CN101640252A - 有机半导体薄膜的形成方法及薄膜半导体装置的制造方法 - Google Patents
有机半导体薄膜的形成方法及薄膜半导体装置的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101640252A CN101640252A CN200910163601A CN200910163601A CN101640252A CN 101640252 A CN101640252 A CN 101640252A CN 200910163601 A CN200910163601 A CN 200910163601A CN 200910163601 A CN200910163601 A CN 200910163601A CN 101640252 A CN101640252 A CN 101640252A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- organic
- substrate
- printed panel
- water layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 151
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 90
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 32
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 30
- 238000010023 transfer printing Methods 0.000 claims description 9
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 abstract description 72
- 238000013518 transcription Methods 0.000 abstract 2
- 230000035897 transcription Effects 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 70
- FMZQNTNMBORAJM-UHFFFAOYSA-N tri(propan-2-yl)-[2-[13-[2-tri(propan-2-yl)silylethynyl]pentacen-6-yl]ethynyl]silane Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C#C[Si](C(C)C)(C(C)C)C(C)C)=C(C=C4C(C=CC=C4)=C4)C4=C(C#C[Si](C(C)C)(C(C)C)C(C)C)C3=CC2=C1 FMZQNTNMBORAJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 9
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 4
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001665 Poly-4-vinylphenol Polymers 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 2
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002939 poly(N,N-dimethylacrylamides) Polymers 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 1
- -1 acetenyl Chemical group 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 1
- 150000002964 pentacenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
- H10K71/13—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic element specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, covered by group H10K10/00
- H10K19/10—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic element specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, covered by group H10K10/00 comprising field-effect transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
本发明提供了一种有机半导体薄膜的形成方法，包括以下步骤：在印刷板的主平面上形成混合墨水层，该混合墨水层包括以溶解于溶剂中的墨水形式从印刷板到基板不能转印的有机半导体材料和能够转印的有机材料的混合物，以及通过将印刷板上的混合墨水层转印到基板，形成将混合墨水层转印到基板上的有机半导体薄膜。在通过转印印刷形成有机半导体薄膜的有机半导体材料的选择方面，本发明显示出高的自由度，并因此能够通过采用印刷方法制造表现出良好性能的薄膜半导体装置。
