TWI599347B - 方法及具有薄膜電晶體的眼科裝置 - Google Patents
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Description
本發明描述於眼科裝置嵌入物組件上形成有機半導體電晶體的設備與方法。在一些實施例中，該些方法及設備形成於具有三維形狀之基材的表面上，以配置眼科裝置內的有機半導體電晶體。在一些實施例中，該些方法及設備之一使用領域可包括具有通電元件、嵌入物及有機半導體裝置之眼科裝置。
傳統上，如隱形眼鏡、人工水晶體或淚管塞等眼科裝置包括具有矯正、妝飾或治療性能之生物可相容裝置。隱形眼鏡例如可以提供一或多種下列者：視力矯正功能；妝飾效果；以及治療效果。每種功能係由一種鏡片的物理特性所提供。結合折射性能之鏡片設計可提供視力矯正功能。結合染料之鏡片設計可提供妝飾功能。結合活性劑之鏡片設計可提
供治療效果。此等物理特性不需使鏡片進入通電狀態便可達成。淚管塞傳統上為被動裝置。
近來已有理論主張可將主動組件結合至隱形眼鏡中。某些組件可包含半導體裝置。一些實例已顯示嵌入於一隱形眼鏡內的多個半導體裝置，所述隱形眼鏡係置於動物眼睛上。現有文獻亦述及主動組件如何在於鏡片結構之內可經通電及啟動的多種方式。由鏡片結構所界定之拓樸及空間大小，對於定義多種功能性而言產生了新穎且極富挑戰性的環境。在許多實施例中，重點在於提供可靠、小巧而有成本效益的工具以對一眼科裝置內的組件通電。在一些實施例中，這些通電元件可包含由「鹼性」電池為基礎的化學作用所形成的電池。連接到這些通電元件的，可以是使用電能的其他組件。在一些實施例中，此些其他組件可包含半導體以實行電路功能。在此類有機裝置內包含半導體裝置也可能吾人所企盼的。
因此，本發明包含方法及設備以定義一或多個眼科鏡片嵌入物表面上的有機半導體電晶體，該些表面可包含三維形狀且可嵌入一眼科裝置中。在一些實施例中，提出一眼科鏡片嵌入物可通電並且可和一眼科裝置結合。
在一些實施例中揭露形成一眼科裝置之方法，包括沉積一有機半導體層於一基材上，將該基材分成多個嵌入物件，其中各嵌入物件包括一有機半導體，將一嵌入物件附著於一
眼科鏡片嵌入物上，並且形成一圍繞該眼科鏡片嵌入物之封裝層。
在一些實施例中，該基材係矽晶圓(silicon wafer)。在一些實施例中，該封裝層係聚對二甲苯(parylene)。在一些其他實施例中，該封裝層係形成圍繞該鏡片嵌入物之水凝膠。
在一些實施例中揭示在該基材上形成至少一第一閘極導體的方法。在一些實施例中，另外揭示將一通電元件沉積至與該第一閘極導體電性連通之該基材上的方法。在一些實施例中，該通電元件係一電化學電池。
在一些實施例中，該有機半導體層包括一n型有機半導體。在一些實施例中，該有機半導體層包括一p型有機半導體。在一些實施例中，該有機半導體層包括一n型有機半導體、一p型有機半導體及一其組合。在一些實施例中，該n型有機半導體層包括十六氟銅酞青(F16CuPc)。在一些實施例中，該p型有機半導體層包括稠五苯(pentacene)。
在一些實施例中，該通電元件係由多於一個的電化學電池所構成，該些電化學電池至少部份以串聯方式相連接。在一些實施例中，該第一閘極導體包括一透明電極。在一些實施例中，該透明電極包括銦錫氧化物。
在一些實施例中，形成一眼科裝置之一方法包括：將一第一導電線路附著於一薄膜電晶體，沉積一固定附著該薄膜電晶體之有機半導體層於一眼科嵌入物裝置上，形成一圍繞該眼科鏡片嵌入物之封裝層，並且形成一封裝該眼科嵌入
物裝置之眼科裝置。在一些實施例中，該封裝層係聚對二甲苯(parylene)。在一些實施例中，該封裝層係形成一圍繞該鏡片嵌入物之水凝膠。
在一些實施例中，該第一導電線路包含一透明電極。在一些其他實施例中，該透明電極包括銦錫氧化物。在一些實施例中，該薄膜電晶體包括一n型有機半導體。在一些實施例中，該薄膜電晶體包括一p型有機半導體。在一些實施例中，該薄膜電晶體包括一n型有機半導體及一p型有機半導體。在一些實施例中，該n型有機半導體層包括十六氟銅酞青(F16CuPc)。在一些實施例中，該p型有機半導體層包括稠五苯。
在一些實施例中，揭露將一通電元件沉積至與一第一閘極導體電性連通之該眼科嵌入物裝置上之一方法。在一些實施例中，該通電元件係一電化學電池。在一些實施例中，電化學電池係一鋰離子電池。
在一些實施例中，可由多種方式形成該眼科鏡片嵌入物，以產生一三維形狀，可供有機半導體電晶體及其他電子裝置形成其上。非用以限定之電子裝置實例包含電阻、電容、二極體、電感及其類似裝置。此後，可形成通電元件接觸該些有機半導體裝置或者可形成通電元件於該些有機半導體裝置上。在一些實施例中，可將含有電池相關化學物之薄膜施加於電互連，以形成該些通電元件。在其他的一些實施例中，該些通電元件可用以產生該些有機半導體裝置之電路。
在相關的實施例中，可由印刷製程以針或其他應用工具施加化學物混合物以實行薄膜施加作業。
