印刷微电子绪论

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1.1研究背景和意义

印刷微电子技术是基于印刷原理的电子制造技术。自从二十世纪四十年代，硅基微电子技术面世，硅基半导体微电子技术占据了电子技术的绝对主导地位。但由于硅基集成电路制造技术的日益复杂和所需要的巨大投资，硅基集成电路的制造完全垄断在全世界少数几家大公司手中。因此，在过去10多年中对溶液化有机与无机半导体材料的研究开发，催生了用传统印刷技术制造各种电子器件的探索研究。溶液化有机与无机半导体材料的最大特点是它们不依赖于基底材料的导体或半导体性质，可以以薄膜形态沉积到任何材料上。沉积的手段可以是蒸发、旋涂或印刷方式。由此而产生了不同于硅基微电子学的一些新的电子学领域，有机电子学 ，因为有机半导体材料是最早开发出来的溶液化半导体材料，当然有机半导体材料还包括非溶液化的小分子材料等；塑料电子学或纸电子学，因为溶液化半导体材料可以制作在塑料薄膜或纸张上；柔性电子学 ，因为基底材料的柔软性不影响这类电子器件的工作；透明电子学,因为许多有机或无机电子材料是透明或半透明的，做在玻璃或透明塑料基底材料上可以使整个电子学器件或显示屏透明化；印刷电子学 ，因为大面积或打阵列电子器件可以像传统报纸印刷那样大批量制作。而印刷电子学则可以涵盖其他这些特殊电子学领域。例如，印刷电子既可以印刷无机电子材料，也可以印刷有机电子材料（包含了有机电子学）；既可以在硅、玻璃、不锈钢衬底上印刷，也可以在塑料或纸衬底上印刷（包含了塑料电子学、纸电子学或透明电子学）；即可以在刚性衬底上印刷，也可以在柔性衬底上印刷（包含了柔性电子学）[1]。
    印刷电子产品的最大特点与优势是大面积、柔性化与低成本，与硅基微电子产品形成强烈对比。印刷制作电子器件所需设备投资极低，而且印刷电子器件可以制作在任何衬底材料上。尽管印刷制作的电子器件性能不如硅基微电子器件，但成本上的优势和大面积与柔性化特点使印刷电子技术仍有硅基微电子器件所不能胜任的大量应用领域。

基于以上的诸多优点，所以各国对印刷微电子的研究进入了白热化的状态。本文的目的主要是研究印刷微电子中驱动程序的设计。驱动程序是桥接主设备和从设备的桥梁。驱动程序的好坏直接影响到印刷微电子打印机的打印性能。只有驱动程序保证将打印机所需要的信息正确及时的传输到打印机，才能保证打印机的正常运作。驱动程序的设计对程序员的要求极高，即要求程序员对硬件有很深入的了解，同时也要求程序员对计算机也有深刻的理解。因为一个驱动程序的性能直接影响到打印机的性能。所以驱动程序设计在电路设计中显得至关重要。

1.2研究现状

印刷技术的越来越多的应用于电子领域，使得印刷微电子成为一个独立于传统印刷的一个研究领域。目前，美国、欧洲，以及东亚的韩国，日本等发达国家和地区的企业和研究机构均投人大量的人力财力进行印刷电子技术的研究开发。部分比较成熟的技术已经进入投产阶段，而我国这方面的研究开发刚刚起步。更为严重的是，很多跨国大公司出于占领市场的考虑，已经在中国申请了数量可观的专利，使我国本土企业在印刷电子产业未来的发展中更加被动。

         图 1.1印刷电子的论文申请状况

图1.1展示的是全球印刷电子的专利的年度申请状况，其状况足以见得印刷微电子的热门[1]。国内也有很多的研究所和高校开始从事印刷微电子的研究。由于目前的技术限制，印刷微电子领域目前的研究方向大致分为：印刷机械的研究、印刷油墨的研究、印刷电子学研究。

印刷微电子的研究领域主要如下图1.2所示：

 

            图 1.2印刷微电子领域研究内容

三大主要研究内容以印刷机械和印刷油墨的研究难度最大。

由于目前在印刷微电子领域，还没有正式的商业化的打印机出产，所以目前针对印刷微电子还是主要集中在印刷微电子电子油墨的研究和印刷微电子打印机的研究。打印机的驱动设计先针对那些用于实验研究的打印机的软硬件进行相关的研究。传统的打印机的驱动程序简单而且成熟，只是简单的传递要打印的内容。 只要在数据线空闲的时间向打印机传递要打印的字符既可以，打印机在打印完成上一个任务之后，即可开始第二个任务。在打印机的使用过程中采用的是不可剥夺的策略，这样可以保证打印出来的文档是正确的。

在实验室使用的打印机具备初步的打印电路功能。实验室使用的打印机如DMP2800（Dimatix公司生产的喷墨打印机，主要用于电子喷墨。）大都是采用的是喷墨的方式，因为在微电子印刷中印刷油墨本来就是一个难点，而喷墨打印机对油墨的要求相对要底的多。在DMP2800中驱动程序主要是要打印的图案传输到打印机。DMP2800是通过将要打印的文件做成位图文件，再将位图文件与衬底进行匹配，直接将位图上的打印到衬底上。说以驱动软件的主要内容是针对将位图的内容传输到打印机。