WO2003076076A2 - Aufbringen eines stoffs auf ein substrat - Google Patents

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    • C40B60/14—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries for creating libraries

Definitions

  • OLED organic light emitting diodes
  • LCD liquid crystal display
  • Organic displays are i. d. R. built on a glass substrate, e.g. B. on ITO (Indium Tin Oxyde).
  • a matrix of conductive rows and columns is applied to the glass substrate. These activate the selected pixels as an anode or cathode.
  • Three organic layers are applied between the anode and cathode: top and bottom organic and hole-conducting organic layers, which are applied homogeneously on the ITO substrate. In the middle there is an organic layer of light. This contains the dyes mentioned.
  • RGB technology red, green, blue
  • different dyes must be used in the individual pixels or sub-pixels be included.
  • Spotting is not only used for organic displays, but for many years, e.g. B. also in the production of DNA arrays, RNA arrays, protein arrays, in short all types of biochips, in which different oligo- or polynucleotides must be specifically arranged on different spots of a substrate.
  • spotting can be carried out using various techniques.
  • Substances can be in situ, i.e. H. on the substrate. This can be done, for example, by photochemical means (S. Wölfl, Laborwelt 3 (2000) 12-20) or wet-chemically by gradually applying the required chemicals (S.K. Moore, IEEE Spectrum 3 (2001) 54-60). The latter can be done, for example, using the "ink jet technology” (WO 98/29736) or using stamps.
  • photochemical means S. Wölfl, Laborwelt 3 (2000) 12-20
  • wet-chemically by gradually applying the required chemicals S.K. Moore, IEEE Spectrum 3 (2001) 54-60.
  • the latter can be done, for example, using the "ink jet technology” (WO 98/29736) or using stamps.
  • the inkjet technology in particular has the disadvantage that the diameter of the spots produced with this technology is approximately 120 ⁇ m. Furthermore, spots generated by ink jet technology are essentially circular. It would be desirable on the other hand, to produce rectangular spots with an edge length of 30x60 ⁇ m. Rectangular spots have the advantage that they can produce a subjectively brighter and higher-contrast image on a display. Furthermore, the reduced spot size of 30x60 ⁇ m on a display has the advantage of ensuring a higher resolution. With a DNA array, smaller different spots allow more different oligo- or polynucleotides to be placed on an array.
  • the object of the invention is therefore to improve the production of arrays with different substances in different spots.
  • a capillary with an end on the substrate side and an end facing away from the substrate is first selected.
  • a capillary open on both sides is chosen.
  • the substance is usually filled into the capillary from the end facing away from the substrate, for example by pumping. Or the substance is drawn into the capillary by capillary forces (hereinafter referred to as the "internal capillary effect").
  • solvents or solvents with substances dissolved in them that need to be applied to the substrate are suitable as substances.
  • the capillary at the substrate-side end will be plane-polished and thus a flat ca Form the pillar end surface.
  • any, for example rectangular, shape is embossed on the outer wall of the capillary or the capillary end face.
  • the spot can then take on exactly the shape specified by the capillary end surface. This makes it possible, for example, to spot rectangular spots or to cover them with the material. This is of crucial importance for many applications, as explained at the beginning.
  • many other shapes can be chosen. Often one will choose area-wide honeycomb patterns in order to make optimal use of the space on the substrate. It is conceivable, for. B. a hexagonal capillary end surface.
  • the capillary is brought up to the substrate in such a way that the substance wets the substrate.
  • this can be achieved in two ways.
  • the capillary can be placed on the substrate.
  • a hanging meniscus can also be formed on the substrate end by the substance, which protrudes a few micrometers beyond the capillary end surface from the capillary.
  • the meniscus forms due to a pressure and / or gravitational force that favors the outflow of the liquid from the capillary.
  • the meniscus allows the capillary to be brought so close to the substrate that the meniscus is just wetting the substrate.
  • This second possibility can be called “contactless”.
  • the substance - with a suitable choice of conditions - essentially only fills the space between the substrate and the capillary end surface due to the capillary effect if the distance to the substrate is smaller than the inner diameter of the capillary or if the outer capillary effect outweighs the inner one. This is achieved by the capillary forces that arise from the narrow gap between the capillary end surface and the substrate (hereinafter referred to as the "outer capillary effect").
  • the capillary After wetting, the capillary is removed from the substrate. A small amount of the substance remains on the substrate due to the wetting. The desired effect of applying the substance to the substrate has been achieved.
  • the invention offers a number of advantages.
  • the spot size is exactly reproducible and freely selectable depending on the dimensions of the capillary. This enables spot diameters from 1 ⁇ to several millimeters to be achieved. Such small spot sizes can hardly be achieved with conventional techniques.
  • the volume of the amount of substance applied is also exactly reproducible. This spot volume also depends. a. on the dimensions of the capillary. It can be in the lower picoliter range. By applying a slight overpressure to the capillary, the smallest reproducible spot volumes can be set.
  • viscous solutions e.g. B. Polynucleotide solutions with DNA fragments of, for example, 20 kb in length at a concentration of 500 ng / ⁇ l, as are used for the construction of special DNA arrays, can be reliably detected. be brought about by applying a slight overpressure in the capillary to the viscous solution.
  • Contamination of the substrate, for. B. be largely avoided by dragging residues of substances from the last spot process, since the capillary can be cleaned in a simple manner from the inside (rinsing) and outside (rinsing, washing).
  • the substance either remains on the substrate where it should be applied, or it still adheres to the capillary from where it can be used for the next spotting. This is particularly important when building DNA arrays where the substance is usually a DNA solution that contains valuable DNA samples and is only available in small quantities.
  • the evaporation of the sample is also low because the inside diameter of the capillary and therefore the opening is small.
  • the small outer diameter of the capillary also avoids higher losses, since only small amounts of sample can adhere to the small outer surface.
  • the glass of the capillary can also be coated inert to further prevent the sample from sticking.
  • Dyes are often non-polar and therefore only soluble in non-polar solvents such as xylene or toluene, but not in aqueous, i.e. polar solvents. Accordingly, the spotting of the dyes from these non-polar solvents must be carried out, while the materials of the electron- and hole-conducting layers are spotted from aqueous solutions.
  • oligonucleotides or polynucleotides are spotted in aqueous, ie polar, buffer solutions.
  • the printing matrices used in stamping techniques are often borrowed from traditional printing technology. Such matrices are optimized for non-polar solvents.
  • the inkjet technique is heavily dependent on the viscosity of the solvent used.
  • the precisely defined formation of the drops requires a fine adjustment to the viscosity of the solvent to be mocked. Certain concentrations or certain solvents cannot be spotted reliably with inkjet technology.
  • the method according to the invention has the advantage of being able to spot both polar and non-polar solvents. Likewise, it can easily adapt to the viscosity of the substance to be mocked, e.g. B. a slight overpressure, which promotes the substance in the capillary, is varied.
  • the sample is "shot" onto the substrate, with the associated uncertainty regarding the exact location of the spot.
  • the capillary is guided in a defined manner to a location on which the spot is formed. This results in high local spotting precision.
  • a flat polished capillary end surface is placed on the substrate, some of the solvent from the capillary is pressed out through the capillary end surface from the space between the substrate and the capillary end surface and forms a ring of solvent around the outside of the capillary end surface.
  • the capillary end surface can be given a certain roughness. This forms a kind of channel structure in the capillary end surface, whereby the solvent can flow in the channels without being pressed through the capillary end surface. Ring formation on the outside around the capillary end surface is thereby avoided.
  • the roughness of the capillary end surface can be created in at least two ways. Firstly, the capillary end surface can be roughened with fine emery paper. On the other hand, the capillary end surface can be microstructured, for example by ablation with the aid of an excimer laser, the light of which is imaged, for example, by a mask on the capillary end surface, the mask specifying the desired structure of the surface. A conceivable structure would be honeycomb, connected channels.
  • the end of the capillary on the substrate side can be tapered.
  • the capillary end area becomes correspondingly smaller, and with it the spot.
  • the capillary can advantageously either be spring-mounted or it can be selected in such a way that it yields in a springy manner when the substrate is touched.
  • the application of the substance or the molecules dissolved in the substance can be supported by applying electrical fields between the substrate and the capillary. Due to the applied electric fields, there is a directional migration of molecules loaded in solution with an effective charge. In this way, with a suitable electrode shape, a stronger concentration or localization of the substances to be applied can be achieved. Such an electro-osmosis can also regulate the amount and size of the spot. Especially with electrically charged, substances can measure the amount of substance applied or individual types of molecules. B. can be determined or controlled in a solution.
  • the height of the meniscus can also be controlled in detail by specifically regulating the tension between the substrate and the material or capillary.
  • red, green and blue emitting dyes are spotted on neighboring spots or partial pixels.
  • a dispenser for each color that mocks the respective color on the respective sub-pixels.
  • the dispenser can be chosen to be large enough to print all the sub-pixels of a display with the respective dye. Or the dispenser can be chosen smaller, whereby the display for each color is completely built up by repeated application.
  • the design of the dispenser is chosen so that it has a base plate and a large number of capillaries.
  • the capillaries each have a substrate-side and a substrate-facing end and a substrate-side capillary end face.
  • the capillaries are held by the base plate in such a way that the capillary end faces lie in one plane so that they can all touch the substrate when they are applied.
