(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数の異なる電極をもつ第１の基材を提供するステップと、
（ｂ）前記第１の基板に隣接し第１の極性に帯電された材料の複数の部分を含む雲を形成するステップと、
（ｃ）複数の異なる電極の第１の選択電極の方向に材料の複数の部分を移動させるように選択的に誘引するステップと
を含有する堆積方法。
【請求項２】
ステップ（ｃ）が、それぞれが第１の選択電極の１つと隣接する第２の基材の異なる部分上に材料の複数の部分を堆積することを含む第２の基材を第１の基材上に堆積するステップと、
第２の基材の異なる部分に材料の複数の部分を付着させたまま、第１の基材から第２の基材を取り除くステップと
をさらに含有する請求項１に記載の堆積方法。
【請求項３】
ステップ（ｃ）が、第１の選択電極を第１の極性とは異なる第２の極性に帯電することを含む請求項１または請求項２に記載の堆積方法。
【請求項４】
ステップ（ｃ）が、第１の選択電極以外の電極を第１の極性に帯電することを含む請求項１、２または３のいずれか１項に記載の堆積方法。
【請求項５】
ステップ（ｂ）が、材料を含み、第１の極性に帯電され、それぞれが溶剤を含む複数の液滴を形成することを含み、ステップ（ｃ）が、材料を含む複数の液滴を材料の複数の粒子に変換するように溶剤を蒸発させ、材料の複数の粒子を第１の選択電極上に選択的に堆積することを含む請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載の堆積方法。
【請求項６】
所定量の材料を第１の選択電極上に選択的に堆積するステップと、
第１の極性に帯電された材料の複数の部分と関連する電荷量を測定するステップと、
測定された電荷量に応じて、
（１）複数の電極の第１の選択電極の帯電と、
（２）第１の極性に帯電された材料の複数の部分の量との少なくとも１つを選択的に制御するステップと
を含む請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の堆積方法。
【請求項７】
ステップ（ｂ）が、第１の極性に帯電された第１の材料の複数の部分を形成することを備え、
（ｄ）第１の極性に帯電された第２の材料の複数の部分を形成するステップと、
（ｅ）第２の材料の複数の部分を第２の選択電極に選択的に誘引するために、第２の電極の第２の選択電極を第２の極性に帯電させるステップと
をさらに含有する請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載の堆積方法。
【請求項８】
ステップ（ｂ）が、
（ｂ１）正孔輸送材料と第１の溶剤とを含む第１の溶液と、発光材料と第２の溶剤とを含む第２の溶液とを形成するステップと、
（ｂ２）第１および第２の溶液を含み、第１の極性に帯電された複数の液滴を形成するステップと
を含有し、
ステップ（ｃ）が、第１の選択電極上に複数の液滴を堆積させることを含み、第１の選択電極の１つに堆積された液滴が混ざり合い、第１および第２の溶剤が蒸発する前に、第１の選択電極の１つにある液滴中の正孔輸送材料と発光材料が分離して、第１の選択電極の１つに正孔輸送材料層と発光材料層を形成する請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれか１項に記載の堆積方法。
【請求項９】
ステップ（ｂ）が、正孔輸送材料と第１の溶剤とを含む第１の溶液と、有機エレクトロルミネッセンス材料と第２の溶剤とを含む第２の溶液とを形成するステップを含み、ステップ（ｃ）において、第１および第２の溶剤が蒸発する前に、第１の選択電極の１つにある液滴中の正孔輸送材料と有機エレクトロルミネッセンス材料が分離して、第１の選択電極の１つに正孔輸送材料層と有機エレクトロルミネッセンス材料層とを形成する請求項１、２、３、４、５、６、７または８のいずれか１項に記載の堆積方法。
【請求項１０】
第１の選択電極上での材料の付着性を高めるために、堆積後処理を実行するステップをさらに含有し、前記堆積後処理が、第１の選択電極とその上に堆積された材料に、湿度を加えること、熱を加えること、溶剤蒸気を加えること、圧力を加えることの少なくとも１つを含む請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９のいずれか１項に記載の堆積方法。
【請求項１１】
前記雲はソースから形成され、該ソースは少なくともいくつかの前記第１の選択電極に正確に配置されていない、請求項１から１０のいずれか１項に記載の堆積方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ｃ）は、前記第１の選択電極を５００ボルトに帯電することを含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の堆積方法。
