CN101174674A - 一种有机薄膜晶体管的多重保护层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机薄膜晶体管的多重保护层，该多层保护层以旋涂、喷墨印刷法、网印或微接触等方法形成在有机电晶极体上，其组成为水相溶剂薄膜或是油相溶剂薄膜及两者混合的结合物。该多重保护层包括：基板；栅极层，形成于该基板上；绝缘层，形成于该基板上；半导体层，形成于该绝缘层上；电极层，形成于该半导体层上；及保护层，以本发明方式形成于该半导体及电极层上。本发明可有效提高晶体管对于环境的适应能力，并可制作出有机薄膜晶体管的多重保护层。

Description

一种有机薄膜晶体管的多重保护层
技术领域
本发明涉及一种晶体管的多重保护层，该保护层可以用旋涂法(SpinCoating)、喷墨印刷法(Inkjet Printing)、网印(Screen Printing)或微接触(Micro Contact)等方法制作在晶体管上，特别是一种有机薄膜晶体管的多重保护层。
背景技术
有机薄膜晶体管(OTFT)已应用于主动式液晶显示器的驱动上。液晶显示器具轻薄、省能源、低辐射、可全彩化等特色，现已成为市场的主流，应用领域广泛应用于各种电子产品界面。如便携式个人计算机、电视、电子游乐器、电子辞典、计算器等，及汽车卫星导航仪与行动电话的屏幕显示或元件。有机薄膜晶体管(OTFT)是利用有机分子材料以开发适合应用于电子产品的薄膜晶体管，这种应用将可加速轻便可携式电子产品如电子卷标、智能卡的实现。
有机薄膜晶体管运用于可挠式基板、显示器、电子纸有广泛的应用，特别是制造过程简易、成本低廉的优点，只要在元件寿命上能有明显突破，商业用途具有不可限量的潜力。传统上有机薄膜晶体管因缺乏良好的保护层，因此技术虽发展已久，其电气特性也早已追上无机晶体管而始终无法量产。在良好的保护层建立后，有机元件的应用为低成本、大面积电子产品的机会也会大大提高。
本发明就基于此项技术即是利用以旋涂法(Spin Coating)、喷墨印刷法(Inkjet Printing)、网印(Screen Printing)或微接触(Micro Contact)等方式将有机或无机或两者混合的分子材料制作成薄膜晶体管的多重保护层。据目前的技术来说，以单纯一保护层作为有机晶体管的保护层，可能仅仅是使有机元件在空气中的寿命延长，并无法有效地阻止在元件搭配液晶制程后液晶对元件的伤害，但是在元件上披覆本发明的多层膜后，可使元件受到充分的保护，对于搭配液晶的元件性能也能维持原来的水准。
Pennsylvania州立大学，infineon公司提出在OTFT上以PVA做成保护层而Philips研究单位提出以PVP做在半导体PTV(Poly thienylenevinylene)上，做为保护层搭配PDLC(polymer Dispersed Liquid Crystal，高分子分散型液晶)。而于台湾工业技术研究院提出在并五苯(pentacene，俗称五环素)上制作保护层搭配TNLC(Twisted Nematic Liquid Crystal，扭曲向列型液晶)面板。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种有机薄膜晶体管的多重保护层，以提高晶体管对于环境的适应能力，形成可以保护晶体管的多重保护层。
为了实现上述目的，本发明提供了一种有机薄膜晶体管的多重保护层，其特点在于，包括：一基板；一栅极层，形成于该基板上；一绝缘层，形成于该基板上；一半导体层，形成于该绝缘层上；一电极层，以蒸镀方式或网印方式形成于该半导体层上；及一保护层，以涂布或蒸镀方式形成于该半导体层及电极层上；从而，可制作出有机薄膜晶体管的多重保护层结构。
上述有机薄膜晶体管的多重保护层，其特点在于，该保护层以旋涂、喷墨印刷法、网印或微接触的方式形成。
上述有机薄膜晶体管的多重保护层，其特点在于，该保护层的可为一有机溶剂薄膜、一无机溶剂薄膜或有机及无机溶剂薄膜的结合。
上述有机薄膜晶体管的多重保护层，其特点在于，该有机薄膜晶体管的多重保护层以PVA、PVP与PI所形成。
上述有机薄膜晶体管的多重保护层，其特点在于，该有机薄膜晶体管的多重保护层以PVA与PVP所形成。
上述有机薄膜晶体管的多重保护层，其特点在于，该多重保护层可为并五苯晶体管元件的保护层。
上述有机薄膜晶体管的多重保护层，其特点在于，该多重保护层可为并五苯晶体管元件的保护层。
上述有机薄膜晶体管的多重保护层，其特点在于，该多重保护的组成为水相溶剂薄膜。
上述有机薄膜晶体管的多重保护层，其特点在于，该多重保护的组成为油相溶剂薄膜。
上述有机薄膜晶体管的多重保护层，其特点在于，该多重保护的组成为水相溶剂薄膜和油相溶剂薄膜两者结合。
本发明的功效，在于可有效提高晶体管对于环境的适应能力，并可制作出有机薄膜晶体管的多重保护层。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A为本发明有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第一步骤；
图1B为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第二步骤；
图1C为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第三步骤；
图1D为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第四步骤；
图1E为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第五步骤；
图1F为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第六步骤；
图1G为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层之制造方法之第七步骤；
图1H为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层完成后的面板材料测试；
图1I为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层完成后的面板材料测试；
图1J为本发明的有机薄膜晶体管的多重保护层的结构装置示意图；
