TW201316581A - 有機薄膜電晶體，其製造方法，以及顯示器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種有機薄膜電晶體，其包含：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極；一源極電極及一汲極電極，其等之各者至少部分設置於該半導體層上；及一導電層，其含有導電性歸因於還原而變化之氧化物，該導電層係設置於分別面對設置於該半導體層上之該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域之各者中。

Description

有機薄膜電晶體，其製造方法，以及顯示器
本發明係關於一種使用(例如)一有機半導體之有機薄膜電晶體(TFT)。
一般而言，存在各種TFT，包含各對用作一作用層(即，無機TFT)之一半導體層使用一無機材料之TFT及對一半導體層使用一有機材料之有機TFT。一直致力於追求將有機TFT發展為可撓性顯示器之驅動裝置。有機TFT包含各具有一所謂的底部接觸結構(例如，參見[online],APPLIED PHYSICS LETTERS 94, 053304 (2009)，C. -C. Kuo、T. N Jackson之「Direct lithographic top contacts for pentacene organic thin-film transistors」)之TFT及各具有一頂部接觸結構(例如，參見[online], APPLIED PHYSICS LETTERS 95, 023304 (2009)，Chen-Guan Lee及其他三人之「Integration of reduced graphene oxide into organic field-effect transistors as conducting electrodes and as a metal modification layer」)之TFT。
然而，至於上文描述之有機TFT，當形成一源極電極及一汲極電極時(尤其在採用頂部接觸結構之情況中)，必須蝕刻半導體層上之一導電膜。因此，容易損害該半導體層。因此，存在不利地影響電晶體效能之此一缺點。此外，亦存在另一缺點：難以確保由一有機材料製成之半導 體層與源極電極以及汲極電極之間之滿意接觸(電連接)(即，達成滿意接觸之電極材料係有限的且該等電極材料之選擇性不良)。
可期望提供一種有機薄膜電晶體、一種製造有機薄膜電晶體之方法及一種顯示器，其等能夠確保一半導體層與一源極以及一汲極之間之滿意接觸。亦可期望提供一種有機薄膜電晶體、一種製造有機薄膜電晶體之方法及一種顯示器，其等能夠在一製造程序中(尤其在採用一頂部結構之情況中)減小對一半導體層之損害。
根據本發明之一實施例，提供一第一有機薄膜電晶體，其包含：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極；一源極電極及一汲極電極，其等之各者至少部分設置於該半導體層上；及一導電層，其含有導電性歸因於還原而變化之氧化物，該導電層係設置於分別面對設置於該半導體層上之源極電極及汲極電極之一第一區域及一第二區域之各者中。
在根據本發明之上述實施例之第一有機薄膜電晶體中，該導電層係設置於面對該半導體層上之源極電極及汲極電極之第一區域及第二區域之各者中。此導電層包含導電性歸因於還原而變化之氧化物。此容許該導電層用作該半導體層與該源極電極以及該汲極電極之間之一接觸層。此外，尤其在採用一頂部接觸結構之情況中，容許在一製造程序中於該半導體層上形成一蝕刻停止層。
根據本發明之一實施例，提供一第二有機薄膜電晶體， 其包含：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極、一源極電極及一汲極電極；及氧化物層，其設置於該源極電極以及該汲極電極與該半導體層之間，該氧化物層在分別面對該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域中展現導電性，且該氧化物層在該第一區域與該第二區域之間之一第三區域中展現絕緣性。
在根據本發明之上述實施例之第二有機薄膜電晶體中，提供在分別面對該源極電極及該汲極電極之第一區域及第二區域中展現導電性且在該第一區域與該第二區域之間之第三區域中展現絕緣之氧化物層。此容許該氧化物對應於該第一區域及該第二區域之各者之一部分用作該半導體層與該源極電極以及該汲極電極之間之一接觸層。此外，尤其在採用一頂部接觸結構之情況中，容許該氧化物層在一製造程序中用作該半導體層上之一蝕刻停止層。
根據本發明之一實施例，提供一種製造一有機薄膜電晶體之方法，該方法包含：形成由一有機材料製成之一半導體層；形成一閘極電極；形成一源極電極及一汲極電極；及形成氧化物層，該氧化物層在其中分別形成該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域中展現導電性，該氧化物層在該第一區域與該第二區域之間之一第三區域中展現絕緣性。
根據本發明之上述實施例，製造有機薄膜電晶體之方法包含：形成該氧化物層。該氧化物層在其中分別形成該源極電極及該汲極電極之第一區域及第二區域中展現導電 性，且在該第一區域與該第二區域之間之第三區域中展現絕緣性。容許該氧化物層對應於該第一區域及該第二區域之各者之一部分用作該半導體層與該源極電極以及該汲極電極之間之一接觸層。此外，尤其在採用一頂部接觸結構之情況中，容許該氧化物層用作該半導體層上之一蝕刻停止層。