Description
相关申请的交叉引用
本发明包含与2008年7月30日向日本专利局提交的日本专利申请JP2008-195958相关的主题，将该申请的全部内容通过引用并入此处。
技术领域
本发明涉及有机半导体薄膜的形成方法及薄膜半导体装置的制造方法，并具体地，涉及适用于印刷技术的有机半导体薄膜的形成方法以及使用该形成方法的薄膜半导体装置的制造方法。
背景技术
近来，人们对使用有机半导体薄膜作为活性层的薄膜晶体管、即有机薄膜晶体管产生了相当大的兴趣。有机薄膜晶体管可应用于有机半导体薄膜的图案形成的印刷技术，所述有机半导体薄膜形成活性层。因此，包括节约成本在内，还能够在不具备耐热性的塑料等柔性基板上形成图案。
在有机半导体薄膜上使用印刷方法形成图案按照下面所述进行。首先，使用抗水性聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成表面上设有凹凸图案的扁平的压印版(stamp plate)。随后使用旋涂方法在压印版的整个表面(抗水表面)上涂敷有机半导体墨水。例如，通过将由聚(3-己基噻吩)(P3HT)形成的有机半导体材料溶解于由三氯甲烷形成的溶剂中而制成有机半导体墨水。当有机半导体墨水在压印版上干燥而形成有机半导体薄膜之后，在压印版上的有机半导体薄膜的形成面被按压到形成薄膜晶体管的装置基板上。这样，形成于压印版的凸起图案上的有机半导体薄膜部可以紧密地附着于装置基板的基板表面。然后，压印版从装置基板剥离，从而将有机半导体薄膜图案从抗水性压印版的凸起图案转印到装置基板上。(例如参照日本专利特开2007-67390号公报)
发明内容
然而在这种类型的有机半导体薄膜的印刷形成中，材料的选择的自由度受到能够从压印版实现转印印刷的有机半导体材料的数目的限制。例如，TIPS并五苯(6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯)(6，13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene)被用作有机半导体材料，并在用于薄膜晶体管的活性层中时表现出优选的性能。然而，在采用印刷方法形成膜时，TIPS并五苯不能转印到装置基板上，因此在与印刷方法关联的图案形成中不使用TIPS并五苯。该事实成为阻碍使用TIPS并五苯制造薄膜半导体装置的原因。
因此需要提供一种有机半导体薄膜的形成方法与薄膜半导体装置的制造方法，其中，在通过转印印刷方法形成有机半导体薄膜时，有机半导体材料的选择的自由度较高，从而使印刷方法能够应用于表现出良好性能的薄膜半导体装置的制造。
根据本发明的实施例的有机半导体薄膜的形成方法与薄膜半导体装置的制造方法包括下述步骤。首先，从以溶解于溶剂的墨水的形式从印刷板到基板不能转印的有机半导体材料与以相同状态能够转印的有机材料的混合物中制备出墨水。混合墨水层形成于印刷板的主平面上。然后，通过将印刷板上的混合墨水层转印到基板上，以形成将混合墨水层转印到基板上的有机半导体薄膜。
通过将能够转印的有机材料混合到即使不能从印刷板转印的有机半导体材料形成的墨水中，这种方法仍能够实现转印到基板上。因此，与先前的印刷方法相比，当使用以前不能够以印刷方法用于膜的形成的有机半导体材料时，仍能在基板上进行有机半导体薄膜的转印和形成。而且，关于有机半导体薄膜的形成，有机半导体材料的选择的自由度增加。
在通过转印印刷形成有机半导体薄膜的有机半导体材料的选择方面，本发明的如上所述的实施例显示出高的自由度，并因此能够通过采用印刷方法制造表现出良好性能的薄膜半导体装置。
附图说明
图1A到1D是图示根据本发明的第一实施例的制造方法的横截面步骤图(1)；
图2A和2B是图示根据本发明的第一实施例的制造方法的横截面步骤图(2)；
图3表示使用本发明的第一实施例中所示例的结构制备的有机薄膜晶体管的TFT特性；
图4A到4D是图示根据本发明的第二实施例的制造方法的横截面步骤图(1)；
图5A和5B是图示根据本发明的第二实施例的制造方法的横截面步骤图(2)；
图6A和6B是表示作为根据本发明的第三实施例的薄膜半导体装置制造的液晶显示装置的背板的配置图；
图7A到7E是图示根据本发明的第三实施例的制造方法的横截面步骤图；以及
图8是使用根据本发明的第三实施例制造的背板的液晶显示装置的横截面图。
具体实施方式
第一实施例
图1A到2B是表示根据本发明的第一实施例的制造方法的截面步骤图。以下参照图1A到2B描述根据第一实施例的有机半导体薄膜的形成方法和使用该有机半导体薄膜的薄膜半导体装置的制造方法。第一实施例描述设有多个底栅极、底接触型有机薄膜晶体管的薄膜半导体装置的制造。
首先如图1A所示，制备印刷板1。印刷板1可使用由抗液性PDMA形成的覆盖层1b覆盖支撑基板1a的表面，覆盖层1b的表面侧形成抗液性表面A。
然后如图1B所示，在印刷板1的抗液性表面A上涂敷根据本发明的实施例的混合墨水层3并使该混合墨水层3干燥。该混合墨水层3包含目标有机半导体材料(目标材料)以及另一有机材料(混合材料)。有机半导体材料(目标材料)是以溶解于溶剂中的墨水的形式不能从印刷板1转印印刷到另一基板上的材料。相反地，与有机半导体材料(目标材料)一起形成混合墨水层3的有机材料(混合材料)是以溶解于溶剂中的墨水的形式能够从印刷板转印到基板上的有机材料。
