CN1825548A - 形成导电图案的方法、薄膜晶体管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种形成导电图案的方法，其中通过使用激光烧蚀法和喷墨法形成导电图案而不使用光刻工艺在低温下容易地形成导电图案，使用该方法制造的有机薄膜晶体管，以及制造有机薄膜晶体管的方法。形成平板显示器件中的导电图案的方法包括制备基底部件，在基底部件中形成具有与导电图案相同的形状的凹槽，通过将导电材料施加到凹槽中形成导电图案。基底部件具有包括具有凹槽的塑料衬底的结构和包括衬底和设置在衬底上并具有凹槽的绝缘层的结构。
Description
优先权声明
本申请参照在此结合并根据35U.S.C.§119在2004年12月8日和2005年4月14日向韩国知识产权局提交的并分别指定系列号No.10-2004-0103129和10-2005-0030943的在前申请的权益。
技术领域
本发明涉及平板显示器件，具体涉及通过使用激光烧蚀工艺和喷墨工艺在有机电致发光显示器件中形成导电图案的方法，使用该方法制造的有机薄膜晶体管，以及制造有机薄膜晶体管的方法。
背景技术
对作为下一代显示器件的驱动元件的有机薄膜晶体管(OTFT)已经给了很大的关注。有机薄膜晶体管使用有机层作为半导体层来代替硅层。根据有机层的材料，有机薄膜晶体管可分为包括少噻吩、并五苯等的低分子有机薄膜晶体管和包括聚噻吩的高分子有机薄膜晶体管。
在使用上述有机薄膜晶体管作为开关元件的有机电致发光显示器件中，多个像素以矩阵形式布置在衬底上，每个像素包括例如开关有机薄膜晶体管和驱动有机薄膜晶体管的两个有机薄膜晶体管、电容器和其中有机层插入在上电极和下电极之间的有机电致发光元件。
通常，柔性有机电致发光显示器件使用柔性衬底作为衬底，柔性衬底通常是塑料衬底。由于塑料衬底具有很小的热稳定性等级，所以需要使用低温工艺制造柔性有机电致发光显示器件。由于可以使用低温工艺制造使用有机层作为半导体层的有机薄膜晶体管，所以作为用于柔性有机电致发光显示器件的开关元件的有机薄膜晶体管引起许多注意。
在韩国公开的专利公开No.2004-0028010中公开可以缩短沉淀薄膜时间和提高空穴迁移率的并五苯薄膜晶体管。韩国公开的专利公开No.2004-0084427公开了可以改善薄膜晶体管电性能的有机薄膜晶体管的元件结构和制造该有机薄膜晶体管的方法。日本公开的专利公开2003-92410中公开了其中沟道区由具有原子团的有机化合物制成和能够提高载流子的迁移率和接通电流与截至电流的比率的薄膜晶体管。
有机薄膜晶体管包括形成在衬底上的栅电极、形成在衬底上和栅电极上的栅绝缘层、形成在栅绝缘层上的源和漏电极、和形成在源和漏电极上以及栅绝缘层上的半导体层。
在有机薄膜晶体管中，由于使用光刻工艺形成导电图案例如栅电极和源和漏电极，所以不足在于工艺复杂和由于衬底的小的热稳定性等级而必须在低温下进行处理。另一方面，喷墨法是公知用作形成例如源和漏电极和栅电极的导电图案的方法。韩国公开的专利公开No.2004-0029402公开了一种通过使用喷墨法将无电镀金的电镀溶液施加到衬底上、在90℃下加热溶液以形成金薄膜图案来形成源和漏电极的方法。如上所述，在通过使用喷墨法形成源和漏电极的方法中，通过图案化施加和然后固化包括用于衬底上的源和漏电极的材料的溶液来形成源和漏电极。
由于形成源和漏电极的方法使用喷墨法，所以优点在于简化了工艺并且由于省去了光刻工艺所以可以在低温下进行该工艺。然而，问题在于在施加并然后固化用于源和漏电极的材料时随着溶剂的蒸发产生针点，和产生在图案的边缘产生并变得相对厚的咖啡污点效应。
这种效应随着溶剂蒸发速度的增加而增加。另外，当像相关技术中印刷线图案例如源和漏电极和栅电极时，效应变得更加严重，因而在边缘形成具有突起的截面外形。
具有底部栅结构的薄膜晶体管具有栅绝缘层形成在栅电极上的截面结构。因此，当使用喷墨法形成栅电极时，薄膜晶体管具有破坏形成在其上的栅绝缘层的截面外形。因此，需要的是制造器件的方法，其中低温处理仅仅使用在柔性衬底上的器件能够克服上述问题。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种制造导电图案的改良方法。
本发明的另一个目的是提供一种制造薄膜晶体管的改良方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于导电图案和薄膜晶体管的改良设计。
本发明的进一步目的是提供一种改良的平板显示器件。
可以通过在平板显示器件中形成导电图案的方法实现这些和其它的目的，该方法包括准备基底部件，在基底部件中形成具有导电图案形状的凹槽，和通过将导电材料施加到凹槽中形成导电图案。基底部件包括塑料衬底和形成在衬底上的绝缘层，其中凹槽形成在绝缘层中。
基底部件包括由选自聚醚砜(PES)、聚丙烯酸脂(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚乙烯萘(PEN)、对苯聚乙烯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸脂(PC)、三乙酸纤维素(TAC)和醋酸-丙酸纤维素(CAP)的组的材料制成的塑料膜。