【請求項１３】
前記材料の複数の部分の少なくともいくつかが、３×１０１３クーロンの電荷を有している、請求項１から１２のいずれか１項に記載の堆積方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｃ）は、前記材料の複数の部分を前記第１の選択電極に選択的に直接堆積することを含む、請求項１から１３のいずれか１項に記載の堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、１９９８年１１月３日に出願された米国仮出願第６０／１０６，８０３号から優先権の利益を享受する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一定のパターンに材料を堆積する方法に関し、さらに詳しく言えば、ディスプレイ材料を含む帯電液滴を電極に選択的に堆積させる方法に関する。
【０００３】
（背景技術）
材料を基材にパターン状に堆積する一般的な概念には、多くの応用がある。パターン状の堆積方法には、アディティブ法、さらにはサブトラクティブ法がある。アディティブ法は、材料を所望の場所にのみ堆積する。これに対して、サブトラクティブ法は、材料を堆積した後、所望のパターンを除いて材料を選択的に除去（サブトラクト）する。
【０００４】
パターン状堆積の一つの応用に、像を再現するためにトナー粒子をパターン状に堆積することが挙げられる。パターン状堆積はまた、異なるカラー蛍光体のパターンを堆積して、陰極線管（ＣＲＴ）の画面上にカラーピクセルを形成するために使用されてもよい。
【０００５】
シャドーイングは、材料のパターンを基材に堆積させるためのアディティブ法である。シャドーイングでは、基材上方または基材上にシャドウマスクが形成される。材料は、シャドウマスクにある孔を介して基材へと方向的に堆積される。堆積が方向性のものであることから、材料は、構造の「シャドウ」には堆積されない。したがって、材料は、「シャドウ」および構造を除いた基材の一部で画定されるパターンに堆積される。堆積の方向を変えることにより、１以上の異なる材料の異なるパターンを単一の基材上に堆積させるために、この技術が使用されてよい。
【０００６】
別のパターン状堆積方法では、材料の帯電粒子を基材上のパターンに静電的に誘引するためにパターン状の光導電体が使用される。例えば、写真複写機で使用されるように、最初に光導電体が基材に適用される。次いで、光導電体が静電的に帯電される。基材上の帯電光導電体は、所望のパターンで光に露出されて、光導電体を選択的に放電させる。パターン状光導電体の電荷と反対の極性に帯電された材料（トナー）の粒子が、基材と近接した位置にもたらされる。両極の電荷の誘引により、帯電光導電体により形成されたパターンにトナーが基材へと堆積される。次いで、紙が基材と接触して、パターン状トナーを紙に堆積させる。その後、紙は加熱されてトナーを紙に溶解する。
【０００７】
陰極線管（ＣＲＴ）の画面上のピクセルの異なるカラーに対応する異なるカラー蛍光体のパターンを形成するために、別のパターン状堆積方法が使用されてよい。例えば、光導電体が画面上に堆積された後、帯電されてよい。次いで、光導電体は、電荷のパターンを形成するように選択的に露出されてよい。次いで、第１のカラーの逆に帯電された蛍光体粒子が形成される。静電的に誘引することにより、電荷が選択的に堆積された画面位置に第１のカラーの蛍光体粒子が誘引される。その後、蛍光体は、硬化により画面に固着されてよい。さらなる蛍光体のカラーのパターンを画面上に形成するために、このプロセスが繰り返されてよい。
【０００８】
応用および材料の中には、材料が液体の状態のままパターンを堆積することが望ましいものがある。基材上の複数の位置で形成されるパターンに液化材料を堆積するために、インクジェット技術が使用されてよい。最初に、液化材料はインジクジェットに供給される。次いで、インクジェットと基材は、基材上の複数の位置の１つにインクジェットの排出口が隣接するように位置付けられる。次いで、インクジェットにある材料は、基材上の複数の位置の１つの方向に放出される。その後、インクジェットは再配置され、基材上の複数の位置のそれぞれに対してこのプロセスが繰り返される。
【０００９】
基材上の位置が狭く材料の堆積を局所化しなければならない場合、インクジェット装置のコストおよび複雑性が増すことがある。通常、インクジェットから放出される材料は、インクジェットから出ると分散する。堆積を局所化するために、基材に近接した位置にインクジェットを正確に位置付けることにより、分散範囲が限定されることがある。
【００１０】
