CN1463472A - 构图方法 - Google Patents

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Abstract

构图方法，包括在第二材料层上淀积第一材料的溶液滴。选择的溶剂即能溶解材料，在除去溶剂时两种材料能出现相位分离，以提供镶嵌在第二材料中并穿过第二材料的第一材料的畴。通过选择合适的材料，构图方法可以用于制造发光器件，滤色器或电子器件中的垂直互连。

Description

构图方法
本发明涉及构图方法，特别涉及用于制造包含有机聚合物材料的电子或光学器件例如发光器件、集成电路或滤光镜等的构图方法。
本发明还涉及用构图方法制成的电子器件和光学器件。
近年来，已提出了包含电致发光有机聚合物发光材料的显示器，这些显示器通常叫做电致发光(EL)显示器。
在这些显示器中，可溶的发光聚合物淀积在固体衬底上，例如，玻璃，塑料或硅衬底。旋涂法是用于聚合物EL显示器的典型淀积方法。因无需真空方法淀积有机涂层，所以可能更为经济。只有一种聚合物材料可以用于器件淀积。它限制材料只能用于单色显示器。实际上，例如旋涂法制造多色显示器必然要遇到几个很困难的制造难题，因为在旋涂淀积每种要求的颜色的淀积过程中，都要用掩模覆盖各个显示区。而且，旋涂聚合物层覆盖衬底的全部面积，即使不需要覆盖的面积也涂有聚合物涂层。为了除去衬底上这些面积上的聚合物涂层，就要进行等离子态腐蚀或激光剥离处理，因而增加了生产成本。
已提出用喷墨打印方法淀积可溶性聚合物，因为，多色处理装置可以用喷墨打印方法。它可以只在需要的部分淀积聚合物。因此，不需要进行除去处理。
本发明提出的喷墨方法是淀积上述可溶性有机聚合物的理想方法，它不仅能用于发光显示器，也能用于包含有机聚合物的其他类型的器件。但是，为了有利于这种可溶性聚合物的淀积，通常被淀积的接收衬底设置有限定在非浸润材料中的壁结构图形，以形成用壁结构界定的阱阵列或沟槽阵列，用于接收要淀积的可溶性聚合物材料。这些壁结构是本领域已知的，如堤结构，且当设计这些结构时该术语在本文中是指这些结构。
图1是发光显示器的局部剖视图。衬底2支撑例如铟-锡氧化物(ITO)构成的作为显示器阳极的导电电极4。阳极4上设有材料堤结构(隔离层)6，发光聚合物8是用喷墨方法淀积在材料堤结构6中限定的阱内并与阳极4接触。材料堤结构6有排斥(非浸润)表面，生成的淀积材料由在材料堤结构6中的限定壁界定。之后，在材料堤结构6上淀积作为显示器阴极的与发光聚合物材料接触的第二电极10。阳极4与阴极10之间加电压时，电流流过发光聚合物材料8，材料8响应发光显示出预定的图像或图形。
如上所述，材料堤结构的功能是，在喷墨淀积的位置出现某些波动时准确限定发光体位置。在大量的可溶性有机聚合物淀积成点阵列时，这种功能特别重要，由于所述的点阵列必须准确定位，所以所述的点阵列通过有源或无源矩阵寻址电路寻址。给矩阵寻址电路的电极加适当的寻址信号，用上述类型的显示器就能显示任何图像。因此驱动有机聚合物材料点构成的像素发光，并提供显示的像素图像。这种显示器既能显示静态图像也能显示动态图像。
但是，对通常称作静态显示有重要要求，要求显示用实际结构界定的固定或静止的图像。这种静态显示有多种形式，可以给观众提供多种类型的信息，例如，警告语，广告语或通知，或显示在机动车上或机场显示屏上的信息。这些静态显示可以与上述的寻址像素显示组合设置。在静态显示的情况下，材料堤结构6有重要的附加功能，例如，要求它用作绝缘层，以防止在阴极与阳极之间发生短路。材料堤结构可以包含任何合适的绝缘材料，例如，聚酰亚胺。而且可以用任何合适的工艺淀积，例如旋涂。但是，堤构成材料在它的淀积条件下，包括连续层，因此，构成阻挡下层阳极4的绝缘阻挡层。阱12必须通过堤材料界定和扩展，以形成图1所示的堤结构，由此，使发光聚合物淀积层与位于堤材料下边的阳极接触。
通常用光刻方法在堤材料中界定堤结构，但是光刻方法的费用较高，光刻方法包括用光刻掩模曝光步骤，显影步骤，腐蚀步骤，剥离和清洁步骤。静态显示器是低价格产品，因此，从生产成本考虑，这种显示器使用堤结构不理想。如果发光聚合物用打印头淀积在堤结构界定的阱中，那么，打印头的位置必须与阱的位置准确对准。因而造成生产效率降低，生产成本增大。如果两者的位置不对准，那么，堤结构中的阱就接收不到从打印头喷出的材料滴，而使下层阳极露出。之后，淀积的阴极与露出的阳极直接接触，因而，造成电极之间出现漏电流或短路，造成显示器没有正确的功能。
图2显示出按上述方法制成的静态显示器。从图中可以看到，阳极4可以包括ITO导电片(patch)，堤结构限定成能提供导电发光聚合物8的字符和符号图形。由于用光刻法将堤结构图形化，所以，图形可以灵活改变。由于喷墨打印法原本是极其灵活的印刷方法，而且用计算机控制容易改变图形。但是在喷墨打印方法中堤结构对这种灵活性有负面影响。
本发明的目的是，提供一种新的构图方法，可以用于制造例如静态显示器，发光器件，或透光器件；特别是提供不用光刻的构图方法。
按本发明第一方面提供的构图方法包括步骤：淀积第一材料层；第二材料溶入溶剂中制成的溶液以溶滴方式有选择地淀积在第一材料层的第一表面上，所选择的溶剂还能溶解第一材料，所用的第一和第二材料选择成当除去溶解它们的溶剂时，它们之间应出现相位分离，以形成至少一个畴，该畴包括第二材料，它埋入并伸过第一材料层的第二表面，第二表面与第一表面相对。
