CN101188193A - 薄膜涂膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种形成连续薄膜层的薄膜涂膜的方法，所述的方法包含：提供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成一第一图案化薄膜层，所述的第一图案化薄膜层包括复数个彼此隔开的第一薄膜单元；且于所述的第一图案化薄膜层之上形成一第二图案化薄膜层，所述的第二图案化薄膜层沿第一图案化薄膜层延伸且包括复数个彼此隔开的第二薄膜单元，所述的复数个第二薄膜单元的每一者连接第一图案化薄膜层的至少两个紧邻的第一薄膜单元。使用本发明的方法能够于与薄膜具有相对低亲和力的表面层上形成连续薄膜。
Description
技术领域
本发明大致是关于薄膜涂膜，更具体地讲是关于一种能够于一表面层上涂膜的方法。
背景技术
随着对小型、轻重量及低轮廓的电子产品的需求日益增加，众多产品经制造具有微型特征尺寸。举例而言，无机半导体制造技术的发展满足了对于电子产品及组件微型化的需求。然而，无机半导体制造技术通常包括高温步骤及昂贵制造工艺。为解决所述的这些问题，已开发出支持低温及相对具成本效益的制造的由有机材料制成的可挠性基板。可挠性基板可由薄膜镀膜制造工艺(诸如旋涂或喷墨印刷)来制造。喷墨印刷制造工艺可在其相对低成本的直接及大面积沉积能力方面具有优势且可用于以下范围的各种应用中：制造被动组件，诸如电阻器、电感器及电容器；主动组件，诸如薄膜晶体管及存储装置；电子产品，诸如显示器、感应器及太阳能电池。
虽然具有优于无机半导体制造工艺的所有优点及竞争性，有机溶液制造工艺通常无法在一表面涂上平滑且均匀的薄膜层，此可能归因于所述的表面与随后形成薄膜的溶液之间的表面能差异。图1A为说明对一基板10不敏感的液体薄膜12的示意图，且图1B为说明对一基板11敏感的液体薄膜13的示意图。参看图1A，其说明一现有喷墨印刷系统的实例，随着一喷墨头16横越基板10，墨水液滴14自所述的喷墨头16的喷嘴向所述的基板10的表面10-1喷射。因为薄膜12对所述的表面10-1不敏感(即，与表面10-1具有相对高亲和力)，所以薄膜12展开且湿润表面10-1且随后于其上变为一大体上平滑且均匀的层。然而，参看图1B，若薄膜13对基板11的表面11-1敏感(即，与表面11-1具有相对低亲和力)，则液体薄膜13的内聚力大于表面张力，从而在表面11-1上产生一不理想的不连续薄膜层。一般而言，若表面接触角θ大于45°，则薄膜具有与基板的相对高亲和力，且若表面接触角θ小于45°，则薄膜具有与基板的相对低亲和力。表面接触角是指液体或蒸气界面与固体界面接触所成的角。
为解决有机制造工艺的问题，已提出许多方法。现有方法的一实例可见于Caiger等人的标题为“Ink Jet Printer with Apparatus for Curing Ink andMethod”的美国专利第6,145,979号中。Caiger等人揭示一种于一移动基板上形成影像的制造工艺及设备，其包括借由一印刷头于基板上喷墨印刷可辐射固化的墨水。此类方法通常需要一加热源，其可能破坏敏感性薄膜。现有方法的另一实例可见于由Campbell等人申请的标题为“Plasma Treatment ofPorous Inkjet Receivers”的美国专利申请案第20050123696号中。Campbell等人揭示一种喷墨记录元件，其包含一具有互连空隙的多孔墨水容纳层，其中所述的墨水容纳层的上表面已经过等离子处理，且在等离子处理之前，所述的墨水容纳层的上表面量测到至少40％的碳元素含量。然而，此类方法可能无法应用于诸如包括半导体及导电溶剂的功能性溶液。
因此需要有一种能够于与薄膜具有相对低亲和力的表面层上形成连续薄膜的方法。亦需要有一种能够形成包括半导体、导电或有机材料的连续薄膜的方法。
发明内容
本发明的实例可提供一种形成连续薄膜层的方法，所述的方法包含：提供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成一第一图案化薄膜层，所述的第一图案化薄膜层包括复数个彼此隔开的第一薄膜单元；且于所述的第一图案化薄膜层之上形成一第二图案化薄膜层，所述的第二图案化薄膜层沿第一图案化薄膜层延伸且包括复数个彼此隔开的第二薄膜单元，所述的复数个第二薄膜单元的每一者连接第一图案化薄膜层的至少两个紧邻的第一薄膜单元。
本发明的一些实例亦可提供一种形成连续薄膜层的方法，所述的方法包含：提供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成一第一薄膜层，所述的第一薄膜层包括复数个彼此隔开的薄膜单元；且于所述的第一薄膜层之上形成一第二薄膜层，所述的第二薄膜层沿第一薄膜层的所述的复数个薄膜单元连续延伸。
