專利名稱：輸出溶液、使用該輸出溶液的圖樣的制備方法和電子設(shè)備的制備方法,和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于形成圖樣的輸出溶液、使用所述輸出溶液的圖樣的制備方法和電子設(shè)備的制備方法，和通過本發(fā)明的電子設(shè)備的制備方法制得的電子設(shè)備。
本發(fā)明的輸出溶液例如可以通過噴墨法用于形成圖樣。
背景技術(shù)：
噴墨法廣泛地用于噴墨打印機(jī)中打印字符和圖象。根據(jù)噴墨法，液狀油墨從噴嘴輸出到待打印物體例如紙張的表面，并在其上固定，由此進(jìn)行打印。最近，由于其形成精細(xì)圖樣的能力，噴墨法正被用于制備電子設(shè)備，也被用于打印字符和圖象?？梢詰?yīng)用噴墨法的電子設(shè)備的具體實(shí)例包括電路、構(gòu)成該電路的線路和電極、電阻器、電容器、半導(dǎo)體元件、顯微透鏡、電荷耦合設(shè)備(CCD)等。
下面將顯示通過噴墨法制備電子設(shè)備的具體實(shí)例。例如，G.G.Rozenberg，Applied Physics，vol.81(2002)，p.5249-5251和“NikkeiElectronics”，2002年6月17日，p.67-78，顯示了使用噴墨法通過在印刷板上用金屬膠體繪圖來在印刷板上形成由金屬線路制得的電路圖樣的實(shí)例。在該實(shí)例中，與通過為常規(guī)步驟的光刻法形成電路圖樣的情形相比，可以在較短時(shí)間內(nèi)形成電路圖樣，并且也可以降低生產(chǎn)成本。
而且，也已報(bào)道了使用噴墨法在基體表面上通過用功能有機(jī)分子以及金屬繪圖形成電子設(shè)備的實(shí)例。特別是，實(shí)例有形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管(參見H.Sirringhaus等，Science，vol.290(2000)，p.2123-2126)、利用電致發(fā)光現(xiàn)象形成顯示器(參見J.Bharathan等，Applied Physics Letters，vol.72(1998)，p.2660-2662)、形成顯微透鏡陣列(參見T.R.Hebner等，Applied Physics Letters，Vol.72(1998)，p.519-521)等。
為了在基體表面例如基板上通過噴墨法形成圖樣例如電路圖樣和有機(jī)分子圖樣，必需在預(yù)定位置將溶解有用于形成圖樣的金屬和有機(jī)分子的溶液輸出到基體表面上，由此進(jìn)行繪圖。通常，根據(jù)噴墨法，在給定時(shí)間內(nèi)從一個(gè)噴嘴輸出的溶液的體積是約幾微微升。因此，為了形成圖樣需要輸出許多液滴。例如，在形成

圖1A所示矩形形狀的圖樣101的情況下，根據(jù)圖樣101的形狀可能要從噴嘴輸出許多液滴。例如，相應(yīng)于圖樣101的形狀，溶液可以如圖1B所示在區(qū)域102輸出。然而，通常，輸出的溶液會(huì)在基體表面上擴(kuò)散，并且因此，例如獲得如圖1C所示的具有溶液擴(kuò)散出區(qū)域102之外的圖樣。因此，難以精確地形成如圖1A所示的圖樣101。隨著待形成的圖樣101變得越精細(xì)，這種擴(kuò)散的影響將越大。
為了抑制圖樣擴(kuò)散，通常，在基體表面上預(yù)先提供一具有與待形成的圖樣互補(bǔ)形狀的具有斥水性的圖樣(憎水區(qū))。例如，如圖2A和2B所示，以與待形成的圖樣101互補(bǔ)的形狀預(yù)先形成憎水區(qū)104，并且溶液可以輸出到除憎水區(qū)104之外的區(qū)域105(待形成的圖樣101的形狀基本上與區(qū)域105的相同)。在憎水區(qū)104內(nèi)部輸出的溶液的擴(kuò)散得到抑制。因此，可以如圖2B所示形成擴(kuò)散得到抑制的圖樣101。
例如，JP 06(1994)-347637A公開了一種在親水玻璃基質(zhì)上形成由硅酮樹脂膜制得的憎水區(qū)并通過噴墨法將親水油墨輸出到基質(zhì)上除憎水區(qū)之外的區(qū)域上的方法。JP 2001-284274A公開了這樣一種方法在基質(zhì)上形成為憎水區(qū)的憎水膜的圖樣，并通過噴墨法用作為氧化硅膜前體的有機(jī)硅化合物的液體涂布除憎水膜之外的區(qū)域，接著經(jīng)熱處理，形成氧化物膜圖樣。JP 2001-274344A公開了一種利用形成具有斥水性的圖樣而制備存儲(chǔ)器的方法。在這些專利文獻(xiàn)中，預(yù)先通過蒸汽相法等將具有氟烷基鏈的有機(jī)分子吸附到基體的整個(gè)表面；之后，將具有與希望形成的憎水區(qū)形狀相同的光掩膜附著于基體上；并且用紫外線照射所得基體形成憎水區(qū)。在沒有覆蓋光掩膜的區(qū)域，即用紫外線照射的區(qū)域，上述有機(jī)分子被分解為親水的，并且覆蓋有光掩膜的區(qū)域(即，沒有用紫外線照射的區(qū)域)為斥水的。
而且，JP07(1995)-335642A公開了一種在硅基質(zhì)的表面上形成具有親水性的熱生長(zhǎng)的氧化物膜區(qū)和具有疏水性的氫封端的區(qū)域的方法。根據(jù)JP07(1995)-335642A公開的方法，通過以下方法形成熱生長(zhǎng)的氧化物膜區(qū)和用氫封端的區(qū)域。首先，通過光刻法在整個(gè)表面覆蓋有熱生長(zhǎng)的氧化物膜的硅基質(zhì)上形成抗蝕圖樣。然后，將沒有放置抗蝕劑的區(qū)域中的熱生長(zhǎng)的氧化物薄膜經(jīng)過蝕刻，由此暴露硅。然后，剝離抗蝕劑，并用氫封端暴露的硅。
而且，JP07(1995)-134288A公開了一種在導(dǎo)電基質(zhì)上形成具有斥水性的區(qū)域和具有親水性的區(qū)域的方法。該憎水區(qū)是通過使用絲綢印花在基質(zhì)上印刷斥水的硅酮樹脂、含氟樹脂、干性油、抗蝕劑等形成的。
根據(jù)上述常規(guī)方法，為了抑制圖樣形成期間的擴(kuò)散(即，為了更精確地形成圖樣)，需要預(yù)先形成具有與待形成的圖樣互補(bǔ)的形狀的憎水區(qū)(在此及后，在說明書中僅稱之為“互補(bǔ)憎水區(qū)”)。該互補(bǔ)憎水區(qū)是通過光刻法、絲綢印花、使用光掩膜例如金屬掩膜的紫外線照射法等形成的。然而，這些方法比噴墨法復(fù)雜，需要較多步驟和較大成本。而且，最終所需形成的圖樣不是所述的互補(bǔ)憎水區(qū)，而是相對(duì)于互補(bǔ)憎水區(qū)具有所謂正負(fù)關(guān)系的圖樣。如果沒有其它目的該互補(bǔ)憎水區(qū)可以省去。為了在形成互補(bǔ)憎水區(qū)之后將溶液輸出到除互補(bǔ)憎水區(qū)之外的區(qū)域，由此進(jìn)行繪圖，必需相對(duì)基體以精確的方式保持噴墨設(shè)備的位置。因此，需要實(shí)現(xiàn)一種通過噴墨法更精確地形成圖樣(制備圖樣，該圖樣本身就是最終產(chǎn)品)并且使擴(kuò)散得到抑制的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已認(rèn)真研究了待通過噴墨法輸出到基體表面上的溶液的化學(xué)和物理性質(zhì)，以及基體表面與溶液之間的界面現(xiàn)象。因此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過噴墨法可以精確地形成(制備)圖樣。
用于本發(fā)明的在基體表面上形成圖樣的輸出溶液包括具有氟烷基鏈的有機(jī)分子作為第一圖樣形成材料，其中該溶液的表面張力是20達(dá)因/厘米或更大。
本發(fā)明的輸出溶液還可以包括第二圖樣形成材料。
而且，用于通過本發(fā)明的噴墨法在基體表面上形成圖樣的輸出溶液包括具有氟烷基鏈的有機(jī)分子作為圖樣形成材料，其中該溶液的表面張力是20達(dá)因/厘米或更大。
接下來，本發(fā)明的圖樣的制備方法包括通過噴墨法將表面張力為20達(dá)因/厘米或更大并且其中溶解有作為第一圖樣形成材料的具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖；將該輸出溶液中所含的溶劑蒸發(fā)形成含有有機(jī)分子的圖樣。
根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，所述溶液還可以含有第二圖樣形成材料，并且輸出溶液中所含的溶劑可以經(jīng)蒸發(fā)以形成含有有機(jī)分子和第二圖樣形成材料的圖樣。
而且，本發(fā)明的圖樣的制備方法可以包括將輸出溶液中所含的溶劑蒸發(fā)以形成包括含有相對(duì)大量的有機(jī)分子的第一圖樣區(qū)和含有相對(duì)大量的第二圖樣形成材料的第二圖樣區(qū)的圖樣，其中形成該圖樣使得第一圖樣區(qū)相對(duì)于第二圖樣區(qū)存在于基體側(cè)。
接下來，本發(fā)明的電子設(shè)備的制備方法包括圖樣的制備方法，而所述圖樣的制備方法包括通過噴墨法將表面張力為20達(dá)因/厘米或更大并且其中溶解有作為第一圖樣形成材料的具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖，該溶液還含有第二圖樣形成材料；和將輸出的溶液中所含的溶劑蒸發(fā)以形成含有有機(jī)分子和第二圖樣形成材料的圖樣。
接下來，本發(fā)明的電子設(shè)備包括基體和在基體表面上形成的圖樣，其中所述圖樣包括含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的第一圖樣區(qū)和含有至少一種選自金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物和聚合物的物質(zhì)的第二圖樣區(qū)。所述第一圖樣區(qū)和第二圖樣區(qū)依次堆疊在基體表面上，并且第一圖樣區(qū)的形狀與第二圖樣區(qū)的形狀相似。
附圖簡(jiǎn)述圖1A-1C是描述通過常規(guī)形成圖樣的方法引起的例證問題的示意圖。
圖2A和2B顯示一個(gè)例證的常規(guī)形成圖樣的方法的示意圖。
圖3A-3C是描述輸出到基體表面上的常規(guī)的輸出溶液的例證行為的示意圖。
圖4A-4C是描述輸出到基體表面上的本發(fā)明的輸出溶液的例證行為的示意圖。
圖5A-5C是描述輸出到基體表面上的本發(fā)明的輸出溶液的例證行為的示意圖。
圖6A-6C是顯示在本發(fā)明的輸出溶液與基體表面之間的例證反應(yīng)的示意圖。
圖7是描述在基體表面和溶液之間形成的接觸角θ的示意圖。
圖8是描述本發(fā)明的輸出溶液中的例證化學(xué)反應(yīng)的示意圖。
圖9A-9D是描述由本發(fā)明的輸出溶液形成圖樣的例證方法的示意圖。
圖10A-10D是描述由本發(fā)明的輸出溶液形成圖樣的例證方法的示意圖。
圖11是顯示本發(fā)明的圖樣制備方法的示意圖。
圖12是顯示可用于本發(fā)明的圖樣制備方法的例證噴墨設(shè)備的示意圖。
圖13A和13B是顯示可用于本發(fā)明的圖樣制備方法的例證噴墨頭的示意圖。
圖14是顯示可用于本發(fā)明的圖樣制備方法的例證噴墨頭的示意圖。
圖15A和15B是顯示本發(fā)明的電子設(shè)備中包括的圖樣的例證形狀的示意圖。
圖16是顯示常規(guī)電子設(shè)備中包括的圖樣的例證形狀的示意圖。
圖17是顯示實(shí)施例中形成的圖樣的例證形狀的示意圖。
圖18A和18B是顯示實(shí)施例中形成的薄膜晶體管的實(shí)例示意圖。
圖19A和19B是顯示實(shí)施例中形成的CCD的實(shí)例的示意圖。
圖20A和20B是顯示實(shí)施例中形成的CCD的評(píng)價(jià)方法的實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在此及后，將參照附圖通過實(shí)施方式描述本發(fā)明。在以下實(shí)施方式中，相同零件用相同附圖標(biāo)記表示，并且可以省去重復(fù)描述。
首先，將描述本發(fā)明的輸出溶液。
本發(fā)明的輸出溶液用于在基體表面形成圖樣。該輸出溶液含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子作為第一圖樣形成材料。而且，輸出溶液的表面張力是20達(dá)因/厘米或更大。通過將這樣的輸出溶液輸出到基體表面上，在基體表面上可以形成擴(kuò)散得到抑制的圖樣，而不需預(yù)先形成上述互補(bǔ)憎水區(qū)。更具體地說，可以更精確地形成圖樣。
對(duì)將本發(fā)明的輸出溶液輸出到基體表面上的方法沒有特別的限制。例如，可以使用噴墨法。可以使用常規(guī)噴墨設(shè)備(例如，噴墨打印機(jī))進(jìn)行該噴墨法。后面將描述該設(shè)備的具體實(shí)例。
在使用噴墨法作為將輸出溶液輸出到基體表面上的方法的情況下，本發(fā)明的輸出溶液可以是通過噴墨法在基體表面上形成圖樣的輸出溶液，其含有具有氟烷基連的有機(jī)分子作為第一圖樣形成材料并且具有20達(dá)因/厘米或更大的表面張力。
下面將描述在將本發(fā)明的輸出溶液輸出到基體表面上的情況下形成圖樣的原理。
在將常規(guī)溶液106例如油墨輸出到基體1的表面上的情況下，溶液106在與基體1的表面接觸之后通常隨時(shí)間趨于擴(kuò)散，如圖3A-3C所示。因此，如上所述，隨著待形成的圖樣越精細(xì)，擴(kuò)散的影響越大，使其難以精確地形成圖樣。通常，為了抑制擴(kuò)散，形成互補(bǔ)憎水區(qū)。圖3A-3C的時(shí)間順序依次是圖3A、3B和3C。
相反，在將本發(fā)明的輸出溶液2輸出到基體1的表面上的情況下，本發(fā)明的溶液2在與基體1的表面接觸之后隨時(shí)間而趨于略微收縮，如圖4A-4C所示。因此，如果使用本發(fā)明的輸出溶液，可以抑制輸出溶液2在基體1的表面上擴(kuò)散。因此，例如，通過根據(jù)所需形成的圖樣的形狀輸出該溶液2，可以精確地形成圖樣，不用預(yù)先在基體1表面上布置互補(bǔ)憎水區(qū)。圖4A-4C的時(shí)間順序依次是圖4A、4B和4C。
更具體地說，本發(fā)明的溶液2在輸出到基體1表面上之后的最初狀態(tài)具有濕潤(rùn)基體1表面的性能(圖5A)。因此，可以在基體1表面上的預(yù)定位置輸出該溶液2以進(jìn)行繪圖。然而，在基體1上的輸出溶液2中所含的溶劑蒸發(fā)消失之前，溶液2中所含的具有氟烷基鏈的有機(jī)分子吸附在基體1的表面上，由此基體1在該界面附近的表面能相對(duì)于溶液2降低(圖5B)。例如，圖5B中所示的區(qū)域3相應(yīng)于因與溶液2接觸使得表面能降低的區(qū)域。當(dāng)形成區(qū)域3，并且區(qū)域3的表面能小于溶液2的表面能時(shí)，溶液2在基體1的表面上被排斥而收縮(圖5C)。
呈現(xiàn)這種性能的溶液的實(shí)例包括其中溶解既具有非極性分子鏈又具有極性基團(tuán)的有機(jī)分子的液體。其具體實(shí)例包括其中溶解有1體積％的十七氟乙基三氯甲硅烷(CF3(CF2)17C2H4SiCl3)；在此及后，可以將其稱為“FCS”的氯仿溶液。在FCS中，CF3(CF2)17C2H4-相當(dāng)于含有氟烷基鏈的非極性分子鏈，并且三氯甲硅烷基(-SiCl3)相當(dāng)于極性基團(tuán)。當(dāng)溶解有FCS的溶液滴到例如充分洗滌的玻璃基質(zhì)的表面上時(shí)，觀察到溶液形狀的變化，基質(zhì)上的液滴隨時(shí)間趨于收縮。將參照?qǐng)D6A-6C描述這種現(xiàn)象的所提出的機(jī)理。
