TWI430342B - 疊層結構、電子裝置、及顯示裝置 - Google Patents

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Description

疊層結構、電子裝置、及顯示裝置
本發明有關於一種疊層結構、使用疊層結構之電子裝置、製造疊層結構及電子裝置之方法及顯示裝置。
這些年來，已對使用有機半導體材料之有機薄膜電晶體做詳盡的研究。在電晶體中使用有機半導體材料的優點包括彈性及增加的電晶體面積、因電晶體簡單的層結構造成之簡化的製程及可能使用便宜之製造裝備。
此外，藉由利用印刷方法，可以比相關技藝之以矽為基礎的半導體之光微影技術便宜許多地製造有機薄膜電晶體。此外，藉由利用印刷方法，旋塗或浸入，可輕易地形成薄膜或電路。
指示薄膜電晶體之性能的參數之一為啟通(ON)狀態中之電流與關閉(OFF)狀態中之電流的比率，通常以Ion/Ioff表示。在薄膜電晶體中，流經源極電極及汲極電極的飽和電流Ids係以下列方程式(1)來表示。
Ids=μ Cin W(VG -Vth)2 /2L　...(1)
在方程式(1)中，μ代表場效遷移率、Cin 代表閘極絕緣薄膜之每單位面積的電容、W代表通道寬度、L代表通道長度、VG 代表閘極電壓及Vth代表臨限電壓。
此外，Cin 係以下列方程式(2)表示。
Cin =ε‧ε0 /d　…(2)
在方程式(2)中，ε代表閘極絕緣薄膜的特定介電常數、ε0 代表真空中的特定介電常數及d代表閘極絕緣薄膜的厚度。
從方程式(1)很清楚地，為了增加ON狀態電流Ion，下列方式為有效：
1.增加場效遷移率μ、
2.縮短通道長度L、
3.增加通道寬度W。
場效遷移率μ強烈地取決於材料性質，且已詳盡地進行材料研發以增加場效遷移率μ。
通道長度L係由裝置結構所決定，因此藉由變更裝置結構來試圖增加ON電流Ion。在相關技藝中，已知藉由縮短源極電極與汲極電極之間的距離來縮短通道長度L。
針對有機半導體材料，與如矽半導體之無機半導體材料相比，為了增加場效遷移率μ，通常要求通道長度L小於10μm，且較佳小於5μm。已知光微影技術，其常用於矽程序中，為能夠精確地縮短源極電極與汲極電極間之距離的方法之一。
通常，光微影技術包括下列步驟：
1.施加光阻層於具有薄膜層的基板上(光阻施加步驟)、
2.加熱以移除溶劑(預烘烤步驟)、
3.透過硬遮罩照射紫外線，硬遮罩係藉由以雷射束或電子束依照圖案資料寫入而獲得(曝光步驟)、
4.以鹼性溶液移除曝光區域中阻劑(顯影步驟)、
5.藉由加熱來硬化(固化)在非曝光區域(圖案部分)中之光阻(後烘烤步驟)、
6.將目前製造出的結構浸入蝕刻溶液中或將目前製造出的結構暴露在蝕刻氣體中，以移除無阻劑之區域中的薄膜層(蝕刻步驟)以及
7.以鹼性溶液或氧基移除阻劑(阻劑移除步驟)。
在形成所希望的薄膜之後，重複上述步驟以完成電子裝置之製造。
然而，光微影程序需要昂貴的裝備，且涉及複雜的製造步驟，因此需要長製造時間。這些導致高製造成本。
為了降低製造成本，最近已有嘗試藉由印刷來形成電極圖案，如噴墨印刷。由於當使用噴墨印刷時可質些寫入電極圖案，材料利用率為高，且可簡化製程並降低成本。然而，難以減少噴墨印刷中射出之末水量，且若進一步考量墨水定位精確度，其與機械容限有關，難以形成具有小於30μm的尺寸之圖案。因此難以僅用噴墨印刷來製造出高度精確的裝置，像具有短通道長度的電晶體。所以，為了製造高度精確的裝置，需要發展新的方法，例如，可用來處理墨水滴朝其射出之基板的表面。
例如，日本公開專利申請案2006-278534(後稱為參考案1)揭露在閘極絕緣薄膜上疊層薄膜的技術，其中薄膜係由具有透過紫外線調整之不同的表面自由能量位準之材料所形成。根據此技術，在藉由紫外線光線形成具有不同表面自由能量之區域後，藉由噴墨印刷在疊層薄膜上形成電極圖案。
然而，由於具有高表面自由能量的區域及具有低表面自由能量的區域係在相同平面上，且由在相同平面上的界線分隔開，當噴墨射出速度很高時，墨水會超過界線；這導致具有高表面自由能量的區域及具有低表面自由能量的區域間的界線波動，並導致通道長度無法被明確地界定。因此，電子裝置的性質會變動。
亦即，在參考案1中所揭露的技術中，由於具有高表面自由能量的區域及具有低表面自由能量的區域間之界線為在相同平面上的一維線，例如，當噴墨射出速度為高時，墨水會超過界線；這導致通道長度無法被明確地界定，因而造成電子裝置性質之變動。
例如，日本公開專利申請案2003-518332(後稱為參考案2)揭露一種形成二維界線的技術，其可用來解決此問題。根據此技術，可形成具有低表面自由能量的聚醯亞胺隔岸(bank)；因此具有高表面自由能量之區域及具有低表面自由能量的區域不再相同平面上。所以，射入具有高表面自由能量的區域中之親水性墨水會被隔岸阻止，因此有明確界定的通道長度。
在參考案2中所揭露的技術較佳，因藉由高度差明確界定具有高表面自由能量之區域及具有低表面自由能量的區域間的界線，且清楚分離具有高表面自由能量之區域及具有低表面自由能量的區域。然而，此技術涉及隔岸之形成，且為了形成此隔岸，需使用包括複雜製造步驟的光微影技術，使製造成本變高。因此，減少以印刷程序(例如噴墨程序)製造電子裝置所帶來的好處。
例如，日本公開專利申請案2004-141856(後稱為參考案3)揭露一種形成內縮而非隔岸的技術。根據此技術，無須在表面上完全阻止射出的墨水滴，多餘的墨水可擴散至內縮部，但仍可形成明確界定的界線。
在參考案3中所揭露的技術較佳，因能夠有效阻止墨水的線係由內縮來界定。然而，此技術涉及內縮的形成，且為了形成此內縮，需使用包括複雜製造步驟的光微影技術，使製造成本變高。因此，減少以印刷程序(例如噴墨程序)製造電子裝置所帶來的好處。
如上述，在相關技藝中，形成具有高表面自由能量的區域及具有低表面自由能量的區域，以縮短薄膜電晶體之通道長度。然而，無法獲得能夠清楚分離具有高表面自由能量的區域及具有低表面自由能量的區域的界線，這因此導致電子裝置之性能的變動。雖已提出一些方法來解決此問題，這些方法需要光微影技術，導致複雜的製程與高製造成本，這與用印刷程序來製造電子裝置之技術所帶來的優點互相矛盾。
如上述，在相關技藝中，光微影技術長用來形成半導體裝置及電子裝置中的互連圖案。由於光微影技術需要昂貴的裝備並涉及複雜的製程，因此需長製造時間，製造成本變高。
為了減少製造成本，最近形成互連圖案的另一種技術已受到關注，其中包括金屬粒子的散佈液體(此液體於後稱為「金屬粒子散佈液體」)係直接施加至基板。
例如，日本公開專利申請案H03-281783(後稱參考案4)揭露一種技術，其中直徑從0.001μm至0.1μm的金屬超微粒子係均勻且高度散佈於有機溶劑中，以形成金屬膏，金屬膏係塗敷在基板的表面上，烘烤且弄乾，因而形成具有0.01至1μm厚之金屬薄膜。此種金屬超微粒子亦稱為「奈米金屬墨水」。
然而，從金屬粒子散佈液體所形成之互連圖案，其係藉由將奈米金屬墨水，亦即金屬超微粒子，散佈於水或有機溶劑中而獲得，與藉由先前技藝中之蒸發或噴濺所形成的互連圖案相比，對下層基板具有低黏性。此外，隨著薄膜電晶體之大小不斷降低，從金屬粒子散佈液體(其可用於塗覆或液滴射出)所形成之電極亦需有高圖案準確性，且黏性亦為重要的問題。
日本公開專利申請案2005-159143(後稱參考案5)揭露一種藉由液滴射出之形成互連圖案之技術，互連圖案為小型化且對於基板之表面具有好的黏性。根據此技術，互連圖案係形成在具有凸部與凹部之區域中，透過半導體領域相關技藝中皆知之乾蝕刻、結霜處理、或噴砂粗糙化基板的表面而獲得凸部與凹部。
然而，在此技術中，凸部與凹部不僅形成於互連圖案形成的區域中，亦形成在功能薄膜上，其具有互連圖案之區域表面的凸部與凹部的形狀，因此，當薄膜電晶體具有底部閘極結構時，凸部與凹部留在閘極電極的表面上，這因而減少介電質力電壓，並降低閘極電極上所形成之閘極絕緣薄膜的表面性質。因此，當形成稠五苯或其他有機晶體半導體材料結構時，遷移率會減少。
日本公開專利申請案2006-114579(後稱參考案6)及日本公開專利申請案2007-043131(後稱參考案7)揭露一種在導電層及下層之間形成中間層之方法，以增進黏性，其中導電層係從包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成。
然而，此技術涉及形成中間層之一額外的步驟，且此與直接施加包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體的技術之優點有矛盾，如低成本及較少的製造步驟。
日本公開專利申請案2003-315813(後稱參考案8)揭露一種技術，其中藉由液滴射出機構在配置包括金屬粒子之第一液體材料於基板上以在基板上形成具有預定圖案之導電薄膜互連之前，將基板的表面控制成防液體材料，且藉由液滴射出機構在基板上配置與第一液體材料不同之第二液體材料，以形成中間層，增進導電薄膜互連對基板之黏性。
然而，藉由利用基板之防液體性來圖案化，難以獲得足夠的黏性。此外，此技術涉及形成中間層的一額外步驟，這與直接施加包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體的技術之優點有矛盾，如低成本及較少的製造步驟。
日本公開專利申請案2007-012590(後稱參考案9)揭露一種增進黏性之技術。在此技術中，在金屬粒子散佈液體(其包括金屬粒子、水及在室溫下為固態且具有2000至3000分子重量的固體散佈劑(或散佈劑))施加至基板的表面上之後，使用藉由從包括Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Ir、Sn、Cu、Ni、Fe、Co、Ti及In之一或更多的合金所形成之金屬粒子形成金屬薄膜，其中Ag之濃度為80至99.9%，且平均晶體粒子直徑為0.25μm。依此，可增進基板在塗覆材料側上的黏性。
然而，當形成小型互連時，希望能同時獲得基板在塗覆材料上之黏性及基板在具有結構側上之黏性，藉此獲得更高的黏性。
如上述，在相關技藝中，雖提出藉由使用金屬粒子散佈液體來形成互連圖案(導電層)之技術，會有互連圖案對基板之黏性不足且降低半導體性質的問題。此外，雖提出額外的技術來解決這些問題，這些技術增加製造步驟的數量，因此造成高製造成本。
本發明可藉決相關技藝之問題的一或更多。
本發明之一較佳實施例可提供其中具有高表面自由能量之區域及具有低表面自由能量之區域明確分離的疊層結構，且可輕易地以低成本加以形成。
本發明之另一較佳實施例可提供在下層及下層上的導電層之間具有高黏性的疊層結構，且可輕易地以低成本加以形成。
根據本發明之第一態樣，提供一種疊層結構，包含：可濕性可變層，包括具有第一薄膜厚度的第一表面自由能量區域，以及具有第二薄膜厚度的第二表面自由能量區域，該第二薄膜厚度小於該第一薄膜厚度，且藉由施加預定量的能量於該第二表面自由能量區域，使該第二表面自由能量區域的表面自由能量高於該第一表面自由能量區域的表面自由能量；以及形成在該可濕性可變層的該第二表面自由能量區域上的導電層。
較佳地，該疊層結構包含：該可濕性可變層，包括具有該第一薄膜厚度的該第一表面自由能量區域，以及具有該第二薄膜厚度的該第二表面自由能量區域，藉由施加該預定量的能量於該第二表面自由能量區域，使該第二表面自由能量區域的該表面自由能量高於該第一表面自由能量區域的該表面自由能量，該第二表面自由能量區域具有沿著該第一表面自由能量區域與該第二表面自由能量區域之間的邊界之溝槽；以及形成在該可濕性可變層的該第二表面自由能量區域上的該導電層。
較佳地，該疊層結構包含：該可濕性可變層，包括該第一表面自由能量區域，以及該第二表面自由能量區域，具有該表面自由能量，藉由施加該預定量的能量於該第二表面自由能量區域，使該表面自由能量高於該第一表面自由能量區域的該表面自由能量，其中複數個凹部係形成在該第二表面自由能量區域的一表面上；以及形成在該可濕性可變層的該第二表面自由能量區域上的該導電層。
較佳地，該第二表面自由能量區域之該第二薄膜厚度及該第一表面自由能量區域之該第一薄膜厚度間之差異大於或等於5nm，且小於或等於該第一薄膜厚度的10%。
較佳地，該可濕性可變層包括第一材料及第二材料，該第一材料的電性絕緣性質優於該第二材料的電性絕緣性質，以及施加預定量的能量所造成該第二材料之該表面自由能量的增加速率大於施加該預定量的能量所造成該第一材料之該表面自由能量的增加速率。