在此所用的有机半导体材料(目标材料)是如上所述的以溶解于溶剂中的墨水的形式不能从印刷板1转印印刷到另一基板上的材料。这种有机半导体材料是满足关系α＞β1的材料，其中α是印刷板的表面能，而β1是TIPS并五苯(有机半导体材料)的表面能。这种有机半导体材料可以以TIPS并五苯为例。通过将例如在甲苯中溶解有TIPS并五苯的墨水涂敷到印刷板1的抗液性表面A上而使TIPS并五苯形成墨水层，并且当墨水层被转印印刷到基板上时，TIPS并五苯不能从印刷板1转印到基板。
在此所用的另一有机材料(混合材料)可以是如上所述的以溶解于溶剂中的墨水的形式能够从印刷板1转印印刷到基板上的材料。这种有机材料是满足关系α＜β2的材料，其中α是印刷板1(PDMS)的表面能，且β2是有机材料的表面能。例如，当有机半导体材料是诸如TIPS并五苯的低分子材料时，该有机材料优选的是高分子材料，从而能够调整混合墨水层3的粘度。聚苯乙烯是这种有机材料的一个例子。
有机半导体材料(目标材料)与有机材料(混合材料)的混合比设置于上述材料的混合墨水的粘度适合于印刷的范围内，并处于混合墨水能够在有机半导体薄膜中实现半导体属性的范围内。
例如，可以通过将TIPS并五苯∶聚苯乙烯＝4∶1(重量比)溶解于5wt％甲苯中制备混合墨水，使用旋涂方法将混合墨水涂敷于印刷板1的抗液性表面上，并形成混合墨水层3并且使其干燥。由于通过旋涂方法涂敷并形成的混合墨水层3因在涂敷过程中溶剂的挥发而促进了干燥，故可以根据需要来执行干燥步骤。
当有机半导体材料(目标材料)是高分子材料时，由于混合墨水层3的粘度可以由有机半导体材料调整，故有机材料(混合材料)可以是低分子材料或高分子材料。换言之，优选地，包含于混合墨水层3中的有机半导体材料或有机材料中的至少一方是高聚物材料，目的是调整混合墨水层3的粘度。而且与有机半导体材料一起使用的有机材料可以是诸如上述的聚苯乙烯的绝缘材料或者可以是半导体材料。
如图1C所示，制备印刷用凹板5。印刷用凹板5由支撑基板5a和感光树脂层5b构成。假设通过光刻形成的凹陷图案5c设于感光树脂层5b的表面上。假设凹陷图案5c形成有在平面图中看来与通过转印印刷形成的有机半导体薄膜的最终外部形状一致的开口形状。
如上所述的印刷用凹板5布置为使得凹陷图案5c的形成面面向印刷板1上的混合墨水层3的形成面。在此状态下，印刷用凹板5被压到印刷板1的混合墨水层3上，且混合墨水层3紧密地附着于设于凹陷图案5c之间的凸起部分。
然后如图1D所示，从印刷板1上拔出并剥离印刷用凹板5。这样，混合墨水层3紧密地附着于印刷用凹板5的部分被转印到印刷用凹板5上，且对应于印刷用凹板5的凹陷图案5c的部分保留于印刷板1上。因此在印刷板1上，混合墨水层(以下称为墨水图案)3a形成的形状对应于保留在印刷板1上的混合墨水层3的部分的形状。
接下来如图2A所示，形成墨水图案3a的印刷板1与基板10相对布置。
在基板10上，栅极13布置并形成于绝缘支撑基板11上，设有栅极绝缘膜15以覆盖栅极13，且源极17s与漏极17d设于栅极绝缘膜15上。每个源极17s与漏极17d成对布置于每个栅极13的两侧。通过剥离金(Au)蒸镀膜以形成栅极13、源极17s以及漏极17d，从而形成膜厚为50nm的电极。栅极绝缘膜15由聚乙烯基苯酚(PVP)与十八烷基三氯硅烷(OTS)的混合物形成，且膜厚为330nm。
如上所述，印刷板1布置为使得墨水图案3a与基板10上的源极17s与漏极17d的形成面相互面对。印刷板1的墨水图案3a位于与基板10上的源极17s与漏极17d相对应的位置。通过如此定向，印刷板1被压到基板10上，且墨水图案3a紧密地附着于基板10。
然后，如图2B所示，从基板10拔出并剥离印刷板1。这样，墨水图案3a从印刷板1转印印刷到基板10上的每个源极17s与漏极17d之间。转印印刷到基板10上的墨水图案3a形成为由包含有机半导体材料的混合墨水层3构成的有机半导体薄膜19。
于是，薄膜晶体管Tr形成于基板10上。晶体管Tr由形成于栅极绝缘膜15上的源极17s与漏极17d以及形成于绝缘膜15下方的栅极13构成。有机半导体薄膜19形成于源极17s与漏极17d上方。
于是，根据第一实施例，通过使用能够转印印刷的有机材料与先前不能从印刷板1转印印刷的有机半导体材料(TIPS并五苯)一起形成混合墨水层3，使得混合墨水层3(墨水图案3a)转印印刷到基板10上。这样，性能好的但先前不适合印刷的有机半导体材料可应用于印刷处理。针对有机半导体薄膜的印刷和形成，增加了有机半导体材料的选择的自由度。因此，可得到针对印刷方法具有好特性的薄膜半导体装置。
图3表示通过采用第一实施例的例子中所示的结构制备的底栅极、底接触型有机薄膜晶体管Tr的TFT特性。基板10用于制备有机薄膜晶体管Tr。基板10设有由Au形成的源极17s与漏极17d(膜厚330nm)，源极17s与漏极17d隔着由PVP-OTS形成的栅极绝缘膜15(膜厚330nm)设于由Au形成的栅极13(膜厚50nm)上。通过使用将TIPS并五苯∶聚苯乙烯＝4∶1(重量比)溶解于5wt％甲苯中的混合墨水转印印刷到源极17s与漏极17d之间的基板10上，从而形成有机半导体薄膜19。
如图3所示，使用本发明的第一实施例中的处理步骤得到的有机薄膜晶体管Tr的沟道长度(Lch)＝5μm，且沟道宽度(Wch)＝47.2mm，并表现出晶体管特性。
第二实施例
图4A到5B是表示根据本发明的第二实施例的制造方法的截面步骤图。以下参照图4A到5B描述根据第二实施例的有机半导体薄膜的形成方法与使用该有机半导体薄膜的薄膜半导体装置的制造方法。第二实施例描述了以与第一实施例相同的方式设有多个底栅极、底接触型有机薄膜晶体管的薄膜半导体装置的制造。
