(57)【要約】【課題】本発明の目的は、たとえば、静止画表示ディスプレイ、発光、光伝達デバイスの製造に用いられるパターニング方法の改良を提供することであり、特に、フォトリソグラフィ技術を必要としない方法を提供する。【解決手段】第2の材料層上へ、第1材料の溶媒溶液の液滴を選択的に堆積する方法からなるパターニング方法。２つの材料を溶解する当該溶媒は、第２材料内に埋め込まれかつそれに沿って延長している第１材料の領域を提供するように当該溶液が分離される際、位相分離を示すように選択される。適当な材料を選択することにより、本発明の方法は、たとえば、発光デバイス、光学的色フィルタ又は電子デバイスの垂直方向の相互接続に用いられる。【選択図】図７
2004531854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の材料層を堆積し、該第1の材料層の第１表面上に溶媒中に第２材料の溶質を含む液滴を選択的に堆積し、該溶媒は第１材料も溶かすことができるよう選択され、該第１および第２材料は、溶液を分離する際に該第１および第２材料の位相分離が生じるよう選択され、その結果として、すくなくとも、第２材料が埋めこまれた１つのドメインを提供し、該ドメインは、該第１材料層の第２表面にまで延長しており、該第２表面は第１表面と反対側に位置してなることを特徴とするパターニング方法。
【請求項２】
該第1の材料が重合体材料から成る請求項1に記載の方法。
【請求項３】
該第2の材料が重合体材料から成る請求項1に記載の方法。
【請求項４】
該第１および該第２の材料がそれぞれ第１および第２の重合体材料から成る請求項1に記載の方法。
【請求項５】
該重合体材料のうちの1つはコイルのような鎖構造を有する様に選択され、かつ、該重合体材料のもう一方はその鎖構造の一部において少なくとも棒状の鎖構造を有する様に選択されてなる請求項4に記載の方法。
【請求項６】
該第1の重合体材料は、第1の電極の上へ堆積され、該重合体材料のうちの1つは電気的絶縁重合体から成り、そして、該重合体材料のもう一方は発光重合体材料から成り、該発光重合体材料と電気的接触してなる第２電極が形成されてなる請求項4、又は5に記載の方法。
【請求項７】
該第1の重合体材料は絶縁重合体材料から成る請求項6に記載の方法。
【請求項８】
該第１重合体材料を溶解するよう選択された溶媒中に更なる発光重合体材料の溶液が液滴として選択的に堆積されることにより、該第１および該第２の電極と電気的接触された更なる発光重合体材料の少なくとも一つのドメインが提供されて成る請求項6または7に記載の方法。
【請求項９】
該更なる発光重合体材料は、第１色の光を発することができるように選択され、該他の発光重合体材料は該第1の色と異なる第2の色の光を発するように選択されてなる請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
該第1の電極は、お互いに電気的に分離された第1およびその他の電極パターンから成る請求項6乃至9に記載の方法。
【請求項１１】
該第1およびその他の電極パターンは、櫛歯状の電極パターンから成る請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
該更なる発光重合体材料は、該第1およびその他の電極パターンのうちの１つと接触するよう形成され、該他の発光重合体材料は該第1およびその他の電極パターンのうちの他のものと接触するように形成されてなる請求項10または11に記載の方法。
【請求項１３】
該更なる発光重合体材料および該他の発光重合体材料は少なくとも赤、緑、青の発光重合体材料のドメイン配列として形成され、該櫛歯状電極パターンの１つと該第２電極との間に電圧を印加して第１の多色画像を表示し、該櫛歯状電極パターンの別の１つと該第２電極との間に電圧を印加して第２の多色画像を表示してなる請求項11に従属し、かつ  請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
該第1のおよび／または更なる電極は導電性の重合体材料から成るよう選択された請求項6乃至13のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
該第1の重合体材料の層はスピンコーティングによって堆積されてなる請求項6乃至14のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
導電性重合体材料の該第１および第２の電極パターンはインクジェット式の印刷技術を使用して堆積されてなる請求項10乃至13のいずれかに従属し請求項14に記載の方法。
【請求項１７】
該発光重合体材料のすくなくとも１つは主鎖または副鎖にフルオレン族を含んでなる請求項6乃至16のいずれかにに記載の方法。
【請求項１８】
該発光重合体のすくなくとも１つは主鎖に p-フェニル族を含んでなる請求項6乃至16のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
該発光重合体のすくなくとも１つは主鎖に p-フェニレンビニレン族を含んでなる請求項6乃至16のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
該発光重合体のすくなくとも１つは主鎖にチオフェン族を含んでなる請求項6乃至16のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
該発光重合体のすくなくとも１つは主鎖にベンゾチアゾール族を含んでなる請求項6乃至16のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
該絶縁体重合体材料はアルキル鎖およびベンゼン環を含んでなる請求項6乃至21のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
絶縁体重合体材料はポリスチレンまたはポリスチレン共重合体から成る請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
該第2の電極は蒸着堆積によって形成される請求項6乃至23のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
一連の液滴で該材料が堆積され、該液滴は、ある領域の該重合体材料の厚みは、他の領域の該重合体材料の厚みとは異なる請求項6乃至23のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
該液滴は主に円形で堆積する請求項6乃至25のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
該液滴は１つの領域の面積が他の領域の面積とは異なるように堆積されてなる請求項6乃至26のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
該液滴は１つの領域の該重合体材料の分布密度が別の領域の該重合体材料の分布密度とは異なるように形成されることで、階調表示を可能にした領域が提供されてなる請求項6乃至26のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
該第1の電極は基板上に配置される請求項6乃至28のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
該基板はプラスチック材料の可撓性基板から成る様に選択された請求項29に記載の方法。
【請求項３１】
ホール輸送層が該第1電極および該第1重合体材料の間に配置され、該ホール輸送層は該溶媒に溶解しない材料から選択されてなる請求項6乃至30のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
該第1重合体材料は実質的に可視光に対し不透明であるよう選択され、該第２重合体材料は第1の色の光を伝達できるよう選択されてなる請求項4に記載の方法。
【請求項３３】
溶媒中の更なる重合体材料の溶液が液滴として堆積され、該溶媒は、少なくとも該更なる重合体材料の１つの領域を形成するように該第１重合体材料が溶解できるよう選択されてなり、該更なる重合体材料は第2の色の光を伝達できるよう選択されてなる請求項32に記載の方法。
【請求項３４】
該第2重合体材料の領域は該更なる重合体材料の領域の厚みと異なる厚さを有するよう配置されてなる請求項32に記載の方法。
【請求項３５】
該領域は円形の形を有するよう配置されてなる請求項32乃至34に記載の方法。
【請求項３６】