較佳地，該第二材料係由在側鏈上具有疏水基之聚合物所形成。
較佳地，該聚合物包括聚醯亞胺。
較佳地，該可濕性可變層係由摻合物所形成，包括具有主鏈及側鏈之聚醯亞胺，該側鏈控制可濕性並且在能量施加前導致低表面自由能量，僅具有主鏈之聚醯亞胺。
較佳地，該可濕性可變層係由摻合物所形成，包括聚醯胺酸，其為具有主鏈及側鏈之聚醯亞胺的先質，該側鏈控制可濕性並且在能量施加前導致低表面自由能量，聚醯胺酸，其為僅具有主鏈之聚醯亞胺的先質。根據本發明之第二態樣，提供一種電子裝置，包含：基板；電極；半導體層；以及絕緣層，其中該電極、該半導體層及該絕緣層係形成在該基板上，以及該電極包括疊層結構，其具有可濕性可變層，包括具有第一薄膜厚度的第一表面自由能量區域，以及具有第二薄膜厚度的第二表面自由能量區域，該第二薄膜厚度小於該第一薄膜厚度，且藉由施加預定量的能量於該第二表面自由能量區域，使該第二表面自由能量區域的表面自由能量高於該第一表面自由能量區域的表面自由能量；以及形成在該可濕性可變層的該第二表面自由能量區域上的導電層。
較佳地，複數個疊層結構堆疊在一起，其之間有該絕緣層。
較佳地，該些疊層結構之每一個的該可濕性可變層作為該絕緣層。
較佳地，複數個該電子裝置係配置於該基板上。
根據本發明之第三態樣，提供一種顯示裝置，包含：基板；電子裝置陣列，具有複數個電子裝置配置於該基板上；相對的基板；以及顯示單元，其中該些電子裝置的每一個包括電極；半導體層；以及絕緣層，其中該電極、該半導體層及該絕緣層係形成在該基板上，以及該電極包括疊層結構，其具有可濕性可變層，包括具有第一薄膜厚度的第一表面自由能量區域，以及具有第二薄膜厚度的第二表面自由能量區域，該第二薄膜厚度小於該第一薄膜厚度，且藉由施加預定量的能量於該第二表面自由能量區域，使該第二表面自由能量區域的表面自由能量高於該第一表面自由能量區域的表面自由能量；以及形成在該可濕性可變層的該第二表面自由能量區域上的導電層。
根據本發明之疊層結構，可提供能輕易地以低成本形成之疊層結構，且包括明確分離之具有高表面自由能量之區域及具有低表面自由能量之區域。
此外，可提供在下層及下層上的導電層之間具有高黏性的疊層結構，且可輕易地以低成本加以形成。
從下列較佳實施例的詳細說明並同時參照附圖，本發明之這些及其他目的、特徵及優點將變得更為清楚。
於下參照附圖說明本發明之較佳實施例。
第一實施例
第1圖為根據本發明之第一實施例的疊層結構之剖面圖。
如第1圖中所示，本發明之疊層結構包括基板11、可濕性可變層12、導電層13及半導體層14。可濕性可變層12包括高表面自由能量區域12a及低表面自由能量區域12b。高表面自由能量區域12a及低表面自由能量區域12b分別對應至本申請書中之申請專利範圍中之第二表面自由能量區域及第一表面自由能量區域。
基板11及在基板11上之可濕性可變層12構成第1圖中所示之疊層結構的核心部分。
在此，可濕性可變層12係由具有臨界表面張力之材料所形成，此臨界表面張力在藉由加熱施加能量，或藉由使用紫外線光、電子束、電漿或其他者時會改變。可濕性可變層12包括至少兩個具有不同臨界表面張力的區域。臨界表面張力亦稱為「表面自由能量」。在第1圖中，高表面自由能量區域12a具有相對高的臨界表面張力(表面自由能量)，且低表面自由能量區域12b具有相對低的臨界表面張力(表面自由能量)。
從製造小型化圖案的觀點來看，較佳使用紫外線光或電子束來執行能量施加。然而，當可濕性可變層12之材料為有機時，較佳使用紫外線光，因電子束會大幅破壞有機材料。
此外，相鄰的高表面自由能量區域12a之間有間隔，例如，間隔為1μm至5μm。另外，導電層13係形成在對應的高表面自由能量區域12a上，且半導體層14配置成至少與低表面自由能量區域12b接觸。
在本實施例中，較佳高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b由相同材料形成。此外，較佳高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b由一材料形成，此材料之表面自由能量在無紫外線光照射時為低，而在被紫外線光照射後為高。由於高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b由相同材料形成，可大幅簡化製程並減少材料費用，因此可以低成本提供電子裝置。
應注意到雖然可濕性可變層12的表面在第1圖之疊層結構中描繪成平坦的，如下數，當照射紫外線光於區域12a上以施加能量至區域12a使區域12a變成高表面自由能量區域時，高表面自由能量區域12a的厚度多多少少會減少，如第2圖中所示。
第2圖顯示本實施例之可濕性可變層在曝光於具有10J/cm2 之劑量的紫外線光下的原子力顯微照片。
如第2圖中所示，由於高表面自由能量區域12a之厚度的減少，高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b之間的邊界產生高度差(階梯)，藉此在邊界上形成隔岸。
亦即，第1圖中所示之疊層結構包含可濕性可變層12，其包括第一薄膜厚度之低表面自由能量區域12b及第二薄膜厚度之高表面自由能量區域12a。第二薄膜厚度變得小於第一薄膜厚度，且當施加預定量的能量於區域12a上時，高表面自由能量區域12a之表面自由能量變成高於低表面自由能量區域12b之表面自由能量。第1圖中所示的疊層結構進一步包含形成在可濕性可變層12之高表面自由能量區域12a中的導電層13。
第3圖為描繪高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b之間的邊界之放大剖面圖。
如第3圖中所示，溝槽沿著高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b間的邊界形成於高表面自由能量區域12a中。
注意到，於第3圖中，構件尤其在厚度方向中放大，以利說明。
第4圖為描繪第2圖及第3圖中之階梯(溝槽)的放大剖面圖。
如第4圖中所示，高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b之間有階梯，且溝槽沿著高表面自由能量區域12a(曝光在紫外線光下的區域)與低表面自由能量區域12b(末曝光在紫外線光下的區域)間的邊界形成於高表面自由能量區域12a(曝光在紫外線光下的區域)中。
由於高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b間之階梯以及沿著高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b間的邊界形成於高表面自由能量區域12a中之溝槽的組合，可防止落在高表面自由能量區域12a上的墨水滴擴散到低表面自由能量區域12b。
如第4圖中所示，由於高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b間有階梯，形成在高表面自由能量區域12a中之溝槽的深度係以低表面自由能量區域12b作為參照加以界定。
藉由噴墨射出之親水性墨水滴抵達並擴散於高表面自由能量區域12a上，其構成親水性表面。在相關技藝中，高表面自由能量區域12a及低表面自由能量區域12b係在相同平面上，且藉由高表面自由能量區域12a與構成疏水性表面的低表面自由能量區域12b間之邊界防止墨水滴的擴散。換言之，藉由親水性表面12a與疏水性表面12b的對比來防止墨水滴的擴散。
在本實施例中，除了親水性表面12a與疏水性表面12b的對比外，在高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b間的邊界上形成立體凸塊，所以可防止墨水擴散超過邊界。因此，高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b間之邊界可精確地形成直線，可明確地界定(例如在第1圖中所示之疊層結構中，導電層13的邊緣形狀為明確界定)電極圖案之邊緣的形狀，故可獲得性質上少有波動之電子裝置。例如，當第1圖中所示之疊層結構係應用至場效電晶體時，可明確界定場效電晶體之通道長度，這減少場效電晶體性質中的波動。
凸塊係源自於高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b間的厚度差。當凸塊厚度太小時，可預料到防止墨水擴散之效果會滿小的。如下述，從實驗中得知凸塊的高度較佳為5nm或更多。另一方面，當凸塊太高，可濕性可變層12之薄膜厚度減少許多，因而會降低電性絕緣性質。如下述，從實驗中得知凸塊的高度較佳為可濕性可變層12在施加能量前之原始薄膜厚度，亦即，低表面自由能量區域12b的薄膜厚度的10%或更少。
如下述，凸塊的厚度可經由材料選擇及經由紫外線光之劑量來加以控制。
凸塊之邊緣(如第2圖之懸崖)可為任何形狀，如錐形、倒錐形或垂直，只要墨水無法越過凸塊。一般而言，當紫外線光經由具有特定圖案之光遮罩照射時，藉由凸塊邊緣附近的干擾光線決定凸塊邊緣之形狀。因此，可藉由對遮罩圖案之厚度提供坡度來改變凸塊邊緣之形狀。
在上述中，半導體層14係描繪成配置在第1圖中所示之低表面自由能量區域12b上；然而，半導體層14可由防止電極間漏電之絕緣層所取代。此外，在第1圖中，半導體層14係描繪成覆蓋整個基板11；然而，可將半導體層14圖案化成僅位在兩相鄰的導電層13間。當半導體層14係形成在整個基板11上時，一般使用旋塗法，但當然可使用任何其他方法。當圖案化半導體層14時，可使用光微影技術，但亦可使用噴墨(印刷)、微接觸印刷(micro contact printing)、快乾印刷或凹板印花，且以低成本電子裝置之製造上較優異。
基板11可為玻璃基板或薄膜基板。例如，薄膜基板可為聚醯亞胺(PI)基板、聚醚碸(PES)基板、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)基板或聚對敘二甲酸乙二酯(PEN)基板。
在第1圖中所示的疊層結構中，可濕性可變層12可為從複數種材料形成的單層，或從單一材料所形成的單層。
替代地，可濕性可變層12可包括兩或更多層。在此情況中，例如，假設可濕性可變層12包括由第一材料所形成的第一層，及由第二材料所形成的第二層，第一層與第二層可形成為具有不同功能。例如，從增進絕緣性能的觀點來看，可形成可濕性可變層12，使得第一材料之電性絕緣性質優於第二材料之電性絕緣性質，且施加預定量的能量所造成第二材料之表面自由能量的增加速率大於施加該預定量的能量所造成第一材料之表面自由能量的增加速率。
替代地，可濕性可變層12可為自兩或更多材料所形成的單層。假設可濕性可變層12係藉由混合第一材料與第二材料所形成；藉由利用第一材料與第二材料之不同的材料性質，可形成可濕性可變層12以具有在可濕性可變層12的厚度方向中之材料分佈。例如，可形成可濕性可變層12，使第一材料之電性絕緣性質優於第二材料之電性絕緣性質，且施加如同紫外線光之能量所造成第二材料之表面自由能量的增加速率大於第一材料之表面自由能量的增加速率。
構成可濕性可變層12之材料可為有機材料或無機材料，但在考量到印刷方法的適合性時，有機材料較佳，印刷法能以低成本製造電子裝置。另外，為了增進絕緣性能，可增加微量的無機材料到有機材料中。
當可濕性可變層12形成在絕緣層上時，為了防止絕緣層受到紫外線光照射而被影響，可濕性可變層12較佳以具有比絕緣層之絕緣材料更大的吸收係數之材料所形成。
具有良好絕緣性質的有機材料包括聚醯亞胺、聚醯胺酸亞胺(polyamideimide)、環氧樹脂、矽倍半氧烷、聚間乙烯苯酚(poly(vinylphenol))、聚碳酸酯、以氟為基礎之樹脂、聚對二甲苯(poly para-xylylene)或聚乙烯丁醛(poly(vinyl butyral))。在此，聚間乙烯苯酚及聚乙烯醇可藉由適當的交鍊劑橋接。
具有良好絕緣性質的無機材料可包括TiO2 、SiO2 及其他者。
當使用適合用來以低成本製造裝置的印刷方法時，較佳使用聚合物材料做為具有較大的由如紫外線光之能量施加所造成的表面自由能量增加速率之材料。此外，聚合物材料較佳在側鍊上具有疏水基。由於在側鍊上之疏水基，當未被紫外線光照射時，薄膜的表面自由能量為低，而在被紫外線光照射而施加能量後，薄膜的表面自由能量變高。因此，紫外線照射前之表面自由能量與紫外線照射後之表面自由能量間能有很大的差異，亦即，可增加親水性表面12a與疏水性表面12b間之對比。