绝缘层包括至少一层，其中所述至少一层中的每一个选自有机绝缘膜、无机绝缘膜和有机-无机混合膜中。无机绝缘膜包括选自SiO2、SiNx、Al2O3、Ta2O5、钛酸钡锶(BST)和锆钛酸铅(PZT)中的材料，其中有机绝缘膜选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、苯酚聚合物、丙烯聚合物、例如聚酰亚胺的酰亚胺聚合物、亚芳基(arylether)聚合物、酰胺聚合物、氟化物聚合物、对二甲苯聚合物、乙烯基乙醇聚合物、和聚对二甲苯基中。
在基底部件中形成凹槽包括将激光束照射在将形成导电图案的基底部件的一部分上和通过使用激光烧蚀法刻蚀该部分。形成导电图案包括通过喷墨方法喷射和施加包括导电材料的溶液。
导电图案包括一种选自Ag纳米合成物、Cu纳米合成物、Au纳米合成物、Pt纳米合成物、和碳纳米合成物中的一种纳米合成物。通过喷墨方法施加图案并然后固化包括导电微粒和有机粘结剂的墨来制造导电图案。导电微粒包括选自Ag纳米微粒、Pt纳米微粒、Au纳米微粒、Cu纳米微粒、碳纳米微粒、和精细石墨微粒中的微粒。
导电材料包括选自Au纳米合成物和Pt纳米合成物中的材料或者通过施加图案并然后烘焙含有机粘结剂和碳纳米微粒的纳米微粒和具有功函数大于(有机半导体层的HOMO值-0.5eV)的金属纳米微粒的墨获得的材料，该金属纳米微粒包括金纳米微粒和Pt纳米微粒的一种。
平板显示器件包括具有半导体层、栅电极、和源和漏电极的薄膜晶体管、具有下电极和与下电极交迭并连接到薄膜晶体管的源和漏电极的一个电极的上电极的电容器、具有连接到薄膜晶体管的源和漏电极的另一个电极的下电极、有机层、和上电极的有机电致发光元件，其中导电图案是栅电极、源和漏电极、和电容器的上下电极的至少一种。
本发明的另一个方面，提供一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括具有第一凹槽的基底部件，布置在基底部件的第一凹槽中的栅电极，布置在栅电极上和在基底部件上的栅绝缘层，栅绝缘层具有布置在基底部件的第一凹槽的两侧上的第二凹槽，布置在栅绝缘层的第二凹槽中的源和漏电极、布置在源和漏电极上和在栅绝缘层上的半导体层。
本发明的另一个方面，提供一种制造薄膜晶体管的方法，该方法包括制备基底部件、通过刻蚀基底部件形成第一凹槽、在基底部件的第一凹槽中形成栅、在栅和基底部件上形成栅绝缘层、通过刻蚀栅绝缘层形成布置在第一凹槽的两侧上的第二凹槽、在栅绝缘层的第二凹槽中形成源和漏电极、以及在源和漏电极和栅绝缘层上形成半导体层。
本发明的另一个方面，提供一种制造薄膜晶体管的方法，该方法包括制备基底部件、通过刻蚀基底部件形成彼此间隔的第一凹槽、在基底部件的第一凹槽中形成源和漏极电极、在基底部件上和在源和漏电极上形成半导体层、在半导体层上形成栅绝缘层、通过刻蚀栅绝缘层形成布置在源和漏电极之间的第二凹槽、以及在栅绝缘层的第二凹槽中形成栅电极。
附图说明
当结合附图考虑时，参考下面的详细说明将使对本发明的进一步完整的评价和其中许多优点更明显并更易理解，附图中相同的参考符号表示相同或者相似的组件，其中：
图1是有机薄膜晶体管的截面图；
图2是说明在通过使用喷墨方法形成导电图案中存在的问题的图；
图3A至3D是说明通过使用本发明实施例的激光烧蚀方法和喷墨方法形成导电图案的方法的截面图；
图4A至4D是说明通过使用本发明另一个实施例的激光烧蚀方法和喷墨方法形成导电图案的方法的截面图；
图5A至5F是说明制造本发明第一实施例的有机薄膜晶体管的方法的截面图；
图6A至6F是说明制造本发明第二实施例的有机薄膜晶体管的方法的截面图；
图7A至7G是说明制造本发明第三实施例的有机薄膜晶体管的方法的截面图；
图8A至8G是说明制造本发明第四实施例的有机薄膜晶体管的方法的截面图；
图9是具有通过使用本发明实施例的制造方法制造的有机薄膜晶体管的柔性有机电致发光显示器件的截面图；以及
图10是具有通过使用本发明另一个实施例的制造方法制造的有机薄膜晶体管的柔性有机电致发光显示器件的截面图。
具体实施方式
现在转向附图，图1显示有机薄膜晶体管10的截面图。参照图1，该有机薄膜晶体管10包括形成在衬底11上的栅电极12、形成在衬底10和栅电极12上的栅绝缘层13、形成在栅绝缘层13上的源和漏电极14和15、以及形成在源和漏电极14和15上和在栅绝缘层13上的半导体层16。
在图1的有机薄膜晶体管10中，由于使用光刻法形成导电图案，例如栅电极12和源和漏电极14和15，所以缺点在于该工艺复杂，且由于衬底的小的热稳定性程度，因此必须在低温下执行该方法。
另一方面，喷墨方法作为形成导电图案，例如源和漏电极14和15以及栅电极12的方法是公知的。韩国公开的专利公开No.2004-0029402中公开了通过用喷墨方法在衬底上涂覆无电镀的镀金溶液、在90℃下加热溶液形成金薄膜图案来形成源和漏电极的方法。如上所述，在通过使用喷墨方法形成源和漏电极的方法中，通过在衬底上施加图案，然后固化包括用于源和漏电极材料的溶液，来形成源和漏电极。
由于上述形成源和漏电极的方法使用喷墨方法，所以存在简化了工艺、并由于省略光刻法可以在低温下执行工艺的优势。然而，存在的问题是，在施加然后固化用于源和漏电极的材料的时候，随着溶剂的蒸发产生钉栓点，并且产生在变得相对厚的图案边缘处出现的咖啡污点效应。这种效应随着溶剂蒸发速度的增加而增加，另外，当印制线条图案例如源和漏电极以及栅电极时，该效应变得更严重，因而形成如图2所示在边缘具有突起21的截面轮廓。
具有底栅结构的薄膜晶体管具有栅绝缘层形成在栅电极上的截面结构。因此，当使用喷墨方法形成栅电极时，薄膜晶体管具有如图2所示的截面轮廓，因而损伤了形成在其上的栅绝缘层。
