CN105932157A - 有机薄膜晶体管制备方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有机薄膜晶体管制备方法，包括在基板上形成源极及漏极；通过曝光组件的激光照射所述感光辊轮带有第一电荷的感光外表面，以图案化感光外表面，在感光外表面上形成未带有电荷的沟道图案区域；显影组件对所述感光辊轮的感光外表面的沟道图案区域喷涂带有与第一电荷极性相同的第三电荷的雾化的有机材料溶液，使有机材料溶液吸附于所述沟道图案区域并构成沟道区域层；在所述基板设有源极和漏极的表层附上与所述第三电荷极性相反的第四电荷；将所述感光辊轮的感光外表面上的沟道区域层内的沟道图案转印到所述基板上并连接所述源极与漏极，以构成沟道区域。本发明还公开了一种有机薄膜晶体管制备设备。

Description

有机薄膜晶体管制备方法及设备
技术领域
本发明涉及显示面板制造技术领域，特别涉及一种有机薄膜晶体管制备方法及设备。
背景技术
溶液法薄膜晶体管由于具有低成本、可低温制备、易于柔性和大面积集成等优点取得了广泛的关注，其在传感单元、射频标志识别标签、电子纸显示背板、医疗卫生等领域已经取得了实际应用。随着人们对于电子产品低成本和便携性不断增长的要求，溶液法薄膜晶体管的发展势必会得到更大的推动和重视。
基于有机薄膜晶体管(OTFT)的柔性显示驱动基板目前仍处于开发阶段，OTFT中的有机导电沟道层(有机半导体层，即OSC)的图案化通常使用“曝光-显影-刻蚀”的工艺，或者使用直接的“掩膜-蒸镀”的工艺，但这两种方法通常都需要用到高规格的真空蒸镀、曝光设备或者精细的金属蒸镀模板。如此需要多种设备，耗能较大，增加制造成本。
发明内容
本发明提供一种有机薄膜晶体管制备方法及设备，可以高效的制备出薄膜晶体管有机物层图案，相比于传统的图案化方法，更加节省设备费用降低成本。
本发明提供的有机薄膜晶体管制作设备，包括感光辊轮、曝光组件、显影组件及从动辊轮，
所述感光辊轮包括带有第一电荷的感光外表面及带有第二电荷的感光内表面，且第一电荷与第二电荷极性相反，
所述曝光组件将带有图形信息的激光照射于所述感光外表面上并在所述感光外表面上形成无电荷的图案区域，
所述显影组件包括输出有机材料溶液泵及具有电极对的喷嘴，喷嘴喷出的有机材料溶液带有与第一电荷和相同极性的第三电荷，并且喷出的有机材料吸附于所述图案区域，
所述从动辊轮外周表面与所述感光辊轮感光外表面相切且转向相反。
其中，所述制作设备还包括供电组件，所述供电组件包括充电电极及为充电电极提供电流的供电电源。
其中，所述曝光组件包括激光管、反光镜组、激光调制器及准直透镜，所述反光镜组调节激光管射出的激光传播路径使之进入所述激光调制器并通过激光调制器驱动脉冲调制成带有图形信息的激光，再经准直透镜射入到所述感光外表面上以形成所述图案区域。
其中，所述显影组件还包括与所述泵连接的有机材料溶液储蓄池，所述有机材料溶液经过泵进入喷嘴进行加电荷及雾化后喷出。
其中，所述从动辊轮表面设有与所述第三电荷极性相反的第四电荷，用于负荷给绕于从动辊轮外周表面的薄膜晶体管柔性基板。
本发明提供一种有机薄膜晶体管制备方法，所述制备方法包括
步骤一，在基板上形成源极及漏极；
步骤二，通过曝光组件的激光照射所述感光辊轮带有第一电荷的感光外表面，以图案化感光外表面，在感光外表面上形成未带有电荷的沟道图案区域；
步骤三，显影组件对所述感光辊轮的感光外表面的沟道图案区域喷涂带有与第一电荷极性相同的第三电荷的雾化的有机材料溶液，使有机材料溶液吸附于所述沟道图案区域并构成沟道区域层；
步骤四，在所述基板设有源极和漏极的表层附上与所述第三电荷极性相反的第四电荷；