少なくとも一つの領域は、別の領域の寸法とは異なる寸法を有してなるよう配置された請求項33乃至35に記載の方法。
【請求項３７】
該第1の重合体材料は、絶縁体重合体材料から成り、該第2の重合体材料は、導電性の重合体材料から成りかつ絶縁体重合体材料にそって延長して配置されてなり、さらに、該導電性重合体材料と電気的に接触してなる電極パターンが形成されることにより、絶縁体重合体材料下の層と電極パターンとの間に導電性の内部接続が形成されてなる請求項4に記載の方法。
【請求項３８】
絶縁体重合体材料の下の該層はさらなる電極電極パターンから成る請求項37に記載の方法。
【請求項３９】
該電極パターンおよび／または該更なる電極パターンには、導電性の重合体材料を含む請求項37または38に記載の方法。
【請求項４０】
該溶媒は、芳香族化合物および／または塩素化炭化水素溶媒から成るように選択されてなる前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項４１】
該溶媒はトルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、またはそれらの混合物から成るのに様に選択されてなる請求項40に記載の方法。
【請求項４２】
該ドメインは、約500ナノメートル未満の厚みを有するよう配置されてなる前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項４３】
該ドメインは、約30ナノメートルから約300までナノメートルの範囲の厚さを有するよう配置されてなる請求項42に記載の方法。
【請求項４４】
該第１、およびまたは、該第2の材料は、重合体材料から成り、該重合体材料は、1000以上の分子量を有するよう選択された前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項４５】
該液滴の数および又は寸法は選択的に制御されてなる前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項４６】
液滴の乾燥は該堆積した液滴の温度を上昇することによって加速される前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項４７】
液滴の乾燥はガス流によって加速される前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項４８】
液滴または液滴（複数）は、インクジェット式の印字ヘッドを使用して堆積させてなる前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項４９】
前記請求項のいずれかに記載の方法で電子デバイスを製造する方法。
【請求項５０】
前記請求項１乃至31、または請求項40乃至48のいずれかの方法に基づき製造された発光デバイス。
【請求項５１】
前記請求項１乃至4, 請求項32乃至36、または請求項40乃至48のいずれかの方法に基づき製造された色フィルタ。
【請求項５２】
前記請求項１乃至4,または請求項37乃至48のいずれかの方法に基づき製造された導電性内部接続からなる電子デバイス。
【請求項５３】
請求項50に記載の発光デバイスからなるディスプレイデバイス。
【請求項５４】
請求項51に記載の色フィルタから成るディスプレイデバイス。
【請求項５５】
請求項52に記載の電子デバイスを備えたディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパターニング方法に関係する。特に、有機重合材料を使用している発光素子、集積回路、光学フィルタなどのような電子ないいし光学デバイスを製造する際のパターニング方法に関する。本発明は、また、当該パターニング方法によって製作される電気光学的装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネセント有機重合発光材料を用いたディスプレイデバイスが提案されてきた。これらはしばしばエレクトロルミネセント（EL）ディスプレイと称する。
【０００３】
このディスプレイにおいて、可溶なエレクトロルミネセント重合体は、例えばガラス、プラスチックまたはシリコン基板のような固体基板上へ堆積する。
【０００４】
スピン-コーティングは、重合体ELディスプレイのための典型的な堆積方法である。
この方法では、有機的層を堆積させるために真空方法を必要としないので、安価な方法といえる。単一色ディスプレイ用に材料の使用が制限にされているディスプレイには、1種類の重合体材料だけが堆積される。多色ディスプレイは、スピン-コーティング技術を用いる場合さまざまな製造上の厳しい困難を克服されねばならない。これは、各々の必要な色用のスピン-コーティングでの堆積では、当該多色ディスプレイのさまざまな領域がマスクされる必要があるからである。さらに、スピン-コーティングされた重合層は、コートされることを必要としない領域をも含んだ基板全体領域を覆う。プラスマ・エッチングまたはレーザー除去方法が基板上のこのような領域から重合体層を除去するために必要であるが、製作コストが高くつく。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェット式印刷技術が、可溶な重合体を堆積させるために提案された。これは多色デバイスを製造するのにインクジェット式技術が使用でき、更に、この技術を用いて比較的安いコストを実現できるからである。したがって、重合体が必要な部分だけに堆積されるので、除去工程が必要でない。
【０００６】
本発明では、インクジェット式技術は、また、発光素子だけでなく、上記可溶有機重合体材料を採用している他のさまざまなデバイスに対しても、有機重合体材料を堆積するのに最適であることが認識された。しかしながら、このような可溶な材料の堆積を容易にするため、受け入れ基板には濡れ性をもたない壁構造のパターンが形成されている。従って、この壁構造によって囲まれたウエルないし溝配列によって有機重合材料が堆積される。このような壁構造は当該技術分野でバンク構造として知られている。本開示においては、この用語を、このような構造のものとし使用する。
【０００７】
第1図は、発光ディスプレイデバイスの一部分の横断面を示す。基板2はディスプレイデバイスの陽極として機能するインジウム・スズ酸化物（ITO）層のような導電電極4を支持している。バンク構造（セパレータ）6が電極4上に配置され、インクジェット技術によって、発光重合体材料8がバンク構造で規定されるウエル内に堆積され、電極4に接触される。このバンク構造は揮発（濡れ性をもたない）表面をもつので、堆積される材料はバンク構造6で規定される壁に閉じ込められる。さらに、当該デバイスの陰極として機能する第2の電極10が、バンク構造全体に堆積され、発光重合体材料と接触する。電圧が陽極および陰極電極4、10間で印加されると、材料８へと電流が流れ、その材料は、それに応じて、あらかじめ決められた形ないしパターンの像を表示するための光を出射する。
【０００８】
上記したように、バンク構造の機能は、インクジェット堆積の位置に変動があったとしても、発光部分の位置を正しく規定するものである。この機能は、多くの可溶な有機重合体がアクテブないしパッシブアドレス駆動方式でアドレスされるドット配列として堆積される場合、特に重要である。それはこのような配列においてドットの正確な位置決めが必要だからである。上記のタイプの表示では、マトリックス駆動方式の電極に適当なアドレス指定信号を印加することにより、任意の画像の表示がされ、それ故に有機重合体材料のドットからなる画素が発光するよう駆動されて当該ディスプレイの画素映像が提示される。
このディスプレイは、静止画像ないし動画像を表示することができる。
【０００９】
しかしながら、当該ディスプレイの物理的特性で規定される固定又は静止画像に要求される静止画像としての重要な必要条件がある。このような静止画の表示は色々の形式をとってよく、観る者に対して多種の情報、例えば警告サイン、広告スローガンまたはメッセージ、車両または航空機パネルその他が表示する情報を提供することができる。このような静止画の表示は、又、上述したアドレス駆動方式の画素形ディスプレイとの組み合わせで実施できる。静止画表示の場合、バンク構造6は、絶縁体層として作用することが必要とされ重要な追加の機能を有する。それ故、陽極と陰極電極の間で短絡が生じることはない。該バンク構造はポリイミドのような適切な絶縁体材料からなり、スピンコーティングのような適切な工程で堆積される。しかし、バンク材料は、堆積条件下では、連続層として形成されその下にある陽極電極4に対し絶縁障壁となる。したがって、ウェル12が第1図に示されるバンク構造を提供するためには、バンク材料を介して延びていなければならない。それによって、発光重合材料は、バンク材料下にある陽極電極と接触して堆積される。