首先，如图4A所示，以与第一实施例相同的方式制备印刷板1。印刷板1包括由抗液性PDMA形成的覆盖层1b，以便覆盖支撑基板1a的表面，覆盖层1b的表面形成抗液性表面A。
然后如图4B所示，通过将混合墨水涂敷到印刷板1的抗液性表面A上，并干燥所涂敷的本发明的实施例的混合墨水，形成由多个单独的层构成的混合墨水层3′。以与第一实施例相同的方式，该混合墨水层3′包含目标有机半导体材料与另一有机材料。换言之，有机半导体材料是以溶解于溶剂中的墨水的形式不能从印刷板1转印印刷到另一基板上的材料。相反地，与有机半导体材料一起形成混合墨水层3′的有机材料是以溶解于溶剂中的墨水的形式能够从印刷板转印到基板上的有机材料。
以与第一实施例相同的方式，有机半导体材料是以溶解于溶剂中的墨水的形式不能从印刷板1转印印刷到另一基板上的材料。即，有机半导体材料是满足关系α＞β1的材料，其中α是印刷板1(PDMS)的表面能，且β1是TIPS并五苯(有机半导体材料)的表面能。
以与第一实施例相同的方式，有机材料可以是上述的以溶解于溶剂中的墨水的形式能够从印刷板1转印印刷到基板上的材料。即，有机材料是满足关系α＜β2的材料，其中α是印刷板1(PDMS)的表面能，且β2是有机材料的表面能。
然而，可以通过将有机材料与有机半导体材料结合来使用所述有机半导体材料与有机材料，以便在干燥步骤中促进相分离(phaseseparation)。这样，优选地使用与所需的有机半导体材料相比关于与墨水一起使用的溶剂具有不同溶解度的有机材料。
如第一实施例所述，由于混合墨水层3的粘度可以调整，优选的是，混合墨水层3′中所包含的有机半导体材料与有机材料的至少之一是高分子材料。而且，与有机半导体材料一起使用的有机材料可以是诸如上述的聚苯乙烯的绝缘材料或者可以是半导体材料。
对混合墨水层3′进行相分离，从而分离为主要包含有机半导体材料(目标材料)的有机半导体层3-1和主要包含有机材料(混合材料)的有机层3-2。例如图中所示，有机层3-2夹于有机半导体层3-1之间。只要有机半导体层3-1主要包含有机半导体材料(目标材料)，就还可包括另一种半导体材料(混合材料)。同样，只要有机层3-2主要包含上述的其它有机材料(混合材料)，就还可包括有机半导体材料(目标材料)。
接下来如图4C所示，以与第一实施例相同的方式制备印刷用凹板5。即，印刷用凹板5由支撑基板5a与感光树脂层5b构成。假设通过光刻形成的凹陷图案5c设于感光树脂层5b的表面上。假设凹陷图案5c形成有从平面图上看与通过转印印刷形成的有机半导体薄膜的最终外部形状对应的开口形状。
如上所述的印刷用凹板5布置为使得凹陷图案5c的形成面面向印刷板1上的混合墨水层3′的形成面。在此状态下，印刷用凹板5压到印刷板1的混合墨水层3′上，且混合墨水层3′紧密地附着到设于凹陷图案5c之间的凸起部分。
接下来如图4D所示，以与第一实施例相同的方式，从印刷板1拔出并剥离印刷用凹板5。因此，混合墨水层3′紧密地附着于印刷用凹板5的部分被转印到印刷用凹板5上，且对应于印刷用凹板5的凹陷图案5c的部分保留于印刷板1上。
混合墨水层(以下称为墨水图案)3a′形成于印刷板1上，且形成对应于保留在印刷板1上的混合墨水层3′的部分的形状的图案。图4D中图示了转印到印刷用凹板5上的形成混合墨水层3′的有机半导体层3-1、有机层3-2以及有机半导体层3-1。然而，混合墨水层3a可能在有机半导体层3-1与有机层3-2之间分离，或仅针对最上面的有机半导体层3-1、或仅针对最上面的有机半导体层3-1以及有机层3-2进行至印刷用凹板5上的转印。
接下来如图5A所示，形成墨水图案3a′的印刷板1与基板10相对布置。
基板10具有与第一实施例相同的结构，即在绝缘支撑基板11上形成栅极13的阵列，设有栅极绝缘膜15以覆盖栅极13，且源极17s与漏极17d设于栅极绝缘膜15上。
以与第一实施例相同的方式，印刷板1对应于墨水图案3a′布置于上述基板10中的源极17s与漏极17d的形成面上。印刷板1的墨水图案3a′的定位对应于基板10上的源极17s与漏极17d。通过如此定向，印刷板1压到基板10上且墨水图案3a′紧密地附着于基板10。
如图5B所示，从基板10拔出并剥离印刷板1。然后，至少墨水图案3a′的最上面的有机半导体层3-1被从印刷板1转印印刷到基板10上的每个源极17s与漏极17d之间。如图所示，有机层3-2可转印印刷到基板10上或可保留于印刷板1上。
墨水图案3a′的转印印刷到基板10上的部分形成为由包含有机半导体材料的混合墨水层3′构成的有机半导体薄膜19′。
于是，薄膜晶体管Tr′形成于基板10上。晶体管Tr′由形成于栅极绝缘膜15上的源极17s与漏极17d以及形成于绝缘膜15下方的栅极13构成。有机半导体薄膜19′形成于源极17s与漏极17d上方。
于是，根据第二实施例，通过使用能够转印印刷的有机材料与先前从印刷板不能转印印刷的有机半导体材料(TIPS并五苯)一起形成混合墨水层3′，并促使有机半导体层3-1与有机层3-2产生相分离，使墨水层3′(墨水图案3a′)的至少最上面的有机半导体层3-1能够转印印刷到基板10上。因此，能够在印刷处理中应用性能好但先前不适合印刷的有机半导体材料。关于有机半导体薄膜的印刷和形成，增加了有机半导体材料的选择的自由度。因此，可得到针对印刷方法具有好特性的薄膜半导体装置。
第三实施例
以下描述本发明的第三实施例。液晶显示装置的背板的制造方法被描述为薄膜半导体装置的例子，并随后描述使用该背板的液晶显示装置的结构。