インクジェット方法はまた、基材上の位置の数が多くなると費用がかさむことがある。基材上の多数の異なる位置に材料が堆積される場合にインクジェットを使用すると、位置のそれぞれで堆積するために基材に対してインクジェットを再位置付けするのにかかる時間により費用がかさむ。この代わりとして、２箇所以上の位置で材料を同時に堆積させるために複数のインクジェットが使用されることがある。これにより、複数のインクジェットのコストおよびそれらの動作維持管理コストがかかり、かなり費用がかさむことがある。
【００１１】
正確な量の材料を堆積させるために、液体のインクジェット堆積が望ましくない場合がある。繰り返し放出を行うと、インクジェットが詰まり始めることがある。詰まったインクジェットは、詰まっていないインクジェットと同程度の材料を放出しない。したがって、放出毎の材料の量は、さまざまな位置でインクジェットが詰まる程度に応じて、基材上の位置毎でばらつきが生じることがある。
【００１２】
従来のパターン状堆積方法の欠点を解消するために、新規の堆積方法が提供される。
【００１３】
（発明の開示）
本発明は、堆積方法を提供する。複数の異なる電極を備える基材が提供される。材料の複数の部分が形成され、第１の極性に帯電される。材料の複数の部分は、第１の選択電極に選択的に誘引される。
【００１４】
本発明の１つの態様によれば、複数の部分は、第１の選択電極上に選択的に堆積される。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、材料の複数の部分は、第１の選択電極に隣接して設けられた第２の基材上に堆積される。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、第１の極性に帯電された材料の複数の部分のそれぞれが、複数の液滴の１つに含まれる。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、複数の電極の第１の選択電極の少なくとも１つの帯電が、少なくとも１つの電極に誘引された材料の量に対応する値に応じて、選択的に制御される。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、ディスプレイ材料は、第１のカラーに対応し、第２のカラーに対応する材料は、複数の電極の第２の選択電極に同様に堆積される。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、複数の電極の第１の選択電極は、第２のカラーに対応する材料が、複数の電極の第２の選択電極に誘引される間、第２の極性および中性の極性の１つに帯電される。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、複数の材料層は、多数の材料を含む液滴を堆積することにより形成される。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、第１の溶液と第２の溶液をそれぞれが含み、第２の極性に帯電された液滴が形成され、第１の溶液が、正孔輸送材料と第１の溶剤とを含み、第２の溶液が、有機エレクトロルミネッセンス材料と第２の溶剤とを含み、液滴の少なくとも１つが、異なる電極の少なくとも１つに選択的に付着され、複数の液滴の少なくとも１つにある正孔輸送材料と有機エレクトロルミネッセンス材料が、溶剤が蒸発する前に分離して、異なる電極の少なくとも１つの電極に正孔輸送材料層および有機エレクトロルミネッセンス層を形成する。
【００２２】
本発明はまた、本発明による方法を用いて形成された構造体を提供する。この構造体は、複数の異なる電極と、複数の異なる電極のそれぞれに形成された材料の複数の部分とを備える第１の基材を含む。
【００２３】
本発明はまた、本発明による材料の複数の異なる部分を形成するための装置を提供する。この装置は、複数の異なる電極と、第１の極性に帯電された材料の複数の部分を形成するソースと、複数の電極の選択された電極に電荷を印加するための帯電手段とを備える基板を含む。
【００２４】
本発明は、添付の図面を参照しながら読むと、以下の詳細な記載から最も深く理解される。一般的な慣習にならって、図面のさまざまな特徴は正確な縮尺率のものではないことを強調したい。一方、さまざまな特徴の寸法は、明確にするために任意に拡大または縮小される。
【００２５】
（実施形態の詳細な説明）
以下、全体を通して類似した参照番号は類似した構成要素を表す図面を参照すると、図１は、本発明による例示的な堆積方法を示す。図１に示されているように、基材１０２上に複数の異なる電極１０４が形成される。複数の異なる電極１０４の第１の選択された電極１１４に、材料の部分１１２が選択的に堆積される。
【００２６】