  • the dispenser can have a reservoir for the respective color or the respective substance, the reservoir being arranged in such a way that the substance comes into contact with the open ends of the capillaries on the substrate side.
  • a separate small reservoir can be provided in the dispenser for each capillary.
  • an organic display with a plurality of spots with a largest dimension of less than 150 ⁇ m, which are applied to a planar surface.
  • the spots contain dyes that enable them to glow.
  • the spots have a predetermined and reproducible shape which deviates from a circle or rectangle, e.g. B. they are designed as area-covering hexagons, which can be achieved by a suitable choice of the shape of the tip of the capillary. Because of the way in which the solutions are applied, it is also possible to apply highly concentrated and thus highly viscous solutions. This means that very high concentrations of dye molecules can be applied in the spots of the organic display.
  • the brightness of the organic displays increases accordingly. With the application method according to the invention it is possible to achieve an average surface coverage density of the dyes in the individual spots of at least 10 A 6 dye molecules per ⁇ m A 2, preferably at least 10 ⁇ 7 dye molecules per ⁇ m ⁇ 2.
  • Figure 1 is a schematic representation of the application of a substance to a substrate.
  • 2 shows a schematic representation of two possibilities for reducing the capillary end surface
  • 3 shows a photograph of a spot array produced in accordance with the invention in ten times magnification
  • 4 shows a photograph of a spot array produced according to the invention in four times magnification
  • Fig. 5 is a schematic representation of a dispenser for
  • a capillary is used for the targeted spotting of different substances in different fields.
  • the capillary is made of glass, e.g. B. quartz glass, the stability of a polymer coating, for. B. made of polyimides.
  • the inside of the capillary can be wetted with polar, aqueous solutions, but the outer polymer coating cannot.
  • the capillary preferably has an outer diameter of 140 ⁇ m and an inner diameter of 100 ⁇ m.
  • the capillary is ground into the desired, preferably rectangular, shape on a grinding device.
  • the capillary end surface is polished flat.
  • the spotting process consists of various steps. Roughly speaking, it is first necessary to fill the capillary, i. H. an absorption of the substance in the capillary. Only then can the actual spotting process take place by dispensing the substance from the capillary.
  • the substance is placed in a small, closable container.
  • the capillary is dipped into the substance with its open end facing away from the substrate. Two methods are now available for filling the capillary.
  • the capillary can also be immersed in the substance with its substrate end.
  • the substance can then either be absorbed either by the inner capillary effect or by metered suction by applying a negative pressure on the side of the capillary facing away from the substrate.
  • the end of the capillary facing away from the substrate is connected to a pump system, which is preferably a syringe, hose or pressure medium pump, with the corresponding valve systems.
  • the prerequisite is a sufficiently small pump delivery rate in the range of a few nanoliters.
  • larger volumes can of course also be sucked up from the front or the smallest volumes can be supplied from the end of the capillary facing away from the substrate.
  • the capillary Before the substance is sucked up, the capillary can be filled with a system liquid in order not to expose the substance to be absorbed to a boundary layer with air or to have one to produce incompressible pistons.
  • Bidistilled, degassed water is preferably used as the system liquid.
  • a buffer volume of the system liquid is necessary, which is preferably realized by a longer piece of tubing.
  • FIG. 1 shows a capillary 10 in which there is a system liquid 12.
  • the capillary 10 has absorbed the substance 14 to be mocked.
  • a mixing zone 16 is formed between the substance 14 and the system liquid 12.
  • a hanging meniscus 18 is formed from the material below the capillary.
  • a capillary has no specially designed reservoir.
  • a substance volume of approximately 100 nl can be recorded in a controlled manner over a length of 10 mm, which corresponds to approximately 200 volume portions after wetting a substrate when the mixing zone is removed.
  • the capillary being filled from the end facing away from the substrate: a) In the case of polar solvents, the filled capillary for spotting is not subjected to pressure at its end facing away from the substrate, but is kept open in the atmosphere without contact with the substance possibly taken up from the side facing away from the substrate.
  • the capillary is z. B. held vertically and the substance forms a hanging meniscus at the substrate end of the capillary due to gravity.
  • the filled capillary is briefly pressurized at its end facing away from the substrate for spotting. However, it is not kept open to the atmosphere, but in contact with the material picked up from the side facing away from the substrate.
  • the capillary 10 which is open towards the substrate 20, is aligned such that the capillary end surface 22 is aligned parallel to the substrate surface.
  • the capillary 10 is held parallel to the gravitational field.
  • the substance 14 in the capillary 10 is conveyed downwards out of the capillary 10 by the gravitational force until the capillary curvature pressure creates a balance of forces.
  • a hanging meniscus 18 is thus formed on the lower or substrate-side capillary end surface 22 — viewed from outside the capillary 10, a convex meniscus.
  • the meniscus 18 can also be generated, for example, by the excess pressure generated by a pump.
  • the hanging meniscus 18 protrudes only a few in the case of capillaries with an inner diameter of a few micrometers Microns beyond the capillary end surface 22.
  • Whether and how far the substance flows is determined by the capillary forces between substrate 20 and capillary end surface 22, that is to say by the specific surface tensions involved. If wetting of the surfaces involved between the capillary end surface 22 and the substrate surface brings an energetic gain, the material will flow exactly to the edge of the capillary end surface 22, but not beyond.
  • both the capillary 10 made of glass or polymer coated glass and the substrate 20 is made of glass, the specific surface tensions involved are approximately the same.
  • the distance between the capillary end surface 22 and the substrate surface is therefore only decisive.
  • the wetted surface assumes exactly the shape given by the shape of the capillary end surface 22, with a sharply defined edge. This makes it possible, for example, to wet rectangular spots or to cover them with fabric. This is critical for many applications, including the manufacture of organic displays where the pixels of the display should ideally be rectangular.
  • a polar solvent usually wets the inner capillary wall, but not the polymer coating of the outer capillary wall. If a polar solvent flows into the space between the capillary end surface 22 and the substrate surface, it flows to the edge of the glass capillary, but not to the area below the polymer coating. The dimensions of the glass capillary without coating therefore determine the size of the spot.
  • the spot size can thus be set very precisely by selecting the outer diameter of the capillary. It is also possible to edit, e.g. B. conical, square or rectangular grinding of the substrate-side, open capillary end to reduce the spot size. This is shown by way of example in FIG. 2. In the right part of FIG. 2, the end of the capillary 10 is ground conically, as a result of which the capillary end surface 22 and thus the spot size have been reduced. In the left part of FIG. 2, the capillary end was ground in a step-like manner in order to reduce the capillary end surface 22. Spot diameters of a few micrometers be achieved. The main application range is between 10 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • the suitable substrate-capillary distance for a complete wetting of the space below the capillary end surface 22 essentially depends on the capillary inner diameter. If the capillary is held parallel to the gravitational field, a hanging meniscus 18 is formed at the open end of the capillary on the substrate, as can be seen in FIG. 1. The height or depth of this hanging meniscus 18 depends on the inside diameter of the capillary 10. The larger the inside diameter, the lower the meniscus 18 hangs. As a rule, the height or depth of the hanging meniscus 18 is smaller than the inside diameter of the capillary 10.
  • the capillary 10 To wet the substrate surface, the capillary 10 must therefore be brought up to a distance from the substrate 20 which is smaller than the height of the hanging meniscus 18.
  • a distance of 2 ⁇ m can be maintained, which is difficult to achieve technically over large areas.
  • the capillary In order for the space below the capillary end surface 22 to be completely wetted, the capillary must remain for a certain minimum time in the suitable small distance from the substrate surface. The reason for this is that the wetting of the substrate surface and the capillary end surface 22 is not instantaneous. Rather, the required amount of substance must flow through the capillary 10 into the space between the capillary end surface 22 and the substrate surface.
  • capillary 10 a predetermined time, for example at a distance of 2 microns to the substrate surface hold and even achieve this over a whole area with a capillary array.
  • the capillary is spring-loaded or springs itself.
  • the capillary 10 is then again removed from the substrate surface.
  • the capillary 10 When approaching and removing the capillary 10 also runs through the desired small distances of, for example, 2 ⁇ m to the substrate surface. If the capillary is moved correspondingly slowly, the material has enough time to flow into the space between the capillary end surface 22 and the substrate surface and to wet it.
  • Distance for example 2 microns
  • This time essentially depends on the capillary inner diameter and the viscosity of the substance. 1 shows exemplary times, that is to say about half a second to one second. In such a case, a suitable speed for the movement of the capillary 10 would therefore be in the range of a few micrometers per second.
  • the substance flows partially back into the capillary from the space between the substrate surface and the capillary end surface 22. This flow is also determined by the viscosity of the substance and the capillary inner diameter - and usually by gravitation - in its speed limited. If the capillary is completely removed from the substrate surface, part of the substance tears off the capillary and remains as drops on the substrate surface.
  • the evaporation of the remaining drop can simply be awaited. Due to the large radius of curvature of the extremely small drop, it evaporates within about a second, depending on the exact radius of curvature and the solvent from which it is formed.
  • the evaporation rate can be controlled by tempering the substrate and adapted to the respective application.
  • a predetermined distance e.g. B. 150 microns moved on.
  • FIG. 3 shows a photograph of a spot array produced according to the invention in ten times magnification.
  • the distance between two graduations of the scale shown is 16.2 ⁇ m.
  • the spots have a distance (pitch center to center) of 100 ⁇ m.
