CN1476049A - 图案形成方法` - Google Patents

Abstract

通过在衬底4的表面10中形成凹痕区域8，并将液体材料沉积到与凹痕区域8相邻的选中位置的表面10上，来形成衬底图案。液体材料在表面上向凹痕区域的边缘扩散，在此边缘，通过由凹痕区域提供的相对于表面、液体材料的接触角的有效增强，控制了进一步的扩散。

Description

图案形成方法

技术领域

本发明涉及一种图案形成方法，具体地涉及一种用在制造电子、光学或光电器件以及包括用在这些器件中的相互连接及滤波器中的图案形成方法。本发明也涉及通过所述图案形成方法制造的器件。

背景技术

传统上，利用平板印刷处理来制造微电子和微光电子器件。光刻法是这种处理的一个示例。

最近，已经提出将半导体共轭聚合物(或有机物)薄膜晶体管(TFT)用在能够在塑料衬底上制造、相对低成本的逻辑电路中。这些器件同样可以用在光电器件中，以及用于高分辨率的有源矩阵显示器中的象素开关。通过适当地选择共轭聚合物材料，薄膜电路的导体、半导体和绝缘体区域全部可以制造。

已经提出了形成共轭聚合物溶液，并利用喷墨印刷技术将聚合物溶液沉积在基质衬底(host substrate)上的选中位置。但是，对于使用喷墨印刷技术可获得的分辨率存在限制，因为，与喷墨印刷的大多数传统应用，即将印刷墨水沉积在纸上不同，在非吸收衬底上变干之前，沉积的液滴更趋向于扩散，而且液滴扩散的量是固体衬底与液滴各自的表面能和界面能的函数。

此外，印刷电子和光电子器件所需的分辨率远高于将墨水印刷到纸上所需的分辨率。因此，为了利用喷墨印刷技术印刷出高分辨率的图案，在基质衬底上制造浸润性预制图案，作为图案实际喷墨沉积的前体(precursor)。

图1以衬底4上制造的直立阻挡条2的形式示出了预制图案的示例。作为一系列液滴6沉积形成图案的材料，在图1中与条2非常接近的衬底上示出了一滴。因为所述条从衬底表面向上延伸，其作为物理屏障，以确保控制材料液滴横越衬底表面的流动，从而材料在衬底上表现出所需的图案；在图1所示的示例中为长条。但是，也可以选择条2的材料以阻挡液滴6的材料。这样，当溶液中材料的液滴沿着或非常接近条沉积时，液滴在衬底表面上扩散，但受到条2的阻挡。从而，如图1所示，在衬底上的溶液被限制而不能扩散过阻挡条，而是沿着条的侧面排成一列。

但是，这种预制图案仍然通过光刻法或软平板印刷术来制造。在光刻法中，在衬底上提供旋涂的光刻胶层，并通过对包括光掩模或标线片的母版上的图案与衬底进行定位的定位器或分档器，以蓝或紫外光曝光。然后，显影曝光后的光刻胶，以在衬底上提供光刻胶的图案。通常，随后是刻蚀或沉积处理，以形成目标材料的图案，实质上提供了预制图案。通过光刻法所获得的分辨率主要由曝光用光的波长和定位器或分档器的光学器件来确定。已经知道这些处理可以获得非常精细的分辨率，但是光掩模的生产相对昂贵，而且整个处理需要相对较多的处理步骤。

针对如包括TFT有源矩阵寻址电路的显示器等很多工业应用，日益需求更大的显示面积，而这需要使用更大的衬底。但是，已经发现这么大的衬底易于出现弯曲，在光掩模和衬底之间提供足够精确的分辨率和配准上存在很大的困难。此外，如果衬底相对较大，必须对至少部分光刻处理执行多次，这在需要形成图案的衬底的整个面积上重复足够精确的配准上存在更大的困难。但是，为了缓解这些难点，器件制造商通常使用单定位器，此单定位器不仅对于图案的形成，具有足够高的分辨率和非常精确的配准机制，对于用于制造实际TFT的处理步骤也是如此。购买和维持这样的定位系统很昂贵，此外，实现利用这种定位器的处理也很昂贵，从而增加了显示器的制造成本。总的来说，当考虑到整体制造效率、准确度或成本等方面时，使用平板印刷术是不能令人满意的。

同样，还提出了在基质衬底的表面上设置预制图案作为已经形成了图案的阻挡单层。首先在相对较软的橡胶印模上产生已经形成了图案的单层，然后利用软冲压技术转移给基质衬底。但是，在转移处理期间，印模的变形是很平常的，而这种变形随着橡胶印模尺寸的增大，也变得更糟并存在更大的问题。因此，此技术并不适用于较大尺寸的衬底，此外，因为转移的图案是单层，而且非常薄，检查转移的层将是极其困难的，因此，在实际的制造处理中，事实上是不能够检测转移的已经形成了图案的层中的错误或缺陷的。在图2中示意性地示出了这种阻挡单层的示例。