发明的优选形式中，第一和/或第二材料包括聚合物材料。
最好选择一种聚合物材料有螺旋形链结构，其他聚合物材料至少一部分具有杆状结构。
有利的是第一聚合物材料淀积在第一电极上，一种聚合物材料包括电绝缘聚合物，其他聚合物材料包括发光聚合物材料，并设置与发光聚合物材料电接触的第二电极。
最有利的是，第一聚合物材料包括绝缘聚合物材料。
方法还包括选择淀积溶解于所选择的溶剂中的另一发光聚合物材料的溶液的溶液滴，所选择的溶剂能溶解第一聚合物材料，以提供至少一个能与第一和第二电极电接触的另一发光聚合物材料的畴。
另一聚合物材料最好选择成可以发第一种颜色的光，所述的其他发光聚合物材料选择成能发与第一种颜色不同的第二种颜色的光。
优选的配置中，第一电极包括相互隔离的第一电极图形和另一电极图形。第一电极图形和另一电极图形可以包括互相交叉的电极图形。优选地，可选择淀积另一发光聚合物材料，使其与第一电极图形和另一电极图形之一接触，选择淀积所述的其他发光聚合物材料，使其与第一电极图形和另一电极图形中的另外的电极图形接触。
最好是另一发光聚合物材料和所述的其他发光聚合物材料都配置成，当在一个互相交叉电极图形与第二电极图形之间加电压时，可以包括一至少由红、绿、蓝发光聚合材料构成的畴的阵列，以便能显示第一多色图像，其它的互相交叉的电极图形与第二电极图形之间加电压时能显示另一多色图像。
一个畴中的聚合物材料的厚度配置成与另一个畴中的聚合物材料的厚度不同。畴大致是圆形，一个畴的面积与另一个畴的面积不同。而且，一个畴中的聚合物材料的分布密度与另一个畴中的聚合物材料的分布密度不同，以使设置的这些畴具有灰度。
按本发明的另一方面，第一聚合物材料选择成基本上不透过可见光，第二聚合物材料选择成能透过第一颜色的光。
按本发明的另一方面，第一聚合物材料包括绝缘聚合物材料，第二聚合物材料配置成包括导电聚合物材料并延伸过绝缘聚合物材料层。方法还包括与导电聚合物材料电接触的电极图形，因此，在电极图形与绝缘聚合物材料下面层之间设置导电互连。
有利的是，选择芳香族溶剂和/或氯化了的碳氢化合物溶剂。
最有利的是用喷墨打印头淀积溶液滴。
按本发明第二方面，提供用按本发明第一方面的方法制造的发光器件。
按本发明第三方面，提供用按本发明第一方面的方法制造的滤色器。
按本发明第四方面，提供用按本发明第一方面的方法制造的包括导电互连的电子器件。
按本发明第五方面，提供一种显示器件，它包括按本发明第二方面的滤色器和/或按本发明第三方面的滤光器和/或按本发明第四方面的电子器件。
按本发明第六方面，提供包括按本发明第一方面的方法的电子器件的制造方法。
现在参见附图，进一步用实例描述本发明，其中：
图1是静态发光器件的剖视图；
图2是包括图1所示静态发光器件的静态显示器的示意图；
图3A-3C是显示按本发明实施例的发光器件的制造步骤的示意图；
图4是显示图3A-3C所示方法淀积溶液滴的剖视图；
图5A是显示本发明方法适用的绝缘聚合物材料的结构的示意图；
图5B和5C是分别显示发明方法中适用的发绿光和发兰光的共轭的聚合物材料的结构示意图；
图6是干燥后的溶液滴的可相位分离的剖视图；
图7是按本发明确定的干燥后的溶液滴的可相位分离的剖视图；
图8是图7所示的溶液滴的局部剖视图；
图9是图7所示的溶液滴的平面示意图；
图10是通过淀积数量增加的发光聚合物材料的溶液滴制成的干燥后的溶液滴的剖视图；
图11是在接收表面上淀积有机聚合物材料溶液获得的干燥后的溶液滴的三种类型；
图12是在接收表面上淀积有机聚合物材料溶液的溶液滴的干燥工艺过程中出现的电流流动示意图；
图13是不包括顶电极的图10所示结构的剖视图；
图14是包括多个电极图形的下电极的示意图；
图15是包括叉指形电极图形的下电极的示意图；
图16是典型的红、兰和绿色发光聚合物材料的发光特性曲线图；
图17是驱动多色发光聚合物材料显示器的典型电压驱动波形图；
图18是按本发明方法制造的滤色器的剖视图；
图19是包括本发明方法制造的导电互连的集成电路形式中的电子器件的剖视图；
图20是包括本发明构图方法制造的显示器的个人移动计算机的示意图；
图21是包括本发明构图方法制造的显示器的移动电话的示意图；和
图22是包括本发明构图方法制造的显示器的数字式照相机的示意图。
参见图3A至3C，衬底2支撑按上述的图1所示方式形成的可包括ITO的导电电极层4。之后，如图3B所示，用任何合适的工艺，例如，旋涂法，在导电电极上淀积绝缘层14，它是绝缘聚合物，最好是含烷基链和苯环的聚合物材料，例如，聚苯乙烯和聚苯乙烯的共聚物。用溶解在合适的溶剂中的绝缘聚合物制成的溶液淀积绝缘层14，最好含芳香族溶剂或者含氯化了的碳氢化合物溶剂，例如，甲苯，二甲苯，三甲基苯，四甲基苯，环己基苯及其混合物。为了改善载流子的注入和截止特性，可以在电极层与绝缘层之间形成通孔层。要求通孔层不溶于绝缘层淀积用的溶剂。例如，聚二氧噻吩乙基酯(PEDOT)，聚吡咯衍生物，聚苯胺，它们不溶于甲苯或二甲苯。
之后，发光共轭聚合物淀积在绝缘层上，作为一组共轭聚合物溶液的溶液滴。图3B显示出一个这样的溶液滴16。任何合适淀积设备都能用于淀积溶液滴组。如图3C所示，喷墨打印头18特别适合淀积溶液滴，打印头按相对衬底上的绝缘层14进行纵向和横向扫描，使发光聚合物材料按预定的和精确控制的图形淀积。