在本實施例中，由於具有可變臨界表面張力(表面自由能量)的材料即便被紫外線光某程度地切割仍具有堅固的結構，較佳將聚醯亞胺引進主鍊中，聚醯亞胺具有良好的填補能力。聚醯亞胺包括熱固聚醯亞胺，其係藉由加熱聚醯胺酸(polyamic acid)及可溶聚醯亞胺(其可溶於溶劑中)之脫水凝結反應中所產生。
可如下般形成可溶聚醯亞胺薄膜。首先，施加溶解於溶劑中之聚醯亞胺施加液體，接著在相對低的溫度下揮發溶劑，例如，低於200℃，並接著形成可溶聚醯亞胺薄膜。
對於熱固聚醯亞胺，由於除非溫度增高到足以產生脫水凝結反應，否則不會發生脫水凝結反應，一般需加熱到200℃或更高。因此，較佳使用可溶聚醯亞胺，因可溶聚醯亞胺具有高絕緣性質，且允許在低溫形成具有抗溶劑之薄膜。由於可溶聚醯亞胺不會產生未反應之聚醯胺酸或其他副產物的二酐(dianhydride)，不會發生聚醯亞胺脂電氣性質被這些雜質降低的情形。
可溶聚醯亞胺可溶解於例如γ-丁內酯(γ-butyrolactone)或N-甲基吡咯烷酮(N-Methylpyrrolidone)及N-二甲基乙醯胺(N-Dimethyl acetamide)中，其具有高極性。因此，當在可濕性可變層12上形成半導體層14時，若使用具有低極性的溶劑(如甲苯、二甲苯、丙酮、異丙醇)可防止可濕性可變層12被溶劑侵蝕。
在本實施例中，可濕性可變層12的厚度較佳從30nm至3μm，更佳地，從50nm至1μm。當可濕性可變層12太薄時，可濕性可變層12之大塊(bulk)性質會降低，如絕緣性質、氣體阻擋能力及防潮力。另一方面，當可濕性可變層12大於3μm時，可能會損害可濕性可變層12之表面形狀。
可由如CdSe、CdTe、Si之無機半導體形成半導體層14，或從有機低分子形成有機半導體，如稠五苯、蒽、四或酞花青的有機低分子、以聚乙炔為基礎之導電聚合物、以聚亞苯基為基礎之導電聚合物，如聚(p-亞苯基)及其衍生物、聚(亞苯基伸乙烯基)及其衍生物、雜環導電聚合物，如聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚呋喃及其衍生物或離子導電聚合物，如聚苯胺及其衍生物。
為了使可濕性可變層12之性質增進的效果顯著，半導體層14較佳以有機半導體形成。
可藉由施加包括導電材料的液體，並接著加熱所施加的液體且以紫外線光照射所施加的液體來形成導電層13。包括導電材料的液體可為藉由將導電材料溶解於溶劑中所獲得的溶液、藉由將導電材料之先質溶解於溶劑中所獲得的溶液、藉由將導電材料散佈於溶劑中所獲得的溶液或藉由將導電材料之先質散佈於溶劑中所獲得的溶液，如藉由散佈Ag、Au、Ni及其他金屬粒子於有機溶劑或水、摻雜聚苯胺(PANI)的水溶液或藉由於聚二氧乙烯噻吩(poly (ethylenedioxythiophene);PEDOT)中摻雜聚苯乙烯磺酸鹽(poly(styrenesulfonate);PSS)獲得之導電聚合物的水溶液中所獲得的散佈液體。
可藉由旋塗、浸塗、網版印刷、平版印刷或噴墨將包括導電材料的液體施加在可濕性可變層12的表面上。為了能輕易地受到可濕性可變層12的表面自由能量影響，較佳使用噴墨，因為噴墨供應很小的液滴。當使用常見印表機的噴頭，噴墨之影像解析度約為30μm，且定位準確度為±15μm。當利用可濕性可變層12之表面自由能量的差異，可形成比此圖案精細許多的圖案。尤其當需要形成精細圖案時，本實施例比先前技術更有優勢。
可以第5A圖及第5B圖中所示的裝置來進行紫外線光的照射。
第5A圖及第5B圖為描繪根據本發明之紫外線照射裝置的透視圖。
第5A圖及第5B圖中所示的紫外線照射裝置各包括光遮罩固定器94、基板台96及紫外線光源98。在第5A圖中所示的紫外線照射裝置中，顯示有固定在紫外線照射裝置中之光遮罩90及基板500。第5A圖及第5B圖中所示的紫外線照射裝置各進一步包括用於開啟並關閉光遮罩固定器94的未圖示機制，及用於調整光遮罩90及基板500間之角度與相對位置之未圖示機制。
在第5A圖及第5B圖中所示的紫外線照射裝置中，首先將光遮罩90固定在光遮罩固定器94中，將基板500固定在基板台96中，且光遮罩90及基板500係透過未圖示的吸附機制固接至光遮罩固定器94及基板台96。如第5A圖中所示，光遮罩90及基板500固接至紫外線照射裝置。
接著，關閉光遮罩固定器94，將光遮罩90及基板500帶到面對面的狀態。如第5B圖中所示，紫外線照射裝置之光遮罩固定器94為關閉的，驅動機制移動基板台96或光遮罩固定器94，以調整光遮罩90及基板500間之角度與相對位置。在調整後，將光遮罩90及基板500曝光於預定劑量之來自紫外線光源98之紫外線光。在曝光於紫外線光的期間，可使光遮罩90及基板500近距離互相接觸，或可在光遮罩90及基板500間提供小縫隙(所謂的「鄰近曝光」)。在以預定劑量曝光於紫外線光之後，打開光遮罩固定器94以釋放基板500的吸附機制，以移除基板500。
根據本實施例，在本實施例的疊層結構中，在低表面自由能量區域12b(第一表面自由能量)與高表面自由能量區域12a(第二表面自由能量)間的邊界上產生階梯(高度差)，高表面自由能量區域12a具有比低表面自由能量區域12b更高的表面能量，因為藉由紫外線光施加能量於區域12a上，且階梯的高度對應於低表面自由能量區域12b與高表面自由能量區域12a間之高度差。因此，清楚界定出低表面自由能量區域12b與高表面自由能量區域12a間之邊線。
此外，在本實施例中，可藉由噴墨或其他便宜的方法來形成具有此種清楚界定邊線之疊層結構，且無需使用光微影程序，其需要昂貴的設備並涉及複雜的製造步驟。所以，可以低成本製造本實施例的疊層結構。
在本實施例的疊層結構中，可濕性可變層包括第一材料與第二材料。第一材料的電性絕緣性質優於第二材料的電性絕緣性質，且能量施加所造成第二材料之表面自由能量的增加速率大於能量施加所造成第一材料之表面自由能量的增加速率。
因此，可清楚界定出低表面自由能量區域12b與高表面自由能量區域12a間之邊線，且本實施例的疊層結構有優越的電性絕緣性質。例如，當本實施例的疊層結構應用至場效電晶體時，可明確地界定場效電晶體之通道長度，場效電晶體性質少有波動，且場效電晶體有優越的電性絕緣性質。
在本實施例的疊層結構中，第二材料，其具有能量施加造成之較大表面能量增加率，係由側鍊上具有疏水基之聚合物所形成。因此，可藉由施加小量的能量來改變表面自由能量。
例如，側鍊上具有疏水基之聚合物可為包括聚醯亞胺之聚合物。藉由此材料，即使當照射紫外線光而施加能量時，可保持疊層結構之絕緣性質。
本實施例可提供包括基板、電極、半導體層及絕緣層的電子裝置，其中電極、半導體層及絕緣層係形成在基板上。由如上述之疊層結構來形成電極。
結果為可清楚界定低表面自由能量區域12b與高表面自由能量區域12a間之邊線，且明確界定電極圖案之邊緣形狀。因而可獲得具有很小性質波動之電子裝置。例如，當本實施例的疊層結構係應用至場效電晶體時，可明確地界定場效電晶體之通道長度，這減少場效電晶體性質之波動。
在包括本實施例之疊層結構的本實施例之電子裝置中，由於以有機半導體材料形成半導體層，可以不昂貴的方法，如印刷，以低成本製造電子裝置。
由於使用本實施例之疊層結構的本實施例之電子裝置具有閘極絕緣薄膜之堆疊結構及疊層結構，可保持疊層結構之絕緣性質，即使當照射紫外線光而施加能量時。
在使用本實施例之疊層結構的本實施例之電子裝置，由於可濕性可變層12亦作為絕緣薄膜來實現絕緣薄膜的功能，可以低成本提供具有高性能之電子裝置，如薄膜電晶體。
在本實施例之電子裝置中，由於本實施例之疊層結構係使用於複述電極層中，如薄膜電晶體之電子裝置的所有電極可具有高準確性及高密度。
範例1
執行一實驗以研究低表面自由能量區域及高表面自由能量區域間之高度差(階梯)之適當範圍值。
在此範例中，聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液，其在側鍊上具有疏水基，且其之表面自由能量因紫外線光照射之能量施加而改變，係藉由旋塗施加於玻璃基板上。在烤箱中於100℃的溫度預加熱基板後，在180℃的溫度移除溶劑以形成可濕性可變層。接著，來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光係經由具有圖案之光遮罩照射於可濕性可變層上，藉此在可濕性可變層的相同表面上形成曝光區域及未曝光區域。
參照第2圖，其顯示本實施例中之可濕性可變層在曝光於具有10J/cm2 之劑量的紫外線光下的原子力顯微照片。
如第2圖中所示，曝光區域為高表面自由能量區域，其具有小於未曝光區域(低表面自由能量區域)厚度的厚度。因此，高表面自由能量區域的厚度因紫外線光的曝光而減少。
接著，使用原子力顯微術來測量高表面自由能量區域(曝光於紫外線光下的區域)與低表面自由能量區域(未曝光於紫外線下的區域)間的厚度差，亦即，高表面自由能量區域與低表面自由能量區域間的平均高度差對於紫外線曝光時間長度(紫外線曝光劑量)的相依性。
表1顯示厚度差對紫外線曝光劑量的相依性。
概括於表1中之測量結果亦包括在曝光於紫外線光下之區域中奈米銀墨水的接觸角度。
亦對當奈米銀墨水從噴墨射出到高表面自由能量區域時，高表面自由能量區域(曝光於紫外線光下的區域)與低表面自由能量區域(未曝光於紫外線下的區域)間的邊界上之墨水滴止住情況做測量。
如表1中所示，當紫外線光的曝光劑量增加時，高表面自由能量區域(曝光於紫外線光下的區域)與低表面自由能量區域(未曝光於紫外線下的區域)間的平均高度差亦增加；因此，可藉由改變紫外線光的曝光劑量來實現任何希望的高度差。
另一方面，當紫外線光的曝光劑量增加時，奈米銀墨水之接觸角度減少，使得曝光於紫外線光之原先疏水性區域變成親水性。當紫外線光的曝光劑量小於5J/cm2 時，平均高度差為小，並且液滴擴散超過曝光區域與未曝光區域間之邊線；因此，無法清楚區別曝光區域與未曝光區域。
當紫外線光的曝光劑量為5J/cm2 時，在液滴降落後，雖仍有部分液滴擴散超過邊線，但許多液滴留在曝光區域中。
當紫外線光的曝光劑量等於或大於7J/cm2 時，所有的液滴完全留在曝光區域(高表面自由能量區域)中，且無液滴擴散至未曝光區域(低表面自由能量區域)。當紫外線光的曝光劑量等於或大於7J/cm2 時，奈米銀墨水之接觸角度約為5°，且薄膜表面變成親水性；因此，液滴可輕易地潤濕薄膜表面並在降落於薄膜表面後擴散。然而，由於高表面自由能量區域(曝光於紫外線光下的區域)與低表面自由能量區域(未曝光於紫外線下的區域)間的邊線上之厚度差，所有液滴完全留在曝光區域(高表面自由能量區域)中，且無液滴擴散超過邊線。
從表1中所示的測量結果，5nm的平均高度差為限制降落後之液滴的界線。亦即，當高表面自由能量區域與低表面自由能量區域間的平均高度差等於或大於5nm時，液滴降落後可完全侷限於高表面自由能量區域中。
範例2
執行一實驗以進一步研究低表面自由能量區域及高表面自由能量區域間之高度差(階梯)之適當範圍值。
在此範例中，在整個玻璃基板上藉由真空蒸發製造鋁電極。
接著，施加如範例1中之相同的材料，在烤箱中以180℃的溫度加熱基板以形成400nm之可濕性可變層。接著，(來自額外高壓水銀燈)具有小於300nm波長的紫外線光係以各種劑量照射於可濕性可變層上。
接著，藉由真空蒸發透過具有直徑為1mm的孔之遮罩圖案來於曝光基板上製造鋁電極。接著，對此結構施加電壓，其中整個玻璃基板上的鋁電極作為下電極，而具有1mm直徑的鋁電極作為上電極，以測量可濕性可變層之漏電流(亦即，流經可濕性可變層之厚度方向的電流)。
表2顯示可濕性可變層的漏電流對於低表面自由能量區域及高表面自由能量區域間之高度差的相依性結果。
表2亦呈現相對平均高度差，其係界定為平均高度差與400nm薄膜厚度之比率。
如表2中所示，當高表面自由能量區域(曝光於紫外線光下的區域)與低表面自由能量區域(未曝光於紫外線下的區域)間的相對平均高度差小於或等於7.8%時，漏電流實質上與未被紫外線光照射的相同。然而，當相對平均高度差超過12%時，漏電流逐漸增加，且當相對平均高度差為16.3%時，在測量下的所有取樣中漏電流非常大。
因此，從表2中所示的測量結果得知12%的相對平均高度差為可容忍之漏電流的界線。
範例3
