CN101176192B - 形成高分辨率图形的方法以及具有由该方法形成的预图形的基板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种形成图形的方法，其包括如下步骤：(a)提供具有部分或全部形成于基板上且由第一材料制成的牺牲层的基板；(b)通过使用第一方式在牺牲层上形成不含第一材料且具有第一分辨率或比第一分辨率低的分辨率所获得的最小线宽的图形沟纹；(c)通过使用第二方式用第二材料填充所述图形沟纹；及(d)通过照射或加热除去存在于残留的牺牲层中的第一材料，其中，第一材料的阈通量密度小于第二材料的阈通量密度，在步骤(d)中以在第一材料的阈通量密度至第二材料的阈通量密度范围内的剂量除去第一材料，并且由第二材料在所述基板上形成所述图形。本发明还公开了具有由所述方法形成的预图形的基板。所述形成图形的方法提供了高分辨率的图形，并且该方法很少或不浪费第二材料，从而降低了生产成本。该方法包括将例如激光聚焦能量束的具有高分辨率的第一方式与例如喷墨的具有低分辨率的第二方式结合使用，并提供具有高加工效率的高分辨率的图形。

Description

形成高分辨率图形的方法以及具有由该方法形成的预图形的基板 
技术领域
本发明涉及一种形成高分辨率图形的方法以及具有通过相同方法形成的预图形的基板。 
背景技术
光刻法已经广泛用作形成用于电子器件的高分辨率图形的方法。但是，光刻法在材料消耗方面是不经济的；是多步法的；包括使用光掩膜、光刻胶、显影剂和刻蚀剂的复杂工艺，因此表现出较差的加工效率；且需要大面积的掩膜，从而导致光刻法的新设计对于实际生产线较差的适应性。因此，为了解决光刻法的上述问题，已开发出喷墨法(ink-jet process)作为不需要掩膜而直接在基板上形成图形的方法，同时使操作步骤数和材料的浪费最小化。 
发明内容
技术问题 
EP-A-O 880303和韩国公开专利号2004-28972公开了一种通过不使用掩膜的喷墨法直接形成图形的方法。图1为通过喷墨法形成图形的方法的示意性流程图。但是，上述方法提供的分辨率太低以至于不能应用于微电子器件等。此外，上述方法的问题在于，当墨滴的尺寸减小时，图形中的定位误差相对于负载至基板上的墨滴的尺寸会增大，因此导致毁灭性的开路或短路。 
此外，韩国公开专利号2000-5446公开了一种通过使用激光直接形成图形的方法。图2为示出通过使用激光图形化法(laser patterningprocess)形成图形的方法的流程图。如图2所示，将LTHC(光热转化)材料通过旋涂法等涂敷至转印膜(transfer film)之上以形成LTHC层(转印层)；将包含功能性材料和控制粘合性的添加剂的组合物通过旋涂法等涂敷至LTHC层的顶部上以提供施体膜(donor film)；将该施体膜粘合到基板上；通过激光照射转印图形；然后在转印步骤后除去该施体膜以提供高分辨率的图形。但是，上述方法的问题在于，需要单独的施体膜，从而导致成本的提高；用于图形化的功能性材料全部涂敷至施体膜上，从而导致功能性材料的浪费；添加至功能性材料的添加剂可能造成该材料质量的降低；在其粘合时可能污染施体膜与基板之间的界面；并且该材料可能由于激光产生的高温而劣化。 
同时，其它采用激光的图形化方法包括激光烧蚀。但是，激光烧蚀法的问题在于，特定激光波长的烧蚀效率决定于将要烧蚀图形的质量；应精确地控制激光的剂量；以及在图形化多层结构时，可能会损坏图形、基板和预先形成的图形。 
技术方案 
因此，鉴于上述问题而作出了本发明。本发明的目的是提供一种显示出高加工效率并造成很少高成本功能性材料浪费的形成图形的方法。本发明的另一个目的是提供一种具有通过相同方法形成的预图形的基板。 
根据本发明的一个技术方案，提供了一种形成图形的方法，其包括以下步骤： 
(a)提供具有部分或全部形成于基板上且由第一材料制成的牺牲层的基板； 
(b)通过使用第一方式在牺牲层上形成不含第一材料且具有第一分辨率所获得的最小线宽或比第一分辨率低的分辨率所获得的最小线宽的图形沟纹(pattern groove)； 