步骤五，将所述感光辊轮的感光外表面上的沟道区域层内的沟道图案转印到所述基板上并连接所述源极与漏极，以构成沟道区域。
其中，所述通过曝光组件的激光照射以图案化所述感光辊轮带有第一电荷的感光外表面，使感光外表面上形成未带有电荷的沟道图案区域包括：通过供电组件对所述感光辊轮的感光外表面进行充电，以使所述感光外表面上附有均匀的第一电荷。
其中，所述通过曝光组件的激光照射以图案化所述感光辊轮带有第一电荷的感光外表面，使感光外表面上形成未带有电荷的沟道图案区域包括：通过带有图形信息的激光照射带有第一电荷的感光外表面，被照射的部分于所述感光辊轮内部的第二电荷导通以使被照射的部分的电荷消失，构成未带有电荷的沟道图案区域。
其中，通过显影组件对所述感光辊轮的感光外表面的沟道图案区域喷涂带有与第一电荷极性相同的第三电荷的雾化的有机材料溶液，使有机材料溶液吸附于所述沟道图案区域并构成沟道区域层包括：通过泵和喷嘴将有机材料溶液雾化后带上第三电荷后喷涂到所述沟道图案区域上。
其中，将所述感光辊轮的感光外表面上的沟道区域层转印到所述基板上并连接所述源极与漏极，以构成沟道区域包括：将基板夹持于所述感光辊轮与所述从动辊轮之间通过从动滚轮承载，转动感光辊轮与从动辊轮，所述感光外表面的沟道区域层上的有机材料溶液印到所述基板上。
其中，所述方法还包括通过步骤二至五在所述基板上形成有机薄膜晶体管上的其它有机材料层的步骤。
本发明所述的有机薄膜晶体管制备方法采用类似“静电照相”的技术，基于溶液法定义有机层图案方法，是利用激光束将数字化图形快速“投影”到一个均匀带电的感光辊轮的表面。被激光束命中的位置会发生电荷消解现象形成需要的图案区域。雾状的带电有机材料溶液的小液滴吸附在图案区域区域，并转印到基板上形成图案化的沟道区域。这种方式可以定义更精细的有机沟道区域，同时，避免了“曝光-显影-刻蚀”制程中有机材料的有机溶液和有机光阻之间的相互污染。最终目的是有效减少使用真空程制备相同功能层图块的复杂度，同时可以减少有机薄膜晶体管基板各层的材料成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以如这些附图获得其他的附图。
图1是本发明较佳实施方式中的有机薄膜晶体管制作设备的感光辊轮及供电组件示意图。
图2是图1所述的有机薄膜晶体管制作设备的感光辊轮横截面示意图。
图3是图1所述的有机薄膜晶体管制作设备的感光辊轮与曝光组件示意图。
图4是图1所述的有机薄膜晶体管制作设备的感光辊轮与显影组件示意图。
图5是图1所述的有机薄膜晶体管制作设备的感光辊轮与从动辊轮示意图。
图6是图1所述的有机薄膜晶体管制作设备的感光辊轮与具有曝光光源的供电组件示意图。
图7是本发明较佳实施方式的有机薄膜晶体管制作方法的流程图。
图8是图7方法形成的薄膜晶体管的部分截面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明较佳实施例提供一种有机薄膜晶体管制作设备，用不同于通常使用“曝光-显影-刻蚀”的工艺制备有机薄膜晶体管的有机层，如沟道层、有机栅极电介质层或者有机钝化层。本实施例中，所述机薄膜晶体管制作设备形成沟道层为例进行说明。