  • the spots have dimensions of approx. 50x50 ⁇ m and are approximately square, which corresponds to the external dimensions and the shape of the capillary end surface of the capillary used for spotting.
  • the inner diameter of the capillary was approximately 10 ⁇ m.
  • the capillary was spotted with a slight overpressure of 200 mbar.
  • the temperature was 19.5 ° C and the external relative humidity was set at 45%.
  • FIG. 4 shows a photograph of a spot array produced according to the invention in four times magnification.
  • the distance between two divisions of the scale shown is 42 ⁇ m.
  • the spots have a distance (pitch center to center) of 60 ⁇ m.
  • the inner diameter of the capillary was approximately 10 ⁇ m.
  • the capillary was spotted with a slight overpressure of 175 mbar. All other parameters correspond those mentioned in Fig. 3.
  • a wettable substrate surface is also important for the success of the process.
  • Good pre-wetting is e.g. B. achieved by moistening the room in which the substrate is located.
  • the microclimate plays a crucial role in the reproducibility of the process.
  • volume of more than 5 nl in the form of drops can also be applied to a substrate.
  • the non-contact method is mainly used here.
  • the desired volume is specified by a pump and forms a hanging drop at the end of the capillary. A short surface contact causes the drop to tear off.
  • the maximum drop size depends on the wettable capillary end surface 22. This technique can no longer be used for very large drops (in the ⁇ l range). Instead, the drop is first brought into contact with the substrate 20. Subsequently, at the resulting substrate-capillary distance, material is pumped into the space between the capillary end surface 22 and substrate 20 until the desired volume is reached. With this method, the spot size and shape cannot be exactly reproduced; it is the desired volume, however, no limits.
  • Organic displays are i. d. R. built on a silicon or glass substrate, for. B. on ITO (Indium Tin Oxyde) (see, for example: J. Huang, M. Pfeiffer, A. Werner, J. Blochwitz, K. Leo, S. Liu: “Low-voltage organic electroluminescent devices using pin structures ", Applied Physics Letters 80 (2002) 139-141 with many other proofs).
  • ITO Indium Tin Oxyde
  • TFT thin-film transistors
  • a matrix of conductive rows and columns can be applied to a glass substrate. These electrical elements activate i. d.
  • the selected pixels as an anode.
  • a homogeneous hole-conducting layer for example a layer of Pedot, is applied to the anode
  • a homogeneous electron-conducting layer is applied over the luminescent layer.
  • AIQ3 (8-hydroxyquinoline-Al) is suitable for this.
  • red, green and blue dyes are spotted on neighboring spots or sub-pixels.
  • a dispenser for each color is used, which mocks the respective color on the respective sub-pixels.
  • the dispenser is so large that it prints all the sub-pixels of a display with the respective dye.
  • the dispenser 24 consists of a base plate 26 which holds a large number of capillaries 28.
  • the base plate 26 and the capillaries are made in one piece.
  • the capillaries 28 have a length of a few millimeters and an inner diameter of 100 ⁇ m.
  • the capillaries 28 each have a substrate-side and a substrate-facing end and a substrate-side capillary end surface 30.
  • the capillaries 28 are or are held in this way by the base plate 26 formed in such a way together with the base plate 26 that the capillary end surfaces 30 lie in one plane, so that they all touch the substrate at the same time during application.
  • the dispenser 24 carries a reservoir 32 for the respective color or the respective substance on the side facing away from the substrate, the reservoir being in contact with the open ends of the capillaries 28 on the substrate side.
  • the reservoir is pressurized with a slight positive pressure by a pump, not shown.
  • the dispenser is made up of a field of 1000 x 1000 capillaries to build an organic display of 1000 x 1000 pixels.
  • the dispenser can e.g. B. be built on a silicon basis.
  • a photolithographic process is suitable for this, in which a mask is first created which defines the position of the capillaries.
  • the individual capillaries are then formed in the silicon block by so-called trench etching. It is also conceivable to use an eroding process to form the capillaries in silicon.
  • the silicon can then be treated in a plasma, as a result of which the surface is oxidized to silicon dioxide, that is to say quartz glass.
  • the silicon dispenser thus has the same surface properties as a glass capillary.
  • the dispenser can be made of photo-coated glass (Foturan) or other materials.
  • Capillary system liquid substance to be applied Mixing zone of hanging meniscus Substrate Capillary end surface Dispenser or capillary array Base plate of the dispenser 24
  • Short capillaries of the dispenser 24 Capillary end surfaces of the short capillaries 28 Reservoir of the dispenser 24

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Abstract

Eine dünne Kapillare (10) wird mit dem Stoff (14) befüllt. Die Kapillarendfläche (22) berührt mit definierter Geschwindigkeit das Substrat (20). Dadurch benetzt der Stoff, der jenseits der Kapillarendfläche einen hängenden Meniskus (18) bildet, das Substrat. Zwischen Kapillarendfläche und Substrat breitet sich der Stoff - durch Kapillarkräfte getrieben - aus. Dadurch bildet sich auf dem Substrat ein Spot von der Grösse und Form der Kapillarendfläche. Auf diese Weise können sehr regelmässige Arrays von kleinen formdefinierbaren Spots auf einem Substrat aufgebracht werden. Das Spotting-Verfahren ist geeignet für den Aufbau von organischen Displays und Biochips.

Description

Aufbringen eines Stoffs auf ein Substrat
Beschreibung
Organische Displays (OLED, organic light emitting diodes) haben ein großes Potential als Alternative zur allgemein verwendeten LCD-Technologie. Die großen Vorteile der OLED- Technologie sind u. a. die große Helligkeit und der Kontrast der Anzeige, keine Einschränkung des Betrachtungswinkels, Sichtbarkeit auch von der Rückseite, niedriger Energieverbrauch, Darstellung beliebiger Farben und eine schnelle Reaktionszeit .
Organische Displays werden i. d. R. auf einem Glas-Substrat aufgebaut, z. B. auf ITO (Indium Tin Oxyde) . Auf dem Glas- Substrat wird eine Matrix von leitenden Zeilen und Spalten aufgebracht. Diese aktivieren als Anode bzw. Kathode die ausgewählten Pixel. Zwischen Anode und Kathode werden drei orga- nische Schichten aufgebracht: oben und unten je eine Elektronen- bzw. Loch-leitende organische Schicht, die homogen auf dem ITO-Substrat aufgebracht werden. In der Mitte befindet sich eine organische Leuchtschicht. Diese enthält die erwähnten Farbstoffe.
Um ein farbiges Display zu erzeugen, das beispielsweise auf der RGB-Technologie (rot, grün, blau) basiert, müssen in den einzelnen Pixeln bzw. Teilpixeln unterschiedliche Farbstoffe enthalten sein.
Es bedarf daher einer Technik, um die organischen Farbstoffe gezielt auf kleine Spots entsprechend den einzelnen Pixeln zu deponieren. Dieser Vorgang wird als "Spotting" bezeichnet.
Das Spotting findet nicht nur bei organischen Displays Anwendung, sondern seit vielen Jahren z. B. auch bei der Herstellung von DNA-Arrays, RNA-Arrays, Protein-Arrays, kurz allen Arten von Biochips, bei denen gezielt unterschiedliche Oligo- bzw. Polynukleotide auf unterschiedlichen Spots eines Substrats angeordnet werden müssen.
Das Spotting kann prinzipiell mit Hilfe von verschiedenen Techniken erfolgen.
Substanzen, insbesondere im Bereich der DNA-Arrays, können in situ, d. h. auf dem Substrat, synthetisiert werden. Dies kann etwa auf photochemischem Wege erfolgen (S. Wölfl, Laborwelt 3 (2000) 12-20) oder nasschemisch durch sukzessives Aufbringen der benötigten Chemikalien (S. K. Moore, IEEE Spectrum 3 (2001) 54-60) . Letzteres kann beispielsweise mit Hilfe der "Tintenstrahl -Technik" (WO 98/29736) oder mit Hilfe von Stempeln erfolgen.
Bereits vollständig synthetisierte Substanzen können beispielsweise mit Hilfe von Nadeln oder Stempeln auf dem Substrat deponiert werden (US 5,807,522; EP 0 804 731 Bl; WO 95/35505; US 6,024,925). Ebenso können Sie mit Hilfe der oben erwähnten Tintenstrahl -Technik gespottet werden.
Insbesondere die Tintenstrahl-Technik hat den Nachteil, dass der Durchmesser der mit dieser Technik erzeugten Spots bei etwa 120μm liegt. Ferner sind durch Tintenstrahl -Technik erzeug- te Spots im Wesentlichen kreisförmig. Wünschenswert wäre es hingegen, rechteckige Spots mit einer Kantenlänge von 30x60μm zu erzeugen. Rechteckige Spots haben den Vorteil, dass sie bei einem Display ein subjektiv helleres und kontrastreicheres Bild erzeugen können. Ferner hat die reduzierte Spotgröße von 30x60μm bei einem Display den Vorteil, eine höhere Auflösung zu gewährleisten. Bei einem DNA-Array können durch kleinere Spots mehr unterschiedliche Oligo- bzw. Polynukleotide auf einem Array platziert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Herstellen von Arrays mit unterschiedlichen Substanzen in unterschiedlichen Spots zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufbringen eines Stoffs auf ein Substrat wird zunächst eine Kapillare mit einem substratseitigen und einem substratabgewandten Ende gewählt. Im Allgemeinen wird eine an beiden Seiten offene Kapillare gewählt. Der Stoff wird in der Regel vom substratabgewandten Ende aus in die Kapillare gefüllt, etwa durch Pumpen. Oder der Stoff wird durch Kapillarkräfte in die Kapillare gesogen (im Folgenden als "innerer Kapillareffekt" bezeichnet) .