现在转向图3A至3D，图3A至3D是说明通过使用本发明实施例的激光烧蚀法和喷墨法形成导电图案的方法的截面图。现在参照图3A，制备其上将形成导电图案的衬底31。通过将激光束33照射到其上将形成导电图案的衬底31上的一部分上，来执行完成激光烧蚀处理。现在参照图3B，刻蚀其上照射激光束33的衬底31上的一部分，以形成在衬底31内形成凹槽35。准分子激光束或者YAG激光束可以用作激光束33。
凹槽35具有与将形成在衬底31上的导电图案相同的图案，并且凹槽35的宽度和深度根据将形成在衬底31上的导电图案决定。根据构成衬底的材料和将形成在衬底上的图案，确定激光束33的类型和能量。
衬底31包括由聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚乙烯萘(PEN)、对苯聚乙烯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纤维素(TAG)和醋酸-丙酸纤维素(CAP)的一种制成的作为塑料衬底的塑料膜。随后，通过使用喷墨方法在衬底31的凹槽35中形成导电图案39。现在参照图3C，将包括导电材料的溶液37从喷墨头(附图中未显示)喷射到凹槽35中。
现在参照图3D，通过执行固化处理，在衬底31的凹槽35中形成具有期望图案的导电图案39。使用紫外辐射或者热执行固化处理。
这里，导电图案39包括纳米合成物例如Ag纳米合成物、Cu纳米合成物、Au纳米合成物、Pt纳米合成物、和碳纳米合成物。通过施加然后固化包括导电微粒和有机粘结剂的墨形成导电图案39。导电微粒优选包括Ag纳米微粒、Cu纳米微粒、Au纳米微粒、Pt纳米微粒、碳纳米微粒或者精细石墨颗粒。
本发明的图3A至3D的实施例，通过使用激光烧蚀方法在衬底内形成凹槽35，然后使用喷墨方法形成导电图案，凹槽35的侧壁用作喷墨方法中的堤岸(bank)，因而防止在导电图案39的边缘形成突起。通过不使用光刻工艺在衬底31内形成导电图案，能够简化工艺并在低温下形成用于有机电致发光显示器件的导电图案。
现在转向图4A至4D，图4A至4D是说明通过使用本发明另一个实施例的激光烧蚀方法和喷墨方法形成导电图案的方法的截面图。现在参照图4A，制备衬底41，并在衬底41上形成绝缘层42。通过将激光束43照射到其中将形成导电图案的绝缘层42的一部分上，来执行激光烧蚀处理。准分子激光束或者YAG激光束用作激光束43。
现在参照图4B，作为激光烧蚀处理的结果，刻蚀通过激光束43照射的绝缘层42的部分，以在绝缘层42中形成凹槽45。这里，凹槽45具有与将形成在绝缘层42中的导电图案相同的图案，并根据将形成在绝缘层42中的导电图案确定凹槽45的宽度和深度。根据构成绝缘层42的材料和将形成在绝缘层42上的图案，来确定激光束43的类型和能量。考虑将在随后的工艺中形成的导电图案的厚度和绝缘特性来确定绝缘层42的厚度。
衬底41包括由聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚乙烯萘(PEN)、对苯聚乙烯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纤维素(TAG)和醋酸-丙酸纤维素(CAP)的一种制成的作为塑料衬底的塑料膜。
绝缘层42包括无机绝缘层或者有机绝缘层。当将形成本发明实施例的导电图案的方法应用到有机薄膜晶体管时，绝缘层42可以包括栅绝缘层。绝缘层42包括作为无机绝缘层的SiO2、SiNx、Al2O3、Ta2O5、BST、和PZT中的一个或多个。另外，绝缘层42包括作为有机绝缘层的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、苯酚聚合物、丙烯聚合物、酰亚胺聚合物例如聚酰亚胺、亚芳基(arylether)聚合物、酰胺聚合物、氟化物聚合物、对二甲苯聚合物、乙烯基乙醇聚合物、和聚对二甲苯基中的一个或多个。
代替激光烧蚀方法，使用溶剂的方法可用于在绝缘层42中形成凹槽45。为了使用溶剂形成凹槽45，绝缘层42首先形成在衬底41上。然后在大约80℃下软烘焙绝缘层42，使用四氟化碳(CF4)等离子体工艺、六甲基二硅氧烷(HMDSO)等离子体工艺、自组装单层工艺等执行表面处理以便调整其表面能量。
随后，溶剂浇注在将形成凹槽45的位置之上，并通过溶剂刻蚀绝缘层42，因而形成凹槽45。这里，通过调整浇注溶剂的量来控制凹槽45的宽度和深度以形成凹槽45。也就是说，通过调整喷射溶剂的喷嘴与绝缘层42之间的距离、施加的溶剂量、每次浇注的溶剂量，可以控制凹槽45的宽度和深度。例如，如果喷射溶剂的喷嘴与绝缘层42之间的距离增加，那么溶剂更广泛地散布在绝缘层42上，因而增加了凹槽45的宽度。
当通过使用溶剂刻蚀绝缘层42以形成凹槽45时，有必要防止浇注在绝缘层42之上的溶剂太广泛地散布。也就是说，当绝缘层42的表面光滑并因此溶剂被广泛地散布时，形成在绝缘层42中的凹槽45的宽度增加。因此，为了形成具有小宽度的凹槽45，需要防止浇注在绝缘层42之上的溶剂太广泛地散布。为此目的执行上面描述的表面处理。也就是说，通过在绝缘层42上浇注溶剂之前在绝缘层42上执行表面处理以形成凹槽45，可以防止溶剂在绝缘层42上太广泛地散布。
随后，通过使用喷墨方法在绝缘层42的凹槽45中形成导电图案49。也就是说，现在参照图4C，将包括导电材料的溶液47从喷墨头(附图中未显示)以期望图案喷射到绝缘层42的凹槽45中。使用加热或者紫外线执行固化处理。