ソース１０６が、第１の極性に帯電された材料の複数の部分１１２を含む雲１０８を生成する。材料の部分１１２は、誘導帯電およびコロナ帯電を含む方法により帯電されてよい。複数の電極１０４の第１の選択された電極１１４（第１の選択電極）は、第１の極性とは反対の第２の極性に帯電される。当業者に公知のように、第１の選択電極１１４は、例えば、電圧源１１０を用いて帯電されてよい。第１の選択電極１１４のそれぞれは、単一の電圧源により、または電圧源１１１で示されるように別の電圧源により制御されてよい。この代わりとして、第１の選択電極１１４は、電子ビームにより、またはコロナ帯電により帯電されてよい。
【００２７】
当業者に公知のように、ソース１０６は、材料の部分を粒状に与え得るものであってよい。この代わりとして、例示的な実施形態において、ソース１０６は、第１の極性に帯電された材料の部分１１２を含む液滴を与え得る。液滴は、液滴の超音波、回転、および液体ジェット形成を含む方法により形成されてよい。帯電材料の複数の部分１１２を含む雲１０８の形成は、Ａｄｒｉａｎ  Ｇ．Ｂａｉｌｅｙの「液体の静電噴霧（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｓｐｒａｙｉｎｇ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄｓ）」により教示されており、この内容全体は参照により本願明細書に引用されたものとする。
【００２８】
図１に示す例示的実施形態において、材料の部分１１２は、正の極性に帯電され、第１の選択電極１１４は、負の極性に帯電される。雲１０８にある材料の帯電部分１１２は、静電力により逆に帯電された第１の選択電極１１４に誘引される。静電力により、材料の部分１１２が第１の選択電極１１４の方向に、そして第１の選択電極１１４上の他のすでに堆積された部分１１２の方向に移動して誘引される。
【００２９】
静電力、ファンデルワールス力、焼結および相互拡散を含む要因により、付着が促される。熱、湿度および圧力、および溶剤蒸気を加えることなどの付着後処理が、材料の部分１１２の付着を促進するために適用されてよい。相互拡散を促進するために、付着後熱処理が用いられてよい。相互拡散を促進するために、付着後湿度処理により接触点での局部的な溶解が促進されてよい。焼結を促進させファンデルワールス力の接触面積を増大するために、付着後の圧力印加により、接触点での圧力が増大されてよい。
【００３０】
材料の所望の数の部分１１２が、第１の選択電極１１４の１つの付着されると、材料の部分１１２が電極から反発されるように材料の部分１１２と同じ電位でその電極を帯電することにより、その電極へのさらなる堆積が停止される。この代わりとして、該当電極が中性の電位にされ、ソース１０６の出力が停止されるか、またはそれらのいずれかが行われてよい。別の方法では、電極をフローティング状態にすることで、さらに堆積された電荷が帯電材料のさらなる部分１１２を反発する。
【００３１】
図１の例示的実施形態に示されるように、材料の部分１１２は、図１の矢印１１６で示される重力の方向とは異なる方向に向かって第１の選択電極１１４に誘引される。これにより、基材１０２に堆積される実質的にすべての材料の部分１１２が、逆に帯電された第１の選択電極１１４上に堆積される。
【００３２】
別の例示的実施形態において、図２に示されるように、第１の選択電極１１４の少なくとも１つに印加される電荷は、その少なくとも１つの電極に堆積される材料の部分１１２の数に応じて制御される。当業者に公知のように、特定の電極に堆積される材料の部分１１２の数を測定する方法はいくつかある。
【００３３】
１つの方法は、材料の帯電部分１１２が特定の電極に接触し付着した結果、その特定の電極に流れる電流を測定する方法である。図２に示されるように、電極への電流入力Ｉaをモニタするために、電極に結合された電流計１２６が使用されてよい。特定の電極に付着する粒子数は、その電極上に堆積した電荷量を決定するために電流Ｉaを積分して、その電荷を部分毎の電荷量で除算して算出されてよい。部分１１２毎の電荷は、材料の電荷対量（ｑ／ｍ）比と液滴毎の材料の量を用いて算出されてよい。次いで、電圧源１１０によりこの特定の電極に印加される電荷は、特定の電極に堆積されることが望ましい部分１１２の数に応じて制御されてよい。
【００３４】
電極に堆積される材料の部分１１２の数をモニタする別の方法では、ソース１０６により形成される材料の部分１１２に関連する電流Ｉcを測定し積分するために、誘電コイル１３０が使用される。この代わりとして、材料の部分１１２を帯電するために使用されるソース１０６への電荷入力（図示せず）が、材料の部分１１２と関連する電荷を示すために測定されてもよい。第１の選択電極１１４に対する材料の部分１１２の分布モデルと組み合わせて、材料の部分１１２と関連する電荷が、ソース１０６の出力および／または第１の選択電極１１４のそれぞれに印加された電荷を選択的に制御するために使用されてよい。