如圖6A-6C所示，當(dāng)將FCS氯仿溶液輸出到為基體的玻璃基質(zhì)12上時(shí)(圖6A)，溶解在為溶劑的氯仿中的FCS分子11吸附到存在于玻璃基質(zhì)12的表面上的吸附水13(圖6B)。這里，吸附水是指存在于距離基體表面幾個(gè)分子的厚度范圍內(nèi)的水分子，并且已知這種吸附水存在于大多數(shù)基體的表面上，F(xiàn)CS分子11以如下的方式吸附至吸附水13，為極性基團(tuán)的三氯甲硅烷基排列在吸附水13側(cè)，并且為非極性分子鏈的氟烷基鏈排列在與玻璃基質(zhì)12相對(duì)的吸附水13側(cè)。當(dāng)FCS分子11吸附至吸附水13時(shí)，三氯甲硅烷基與吸附水13反應(yīng)變成硅烷醇基(-SiOH)。然后，F(xiàn)CS分子11在吸附水13上熱擴(kuò)散，并經(jīng)過脫水聚合形成硅氧烷鍵(Si-O)。吸附水13由于與FCS分子11反應(yīng)以及溶解在氯仿溶液中而減少。與吸附水13減少的同時(shí)，存在于吸附水13上的FCS分子11與存在于玻璃基質(zhì)12的表面上的羥基(-OH)脫水形成硅氧烷鍵。由于在FCS分子11和玻璃基質(zhì)12之間形成硅氧烷鍵，形成FCS分子11a的分子鏈垂直排列在玻璃基質(zhì)12的表面上的單分子膜3，如圖6C所示。其原因認(rèn)為如下。FCS分子11a的分子鏈化學(xué)穩(wěn)定，并且不與保留在溶液中的FCS分子11b的三氯甲硅烷基反應(yīng)，使得在玻璃基質(zhì)12的表面上形成單分子膜3。形成單分子膜3的結(jié)果是玻璃基質(zhì)12的表面能變成約6達(dá)因/厘米，相當(dāng)于FCS分子11中所含的CF3基團(tuán)的表面能。其上沒有形成單分子膜3的玻璃基質(zhì)的表面能通常是約50達(dá)因/厘米或更大。因此，通過將含有FCS分子11的溶液輸出到玻璃基質(zhì)12的表面上，可以降低玻璃基質(zhì)12的表面能。隨著玻璃基質(zhì)12的表面能降低，輸出到玻璃基質(zhì)上的溶液在玻璃基質(zhì)12上趨于收縮。
使用楊式方程(Young′s Equation)描述由于基體表面上的表面能降低使本發(fā)明的輸出的溶液隨時(shí)間而收縮的原理。一般說來，存在于基體表面上的滴狀溶液的形狀可以通過接觸角θ定義。在接觸角θ、溶液的表面張力γL和基體的表面能γS之間存在以下等式(1)(Young′s等式)。在等式(1)中，γLS是基體表面和溶液之間的界面能。
cosθ＝(γS-γLS)/γL (1)通常已知γLS隨γS降低而降低，并且在γS降低的情況下，γLS的降低量小于γS的降低量(參見，例如，D.T.Kaelble，J.Adhesion，vol.2(1970)，p.66-81)。因此，當(dāng)基體的表面能γS降低時(shí)，在等式(1)右側(cè)的值降低，并且接觸角θ增加。因此，輸出到基體表面上的溶液隨時(shí)間而收縮。等式(1)可以根據(jù)圖7中所示的矢量顯示。
而且，當(dāng)本發(fā)明的輸出溶液在基體表面上收縮時(shí)，溶液中所含的溶劑同時(shí)蒸發(fā)。因此，溶液中所含的具有氟烷基鏈的有機(jī)分子從溶液中沉淀。例如，當(dāng)將FCS的氯仿溶液輸出到基體表面上時(shí)，同時(shí)和/或在從形成單分子膜3延遲之后，F(xiàn)CS從溶液中沉淀，如圖6A-6C所示。認(rèn)為沉淀的FCS分子在分子之間經(jīng)過聚合以形成如圖8中所示的聚合物，并且沉積在圖6C中所示的單分子膜3上。在FCS的單分子膜3的表面上，僅有表面能為約6達(dá)因/厘米的CF3基團(tuán)，并且在沉積的聚合物的表面上，存在表面能高于CF3基團(tuán)的表面能的CF2基團(tuán)和硅烷醇基(-SiOH)。這里，CF2基團(tuán)的表面能是約16達(dá)因/厘米，硅烷醇基的表面能是約50達(dá)因/厘米至80達(dá)因/厘米。另一方面，在上述聚合物中，CF3和CF2基團(tuán)的數(shù)量通常大于SiOH的數(shù)量。因此，當(dāng)基體覆蓋有這種聚合物時(shí)，基體的表面能降低。因此，輸出本發(fā)明的溶液的區(qū)域可以成為斥水的。通過增加/降低溶液中FCS分子的數(shù)量(即，增加/降低FCS分子的濃度)，可以控制沉積在單分子膜上的聚合物的量。圖8中所示的FCS分子11是其中三氯甲硅烷基因吸附水等的影響而變成硅烷醇基的那些，并且圖8中的雙箭頭顯示反應(yīng)形成硅氧烷鍵的硅烷醇基。
將參照?qǐng)D9A-9D描述當(dāng)本發(fā)明的溶液2輸出到基體表面1上發(fā)生的現(xiàn)象。圖9A是顯示將含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子4的溶液2輸出到基體1表面上之后即刻的狀態(tài)的示意圖。當(dāng)從圖9A經(jīng)過一段時(shí)間時(shí)，在基體1表面上形成單分子膜3(圖9B)。當(dāng)再經(jīng)過一段時(shí)間時(shí)，由于單分子膜3的表面能小因此溶液2開始收縮(圖9C)。在溶液2收縮的同時(shí)，溶液2中所含的溶劑也在蒸發(fā)。結(jié)果，在基質(zhì)1的表面上形成由有機(jī)分子4形成的單分子膜3和在有機(jī)分子4之間通過聚合獲得的含有分子5的膜6(圖9D)。膜6沉積在單分子膜3上。
如上所述，形成單分子膜3和膜6的區(qū)域具有斥水性。因此，通過將本發(fā)明的溶液2輸出到基體1的表面上，可以在基體1表面上形成具有斥水性的圖樣7(憎水圖樣7)。換句話說，如果將本發(fā)明的輸出溶液例如，通過噴墨法輸出到基體表面上，以進(jìn)行繪圖，可以形成具有斥水性的圖樣(憎水圖樣)。此時(shí)，輸出溶液可以抑制在基體表面上的擴(kuò)散。因此，可以使用本發(fā)明的輸出溶液形成擴(kuò)散得到抑制的憎水圖樣，而不用預(yù)先在基體表面上形成互補(bǔ)憎水區(qū)。可以用本發(fā)明的輸出溶液形成的憎水圖樣的實(shí)例(可以用本發(fā)明的輸出溶液制得的，在圖樣本身是產(chǎn)品的情況下)包括膠印用的靠模板(master plate)、生物芯片用的基質(zhì)(生物芯片中放置為傳感器的探針分子用的基質(zhì))例如DNA芯片等。
除了用本發(fā)明的輸出溶液形成憎水圖樣之外，該憎水圖樣也可以通過將上述互補(bǔ)憎水區(qū)與本發(fā)明的輸出溶液、噴墨法等組合形成。通常，使用光刻法等形成互補(bǔ)憎水區(qū)。然而，通過使用本發(fā)明的輸出溶液，可以更方便地形成互補(bǔ)憎水區(qū)。
在本發(fā)明的輸出溶液中，具有氟烷基鏈的有機(jī)分子可以含有至少一種選自氯甲硅烷基(-SiCl)、烷氧基(RO-)、巰基(-SH)、羧基(-COOH)、羥基(-OH)和氨基的基團(tuán)。更具體地說，有機(jī)分子可以含有，例如，與Si原子相連的烷氧基(-Si-OR)。而且，有機(jī)分子可以是含有二硫鍵(-S-S-)的那些。而且，有機(jī)分子可以是選自硅氮烷和二硫酚中的至少一種。用含有這些有機(jī)分子的輸出溶液，可以形成擴(kuò)散得到抑制的憎水圖樣，而不用在基體表面上預(yù)先形成互補(bǔ)憎水區(qū)。烷氧基中的“R”代表烷基鏈。氯甲硅烷基可以是一氯甲硅烷基、二氯甲硅烷基或三氯甲硅烷基。巰基、羧基和羥基分別可以是鹽(例如-S-Na+)。硅氮烷中Si的數(shù)量沒有特別的限制。
在有機(jī)分子含有至少一種選自羧基、羥基和氨基的基團(tuán)的情況下，認(rèn)為由于這些基團(tuán)具有極性，含有這些基團(tuán)的有機(jī)分子易于吸附到具有親水性的基體表面上。而且，在有機(jī)分子含有氯甲硅烷基的情況下，認(rèn)為有機(jī)分子與基體表面上的吸附水和活性氫反應(yīng)形成硅氧烷鍵，因此吸附到基體表面上。這也適用于有機(jī)分子含有烷氧基的情形。在有機(jī)分子含有巰基的情況下，例如，這些巰基吸附到金和銀的表面上。
更具體地說，在本發(fā)明的輸出溶液中，具有氟烷基鏈的有機(jī)分子可以是由組成分子式CF3(CF2)nC2H4Si{(O-CH2CH2)m-CR1}3代表的那些。有機(jī)分子也可以是上面組成分子式代表的分子的水解產(chǎn)物。這里，上面組成分子式代表的分子的水解產(chǎn)物是指與Si相連的三個(gè)官能團(tuán)(O-CH2CH2)m-OR1中至少一個(gè)是OH的狀態(tài)。在組成分子式中，R1是甲基、乙基、丙基或丁基，并且n和m是1-10的自然數(shù)。
后面將描述在本發(fā)明的輸出溶液中所含的有機(jī)分子的更具體實(shí)例。
本發(fā)明的輸出溶液還可以含有第二圖樣形成材料。通過將這種輸出溶液輸出到基體表面上，可以形成擴(kuò)散得到抑制的圖樣，并且不用在基體表面上預(yù)先形成上述的互補(bǔ)憎水區(qū)。在這種情況下，形成的圖樣含有第二圖樣形成材料。而且，對(duì)將含有第二圖樣形成材料的溶液輸出到基體表面上的方法沒有特別的限制。例如，可以使用噴墨法。第二圖樣形成材料可以以任意形式包含在溶液中，只要該溶液可以使用噴墨法輸出。例如，第二圖樣形成材料可以以溶解的形式或者以分散的形式包含在輸出溶液中。
下面參照?qǐng)D10A-10D描述當(dāng)將含有第二圖樣形成材料的本發(fā)明的溶液2輸出到基體表面1上時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。圖10A是顯示在將含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子4和第二圖樣形成材料8的溶液2輸出到基體1表面上之后即刻的狀態(tài)的示意圖。當(dāng)圖10A經(jīng)過一段時(shí)間時(shí)，在基體1表面上以與圖9B所示的實(shí)例相同的方式形成由有機(jī)分子4制成的單分子膜3(圖10B)。當(dāng)再過一段時(shí)間時(shí)，由于單分子膜3的表面能小，因此溶液2開始收縮(圖10C)。在溶液2收縮的同時(shí)，溶液2中所含的溶劑同時(shí)蒸發(fā)。結(jié)果，在基體1表面上形成由有機(jī)分子4制得的單分子膜3和含有第二圖樣形成材料8的膜6(圖10D)。膜6沉積在單分子膜3上，并且由于其形成過程具有與單分子膜3基本上相似的形狀。更具體地說，通過將含有第二圖樣形成材料的本發(fā)明的輸出溶液輸出到基體表面上，可以形成含有第二圖樣形成材料并且擴(kuò)散得到抑制的圖樣9，且不用在基體1表面上預(yù)先形成上述的互補(bǔ)憎水區(qū)。在使用含有第二圖樣形成材料的溶液形成的圖樣9中，第二圖樣形成材料8可以與單分子膜3混合，并且有機(jī)分子4可以與含有第二圖樣形成材料8的膜6混合。而且，以下也是可能的。在溶液輸出以形成圖樣之后，進(jìn)行一些后處理例如熱處理，由此可以從圖樣9去除單分子膜3或有機(jī)分子4。
對(duì)第二圖樣形成材料沒有特別的限制。第二圖樣形成材料可以根據(jù)所需形成的圖樣9任意選擇。
例如，第二圖樣形成材料可以是金屬氧化物電介質(zhì)的前體。在這種情況下，通過將含有金屬氧化物電介質(zhì)的前體的溶液輸出到基體表面上以進(jìn)行繪圖，將溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，并且如果需要的話進(jìn)行預(yù)定的加工(后面所述)，可以在基體表面上形成擴(kuò)散得到抑制的金屬氧化物電介質(zhì)的圖樣。氧化物電介質(zhì)的前體的具體實(shí)例包括至少一種選自金屬醇鹽、金屬乙酰丙酮化物、金屬羧酸鹽和金屬無機(jī)化合物的材料。
例如，第二圖樣形成材料可以是半導(dǎo)體。在這種情況下，通過將含有半導(dǎo)體的溶液輸出到基體表面上以進(jìn)行繪圖，并將溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，可以在基體表面上形成擴(kuò)散得到抑制的半導(dǎo)體圖樣。而且，通過選擇半導(dǎo)體材料，可以形成n-型電導(dǎo)率、p-型電導(dǎo)率等的半導(dǎo)體圖樣。
例如，第二圖樣形成材料可以是金屬。在這種情況下，通過將含有金屬的溶液輸出到基體表面上以進(jìn)行繪圖，并將溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，可以在基體表面上形成擴(kuò)散得到抑制的金屬圖樣。作為金屬，例如，可以使用金屬膠體。而且，如果需要的話可以進(jìn)行預(yù)定的加工例如燒結(jié)。
例如，第二圖樣形成材料可以是聚合物。在這種情況下，通過將含有聚合物的溶液輸出到基體表面上以進(jìn)行繪圖，并將溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，可以在基體表面上形成擴(kuò)散得到抑制的聚合物圖樣。對(duì)所用的聚合物的類型沒有特別的限制。例如，通過使用導(dǎo)電聚合物，可以形成導(dǎo)體圖樣。而且，例如，通過使用半導(dǎo)體聚合物，可以形成半導(dǎo)體圖樣，并且通過使用絕緣聚合物，可以形成絕緣圖樣。半導(dǎo)體聚合物的具體實(shí)例包括至少一種選自聚烷基噻吩和聚-9，9′二烷基-芴-共-并噻吩的物質(zhì)。
在本發(fā)明的輸出溶液中，溶液中所含的溶劑的沸點(diǎn)優(yōu)選是80℃或更高。在溶劑的沸點(diǎn)低于80℃的情況下，溶劑在噴墨設(shè)備的油墨室(后面所述)中蒸發(fā)，并且在輸出期間溶劑也蒸發(fā)，由此可能不能將預(yù)定量的溶液輸出到基體表面上。而且，在沸點(diǎn)低于80℃的情況下，在輸出到基體表面上的溶液因形成單分子膜而收縮之前，溶液可能干燥。特別是，溶液首先在輸出的溶液的周圍部分附近(在與溶液接觸的基體的區(qū)域和與溶液不接觸的基體的區(qū)域之間的邊界部分)干燥。因此，在溶劑的沸點(diǎn)低于80℃的情況下，在基體上形成的圖樣可能變成在因單分子膜作用收縮之前的那些。即，有可能難以形成擴(kuò)散等的影響得到抑制的圖樣。
接下來，描述本發(fā)明的圖樣的制備方法。
根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，通過噴墨法將本發(fā)明的上述輸出溶液(即，表面張力為20達(dá)因/厘米或更大的溶液，其中溶解有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子作為第一圖樣形成材料)輸出到基體表面上以進(jìn)行繪圖，并將輸出的溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，由此形成含有有機(jī)分子的圖樣。本發(fā)明的圖樣的制備方法也可以稱為圖樣的形成方法。然而，假定圖樣本身是產(chǎn)品，那么該方法將稱為圖樣的制備方法。類似地，在本說明書中，“形成圖樣”也描述為“制備圖樣”。