根據本發明之一實施例，提供一第一顯示器，其包含一顯示區段及一有機薄膜電晶體，該顯示區段包含複數個像素，該有機薄膜電晶體充當該等像素之各者之一驅動裝置，該有機薄膜電晶體包含：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極；一源極電極及一汲極電極，其等設置於該半導體層上；及一導電層，其含有導電性歸因於還原而變化之氧化物，該導電層係設置於分別面對該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域之各者中，且該源極電極及該汲極電極之各者係至少部分設置於該半導體層上。
根據本發明之一實施例，提供一第二顯示器，其包含一顯示區段及一有機薄膜電晶體，該顯示區段包含複數個像素，該有機薄膜電晶體充當該等像素之各者之一驅動裝置，該有機薄膜電晶體包含：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極、一源極電極及一汲極電極；及氧化物層，其設置於該源極電極以及該汲極電極與該半導體層之間，該氧化物層在分別面對該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域中展現導電性，且該氧化物層在 該第一區域與該第二區域之間之一第三區域中展現絕緣性。
根據本發明之上述實施例中之第一有機薄膜電晶體，該導電層係設置於面對該半導體層上之源極電極及汲極電極之第一區域及第二區域之各者中。此導電層包含導電性歸因於還原而變化之氧化物。此容許該導電層用作該半導體層與該源極電極以及該汲極電極之間之一接觸層。此外，尤其在採用頂部接觸結構之情況中，容許在製造程序中於該半導體層上形成蝕刻停止層。因此，容許確保一源極以及一汲極與該半導體層之間之滿意接觸。此外，尤其在採用頂部接觸結構之情況中，容許在製造程序中減小對該半導體層之損害。
根據本發明之上述實施例中之第二有機薄膜電晶體，提供在分別面對該源極電極及該汲極電極之第一區域及第二區域中展現導電性且在該第一區域與該第二區域之間之第三區域中展現絕緣性之氧化物層。此容許該氧化物層之部分用作該半導體層與該源極電極以及該汲極電極之間之接觸層。此外，尤其在採用頂部接觸結構之情況中，容許該氧化物層在製造程序中用作該半導體層上之蝕刻停止層。因此，容許確保一源極以及一汲極與該半導體層之間之接觸令人滿意。此外，尤其在採用頂部接觸結構之情況中，容許在製造程序中減小對該半導體層之損害。
根據本發明之上述實施例中之製造有機薄膜電晶體之方法，包含形成該氧化物層。該氧化物層在其中分別形成該 源極電極及該汲極電極之第一區域及第二區域中展現導電性，且在該第一區域與該第二區域之間之第三區域中展現絕緣性。此容許該氧化物層之部分用作接觸層。此外，尤其在形成頂部接觸結構之情況中，容許該氧化物層用作該半導體層上之蝕刻停止層。因此，容許確保一源極以及一汲極與該半導體層之間之滿意接觸。此外，尤其在形成該頂部接觸結構之情況中，容許在製造程序中減小對該半導體層之損害。
應瞭解，前述一般描述及以下詳細描述係例示性的且旨在提供對此項技術之進一步解釋。
包含隨附圖式以提供對本發明之一進一步理解且該等隨附圖式係併入本說明書中並構成本說明書之一部分。該等圖式圖解說明實施例且連同本說明書一起用以解釋此項技術之原理。
下文將參考圖式詳細地描述本發明之一實施例。應注意，將以下列順序提供描述。
1.具有在一半導體層上之一部分中展現導電性且在其他區域中展現絕緣性之氧化石墨烯層之實施例(一有機TFT(底部閘極/頂部接觸)之一實例)
2.修改例1(其中移除一絕緣層之一實例)
3.修改例2(使用另一TFT(頂部閘極/頂部接觸)之一實例)
4.修改例3(使用又另一有機TFT(底部閘極/底部接觸)之一實例)
5.修改例4(使用又另一有機TFT(頂部閘極/底部接觸)之一實例)
6.應用實例(包含各具有有機TFT之任一者之顯示器及具有該等顯示器之電子單元之實例)
[實施例] [有機TFT 1之組態]
圖1圖解說明根據本發明之一實施例之一有機TFT(一有機TFT 1)之一示意組態。該有機TFT 1具有(例如)一所謂的底部閘極/頂部接觸結構。該有機TFT 1包含一基板10上之一選擇性區域中之一閘極電極11。在此閘極電極11上設置一有機半導體層13，且將一閘極絕緣膜12內插於該閘極電極11與該有機半導體層13之間。該有機半導體層13經形成以在該閘極絕緣膜12上面對該閘極電極11之一選擇性區域中具有一圖案。一源極電極15A及一汲極電極15B經佈置以電連接至此有機半導體層13。
該基板10係由(例如)聚醯亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚碸(PES)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)及聚碳酸脂(PC)製成之一塑膠基板。可接受任何類型的基板10，只要該基板之至少一表面具有絕緣性。該基板10可為由諸如不銹鋼(SUS)、鋁(Al)及銅(Cu)之一材料製成且具有施加一絕緣處理之一表面之一金屬基板。此外，除能夠展現可撓性之基板(諸如上述塑膠基板及金屬基板)以外，具有剛度之基板(諸如一玻璃基板)亦可用作為該基板10。
該閘極電極11基於施加至該有機TFT 1之一閘極電壓 (Vg)控制有機半導體層13中之載流子密度，且亦具有充當供應一電位之一導線之一功能。使用由(例如)金(Au)、鋁(Al)、銀(Ag)、銅、鉑(Pt)、鎳(Ni)及類似物之一者製成之一單層膜或包含此等材料之兩者或兩者以上之一層壓膜組態該閘極電極11。當將金用作為該閘極電極11之材料時，容許藉由形成由鉻(Cr)製成之一原生層而增加該基板10與該閘極電極11之間之黏著力。
該閘極絕緣膜12係由(例如)聚乙烯苯酚(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)及類似物之一者製成之一單層膜或由此等材料之兩者或兩者以上製成之一層壓膜。容許使用諸如旋塗、噴墨印刷、網版印刷、平版印刷及凹版印刷之一印刷方法形成該閘極絕緣膜12。然而，除此等有機膜以外，由氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鉭(Ta2O5)或類似物製成之一無機絕緣膜亦可用作為該閘極絕緣膜12。
該有機半導體層13透過施加閘極電壓而形成一通道。例如，並五苯、蒽、酞菁、卟啉及噻吩基聚合物之任一者之衍生物或此等材料之兩者或兩者以上之一混合物可用於該有機半導體層13。此外，可使用諸如富勒烯、全氟並五苯及聚(苯并雙咪唑苯并啡啉)之一n型有機半導體材料。在透過諸如旋塗及狹縫式塗佈之塗佈形成由上述材料之任一者製成之一膜之後，藉由圖案化該膜形成該有機半導體層13。
該源極電極15A及該汲極電極15B經佈置以電連接至該 有機半導體層13，且彼此電分離。該源極電極15A及該汲極電極15B之各者係由金、銅、銀及鋁製成之一單層膜或由此等材料之一或多者製成之一層壓膜。或者，可將含有導電細粒之導電墨水用作為該源極電極15A及該汲極電極15B之各者之材料。
(氧化石墨烯層14)
在本實施例中，在該有機半導體層13與該源極電極15A以及該汲極電極15B之間設置氧化石墨層14(其在下文將稱為「GO層14」)。除GO層14之選擇性部分(隨後將描述之區域D1及D2)以外，該GO層14係使用氧化石墨單質或氧化石墨與其他材料(例如，有機分子、有機聚合物或無機粒子)之一混合物組態。該氧化石墨烯係藉由使石墨烯氧化而產生之一物質且具有溶解性及電絕緣性。該GO層14具有(例如)約1個原子層至約50 nm之一厚度。此外，該GO層14中之氧化石墨烯所需的絕緣性係(例如)處於其中將一斷開狀態電流抑制至約10-12 A或更小之一位準。該GO層14在對應於隨後將描述之一區域D3之一部分中具有此絕緣性。該氧化石墨烯具有特性歸因於還原(歸因於一還原處理)而變化之此一性質。具體言之，經還原之氧化石墨烯展現導電性。在本實施例中，藉由利用此性質選擇性地還原該GO層14之一部分使得此還原部分展現導電性。
具體言之，該GO層14在該等選擇性區域D1及D2中展現導電性，且在該區域D1與該區域D2之間之區域D3中展現絕緣性。換言之，該GO層14分別對應於該區域D1及該區 域D2之部分係經還原之氧化石墨烯層14a及14b(其等將在下文稱為「r-GO層14a及14b」)。僅在該等區域D1及D2中藉由如上述般選擇性地還原氧化石墨烯而形成具有該等r-GO層14a及14b之GO層14。
該等r-GO層14a及14b之各者係由經還原之氧化石墨烯之一單質組態，或經組態以除該還原氧化石墨烯以外亦含有特定有機分子、有機聚合物或無機粒子。該還原氧化石墨烯藉由如上述般還原氧化石墨烯而產生，且展現導電性。該還原氧化石墨烯亦不可溶於水。為獲得該還原氧化石墨烯，可執行處理直到完全還原氧化石墨烯(即，直到恢復至石墨烯)。然而，該氧化石墨烯係以使所要導電性得以達成之一還原速率而還原。具體言之，該還原係可接受的，只要取決於諸如該有機半導體層13、該源極電極15A及該汲極電極15B中所使用之每一材料之一工作函數以及該GO層14之厚度之因數而發生與該源極電極15A及該汲極電極15B之歐姆接觸。如隨後將詳細描述，可使用一光還原處理、一熱還原處理、一使用化學品之還原處理或類似處理作為該還原處理，或可一起使用此等還原處理之任一者。應注意，該等r-GO層14a及14b對應於本發明之「導電層」之一特定(但非限制性)實例。
應注意，該區域D1及該區域D2係分別面對該源極電極15A及該汲極電極15B之區域。該區域D3係面對(例如)該閘極電極11及形成於該有機半導體層13中之一通道13a之一區域。此處，類似於該區域D3，除該等區域D1、D2及D3 以外的一區域係由氧化石墨烯製成之一絕緣層。
[製造有機TFT 1之方法]
圖2A至圖5B係用以描述製造該有機TFT 1之一方法之圖。例如，可如下般製造該有機TFT 1。
首先，如圖2A中圖解說明，在該基板10之一選擇性區域中形成該閘極電極11。具體言之，首先，藉由真空沈積、濺鍍或類似物在該基板10之整個表面上沈積用以形成一導電膜之上述材料。在因此形成之導電膜上，藉由使用(例如)一光微影方法形成具有一圖案之一光阻劑。隨後，藉由使用此光阻劑作為一遮罩來蝕刻該導電膜而將該導電膜圖案化為一預定形狀。因此形成該閘極電極11。除上文描述之一印刷方法以外，亦可使用諸如網版印刷、凹版印刷及噴墨印刷之印刷方法作為形成該閘極電極11之一技術。
接著，如圖2B中圖解說明，在該基板10之整個表面上方形成該閘極絕緣膜12。具體言之，在該基板10之整個表面上方，藉由包含諸如旋塗、網版印刷、凹版印刷及噴墨印刷之印刷方法之塗佈形成由上述材料製成之一有機絕緣膜。另一方面，當將一無機絕緣材料用於該閘極絕緣膜12時，藉由(例如)沈積方法、濺鍍或化學氣相沈積(CVD)形成一膜。
接著，如圖2C中圖解說明，在該閘極絕緣膜12上形成該有機半導體層13。具體言之，首先，透過使用(例如)使用一遮罩之沈積方法、一印刷方法或類似方法在該基板10之整個表面上方形成由上述材料製成之具有形如一島嶼之一 圖案之一有機半導體膜。該有機半導體層13經形成以重疊該閘極電極11。應注意，當無需分離裝置時，可在不取決於上述技術之情況下藉由塗佈循序地形成該閘極絕緣膜12及該有機半導體層13。
(氧化石墨烯層14之形成)
接著，形成該GO層14。具體言之，首先，如圖3A中圖解說明，塗敷在一溶劑中溶解上述氧化石墨烯之一溶液以形成覆蓋至少該有機半導體層13之一膜。使用(例如)旋塗、網版印刷、凹版印刷、一噴墨方法或一Langmuir-Blodgett技術形成此膜。
隨後，使含有該氧化石墨烯之所形成膜之一部分經歷該還原處理。具體言之，在本實施例中，如圖3B中圖解說明，使用在該等區域D1及D2之各者中具有一開口110a之一光罩110選擇性地曝露該氧化石墨烯之一部分(即，執行光還原處理)。如上所述，可將本文使用之還原條件視需要設定為達成預定導電性之程度。例如，在使用具有約300 nm至約1,100 nm之一波長分佈之一般氙氣燈之一情況中，用約2(J/cm2)的輻照量達成所要導電性(與該源極電極15A及該汲極電極15B之歐姆接觸)。在此情況中，將迫呫噸並呫噸衍生物用於該有機半導體層13，且將鋁(Al)用於該源極電極15A及該汲極電極15B。
因此，如圖4中圖解說明，僅在該等區域D1及D2中，還原該氧化石墨烯且形成該等r-GO層14a及14b。換言之，形成在區域D1及D2中展現導電性而在區域D3(及除該等區域 D1至D3以外的區域)中展現絕緣性之GO層14。
接著，形成該源極電極15A及該汲極電極15B。具體言之，首先，如圖5A中圖解說明，在該GO層14上形成由上述電極材料製成之一導電膜15。隨後，如圖5B中圖解說明，藉由使用微影方法蝕刻而執行區域D1中之源極電極15A及區域D2中之汲極電極15B之各者之圖案形成。如本文使用之蝕刻，可應用乾式蝕刻或濕式蝕刻。此完成圖1中圖解說明之有機TFT 1。
在本實施例中，如上所述般在該等選擇性區域D1及D2中設置具有該等r-GO層14a及14b之GO層14。因此，容許該r-GO層14a內插於該有機半導體層13與該源極電極15A之間，且容許該r-GO層14b內插於該有機半導體層13與該汲極電極15B之間。因為該等r-GO層14a及14b展現如上所述之導電性，所以該等r-GO層14a及14b經啟用以分別達成與該源極電極15A及該汲極電極15B之歐姆接觸。換言之，容許該等r-GO層14a及14b之各者充當該有機半導體層13與該源極電極15A以及該汲極電極15B之間之一電接觸層。同時，該GO層14在該等區域D1及D2之間之區域D3中展現絕緣性，且因此該源極電極15A與該汲極電極15B彼此電分離。
因此，尤其在採用頂部接觸結構之情況中，藉由利用氧化石墨烯之導電性歸因於還原而變化之事實，該GO層14用作一蝕刻停止層之一部分經啟用而用作一接觸層。
[功能及效果]
在本實施例之有機TFT 1中，當供應一預定電位給該閘極電極11時，在該有機半導體層13之通道13a中產生一電場，且一電流在該源極電極15A與該汲極電極15B之間流動。因此，該有機TFT 1用作一所謂的場效電晶體。
此處，除如在本實施例中使用有機半導體之TFT以外，亦存在使用一無機半導體之一TFT(一無機TFT)作為上述場效TFT。一般而言，對於無機TFT，諸如乾式蝕刻之蝕刻技術已成熟，且因此就生產率、處理精度及類似物而言該無機TFT係可靠的。此外，因為無機半導體之蝕刻容差係優越的，所以即使在形成一源極及一汲極時發生過蝕刻，亦難以影響TFT本身的性質。
另一方面，至於使用有機半導體之TFT，一般而言，處理精度低於無機TFT之處理精度，且在形成一源極及一汲極時尤其容易損害有機半導體之一通道部分。因此，電子場效遷移率降低，且容易產生一寄生電晶體。應注意，為避免此情境，在[online], APPLIED PHYSICS LETTERS 94, 053304 (2009)，C. -C. Kuo、T. N Jackson之「Direct lithographic top contacts for pentacene organic thin-film transistors」中藉由使用並不腐蝕一有機半導體之一水溶性聚合物(聚乙烯醇)之一剝離技術而圖案化一源極電極及一汲極電極。然而，在此技術中，聚乙烯醇的殘留物附著在一有機半導體層上。此導致源極電極以及汲極電極與有機半導體層之間之接觸電阻增加，藉此減小電子場效遷移率。
因此，在本實施例之有機TFT 1中，在該有機半導體層13上形成該GO層14，且在分別面對該源極電極15A及該汲極電極15B之區域D1及D2中形成展現導電性之此GO層14之r-GO層14a及14b。因此，該等r-GO層14a及14b之各者用作該有機半導體層13與該源極電極15A以及該汲極電極15B之間之接觸層。此外，尤其在採用頂部接觸結構之情況中，該GO層14在一製造程序中用作該有機半導體層13上之蝕刻停止層。
此外，在本實施例中，藉由還原處理改變該GO層14之一部分之組態及特性。此容許該源極電極15A與該汲極電極15B之間電分離，同時形成該等r-GO層14a及14b之各者作為該接觸層。因此，諸如C. -C. Kuo、T. N Jackson在[online], APPLIED PHYSICS LETTERS 94, 053304 (2009)中描述之殘留物之一殘留物並未附著在該有機半導體層13上，從而容許避免由此殘留物所致之接觸電阻增加。
此外，在本實施例中，在該源極電極15A以及該汲極電極15B與該有機半導體層13之間達成滿意接觸。因此，更自由地選擇用於該源極電極15A及該汲極電極15B之各者之一材料。
在本實施例中，如上所述，在該有機半導體層13上於該等區域D1、D2及D3上方設置由氧化石墨烯製成之GO層14，該等區域D1及D2面對該源極電極15A及該汲極電極15B。該GO層14具有r-GO層14a及14b，該等r-GO層14a及14b藉由還原該GO層14之部分(區域D1及D2)而在該等區域 D1及D2中展現導電性且在該等區域D1與D2之間之區域D3中亦展現絕緣性。此使該等r-GO層14a及14b之各者能夠用作該有機半導體層13與該源極電極15A以及該汲極電極15B之間之接觸層。又，尤其在採用頂部接觸結構之情況中，該GO層14經啟用以在製造程序中用作蝕刻停止層。因此，容許確保該源極電極15A以及該汲極電極15B與該有機半導體層13之間之滿意接觸。此外，尤其在採用頂部接觸結構之情況中，容許在製造程序中減小對該半導體層13之損害。