共轭聚合物的溶剂选择为可以溶解绝缘层材料14。因此，用于共轭聚合物的溶剂与用于形成绝缘层14的溶液的溶剂相同。但是，应注意，也可以用不同的溶剂，只要用于共轭聚合物的溶剂也能溶解绝缘层材料即可。因此，例如，如果绝缘层材料是聚苯乙烯，如上所述，二甲苯也能用于形成绝缘层的旋涂溶液，同时，甲苯也能用于形成电致发光共轭聚合物材料的溶液。共轭的聚合物和绝缘聚合物至少有一种通用的溶剂。
由于淀积的溶液滴20的溶剂也可以溶解绝缘层材料，淀积的溶液滴一旦与绝缘层接触，就会形成既含共轭的聚合物也含绝缘的聚合物。在图4所示的溶液滴中用虚线22和实线24表示。
也选择绝缘层聚合物材料和发光聚合物材料，当混合溶液滴干燥变成固体膜时，两种聚合物材料之间出现相位分离。
自由能变化(G)由两项混合组成：焓(即，热函)(H)和熵(S)，组合的熵用下式表示：
  G＝H-TS               (1)
焓由两种组分之间的相互作用能产生。两种聚合物的混合物具有的焓是：
   H＝VZWφ1φ2/VS          (2)
式中V是总量，z是配位数(最接近的分子数)，W是相互作用能，
W＝(ε11+ε12)/2-ε12，(εij是两种化合物i和j之间的接触能)，
φi是化合物i的体积系数，VS是相互作用段体积。W＜0时，混合物稳定，因为，G＜0，因此不会出现相位分离。当W＞0时，混合物的焓增大，但是，混合物的稳定性由等式(1)所示的包括熵(S)的自由能G确定。两种聚合物的混合物的熵由等式(3)表示：
      TS＝kT(φ1V/V1*lnφ1+φ2V/V1*lnφ2)            (3)
式中′的k是波耳兹曼常数，Vi是聚合物i的体积。与原子或小分子相比，聚合物的体积Vi很大，因此，组合的熵对混合自由能的作用可以忽略不计。因此，当聚合物有足够大的分子重量(Mw＞1000)，相互的作用能W是正时，两种化合物的聚合物系统就不适用。结果，当从溶液系统干燥制成两种化合物的混合物时，会引起相位分离。因此，有更大分子重量(Mw＞5000)的聚合物系统和相互作用能会引起强的相位分离，这是本发明所需的。
可以使用的聚合物例如有图5A，5B和5C所示的结构，其中，图5A是绝缘层聚合物材料聚苯乙烯的结构，图5B和5C是电致发光共轭的聚合物材料的结构。它们都溶解于芳香族碳氢化合物溶剂，例如，甲苯，二甲苯，因为它们都包含芳香基团和烷基链。图5A所示的聚苯乙烯的聚合物材料的主链是柔软的，而且它有大量可行的构造，能生成螺旋形结构。另一方面，诸如F8BT(聚(9，9-二辛基芴-共-2，1，3-苯并噻唑)的共轭聚合物它是发绿光的发光聚合物材料)的主链如图5B所示；PFO(聚(9，9-二辛基芴)是发兰光的发光聚合物材料)的主链如图5C所示，或者，CN-PPV(氰基-取代的聚(对苯乙烯)，它是发红光的沿链共轭的发光聚合物材料，
因此，电子限定在主链上，形成刚性的杆状链结构。在固态下，两种聚合物不相互溶解，因为，它们的链特性不同，因此出现大的相互作用能，而熵有一些减小。通常，共轭聚合物有至少一部分刚性杆形链结构，因此，有螺旋链结构的聚合物适用于强相位分离的绝缘体。因此，预计图4所示的溶液滴是两种聚合物材料和溶剂的混合物，但是，当溶液中的溶剂挥发时，而作为留下的干剩余物的两种聚合物材料出现强的相位分离，生成了包含两种聚合物材料的截然不同的子畴的薄膜形的干淀积物或剩余物。由于出现了相位分离，所以，干剩余物可能有图6所示的组分，其中，一种聚合物材料干燥成为在另一聚合物材料中的小珠，只有一种聚合物材料从干燥的溶液滴膜的上表面连续延伸到下层电极。
但是，如果选择聚合物材料，以保证在溶液滴干燥和剩余物的厚度不是极厚(厚度＜500nm，典型的厚度范围在30-300nm)时有强相位分离。没有预料到的是，不变的干燥的剩余物有图7所示的结构。认为图7所示的结构是两种聚合物材料之间出现相位分离，而使两种聚合物材料之间的界面变成最小而形成的。图8显示出实际的剩余物的薄膜的横截面和干燥的溶液滴的典型的平面图。图9显示出在显微镜下看的结构，两种聚合物材料有截然不同的子-畴。在此，每种聚合物材料从一个畴的底到顶穿过整个膜。图9显示出当干燥时间从几百毫秒到10秒时的畴的尺寸是0.5-10μm。
认为，在绝缘层上淀积共轭聚合物溶液滴时，形成底绝缘层和顶共轭绝缘层组成的双层，或者，形成绝缘层和共轭聚合物的混合层。如果形成双层，由于发光聚合物与电极保持电隔离，所以，它不能起发光器件的作用。而且，如果形成混合层，有大量绝缘体杂质的共轭聚合物用于发光器件估计不会有良好的特性。如上所述，一种聚合物材料选择为绝缘材料，进一步发现，已淀积在电极层4上的聚合物材料14的有机层是绝缘材料，已溶解到淀积的溶液滴16中的绝缘材料会在淀积的溶液滴中向溶液滴的边缘区迁移。当溶液滴中的溶剂挥发掉而使溶液滴干燥时，向干燥的溶液滴的边缘迁移的绝缘材料比在其中心区的绝缘材料多。
而且，已发现，按本发明，如果连续淀积溶液滴，就会引起绝缘聚合物材料迁移到干燥的溶液滴的边缘，因而形成图10所示结构，干燥的溶液滴的中心区几乎主要包括发光聚合物材料。因此，可以通过控制淀积的溶液滴的数量来控制畴内的绝缘体和发光聚合物材料的分布密度。以下参见图11和12描述淀积的溶液滴中的迁移。
共轭聚合物材料溶液淀积的溶液滴，例如，图3C所示的溶液滴，分别用溶液滴和绝缘材料1的表面张力(表面自由能密度)和溶液滴与绝缘材料之间的界面张力(界面自由能密度)，使溶液滴分布在聚合物绝缘材料的预定层上。
溶液滴中的溶剂挥发掉以后，淀积在衬底上的第一材料的剩余物16的横截面形状是没有预料到的，呈图7所示的环形。从图中可以看到形成在周边的杆形，在中心区中形成的用杆形结构连接的较薄的膜或层。