例如，如圖11所示，可以使用噴墨設(shè)備51將溶液2輸出到基體1的表面上進(jìn)行繪圖。輸出溶液2中所含的溶劑蒸發(fā)。在溶液2含有相應(yīng)于第一圖樣形成材料的上述有機(jī)分子的情況下，在基體1表面上形成憎水圖樣7，如圖9A-9D所示。而且，在溶液2含有相應(yīng)于第一圖樣形成材料的上述有機(jī)分子和上述第二圖樣形成材料的情況下，在基體1表面上形成含有上述有機(jī)分子和第二圖樣形成材料的圖樣9，如圖10A-10D所示。更具體地說，根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，可以形成各種圖樣例如憎水圖樣、金屬圖樣、半導(dǎo)體圖樣、絕緣體圖樣等，同時(shí)在基體表面上不預(yù)先形成互補(bǔ)憎水區(qū)的情況下抑制擴(kuò)散的影響。在通過本發(fā)明的圖樣的制備方法形成的圖樣9中，第二圖樣形成材料8可以與單分子膜3混合，并且有機(jī)分子4可以與含有第二圖樣形成材料8的膜6混合。而且，也可以是如下情形。在將溶液輸出以形成圖樣9之后，進(jìn)行后處理例如熱燒結(jié)和熱處理，由此可以從圖樣9去除單分子膜3或有機(jī)分子4。在這種情況下，可以在不插入單分子膜3的情況下在基體表面上形成含有第二圖樣形成材料8的薄膜。然而，首先形成單分子膜3，以便可以形成擴(kuò)散等的影響得到抑制的含有第二圖樣形成材料的膜(圖樣)。這里，圖9A-9D和圖10A-10D也理解為顯示在圖11中沿線A-A′呈現(xiàn)的溶液2的橫截面隨時(shí)間的變化。
在通過本發(fā)明的圖樣的制備方法輸出到基體表面上的溶液含有第二圖樣形成材料的情況下，本發(fā)明的圖樣的制備方法還可以指為如下的圖樣的制備方法，其中上述溶液含有第二圖樣形成材料，將輸出溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，并且形成含有有機(jī)分子和第二圖樣形成材料的圖樣。這樣的圖樣，例如是圖10D中所示的圖樣9。
而且，本發(fā)明的圖樣的制備方法還可以指為如下的圖樣的制備方法，其中溶液含有第二圖樣形成材料，輸出溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，并且形成包括含有相對(duì)大量的有機(jī)分子的第一圖樣區(qū)和含有相對(duì)大量的第二圖樣形成材料的第二圖樣區(qū)的圖樣。在這種情況下，第一圖樣區(qū)相對(duì)于第二圖樣區(qū)存在于基體側(cè)。這種第一圖樣區(qū)相當(dāng)于，例如圖10D中所示的單分子膜3，并且第二圖樣區(qū)相當(dāng)于，例如圖10D中所示的膜6。這種圖樣相當(dāng)于，例如圖10D中所示的圖樣9。
根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，可以是如下情形在基體表面上形成圖樣之后，還將上述溶液輸出以進(jìn)行繪圖，使用形成的圖樣作為基體，由此形成圖樣。更具體地說，根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，也可以形成多層圖樣。在這種情況下，根據(jù)每層，通過改變形成的圖樣的形狀、類型等，也可以制備各種設(shè)備例如半導(dǎo)體元件、電容器、存儲(chǔ)元件、電阻器等。
用于本發(fā)明的圖樣的制備方法的溶液可以是，例如，本發(fā)明的上述輸出溶液。用于本發(fā)明的圖樣的制備方法的溶液的更具體的實(shí)例將描述為本發(fā)明的輸出溶液的更具體的實(shí)例。
根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，例如，還可以獲得以下效果。
在將含有金屬作為第二圖樣形成材料的溶液輸出到基體表面上的情況下，例如，可以在基體表面上形成電路圖樣。典型地，為了在基體表面例如打印基質(zhì)上形成電路圖樣，例如，預(yù)先在基質(zhì)上形成金屬膜，之后通過光刻法將金屬膜形成為電路圖樣。另外，例如，使用抗蝕劑膜在基質(zhì)上形成電路的反面圖樣；之后，通過在沒有抗蝕劑的區(qū)域電鍍形成電路圖樣；并且最終除去抗蝕劑膜。根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，使用噴墨法，以便可以在打印基質(zhì)上直接形成導(dǎo)電電路圖樣，而不用需要耗費(fèi)工時(shí)的光刻法步驟。因此，可以在較短時(shí)間內(nèi)形成電路圖樣，并且降低生產(chǎn)成本。而且，根據(jù)光刻法，需要相應(yīng)于所需形成的電路圖樣的光掩膜(板)。因此，在多種電路圖樣的少量制備中需要大量光掩膜以及對(duì)各種電路圖樣的原型需要加工的情況下，工時(shí)和成本將增加。相反，本發(fā)明的圖樣的制備方法不需要光掩膜。因此，可以較低成本制備圖樣，即使在多種電路圖樣的少量制備以及原型電路圖樣的制備中。
在將含有聚合物作為第二圖樣形成材料的溶液輸出到基體表面的情況下，例如，可以在基體表面上形成聚合物圖樣。如果選擇功能樹脂作為聚合物，那么可以在基體表面上形成具有不同功能的聚合物圖樣。在這種情況下，根據(jù)功能樹脂的類型，當(dāng)將該聚合物圖樣暴露于抗蝕劑和剝離劑的顯影劑下時(shí)，存在可以將聚合物圖樣從基體剝離掉的可能性，并且可能降低電特性等。使用這種功能樹脂，難以在常規(guī)光刻法步驟中形成圖樣。相反，如果使用本發(fā)明的圖樣的制備方法，在形成圖樣期間可以抑制功能樹脂的特性降低。因此，即使相對(duì)常規(guī)難以形成圖樣的所用材料，也可以制備其圖樣。這也可用于形成相對(duì)抗蝕劑和剝離劑的顯影劑而言耐用性低的有機(jī)分子的圖樣。
通過描述電路圖樣和聚合物圖樣已描述了上述效果。然而，在制備其它類型的圖樣時(shí)也可以獲得相同效果。
根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，通過噴墨法將上述溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖。噴墨法可以使用例如噴墨設(shè)備(例如，噴墨打印機(jī))進(jìn)行。作為噴墨設(shè)備(或噴墨打印機(jī))，可以使用常用的噴墨設(shè)備(或噴墨打印機(jī))。例如，可以使用圖11所示的帶有噴墨頭52的噴墨設(shè)備51。本文后面，將更具體地描述噴墨設(shè)備的實(shí)例。
圖12是顯示噴墨設(shè)備51的實(shí)例的示意圖。為了易于理解該說明，在圖12中，除了噴墨設(shè)備51之外，還顯示了基體1。圖12中所示的噴墨設(shè)備51具有將溶液2輸出到基體表面1上的噴墨頭52。噴墨頭52與在主掃描方向X取向的墨盒53相連。墨盒53可以沿盒軸54移動(dòng)，并且噴墨頭52可以在主掃描方向X與墨盒53的移動(dòng)一起移動(dòng)。而且，圖12所示的噴墨設(shè)備51具有能夠在與主掃描方向X垂直的次掃描方向Y移動(dòng)基體1的輥55。通過輥55任意組合墨盒53的移動(dòng)和基體1的移動(dòng)，可以以任意形狀將溶液2輸出到基體1的表面上進(jìn)行繪圖。代替輥55，或者除了輥55之外，噴墨設(shè)備51還可以包括能夠在次掃描方向Y移動(dòng)噴墨頭52的移動(dòng)部分。而且，如果需要的話噴墨設(shè)備1可以包括多個(gè)掃描方向，以及兩個(gè)掃描方向X和Y。例如，在基體1具有彎曲表面的情況下，噴墨設(shè)備1還包括能夠在圖12所示的Z方向移動(dòng)噴墨頭52的移動(dòng)部分。
對(duì)將溶液2輸出到基體1表面上的噴墨頭52的具體構(gòu)型沒有特別的限制?？梢允褂贸Ｓ玫膰娔^。例如，可以使用具有圖13A和13B所示構(gòu)型的噴墨頭52。圖13A是部分切開的噴墨頭52以顯示噴墨頭52的內(nèi)部構(gòu)型的示意圖。在圖13A中，僅顯示了兩個(gè)噴嘴孔56；然而，在實(shí)際噴墨頭52中噴嘴孔56的數(shù)量并不限于兩個(gè)。圖13B是顯示噴墨頭52在圖13A所示的箭頭A的方向的橫截面圖。
圖13A和13B中所示的噴墨頭52包括用于輸出溶液2的噴嘴孔56、在壓力下將溶液2輸出到噴嘴孔56的壓力室57(用于通過對(duì)其施加壓力輸出噴嘴孔56中的溶液2)和將溶液2供應(yīng)到壓力室57的供應(yīng)部分58。供應(yīng)部分58起溶液儲(chǔ)存器的作用。在將溶液2從噴嘴孔56輸出，并且壓力室57中的溶液2減少的情況下，供應(yīng)部分58以相應(yīng)于壓力室57的減少的量供應(yīng)溶液2。將對(duì)壓力室57中的溶液2傳遞壓力的振動(dòng)板59放置在壓力室57的上面部分。而且，放置壓電元件60以與振動(dòng)板59接觸。為了輸出溶液2，僅需要對(duì)壓電元件60施加電壓。壓電元件60因施加電壓而膨脹，并且振動(dòng)板59變形，由此將壓力傳遞到壓力室57，并將溶液2從噴嘴孔56輸出。從噴嘴孔56輸出的溶液2的量可以通過調(diào)節(jié)施加到壓電元件60的電壓的水平和電壓的施加時(shí)間來控制。圖13A顯示了壓電元件60和左側(cè)的振動(dòng)板59在施加電壓下變形的狀態(tài)。振動(dòng)板59可以由例如銅、鉻等制成。例如，可以使用銅等。對(duì)壓電元件60沒有特別的限制，并且例如可以使用鋯酸鈦酸鉛(PZT)等。
圖14顯示了噴嘴孔56的例證排列。圖14是從噴嘴孔側(cè)(例如，圖13A的箭頭B側(cè))觀察的噴墨頭52的示意圖。圖14中的箭頭C代表基體1的加料方向。在圖14中所示的實(shí)例中，放置壓電元件60以分別對(duì)應(yīng)多個(gè)噴嘴孔56。多個(gè)噴嘴孔56以區(qū)段為基礎(chǔ)分開，并且對(duì)每一區(qū)段提供供應(yīng)部分58。噴嘴孔56的排列并不限于圖14中所示的實(shí)例，并且可以任意調(diào)整。
為了通過噴墨法將溶液輸出到基體表面的預(yù)定位置，優(yōu)選從噴嘴孔輸出溶液并噴墨到基體表面上的方向總是恒定的。一般說來，調(diào)整噴墨方向以與基體表面垂直，或者以與形成噴墨頭的噴嘴孔的表面(噴嘴表面例如，圖13B中所示的表面D)垂直。如果在噴嘴孔的周圍的噴嘴表面不排斥溶液，那么溶液可能留在噴嘴孔的周圍。當(dāng)溶液留下時(shí)，從噴嘴孔輸出的溶液可能因表面張力的影響而在保留溶液的方向被吸引。然后，溶液的噴墨方向從預(yù)定方向偏移，使其難以精確地輸出溶液。通常用含氟樹脂等使噴嘴表面憎水，并且調(diào)整其表面能至小于20達(dá)因/厘米。本發(fā)明的輸出溶液和用于本發(fā)明的圖樣的制備方法的溶液的表面能是20達(dá)因/厘米或更大。因此，可以抑制溶液附著于噴嘴孔周圍的噴嘴表面的影響。
根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，當(dāng)將溶液輸出到基體表面時(shí)，可以將基體的表面溫度調(diào)整至比輸出到基體表面的溶液的溫度低5℃或更多。根據(jù)這種圖樣的制備方法，可以形成各種圖樣例如憎水圖樣、金屬圖樣、半導(dǎo)體圖樣和絕緣體圖樣，同時(shí)抑制擴(kuò)散的影響，而且不用預(yù)先在基體表面上形成互補(bǔ)憎水區(qū)。
在將基體的表面溫度調(diào)整至低于輸出到基體表面上的溶液的溫度的情況下，認(rèn)為發(fā)生以下現(xiàn)象。
(a)溶液在基體表面上冷卻，由此具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的溶解度降低。因此，有機(jī)分子可能吸附到基體表面上，從而可以有效地降低基體的表面能。
(b)隨著溶液的溫度降低，吸附到基體表面上的有機(jī)分子的分子密度降低。因此，基體表面上CF3基團(tuán)的密度增加，并且基體的表面能降低。因溫度降低使得吸附到基體表面上的分子的分子密度增加例如描述在Journal of Physical Chemistry，vol.98(1994)，p.7557-7590。根據(jù)該文獻(xiàn)，吸附在基體表面上的有機(jī)分子因熱擴(kuò)散而在存在于基體表面上的吸附水周圍移動(dòng)。然后，如上所述，有機(jī)分子在吸附水上因范德華力引起的內(nèi)聚力而聚集形成單分子膜。通過該內(nèi)聚能和分子之間的熱運(yùn)動(dòng)能控制形成的單分子膜的面內(nèi)構(gòu)型。隨著溫度增加，熱運(yùn)動(dòng)能成為主要的，并且可能干擾單分子膜的面內(nèi)構(gòu)型。相反，隨著溫度降低，分子之間的內(nèi)聚能成為主要的，從而有機(jī)分子的分子密度增加。
因此，可以有效地降低基體的表面能，使得可以實(shí)現(xiàn)圖樣的制備方法，同時(shí)進(jìn)一步抑制影響例如擴(kuò)散。
本文后面，將描述本發(fā)明的輸出溶液的更具體實(shí)例。
作為第一圖樣形成材料，將其中溶解有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的表面張力為20達(dá)因/厘米或更大的溶液通過噴墨法輸出到基體表面以進(jìn)行繪圖，并將輸出溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，由此可以形成憎水圖樣。而且，通過在溶液中包含第二圖樣形成材料，可以形成各種圖樣例如金屬圖樣、聚合物圖樣、半導(dǎo)體圖樣等。
在這種情況下，溶液的表面張力可以是例如在20達(dá)因/厘米-70達(dá)因/厘米的范圍內(nèi)。有機(jī)分子在溶液中的濃度例如可以在0.0001體積％-30體積％的范圍內(nèi)。
而且，在上述溶液的粘度太高的情況下，不可能改變?nèi)芤旱男螤?。因此，溶液的粘度例如可以?.5厘泊-100厘泊的范圍內(nèi)，并優(yōu)選在0.5泊-100厘泊的范圍內(nèi)。
可用于本發(fā)明的輸出溶液的具有氟烷基鏈的有機(jī)分子例如可以分成以下7類。以下面顯示的類型為基礎(chǔ)的分類作為技術(shù)常識(shí)不是普遍化的，只是方便起見。
(1)1類如下組成分子式代表的有機(jī)分子CF3(CF2)nC2H4R2aSiCl3-a(其中R2是甲基、乙基或丙基；n是0-12的自然數(shù)；并且a是0-2的自然數(shù))。當(dāng)a＝2時(shí)，有兩個(gè)R2，并且R2的類型可以變化。
(2)2類如下組成分子式代表的有機(jī)分子CF3(CF2)nC2H4R3aSi(OR4)3-a(其中R3和R4是甲基、乙基或丙基；n是0-12的自然數(shù)；并且a是0-2的自然數(shù))。當(dāng)a＝2時(shí)，有兩個(gè)R3，并且R3的類型可以變化。
(3)3類如下組成分子式代表的有機(jī)分子CF3(CF2)nZ(CH2)mSH(其中Z是(-O-CO-)、(-CO-O-)或(NH-CO-)；n是0-12的自然數(shù)；并且m是0-20的自然數(shù))?？梢詻]有Z。
(4)4類如下組成分子式代表的有機(jī)分子