首先，参照图6A中的电路图与图6B中的像素部分平面图描述背板20的结构。在背板20的支撑基板21中设有显示区域21A以及显示区域外围的区域21B。多个扫描线23与多个信号线24以矩阵形式布置于显示区域21A上，且每个交叉部分设有像素a以形成像素阵列部。而且多个公共线25与扫描线23平行布置于显示区域21A上。扫描并驱动扫描线23的扫描线驱动电路26以及响应于信息强度将图像信号(即输入信号)提供给信号线24的信号线驱动电路27布置于外围区域21B上。
每个像素a上设有包括作为开关元件的薄膜晶体管Tr和存储电容Cs的像素电路、以及连接于像素电路的像素电极29。存储电容Cs由从公共线25延伸的下电极25c以及像素电极29构成。薄膜晶体管Tr设有从扫描线23延伸的栅极23g、从信号线24延伸的源极24s以及从像素电极29延伸的漏极29d。此外，设有有机半导体薄膜33跨越于源极24s以及漏极29d之间。
来自信号线24的经过薄膜晶体管Tr的图像信号存储于存储电容Cs中，且对应于所存储的信号量的电压被提供给像素电极29。
附图中省略的隔离绝缘膜与定向膜设于形成上述电路的支撑基板21上。
制备具有上述结构的背板20的步骤序列如下。
首先，在支撑基板21上形成一部分像素驱动电路。图7A对应于图6B所示的平面图的截面VIIA-VIIA，如图7A所示，连接有栅极23g的扫描线与连接有下电极25c的公共线形成于支撑基板21上。电极与布线的形成例如通过印刷方法进行。然后，栅极绝缘膜31形成为覆盖上述布线与电极的状态。
接下来如图7B所示，通过在支撑基板21上的栅极绝缘膜31上进行相同的处理，以形成像素电极29、连接有信号线24的源极24s以及连接有像素电极29的漏极29d。这样，在下电极25c以及像素电极29之间夹有栅极绝缘膜31，从而形成存储电容Cs。所述电极例如通过印刷的方法形成。
此后如图7C所示，使用例如在第二实施例中参照图4A到4D描述的处理步骤，制备具有由形成于印刷板1的抗液性表面A上的混合墨水层3′构成的墨水图案3a′的元件。以与第二实施例相同的方式，在印刷板1的抗液性表面A上形成在有机半导体层3-1之间夹着有机层3-2的墨水图案3a′。
形成墨水图案3a′的印刷板1与支撑基板21上的像素电极29、源极24s、漏极29d以及信号线24的形成面相对布置。这时，印刷板1布置为使得墨水图案3a′的形成面与支撑基板21相对。而且，支撑基板21与印刷板1对准，从而墨水图案3a′面向支撑基板21的源极24s以及漏极29d。
通过以此定向按压支撑基板21与印刷板1，且墨水图案3a′紧密地附着于从基板21上的漏极29d的源极24s延伸的部分。
接下来如图7D所示，从支撑基板21拔出并剥离印刷板1。这样，至少墨水图案3a′的最上面的有机半导体层3-1从印刷板1被转印印刷到支撑基板21上的每个源极24s与漏极29d之间。如图所示，有机层3-2可转印印刷到支撑基板21上或可以保留于印刷板1上。
墨水图案3a′转印印刷到支撑基板21上的部分形成为由包含有机半导体材料的混合墨水层3′构成的有机半导体薄膜33。
于是，薄膜晶体管Tr′形成于支撑基板21上。晶体管Tr′由形成于栅极绝缘膜31上的源极24s与漏极29d以及形成于绝缘膜31下方的栅极23构成。有机半导体薄膜33形成于源极24s与漏极29d上方。
接下来如图7E所示，隔离绝缘膜35形成为覆盖有机半导体薄膜33以及像素电极29的外围边缘的形状。像素电极29在隔离绝缘膜35中的开口35a的底部上充分地暴露。定向膜37形成于支撑基板21的上部并覆盖隔离绝缘膜35以及开口35a。
以上述方式完成液晶显示装置的背板(薄膜半导体装置)20。
接下来描述使用如上所述方法制备的背板(薄膜半导体装置)20的液晶显示装置的制造方法。
首先如图8所示，制备面向背板20的对向基板41。依次在一个主平面上形成公共电极43和定向膜45。必要时在对向基板41上的公共电极43的下部设有诸如滤色器或相位差层(图中省略)的元件。
然后，定向膜37与45互相面对面对准，背板20与对向基板41隔着隔板(未图示)相对布置。将基板20与对向基板41之间的空间填充液晶相LC，并将外围密封以完成液晶显示装置50。
通过根据背板20的制造方法以及随后的显示装置的制造方法，使用所需的有机半导体材料通过转印印刷形成有机半导体薄膜33。因此，可以使用简化的转印印刷处理步骤形成具有良好性能的有机半导体薄膜33，从而能够以节约成本的方式生产出具有良好性能的背板20和液晶显示装置50。
在上述实施例中，描述了在用于反向偏置印刷(reverse offsetprinting)的半导体薄膜19、19′、33的图案形成过程中，印刷板上的混合墨水层3使用印刷用凹板形成墨水图案3a的方法，所述墨水图案被转印印刷到基板10上。然而，本发明可得到广泛的应用，以获得与将诸如凸版印刷、凹版印刷和树脂凸版印刷等的印刷板上的混合墨水转印印刷到作为被印刷板的基板上的方法相同的效果。
在上述实施例中，参照底栅极、底接触型有机薄膜晶体管Tr、Tr′的制备描述了采用本发明的结构。然而本发明可广泛地应用于使用有机半导体薄膜的薄膜半导体装置的结构。例如，关于薄膜晶体管，本发明可应用于具有另一结构的有机薄膜晶体管的制备。上面实施例作为薄膜半导体装置的例子描述了有机薄膜背板或使用有机薄膜背板的液晶显示装置的背板。然而，根据本发明的薄膜半导体装置可广泛地应用于使用有机半导体薄膜的电子设备。例如关于显示装置，可以应用于诸如使用有机电致发光元件的有机EL显示器的柔性显示器。而且，关于显示装置以外的应用，当应用到诸如ID标签或传感器的电子设备时可得到相同效果。
本领域的技术人员应当明白，只要在所附权利要求及其等同物的范围内，可以根据设计需要和其它因素出现各种变化、组合、子组合以及改变。
Claims (10)