可用聚合材料封裝一三維成形之眼科嵌入物以形成一眼科鏡片。形成該鏡片之一方法可包含一反應混合物於模具件之間的聚合，而該眼科嵌入物則在聚合前置放於該些模具件之間。在一些實施例中，於該眼科嵌入物內可以設置多個功能組件或區域。在一些實施例中，該嵌入物可包含至少一個形成自一有機半導體層的電晶體。其他常見元件可包含但不限於導電線路、通電元件、啟動元件及主動眼科裝置。主動眼科裝置可動態改變通過該眼科鏡片之光線的焦點特性。在一非用以限定之實例中，可動態改變焦點特性之組件可包含一液態彎月形透鏡元件。在非用以限定之實例中，啟動元件可包含壓敏開關、磁場感測器。在非用以限定之實例中，磁場感測器可包含霍爾效應感測器、光偵測器、聲音偵測器以及其他可偵測如RF訊號等電磁訊號之裝置。
在一些實施例中，可自n型有機半導體層形成該有機半導體裝置。在其他實施例中，可自p型有機半導體層形成該有機半導體裝置。又一些其他的案例則可包含p型有機半導體層及n型有機半導體層。
在一些實施例中，可自多種金屬層形成該些導電線路；其中幾個實例包含銀、金、鋁、銅薄膜。其他導電線路可由透明金屬形成，例如但不限於銦錫氧化物。在一些實施例中，該通電元件可設置於該些導電線路上，或者連接至該些導電線路。非用以限定之一通電元件實例可以是一電池。在一些
實施例中，該些電池可由一固態處理形成(solid-state processing)，包含但不限於多種鋰電池處理(lithium battery processing)。在一些實施例中，電池可由濕式電池配方形成，例如但不限於鹼性電化學電池。
在一些實施例中，以這些方式所形成之該些眼科鏡片定義新穎型態的眼科裝置。在一些實施例中，結合於該些眼科裝置中的該些嵌入物裝置是新穎的。在一些其他實施例中，描述眼科裝置的新穎製造方法，該些眼科裝置具有有機半導體裝置。可由電極、介電質、絕緣體及有機半導體層之一圖案定義形成薄膜有機半導體裝置。在一些其他實施例中，所產生之裝置可形成於具有三維特性之眼科嵌入物表面上。在一些其他實施例中，薄膜有機半導體裝置可於形成有機半導體裝置後形成三維形狀。在一些實施例中，亦可藉由多種工具，例如但不限於焊錫及導電黏著劑，將所形成之包括有機半導體裝置的該些電路導通附著至三維嵌入物表面。
在一些實施例中，可進一步處理包含有機半導體裝置之該些嵌入物以形成導電線路及通電元件。亦或者，在一些其他實施例中，將有機半導體裝置包含至三維嵌入物之前，可先形成導電線路及通電元件。
在一些實施例中，該些元件之各種組合可定義新穎的實施例。在一些實施例中，可由個別的電化學電池之串聯組合形成具有較高電位的通電元件。該些較高電位的通電元件可對多個啟動元件通電，包含但不限於壓敏接觸開關(pressure sensitive contact switch)。此外，該些較高電位
之通電元件可對該些有機半導體電路通電。在一些實施例中，元件的新穎組合可定義眼科裝置及其形成方法，該些裝置具有簡化的製程，因為有機半導體可於相對低溫形成於像是塑膠的基材上。同樣的，以有機半導體為基礎的薄膜電晶體及其他電子裝置的本質，連同形成嵌入物的其他處理面向，使更薄的眼科裝置可得以實現。
100‧‧‧三維基材，眼科裝置
140‧‧‧分離線路
110‧‧‧眼科裝置，主動眼科區域，光學主動區域
150‧‧‧第一通電元件，電池，陽極，電線路
112‧‧‧周邊區域
160‧‧‧第二通電元件，電池，陰極
114‧‧‧通電元件，電池連接，電線路
170‧‧‧分離線路
120‧‧‧線路區域
180‧‧‧鄰近線路
130‧‧‧鄰近線路
200‧‧‧導電特徵
201-206,410-441,455-456,501-508,601-607,701-707‧‧‧步驟
820‧‧‧主動眼科元件
830‧‧‧電晶體
840‧‧‧第二阻抗元件
461,462‧‧‧電極
850‧‧‧延遲正反器電路
463‧‧‧接觸開口
860‧‧‧外部開關
300‧‧‧三維成形嵌入物組件
870‧‧‧第一阻抗元件
310‧‧‧區域
900‧‧‧嵌入物組件件
320‧‧‧區域
910‧‧‧第一連接
305‧‧‧區域
920‧‧‧通電元件，通電電池
400,450,500,600‧‧‧處理流程
930,940‧‧‧接觸點
950‧‧‧D-Type FlipFlop
700‧‧‧替代方法
960‧‧‧第二接觸
800‧‧‧電子電路
970‧‧‧壓敏開關
810‧‧‧通電元件
圖1說明具有三維表面之一基材實例，可定義有機半導體裝置於其上，和本發明實體其他相關揭露內容一致。
圖2說明一流程之實例，用以形成三維表面，該些三維表面可和有機半導體裝置之形成一致。
圖3說明一積體電路裝置，該積體電路裝置於至少兩電傳導位置以導電線路連接至一三維成形嵌入物裝置。
圖4說明一組處理流程步驟實例，用以形成互補n型有機半導體裝置及p型有機半導體裝置，可用於包含於眼科裝置中。
圖5說明一處理流程實例，用於互補有機半導體裝置之產生，與稍後的包含至眼科裝置一致。
圖6說明一方法實例，用以進一步處理於圖5以例示性形式提及的該處理流程，以形成一眼科裝置。
圖7說明圖5包含至一眼科裝置之方式實例所參照之處理流程的進一步處理的一替代方法實例。
圖8說明使用包含於一眼科裝置之有機半導體之一電路功能實例。
圖9描繪一包含圖8該些電路元件之一嵌入物裝置。