CF3(CF2)nZ(CH2)mS-S(CH2)1Y(CF2)nCF3(其中Z和Y是(-O-CO-)、(-CO-O-)或(NH-CO-)；并且n、n′、m和1是0-20的自然數(shù))。可以沒有Z和/或Y。
(5)5類如下組成分子式代表的有機(jī)分子CF3(CF2)nC2H4COOH。如下組成分子式代表的有機(jī)分子CF3(CF2)nC2H4CH2OH。如下組成分子式代表的有機(jī)分子CF3(CF2)nC2H4NH2。在這些分子式中，n是0-12的自然數(shù)。
(6)6類如下組成分子式代表的有機(jī)分子CF3(CF2)nC2H4SiR5R6NHSiR7R8R9(其中R5、R6、R7、R8和R9是甲基、乙基或丙基；并且n是0-12的自然數(shù))；或者如下組成分子式代表的有機(jī)分子CF3(CF2)nC2H4SiR10R11NHSiR12R13C2H4(CF2)mCF3(其中R10、R11、R12和R13是甲基、乙基或丙基；并且n和m是0-12的自然數(shù))。
(7)7類如下組成分子式代表的有機(jī)分子CF3(CF2)nC2H4Si{(O-CH2CH2)m-OR}3(其中R是甲基、乙基、丙基或丁基；并且n和m是1-10的自然數(shù))；或者這些有機(jī)分子的水解產(chǎn)物。
1類的有機(jī)分子在有水存在的情況下由于活性氫的高的反應(yīng)性而易于水解。當(dāng)因水解產(chǎn)生硅烷醇基時(shí)，產(chǎn)生的硅烷醇基經(jīng)聚合，該有機(jī)分子的聚合物可以在溶液中沉淀。因此，優(yōu)選使用沒有活性氫和水的溶劑。該溶劑的實(shí)例包括氯仿、含有約6-16個(gè)碳原子的烷(己烷、環(huán)己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷等)、二甲苯、甲苯等。這些溶劑可以混合使用。
用于2類的有機(jī)分子的溶劑的實(shí)例包括醇類(乙醇、丙醇、丁醇等)、其衍生物(即酯類)(甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、乙二醇單乙基醚、乙二醇單甲基醚等)等。2類的有機(jī)分子與基體表面上的活性氫(羥基、氨基、羧基等)反應(yīng)形成硅氧烷鍵，由此吸附在基體表面上。然而，與1類的有機(jī)分子相比，2類的有機(jī)分子具有較低的反應(yīng)性，并且優(yōu)選加入少量的水和/或酸催化劑促進(jìn)該反應(yīng)。
用于3和4類的有機(jī)分子的溶劑的實(shí)例包括用于2類的有機(jī)分子的醇類及其衍生物(即酯類)、二氯甲烷等。
用于5類的有機(jī)分子的溶劑的實(shí)例包括用于1類的有機(jī)分子的溶劑、用于2類的有機(jī)分子的酯類等。
以與1類的有機(jī)分子相同的方式，6類的有機(jī)分子由于活性氫具有高的反應(yīng)性。6類的有機(jī)分子在有水的情況下水解，并且離解為兩個(gè)各自具有硅烷醇基的分子，同時(shí)產(chǎn)生氨。硅烷醇基經(jīng)過脫水聚合形成硅氧烷鍵。因此，以與1類的有機(jī)分子相同的方式，優(yōu)選使用沒有活性氫和水的溶劑。例如，可以使用用于1類的有機(jī)分子的溶劑。然而，6類的有機(jī)分子由于其活性氫的反應(yīng)性沒有1類的有機(jī)分子的高。因此，不需要除去溶劑中的水至1類的有機(jī)分子的溶劑的程度。
7類的有機(jī)分子具有高的水溶解度。例如，通過在有陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或兩性表面活性劑的情況下乳化7類的有機(jī)分子，可以制備乳液。更具體地說，通過將CF3(CF2)7C2H4Si(OC2H4OC2H4CH3)3作為有機(jī)分子和氯化十六碳烷基三甲銨作為表面活性劑溶解在純水中，可以制備溶解有該有機(jī)分子及其水解物的溶液。
這里，(1)-(4)、(6)和(7)類的有機(jī)分子可以與基體表面形成共價(jià)鍵，或者與共價(jià)鍵類似的強(qiáng)鍵。與上述有機(jī)分子相比，(5)類的有機(jī)分子相對(duì)基體具有較弱的粘合力。一般說來，有機(jī)分子與基體表面結(jié)合形成單分子膜的速度是受有機(jī)分子和基體之間的粘合力控制的。與基體結(jié)合的有機(jī)分子中的一部分有可能從基體表面離開。隨著離開的可能性越小，有機(jī)分子在基體表面上形成單分子膜的速度越大。具有相對(duì)基體形成強(qiáng)鍵的性能的有機(jī)分子的上述離開的可能性小。因此，與僅可以形成弱鍵的有機(jī)分子的情形相比，相對(duì)基體形成強(qiáng)鍵的有機(jī)分子在基體表面上形成單分子膜的速度被認(rèn)為較大。因此，假定(1)-(4)、(6)和(7)類的有機(jī)分子形成單分子膜的速度大于(5)類的有機(jī)分子的。這里，考慮如下因素。由于形成單分子膜的速度越大，從溶液輸出到基體表面到溶液因單分子膜而收縮的時(shí)間越短。因此，與使用含有(5)類的有機(jī)分子的溶液相比，通過使用含有(1)-(4)、(6)和(7)的有機(jī)分子的溶液，可以形成擴(kuò)散的影響得到抑制的精確圖樣。
如果可能的話，可以將上述1-7類的有機(jī)分子混合。
在形成金屬圖樣例如電路圖樣的情況下，用于形成憎水圖樣的上述溶液可以含有金屬(例如，金屬膠體)作為第二圖樣形成材料。金屬膠體的濃度例如可以在0.001重量％-50重量％的范圍內(nèi)。
如果將這種溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖，并將溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，那么金屬膠體熔融形成金屬圖樣。
金屬膠體是指平均粒徑為約幾納米到幾微米的金屬顆粒，并且具有分散到溶液中的性能。作為可商購(gòu)獲得的金屬膠體，例如，有金和銀膠體。而且，通過用有機(jī)分子改進(jìn)金屬細(xì)粒的表面，可以制備分散在水溶液中的鈀、鉑、銅等膠體以供使用。這種金屬膠體的制備方法例如由O.Tzhayik等公開在Languir，vol.18(2002)，p.3364-3369，由Y.Zhou公開在Langmuir，vol.18(2002)，p.277-283等。
金屬膠體通常分散在水溶液(緩沖溶液)中。因此，作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子，優(yōu)選相對(duì)水具有低反應(yīng)性的那些。在使用具有與水的反應(yīng)性高的有機(jī)分子的情況下，有機(jī)分子的聚合物在溶液中沉淀，這樣使得難以通過噴墨法輸出溶液。例如，可以使用上述2、3、4、5或7類的有機(jī)分子。其中，由于其水溶解度，優(yōu)選7類的有機(jī)分子。
在使用2、3、4或5類的有機(jī)分子的情況下，它們不可能溶解在水中。因此，僅需要在將這些有機(jī)分子溶解在適合各自類型的溶劑中之后，將金屬膠體溶解其中。
而且，在形成金屬圖樣之后，可以對(duì)金屬圖樣熱處理。熱處理可以強(qiáng)化金屬圖樣的電特性。例如，如果金屬圖樣在400℃或更高下熱處理，可以除去具有氟烷基鏈的有機(jī)分子。這還可以強(qiáng)化金屬圖樣的電導(dǎo)率。
在形成導(dǎo)電聚合物圖樣的情況下，上述形成憎水圖樣的溶液僅需要還含有導(dǎo)電聚合物作為第二圖樣形成材料。導(dǎo)電聚合物在溶液中的濃度例如可以在1重量％-50wt％的范圍內(nèi)。
將這種溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖，并將溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，由此可以形成導(dǎo)電聚合物圖樣。
對(duì)所用的導(dǎo)電聚合物沒有特別的限制。例如，可以使用其中引入有受體、供體分子或離子的具有共軛雙鍵的聚合物。更具體地說，可以使用通過摻雜聚乙炔、聚亞苯基、聚吡咯、聚噻吩、聚喹啉、聚吡啶、聚苯胺、聚對(duì)亞苯基、聚對(duì)苯撐乙烯撐(polyparaphenylenevinylene)、聚噻吩撐乙烯撐(polythienylene vinylene)、聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)、聚芴、多并苯、及其衍生物、或其與受體、供體分子或離子的混合物而獲得的聚合物。例如，通過摻雜聚乙炔與碘、五氟化砷等，可以獲得電導(dǎo)率在約40S/cm-600S/cm的范圍內(nèi)的導(dǎo)電聚合物。而且，例如，通過摻雜聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)與聚磺化苯乙烯，可以獲得電導(dǎo)率為約100S/cm的導(dǎo)電聚合物。
通常將這些導(dǎo)電聚合物溶解在有機(jī)溶劑中。因此，作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子，優(yōu)選可以溶解在有機(jī)溶劑中的那些。例如，可以使用上述1、2、3、4或6類的有機(jī)分子。由于聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)溶于水，因此例如可以使用5或7類的有機(jī)分子。
在形成半導(dǎo)體聚合物圖樣的情況下，上述用于憎水圖樣的溶液僅需要還含有半導(dǎo)體聚合物作為第二圖樣形成材料。半導(dǎo)體聚合物在溶液中的濃度例如可以在0.001重量％-50重量％的范圍內(nèi)。
將這種溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖，并將溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，由此可以形成半導(dǎo)體聚合物圖樣。
對(duì)所用的半導(dǎo)體聚合物沒有特別的限制。例如，可以使用具有共軛雙鍵的半導(dǎo)體聚合物。更具體地說，可以使用聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚烷基噻吩、聚-9，9′二烷基-芴-共-并噻吩等。
通常將這些半導(dǎo)體聚合物溶解在有機(jī)溶劑中。因此，作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子，優(yōu)選可以溶解在有機(jī)溶劑中的那些。例如，可以使用上述1、2、3、4或6類的有機(jī)分子。
在形成金屬氧化物電介質(zhì)圖樣的情況下，上述用于形成憎水圖樣的溶液僅需要還含有金屬氧化物電介質(zhì)或金屬氧化物電介質(zhì)的前體作為第二圖樣形成材料。在使用金屬氧化物電介質(zhì)的前體的情況下，前體的濃度例如可以在0.001重量％-50重量％的范圍內(nèi)。
將這種溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖，將溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，接著熱處理，將該前體轉(zhuǎn)變成金屬氧化物電介質(zhì)，由此可以形成金屬氧化物電介質(zhì)圖樣。更具體地說，首先，形成前體圖樣，然后通過熱處理形成金屬氧化物電介質(zhì)圖樣。
對(duì)所用的金屬氧化物電介質(zhì)的前體沒有特別的限制。例如，可以使用如下物質(zhì)金屬醇鹽(M(OR15)x(其中M是金屬和/或硅，x是金屬的氧化值，R15是甲基、乙基、丙基或丁基。在x為2或更大的情況下，可以含有多個(gè)不同的R15))；金屬乙酰丙酮化物(M(COCH2COCH2)x(其中M是金屬和/或硅，并且x是金屬的氧化值))；金屬羧酸鹽(M(R16COO)x(其中M是金屬和/或硅，x是金屬的氧化值，并且R16是烷基。在x是2或更大的情況下，可以含有多個(gè)不同的R16))；金屬無機(jī)化合物；等等。元素M可以是至少一種選自如下的元素硅、鈦、鋯、鋁、銅、鉛、銦、錫、鋅、釔、鋇、鎳和鐵。
金屬醇鹽具有以下性能分子中的一部分烷氧基在有水的情況下被水解成羥基，并且羥基經(jīng)過脫水聚合。而且，當(dāng)將少量水和/或酸催化劑、或者少量堿催化劑加入到溶液中時(shí)，通過熱處理前體可以轉(zhuǎn)變成金屬氧化物電介質(zhì)。
金屬醇鹽經(jīng)熱處理(例如，燒結(jié))轉(zhuǎn)變成具有MOx/2組分的金屬氧化物電介質(zhì)。根據(jù)熱處理溫度(燒結(jié)溫度)，形成保留未反應(yīng)的烷氧基和羥基的金屬氧化物電介質(zhì)。
類似地，在使用金屬乙酰丙酮化物和/或金屬羧酸鹽作為前體的情況下，可以形成金屬氧化物電介質(zhì)。
作為用于形成金屬氧化物電介質(zhì)圖樣的有機(jī)分子，例如，可以使用上述的2類的有機(jī)分子。作為溶劑，可以使用適用于2類的有機(jī)分子的那些。
例如可以在100℃-1000℃的范圍內(nèi)，例如，在大氣中、在惰性氣體例如氮或氬的環(huán)境中或者在還原性氣體例如氫的環(huán)境中進(jìn)行將前體圖樣轉(zhuǎn)變成金屬氧化物電介質(zhì)圖樣的熱處理。首先，優(yōu)選在200℃或更高的溫度下進(jìn)行熱處理。在300℃或更高下進(jìn)行燒結(jié)的情況下，可以除去圖樣中含有的具有氟烷基鏈的有機(jī)分子。
在形成絕緣聚合物圖樣的情況下，用于形成憎水圖樣的上述溶液僅需要還含有絕緣聚合物作為第二圖樣形成材料。絕緣聚合物在溶液中的濃度例如可以在0.001重量％-50重量％的范圍內(nèi)。
將這種溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖，并將溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，由此可以形成絕緣聚合物圖樣。
一般說來，大多數(shù)聚合物是電絕緣的。因此，可以沒有任何限制地選擇絕緣聚合物。然而，為了通過噴墨法將溶液輸出到基體表面上，通常需要將聚合物溶解在溶液中。因此，優(yōu)選使用具有極性基團(tuán)的聚合物，例如聚乙烯酚、聚乙烯醇等。將這種聚合物溶解在醇溶劑中。因此，作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子，例如，可以使用可以溶解在醇溶劑中的2、3、4或5類的有機(jī)分子。
在形成可光固化的聚合物圖樣的情況下，用于形成憎水圖樣的上述溶液僅需要還含有可光固化的聚合物作為第二圖樣形成材料?？晒夤袒木酆衔镌谌芤褐械臐舛壤缈梢栽?.001重量％-50重量％的范圍內(nèi)。
將這種溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖，并將溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，接著用具有預(yù)定波長(zhǎng)的光照射，由此可以形成可光固化的聚合物圖樣。對(duì)所用的可光固化的聚合物沒有特別的限制。