绝缘材料和共轭聚合物材料的干燥的溶液滴和子畴受很多因数的影响，包括：相关材料溶液的性能，干燥条件，这正是现在要说明的。
已经发现，当溶液中的有机聚合物材料的溶液滴淀积在表面上时，至少有三种淀积模式，如图11所示，溶剂挥发掉以后，留在表面上的溶质(有机聚合物材料)膜形成不同的横截面形状。第一种淀积模式可以称作收缩型淀积，如图11A所示。该模式中，横向尺寸，或者，干燥的溶质28的直径小于首先淀积在表面上的溶液的液体滴28的直径，其外形如图11所示，发现收缩型淀积出现在溶液滴28的接触角较大(例如，大于40°)和淀积的溶液对接收表面的浸润性较差的情况下。水溶液的溶液滴在疏水表面上的淀积是收缩型淀积，因为溶液滴与表面有大的接触角和水在表面上的非浸润特性。因此，以水为基的PEDOT溶液淀积在聚苯乙烯膜上时，会看到这种收缩型淀积。
第二种模式是台面型淀积，如图11B所示。该模式中，溶液滴28的干燥过程中，也能看到少量的收缩。但是与收缩型淀积相反，在收缩过程中发生溶液淀积。结果，淀积的膜26有台面形，直径与溶液滴28的初始直径大致相同。发现台面型淀积出现在溶液的表面张力大(例如大于30mJ/m2)和淀积其上的溶液浸润表面的情况下。水溶液的溶液滴在亲水表面或有机衬底上的淀积是台面型淀积，因为水有大的表面张力和水对亲水表面有好的浸润特性。当以水为基的PEDOT溶液淀积在玻璃衬底上时，会看到这种台面型淀积。PEDOT是导电聚合物，因此，如果下电极构成为用导电聚合物在玻璃上形成的单个电极图形，就会看到这种台面型淀积，这在随后将参见图14A和15描述。
最后一种模式是环型模式，如图11A所示。这种淀积类型生成的膜相当于咖啡洒在固体表面后留下的剩余物形成的膜。环形淀积28中，大部分溶质淀积在溶液滴10的边缘，因此，形成围绕边缘的溶质环30和在中心区的薄膜32。发现收缩型淀积出现在溶液滴28的接触角较小(例如，小于30°，最好小于20°，)和淀积的溶液对接收表面的浸润性较好的情况下。就环型淀积而言，溶液滴的接触线固定在接收表面上，并在干燥过程中不移动。这就是说，随着溶液滴10的干燥接触角减小。在溶液的表面张力小(例如小于30mJ/m2)时可能出现这种情况。
通过分别增大挥发和体积效应36和38可以在固定的溶液滴28中引起内部流体流34，如图12所示。在溶液滴28的边缘区和中心区的溶剂挥发速度不同，分别引起增大的挥发效应36，由于溶质分子从边缘区比从中心区更容易泄漏，所以，在边缘区有更高的挥发速率。溶液滴10中出现的内部流体流34补偿了这种挥发速度差。但是，由于接触线是固定的，和溶液滴的体积减小，所以，溶液滴的形状变化。因此，边缘区的体积变化小于中心区的体积变化，如图11C和图12所示。边缘区和中心区的体积变化，在接收表面上溶液滴干燥过程中会出现从中心到边缘的内部流。
这种内部流体流34承载从中心到边缘的溶液中的溶质。增大的挥发速率也增大内部流体流30的粘度，这样高的挥发速率也能用于提高溶液滴中的溶质迁移率。例如，用低沸点溶剂，升高干燥温度或降低溶液滴周围的溶剂气化压力，可以提高挥发速率。例如干燥空气，氮气或氩气的气流通过结构上面以有效降低该压力，产生升高的挥发速率。这些方法可以单独使用也可以组合使用。
按本发明，溶液包括：溶剂，绝缘聚合物材料和发光聚合物材料。图4所示的淀积的溶液滴具有固定的接触线。因此，在图4所示的溶液滴20中出现图12所示的着重内部流体流。选择在干燥时具有相位分离的特性的绝缘聚合物材料和共轭发光聚合物材料。但是，已惊奇的发现绝缘聚合物材料的作用比发光聚合物材料的作用大，而且没有预计到，绝缘聚合物材料能快速的移动到干燥的溶液滴边缘，由此产生了图10所示的发光畴结构。最没有预计到的效果是绝缘聚合物材料快速迁移到干燥的溶液滴的边缘。而且，这种现象可以有利的制造成本有效降低的发光器件。
如图10所示的结构通常可以用作发光器件，它有覆盖在制成的结构上淀积的第二电极，如图13所示。其原因是，干燥的溶液滴的中心畴专门用向下延伸到与第一电极4接触的发光聚合物材料构成。因此，如果在图13所示结构的电极4和10之间加合适的电压，电流将主要在中心畴38中从一个电极流到另一个电极，因为，结构主要由绝缘材料14包围的导电中心畴构成。因此，中心畴发光，淀积的溶液滴能形成环形畴。
通过在衬底上按预定图形选择淀积溶液滴16，可以容易的以较低的生产成本形成发光图形。而且，由于用诸如图3所示的喷墨打印头18淀积溶液滴。因此，工艺本身可以进行大面积处理，可以用有效的方式制造大规模或小规模的静态显示器。
上电极10可以包括任何合适的导电材料，例如，真空淀积的铝-铬或铝-LiF双层膜，或者，LiF-铬-铝的三层膜。它也可以包括用旋涂法淀积的导电聚合物材料的溶液形成的导电聚合物材料层。如果在衬底上按预定图形形成几个隔开的畴。那么，只用一个步骤就能给多个单独的发光畴全部形成导电的互连。因而提高了生产效率。
也可以用不同的导电发光聚合物材料建立各种发光畴。例如，用发红光的聚合物材料制造图2所示的“STOP”的词语，而用发绿光的聚合物材料制造“forward(前)”和“back(后)”符号。因此，能容易而有效的实现多色固定图形显示。这是用旋涂法无法实现的。
参见图13所述的制造方法中，下电极形成为连续的单一电极。因此，如果显示中有几个畴38，电极4和10之间加电压，那么，无论发光的颜色如何，所有的畴都同时发光。