请参阅图1至图5，所述设备包括感光辊轮10、曝光组件20、显影组件30及从动辊轮40。所述感光辊轮10包括带有第一电荷的感光外表面11及带有第二电荷的感光内表面12，且第一电荷与第二电荷极性相反。如图1与图2，所述感光辊轮10为圆柱体，其由轴心到外表面依次包括导电内轴101、围绕导电内轴101外层的绝缘层102及围绕所述绝缘层102外表面的感光层103。所述感光外表面11为所述感光层103的部分外表面，所述第一电荷均匀附于所述感光外表面11上。所述感光内表面12设于所述导电内轴101的表面上并通过绝缘层102与所述感光层103绝缘。本实施例中，第一电荷为负电荷，第二电荷为正电荷。所述制作设备还包括供电组件(图未标)，所述供电组件包括充电电极151及为充电电极151提供电流的供电电源152。所述充电电极151位于所述感光辊轮10的侧部，用于给感光外表面附上第一电荷。充电电极151在直流高压的供电电源152的作用下，产生电晕放电，充电电极151周围不导电的空气被电离，使得感光辊轮10在转动的过程中均匀带上第一电荷。
请参阅图3，所述曝光组件20将带有图形信息的激光照射于所述感光外表面11上并在所述感光外表面11上形成无电荷的图案区域13。本实施例中，所述曝光组件20包括激光管21、反光镜组22、激光调制器23、激光调制器驱动脉冲24及准直透镜25，所述反光镜组22调节激光管21射出的激光光路使之进入所述激光调制器23并通过激光调制器驱动脉冲24调制成带有图形信息的激光，再经准直透镜25射入到所述感光外表面11上以形成所述图案区域13。具体的，反光镜组22包括两个反光镜，一个反光镜朝向所述激光管21，用于将激光管21的激光反射至另一个反光镜，另一个反光镜朝向所述激光调制器23，并将接收到的激光反射至激光调制器23。所述激光调制器23由激光调制器驱动脉冲24驱动，提取电信号中的图形信息并调制形成带有打印图形信息的激光并经过准直透镜25后射入所述感光外表面11上，进而在感光外表面11上形成需要的图案区域13。
请参阅图4，所述显影组件30包括输出有机材料溶液的泵31及具有电极对331的高压喷嘴33，高压喷嘴33喷出的有机材料溶液带有与第一电荷和相同极性的第三电荷，并且喷出的有机材料吸附于所述图案区域13。所述显影组件30还包括与所述泵31连接的有机材料溶液60储蓄池32以及连接于所述储蓄池32与泵31之间的阀门34，所述泵31设有与所述喷嘴相对的喷头311。需要说明的是，所述有机材料溶液60为混合液，为高分子或者小分子的OSC材料均匀分散于有机溶剂中。开启阀门后所述有机材料溶液经过泵31由喷头311进入高压喷嘴33，有机材料溶液60经电极对331后带上第三电荷(本实施例中是负电荷)，在由高压喷嘴33喷出时高压雾化，使有机材料溶液被雾化形成数个小液滴后喷出在所述图案区域13上形成有机图案区域16，如沟道区域。
请参阅图5，所述从动辊轮40外周表面与所述感光辊轮40感光外表面11相切且转向相反。所述从动辊轮40表面带有与所述第三电荷极性相反的第四电荷，用于负荷给绕于从动辊轮外周表面的薄膜晶体管柔性基板。本实施例中在所述图案区域13上形成有机图案区域16转印到基板50上形成沟道区域55。
请参阅图6，所述供电组件15还包括曝光光源154。在所述感光辊轮10工作完后，通过曝光光源154照射感光辊轮10的感光外表面11，清除残留的第一电荷。
请参阅图7，本发明还提供一种有机薄膜晶体管制备方法，所述制备方法包括：
步骤一(S1)，参照图8，在基板50上形成源52及漏极53。此步骤还包括在玻璃基板51上涂布并固化形成所述的基板50，基板50为柔性基板。
步骤二(S2)，通过曝光组件20的激光照射以图案化所述感光辊轮10带有第一电荷的感光外表面11，使感光外表面11上形成未带有电荷的沟道图案区域16。未被照射的部分仍带有第一电荷。该步骤可以重复动作以实现在同一层上加工出不同区域的图案，或者形成多个晶体管的多个沟道区域图案。进一步地，所述步骤二还包括：通过供电组件15对所述感光辊轮10的感光外表面进行充电，以使所述感光外表面上附有均匀的第一电荷。本实施例中，第一电荷为负电荷，感光辊轮10内部的第二电荷为正电荷；通过带有图形信息的激光照射带有第一电荷的感光外表面，被照射的部分的第一电荷与所述感光辊轮内部的第二电荷导通以使被照射的部分的电荷消失，构成未带有电荷的图案区域，本实施例中为沟道图案区域16。