本發明係關於眼科嵌入物結構上形成有機半導體裝置之設備及方法。在一些實施例中，該嵌入物結構可具有三維拓樸表面。在下列段落中，將提供的是本發明實施例之詳細說明。較佳實施例與另一實施例之說明僅為實例，且精於此項技藝之人士當可輕易思及各種變化、修改及變更。因此該例示性實施例並未限制基本發明之原理。
在有關本發明之說明與申請專利範圍中，各式用語將應用如下定義：
如本文中所使用，封裝(Encapsulate)係指產生障壁將一實體，例如一媒介嵌入物與鄰接於該實體之環境隔離。
封裝材料(Encapsulant)：如本文中所使用，係指圍繞例如媒介嵌入物之一實體而形成之一層，該層產生一屏障將該實體與鄰接於該實體之一環境隔離。舉例而言，封裝材料可由聚矽氧水凝膠製成，例如依他菲康(Etafilcon)，加來非康(Galyfilcon)，納拉非康(Narafilcon)和塞諾非康(Senofilcon)，或其他水凝膠隱形眼鏡的材料。在一些實施例
中，一封裝材料可具半透性，以包含特定物質於該實體內，並且避免特定物質(例如，水)進入該實體。
通電：如本文中所使用，係指可供應電流，或可儲存電能於其中之狀態。
能量：如本文中所使用，係指物理系統作功之能力。許多上述術語於本發明內之使用係關於可以作電功之能力。
能源：如本文中所使用，係指可提供能量或者使一邏輯或電子裝置處於通電狀態之裝置或層。
能量擷取器：如本文中所使用，係指可自環境擷取能量並且轉化成電能量之裝置。
功能化：如本文中所使用，其係指使一層或裝置能夠執行一功能，包括例如通電、啟動或控制。
鏡片：係指位於眼睛內或眼睛上之任何眼科裝置。這些裝置可提供光學校正或具妝飾效果。鏡片可以是用以矯正、改變視力或提升眼生理妝飾效果(例如虹膜顏色)而不妨礙視力的隱形眼鏡、人工水晶體(intraocular lens)、覆蓋鏡片(overlay lens)、眼嵌入物、光學嵌入物或其他類似裝置。在一些實施例中，本發明的較佳鏡片為聚矽氧彈性體或水凝膠所製作的軟性隱形眼鏡。水凝膠的實例包含但不限於聚矽氧水凝膠及螢光水膠。
鏡片成形混合物(Lens forming mixture)或反應混合物(Reactive Mixture)或反應單體混合物(Reactive Monomer Mixture，RMM)：如本文中所使用，係指可固化並交聯或
者交聯以形成眼科鏡片之單體或預聚合物。各種實施例可包含但不限於具有以下添加物之鏡片成形混合物：紫外線阻斷劑、染劑、光起始劑(photoinitiator)或催化劑及可能欲加入如隱形眼鏡或人工水晶體之眼科鏡片之其他添加物。
鏡片成形表面：如本文中所使用，係指用以模造(mold)一鏡片之一表面。在一些實施例中，此類表面可具有光學品質表面光度。一光學品質表面光度可表示所形成之該表面夠光滑，使得接觸該模具表面之鏡片成形材料聚合形成之鏡片表面具有可接受的光學特性。再者，在一些實施例中，該鏡片成形可具有一必要之幾何形狀將光學特性賦予該鏡片，包含而不限於球形、非球形及柱面度數(cylinder power)、波前像差修正(wave front aberration correction)、角膜形貌修正(corneal topography correction)及其組合。
鋰離子電池：如本文中所使用，係指電化學電池，其中鋰離子穿越過電池以產生電能。此電化學電池一般稱為電池，可以其標準型態再通電或再充電。
基材嵌入物：如本文中所使用，係指能夠支撐眼科鏡片中能源之可成形或剛性基材。在一些實施例中，該基材嵌入物亦支撐一或多個組件。
模具：如本文中所使用，係指可用於使未固化配方形成鏡片之一剛性或半剛性物體。非用以限定之模具實例包含形成兩模具件，一前曲模具件及一後曲模具件。
眼科鏡片嵌入物：如本文中所使用，係指可包含於一眼科裝置內或上之媒介，其中該眼科裝置可由一人類所穿戴。
光學區：如本文中所使用，係指一眼科鏡片之一區域，該眼科鏡片之配戴者係透過該區域看東西。
有機半導體：如本文中所使用，係指由碳基材料所製作之半導體。
PETG：如本文中所使用，係指環已二甲醇改性共聚聚酯(Polyethylene Terephtalate Glycol)，具清澈非晶熱塑性，可用於射出成形、全張擠壓(sheet extruded)，並且可以在處理過程中染色。
功率：如本文中所使用，係指每單位時間之作功或傳遞之能量。
可再充電或可再通電(Rechargeable or Re-energizable)：如本文中所使用，係指恢復至更高容量以作功之狀態的能力。本發明的許多用法可能和使電流在特定重建期間以特定速率流通之能力的恢復有關。
再通電或再充電(Reenergize or Recharge)：如本文中所使用，係指回復至具有更高容量以作功之狀態的動作。本發明的許多用法可能和於一裝置中恢復使電流在特定重建期間以特定速率流通之能力有關。
自模具釋放：如本文中所使用，係指鏡片已和模具完全分離，或僅輕輕固定，因此可稍微搖動取出或使用拭子(Swab)推出鏡片。
堆疊：如本文中所使用，係指至少兩個組件層彼此相鄰置放，使得該些層之一者之一表面至少一部分接觸一第二層之一第一表面。在一些實施例中，一膜(無論是用於黏著或其他功能)可存在於彼此接觸之該兩層之間。