但是，由于用喷墨打印头在精确控制下，发光聚合物材料作为溶液滴选择淀积，电极4和/或10均可以制成相互电隔开的单独的电极图形。图14显示出一个实例，设有四个图形4A-4D作为机动车的仪表盘上的单独的可选择的电极。给电极图形4A和用于单独的可选择的键盘系统的警告语加电压，和给各个电极图形4B，4C和4D加电压，所配置的燃料表40和温度计42的符号就能同时显示。
从图14可以看出，在计算机控制下，用喷墨打印头淀积发光聚合物材料，容易制成有良好图像清晰度的字符和数字，例如燃料表用的“E”和“F”。
下电极4也可以制成互相交叉的图形；图15显示出两个这种图形4E和4F。由于发光聚合物材料是在精确控制下用喷墨打印机淀积的，所以，图形4E和4F可以单独供能。可以淀积发光聚合物材料的第一图形，以提供延伸到与一个图形接触的畴，可以淀积发光聚合物材料的第二图形，以提供延伸到与互相交叉的图形的第二图形接触的畴。
发光聚合物材料的每个图形可以包括红，兰和绿色发光材料，而不限于单色发光聚合物材料。通过适当控作为制形成溶液滴16用的溶质的发光聚合物材料，如图3C所示，可以制成用于每个互相交叉的图形的发红，兰和绿色光的发光聚合物材料的已构图的矩阵阵列。因此，给例如电极4E的一个电极加电压，就能显示一个多色图像。给例如电极4F的另一个电极加电压，就能显示另一个多色图像。通过仔细控制互相交叉的电极图的制造，发现，衬底上可以形成三个这样的图形，每个图形有代表发光聚合物材料的已构图的矩阵阵列。因此，通过给互相交叉的电极顺序选择的加电压，显示器可以用于只显示三种不同的全显示多色图形质量的图像。
可以用合适的导电材料，例如ITO或导电聚合物材料制造互相交叉的电极图形。所选择的材料，诸如导电聚合物材料，例如PEDOT，像用掩模或光刻工艺一样，通过淀积这些材料的溶液滴，可以形成互相交叉的电极。
由于不用掩模或光刻也可以构成多图像显示器，它本身就可以形成较大规模的处理，因此，本发明能以较低的成本制造出较大面积，多个图像，多种颜色，质量可靠的显示器，例如，广告显示器。而且，这种多个图像显示器还可以有效的用在图14所示的显示器中。图14所示的警告词语44，46，48可以建立在显示器的公共面积中的单个密集的互相交叉的电极图形的三个图形上。给图形的各个互相交叉的电极加电压，用适当的指示词语提供更密集的显示，而不降低显示信息的质量。
与用旋涂方法相比，用喷墨打印头制造显示器的发光面积还有更多的优点。实际上，上述的旋涂法本身只能用于制造单色显示器。而本发明方法可以用于制造多色显示器。但是如果用旋涂法把发光聚合物材料淀积到选定的面积中，则不容易控制显示器的从一个面积到另一个面积的这样淀积的发光聚合物材料的厚度和组分。实际上，用旋涂法形成的发光面积的厚度和组分在显示器的整个面积上大致相同。
图16显示出典型的红，绿，和兰光发光聚合物材料的发光特性。从该图中看到阈值电压，即，加到图13所示显示器的电极4和8之间的是畴38发光所需的电压，发红色光的聚合物材料所需的电压VTR低于发绿色光的聚合物材料所需的电压VTG，而发绿色光的聚合物材料所需的电压VTG低于发兰色光的聚合物材料所需的电压VTB。三种聚合物材料的阈值电压是：VTR＝2v，VTG＝2.2v，VTB＝3v。
人眼对绿光最敏感。这是因为，发绿光的聚合物材料有加电压时其发光特性上升最快，如图16所示。从图16还可以看出，发光量之差，即，能看到的三种颜色之间的亮度变化，与所加的电压有关。
亮度控制方法主要有以下三种：
(a)改变发光畴的厚度-电流驱动聚合物材料，当厚度增大时，电流减小，因此，畴出现低亮度；
(b)改变发光畴的面积-面积减小，出现更暗的外形；
(c)改变驱动方法-改变驱动发光畴的的电压脉冲的幅度和/或持续时间。
实际上，包含发红，绿和兰色光的聚合物材料而言，用较高的驱动电压，通常至少是10v，由于阈值电压变化三种聚合物材料的发光量之差变得太明显。图16最用电压V1表示典型的操作电压。
但是，由于用较高的电压，所以，脉冲持续时间缩短，以避免高DC电流使发光畴熄灭。
用淀积的溶液滴的体积控制发光区的尺寸。可以通过改变喷墨打印头的驱动条件来改变溶液滴的体积。干燥之前，连续淀积溶液滴，也能用于增大发射区的尺寸和/或控制畴内的发光聚合物材料和绝缘聚合物材料的分布密度，即，包含发光聚合物材料的畴的面积比例，和包含绝缘层聚合物材料的畴的面积比例。
因此，按本发明，通过淀积溶液滴容易控制发光畴的发光亮度。
再看图7，9和13，当发光聚合物材料的溶液滴淀积在绝缘聚合物材料层上并允许干燥时，生成的已干燥的溶液滴有意想不到的外形，如图7和图9所示，有包含绝缘聚合物材料和发光聚合物材料的各个单独的子畴。如果，这种已干燥的溶液滴设置在一对电极之间，并加电压，则只有发光聚合物材料的子畴发光。
但是，如果在最初淀积的溶液滴上再淀积溶液滴，发现，绝缘聚合物材料迅速迁移到溶液滴的边缘，干燥时，已干燥的溶液滴有图10所示的外形，有几乎只含发光聚合物材料的大的中心畴，和少量发光聚合物材料朝向已干燥的溶液滴的边缘的极窄的子畴。膜层14中要被淀积的溶液滴的溶剂溶解的绝缘材料较快的迁移到已干燥的溶液滴的边缘区，以形成垄埂面积50，如图10所示。如果图13所示结构加的电压与以上关于图9的描述中加的电压相同，图9所示结构的已干燥的溶液滴有相同的面积，含绝缘聚合物材料的子畴的较大面积不发光，所以，图9所示结构的发光量小于图13所示结构的发光量。令人惊奇的是，实际中发现，本发明要求淀积少量的溶液滴，以使已干燥的溶液滴从图9所示的子畴型结构转换成图13所示的畴型结构。如果再淀积溶液滴，则可以使大的中心畴变得更厚，以防止发光量减小。或者，控制溶液滴的位置，以增大中心畴的尺寸，增大发光量。