【００１０】
バンク構造はフォトリソグラフ技術を使用してバンク内で通常形成されるが、この工程は、フォトリソグラフィックマスクによる露光工程、現像工程、エッチング工程、剥離、洗浄工程などの相対的にコスト高の工程を必要とする。静止画表示ディスプレイは比較的低価格製品である、それ故、バンク構造は、製造コストの観点からこのようなディスプレイに理想的でない。ここで、発光重合体がバンク構造で規定されるウエル内へインクジェット式ヘッドにより堆積し場合、インクジェット式ヘッドの位置は正確にウエルの位置に合わせられることを必要とする。その結果、低いスループットおよび製造効率が上昇する。位置合わせがうまくいかない場合、バンク構造内のウエルはインクジェット式ヘッドから液滴を受け取ることができないので、その下にある陽極電極が曝されたままとなる。それ故、その後堆積した陰極電極が、陽極電極の露出した領域と直接接触することになるため、デバイスは電極の間での漏洩流または短絡のために正しく機能しない。
【００１１】
上記の技術に沿って製作される静止画表示ディスプレイデバイスの概要が第2図に示される。ここで、陽極電極4はITOの導電性パッチから成り、導電性発光重合体8のシンボルパターン、ないし文字が得られるようにバンク構造が規定される。バンク構造は、フォトリソグラフィによって作られるので、パターンを柔軟に変えることができる。インクジェット式印刷は、その独自の長所からみて、非常に柔軟な印刷方法であり、コンピュータ制御によって容易にパターンを変えることができる。しかし、バンク構造は、このインクジェット式の印刷技術の柔軟性を否定する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、たとえば、静止画表示ディスプレイ、発光、光伝達デバイスの製造に用いられるパターニング方法の改良を提供することであり、特に、フォトリソグラフィ技術を必要としない方法を提供する。
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、第1の材料層を堆積し、該第1の材料層の第１表面上に溶媒中に第２材料の溶質を含む液滴を選択的に堆積し、該溶媒は第１材料も溶かすことができるよう選択され、該第１および第２材料は、該溶媒を分離する際に該第１および第２材料の位相分離が生じるよう選択され、その結果として、すくなくとも、第２材料が埋めこまれた１つのドメインを提供し、該ドメインは、該第１材料層の第２表面にまで延長しており、該第２表面は第１表面と反対側に位置してなることを特徴とするパターニング方法を提供する。
【００１４】
本発明の好ましい形において、該第1のおよび／または第2の材料は、重合体材料から成る。
【００１５】
好ましくは、重合体材料のうちの1つはコイルのような連鎖構造を有するものが選ばれる、そして、別の重合体材料はその一部に棒状の連鎖構造を有するものが選ばれる。
【００１６】
該第1の重合体材料は第1の電極上へ堆積する。そして、重合体材料のうちの1つは電気的に絶縁する重合体から成り、重合体材料のもう一方は、発光重合体材料からなり、該発光重合体材料と電気的に接触している第２電極を備える。
【００１７】
より好ましくは、該第1の重合体材料は、絶縁重合体材料から成る。
【００１８】
当該方法は、溶媒中にさらなる発光重合体材料の溶質を液滴の形で堆積してもよい。該溶媒は、該第１重合体材料を溶かすことができるよう選択されることにより、第１および第２の電極と電気的接触してなる更なる発光重合体材料の少なくとも一つの領域を提供する。
【００１９】
該更なる重合体材料は、好ましくは第1の色光を発するように選ばれる。該他の発光重合体材料は、該第１の色とは異なる第２の色を発色するように選択される。
【００２０】
好ましい実施態様において、該第1の電極は、お互いに電気的に絶縁されてなる第１およびその他の更なる電極パターンから成る。第１およびその他の更なる電極パターンは、櫛歯状の電極パターンから構成してよい。好ましくは、該更なる発光重合体が選択的に堆積されることにより、該第１とその他の更なる電極パターンの１つと接触し、別の発光重合体材料は該第１とその他の更なる電極パターンの別の１つと接触する。
【００２１】
好ましくは、該更なる発光重合体と別の発光重合体材料は、すくなくとも赤、緑、青の発光重合体の領域配列からなることによって、該櫛歯状の電極パターンの１つと第２電極との間に引加される電圧によって第１多色画像が表示され、該櫛歯状の電極パターンの別の１つと第２電極との間に印加される電圧によって第２多色画像が表示される。
【００２２】
1つの領域の重合体材料の厚みは、他領域の重合体材料の厚みと異なるように配置される。これらの領域は主に円形をしており、1つのドメインの面積は別のドメインの面積と異なる。さらに、1つの領域の重合体材料の分布密度は、他の1つの領域の重合体材料の分布密度とは異なるので、階調色を表示することができる領域が提供される。
【００２３】
本発明の別の態様において、第1の重合体材料は実質的に可視光に対して不透明であるよう選択され、第2の重合体材料は第1の色の光を透過できるよう選択される。
【００２４】
本発明の更なる態様において、第1の重合体材料は絶縁重合体材料から成り、そして、第2の重合体材料は導電性の重合体材料から成って、該絶縁体重合体材料層を通過しており、当該パターン方法では、さらに該導電性材料と電気的接続される電極パターンを形成することにより、絶縁重合体材料の下にある層と電極パターンとの間の導電的相互接続をおこなうものである。
【００２５】
さらに、溶媒は、芳香族化合物および／または塩素化炭化水素溶媒から成るのものが選ばれる。
【００２６】
さらに、液滴または液滴（複数）は、インクジェット式ヘッドを使用して堆積される。
【００２７】
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様による方法に従って製造される発光デバイスを提供する。
【００２８】
本発明の第3の態様によれば、本発明の第１の態様による方法に従って製造される色フィルタを提供する。
【００２９】
本発明の第４の態様によれば、本発明の第１の態様による方法に従って製造される導電性内部接続を有する電子デバイスを提供する。
【００３０】
本発明の第５の態様によれば、第2の態様の色フィルタおよび／または第３の態様の光学フィルタおよび／または第４の態様の電子デバイスからなるディスプレイデバイスを提供する。
【００３１】
本発明の第6の態様によれば、第1の態様による方法から成る電子デバイスを製造する方法が、提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の内容が以下図面とともに例示的に説明される。
【００３３】
図3Aから図3Cまでを参照すると、基板2は、図1に関して以前記載されたのと同じ方法で形成されるITOから成る導電電極層4を保持する。絶縁体層14は、絶縁重合体であって、好ましくは、例えば、ポリスチレンあるいは、その共重合体のようなアルキル鎖およびベンゼン環を含んでいる重合体材料から成る。この層は、図3Bに示すように、スピンコーティングのような適切な工程で導電電極上へ堆積する。絶縁体層14は適切な溶媒中の絶縁重合体を溶かすことによって溶液として堆積する。そして、好ましくは、芳香族ないし塩素化炭化水素溶媒、例えばトルエン、キシレン、トリメチルベンゼンテトラメチルベンゼン、シクロヘキシベンゼン、またはそれらの混合物のような芳香族ないし塩素化炭化水素溶媒から成る。キャリア注入およびブロッキング動作を改善するためにホール輸送層が、電極層および絶縁層の間で任意に形成できる。このホール輸送層は、絶縁体層堆積のために使用される溶媒に対し不溶性であることが必要となる。たとえば、エチレンヂオキシフェン重合体（PEDOT）、ピロール重合誘導体、あるいはアニリン重合体は、トルエンまたはキシレンに溶解しない。
【００３４】
発光共役重合体が、共役重合体の溶媒溶液の一連の液滴として絶縁層上に堆積する。そのような液滴の１つ16が、図3Bに示される。任意の適当な堆積装置によって、一連の液滴が堆積される。図3Cに示すように、インクジェット式印字ヘッド18は特にこの目的に適している。当該ヘッドは基板上の絶縁体層14に対して縦方向および横方向に走査されるので、発光重合体は、あらかじめ決められかつ正確に制御されたパターン内に堆積される。
【００３５】