堆疊積體組件裝置(SIC-裝置)：如本文中所使用，係指一包裝產品，藉由將各基材層之至少一部份彼此堆疊，使該包裝產品從該些基材之薄層組裝成操作積體裝置，該些基材可包含電及電機裝置。該些基材層可包含各種形式、材料、形狀、尺寸之組件裝置。再者，該些層可由各種裝置製造技術製作，以符合、呈現各種可能所企求之輪廓。
現請參照圖1，顯示一眼科鏡片，包含用於加入半導體裝置的一或多個通電元件。於此所述之該些方法及設備係有關形成有機半導體裝置於三維成形之基材內或上。該些基材可於各自表面上包含電互連。如圖所示，在一些實施例中，一例示性三維基材100上具有電線路。該實例可表示一眼科裝置的一部分，或者以其他術語，可表示於眼科上應用之一嵌入物裝置的一部分。此類之一實施例可包含一具有主動聚焦元件之眼科裝置。此類之主動聚焦元件可利用可儲存於一通電元件之能量以發揮功能。圖1之該三維基材上之該些電線路可提供良好之基材以形成通電元件於其上。此外，個別的有機半導體裝置或有機半導體裝置形成之電路可由各種方式連接至此些電線路。
請參照回圖1，在一些實施例中，該眼科裝置100之該三維基材可包含例如光學主動區域110。在一些實施例中，
若該眼科裝置110係一聚焦元件，該主動眼科區域110可代表一嵌入物之一前表面，該嵌入物包含該聚焦元件，光線通過該聚焦元件進入使用者的眼睛。此區域110之外，該眼科裝置100一般可有一周邊區域112，不在穿戴該眼科裝置者的光學相關路徑上。在一些實施例中，置放主動聚焦功能相關組件於此類之周邊區域112可能是適當的，儘管將裝置置放於光學主動區域110是可行的，尤其是使用非常薄的薄膜及透明電極。在一些實施例中，由包含但不限於銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)之材料可形成該些透明電極。
在一些實施例中，在另一態樣中，多種組件可藉由金屬線路彼此電連接；某些組件可為有機半導體裝置或包含有機半導體裝置。金屬線路可提供一有用的功能以支援將通電元件114併入該眼科裝置100。
請參照回圖1，在一些實施例中，一通電元件114可以是一電池。例如，該電池可為固態電池(solid-state battery)或濕式電池(wet-cell battery)。在此些實例之任一者，可能有最少至少兩電傳導線路以於該電池之該陽極及該電池之一陰極間準備形成一電位。在圖1之該例示性眼科裝置100中，在一些實施例中，可以在一電線路150之該區域中定義一電池連接114。在一些實施例中，該第一通電元件或電池150可為該陽極連接，並代表一電線路114至該眼科裝置100之該(-)電位連接。
請參照回圖1，在一些實施例中，該第二通電元件或電池160可為該陰極連接，並代表一電線路114至該眼科裝
置100之該(+)電位連接。在一些實施例中，有機半導體元件可連接至陽極150及陰極160接點。在稍後段落中，將詳加討論某些實施例。在一實施例中，該有機半導體裝置之一積體電路可連接於陽極150及陰極160和其他位置。在其他實施例形式中，該有機半導體裝置可直接形成於眼科裝置100之基材表面上，而且係連接陽極150及陰極160或係使用和該些電路裝置自身內部之互連相同的冶金(metallurgy)連接成一體。
請參照回圖1，可觀察到連接陽極150及陰極160之該些電線路係分別為分離線路140及170，各自布置於接近鄰近線路130及180處。電池元件製作於該些線路上時，該些鄰近線路130及180可代表相對的電池化學成分或電極型態。從而，一鄰近線路130可連接至一化學層，該化學層可作為介於鄰近線路130及該分離線路140之間的一電池之一陰極160。
在圖1中，可觀察到該些鄰近線路130及180通過該線路區域120彼此連接。在一些實施例中，該線路區域120可為任意化學層覆蓋一部分，或者未為任何化學層所覆蓋。因此，該線路區域120所發揮的功能在於電互連之目的。在此實例中，可能很明顯的，可以有兩對電單元被配置成電池，而且配線及設計的本質以串聯之形式連接此二電池。通電元件150及160的整體電性表現可視為二電池的結合。
在結合有機半導體裝置的實施例中，該通電電壓需求可能介於10多伏特，而且因此可能形成多個線路區域120以允許該些通電元件150及160定義較高的總通電電壓。
可參照圖2以描述一組替代實施例。在這些替代實施例中，形成一組導電特徵200，處理後變成一三維表面上的互連，而同時基礎材料仍然保持平面狀。進行至步驟201，形成一基礎基材，於某些實施例中可和形成一部份的一眼科鏡片或鏡片嵌入物一致。非用以限定的基礎基材材料實例可包含PETG。在一些實施例中，若該基礎基材係形成自一導電材料，其表面可塗佈一層絕緣材料以和該表面上互連的形成保持一致。
在一些實施例中，有機半導體處理可發生於此基材表面上。在此些案例中，可能已經在該基材上施行該些處理步驟，因此201之該基材實際上可能已包含有機半導體裝置於其表面上；該些處理步驟會於後段描述。在一些實施例中，圖2之後續處理步驟可施行在該些裝置區域及該些平坦基材上。在其他實施例中，該些有機半導體裝置可以類似第圖2之方式，但是以平行處理之方式形成。請參照回圖2，該基材基礎係於步驟202更進一步進行處理。在一些實施例中，一導電薄膜塗佈於該基礎基材上。該導電薄膜可包含替代物，該些替代物和定義於本實施例及其他待討論的實施例之技藝一致。在一些實施例中，可由一有延展性之導電材料形成該薄膜，並且具有足夠厚度以避免於後續成形處理中發生機械性質失效。
