專利名稱：圖案形成方法`的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖案形成方法，具體地涉及一種用在制造電子、光學或光電器件以及包括用在這些器件中的相互連接及濾波器中的圖案形成方法。本發(fā)明也涉及通過所述圖案形成方法制造的器件。
背景技術：
傳統(tǒng)上，利用平板印刷處理來制造微電子和微光電子器件。光刻法是這種處理的一個示例。
最近，已經(jīng)提出將半導體共軛聚合物(或有機物)薄膜晶體管(TFT)用在能夠在塑料襯底上制造、相對低成本的邏輯電路中。這些器件同樣可以用在光電器件中，以及用于高分辨率的有源矩陣顯示器中的象素開關。通過適當?shù)剡x擇共軛聚合物材料，薄膜電路的導體、半導體和絕緣體區(qū)域全部可以制造。
已經(jīng)提出了形成共軛聚合物溶液，并利用噴墨印刷技術將聚合物溶液沉積在基質(zhì)襯底(host substrate)上的選中位置。但是，對于使用噴墨印刷技術可獲得的分辨率存在限制，因為，與噴墨印刷的大多數(shù)傳統(tǒng)應用，即將印刷墨水沉積在紙上不同，在非吸收襯底上變干之前，沉積的液滴更趨向于擴散，而且液滴擴散的量是固體襯底與液滴各自的表面能和界面能的函數(shù)。
此外，印刷電子和光電子器件所需的分辨率遠高于將墨水印刷到紙上所需的分辨率。因此，為了利用噴墨印刷技術印刷出高分辨率的圖案，在基質(zhì)襯底上制造浸潤性預制圖案，作為圖案實際噴墨沉積的前體(precursor)。
圖1以襯底4上制造的直立阻擋條2的形式示出了預制圖案的示例。作為一系列液滴6沉積形成圖案的材料，在圖1中與條2非常接近的襯底上示出了一滴。因為所述條從襯底表面向上延伸，其作為物理屏障，以確?？刂撇牧弦旱螜M越襯底表面的流動，從而材料在襯底上表現(xiàn)出所需的圖案；在圖1所示的示例中為長條。但是，也可以選擇條2的材料以阻擋液滴6的材料。這樣，當溶液中材料的液滴沿著或非常接近條沉積時，液滴在襯底表面上擴散，但受到條2的阻擋。從而，如圖1所示，在襯底上的溶液被限制而不能擴散過阻擋條，而是沿著條的側(cè)面排成一列。
但是，這種預制圖案仍然通過光刻法或軟平板印刷術來制造。在光刻法中，在襯底上提供旋涂的光刻膠層，并通過對包括光掩?；驑司€片的母版上的圖案與襯底進行定位的定位器或分檔器，以藍或紫外光曝光。然后，顯影曝光后的光刻膠，以在襯底上提供光刻膠的圖案。通常，隨后是刻蝕或沉積處理，以形成目標材料的圖案，實質(zhì)上提供了預制圖案。通過光刻法所獲得的分辨率主要由曝光用光的波長和定位器或分檔器的光學器件來確定。已經(jīng)知道這些處理可以獲得非常精細的分辨率，但是光掩模的生產(chǎn)相對昂貴，而且整個處理需要相對較多的處理步驟。
針對如包括TFT有源矩陣尋址電路的顯示器等很多工業(yè)應用，日益需求更大的顯示面積，而這需要使用更大的襯底。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這么大的襯底易于出現(xiàn)彎曲，在光掩模和襯底之間提供足夠精確的分辨率和配準上存在很大的困難。此外，如果襯底相對較大，必須對至少部分光刻處理執(zhí)行多次，這在需要形成圖案的襯底的整個面積上重復足夠精確的配準上存在更大的困難。但是，為了緩解這些難點，器件制造商通常使用單定位器，此單定位器不僅對于圖案的形成，具有足夠高的分辨率和非常精確的配準機制，對于用于制造實際TFT的處理步驟也是如此。購買和維持這樣的定位系統(tǒng)很昂貴，此外，實現(xiàn)利用這種定位器的處理也很昂貴，從而增加了顯示器的制造成本?？偟膩碚f，當考慮到整體制造效率、準確度或成本等方面時，使用平板印刷術是不能令人滿意的。
同樣，還提出了在基質(zhì)襯底的表面上設置預制圖案作為已經(jīng)形成了圖案的阻擋單層。首先在相對較軟的橡膠印模上產(chǎn)生已經(jīng)形成了圖案的單層，然后利用軟沖壓技術轉(zhuǎn)移給基質(zhì)襯底。但是，在轉(zhuǎn)移處理期間，印模的變形是很平常的，而這種變形隨著橡膠印模尺寸的增大，也變得更糟并存在更大的問題。因此，此技術并不適用于較大尺寸的襯底，此外，因為轉(zhuǎn)移的圖案是單層，而且非常薄，檢查轉(zhuǎn)移的層將是極其困難的，因此，在實際的制造處理中，事實上是不能夠檢測轉(zhuǎn)移的已經(jīng)形成了圖案的層中的錯誤或缺陷的。在圖2中示意性地示出了這種阻擋單層的示例。
因此，上述兩種處理都不能以一致和節(jié)省成本的方式提供用于形成圖案的合適技術。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進的圖案形成方法，此方法能夠以有效和節(jié)省成本的方式制造預制圖案。