现在参照图4D，然后执行固化处理以在绝缘层42的凹槽45中形成导电图案49。使用加热或者紫外线执行固化处理。
这里，导电图案49包括Ag纳米合成物、Cu纳米合成物、Au纳米合成物、Pt纳米合成物、和碳纳米合成物的一个或多个。通过浇注并然后固化包括导电微粒和有机粘结剂的墨来形成导电图案49。导电微粒包括选自Ag纳米微粒、Cu纳米微粒、Au纳米微粒、Pt纳米微粒、碳纳米微粒、和精细石墨微粒中的微粒。
本发明的另一个实施例，通过激光烧蚀方法或者使用溶剂的蚀刻法在衬底41上的绝缘层42中形成凹槽45，然后通过喷墨导电材料形成导电图案49，凹槽45的侧壁用作在喷墨法中的堤岸，因此防止在导电图案49的边缘形成突起。另外，通过不使用光刻工艺在绝缘层42中形成导电图案，能够简化工艺并仅通过低温工艺形成有机电致发光显示器件。
现在转向图5A至5F，图5A至5F是说明制造本发明第一实施例的有机薄膜晶体管的方法的截面图。现在参照图5A，制备其上将形成导电图案的衬底110。衬底110包括由聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚乙烯萘(PEN)、对苯聚乙烯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纤维素(TAG)、醋酸-丙酸纤维素(CAP)之一制成的作为塑料衬底的塑料膜。
随后，通过激光烧蚀处理将激光束照射在衬底110上，并刻蚀其中将形成源和漏电极的衬底110的一部分，因此在衬底110中形成凹槽111和115。将准分子激光束或者YAG激光束用在激光烧蚀处理中。
这里，凹槽111和115具有与将形成的源和漏电极相同的图案，根据将形成的源和漏电极的尺寸确定凹槽111和115的尺寸。根据制造衬底的材料和将形成在衬底上的电极材料确定激光束的类型和能量。
现在参照图5B，通过使用喷墨方法在衬底110的凹槽111和115中形成源和漏电极121和125。也就是说，将包含源和漏电极材料的溶液从喷墨头(附图中未显示)喷射到衬底110的凹槽111和115中然后固化，由此形成源和漏电极121和125。源和漏电极121和125可以包括Au纳米合成物或者Pt纳米合成物。
通过施加然后固化包含金属纳米微粒或者碳纳米微粒和有机粘结剂的墨，形成源和漏电极121和125。金属纳米微粒包括这样的金属纳米微粒，其具有功函数大于通过从将在随后工艺中形成的有机半导体层的HOMO(最高占据分子轨道)值减去0.5eV而获得的值的，也就是说，功函数大于(有机半导体层的HOMO值-0.5eV)，且可以优选包括Au纳米微粒或者Pt纳米微粒。
现在参照图5C，半导体层130形成在包括在源和漏电极121和125上的衬底110上。在图5A至5F的实施例中，半导体层形成在衬底的整个表面上，但是本发明决不局限于此。有机薄膜晶体管的沟道层可以通过图案化半导体层130而与邻近的薄膜晶体管的沟道层隔开。
半导体层130包括有机半导体层。半导体层130包括由并五苯、丁省、蒽、萘、α-6噻吩、二萘嵌苯和其衍生物、红荧烯和其衍生物、六苯并苯和其衍生物、二萘嵌苯四羧酸二酰亚胺和其衍生物、二萘嵌苯四羧酸二酸酐和其衍生物、聚噻吩和其衍生物、聚对二萘嵌苯亚乙烯和其衍生物、polyflorene和其衍生物、聚噻吩1，2亚乙烯基和其衍生物、聚苯撑和其衍生物、聚噻吩杂环芳香共聚物和其衍生物、萘的oligoacene和其衍生物、α-5噻吩的低聚噻吩和衍生物、包含或不包含金属的酞菁和其衍生物、均苯四酸二酸酐和其衍生物、均苯四酸二酰亚胺和衍生物、二萘嵌苯四羰基氧二酸酐和其衍生物、萘四羰基氧二酰亚胺和衍生物、或者萘四羰基氧二酸酐和其衍生物中的任一种制成的至少一种有机层。
现在参照图5D，栅绝缘层140形成在半导体层130上。根据薄膜晶体管的绝缘特性和栅电极特性确定栅绝缘层140的厚度。栅绝缘层140包括由苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺、聚对苯二甲撑、和聚乙烯苯酚(PVP)之一制成的有机绝缘层。另外，栅绝缘层140包括选自用在本发明的上述实施例中的绝缘层(图4A中的42)的绝缘材料。
现在参照图5E，通过激光烧蚀方法将激光束照射到栅绝缘层140上在栅绝缘层140中形成凹槽145。凹槽145具有与将在随后工艺中形成的栅电极相同的图案。准分子激光束或者YAG激光束可以用于激光烧蚀处理。
通过使用溶剂代替使用激光烧蚀方法在绝缘层140中形成凹槽145。当使用溶剂刻蚀时，在大约80℃下软焙绝缘层140，并经表面处理以便调整其形成之后的表面能量。使用四氟化碳(CF4)等离子体工艺、六甲基二硅氧烷(HMDO)等离子体工艺、自组装单层工艺等执行表面处理。
随后，将溶剂浇注在将在其中形成凹槽145的部分上并用溶剂刻蚀绝缘层140，由此形成凹槽145。当使用溶剂刻蚀时，通过调整用于形成凹槽145的将浇注的溶剂量来控制凹槽145的宽度和深度。
现在参照图5F，通过喷墨方法从喷墨头(图中未显示)将包含栅电极材料的溶液浇注到栅绝缘层140的凹槽145中并然后固化该溶剂来形成栅电极150。因此，制造本发明第一实施例的顶部栅类型有机薄膜晶体管100。这里，栅电极150包含纳米合成物例如Ag纳米合成物、Cu纳米合成物、Au纳米合成物、Pt纳米合成物或者碳纳米合成物。
通过浇注包含导电微粒和有机粘结剂的墨并然后烘焙墨形成栅电极150。导电微粒包括像Ag纳米微粒、Cu纳米微粒、Au纳米微粒、Pt纳米微粒、碳纳米微粒或者精细石墨微粒的微粒。