共役重合体の溶媒は絶縁体層14の材料を溶解することが可能となるように選択される。したがって、共役重合体の溶媒は、絶縁層用の溶液に用いられるのと同じ溶媒である。しかし、共役重合体の溶媒が絶縁層用の材料を溶解する限り、異なる溶媒を用いることができる。それゆえ、例えば、上記したように絶縁体層の材料がポリスチレンである場合、キシレンが、絶縁体層用のスピンコーティングのための溶液として使用され、一方、トルエンが、発光共役重合体材料の溶媒として使われてもよい。共役重合体および絶縁重合体は、少なくとも共通の溶媒を有することを必要とする。
【００３６】
堆積した液滴20の溶媒は、また、絶縁体層材料も溶かすことが可能であるので、絶縁体層と接触している堆積液滴は、共役重合体および絶縁重合体を含む溶液から成る。これらは、図4に示される液滴内の破線と直線22および24によって示される。
【００３７】
重合絶縁体層および発光共役重合体は、混合体の液滴が乾燥して固体フィルムとなる際、2つの重合体材料の間で位相分離が生じるように選択される。
【００３８】
この混合での自由化エネルギー変化（G）は、エンタルピー項（H）およびエントロピー項（S）の2つの項ら成り、その組合せのエントロピーについては次の式で表現される。
G=H-TS    （1）
エンタルピー項は、2つの構成要素間の相互作用エネルギーから生じる。2つの重合体の混合物は、エンタルピーを有する：
H=VzwΦ1Φ2/VS（2）
ここでVは総体積、zは配位数（最も隣接した分子の数）であって、wはw=（ε11+ε22）/2−ε12でに与えられる相互作用エネルギーである（εijは、構成要素iとjとの間の接触のエネルギー）、Φiは構成要素iの体積、VSは相互作用している部分の体積である。w＜0の場合、G＜0であるので混合物は安定しており、位相分離は生じない。w＞0の場合、混合物はエンタルピーが増加するが、しかし、混合物の安定性は、式(1)で示すエントロピー項Sを含んでいる自由エネルギーGによって決定される。2つの重合体の混合物によるエントロピ-の条件は次式で与えられる。
TS=kT(Φ1V/V1*lnΦ1+Φ2V/V2*lnΦ2)（3）
ここでkがボルツマン定数で、Viはiの重合体体積である。原子または小さい分子と比較して、重合体は非常に大きい体積Viを有する、したがって、組合せエントロピーは混合物の自由エネルギーに対してごくわずかに貢献する。従って、重合体が十分な分子量（Mw＞1000）を有しかつ、相互作用エネルギーwが正のとき、2成分要素重合体系は不安定であり、その結果、2成分要素混合体が溶液系から乾燥させられると位相分離が生じる。
さらに、より大きい分子量（Mw＞50,000）および相互作用エネルギーを有する重合体系では、本発明にとって望ましい強い位相分離が生じる。
【００３９】
例えば、図5A、図5Bおよび図5Cに示される重合体材料が用いられることがある。ここで、図5Aは、ポリスチレンの絶縁層材料の構造を示し、図5Bと図5Cは、発光共役重合体材料の構造を示す。これらは、芳香族およびアルキル鎖を含むのでトルエンまたはキシレンのような芳香族炭化水素溶媒に溶ける。図5Aのポリスチレンのような重合体の主連鎖はアルキル鎖からなる。これは、柔軟性があり、多数の可能な形態をとることができるので、結果としてコイルのような構造になる。他方、共役重合体の主鎖として、図5Bには、緑色発光重合体であるF8BT（9,9-デオクチルフロレン-co-2,1,3-ベンゾシアゾール重合体)  図5Cには、青色発光重合体であるPFO（9,9-デオクチルフロレン重合体)）が示され、また赤色発光重合体であるCN-PPV（シアノ置換重合体(p-フェニレン基ビニレン）がある。これらは鎖に沿って共役されており、それにより電子が主鎖から非局在化しているため、その結果、剛質な棒状鎖構造となる。固体の状態において、2つの重合体は、お互いに溶融しない。それは、それらの鎖特性に違いがあるので大きな相互作用エネルギーが生じエントロピー項に若干の減少があるからでる。共役重合体は、一般に少なくとも一部で、剛性の棒状鎖構造を有する。故に、コイルのような鎖構造をもつ重合体は位相分離の強度という観点から絶縁体に適している。それゆえ、図4に示される液滴で予想される内容は2つの重合体材料および溶媒の混合物である。しかし、2つの重合体材料間で強い位相分離が生じる。溶液中の溶媒は、乾燥した残留物を残すために蒸発することになる。それ故、乾燥した堆積物、残留物は、2つの重合体材料の間で区別されるサブドメインを形成する。
位相分離が生じたとしても、乾燥した残留物は図6で示す組成物を有することが可能である。ここでは、重合体材料のうちの1つは他の重合体内で小球として 乾燥し、これら材料のうちの1つは、乾燥した液滴フィルムの上表面から連続的にのびている材料である。
【００４０】
しかしながら、もし溶液の液滴が乾燥してからその残量物の厚さがそれほど厚くない（500 nm、典型的な厚さが、30から300ナノメートルの間）状況下で、重合体材料を強い位相分離が確実に起こるように選択された場合、乾燥した残留物が図7で示すような構造を有することは、予想外なことであった。図7に示される構造は、2つの重合体材料間で生じる位相分離によってこの２つの材料間の相互作用が最小となるために形成されると考えられる。残留物の薄い層の横断面は実際には図8で示すような外観となる。そして、顕微鏡下で見ると、乾燥した液滴の典型的平面図は、2つの重合体材料の非常にはっきりしたサブドメインとともに、図9で示すような外観を呈する。ここで、各々の重合体材料は、1つのドメインでフィルム全体にわたってその底面からその上部まで貫通している。乾燥時間が数百ミリ秒から約10秒の場合、図9のドメインの大きさは、0.5ミクロンから10ミクロンまである。
【００４１】
共役重合体溶液の液滴が絶縁層上へ堆積されると、底面絶縁層と上面共役重合体層の２つの層が形成されるか、あるいは、絶縁層と共役重合体層との混合体層が形成されると考えられる。２つの層が形成される場合、発光デバイスとして機能しない。なぜならば、発光重合体は電気的に１つの電極から分離されているからである。さらに、混合体層が形成される場合、絶縁体の大量の不純物を有する共役重合体は発光デバイスとしての好ましい特性を期待できない。
【００４２】
上記したように、重合体材料のうちの1つは絶縁体材料として選択され、電極層4に堆積された重合体材料14の当初の層が絶縁層の場合、堆積した液滴16に溶融する絶縁材料は、堆積した液滴内でその端部領域へと移動していく。液滴が溶媒の蒸発によって乾燥すると、より多くの絶縁体材料は乾燥した液滴の中央よりも乾燥した液滴の端部に存在する。
【００４３】
さらに、本発明によれば、次の液滴が堆積する場合、絶縁体重合体材料は、乾燥した液滴の端部に移動し、図10で示す構造を提供することがわかった。ここで、乾燥した液滴の中心部はほとんど主に発光重合体材料から成る。それゆえに、絶縁体の分布密度およびドメイン中の発光重合体材料は、堆積する液滴数を制御することによって制御できる。堆積する液滴範囲内の移動について、図11および12とともに説明する。
【００４４】
共役重合体材料の溶液である堆積した液滴は、図3Cに示される液滴16のようなものであり、重合体絶縁材料である以前に堆積した層を覆って広がっている。さらにその直径は、液滴および絶縁体材料1の表面張力（表層の自由エネルギー密度）および液滴および絶縁体材料間の界面張力（界面自由エネルギー密度）によって決定されるとみなされる。
【００４５】
液滴内の溶媒が蒸発すると、基板に堆積される第1材料の残留物16の断側面プロファイルは予想できない。当該プロファイルは予測されたような半球状のものではなく、図7に示されるリング形のものである。ここでは、隆起部が周辺部で形成され、中心部で隆起部に囲まれて比較的薄いフィルムないし層で形成される。
【００４６】
乾燥した液滴の形状、絶縁材料および共役重合材料のサブドメインは、相当する材料の溶液特性および乾燥条件を含むいくつかの要素の影響をうける。これについて、以下に説明する。溶液の有機重合体液滴が表面に堆積する場合、図11に示すように、少なくとも3つの堆積モードがあることが分かった。各々は、溶媒が蒸発した後では、表面上で溶質の残留フィルムの異なる断面プロファイルとなる。第１の堆積モードは、収縮型堆積と呼ばれ、図11 (a)に示す。このモードにおいて、最初に表面に堆積される場合、乾燥した溶質28の横方向の寸法または直径は溶液の流動液滴28の直径より小さく、この概要が図11(a)の最も外側の点線で示される。このことは、液滴28が乾燥する間、縮むことを意味する。液滴28の接触角度が比較的大きく（たとえば、40°より大きい）堆積する溶液による受け取り面の濡れ性が比較的弱い場合、収縮型堆積が起こることがわかった。疎水性表面上の水溶液液滴の堆積は、収縮タイプ堆積の１例である。なぜなら、表面に対する液滴の接触角度が大きく表面上で水に対する濡れ性がないからである。このように、例えば、水をベースとしたPEDOT溶液がポリスチレン・フィルムの上へ堆積する場合、この収縮タイプ堆積が観察される。