本发明的实例可进一步提供一种形成连续薄膜层的方法，所述的方法包含：提供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成至少一个第一薄膜层，所述的至少一个第一薄膜层彼此隔开，所述的至少一个第一薄膜层的每一者包括复数个第一薄膜单元，所述的这些第一薄膜单元的每一者彼此隔开；且于所述的至少一个第一薄膜层之上形成至少一个第二薄膜层，所述的至少一个第二薄膜层的每一者对应于至少一个第一薄膜层的一者且沿至少一个第一薄膜层的相应一者的第一薄膜单元延伸。
本发明的实例可提供一种具有一基板的装置，所述的基板上提供一连续薄膜层，所述的连续薄膜层包括：在所述的基板的一表面上的第一薄膜层，所述的第一薄膜层包括复数个彼此隔开的薄膜单元；及在第一薄膜层上的第二薄膜层，所述的第二薄膜层沿第一薄膜层的所述的复数个薄膜单元连续延伸。
使用本发明的方法能够于与薄膜具有相对低亲和力的表面层上形成连续薄膜。
附图说明
图1A为说明对基板不敏感的薄膜的示意图；
图1B为说明对基板敏感的薄膜的示意图；
图2A及图2B为说明根据本发明的一实例形成连续薄膜的方法的示意性横截面图；
图2C为说明根据本发明的另一实例形成连续薄膜的方法的示意性横截面图；
图2D及图2E为说明根据本发明的实例形成连续薄膜的方法的示意性俯视图；
图3A及图3B为说明现有方法与根据本发明的一实例的方法间的比较的例示图；及
图4A及图4B为说明现有方法与根据本发明的一实例的方法间的比较的例示图。
附图标号
10基板 10-1表面
11基板 11-1表面
12薄膜 13液体薄膜/薄膜
14墨水液滴 16喷墨头
20基板 20-1表面
21第一图案化薄膜层 21-1第一薄膜单元
22第二图案化薄膜层 22-1第二薄膜单元
23连续薄膜 24第一图案化薄膜层
24-1第一薄膜单元 24-2第三薄膜单元
25第二图案化薄膜层 25-1第二薄膜单元
25-2第四薄膜单元 26第一图案化薄膜层
26-1第一薄膜单元 26-2第三薄膜单元
27第二图案化薄膜层 27-1第二薄膜单元
27-2第四薄膜层 30表面
31图案化薄膜层 31-1薄膜单元
32连续薄膜 33图案化薄膜层/薄膜
34图案化薄膜层/薄膜 35连续薄膜层
38不连续薄膜层 39不连续薄膜层
41表面/SiO2表面 42表面/ITO表面
43薄膜层 w1图案化薄膜层31的宽度
w2连续薄膜层35的宽度
具体实施方式
本发明的额外特征及优点将部分地在随后描述中加以陈述，且部分地将自所述的描述显而易见，或可由实践本发明掌握。借助于在权利要求书中特定指出的元件及组合将了解且获得本发明的特征及优点。
当连同附图一起阅读时，将更佳理解前述发明内容以及本发明的以下详细描述。出于说明本发明的目的，在图式中所示为目前较佳的实施例。然而，应了解本发明并非限制于所示的精确配置及功用。
现将详细参照本发明的实施例，其实例在伴随图式中进行说明。在任何可能的情况下，在诸图式中相同参考数字用以指示相同或类似部分。
图2A及图2B为根据本发明的一实例形成连续薄膜的方法的示意性横截面图。参看图2A，提供一包括一表面20-1的基板20。所述的基板20可包括玻璃基板、树脂基板及硅基板的一者。一包括复数个第一薄膜单元21-1的第一图案化薄膜层21形成于所述的表面20-1上。所述的第一图案化薄膜层21初始可为液态，随后变为干燥薄膜。所述的复数个第一薄膜单元21-1可彼此隔开。所述的复数个第一薄膜单元21-1的每一者尺寸可不同。在根据本发明的一实例中，第一图案化薄膜层21可包括一或多种导电材料，诸如甲苯溶液中的银(Ag)、铜(Cu)及金(Au)。在另一实例中，第一图案化薄膜层21可包括一或多种半导体材料，诸如聚-3烷基噻吩、聚-3 基噻吩及如聚-9，9′-二辛基芴(fluorence)共-二噻吩的聚芴共聚物。在另一实例中，第一图案化薄膜层21可包括一或多种绝缘材料，诸如聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯酚及聚甲基丙烯酸甲酯。形成第一图案化薄膜层21的制造工艺可包括(但不限于)喷墨印刷、旋涂、丝网印刷、压印或沉积，其后可为图案化及蚀刻制造工艺。
接下来，参看图2B，一包括复数个第二薄膜单元22-1的第二图案化薄膜层22涂覆于表面20-1上的第一图案化薄膜层21上。所述的第二图案化薄膜层22初始可为液态，其后最终变为干燥薄膜。所述的复数个第二薄膜单元22-1可彼此隔开。第二薄膜单元22-1的每一者可经排列以连接两个紧邻的第一薄膜单元21-1。最终，当薄膜21及22变得干燥时，可形成包括第一图案化薄膜层21及第二图案化薄膜层22的连续薄膜层。在其他实例中，第二薄膜单元22-1的每一者可经排列以连接三个或三个以上紧邻的第一薄膜单元21-1。因此第一图案化薄膜层21可有助于所述的复数个薄膜单元22-1的展开。
