。可填充的最小像素尺寸取决于像素的纵横比，但给定最合适的参数，该工艺将允许填充小至1μm的开口。对于可利用该工艺填充的像素尺寸没有上限。

随后将第四层材料(较佳的是诸如PVA之类的水溶有机材料)通过例如旋涂工艺沉积到衬底上。该层以保护下面的电致发光材料免受潜在的破坏性环境并使有机电致发光材料对随后的激光辐射的曝露最小化的方式覆盖第二电致发光有机材料。功能材料的激光烧蚀处理期间潜在的损伤可通过像素区内电致发光聚合物膜的光致氧化或光致漂白发生。第二PVA的另一个优点是它保护下面的有机电致发光材料免受后续处理步骤期间可能产生的任意碎片。

该工艺中的最后一步是从衬底去除牺牲有机层(PVA)。这可利用通过溶解第一PVA层的剥离工艺和随后剥离衬底的所有后续层，仅在衬底上留下第一和第二电致发光材料来进行。然而，有机电致发光材料往往形成覆盖其上包括任何层的衬底的整个区域的共形薄膜。由于第二PLED膜的一致性和像素的侧壁同样被所述第二PLED膜所覆盖的事实，没有任何可溶解第一层保护材料(PVA)的溶剂能渗入第一层PVA。为使剥离工艺起作用，第二电致发光材料的共形膜必须被穿孔或从衬底的明确限定的区域中去除以使用于第二保护有机材料(PVA)的溶剂渗入该层以将其溶解。该去除工艺可通过烧蚀和去除第二电致发光材料的明确限定的区域来实现。在所述烧蚀处理之后，将衬底曝露于能溶解第二层有机材料(PVA)的溶剂中，导致所有的后续层的剥离。这在衬底上留下第一和第二电致发光材料的区域。

重复上述处理步骤并改变所使用的有机电致发光材料的发射性质，可生产具有很小的像素尺寸的很高分辨率的全色显示器。原则上，该同一工艺可应用于在各种衬底上生产各种像素尺寸的显示器。

本发明的方法简单经济。此外，该方法可用于利用各种各样的标准材料和标准加工设备来制造彩色PLED显示器。

在一个具体实施例中，本发明可用于制造具有包括红、绿和蓝子像素的像素的高分辨率的全色PLED显示器。更佳的是，该器件具有很小的像素尺寸和高亮度，且可以是“顶”发射和“底”发射显示器。

本发明的方法允许电致发光有机材料的图案化以制造由自发射像素组成的全色显示器。每一个像素包含多个子像素，且每一个邻近的子像素发射不同颜色的光，例如用于全色显示器的红、绿和蓝光。

在一个具体实施例中，本发明涉及一种在衬底上形成有机电致发光像素的图案的方法。该衬底以使像素区凹进的方式构成。该衬底预先涂上一层有机层，该有机层首先便于电荷自下电极注入到器件，其次在很大程度上不溶于用于溶解电致发光有机材料和牺牲有机材料的溶剂。较佳地包括聚亚乙基二氧噻吩(polyethylenedioxythiophene，Pedot)和可能包括诸如环氧硅烷之类的一种或多种另外的物质的有机层通过180℃、15分钟的热处理变得在很大程度上不溶。用于限定像素的方法包括：

1)在衬底上沉积第一层电致发光材料。

2)在所述第一有机电致发光层上沉积第二牺牲有机层，且该牺牲有机材料必须至少满足以下要求：首先在很大程度上不溶于用于溶解有机电致发光材料的溶剂。其次，用于溶解所述牺牲有机材料的溶剂不应损伤或溶解存在于衬底上的有机电致发光材料或电荷注入层。