按照本發(fā)明，提供了一種圖案形成方法，包括在襯底的表面中形成凹痕(indent)區(qū)域，以及將液體材料沉積到選中位置的表面上，使得通過凹痕區(qū)域控制材料在表面上的擴散。
優(yōu)選地，利用噴墨印刷技術沉積液體材料。
可以用實質(zhì)上與襯底表面垂直或相對于襯底傾斜的壁部分形成凹痕區(qū)域。
方便地，可以利用橫截面輪廓設置凹痕區(qū)域，所述橫截面輪廓提供第二阻擋層，以進一步控制沉積的材料在表面上的擴散。
可以通過利用齒形(castellated)或鋸齒形橫截面輪廓設置凹痕區(qū)域，來獲得第二阻擋層。
在一個實施例中，圖案形成方法可以包括壓印長形的第一和第二凹痕區(qū)域，以及壓印排列在第一和第二凹痕區(qū)域之間、但與第一和第二凹痕區(qū)域相分隔的另外的長凹痕區(qū)域，所述另外的凹痕區(qū)域具有實質(zhì)上平坦的底面。
方便地，可以選擇材料以包括半導體材料，而且選中的位置包括長凹痕區(qū)域之間的表面，從而為薄膜晶體管提供源極和漏極區(qū)域，所述的薄膜晶體管具有由所述另外的長凹痕區(qū)域的寬度確定的溝道長度。
優(yōu)選地，選擇半導體材料以包括聚合物材料。
在用于制造薄膜晶體管的源極和漏極區(qū)域的圖案形成方法的優(yōu)選形式中，可以方便地選擇第一和第二凹痕區(qū)域，以具有提供了第二阻擋層的橫截面輪廓。
在本發(fā)明的另一實施例中，圖案形成方法可以包括壓印兩個并列的長凹痕區(qū)域，其中，選擇材料以包括導電材料，而且選中的位置包括長凹痕區(qū)域之間的表面，從而提供導電電極。
方便地，可以調(diào)整與要沉積的材料相關的襯底表面的濕法特征。
在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，優(yōu)選地利用沖壓技術或模塑技術，通過壓印表面提供凹痕。


現(xiàn)在，將參照附圖，僅利用另外的示例來描述本發(fā)明，其中圖1示意性地示出了通過公知的平板印刷技術制造的阻擋條；圖2示意性地示出了通過軟沖壓技術制造的單層阻擋條；圖3a到3c按照本發(fā)明描述了圖案形成方法；圖4a和4b示意性地示出了沉積的液滴的接觸角如何隨著基質(zhì)表面的輪廓改變；圖5示出了圖3a到3c所述的凹痕的多種橫截面輪廓的示例；圖6a和6b依照本發(fā)明的實施例示出了可以如何壓印襯底的表面；圖7a、7b和7c依照本發(fā)明的另一實施例示出了可以如何壓印襯底的表面；圖8示意性地示出了電光器件尋址電路的平面圖和剖面圖；圖9示出了電光器件的方框圖；圖10是包括依照本發(fā)明制造的顯示器件的移動個人計算機的示意圖；圖11是包括依照本發(fā)明制造的顯示器件的移動電話的示意圖；以及圖12是包括依照本發(fā)明制造的顯示器件的數(shù)字照相機的示意圖。
具體實施例方式
圖3a到3c描述了本發(fā)明的圖案形成方法。通過任何方便的技術將凹痕8壓印到襯底4的上表面10中。在圖3a中，示出的凹痕8是延伸到襯底的側(cè)邊12的長形，但可以理解的是，只要在凹痕8和表面10之間的邊界線14處，表面10中提供了不連續(xù)性，凹痕可以是任意想要的形狀，而且可以被設置在襯底上的任意位置。
作為來自噴墨打印頭(未示出)的溶液中材料的一系列液滴18，沉積在表面10上形成預定的圖案所需的材料16。如圖3b所示，在選中的位置將材料16沉積到表面10上，使得材料流向凹痕8的邊界線或邊14。因為將邊界線14限定為直邊，沉積的液滴沿著邊界線呈現(xiàn)出直邊輪廓，而不流過邊界線，進入凹痕8。如果之后在凹痕8的對邊，以相似的方式將材料16沉積到表面10上，則材料被控制向凹痕8的右邊界線20擴散，提供了材料的兩塊彼此隔開的區(qū)域22、24，區(qū)域之間的間隔由凹痕8的寬度精確地限定。
現(xiàn)在，將參照圖4a和4b，對本發(fā)明的原理進行描述。
當在氣態(tài)環(huán)境中將溶液中材料的液滴沉積到固體表面上時，出現(xiàn)三種截然不同的界面能氣體與液滴之間的界面能；氣體和固體表面之間的界面能；以及液體和固體表面之間的界面能。在表面上沉積的液滴的尺寸或形狀由這些界面能的平衡來確定。
如圖4a所示，已知表面上的液滴表現(xiàn)出與表面之間的接觸角θ。接觸角實質(zhì)上依賴于液滴和表面之間的界面能，因為液體與固體之間的相互作用大于液體和固體與氣體之間的相互作用。如圖4a所示，如果接觸角相對較小，表示液滴和表面之間的濕法特性，液滴和表面之間的接觸線趨于變大，而沉積的液滴將傾向于在表面上擴散，表現(xiàn)出相對較平的半球形。相反，如果接觸角相對較高，表示液滴和表面之間的非濕法特性或排斥特性，接觸線趨于向后傾斜而變得更小，因為界面能相對較大。這樣，沉積的液滴保持更好的球形，而較少地在表面上擴散。