【００４７】
第2のモードは、メサ・タイプ堆積であって、図11(b)に示される。このモードにおいて、乾燥時における液滴28の少量の縮みが、また、観察できる。しかし、収縮タイプ堆積と対照的に、縮んでいる間でも溶質の堆積が生じる。その結果、堆積フィルム26は、メサ形のプロファイルを有し、直径は、溶液の液滴28の最初の直径と同じ寸法となる。溶液の表面張力が高く（たとえば、30mJ/m2より大きい）溶液が堆積する表面に対し濡れ性を有する場合、メサ・タイプ堆積が起こるとわかった。水溶液が親水性表面または無機基板上へ堆積するときに、メサ・タイプ堆積を起こすことができる。これは、水が高い表面張力を有し親水性表面に対し、良い濡れ性を有しているからである。たとえば、水をベースとしてPEDOT溶液がガラス製基板上に堆積するときに、メサ・タイプ堆積が観察できる。PEDOTは導電性の重合体である、ゆえに、下部電極がこのような導電性重合体を用い、さらにその後、図14(a)および15に関連して記述されるように、ガラス上に個々の電極パターンとして形成される場合、このメサ・タイプ堆積が観察できる。
【００４８】
最後のモードは、図11(c)に示されるリング・タイプ堆積である。このような堆積から生じているフィルムは、コーヒーが固体の表面にこぼれたあと、残される残留物のフィルムと同等視される。リング型堆積28において、大部分の溶質は液滴10の端部に堆積する。それによって、端部のまわりの溶質の隆起30および中央領域の溶質の薄膜32の隆起が形成される。接触角度が比較的少なく（たとえば30°未満および好ましくは20°未満）、受け取り表面上の溶液の濡れ性が比較的良い場合、リング型堆積が生じる。リング型堆積の場合、受け取り表面上の液滴の接触線は、固定され、乾燥の間、移動しない。これは、液滴10が乾燥するにつれ、接触角度が減少することを意味する。溶液の表面張力が低い（たとえば、30mJ/m2未満）ときに、これが生じる。
【００４９】
固定された液滴28の内部では蒸発がさかんになるにつれ流体の内部流34が生じ、図12において示すように容積効果36および38が生じる。盛んな蒸発効果36によって、液滴28の端部および中央のそれぞれの領域で、溶媒の蒸発の速度に違いが生じる。より高い蒸発率が、中央部領域よりも端部領域で観察される。それは溶媒分子がより容易に端部領域から逃げるからである。液滴10内の流体の内部流れ34は、この違いを補償するために発生する。しかし、接触線が固定され液滴の体積が増加するので、液滴の形状は変わる。このように、図11(c)または図12に示すように、端部領域の体積変化は、中央部領域のそれより小さい。端部および中央領域での体積変化のこの違いによって、内部流れが生じる。したがって、これらの2つの効果故に、中央部から端部への内部流れが、この堆積モードで受け取り表面で乾燥している液滴内で発生する。
【００５０】
この内部流れ34は、中央部から端部へ溶質を運搬する。蒸発速度が増加するにつれ、内部流れ30の速度も増加するので、この早い蒸発速度を液滴の範囲内で溶質の移動を強化するために利用されることがある。たとえば、この蒸発速度は、低い沸点溶媒を使用し、乾燥の間温度を上げるか、液滴のまわりの溶媒の蒸気圧を下げることで、増加することができる。効果的にこの構造上を通過するガス（たとえば、乾燥空気、窒素またはアルゴン）の流れはこの圧力を下げ、結果として、蒸発速度が増大する。これらの技術は、単独でも組み合わせでも可能である。
【００５１】
本発明では、溶液は溶媒、絶縁重合体材料および発光重合体材料から成る。図4に示される堆積された液滴は、固定した接触線を示す。したがって、図12に示すように、このような内部流は、図4に示される液滴20で起こる。絶縁重合体および共役重合体は、乾燥時に位相分離が生じるように選ばれる。しかし、驚くべきことに、流体の流れは、絶縁重合体材料よりも発光重合体材料に多大の影響を及ぼすことがわかった。故に、絶縁重合体材料は乾燥液滴の端部に急速に移動し、図10に示すような発光ドメイン構造を提供することが予想外に見出された。絶縁重合体材料が乾燥液滴の端部に急速に移動することは予想もしなかった効果であり、この現象は、低価格発光素子を提供するのに有利であることが認識された。
【００５２】
図10に示される構造は、図13に示すような第２電極がその上に堆積された場合、発光デバイスとして有効に使用されることが認識される。これは、乾燥した液滴の中心ドメインが、第1電極4と接触するよう下に伸びている発光重合材料だけからなっているためである。それゆえに、図13に示される構造の電極4および10の間に適当な電圧が印加されると、１つの電極から他の電極へ流れる電流は、主に中心ドメイン38内を流れる。これは、当該構造では、主に、絶縁材料１４に囲まれた導電中心ドメインからなるためである。したがって、中心ドメイン38は光を発する。好ましくは、当該液滴は円形のドメインを形成するように堆積する。
【００５３】
液滴16が基板上の所定のパターンに選択的に堆積することによって、発光パターンが比較的安いコストでできる。さらに、液滴は図3に示されるヘッド18のようなインクジェット式の印字ヘッドによって堆積するので、大面積の処理が容易であり、従って、大小の寸法の静止画ディスプレイが効率的に製造できる。
【００５４】
上部電極10はカルシウムとアルミニウム、アルミニウムとLiFなどの２層、あるいは、カルシウムとアルミニウムとLiFとの３層のような適当な導電材料を蒸着堆積によって、あるいは導電重合体材料のスピンコーティングによる溶液中の堆積で形成される。もしいくつかの分離されたドメインが所定のパターンによって基板につくられる場合、例えば、図2に示される表示を製作することが必要とされる場合、全ての導電相互接続により、単一の製造工程で個々の発光ドメインを形成することができ、したがって効率的な製造ができる。
【００５５】
又、異なる発光重合体がさまざまな発光ドメインを形成するのに用いられる。
それゆえに、たとえば、図2に示された「STOP」メッセージは、赤色発光重合体で形成し、「forward」と「back」のシンボルは緑色発光重合体によって形成されることができる。したがって、スピンコーティング技術によって成し遂げるのが極めて困難である多色の固定したパターン・ディスプレイが直ちに、そして効率的に形成できる。
【００５６】
図13に関して記載された製作方法では、下部電極4は、連続する単一電極として形成される。ゆえに、幾つかのドメイン38がディスプレイに存在し、電極4および10の間で電圧が印加されると、全てのドメインが発光の色にかかわりなく、同時に光を発する。
【００５７】
しかし、発光重合体が選択的に液滴としてインクジェット式印字ヘッドを使用して、微妙な制御下で堆積することにより、電極4および／または電極10は、お互いに電気的に分離した個別電極ないしパターンとしても形成することができる。図14はその例を示す。ここでは、４つの4Aから4Dの電極パターンが自動車の計測パネル内で個別に選択的に動作するよう形成される。即ち、燃料計と温度計のシンボル40、42は、電極パターン4Aへの電圧印加によって同時に表示されるよう形成され、主要システムの警告メッセージ44、46、48は、各々個別の電極パターン4B、4C、4Dへ電圧を印加するにことによって選択可能となる。
【００５８】
図14で認識されるように、発光重合体がコンピュータ制御下でインクジェット式印字ヘッドによって堆積されるので、このようなディスプレイの文字および数字が容易に製造できる。例えば、燃料計40のための文字「E」および「F」などである。
【００５９】
下部の電極4は、また、互いに櫛歯状のパターンとして製作することができる。このようなパターン4Fおよび4Eが図15で示される。パターン4Fおよび4Eは個別に活性化できる。またインクジェット式ヘッドによって微細な制御で発光重合体材料が堆積されるので、発光重合体材料の第1のパターンはそのパターンの１つ（例えば4E）の一つと接触する様に伸びているドメインを提供するために堆積される。そして、発光重合体材料の第2のパターンは櫛歯状パターンで第2のものと接触する様に伸びているドメインを提供するために堆積される。
【００６０】