當該平坦基材基礎成形為一三維基材時，該導電薄膜可變形。在一些實施例中，該薄膜可包括一金薄膜。
請參照回圖2，於步驟203，可使該導電薄膜形成圖案，以於該些平坦件成形為三維形狀之後形成所需的形狀。圖示之形狀為一組形狀實例，可形成所需三維結果。有多種方式可使該導電層形成圖案，包括但不限於一金導電層。該圖案形成步驟203之非用以限定之一實例可包含微影化學蝕刻(photolithography with chemical etching)。或者可於前述方式使用雷射切除(laser ablation)以產生適當形狀特徵。在一些實施例中，該些成像(imaged)導體圖案可能已經透過一網版(screen)直接沉積成圖案形狀。
請參照回圖2，在一些實施例中，於步驟204，可用一覆蓋材料封裝具導電特徵疊置其上之該基礎基材之該堆疊。在一些實施例中，一熱成形材料，例如但不限於PETG，可以此方式提供一薄膜實例。在一些實施例中，該些已成形特徵之封裝可產生該些特徵所需的穩定性。在一些其他實施例中，薄膜堆疊可於熱成形處理中變形以產生該些所需之三維形狀。在一些實施例中，如步驟204的一部分，可發生一第一平面熱成形處理，以該覆蓋絕緣材料密封該下方基材基礎和該導電薄膜中該些已定義之特徵。另外，該中央光學範圍區域之一切除部位係繪製為該非陰影中央圓形區域，該中央光學區域在沒有一複合薄膜的表現可能比較好。
請參照回圖2，於步驟205，可對基礎材料之該堆疊、已成形之導電特徵、覆蓋之封裝層及絕緣層施行一熱成形處
理以產生一三維形狀。在一些實施例中，該形狀可結合由熱成形處理產生之該些電互連。在一些實施例中，製程在步驟204包含一覆蓋絕緣層，貫孔可形成於該絕緣材料中。於步驟206，對結合電互連之該三維形狀進行處理，以於適當位置產生電傳導貫孔及開口。有多個方式可產生此些貫孔及開口；然而，在非用以限定之實例中，雷射切除處理可切除該頂部絕緣層並暴露出下方之導電薄膜區域，以產生精確的開口。所產生之具電互連之三維表面可顯著類似本文所述之其他方式所產生者。
現請參照圖3，說明電連接有機半導體裝置於三維成形或可三維成形之嵌入物基材上。在一些實施例中，描述該三維成形嵌入物組件300之一部分之特寫實例。區域305指示之位置可代表可含有機半導體裝置之一附著積體電路，或可代表該嵌入物表面之該區域，而有機半導體裝置已形成其上或可於後續處理形成其上。
在一些實施例中，該些區域310及320可代表該嵌入物裝置較大的互連特徵電連接線路區域內組件之位置。在圖3之例示性圖解中，該有機半導體組件可自一基材切除或切割並且隨後連接至該嵌入物。因此，圖3之描繪可代表區域310及320之一覆晶方向，然而在晶片表面下可以具有互連特徵，例如但非限定於可流動錫球(flowable solder ball)或傳導性環氧樹脂(conductive epoxy)。
在該些實施例之任一者，該些連接方案的本質可確保該電路區域305中之的有機半導體裝置透過互連線路和其他元件連接。此些其他元件可包含但不限於通電元件、感測器、主動光學元件、其他積體電路設計、藥物泵(medicament pump)及藥物傳播裝置(medicament dispersal device)。
在一些實施例中，有機半導體電晶體可形成在眼科嵌入物表面上。有多個方法可將有機半導體裝置結合於眼科嵌入物裝置。在一些實施例中，有多種方法可形成要結合的該些有機半導體裝置。在一些其他實施例中，有機半導體裝置的形成係基於場效半導體裝置結構(field-effect semiconducting device structure)。非用以限定之此些裝置實例包含閘極電極位於該半導體層下方之設計，其中另外的實施例包含一閘極電極在該半導體層上方，或者該閘極電極位於該半導體層。
接著請參照圖4，平行的處理流程400及450說明互補p型有機半導體裝置及n型有機半導體裝置之製造。於各型裝置之步驟410，該些裝置可形成於平坦的或平面的該基材上。接著，於步驟415，可沉積一金屬或導電材料以形成此處理流程之「底閘極(bottom gate)」電極型式的該閘極電極。有多個手段可形成該閘極電極，包含自濺鍍源(sputtered source)或蒸鍍源(evaporated source)的網版沉積。其他方法可包含全面沉積後進行圖案蝕刻製程。任何形成分離導電閘極結構之方法可和本文所述之技藝一致。
於隨後之步驟420，沉積一閘極介電層以覆蓋並圍繞該閘極電極。一有效率的沉積方法可以是由液體前驅物(liquid precursor)旋塗該介電質，隨後進行固化(curing)。在其他實施例中，該介電質可以氣相沉積法沉積。在一些實施例中，該介電質可隨後進行平面化，例如但非限於如化學機械研磨(chemical mechanical polishing)等技術。