(c)通过使用第二方式用第二材料填充所述图形沟纹；及 
(d)通过照射或加热除去存在于残留的牺牲层中的第一材料， 
其中，第一材料的阈通量密度(threshold fluence)小于第二材料的阈通量密度，在步骤(d)中以在第一材料的阈通量密度至第二材料的阈通量密度范围内的剂量除去第一材料，并且由第二材料在所述基板上形成所述图形。 
根据本发明的另一个技术方案，提供了一种具有预图形的基板，所述基板具有部分或全部形成于其表面上且由第一材料制成的牺牲层，其中，该牺牲层包含不含第一材料且具有第一分辨率所获得的最小线宽或比第一分辨率低的分辨率所获得的最小线宽的图形沟纹，该图形沟纹由第二材料填充，并且该第一材料的阈通量密度小于第二材料的阈通量密度。 
以下将更详细地解释本发明。 
这里用到的术语“阈通量密度”是指通过在预定的一段时间内使用包括聚焦能量束的光或热，以进行目标材料的分解或蒸发而能够除去目标材料的最小能量。 
图3为根据本发明优选实施方式的形成图形的方法的示意性流程图。以下，将参考图3对根据本发明的方法进行更详细地解释。 
(1)步骤(a)：提供具有部分或全部形成于基板上且由第一材料制成的牺牲层的基板的步骤 
在基板上形成牺牲层的方法包括本领域技术人员通常已知的形成膜的常规方法。 
可以通过例如狭缝涂敷/旋涂法的非图形定向涂敷法(non-patterndirected coating process)，将形成牺牲层的第一材料全部涂敷至基板的表面上。另外，可以通过例如丝网印刷法、辊筒印刷法或喷墨印刷法的图形定向涂敷法(pattern directed coating process)，将第一材料部分涂敷至基板的表面上。 
当形成牺牲层的第一材料是液态或半固态时，可使用喷墨法、印刷法、丝网印刷法、静电印刷法、胶版印刷法、照相凹版印刷法、柔性版印刷法、采用软模的印刷法、旋涂法或狭缝涂敷法。另一方面，当形成牺牲层的第一材料是固态时，可通过采用聚焦离子束或等离子体的溅射法施加第一材料。进一步地，当形成牺牲层的第一材料是固态或半固态时，可将该材料形成膜状，然后采用激光将该膜转印至基板上，从而可以直接将其施加至基板上。 
特别是，当形成牺牲层的第一材料较昂贵时，可以在基板上进行牺牲层的图形化，以得到不同于通过采用喷墨法(即，直接图形化法)将要形成的图形沟纹的分辨率的分辨率，优选得到低于图形沟纹的分辨率的分辨率。 
优选地，在将牺牲层涂敷至基板后，干燥所得基板。这是因为以液态存在的牺牲层是不适合于形成图形沟纹和由功能性材料填充图形沟纹。 
同时，可在包括预先图形化区域的基板上形成牺牲层。 
(2)步骤(b)：通过使用第一方式在牺牲层上形成不含第一材料且具有第一分辨率所获得的最小线宽或比第一分辨率低的分辨率所获得的最小线宽的图形沟纹的步骤 
在步骤(b)中，对牺牲层进行加工以在所需图形中形成线条，从而形成不含第一材料的高分辨率图形沟纹。 
优选地，形成高分辨率图形沟纹的第一方式包括能够将大量能量聚集于较小区域内的聚焦能量束。第一方式的具体实例包括与光学系统组合使用的电子束、聚焦离子束、激光和大功率灯(huge-output lamp)。可选择任何合适的方式以除去形成牺牲层的第一材料。 
这里用到的术语“大功率灯”是指以所需波长发光的大功率灯，例如UV灯或IR灯。当通过使用例如透镜的聚焦装置聚焦光束时，大功率灯可充分提供有效除去牺牲层的能量输出。 
以高分辨率图形沟纹的形式有选择性地除去牺牲层的部分，对应于由形成图形的第二材料(例如功能性材料)以图形定向的方式(patterndirected manner)最终填充的部分，即，其中第二材料作为高分辨率图形留下的部分。 
虽然无掩膜的直接能量束写入(direct energy beam writing)法可用作在牺牲层上形成图形沟纹的第一方式，但当使用激光束作为第一方式时，可部分使用衍射光学元件或掩膜以有利于图形化的方式控制光束的形状。例如，可使用基于掩膜的激光扫描法或衍射光学元件在牺牲层上形成复杂形状的图形沟纹(见图4c)。 