Als Stoff kommen in der Regel Lösungsmittel bzw. Lösungsmittel mit darin gelösten Substanzen, die es auf das Substrat zu bringen gilt, in Frage.
Wichtig ist, dass der Stoff das substratseitige Ende der Kapillare erreicht und am substratseitigen Ende aus der Kapillare austreten kann. In der Regel wird die Kapillare am sub- stratseitigen Ende planpoliert sein und somit eine ebene Ka- pillarendfläche bilden.
Der Außenwand der Kapillare bzw. der Kapillarendfläche wird eine beliebige, zum Beispiel rechteckige Form aufgeprägt. Der Spot kann dann genau die durch die Kapillarendfläche vorgegebene Form annehmen. Damit ist es möglich, beispielsweise rechteckige Spots zu spotten bzw. mit dem Stoff zu belegen. Dies ist für viele Anwendungen von entscheidender Bedeutung, wie es eingangs erläutert wurde. Außer einer rechteckigen Form können viele andere Formen gewählt werden. Häufig wird man flächendeckende Wabenmuster wählen, um den Raum auf dem Substrat optimal zu nutzen. Denkbar ist z. B. eine sechseckige Kapillarendfläche .
Nach diesen Vorbereitungen wird die Kapillare derart an das Substrat herangeführt wird, dass der Stoff das Substrat benetzt. Dies kann prinzipiell auf zwei Weisen erreicht werden. Erstens kann die Kapillare auf dem Substrat aufgesetzt werden. Zweitens kann aber auch am substratseitigen Ende durch den Stoff ein hängender Meniskus gebildet werden, der einige Mikrometer über die Kapillarendfläche aus der Kapillare hinausragt .
Der Meniskus bildet sich aus aufgrund einer Druck- und/oder Gravitationskraft, die das Ausfließen der Flüssigkeit aus der Kapillare begünstigt. Dem gegenüber stehen zum Zurückhalten der Flüssigkeit in der Kapillare zwei Effekte: der innere Kapillareffekt und der kapillare Krümmungsdruck, also eine Oberflächenspannung durch die Krümmung des Meniskus.
Der Meniskus erlaubt, die Kapillare genau so nahe an das Substrat heran zu führen, dass der Meniskus gerade das Substrat benetzt. Diese zweite Möglichkeit kann "kontaktfrei" genannt werden. Hat eine Benetzung des Substrats durch den Stoff stattgefunden, so füllt der Stoff - bei geeigneter Wahl der Bedingungen - aufgrund des Kapillareffekts im Wesentlichen ausschließlich den Raum zwischen Substrat und Kapillarendfläche aus, falls der Abstand zum Substrat kleiner ist als der Innendurchmesser der Kapillare bzw. falls der äußere Kapillareffekt den inneren überwiegt. Dies wird durch die Kapillarkräfte erreicht, die durch den engen Spalt zwischen Kapillarendfläche und Substrat entstehen (im Folgenden als "äußerer Kapillareffekt" bezeich- net) .
Nach der Benetzung wird die Kapillare vom Substrat entfernt. Eine kleine Menge des Stoffs bleibt aufgrund der Benetzung auf dem Substrat zurück. Der gewünschte Effekt des Aufbringens des Stoffs auf das Substrat wurde erreicht.
Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen.
Die Spotgröße ist exakt reproduzierbar und frei wählbar in Ab- hangigkeit der Dimensionen der Kapillare. Dadurch sind Spotdurchmesser von 1 μ bis mehrere Millimeter erzielbar. Derart kleine Spotgrößen sind mit herkömmlichen Techniken kaum erreichbar.
Ebenso ist das Volumen der aufgebrachten Stoffmenge exakt reproduzierbar. Auch dieses Spotvolumen hängt u. a. von den Dimensionen der Kapillare ab. Es kann im unteren Pikoliterbe- reich liegen. Durch Anwenden eines leichten Überdrucks auf die Kapillare können kleinste reproduzierbar Spotvolumina einge- stellt werden.
Auch höher viskose Lösungen, z. B. Polynukleotidlösungen mit DNA-Fragmenten von beispielsweise 20 kb Länge bei einer Konzentration von 500 ng/μl , wie sie für den Aufbau von speziel- len DNA-Arrays Verwendung finden, können zuverlässig aufge- bracht werden, indem die viskose Lösung mit einem leichten Ü- berdruck in der Kapillare beaufschlagt wird.
Auch kann Kontamination des Substrats z. B. durch verschleppte Reste von Stoffen des letzten Spotvorgangs weitestgehend vermieden werden, da die Kapillare auf einfache Weise von Innen (Durchspülen) und Außen (Umspülen, Abwaschen) gereinigt werden kann.
Ferner gibt es nur einen geringen Verlust des Stoffs während des Spottings. Der Stoff bleibt entweder auf dem Substrat, wo er aufgebracht werden sollte, oder er haftet noch an der Kapillare, von wo aus er für das nächste Spotting verwendet werden kann. Dies ist besonders wichtig beim Aufbau von DNA- Arrays, bei denen der Stoff in der Regel eine DNA-Lösung ist, die wertvolle DNA-Proben enthält und nur in kleinen Mengen vorliegt. Auch ist die Verdunstung der Probe gering, da der Innendurchmesser der Kapillare und daher die Öffnung klein ist. Schließlich vermeidet auch der kleine Außendurchmesser der Kapillare höhere Verluste, da an der kleinen Außenfläche nur geringe Probenmengen haften können. Auch kann das Glas der Kapillare inert beschichtet werden, um ein Haften der Probe weiter zu vermeiden.
Die für die Herstellung von organischen Displays benötigten
Farbstoffe sind häufig unpolar und daher nur in unpolaren Lösungsmitteln wie Xylol oder Toluol, nicht jedoch in wässrigen, also polaren Lösungsmitteln löslich. Entsprechend muss das Spotting der Farbstoffe aus diesen unpolaren Lösungsmitteln durchgeführt werden, während die Materialien der elektronen- und lochleitenden Schichten aus wässrigen Lösungen gespottet werden. Für den Aufbau von DNA-Arrays werden Oligo- bzw. Poly- nukleotide in wässrigen, also polaren Pufferlösungen gespottet. Die bei Stempeltechniken verwendeten Druckmatrizen sind häufig der traditionellen Drucktechnik entlehnt. Solche Matrizen sind für unpolare Lösungsmittel optimiert. Nur unpolare Lösungsmittel bilden auf den Matrizen einen geschlossenen Film aus und führen daher zu einem gleichmäßigen Druckbild. Wassrige Lösungen hingegen neigen zur Tropfenbildung auf den Matrizen, sie perlen also aus, was zu einem verschmierten Druckbild führt.
Die Tintenstrahl-Technik wiederum ist stark abhängig von der Viskosität des verwendeten Lösungsmittels. Die genau definierte Ausbildung der Tropfen bedarf einer feinen Abstimmung auf die Viskosität des zu spottenden Lösungsmittels. Gewisse Konzentrationen bzw. gewisse Lösungsmittel können mit der Tintenstrahltechnik nicht zuverlässig gespottet werden.
Demgegenüber hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, sowohl polare als auch unpolare Lösungsmittel spotten zu können. Ebenso kann es sich an die Viskosität des zu spottenden Stoffs leicht anpassen, indem z. B. ein leichter Überdruck, der den Stoff in die Kapillare fördert, variiert wird.
Bei der Tintenstrahltechnik wird die Probe auf das Substrat "geschossen", mit der damit verbundenen Unsicherheit hinsichtlich der genauen Lage des Spots. Im Gegensatz dazu wird bei der Erfindung die Kapillare definiert an einen Ort geführt, auf dem der Spot ausgebildet wird. Es ergibt sich dadurch eine hohe örtliche Präzision des Spottings.
Wird eine plan polierte Kapillarendfläche auf das Substrat aufgesetzt, kommt es vor, dass ein Teil des Lösungsmittels aus der Kapillare durch die Kapillarendfläche aus dem Raum zwischen Substrat und Kapillarendfläche heraus gepresst wird und einen Ring von Lösungsmittel außen um die Kapillarendfläche herum bildet. Um dies zu verhindern kann der Kapillarendfläche eine gewisse Rauigkeit verliehen werden. Dadurch bildet sich in der Kapillarendfläche eine Art Kanalstruktur aus, wobei das Lösungsmittel in den Kanälen fließen kann, ohne durch die Kapillarendfläche gepresst zu werden. Eine Ringbildung außen um die Kapillarendfläche herum wird dadurch vermieden.
Die Rauigkeit der Kapillarendfläche kann auf mindestens zwei Arten erzeugt werden. Zum einen kann die Kapillarendfläche mit einem feinen Schmirgelpapier aufgeraut werden. Zum anderen kann die Kapillarendfläche mikrostrukturiert werden, etwa durch Ablation mit Hilfe eines Excimerlasers, dessen Licht beispielsweise durch eine Maske auf die Kapillarendfläche abgebildet wird, wobei die Maske die gewünschte Struktur der O- berflache vorgibt. Eine denkbare Struktur wären wabenförmig angeordnete, verbundene Kanäle.