接著，將描述根據實施例之修改例(修改例1至4)之有機TFT。在下文中，與該實施例之元件相同之元件將具備與該實施例之符號相同之符號且將視需要省略其描述。
[修改例1]
在上述實施例之有機TFT 1中，容許在完成TFT之後保留在製造程序中用作蝕刻停止層之GO層14。然而，可在形成源極及汲極之後移除該GO層14除區域D1及D2以外之一部分(包含區域D3)。圖6中圖解說明此情況(一有機TFT 2)之一實例。如同該實施例之有機TFT 1，該有機TFT 2包含基板10上之閘極電極11、閘極絕緣膜12及有機半導體層13。該有機TFT 2進一步包含該有機半導體層13上之區域D1及D2中之源極電極15A及汲極電極15B，其中r-GO層14a及14b內插於該有機半導體層13與該源極電極15A以及該汲極電極15B之間。然而，在本修改例中，該有機半導體層13之一表面係曝露在面對該有機半導體層13上之通道13a 之區域D3中。換言之，氧化物層僅係由各充當導電層之r-GO層14a及14b形成，且將該源極電極15A及該汲極電極15B分別圖案化為與該等r-GO層14a及14b之形狀相同之形狀。
圖7A及圖7B圖解說明在形成源極電極15A及汲極電極15B之後自GO層14移除絕緣層之一程序。具體言之，首先，如圖7A中圖解說明，以類似於上述實施例之一方式在該GO層14上形成該源極電極15A及該汲極電極15B。隨後，如圖7B中圖解說明，當將該GO層14浸入約pH 10之鹼性水溶液中時，自該GO層14選擇性地僅移除尚未還原之一部分(具有溶解性及絕緣性之一層部分)。因此形成圖6中圖解說明之有機TFT 2。
[修改例2]
圖8A圖解說明根據該修改例2之一有機TFT(一有機TFT 3a)之一示意組態。類似於該實施例之有機TFT 1，該有機TFT 3a係使用一有機半導體之一場效電晶體，且具有一頂部接觸結構。然而，不同於該實施例，此有機TFT 3a具有其中閘極電極11係設置於有機半導體層13上之一所謂的頂部閘極結構。
具體言之，在該有機TFT 3a中，以類似於該實施例之有機TFT 1之一方式，在基板10上形成該有機半導體層13且在此有機半導體層13上設置GO層14。此外，在該GO層14之區域D1及D2上設置源極電極15A及汲極電極15B。設置閘極絕緣膜12以覆蓋該源極電極15A及該汲極電極15B， 且在此閘極絕緣膜12上佈置該閘極電極11。
在此頂部閘極結構中，可以類似於該修改例1之一方式選擇性地移除該GO層14除r-GO層14a及14b以外之一部分。在此情況中，實現其中該閘極絕緣膜12覆蓋該有機半導體層13在該區域D3中之表面之一結構，如藉由(例如)圖8B中圖解說明之一有機TFT 3b表示。
在頂部閘極/頂部接觸結構之有機TFT 3a及3b中，在該有機半導體層13上設置該源極電極15A及該汲極電極15B，且將該GO層14內插於該有機半導體層13與該源極電極15A以及該汲極電極15B之間。因此，在此等TFT中亦容許該GO層14用作蝕刻停止層，且容許r-GO層14a及14b之各者用作接觸層。因此，容許獲得與該實施例之效果相同之效果。
[修改例3]
圖9圖解說明根據該修改例3之一有機TFT(一有機TFT 4)之一示意組態。類似於該實施例之有機TFT 1，該有機TFT 4係使用一有機半導體之一場效電晶體，但是具有一底部閘極/底部接觸結構。
具體言之，在該有機TFT 4中，設置閘極絕緣膜12以覆蓋基板10上之閘極電極11，且在此閘極絕緣膜12上形成GO層14。分別在該GO層14之區域D1及D2上設置源極電極15A及汲極電極15B。形成該有機半導體層13以覆蓋該GO層14、該源極電極15A及該汲極電極15B。
在上述底部閘極/底部接觸結構之此有機TFT 4中，該GO 層14係設置在該有機半導體層13與該源極電極15A以及該汲極電極15B之間。因此，在此TFT中亦容許r-GO層14a及14b之各者用作接觸層。因此，容許確保該源極電極15A以及該汲極電極15B與該有機半導體層13之間之滿意接觸。
[修改例4]
圖10圖解說明根據該修改例4之一有機TFT(一有機TFT 5)之一示意組態。類似於該實施例之有機TFT 1，該有機TFT 5係使用一有機半導體之一場效電晶體，但是具有一頂部閘極/底部接觸結構。
具體言之，在該有機TFT 5中，在基板10上對應於區域D1及D2之區域處設置源極電極15A及汲極電極15B。形成GO層14以覆蓋該源極電極15A及該汲極電極15B。在該GO層14上設置有機半導體層13，且在此有機半導體層13上佈置閘極電極11，其中將閘極絕緣膜12內插於該有機半導體層13與該閘極電極11之間。
在上述頂部閘極/底部接觸結構之有機TFT 5中，該GO層14係設置在該有機半導體層13與該源極電極15A以及該汲極電極15B之間。因此，在此TFT中亦容許r-GO層14a及14b之各者用作接觸層。因此，容許確保該源極電極15A以及該汲極電極15B與該有機半導體層13之間之滿意接觸。
[應用實例]
例如，該實施例及該等修改例中之有機TFT 1至5(下文將採用有機TFT 1作為一實例而提供描述)係各用作為一顯示器中之一驅動裝置。可將一液晶顯示器、一有機電致發 光顯示器、一電子紙顯示器或類似顯示器用作為該顯示器。圖11藉由實例圖解說明顯示器之一功能組態。在該顯示器中，一顯示區域110及一像素驅動電路140係設置在基板11上。該顯示區域110包含複數個像素PXL且該像素驅動電路140執行此顯示區域110之顯示驅動。在該顯示區域110周圍設置一信號線驅動電路120及一掃描線驅動電路130(其等係用於影像顯示之驅動器)。