步骤三(S3)，通过显影组件30对所述感光辊轮10的感光外表面的沟道图案区域16喷涂带有与第一电荷极性相同的第三电荷的雾化的有机材料溶液，使有机材料溶液吸附于所述沟道图案区域16并构成沟道区域层。其中沟道区域层17的厚度为纳米单位。所述有机材料溶液经过泵31由喷头311进入高压喷嘴33，有机材料溶液经电极对331后带上第三电荷(本实施例中是负电荷)，在由高压喷嘴33喷出时高压雾化，使有机材料溶液被雾化形成数个小液滴后喷出，由于同性相斥原则，带有第三电荷的有机材料溶液与感光外表面11上的第一电荷相斥，因此有机材料溶液的小液滴只粘附于未带电荷的沟道图案区域16进而形成具有有机材料的构成沟道区域层。
步骤四(S4)，在所述基板50设有源极和漏极的表层附上与所述第三电荷极性相反的第四电荷。可以通过供电组件对从动滚轮施加第四电荷，然后将基板50缠绕与所述从动辊轮40上。
步骤五(S5)，将所述感光辊轮10的感光外表面上的沟道区域层转印到所述基板50上并连接所述源极与漏极，以构成沟道区域55。主要包括，将基板夹持于所述感光辊轮与所述从动辊轮之间通过从动滚轮承载，转动感光辊轮与从动辊轮，所述感光外表面的沟道区域层上的有机材料溶液印到所述基板上。可以理解，在转印过程中，可以一次性转印到基板上，也可以根据图案的不同或者相邻图案区域，依次转印到基板上，这样可以灵活运用感光辊轮进行对多种图案转印，前提是在显影及曝光时已经制作好相应的图案。
进一步的，所述方法还包括通过曝光消除所述感光辊轮表面对的残余电荷的步骤。所述供电组件15的曝光光源154在所述感光辊轮10工作完后照射感光辊轮10的感光外表面11，清除残留的第一电荷。当再次重复步骤一至步骤五时，就进入了下一个定义及形成有机材料图层的周期。
所述方法还包括通过步骤一至五在所述基板上形成有机薄膜晶体管上的其它有机材料层的步骤。比如附图8中的基板上的沟道区域55上的有机栅极介电层56或者有机钝化层57。具体步骤为重复步骤二至五再次不做赘述。其中，有机栅极介电层56与沟道区域55之间设置有金属层58。所述有机钝化层57上覆盖有电极层59。
本发明所述的有机薄膜晶体管制备方法采用类似“静电照相”的技术，基于溶液法定义有机层图案方法，是利用激光束将数字化图形快速“投影”到一个均匀带电的感光辊轮的表面。被激光束命中的位置会发生电荷消解现象形成需要的图案区域。雾状的带电有机材料溶液的小液滴吸附在图案区域，并转印到基板上形成图案化的沟道区域。这种方式可以定义更精细的有机沟道区域，同时，避免了“曝光-显影-刻蚀”制程中有机材料的有机溶液和有机光阻之间的相互污染。最终目的是有效减少使用真空制程制备相同功能层图块的复杂度，同时可以减少有机薄膜晶体管基板各层的材料成本。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种有机薄膜晶体管制作设备，其特征在于，所述设备包括感光辊轮、曝光组件、显影组件及从动辊轮，
所述感光辊轮包括带有第一电荷的感光外表面及带有第二电荷的感光内表面，且第一电荷与第二电荷极性相反，
所述曝光组件将带有图形信息的激光照射于所述感光外表面上并在所述感光外表面上形成无电荷的图案区域，
所述显影组件包括输出有机材料溶液泵及具有电极对的高压喷嘴，高压喷嘴喷出的有机材料溶液带有与第一电荷相同极性的第三电荷，并且喷出的有机材料吸附于所述图案区域，