Um möglichst kleine Spots zu erzeugen, kann das substratseiti- ge Ende der Kapillare verjüngt werden. Dadurch wird die Kapillarendfläche entsprechend kleiner und damit auch der Spot.
Um eventuelle Höhenunterschiede auszugleichen, kann die Kapillare vorteilhafterweise entweder federnd gelagert werden oder sie kann derart gewählt werden, dass sie im Falle einer Berührung des Substrats federnd nachgibt .
Zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Spotting kann das Aufbringen des Stoffs bzw. der im Stoff gelösten Moleküle (Farbstoffe, Oligo- bzw. Polynukleotide, etc.) durch das Anlegen elektrischer Felder zwischen Substrat und Kapillare unterstützt werden. Aufgrund der angelegten elektrischen Felder kommt es zu einer gerichteten Wanderung von in Lösung mit einer effektiven Ladung beladenen Moleküle. Auf diese Weise kann - bei geeigneter Elektrodenform - eine stärkere Konzentration bzw. Lokalisierung der aufzubringenden Substanzen erreicht werden. Durch eine solche Elektroosmose kann auch die Spotmenge und - große reguliert werden. Speziell bei elektrisch geladenen Stoffen kann durch Messen des Stromintegrals während des Spot- tings die Menge des aufgebrachten Stoffs bzw. einzelner Molekülarten z. B. in einer Lösung bestimmt bzw. gesteuert werden.
Auch kann durch gezieltes Regeln der Spannung zwischen Substrat und Stoff bzw. Kapillare die Höhe des Meniskus im Detail gesteuert werden.
Für die Herstellung von organischen Displays werden beispiels- weise rot, grün und blau emittierende Farbstoffe auf jeweils benachbarten Spots bzw. Teilpixeln gespottet. Dazu ist es vorteilhaft, einen Dispenser für jede Farbe zu verwenden, der die jeweilige Farbe auf die jeweiligen Teilpixel spottet. Der Dispenser kann so groß gewählt werden, dass er alle Teilpixel eines Displays mit einem Druckvorgang mit dem jeweiligen Farbstoff belegt. Oder der Dispenser kann kleiner gewählt werden, wobei das Display für jede Farbe durch mehrmaliges Aufbringen vollständig aufgebaut wird.
Der Aufbau des Dispensers wird dabei so gewählt, dass er eine Sockelplatte und eine Vielzahl von Kapillaren aufweist. Die Kapillaren haben jeweils ein substratseitiges und ein sub- stratabgewandtes Ende und eine substratseitige Kapillarendfläche. Die Kapillaren werden derart durch die Sockelplatte gehalten, dass die Kapillarendflächen in einer Ebene liegen, damit sie beim Aufbringen alle das Substrat berühren können.
Der Dispenser kann ein Reservoir für die jeweilige Farbe bzw. den jeweiligen Stoff aufweisen, wobei das Reservoir derart an- geordnet ist, dass der Stoff mit den substratseitigen offenen Enden der Kapillaren in Kontakt kommt. Ebenso kann im Dispenser für jede Kapillare ein eigenes kleines Reservoir vorgesehen sein.
Ferner ist es denkbar, einzelne Bereiche oder jede einzelne Kapillare des Dispensers mit einem jeweils individuellen Reservoir zu verbinden.
Erfindungsgemäß ist es möglich, ein organisches Display mit einer Mehrzahl Spots mit einer größten Ausdehnung von kleiner als 150 μm zu schaffen, die auf einer planaren Oberfläche aufgetragen sind. Die Spots enthalten Farbstoffe, die sie zum Leuchten befähigen. Die Spots haben eine von einem Kreis oder Rechteck abweichende, vorgegebene und reproduzierbare Form, z. B. sind sie als flächendeckende Sechsecke ausgebildet, was durch geeignete Wahl der Form der Spitze der Kapillare erreicht werden kann. Aufgrund der erfindungsgemäßen Art der Auftragung der Lösungen ist es auch möglich, hoch konzentrierte und damit hoch-viskose Lösungen aufzubringen. Damit können sehr hohe Konzentrationen von Farbstoffmolekülen in den Spots des organischen Displays aufgebracht werden. Entsprechend steigt die Leuchtkraft der organischen Displays. Mit dem erfindungsgemäßen Aufbringverfahren ist es möglich, eine mittlere Flächenbelegungsdichte der Farbstoffe in den einzelnen Spots von mindestens 10A6 Farbstoffmoleküle pro μmA2 zu erreichen, vorzugsweise mindestens 10^7 Farbstoffmoleküle pro μmΛ2.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie- len näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche Elemente. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbringens eines Stoffs auf ein Substrat;
Fig. 2 eine schematische Darstellung zweier Möglichkeiten, die Kapillarendfläche zu verkleinern; Fig. 3 eine photographische Aufnahme eines gemäß der Erfindung erzeugten Spot -Arrays in zehnfacher Vergröße- rung; Fig. 4 eine photographische Aufnahme eines gemäß der Erfindung erzeugten Spot-Arrays in vierfacher Vergrößerung ; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Dispensers zum
Aufbringen eines Stoffs auf ein Substrat für den Aufbau von organischen Displays.
Zum gezielten Spotting unterschiedlicher Substanzen auf unter- schiedlichen Feldern wird eine Kapillare eingesetzt. Vorzugsweise besteht die Kapillare aus Glas, z. B. Quarzglas, das aus Stabilitätsgründen eine Polymerbeschichtung, z. B. aus Polyi- miden, trägt.
Das Innere der Kapillare lässt sich mit polaren, wässrigen Lösungen benetzen, die äußere Polymerbeschichtung hingegen nicht .
Die Kapillare hat für Anwendungen in der DNA-Chip-Technologie vorzugsweise einen Außendurchmesser von 140 μm und einen Innendurchmesser von 100 μm.
Vor dem Spotting wird die Kapillare auf einer Schleifvorrichtung in die gewünschte, vorzugsweise rechteckige Form ge- schliffen. Außerdem wird die Kapillarendfläche plan poliert.
Der Vorgang des Spottings setzt sich aus verschiedenen Schritten zusammen. Grob gesprochen bedarf es zunächst eines Befül- lens der Kapillare, d. h. einer Aufnahme des Stoffs in die Ka- pillare. Erst danach kann der eigentliche Vorgang des Spottings durch Abgabe des Stoffs aus der Kapillare erfolgen.
Zunächst wird der Stoff in ein kleines, verschließbares Gefäß gegeben. Die Kapillare wird mit ihrem substratabgewandten, of- fenen Ende in den Stoff getaucht. Zum Befüllen der Kapillare bieten sich nun zwei Verfahren an.
Wassrige, polare Lösungen benetzen das aktivierte Glas der Ka- pillarinnenwand und werden daher ohne Zutun durch Kapillarkräfte in die Kapillare gesogen.
Lösungen, die die Kapillarinnenwand schlecht benetzen, z. B. unpolare Lösungen, werden durch einen leichten Überdruck in die Kapillare gepumpt. Zum Aufbauen des Überdrucks wird das Fläschchen mit dem Stoff verschlossen und mit Druck beaufschlagt. Es handelt sich dabei um einen aktiven Vorgang, bei dem der innere Kapillareffekt eine untergeordnete Rolle spielt .
Zur Aufnahme kleinster Volumina eines evtl . nur in geringen Mengen vorliegenden Stoffs, z. B. einer DNA-Lösung, kann die Kapillare auch mit ihrem substratseitigen Ende in den Stoff getaucht werden. Der Stoff kann dann wiederum entweder durch den inneren Kapillareffekt aufgenommen werden oder durch dosiertes Aufsaugen, indem ein Unterdruck auf der substratabgewandten Seite der Kapillare beaufschlagt wird. Das substratab- gewandte Ende der Kapillare steht im letztgenannten Fall mit einem Pumpensystem in Verbindung, das vorzugsweise eine Syrin- ge-, Schlauch- oder Druckmediumpumpe ist, mit den jeweils entsprechenden VentilSystemen. Bedingung ist eine hinreichend kleine Fördermenge der Pumpe im Bereich weniger Nanoliter.
Natürlich können prinzipiell auch größere Volumina von vorne aufgesogen werden bzw. kleinste Volumina vom substratabgewandten Ende der Kapillare zugeführt werden.
Vor dem Aufsaugen des Stoffs kann die Kapillare noch mit einer Systemflüssigkeit gefüllt werden, um den aufzunehmenden Stoff nicht einer Grenzschicht mit Luft auszusetzen bzw. um einen inkompressiblen Kolben zu erzeugen.
Als Systemflüssigkeit wird vorzugsweise bidestilliertes, entgastes Wasser eingesetzt. Um kleine Druckschwankungen, wie sie während des Pumpvorgangs entstehen können, abzufangen, ist ein Puffervolumen der Systemflüssigkeit nötig, das vorzugsweise durch ein längeres Schlauchstück realisiert wird.
Der Fall eines aufgesogenen Stoffs ist in Fig. 1 dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Kapillare 10, in der sich eine Systemflüssigkeit 12 befindet. Die Kapillare 10 hat den zu spottenden Stoff 14 aufgesogen. Zwischen dem Stoff 14 und der Systemflüssigkeit 12 bildet sich eine Mischzone 16 aus. Unterhalb der Kapillare bildet sich ein hängender Meniskus 18 aus dem Stoff aus.