在这里，掩膜是指设置于激光束的路径上并局部使用以控制照射至基板上的光束形状的掩膜，而不是常规光刻法中用于大面积图形化的掩膜。为了控制光束的形状，衍射光学元件优选为掩膜，但不限于此。 
衍射光学元件或掩膜的分辨率优选为能够通过第一方式实现且高于或低于第一分辨率的分辨率。 
根据本发明，可实现的图形沟纹的分辨率的程度为获得了可通过使用例如激光的聚焦能量束直接图形化的最小线宽。根据图形化设备，最小线宽度可达到亚微米水平。相反地，最大线宽度可在从几百微米到几千微米之间的范围。 
当通过由激光产生的热经分解/蒸发除去形成牺牲层的第一材料时，通常使用相当于可见光线或红外线的波长范围内的激光。另一方面，当通过使化学键断裂除去第一材料时，优选相当于紫外线范围波长的激光。 
如果形成牺牲层的第一材料在所用激光波长范围内表现出最大光吸收光谱，可不使用帮助光吸收的添加剂而将其除去。但通过使用在所用波长范围内表现出最大光吸收光谱的添加剂可促进第一材料的去除。象光吸收剂这样的添加剂优选对于能溶解形成牺牲层的第一材料的溶剂具有高溶解性。 
(3)步骤(c)：通过使用第二方式用第二材料填充图形沟纹的步骤 
图形沟纹由形成最终图形的第二材料填充，例如功能性材料。 
步骤(c)优选通过采用能够直接图形化的第二方式进行。术语“直接图形化”是指将形成最终图形的材料直接施加至所需位置上。 
直接图形化是加成法而不是例如光刻法的脱除法。特别地，在基于喷墨或激光的直接图形化的情况下，允许CAD(计算机辅助设计)制图。 
当使用能够直接图形化的第二方式时，可将形成图形的第二材料部分地应用于所需部分，不是整个基板。因此，与使用LTHC施体膜的常规图形化方法相比，明显降低形成图形的第二材料(例如，功能性材料)的消耗。 
本发明的特征在于通过使用具有高分辨率的第一方式形成高分辨率的图形沟纹，并且，即便使用具有低分辨率的第二方式由形成图形的第二材料在基板上形成图形，通过使用图形沟纹可获得由形成图形的第二材料形成的高分辨率图形。 
步骤(c)中，在步骤(b)中形成的图形沟纹由第二材料填充以得到第二分辨率。该第二分辨率优选低于图形沟纹的线宽。但是，如果需要，该第二分辨率可近似于或高于图形沟纹的线宽。 
通常，第一分辨率高于第二分辨率。如果需要，第一分辨率可近似于或低于第二分辨率。例如，第一分辨率可低于50μm而第二分辨率可为50μm或更高。 
用第二材料填充图形沟纹的第二方式包括形成膜的常规方法而不作特别限制。例如，可通过采用例如喷墨法、印刷法、丝网印刷法、静电印刷法、胶版印刷法、凹版印刷法、柔性版印刷法或采用软模的印刷法的图形定向法，以施加液态或半固态功能性材料。同时，可通 过采用激光、等离子体或聚焦离子束，直接施加固态或半固态的功能性材料。 
特别地，由于降低了第二材料的消耗，优选使用直接图形化法的喷墨法作为用于以第二材料填充图形沟纹的第二方式。 
同时，当使用(具有20,000或更低的分子量的)低分子量聚合物作为形成牺牲层的材料，并且通过激光除去形成图形的第二材料涂敷的部分以形成图形沟纹时，图形沟纹具有干净的边缘部分，如图5所示。 
如图7所示，因为牺牲层与具有形成图形的第二材料的基板的润湿性不同，即，表面能不同，第二材料在没有牺牲层的区域可自动对准，或通过干燥可将第二材料在没有牺牲层的区域和牺牲层顶部的区域之间分离。第二材料的这种自动对准或分离可于以下的步骤(d)中便于除去在牺牲层内/上残留的第二材料。 
同时，当使用(具有大于20,000的分子量的)高分子量聚合物作为形成牺牲层的材料，并且通过激光除去形成图形的第二材料施加的部分以形成图形沟纹时，图形沟纹在其边缘具有隔开物，如图6所示。 
如图8所示，因为牺牲层与具有形成图形的第二材料的基板润湿性不同，第二材料在没有牺牲层的区域可自动对准，或可将第二材料干燥以使在没有牺牲层的区域和牺牲层顶部的区域之间的第二材料分离。在隔开物存在下，在牺牲层的顶部上的第二材料的这种自动对准或分离可于以下的步骤(d)中便于除去在牺牲层内/上残留的第二材料。 
(4)步骤(d)：通过照射或加热除去存在于残留的牺牲层中的第一材料的步骤 