第二图案化薄膜层22可包括(但不限于)如先前关于第一图案化薄膜层21所述的导电、半导体或绝缘材料的一者。此外，第二图案化薄膜层22可借由喷墨印刷、旋涂、丝网印刷、压印或沉积形成于表面20-1上，其后可为图案化及蚀刻制造工艺或其他适合制造工艺。在一实例中，第二图案化薄膜层22可包括与第一图案化薄膜层21大体上相同的材料且因此具有与第一图案化薄膜层21大体上相同的与表面20-1的亲和力。在其他实例中，第二图案化薄膜层22可具有相对低的与表面20-1的亲和力且第一图案化薄膜层21可具有与表面20-1的相对高亲和力。
图2C为说明根据本发明的另一实例形成连续薄膜的方法的示意性横截面图。参看图2C，一连续薄膜23可涂覆于第一图案化薄膜层21上，以取代涂覆诸如关于图2B描述且说明的第二图案化薄膜层22的不连续薄膜。在不存在第一图案化薄膜层21的情况下，若连续薄膜23对基板20的表面20-1敏感，则连续薄膜23会变得不连续。
图2D及图2E为说明根据本发明的实例形成连续薄膜的方法的示意性俯视图。在所述的这些实例中，两个或两个以上图案化薄膜层可形成于基板的表面上以促进随后涂覆于所述的基板上的两个或两个以上薄膜的展开。参考图2D，一包括彼此隔开的复数个第一薄膜单元24-1的第一图案化薄膜层24可形成于基板20的表面20-1上。此外，一包括彼此隔开的复数个第二薄膜单元25-1的第二图案化薄膜层25可形成于基板20的表面20-1上。随后，可沿第一图案化薄膜层24涂覆一包括复数个第三薄膜单元24-2的第三图案化薄膜层(未编号)。所述的这些第三薄膜单元24-2的每一者可经排列以连接两个紧邻的第一薄膜单元24-1。同样，可沿第二图案化薄膜层25涂覆一包括复数个第四薄膜单元25-2的第四图案化薄膜层(未编号)。所述的这些第四薄膜单元25-2的每一者可经排列以连接两个紧邻的第二薄膜单元25-1。第一图案化薄膜层24及第二图案化薄膜层25彼此间隔预定距离以使得其上第三及第四图案化薄膜层的展开可产生连续薄膜。即，如此形成的连续薄膜可包括第一、第二、第三及第四图案化薄膜层。
参考图2E，一包括彼此隔开的复数个第一薄膜单元26-1的第一图案化薄膜层26可形成于基板20的表面20-1上。此外，一包括彼此隔开的复数个第二薄膜单元27-1的第二图案化薄膜层27可形成于基板20的表面20-1上。随后，可沿所述的第一图案化薄膜层26涂覆一包括复数个第三薄膜单元26-2的第三图案化薄膜层(未编号)。所述的这些第三薄膜单元26-2的每一者可经排列以连接四个紧邻的第一薄膜单元26-1且桥接其间的三个间隔。可沿第二图案化薄膜层27涂覆一第四薄膜层(未编号)27-2。所述的第四薄膜层沿第二图案化薄膜层27的长度为连续的。第一图案化薄膜层26及第二图案化薄膜层27可彼此间隔预定距离以使得其上第三及第四图案化薄膜层的展开可产生连续薄膜。
图3A及图3B为说明现有方法与根据本发明的一实例的方法间的比较的例示图。在一实验设计中，将在苯甲醚溶剂中包括0.1重量％至1.0重量％(重量百分比)P3HT的溶液用于在包括已经八癸基三氯硅烷(OTS)处理的表面30的基板上形成薄膜层。所述的溶液由一包括50微米(μm)喷墨孔的喷墨印刷机提供。P3HT溶液显示相对低的与经OTS处理的表面的亲和力。参看图3A，在上部分中，现有方法以相对高密度涂覆溶液液滴但不能形成连续薄膜层，因为所述的这些液滴中的内聚力大于表面张力。如所说明，形成不连续薄膜层38，其可能负面地影响所需电特性。在图3A的下部分中，根据本发明的一实例的方法形成一包括彼此隔开的复数个薄膜单元31-1的图案化薄膜层31，且随后将一连续薄膜32涂覆于所述的图案化薄膜层31上。图案化薄膜层31可有助于将所述的连续薄膜32展开于基板表面30上且防止连续薄膜32最终断开。
参考图3B，除对于此说明性实例形成两个单独列薄膜之外，实验条件可类似于关于图3A所描述且说明的实验条件。在图3B的上部分中，在涂覆两列液滴之后，现有方法产生不连续薄膜层39。相较之下，在图3B的下部分中，根据本发明的一实例的方法可形成图案化薄膜层33及34且随后于薄膜33及34上分别涂覆两列薄膜，从而产生一连续薄膜层35。此外，所述的连续薄膜层35的宽度“w2”可为图3A中所示的图案化薄膜层31的宽度“w1”的大体上两倍。