3)烧蚀衬底上明确限定的区域(像素区)中的牺牲有机层和第一层有机电致发光材料以在衬底上限定应设置/图案化第二层有机电致发光材料的区域。

4)在衬底上沉积第二层有机电致发光材料以使所述第二电致发光材料在所述明确限定的区域中与衬底直接接触。

5)在衬底上沉积第二牺牲有机层，且该第二牺牲有机材料必须至少满足以下要求：用于溶解牺牲有机材料的溶剂不损伤或溶解衬底上的有机电致发光材料或电荷注入层中的任一个。

6)用例如准分子激光烧蚀第二电致发光材料和第二牺牲有机层的明确限定的区域以使能溶解第一牺牲有机层的适当的溶剂进入第一牺牲有机层。

7)在不损伤衬底上的电致发光材料或注入层的溶剂中溶解第一牺牲有机层，从而在衬底上留下第一和第二有机电致发光材料的薄膜的明确限定的区域。

在该实施例的较佳形式中，该方法还包括以下步骤：

8)在衬底上沉积牺牲有机层，且该牺牲有机材料必须至少满足以下要求：首先，牺牲有机材料很大程度上不溶于用于溶解有机电致发光材料的溶剂；其次，用于溶解牺牲有机材料的溶剂不损伤或溶解有机电致发光材料。

9)烧蚀衬底的明确限定的区域中的牺牲有机层和第一层有机电致发光材料以限定衬底上设置/图案化第三有机电致发光材料的区域。

10)在衬底上沉积第三有机电致发光材料，以使所述第三有机电致发光材料在所述明确限定的区域中与衬底直接接触。

11)在衬底上沉积第二牺牲有机层，且该第二牺牲有机层材料须至少满足以下要求：用于溶解牺牲有机材料的溶剂不损伤或溶解衬底上的有机电致发光材料或电荷注入层中的任一个。

12)用例如准分子激光烧蚀第三电致发光材料的明确限定的区域，以使溶剂可进入第一牺牲有机层。

13)在不损伤衬底上的电致发光材料或注入层中的任一个的溶剂中溶解第一牺牲有机层，从而在衬底上留下第一、第二和第三层有机电致发光材料的薄膜的明确限定的区域。

显然，为限定电致发光材料的第三像素而进行的步骤(8)到(13)是用于图案化第二电致发光材料的步骤(2)到(7)的重复。该方法还可包括在衬底上的所述第一、第二和第三层有机电致发光材料上沉积上电极和/或主封装层的步骤。

此外，显然对于某些应用，上述的过程可应用于需要在一个衬底上形成图案的任意数量的功能材料。

附图简述

现在将参考附图，仅作为例子来详细描述本发明，附图中：

图1到7是示出根据本发明的方法的光电器件的制造中的顺序步骤的示意截面图。

本发明的详细描述

图1示出一个器件，它包括结构衬底200(可以是透明或不透明的)、图案化下电极210(可以是阴极或阳极)以及第一有机层220。所述层220便于电荷从下电极210注入到器件，且它必须在很大程度上不溶于用于溶解以下描述的电致发光有机材料和牺牲有机材料的溶剂体系。

层220是电荷注入层，即，如果下电极210是阳极，则为空穴输运层，例如，Pedot-PSS(聚亚乙基二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐)；如果下电极是阴极，则为电子输运层。第二有机层225包括功能材料，例如，有机电致发光材料。用于溶解功能材料225的溶剂必须不损伤层220的功能。随后沉积例如聚乙烯醇等不溶于用于溶解任何功能材料(即，电致发光材料)的溶剂体系的第三有机层230。所述牺牲有机层230的沉积不应导致对功能材料225或220的任何不可逆的损伤。

下电极的每一个元件表示矩阵中的一个子像素。电极210可通过本领域中已知的任何方法来图案化，这些方法包括但不限于平板印刷(尤其是光刻技术)、激光烧蚀和沉积期间的掩模。子像素间隔物245在衬底上子像素电极之间存在，这有助于避免涂敷处理期间有机发光材料的混合。