如果如圖4b所示，以兩個鄰近相隔的凹痕8設置襯底4的表面，以及如果將具有接觸角θ的溶液中的材料液滴沉積到凹痕8之間的表面部分26上，相對于直接位于液滴的接觸線外部的表面保持接觸角θ。在圖4b示出的示例中，直接位于液滴的接觸線外部的表面是凹痕8之一向下的垂直邊28。因此，凹痕8之間的區(qū)域26可以比在如圖4a所示的平坦表面上限定的與區(qū)域26相同的面積保持更多體積的液體。這意味著凹痕8的邊將沉積的液體限制在區(qū)域26內(nèi)。
當由噴墨頭將液滴沉積到區(qū)域26上時，沉積的液體擴散到每個凹痕8的邊，而且液體的擴散停止于此，除非接觸角超過圖4b中的接觸角θ。從而，凹痕的這種下降邊作為用于控制液體擴散的有效阻擋層。這是違反直覺的，因為認為下降邊將增強液體的擴散，而不是抑制液體的擴散認為圖1所示的直立阻擋層結(jié)構將更好地控制液體，因為其具有直立物理阻擋層的外部特征。當重力在液體擴散中起到主要作用時，這是正確的。但是，在噴墨沉積的小型環(huán)境中，其中液滴的尺寸是幾十微米的量級，重力并不支配液體的運動，而是由界面能(或表面張力)支配這種運動。因此，當重力的作用可以忽略時，凹痕的下降邊擔當了非常有效的阻擋層。
當與圖1中的結(jié)構一樣，存在浸潤度的差異(或界面能差異)時，可以設想沉積的液體的落回。這樣，即使當液滴被沉積在圖1中所示的阻擋層區(qū)域2上時，液滴仍然可以運動到具有濕潤表面、與阻擋層區(qū)域相鄰的井區(qū)域。然而，當提供類似或相同的浸潤度的材料用于帶齒的表面時，需要將液滴沉積到凹痕之間的區(qū)域上。如果將液滴沉積在凹痕的邊上或?qū)嶋H沉積到凹痕區(qū)域上，將失去由凹痕提供的阻擋層效果，沉積在凹痕之間的區(qū)域上的液滴中的那部分液體將開始擴散。這是由于液體和表面之間不一致的界面能所引起的。
如果液滴在要形成圖案的材料的溶液中具有預定的濃度，當液滴變干時，被限制于較小的襯底面積的固定體積的材料將產(chǎn)生在襯底上形成了圖案的材料區(qū)域，此區(qū)域具有比只是允許相同體積和濃度的液滴在圖4a所示的平坦的襯底上擴散所得到的厚度更厚的厚度。因此，此特性可以被用以在襯底上產(chǎn)生形成圖案的沉積材料的相對較窄但相對較厚的線。這樣，如果選擇沉積材料是如聚-3-4-亞乙二氧基噻吩(PEDOT)等導電聚合物，則可以制造具有相對較高的電導率和相對較低的電阻率的窄電極線，而這種電極線特別適于用在矩陣尋址的顯示電路中。
圖5示出了可以適用于壓印在襯底表面中的凹痕的橫截面輪廓的示例。要強調(diào)的是圖5中所示的輪廓只是在本發(fā)明的方法中可以采用的輪廓和本領域的技術人員清楚的其他輪廓的示例。
從圖5的示例中可以看到的是，可以采用如示例(a)所示的具有實質(zhì)上垂直于襯底的表面的壁部分的矩形截面凹痕等多種形式的輪廓。代替地，凹痕可以具有如示例(b)和(c)所示的相對于表面10的以一定的角度傾斜的壁部分。在這種情況下，如圖(b)所示，壁部分可以沿特定的方向傾斜，從而切去表面10的下部并使凹痕具有比在表面10的凹痕的尺寸大的底面30。代替地，如圖(c)所示，壁部分可以相對于表面10以銳角傾斜，以提供比在表面的凹痕的尺寸小的底面30。從上面參照圖4給出的解釋可以意識到，圖5中示例(b)的“有效”接觸角比示例(c)的“有效”接觸角大。這樣，對于溶液中給定的材料和給定的襯底表面材料，相鄰于示例(b)中的凹痕可以選擇性地沉積比示例(c)的情況更大的液滴，而不破壞表面和凹痕的壁部分之間的邊界線14。
圖5中的示例(d)和(e)示出了可代替的凹陷輪廓的另外的示例。對于示例(a)、(b)和(c)，清楚的是，如果沉積的液滴突破了邊界線14，沉積的材料將流入凹痕，而且因為凹痕的底面30實質(zhì)上平行于襯底的表面10，液滴和凹痕的底面之間的接觸角與液滴和襯底的表面之間的接觸角相同。
特別地，當與沉積的液滴的直徑相比較時，凹痕相對較窄。作為示例，參照圖5中的輪廓(a)，如果沉積材料是沉積在凹痕的兩側(cè)以提供TFT的源極電極S和漏極電極D的有機導電聚合物，確定源極和漏極電極之間的間隔的凹痕8的寬度L限定了TFT的溝道長度。因此，實質(zhì)上，凹痕的寬度L限定了溝道區(qū)域的長度。對于很多實際應用，溝道區(qū)域必須具有小于20微米的長度，而最好在大約5微米的范圍內(nèi)。這是因為TFT的漏極電流與溝道長度成反比，而對于諸如顯示器的有源矩陣尋址電路等特定的應用，TFT漏極電流是極為重要的，因為它確定了顯示的速度和孔徑比。因此，凹痕8的寬度L通常為大約5微米，而液滴通常具有大約30微米的直徑。