图2A为发明有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第一步骤；
图2B为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第二步骤；
图2C为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第三步骤；
图2D为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第四步骤；
图2E为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第五步骤；
图2F为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第六步骤；
图2G为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第七步骤；
图2H为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层完成后的面板材料测试；
图2I为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层完成后的面板材料测试；
图2J为本发明的有机薄膜晶体管的多重保护层的结构装置示意图；
其中，附图标记：
10-基板
12-栅极层
14-绝缘层
16-电极层
18-半导体层
20-聚乙烯醇层(PVA)
22-聚乙烯苯酚层(PVP)
24-聚醯亚铵层(PI)
26-TNLC(Twisted Nematic Liquid Crystal，高分子分散型液晶)
28-PDMLC(Polymer dispersed matrix liquid crystal，扭曲向列型液晶)
30-多重保护层
具体实施方式
参阅图1A至图1I，主要为本发明有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法各步骤流程示意图，及同时可显示出其多重保护层结构之装置示意图，每一图标代表一步骤，其包括下列步骤：
首先，烦请参阅图1A，图1A所示为发明有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第一步骤，主要在一基板10上形成一栅极(Gate)层12。其中本发明所述的基板10并不限定为硅基板或玻璃基板，而该栅极(Gate)层12则是为有机薄膜晶体管元件中的栅极。
图1B为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第二步骤，主要是在基板10与栅极层12上形成一绝缘层14，此绝缘层14于实际制作运用实施时，可以沉积(Deposition)的方式实现，也可使用印刷(Printing)方式实现，此绝缘层14材料为一有机高分子聚合物或无机材料。
图1C为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第三步骤，主要是在该绝缘层14上形成一电极层16。该电极层16的形态可为浆料或墨水其成份可为有机、无机或有机与无机混合的导电材料。
图1D为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第四步骤，主要是在该电极层16上形成一半导体层18，此半导体层18在实际制作运用实施时，可以旋涂(Spin coating)方式或蒸镀达成。该半导体层18型态可为有机小分子或有机高分子聚合物的半导体有机材料。
图1E为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第五步骤，主要是在该电极层18上形成保护层20。此保护层20在实际制作运用实施时，可以先将重铬酸铵加入聚乙烯醇(PVA)配成混合溶液后，以旋涂法在已验证电气特性的有机晶体管测试元件上，先在真空下使大部份的水份离开元件，然后再进行曝光，可在此步骤建立图案并产生交联使薄膜结构更为致密，之后再将元件置于烤箱烤一个小时，使元件的电气特性回复到原本的水准。
图1F为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层之制造方法的第六步骤，主要是在该保护层20上形成第二层保护层(Passivation Layer)22，此保护层20在实际制作运用实施时，可以将聚乙烯苯酚(PVP)溶液旋涂在聚乙烯醇(PVA)薄膜上形成第二层薄膜，真空下使大部份的溶剂离开元件，然后在真空下去除大部份溶剂后，再将元件置于烤箱烤一个小时，使元件的电气特性恢复到原来的水准。
图1G为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第七步骤，主要是在该保护层22之上形成第三层保护层(Passivation Layer)24。此保护层24于实际制作运用实施时，将聚醯亚铵(PI)溶液旋涂在聚乙苯酚薄膜上形成第三层薄膜。真空下使大部份的溶剂离开元件，再将元件置于烤箱烤一个小时，使元件的电气特性回复到原本的水准。
图1H为本发明中完成有机薄膜晶体管的多重保护层后的面板材料测试，主要是在该保护层(Passivation Layer)30上滴上TNLC在元件信道上，经测试元件电气性能并无衰退。
图1I为本发明中完成有机薄膜晶体管的多重保护层的不同面板材料测试，主要是在该保护层(Passivation Layer)30上滴上PDMLC之后置于烤箱加热二十分钟，元件的电气性能并无衰退。
参阅图1为本发明的有机薄膜晶体管的多重保护层结构装置示意图，该装置包括一基板10；一栅极层12，形成于该基板10上；一绝缘层14，形成于该基板10上；一电极层16，形成于该一绝缘层14上；一半导体层18，以蒸镀方式于该一电极层16上；及一保护层30，以涂布方式于该电极层16与半导体层18上；从而，可制作出有机薄膜晶体管的多重保护层的有机薄膜晶体管。
参阅图2A至图2I，主要为本发明有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法各步骤流程示意图，及同时可显示出其多重保护层结构的装置示意图，每一图标代表一步骤，其包括下列步骤：