使用其他材料執行與範例2相同的實驗，以研究低表面自由能量區域及高表面自由能量區域間之高度差(階梯)之適當範圍值。
在此範例中，如同範例2，在整個玻璃基板上藉由真空蒸發製造鋁電極。接著，藉由使用具有與範例2中所用之不同主鍊分子框的材料，詳言之，聚醯亞胺之γ-丁內酯(γ-butyrolactone)溶液，其在側鍊上具有烷基，且其之表面自由能量因紫外線光照射之能量施加而改變，係藉由旋塗施加於下層鋁薄膜上。在烤箱中於100℃的溫度預加熱基板後，在180℃的溫度移除溶劑以形成可濕性可變層。薄膜厚度為400nm。
接著，(來自額外高壓水銀燈)具有小於300nm波長的紫外線光係以各種劑量照射於可濕性可變層上，接著，藉由真空蒸發透過具有直徑為1mm的孔之遮罩圖案來於曝光基板上製造鋁電極。接著，對此結構施加電壓，其中整個玻璃基板上的鋁電極作為下電極，而具有1mm直徑的鋁電極作為上電極，以測量可濕性可變層之漏電流(亦即，傳導經過可濕性可變層之厚度方向的電流)。
表3顯示可濕性可變層的漏電流對於低表面自由能量區域及高表面自由能量區域間之高度差的相依性結果。
表3亦呈現界定為平均高度差與400nm薄膜厚度之比率的相對平均高度差。
比較表2及表3，可發現即使紫外線光之曝光劑量相同，可藉由改變可濕性可變層之材料的分子框來調整平均高度差。
如表3中所示，當高表面自由能量區域(曝光於紫外線光下的區域)與低表面自由能量區域(未曝光於紫外線下的區域)間的相對平均高度差小於或等於6.2%時，漏電流實質上與未被紫外線光照射的相同。然而，當相對平均高度差超過9.5%時，漏電流逐漸增加，且當相對平均高度差為11.7%時，在測量下的所有取樣中漏電流非常大。
因此，從表2及表3中所示的測量結果得知，無論材料為何，10%的相對平均高度差為可容忍之漏電流的界線。
範例4及對照範例1
第6圖為根據本實施例之範例4及對照範例1之有機電晶體的剖面圖。
如第6圖中所示之有機電晶體，其為電子裝置之一範例，包括薄膜基板21、閘極電極22、第二可濕性可變層24、源極-汲極電極25、有機半導體層26及第一可濕性可變層31。
在範例4中，以10J/cm2 之劑量的小於300nm波長的紫外線光(來自額外高壓水銀燈)照射以在第二可濕性可變層24上形成高表面自由能量區域。
在對照範例1中，以40J/cm2 之劑量的小於300nm波長的紫外線光(來自額外高壓水銀燈)照射以在第二可濕性可變層24上形成高表面自由能量區域。
如表2中所示，隨著紫外線光劑量的增加，平均高度差對薄膜厚度之比率增加。
此外，如表3中所示，隨著紫外線光劑量的增加，漏電流增加。
在範例4與對照範例1中，藉由改變紫外線光之劑量來研究紫外線光之劑量對電晶體特徵的影響。
在薄膜基板21上，如同範例1中，聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液，其在側鍊上具有疏水基，且其之表面自由能量因紫外線光照射之能量施加而改變，係藉由旋塗施加於玻璃基板上，以形成具有50nm厚度之第一可濕性可變層31。接著，來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光係以8J/cm2 的劑量經由光遮罩照射於可濕性可變層31上，以在可濕性可變層31上形成高表面自由能量區域。
接著，藉由噴墨，射出奈米銀墨水到高表面自由能量區域上，且以180℃之溫度加熱所得之結構，以形成具有50nm薄膜厚度的閘極電極22。在閘極電極22上，藉由旋塗施加聚醯亞胺溶液PI100(由馬魯珊(Maruzen)石油化學有限公司所製造)及如同範例1中所用的聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液的混合溶液，並以180℃之溫度加熱以形成具有400nm厚度之第二可濕性可變層24，且亦作為閘極絕緣薄膜。
接著，以10J/cm2 (範例4)或40J/cm2 (對照範例1)之劑量的小於300nm波長的紫外線光經由具有3μm間距的線形圖案之光遮罩照射，以在第二可濕性可變層24上形成高表面自由能量區域。
接著，藉由噴墨，射出奈米銀墨水到高表面自由能量區域上，且以180℃之溫度加熱所得之結構，以形成源極-汲極電極25。
接著，藉由噴墨使藉由在二甲苯與三甲苯的混合溶劑中溶解以下列化學式1代表的三苯胺(triarylamine)(有機半導體材料)而得的施加液體降落在通道長度部分，並在120℃的溫度烤乾，以形成具有30nm薄膜厚度之有機半導體層26。
因此製造出有機電晶體。在此有機電晶體中，第二可濕性可變層24亦作為閘極絕緣薄膜。
在範例4中，電極之圖案性能良好。經由電晶體特徵之評估得知在所得的有機電晶體中，開-關比Ion/Ioff，其為ON狀態之電流與OFF狀態之電流的比率，超過10000，且場效應遷移率為4×10-3 cm2 /V/s。
另一方面，在對照範例1中，關電流為大，且未獲得良好的電晶體特徵。猜測原因在於高表面自由能量區域(曝光於紫外線光下的區域)與低表面自由能量區域(未曝光於紫外線下的區域)間之平均高度差超過第二可濕性可變層24的薄膜厚度之10%，其亦作為閘極絕緣薄膜，漏電流變大。
範例5及對照範例1
第7圖為根據本實施例之範例5及對照範例2之有機電晶體的剖面圖。
在第7圖中，將相同參考符號分配給與第6圖中所示之相同的元件。
如第7圖中所示之有機電晶體，其為電子裝置之一範例，包括薄膜基板21、閘極電極22、絕緣層23、第二可濕性可變層24、源極-汲極電極25、有機半導體層26及第一可濕性可變層31。
在範例5中，以8J/cm2 之劑量的小於300nm波長的紫外線光(來自額外高壓水銀燈)照射以在第二可濕性可變層24上形成高表面自由能量區域。
在對照範例2中，以40J/cm2 之劑量的小於300nm波長的紫外線光(來自額外高壓水銀燈)照射以在第二可濕性可變層24上形成高表面自由能量區域。
如表2中所示，隨著紫外線光劑量的增加，平均高度差對薄膜厚度之比率增加。
此外，如表3中所示，隨著紫外線光劑量的增加，漏電流增加。
在範例5與對照範例2中，藉由改變紫外線光之劑量來研究紫外線光之曝光劑量對具有與範例4及對照範例1不同結構之電晶體特徵的影響。
在薄膜基板21上，如同範例1中，聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液係藉由旋塗施加於玻璃基板上，以形成具有50nm厚度之第一可濕性可變層31。接著，來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光係以8J/cm2 的劑量經由光遮罩照射於可濕性可變層31上，以在可濕性可變層31上形成高表面自由能量區域。
接著，藉由噴墨，射出奈米銀墨水到高表面自由能量區域上，且以180℃之溫度加熱所得之結構，以形成具有50nm薄膜厚度的閘極電極22。在閘極電極22上，藉由旋塗施加聚醯亞胺溶液PI213(由馬魯珊石油化學有限公司所製造)並以180℃之溫度加熱以形成具有500nm厚度之閘極絕緣層23。接著，類似地，如範例4中般，在閘極絕緣層23上從聚醯亞胺形成具有100nm厚度之第二可濕性可變層24。
接著，以10J/cm2 (範例5)或40J/cm2 (對照範例2)之劑量的小於300nm波長的紫外線光經由具有5μm間距的線形圖案之光遮罩照射，以在第二可濕性可變層24上形成高表面自由能量區域。
接著，藉由噴墨，射出奈米銀墨水到高表面自由能量區域上，且以180℃之溫度加熱所得之結構，以形成具有50nm厚度之源極-汲極電極25。
接著，與範例4相同的方式，形成有機半導體層26，並製造出有機電晶體。在此有機電晶體中，絕緣層23及第二可濕性可變層24亦作為閘極絕緣薄膜。
在範例5中，閘極電極及源極-汲極電極25之圖案性能良好。經由電晶體特徵之評估得知在所得的有機電晶體中，開-關比Ion/Ioff，其為ON狀態之電流與OFF狀態之電流的比率，超過10000，且場效應遷移率為3×10-3 cm2 /V/s。
另一方面，在對照範例2中，閘極漏電流(關電流)為大，開-關Ion/Ioff為1，且場效應遷移率在10-5 cm2 /V/s的程度。猜測原因在於高表面自由能量區域(曝光於紫外線光下的區域)與低表面自由能量區域(未曝光於紫外線下的區域)間之平均高度差超過第二可濕性可變層24的薄膜厚度之10%，其亦作為閘極絕緣薄膜，漏電流變大。
範例6
第8A及8B圖為根據本實施例之範例6的電子裝置陣列之剖面圖及平面圖。
在第8A及8B圖中，將相同參考符號分配給與第6圖及第7圖中所示之相同的元件，並省略重複說明。
在第8A及8B圖中，有電子裝置41，如有機電晶體，及源極電極25a與汲極電極25b。
在範例6中，電子裝置陣列包括複數個電子裝置41(有機電晶體)，各具有如範例4中之有機電晶體般相同的結構。詳言之，以二維陣列的方式將具有127μm元件間距之200×200有機電晶體41配置於基板21上。各有機電晶體41係以如同範例4般的方式形成。
經由電晶體特徵之評估，可得知有機電晶體41的平均場效應遷移率為1.3×10-3 cm2 /V/s。
因此，藉由在基板上配置複數個裝置，各使用本實施例的疊層結構，可簡化製程，且以低成本獲得電子裝置陣列，且其係從各具有高性能之薄膜電晶體所形成。
範例7
第9圖為根據本實施例之範例7的顯示裝置之剖面圖，其使用如範例6中之第8A圖及第8B圖中所示的電子裝置陣列。
在第9圖中，將相同參考符號分配給與第6圖、第7圖及第8A圖及第8B圖中所示之相同的元件，並省略重複說明。
第9圖中所示的顯示裝置包括作為相對基板之聚奈二甲酸乙二醇酯基板52、作為顯示元件之微膠囊51、氧化鈦粒子51a、油性藍色ISOPAR 51b、ITO透明電極53及聚乙烯醇(PVA)黏合劑54。
在範例7中，製造使用如第8A圖及第8B圖中所示的電子裝置陣列的顯示裝置。詳言之，藉由混合微膠囊51，其包括氧化鈦粒子51a及油性藍色ISOPAR 51b，及聚乙烯醇(PVA)水溶液而獲得之施加液體係施加於配置在聚奈二甲酸乙二醇酯基板52上的ITO透明電極53上，藉此形成包括微膠囊51及PVA黏合劑54之層。所獲得之基板與如第8A圖及第8B圖中所示的電子裝置陣列結合在一起，使基板21及ITO透明電極53在外側上。掃描信號用之驅動IC連接至與閘極電極22連結的匯流排，且資料信號用之驅動IC連接至與源極電極25a連結的匯流排。
當每0.5秒切換顯示之影像時，發現到可正確顯示靜態影像。
因此，藉由使用包括本實施例疊層結構的電子裝置陣列，藉由結合從薄膜電晶體所形成之電子裝置陣列，亦即，主動矩陣基板，及畫素顯示裝置，可獲得低成本之顯示裝置，且有優越之彈性。
範例8
執行一實驗以研究沿著低表面自由能量區域及高表面自由能量區域間之邊界的溝槽高度之適當值。
在此範例中，聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液，其在側鍊上具有疏水基，且其之表面自由能量因紫外線光照射之能量施加而改變，係藉由旋塗施加於玻璃基板上。在烤箱中於100℃的溫度預加熱基板後，在180℃的溫度移除溶劑以形成可濕性可變層。接著，來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光係經由具有圖案之光遮罩照射於可濕性可變層上，藉此在可濕性可變層的相同表面上形成曝光區域及未曝光區域。
參照第2圖，曝光於紫外線光下之區域(高表面自由能量區域)及未曝光於紫外線光下之區域(低表面自由能量區域)間之邊界為凹，藉此形成溝槽。本實施例中所述之聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液係藉由旋塗施加到鋁薄膜上。在烤箱中於100℃的溫度預加熱基板後，在180℃的溫度移除溶劑，以形成具有400nm厚度之可濕性可變層。
接著，來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光係以各種劑量照射於可濕性可變層上，藉此，各種曝光劑量之區域及未曝光區域形成在可濕性可變層的相同表面上。接著，藉由真空蒸發透過具有直徑為1mm的孔之遮罩圖案來在基板的曝光與未曝光區域上製造鋁電極。接著，對此結構施加電壓，其中整個玻璃基板上的鋁電極作為下電極，而具有1mm直徑的鋁電極作為上電極，以測量可濕性可變層之漏電流(亦即，流經可濕性可變層之厚度方向的電流)。此外，藉由噴墨射出奈米銀墨水滴從噴墨射出到被紫外線光曝光的區域中，並且對於高表面自由能量區域(曝光於紫外線光下的區域)與低表面自由能量區域(未曝光於紫外線下的區域)間的邊界上之墨水滴止住情況做測量。