如图2所述，牺牲有机层230和功能材料层225的明确限定的区域通过激光烧蚀工艺去除以限定用于第二功能材料的子像素247的空间。在下一步中，将例如用于提供发射第二原色光的子像素的第二功能材料沉积到衬底上，从而填充子像素247并形成如图2所示的遍及整个结构的共形薄膜250。

为了在后续处理步骤中保护第二功能材料，可用第二牺牲有机层255涂敷衬底，牺牲有机层255较佳地与用于层230的材料相同。在下一步中，在设置像素间离物的位置上烧蚀至少牺牲有机层255和共形膜250的明确限定的区域。理想地，牺牲有机层230也应在该处理期间烧蚀。这在图3中示出。

如图4所示，该工艺的下一步是在适当的溶剂中溶解牺牲层230和255。这导致去除(剥离)存在于牺牲层230和255之间的功能材料的共形层250，并在衬底上留下功能材料225和247的子像素。

在衬底上形成第三子像素的图案的处理步骤是图1到4中所示的处理步骤的重复。再次以牺牲有机层230涂敷衬底，且牺牲有机层230和一层功能材料225的明确限定的区域通过激光烧蚀工艺去除以限定用于第三功能材料的子像素249的空间。然后将第三功能材料249沉积到衬底并沉积另一牺牲有机层260以在后续处理步骤中保护第三功能材料249。牺牲有机层260可以是但不限于与用于层230和255的材料相同的材料。所描述的处理步骤在图5中示出。

在下一步中，在子像素间隔物的位置上烧蚀共形膜249和牺牲层260的明确限定的区域。理想地，牺牲有机层230也应在该处理期间烧蚀。这些步骤在图6中示出。

在最后一步中，将牺牲层230和260在适当的溶剂中溶解，这导致剥离了夹在牺牲层230和260之间的功能材料249的共形膜。衬底上留下了三种不同的电致发光材料225、247和249，它们呈现为三种子像素的阵列，如图7所示。

PLED可通过本领域中已知的任何方法来制造。有机材料层可通过蒸镀、旋转铸造、自组装或任何其它适当的膜形成技术来形成。有机层的厚度可在几个单分子层到约500nm之间变化。在一个较佳实施例中，有机层通过旋转铸造工艺来形成。

图8所示的PLED作为例子，且可采用任何类型。例如，PLED可包括邻近阳极的空穴注入层和邻近空穴注入层的至少一个第二空穴输运层。可单独沉积空穴注入层和空穴输运层。

PLED可包括电子注入层和至少一个电子输运层，或者PLED还可包括邻近上电极的另一层。对于本领域的技术人员而言，其它PLED结构是显而易见的。

衬底可由本领域中已知的任何材料形成，包括玻璃、硅、塑料、石英和蓝宝石。如果PLED显示器形成于硅芯片上，则该芯片较佳地包括驱动电子和子像素电极中的一个，子像素电极通过在它们之间具有称为子像素间隔物的绝缘壁结构来隔离。子像素间隔物也用于引导从激活的子像素发出的光垂直向上而不是平行于显示器衬底。

上电极可为所有的子像素所共用。

阳极可具有包括具有高功函数的金属、金属氧化物及其混合物的一层。较佳的是，阳极包括选自诸如金、铂、镍、铬等高功函数金属的组或者选自诸如氧化铟锌锡、氧化铟锌、二氧化钌、氧化钼、氧化镍或氧化铟锡等导电或半导金属氧化物或混合金属氧化物的组的材料。在一个实施例中，阳极还包括阳极和第一空穴注入/空穴输运层之间的一薄层介电材料(0.1到2nm)。

这种介电材料的例子包括但不限于氟化锂、氟化铯、氧化硅和二氧化硅。在另一个实施例中，阳极包括邻近空穴注入/空穴输运层的一薄层有机导电材料。这种有机导电材料包括但不限于聚苯胺、Pedot-PSS及其导电或半导盐。