所述从动辊轮外周表面与所述感光辊轮感光外表面相切且转向相反。
2.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管制作设备，其特征在于，所述制作设备还包括供电组件，所述供电组件包括充电电极及为充电电极提供电流的供电电源。
3.如权利要求2所述的有机薄膜晶体管制作设备，其特征在于，所述曝光组件包括激光管、反光镜组、激光调制器及准直透镜，所述反光镜组调节激光管射出的激光光路，使之进入所述激光调制器并通过激光调制器驱动脉冲调制成带有图形信息的激光，再经准直透镜射入到所述感光外表面上以形成所述图案区域。
4.如权利要求2所述的有机薄膜晶体管制作设备，其特征在于，所述显影组件还包括与所述泵连接的有机材料溶液储蓄池，所述有机材料溶液经过泵进入喷嘴进行加电荷及雾化后喷出。
5.如权利要求2所述的有机薄膜晶体管制作设备，其特征在于，所述从动辊轮表面设有与所述第三电荷极性相反的第四电荷，用于负荷给绕于从动辊轮外周表面的薄膜晶体管柔性基板。
6.一种有机薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤一，在基板上形成源极及漏极；
步骤二，通过曝光组件的激光照射所述感光辊轮带有第一电荷的感光外表面，以图案化感光外表面，在感光外表面上形成未带有电荷的沟道图案区域；
步骤三，显影组件对所述感光辊轮的感光外表面的沟道图案区域喷涂带有与第一电荷极性相同的第三电荷的雾化的有机材料溶液，使有机材料溶液吸附于所述沟道图案区域并构成沟道区域层；
步骤四，在所述基板设有源极和漏极的表层附上与所述第三电荷极性相反的第四电荷；
步骤五，将所述感光辊轮的感光外表面上的沟道区域层内的沟道图案转印到所述基板上并连接所述源极与漏极，以构成沟道区域。
7.如权利要求6所述的有机薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述步骤二还包括：通过供电组件对所述感光辊轮的感光外表面进行充电，以使所述感光外表面上附有均匀的第一电荷。
8.如权利要求6所述的有机薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述步骤二还包括：通过带有图形信息的激光照射带有第一电荷的感光外表面，被照射的部分的第一电荷与所述感光辊轮内部的第二电荷导通以使被照射的部分的电荷消失，构成未带有电荷的沟道图案区域。
9.如权利要求6所述的有机薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述步骤三包括：通过泵和喷嘴将有机材料溶液雾化后带上第三电荷后喷涂到所述沟道图案区域上。
10.如权利要求6所述的有机薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述步骤五包括：将基板夹持于所述感光辊轮与所述从动辊轮之间通过从动滚轮承载，转动感光辊轮与从动辊轮，所述感光外表面的沟道区域层上的有机材料溶液印到所述基板上。
11.如权利要求6所述的有机薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述方法还包括通过曝光消除所述感光辊轮表面残余电荷的步骤。
12.如权利要求6所述的有机薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述方法还包括通过步骤二至五在所述基板上形成有机薄膜晶体管上的其它有机材料层的步骤。
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