Eine Kapillare hat im Regelfall kein speziell ausgebildetes Reservoir. In einer glatten, rohrartigen Kapillare mit 100 μm Innendurchmesser kann auf diese Weise auf 10 mm Länge ein Stoffvolumen von circa 100 nl kontrolliert aufgenommen werden, was nach Abzug der Mischzone etwa 200 Volumenportionen bei der Benetzung eines Substrats entspricht.
Durch die kleinen Oberflächen der Kapillare und die hydrophobe Beschichtung der Außenseite der Kapillare mit Polymeren, an denen nach dem Eintauchen der Kapillare in die Lösung kaum wassrige Lösung haften bleibt, ist der Verlust an Stoff bei dem geschilderten Aufnehmen von Stoff in die Kapillare sehr gering. Er liegt unter 1 nl pro Aufnahmevorgang, was die Aus- beute z. B. einer DNA-Lösung deutlich erhöht.
Bei dem im Folgenden zu schildernden Spotting haben die folgenden beiden Herangehensweisen die reproduzierbarsten Spots ergeben, wobei die Kapillare jeweils vom substratabgewandten Ende her befüllt wurde: a) Bei polaren Lösungsmitteln wird die gefüllte Kapillare zum Spotting an ihrem substratabgewandten Ende nicht mit Druck beaufschlagt, sondern offen an der Atmosphäre gehalten, ohne Kontakt zum evtl. von der substratabgewandten Seite her aufgenommenen Stoff. Die Kapillare wird z. B. senkrecht gehalten und der Stoff bildet aufgrund der Gravitation einen hängenden Meniskus am substratseitigen Ende der Kapillare.
b) Bei unpolaren Lösungsmitteln wird die gefüllte Kapillare zum Spotting an ihrem substratabgewandten Ende kurzzeitig mit Druck beaufschlagt. Sie wird jedoch nicht offen an der Atmosphäre gehalten, sondern in Kontakt zum von der substratabgewandten Seite her aufgenommenen Stoff.
Diese beiden Herangehensweisen werden im Folgenden stets unterstellt .
Im Folgenden wird wiederum auf Fig. 1 Bezug genommen. Zur ge- zielten Abgabe des Stoffs auf das Substrat 20 wird die Kapillare 10, die zum Substrat 20 hin offen ist, so ausgerichtet, dass die Kapillarendfläche 22 parallel zur Substratoberfläche ausgerichtet ist.
In der Regel wird die Kapillare 10 parallel zum Gravitationsfeld gehalten. Der Stoff 14 in der Kapillare 10 wird durch die Gravitationskraft soweit nach unten aus der Kapillare 10 heraus gefördert, bis der kapillare Krümmungsdruck ein Kräftegleichgewicht herstellt. Es bildet sich damit an der unteren bzw. substratseitigen Kapillarendfläche 22 ein hängender Meniskus 18 - von außerhalb der Kapillare 10 betrachtet ein konvexer Meniskus. Außer durch das Eigengewicht kann der Meniskus 18 beispielsweise auch durch den durch eine Pumpe erzeugten Überdruck erzeugt werden. Der hängende Meniskus 18 ragt bei Kapillaren von einigen Mikrometern Innendurchmesser nur wenige Mikrometer über die Kapillarendfläche 22 hinaus.
In Fig. 1 ist ganz links mit der Zeitangabe t = 0 s der Zustand nach Befüllen der Kapillare 10 unmittelbar vor dem ei- gentlichen Spotting bezeichnet.
Im Folgenden wird auf die zweite Darstellung von links in Fig. 1 mit der Zeitangabe t = 0.2 s Bezug genommen. Wird durch Bewegung der Kapillare 10 - oder des Substrats 20 - der Ab- stand zwischen Kapillarendfläche 22 und Substratoberfläche verringert, kommt es bei einem hinreichend geringen Abstand durch den eingestellten hängenden Meniskus 18 zu Grenzflächenkontakt. Der Pfeil in Fig. 1 gibt die Bewegungsrichtung der Kapillare an.
Im Folgenden wird auf die dritte Darstellung von links in Fig. 1 mit der Zeitangabe t = 0.3 s Bezug genommen. Wird die Kapillare 10 dann so weit in Richtung auf das Substrat 20 bewegt, dass der Abstand zwischen Kapillarendfläche 22 und Sub- strat 20 beispielsweise kleiner wird als der Innendurchmesser der Kapillare, so wird der äußere Kapillareffekt (siehe oben) stärker als der innere Kapillareffekt und der Stoff fließt in den Raum zwischen Kapillarendfläche 22 und Substratoberfläche, wie es in der vierten Darstellung von links in Fig. 1 mit der Zeitangabe t = 0.4 s gezeigt ist.
Ob und wie weit der Stoff fließt, wird durch die Kapillarkräfte zwischen Substrat 20 und Kapillarendfläche 22, also durch die beteiligten spezifischen Oberflächenspannungen bestimmt. Bringt eine Benetzung der beteiligten Oberflächen zwischen Kapillarendfläche 22 und Substratoberfläche einen energetischen Gewinn, so wird der Stoff genau bis zum Rand der Kapillarendfläche 22 fließen, aber nicht darüber hinaus.
Da in der Regel sowohl die Kapillare 10 aus Glas bzw. polymer- beschichtetem Glas als auch das Substrat 20 aus Glas besteht, sind die beteiligten spezifischen Oberflächenspannungen etwa gleich groß. Damit kommt es für das Fließen des Stoffs 14 in den Raum zwischen Kapillarendfläche 22 und Substratoberfläche nur noch entscheidend auf den Abstand zwischen Kapillarendfläche 22 und Substratoberfläche an.
Die benetzte Fläche nimmt genau die durch die Form der Kapillarendfläche 22 vorgegebene Form an, mit einem scharf defi- nierten Rand. Damit ist es möglich, beispielsweise rechteckige Spots zu benetzen bzw. mit Stoff zu belegen. Dies ist für viele Anwendungen von entscheidender Bedeutung, darunter die Herstellung von organischen Displays, bei denen die Pixel des Displays idealerweise rechteckig sein sollten.
Ganz exakt betrachtet, findet Folgendes statt: Ein polares Lösungsmittel benetzt in der Regel die Kapillarinnenwand, nicht aber die Polymerbeschichtung der Kapillaraußenwand. Fließt ein polares Lösungsmittel in den Raum zwischen Kapillarendfläche 22 und Substratoberfläche, so fließt es bis zum Rand der Glaskapillare, jedoch nicht in den Bereich unterhalb der Polymerbeschichtung. Die Dimensionen der Glaskapillare ohne Beschichtung bestimmen also die Größe des Spots.
Somit lässt sich durch die Wahl des Kapillaraußendurchmessers sehr genau die Spotgröße einstellen. Weiterhin ist es möglich, durch Bearbeitung, z. B. konisches, quadratisches oder rechteckiges Anschleifen des substratseitigen, offenen Kapillarendes die Spotgröße zu verkleinern. Dies ist beispielhaft in Fig. 2 dargestellt. Im rechten Teil der Fig. 2 ist das Ende der Kapillare 10 konisch angeschliffen, wodurch die Kapillarendfläche 22 und damit die Spotgröße verkleinert wurde. Im linken Teil der Fig. 2 wurde das Kapillarende stufenförmig angeschliffen, um die Kapillarendfläche 22 zu verkleinern. Es können somit Spotdurchmesser von wenigen Mikrometer Durchmes- ser erreicht werden. Der Hauptanwendungsbereich liegt jedoch zwischen 10 μm und 1000 μm.
Der geeignete Substrat-Kapillar-Abstand für eine vollständige Benetzung des Raums unterhalb der Kapillarendfläche 22 hängt im Wesentlichen vom Kapillarinnendurchmesser ab. Wird die Kapillare parallel zum Gravitationsfeld gehalten, so bildet sich am substratseitigen, offenen Ende der Kapillare ein hängender Meniskus 18, wie er in Fig. 1 zu sehen ist. Die Höhe bzw. Tie- fe dieses hängenden Meniskus 18 hängt vom Innendurchmesser der Kapillare 10 ab. Je größer der Innendurchmesser ist, desto tiefer hängt der Meniskus 18. In der Regel ist dabei die Höhe bzw. Tiefe des hängenden Meniskus 18 kleiner als der Innendurchmesser der Kapillare 10.
Zur Benetzung der Substratoberfläche muss daher die Kapillare 10 bis auf einen Abstand an das Substrat 20 herangeführt werden, der kleiner ist als die Höhe des hängenden Meniskus 18. Für eine Kapillare 10 mit einem Innendurchmesser von 5 μm muss z. B. ein Abstand von 2 μm eingehalten werden, was sich technisch über große Flächen nur schwer realisieren lässt.
Damit es zu einer vollständigen Benetzung des Raums unterhalb der Kapillarendfläche 22 kommt, muss die Kapillare eine be- stimmte Mindestzeit in dem geeigneten kleinen Abstand zur Substratoberfläche verweilen. Der Grund dafür besteht darin, dass das Benetzen der Substratoberfläche und der Kapillarendfläche 22 durch den Stoff nicht instantan erfolgt. Vielmehr bedarf es eines Fließens der nötigen Substanzmenge durch die Kapillare 10 in den Raum zwischen Kapillarendfläche 22 und Substratoberfläche .