【００３５】
堆積された材料の量は、実際の測定値を使用するよりも近似堆積のモデルを使用して制御されてもよい。例えば、材料の部分１１２の分布モデルを用いて、部分１１２毎の材料の量、および堆積、ソース１０６および／または第１の選択電極１１４に印加される電荷の時間調整された持続時間が、堆積材料の量を制御するために制御されてよい。
【００３６】
第１の選択電極１１４のそれぞれに堆積される材料の量を制御するために、自己制限方法が使用されてもよい。例えば、第１の選択電極１１４のそれぞれが、所定量の電荷で第２の極性に帯電されて、フローティング状態にされてよい。この電荷の部分は、反対の極性に帯電された材料の各部分１１２が第１の選択電極１１４の１つに付着するにつれて中性化される。中性化される電荷量の増大に伴い、電極への材料の帯電部分１１２の誘引が低減する。第１の選択電極１１４のそれぞれにある所定の電荷は、その電極に特有のものであり、材料の帯電部分１１２の分布モデルに基づいて選択されてよい。
【００３７】
堆積方法の選択性を高めるために、第１の選択電極１１４以外の電極が、材料の部分１１２を反発するように材料の部分１１２と同じ極性に帯電されてよい。この代わりとして、第１の選択電極１１４以外の電極が、接地電位に結合されてよい。他の電極がフローティング状態にされると、それに付着した材料の部分１１２にある電荷が蓄積して、材料の他の帯電部分１１２を反発しやすくする。
【００３８】
単一の基材上に異なる材料の複数の異なるパターンを形成するために、本発明による堆積方法が使用されてよい。例えば、ソース１０６が、第１の材料の帯電部分１１２を供給して、雲１０８を形成してよい。次いで、第１の選択電極１１４は、材料の部分１１２の極性とは反対の第２の極性で帯電されてよい。上述したように、材料の部分１１２は、第１の選択電極１１４に誘引されて堆積される。
【００３９】
次いで、ソース１０６（または別のソース）は、第２の材料の帯電部分を形成して、第２の材料の部分からなる雲を形成する。複数の電極１０４の第２の選択電極１１５は、第２の材料の部分の極性とは反対の第２の極性に帯電されてよい。これにより、第２の材料の部分が第２の選択電極１１５の方向に静電的に誘引されて付着される。
【００４０】
ソース１０６により発生する材料の部分１１２は、同じ極性で帯電され、互いに反発する傾向をもつ。これにより、雲１０８の拡散が生じることがある。例示的実施形態において、このような拡散を低減するために、堆積装置の側壁１２２が、ソース１２４により材料の部分１１２と同じ極性に帯電される。
【００４１】
この代わりとして、ソース１２４を設けずに、非伝導性の側壁１２４が使用されてよい。帯電部分１１２が側壁１２４に付着するにつれ、材料の帯電部分１１２と同じ極性の電荷が、非導電性の側壁１２４上に蓄積する。帯電部分１１２と同じ極性の蓄積電荷は、帯電部分１１２を反発するため、雲１０８の拡散を低減できる。
【００４２】
例示的実施形態において、第１の選択電極１１４への堆積の選択性を高めるために、グリッド１３２が使用されてよい。グリッド１３２は、第１の選択電極１１４に堆積される材料の部分１１２と同じ極性へと供給源１３４により帯電されてよい。グリッド１３２を使用すると、材料の弱い帯電部分１１２を反発することにより、堆積の選択性が高められることがある。この代わりとして、グリッド１３２は、グリッドのギャプを介して第１の選択電極１１４の方向に部分１１２を加速するために、材料の部分１１２とは反対の電荷に帯電されてよい。
【００４３】
例示的実施形態において、複数の電極１０４は、ディスプレイ構造体の前板上に形成されるカラム電極である。材料の部分１１２は、本発明による方法を用いて、カラム電極の選択された電極へと連続した線状に堆積されてよい。このような堆積は、プラズマまたはテレビジョンディスプレイ構造体を形成するのに望ましい。別の例示的実施形態において、カラム電極に隣接した位置にマスクが配置されて、カラム電極の選択された電極の第１の選択部分のみを露出する。カラム電極の第１の選択部分上に材料の部分１１２を堆積するために、本発明による堆積方法が使用されてよい。マスクの使用は、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ構造体を形成するのに望ましい。
【００４４】
図３および図４は、本発明による第１の多層材料堆積方法を示す図である。図３に示されるように、第１の材料の部分３１２が、本発明により第１の選択電極１１４上に選択的に堆積されてよい。第１の材料の複数の部分３１２は、第１の選択電極１１４上に第１の材料層３１４を形成する。
【００４５】