在图形沟纹中形成第二材料图形之后残留的牺牲层可与在牺牲层的顶部上残留的非所需的第二材料的除去同时除去。这样，只有由高分辨率图形沟纹形成的第二材料的图形存在于基板上。 
在步骤(d)中，残留的牺牲层可通过照射或加热除去，例如，通过使用可用于在牺牲层上形成图形沟纹的聚焦能量束。在这里，不应该除去形成图形并填充至图形沟纹中的第二材料。鉴于此，本发明的特征在于形成牺牲层的第一材料与形成图形的第二材料的结合，其中，形成牺牲层的第一材料的阈通量密度相对小于形成图形的第二材料的阈通量密度。 
这是因为，具有可对下层的牺牲层进行分解或蒸发而不影响上层或图形上存在的第二材料的能级的聚焦能量束(例如激光)的照射可通过分解或蒸发除去下层的牺牲层并同时除去存在于牺牲层的顶部上的第二材料，以便只保留第二材料的图形。 
例如，残留的牺牲层可通过使用具有大于可用于在牺牲层上形成图形沟纹的聚焦能量束的束宽的聚焦能量束而除去。 
只要第一材料的阈通量密度小于第二材料的阈通量密度，对照射剂量没有特别的限制。热分解温度取决于将要分解的特定材料，并且照射剂量可由本领域技术人员容易地用试验确定。如果即使以足够低的能量密度，通过蒸发或热分解可以从基板上除去形成牺牲层的材料步骤(d)可通过使用能够在预定的一段时间内照射此能量的高强灯、干燥炉或焙烧炉进行。这也包含在本发明的范围内。 
(5)步骤(e)：形成和除去保护层的步骤 
根据本发明的方法可进一步包括：在形成牺牲层的步骤(a)之后于牺牲层的顶部上形成保护层，并在步骤(b)之后除去保护层的步骤；或在使用第二材料的步骤(c)之后于形成图形的第二材料层的顶部上形成保护层，并在步骤(d)之后除去保护层的步骤。 
当在步骤(b)或步骤(d)中除去形成牺牲层的第一材料和/或残留在牺牲层的顶部上的形成图形的第二材料时，可在施加在基板的顶部上的第一材料或施加形成图形的第二材料之后进一步施加保护层，用以防止第一材料/第二材料粘回到先前图形化的区域或基板上，且防止将其污染。 
(6)部分形成高分辨率图形的方法 
图4为根据本发明的优选实施方式的用于部分地形成高分辨率图形的方法的示意性流程图。 
步骤(c)中，当通过采用能够直接图形化的第二方式(例如喷墨)，用形成图形的第二材料填充具有第一分辨率或更低的图形沟纹以得到第二分辨率时，第二材料的图形可在没有牺牲层的区域另外形成以得到第二分辨率和/或第三分辨率，以便具有第一分辨率的图形可与具有第二分辨率和/或第三分辨率的图形同时形成。这种情况下，不需要最高分辨率的区域，例如，通过喷墨直接图形化所需50μm或更高线宽的区域，并且分辨率是可变的。 
根据包括步骤(a)至步骤(c)的形成图形的方法，可以提供一种具有预图形的基板，其具有部分或全部在其表面上形成且由第一材料制成的牺牲层，其中，该牺牲层包含不含第一材料并且具有第一分辨率或 更低线宽的图形沟纹，该图形沟纹由第二材料填充，并且该第一材料的阈通量密度小于第二种材料的阈通量密度。 
下文将更详细地说明用于根据本发明的形成图形的方法中的材料，或者用于具有预图形的基板的各个构成要素的材料。 
(1)用于基板的材料 
用于基板的材料包括通常用于图形化的基板的材料，没有特别的限制。该材料的非限定性实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、丙烯酰基、无定形玻璃或PC/PE的结合。 
(2)形成牺牲层的第一材料 
第一材料可以是单一材料或至少两种材料的混合物。 
只要在室温下干燥或经相变后是以固态或凝胶状态存在，对于可用于本发明的形成牺牲层的第一材料没有特别的限制。优选地，通过例如聚焦能量束的第一方式，可容易地除去形成牺牲层的第一材料以得到高分辨率。更优选地，第一材料是一种通过聚焦能量束的照射而容易蒸发或分解的材料。当第一材料通过热分解/蒸发除去时，优选第一材料具有低比热和潜热，以便即便当采用低功率/能量密度的聚焦能量束时，也能容易地将其除去。 
此外，优选在尽可能低的温度下，蒸发第一材料。 