在制造具有第一实施例的顶部栅结构的有机薄膜晶体管的方法中，已经例示通过在衬底和栅绝缘层内形成凹槽来形成源和漏电极以及栅电极，但可以通过仅仅在衬底中形成凹槽形成源和漏电极、或者通过仅仅在栅绝缘层中形成凹槽来形成栅电极。
现在转向图6A至6F，图6A至6F是说明制造本发明第二实施例的有机薄膜晶体管的方法的截面图。现在参照图6A，制备其上将形成有机薄膜晶体管的衬底210。衬底210包括由聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚乙烯萘(PEN)、对苯聚乙烯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳基化合物、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纤维素(TAG)、醋酸-丙酸纤维素(CAP)之一制成的作为塑料衬底的塑料膜。
随后，通过激光烧蚀处理将激光束照射在衬底210上，并刻蚀其中将形成栅电极的衬底210的一部分，由此在衬底210中形成凹槽215。准分子激光束或者YAG激光束用作激光束。这里，凹槽215具有与将形成的栅电极相同的图案，并根据将形成的栅电极的尺寸确定凹槽215的尺寸。根据构成衬底的材料和将形成在衬底上的栅电极材料来确定激光束的类型和能量。
现在参照图6B，通过从喷墨头(图中未显示)将包含栅电极材料的溶液浇注到凹槽215中并固化该溶液，在衬底210的凹槽215中形成栅电极220。栅电极220包括诸如Ag纳米合成物、Cu纳米合成物、Au纳米合成物、Pt纳米合成物或者碳纳米合成物的纳米合成物。通过施加然后固化包括导电微粒和有机粘结剂的墨形成栅电极220。导电微粒可以是Ag纳米微粒、Cu纳米微粒、Au纳米微粒、Pt纳米微粒、碳纳米微粒或者精细石墨微粒。
现在参照图6C，栅绝缘层230形成在栅电极220上和在衬底210上。栅绝缘层230包括像苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺、聚对苯二甲撑或者聚乙烯苯酚(PVP)的有机绝缘层。另外，栅绝缘层230包括如结合图4A说明和描述的绝缘层42。
现在参照图6D，在通过激光烧蚀方法将激光束照射到栅绝缘层230，在将在其上形成源和漏电极的栅绝缘层230的部分中形成凹槽231和235。凹槽231和235具有与在随后工艺中将形成的源和漏电极相同的图案。准分子激光束或者YAG激光束用作激光束。
现在参照图6E，通过喷墨方法从喷墨头(附图中未显示)将包含栅电极材料的溶液浇注到栅绝缘层230的凹槽231和235中，来在栅绝缘层230的凹槽231和235中形成源和漏电极241和245。源和漏电极242和245包含Au纳米合成物或者Pt纳米合成物。
通过施加图案然后烘焙包含有机粘结剂和碳纳米微粒、或者具有功函数大于通过从将在随后工艺中形成的有机半导体层的HOMO(最高占据分子轨道)值减去0.5eV而获得的值，即，功函数大于(有机半导体层的HOMO值-0.5eV)的功函数的金属纳米微粒来形成源和漏电极241和245。金属纳米微粒包括Au纳米微粒或者Pt纳米微粒。
现在参照图6F，半导体层250形成在源和漏电极241和245上和在栅绝缘层230上。在图6A至6F的第二实施例中，已经例示半导体层250形成在衬底的整个表面上，但是不局限于此。一种薄膜晶体管的沟道层可以通过图案化半导体层250与邻近的薄膜晶体管隔开。以这种方式，形成第二实施例的底栅类型的有机薄膜晶体管200。
半导体层250包括有机半导体层。半导体层250包括由并五苯、丁省、蒽、萘、α-6噻吩、二萘嵌苯和其衍生物、红荧烯和其衍生物、六苯并苯和其衍生物、二萘嵌苯四羧酸二酰亚胺和其衍生物、二萘嵌苯四羧酸二酸酐和其衍生物、聚噻吩和其衍生物、聚对二萘嵌苯亚乙烯和其衍生物、polyflorene和其衍生物、聚噻吩1，2亚乙烯基和其衍生物、聚苯撑和其衍生物、聚噻吩杂环芳香共聚物和其衍生物、萘的oligoacene和其衍生物、α-5噻吩的低聚噻吩和衍生物、包含或不包含金属的酞菁和其衍生物、均苯四酸二酸酐和其衍生物、均苯四酸二酰亚胺和衍生物、二萘嵌苯四羰基氧二酸酐和其衍生物、萘四羰基氧二酰亚胺和衍生物或者萘四羰基氧二酸酐和其衍生物制成的至少一种有机层。
在制造具有图6A至6F的底部栅结构的有机薄膜晶体管的方法中，已经例示通过在衬底和栅绝缘层内形成凹槽来形成栅电极以及源和漏电极，但可以通过仅仅在衬底中形成凹槽来形成栅电极、或者通过仅仅在栅绝缘层中形成凹槽来形成源和漏电极。
现在转向图7A至7G，图7A至7G是说明制造本发明第三实施例的有机薄膜晶体管的方法的截面图。现在参照图7A，在衬底310上形成缓冲层320。缓冲层320用来保持衬底310的平面性质，以及防止杂质从衬底310透过稍后形成在衬底310上的薄膜晶体管。在形成以及在大约80℃软烘焙缓冲层320之后，对其使用四氟化碳(CF4)等离子体工艺、六甲基二硅氧烷(HMDSO)等离子体工艺、自组装单层工艺等执行表面处理以便调整其表面能量。执行表面处理，以当将溶剂浇注在缓冲层320之上以形成预定凹槽时，通过增加溶剂与缓冲层320之间的接触角防止刻蚀溶剂在缓冲层320上扩展得太远。
现在参照图7B，在缓冲层320中形成彼此间隔放置的凹槽321和325。与第一和第二实施例相似，通过激光烧蚀法刻蚀缓冲层320，或者通过将溶剂浇注到缓冲层320上以蚀刻缓冲层320形成凹槽321和325。当使用溶剂刻蚀时，通过调整浇注的溶剂量来调整凹槽321和325的宽度和深度。当通过激光烧蚀方法形成凹槽321和325时，可以省略表面处理工艺。
