[发明专利]薄膜器件的材料图案化工艺

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是以美国国家公司Orthogonal公司的名义于2012年2月24日作为PCT国际专利申请提出，该公司也是除美国外所有指定国的申请人，而美国公民John DeFranco，Mike Miller和Fox Holt是仅美国地区的申请人，本申请要求于2011年3月3日提交的序号为61/448，724的美国专利申请的优先权，其公开内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

本公开提供了一种器件内的有源层图案化方法，通过单一光刻步骤可以在两个或更多个不同有源层上形成两个不同的图案。本工艺可用来形成多层有机或无机图案化器件。

已知利用有机图案化材料在基板上对齐以形成具有特性或结构的器件有很多。因为有机材料通常比无机材料便宜，这些器件通常被认为有降低成本的潜力，并且这些有机材料可被快速、完全地涂覆在大型基板上，可形成低成本的大型器件。这种器件的一个例子是采用有机发光二极管（OLED）的显示屏。除提供低成本潜力外，这些显示屏还有发光效率更高的潜力、并具有比最具竞争力显示技术更高的视觉质量。因此，OLED显示屏在许多市场有取代LCD和等离子显示屏的潜力。此外，该OLED技术可用于其他器件，包括颜色可调的灯具。利用有机半导体，采用类似器件结构可以形成有机光伏器件、电气元件有机存储器件和有机电气元件，如有机薄膜晶体管（oTFT）。

遗憾的是，OLED技术，特别是OLED显示屏技术的应用缓慢。该应用速度缓慢至少部分是源于将这些材料图案化形成实用显示器件的成本太高。人们已经尝试了各种方法将有机材料图案化以形成全彩OLED显示屏。通过荫罩气相沉积有机材料使不同颜色材料图案化已被证明是有效的。然而这些荫罩限制了显示屏的分辨率和可成功实施涂覆的基板的尺寸，并增加了节拍时间。其他方法，如利用激光沉积以实现彩色发射极图案化已被证实，但该技术生产显示屏的产量通常很低，并经常产生大量残余废物。人们还对具有不同颜色的有机发射极的溶液印刷进行了讨论，但与通过气相沉积制得的发射极相比，这些工艺通常导致发射极的发射效率显著降低。该效率降低是因为接触电阻增加所致，实际上经常使用的聚合物材料通常比小分子材料具有更低的发光效率和使用寿命，而且溶液沉积的使用限制了彼此沉积以便通过有机层来控制载体移动的层数。人们还尝试了形成多色OLED器件的其他方法，包括同时使用白色发射极和彩色图案化过滤器。但这些方法也降低了OLED显示屏内发射极的有效效率。包括oTFT在内的其他有机器件也遭遇了类似的图案化问题。

避免有机材料复杂图案化的一种方法是采用包含一个或完全涂覆发射层的OLED显示屏结构。例如，Miller等人在2006年11月26日发布的标题为“OLED display device”的第7,142,179号美国专利和Cok等人在2007年7月31日发布的标题为“OLED device”的第7,250,722号美国专利中都讨论了具有在第一和第二图案化电极间构建的第一OLED以及在第二图案化电极和完全涂覆电极之间构建的第二OLED的结构。在这两份文件中，第一OLED必须图案化，使第二图案化电极可被连接至基板。而且，第二电极在沉积到OLED上之后必须图案化。这些结构产生更高效的光输出，不用对有机材料层的至少一层图案化。然而，这些结构需要通过一个有机层对极小结构图案化，从而形成一个穿过有机材料的通孔，并需要有机层上导电层的图案化。在本领域中，尚未有在高速生产环境中提供这些通孔并在有机层上形成电极图案的稳定工艺，因此尚不能成功生产这些器件结构。形成多层光伏器件和其他有机器件也需要类似结构。

已知无机电子器件是应用光刻技术对大型基板上的多个无机半导体薄膜层和高分辨率的无机电子导电层图案化，从而形成电气电气元件的阵列。遗憾的是，已知用于形成这些器件的光刻材料和溶剂会溶解有机材料。因此，应用已知用于生产无机固态电路的光刻材料和溶剂对有机材料层，尤其是含有有机有源半导体材料的层或在有机材料顶部形成的层进行图案化是不可能的。