Nun ist es zwar theoretisch möglich, praktisch jedoch recht schwierig, eine Kapillare 10 eine vorgegebene Zeit in bei- spielsweise einem Abstand von 2 μm zur Substratoberfläche zu halten und dies gar über eine ganze Fläche mit einem Kapillar- array zu erreichen.
In der Praxis ergibt sich daher ein Übergang zu dem eingangs erwähnten Kontakt -Verfahren. Die Kapillare 10 wird langsam an die Oberfläche herangeführt, bis sie diese berührt (Zeiten t = 0 s bis 0.3 s) . Die Kapillare ist dabei federnd gelagert oder federt selbst.
Im Folgenden wird auf die fünfte Darstellung von links in
Fig. 1 mit der Zeitangabe t = 0.8 s Bezug genommen. Anschließend wird die Kapillare 10 wiederum von der Substratoberfläche entfernt. Beim Heranführen und Entfernen durchläuft die Kapillare 10 auch die gewünschten kleinen Abstände von beispiels- weise 2 μm zur Substratoberfläche. Wird die Kapillare entsprechend langsam bewegt, so hat der Stoff genügend Zeit, in den Raum zwischen Kapillarendfläche 22 und Substratoberfläche zu fließen und diesen zu benetzen.
Die geeignete Geschwindigkeit ergibt sich aus dem gewünschten
Abstand (beispielsweise 2 μm) und der Zeitdauer, die der Stoff benötigt, um in den Raum zwischen Substratoberfläche und Kapillarendfläche 22 zu fließen. Diese Zeit hängt im Wesentlichen vom Kapillarinnendurchmesser und von der Viskosität des Stoffs ab. In Fig. 1 sind beispielhafte Zeiten angegeben, also etwa eine halbe bis eine Sekunde. In einem solchen Fall läge eine geeignete Geschwindigkeit für die Bewegung der Kapillare 10 daher im Bereich von einigen Mikrometern pro Sekunde.
Bei der Vergrößerung des Abstandes zwischen Substratoberfläche und Kapillarendfläche 22 fließt der Stoff von dem Raum zwischen Substratoberfläche und Kapillarendfläche 22 teilweise in die Kapillare zurück. Auch dieses Fließen wird durch die Viskosität des Stoffs und den Kapillarinnendurchmesser - sowie in der Regel durch die Gravitation - in seiner Geschwindigkeit begrenzt. Wird die Kapillare vollständig von der Substratoberfläche entfernt, so reißt ein Teil des Stoffs von der Kapillare ab und bleibt als Tropfen auf der Substratoberfläche zurück.
Bestand das Ziel lediglich darin, einen einzigen, in seiner Form wohl definierten Spot auf die Substratoberfläche zu bringen, so kann schlichtweg die Verdunstung des zurückbleibenden Tropfens abgewartet werden. Aufgrund des großen Krümmungsradi- us des extrem kleinen Tropfens verdunstet dieser innerhalb etwa einer Sekunde, abhängig vom exakten Krümmungsradius und dem Lösungsmittel, aus dem er gebildet ist. Die Verdunstungsrate kann durch Temperieren des Substrats gesteuert und der jeweiligen Anwendung angepasst werden.
Sollen mehrere Schichten übereinander auf dem Substrat deponiert werden, so wird man ebenfalls vor dem Aufbringen der nächsten Schicht das vollständige Verdunsten des zurückbleibenden Tropfens abwarten. Andernfalls käme es zu einer Vermi- schung der hintereinander aufgetragenen Stoffe, was in Spezi- alfallen kontrolliert von Bedeutung sein kann.
Wesentlich für das aufgetragene Volumen ist daher die Hin- a- ber vor allem die Wegfahrgeschwindigkeit der Kapillare von der Substratoberfläche. Wird die Kapillare insgesamt zu kurz in der Nähe der Substratoberfläche gehalten, so fließt nicht genügend Stoff in den Raum zwischen Substratoberfläche und Kapillarendfläche. Der aufzubringende Spot ist dann unvollständig und nicht reproduzierbar. Es müssen also Zeiten eingehal- ten werden, die ein Aus- und Zurückfließen des Mediums gewährleisten. Auch muss die umgebende Atmosphäre einen geeigneten Dampfdruck aufweisen, um die Verdunstung zu kontrollieren, damit sich der Meniskus stabil ausbilden kann.
Um ein regelmäßiges Array zu spotten wird die Kapillare von einem x-y-z-Roboter mit hoher Genauigkeit um eine vorgegebene Entfernung, z. B. 150 μm, weiter bewegt. Dies wird solange wiederholt, bis die gewünschten Zeilen und Spalten von Spots für das Array erzeugt wurden. Auf diese Weise können sehr re- gelmäßige Arrays erzeugt werden, bei denen sich in jedem einzelnen Spot etwaige Unregelmäßigkeiten der Kapillarendflächen 22 wiederholen bzw. erkennen lassen.
Dies wird beispielhaft in Fig. 3 verdeutlicht. Fig. 3 zeigt eine photographische Aufnahme eines gemäß der Erfindung erzeugten Spot-Arrays in zehnfacher Vergrößerung. Der Abstand zwischen zwei Teilstrichen des eingeblendeten Maßstabs beträgt 16,2μm. Die Spots haben einen Abstand (Pitch Zentrum zu Zentrum) von lOOμm. Die Spots haben Abmessungen von ca. 50x50μm und sind annähernd quadratisch, was den Außenabmessungen und er Form der Kapillarendfläche der zum Spotten verwendeten Kapillare entspricht. Der Innendurchmesser der Kapillare betrug ca. lOμm. Gespottet wurde mit einem leichten Überdruck von 200mbar in der Kapillare. Die Temperatur betrug 19,5°Cund die äußere relative Luftfeuchtigkeit wurde auf 45% eingestellt.
Gezeigt sind Spots, bei denen eine Lage Pedot (s. u.) und eine Lage Polyfluoren (siehe ebenfalls unten) übereinander gespottet wurden. Dabei wurde eine Polyfluoren-Lösung mit einer Kon- zentration von 15 mg/ml verwendet.
Deutlich zu erkennen ist die reproduzierbare Form der Spots.
Fig. 4 zeigt eine photographische Aufnahme eines gemäß der Er- findung erzeugten Spot-Arrays in vierfacher Vergrößerung. Der Abstand zwischen zwei Teilstrichen des eingeblendeten Maßstabs beträgt 42μm. Die Spots haben einen Abstand (Pitch Zentrum zu Zentrum) von 60μm. Der Innendurchmesser der Kapillare betrug ca. lOμm. Gespottet wurde mit einem leichten Überdruck von 175mbar in der Kapillare. Alle sonstigen Parameter entsprechen den bei Fig. 3 erwähnten.
Gezeigt sind Spots aus Polyfluoren, die unter UV-Bestrahlung zum Leuchten angeregt wurden. Deutlich zu erkennen ist die große Regelmäßigkeit der Anordnung der Spots.
Wichtig für den Erfolg des Verfahrens ist auch eine benetzbare Substratoberfläche. Eine gute Vorbenetzung wird z. B. bei Befeuchtung des Raums erreicht, in dem sich das Substrat befin- det . Hierbei wählt man die relative Feuchte z. B. oberhalb von 35 %. Das Mikroklima spielt eine entscheidende Rolle für die Reproduzierbarkeit des Verfahrens.
Die präzise, reproduzierbare Stoffvolumenabgabe im Piko- oder Femtoliterbereich wird also durch den äußeren Kapillareffekt, der zwischen Kapillarendfläche 22 und Substratoberfläche auftritt, und ggf. einem kleinen Vordruck im Puffervolumen erreicht .
Mit einer erfindungsgemäß präparierten Kapillare bzw. einem erfindungsgemäß vorbereiteten Kapillararray lassen sich auch Volumina von mehr als 5 nl in Form von Tropfen auf ein Substrat aufbringen. Hierbei wird vorwiegend das Nicht-Kontakt- Verfahren verwendet. Das gewünschte Volumen wird durch eine Pumpe vorgegeben und bildet einen hängenden Tropfen am Kapillarende. Durch einen kurzen Oberflächenkontakt wird der Tropfen zum Abreißen gebracht. Die maximale Tropfengröße hängt von der benetzbaren Kapillarendfläche 22 ab. Für sehr große Tropfen (im μl-Bereich) ist diese Technik nicht mehr nutzbar. Stattdessen wird zunächst der Tropfen mit dem Substrat 20 in Berührung gebracht. Anschließend wird bei dem sich ergebenden Substrat-Kapillarabstand Stoff in den Raum zwischen Kapillarendfläche 22 und Substrat 20 gepumpt, bis das gewünschte Volumen erreicht ist. Bei diesem Verfahren lässt sich die Spotgrö- ße und Spotform nicht genau reproduzieren; es sind der ge- wünschten Volumenmenge jedoch keine Grenzen gesetzt.
Im Folgenden wird die Anwendung des geschilderten Verfahrens auf die Herstellung organischer Displays geschildert.
Organische Displays werden i. d. R. auf einem Silizium- oder Glas -Substrat aufgebaut, z. B. auf ITO (Indium Tin Oxyde) (siehe z. B.: J. Huang, M. Pfeiffer, A. Werner, J. Blochwitz, K. Leo, S. Liu: "Low-voltage organic electroluminescent devi- ces using pin structures", Applied Physics Letters 80 (2002) 139-141 mit vielen weiteren Nachweisen) . Sie können jedoch auch auf eine flexible Folie aufgebracht werden.