該像素驅動電路140係藉由(例如)一主動矩陣系統驅動之一驅動電路。在此像素驅動電路140中，在一行方向上配置複數個信號線120A且在一列方向上配置複數個掃描線130A。該等信號線120A之各者與該等掃描線130A之各者之一交叉點對應於該等像素PXL之各者。該等信號線120A之各者係連接至該信號線驅動電路120，且一影像信號係透過該信號線120A而自該信號線驅動電路120供應至該等像素PXL之各者。該等掃描線130A之各者係連接至該掃描線驅動電路130，且一掃描信號係透過該掃描線130A而自該掃描線驅動電路130循序供應至該等像素PXL之各者。
此外，可在根據下文將描述之應用實例1至6之各者之一電子單元上安裝包含該有機TFT 1之顯示器。具體言之，該顯示器適用於各種領域中之電子單元，諸如電視接收機、數位相機、膝上型電腦、諸如可攜式電話以及智慧型電話之可攜式終端機、攝影機及類似物。換言之，該顯示器可適用於各種領域中之電子單元，該等電子單元將外部輸入的影像信號或內部產生的影像信號顯示為靜止或移動 影像。
(應用實例1)
圖12圖解說明根據應用實例1之一電視接收機之一外觀。此電視接收機具有(例如)包含一前面板310及一濾光玻璃320之一影像顯示螢幕區段300。該影像顯示螢幕區段300等效於上述顯示器。
(應用實例2)
圖13A及圖13B各圖解說明根據應用實例2之一數位相機之一外觀。此數位相機包含(例如)一閃光發射區段410、一顯示區段420、一選單切換器430及一快門釋放裝置440。該顯示區段420充當上述顯示器。
(應用實例3)
圖14圖解說明根據應用實例3之一膝上型電腦之一外觀。此膝上型電腦包含(例如)一主體區段510、經提供以鍵入字元及類似物之一鍵盤520及顯示一影像之一顯示區段530。該顯示區段530充當上述顯示器。
(應用實例4)
圖15圖解說明根據應用實例4之一攝影機之一外觀。該攝影機包含(例如)一主體區段610、佈置在此主體區段610之正面上以拍攝一主體之一影像之一透鏡620、用於拍攝中之一開始/停止切換器630及一顯示區段640。該顯示區段640充當上述顯示器。
(應用實例5)
圖16A至圖16G各圖解說明根據應用實例5之一可攜式電 話之一外觀。此可攜式電話係(例如)其中藉由一耦合區段(一鉸鏈區段)730連接一上外殼710及一下外殼720之一單元，且包含一顯示器740、一子顯示器750、一圖像燈760及一相機770。該顯示器740或該子顯示器750充當上述顯示器。
(應用實例6)
圖17A及圖17B各圖解說明根據應用實例6之一智慧型電話之一外觀。此智慧型電話包含(例如)一顯示區段810、一非顯示區段820及一操作區段830。該操作區段830可形成於與顯示區段810之一表面相同之表面(一正面)上(如圖17A中圖解說明)或形成於與顯示區段810之表面不同之一表面(一頂表面)上(如圖17B中圖解說明)。
上文已描述該實施例、該等修改例及該等應用實例，但是本發明之內容並不限於此，且可經各種修改。例如，在該實施例及該等修改例中，形成於GO層14之一部分中之r-GO層14a及14b之寬度係圖解說明為與圖式中之源極電極15A及汲極電極15B之寬度相同，但亦可不相同。或者，例如，該等r-GO層14a及14b之各自寬度可小於或大於該源極電極15A及該汲極電極15B之各自寬度。
此外，在該實施例及該等修改例中，含有氧化石墨烯之層已被視為根據本發明之一實施例之氧化物層之一實例，但可含有其他種類的氧化物而不限於此實例。例如，可在半導體層與源極電極以及汲極電極之間設置含有氧化銀之氧化銀層。氧化銀(Al2O3)係展現絕緣性但藉由經歷還原而 展現導電性之氧化物。因此，形成係類似於各使用氧化石墨烯之上述實施例及修改例中之形成，且容許獲得類似效果。
應注意，可如下般組態本發明：
(1)一種有機薄膜電晶體，其包含：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極；一源極電極及一汲極電極，其等之各者至少部分設置於該半導體層上；及一導電層，其含有導電性歸因於還原而變化之氧化物，該導電層係設置於分別面對設置於該半導體層上之源極電極及汲極電極之一第一區域及一第二區域之各者中。
(2)根據(1)之有機薄膜電晶體，其中在該半導體層上於該第一區域、該第二區域以及該第一區域與該第二區域之間之一第三區域上方設置含有該氧化物之氧化物層，藉由還原該氧化物層之一選擇性部分而組態該導電層，該選擇性部分對應於該第一區域及該第二區域之各者，及在該氧化物層之第三區域中展現絕緣性。
(3)根據(1)或(2)之有機薄膜電晶體，其中該氧化物係氧化石墨烯。
(4)根據(1)至(3)之有機薄膜電晶體，其中該源極電極及該汲極電極之各者係圖案化為與該導電層之形狀相同之一形狀。
(5)根據(1)至(4)中任一項之有機薄膜電晶體，其中該閘極電極係設置於一基板上之一選擇性區域中，及該半導體層係設置於該閘極電極上，且一閘極絕緣膜內插於該半導體層與該閘極電極之間。
(6)一種有機薄膜電晶體，其包含：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極、一源極電極及一汲極電極；及氧化物層，其設置於該源極電極以及該汲極電極與該半導體層之間，該氧化物層在分別面對該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域中展現導電性，且該氧化物層在該第一區域與該第二區域之間之一第三區域中展現絕緣性。
(7)根據(6)之有機薄膜電晶體，其中該氧化物層含有導電性歸因於還原而變化之氧化物。
(8)根據(7)之有機薄膜電晶體，其中該氧化物層係藉由還原其對應於該第一區域及該第二區域之各者之一選擇性部分而組態。
(9)根據(7)或(8)之有機薄膜電晶體，其中該氧化物係氧化石墨烯。
(10)根據(6)至(9)中任一項之有機薄膜電晶體，其中該源極電極及該汲極電極係設置於該半導體層上且該氧化物層內插於該源極電極以及該汲極電極與該半導體層之間。