图4A及图4B为说明现有方法与根据本发明的一实例的方法间的比较的例示图。在一实验中，将在水中包括约17重量％的聚-3，4伸乙基二氧基噻吩的溶液用于在包括二氧化硅(SiO2)的表面41及包括氧化铟锡(ITO)的表面42上形成薄膜层。所述的溶液由一包括约50μm喷墨孔的喷墨印刷机提供。一般而言，PEDOT溶液显示与ITO表面42的亲和力高于与SiO2表面41的亲和力。参看图4A，在上部分中，现有方法以不同液滴密度涂覆若干列溶液液滴，但归因于低亲和力无法在SiO2表面41上形成任何连续薄膜层。相较之下，参考图4B，根据本发明的一实例的方法提供一薄膜层43，其在ITO表面41及SiO2表面42上为连续的。
根据本发明的一实例的方法可适用于各种应用，其包括(但不限于)以下各物的制造：被动组件，诸如电阻器、电感器及电容器；主动组件，诸如薄膜晶体管及存储装置；及电子产品，诸如显示器、感应器及太阳能电池。因此，本发明亦可提供一种电组件或装置，其包括进一步包括复数个薄膜单元的第一图案化薄膜层及在所述的第一图案化薄膜层上连续延伸的第二薄膜层。
本领域一般技术人员应了解可在不悖离其宽泛发明概念的情况下对上述实施例作出改变。因此，应了解本发明并非限制于所揭示的特定实施例，而是意欲涵盖在如由权利要求书所界定的本发明的精神及范畴内的更改。
此外，在描述本发明的代表性实施例时，说明书可以特定步骤次序来呈现本发明的方法及/或过程。然而，就所述的方法或过程不依赖于在本文中提出的特定步骤次序而言，所述的方法或过程不应限制于所述特定步骤次序。一般技术者应了解其他步骤次序可为可能的。因此，在说明书中提出的特定步骤次序不应理解为对权利要求范围的限制。另外，关于本发明的方法及/或过程的权利要求不应限于其按书写次序的步骤的效能，且熟习此项技术者可易于理解所述的这些次序可改变且仍保持在本发明的精神及范畴内。
Claims (24)
1.一种形成一连续薄膜层的方法，其特征在于，所述的方法包含：
提供一具有一表面的基板；
于所述的表面上形成一第一图案化薄膜层，所述的第一图案化薄膜层包括彼此隔开的复数个第一薄膜单元；及
于所述的第一图案化薄膜层上形成一第二图案化薄膜层，所述的第二图案化薄膜层沿所述的第一图案化薄膜层延伸且包括彼此隔开的复数个第二薄膜单元，所述的复数个第二薄膜单元的每一者连接所述的第一图案化薄膜层的至少两个紧邻的第一薄膜单元。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述的基板包括一玻璃基板、一树脂基板及一硅基板中的一者。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述的第一图案化薄膜层包括一导电材料、一半导体材料及一绝缘材料中的一者。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述的导电材料包括银、铜或金中的至少一者。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述的半导体材料包括聚-3烷基噻吩、聚-3己基噻吩或聚-9，9′-二辛基芴共-二噻吩中的至少一者。
6.如权利要求3所述的方法，其中所述的绝缘材料包括聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯酚或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一者。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述的第二图案化薄膜层包括一导电材料、一半导体材料及一绝缘材料中的一者。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述的导电材料包括银、铜或金中的至少一者。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述的半导体材料包括聚-3烷基噻吩、聚-3己基噻吩或聚-9，9′-二辛基芴共-二噻吩中的至少一者。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述的绝缘材料包括聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯酚或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一者。
11.一种形成一连续薄膜层的方法，其特征在于，所述的方法包含：
提供一具有一表面的基板；
于所述的表面上形成一第一薄膜层，所述的第一薄膜层包括彼此隔开的复数个薄膜单元；及