诸如图8中使用的半透明阴极300包括其至少一种具有低功函数的一种或多种金属或金属氧化物的单层。这种金属包括但不限于锂、铝、镁、钙、衫、铯及其混合物。此外可在器件制造中使用另一封装层310和320。层310可包括很薄、理想的是无针孔的氧化硅或氮化硅膜。层320可包括一薄层玻璃。在一个实施例中，阴极还包括邻近电子注入/电子输运层的一层介电材料，该介电材料包括但不限于氟化锂、氟化铯、氯化锂和氯化铯。

尽管上述本发明的具体实施例是制造光电显示器的方法，但本发明应用于诸如其它电子应用之类的多种不同领域中以及制造生物医学器件，其中将在衬底上形成诸如蛋白质之类的多种不同的生物化学试剂的图案。

本说明书中使用的动词“包括”的所有形式具有“由...组成或包含”的意思。

Claims (27)

1.一种在衬底上形成功能材料的图案的方法，包括以下步骤：(a)向所述衬底的至少一个主表面涂一层功能材料；(b)在所述功能材料层上涂一层保护材料，所述保护材料可溶于所述功能材料不可溶于其中的溶剂中；(c)去除所述衬底上明确限定的区域中的所述保护和功能材料层的区域；以及(d)通过在所述溶剂中溶解来从衬底上去除剩余的曝露的保护材料。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述功能材料层和所述保护材料层通过激光烧蚀从所述明确限定的区域去除。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(c)之后，在所述明确限定的区域中将第二功能材料至少沉积在所述衬底上；将可溶于所述第二功能材料不可溶于其中的溶剂中的另一层保护材料涂到所述第二功能材料上；去除所述材料中覆盖所述明确限定的区域的边缘的区域，并且在步骤(d)之后，去除所述保护材料层的剩余部分和除所述明确限定的区域之外的任何第二功能材料。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述材料中覆盖所述明确限定的区域的边缘的所述区域通过激光烧蚀来去除。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在步骤(d)之后，所述保护材料层的剩余部分和除所述明确限定的区域之外的任何第二功能材料利用剥离工艺来去除。

6.如权利要求3、4或5所述的方法，其特征在于，还包括在衬底上形成另一种功能材料的图案的另一个步骤，所述另一个步骤包括重复用于所述另一种功能材料的权利要求3的步骤。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述功能材料层未从所述衬底上明确限定的区域完全去除。

8.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底包括玻璃。

9.如权利要求1到8中的任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底包括硅。

10.如权利要求1到9中的任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底包括塑料材料。

11.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底包括电荷注入层。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述电荷注入层被图案化。

13.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底的至少一个主表面被构造。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述衬底的至少一个主表面包括凸起的壁结构，所述结构可以是无机、有机或金属材料。

15.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述保护材料包括有机材料。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述保护材料包括水溶聚合物。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述保护材料选自聚乙烯醇、聚甲醚、聚甲基丙烯酰胺、掺杂的聚噻吩、聚乙二醇和掺杂的聚苯胺。

18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述保护材料包括醇溶性聚合物。

19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述保护材料包括可溶于诸如或类似于二甲基甲酰胺或乙腈之类的极性溶剂中的聚合物。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述保护材料选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚环氧乙烷。

21.如权利要求1到14中的任一项所述的方法，其特征在于，所述保护材料包括无机材料。

22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述保护材料选自硅、氮化硅和氧化硅。

23.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述功能材料通过选自旋涂、蒸镀、溅射和印刷的方法来沉积。

24.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述保护材料通过选自旋涂、喷涂、蒸镀、印刷和溅射的方法来沉积。

25.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述功能材料包括有机电光活性材料。

26.如权利要求1到22中的任一项所述的方法，其特征在于，所述功能材料包括生物化学或生物学试剂。

27.一种通过前述权利要求中的任一项所述的方法制成的光电器件。