図４に示されるように、第２の材料の部分３１３が、本発明により第１の材料層３１４上に選択的に堆積されてよい。第２の材料の部分３１３は、第１の選択電極１１４上に形成された第１の材料層３１４上に第２の材料層３１５を形成する。
【００４６】
図５および図６は、本発明による第２の多層材料堆積方法を示す。ソース１０６（図示せず、図１を参照）が、第１の材料と対応する第１の溶剤および第２の材料と対応する第２の溶剤とを含む帯電液滴５１２を供給する。図５に示されるように、これらの液滴は、本発明により第１の選択電極１１４上に堆積される。
【００４７】
次いで、第１および第２の材料を含む一滴を形成するように、第１および第２の材料を含む液滴５１２が混ざり合ってよい。例示的実施形態において、第１および第２の溶剤は混和しないものであり、第１および第２の材料と溶剤は、第１および第２の材料が、溶剤が蒸発する前に図６に示すように分離するように適用される。溶剤が蒸発した後、第１の材料層５１４と第２の材料層５１５が、第１の選択電極１１４上に残る。したがって、第１の材料層５１４と第２の材料層５１５を第１の選択電極１１４上に堆積するために、単一の堆積ステップが用いられてよい。液滴に３つ以上の材料を含むことにより、単一の堆積ステップに３つ以上の層を形成するために、本発明の教示が使用されてよい。
【００４８】
この代わりとして、第１の材料を含む別個の液滴と第２の材料を含む別個の液滴が、１以上のソース１０６により形成されてよい。同じ極性に帯電された別個の液滴は、互いに反発するため堆積前に互いに接触することはない。次いで、別個の液滴は、第１の選択電極上に堆積されてよい。その後、液滴は混ざり合って、上述したように、多層堆積用に分離してよい。
【００４９】
図７に関して記載されるように、エレクトロルミネッセンスディスプレイ構造体を形成するために、本発明による方法が用いられてよい。図７は、例示的な３色エレクトロルミネッセンスディスプレイの部分断面図を示す。ガラス基板７０２上に複数の電極７１０、７２０、７３０が形成される。複数の電極７１０、７２０、７３０のそれぞれには、正孔輸送層７１１、７２１、７３１および発光層７１２，７２２、７３２が形成される。
【００５０】
第１のカラーの発光層を堆積するために、第１のカラーに対応する電極７１０は、第２の極性に帯電される。次いで、第１の極性に帯電された正孔輸送材料の部分と、第１の極性に帯電された発光材料の部分が、電極７１０上に堆積されて、正孔輸送層７１１および発光層７２１を形成する。上述したように、これらの層は、別々に堆積されるか、または単一のステップで堆積されてよい。例示的実施形態において、発光材料は、有機エレクトロルミネッセンス材料である。有機エレクトロルミネッセンス材料は、Ｆｒｉｅｎｄ等の米国特許第５，８０７，６２７号に記載され、有機エレクトロルミネッセンス材料の組成の開示に関して、その内容全体を本願明細書に援用する。
【００５１】
例示的実施形態において、第２および第３のカラーに対応する電極７２０、７３０は、電極７１０上に堆積される材料を反発するように、第１のカラーと対応する電極７１０上に堆積される間に第１の極性に帯電される。第１のカラーに対応する電極７１０用の材料が、第２および第３のカラーに対応する電極７２０、７３０上に堆積されたか否かを求めるために、電流計（図２を参照）が使用されてよい。堆積されていれば、検出された電荷量は、その結果生じるディスプレイの色の混ざり合いが、許容範囲内のしきい値を超えるか否かを求めるために使用されてよい。さらに、電極７１０、７２０、７３０に印加される電位は、色の混ざり合いのレベルを制御するために変更されてよい。
【００５２】
次いで、第２のカラーに対応する電極７２０は、第２の極性に帯電され、正孔輸送層７２１と発光層７２２は、電極７２０上に同様に堆積される。第３のカラーに対応する電極７３０上に正孔輸送層７３１と発光層７３２を堆積するように、この方法が繰り返される。
【００５３】
例示的実施形態において、共通する正孔輸送材料が使用され、正孔輸送層７１１、７２１、７３１がすべて単一の堆積ステップで堆積される。次いで、発光層７１２、７２２、７３２は、本発明による３つの堆積ステップで堆積される。
【００５４】
上述した例では、ディスプレイ構造体の電極は、二重の機能を果たす。第１に、電極は、個々のディスプレイ要素を活性化するために使用される。第２に、電極は、本発明により個々のディスプレイ要素を形成する材料を堆積するために使用されてよい。当業者に公知のように、電極の駆動回路は、上記電極機能の両方に対して適切な信号を電極に供給し得るものであってよい。
【００５５】