(11)一種製造一有機薄膜電晶體之方法，該方法包含：形成由一有機材料製成之一半導體層； 形成一閘極電極；形成一源極電極及一汲極電極；及形成氧化物層，該氧化物層在其中分別形成該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域中展現導電性，該氧化物層在該第一區域與該第二區域之間之一第三區域中展現絕緣性。
(12)根據(11)之方法，其中在形成該氧化物層期間使用導電性歸因於還原而變化之氧化物。
(13)根據(12)之方法，其中在形成該氧化物層期間，在該第一區域至該第三區域上方形成由該氧化物製成之氧化物膜，且接著使該氧化物膜在該第一區域及該第二區域中經歷一還原處理。
(14)根據(13)之方法，其中在該還原處理中選擇性地曝露該氧化物層對應於該第一區域及該第二區域之各者之一部分。
(15)根據(11)至(14)中任一項之方法，其進一步包含：在形成該氧化物層之後選擇性地移除該氧化物層之一部分，該部分對應於該第三區域。
(16)根據(15)之方法，其中使用水或水溶液移除該氧化物層之該部分，該部分對應於該第三區域。
(17)根據(12)至(16)中任一項之方法，其中將氧化石墨烯用作為該氧化物。
(18)根據(11)至(17)中任一項之方法，其中在形成該半導體層之後且在形成該源極電極及該汲極電極之前執行形成 該氧化物層。
(19)一種包含一顯示區段及一有機薄膜電晶體之顯示器，該顯示區段包含複數個像素，該有機薄膜電晶體充當該等像素之各者之一驅動裝置，該有機薄膜電晶體包含：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極；一源極電極及一汲極電極，其等設置於該半導體層上；及一導電層，其含有導電性歸因於還原而變化之氧化物，該導電層係設置於分別面該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域之各者中，且該源極電極及該汲極電極之各者係至少部分設置於該半導體層上。
(20)一種包含一顯示區段及一有機薄膜電晶體之顯示器，該顯示區段包含複數個像素，該有機薄膜電晶體充當該等像素之各者之一驅動裝置，該有機薄膜電晶體包含：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極、一源極電極及一汲極電極；及氧化物層，其設置於該源極電極以及該汲極電極與該半導體層之間，該氧化物層在分別面對該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域中展現導電性，且該氧化物層在該第一區域與該第二區域之間之一第三區域中展現絕緣性。
本發明含有關於在2011年10月12日向日本專利局申請之日本優先權專利申請案JP 2011-224949中所揭示者之標的，該案之全部內容以引用方式併入本文中。
熟習此項技術者應瞭解可取決於設計需求及其他因素而發生各種修改、組合、子組合及變更，只要該等修改、組合、子組合及變更屬於隨附申請專利範圍或其等效物之範疇內。
1‧‧‧有機薄膜電晶體(TFT)
2‧‧‧有機薄膜電晶體(TFT)
3a‧‧‧有機薄膜電晶體(TFT)
3b‧‧‧有機薄膜電晶體(TFT)
4‧‧‧有機薄膜電晶體(TFT)
5‧‧‧有機薄膜電晶體(TFT)
10‧‧‧基板
11‧‧‧閘極電極/基板(圖11)
12‧‧‧閘極絕緣膜
13‧‧‧有機半導體層
13a‧‧‧通道
14‧‧‧氧化石墨烯(GO)層
14a‧‧‧還原之氧化石墨烯(r-GO)層
14b‧‧‧還原之氧化石墨烯(r-GO)層
15‧‧‧導電膜
15A‧‧‧源極電極
15B‧‧‧汲極電極
110‧‧‧光罩/顯示區域(圖11)
110a‧‧‧開口
120‧‧‧信號線驅動電路
120A‧‧‧信號線
130‧‧‧掃描線驅動電路
130A‧‧‧掃描線
140‧‧‧像素驅動電路
300‧‧‧影像顯示螢幕區段
310‧‧‧前面板
320‧‧‧濾光玻璃
410‧‧‧閃光發射區段
420‧‧‧顯示區段
430‧‧‧選單切換器
440‧‧‧快門釋放裝置
510‧‧‧主體區段
520‧‧‧鍵盤
530‧‧‧顯示區段
610‧‧‧主體區段
620‧‧‧透鏡
630‧‧‧開始/停止切換器
640‧‧‧顯示區段
710‧‧‧上外殼
720‧‧‧下外殼
730‧‧‧耦合區段
740‧‧‧顯示器
750‧‧‧子顯示器
760‧‧‧圖像燈
770‧‧‧相機
810‧‧‧顯示區段
820‧‧‧非顯示區段
830‧‧‧操作區段
D1‧‧‧區域
D2‧‧‧區域
D3‧‧‧區域
圖1係圖解說明根據本發明之一實施例之一有機TFT(底部閘極/頂部接觸)之一示意組態之一橫截面圖。
圖2A至圖2C係以一程序順序圖解說明製造圖1中圖解說明之有機TFT之一方法之橫截面圖。
圖3A及圖3B係圖解說明繼圖2C之程序之後的一程序之橫截面圖。
圖4係圖解說明繼圖3B之程序之後的一程序之一橫截面圖。
圖5A及圖5B係圖解說明繼圖4之程序之後的一程序之橫截面圖。
圖6係圖解說明根據一修改例1之一有機TFT之一示意組態之一橫截面圖。
圖7A及圖7B係用以描述製造圖6中圖解說明之有機TFT之一方法之橫截面圖。
圖8及圖8B係各圖解說明根據一修改例2之一有機TFT(頂部閘極/頂部接觸)之一示意組態之橫截面圖。
圖9係圖解說明根據一修改例3之一有機TFT(底部閘極/底部接觸)之一示意組態之一橫截面圖。
圖10係圖解說明根據一修改例4之一有機TFT(頂部閘極/ 底部接觸)之一示意組態之一橫截面圖。
圖11係圖解說明根據該實施例及該等修改例之各者中之有機TFT之一應用實例之一顯示器之一驅動電路組態之一示意圖。
圖12係圖解說明根據該實施例及該等修改例之各者之一顯示器之一應用實例1之一外觀之一透視圖。
圖13A及圖13B係各圖解說明一應用實例2之一外觀之透視圖，即，圖13A圖解說明自正面觀看時之外觀，且圖13B圖解說明自背面觀看時之外觀。