将发现，通过控制淀积的溶液滴的数量，使红，绿和兰电致发光溶液滴聚合物材料的发光特性变化相同或不同，以建立用于发不同颜色的光发光畴。
例如，如果要求显示器包括发红光和发兰光的发光畴，那么，用于建立发红光的畴(留下绝缘体子畴)所用的溶液滴的数量少于用于建立发兰光的畴(留下极少量的绝缘材料子畴)所用的溶液滴的数量。
认为按本发明方面的特别的优点是，不需要较高的工作电压，用从各种颜色的发光聚合物材料发出的看起来均匀的发光量实现多种颜色显示。
发明方面也可以用于改变显示器的任何一种颜色的发光强度。按此方式，以显示器的红色面积为例，建立显示器中心面积中的发红光的畴，以使其发光量低于位于朝显示器的指状面积的发红光的畴的发光量。以补偿显示器观看者的视场不均匀性。因此，可以在器件发射的任何颜色之间建立灰度等级或灰度效果。
对器件发射的任何颜色设置灰度的可能性对有效制造显示器特别有用，发现，用现有的照明方法要在显示器的整个面积上获得均匀的亮度是不可能的。例如，在车辆和航空器中用的仪表显示器。用颜色灰度可以获得照相级的静态显示器。而这是用现有方法是无法获得的。
上述的优选实施例中，淀积的溶液滴包括在溶剂中的发光聚合物材料的溶液，预先淀积的聚合物材料层是绝缘聚合物材料。但是这两种聚合物材料也可以相互穿插，使淀积的绝缘聚合物材料的溶液作为在预定的发光聚合物材料上的几个溶液滴，以制成有对着发射背景(实质上是用上述的优选实施例提供的图像的底片)的不发光面积的显示器。
而且，上述显示器的特征是，发红，绿和兰光的发光聚合物材料，也可以用发其他颜色的光，包括白光的发光聚合物材料。
而且，发光畴可以制成包括相互靠近的发红，绿和兰光的畴的混合体，以使制成的畴有显示器观看者所需的任何外形。
发光聚合物材料可以是在主链和侧链包括下列基团中的至少一种的聚合物材料，这些基团包括：芴，对-苯基，对-亚苯基1，2-亚乙烯基，噻吩，苯并噻唑，或三芬基胺。包含这些基团的共轭聚合物材料最适合作发光聚合物材料。发光聚合物材料可以包含能熔于碳氢化合物溶剂的烷基链。特别是能熔于芳香族碳氢化合物溶剂，例如，甲苯，二甲苯，三甲基苯，四甲基苯，环己基苯及其混合物。
关于绝缘体，很多绝缘聚合物材料是已知的。其中，能熔于碳氢化合物溶剂的，特别是能熔于芳香族碳氢化合物溶剂的聚合物材料更合适。这些聚合物材料由烷基链和芳香族链构成。
发明方法还可以用于制造除发光器件以外的其他器件。第二聚合物材料畴镶嵌在第一聚合物材料中，或者被第一聚合物材料包围。而且，第二聚合物材料畴伸过第一聚合物材料层。畴的这些特征在发光器件中是有利的，因为，发光聚合物材料在与给材料加驱动电压而使其发光的电极的接触中是有利的。
由于畴是镶嵌在第一聚合物材料层中，并用溶解第一聚合物材料的连续层的所选择的面积形成，所以，没有伸过畴或第一聚合物材料或它们之间的界面的针孔。因此，淀积第二电极时，在第一与第二电极之间不会出现短路。一种材料的畴镶嵌在另一种材料中并被另一种材料包围的基本结构也有利于用作制造滤色器，特别有利于制造彩色滤色器。图18显示出它们的一个实例。因此，本发明的方法有利于制造这种滤色器。
图18所示的滤色器包括不透过可见光的聚合物材料的基本不透光的面积50，它镶嵌在分别透过绿光，兰光和红光的透光面积52，54和56中。也可以用透过其他颜色的光的材料。因此，可以通过在衬底上设置不透光的聚合物材料层，之后，最好用喷墨打印头选择淀积着色的聚合物材料溶液，例如，透过绿，兰和红色光的聚合物材料溶液，按上述的关于发光器件相同的方式，制成彩色滤色器。溶液滴中的溶剂溶解聚合物材料层和两种聚合物材料之间出现相位分离时，着色的聚合物材料层可以镶嵌在聚合物材料层中。聚合物材料层可以是不透明的，该情况下，该聚合物材料作为掩模，而且淀积的彩色聚合物材料提供颜色视窗，有类似于着色玻璃的作用。由于通过溶解聚合物材料层，用淀积的溶液滴中的聚合物层材料迁移，和干燥时的相位分离，制成了透光面积。所以在透光畴中或畴与不透光的材料之间的界面不会出现针孔。在计算机的精确控制下，用喷墨打印头，能极精确的制造出透光面积。而且可以用于滤色器，例如，显示器中的彩色滤色器，例如液晶显示器，或提供装饰效果。使用本发明方法的另一个有利的实例是能形成垂直互连。导电聚合物材料溶液淀积在衬底上的绝缘体上。溶液滴中的溶剂溶解绝缘层和两种聚合物材料之间出现相位分离时，导电聚合物材料可以镶嵌在绝缘层聚合物材料层中。这通常连接用绝缘体分离的一个电极和另一个电极。用这种方法能制成集成电路，电路板，多层无源电器件或混合IC所需的三维导电结构。就导电聚合物材料和绝缘层聚合物材料而言，可以分别用PEDOT和聚乙烯醇(PVA)。
图19显示出这种器件的一个实例。图19显示出的实例包括薄膜晶体管58，每个薄膜晶体管有在半导体层64中形成的源区60和漏区62，和栅电极66。用绝缘薄膜层68与半导体层分离的栅电极用水平导电互连70和垂直导电互连(通孔)72电连接到半导体层。发现，如果绝缘体68包含聚合物材料，则可以用发明方法制造垂直互连。而且，也可以用喷墨打印头制造导电垂直互连和栅电极之间的水平互连。本发明方法也可以用于制造集成电路中的各个水平互连图形之间的垂直互连。