于所述的第一薄膜层上形成一第二薄膜层，所述的第二薄膜层沿所述的第一薄膜层的所述的复数个薄膜单元连续延伸。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述的第一薄膜层或所述的第二薄膜层的至少一者包括一导电材料、一半导体材料及一绝缘材料中的一者。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述的导电材料包括银、铜或金中的至少一者。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述的半导体材料包括聚-3烷基噻吩、聚-3己基噻吩或聚-9，9′-二辛基芴共-二噻吩中的至少一者。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述的绝缘材料包括聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯酚或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一者。
16.一种形成一连续薄膜层的方法，其特征在于，所述的方法包含：
提供一具有一表面的基板；
于所述的表面上形成至少一个第一薄膜层，所述的至少一个第一薄膜层彼此隔开，所述的至少一个第一薄膜层的每一者包括复数个第一薄膜单元，所述的这些第一薄膜单元的每一者彼此隔开；及
于所述的至少一个第一薄膜层之上形成至少一个第二薄膜层，所述的至少一个第二薄膜层的每一者对应于所述的至少一个第一薄膜层中的一者且沿所述的至少一个第一薄膜层中的相应一者的所述的这些第一薄膜单元延伸。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述的至少一个第二薄膜层中的一者包括彼此隔开的复数个第二薄膜单元。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述的复数个第二薄膜单元中的每一者连接所述的至少一个第一薄膜层中的一相应一者的至少两个紧邻的第一薄膜单元。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述的至少一个第二薄膜层中的一者沿所述的至少一个第一薄膜层中的一相应一者的所述的复数个第一薄膜单元连续延伸。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述的至少一个第一薄膜层及所述的至少一个第二薄膜层中的一者包括一导电材料、一半导体材料及一绝缘材料中的一者。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述的导电材料包括银、铜或金中的至少一者。
22.如权利要求20所述的方法，其中所述的半导体材料包括聚-3烷基噻吩、聚-3己基噻吩或聚-9，9′-二辛基芴共-二噻吩中的至少一者。
23.如权利要求20所述的方法，其中所述的绝缘材料包括聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯酚或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一者。
24.如权利要求16所述的方法，其中形成所述的第一图案化薄膜层及所述的第二薄膜层中的一者包括一喷墨印刷、一旋涂、一丝网印刷、一压印及一沉积制造工艺中的一者。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US86644006P | 2006-11-20 | 2006-11-20 | |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101188193A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103270615A (zh) * | 2011-01-17 | 2013-08-28 | 原子能与替代能源委员会 | 使用激光束刻蚀微电膜的方法 |
-
2007
- 2007-11-20 CN CNA200710188792XA patent/CN101188193A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103270615A (zh) * | 2011-01-17 | 2013-08-28 | 原子能与替代能源委员会 | 使用激光束刻蚀微电膜的方法 |
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