請參照回圖4，於步驟425，可沉積該n型有機半導體層於該介電層上。此沉積可由有機半導體之氣相形態之遮罩沉積(masked deposition)進行區域控制。在其他實施例中，可提供一毯覆膜，接著進行圖案移除製程。在一些其他實施例中，在426，可以沒有該n型有機半導體層。在一些雙極性(ambipolar)裝置之實例中，該n型有機半導體薄膜可存在於該些p型裝置中，然後被p型有機半導體材料(圖未示)覆蓋。某些此層材料可包含N,N’-bis(n-octyl)-dicyanoperylene-3,4,9,10-bis(dicarboximide)又名(PDI-8CN2)；羰基官能化(α，ω-diperfluorohexyl-4T)又名(DFHCO-4T)及十六氟銅酞青又名(F16CuPc)，作為非用以限定之數個實例選項。
請參照回圖4，於步驟456，可沉積該p型有機半導體層於該介電層上。此沉積可由有機半導體之氣相形態之遮罩沉積進行區域控制。在其他實施例中，可提供一毯覆膜(blanket film)，接著進行圖案移除製程。於步驟455，在一些實施例中可觀察到該p型有機半導體並不存在。某些此層材料可包含稠五苯(pentacene)、稠四苯(tetracene)、紅
螢烯(rubrene)及區域規則性(regioregular)聚(3-己烷基)噻吩(poly(3-hexylthiophene)，P3HT)，作為非用以限定之數個實例選項。本文已討論特定實例，然而能製作可接受的n型有機TFT裝置及p型有機TFT裝置之許多材料可和本文所述技藝之範疇一致。
請參照回圖4，接著分別置放源極及汲極電極461及462於形成的有機半導體電晶體裝置上。如圖4所示，兩個別步驟係定義為步驟435及步驟436。在許多實施例中，此些步驟將同時發生，而步驟編號之區別僅在於凸顯該些步驟係發生於不同層上。有許多手段可形成該些源極/汲極電極，包含自濺鍍源或蒸鍍源的網版沉積。其他方法可包含全面沉積後進行圖案蝕刻製程。任何形成分離導電電極結構之方法可和本文所述技藝一致。
請參照回圖4，繼續到步驟440及441，可置放絕緣體封裝該些源極及汲極電極和該些整個裝置自身。一有效的沉積方法可以是由液體前驅物(liquid precursor)旋塗該介電質，接著進行固化(curing)。在其他實施例中，該介電質可以氣相沉積法沉積，而於某些案例，隨後以一技術進行平面化，例如但非限於化學機械研磨。隨著該絕緣體層之沉積，可形成接觸開口463。在可以完成此些接觸開口的各種處理步驟當中，雷射切除處理或微影成像減法蝕刻(lithography-imaged subtractive etching)製程可作為非用以限定之實例。
現請參照圖5，在一些實施例中，該處理流程500以文字形式總結形成有機半導體裝置之方法及方式。於步驟501，清潔一平坦基材，準備將之處理成一有機半導體裝置。本文所述之方式可能可以處理任何三維成形表面，然而為了例示性目的，於此係描述一平坦基材。接著在步驟502，沉積並在空間中定義出該閘極金屬特徵。該流程實例係用於閘極在裝置結構下的一種形式。在一些實施例中，習知的多種TFT架構可和本文所述技藝之範疇一致。進一步進行至步驟503，於該閘極電極上方及周圍沉積一介電質薄膜層。在一較佳實施例中，於此處理後，在閘極介電質上的該介電層可大致平行而平坦。於步驟504及505，該些n型及p型有機半導體層係沉積於選定區域內。有許多方式可沉積此些選定區域層，包含但不限於遮罩沉積及全面沉積後進行減法蝕刻。再者，在一些實施例中，該二區域之順序可顛倒。在一些實施例中，可形成n型及p型有機半導體裝置二者。這對於電路彈性(circuit flexibility)可能是好的，然而這也允許各種非電晶體裝置的形成，例如以n型層及p型層之組合形成二極體。於步驟506，形成該些源極及汲極電極。如前所述，本實例係用於閘極在裝置下方之形式，而可代表源極及汲極電極係沉積於粗略平面半導體區域上之一實施例。無論如何，各種TFT架構可和本文所述技藝一致。接下來，於步驟507，在一些實施例中，該裝置及該些電極可由一封裝暨絕緣層所圍繞。在一些實施例中，將形成或處理此層以產生一平面頂表面。於圖5所示之該最後步驟，步驟508，該些接觸孔形
成於介電質絕緣層中，至少部分位於導電電極所在區域上方。在一些實施例中，可製作該外部電接觸至該些所形成裝置。該處理流程實例可產生多種連接的有機半導體電晶體以形成功能性電路，對於熟知本領域技藝者，此係屬顯而易見。同樣的，也可形成電晶體以外的裝置，包含二極體、電阻、變容二極體(varactor)。
請參照圖6，說明一例示性處理流程600，對一利用處理500所述之該平面處理的眼科裝置作進一步處理。於步驟601，可局部或完整進行圖5所述之製程500的進一步處理。此後，所產生之基材、有機半導體裝置、導電互連及任何其他形成於該基材上之裝置可於步驟602進一步處理。在一些實施例中，於步驟602，該基材及該些裝置可變形為一三維形狀件。在一些實施例中，該變形於某些實例可涉及該基材之熱成形，或者於其他實施例涉及該基材之折疊。
請參照回圖6，於步驟603，該生成之三維形狀件可具有額外的金屬線路沉積其上。在一些實施例中，此些金屬線路可透過處理薄膜有機半導體裝置時所形成之開口和該導電層相交。在一些實施例中，該些通電裝置可能尚未置放於該平坦基材上，雖然於現有技術，如此置放是可行的。於步驟604，可藉各種手段提供該些通電元件，包含例如印刷陽極、陰極及電解質區域。