1.一种有机半导体薄膜的形成方法，其包括以下步骤：
在印刷板的主平面上形成混合墨水层，所述混合墨水层包括以溶解于溶剂的墨水的形式从所述印刷板到基板不能转印的有机半导体材料与能够转印的有机材料的混合物，以及
通过将所述印刷板上的所述混合墨水层转印到所述基板，形成将所述混合墨水层转印到所述基板上的有机半导体薄膜。
2.如权利要求1所述的有机半导体薄膜的形成方法，其中，所述印刷板的表面能α、所述有机半导体材料的表面能β1与所述有机材料的表面能β2之间的关系表达为α＞β1且α＜β2。
3.如权利要求1或2所述的有机半导体薄膜的形成方法，其中，在包含有机材料的层夹于包含有机半导体材料的层之间的状态下，所述印刷板上的所述混合墨水层在所述印刷板上进行相分离，且至少形成于所述印刷板上的所述混合墨水层中的包含所述有机半导体材料的最上层被转印到所述基板上。
4.如权利要求1到3的任何一项所述的有机半导体薄膜的形成方法，其中，所述有机半导体材料以及有机材料中至少一方是高分子材料。
5.如权利要求1到4的任何一项所述的有机半导体薄膜的形成方法，其中，所述能够转印的有机材料是半导体材料。
6.如权利要求1到4的任何一项所述的有机半导体薄膜的形成方法，其中，所述能够转印的有机材料是绝缘材料。
7.一种薄膜半导体装置的制造方法，其包括以下步骤：
在印刷板的主平面上形成混合墨水层，所述混合墨水层包括以溶解于溶剂中的墨水的形式从所述印刷板到基板不能转印的有机半导体材料与能够转印的有机材料的混合物，以及
通过将所述印刷板上的所述混合墨水层转印到所述基板，形成将所述混合墨水层转印到所述基板上的有机半导体薄膜。
8.如权利要求7所述的薄膜半导体装置的制造方法，其中，所述印刷板的表面能α、所述有机半导体材料的表面能β1与所述有机材料的表面能β2之间的关系表达为α＞β1且α＜β2。
9.如权利要求7或8所述的薄膜半导体装置的制造方法，其中，在所述基板上形成源极与漏极，且所述有机半导体薄膜被转印到所述源极以及所述漏极之间的所述基板上。
10.如权利要求9所述的薄膜半导体装置的制造方法，其中，在所述基板的表面上的栅极上形成栅极绝缘膜，且在所述栅极绝缘膜上形成所述源极以及所述漏极。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008-195958 | 2008-07-30 | ||
| JP2008195958A JP4552160B2 (ja) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | 有機半導体薄膜の形成方法および薄膜半導体装置の製造方法 |
| JP2008195958 | 2008-07-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101640252A true CN101640252A (zh) | 2010-02-03 |
| CN101640252B CN101640252B (zh) | 2011-11-09 |
Family
ID=41608773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009101636013A Expired - Fee Related CN101640252B (zh) | 2008-07-30 | 2009-07-30 | 有机半导体薄膜的形成方法及薄膜半导体装置的制造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8222096B2 (zh) |
| JP (1) | JP4552160B2 (zh) |
| CN (1) | CN101640252B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106183382A (zh) * | 2016-07-10 | 2016-12-07 | 复旦大学 | 一种基于可热降解柔性印章的薄膜转印装置与方法 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4432993B2 (ja) * | 2007-04-16 | 2010-03-17 | ソニー株式会社 | パターン形成方法および半導体装置の製造方法 |
| TW201117446A (en) * | 2009-11-12 | 2011-05-16 | Nat Univ Tsing Hua | Method for forming organic layer of electronic device by contact printing |
| TW201119110A (en) * | 2009-11-18 | 2011-06-01 | Metal Ind Res & Dev Ct | Fabrication method of organic thin-film transistors |
| US8773627B2 (en) * | 2011-10-07 | 2014-07-08 | Japan Display West Inc. | Liquid crystal display device and method for manufacturing liquid crystal display device |