凹痕8通常具有大約100nm的深度，所以，如上所述，如果沉積的液滴突破了邊界線14，如果在沉積區(qū)域中的襯底表面上的某一點存在表面能和界面能的變化，則可能發(fā)生這種情況，很可能沉積的液滴擴散過凹痕的整個寬度，并延伸至與在凹痕相對側(cè)上的襯底表面上形成圖案的材料相接觸。這將引起源極電極S和漏極電極D之間的短路或電勢擊穿點，得到了有缺陷的TFT，或幾乎一定在使用之前出現(xiàn)故障的TFT。
因此，設計了圖5的示例(d)和(e)所示的輪廓，為擴散過邊界線14的沉積的液滴提供第二阻擋層。示例(d)的凹痕具有齒形橫截面輪廓，而示例(e)的凹痕具有鋸齒形橫截面輪廓。在每個示例中，輪廓實質(zhì)上設置有多個邊界線，在圖5的示例(d)中表示為邊界線14、14a和14b。如果沉積的液滴超過邊界線14，則材料將流過襯底表面部分32，到達邊界線14a，邊界線14a以與邊界線14相同的方式起作用。以同樣的方式，如果超過邊界線14a，邊界線14b以與邊界線14和14a相似的方式起作用，以進一步控制沉積材料向凹痕相對側(cè)的擴散。
從而，邊界線14用作控制液滴擴散的第一阻擋層，而邊界線14a和14b用作控制液滴擴散的第二阻擋層。此外，正如熟悉噴墨技術的人員所知道的那樣，在噴墨頭的噴射孔周圍通常留有殘余，而這些殘余使從噴墨頭噴出的液滴的飛行路線發(fā)生偏差。這樣，噴射的液滴的飛行方向可能并不一定與要在其上沉積此噴射液滴的表面垂直。結(jié)果，液滴可能被沉積在與要沉積的位置稍稍偏離的位置的襯底上。這可能使得液滴實際沉積到騎跨邊界線14的襯底上。對于這種事情的發(fā)生，用以控制液滴向凹陷相對側(cè)的擴散的邊界線14a和14b可以獲得顯著的收益。
圖5中的示例(f)示出了壓印在襯底表面中的多個凹痕，而且可以將材料在那些位于凹痕之間的襯底部分上噴墨形成圖案。以這種方式，沿圖4b所述的凹痕寬度的兩個方向控制了液滴的擴散。同樣，每個液滴有限的體積被保持在襯底表面上更窄的帶內(nèi)，與只利用沿橫越襯底表面的一個方向控制液滴擴散的單凹痕所得到的形成圖案的材料的厚度相比，得到增加了厚度的沉積材料的圖案。通過比較示例(a)和(f)中形成圖案的材料的輪廓，從圖5中可以看出這一點。
在圖5的示例(g)中，提供了具有實質(zhì)上平坦的底面的控制凹痕，而且在兩側(cè)以具有提供了第二阻擋層功能的橫截面輪廓的凹痕定界；在此具體示例中，示出了鋸齒形輪廓，但是同樣可以使用齒形輪廓。示例(g)中示出的輪廓尤其有利于用在TFT制造中。凹痕34和36的鋸齒形輪廓提供了第二阻擋層功能，從而有助于確保沉積液滴被保持在襯底部分38和40上。但是，如上所述，在TFT中重要的是盡可能小地保持溝道長度，而這借助于設置了具有光滑底面的中央沉積凹痕42。
可以通過任何合適的處理，提供從表面10延伸到襯底中的凹痕。圖6a和6b示出了這種處理的示例，其中，沖模44被用于將凹痕8壓印到襯底4中。通常由金屬制成的模具44具有與要被壓印在襯底4的表面中的凹痕8所需的圖案相對應的凸臺46的圖案。非常接近于襯底來安裝模具44，然后按壓模具44，與襯底接觸，將凹痕8的圖案壓印到襯底表面中。可選地，可以加熱襯底以有助于此處理。
在圖7a到7c中示出了用于壓印凹痕的另一方法。在此實施例中，在平面支撐50上提供了大量的可固化材料(curable material)48。將板52移向支撐50，以類似于圖6a和6b所示的沖模44的方式，在板52上設置與凹痕8所需的圖案相對應的凸臺的圖案54。如圖7b所示，這使得可固化材料在支撐上擴散，并擴散到板上的凸臺圖案之間的空間中。因此，實質(zhì)上，支撐50和板52用作材料48的模具的兩個相對側(cè)面。
然后，例如通過加熱或通過支撐照射紫外(UV)光等，固化材料48。如果利用UV光固化材料48，則選擇支撐50能夠使通過的UV光傳輸?shù)讲牧?8。然后，如圖7c所示，將板52從支撐移開，留下已經(jīng)在固化的材料48中形成了所需的凹痕圖案的雙層襯底。
凹痕最好具有大約100nm的深度，而且，利用上述凹痕形成處理中的任何一個，沖模44或板52可以使用多次，以在襯底表面中產(chǎn)生所需的凹痕圖案。這被認為是優(yōu)于使用光刻技術的特別的優(yōu)點，在光刻技術中，每次需要制造凹痕圖案，都必須重復相當繁復的圖案形成步驟。