這里，可光固化的聚合物是指用具有比可見光的波長(zhǎng)短的波長(zhǎng)的電磁波例如紫外線、電子束、X射線等照射經(jīng)過聚合和交聯(lián)的聚合物和/或單體。當(dāng)這種反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，發(fā)生以下現(xiàn)象分子量增加，并且相對(duì)溶液的溶解度改變?？晒夤袒木酆衔锏木唧w實(shí)例包括具有光交聯(lián)官能團(tuán)的單體和具有加入到主鏈或側(cè)鏈的光交聯(lián)官能團(tuán)的聚合物。光交聯(lián)官能團(tuán)的實(shí)例包括疊氮基、重氮基、鹵基、甲基等。更具體地說，作為可光固化的聚合物，例如，廣泛已知負(fù)性光致抗蝕劑。典型的光致抗蝕劑的實(shí)例包括將芳香二疊氮加入到環(huán)狀橡膠中作為光交聯(lián)劑的聚合物、聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯)、含有馬來酸酯的甲基丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸乙酯共聚物、氯甲基化聚苯乙烯、碘化聚苯乙烯、氯化聚(甲基苯乙烯)等。
大多數(shù)這些聚合物都溶解在有機(jī)溶劑中。因此，作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子，例如，可以使用可以溶解在有機(jī)溶劑中的1、3、4或6類的有機(jī)分子。
接下來，描述本發(fā)明的電子設(shè)備的制備方法、本發(fā)明的電子設(shè)備的制備方法僅需要包括上述的本發(fā)明的圖樣的制備方法。本說明書中的電子設(shè)備是指元件或其集合體，使用電子的流動(dòng)和聚集進(jìn)行操作、信息的累積和傳遞、顯示等。
例如，表面張力為20達(dá)因/厘米或更大的溶液，其中溶解有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子作為第一圖樣形成材料并且溶解有至少一種選自金屬氧化物電介質(zhì)的前體、半導(dǎo)體、金屬和聚合物的材料作為第二圖樣形成材料，通過噴墨法將該溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖。然后，將輸出溶液中所含的溶劑蒸發(fā)，由此形成含有有機(jī)聚合物和第二圖樣形成材料的圖樣。通過重復(fù)這些步驟，可以制得金屬線路、電極、晶體管、電阻器、電容器、顯微透鏡、成像元件等。也可以使用僅形成憎水圖樣的方法。
描述一個(gè)更具體的實(shí)例。例如為了使用各自象素大小為50μm×50μm的有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件制備顯示器，例如可以進(jìn)行如下步驟。首先，在基質(zhì)的表面上除了將要放置EL元件的區(qū)域之外的區(qū)域上，通過本發(fā)明的圖樣的制備方法形成憎水圖樣。然后，在除憎水圖樣之外的區(qū)域形成EL材料的圖樣，由此可以制得EL顯示器的象素圖樣。另外，通過噴墨法將含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子和EL材料的溶液輸出到將要放置EL元件的基質(zhì)的表面上的區(qū)域，而不需形成憎水圖樣，就可以形成含有EL材料的圖樣。根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，可以形成擴(kuò)散等的影響得到抑制的圖樣。因此，可以在不形成憎水圖樣的情況下制得EL顯示器的象素圖樣。
而且，例如，如果使用上述制備金屬圖樣的方法和導(dǎo)電聚合物圖樣的制備方法，可以制得具有電路圖樣的印刷基質(zhì)。而且，如果使用半導(dǎo)體聚合物圖樣的制備方法，例如，形成柵電極、源電極、半導(dǎo)體層等，由此可以制得晶體管。而且，例如，形成薄膜晶體管的活性層，由此可以制得薄膜晶體管。
如果將上述金屬氧化物電介質(zhì)圖樣的制備方法和絕緣聚合物圖樣的制備方法一起使用，例如，可以制得電容器。如果使用鋯酸鈦酸鉛(PZT)，可以制得高容量電容器。也可以制得電阻器。
如果使用上述可光固化的聚合物圖樣的制備方法，例如，可以制得透鏡。如果將含有可光固化的聚合物的溶液輸出到基體表面上，輸出的溶液被排斥而形成大致球形的表面，同時(shí)基體的表面能降低。如果在這種狀態(tài)下照射具有預(yù)定波長(zhǎng)的光，可以制得透鏡。如果控制基體的表面能的降低度，可以控制透鏡的形狀。由此制得的透鏡例如可用作用于提高CCD的光接收部分的收集能力的顯微透鏡、和光電子設(shè)備的透鏡。
接下來，描述本發(fā)明的電子設(shè)備。
本發(fā)明的電子設(shè)備可以通過上述本發(fā)明的圖樣的制備方法和/或上述本發(fā)明的電子設(shè)備的制備方法制得。根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，可以形成圖10D中所示的圖樣9。因此，本發(fā)明的電子設(shè)備包括圖10D中所示的圖樣9。
換句話說，本發(fā)明的電子設(shè)備包括圖15A中所示的圖樣和基體1。在基體1表面上形成圖15A中所示的圖樣9。圖樣9包括含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的第一圖樣區(qū)21和含有至少一種選自金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物和聚合物的材料的第二圖樣區(qū)22。在基體1表面上，依次堆疊第一圖樣區(qū)21和第二圖樣區(qū)22。如圖15B所示，第一圖樣區(qū)21的形狀與第二圖樣區(qū)22的大致相似。這里，第一圖樣區(qū)21是上述的憎水圖樣，并且第二圖樣區(qū)22可以是金屬圖樣或絕緣聚合物圖樣，這取決于其中所含的材料。本發(fā)明的電子設(shè)備中包括的所有圖樣不要求具有如圖15A和15B所示的構(gòu)型。僅僅一部分圖樣需要具有圖15A和15B中所示的構(gòu)型。而且，在本發(fā)明的電子設(shè)備中，第二圖樣區(qū)22中所含的材料可以混入第一圖樣區(qū)21，并且另外，第一圖樣區(qū)21中所含的材料可以混入第二圖樣區(qū)22。
如上所述，通常，在形成互補(bǔ)憎水區(qū)之后形成圖樣。圖16是顯示常規(guī)圖樣的一個(gè)實(shí)例的示意圖。在基體1表面上形成圖16中所示的圖樣101，并且在除基體1表面上的圖樣101之外的部分，形成互補(bǔ)憎水區(qū)104。形成圖樣101以與基體1表面接觸。而且，根據(jù)常規(guī)方法，不需要互補(bǔ)憎水區(qū)104，這樣在形成圖樣101之后可以通過紫外線照射除去互補(bǔ)憎水區(qū)104。
相反，在圖15所示的圖樣9中，在第一圖樣區(qū)21上形成第二圖樣區(qū)22。第一圖樣區(qū)21含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子，并且是化學(xué)穩(wěn)定的。而且，第一圖樣區(qū)21含有上述有機(jī)分子的單分子膜。因此，圖樣9對(duì)環(huán)境例如高溫可以具有優(yōu)異的耐性。即，本發(fā)明的電子設(shè)備對(duì)環(huán)境例如高溫具有優(yōu)異的耐性。例如，考慮第二圖樣區(qū)22含有聚合物的情形。一般說來，將含有聚合物的圖樣暴露于在所含聚合物的熱軟化點(diǎn)附近的環(huán)境中，聚合物的流動(dòng)性提高，由此聚合物可以擴(kuò)散到圖樣區(qū)域的外面使圖樣的形狀變形。另一方面，在圖15A所示的圖樣9中，即使在提高第二圖樣區(qū)22的流動(dòng)性的情況下，由于在第二圖樣區(qū)22和基體1之間存在的第一圖樣區(qū)21的作用，由此可以抑制第二圖樣區(qū)22中所含的聚合物擴(kuò)散到該區(qū)域的外面。
而且，在圖15所示的圖樣9中，可以在除去第一圖樣區(qū)21的同時(shí)從基體1表面除去第二圖樣區(qū)22。例如，如果將基體1以及第一圖樣區(qū)21和第二圖樣區(qū)22浸泡在溶解第一圖樣區(qū)21的溶劑中，第一圖樣區(qū)21被溶解，并且可以除去第二圖樣區(qū)22。因此，可以容易地收集第二圖樣區(qū)22中所含的材料(第二圖樣形成材料)。即，本發(fā)明的電子設(shè)備可以優(yōu)異地使構(gòu)成材料循環(huán)利用。
對(duì)向其輸出本發(fā)明的輸出溶液的基體沒有特別的限制，可以使用可以利用本發(fā)明的圖樣的制備方法的基體，可以利用本發(fā)明的電子設(shè)備的制備方法的基體以及用于本發(fā)明的電子設(shè)備的基體。例如，可以使用任意材料例如樹脂、金屬、陶瓷等作為基體。對(duì)基體的狀態(tài)沒有特別的限制，例如基體可以是固態(tài)或凝膠狀態(tài)?；w也可以具有多孔結(jié)構(gòu)。對(duì)基體的形狀沒有特別的限制。例如基體可以是片狀基體(基質(zhì))或者具有彎曲表面的基體。一般說來，認(rèn)為難以將光刻法等用于多孔基體、彎曲基體等。因此，難以在多孔基體或彎曲基體上形成互補(bǔ)憎水區(qū)，并且因此難以采用上述常規(guī)方法。相反，根據(jù)本發(fā)明的輸出溶液或本發(fā)明的圖樣的制備方法，即使在多孔基體或彎曲基體上也可以更精確地形成擴(kuò)散得到抑制的圖樣。
實(shí)施例在此及后，通過實(shí)施例更具體地描述本發(fā)明。但本發(fā)明并不限于下面的實(shí)施例。
實(shí)施例1在實(shí)施例1中，使用硅片作為基體，在硅片的表面上形成憎水圖樣。
-基體的制備-將帶有熱生長(zhǎng)的氧化物膜的硅片(厚度200μm；直徑100mm)在氨水和過氧化氫溶液的混合溶液(80℃)中浸泡30分鐘。之后，用純水洗滌該硅片除去污物例如附著于硅片表面上的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)。然后，用氮?dú)獬ジ街诠杵系乃?，然后，用紫外線在110℃、臭氧環(huán)境下照射該硅片15分鐘，由此將有機(jī)物質(zhì)的污物完全除去。經(jīng)過上面的處理的硅片表面完全被水濕潤(rùn)并證實(shí)是清潔的。
-輸出溶液的制備-將脫水劑(“分子篩”，由Kanto Chemical Co.，Ltd.制造)放置在氯仿中并保持12小時(shí)，由此除去氯仿中保留的水。然后，在上述氯仿中溶解1體積％的十七氟乙基三氯甲硅烷(CF3(CF2)7C2H4SiCl3本文后面，也將其稱為“FCS”)作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子而制備輸出溶液。由此制得的溶液的表面張力是28達(dá)因/厘米。將制得的溶液(FCS溶液)裝入圖13A所示的噴墨頭52中。這些操作是在1％或更低的相對(duì)濕度、氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行的。在噴墨頭52中，將圖14所示的寬度W1和寬度W2調(diào)整至340μm和170μm。
為了對(duì)比，也制備用于噴墨打印機(jī)的普通黑色油墨。該油墨含有黑色染料、水、二甘醇和甘油等作為主要成分，并且其表面張力是30達(dá)因/厘米。
表面張力是通過所謂的環(huán)法測(cè)定的。具體地說，首先，制備以環(huán)狀彎曲鉑絲形成的半徑R的金屬環(huán)。將鉑絲的厚度調(diào)整至約0.2mm，并且其半徑R調(diào)整至約10mm。然后，將該金屬環(huán)與待測(cè)定的溶液以與該溶液液面平行地接觸。之后，在與液面垂直的方向拔起金屬環(huán)，獲得從液面分離金屬環(huán)所需的力P。通過表達(dá)式γ＝P/(4πR)獲得溶液的表面張力γ。
-在硅片上輸出并繪圖-通過圖12所示的噴墨設(shè)備在硅片上輸出并繪圖。使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行在噴墨頭和硅片之間的相對(duì)移動(dòng)和溶液輸出到硅片上的控制。結(jié)果，繪出圖樣31，其為如圖17所示的以50微米的間隔排列的正方形(50μm×50μm)。輸出的溶液是FCS的氯仿溶液，使得圖樣31是憎水圖樣。液體的輸出頻率是10KHz，并且液滴量是20微微升(16.8μm，以液滴的平均半徑計(jì))。繪圖之后，將該硅片在氮?dú)猸h(huán)境中靜置約10分鐘，并從該環(huán)境中取出。調(diào)整繪圖期間的環(huán)境溫度在25±1℃。而且，將硅片放置在Peltier設(shè)備上，并控制硅片的表面(輸出表面)溫度在-10℃至25℃的范圍內(nèi)。
-評(píng)價(jià)方法-基于以下3項(xiàng)評(píng)價(jià)繪圖和形成的圖樣。
(a)將其上形成有圖樣31的硅片暴露于25℃的溫度和100％的相對(duì)濕度下，并用光學(xué)顯微鏡觀察其表面。在該濕度下，空氣中的水在硅片表面上冷凝。因此，在具有親水性的硅片區(qū)域上形成均勻的水薄膜，同時(shí)在具有斥水性的硅片區(qū)域形成少量水滴。當(dāng)用光學(xué)顯微鏡觀察這些區(qū)域時(shí)，形成少量水滴的部分，由于光在該部分隨機(jī)反射，由此觀察是有暗影的。因此，通過測(cè)定硅片上暗影部分的形狀和面積，可以推導(dǎo)實(shí)際繪圖的憎水圖樣的形狀和面積平均值。面積平均值是通過將10個(gè)繪樣的面積取平均獲得的。
(b)類似地，用光學(xué)顯微鏡觀察在其上繪圖有黑色油墨的硅片，并且推導(dǎo)實(shí)際繪圖的圖樣的形狀和面積平均值。該面積平均值是通過將10個(gè)繪樣的面積取平均獲得的。
(c)在每個(gè)硅片表面上有氟元素或碳元素并且在其上輸出有FCS氯仿溶液或者黑色油墨的區(qū)域，用X射線微量分析儀對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。在輸出FCS氯仿溶液的硅片中，存在氟元素的區(qū)域變成憎水圖樣。在輸出黑色油墨的硅片中，存在碳元素的區(qū)域變成由黑色油墨形成的圖樣。通過與上述項(xiàng)(a)和(b)相似的方法獲得每個(gè)圖樣的形狀及其面積。
-結(jié)果-表1顯示了用顯微鏡觀察的結(jié)果。
表1

如表1所示，在其上輸出FCS氯仿溶液的硅片中，觀察到方形憎水圖樣。形成的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。由這些結(jié)果，理解為在輸出FCS氯仿溶液的情況下，溶液在硅片表面上的擴(kuò)散得到抑制，并且形成擴(kuò)散等的影響得到抑制的憎水圖樣。另一方面，在輸出普通黑色油墨的情況下，由于黑色油墨擴(kuò)散，因此形成的圖樣的形狀為圓形或橢圓形。圖樣的平均面積顯著大于使用FCS氯仿溶液獲得的平均面積。