形成牺牲层的第一材料是通过照射激光等而分解的聚合物材料，其非限定性具体实例包括聚碳酸亚丙酯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、乙酸纤维素、硝化纤维素、聚氯乙烯、 聚缩醛、聚偏1，1-二氯乙烯、聚氨酯、聚酯、聚原酸酯、聚丙烯腈、改性丙烯腈树脂、马来酸树脂、其共聚物、其混合物等。 
此外，在激光等照射下自动地汽化/蒸发、或在特定波长范围内吸光的添加剂存在下汽化/蒸发第一材料的非限定性实例包括乙酰胺、2-氨基吡啶、2-氨基-3-甲基吡啶、2-氨基-6-甲基吡啶、2-氯吡啶、3-溴吡啶、3-氰基吡啶、4-氰基吡啶、1，3-二(4-哌啶基)丙烷、二乙醇胺、二异丙醇胺、2-乙醇哌啶、乙二胺四乙酸、异丁醇胺、N-甲基乙酰胺、对甲苯胺、三异丙醇胺、N-乙烯基-2-己内酰胺、马来酸、新戊酸、三氯乙酸、二十二醇、2，3-丁二醇、丁炔二醇、环己醇、2，2-二甲基丙醇、1，6-己二醇、1-庚醇、乙酸冰片酯、乙酸十六酯、碳酸亚乙酯、二十二烷酸甲酯、二苯醚、正己醚、1，3，4-三氧杂环己烷、3-乙氧基-1-丙醇、二苯甲酮、对甲基苯乙酮、苯基丙酮、邻苯二酚、对甲酚、对苯二酚、4-乙基苯酚、2-甲氧基苯酚、苯酚、百里酚、2，3-二甲苯酚、2，5-二甲苯酚及其混合物。 
在本发明的范围内，除了前述实例，任何可由聚焦能量束容易地除去的有机或无机材料均可用作形成牺牲层的第一材料。 
例如，可添加合适的添加剂于牺牲层，以便控制牺牲层与基板之间或牺牲层与形成图形的第二材料之间的粘性；增强图形化能力；保持形成图形的第二材料的足够的润湿性；控制形成牺牲层的第一材料的软度及粘结性；或提高聚焦能量束的吸收。 
改善聚焦能量束吸收的添加剂的具体实例包括重氮烷基(diazoalkyl)、重氮盐、叠氮化合物、铵盐、氧化物、碳酸盐、过氧化物或其混合物。波长在IR范围内的聚焦能量束的情况下，可使用选自由 取代的聚酞菁(polyphthalocyanine)化合物、含金属的酞菁化合物、花青染料、方酸菁(squarylium)染料、硫属苝基丙烯(chalcogenopyryloacrylidene)染料、铬酸盐染料、硫醇金属染料、二(硫属苝基)聚甲炔(bis(chalcogenopyrylo)polymethine)染料、羟基吲嗪(oxyindolyzine)染料、二(氨基芳基)聚甲炔染料(bis(aminoaryl)polymethine)、部花青染料、醌型染料及其混合物组成的组中任何一种添加剂。并且，可使用选自由过渡金属元素、属于周期表中IIIa、IVa、Va、VIa、VIII、IIIb和Vb族的元素及其混合物组成的组中的无机材料。可使用属于IVb族的元素，包括碳。聚焦能量束波长的选择取决于形成牺牲层的第一材料或吸收剂的选择。 
同时，可用于本发明的软化剂的具体实例包括但不限于：邻苯二甲酸二苯酯衍生物，例如邻苯二甲酸二苯酯或二-(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯；蓖麻油酸衍生物，例如蓖麻酸丁酯或蓖麻酸丙二醇酯(propyleneglycol ricinolate)；癸二酸衍生物，例如癸二酸二丁酯或癸二酸二甲酯；硬脂酸衍生物，例如硬脂酸正丁酯或单硬脂酸丙二醇酯；丁二酸衍生物，例如丁二酸二乙酯；磺酸衍生物，例如N-甲基-邻，对甲苯磺酰胺；磷酸衍生物，例如磷酸三甲苯酯或磷酸三丁酯；链烷烃衍生物，例如氯代链烷烃；软脂酸衍生物，例如软脂酸异丙酯或软脂酸甲酯；油酸衍生物，例如油酸丁酯或甘油三油酸酯；肉豆蔻酸衍生物，例如肉豆蔻酸异丙酯；苯六甲酸酯(mellitate)，例如偏苯三酸三辛酯(tricapryltrimellitate)或偏苯三酸三异癸酯(triisodecyl trimellitate)；马来酸衍生物，例如马来酸二正丁酯或二-(2-乙基己基)马来酸酯；亚油酸衍生物，例如亚油酸甲酯(methyl linolate)；月桂酸衍生物，例如月桂酸甲酯；间苯二甲酸衍生物，例如间苯二甲酸二苯酯或间苯二甲酸二甲酯；2，2，4-三甲 基-1，3-戊二醇；异丁酸酯衍生物，例如二异丁酸酯；丙三醇衍生物，例如甘油三乙酸酯；富马酸衍生物，例如富马酸二丁酯；环氧衍生物，例如环氧硬脂酸正辛酯；柠檬酸衍生物，例如柠檬酸三正丁酯或柠檬酸乙酰基三乙酯；苯甲酸衍生物，例如二甘醇二苯甲酸酯或二丙二醇二苯甲酸酯；壬二酸衍生物，例如壬二酸二异癸酯或壬二酸二甲酯；及己二酸衍生物，例如己二酸二辛酯或己二酸二异癸酯。 