從作為阻擋層的有效性和通過簡單形成處理的生產(chǎn)率的觀點來看，大約100nm(50nm到300nm)的凹痕深度適用于本發(fā)明。理論上，本發(fā)明中的阻擋層效果不依賴于凹痕的深度，但非常淺的凹痕不一定可靠。這是由于在邊緣的彎曲半徑和邊緣中的缺陷。為了在凹陷的邊緣獲得足夠的阻擋層效果，邊緣應當具有銳利的輪廓；換句話說，與深度相比較，邊緣應當具有較小的曲率半徑。如果獲得了小于10nm的曲率半徑，具有小于50nm的深度的凹痕就可以作為阻擋層有效地工作。缺陷可以是邊緣變鈍，在邊緣上導致液體的破裂。因此，重要的是去除缺陷，尤其是從凹陷的邊緣去除缺陷。
通過塑料模塑處理，同樣可以產(chǎn)生具有凹痕的塑料襯底。將熔融的塑料材料注入到已經(jīng)在表面上壓出了圖案的模具中，在冷卻后，很容易就獲得了具有凹痕的塑料襯底。
也可以通過傳統(tǒng)的光刻技術制造凹痕。當將液體沉積到剩余的光刻膠圖案上時，顯影的光刻膠中的結(jié)構可以用作阻擋層。此外，在光刻法之后可以進行刻蝕處理，以形成凹痕。刻蝕處理特別適用于獲得使阻擋層效果更可靠的銳利的凹痕邊緣。
當應用光刻技術來獲得凹痕時，凹痕的底部區(qū)域可以由與將要沉積液體的其他區(qū)域不同的材料構成。例如，將剩余的光刻膠或在襯底上沉積的薄膜設置在其他區(qū)域上，而將襯底的原始表面設置在凹痕的底面上。當凹痕底面的材料更不容易用沉積的液體浸潤時，此結(jié)構在阻擋層效果方面更為堅固耐用，因為凹痕底面和可以在其上沉積材料的其他區(qū)域之間浸潤度的差異增強了凹痕邊緣的阻擋層效果。
上面已經(jīng)提到本發(fā)明的圖案形成方法可以被用以制造尤其適于用在電光器件的矩陣尋址電路中的相對長而窄的導電聚合物線路。圖8示出了這種電路的示例。
尋址電路包括排列為矩陣的多個象素電極62。在象素電極之間相對較窄的空間66中排列了導電材料的數(shù)據(jù)線64。在圖8中只示出了一條數(shù)據(jù)線，但應當清楚的是，通常在矩陣的每行和每列中包括幾百個象素電極矩陣的尋址電路包括幾百根這樣的數(shù)據(jù)線。
每根數(shù)據(jù)線包括增加了寬度的部分68，以及在示出的實施例中，這些部分分別位于每個象素電極62的一角附近。增加了寬度的部分68與其中之一在圖8中表示為角部分70的象素電極的各個角部分一起用作TFT的源極和漏極電極，所述TFT用于驅(qū)動分別與每個象素電極重疊的顯示器的象素。在圖8中以虛線72示意性地示出了這種TFT。
應當注意的是，象素電極62和部分68的角被示為銳角轉(zhuǎn)角，但是同樣地，這些角也可以做成圓角。利用這些圓角，沉積液體可以比利用銳角轉(zhuǎn)角更容易完全填充電極區(qū)域。
圖8中所示的源極和漏極與其間的直間隙(溝道)相鄰，但也可以提供相互交叉、均具有梳子形狀的源極和漏極電極，以便在有限的器件面積內(nèi)獲得較大的溝道寬度。在這種情況下，將液體沉積在具有相互交叉的梳子形狀的突出區(qū)域上。這樣，沉積在與梳子齒相鄰的區(qū)域上的液體向梳子齒區(qū)域擴散，并覆蓋整個突出區(qū)域，從而提供梳子形的電極。
包括尋址電路的顯示器的孔徑比由顯示器的總顯示面積中可以被用于向用戶顯示圖像的那部分確定?？讖奖刃枰M可能地大，以提供高對比度和亮度的顯示器。因此，象素電極62之間的空間66應當盡可能地窄，因為這些區(qū)域并不用于顯示圖像。但是空間66需要容納數(shù)據(jù)線64。因此，應當將數(shù)據(jù)線做成非常窄而直的導電帶，而且這些導電帶需要有顯示矩陣的整個長度那么長。
為了最小化顯示器的功率需求，通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)脈沖都具有相對較低的電位，而且必須將這些脈沖有效地傳送給顯示器的象素。當數(shù)據(jù)脈沖施加在數(shù)據(jù)線上時，由于線路固有的電阻，施加的脈沖的電位沿著數(shù)據(jù)線下降。如果不對此進行適當?shù)目刂?，將產(chǎn)生顯示圖像不一致的亮度。因此，數(shù)據(jù)線需要良好的導電性，而且也需要具有不降低孔徑比的最小寬。這是相互矛盾的要求。
因此，在圖8的實施例中，象素電極62之間的空間66被設置為在其間具有很窄的襯底表面部分78的兩個壓印的凹痕74和76。限定凹痕74和76之間的間隔，從而對應于數(shù)據(jù)線64的所需寬度，以及當噴墨頭將諸如溶液中的PEDOT或聚苯胺(PANI)或膠態(tài)金屬懸浮液等選擇性地沉積到較窄的部分78上時，凹痕74和76以與參照圖5的示例(f)所描述的方式相類似的方式，控制沉積的溶液沿圖8所示的橫向方向X和Y的擴散。因此，可以將導電材料沉積為高度上相對較厚、相對較細而被很好限定的線路。從而，數(shù)據(jù)線可以具有相對較高的電導率，增強了顯示器的一致性和亮度。