现在参照图7C，分别在缓冲层320的凹槽321和325中形成源电极331和漏电极335。与以上实施例相似，通过喷墨方法用导电纳米合成物例如Au纳米合成物和Pt纳米合成物，形成源电极331和漏电极335。
现在参照图7D，在衬底上形成半导体层340以便与源电极331和漏电极335接触。半导体层340由上述有机半导体材料制成并通过浸渍法或者旋涂法形成。
现在参照图7E，栅绝缘层350形成在半导体层340上。栅绝缘层350包括由像苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺、聚对苯二甲撑或者聚乙烯基苯酚(PVP)的材料制成的有机绝缘层。另外，栅绝缘层350包括用在本发明的图4A的绝缘层42中的绝缘材料。
现在参照图7F，凹槽355形成在栅绝缘层350中。形成凹槽355以对应于源电极331与漏电极335之间的沟道区。与形成凹槽321和325的方法相似，在对栅绝缘层350执行表面处理之后通过用溶剂刻蚀栅绝缘层350，或者通过激光烧蚀方法刻蚀栅绝缘层来形成凹槽355。当通过激光烧蚀方法形成凹槽355时，可以省略表面处理工艺。
现在参照图7G，在凹槽355中形成栅电极360。栅电极360包括像Ag纳米微粒、Cu纳米微粒、Au纳米微粒、Pt纳米微粒、碳纳米微粒或者精细石墨微粒的微粒。在图7A至7G的第三实施例中，已经例示通过在缓冲层和栅绝缘层内形成凹槽来形成源和漏电极以及栅电极，但是可以通过仅仅在缓冲层中形成凹槽来形成源和漏电极、或者通过仅仅在栅绝缘层中形成凹槽来形成栅电极。可以使用用于形成凹槽的其他绝缘材料代替缓冲层。
现在转向图8A至8G，图8A至8G是说明制造本发明第四实施例的有机薄膜晶体管的方法的截面图。现在参照图8A，在衬底410上形成缓冲层420。缓冲层420用来保持衬底410的平面性质，以及防止杂质410从衬底410透过稍后形成的薄膜晶体管。可以使用用于形成凹槽的其他绝缘材料代替缓冲层420。在形成并在大约80℃软烘焙缓冲层420之后，对其使用四氟化碳(CF4)等离子体工艺、六甲基二硅氧烷(HMDSO)等离子体工艺、自组装单层工艺等执行表面处理以便调整其表面能量。执行表面处理以当将溶剂浇注在缓冲层420之上以形成预定凹槽时通过增加溶剂与缓冲层420之间的接触角防止溶剂在缓冲层420上扩展得太远。
现在参照图8B，在缓冲层420中形成凹槽425。与第三实施例相似，通过激光烧蚀法或者通过将溶剂浇注在缓冲层420之上刻蚀缓冲层420来形成凹槽425。当使用溶剂刻蚀时，通过调整溶剂量来控制凹槽425的宽度和深度。当通过激光烧蚀方法形成凹槽425时，可以省略表面处理。
现在参照图8C，在缓冲层420中的凹槽425中形成栅电极430。栅电极430包括Ag纳米微粒、Cu纳米微粒、Au纳米微粒、Pt纳米微粒、碳纳米微粒和精细石墨微粒之一。
现在参照图8D，在衬底上形成栅绝缘层440。栅绝缘层440包括由苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺、聚对苯二甲撑和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)之一制成的有机绝缘层。另外，栅绝缘层440包括用在本发明的图4A的绝缘层42中的绝缘材料。
现在参照图8E，通过刻蚀栅绝缘层440，在对应于栅电极430两侧的部分中形成凹槽441和445以与栅电极430交迭。与第三实施例相似，通过激光烧蚀法刻蚀栅绝缘层440、或者通过将溶剂浇注到栅绝缘层440以刻蚀栅绝缘层440来形成凹槽441和445。当使用溶剂刻蚀时，通过调整浇注的溶剂量来控制凹槽441和445的宽度和深度。当通过激光烧蚀方法形成凹槽441和445时，可以省略表面处理。
现在参照图8F，在栅绝缘层440的凹槽441和445中形成源电极451和漏电极455。与上述实施例相似，通过喷墨方法用导电纳米合成物例如Au纳米合成物和Pt纳米合成物形成源电极451和漏电极455。
现在参照图8G，在衬底上形成半导体层460以便与源电极451和漏电极455接触。半导体层460由上述有机半导体材料制成并通过浸渍法或者旋涂法形成。
在图8A至8G的第四实施例中，已经例示通过分别在缓冲层和栅绝缘层中形成凹槽来形成栅电极和源和漏电极。然而，可以通过仅仅在缓冲层中形成凹槽来形成栅电极、或者通过仅仅在栅绝缘层中形成凹槽来形成源和漏电极。
现在转向图9，图9是具有通过使用本发明实施例的制造方法制造的有机薄膜晶体管的柔性有机电致发光显示器件的截面图。在图9中，仅仅显示有机电致发光元件、驱动薄膜晶体管、和在有机电致发光显示器件的像素中的电容器。
现在参照图9，本发明实施例的柔性有机电致发光显示器件500包括具有凹槽511、515和517的衬底510。衬底510是塑料衬底。薄膜晶体管的源和漏电极521和525形成在衬底510的凹槽511和515中，电容器的下电极527形成在凹槽517中。
有机半导体层530形成在衬底510上和在源和漏电极521和525上，具有凹槽545和547的栅绝缘层540形成在半导体层530上。栅绝缘层540包括像苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺、聚对苯二甲撑或者聚乙烯基苯酚(PVP)的有机绝缘层。