而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著基體(即，硅片)的溫度降低，形成的憎水圖樣的面積的平均值接近所需圖樣面積2500μm2。考慮其原因如下基體的表面溫度相對(duì)輸出的溶液的溫度降低，由此輸出的溶液不可能在硅片上擴(kuò)散。另一方面，即使在輸出黑色油墨的情況下，當(dāng)片表面的溫度為-5℃時(shí)，圖樣的平均面積略有降低，并且圖樣的形狀為圓形或橢圓形。其理由認(rèn)為如下黑色油墨的粘度隨著硅片表面的溫度降低而升高，由此黑色油墨不容易在硅片表面上擴(kuò)散。
接下來，表2顯示了X射線微量分析儀測(cè)定的結(jié)果。如表2所示，即使在用X射線微量分析儀測(cè)定時(shí)，獲得用顯微鏡觀察到相似的結(jié)果。
表2

實(shí)施例2以與實(shí)施例1相同的方式將含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的溶液輸出到硅片上進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過如下制備輸出溶液在2-乙氧基乙醇中溶解1體積％的十七氟乙基三甲氧基甲硅烷(CF3(CF2)7C2H4Si(OCH3)3；本文后面，也將其稱為“FAS”)作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子，并將2ml的1N鹽酸加入到100ml上述制得的溶液中，接著攪拌1小時(shí)。制得的輸出溶液(FAS溶液)的表面張力是32達(dá)因/厘米。而且，將制備FAS溶液的環(huán)境和輸出FAS溶液的環(huán)境的相對(duì)濕度調(diào)整至在20％-50％的范圍內(nèi)，沒有特別的控制這與形成與實(shí)施例1相似的圖樣并進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。更具體地說，無論基體的表面溫度如何都形成方形憎水圖樣。形成的憎水圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著基體的表面溫度降低，形成的憎水圖樣的面積的平均值接近與實(shí)施例1相同方式的所需圖樣的面積。
實(shí)施例3以與實(shí)施例1相同的方式將含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的溶液輸出到基體表面進(jìn)行評(píng)價(jià)。該基體是通過在硅基質(zhì)上蒸汽沉積金(厚度10nm)獲得的，該基體用與實(shí)施例1中相同的方法通過真空噴濺洗滌。通過在乙醇中溶解1體積％的CF3(CF2)5(CH2)SH作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子制備輸出溶液。該溶液的表面張力是25達(dá)因/厘米。將制備上面溶液的環(huán)境和輸出該溶液的環(huán)境的相對(duì)濕度調(diào)整至在20％-50％的范圍內(nèi)，沒有特別的控制這與實(shí)施例1不同。
形成與實(shí)施例1相似的圖樣并進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。更具體地說，無論基體的表面溫度如何都形成方形憎水圖樣。形成的憎水圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著基體的表面溫度降低，形成的憎水圖樣的面積的平均值接近與實(shí)施例1相同方式的所需圖樣的面積。
實(shí)施例4以與實(shí)施例1相同的方式將含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的溶液輸出到硅片上進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過在乙醇中溶解1體積％的CF3(CF2)7C2H4COOH作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子制備輸出溶液。該溶液的表面張力是25達(dá)因/厘米。將制備上述溶液的環(huán)境和輸出該溶液的環(huán)境的相對(duì)濕度調(diào)整至在20％-50％的范圍內(nèi)，沒有特別的控制這與實(shí)施例1不同。
形成與實(shí)施例1相似的圖樣并進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。更具體地說，無論基體的表面溫度如何都形成方形憎水圖樣。形成的憎水圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著基體的表面溫度降低，形成的憎水圖樣的面積的平均值接近與實(shí)施例1相同方式的所需圖樣的面積。
實(shí)施例5以與實(shí)施例3相同的方式將含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的溶液輸出到其上蒸汽沉積金的硅片上進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過在乙醇中溶解1體積％的CF3(CF2)7C2H4SH作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子制備輸出溶液。該溶液的表面張力是25達(dá)因/厘米。將制備上述溶液的環(huán)境和輸出該溶液的環(huán)境的相對(duì)濕度調(diào)整至在20％-50％的范圍內(nèi)，沒有特別的控制這與實(shí)施例1不同。
形成與實(shí)施例1相似的圖樣并進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。更具體地說，無論基體的表面溫度如何都形成方形憎水圖樣。形成的憎水圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著基體的表面溫度降低，形成的憎水圖樣的面積的平均值接近與實(shí)施例1相同方式的所需圖樣的面積。
實(shí)施例6以與實(shí)施例3相同的方式將含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的溶液輸出到其上蒸汽沉積金的硅片上進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過在乙醇中溶解1體積％的CF3(CF2)7C2H4S2C2H4(CF2)7CF3作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子制備輸出溶液。該溶液的表面張力是25達(dá)因/厘米。將制備上述溶液的環(huán)境和輸出該溶液的環(huán)境的相對(duì)濕度調(diào)整至在20％-50％的范圍內(nèi)，沒有特別的控制這與實(shí)施例1不同。
形成與實(shí)施例1相似的圖樣并進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。更具體地說，無論基體的表面溫度如何都形成方形憎水圖樣。形成的憎水圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著基體的表面溫度降低，形成的憎水圖樣的面積的平均值接近與實(shí)施例1相同方式的所需圖樣的面積。
實(shí)施例7以與實(shí)施例1相同的方式將含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的溶液輸出到硅片上進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過在氯仿中溶解1體積％的CF3(CF2)7C2H4Si(CH3)2NHSi(CH2CH2CH3)3作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子制備輸出溶液。該溶液的表面張力是28達(dá)因/厘米。將制備上述溶液的環(huán)境和輸出該溶液的環(huán)境的相對(duì)濕度調(diào)整至在20％-50％的范圍內(nèi)，沒有特別的控制這與實(shí)施例1不同。
形成與實(shí)施例1相似的圖樣并進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。更具體地說，無論基體的表面溫度如何都形成方形憎水圖樣。形成的憎水圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著基體的表面溫度降低，形成的憎水圖樣的面積的平均值接近與實(shí)施例1相同方式的所需圖樣的面積。
實(shí)施例8以與實(shí)施例1相同的方式將含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的溶液輸出到硅片上進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過用水稀釋下面所示的排斥溶液A使CF3(CF2)7C2H4Si(OC2H4OC2H4CH3)3及其水解物的濃度是0.5重量％制備輸出溶液。該溶液的表面張力是50達(dá)因/厘米。將制備上述溶液的環(huán)境和輸出該溶液的環(huán)境的相對(duì)濕度調(diào)整至在20％-50％的范圍內(nèi)，沒有特別的控制這與實(shí)施例1不同。
形成與實(shí)施例1相似的圖樣并進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。更具體地說，無論基體的表面溫度如何都形成方形憎水圖樣。形成的憎水圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著基體的表面溫度降低，形成的憎水圖樣的面積的平均值接近與實(shí)施例1相同方式的所需圖樣的面積。
-排斥溶液A-如下制備排斥溶液A。
首先，在配備有氣體入口和出口的圓底燒瓶中將200ml庚烷和20ml CF3(CF2)7C2H4SiCl3混合。在填充有干燥氮?dú)獾氖痔紫渲羞M(jìn)行混合。然后，從圓底燒瓶的氣體入口加入干燥氮?dú)?。將該燒瓶在油浴中保溫?0℃同時(shí)將燒瓶的內(nèi)部保持在干燥環(huán)境下。而且，在將燒瓶?jī)?nèi)的溶液攪拌的同時(shí)，滴加20ml CH3OC2H4OC2H4OH。滴加結(jié)束之后，連續(xù)攪拌溶液(12小時(shí))。攪拌結(jié)束之后，用真空蒸發(fā)器將燒瓶中的庚烷蒸發(fā)除去。因此，獲得純度為約100％的CF3(CF2)7C2H4Si(OC2H4OC2H4CH3)3。
接下來，在攪拌2.4重量％的氯化正十六烷基三甲基銨的同時(shí)，溶解制備的CF3(CF2)7C2H4Si(OC2H4OC2H4CH3)3并將CF3(CF2)7C2H4Si(OC2H4OC2H4CH3)3的濃度調(diào)整至8重量％。將所得溶液連續(xù)攪拌約30分鐘之后，在沒有攪拌下靜置24小時(shí)。因此，制得溶解CF3(CF2)7C2H4Si(OC2H4OC2H4CH3)3及其水解物的水溶液。由此制得的水溶液是排斥溶液A。氯化正十六烷基三甲基銨起促進(jìn)CF3(CF2)7C2H4Si(OC2H4OC2H4CH3)3及其水解物在水中溶解的作用。該排斥溶液A例如被美國(guó)專利No.5,550,184公開。
實(shí)施例9在實(shí)施例9中，使用硅片作為基體，在硅片的表面上形成金圖樣作為金屬圖樣。
以與實(shí)施例1相同的方式制備用作基體的硅片。
如下制備輸出溶液。
首先，制備其中溶解10體積％的CF3(CF2)7C2H4COOH作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的乙醇溶液。然后，將10ml該乙醇溶液溶解在90ml其中分散有0.01重量％的金膠體顆粒(平均粒徑20mm)的檸檬酸鈉和碳酸鈉的混合溶液(pH＝6.5，由Kanto Chemical Co.，Ltd.制造)中。因此，制備其中溶解有1體積％的CF3(CF2)7C2H4COOH和金膠體顆粒的溶液。制得的溶液的表面張力是50達(dá)因/厘米。將制得的溶液供應(yīng)到與實(shí)施例1中相似的噴墨頭中。
而且，為了對(duì)比，單獨(dú)地制備與上面相同只是沒有溶解CF3(CF2)7C2H4COOH的金膠體溶液。
以與實(shí)施例1相同的方式將如上所述制得的每一溶液輸出到硅片的表面上，接著在450℃下燒結(jié)30分鐘。評(píng)價(jià)由此形成的金圖樣的形狀及其面積的平均值。通過用光學(xué)顯微鏡觀察和用X射線微量分析儀測(cè)定進(jìn)行評(píng)價(jià)。與實(shí)施例1的憎水圖樣不同，即使沒有形成水滴也可以觀察到金圖樣。因此，在室溫和約40％-70％的相對(duì)濕度下進(jìn)行用光學(xué)顯微鏡的觀察。
表3顯示了用顯微鏡觀察的結(jié)果。
表3

如表3所示，在輸出含有CF3(CF2)7C2H4COOH的金膠體溶液的情況下，觀察到方形形狀的金圖樣。而且，形成的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。由這些結(jié)果理解，在輸出含有CF3(CF2)7C2H4COOH的金膠體溶液的情況下，抑制了溶液在硅片的表面上擴(kuò)散，并且形成擴(kuò)散等的影響得到抑制的金圖樣。另一方面，在輸出不含CF3(CF2)7C2H4COOH的金膠體溶液的情況下，由于擴(kuò)散因此形成的金圖樣的形狀是圓形。圖樣的平均面積顯著大于使用含有CF3(CF2)7C2H4COOH的金膠體溶液的情形下的平均面積。
而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著基體(即，硅片)的溫度降低，形成的金圖樣的面積的平均值接近所需圖樣面積2500μm2。其理由認(rèn)為如下基體的表面溫度相對(duì)輸出的溶液的溫度降低，由此輸出的溶液不可能在硅片上擴(kuò)散。
接下來，表4顯示了針對(duì)通過輸出含有CF3(CF2)7C2H4COOH的金膠體溶液形成的金圖樣用X射線微量分析儀測(cè)定的結(jié)果。如表4所示，用X射線微量分析儀測(cè)定的大多數(shù)元素是金。由該結(jié)果理解輸出溶液中所含的CF3(CF2)7C2H4COOH因在輸出之后燒結(jié)因此被熱分解，因此形成幾乎沒有保留CF3(CF2)7C2H4COOH的金圖樣。
表4

實(shí)施例10在實(shí)施例10中，以與實(shí)施例9相同的方式在硅片的表面上形成作為金屬圖樣的金圖樣。作為輸出溶液，使用實(shí)施例8中制得的排斥溶液A代替CF3(CF2)7C2H4COOH。更具體地說，調(diào)整輸出溶液中的CF3(CF2)7C2H4Si(OC2H4OC2H4CH3)3及其水解物的濃度至0.5重量％。制得的溶液的表面張力是50達(dá)因/厘米。
使用由此制得的輸出溶液，以與實(shí)施例9相同的方式形成金圖樣，并且評(píng)價(jià)該金圖樣的形狀和面積的平均值。接著，以與實(shí)施例9相同的方式形成方形形狀的金圖樣。而且，形成的金圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。因此可以理解，即使在使用水溶性有機(jī)分子作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的情況下，也可以形成擴(kuò)散等的影響得到抑制的圖樣。這種水溶性有機(jī)分子適用于通過噴墨法輸出水溶性金屬膠體。