包含分布在溶劑中的微小金屬顆粒的膠態(tài)金屬懸浮液提供了特別高的電導率。但是，當溶劑是有機溶劑時，由于易于擴散的溶劑的較低的表面張力，當與具有相對較高的表面張力的水基溶液或懸浮液相比時，通常難以利用這種懸浮液在平坦的表面上形成較窄(或高分辨率)的圖案。即使利用傳統(tǒng)的浸潤性預制圖案技術，由于界面和溶劑之間的界面能，仍然難以獲得足夠的浸潤度差異，以獲得高分辨率的印刷。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明中的凹痕結(jié)構尤其有利于作為利用這種溶劑基溶液或懸浮液的阻擋層。凹痕側(cè)壁與相鄰表面的平面之間的角度是影響作為阻擋層的效果的主要因素，而液體的表面張力具有次要影響。因此，本發(fā)明的結(jié)構尤其有利和適用于通過沉積低表面張力的液體來形成圖案。
與噴墨形成電子或光電子器件的圖案相關的考慮是噴墨頭與基質(zhì)襯底之間的對準。沉積液滴的飛行路線可能在所需的沉積周期中發(fā)生變化，從而在制造處理期間，需要周期性檢查沉積對準。已經(jīng)提出可以通過利用有策略地放置在襯底上的沉積對準標記來實現(xiàn)這種檢查。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)十字形對準標記尤其有利于此目的，例如，具有三個或更多分支的馬耳他十字(maltese-cross)形標記。方便地，也可以依照本發(fā)明，作為凹痕來設置這些對準標記。在圖8中，這種標記的示例被表示為四分支十字80。
考慮到表面和溶劑之間的界面能，在有些情況下，在表面上提供較薄的涂層是有利的。例如，當使用上述PEDOT作為液體材料時，通過在襯底的表面上提供較薄的鋁涂層，可以得到進一步的改進。什么時間使用涂層并不重要，在形成凹痕之前或之后一一當然要在沉積PEDOT之前提供。
圖9是描述包括了電光元件和可以依照本發(fā)明的圖案形成方法制造的尋址電路的有源矩陣型顯示器件(或設備)的方框圖，例如有機電致發(fā)光元件可以作為電光器件的優(yōu)選示例。在圖中所示的顯示器件200中，多條掃描線“gate”；多條數(shù)據(jù)線“sig”，沿與掃描線所延伸的方向相交的方向延伸；多條公共電源線“com”，實質(zhì)上平行于數(shù)據(jù)線“sig”延伸；以及多個象素201，在襯底上形成、位于數(shù)據(jù)線“sig”和掃描線“gate”的交點。
每個象素201包括第一TFT 202，通過掃描線向其柵極電極提供掃描信號；保持電容器“cap”，保持從數(shù)據(jù)線“sig”通過第一TFT 202提供的圖像信號；第二TFT 203，其中將保持電容器“cap”保持的圖像信號提供給柵極電極(第二柵極電極)；以及如電致發(fā)光元件等電光元件204(表示為電阻)，當元件204通過第二TFT 203與公共電源線“com”電連接時，驅(qū)動電流從公共電源線“com”流入元件204。掃描線“gate”與第一驅(qū)動器電路205相連，而數(shù)據(jù)線“sig”與第二驅(qū)動器電路206相連。最好可以在形成了第一TFT 202和第二TFT 203的襯底上至少形成第一電路205和第二電路206之一。按照本發(fā)明的方法所制造的TFT陣列最好可以被用于第一TFT 202和第二TFT 203的陣列、第一驅(qū)動器電路205和第二驅(qū)動器電路206中的至少一個。
因此，本發(fā)明可以被用于制造包含在多種類型的設備中的顯示器或其他器件，比如，移動顯示器，如，移動電話、膝上型個人計算機、DVD播放器、照相機、野外設備等；便攜式顯示器，如，臺式計算機、CCTV或相冊等；儀表盤，如，交通工具或航空器儀表盤；或者工業(yè)顯示器，如控制室設備顯示器等。換句話說，正如上述這些例子那樣，多種類型的設備可以包括能夠應用按照本發(fā)明的方法制造的TFT陣列的電光器件或顯示器。
現(xiàn)在，將對利用依照本發(fā)明制造的電光顯示器件的多種電子設備進行描述。<1移動計算機>
現(xiàn)在，描述其中將依照上述實施例之一制造的顯示器件應用于移動個人計算機的示例。
圖10是描述了這種個人計算機的結(jié)構的立體圖。在圖中，個人計算機1100具有包括鍵盤1102和顯示單元100的機身1104。如上所述，利用依照本發(fā)明的圖案形成方法制造的顯示板來實現(xiàn)顯示單元100。<2便攜式電話>
接下來，描述其中將顯示器件應用于便攜式電話的顯示部分的示例。圖11是描述便攜式電話的結(jié)構的立體圖。在圖中，便攜式電話1200具有多個操作鍵1202、聽筒1204、話筒1206和顯示板100。如上所述，利用依照本發(fā)明的方法制造的顯示器件來實現(xiàn)顯示板100。<3數(shù)字靜物照相機>