長さ、幅、厚みが１ｍｍ×１ｍｍ×５０ｎｍの適切な寸法をもつ有機エレクトロルミネッセンス材料を堆積することでピクセルを形成するために、本発明による方法を用いる例示的実施形態が以下に記載される。上記寸法に対応する堆積される材料の量は、５×１０-8ｃｍ3である。この例示的実施形態において、ソース１０６は、液滴状の材料の部分１１２を供給する。ピクセルを形成するための液滴の数は、液滴のサイズおよび液滴の材料の濃度に応じて異なる。以下の表１には、液滴毎の材料の異なる液滴サイズおよび異なる濃度ごとの例示的な液滴数が示されている。
0004865946.tif 000002
【００５６】
表１で用いた値は、例示的なものにすぎない。例示的実施形態において、１０μｍから１００μｍまでの液滴直径が使用されてよい。例示的実施形態において、液滴中の材料の重量％は、０．０１％から５０％までのものが使用されてよい。好適な実施形態において、液滴中の材料の重量％は、０．５％から５．０％までのものである。
【００５７】
当業者に公知のように、液滴毎電荷量を制限する要因は、レイリーリミットおよびブレークダウンを含む。レイリーリミットは、以下の式（１）により液滴の電荷ｑRを制限する。
0004865946.tif 000003
【００５８】
ここで、Ｔは液滴の表面張力、ａは液滴直径、ε0は液滴周辺の空気または他のガスの誘電率である。例示的実施形態において、ソース１０６は、材料と溶剤とを含む液滴を供給する。溶剤が蒸発して液滴直径が小さくなるにつれ、レイリーリミットにより液滴が分裂する。これにより、材料のより小さい部分を堆積できる。例示的実施形態において、電極上に堆積される材料の幅は、１０μｍよりも小さい。別の例示的実施形態において、堆積材料の幅は、約１μｍである。
【００５９】
本発明の例示的実施形態において、液滴は負に帯電され、第１の選択電極１１４は＋５００ボルトに帯電され、液滴の直径は５０ｎｍであり、液滴の電荷は３×１０13クーロンである。グリッドを使用する場合、グリッドは−１５００ボルトに帯電されてよく、側壁は−１０，０００ボルトに帯電されてよく、またはこの代わりとして、絶縁側壁が使用されてフローティング状態にされてよい。
【００６０】
他のタイプのディスプレイ構造体を形成するために、本発明が使用されてもよい。例えば、本発明による堆積方法は、ＬＣＤディスプレイ上にフィルタを、またはＣＲＴディスプレイ上に蛍光体を堆積するために使用されてよい。本発明はまた、タイル状および非タイル状の両方のディスプレイ構造体を形成するために使用されてよい。
【００６１】
ディスプレイ構造体の形成に関して本発明を記載しているが、本発明は、材料をパターン状に堆積することに一般的に応用可能なものである。例えば、本発明による材料の帯電部分を誘引する手段を提供する唯一の機能を働かせるように、複数の電極が基材に形成されてよい。
【００６２】
例示的実施形態において、基材内に複数の電極１０４が形成され、本発明による堆積方法が、第１の選択電極１１４に隣接する基材上に材料を堆積するために使用される。別の例示的実施形態において、第１の基材上に複数の電極１０４が形成され、第１の基材上に第２の基材が堆積される。次いで、第１の選択電極１１４の上方の位置に第２の基材上の材料を堆積するために、本発明による堆積方法が使用されてよい。その後、第１の基材から第２の基材および堆積材料が除去されてよい。
【００６３】
上述したように、帯電電極に液状に堆積する材料を含む液滴を選択的に誘引するために、本発明による堆積が使用されてよい。ソース１０６はまた、帯電電極に堆積される材料の粒子を与えてよい。
【００６４】
この代わりとして、ソース１０６は、材料と溶剤とを含み、電極に付着する前に溶剤を蒸発するようにされる液滴を与えてよい。したがって、ソース１０６により生成される液滴中の材料は、粒子として堆積されることがある。当業者に公知のように、電極からのソースの距離、材料の部分の移動速度、材料の部分が進む雰囲気、使用する溶剤の種類を含む要因に応じて、溶剤の蒸発が変化する。
【００６５】
最終的に材料を液状で堆積するように材料を含む液滴を形成する方法は、不適合性の材料を堆積するために使用されてよい。例えば、第１の材料と第２の材料は、液状の場合は互いに反応するが、粒子上の場合は互いにほとんど（または全く）反応しないものであってよい。
【００６６】
第１の材料を含む液滴および第２の材料を含む液滴は、同じ極性に帯電されてよい。次いで、液滴は本発明による選択電極に誘引されてよい。液滴は、液滴中の溶剤が堆積前に蒸発するようにされるため、第１の材料と第２の材料は粒子状に堆積される。第１および第２の材料の液滴は、それらが同じ極性に堆積され互いに反発するため、堆積前には反応しない。この代わりとして、第１の材料の液滴および第２の材料の液滴は、液状の間はいずれも他方とは接触しないように連続して堆積されてよい。例示的実施形態において、上述した方法は、グルコース測定センサを形成するために使用され、第１の材料はグルコースオキシダーゼであり、第２の材料はフェロシアン化物である。
【００６７】