薄膜晶体管的栅电极550形成在栅绝缘层540的凹槽545中，电容器的上电极557形成在凹槽547中。钝化层560形成在栅电极550、上电极557、和栅绝缘层540上。例如，钝化层560具有用于暴露源和漏电极521和525之一的通孔565。在图9中，示出为通过通孔565暴露的是漏电极525而非源电极521。
钝化层560包括由苯并环丁烯(BCB)、丙烯有机化合物、氟化聚亚芳香醚(fluoropolyarrylether)(FPAE)、氟树脂(cytop)、和八氟环丁烷(PFCB)之一制成的有机绝缘层。钝化层560包括无机绝缘层例如氮化层、氧化层、和氮氧化层。
经通孔565连接到薄膜晶体管的漏电极525的下电极570形成在钝化层560上。下电极570是阳极并用作像素电极。具有用于暴露一部分下电极的开口585的像素分离层580形成在衬底上。
有机薄层590形成在开口585中的下电极570上。有机薄层590包括空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层或者空穴阻挡层中的至少一种有机层。阴极595作为上电极形成在衬底上。
现在转向图10，图10是具有通过使用本发明另一个实施例的制造方法制造的有机薄膜晶体管的柔性有机电致发光显示器件的截面图。在图10中，仅仅显示有机电致发光元件、驱动薄膜晶体管、和在有机电致发光显示器件的像素中的电容器。
现在参照图10，本发明的另一个实施例的柔性有机电致发光显示器件600包括具有凹槽615和617的衬底610。衬底610是塑料衬底。薄膜晶体管的栅电极620形成在衬底610的凹槽615中，电容器的下电极627形成在凹槽617中。
栅绝缘层630形成在衬底610上和在栅电极620上。栅绝缘层630具有源和漏电极将形成于其中的凹槽631和635和其中将形成电容器电极的凹槽637。源和漏电极641和645分别形成在栅绝缘层630的凹槽631和635中，电容器的上电极657形成在凹槽637中。
有机半导体层650形成在源和漏电极641和645上和在栅绝缘层630上。然后在有机半导体层650上形成钝化层660。钝化层660具有用于暴露源和漏电极641和645之一的通孔665。在图10中，显示通过通孔665暴露的是漏电极645而非源电极641。
钝化层660包括由苯并环丁烯(BCB)、丙烯有机化合物、氟化聚亚芳香醚(FPAE)、氟树脂(cytop)或者八氟环丁烷(PFCB)制成的有机绝缘层。钝化层660包括无机绝缘层例如氮化物层、氧化层、和氮氧化物层。
经通孔665连接到薄膜晶体管的漏电极645的下电极670形成在钝化层660中。下电极670是阳极并用作像素电极。具有用于暴露一部分下电极670的开口685的像素分离层680形成在衬底上。
有机薄层690形成在开口685中的下电极670上。有机薄层690包括至少一个空穴注入层的有机层、空穴传输层、至少一个有机发光层、电子传输层、电子注入层、和空穴阻挡层。阴极695作为上电极形成在衬底上。
将本发明的有机电致发光显示器件应用于具有其中通过在衬底上形成绝缘层例如缓冲层和在绝缘层中形成凹槽来形成栅电极或者源和漏极电极的薄膜晶体管的显示器件。
在本发明的实施例中，已经例示绝缘层、栅绝缘层、钝化层具有单层结构，但是本发明不局限于单层结构，同时对于这些层可以使用多层结构代替。这些层包括有机绝缘层或者无机绝缘层或者有机绝缘层和无机绝缘层的混合堆叠层。另外，半导体层包括除有机半导体材料之外的无机半导体材料，无机半导体材料可以是CdS、GaS、ZnS、CdSe、CaSe、ZnSe、CdTe、SiC、或者Si。在本发明的实施例中，已经例示通过激光烧蚀方法将激光束直接照射到衬底以形成凹槽来形成用于薄膜晶体管的栅电极和源和漏电极的导电图案。然而，在衬底上形成绝缘层例如缓冲层，然后通过激光烧蚀方法将激光束照射到绝缘层来在绝缘层中形成凹槽之后，形成栅电极和源和漏电极。在本发明的实施例中，已经例示导电图案通过激光烧蚀方法和喷墨方法形成在绝缘层或者衬底中。然而，本发明不局限于此，而是可以通过使用溶剂刻蚀技术和喷墨方法而不使用任何光刻法形成不同的图案。在具有使用塑料衬底作为本发明的衬底的柔性有机电致发光显示器件中，通过激光烧蚀方法和喷墨方法形成导电图案和有机薄膜晶体管。本发明不仅仅限于这些方法，而是可以应用于导电图案或者有机薄膜晶体管形成在衬底例如金属板或者玻璃板上的情况。
尽管本发明的实施例已经描述了具有作为开关元件的有机薄膜晶体管的有机电致发光显示器件，但本发明不局限于此，而可以应用于平板显示器件例如使用有机薄膜晶体管作为开关元件的液晶显示器。
根据本发明的实施例，可以获得下列优点。首先，由于通过激光烧蚀法或者使用溶剂的蚀刻法形成用于有机电致发光显示器件的导电图案并因此不需要光刻工艺，所以有可能简化工艺，降低造价并便于低温处理。
另外，由于通过激光烧蚀方法在衬底或者绝缘层中形成凹槽并然后通过喷墨方法形成导电图案，所以可以省略特别的堤岸形成工艺。因此，有可能简化工艺并防止在导电图案的边缘产生突起，因此防止缺陷的产生。也就是说，由于栅电极或者源和漏极电极埋于凹槽中，所以衬底可以保持其平坦表面。因此，在随后的工艺中可以均一的形成平面层或者钝化层。由于栅或者源和漏电极不突出，所以有可能防止缺陷的产生或者由于施加于其的应力而产生的损伤。
而且，由于通过喷墨印模方法，而没有通过包括湿法刻蚀工艺的方法形成栅或者源和漏电极，所以有可能防止损伤在形成电极之前形成的有机物质。