圖14係圖解說明一應用實例3之一外觀之一透視圖。
圖15係圖解說明一應用實例4之一外觀之一透視圖。
圖16A至圖16G係一應用實例5之視圖，即，分別係處於一打開狀態中之一正視圖、處於打開狀態中之一側視圖、處於一閉合狀態中之一正視圖、一左側視圖、一右側視圖、一俯視圖及一仰視圖。
圖17A及圖17B係各圖解說明一應用實例6之一外觀之透視圖。
1‧‧‧有機薄膜電晶體(TFT)
10‧‧‧基板
11‧‧‧閘極電極
12‧‧‧閘極絕緣膜
13‧‧‧有機半導體層
13a‧‧‧通道
14‧‧‧氧化石墨烯(GO)層
14a‧‧‧還原之氧化石墨烯(r-GO)層
14b‧‧‧還原之氧化石墨烯(r-GO)層
15A‧‧‧源極電極
15B‧‧‧汲極電極
D1‧‧‧區域
D2‧‧‧區域
D3‧‧‧區域

Claims (20)

  1. 一種有機薄膜電晶體，其包括：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極；一源極電極及一汲極電極，其等之各者至少部分設置於該半導體層上；及一導電層，其含有導電性歸因於還原而變化之氧化物，該導電層係設置於分別面對設置於該半導體層上之該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域之各者中。
  2. 如請求項1之有機薄膜電晶體，其中在該半導體層上於該第一區域、該第二區域及該第一區域與該第二區域之間之一第三區域上方設置含有該氧化物之一層氧化物層，藉由還原該氧化物層之一選擇性部分而組態該導電層，該選擇性部分對應於該第一區域及該第二區域之各者，及在該氧化物層之該第三區域中展現絕緣性。
  3. 如請求項1之有機薄膜電晶體，其中該氧化物係氧化石墨烯。
  4. 如請求項1之有機薄膜電晶體，其中該源極電極及該汲極電極之各者係圖案化為與該導電層之形狀相同之一形狀。
  5. 如請求項1之有機薄膜電晶體，其中 該閘極電極係設置於一基板上之一選擇性區域中，及該半導體層係設置於該閘極電極上，且一閘極絕緣膜內插於該半導體層與該閘極電極之間。
  6. 一種有機薄膜電晶體，其包括：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極、一源極電極及一汲極電極；及一層氧化物層，其設置於該源極電極以及該汲極電極與該半導體層之間，該氧化物層在分別面對該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域中展現導電性，且該氧化物層在該第一區域與該第二區域之間之一第三區域中展現絕緣性。
  7. 如請求項6之有機薄膜電晶體，其中該氧化物層含有導電性歸因於還原而變化之氧化物。
  8. 如請求項7之有機薄膜電晶體，其中該氧化物層係藉由還原其對應於該第一區域及該第二區域之各者之一選擇性部分而組態。
  9. 如請求項7之有機薄膜電晶體，其中該氧化物係氧化石墨烯。
  10. 如請求項6之有機薄膜電晶體，其中該源極電極及該汲極電極係設置於該半導體層上，且該氧化物層內插於該源極電極以及該汲極電極與該半導體層之間。
  11. 一種製造一有機薄膜電晶體之方法，該方法包括：形成由一有機材料製成之一半導體層；形成一閘極電極； 形成一源極電極及一汲極電極；及形成一層氧化物層，該氧化物層在其中分別形成該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域中展現導電性，該氧化物層在該第一區域與該第二區域之間之一第三區域中展現絕緣性。
  12. 如請求項11之方法，其中在形成該氧化物層期間使用導電性歸因於還原而變化之氧化物。
  13. 如請求項12之方法，其中在形成該氧化物層期間，在該第一區域至該第三區域上方形成由該氧化物製成之氧化物膜，且接著使該氧化物膜在該第一區域及該第二區域中經歷一還原處理。
  14. 如請求項13之方法，其中在該還原處理中選擇性地曝露該氧化物層對應於該第一區域及該第二區域之各者之一部分。
  15. 如請求項11之方法，其進一步包括：在形成該氧化物層之後選擇性地移除該氧化物層之一部分，該部分對應於該第三區域。
  16. 如請求項15之方法，其中使用水或一水溶液移除該氧化物層之該部分，該部分對應於該第三區域。
  17. 如請求項12之方法，其中將氧化石墨烯用作為該氧化物。
  18. 如請求項11之方法，其中在形成該半導體層之後且在形成該源極電極及該汲極電極之前執行形成該氧化物層。
  19. 一種包含一顯示區段及一有機薄膜電晶體之顯示器，該 顯示區段包含複數個像素，該有機薄膜電晶體充當該等像素之各者之一驅動裝置，該有機薄膜電晶體包括：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極；一源極電極及一汲極電極，其等設置於該半導體層上；及一導電層，其含有導電性歸因於還原而變化之氧化物，該導電層係設置於分別面該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域之各者中，且該源極電極及該汲極電極之各者係至少部分設置於該半導體層上。
  20. 一種包含一顯示區段及一有機薄膜電晶體之顯示器，該顯示區段包含複數個像素，該有機薄膜電晶體充當該等像素之各者之一驅動裝置，該有機薄膜電晶體包括：一半導體層，其由一有機材料製成；一閘極電極、一源極電極及一汲極電極；及一層氧化物層，其設置於該源極電極以及該汲極電極與該半導體層之間，該氧化物層在分別面對該源極電極及該汲極電極之一第一區域及一第二區域中展現導電性，且該氧化物層在該第一區域與該第二區域之間之一第三區域中展現絕緣性。
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