光重合体材料のパターンの各々は、赤、青,緑の発光材料から成ることができ、単一色の発光材料に、限られない。図3cに示すように、液滴16の溶質として発光重合体材料を適切に制御することによって、赤、緑、青発色光の発光材料のマトリックス配列を櫛歯状電極の各々について形成することができる。それゆえに、電圧を電極のうちの1つたとえば電極4Eに印加することにより、1つの多色画像が表示され、電圧を他の電極4Fに印加することによって、別の多色画像が表示される。櫛歯状電極パターンを慎重に製作することによって、このパターンのうちの3つが基板上に形成され、各々が発光重合体材料のパターン化されたマトリックス配列を有する。それ故、当該表示では、櫛歯状電極に連続的かつ選択的に電圧を印加することによって３つの異なる多色品質の画像を提供することができる。
【００６１】
櫛歯状電極は、ITOまたは導電性の重合体材料など適切な導電性の材料からも製作できる。選択材料として、例えば、PEDOTなどの導電性の重合体材料を用いて、シャドーマスクまたはフォトリソグラフィック工程の代替としてインクジェット式印字ヘッドにより、液滴を堆積することで、櫛歯状電極が形成される。
【００６２】
多層画像ディスプレイが、シャドーマスクまたはフォトリソグラフィを用いずに製作できるので、比較的大きい面積を製作でき、故に本発明の方法では比較的安いコストで、比較的大きい面積、多層画像、多色画像、例えば、広告表示などの写真品質の表示が実現できる。さらに、多層画像表示が図14に示されるようなディスプレイにおいて、効果的に使われる。図14に示される警告メッセージ44、46、48は、デバイスの共通領域内で、例えば、櫛歯状の単一の３つの電極パターン上に形成される。これにより櫛歯状電極パターンへ電圧を印加することによって適当なメッセージが表示情報の品質を落とすことなく表示できる。
【００６３】
インクジェット式印字ヘッドによりデバイスの発光領域を形成することでスピンコーティング技術を使用するのと比較して、更なる効果をもたらす。スピンコーティング技術の使用は、実際問題として、モノクロ・ディスプレイの製作には役に立つが、一方、本発明は多色画像表示を形成するのに用いることができる。しかし、もし、発光重合体がスピンコーティングによって選択領域に堆積する場合、該堆積される発光重合体の組成や厚さはデバイスの領域領域によって容易に制御することができない。実際には、スピンコーティングの場合発光重合体は実質的に同じ厚さと組成になる。
【００６４】
典型的な赤、緑、青色の発光重合体材料の輝度特性が図16に示される。この図から図13に示されるデバイスのドメイン38用に、赤色発光重合体VTRのための電極4および10の間で印加される電圧、即ち閾値電圧は、緑色発光重合体VTGの印加電圧より低く、さらにそれは、青色発光重合体VTB用の印加電圧よりも低い。3つの重合体の典型的閾値電圧は、以下の通りである。
VTR = 2Volts;  VTG = 2.2Volts;  VTB = 3Volts
【００６５】
人間の目は、緑の光に最も感度が高い。それ故に、緑色重合体材料は、図16から解るように、印加電圧とともに最も急傾斜で立ち上がる輝度特性を有する。さらに、図16から、印加電圧によって、3つの色間の照明度（すなわち認識された輝度）の差が変わることが解る。
輝度は、以下の3つの主な方法で制御できる：
a) 重合体材料が駆動される発光領域の厚みを変化させる。厚みが増加する場合、電流は減少し、故に領域は暗めになる。
b) 発光領域の面積を変化させる。暗い表示とするには、面積を減ずる。
c) 駆動技術を変化させる。発光ドメインを駆動するに使用される電圧パルスの振幅ないし周期を変化させる。
【００６６】
実際問題として、赤、緑、青の発光重合体を含む多色ディスプレイでは、比較的高い駆動電圧、通常少なくとも10ボルトが使われるので閾値電圧の変動による３つの重合体の輝度の違いは、目立たない。典型的動作電圧が、図16の電圧V1によって示される。
【００６７】
しかし、比較的高い電圧が使われるので、高い直流電流による発光領域のバーンアウトを回避するため、パルスの周期は短くなる。
【００６８】
発光領域の大きさは、堆積する液滴の量によって制御される。インクジェットヘッドの条件を修正することによって液滴の量を変えることができる。乾燥前に液滴を連続して堆積することにより、発光領域の寸法を大きくし、あるいは、ドメイン内の発光材料と絶縁材料の密度分布、即ち、ドメイン内の発光材料のある面積と絶縁材料のある面積との比率を制御できる。
【００６９】
したがって、本発明においては、発光ドメインの輝度は、液滴の堆積によって容易に制御される。
【００７０】
再び図7、9、10および13を参照すると、発光重合体の溶液の液滴が絶縁重合体材料の層上へ堆積されて、乾燥される。その結果乾燥した液滴は図7および9で示すような、絶縁重合体材料と発光重合体材料の各々のサブドメインを含んだ形状を示す。もしこのような乾燥液滴が一対の電極の間に配置され、電圧が印加されると、発光材料のサブドメインだけが光を発する。しかし、更なる液滴が初めに堆積した液滴の上へ堆積する場合、絶縁体重合体が液滴の端部に急速に移動し、乾燥すると、乾燥した液滴は図10で示す外観を呈す。これは、発光重合材料を含む中央領域と乾燥液滴の端部に向かって配置された発光材料の非常に狭くかつ数が少ないサブドメインを含む。堆積した液滴の溶媒によって溶かされた絶縁材料層14は、図10に示される隆起域50を形成するために比較的急速に乾燥液滴の端部に移る。図9に関して、上記と同じ電圧が図13に示される構造に印加される場合、乾燥した液滴の同じ領域で、図9に示される構造は、発光しない絶縁重合体材料のサブドメインの比較的大きい領域を含み、かつ図13に示される構造よりも少ない光を発するだろうと認識できる。驚くべきことに、実際問題として、相対的に少ない数の液滴で乾燥液滴が図9に示されるサブドメイン型構造から図13に示されるドメイン構造に変換されることが本発明によって分かった。更なる液滴が堆積する場合、大きな中心領域はさらにより厚くなり、再び輝度が減る。あるいは、液滴の位置が中心ドメインの寸法を増大きくするために制御され、輝度を増す。
【００７１】
故に、赤、緑、青の発光重合体材料の発光特性における変動は、様々な色の発光ドメインを形成するために堆積する液滴の数によって均質化されるか変動することが認められる。
【００７２】
例えば、デバイスが赤色、青色の発光領域を含むことを必要とする場合、青の発光ドメイン（絶縁体材料のサブドメインをほとんど残さない）をつくるよりも赤の発光ドメイン（少しの放出を減らすために絶縁体のサブドメインを去ること）をつくるのに、より少ない数の液滴が使用される。
【００７３】
本発明のこのような態様では、たとえ相対的に高い動作電圧を必要としなくても各々の色発光重合体からの発光による多色表示が実現可能となるという利点を有する。
【００７４】
また、本発明のこのような態様では、いかなる1つの色の表示において、発光輝度を変化することができる。この方法では、例えば、赤い色領域での表示をとると、表示の中心部での赤色発光領域は表示の周辺領域に位置する赤領域より低い輝度を提供するように形成される。これにより、表示を観る者にとり視野全体の非一様性を補正できる。したがって、デバイスから発するいかなる色の間での諧調性ないしグラデーションを実現できる。
【００７５】
また、このいかなる色の諧調性も実現できることにより、例えば車両および航空機において使用される計測器ディスプレイのように、表示面積全体の発光輝度が既知の発光技術で問題となるような場合であっても、ディスプレイの効率的製造に役立つ。色のグラデーションについては、周知の従来の技術によっては得られることができない静止画写真のディスプレイを達成することが可能である。
【００７６】
上記した好適な実施例において、堆積した液滴は溶媒中に発光重合体の溶液から成り、予め堆積された重合体層は絶縁重合体材料である。しかし、これら２つの重合体材料が挿入されるので絶縁重合体材料の溶液が予め規定された発光重合体層上へ一連の液滴として堆積される。これにより、発光する背景に対して非発光の領域を有する（主に、先に述べた好適な実施例によって提供される画像の逆の場合）ようなデバイスが提供できる。
【００７７】
さらに、今まで、赤、緑、青色の発光領域を特徴としているディスプレイについて記載されたが、白色光を含む他の色の光を発することができる発光重合体もまた、使うことができる。
【００７８】
さらに、発光領域は、赤、緑、青色が互いに近接し観る者が望ましい色の領域を提供するようにこれら色の混合の発光領域を形成してもよい。
【００７９】