首先，烦请参阅图2A，图2A所示，为发明有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第一步骤，主要在一基板10上形成一栅极(Gate)层12。其中本发明所述的基板10并不限定为硅基板或玻璃基板，而该栅极(Gate)层12则是为有机薄膜晶体管元件中的栅极。
图2B所示为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第二步骤，主要在基板10与栅极层12上形成一绝缘层14，此绝缘层14于实际制作运用实施时，可以沉积(Deposition)的方式达成，亦可使用印刷(Printing)方式达成者，此绝缘层14材料为一有机高分子聚合物或无机材料。
图2C所示为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第三步骤，主要是在该绝缘层14上形成一半导体层18。该半导体层18，此半导体层18于实际制作运用实施时，可以旋涂(Spin coating)方式或蒸镀形成。该半导体层18型态可为有机小分子或有机高分子聚合物的半导体有机材料。
图2D所示为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第四步骤，主要是在该半导体层18上形成一电极层16。该电极层16的形态可为浆料或墨水其成份可为有机、无机或有机与无机混合的导电材料。
图2E为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第五步骤，主要是在该电极层16上形成保护层20。此保护层20于实际制作运用实施时，可以先将重铬酸铵加入聚乙烯醇(PVA)配成混合溶液后，以旋涂法在已验证电气特性的有机晶体管测试元件上，先于真空下使大部份的水份离开元件，然后在进行曝光，可在此步骤建立图案并产生交联使薄膜结构更为致密，之后再将元件置于烤箱烤一个小时，使元件的电气特性恢复到原来的水准。
图2F所示为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第六步骤，主要是在该保护层20之上形成第二层保护层(Passivation Layer)22，此保护层20于实际制作运用实施时，可以将聚乙烯苯酚(PVP)溶液旋涂在聚乙烯醇(PVA)薄膜上形成第二层薄膜，真空下使大部份的溶剂离开元件，然后在真空下去除大部份溶剂后，再将元件置于烤箱烤一个小时，使元件的电气特性回复到原本的水准。
图2G为本发明中有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法的第七步骤，主要是在该保护层22之上形成第三层保护层(Passivation Layer)24。此保护层24于实际制作运用实施时，是将聚醯亚铵(PI)溶液旋涂在聚乙苯酚薄膜上形成第三层薄膜。真空下使大部份的溶剂离开元件，再将元件置于烤箱烤一个小时，使元件的电气特性回复到原本的水准。
图2H所示为本发明中完成有机薄膜晶体管的多重保护层后的面板材料测试，主要是在该保护层(Passivation Layer)30上滴上TNLC于元件信道上，经测试元件电气性能并无衰退。
图2I为本发明中完成有机薄膜晶体管的多重保护层的不同面板材料测试，主要是在该保护层(Passivation Layer)30上滴上PDMLC之后置于烤箱加热二十分钟后，元件的电气性能并无衰退。
参阅图2为本发明的有机薄膜晶体管的多重保护层结构装置示意图，该装置包括一基板10；一栅极层12，形成于该基板10上；一绝缘层14，形成于该基板10上；一半导体层18，以蒸镀方式于该半导体层14上；一电极层16，形成于该半导体层18上；及一保护层30，以涂布方式于该电极层16与半导体层18上；从而，可制作出有机薄膜晶体管的多重保护层的有机薄膜晶体管。
综上所述，上述内容已充分显示了本发明有机薄膜晶体管的多重保护层的制造方法及装置的目的及功效。但以上所述内容，仅为本发明的较佳实施例，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种有机薄膜晶体管的多重保护层，其特征在于，包括：
一基板；
一栅极层，形成于该基板上，该栅极层不完全覆盖该基板；
一绝缘层，形成于该基板上，该绝缘层覆盖该栅极层并接触该基板；
一半导体层，形成于该绝缘层上，该半导体层覆盖该绝缘层；
一电极层，以蒸镀方式或网印方式形成于该半导体层上，该电极层不完全覆盖该半导体层；及一多重保护层，以涂布或蒸镀方式形成于该半导体层及电极层上，该多重保护层为一多重溶剂薄膜保护层；
从而，可制作出有机薄膜晶体管的多重保护层结构。
2.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的多重保护层，其特征在于，该多层保护层以旋涂、喷墨印刷法、网印或微接触的方式形成。
3.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的多重保护层，其特征在于，该多层保护层可为一有机溶剂薄膜、一无机溶剂薄膜或有机及无机溶剂薄膜的结合。
4.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的多重保护层，其特征在于，该有机薄膜晶体管的多重保护层以PVA、PVP与PI所形成。
5.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的多重保护层，其特征在于，该有机薄膜晶体管的多重保护层以PVA与PVP所形成。
6.如权利要求4所述的有机薄膜晶体管的多重保护层，其特征在于，该多重保护层可为并五苯晶体管元件的保护层。
7.如权利要求5所述的有机薄膜晶体管的多重保护层，其特征在于，该多重保护层可为并五苯晶体管元件的保护层。
8.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的多重保护层，其特征在于，该多重保护层的组成为水相溶剂薄膜。
9.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的多重保护层，其特征在于，该多重保护层的组成为油相溶剂薄膜。
10.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管的多重保护层，其特征在于，该多重保护层的组成为水相溶剂薄膜和油相溶剂薄膜两者结合。
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