接下來，將描述利用OEL顯示器件作為取景器的數(shù)字靜物照相機。圖12是簡要地描述了數(shù)字靜物照相機的結(jié)構及與外部設備的連接的立體圖。
通常的照相機利用具有光敏涂層的感光薄膜，并通過光敏涂層中發(fā)生的化學變化記錄物體的光學影像，然而數(shù)字靜物照相機1300通過利用如電荷耦合器件(DDC)等的光電轉(zhuǎn)換，從物體的光學影像產(chǎn)生圖像信號。數(shù)字靜物照相機1300在箱體1302的背面具有OEL元件100，以根據(jù)來自CCD的圖像信號進行顯示。這樣，顯示板100作為用于顯示物體的取景器。在箱體1302的前側(cè)(在圖的后面)設有包括光學鏡頭和CCD的照片接收單元1304。
當攝影師確定顯示在OEL元件板100中的物體圖像并按下快門1306時，來自CCD的圖像信號被傳輸并存儲到電路板1308中的存儲器中。在數(shù)字靜物照相機1300中，在箱體1302的側(cè)面上設有視頻信號輸出接線端1312和數(shù)據(jù)通信的輸入/輸出接線端1314。如圖所示，如果需要的話，將電視監(jiān)視器1430和個人計算機1440分別與視頻信號接線端1312及輸入/輸出接線端1314相連。通過給定的操作，將存儲在電路板1308的存儲器中的圖像信號輸出給電視監(jiān)視器1430和個人計算機1440。
除了圖10中所示的個人計算機、圖11所示的便攜式電話、圖12所示的數(shù)字靜物照相機之外的電子設備的示例包括OEL元件電視機、取景型和監(jiān)控型磁帶錄像機、交通工具導航與儀表測量系統(tǒng)、尋呼機、電腦記事本、便攜式計算器、文字處理器、工作站、電視電話、銷售點系統(tǒng)(POS)終端以及具有接觸板的設備。當然，利用本發(fā)明的方法制造的OEL器件不僅可以應用于這些電子設備的顯示部分，而且可以應用于包括顯示部分的其他任意形式的設備。
此外，依照本發(fā)明執(zhí)照的顯示器件同樣適用于非常薄、柔軟而且重量輕的屏幕型大面積電視。從而，可以在墻面上粘貼或懸掛這種大面積電視。柔軟的電視如果需要的話可以在不使用時方便地卷起。
利用本發(fā)明的方法同樣能夠提供印刷電路板。傳統(tǒng)的印刷電路板通過光刻和刻蝕技術制造，盡管與如IC芯片和無源器件等微電子器件相比，是更為面向成本的器件，仍然增加了制造成本。為了獲得高密度的封裝同樣需要高分辨率的圖案形成。通過將膠態(tài)金屬懸浮液沉積到由凹痕分隔的板的突出區(qū)域上，可以很容易地獲得板上的高分辨率的相互連接。如銅、金、銀或鋁等良導體金屬的懸浮液適用于此目的。形成凹痕的預制圖案的形成通過非常低成本的沖壓、模塑或印模技術制造。在突出區(qū)域上形成導電通路，所以容易獲得相互連接與電子零件之間的電接觸。通過重復印刷和模塑處理，可以提供多層電路板。
利用本發(fā)明，同樣可以提供應用于彩色顯示的濾色器。在由玻璃或塑料組成的透明襯底上，通過沖壓、模塑或印模技術制造以凹痕間隙分隔的突出區(qū)域的陣列。然后，將包含染料或色素的液滴沉積到一些或全部突出區(qū)域上，在染色之后，液滴中的染料或色素作為突出區(qū)域上的濾色層。
通過與上述濾色器相似的技術，還可以制造聚合物光發(fā)射二極管。代替包含染料或色素的液體，將光發(fā)射聚合物或分子材料的溶液沉積到突出電極上。
利用本發(fā)明，同樣可以提供DNA陣列芯片。將包含不同DNA的溶液沉積到由沖壓、模塑或印模技術制造的凹痕間隙分隔的突出區(qū)域的陣列上。
利用本發(fā)明，還可以制造集成化學芯片的微溝道。使用于化學反應的液體流到以凹痕間隙分隔的突出溝道區(qū)域上，并通向反應器。這些都可以通過本發(fā)明的技術提供。
只是作為示例給出了上述描述，而且本領域的技術人員所清楚的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以進行修改。例如，本領域的技術人員清楚，可以選擇襯底和形成圖案的材料的多種變化和多種組合。此外，同樣清楚的是，可以使用多種形狀、大小和圖案。
權利要求
1.一種圖案形成方法，包括在襯底的表面中形成凹痕(indent)區(qū)域，以及將液體材料沉積到選中位置的表面上，使得通過凹痕區(qū)域控制材料在表面上的擴散。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于通過將凹陷設置在襯底中，形成凹痕區(qū)域。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于通過利用至少一個從襯底延伸的上升部分設置襯底，來形成凹痕區(qū)域。