集成电路包括的用本发明方法制造的垂直互连也可以用于例如液晶显示器的显示器。
如上述的，本发明方法可以用于制造电子器件，例如，光电器件，或显示器，半导体器件，和其他电子器件。光电器件最好包括液晶显示器，有机电致发光器件，无机电致发光器件，场发射器件(FED)，等离子体器件，光电器件或其他显示器。特别是，本发明方法最好也能用于制造像素电路，驱动电路，和/或上述电子器件中用的有源和无源矩阵衬底中形成的布线，和/或制造一个或多个图形形式的功能层，例如电致发光器件的发光层。
以下描述用按本发明方法制造的显示器的电子设备。
移动计算机
现在，描述用上述的一个实例制造的显示器用于移动的个人计算机的实例。
图20是该个人计算机的等轴示意图。附图中，个人计算机1100设有包括键盘1102和显示单元1106的机体1104。显示单元1106用上述的本发明方法制造的显示板构成。
移动电话
以下描述显示器用于移动电话的显示部件的实例。图21是该移动电话的等轴示意图。附图中，移动电话1200设置有多个操作键1202，耳机1204，送话口1206，和显示屏100。该显示屏100用上述的本发明方法制造的显示板构成。
数码照相机
以下描述用OEL显示器作取景器的数码照相机。图22是该数码照相机和连接到外部装置的等轴示意图。
典型的照相机用有光敏涂层的敏感膜，和使光敏涂层产生化学变化来记录的物体的光图像，而数码照相机1300是用电荷耦合器(CCD)进行光电转换，从物体的光图像产生构图信号。数码照相机1300的外壳1302的背面设有OEL元件。因此，显示屏100起显示物体的取景器的作用。光接收单元1304包括光透镜和设在外壳1302的前面(附图的后面)的CCD。
当照相的人确定了OEL元件显示屏100中显示的物体图像并松开快门时，图像信号从CCD传输并存储在电路板中的存储器1308中。数码照相机1300中用于数字式通信的视频信号输出端1312和输入/输出端1314设在外壳1302的侧边上。如附图所示，电视监视器1430和个人计算机1440可以按需要分别连接到视频信号输出端1312和输入/输出端1314。存储在电路板1308的存储器中的构图信号输出到电视监视器1430和个人计算机1440。
除图20所示的个人计算机，图21所示的移动电话，和图22所示的数码照相机之外，电子设备的实例包括：OEL元件电视机，视图-取景器型和监视型视频磁带录像机，汽车导航系统，寻呼机，电子笔记本，便携式计算器，文字处理器，TV电话，销售点系统(POS)终端和设有触摸屏的装置。当然上述的OEL器件不仅用于这些电子设备的显示部件，也可以用于包括显示部件的任何其他形式的设备。
而且，按本发明的方法制造的显示器也适用于极薄的软而轻的屏幕型大面积TV。它可以是大面积的墙上TV或壁挂式TV。软TV不用时可以卷起来。
以上通过举例方式描述了实施例，但是本领域技术人员将知道，在不脱离发明范围的前提下还会有各种改型。例如，本领域技术人员会知道衬底有宽的变化和各种组合，可以单独和一起选择预构图材料和靶材料并可包括非聚合物材料。此外，可以选择预构形材料的各种形状，尺寸和图形。还会进一步发现，用能浸润第二靶材料的第一预构图形材料的单根线和不能浸润第二材料的第一材料的两根线设置粘接到侧边的第二靶材料的选择线。

Claims (55)

1.一种构图方法，包括：淀积第一材料层，以溶剂中的第二材料溶液滴的形式有选择地淀积到第一材料层的第一表面上，溶剂选择成也能溶解第一材料，将第一和第二材料选择成在除去溶剂时在第一和第二材料之间出现相位分离，以提供至少一个畴，该畴包含嵌在并伸过到达第一材料的第二表面的第二材料，第二表面与第一表面相对。
2.如权利要求1所述的方法，其中，第一材料包括聚合物材料。
3.如权利要求1所述的方法，其中，第二材料包括聚合物材料。
4.如权利要求1所述的方法，其中，第一和第二材料分别包括第一和第二聚合物材料。
5.如权利要求4所述的方法，其中，一种聚合物材料被选择为有螺旋型链结构，另一种聚合物材料被选择为至少一部分链具有杆形链结构。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中，第一聚合物材料淀积在第一电极上，一种聚合物材料包括电绝缘聚合物，另一种聚合物材料包括发光聚合物材料，并设置与发光聚合物材料电接触的第二电极。
7.如权利要求6所述的方法，其中，第一聚合物材料包括绝缘聚合物材料。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中，包括选择地淀积在溶剂中的另一发光聚合物材料的溶液滴，溶剂被选择为能溶解第一聚合物材料，以提供至少一个另一发光聚合物材料的畴，该畴与第一和第二电极电接触。
9.如权利要求8所述的方法，其中，另外的发光聚合物材料被选择成能发出第一颜色的光，且所述另一发光聚合物材料被选择为可发出与第一颜色不同的第二颜色的光。
10.如权利要求6至9任意一项所述的方法，其中，第一电极包括相互电绝缘的第一电极图形和另一电极图形。
11.如权利要求10所述的方法，其中，第一电极图形和另一电极图形包括互相交叉的电极图形。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中，另一发光聚合物材料被有选择地淀积，以与第一和另一电极图形之一接触，并且其它发光聚合物材料被有选择地淀积，以与第一和另一电极图形中的另一电极接触。
13.如权利要求10所述的方法，当从属于权利要求11时，其中，另一发光聚合物材料和所述其它发光聚合物材料都配置成包括至少式红、绿和蓝发光聚合物材料的畴构成的阵列，通过在互相交叉的电极图形与第二电极之间施加电压，能显示第一多色图像，通过在另一互相交叉电极图形与第二电极之间施加电压，能显示另一多色图像。
14.如权利要求6至13中任意一项所述的方法，其中，第一和/或另一电极被选择成包含导电聚合物材料。
15.如权利要求6至14中任意一项所述的方法，其中，用旋涂法淀积第一聚合物材料层。
16.如权利要求14所述的方法，当从属于权利要求10至13中任意一项时，其中，用喷墨打印方法淀积导电聚合物材料的第一和第二电极图形。
17.如权利要求6至16中任意一项所述的方法，其中，发光聚合物材料或其中至少一种包含位于主链或侧链中的芴基。
18.如权利要求6至16中任意一项所述的方法，其中，发光聚合物材料或其中至少一种包含位于主链中的对亚苯基。
19.如权利要求6至16中任意一项所述的方法，其中，发光聚合物材料或其中至少一种包含位于主链中的对亚苯基次亚乙烯基。
20.如权利要求6至16中任意一项所述的方法，其中，发光聚合物材料或其中至少一种包含位于主链中的噻吩基。
21.如权利要求6至16中任意一项所述的方法，其中，发光聚合物材料或其中至少一种包含位于主链中的苯并二噻唑。
22.如权利要求6至21中任意一项所述的方法，其中，绝缘聚合物材料含烷基链和苯环。
23.如权利要求22所述的方法，其中，绝缘聚合物材料含聚苯乙烯或聚苯乙烯的共聚物。
24.如权利要求6至23中任意一项所述的方法，其中，用蒸发淀积法制造第二电极。
25.如权利要求6至24中任意一项所述的方法，其中，材料淀积成一组液滴，而且液滴淀积成使一个畴中的聚合物材料与另一个畴中的聚合物材料的厚度不同。
26.如权利要求6至25中任意一项所述的方法，其中，液滴被淀积成使畴基本上是环形。
27.如权利要求6至26中任意一项所述的方法，其中，液滴被淀积成使一个畴的面积与另一个畴的面积不同。
28.如权利要求6至27中任意一项所述的方法，其中，液滴被淀积成使一个畴中的聚合物材料密度与另一个畴中的聚合物材料密度不同，以提供能呈现灰度的畴。
29.如权利要求6至28中任意一项所述的方法，其中，第一电极被设置在衬底上。
30.如权利要求29所述的方法，其中，衬底被选择成包括塑料材料的柔性衬底。
31.如权利要求6至30中任意一项所述的方法，包括在第一电极与第一聚合物材料之间设置孔穿过层，孔穿过层选择为包含溶剂不能溶解的材料。
32.如权利要求4所述的方法，其中，第一聚合物材料选择为基本不透过可见光的聚合物材料，第二聚合物材料选择为能透过第一颜色的光的聚合物材料。
33.如权利要求32所述的方法，包括淀积在溶剂中的另一聚合物材料的溶液滴，溶剂被选择为能溶解第一聚合物材料，以提供至少一个另一聚合物材料的畴，另一聚合物材料选择成能透过第二颜色光的聚合物材料。
34.如权利要求32所述的方法，其中，第二聚合物材料的畴的厚度配置成与另一聚合物材料的畴的厚度不同。
35.按权利要求32至34中任意一项所述的方法，其中，畴被配置成有环形。
36.如权利要求33至35中任意一项所述的方法，其中，至少一个畴的尺寸被配置成与另一个畴的尺寸不同。
37.如权利要求4所述的方法，其中，第一聚合物材料包括绝缘聚合物材料，第二聚合物材料被配置成包括导电聚合物材料并延伸过绝缘聚合物材料层，该方法还包括设置与导电聚合物材料电接触的电极图形，从而提供电极图形与绝缘聚合物材料下面的层之间的导电互连。
38.如权利要求37所述的方法，其中，绝缘聚合物材料下面的层包括另一电极图形。
39.如权利要求37或38所述的方法，其中，电极图形和/或另一电极图形包括导电聚合物材料。
40.如上述任意一项权利要求所述的方法，其中，溶剂选择为可包括芳香族和/或氯化碳氢化合物溶剂。
41.如权利要求40所述的方法，其中，溶剂选择为可包括下列溶剂：甲苯，二甲苯，三甲基苯，四甲基苯，环己基苯及其混合物。
42.如上述任意一项权利要求所述的方法，其中，畴配置成厚度小于500nm。
43.如权利要求42所述的方法，其中，畴配置成厚度范围是约30-300nm。
44.如上述任意一项权利要求所述的方法，其中，当第一和第二材料包括聚合物材料时，聚合物材料被选择为分子量大于1000。
45.如上述任意一项权利要求所述的方法，其中，可选择地控制液滴的尺寸和/或数量。
46.如按上述任意一项权利要求所述的方法，其中，通过升高淀积的液滴的温度来促进液滴干燥。
47.如上述任意一项权利要求所述的方法，其中，通过气体流动来促进液滴干燥。
48.如上述任意一项权利要求所述的方法，其中，用喷墨打印头淀积所述液滴或多个液滴。
49.包括上述任意一项权利要求所述的方法的电子器件的制造方法。
50.按上述权利要求1至31或40至48中任意一项所述的方法制成的发光器件。
51.按上述权利要求1至4，32至36或40至48中任意一项所述的方法制成的滤色器。
52.包括按上述权利要求1至4，37至48中任意一项所述的方法制成的导电互连的电子器件。
53.包括述权利要求50所述的发光器件的显示器件。
54.包括述权利要求50所述的滤色器的显示器。
55.包括述权利要求52所述的电子器件的显示器。
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