實(shí)施例11在實(shí)施例11中，使用與實(shí)施例9相同的方式在硅片的表面上形成導(dǎo)電聚合物圖樣。
通過將排斥溶液A混入摻雜有30重量％的聚磺化苯乙烯(BaytronP(商標(biāo)名)，由Bayer制造)的聚(3，4-亞乙基二氧基噻吩)水溶液中制備輸出溶液。更具體地說，調(diào)整輸出溶液中的CF3(CF2)7C2H4Si(OC2H4OC2H4CH3)3及其水解物的濃度至0.5重量％。制得的溶液的表面張力是50達(dá)因/厘米。
使用由此制得的輸出溶液，以與實(shí)施例9相同的方式形成導(dǎo)電聚合物圖樣，并且評(píng)價(jià)該導(dǎo)電聚合物圖樣的形狀和面積的平均值。在將該溶液輸出并在室溫下干燥30分鐘之后進(jìn)行評(píng)價(jià)。
接著，證實(shí)形成方形形狀的導(dǎo)電聚合物圖樣。而且，該導(dǎo)電聚合物圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。
為了對(duì)比，在不加排斥溶液A的條件下類似地形成導(dǎo)電聚合物圖樣。從而，由于擴(kuò)散的影響，形成的圖樣的形狀是圓形。而且，圖樣的面積的平均值是所需圖樣面積2500μm2的10倍或更大。
實(shí)施例12在實(shí)施例12中，形成半導(dǎo)體聚合物圖樣，并且形成薄膜晶體管(TFT)。
作為基體，使用僅在一面有熱生長(zhǎng)的氧化物膜(厚度200nm)的高度摻雜的n-型硅片(厚度200μm；直徑100mm)。以與實(shí)施例1相同的方式處理硅片，由此將附著于硅片表面上的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的污物完全除去。證實(shí)處理過的硅片的表面被水完全濕潤(rùn)并且潔凈。
通過在氯仿中溶解FCS作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子和聚-9，9′二辛基-芴-共-并噻吩(本文后面，也可以將其稱為“F8T2”)作為半導(dǎo)體聚合物獲得溶解半導(dǎo)體聚合物的輸出溶液。將氯仿中各自分子的濃度調(diào)整至1體積％。該溶液的表面張力是28達(dá)因/厘米。以與實(shí)施例1相同的方式將由此制得的溶液供應(yīng)到噴墨頭。
接下來，以與實(shí)施例1相同的方式將該輸出溶液輸出到硅片上，由此形成如圖18A和18B所示的TFT。特別是，在制得的具有熱生長(zhǎng)的氧化物膜的硅片32中，n-型硅33是柵電極，并且熱生長(zhǎng)的氧化物膜34是柵絕緣膜。這里，將其中溶解有半導(dǎo)體聚合物(F8T2)的輸出溶液輸出到熱生長(zhǎng)的氧化物膜34的表面上進(jìn)行繪圖，由此形成半導(dǎo)體聚合物圖樣35作為活性層。由此形成的半導(dǎo)體聚合物圖樣35具有每一面為500μm的方形形狀，如圖18B所示。在填充有干燥氮的手套箱(室溫)中形成半導(dǎo)體聚合物圖樣35。然后，使用蔭罩(shadowmasks)和蒸汽沉積，在半導(dǎo)體聚合物圖樣35上形成由金制得的源電極36和漏極37。源電極36和漏極37的面積是300μm×100μm。柵長(zhǎng)度是200μm。圖18B是從上面觀察圖18A所示的TFT的圖(從圖18A所示的箭頭F)。
而且，為了對(duì)比，制備不含F(xiàn)CS的F8T2溶液，并且類似地形成TFT。
如下評(píng)價(jià)由此形成的TFT。
(a)半導(dǎo)體聚合物圖樣的形狀的評(píng)價(jià)用光學(xué)顯微鏡和差分干涉儀評(píng)價(jià)形成的半導(dǎo)體聚合物圖樣(F8T2膜)的形狀。
(b)晶體管特征的評(píng)價(jià)從源-漏電流I和柵電壓Vg之間的關(guān)系式(下面顯示的等式(2))獲得TFT的移動(dòng)性μ。源電極的電位假定是0V。
I＝μ×C×W/L×{(Vg-Vt)×Vd-1/2×Vd2} (2)其中，在等式(2)中，W是源和漏極的寬度(300μm)，L是柵長(zhǎng)度(200μm)，Vd是施加于漏極的電壓，Vg是柵電壓，Vt是源-漏電流開始流動(dòng)的柵電壓，和C是由柵絕緣膜形成的電容器的電容。
表5顯示了評(píng)價(jià)結(jié)果。
表5

如表5所示，在輸出含有FCS的F8T2溶液的情況下，形成方形形狀的F8T2圖樣(530μm×530μm)。更具體地說，形成擴(kuò)散得到抑制的半導(dǎo)體聚合物圖樣。相反，在輸出不含F(xiàn)CS的F8T2溶液的情況下，形成的F8T2圖樣具有直徑為約3000μm的圓形形狀，其大大受到擴(kuò)散的影響。
而且，與使用不含F(xiàn)CS的溶液相比，使用含有FCS的F8T2形成的TFT的移動(dòng)性約大4倍。其原因認(rèn)為如下當(dāng)含有FCS的F8T2溶液接觸熱生長(zhǎng)的氧化物膜34時(shí)，在熱生長(zhǎng)的氧化物膜34上形成FCS的單分子膜。更具體地說，認(rèn)為如下在熱生長(zhǎng)的氧化物膜34上形成單分子膜的情況下，單分子膜起液晶取向膜的作用，由此控制沉積在單分子膜上的F8T2分子的取向。當(dāng)控制F8T2分子的取向時(shí)，分子中的烷基鏈在一個(gè)方向排列，并且共軛雙鍵排列在一條線上，由此電子可以流動(dòng)。通過在單分子膜上形成有機(jī)半導(dǎo)體來提高電子移動(dòng)性的現(xiàn)象也被Salleo等報(bào)道(A.Salleo et al.，Applied Physics，vol.81(2002)，p.4383)。
換句話說，通過使用本發(fā)明的輸出溶液(使用本發(fā)明的圖樣的制備方法或電子設(shè)備的制備方法)，可以獲得高速TFT。
實(shí)施例13在實(shí)施例13中，用熱生長(zhǎng)的氧化物膜在硅片(基體)的表面上形成金屬氧化物電介質(zhì)圖樣。
作為基體，使用以實(shí)施例1相同的方式制備的硅片。
制備三種輸出溶液。每種輸出溶液都是通過將表6所示的溶液B放置在玻璃燒杯中，并在用攪拌器攪拌溶液下逐漸滴加溶液C。溶液C的滴加結(jié)束之后，繼續(xù)攪拌約1小時(shí)。表6中的TIP和CZ與水具有高的反應(yīng)性，并且其分子在有水的情況下聚合而不溶解。因此，為了穩(wěn)定該溶液而混合乙酰丙酮。在每一輸出溶液中，具有氟烷基鏈的有機(jī)分子是FAS，并且金屬氧化物電介質(zhì)的前體是TEOS、TIP或CZ。氧化硅前體溶液、氧化鈦前體溶液和氧化鋯前體溶液的表面張力是40達(dá)因/厘米、30達(dá)因/厘米和30達(dá)因/厘米。
而且，為了對(duì)比，分別制備不含F(xiàn)AS的溶液。
表6

表6中的縮寫如下FAS十七氟乙基三甲氧基甲硅烷(CF3(CF2)7C2H4Si(OCH3)3)TEOS四乙氧基甲硅烷(Si(OC2H5)4)TIP異丙醇鈦(Ti(OCHCH3CH3)4)CZ辛酸鋯(Zr(OO(CH2)7CH3)4)以與實(shí)施例1相同的方式將如上所述制得的每一溶液輸出到硅片的表面上，接著燒結(jié)(在大氣中，450℃，30分鐘)。評(píng)價(jià)由此形成的金屬氧化物電介質(zhì)圖樣的形狀和面積的平均值。以與實(shí)施例9相同的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。
表7顯示了評(píng)價(jià)的結(jié)果。
表7

如表7所示，在輸出含有FAS的情況下，觀察到方形形狀的金屬氧化物電介質(zhì)圖樣。而且，形成的圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。從這些結(jié)果理解，在輸出含有FAS的溶液的情況下，在硅片表面上溶液的擴(kuò)散得到抑制，并且形成擴(kuò)散等影響得到抑制的金屬氧化物電介質(zhì)圖樣。另一方面，在輸出不含F(xiàn)AS的溶液的情況下，由于擴(kuò)散因此形成的金屬氧化物電介質(zhì)圖樣的形狀是圓形。圖樣的面積的平均值顯著大于使用含有FAS的溶液的情形的平均值。
而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著硅片的溫度降低，形成的金屬氧化物電介質(zhì)圖樣的面積的平均值接近所需圖樣面積2500μm2。其原因認(rèn)為如下基體的表面溫度相對(duì)輸出的溶液的溫度降低，由此輸出的溶液變得不可能在硅片上擴(kuò)散。
實(shí)施例14在實(shí)施例14中，用熱生長(zhǎng)的氧化物膜在硅片(基體)的表面上形成絕緣聚合物圖樣。
作為基體，使用以實(shí)施例1相同的方式制備的硅片。
通過將FAS作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子溶解在聚乙烯酚的異丙醇溶液(濃度30重量％)中使得FAS的濃度為1體積％來獲得輸出溶液。該溶液的表面張力是27達(dá)因/厘米。
而且，為了對(duì)比，制備不含F(xiàn)AS的溶液(其它條件相同)。
以與實(shí)施例1相同的方式將如上所述制備的每一溶液輸出到硅片的表面上，并評(píng)價(jià)形成的絕緣聚合物圖樣的形狀和面積的平均值。以與實(shí)施例9相同的方式進(jìn)行該評(píng)價(jià)。
表8顯示了評(píng)價(jià)的結(jié)果。
表8

如表8所示，在輸出含有FAS的溶液的情況下，觀察到方形形狀的絕緣聚合物圖樣。而且，形成的圖樣的面積的平均值在所需圖樣面積2500μm2的120％內(nèi)。從這些結(jié)果理解，在輸出含有FAS的溶液的情況下，在硅片表面上溶液的擴(kuò)散得到抑制，并且形成擴(kuò)散等影響得到抑制的絕緣聚合物圖樣。另一方面，在輸出不含F(xiàn)AS的溶液的情況下，由于擴(kuò)散因此形成的絕緣聚合物圖樣的形狀是圓形。圖樣的面積的平均值顯著大于使用含有FAS的溶液的情形的平均值。
而且，存在這樣的趨勢(shì)，隨著硅片的溫度降低，形成的絕緣聚合物圖樣的面積的平均值接近所需圖樣面積2500μm2。其原因認(rèn)為如下基體的表面溫度相對(duì)輸出的溶液的溫度降低，由此輸出的溶液變得不可能在硅片上擴(kuò)散。
實(shí)施例15
在實(shí)施例15中，形成電阻器。
作為基體，使用以實(shí)施例1相同的方式處理過的帶有熱生長(zhǎng)的氧化物膜的硅片。
作為輸出溶液，使用異丙醇溶液，其中溶解30重量％聚乙烯醇、10重量％平均粒徑為約2μm的碳粉和1體積％的CF3(CF2)7C2H4SH作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子。該溶液的表面張力是28達(dá)因/厘米。而且，為了對(duì)比，制備不含CF3(CF2)7C2H4SH的溶液。
使用由此制得的各自溶液，形成電阻器。具體地說，首先，在硅片表面上使用蔭罩通過電子束(EB)蒸汽沉積以200μm×200μm的方形形狀形成銅膜。該銅膜相當(dāng)于下電極。
接下來，以與實(shí)施例1相同的方式將輸出溶液以100μm×100μm的方形形狀輸出到銅膜的中心部分。之后，將整個(gè)硅片在80℃下加熱1小時(shí)以干燥輸出的溶液，由此形成電阻器膜。最后，在形成的電阻膜的中心部分使用蔭罩通過EB蒸汽沉積形成50μm×50μm的方形形狀的銅膜。最終形成的銅膜相當(dāng)于上電極。
如下評(píng)價(jià)由此形成的電阻器。
(a)形成的電阻膜的形狀的評(píng)價(jià)通過光學(xué)顯微鏡評(píng)價(jià)在下電極上形成的電阻膜(含有碳粉的聚乙烯醇膜)的形狀。
(b)電阻器特征的評(píng)價(jià)測(cè)定在形成的電阻器的下電極和上電極之間施加3V直流電壓時(shí)流過的電流，并獲得電阻器的電阻。具體地說，通過以下等式(3)獲得電阻。
電阻σ＝(V·S)/(I·d) (3)其中S是上電極的面積；V是施加在上電極和下電極之間的電壓；I是在上電極和下電極之間流過的電流；并且d是電阻膜的厚度。電阻膜的厚度是使用厚度儀在形成上電極之前測(cè)定的。
作為評(píng)價(jià)結(jié)果，在使用含有CF3(CF2)7C2H4SH的溶液的情況下，最終電阻膜的形狀基本上為方形，并且在110μm×110μm的范圍內(nèi)。相反，在使用不含CF3(CF2)7C2H4SH的溶液的情況下，最終電阻膜的形狀因擴(kuò)散的影響而為圓形。而且，從下電極的表面延伸形成電阻膜，并且其直徑是約5000μm。
而且，使用含有CF3(CF2)7C2H4SH的溶液制得的電阻器的電阻是約1kΩcm，因此發(fā)現(xiàn)該電阻器的功用是足夠的。
實(shí)施例16在實(shí)施例16中形成電容器。
作為基體，使用以實(shí)施例1相同的方式處理過的硅片。
通過將Pb(OCOCH3)2·3H2O、Ti[OCH(CH3)2]4和Zr(OC4H9)4溶解在2-甲氧基乙醇中獲得輸出溶液。制備上述溶液使得Pb、Ti和Zr之間的元素比例是1∶O.47∶0.53。而且，用2-乙氧基乙醇調(diào)整溶液的濃度使得溶液的粘度是2厘泊。FAS以1體積％的濃度溶解在由此制得的溶液中作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子。最終獲得的溶液的表面張力是30達(dá)因/厘米。
使用由此制得的輸出溶液形成電容器。首先，在硅片上使用蔭罩通過EB蒸汽沉積形成200μm×200μm的方形形狀的鉑薄膜。該鉑薄膜相當(dāng)于下電極。然后，以與實(shí)施例1相同的方式將輸出溶液以100μm×100μm的方形形狀輸出到鉑薄膜的中心部分。輸出之后，將整個(gè)硅片在450℃下加熱20分鐘，由此形成電介質(zhì)膜。最后，在該電介質(zhì)膜的中心部分使用蔭罩通過EB蒸汽沉積形成50μm×50μm的方形形狀的銅膜。該銅膜相當(dāng)于上電極。
而且，為了對(duì)比，制備不含F(xiàn)AS的溶液(其它條件相同)，并以相同方式形成電容器。
如下評(píng)價(jià)由此形成的電容器。
(a)形成的電介質(zhì)膜的形狀的評(píng)價(jià)通過光學(xué)顯微鏡評(píng)價(jià)在鉑膜(即，下電極)上形成的電介質(zhì)膜的形狀。
(b)電容器特征的評(píng)價(jià)在形成的電容器的下電極和上電極之間施加交流電壓(振幅5V；頻率1kHz)，由此獲得電容性電流。而且，當(dāng)在鉑薄膜上形成電介質(zhì)膜時(shí)，預(yù)先用厚度儀測(cè)定電介質(zhì)膜的厚度；并且由電容性電流和厚度獲得相對(duì)介電常數(shù)。
在輸出含有FAS的溶液的情況下，最終電介質(zhì)膜的形狀基本上是方形，并且在110μm×110μm的范圍內(nèi)。相反，在輸出不含F(xiàn)AS的溶液的情況下，由于擴(kuò)散的影響，最終電介質(zhì)膜的形狀是圓形。而且，從下電極的表面延伸形成由此獲得的電介質(zhì)膜，并且其直徑是約6000μm。