発光重合体は、主鎖または副鎖に少なくとも一つのフルオレン、p-フェニル、p-フェニレン、ビニレン、チオフェン、ベンゾシアゾール又はトリアリラミンを含む構成の重合体としてもよい。これらのグループから成る共役重合体は、光重合体に最も適している。発光重合体は、炭化水素溶媒、特に芳香族炭化水素溶媒、例えばトルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、トリメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、あるいはそれらの混合体に溶融できるアルキル鎖であってよい。
【００８０】
絶縁用には多くの絶縁重合体が、公知である。それらの中で、炭化水素溶媒、特に芳香族の炭化水素溶媒に可溶の重合体が、より望ましい。このような重合体は、アルキル鎖および芳香族から成る。
【００８１】
本発明の方法は、また、発光デバイス以外のデバイスを製作するにも利点がある。第2の重合体材料のドメインが、第1の重合体材料の層に埋められて、囲まれている。さらに、第2の重合体材料のドメインは、第1の重合体材料の層を通って延びている。これらのドメインの特性は発光デバイスに有利である。それは、発光材料はこれらの材料が発光するために駆動電圧を印加する電極と電気的に接触して作られるからである。
【００８２】
さらに、これらのドメインは第1の重合体材料の層で埋められ、第1の材料の連続する層の選択領域を溶かすことによって形成される。故に、そのドメイン内、第１材料ないしそれらの間隙においてピンホールがない。それゆえに、第2の電極が堆積するとき、第１および第２の電極の間で短絡は起こらない。このようなドメインの基本的構造は、別の材料で囲まれかつそのなかに埋め込まれて延長しており、光学フィルタ特に図18に示すようなカラーフィルタを製作するのに便利である。故に本発明方法は、このようなフィルタを作るために都合よい。
【００８３】
図18に示される色フィルタは、実質的に可視光を通さない重合体の不透明な領域５０、とそこに埋め込まれ、それぞれ、緑、青、赤光を透過できる透明領域52、54および56で形成されている。他の色を通過できる材料も、使われる。したがって、色フィルタは基板上に不透明な重合体材料の層を形成し、選択的に堆積することで容易に製作できる。この場合、上記の発光デバイスで記載したのと同じような方法で、インクジェット式ヘッドによって、赤青緑の透過重合体溶液のような色のついた重合体溶液の液滴を使用しておこなわれることが望ましい。液滴の溶媒が重合体層を溶解し２つの重合体間で位相分離が生じる場合、 着色した重合体が既存の重合体に埋め込まれる。この場合、この重合体は不透明であり、当該重合体はシャドーマスクとして機能し、堆積したカラー重合体はステンドグラスの効果と同様にカラー・ウインドウとして役割を与える。発光領域は、この重合体層を溶解し、堆積した液滴内へ重合体層が移動し、乾燥時に位相分離が生じることで形成される。光透過領域および当該領域と不透明材料との間の境界において、ピンホールは発生しない。光透過領域は、コンピュータ制御下でインクジェット式印字ヘッドを使用することによりかなり正確に形成できる。また、たとえば、液晶ディスプレイのようなディスプレイデバイスのカラーフィルタあるいは、装飾効果をねらったようなものとして、光学的フィルタが使われる。
【００８４】
垂直方向の相互接続は、本発明の方法が有利に使われる他の実施例である。導電重合体溶液の液滴が、基板上の絶縁層へ堆積される。液滴の溶媒が絶縁体層を溶解し、２つの重合体間で位相分離が生じると、導電重合体は絶縁層内に埋め込まれる。これは、1本の電極が絶縁層によって分離された他の電極に接続するのに役立つ。この技術では、三次元導電構造を形成することができる。これは、集積回路、回路基板、多層の受動的電気デバイスまたはハイブリッドＩＣにおいて必要である。導電性および絶縁体重合体として、たとえば、それぞれ、PEDOTおよびポリビニールアルコール（PVA）が使われる。
【００８５】
このようなデバイスの実施例が、図19に示される。図19に示されるデバイスでは、半導体層64内に形成されたソースおよびドレイン領域60、62とゲート電極66を有する薄膜トランジスタ58を含む。ゲート電極は、薄膜絶縁体68によって、半導体層から切り離され、水平方向の導電相互接続70および垂直方向相互接続72（ホールを介して）によって電気的に半導体層に連結する。もし、絶縁体68が重合体材料から成る場合、垂直方向の相互接続は本発明の方法を使用して作られる。さらに、また導電性の垂直相互接続とゲート電極との間の水平方向の相互接続は、インクジェット式ヘッドを使用して作ることができる。本発明の方法は、また、集積回路内でのさまざまな水平相互接続パターン間の垂直相互接続を形成するのに用いられる。
【００８６】
本発明の方法によって形成される垂直相互接続を含む集積回路は、また、例えば液晶ディスプレイのようなディスプレイデバイス内で使用される。
【００８７】
上記のとおり、本発明の方法は、例えば電気光学デバイス、ディスプレイデバイス、半導体デバイスその他のデバイスのような電子デバイスの製造に適用される。電気光学デバイスには液晶デバイス、有機的なエレクトロルミネセントデバイス、無機的なエレクトロルミネセントデバイス、電界発光デバイス（FED）、プラスマデバイス、電気泳動デバイスおよびその他のディスプレイデバイスが含まれる。特に、本発明の方法は、また,画素回路、駆動回路、上記電子デバイスに用いるアクテブ又はパッシブ基板での配線、あるいは、エレクトロルミネセントデバイスの発光層のようなパターン化された機能層の製造にも用いられる。
【００８８】
以下、本発明により製作されるディスプレイデバイスを使用しているさまざまな電子装置について説明する。
【００８９】
モバイル・コンピュータ
以下、上記の実施例のうちの1つに従って製作されるディスプレイ装置がモバイル・パソコンに適用される例について説明する。
【００９０】
図20は、このパソコンの構成を例示している等角投影図である。図面において、パソコン1100はキーボード1102およびディスプレイ装置1106を含む本体1104を備えている。ディスプレイユニット1106は、上記記載のごとく、本発明によって製作されるディスプレイ・パネルを使用して構成される。
【００９１】
携帯電話
さらに、次にディスプレイデバイスが携帯電話のディスプレイ部分に適用される実施例について説明する。図21は、携帯電話の構成を例示している等角投影図である。図面において、携帯電話1200は、複数の動作キー1202、受話器1204、送話器1206およびディスプレイ・パネル100を備えている。このディスプレイ・パネル100は、上記の通りに、本発明のディスプレイ装置を使用して構成される。
【００９２】
デジタル・スチルカメラ
さらに次にファインダとしてOELディスプレイデバイスを使用しているデジタル・スチルカメラについて説明する。図22は、デジタル・スチルカメラの構成および外部装置への接続を例示している等角投影図である。
【００９３】
従来のカメラは光に敏感な材料を塗布し、その塗布された材料の化学変化によって物体の像を記録する感度フィルムを使用していた。一方、デジタル・スチルカメラ1300は、、例えば、電荷結合デバイス（CCD）のような光電子変換によって物体の光学像から画像信号を発生する。デジタル・スチルカメラ1300は、CCDからの画像信号に基づく表示を実行するためケース1302の後ろ側で、OEL素子100を備えている。このように、ディスプレイ・パネル100は、物体を表示するためのファインダとして機能する。光学レンズおよびCCDを含む光学受理ユニット1304は、ケース1302のフロント側面（図面の後ろ）に構成される。
【００９４】
カメラマンがOEL素子パネル100で表示される物体画像を決定して、シャッタを押すときに、CCDからの画像信号が送られ、回路基板1308のメモリに格納される。デジタル・スチルカメラ1300で、映像信号出力ターミナル1312とデータ通信のための入出力ターミナル1314がケース1302の側面に備わっている。図面に示すように、それぞれ、テレビ・モニタ1430およびパソコン1440は必要に応じて映像信号ターミナル1312および入出力ターミナル1314に接続している。回路基板1308のメモリに保存される画像信号は、与えられた動作によって、テレビ・モニタ1430およびパソコン1440へ出力される。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