当参照其示范性实施例具体显示和描述本发明时，本领域的技术人员可以理解在不脱离如下面权利要求所限定的本发明精神和范围的情况下可以进行形式和细节上的多种变化。
Claims (21)
1.一种在平板显示器件中形成导电图案的方法，该方法包括：
制备基底部件；
在基底部件中形成具有导电图案形状的凹槽；和
通过将导电材料施加到凹槽中形成导电图案。
2.权利要求1的方法，其中基底部件包括塑料衬底。
3.权利要求1的方法，其中基底部件包括衬底和设置在衬底上的绝缘层，其中凹槽设置在绝缘层中。
4.权利要求3的方法，其中基底部件包括塑料衬底。
5.权利要求1的方法，其中在基底部件中形成凹槽包括将激光束照射在其中将形成导电图案的基底部件的一部分上，和通过激光烧蚀工艺刻蚀该部分。
6.权利要求1的方法，其中在基底部件中形成凹槽包括：
处理其中将形成凹槽的基底部件的表面；
将溶剂浇注到基底部件的表面上；和
刻蚀基底部件的表面。
7.权利要求1的方法，其中形成导电图案包括通过喷墨方法喷射和施加包括导电材料的溶液。
8.权利要求1的方法，其中通过借助喷墨方法施加图案、然后固化包括导电微粒和有机粘结剂的墨来制造导电图案。
9.一种薄膜晶体管，包括：
具有至少一个凹槽的基底部件；和
设置在基底部件的凹槽中的导电图案。
10.权利要求9的薄膜晶体管，其中基底部件是包括具有至少一个凹槽的塑料衬底的结构、或者是包括塑料衬底和设置在其上的绝缘层并具有至少一个凹槽的结构。
11.权利要求10的薄膜晶体管，其中塑料衬底包括选自聚醚砜(PES)、聚丙烯酸脂(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚乙烯萘(PEN)、对苯聚乙烯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸脂(PC)、三乙酸纤维素(TAC)和醋酸-丙酸纤维素(CAP)中的材料。
12.权利要求10的薄膜晶体管，其中绝缘层包括至少一层，并且其中所述至少一层中的每一个选自有机绝缘膜、无机绝缘膜和有机-无机混合膜中。
13.权利要求9的薄膜晶体管，其中导电图案包括一种选自Ag纳米合成物、Cu纳米合成物、Au纳米合成物、Pt纳米合成物、和碳纳米合成物中的纳米合成物。
14.权利要求9的薄膜晶体管，导电微粒包括选自Ag纳米微粒、Pt纳米微粒、Au纳米微粒、Cu纳米微粒、碳纳米微粒或者精细石墨颗粒中的微粒。
15.权利要求9的薄膜晶体管，其中薄膜晶体管包括半导体层、栅电极和源和漏电极，其中导电图案是栅电极和源和漏电极中的至少一个。
16.一种薄膜晶体管，包括：
具有第一凹槽的基底部件；
设置在基底部件的第一凹槽中的栅电极，
设置在栅电极上和在基底部件上的栅绝缘层，栅绝缘层具有设置在基底部件的第一凹槽的两侧上的第二凹槽，
设置在栅绝缘层的第二凹槽中的源和漏电极，以及
设置在源和漏电极上和在栅绝缘层上的半导体层。
17.权利要求16的薄膜晶体管，其中基底部件具有这样的结构，该结构或者为具有其中设置第一凹槽的衬底，或者为具有设置于衬底上的绝缘层并且具有设置在绝缘层中的第一凹槽的衬底，
其中半导体层包括有机半导体层，
其中衬底包括塑料衬底，以及
其中绝缘层包括至少一层，其中所述至少一层中的每一个选自有机绝缘膜、无机绝缘膜和有机-无机混合膜中。
18.权利要求16的薄膜晶体管，其中栅电极包括或者选自Ag纳米合成物、Cu纳米合成物、Au纳米合成物、Pt纳米合成物、和碳纳米合成物中的材料，或者通过施加图案然后固化包括导电微粒和有机粘结剂的墨而获得的材料，导电微粒包括选自Ag纳米微粒、Pt纳米微粒、Au纳米微粒、Cu纳米微粒、碳纳米微粒、和精细石墨微粒中的微粒，和
其中源和漏电极每一个都包括或者选自Au纳米合成物和Pt纳米合成物中的材料，或者通过施加图案然后烘焙包括有机粘结剂和碳纳米微粒的纳米微粒和具有功函数大于(有机半导体层的HOMO值-0.5eV)的金属纳米微粒的墨，该金属纳米微粒包括Au纳米微粒和Pt纳米微粒的一种。
19.一种薄膜晶体管，包括：
具有彼此间隔放置的第一凹槽的基底部件；
设置在基底部件的第一凹槽中的源和漏电极；
设置在基底部件上和源和漏电极上的半导体层；
设置在半导体层上并具有设置在源和漏电极之间的第二凹槽的栅绝缘层；以及
设置在栅绝缘层的第二凹槽中的栅电极。
20.权利要求19的薄膜晶体管，其中基底部件具有这样的结构，该结构或者为具有其中设置第一凹槽的衬底，或者为具有设置于衬底上的绝缘层并且具有设置在绝缘层中的第一凹槽的衬底，
其中半导体层包括有机半导体层，
其中衬底包括塑料衬底，以及
其中绝缘层包括至少一层，其中所述至少一层中的每一个选自有机绝缘膜、无机绝缘膜和有机-无机混合膜中。
21.权利要求19的薄膜晶体管，其中栅电极包括或者选自Ag纳米合成物、Cu纳米合成物、Au纳米合成物、Pt纳米合成物、和碳纳米合成物中的材料，或者通过施加图案然后固化包括导电微粒和有机粘结剂的墨而获得的材料，导电微粒包括选自Ag纳米微粒、Pt纳米微粒、Au纳米微粒、Cu纳米微粒、碳纳米微粒、和精细石墨微粒中的微粒，和
其中源和漏电极每一个都包括或者选自Au纳米合成物和Pt纳米合成物中的材料，或者通过施加图案然后烘焙包括有机粘结剂和碳纳米微粒的纳米微粒、以及具有功函数大于(有机半导体层的HOMO值-0.5eV)的金属纳米微粒的墨，该金属纳米微粒包括Au纳米微粒和Pt纳米微粒中的一种。
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