(3)形成图形的第二材料 
第二材料可以是单一材料或至少两种材料的混合物。 
虽然对根据本发明的用于形成图形的第二材料没有特别的限制，但优选使用例如用于形成电子器件中的电极线、像素或薄膜晶体管的材料的功能性材料，。 
第二材料的具体实例包括：导电聚合物、金属纳米颗粒、有机金属化合物、LCD材料(例如黑矩阵、隔离物、滤色片等)、OLED/PLED材料(例如黑矩阵、发光层、电子传输层、空穴传输层等)、无机EL材料、有机/无机TFT材料等。 
可用作形成图形的第二材料的导电聚合物是具有聚合物特有的机械性能并通过化学掺杂经历转变至半导体或导体的聚合物。近来，这种导电聚合物已用在生活用品和高级工业材料领域，例如二次电池、抗静电试剂、开关器件、非线性器件、电容器、光学记录材料、保护电磁波的材料等。 
导体聚合物的非限制性具体实例包括聚噻吩、聚(3-烷基噻吩)poly(3-alkylthiophene)、PEDOT/PSS、聚苯胺、聚苯胺衍生物、聚乙炔、聚吡咯、聚吡咯衍生物、聚亚苯基(polyphenylene)、聚苯硫醚、聚苯撑 乙烯、聚呋喃或其混合物。但是，只要其表现出导电性，对导体聚合物没有特别的限制。 
并且，对金属纳米颗粒没有特别的限制，只要其普遍用于本领域。金属纳米颗粒具体的实例包括银、金、铂、钯、铜、镍、锌、铁、铝或其混合物的纳米颗粒。 
可用作根据本发明的形成图形的第二材料的有机金属化合物的非限制性实例包括室温下呈固态的有机金属化合物，例如双环戊二烯基镁、联环戊二烯基锰、二甲基环戊二烯基镁、乙酰丙酮锶、双环戊二烯基锶、二甲氧基锶、三甲基铟、二甲氧基钡、乙酰丙酮钡、双环戊二烯基钡、三甲氧基镧、乙酰丙酮镧、三环戊二烯基镧、三甲基环戊二烯基镧、三甲氧基钇、三环戊二烯基钇或其混合物。 
用于有机电致发光器件的有机发光材料可以是通常用于本领域的任何发光化合物而没有特别的限制。有机发光化合物的具体实例包括三(8-羟基喹啉)铝(III)(Alq3)、Alq3衍生物、聚(1，4-苯基乙烯)(PPV)及PPV衍生物，例如聚(2-甲氧基-5-(2′-乙基己氧基)-1，4-苯基乙烯)(MEH-PPV)等。此外，用于无机电致发光器件的无机发光材料可以是通常用于本领域的任何发光化合物而没有特别的限制。无机发光化合物的具体实例包括：基于镓砷的无机发光材料、基于铝镓铟磷的无机发光材料、基于铝铟镓氮的无机发光材料、基于镓氮的无机发光材料及其混合物。 
有机/无机TFT材料的非限制性实例包括：非晶硅、多晶硅；p型有机物质，例如并五苯、二硫代蒽、二烷基二硫代蒽、双(二噻吩并噻吩)、苯并二噻吩衍生物、低聚噻吩、亚苯基或亚芳基；n型有机物质，例如苝、并五苯、喹啉并甲烷(quinodimethane)、酞青或者四羧基酐； 可溶的低聚和聚合OTFT材料；及绝缘体，例如聚酰亚胺、可溶性聚酰亚胺、苯并环丁烯、聚(乙烯基苯酚)或PMMA。 
同时，可添加合适的添加剂于形成图形的第二材料中用以控制适合图形化的物理/化学性能。这里用到的术语“添加剂”是指除了第二材料，必要时添加的改性物理化学性质的化学品。这种添加剂通常以少量加入。 
(4)保护层的材料 
根据本发明的优选实施方式，可在在基板上使用第一材料或使用第二材料(例如功能性材料)之后进一步使用保护层。 
保护层可通过用水溶性溶液或水不溶性溶液洗涤而除去。当用水溶性溶液洗涤保护层时，采用了例如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或乙基纤维素的水溶性聚合物。另一方面，当用水不溶性溶液洗涤保护层时，可使用例如PMMA的水不溶性聚合物。 
应该选择保护层和用于除去保护层的溶液以防止保护层和溶液破坏预先施加的形成图形的第二材料(例如功能性材料)。 