接著，於步驟605，在一些實施例中，可封裝並密封該些裝置。有許多方式可以實行該封裝，像是例如使用網版設備之聚對二甲苯(parylene)氣相沉積，讓特定區域保持
未密封或未封裝。在一些實施例中，所產生之裝置可接著於步驟606分離(singulate)或切除(cut out)。在一些實施例中，可為了各種功能用途而保留所形成之該嵌入物件之該中心區域(可存在於該光學區中)，包含但不限於形成一以彎月面為基礎之透鏡元件之該前光學表面。在其他實施例中，可移除該中心光學區以形成一環形眼科嵌入物件。在一些實施例中，繼續在此步驟606，所形成之該眼科嵌入物件可隨後處理以完成組裝至一眼科嵌入物中。
繼續於圖6，於步驟607，在一些實施例中，形成一眼科裝置。有多種方式可利用步驟606之該眼科嵌入物形成一眼科裝置。在一些實施例中，此係涉及以少量反應混合物將該眼科裝置置放於一前曲面模件中。透過固定該反應混合物，可將該嵌入物固定於該模件適當位置上。隨後，在一些實施例中，可利用該些前曲面及後曲面模件模造(mold)一適當形狀及光學品質於所製造之一眼科鏡片裝置。在一些其他實施例中，於模造步驟用以封裝該嵌入物之該材料可包括水凝膠成形(hydrogel-forming)材料。
現請參照圖7，在一些實施例中，描述一替代方法700以形成包括有機半導體裝置之眼科裝置。於步驟701，可局部或完整進行圖5所述之製程500的進一步處理。在一些其他實施例中，於該基材上，所產生之基材、有機半導體裝置、導電互連及任何其他已形成裝置可於步驟702進一步處理。在一些實施例中，於步驟702，該基材及該些裝置可變形成一三維形狀件。在一些實例中，該變形可涉及該基材之熱成
形。在其他實施例中，該變形可涉及以熱成形或黏著劑接合為基礎的基材折疊，以使該件保持其三維形狀。
請參照回圖7，在一些實施例中，於步驟703，該三維形狀可切成多個片段，各片段包含用於該眼科裝置之電路之完整複製。接著，於步驟704，在一些實施例中，可透過處理薄膜有機半導體裝置時所形成之開口施加連接特徵於該導電層。在一些實施例中，此些連接特徵可包含各類的銲塊(solder bump)。在其他實施例中，該些連接特徵可包含傳導性環氧樹脂。在此些實施例形式之任一者，於步驟705，該切割之電路件可連接至一三維成形嵌入物件，連接特徵可連同其他密封劑及封裝材料將該分割之電路件附著於該眼科嵌入物件。在一些實施例中，於步驟706，可將所產生之嵌入物件及附著之有機半導體加工成一完整的眼科嵌入物。
繼續圖7，在一些實施例中，於步驟707，形成一眼科裝置。有多種方式可利用步驟706之該眼科嵌入物形成一眼科裝置。在一些實施例中，這可能涉及以少量反應混合物將該眼科裝置置放於該前曲面模件中。在一些實施例中，透過固定該反應混合物，可將該嵌入物固定於該模件適當位置。隨後，在一些實施例中，可利用前曲面及後曲面模件模造一適當形狀及光學品質於所製造之一眼科鏡片裝置。在一些實施例中，封裝該嵌入物之該模造材料可包含水凝膠成形材料。
在一些實施例中，前述之該些方法及設備可產生多種眼科裝置。請參照圖8，此係描述一例示性電子電路800，和具有一通電元件之一眼科裝置的實作一致。在一些實施例中，當該電子電路800啟動時，該電子電路800作為一啟動裝置而響應一機械開關，並且施加電位跨越一主動眼科裝置，該主動眼科裝置包含以彎月面為基礎之聚焦元件。
請參照回圖8，在一些實施例中，描述一通電元件810。在一些實施例中，因為該電子電路800可包含有機半導體電晶體，該通電元件810可包含各種多個以串聯形式連接之電池。作為一實例，在一些實施例中，可連接適合的電池以於該通電元件產生約20伏特之一電位。在其他實施例中，可將各種數量的電池連接在一起，以產生範圍大約從10伏特到100伏特的通電電位。
繼續圖8，在一些實施例中，該通電元件810可提供其電位於一主動眼科元件820。該主動眼科元件820可以是以彎月形透鏡為基礎之裝置，其響應係根據施加於兩不相溶液體(immiscible fluid)之電位而改變一彎月面的形狀。在一些實施例中，以電學的看法，該以彎月形透鏡為基礎之裝置本質上發揮之功能是作為一阻抗極高之電容。因此，該通電元件810起先可藉由一第一阻抗元件870對該主動眼科元件820充電。當該電位將該電容元件完全充電，該通電元件810此後將不會在它身上有大量的耗損負載(dissipative load)。在一些其他實施例中，可定義一開始電路(start up circuitry)以進一步確保該通電元件未放電。
在一些實施例中，請參照回圖8，該電子電路800可進一步包含一延遲正反器(D-FlipFlop)電路850，該電路850以使用該些互補n型及p型有機半導體電晶體之一電路為基礎。在一些實施例中，該D-FlipFlop電路850可將其D及Q輸出連接在一起，並且將Set(S)及Reset(R)接地。在一些其他實施例中，每次在Clock(CP)輸入有電壓位準(voltage level)變化時，Q的該輸出將從一狀態變成另一狀態。該輸入將由該通電源810透過一第二阻抗元件840設定。在一些實施例中，當一外部開關860啟動，例如可能是使用者施加壓力於一壓敏開關上，在CP之該電位會接近接地，而此電位改變可切換該D-FlipFlop 850之該狀態。在一些其他實施例中，Q的電壓位準改變時，與之連接的一電晶體830可被「打開(Turned-On)」並導通該主動光學裝置兩端，使該裝置有效短路，而得以改變該主動光學狀態之狀態。有多個方式可啟動並控制該例示性電路實施例之該狀態。