Auf einem Silizium-Substrat kann eine individuell adressierba- re Matrix von Dünnschicht (TFT) -Transistoren ausgebildet werden. Alternativ kann auf einem Glas-Substrat eine Matrix von leitenden Zeilen und Spalten aufgebracht werden. Diese elektrischen Elemente aktivieren i. d. R. als Anode die ausgewählten Pixel .
Auf der Anode werden drei organische Schichten aufgebracht, über denen abschließend eine Kathode ausgebildet wird.
I) I. d. R. wird zunächst auf der Anode eine homogene Loch- leitende Schicht aufgebracht, beispielsweise eine Lage Pedot
(Polyethylendioxithiophen) .
II) Darüber eine organische Leuchtschicht auf einzelnen Spots. Diese enthält spezielle Farbstoffe, die durch die Rekombinati- on von Elektronen und Löchern angeregt werden können. Bei Anlegen einer Spannung zwischen Anode und Kathode auf dem jeweiligen Pixel kommt es zur Lichtemission mittels Fluoreszenz bzw. Phosphoreszenz durch die Farbstoffe in dem jeweiligen Pixel. Die für OLEDs verwendeten Farbstoffe sind häufig Triple- temitter. Ein geeigneter Farbstoff ist PF (Polyfluoren) . Um ein farbiges Display zu erzeugen, das beispielsweise auf der RGB-Technologie (rot, grün, blau) basiert, müssen in den einzelnen Pixeln die jeweiligen Farbstoffe enthalten sein. Mit Hilfe des geschilderten Verfahrens können die Farbstoffe, nachdem sie in unpolaren Lösungsmitteln gelöst wurden, gezielt in dem benötigten Raster auf die leitende organische Schicht gespottet werden. Dazu werden nacheinander die drei Farben gespottet .
III) Über der Leuchtschicht wird eine homogene Elektronenleitende Schicht aufgebracht. Hierzu eignet sich beispielsweise AIQ3 (8-hydroxyquinoline-Al) .
Zum Abschluss wird als Kathode eine transparente Lage Aluminium aufgedampft oder erneut eine ITO-Schicht aufgebracht.
Für die Herstellung von organischen Displays werden beispielsweise rote, grüne und blaue Farbstoffe auf jeweils benachbar- ten Spots bzw. Teilpixeln gespottet. Dazu wird ein Dispenser für jede Farbe verwendet, der die jeweilige Farbe auf die jeweiligen Teilpixel spottet. Der Dispenser ist so groß, dass er alle Teilpixel eines Displays mit einem Druckvorgang mit dem jeweiligen Farbstoff belegt.
Im Folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Der Dispenser 24 besteht aus einer Sockelplatte 26, die eine Vielzahl von Kapillaren 28 hält. Die Sockelplatte 26 und die Kapillaren sind einstückig hergestellt. Die Kapillaren 28 haben eine Länge von wenigen Millimetern und einen Innendurchmesser von 100 μm.
Möglich ist auch eine rechteckige Form der Kapillaren mit äußeren Abmessungen von 30 x 60 μm. Die Kapillaren 28 haben jeweils ein substratseitiges und ein substratabgewandtes Ende und eine substratseitige Kapillarendfläche 30. Die Kapillaren 28 werden derart durch die Sockelplatte 26 gehalten bzw. sind derart zusammen mit der Sockelplatte 26 ausgebildet, dass die Kapillarendflächen 30 in einer Ebene liegen, damit sie beim Aufbringen alle gleichzeitig das Substrat berühren.
Der Dispenser 24 trägt auf der substratabgewandten Seite ein Reservoir 32 für die jeweilige Farbe bzw. den jeweiligen Stoff, wobei das Reservoir mit den substratseitigen offenen Enden der Kapillaren 28 in Kontakt steht. Das Reservoir wird durch eine nicht gezeigte Pumpe mit einem leichten Überdruck beaufschlagt.
Der Dispenser ist aus einem Feld von 1000 x 1000 Kapillaren gebildet, um ein organisches Display von 1000 x 1000 Pixeln aufzubauen.
Der Dispenser kann z. B. auf Silizium-Basis aufgebaut werden. Dazu bietet sich ein photolithographisches Verfahren an, bei dem zunächst eine Maske erzeugt wird, die die Lage der Kapillaren definiert. Die einzelnen Kapillaren werden dann durch so genanntes Trench-Etching im Siliziumblock ausgebildet. Denkbar ist auch der Einsatz eines Erodierverfahrens zum Ausbilden der Kapillaren in Silizium.
Anschließend kann das Silizium in einem Plasma behandelt wer- den, wodurch die Oberfläche zu Siliziumdioxid, also Quarzglas, oxidiert wird. Damit hat der Silizium-Dispenser die gleichen Oberflächeneigenschaften wie eine Glas-Kapillare.
In gleicher Weise kann der Dispenser aus photobeschichtetem Glas (Foturan) oder anderen Materialien geschaffen werden. Bezugszeichen
Kapillare Systemflüssigkeit aufzubringender Stoff Mischzone hängender Meniskus Substrat Kapillarendfläche Dispenser bzw. Kapillararray Sockelplatte des Dispensers 24 kurze Kapillaren des Dispensers 24 Kapillarendflächen der kurzen Kapillaren 28 Reservoir des Dispensers 24

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbringen eines Stoffs (14) auf ein Sub- strat (20) , a) wobei mindestens eine Kapillare (10) mit einem substratseitigen und einem substratabgewandten Ende gewählt wird, bei der das substratseitige Ende eine Kapillarendfläche (22) aufweist ; b) wobei dem substratseitigen Ende der mindestens einen Kapillare (10) eine vorgegebene Form aufgeprägt wird, wodurch sich eine substratseitige Kapillarendfläche (22) vorgegebener Form ergibt; c) wobei die mindestens eine Kapillare (10) derart mit dem Stoff (14) befüllt wird, dass der Stoff das substratseitige
Ende der mindestens einen Kapillare erreicht; d) wobei die mindestens eine Kapillare (10) derart an das Substrat (20) herangeführt wird, dass der Stoff (14) das Substrat benetzt und aufgrund des Kapillareffekts im Wesentlichen ausschließlich den Raum zwischen Substrat und Kapillarendfläche (22) ausfüllt; und e) wobei die mindestens eine Kapillare (10) anschließend vom Substrat (20) entfernt wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarendfläche eine vorgegebene Rauigkeit aufweist .
3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das substratseitige Ende der mindestens einen Kapillare (10) verjüngt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kapillare (10) derart gewählt wird, dass sie im Falle einer Berührung des Substrats (20) federnd nachgibt .
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kapillare (10) federnd gelagert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Molekülarten des Stoffs (14) während des Aufbringens auf dem Substrat (20) durch Elektroosmose aufkon- zentriert werden.
7. Vorrichtung zum Aufbringen eines Stoffs (14) auf ein Substrat (20) a) mit Mitteln zum Halten mindestens einer Kapillare (10) mit einem substratseitigen und einem substratabgewandten Ende, bei der das substratseitige Ende eine Kapillarendfläche (22) aufweist ; b) wobei das substratseitige Ende der mindestens einen Kapillare (10) in einer vorgegebenen Form ausgebildet ist, wo- durch sich eine substratseitige Kapillarendfläche (22) vorgegebener Form ergibt; c) mit Mitteln zum Befüllen der mindestens einen Kapillare (10) mit dem Stoff (14) in der Weise, dass der Stoff das substratseitige Ende der mindestens einen Kapillare erreicht; d) mit Mitteln zum Führen der mindestens einen Kapillare
(10) an das Substrat (20) in einer Weise, dass der Stoff (14) das Substrat benetzt und im Wesentlichen ausschließlich den Raum zwischen Substrat und Kapillarendfläche (22) ausfüllt; und e) mit Mitteln zum Entfernen der mindestens einen Kapillare (10) vom Substrat (20) .
8. Vorrichtung zum Aufbringen eines Stoffs (14) auf ein Substrat (20) a) mit einer Sockelplatte (26) ; b) mit einer Vielzahl von Kapillaren (28) ; c) wobei die Kapillaren (28) jeweils ein substratseitiges und ein substratabgewandtes Ende und eine substratseitige Kapillarendfläche (30) aufweisen; d) wobei die substratseitigen Enden der Kapillaren (28) in einer vorgegebenen Form ausgebildet sind, wodurch sich substratseitige Kapillarendflächen (30) vorgegebener Form ergeben; und e) wobei die Kapillaren (28) derart durch die Sockelplatte (26) gehalten werden, dass die Kapillarendflächen (30) in einer Ebene liegen.
9. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch ein Reservoir (32) für den Stoff (14), wobei das Reservoir derart angeordnet ist, dass der Stoff mit den substratseitigen Enden der Kapillaren (28) in Kontakt kommt.
10. Organisches Display mit einer Mehrzahl Spots mit einer größten Ausdehnung von kleiner als 150 μm, die auf einer planaren Oberfläche aufgetragen sind; wobei die Spots Farbstoffe enthalten, die sie zum Leuchten befähigen; wobei die Spots eine von einem Kreis oder Rechteck abweichende, vorgegebene und reproduzierbare Form haben; und wobei die mittlere Flächenbelegungsdichte der Farbstoffe in den einzelnen Spots mindestens 10^6 Farbstoffmoleküle pro μmΛ2 beträgt, vorzugsweise mindestens 10^7 Farbstoffmoleküle pro μmA2.
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