4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于利用噴墨印刷技術沉積液體材料。
5.按照權利要求1到4之一所述的方法，其特征在于用實質(zhì)上與該表面垂直的壁部分形成凹痕區(qū)域
6.按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于用相對于該表面傾斜的壁部分形成凹痕區(qū)域。
7.按照權利要求6所述的方法，其特征在于設置壁部分的斜面，從而提供具有朝向凹痕區(qū)域的底部逐漸變窄的寬度的凹痕區(qū)域。
8.按照權利要求6所述的方法，其特征在于設置壁部分的斜面，從而提供具有朝向凹痕區(qū)域的底部逐漸變寬的寬度的凹痕區(qū)域。
9.按照權利要求1到5之一所述的方法，其特征在于利用橫截面輪廓設置凹痕區(qū)域，以提供第二阻擋層，來進一步控制該材料在表面上的擴散。
10.按照權利要求9所述的方法，其特征在于利用齒形(castellated)橫截面輪廓設置凹痕區(qū)域。
11.按照權利要求9所述的方法，其特征在于利用鋸齒形橫截面輪廓設置凹痕區(qū)域。
12.按照前述權利要求之一所述的方法，其特征在于包括提供長形的第一和第二凹痕區(qū)域，并壓印排列在第一和第二凹痕區(qū)域之間、但與第一和第二凹痕區(qū)域相分隔的另外的長凹痕區(qū)域，所述另外的凹痕區(qū)域具有實質(zhì)上平坦的底面。
13.按照權利要求12所述的方法，其特征在于選擇材料以包括半導體材料，而且選中的位置包括長凹痕區(qū)域之間的表面，從而為一薄膜晶體管提供源極和漏極區(qū)域，所述的薄膜晶體管具有由所述另外的長凹痕區(qū)域的寬度確定的溝道長度。
14.按照權利要求13所述的方法，其特征在于選擇半導體材料以包括有機半導體材料。
15.按照權利要求12、13或14所述的方法，其特征在于當附屬于權利要求9到11之一時，選擇第一和第二凹痕區(qū)域，以包括提供第二阻擋層的橫截面輪廓。
16.按照權利要求1到11之一所述的方法，其特征在于包括壓印兩個并列的長凹痕區(qū)域，其中，選擇材料以包括導電材料，而且選中的位置包括長凹痕區(qū)域之間的表面，從而提供導電電極。
17.按照權利要求16所述的方法，其特征在于選擇導電材料以包括導電聚合物材料。
18.按照權利要求16所述的方法，其特征在于選擇導電材料以包括溶劑中金屬顆粒的膠態(tài)懸浮液。
19.按照前述權利要求之一所述的方法，其特征在于還包括調(diào)整與要沉積的材料相關的襯底表面的濕法特征。
20.按照前述權利要求之一所述的方法，其特征在于利用壓印技術提供凹痕區(qū)域。
21.按照權利要求20所述的方法，其特征在于利用沖模壓印表面。
22.按照權利要求20所述的方法，其特征在于利用模塑技術壓印表面。
23.按照權利要求20到22之一所述的方法，其特征在于還包括加熱表面。
24. 按照權利要求1所述的方法，其特征在于液體材料為聚-3-4-亞乙二氧基噻吩(poly-3-4-ethylenedioxythiophene)。
25.按照權利要求24所述的方法，其特征在于包括以下步驟在襯底的表面上提供鋁涂層，并將液體材料沉積到鋁涂層上。
26.一種利用按照前述權利要求之一所述的方法制造電子器件的方法。
27.一種利用按照權利要求1到25之一所述的方法制造電光器件的方法。
28.一種利用按照權利要求1到25之一所述的方法制造導電互連的方法。
29.一種利用按照權利要求1到25之一所述的方法制造濾色器的方法。
30.一種利用按照權利要求1到25之一所述的方法制造印刷電路板的方法。
31.一種利用按照權利要求1到25之一所述的方法提供DNA陣列微芯片的方法。
32.一種包括按照權利要求26所述的電子器件、按照權利要求27所述的電光器件、按照權利要求28所述的導電互連、按照權利要求29所述的濾色器、按照權利要求30所述的印刷電路板或按照權利要求31所述的DNA陣列微芯片的器件。
全文摘要
通過在襯底4的表面10中形成凹痕區(qū)域8，并將液體材料沉積到與凹痕區(qū)域8相鄰的選中位置的表面10上，來形成襯底圖案。液體材料在表面上向凹痕區(qū)域的邊緣擴散，在此邊緣，通過由凹痕區(qū)域提供的相對于表面、液體材料的接觸角的有效增強，控制了進一步的擴散。
文檔編號B05D5/12GK1476049SQ0314364
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月28日 優(yōu)先權日2002年7月26日
發(fā)明者川瀨健夫 申請人:精工愛普生株式會社