請繼續參照圖9，在一些實施例中，呈現一嵌入物組件件900之實物代表，此係與圖8之該些實施例一致。在一些實施例中，可找到用於該彎月形透鏡之一第一連接910。如前所述，可以有多個串聯的通電電池920以產生所需的電位供以有機半導體為基礎之電路運作用。在一些實施例中，通電電池920之組合可定義一大約20伏特之通電元件。在一些其他實施例中，該通電元件920可包括接觸點930及940。
在一些實施例中，可於該嵌入物組件件900找到該D-Type FlipFlop 950。在一些實施例中，該D-Type FlipFlop 950可包含該些n型及p型有機半導體電晶體。此外，該些阻抗元件亦可定義於該D-Type FlipFlop 950中(圖未示)。在一些實施例中，可以有一第二接觸960，以定義用於該彎月形透鏡之該替代連接點。在一些其他實施例中，可自分隔之金屬線路形成一壓敏開關970，受到壓力而產生偏移、偏轉或曲面(deflection)時，會完成該兩側之接觸。
本文已描述特定實例，從形成、形成方法及形成設備等多個面向，說明本獨創之技藝對於將通電元件形成在三維表面上之電互連上有極大的助益。此些實例係用於前述說明，且並非意圖以任何方式限定本發明之範疇。因此，本發明說明係意圖含括對於熟習本領域技藝者顯而易見之所有實施例。
100‧‧‧三維基材，眼科裝置
110‧‧‧眼科裝置，主動眼科區域，光學主動區域
112‧‧‧周邊區域
114‧‧‧通電元件，電池連接，電線路
120‧‧‧線路區域
130‧‧‧鄰近線路
140‧‧‧分離線路
150‧‧‧第一通電元件，電池，陽極，電線路
160‧‧‧第二通電元件，電池，陰極
170‧‧‧分離線路
180‧‧‧鄰近線路
Claims (13)
- 一種形成一眼科裝置的方法，該眼科裝置包含一隱形眼鏡、一人工水晶體或一淚管塞，該方法包括：準備一平坦基材；沉積閘極金屬特徵在該平坦基材上；沉積一介電質薄膜層於該閘極金屬特徵上方及周圍；沉積有機半導體層至選定區域；形成源極及汲極電極以產生一薄膜有機半導體裝置；變形該平坦基材及薄膜有機半導體裝置為一三維形狀嵌入物件；沉積至少一第一金屬線路於該三維形狀嵌入物件上；形成一封裝及密封層於該三維形狀嵌入物件周圍；形成一眼科嵌入物件至一眼科嵌入物中；以及形成一封裝該眼科嵌入物的眼科裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該封裝及密封層係聚對二甲苯(parylene)。
- 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中封裝該眼科嵌入物之步驟係形成一圍繞該眼科嵌入物的水凝膠。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一金屬線路包括一透明電極。
- 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該透明電極包括銦錫氧化物(indium tin oxide)。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該薄膜有機半導體裝置包括一n型有機半導體。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該薄膜有機半導體裝置包括一p型有機半導體。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該薄膜有機半導體裝置包括一n型有機半導體及一p型有機半導體。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該n型有機半導體層包括十六氟銅酞青(copper hexadecafluorophthalocyanine，F16CuPc)。
- 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該p型有機半導體層包括稠五苯(pentacene)。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，另外包括：在該三維形狀嵌入物件封裝之前，將一通電元件(energization element)沉積至具有該第一金屬線路的區域上。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中：該通電元件係一電化學電池。
- 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中：該電化學電池係一鋰離子電池。
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