附图说明
本发明的前述及其它目的、特征和优点将从以下的详细说明中并连同附图而变得更明显，其中： 
图1为通过常规喷墨图形化法形成图形的方法的示意性流程图； 
图2为通过常规激光图形化法形成图形的方法的示意性流程图； 
图3为根据本发明的优选实施方式形成图形的方法的示意性流程图； 
图4为根据本发明的优选实施方式部分地形成高分辨率图形的方法的示意性流程图； 
图5和图6为当分别采用低分子量材料和高分子量材料作为牺牲层的材料时，各表明如何将形成图形的材料通过激光施加的部分除去的视图； 
图7和图8为说明分别采用低分子量材料和高分子量材料作为形成牺牲层的材料的实施方式的流程图； 
图9为通过光学显微镜拍摄的根据实施例1部分地除去其牺牲层的图形的照片；及 
图10为通过光学显微镜拍摄的由实施例1获得的聚苯乙烯图形的照片。 
具体实施方式
现将详述本发明的优选实施方式。以下实施例应理解为仅是说明性的而本发明不仅限于此。 
实施例1 
首先，为了提供形成牺牲层的组合物，将0.15g聚乙烯吡咯烷酮(重均分子量：40,000，Sigma-Aldrich，P0930)和1.5g UV吸收剂(黑色染料，LC化学)溶解在20g乙醇中以形成用于喷墨的墨。随后，采用喷墨设备(JetLab，MicroFab)将该墨施加至玻璃基板上以形成宽度为500μm的牺牲 层的图形。然后，通过光束直径为30μm的UV激光(355nm，Avia 2000，Coherent Inc.)部分地除去牺牲层的图形以形成随后由功能层图形化的区域。在7.4mm的距离、40kHz的频率、60％的波束功率及0.1m/s的扫描速率的条件下运行激光。通过部分地除去牺牲层而形成的图形沟纹如图9所示，放大率为100X。图9中，通过除去牺牲层形成的图形具有约30μm的宽度。接着，将包含分散其中的聚苯乙烯(Sigma Aldrich，重均分子量：90,000)纳米颗粒的墨施加至牺牲层的图形上以形成图形，并通过外调焦增加光束直径而减少剂量，用UV激光(355nm，Avia 2000，Coherent Inc.)照射牺牲层和功能性材料图形。这样，可选择性地除去牺牲层。在12mm的距离、25kHz的频率、85％的波束功率及0.1m/s的扫描速率的条件下运行激光。当除去牺牲层时，将施加至牺牲层上的功能性层除去，从而提供高分辨聚苯乙烯图形。该图形如图10所示，放大率为100X。 
工业实用性 
由以上可看出，根据本发明形成图形的方法包括无需通常用于石印术的昂贵的大面积掩膜的简单加工步骤，使对功能性材料的消耗减到最少，并且与基于喷墨的常规图形化方法相比提供了更高分辨率的图形。因此，根据本发明的方法是有成本效益的，并且由于激光照射防止了功能性材料的劣化。此外，可选择适合用于基板的形成牺牲层的材料的具体类型的聚焦能量束。因此，可高效率地制备具有高分辨率图形的基板。 
虽然就目前被认为是最实用的和优选的实施方式对本发明进行了描述，但是应该理解本发明并不限于公开的实施方式和附图。相反地，其目的是覆盖在所附权利要求的实质和范围内的各种修改和变化。 

Claims (18)

1.一种形成图形的方法，该方法包括以下步骤：
(a)提供具有部分或全部形成于基板上且由第一材料制成的牺牲层的基板；
(b)通过使用第一方式在牺牲层上形成不含第一材料且具有第一分辨率所获得的最小线宽或比第一分辨率低的分辨率所获得的最小线宽的图形沟纹；
(c)通过使用第二方式用第二材料填充所述图形沟纹；及
(d)通过照射或加热除去存在于残留的牺牲层中的第一材料，
其中，第一材料的阈通量密度小于第二材料的阈通量密度，在步骤(d)中以在第一材料的阈通量密度至第二材料的阈通量密度范围内的剂量除去第一材料，并且由第二材料在所述基板上形成所述图形；