而且，使用含有FAS的溶液制得的電容器的相對(duì)介電常數(shù)是600，因此發(fā)現(xiàn)該電容器足夠有效。
實(shí)施例17在實(shí)施例17中，在為一種固態(tài)成像設(shè)備的CCD上形成顯微透鏡。
圖19A是常規(guī)CCD的橫截面示意圖。將顯微透鏡38放置在CCD的最上面部分。該顯微透鏡38起將斜入射到CCD上的光40以及垂直入射到CCD上的光39收集到光學(xué)傳感器41上的作用。通過將斜入射光40收集到光學(xué)傳感器41上，可以增加通過CCD接收的光的總量。而且，CCD結(jié)構(gòu)上通常包括具有光透明度的二氧化硅43、抑制光入射到除光學(xué)傳感器41之外的區(qū)域上的阻光板42、濾色片44等。
在實(shí)施例17中，使用沒有顯微透鏡的CCD(象素?cái)?shù)量30,000；總尺寸12mm×10mm；象素大小60μm×60μm，由MatsushitaElectric Industrial Co.，Ltd.制造)，將一輸出溶液輸出到該CCD(在與放置光學(xué)傳感器41的表面相對(duì)面上的CCD的主要表面)上形成顯微透鏡。
使用一輸出溶液，其中紫外線可固化的聚合物(Shipley 1400-27，由Shipley制造)用稀釋劑(由Shipley制造)稀釋以將粘度調(diào)整至2厘泊，并且將FCS以0.5體積％的濃度溶解作為具有氟烷基鏈的有機(jī)分子。該溶液的表面張力是30達(dá)因/厘米。而且，在填充有干燥氮?dú)獾氖痔紫渲羞M(jìn)行溶液的制備和輸出。
使用因此制得的溶液，形成顯微透鏡。具體地說，與實(shí)施例1相似通過噴墨法將僅1滴直徑為20μm的液滴輸出到在CCD上每一光學(xué)傳感器41正上面的表面上的點(diǎn)上。然后，采用高壓汞燈用紫外線對(duì)該輸出的溶液照射約60秒鐘，由此將溶液固化形成顯微透鏡。將照射能調(diào)整至15.8mW/cm2。
而且，為了對(duì)比，制備不含F(xiàn)AS的輸出溶液(其它條件相同)，并且類似地在CCD上形成顯微透鏡。
如下評(píng)價(jià)由此形成的顯微透鏡。
(a)顯微透鏡的形狀的評(píng)價(jià)用光學(xué)顯微鏡評(píng)價(jià)在CCD上形成的顯微透鏡的形狀。
(b)在顯微透鏡上形成的CCD的特征的評(píng)價(jià)如圖20A所示，將帶有直徑為約3mm的燈泡的鹵燈45放置在CCD 44的中心正上方200mm的位置。光46從鹵燈45照射到CCD44上，并且測(cè)定CCD 44的每個(gè)光學(xué)傳感器接收的光量的平均值。使用CCD 44中含有的30,000光學(xué)傳感器的平均值評(píng)價(jià)接收的光量的平均值。在圖20A中，為了容易理解，在CCD 44上僅顯示一個(gè)顯微透鏡。這也適用圖20B。
然后，如圖20B所示，從CCD 44中心的垂直方向略微移動(dòng)鹵燈45的位置(以圖20B所示的角度θ傾斜)，由此測(cè)定CCD 44的每個(gè)光學(xué)傳感器接收的光量的平均值。將角度θ調(diào)整至10°。
作為評(píng)價(jià)結(jié)果，在使用含有FCS的輸出溶液的情況下，在輸出液滴的位置形成顯微透鏡，并且它是透鏡形狀。相反，在使用不含F(xiàn)CS的輸出溶液的情況下，輸出的液滴在整個(gè)輸出的表面擴(kuò)散，由此形成覆蓋整個(gè)輸出表面的薄膜。即，不形成透鏡。
接下來，顯示通過測(cè)定其中用含F(xiàn)CS的輸出溶液形成顯微透鏡的CCD和其中不形成顯微透鏡的CCD的接收的光量獲得的結(jié)果。這里，如圖20A所示放置燈的情況下接收的光量的平均值假定是I0，并且如圖20B所示放置燈的情況下接收的光量的平均值假定是I1。
在有顯微透鏡的情況下I1/I0＝0.98在沒有顯微透鏡的情況下I1/I0＝0.7因此，實(shí)施例17形成的顯微透鏡證實(shí)足夠發(fā)揮其作用。
實(shí)施例18在實(shí)施例18中，形成可光固化的聚合物圖樣，并且評(píng)價(jià)形成的可光固化的聚合物圖樣的熱穩(wěn)定性。
作為基體，使用以與實(shí)施例1相同的方式處理過的硅片。而且，作為輸出溶液，使用與實(shí)施例17相同的溶液。
接下來，以與實(shí)施例1相同的方式通過噴墨法將上述輸出溶液輸出到硅片的表面上，由此繪制圖17所示的圖樣。繪圖之后將該硅片在室溫下干燥30分鐘，并使用汞燈用光照射以固化該聚合物，由此形成圖17所示的可光固化的聚合物圖樣。
而且，為了對(duì)比，使用與上述相似的基體和輸出溶液(不含F(xiàn)CS)和光致抗蝕劑法形成圖17所示的圖樣。首先，通過旋涂將不含F(xiàn)CS的輸出溶液施加到硅片的表面上，接著干燥30分鐘。然后，將一光掩膜(方形圖樣為透明的)，其中以50μm的間隔形成一邊為50μm的方形圖樣，將其與放置在基體表面上的可光固化的聚合物層接觸，并用紫外線照射。最后，用稀釋劑洗滌該硅片表面，由此形成圖17所示的可光固化的聚合物圖樣。
將由此形成的圖樣和基體一起在80℃的恒溫箱中靜置預(yù)定時(shí)間，之后，用光學(xué)顯微鏡觀察圖樣形狀的變化。用30個(gè)圖樣(50μm×50μm)的平均值評(píng)價(jià)圖樣形狀的變化。表9顯示這些結(jié)果。
表9

如表9所示，通過噴墨法形成的可光固化的聚合物圖樣保持最初形狀，即使在80℃的恒溫箱中靜置200小時(shí)之后。相反，通過光致抗蝕劑法形成的可光固化的聚合物圖樣的形狀隨時(shí)間而變化，并且在恒溫箱中靜置24小時(shí)之后變成圓形。而且，當(dāng)進(jìn)一步將可光固化的聚合物圖樣靜置于恒溫箱時(shí)，圖樣的形狀進(jìn)一步變形。
從上面的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過本發(fā)明的圖樣的制備方法形成的圖樣即使在高溫環(huán)境中也保持穩(wěn)定的形狀。即，發(fā)現(xiàn)這些圖樣具有優(yōu)異的環(huán)境耐性特征。其原因假定如下。在通過本發(fā)明的圖樣的制備方法形成的圖樣中，具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的單分子膜吸附到基體表面和形成的圖樣之間的界面。更具體地說，假定在高溫環(huán)境下，即使在增加構(gòu)成圖樣的聚合物的流動(dòng)性的情況下，單分子膜抑制了聚合物的流動(dòng)。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，使用本發(fā)明的輸出溶液，可以形成擴(kuò)散得到抑制的圖樣，而不用在基體表面上預(yù)先形成互補(bǔ)憎水區(qū)?？梢詫⒈景l(fā)明的輸出溶液輸出到基體表面上，例如，通過噴墨法。而且，根據(jù)本發(fā)明的圖樣的制備方法，可以形成擴(kuò)散得到抑制的圖樣，而不用在基體表面上預(yù)先形成互補(bǔ)憎水區(qū)。因此，圖樣的制備方法具有優(yōu)異的生產(chǎn)率。本發(fā)明的輸出溶液和圖樣的制備方法可用于制備各種電子設(shè)備，例如在印刷線路板和有機(jī)EL象素上制備電路圖樣、制備有機(jī)薄膜晶體管電路等。而且，本發(fā)明也可用于生產(chǎn)率提高的憎水圖樣的制備方法。
權(quán)利要求
1.一種在基體表面上形成圖樣的輸出溶液，其包括具有氟烷基鏈的有機(jī)分子作為第一圖樣形成材料，其中所述溶液的表面張力是20達(dá)因/厘米或更大。
2.如權(quán)利要求1所述的輸出溶液，其還包括第二圖樣形成材料。
3.如權(quán)利要求2所述的輸出溶液，其中所述第二圖樣形成材料含有至少一種選自金屬氧化物電介質(zhì)的前體、半導(dǎo)體、金屬和聚合物的材料。
4.如權(quán)利要求3所述的輸出溶液，其中所述第二圖樣形成材料是所述金屬，并且該金屬是金屬膠體。
5.如權(quán)利要求3所述的輸出溶液，其中所述第二圖樣形成材料是所述聚合物并且該聚合物是至少一種選自導(dǎo)電聚合物、半導(dǎo)體聚合物、絕緣聚合物和可光固化的聚合物的物質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1所述的輸出溶液，其中所述有機(jī)分子是至少一種選自如下的有機(jī)分子含有至少一個(gè)選自氯甲硅烷基、烷氧基、巰基、羧基、羥基和氨基的基團(tuán)的有機(jī)分子；含有二硫鍵的有機(jī)分子；硅氮烷和二硫酚。
7.如權(quán)利要求1所述的輸出溶液，其中所述有機(jī)分子是至少一種選自由下面組成分子式代表的分子CF3(CF2)nC2H4Si{(O-CH2CH2)m-OR1}3和這些分子的水解產(chǎn)物的有機(jī)分子，并且在該組成分子式中，R1是甲基、乙基、丙基或丁基，并且n和m是1-10的自然數(shù)。
8.如權(quán)利要求3所述的輸出溶液，其中所述第二圖樣形成材料是所述金屬氧化物電介質(zhì)的前體并且該金屬氧化物電介質(zhì)的前體是至少一種選自金屬醇鹽、金屬乙酰丙酮化物、金屬羧酸鹽和金屬無機(jī)化合物的物質(zhì)。
9.如權(quán)利要求5所述的輸出溶液，其中所述聚合物是所述半導(dǎo)體聚合物并且該半導(dǎo)體聚合物是至少一種選自聚烷基噻吩和聚-9，9′二烷基-芴-共-并噻吩的物質(zhì)。
10.如權(quán)利要求1所述的輸出溶液，其中所述溶液中所含的溶劑的沸點(diǎn)是80℃或更高。
11.用于通過噴墨法在基體表面上形成圖樣的輸出溶液，其包括具有氟烷基鏈的有機(jī)分子作為圖樣形成材料，其中該溶液的表面張力是20達(dá)因/厘米或更大。
12.圖樣的制備方法，包括通過噴墨法將一溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖，該溶液具有20達(dá)因/厘米或更大的表面張力，其中溶解有作為第一圖樣形成材料的具有氟烷基鏈的有機(jī)分子；和將所述輸出溶液中所含的溶劑蒸發(fā)以形成含有所述有機(jī)分子的圖樣。
13.如權(quán)利要求12所述的圖樣的制備方法，所述溶液還包括第二圖樣形成材料，該方法包括將所述輸出溶液中所含的溶劑蒸發(fā)以形成含有所述有機(jī)分子和所述第二圖樣形成材料的圖樣。
14.如權(quán)利要求13所述的圖樣的制備方法，包括將所述輸出溶液中所含的溶劑蒸發(fā)以形成包括含有相對(duì)大量的所述有機(jī)分子的第一圖樣區(qū)和含有相對(duì)大量的所述第二圖樣形成材料的第二圖樣區(qū)的圖樣，其中形成該圖樣使得相對(duì)于第二圖樣區(qū)所述第一圖樣區(qū)存在于基體側(cè)。
15.如權(quán)利要求13所述的圖樣的制備方法，其中所述第二圖樣形成材料含有至少一種選自金屬氧化物電介質(zhì)的前體、半導(dǎo)體、金屬和聚合物的材料。
16.如權(quán)利要求15所述的圖樣的制備方法，其中所述第二圖樣形成材料是所述金屬，并且該金屬是金屬膠體。
17.如權(quán)利要求15所述的圖樣的制備方法，其中所述第二圖樣形成材料是所述聚合物，并且該聚合物是至少一種選自導(dǎo)電聚合物、半導(dǎo)體聚合物、絕緣聚合物和可光固化的聚合物的物質(zhì)。
18.如權(quán)利要求12所述的圖樣的制備方法，其中所述有機(jī)分子是至少一種選自如下的分子含有至少一種選自氯甲硅烷基、烷氧基、巰基、羧基、羥基和氨基的基團(tuán)的有機(jī)分子；含有二硫鍵的有機(jī)分子；硅氮烷和二硫酚。
19.如權(quán)利要求12所述的圖樣的制備方法，其中所述有機(jī)分子是至少一種選自由下面組成分子式代表的分子CF3(CF2)nC2H4Si{(O-CH2CH2)m-OR1}3和這些分子的水解產(chǎn)物的有機(jī)分子，并且在該組成分子式中，R1是甲基、乙基、丙基或丁基，并且n和m是1-10的自然數(shù)。
20.如權(quán)利要求15所述的圖樣的制備方法，其中所述第二圖樣形成材料是所述金屬氧化物電介質(zhì)的前體并且該金屬氧化物電介質(zhì)的前體是至少一種選自金屬醇鹽、金屬乙酰丙酮化物、金屬羧酸鹽和金屬無機(jī)化合物的物質(zhì)。
21.如權(quán)利要求17所述的圖樣的制備方法，其中所述聚合物是所述半導(dǎo)體聚合物并且該半導(dǎo)體聚合物是至少一種選自聚烷基噻吩和聚-9，9′二烷基-芴-共-并噻吩的物質(zhì)。
22.如權(quán)利要求12所述的圖樣的制備方法，其中所述溶劑的沸點(diǎn)是80℃或更高。
23.如權(quán)利要求12所述的圖樣的制備方法，其中，當(dāng)將所述溶液輸出到基體表面上時(shí)，調(diào)整所述基體的表面溫度比輸出到該基體表面上的所述溶液的溫度低5℃或更多。
24.電子設(shè)備的制備方法，其包括圖樣的制備方法，所述圖樣的制備方法包括通過噴墨法將一溶液輸出到基體表面上進(jìn)行繪圖，該溶液具有20達(dá)因/厘米或更大的表面張力，其中溶解具有氟烷基鏈的有機(jī)分子作為第一圖樣形成材料，該溶液還含有第二圖樣形成材料；和將所述輸出溶液中所含的溶劑蒸發(fā)以形成含有所述有機(jī)分子和所述第二圖樣形成材料的圖樣。
25.如權(quán)利要求24所述的電子設(shè)備的制備方法，其中所述第二圖樣形成材料是至少一種選自金屬氧化物電介質(zhì)的前體、半導(dǎo)體、金屬和聚合物的材料，和該電子設(shè)備是至少一種選自金屬線路、電極、晶體管、電阻器、電容器、顯微透鏡和成像設(shè)備的設(shè)備。
26.電子設(shè)備，其包括基體和在所述基體表面上形成的圖樣，其中所述圖樣包括含有具有氟烷基鏈的有機(jī)分子的第一圖樣區(qū)和含有至少一種選自金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物和聚合物的物質(zhì)的第二圖樣區(qū)，所述第一圖樣區(qū)和所述第二圖樣區(qū)依次堆疊在所述基體表面上，并且該第一圖樣區(qū)的形狀與該第二圖樣區(qū)的形狀類似。
27.如權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其中所述第一圖樣區(qū)是所述有機(jī)分子的單分子膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種輸出溶液，所述輸出溶液在基體表面沒有預(yù)先形成互補(bǔ)的憎水區(qū)的情況下，能夠在該基體的表面上形成擴(kuò)散得到抑制的圖樣，以及提供形成所述圖樣的方法等。更具體地說，提供了一種例如使用噴墨法在基體表面上形成擴(kuò)散得到抑制的圖樣的輸出溶液等。用于在基體表面上形成圖樣的所述輸出溶液包括具有氟烷基鏈的有機(jī)分子作為第一圖樣形成材料，并且所述輸出溶液具有20達(dá)因/厘米或更大的表面張力。
文檔編號(hào)H05K3/12GK1774962SQ20048001029
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月16日
發(fā)明者中川徹 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社