最終的に材料が液状または粒子状で堆積されるか否かにかかわらず、材料を含む液滴から材料の部分を堆積すると、さまざまな利点が得られる。例えば、堆積される多くの材料は、堆積するために使用する粉末を形成するために、乾燥され粉末にされる溶液に形成される。本発明により、このステップはなくなる。
【００６８】
粒子をより小さな粒子に粉砕した後、小さな粒子は他の粒子と一体となるため、粒子から開始するよりも液滴から開始することの方がより小さな粒子を堆積できる。液滴に印加される電荷により、液滴の一体化を防ぎやすくなる。
【００６９】
液滴は、材料および溶剤のみを含むものに必ずしも限定されない。例えば、帯電および湿潤用に表面張力を加減するための添加剤、安定剤、結合剤およびドーパントを含むものであってよい。
【００７０】
液体として開始することで、堆積材料の量を正確に制御することが可能となる。例えば、液滴中の材料の濃度および液滴のサイズを含む要因は、堆積される材料のそれぞれの部分に対応する材料の量を決定する。これらの要因を正確に制御することで、堆積される粒子のサイズと量を正確に制御できる。材料の量は、それぞれの液滴が数グラム分子しか含まない程度まで希釈されてよい。これにより、ミクロンサイズのピクセルをもつディスプレイ構造体の形成に本発明を応用することができる。
【００７１】
本発明による堆積方法により、インクジェット堆積を使用するよりもいくつかの利点が得られる。例えば、ソース１０６を基材に近接させて設ける必要がない。材料の部分１１２が基材上の電極に誘引されるため、本発明にはインクジェット技術の拡散問題がない。機材上の複数の位置で同時堆積が可能である。本発明では、ソース１０６を正確に配置しなくても正確な堆積が可能である。本発明では、基材上のそれぞれの位置に堆積される材料の量を正確に制御できる。
【００７２】
リソグラフィ技術で生じる可能性のある不適合問題がなく小さな局所的領域に少量の材料を堆積するために、本発明による堆積方法が使用されてよい。例えば、有機エレクトロルミネッセンス材料は、酸素、水分、リソグラフィ用に使用される溶剤と相互作用する。本発明の方法は、このような不適合性を回避するために、堆積する特定の材料と適合するようにされてよい。
【００７３】
本発明は、電極上に直接堆積することに限定されるものではない。例えば、電極のすぐ上方にある薄層上に堆積されてよい。
【００７４】
材料の部分１１２を第１の極性に帯電させ、第１の選択電極１１４を第１の極性とは反対の第２の極性に帯電して本発明を記載してきたが、この代わりとして、第１の選択電極１１４を帯電させずに、他のすべての電極を、材料の帯電部分１１２と同じ極性の電位に帯電してもよい。材料の帯電部分１１２は、この場合、第１の選択電極１１４である最も電位が低いところへと移動する。
【００７５】
いくつかの特定の実施形態を参照して本願明細書において説明および記載してきたが、本発明は、記載する詳細に限定されるものではない。より正確に言えば、請求項と同等の範囲および領域内で本発明の趣旨から逸脱することなく、さまざまな修正がなされてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による例示的な堆積方法を示す図である。
【図２】  本発明による別の例示的な堆積方法を示す図である。
【図３】  本発明による第１の例示的な多層材料堆積方法を示す図である。
【図４】  本発明による第１の例示的な多層材料堆積方法を示す図である。
【図５】  本発明による第２の例示的な多層材料堆積方法を示す図である。
【図６】  本発明による第２の例示的な多層材料堆積方法を示す図である。
【図７】  本発明による例示的な方法を用いて形成された３色エレクトロルミネッセンス表示の部分断面図である。
【符号の説明】
１０２  基材
１０４  電極
１０６  ソース
１０８  雲
１１０，１１１  電圧源
１１２  材料の部分
１１４  第１の選択電極
１１５  第２の選択電極
１２２  側壁
１２４  ソース
１２６  電流計
１３０  誘導コイル
１３２  グリッド
１３４  供給源
３１２  第１の材料の部分
３１３  第２の材料の部分
３１４，５１４  第１の材料層
３１５，５１５  第２の材料層
５１２  帯電液滴
７０２  ガラス基材
７１０，７２０，７３０  電極
７１１，７２１，７３１  正孔輸送層
７１２，７２２，７３２  発光層
【図１】
0004865946.tif 000004
【図２】
0004865946.tif 000005
【図３】
0004865946.tif 000006
【図４】
0004865946.tif 000007
【図５】
0004865946.tif 000008
【図６】
0004865946.tif 000009
【図７】
0004865946.tif 000010