測量結果顯示於表4中。
表4顯示可濕性可變層之漏電流及邊界上墨水滴之止住情況的測量結果。
如表4中所示，沿著低表面自由能量區域與高表面自由能量區域間之邊界的溝槽之平均深度隨紫外線光之曝光劑量增加。
此外，如表4中所示，當沒有溝槽時，墨水會擴散至曝光圖案的末端，但當形成有溝槽時，墨水止於曝光圖案之末端；因此，可形成良好墨水圖案。
當沿著低表面自由能量區域與高表面自由能量區域間之邊界的溝槽之平均深度除以可濕性可變層厚度(400nm)的比率小於或等於1%時，漏電流與未照射紫外線光實質上相同。
然而，當溝槽平均深度比率超過4.5%時，漏電流逐漸增加，當溝槽平均深度比率到達8.5%時，漏電流在測量下的所有取樣中皆非常大。
因此，從表4中所示的測量結果，可得知為約10%的溝槽平均深度除以可濕性可變層厚度為可容忍之漏電流的上限。
範例9
執行另一實驗以研究低表面自由能量區域及高表面自由能量區域間之高度差(階梯)之適當範圍值。
在此範例中，疊層結構係如同範例1般製造。
表5顯示在邊界上墨水滴止住情況的測量結果。
如表5中所示，因為溝槽係沿著低表面自由能量區域及高表面自由能量區域間之邊界形成在高表面自由能量區域中，整體墨水滴止住情況良好。然而，當平均高度差為5nm或更多，因溝槽的效果及階梯(高度差)的效果之結合，液滴完成留在邊界區域中。
因此，從表5中的測量結果可得知5nm之平均高度差為侷限降落後之液滴的界線。亦即，當高表面自由能量區域與低表面自由能量區域間之平均高度差等於或大於5nm時，液滴降落後完全侷限在高表面自由能量區域中。
第二實施例
第10圖為根據本發明之第二實施例的疊層結構之剖面圖。
如第10圖中所示，本實施例之疊層結構包括基板111、可濕性可變層112、導電層113及絕緣層114。可濕性
可變層112包括高表面自由能量區域112a及低表面自由能量區域112b，分別對應至本申請案之申請專利範圍中之第二表面自由能量區域及第一表面自由能量區域。
在第10圖中之疊層結構中，基板111可為玻璃基板、薄膜基板或可用來形成線路、電子裝置、電子裝置陣列或顯示裝置的其他者。例如，薄膜基板可為聚醯亞胺(PI)基板、聚醚碸(PES)基板、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)基板或聚對敘二甲酸乙二酯(PEN)基板。
在第10圖中之疊層結構中，可濕性可變層112係形成在基板111上、導電層113係形成在可濕性可變層112上及絕緣層114係形成在導電層113上。
在此，可濕性可變層112係由具有臨界表面張力之材料所形成，此臨界表面張力在藉由加熱，或藉由使用紫外線光、電子束、電漿或其他者而施加能量時會改變。可濕性可變層112包括至少兩個具有不同臨界表面張力的區域。臨界表面張力亦稱為「表面自由能量」。在第10圖中，高表面自由能量區域112a具有相對高的臨界表面張力(表面自由能量)，且低表面自由能量區域112b具有相對低的臨界表面張力(表面自由能量)。
雖須藉由加熱，或藉由使用紫外線光、電子束、電漿或其他者來施加能量於可濕性可變層112上以形成高表面自由能量區域112a，從製造小型化圖案的觀點來看，較佳使用紫外線光或電子束來執行能量施加。然而，當可濕性可變層112之材料為有機時，較佳使用紫外線光，因電子束會破壞有機材料並降低有機材料之絕緣性質。此外，當使用電子束時，生產量為低且須真空設備。相較之下，當使用紫外線光時，對有機材料破壞很低，可在空氣中一次執行曝光，且生產率為高；因此，可設計出所希望的製程。兩相鄰的高表面自由能量區域112a間的間隔對應至互連或半導體通道，其分隔電極。當使用紫外線光時，可形成小間隔，如在1μm至5μm的範圍中。
在將設置導電層113的可濕性可變層112的表面面積上，如下述，藉由照射紫外線光於可濕性可變層112的區域112a上，將被導電層113覆蓋之區域112a的部分改變成高表面自由能量區域112a，且在區域112a的部分上形成細微凹部，其具有1至2μm的直徑，及數奈米至數十奈米的深度。由於在將設置導電層113的可濕性可變層112的表面面積上形成細微凹部，因為半導體領域中皆知之表面粗糙性所衍生的固著效果(anchor effect)，可增進導電層113的黏性。
藉由施加包括金屬細微粒子之金屬粒子散佈液體於高表面自由能量區域112a(其中細微凹部係由紫外線光曝光而形成上)，可形成導電層113。結果因為固著效果，與仰賴具有凸塊結構之基板的疏水性質之圖案化方法相比，可獲得良好的黏性。
由於能夠增進黏性之細微凹部係以自對準方式形成，且僅在希望能防止導電層113分離的區域中。因此，並未實現兩相鄰導電層113之間的可濕性可變層112的表面的平坦性。當兩相鄰導電層113之間的可濕性可變層112之部分作為有機半導體材料時，由於兩相鄰導電層113之間的可濕性可變層112之部分具有低表面自由能量，可獲得較少物理性吸附(physisorbed)的水、較少極性基、良好的表面平坦性、較少電晶體特徵之降級及較佳的裝置結構。
通常，藉由氧或氮電漿處理或氬噴濺來進行預料會衍生出固著效果的表面處理。然而，在這些處理中，處理基板的整個表面。因此，當將形成有機半導體通道的部分受到相同的表面處理時，會破壞該部分的表面平坦性，因此惡化電晶體特徵。可用阻劑遮罩或金屬遮罩之遮罩方式來進行部分表面變更；然而，此方法涉及大量的處理步驟，且在移除阻劑遮罩後在處理中可能變更表面特徵，且進一步，圖案化準確度為低。
在本實施例中，可避免這些問題，且細微凹部係以自對準方式形成且僅在希望能防止薄膜分離的部分。
此外，在與導電層113近接觸之可濕性可變層112之表面的部分上之凹部係形成具有適當的表面粗糙度，以增進黏性。此種表面粗糙度不導致垂直方向中電壓電阻之降低，因此可用來增進與電子裝置之堆疊線路、閘極電極或源極/汲極電極的黏性。
在第10圖中的疊層結構中，可濕性可變層12可為從複數種材料形成的單層，或從單一材料所形成的單層。
替代地，可濕性可變層112可包括兩或更多層。在此情況中，例如，假設可濕性可變層12包括由第一材料所形成的第一層，及由第二材料所形成的第二層，第一層與第二層可形成為具有不同功能。例如，從增進絕緣性能的觀點來看，可形成可濕性可變層112，使得第一材料之電性絕緣性質優於第二材料之電性絕緣性質，且施加如紫外線光之的能量所造成第二材料之表面自由能量的增加速率大於第一材料之表面自由能量的增加速率。
替代地，可濕性可變層112可為自兩或更多材料所形成的單層。假設可濕性可變層112係藉由混合第一材料與第二材料所形成，藉由利用第一材料與第二材料之材料性質上的差異，可形成可濕性可變層112以具有在可濕性可變層112的厚度方向中之材料分佈。例如，可形成可濕性可變層112，使第一材料之電性絕緣性質優於第二材料之電性絕緣性質，且施加如紫外線光之能量所造成第二材料之表面自由能量的增加速率大於第一材料之表面自由能量的增加速率。
構成可濕性可變層112之材料可為有機材料或無機材料，但當使用印刷方法時，有機材料較佳，印刷法能以低成本製造裝置。另外，為了增進絕緣性能，可增加微量的無機材料到有機材料中。
當可濕性可變層112形成在絕緣層上時，為了防止絕緣層受到紫外線光照射而被影響，可濕性可變層112較佳以具有比絕緣層之絕緣材料更大的吸收係數之材料所形成。
具有良好絕緣性質的有機材料包括聚醯亞胺、聚醯胺酸亞胺(polyamideimide)、環氧樹脂、矽倍半氧烷、聚間乙烯苯酚(poly(vinylphenol))、聚碳酸酯、以氟為基礎之樹脂、聚對二甲苯(poly para-xylylene)或聚乙烯丁醛(poly(vinyl butyral))。在此，聚間乙烯苯酚及聚乙烯醇可藉由適當的交鍊劑橋接。
具有良好絕緣性質的無機材料可包括TiO2 、SiO2 及其他者。
當使用適合用來以低成本製造裝置的印刷方法時，較佳使用聚合物材料做為具有較大的由如紫外線光之能量施加所造成的表面自由能量增加速率之材料。此外，聚合物材料較佳在側鍊上具有疏水基。由於在側鍊上之疏水基，當未被紫外線光照射時，薄膜的表面自由能量為低，而在被紫外線光照射而施加能量後，薄膜的表面自由能量變高。因此，經紫外線照射前之表面自由能量與經紫外線照射後之表面自由能量間能有很大的差異，亦即，可增加親水性表面112a與疏水性表面112b間之對比。
在本實施例中，由於具有可變臨界表面張力(表面自由能量)的材料即便被紫外線光某程度地切割仍具有堅固的結構，較佳將聚醯亞胺引進主鍊中，聚醯亞胺具有良好的填補能力。因此，吸水性不太強，且絕緣性質良好，故可獲得具有高可靠度之疊層結構。
聚醯亞胺包括熱固聚醯亞胺，其係在藉由加熱聚醯胺酸(polyamic acid)及可溶聚醯亞胺(其可溶於溶劑中)之脫水凝結反應中所產生。
可如下般形成可溶聚醯亞胺薄膜。首先，施加溶解於溶劑中之聚醯亞胺施加液體，接著在相對低的溫度下揮發溶劑，例如，低於200℃，並接著形成可溶聚醯亞胺薄膜。
對於熱固聚醯亞胺，由於除非溫度增高到足以產生脫水凝結反應，否則不會發生脫水凝結反應，一般需加熱到200℃或更高。
取決於特定製程，可使用熱固聚醯亞胺或可溶聚醯亞胺。因使用聚醯亞胺，即使吸水性速率約為2%，絕緣性質為高且穩定，因此可確保高可靠度之絕緣性質，且能控制可濕性。
於下，參照第11圖及第12圖描述根據本實施例的聚醯亞胺結構。
第11圖為示意性顯示本實施例的聚合物材料的圖，能夠藉由能量施加在聚合物材料的表面上形成細微凹部。
第12圖為為示意性顯示作為對照範例的聚合物材料的圖，無法藉由能量施加在聚合物材料的表面上形成細微凹部。
在本實施例中，聚醯亞胺與其先質，聚醯胺酸，係由包括兩或更多種材料之摻合材料所形成。為了簡化，於下假設摻合材料包括兩種材料。
如第11圖中所示，能夠藉由如紫外線光之能量的施加而在表面上形成細微凹部的聚合物材料為兩種聚醯亞胺的摻合材料，詳言之，摻合材料包括具有主鍊88b但不具有控制可濕性的側鍊的聚醯亞胺，以及具有主鍊88a與控制可濕性並在能量施加前導至低表面自由能量的側鍊89之聚醯亞胺。
替代地，能夠藉由如紫外線光之能量的施加而在表面上形成細微凹部的聚合物材料為兩種聚醯胺酸的摻合材料，詳言之，摻合材料包括具有主鍊88b但不具有控制可濕性的側鍊的聚醯胺酸(聚醯亞胺之先質)，以及具有主鍊88a與控制可濕性並在能量施加前導至低表面自由能量的側鍊89之聚醯胺酸。
相比之下，在第12圖中所示的對照範例中，無法藉由如紫外線光之能量的施加而在表面上形成細微凹部的聚合物材料為聚醯亞胺或聚醯胺酸，其為聚醯亞胺之先質，其具有主鍊88與控制可濕性並在能量施加前導至低表面自由能量的側鍊89。如第12圖所示，當聚合物材料僅包括具有側鍊89之聚醯亞胺或聚醯胺酸，且當側鍊對主鍊之比例為高時，無法形成良好品質的薄膜，且因此，須藉由共聚作用來減少側鍊與主鍊之比例。
當合成聚醯亞胺或聚醯胺酸時，當以特定比率引進側鍊時，可控制表面自由能量，且可控制可濕性。尚不清楚藉由如紫外線光之能量的施加而在表面上形成細微凹部的特定機制。吾人認為相分離發生在薄膜形成期間，例如，摻合材料分離成具有側鍊之聚醯亞胺及不具有側鍊之聚醯亞胺，且具有側鍊之聚醯亞胺形成島狀。當施加如紫外線光的能量時，具有側鍊且形成島狀的聚醯亞胺會脫離，因而形成細微凹部。
為了產生相分離，需增加不具有側鍊之聚醯亞胺或聚醯胺酸對具有側鍊之聚醯亞胺或聚醯胺酸之比例，以重量百分比為單位。此外，可藉由紫外線光之曝光劑量來改變細微凹部之密度或深度。
在第11圖及第12圖中，作為其中輕易發生相分離的範例，將第11圖及第12圖中之主鍊描繪成分別具有不同的結構；然而，只要發生相分離，第11圖及第12圖中主鍊可具有相同框。
表6顯示本實施例之聚醯亞胺A及作比較的本實施例之聚醯亞胺B的表面粗糙度及橫切剝離測試的測量結果。
以旋塗施加聚醯亞胺A及聚醯亞胺B，且曝光出聚醯亞胺A及聚醯亞胺B的整個面積，同時改變紫外線光的曝光劑量，接著測量聚醯亞胺A及聚醯亞胺B的表面粗糙度。之後，施加金屬粒子散佈液體(奈米金屬墨水)，其係藉由散佈具有約30nm直徑的Ag粒子於水溶液中而獲得，以形成薄膜，且執行橫切剝離測試。
在上述測量中，以1500rpm執行旋塗。在於烤箱中以100℃的溫度於氮氣環境中預先烘烤後，在同樣的氮氣環境中於烤箱中以200℃的溫度後烘烤一小時。因此，可在聚醯亞胺A及聚醯亞胺B上分別形成各具有100nm厚度的可濕性可變層。