図20に示されるパソコン、図21に示されるポータブル電話および図22に示されるデジタル・スチルカメラ以外の、電子装置の例としては、OEL素子テレビセット、ビュー-ファインダ-タイプおよびモニタータイプのビデオテープレコーダ、車ナビゲーションシステム、ポケベル、電子ノート、ポータブル計算機、ワープロ、ワークステーション、TV電話、ＰＯＳシステム（POS）ターミナルおよびタッチパネルを備えたデバイスを含む。もちろん、上記のOELデバイスは、これらの電子装置のディスプレイ部分だけでなくディスプレイ部分を取り入れる装置の他のいかなる形式にも適用できる。
【００９６】
さらに、本発明により製作されるディスプレイデバイスは、また、非常に薄く、柔軟で軽いスクリーン-タイプの大画面TVに適している。このような大画面TVは壁に接着するか吊り下げることが可能である。不使用時には、このような柔軟性のあるTVは巻くことができる。
【００９７】
上述した説明は実施例として与えられが、当業者であれば、本発明の趣旨の範囲内において、これらの改良、修正がなされることが認識される。たとえば、当該技術分野の当業者であれば、基板、プレパターン材料、および目的材料で、非非重合体材料を含む広く多様な組合を個々に、そして、一緒に選択できると認識される。さらに、プレパターン材料の様々な形、寸法が使われることも認識される。例えば、第2の目的材料による選択された輪郭は、第2の目的材料に対し濡れ性を有する第1のプレパターン材料による一つの輪郭を使用するか、第2の目的材料に対して濡れ性を有しない第1のプレパターン材料の2つの輪郭を使用して、かついずれの側も制限するように形成されることが更に認識される。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は、静止画像発光デバイスの概略断面図である。
【図２】図２は、図1において例示される発光デバイスを含む静止画像表示デバイスの概略図である。
【図３】図３は、図３Ａ乃至３Ｃは、本発明の実施例に関する発光デバイスの製造工程を示す。
【図４】図４は、図３Ａ乃至３Ｃに例示される方法によって堆積する液滴の図式的断面図を示す。
【図５】図５Ａは、本発明の方法を実施するに適切な絶縁重合体材料の構造を示す。図５Ｂおよび５Ｃは、本発明の方法を実施するに適切な緑色および青色発光共役重合体材料の構造を示す。
【図６】図６は、乾燥した液滴の可能な分離した位相を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の乾燥した液滴の可能な分離した位相を示す断面図である。
【図８】図８は、図７に示される液滴の部分的な概略断面図を示す。
【図９】図９は、図７に示される液滴の概略平面図を示す。
【図１０】図１０は、発光重合体材料溶液の液滴を増加して堆積させることによって作られる乾燥した液滴の概略断面図を示す。
【図１１】図１１は、受表面上へ有機重合体材料溶液を堆積させることによって得られる乾燥した液滴の3つのタイプを示す。
【図１２】図１２は、図式的に受表面上へ堆積する有機重合体材料溶液の液滴の乾燥工程で発生する流れを示す。
【図１３】図１３は、一番上の電極を含みかつ図１０に示される構造の断面図を示す。
【図１４】図１４は、複数の電極パターンから成る下部電極を有するデバイスの概略図を示す。
【図１５】図１５は、櫛歯状の電極パターンから成る下部の電極の概略図を示す。
【図１６】図１６は、典型的な赤、青、緑の発光重合体のための輝度特性のプロット線を示す。
【図１７】図１７は、多色発光重合体ディスプレイデバイスを駆動するための典型的な駆動電圧波形を示す。
【図１８】図１８は、本発明の方法に従って作られる色フィルタの概略断面図を示す。
【図１９】図１９は、本発明の方法に従って作られる導電性のある内部接続を含む集積回路で形成される電子デバイスの概略断面図を示す。
【図２０】図２０は、本発明のパターニング方法に従って製作されるディスプレイデバイスを取り入れたモバイル・パソコンの概略図である。
【図２１】図２１は、本発明のパターニング方法に従って製作されるディスプレイデバイスを取り入れた携帯電話の概略図である。
【図２２】図２２は、本発明のパターニング方法に従って製作されるディスプレイデバイスを取り入れたデジタル・カメラの概略図である。
【符号の説明】
【００９９】
2.基板, 6. バンク構造（セパレータ）, 4, 10  電極, ８.材料, 14. 絶縁体層, 18. インクジェット式印字ヘッド, 16. 液滴の１つ, ２０.堆積した液滴, 14. 重合体材料, 16. 第1材料の残留物, 28. 液滴, 26. 堆積フィルム, 30. 隆起中心 38.ドメイン, 34. 内部流れ, 36. 蒸発効果, 4F,4E. パターン, 64.半導体層, 60. ソース, 62.ドレイン領域、66.ゲート電極, 58.薄膜トランジスタ
【図１】
2004531854.tif 000003
【図２】
2004531854.tif 000004
【図３】
2004531854.tif 000005
【図４】
2004531854.tif 000006
【図５】
2004531854.tif 000007
【図６】
2004531854.tif 000008
【図７】
2004531854.tif 000009
【図８】
2004531854.tif 000010
【図９】
2004531854.tif 000011
【図１０】
2004531854.tif 000012
【図１１】
2004531854.tif 000013
【図１２】
2004531854.tif 000014
【図１３】
2004531854.tif 000015
【図１４】
2004531854.tif 000016
【図１５】
2004531854.tif 000017
【図１６】
2004531854.tif 000018
【図１７】
2004531854.tif 000019
【図１８】
2004531854.tif 000020
【図１９】
2004531854.tif 000021
【図２０】
2004531854.tif 000022
【図２１】
2004531854.tif 000023
【図２２】
2004531854.tif 000024
【国際公開パンフレット】
2004531854.tif 000025
2004531854.tif 000026
2004531854.tif 000027
2004531854.tif 000028
2004531854.tif 000029
2004531854.tif 000030
2004531854.tif 000031
2004531854.tif 000032
2004531854.tif 000033
2004531854.tif 000034
2004531854.tif 000035
2004531854.tif 000036
2004531854.tif 000037
2004531854.tif 000038
2004531854.tif 000039
2004531854.tif 000040
2004531854.tif 000041
2004531854.tif 000042
2004531854.tif 000043
2004531854.tif 000044
2004531854.tif 000045
2004531854.tif 000046
2004531854.tif 000047
2004531854.tif 000048
2004531854.tif 000049
2004531854.tif 000050
2004531854.tif 000051
2004531854.tif 000052
2004531854.tif 000053
2004531854.tif 000054
2004531854.tif 000055
2004531854.tif 000056
2004531854.tif 000057
2004531854.tif 000058
2004531854.tif 000059
2004531854.tif 000060
2004531854.tif 000061
2004531854.tif 000062
2004531854.tif 000063
2004531854.tif 000064
2004531854.tif 000065
2004531854.tif 000066
2004531854.tif 000067
2004531854.tif 000068
2004531854.tif 000069
2004531854.tif 000070
2004531854.tif 000071
【国際調査報告】
2004531854.tif 000072
2004531854.tif 000073
2004531854.tif 000074