其中，所述阈通量密度是指通过在预定的一段时间内使用包括聚焦能量束的光或热，以进行目标材料的分解或蒸发而能够除去目标材料的最小能量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过用第二材料填充所述图形沟纹而进行步骤(c)，以得到宽于步骤(b)中形成的图形沟纹的线宽的第二分辨率所获得的最小线宽。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(d)中除去残留的牺牲层的同时，除去施加于所述牺牲层的顶部上的第二材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(c)中通过使用第二方式在没有牺牲层的区域上额外形成由第二材料制成的额外图形，以 得到第二分辨率所获得的最小线宽或不同于第二分辨率的第三分辨率所获得的最小线宽，同时所述图形沟纹由第二材料填充以得到第二分辨率所获得的最小线宽。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(a)中通过使用与第二方式相同或不同的第三方式使所述牺牲层图形化，以得到不同于将要形成的图形沟纹的线宽的第四分辨率所获得的最小线宽。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(b)中用于除去用于形成图形沟纹的牺牲层的第一方式为聚焦能量束，并且使用掩膜或衍射光学元件以控制该聚焦能量束的形状。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在包括预先图形化区域的基板上形成由第一材料制成的牺牲层。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(d)中，通过照射聚焦能量束除去存在于残留的牺牲层中的第一材料。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一方式包括照射聚焦能量束，并且第二方式包括使用喷墨法。
10.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：在形成所述牺牲层的步骤(a)之后于该牺牲层的顶部上形成保护层，并在步骤(b)之后除去该保护层；或在施加第二材料的步骤(c)之后于形成图形的第二材料层的顶部上形成保护层，并在步骤(d)之后除去该保护层。
11.一种具有预图形的基板，其具有部分或全部形成于其表面上且由第一材料制成的牺牲层，其中，所述牺牲层包含不含第一材料且 具有第一分辨率所获得的最小线宽或比第一分辨率低的分辨率所获得的最小线宽的图形沟纹，该图形沟纹由第二材料填充，并且第一材料的阈通量密度小于第二材料的阈通量密度；其中，所述阈通量密度是指通过在预定的一段时间内使用包括聚焦能量束的光或热，以进行目标材料的分解或蒸发而能够除去目标材料的最小能量。
12.根据权利要求11所述的基板，其中，所述图形沟纹由第二材料填充以得到宽于该图形沟纹线宽的第二分辨率所获得的最小线宽。
13.根据权利要求12所述的基板，其中，在具有所述牺牲层的区域内的图形沟纹由第二种材料填充以得到第二分辨率所获得的最小线宽，并且在没有所述牺牲层的区域内形成由第二材料制成的额外图形，以得到第二分辨率所获得的最小线宽或不同于第二分辨率的第三分辨率所获得的最小线宽。
14.根据权利要求11或权利要求13所述的基板，其中，在包括预先图形化区域的基板上形成由第一材料制成的牺牲层。
15.根据权利要求11或权利要求13所述的基板，其中，使所述牺牲层在基板上图形化以得到不同于在该牺牲层上形成的图形沟纹的线宽的第四分辨率所获得的最小线宽。
16.根据权利要求11所述的基板，其中，所述阈通量密度基于聚焦能量束。
17.根据权利要求11或权利要求13所述的基板，其中，通过照射聚焦能量束形成在所述牺牲层上的图形沟纹，并且通过喷墨法由第二材料填充所述图形沟纹。 
18.根据权利要求11或权利要求13所述的基板，该基板进一步包括保护层，该保护层防止形成牺牲层的第一材料或与第一材料一起残留于所述牺牲层的顶部上的形成图形的第二材料在除去第一材料或第二材料之后粘回至用第二材料制成的图形或基板上。 
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