| DE102012024599B4 (de) * | 2011-12-20 | 2020-07-09 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Anordnung mit optisch transparenten und funktionalen Bauelementen |
| CA2925754C (en) | 2013-09-27 | 2023-02-21 | The Regents Of The University Of California | Engaging the cervical spinal cord circuitry to re-enable volitional control of hand function in tetraplegic subjects |
| CN104218152A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-17 | 南京邮电大学 | 一种有机薄膜晶体管的制备方法 |
| EP3695880B8 (en) | 2017-06-30 | 2021-08-18 | ONWARD Medical B.V. | System for neuromodulation |
| US11992684B2 (en) | 2017-12-05 | 2024-05-28 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | System for planning and/or providing neuromodulation |
| CN109060922B (zh) * | 2018-08-03 | 2020-06-05 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜晶体管及其制备方法、传感器 |
| DE18205821T1 (de) | 2018-11-13 | 2020-12-24 | Gtx Medical B.V. | Steuerungssystem zur bewegungsrekonstruktion und/oder wiederherstellung für einen patienten |
| EP3695878B1 (en) | 2019-02-12 | 2023-04-19 | ONWARD Medical N.V. | A system for neuromodulation |
| DE19211698T1 (de) | 2019-11-27 | 2021-09-02 | Onward Medical B.V. | Neuromodulation system |
| CN111180581A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 电子科技大学 | 一种基于有机薄膜晶体管的湿度传感器及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE602004028399D1 (de) * | 2003-11-28 | 2010-09-09 | Merck Patent Gmbh | Organische halbleiterschicht-formulierungen mit polyacenen und organischen binderpolymeren |
| JP2007016227A (ja) * | 2005-06-10 | 2007-01-25 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 芳香族グラフト重合体 |
| KR101174871B1 (ko) * | 2005-06-18 | 2012-08-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 반도체의 패터닝 방법 |
| JP2007067390A (ja) | 2005-08-05 | 2007-03-15 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
| JP2007150246A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-06-14 | Ricoh Co Ltd | 有機トランジスタ及び表示装置 |
| JP2007311377A (ja) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Sony Corp | 薄膜トランジスタの製造方法および薄膜トランジスタならびに表示装置 |
| TWI323039B (en) * | 2006-10-24 | 2010-04-01 | Micro-casting lithography and method for fabrication of organic thin film transistor | |
| JP5612258B2 (ja) * | 2007-10-31 | 2014-10-22 | 住友化学株式会社 | 薄膜能動素子群、薄膜能動素子アレイ、有機発光装置、表示装置および薄膜能動素子群の製造方法 |
-
2008