因此，上述两种处理都不能以一致和节省成本的方式提供用于形成图案的合适技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的图案形成方法，此方法能够以有效和节省成本的方式制造预制图案。

按照本发明，提供了一种图案形成方法，包括在衬底的表面中形成凹痕(indent)区域，以及将液体材料沉积到选中位置的表面上，使得通过凹痕区域控制材料在表面上的扩散。

优选地，利用喷墨印刷技术沉积液体材料。

可以用实质上与衬底表面垂直或相对于衬底倾斜的壁部分形成凹痕区域。

方便地，可以利用横截面轮廓设置凹痕区域，所述横截面轮廓提供第二阻挡层，以进一步控制沉积的材料在表面上的扩散。

可以通过利用齿形(castellated)或锯齿形横截面轮廓设置凹痕区域，来获得第二阻挡层。

在一个实施例中，图案形成方法可以包括压印长形的第一和第二凹痕区域，以及压印排列在第一和第二凹痕区域之间、但与第一和第二凹痕区域相分隔的另外的长凹痕区域，所述另外的凹痕区域具有实质上平坦的底面。

方便地，可以选择材料以包括半导体材料，而且选中的位置包括长凹痕区域之间的表面，从而为薄膜晶体管提供源极和漏极区域，所述的薄膜晶体管具有由所述另外的长凹痕区域的宽度确定的沟道长度。

优选地，选择半导体材料以包括聚合物材料。

在用于制造薄膜晶体管的源极和漏极区域的图案形成方法的优选形式中，可以方便地选择第一和第二凹痕区域，以具有提供了第二阻挡层的横截面轮廓。

在本发明的另一实施例中，图案形成方法可以包括压印两个并列的长凹痕区域，其中，选择材料以包括导电材料，而且选中的位置包括长凹痕区域之间的表面，从而提供导电电极。

方便地，可以调整与要沉积的材料相关的衬底表面的湿法特征。

在本发明的优选形式中，优选地利用冲压技术或模塑技术，通过压印表面提供凹痕。

附图说明

现在，将参照附图，仅利用另外的示例来描述本发明，其中：

图1示意性地示出了通过公知的平板印刷技术制造的阻挡条；

图2示意性地示出了通过软冲压技术制造的单层阻挡条；

图3a到3c按照本发明描述了图案形成方法；

图4a和4b示意性地示出了沉积的液滴的接触角如何随着基质表面的轮廓改变；

图5示出了图3a到3c所述的凹痕的多种横截面轮廓的示例；

图6a和6b依照本发明的实施例示出了可以如何压印衬底的表面；

图7a、7b和7c依照本发明的另一实施例示出了可以如何压印衬底的表面；

图8示意性地示出了电光器件寻址电路的平面图和剖面图；

图9示出了电光器件的方框图；

图10是包括依照本发明制造的显示器件的移动个人计算机的示意图；

图11是包括依照本发明制造的显示器件的移动电话的示意图；以及

图12是包括依照本发明制造的显示器件的数字照相机的示意图。

具体实施方式

图3a到3c描述了本发明的图案形成方法。通过任何方便的技术将凹痕8压印到衬底4的上表面10中。在图3a中，示出的凹痕8是延伸到衬底的侧边12的长形，但可以理解的是，只要在凹痕8和表面10之间的边界线14处，表面10中提供了不连续性，凹痕可以是任意想要的形状，而且可以被设置在衬底上的任意位置。

作为来自喷墨打印头(未示出)的溶液中材料的一系列液滴18，沉积在表面10上形成预定的图案所需的材料16。如图3b所示，在选中的位置将材料16沉积到表面10上，使得材料流向凹痕8的边界线或边14。因为将边界线14限定为直边，沉积的液滴沿着边界线呈现出直边轮廓，而不流过边界线，进入凹痕8。如果之后在凹痕8的对边，以相似的方式将材料16沉积到表面10上，则材料被控制向凹痕8的右边界线20扩散，提供了材料的两块彼此隔开的区域22、24，区域之间的间隔由凹痕8的宽度精确地限定。

现在，将参照图4a和4b，对本发明的原理进行描述。

当在气态环境中将溶液中材料的液滴沉积到固体表面上时，出现三种截然不同的界面能：气体与液滴之间的界面能；气体和固体表面之间的界面能；以及液体和固体表面之间的界面能。在表面上沉积的液滴的尺寸或形状由这些界面能的平衡来确定。

如图4a所示，已知表面上的液滴表现出与表面之间的接触角θ。接触角实质上依赖于液滴和表面之间的界面能，因为液体与固体之间的相互作用大于液体和固体与气体之间的相互作用。如图4a所示，如果接触角相对较小，表示液滴和表面之间的湿法特性，液滴和表面之间的接触线趋于变大，而沉积的液滴将倾向于在表面上扩散，表现出相对较平的半球形。相反，如果接触角相对较高，表示液滴和表面之间的非湿法特性或排斥特性，接触线趋于向后倾斜而变得更小，因为界面能相对较大。这样，沉积的液滴保持更好的球形，而较少地在表面上扩散。

如果如图4b所示，以两个邻近相隔的凹痕8设置衬底4的表面，以及如果将具有接触角θ的溶液中的材料液滴沉积到凹痕8之间的表面部分26上，相对于直接位于液滴的接触线外部的表面保持接触角θ。在图4b示出的示例中，直接位于液滴的接触线外部的表面是凹痕8之一向下的垂直边28。因此，凹痕8之间的区域26可以比在如图4a所示的平坦表面上限定的与区域26相同的面积保持更多体积的液体。这意味着凹痕8的边将沉积的液体限制在区域26内。

当由喷墨头将液滴沉积到区域26上时，沉积的液体扩散到每个凹痕8的边，而且液体的扩散停止于此，除非接触角超过图4b中的接触角θ。从而，凹痕的这种下降边作为用于控制液体扩散的有效阻挡层。这是违反直觉的，因为认为下降边将增强液体的扩散，而不是抑制液体的扩散：认为图1所示的直立阻挡层结构将更好地控制液体，因为其具有直立物理阻挡层的外部特征。当重力在液体扩散中起到主要作用时，这是正确的。但是，在喷墨沉积的小型环境中，其中液滴的尺寸是几十微米的量级，重力并不支配液体的运动，而是由界面能(或表面张力)支配这种运动。因此，当重力的作用可以忽略时，凹痕的下降边担当了非常有效的阻挡层。

当与图1中的结构一样，存在浸润度的差异(或界面能差异)时，可以设想沉积的液体的落回。这样，即使当液滴被沉积在图1中所示的阻挡层区域2上时，液滴仍然可以运动到具有湿润表面、与阻挡层区域相邻的井区域。然而，当提供类似或相同的浸润度的材料用于带齿的表面时，需要将液滴沉积到凹痕之间的区域上。如果将液滴沉积在凹痕的边上或实际沉积到凹痕区域上，将失去由凹痕提供的阻挡层效果，沉积在凹痕之间的区域上的液滴中的那部分液体将开始扩散。这是由于液体和表面之间不一致的界面能所引起的。

如果液滴在要形成图案的材料的溶液中具有预定的浓度，当液滴变干时，被限制于较小的衬底面积的固定体积的材料将产生在衬底上形成了图案的材料区域，此区域具有比只是允许相同体积和浓度的液滴在图4a所示的平坦的衬底上扩散所得到的厚度更厚的厚度。因此，此特性可以被用以在衬底上产生形成图案的沉积材料的相对较窄但相对较厚的线。这样，如果选择沉积材料是如聚-3-4-亚乙二氧基噻吩(PEDOT)等导电聚合物，则可以制造具有相对较高的电导率和相对较低的电阻率的窄电极线，而这种电极线特别适于用在矩阵寻址的显示电路中。

图5示出了可以适用于压印在衬底表面中的凹痕的横截面轮廓的示例。要强调的是图5中所示的轮廓只是在本发明的方法中可以采用的轮廓和本领域的技术人员清楚的其他轮廓的示例。

从图5的示例中可以看到的是，可以采用如示例(a)所示的具有实质上垂直于衬底的表面的壁部分的矩形截面凹痕等多种形式的轮廓。代替地，凹痕可以具有如示例(b)和(c)所示的相对于表面10的以一定的角度倾斜的壁部分。在这种情况下，如图(b)所示，壁部分可以沿特定的方向倾斜，从而切去表面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，如图(c)所示，壁部分可以相对于表面10以锐角倾斜，以提供比在表面的凹痕的尺寸小的底面30。从上面参照图4给出的解释可以意识到，图5中示例(b)的“有效”接触角比示例(c)的“有效”接触角大。这样，对于溶液中给定的材料和给定的衬底表面材料，相邻于示例(b)中的凹痕可以选择性地沉积比示例(c)的情况更大的液滴，而不破坏表面和凹痕的壁部分之间的边界线14。

图5中的示例(d)和(e)示出了可代替的凹陷轮廓的另外的示例。对于示例(a)、(b)和(c)，清楚的是，如果沉积的液滴突破了边界线14，沉积的材料将流入凹痕，而且因为凹痕的底面30实质上平行于衬底的表面10，液滴和凹痕的底面之间的接触角与液滴和衬底的表面之间的接触角相同。

特别地，当与沉积的液滴的直径相比较时，凹痕相对较窄。作为示例，参照图5中的轮廓(a)，如果沉积材料是沉积在凹痕的两侧以提供TFT的源极电极S和漏极电极D的有机导电聚合物，确定源极和漏极电极之间的间隔的凹痕8的宽度L限定了TFT的沟道长度。因此，实质上，凹痕的宽度L限定了沟道区域的长度。对于很多实际应用，沟道区域必须具有小于20微米的长度，而最好在大约5微米的范围内。这是因为TFT的漏极电流与沟道长度成反比，而对于诸如显示器的有源矩阵寻址电路等特定的应用，TFT漏极电流是极为重要的，因为它确定了显示的速度和孔径比。因此，凹痕8的宽度L通常为大约5微米，而液滴通常具有大约30微米的直径。

凹痕8通常具有大约100nm的深度，所以，如上所述，如果沉积的液滴突破了边界线14，如果在沉积区域中的衬底表面上的某一点存在表面能和界面能的变化，则可能发生这种情况，很可能沉积的液滴扩散过凹痕的整个宽度，并延伸至与在凹痕相对侧上的衬底表面上形成图案的材料相接触。这将引起源极电极S和漏极电极D之间的短路或电势击穿点，得到了有缺陷的TFT，或几乎一定在使用之前出现故障的TFT。

因此，设计了图5的示例(d)和(e)所示的轮廓，为扩散过边界线14的沉积的液滴提供第二阻挡层。示例(d)的凹痕具有齿形横截面轮廓，而示例(e)的凹痕具有锯齿形横截面轮廓。在每个示例中，轮廓实质上设置有多个边界线，在图5的示例(d)中表示为边界线14、14a和14b。如果沉积的液滴超过边界线14，则材料将流过衬底表面部分32，到达边界线14a，边界线14a以与边界线14相同的方式起作用。以同样的方式，如果超过边界线14a，边界线14b以与边界线14和14a相似的方式起作用，以进一步控制沉积材料向凹痕相对侧的扩散。

从而，边界线14用作控制液滴扩散的第一阻挡层，而边界线14a和14b用作控制液滴扩散的第二阻挡层。此外，正如熟悉喷墨技术的人员所知道的那样，在喷墨头的喷射孔周围通常留有残余，而这些残余使从喷墨头喷出的液滴的飞行路线发生偏差。这样，喷射的液滴的飞行方向可能并不一定与要在其上沉积此喷射液滴的表面垂直。结果，液滴可能被沉积在与要沉积的位置稍稍偏离的位置的衬底上。这可能使得液滴实际沉积到骑跨边界线14的衬底上。对于这种事情的发生，用以控制液滴向凹陷相对侧的扩散的边界线14a和14b可以获得显著的收益。

图5中的示例(f)示出了压印在衬底表面中的多个凹痕，而且可以将材料在那些位于凹痕之间的衬底部分上喷墨形成图案。以这种方式，沿图4b所述的凹痕宽度的两个方向控制了液滴的扩散。同样，每个液滴有限的体积被保持在衬底表面上更窄的带内，与只利用沿横越衬底表面的一个方向控制液滴扩散的单凹痕所得到的形成图案的材料的厚度相比，得到增加了厚度的沉积材料的图案。通过比较示例(a)和(f)中形成图案的材料的轮廓，从图5中可以看出这一点。

在图5的示例(g)中，提供了具有实质上平坦的底面的控制凹痕，而且在两侧以具有提供了第二阻挡层功能的横截面轮廓的凹痕定界；在此具体示例中，示出了锯齿形轮廓，但是同样可以使用齿形轮廓。示例(g)中示出的轮廓尤其有利于用在TFT制造中。凹痕34和36的锯齿形轮廓提供了第二阻挡层功能，从而有助于确保沉积液滴被保持在衬底部分38和40上。但是，如上所述，在TFT中重要的是尽可能小地保持沟道长度，而这借助于设置了具有光滑底面的中央沉积凹痕42。

可以通过任何合适的处理，提供从表面10延伸到衬底中的凹痕。图6a和6b示出了这种处理的示例，其中，冲模44被用于将凹痕8压印到衬底4中。通常由金属制成的模具44具有与要被压印在衬底4的表面中的凹痕8所需的图案相对应的凸台46的图案。非常接近于衬底来安装模具44，然后按压模具44，与衬底接触，将凹痕8的图案压印到衬底表面中。可选地，可以加热衬底以有助于此处理。

在图7a到7c中示出了用于压印凹痕的另一方法。在此实施例中，在平面支撑50上提供了大量的可固化材料(curable material)48。将板52移向支撑50，以类似于图6a和6b所示的冲模44的方式，在板52上设置与凹痕8所需的图案相对应的凸台的图案54。如图7b所示，这使得可固化材料在支撑上扩散，并扩散到板上的凸台图案之间的空间中。因此，实质上，支撑50和板52用作材料48的模具的两个相对侧面。

然后，例如通过加热或通过支撑照射紫外(UV)光等，固化材料48。如果利用UV光固化材料48，则选择支撑50能够使通过的UV光传输到材料48。然后，如图7c所示，将板52从支撑移开，留下已经在固化的材料48中形成了所需的凹痕图案的双层衬底。

凹痕最好具有大约100nm的深度，而且，利用上述凹痕形成处理中的任何一个，冲模44或板52可以使用多次，以在衬底表面中产生所需的凹痕图案。这被认为是优于使用光刻技术的特别的优点，在光刻技术中，每次需要制造凹痕图案，都必须重复相当繁复的图案形成步骤。

从作为阻挡层的有效性和通过简单形成处理的生产率的观点来看，大约100nm(50nm到300nm)的凹痕深度适用于本发明。理论上，本发明中的阻挡层效果不依赖于凹痕的深度，但非常浅的凹痕不一定可靠。这是由于在边缘的弯曲半径和边缘中的缺陷。为了在凹陷的边缘获得足够的阻挡层效果，边缘应当具有锐利的轮廓；换句话说，与深度相比较，边缘应当具有较小的曲率半径。如果获得了小于10nm的曲率半径，具有小于50nm的深度的凹痕就可以作为阻挡层有效地工作。缺陷可以是边缘变钝，在边缘上导致液体的破裂。因此，重要的是去除缺陷，尤其是从凹陷的边缘去除缺陷。

通过塑料模塑处理，同样可以产生具有凹痕的塑料衬底。将熔融的塑料材料注入到已经在表面上压出了图案的模具中，在冷却后，很容易就获得了具有凹痕的塑料衬底。

也可以通过传统的光刻技术制造凹痕。当将液体沉积到剩余的光刻胶图案上时，显影的光刻胶中的结构可以用作阻挡层。此外，在光刻法之后可以进行刻蚀处理，以形成凹痕。刻蚀处理特别适用于获得使阻挡层效果更可靠的锐利的凹痕边缘。

当应用光刻技术来获得凹痕时，凹痕的底部区域可以由与将要沉积液体的其他区域不同的材料构成。例如，将剩余的光刻胶或在衬底上沉积的薄膜设置在其他区域上，而将衬底的原始表面设置在凹痕的底面上。当凹痕底面的材料更不容易用沉积的液体浸润时，此结构在阻挡层效果方面更为坚固耐用，因为凹痕底面和可以在其上沉积材料的其他区域之间浸润度的差异增强了凹痕边缘的阻挡层效果。

上面已经提到本发明的图案形成方法可以被用以制造尤其适于用在电光器件的矩阵寻址电路中的相对长而窄的导电聚合物线路。图8示出了这种电路的示例。

寻址电路包括排列为矩阵的多个象素电极62。在象素电极之间相对较窄的空间66中排列了导电材料的数据线64。在图8中只示出了一条数据线，但应当清楚的是，通常在矩阵的每行和每列中包括几百个象素电极矩阵的寻址电路包括几百根这样的数据线。

每根数据线包括增加了宽度的部分68，以及在示出的实施例中，这些部分分别位于每个象素电极62的一角附近。增加了宽度的部分68与其中之一在图8中表示为角部分70的象素电极的各个角部分一起用作TFT的源极和漏极电极，所述TFT用于驱动分别与每个象素电极重叠的显示器的象素。在图8中以虚线72示意性地示出了这种TFT。

应当注意的是，象素电极62和部分68的角被示为锐角转角，但是同样地，这些角也可以做成圆角。利用这些圆角，沉积液体可以比利用锐角转角更容易完全填充电极区域。

图8中所示的源极和漏极与其间的直间隙(沟道)相邻，但也可以提供相互交叉、均具有梳子形状的源极和漏极电极，以便在有限的器件面积内获得较大的沟道宽度。在这种情况下，将液体沉积在具有相互交叉的梳子形状的突出区域上。这样，沉积在与梳子齿相邻的区域上的液体向梳子齿区域扩散，并覆盖整个突出区域，从而提供梳子形的电极。

包括寻址电路的显示器的孔径比由显示器的总显示面积中可以被用于向用户显示图像的那部分确定。孔径比需要尽可能地大，以提供高对比度和亮度的显示器。因此，象素电极62之间的空间66应当尽可能地窄，因为这些区域并不用于显示图像。但是空间66需要容纳数据线64。因此，应当将数据线做成非常窄而直的导电带，而且这些导电带需要有显示矩阵的整个长度那么长。

为了最小化显示器的功率需求，通过数据线传输的数据脉冲都具有相对较低的电位，而且必须将这些脉冲有效地传送给显示器的象素。当数据脉冲施加在数据线上时，由于线路固有的电阻，施加的脉冲的电位沿着数据线下降。如果不对此进行适当的控制，将产生显示图像不一致的亮度。因此，数据线需要良好的导电性，而且也需要具有不降低孔径比的最小宽。这是相互矛盾的要求。

因此，在图8的实施例中，象素电极62之间的空间66被设置为在其间具有很窄的衬底表面部分78的两个压印的凹痕74和76。限定凹痕74和76之间的间隔，从而对应于数据线64的所需宽度，以及当喷墨头将诸如溶液中的PEDOT或聚苯胺(PANI)或胶态金属悬浮液等选择性地沉积到较窄的部分78上时，凹痕74和76以与参照图5的示例(f)所描述的方式相类似的方式，控制沉积的溶液沿图8所示的横向方向X和Y的扩散。因此，可以将导电材料沉积为高度上相对较厚、相对较细而被很好限定的线路。从而，数据线可以具有相对较高的电导率，增强了显示器的一致性和亮度。

包含分布在溶剂中的微小金属颗粒的胶态金属悬浮液提供了特别高的电导率。但是，当溶剂是有机溶剂时，由于易于扩散的溶剂的较低的表面张力，当与具有相对较高的表面张力的水基溶液或悬浮液相比时，通常难以利用这种悬浮液在平坦的表面上形成较窄(或高分辨率)的图案。即使利用传统的浸润性预制图案技术，由于界面和溶剂之间的界面能，仍然难以获得足够的浸润度差异，以获得高分辨率的印刷。但是，已经发现本发明中的凹痕结构尤其有利于作为利用这种溶剂基溶液或悬浮液的阻挡层。凹痕侧壁与相邻表面的平面之间的角度是影响作为阻挡层的效果的主要因素，而液体的表面张力具有次要影响。因此，本发明的结构尤其有利和适用于通过沉积低表面张力的液体来形成图案。

与喷墨形成电子或光电子器件的图案相关的考虑是喷墨头与基质衬底之间的对准。沉积液滴的飞行路线可能在所需的沉积周期中发生变化，从而在制造处理期间，需要周期性检查沉积对准。已经提出可以通过利用有策略地放置在衬底上的沉积对准标记来实现这种检查。已经发现十字形对准标记尤其有利于此目的，例如，具有三个或更多分支的马耳他十字(maltese-cross)形标记。方便地，也可以依照本发明，作为凹痕来设置这些对准标记。在图8中，这种标记的示例被表示为四分支十字80。

考虑到表面和溶剂之间的界面能，在有些情况下，在表面上提供较薄的涂层是有利的。例如，当使用上述PEDOT作为液体材料时，通过在衬底的表面上提供较薄的铝涂层，可以得到进一步的改进。什么时间使用涂层并不重要，在形成凹痕之前或之后一一当然要在沉积PEDOT之前提供。

图9是描述包括了电光元件和可以依照本发明的图案形成方法制造的寻址电路的有源矩阵型显示器件(或设备)的方框图，例如有机电致发光元件可以作为电光器件的优选示例。在图中所示的显示器件200中，多条扫描线“gate”；多条数据线“sig”，沿与扫描线所延伸的方向相交的方向延伸；多条公共电源线“com”，实质上平行于数据线“sig”延伸；以及多个象素201，在衬底上形成、位于数据线“sig”和扫描线“gate”的交点。

每个象素201包括：第一TFT 202，通过扫描线向其栅极电极提供扫描信号；保持电容器“cap”，保持从数据线“sig”通过第一TFT 202提供的图像信号；第二TFT 203，其中将保持电容器“cap”保持的图像信号提供给栅极电极(第二栅极电极)；以及如电致发光元件等电光元件204(表示为电阻)，当元件204通过第二TFT 203与公共电源线“com”电连接时，驱动电流从公共电源线“com”流入元件204。扫描线“gate”与第一驱动器电路205相连，而数据线“sig”与第二驱动器电路206相连。最好可以在形成了第一TFT 202和第二TFT 203的衬底上至少形成第一电路205和第二电路206之一。按照本发明的方法所制造的TFT阵列最好可以被用于第一TFT 202和第二TFT 203的阵列、第一驱动器电路205和第二驱动器电路206中的至少一个。

因此，本发明可以被用于制造包含在多种类型的设备中的显示器或其他器件，比如，移动显示器，如，移动电话、膝上型个人计算机、DVD播放器、照相机、野外设备等；便携式显示器，如，台式计算机、CCTV或相册等；仪表盘，如，交通工具或航空器仪表盘；或者工业显示器，如控制室设备显示器等。换句话说，正如上述这些例子那样，多种类型的设备可以包括能够应用按照本发明的方法制造的TFT阵列的电光器件或显示器。

现在，将对利用依照本发明制造的电光显示器件的多种电子设备进行描述。<1：移动计算机>

现在，描述其中将依照上述实施例之一制造的显示器件应用于移动个人计算机的示例。

图10是描述了这种个人计算机的结构的立体图。在图中，个人计算机1100具有包括键盘1102和显示单元100的机身1104。如上所述，利用依照本发明的图案形成方法制造的显示板来实现显示单元100。<2：便携式电话>

接下来，描述其中将显示器件应用于便携式电话的显示部分的示例。图11是描述便携式电话的结构的立体图。在图中，便携式电话1200具有多个操作键1202、听筒1204、话筒1206和显示板100。如上所述，利用依照本发明的方法制造的显示器件来实现显示板100。<3：数字静物照相机>

接下来，将描述利用OEL显示器件作为取景器的数字静物照相机。图12是简要地描述了数字静物照相机的结构及与外部设备的连接的立体图。

通常的照相机利用具有光敏涂层的感光薄膜，并通过光敏涂层中发生的化学变化记录物体的光学影像，然而数字静物照相机1300通过利用如电荷耦合器件(DDC)等的光电转换，从物体的光学影像产生图像信号。数字静物照相机1300在箱体1302的背面具有OEL元件100，以根据来自CCD的图像信号进行显示。这样，显示板100作为用于显示物体的取景器。在箱体1302的前侧(在图的后面)设有包括光学镜头和CCD的照片接收单元1304。

当摄影师确定显示在OEL元件板100中的物体图像并按下快门1306时，来自CCD的图像信号被传输并存储到电路板1308中的存储器中。在数字静物照相机1300中，在箱体1302的侧面上设有视频信号输出接线端1312和数据通信的输入/输出接线端1314。如图所示，如果需要的话，将电视监视器1430和个人计算机1440分别与视频信号接线端1312及输入/输出接线端1314相连。通过给定的操作，将存储在电路板1308的存储器中的图像信号输出给电视监视器1430和个人计算机1440。

除了图10中所示的个人计算机、图11所示的便携式电话、图12所示的数字静物照相机之外的电子设备的示例包括OEL元件电视机、取景型和监控型磁带录像机、交通工具导航与仪表测量系统、寻呼机、电脑记事本、便携式计算器、文字处理器、工作站、电视电话、销售点系统(POS)终端以及具有接触板的设备。当然，利用本发明的方法制造的OEL器件不仅可以应用于这些电子设备的显示部分，而且可以应用于包括显示部分的其他任意形式的设备。

此外，依照本发明执照的显示器件同样适用于非常薄、柔软而且重量轻的屏幕型大面积电视。从而，可以在墙面上粘贴或悬挂这种大面积电视。柔软的电视如果需要的话可以在不使用时方便地卷起。

利用本发明的方法同样能够提供印刷电路板。传统的印刷电路板通过光刻和刻蚀技术制造，尽管与如IC芯片和无源器件等微电子器件相比，是更为面向成本的器件，仍然增加了制造成本。为了获得高密度的封装同样需要高分辨率的图案形成。通过将胶态金属悬浮液沉积到由凹痕分隔的板的突出区域上，可以很容易地获得板上的高分辨率的相互连接。如铜、金、银或铝等良导体金属的悬浮液适用于此目的。形成凹痕的预制图案的形成通过非常低成本的冲压、模塑或印模技术制造。在突出区域上形成导电通路，所以容易获得相互连接与电子零件之间的电接触。通过重复印刷和模塑处理，可以提供多层电路板。

利用本发明，同样可以提供应用于彩色显示的滤色器。在由玻璃或塑料组成的透明衬底上，通过冲压、模塑或印模技术制造以凹痕间隙分隔的突出区域的阵列。然后，将包含染料或色素的液滴沉积到一些或全部突出区域上，在染色之后，液滴中的染料或色素作为突出区域上的滤色层。

通过与上述滤色器相似的技术，还可以制造聚合物光发射二极管。代替包含染料或色素的液体，将光发射聚合物或分子材料的溶液沉积到突出电极上。

利用本发明，同样可以提供DNA阵列芯片。将包含不同DNA的溶液沉积到由冲压、模塑或印模技术制造的凹痕间隙分隔的突出区域的阵列上。

利用本发明，还可以制造集成化学芯片的微沟道。使用于化学反应的液体流到以凹痕间隙分隔的突出沟道区域上，并通向反应器。这些都可以通过本发明的技术提供。

只是作为示例给出了上述描述，而且本领域的技术人员所清楚的是，在不偏离本发明的范围的前提下，可以进行修改。例如，本领域的技术人员清楚，可以选择衬底和形成图案的材料的多种变化和多种组合。此外，同样清楚的是，可以使用多种形状、大小和图案。

Claims (32)

1、一种图案形成方法，包括在衬底的表面中形成凹痕(indent)区域，以及将液体材料沉积到选中位置的表面上，使得通过凹痕区域控制材料在表面上的扩散。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于通过将凹陷设置在衬底中，形成凹痕区域。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于通过利用至少一个从衬底延伸的上升部分设置衬底，来形成凹痕区域。

4、按照权利要求1所述的方法，其特征在于利用喷墨印刷技术沉积液体材料。

5、按照权利要求1到4之一所述的方法，其特征在于用实质上与该表面垂直的壁部分形成凹痕区域

6、按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于用相对于该表面倾斜的壁部分形成凹痕区域。

7、按照权利要求6所述的方法，其特征在于设置壁部分的斜面，从而提供具有朝向凹痕区域的底部逐渐变窄的宽度的凹痕区域。

8、按照权利要求6所述的方法，其特征在于设置壁部分的斜面，从而提供具有朝向凹痕区域的底部逐渐变宽的宽度的凹痕区域。

9、按照权利要求1到5之一所述的方法，其特征在于利用横截面轮廓设置凹痕区域，以提供第二阻挡层，来进一步控制该材料在表面上的扩散。

10、按照权利要求9所述的方法，其特征在于利用齿形(castellated)横截面轮廓设置凹痕区域。

11、按照权利要求9所述的方法，其特征在于利用锯齿形横截面轮廓设置凹痕区域。

12、按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于包括提供长形的第一和第二凹痕区域，并压印排列在第一和第二凹痕区域之间、但与第一和第二凹痕区域相分隔的另外的长凹痕区域，所述另外的凹痕区域具有实质上平坦的底面。

13、按照权利要求12所述的方法，其特征在于选择材料以包括半导体材料，而且选中的位置包括长凹痕区域之间的表面，从而为一薄膜晶体管提供源极和漏极区域，所述的薄膜晶体管具有由所述另外的长凹痕区域的宽度确定的沟道长度。

14、按照权利要求13所述的方法，其特征在于选择半导体材料以包括有机半导体材料。

15、按照权利要求12、13或14所述的方法，其特征在于当附属于权利要求9到11之一时，选择第一和第二凹痕区域，以包括提供第二阻挡层的横截面轮廓。

16、按照权利要求1到11之一所述的方法，其特征在于包括压印两个并列的长凹痕区域，其中，选择材料以包括导电材料，而且选中的位置包括长凹痕区域之间的表面，从而提供导电电极。

17、按照权利要求16所述的方法，其特征在于选择导电材料以包括导电聚合物材料。

18、按照权利要求16所述的方法，其特征在于选择导电材料以包括溶剂中金属颗粒的胶态悬浮液。

19、按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于还包括调整与要沉积的材料相关的衬底表面的湿法特征。

20、按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于利用压印技术提供凹痕区域。

21、按照权利要求20所述的方法，其特征在于利用冲模压印表面。

22、按照权利要求20所述的方法，其特征在于利用模塑技术压印表面。

23、按照权利要求20到22之一所述的方法，其特征在于还包括加热表面。

24、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于液体材料为聚-3-4-亚乙二氧基噻吩(poly-3-4-ethylenedioxythiophene)。

25、按照权利要求24所述的方法，其特征在于包括以下步骤：在衬底的表面上提供铝涂层，并将液体材料沉积到铝涂层上。

26、一种利用按照前述权利要求之一所述的方法制造电子器件的方法。

27、一种利用按照权利要求1到25之一所述的方法制造电光器件的方法。

28、一种利用按照权利要求1到25之一所述的方法制造导电互连的方法。

29、一种利用按照权利要求1到25之一所述的方法制造滤色器的方法。

30、一种利用按照权利要求1到25之一所述的方法制造印刷电路板的方法。

31、一种利用按照权利要求1到25之一所述的方法提供DNA阵列微芯片的方法。

32、一种包括按照权利要求26所述的电子器件、按照权利要求27所述的电光器件、按照权利要求28所述的导电互连、按照权利要求29所述的滤色器、按照权利要求30所述的印刷电路板或按照权利要求31所述的DNA阵列微芯片的器件。

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