奈米金屬墨水的形成條件如下。在於烤箱中以100℃的溫度於空氣環境中預先烘烤後，在同樣的空氣環境中於烤箱中以200℃的溫度後烘烤一小時，因此形成不具有任何圖案的金屬薄膜。
如第6圖中所示，當紫外線光照射在由聚醯亞胺A所形成的可濕性可變層以變更表面粗糙度時，增進剝離行為。注意到，為了剝離行為之相對比較，曝光整個薄膜；在本實施例的疊層結構中，僅將形成導電層113的部分曝光於紫外線光。
在本實施例中，從絕緣性質與可靠性的觀點來看，較佳地，可濕性可變層112係由摻合材料所製成，包括僅具有主鍊而不具有控制可濕性的聚醘亞胺，以及具有主鍊且具有控制可濕性並在能量施加後導致低表面自由能量的聚醯亞胺。替代地，可濕性可變層112係由摻合材料所製成，包括僅具有主鍊而不具有控制可濕性的聚醯胺酸(聚醯亞胺的先質)，以及具有主鍊且具有控制可濕性並在能量施加後導致低表面自由能量的聚醯胺酸(聚醯亞胺的先質)。
然而，從防止薄膜剝離的觀點來看，只要發生上述島狀相分離，只要摻合材料包括僅具有主鍊而不具有控制可濕性的材料，以及具有主鍊且具有控制可濕性並在能量施加後導致低表面自由能量的材料，可濕性可變層，其構成疊層結構並並提供可濕性控制功能，亦可以環氧樹脂、氟樹脂、丙烯樹脂、聚間乙烯苯酚(poly(vinylphenol))或聚乙烯丁醛(poly(vinyl butyral))來形成；藉由這些材料，可藉由施加如紫外線光的能量來形成相同細微凹部。
在本實施例中，較佳地，可濕性可變層112的厚度從30nm到3μm，更佳從50nm到1μm。當可濕性可變層112太薄時，例如，小於30nm，會降低可濕性可變層112的大塊性質，如絕緣性能、氣體阻擋能力及防潮力。另一方面，當可濕性可變層112大於3μm時，可能會損害可濕性可變層112之表面形狀。
金屬粒子散佈液體可包括銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、鉍(Bi)、鉛(Pb)、銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鈦(Ti)或鋁(Al)、或上述材料之合金，或銀鹵化物的細微粒子。銀(Ag)與銅(Cu)為較佳，因其具有低電阻。
為了散佈材料，構成這些細微粒子的導電材料之表面可以有機材料或導電材料塗覆。塗覆材料較佳為導電性，但甚至當塗覆材料為絕緣材料時，可加熱移除塗覆材料。
此外，當細微粒子以銀(Ag)的合金或選自金(Au)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、釕(Ru)、銥(Ir)、錫(Sn)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鈦(Ti)及銦(In)之一或更多材料所形成，且Ag在合金中之原子濃度為80至99.9%，且平均晶體直徑為0.2至5μm時，可進一步增進本實施例中之疊層結構的黏性。
包括導電材料之液體可以旋塗、浸塗、網版印刷、平版印刷或噴墨印刷施加在可濕性可變層112上。為了能很容易地受可濕性可變層112的表面自由能量影響，較佳使用噴墨，因其噴墨供應小許多的液滴。此外，噴墨的材料利用率比旋塗的高許多，因而允許低成本程序。
注意到在第10圖中，雖絕緣層114係描繪成形成於導電層113上，在電子裝置或電子裝置陣列，及使用電子裝置或電子裝置陣列的顯示裝置中，可以半導體層取代絕緣層114。
可以第一實施例中第5A圖及5B圖中所示之裝置來進行紫外線光的照射。省略重複說明。
於下，參照附圖解釋本發明之特定範例。
範例1
第13A至13D圖為示意性描繪根據本實施例的疊層結構之形成的剖面圖。
首先，以旋塗施加側鍊上具有疏水基的熱固聚醯亞胺(聚醯亞胺A)之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液於以濕清理方式清理的玻璃基板上。熱固聚醯亞胺為包括僅具有主鍊而不具有控制可濕性的聚醯胺酸及具有主鍊且具有控制可濕性並在能量施加後導致低表面自由能量的聚醯胺酸之摻合材料。
熱固聚醯亞胺為以包括僅具有主鍊而不具有控制可濕性的聚醯胺酸及具有主鍊且具有控制可濕性並在能量施加後導致低表面自由能量的聚醯胺酸共聚而亞胺化的聚醯亞胺材料。
在本範例中，以1500rpm執行旋塗。在於烤箱中以100℃的溫度於氮氣環境中預先烘烤後，在同樣的氮氣環境中於烤箱中以200℃的溫度後烘烤一小時。因此形成亞胺化的聚醯亞胺層，獲得具有約100nm厚度的可濕性可變層132。
第13A圖為示意性描繪可濕性可變層132在玻璃基板131上之形成的剖面圖。
在第13A圖中所示的結構中，可濕性可變層132具有低表面自由能量，因為聚醯亞胺具有疏水性側鍊。可濕性可變層132與導電層133接觸，並構成設置於導電層133之下的絕緣下層。
接著，來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光係經由具有對應於互連圖案的開口之光遮罩135照射於可濕性可變層132上，並藉此在可濕性可變層132的相同表面上形成被紫外線光曝光之曝光區域及未被紫外線光曝光之未曝光區域。
第13B圖為示意性描繪紫外線光於經由光遮罩135曝光可濕性可變層132的剖面圖。
被紫外線光曝光之曝光區域構成高表面自由能量區域132a，且未被紫外線光曝光之未曝光區域構成由聚醯亞胺具有疏水性側鍊而導致之低表面自由能量區域132b。
在此範例中，紫外線光的曝光劑量為8J/cm2 。
接著，利用奧林巴斯(Olympus)奈米搜尋顯微鏡LEXT OLS3500觀察被紫外線光曝光的可濕性可變層132。
第14圖顯示以聚醯亞胺A形成之本範例中的可濕性可變層的表面之原子力顯微照片。
如第14圖中所示，在紫外線光曝光之高表面自由能量區域132a上，形成大量的凹部，各具有1到2μm之直徑，及數奈米到數十奈米的深度。可藉由紫外線光之曝光劑量來改變細微凹部的密度及深度。在本範例中，紫外線光曝光之高表面自由能量區域132a之算術平均表面粗糙度Ra約為6.4nm。認為是因大量的凹部而增進黏性。
注意到在此可使用用於液晶顯示器或PDP製造中的光微影設備來執行光微影接觸式印刷，或鄰近微影術。在光微影接觸式印刷中，圖案解析度為高，然而，因為薄膜表面近接觸，在某數量的製造循環後，須清理光遮罩。另一方面，在鄰近微影術中，由於在光遮罩與可濕性可變層132之間形成空隙，雖圖案解析度某程度上相對低，不會發生光微影接觸式印刷之光遮罩汙染。因此，鄰近微影術為較佳。在此，例如，光遮罩具有80μm的互連寬度及互連間之40μm的間隔。
接著，藉由噴墨選擇性射出金屬粒子散佈液體(奈米金屬墨水)，其係藉由散佈具有約30nm直徑的Ag粒子於水溶液中而獲得，於高表面自由能量區域132a上。
當使用噴墨時，可選擇性施加以相對昂貴Ag粒子形成的金屬粒子於高表面自由能量區域132a的區域(該處將形成導電層133)上；與旋塗及蝕刻相比，材料利用率為高，且可簡化製程並減少疊層結構之製造成本。亦即，噴墨適合以低成本製造疊層結構。
此外，由於使用水性金屬粒子散佈液體，金屬粒子散佈液滴散布在整個高表面自由能量區域132a上，因此無論噴墨滴大小為何可形成細微圖案。
此外，由於導電層133並非形成在疏水性區域上，導電層133與構成下層之可濕性可變層132間的黏性相對佳。另外，由於在將形成導電層133的高表面自由能量區域132a的部分上選擇性形成許多細微凹部，更進一步增進黏性。
接著，在於烤箱中以100℃的溫度於空氣環境中預先烘烤後，在同樣的空氣環境中於烤箱中以200℃的溫度後烘烤一小時，因此形成導電層133，其具有80μm的互連寬度、互連間之40μm的間隔與150nm的厚度。
第13C圖為示意性描繪在可濕性可變層132的高表面自由能量區域132a上導電層133之形成的剖面圖。
如第13C圖中所示，導電層133的表面為平坦與滑順，亦即，導電層133表面之形成不受到形成於構成下層的可濕性可變層132上之許多細微凹部的影響。膠帶測試的測量結果顯示沒有觀察到導電層133之剝離。
接著，為了保持導電層133之絕緣性質，以旋塗在導電層133上形成環氧樹脂絕緣層134。
第13D圖為示意性描繪在導電層133上絕緣層134之形成的剖面圖。
根據此範例，可藉由印刷，如旋塗或噴墨，來形成可濕性可變層132、導電層133及絕緣層134，故可以低成本製造疊層結構。
此外，藉由曝光於紫外線光下，由於在下層可濕性可變層132的高表面自由能量區域(第二表面自由能量區域)132a的部分上形成之大量的細微凹部，其係被紫外線光曝光且其上將設置導電層133，可經由簡單的製程以低成本製造疊層結構，其在由包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成的導電層133與設置在導電層133下方的可濕性可變層132的高表面自由能量區域(第二表面自由能量區域)132a間有高黏性。
此外，由於下層為具有藉由能量施加從低表面自由能量區域(第一表面自由能量區域)132b轉換成高表面自由能量區域(第二表面自由能量區域)132a的可濕性可變層132，且導電層133係形成在可濕性可變層132的高表面自由能量區域132a上，可增進導電層133與下層可濕性可變層132的高表面自由能量區域(第二表面自由能量區域)132a間的黏性，且可形成細微圖案。
此外，由於可濕性可變層112係由包括僅具有主鍊而不具有控制可濕性的聚醯亞胺，以及具有主鍊且具有控制可濕性並在能量施加後導致低表面自由能量的聚醯亞胺的摻合材料所製成，或替代地，可濕性可變層112係由摻合材料所製成，包括僅具有主鍊而不具有控制可濕性的聚醯胺酸(聚醯亞胺的先質)，以及具有主鍊且具有控制可濕性並在能量施加後導致低表面自由能量的聚醯胺酸(聚醯亞胺的先質)，藉由控制可濕性，可獲得具有高絕緣性質與可靠度之疊層結構。
另外，本實施例的疊層結構之製造方法包括藉由改變可濕性可變層132的臨界表面張力(表面自由能量)而形成高表面自由能量區域132a與低表面自由能量區域132b的步驟，以及藉由施加包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體於高表面自由能量區域132a上而在可濕性可變層132的高表面自由能量區域132a上形成導電層133的步驟。選擇性在將形成導電層133之可濕性可變層132的高表面自由能量區域132a上形成大量細微凹部，可進一步增進以包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成之導電層133與設置在導電層133下方之可濕性可變層132的高表面自由能量區域132a間的黏性，且可製造具有細微圖案之疊層結構。
因為細微凹部係藉由紫外線光的曝光而形成在將形成導電層133之可濕性可變層132的高表面自由能量區域132a上，可以低成本及高產率製造疊層結構，其中可進一步增進以包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成之導電層133與設置在導電層133下方之可濕性可變層132的高表面自由能量區域132a間的黏性，且可形成細微圖案。
由於以噴墨施加金屬粒子之金屬粒子散佈液體，可經由低成本的製程製造出具有高材料利用率的疊層結構，其中可進一步增進以包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成之導電層133與設置在導電層133下方之可濕性可變層132的高表面自由能量區域132a間的黏性，且可形成細微圖案。
由於細微凹部係藉由紫外線光的曝光而形成，可製造出具有高可靠度與低成本的疊層結構。
對照範例1
第15圖顯示以聚醯亞胺B形成之本範例中的可濕性可變層的表面之原子力顯微照片。
在本範例中，可溶聚醯亞胺(聚醯亞胺B)為以包括僅具有主鍊而不具有控制可濕性的聚醯胺酸及具有主鍊且具有控制可濕性並在能量施加後導致低表面自由能量的聚醯胺酸共聚而亞胺化的聚醯亞胺材料。
首先，如同範例1，以旋塗施加具有不同側鍊結構的聚醯亞胺(聚醯亞胺B)之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液於以濕清理方式清理的玻璃基板131上。
在本範例中，以1500rpm執行旋塗。在於烤箱中以100℃的溫度於氮氣環境中預先烘烤後，在同樣的氮氣環境中於烤箱中以200℃的溫度後烘烤一小時，因此移除可溶聚醯亞胺材料，並形成聚醯亞胺薄膜，獲得具有約100nm厚度的可濕性可變層132。
接著，來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光係經由具有對應於互連圖案的開口之光遮罩135照射於可濕性可變層132上，並藉此在可濕性可變層132的相同表面上形成被紫外線光曝光之曝光區域及未被紫外線光曝光之未曝光區域。在此範例中，紫外線光的曝光劑量為12J/cm2 。
在本範例中，與範例1不同，紫外線光曝光之高表面自由能量區域132a之算術平均表面粗糙度Ra為0.9nm，其非常小，亦即高表面自由能量區域132a為非常平滑的薄膜。
接著，與範例1相同，藉由噴墨選擇性射出由散佈Ag粒子而得的金屬粒子散佈液體(奈米金屬墨水)於高表面自由能量區域132a上。
接著，在於烤箱中以100℃的溫度於空氣環境中預先烘烤後，在同樣的空氣環境中於烤箱中以200℃的溫度後烘烤一小時，因此形成導電層133，其具有80μm的互連寬度、互連間之40μm的間隔與150nm的厚度。
膠帶測試的測量結果顯示出在形成於可濕性可變層132上之導電層133的部分有觀察到剝離。
猜測於紫外線光的曝光期間沒有在下層可濕性可變層132的高表面自由能量區域132a上形成大量的凹部，且在包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成之導電層133與設置在導電層133下方之可濕性可變層132的高表面自由能量區域132a間未產生足夠的黏性。
範例2
第16圖為描繪根據本實施例的範例2之疊層結構的形成之剖面圖。
第16圖中的疊層結構包括玻璃基板151、第一可濕性可變層152、第一導電層153、第一絕緣層154、第二可濕性可變層155、第二導電層156及第二絕緣層157。
第一可濕性可變層152包括高表面自由能量區域152a與低表面自由能量區域152b。第二可濕性可變層155包括高表面自由能量區域(第二表面自由能量區域)155a與低表面自由能量區域(第一表面自由能量區域)155b。
於下描述第16圖中所示之疊層結構的製造程序。
首先，以旋塗施加如同範例1中所用的在側鍊上具有疏水基的聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液於玻璃基板151上，以形成具有50nm厚度的第一可濕性可變層152。
接著，以具有8J/cm2 曝光劑量之來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光經由光遮罩照射於第一可濕性可變層152上，並藉此在第一可濕性可變層152上形成高表面自由能量區域152a。
接著，藉由噴墨選擇性射出包括Ag粒子的金屬粒子散佈液體於高表面自由能量區域152a上，且以200℃的溫度加熱所得之結構以形成具有80μm電極寬度與100nm厚度之第一導電層153。
接著，如同範例1，藉由旋塗施加環氧樹脂，以在第一導電層153上形成第一絕緣層154。
接著，以旋塗施加在側鍊上具有疏水基的聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液於第一絕緣層154上，以形成具有50nm厚度的第二可濕性可變層155。
接著，以具有8J/cm2 曝光劑量之來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光經由光遮罩照射於第二可濕性可變層155上，並藉此在第二可濕性可變層155上形成高表面自由能量區域155a。
接著，藉由噴墨選擇性射出包括Ag粒子的金屬粒子散佈液體於高表面自由能量區域155a上，且以200℃的溫度加熱所得之結構以形成具有100μm電極寬度與100nm厚度之第二導電層156。
接著，為了保持第二導電層156的絕緣性質，藉由旋塗施加環氧樹脂，以在第二導電層156上形成第二絕緣層157。
根據此範例，由於藉由印刷，如旋塗或噴墨，來形成第一可濕性可變層152、第一導電層153、第一絕緣層154、第二可濕性可變層155、第二導電層156及第二絕緣層157，可以低成本製造疊層結構。
此外，由於藉由曝光於紫外線光下而將形成導電層之下層可濕性可變層的高表面自由能量區域的部分上形成之大量的細微凹部，可以低成本製造疊層結構，其包括其間插入絕緣層的方式堆疊之由包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成的複數個導電層，且在導電層與下層可濕性可變的高表面自由能量區域間有高黏性。
範例3
本實施例的範例3有關於有機電晶體。
本範例之有機電晶體基本上與第6圖中所示的相同。在此，主要上，描述第6圖中之有機電晶體的製程與黏性條件。
第6圖中所示之有機電晶體，其為電子裝置之一範例，包括薄膜基板21、閘極電極22、亦作為閘極絕緣薄膜之第二可濕性可變層24、源極-汲極電極25、有機半導體層26及第一可濕性可變層31。
於下，描述根據本實施例之第6圖中所示的有機電晶體之製造程序。
首先，在側鍊上具有疏水基之聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液，係藉由旋塗施加於薄膜基板21上，以形成具有50nm厚度並作為下層之第一可濕性可變層31。
接著，來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光係以8J/cm2 的劑量經由光遮罩照射，以在可濕性可變層31上形成高表面自由能量區域。如同範例1與範例2，被紫外線曝光之區域構成高表面自由能量區域，且未被紫外線曝光之區域構成低表面自由能量區域。
接著，藉由噴墨，射出包括Ag粒子之金屬粒子散佈液體到高表面自由能量區域上，且以180℃之溫度加熱所得之結構，以形成具有50μm電極寬度與100nm厚度的閘極電極22。在閘極電極22上，藉由旋塗施加聚醯亞胺溶液PI100(由馬魯珊石油化學有限公司所製造)及如同範例1中所用的聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液的混合溶液，並以180℃之溫度加熱以形成具有400nm厚度之第二可濕性可變層24作為閘極絕緣薄膜。
接著，以10J/cm2 之劑量小於300nm波長的紫外線光經由具有5μm間距的線形圖案之光遮罩照射，以在下層第二可濕性可變層24上形成高表面自由能量區域。如同範例1與範例2中般，被紫外線曝光之區域構成高表面自由能量區域，且未被紫外線曝光之區域構成低表面自由能量區域。
接著，藉由噴墨，射出包括Ag粒子之金屬粒子散佈液體到高表面自由能量區域上，且以180℃之溫度加熱所得之結構，以形成具有100nm厚度的源極-汲極電極25。
接著，藉由噴墨使藉由在二甲苯與三甲苯的混合溶劑中溶解以上述化學式1代表的三苯胺(triarylamine)(有機半導體材料)而得施加液體降落在通道長度部分，並在120℃的溫度烤乾，以形成具有30nm薄膜厚度之有機半導體層26。
依此，製造出如第6圖中所示的有機電晶體。在此有機電晶體中，下層第二可濕性可變層24亦作為閘極絕緣薄膜。
經由電晶體特徵之評估得知電極的圖案化性能良好、開-關比Ion/Ioff，其為ON狀態之電流與OFF狀態之電流的比率，超過10000，且場效應遷移率為4×10-3 cm2 /V/s。
此外，閘極電極22與源極-汲極電極25間的黏性良好。因此，可藉由低成本之印刷技術來獲得具有細微互連的電子裝置。
另外，由於僅在將形成閘極電極22與源極-汲極電極25之表面上形成細微凹部，將形成半導體層26之部分為平滑。因此，不會不利地影響導電性，且可預期到當使用晶體有機半導體層時能增進晶體性質。
在此範例中，雖使用聚合物材料，因為通道介面具有低表面自由能量，可預期能獲得良好性能。
在上述，將半導體層描述為以上述化學式1表示的聚合物有機半導體材料，但半導體可由如CdSe、CdTe、Si之無機半導體形成半導體層26，或從有機低分子形成有機半導體26，像稠五苯、蒽、四或酞花青之有機低分子、以聚乙炔為基礎之導電聚合物、以聚亞苯基為基礎之導電聚合物，如聚(p-亞苯基)及其衍生物、聚(亞苯基伸乙烯基)及其衍生物、雜環導電聚合物，如聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚呋喃及其衍生物或離子導電聚合物，如聚苯胺及其衍生物。尤其，半導體層14較佳以適合低成本印刷製程的有機半導體所形成。
根據本範例，可獲得疊層結構，其在導電層與下層可濕性可變層間有增進的黏性，且允許以低成本形成細微圖案。此外，由於提供半導體層及絕緣層，可獲得具有高可靠性之電子裝置。
此外，由於使用有機半導體材料作為半導體層，以\包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成的導電層具有高黏性，且可獲得允許以低成本形成細微圖案之疊層結構，且可使用低成本之疊層結構來製造電子裝置。
再者，由於第二可濕性可變層亦作為閘極絕緣薄膜，可獲得疊層結構，其在導電層與下層可濕性可變層間有增進的黏性，且允許以低成本形成細微圖案，並可使用低成本之疊層結構來製造電子裝置。
另外，製造本範例之半導體裝置的方法包括形成閘極電極的步驟、形成閘極絕緣薄膜的步驟、形成源極-汲極電極的步驟及形成半導體層的步驟、當形成上述電極之一或更多時藉由改變可濕性可變層的臨界表面張力(表面自由能量)形成高表面自由能量區域與低表面自由能量區域的步驟及藉由施加包括金屬粒子的金屬粒子散佈液體於高表面自由能量上而形在可濕性可變層的高表面自由能量區域上形成導電層的步驟。在可濕性可變層的高表面自由能量區域上選擇性形成大量細微凹部，以在可濕性可變層上形成導電層。根據此方法，可進一步增進由包括金屬粒子的金屬粒子散佈液體所形成的導電層與設置在導電層下方的下層可濕性可變層的高表面自由能量區域間的黏性，且可以低成本製造高可靠性的電子裝置。
由於藉由紫外線光的曝光而形成細微凹部，可製造具有低成本且高可靠性的電子裝置。
範例4
本實施例的範例4有關於有機電晶體。
本範例之有機電晶體基本上與第7圖中所示的相同。在此，主要上，描述第7圖中之有機電晶體的製程與黏性條件。
如第7圖中所示之有機電晶體，其為電子裝置之一範例，包括薄膜基板21、閘極電極22、絕緣層23、第二可濕性可變層24、源極-汲極電極25、有機半導體層26及第一可濕性可變層31。
於下，描述根據本實施例之第7圖中所示的有機電晶體之製造程序。
首先，如範例1中所用之在側鍊上具有疏水基之聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液，係藉由旋塗施加於薄膜基板21上，以形成具有50nm厚度並作為下層之第一可濕性可變層31。
接著，來自額外高壓水銀燈之具有波長小於300nm的紫外線光係以8J/cm2 的劑量經由光遮罩照射，以在可濕性可變層31上形成高表面自由能量區域。如同範例1與範例2，被紫外線曝光之區域構成高表面自由能量區域，且未被紫外線曝光之區域構成低表面自由能量區域。
接著，藉由噴墨，射出包括Ag粒子之金屬粒子散佈液體到高表面自由能量區域上，且以180℃之溫度加熱所得之結構，以形成具有50μm電極寬度與100nm厚度的閘極電極22。在閘極電極22上，藉由旋塗施加聚醯亞胺溶液PI213B(由馬魯珊石油化學有限公司所製造)及如同範例1中所用的聚醯亞胺之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液的混合溶液，並以180℃之溫度加熱，以形成具有500nm厚度之閘極絕緣薄膜23。
接著，類似地，如範例3中般在閘極絕緣薄膜23上，形成具有50nm厚度之聚醯亞胺的第二可濕性可變層24。
接著，以10J/cm2 之劑量小於300nm波長的紫外線光經由具有5μm間距的線形圖案之光遮罩照射，以在下層第二可濕性可變層24上形成高表面自由能量區域。如同範例1至範例3中般，被紫外線曝光之區域構成高表面自由能量區域，且未被紫外線曝光之區域構成低表面自由能量區域。
接著，藉由噴墨，射出包括Ag粒子之金屬粒子散佈液體到高表面自由能量區域上，且以180℃之溫度加熱所得之結構，以形成具有100nm厚度的源極-汲極電極25。
接著，以與範例4中相同的方式，形成有機半導體層26，並製造出本範例之有機電晶體。在有機電晶體中，絕緣層23與第二可濕性可變層24作為閘極絕緣薄膜。
經由電晶體特徵之評估得知閘極電極22與源極-汲極電極25的圖案化性能良好、開-關比Ion/Ioff，其為ON狀態之電流與OFF狀態之電流的比率，超過10000，且場效應遷移率為3×10-3 cm2 /V/s。
根據本範例，可獲得疊層結構，其在導電層與下層可濕性可變層間有增進的黏性，且允許以低成本形成細微圖案。此外，由於提供半導體層及絕緣層，可獲得具有高可靠性之電子裝置。
此外，由於使用有機半導體材料作為半導體層，以包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成的導電層具有高黏性，且可獲得允許以低成本形成細微圖案之疊層結構，且可使用疊層結構以低成本來製造電子裝置。
再者，由於第二可濕性可變層亦作為閘極絕緣薄膜，可獲得疊層結構，其在導電層與下層可濕性可變層間有增進的黏性，且允許以低成本形成細微圖案，並可使用低成本之疊層結構來製造電子裝置。
由於絕緣層及第二可濕性可變層配置在如第7圖中所示的未至，很容易功能性設計絕緣性質與可濕性控制，並可實現更高的性能。
另外，製造本範例之半導體裝置的方法包括形成閘極電極的步驟、形成閘極絕緣薄膜的步驟、形成源極-汲極電極的步驟及形成半導體層的步驟、當形成上述電極之一或更多時藉由改變可濕性可變層的臨界表面張力(表面自由能量)形成高表面自由能量區域與低表面自由能量區域的步驟及藉由施加包括金屬粒子的金屬粒子散佈液體於高表面自由能量上而形在可濕性可變層的高表面自由能量區域上形成導電層的步驟。在可濕性可變層的高表面自由能量區域上選擇性形成大量細微凹部，以在可濕性可變層上形成導電層。根據此方法，可進一步增進由包括金屬粒子的金屬粒子散佈液體所形成的導電層與設置在導電層下方的下層可濕性可變層的高表面自由能量區域間的黏性，且可以低成本製造高可靠性的電子裝置。
由於藉由紫外線光的曝光而形成細微凹部，可製造具有低成本且高可靠性的電子裝置。
範例5
本實施例的範例5有關於電子裝置陣列。
本實施例的電子裝置陣列基本上與第8A及8B圖中所示的相同。在此，主要上，描述第8A及8B圖中之電子裝置陣列中的有機電晶體的製程與黏性條件。
此範例之電子裝置陣列包括複數個電子裝置41(有機電晶體)，各具有如範例3中之有機電晶體般相同的結構。詳言之，以二維陣列的方式將具有127μm元件間距之200×200有機電晶體41配置於基板21上。各有機電晶體41係以如同範例3般的方式形成。
經由電晶體特徵之評估，可得知有機電晶體41的平均場效應遷移率為1.3×10-3 cm2 /V/s。
由於導電層係以包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成，且在下層可濕性可變層的區域中選擇性形成大量凹部，增進黏性，難以發生導電層剝離，且可形成高可靠度且低成本的電子裝置陣列。
根據本範例，可獲得疊層結構，其在導電層與下層可濕性可變層間有增進的黏性，且允許以低成本形成細微圖案，並獲得使用此種疊層結構之電子裝置；藉由於基板上配置複數個此種電子裝置，可製造出具有高可靠度且低成本的電子裝置陣列。
範例6
本實施例的範例6有關於顯示裝置。
本實施例的顯示裝置基本上與第9圖中所示的相同。在此，主要上，描述第9圖中之顯示裝置的有機電晶體的製程與黏性條件。
第9圖中所示的顯示裝置包括作為相對基板之聚奈二甲酸乙二醇酯基板52、作為顯示元件之微膠囊51、氧化鈦粒子51a、油性藍色ISOPAR 51b、ITO透明電極53及聚乙烯醇(PVA)黏合劑54。
如下般製造使用如第8A圖及第8B圖中所示的電子裝置陣列的顯示裝置。詳言之，藉由混合微膠囊51，其包括氧化鈦粒子51a及油性藍色ISOPAR 51b，及聚乙烯醇(PVA)水溶液而得之施加液體係施加於配置在聚奈二甲酸乙二醇酯基板52上的ITO透明電極53上，藉此形成包括微膠囊51及PVA黏合劑54之層。如此獲得之基板與如第8A圖及第8B圖中所示的電子裝置陣列結合在一起，使基板21及ITO透明電極53在外側上。掃描信號用之驅動IC連接至與閘極電極22連結的匯流排，且資料信號用之驅動IC連接至與源極電極25a連結的匯流排。
當每0.5秒切換顯示之影像時，發現到可正確顯示靜態影像。
根據本範例，可獲得疊層結構，其在以包括金屬粒子之金屬粒子散佈液體所形成的導電層與下層可濕性可變層的高表面自由能量區域間有增進的黏性，並選擇性形成大量細微凹部，允許以低成本形成細微圖案，並獲得使用此種疊層結構之電子裝置；藉由於基板上配置複數個此種電子裝置，可製造出具有電子裝置陣列，且藉由電子裝置陣列，可獲得具有高可靠性與低成本的顯示裝置。
雖已參照為了說明而選擇的特定實施例來描述本發明，本發明明顯地不限於這些實施例，而熟悉該項技藝人士可做出許多變更而不背離本發明的基礎原理與範疇。
此專利申請案係根據2007年7月18日申請的日本優先權專利申請案2007-187629、2007年7月18日申請的日本優先權專利申請案2007-187630以及2007年7月18日申請的日本優先權專利申請案2007-187631，其全部內容以參考方式包含於此。
11．．．基板
12．．．可濕性可變層
12a．．．高表面自由能量區域
12b．．．低表面自由能量區域
13．．．導電層
14．．．半導體層
21．．．薄膜基板
22．．．閘極電極
23．．．絕緣層
24．．．第二可濕性可變層
25．．．源極-汲極電極
25a．．．源極電極
25b．．．汲極電極
26．．．有機半導體層
31．．．第一可濕性可變層
41．．．電子裝置
51．．．微膠囊
51a．．．氧化鈦粒子
51b．．．油性藍色ISOPAR
52．．．基板
53．．．透明電極
54．．．黏合劑
88、88a、88b．．．主鍊
89．．．側鍊
90．．．光遮罩
94．．．光遮罩固定器
96．．．基板台
98．．．紫外線光源
111．．．基板
112．．．可濕性可變層
112a．．．高表面自由能量區域
112b．．．低表面自由能量區域
113．．．導電層
114．．．絕緣層
131．．．基板
132．．．可濕性可變層
132a．．．高表面自由能量區域
132b．．．低表面自由能量區域
133．．．導電層
134．．．絕緣層
135．．．光遮罩
151．．．基板
152．．．第一可濕性可變層
153．．．第一導電層
152a．．．高表面自由能量區域
152b．．．低表面自由能量區域
154．．．第一絕緣層
155．．．第二可濕性可變層
156．．．第二導電層
157．．．第二絕緣層
500．．．基板
第1圖為根據本發明之第一實施例的疊層結構之剖面圖；
第2圖顯示本實施例之可濕性可變層在曝光於具有10J/cm2 之劑量的紫外線光下的原子力顯微照片；
第3圖為描繪高表面自由能量區域12a與低表面自由能量區域12b之間的邊界之放大剖面圖；
第4圖為描繪第2圖及第3圖中之階梯(溝槽)的放大剖面圖；
第5A圖及第5B圖為描繪根據本發明之紫外線照射裝置的透視圖；
第6圖為根據本實施例之範例4及對照範例1之有機電晶體的剖面圖；
第7圖為根據本實施例之範例5及對照範例2之有機電晶體的剖面圖；
第8A及8B圖為根據本實施例之範例6的電子裝置陣列之剖面圖及平面圖；
第9圖為根據本實施例之範例7的顯示裝置之剖面圖，其使用如範例6中之第8A圖及第8B圖中所示的電子裝置陣列；
第10圖為根據本發明之第二實施例的疊層結構之剖面圖；
第11圖為示意性顯示本實施例的聚合物材料的圖，能夠藉由能量施加在聚合物材料的表面上形成細微凹部；
第12圖為為示意性顯示作為對照範例的聚合物材料的圖，無法藉由能量施加在聚合物材料的表面上形成細微凹部；
第13A至13D圖為示意性描繪根據本實施例的疊層結構之形成的剖面圖；
第14圖顯示以聚醯亞胺A形成之本範例中的可濕性可變層的表面之原子力顯微照片；
第15圖顯示以聚醯亞胺B形成之本範例中的可濕性可變層的表面之原子力顯微照片；以及
第16圖為描繪根據本實施例的範例2之疊層結構的形成之剖面圖。
11．．．基板
12．．．可濕性可變層
12a．．．高表面自由能量區域
12b．．．低表面自由能量區域
13．．．導電層
14．．．半導體層

Claims (14)

  1. 一種疊層結構，包含：可濕性可變層，包括具有第一薄膜厚度的第一表面自由能量區域，以及具有第二薄膜厚度的第二表面自由能量區域，該第二薄膜厚度小於該第一薄膜厚度，且藉由施加預定量的能量於該第二表面自由能量區域，使該第二表面自由能量區域的表面自由能量高於該第一表面自由能量區域的表面自由能量，該第二表面自由能量區域具有沿著該第一表面自由能量區域與該第二表面自由能量區域之間的邊界之溝槽；以及形成在該可濕性可變層的該第二表面自由能量區域上的導電層。
  2. 如申請專利範圍第1項之疊層結構，包含該可濕性可變層其中複數個凹部係形成在該第二表面自由能量區域的一表面上。
  3. 如申請專利範圍第1項之疊層結構，其中該第二表面自由能量區域之該第二薄膜厚度及該第一表面自由能量區域之該第一薄膜厚度間之差異大於或等於5nm，且小於或等於該第一薄膜厚度的10%。
  4. 如申請專利範圍第1項之疊層結構，其中該可濕性可變層包括第一材料及第二材料， 該第一材料的電性絕緣性質優於該第二材料的電性絕緣性質，以及施加預定量的能量所造成的該第二材料之該表面自由能量的增加速率大於施加該預定量的能量所造成的該第一材料之該表面自由能量的增加速率。
  5. 如申請專利範圍第4項之疊層結構，其中該第二材料係由在側鏈上具有疏水基團之聚合物所形成。
  6. 如申請專利範圍第5項之疊層結構，其中該聚合物包括聚醯亞胺。
  7. 如申請專利範圍第6項之疊層結構，其中該可濕性可變層係由摻合物所形成，包括具有主鏈及側鏈之聚醯亞胺，該側鏈控制可濕性並且在能量施加前導致低表面自由能量，以及僅具有主鏈之聚醯亞胺。
  8. 如申請專利範圍第6項之疊層結構，其中該可濕性可變層係由摻合物所形成，包括聚醯胺酸，其為具有主鏈及側鏈之聚醯亞胺的先質，該側鏈控制可濕性並且在能量施加前導致低表面自由能量，以及聚醯胺酸，其為僅具有主鏈之聚醯亞胺的先質。
  9. 如申請專利範圍第2項之疊層結構，其中該第二表面自由能量區域之該第二薄膜厚度及該第一表面自由能量區域之該第一薄膜厚度間之差異大於或等於5nm，且小於或等於該第一薄膜厚度的10%。
  10. 一種電子裝置，包含：基板；電極；半導體層；以及絕緣層，其中該電極、該半導體層及該絕緣層係形成在該基板上，以及該電極包括疊層結構，其具有可濕性可變層，包括具有第一薄膜厚度的第一表面自由能量區域，以及具有第二薄膜厚度的第二表面自由能量區域，該第二薄膜厚度小於該第一薄膜厚度，且藉由施加預定量的能量於該第二表面自由能量區域，使該第二表面自由能量區域的表面自由能量高於該第一表面自由能量區域的表面自由能量，該第二表面自由能量區域具有沿著該第一表面自由能量區域與該第二表面自由能量區域之間的邊界之溝槽；以及形成在該可濕性可變層的該第二表面自由能量區域上的導電層。
  11. 如申請專利範圍第10項之電子裝置，其中複數個疊層結構堆疊在一起，其之間有該絕緣層。
  12. 如申請專利範圍第10項之電子裝置，其中該些疊層結構之每一個的該可濕性可變層作為該絕緣層。
  13. 如申請專利範圍第10項之電子裝置，其中 複數個該電子裝置係配置於該基板上。
  14. 一種顯示裝置，包含：基板；電子裝置陣列，具有複數個電子裝置配置於該基板上；相對的基板；以及顯示單元，其中該些電子裝置的每一個包括電極；半導體層；以及絕緣層，其中該電極、該半導體層及該絕緣層係形成在該基板上，以及該電極包括疊層結構，其具有可濕性可變層，包括具有第一薄膜厚度的第一表面自由能量區域，以及具有第二薄膜厚度的第二表面自由能量區域，該第二薄膜厚度小於該第一薄膜厚度，且藉由施加預定量的能量於該第二表面自由能量區域，使該第二表面自由能量區域的表面自由能量高於該第一表面自由能量區域的表面自由能量，該第二表面自由能量區域具有沿著該第一表面自由能量區域與該第二表面自由能量區域之間的邊界之溝槽；以及 形成在該可濕性可變層的該第二表面自由能量區域上的導電層。
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