- 2008-07-30 JP JP2008195958A patent/JP4552160B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-07-23 US US12/508,007 patent/US8222096B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-07-30 CN CN2009101636013A patent/CN101640252B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106183382A (zh) * | 2016-07-10 | 2016-12-07 | 复旦大学 | 一种基于可热降解柔性印章的薄膜转印装置与方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100029040A1 (en) | 2010-02-04 |
| CN101640252B (zh) | 2011-11-09 |
| JP4552160B2 (ja) | 2010-09-29 |
| US8222096B2 (en) | 2012-07-17 |
| JP2010034367A (ja) | 2010-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101640252B (zh) | 有机半导体薄膜的形成方法及薄膜半导体装置的制造方法 | |
| CN101903993B (zh) | 形成半导体薄膜的方法和制造薄膜半导体器件的方法 | |
| KR101432733B1 (ko) | 박막 트랜지스터의 제조 방법 및 박막 트랜지스터 및디스플레이 장치 | |
| US20060208266A1 (en) | Method for manufacturing an organic semiconductor device, as well as organic semiconductor device, electronic device, and electronic apparatus | |
| US7652339B2 (en) | Ambipolar transistor design | |
| US20070058101A1 (en) | Liquid crystal display device | |
| US9406884B2 (en) | Method for making organic light emitting diode array | |
| CN101971348B (zh) | 半导体器件和显示装置 | |
| US7786484B2 (en) | Display device having a portion of a pixel circuit exposed by a connection hole | |
| JP2010267752A (ja) | 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、および電子機器 | |
| CN101635333A (zh) | 半导体复合膜及其形成方法、薄膜晶体管及其制造方法和电子设备 | |
| KR20080065486A (ko) | 전기 영동 디스플레이 장치 및 그 제조방법 | |
| US20150179711A1 (en) | Organic light emitting diode array | |
| US9118015B2 (en) | Method for making organic light emitting diode array | |
| US9312489B2 (en) | Method for making organic light emitting diode array | |
| US9318538B2 (en) | Organic light emitting diode array | |
| US9634066B2 (en) | Method for making organic light emitting diode array | |
| JP2007324510A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN104425624B (zh) | 电子器件、图像显示装置和用于构成图像显示装置的基板 | |
| JP2006186293A (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
| Bartzsch et al. | All-printed electronics and its applications: a status report | |
| US9252364B2 (en) | Method for making organic light emitting diode array | |
| Kim et al. | Organic thin‐film devices on paper substrates | |
| JP2013074191A (ja) | 薄膜トランジスタアレイ、薄膜トランジスタアレイの製造方法、画像表示装置 | |
| JP5532655B2 (ja) | 有機薄膜トランジスタ、その製造方法及び画像表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111109 Termination date: 20150730 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |