專(zhuān)利名稱(chēng)：電路制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路制作方法，特別是一種用于薄膜晶體管電路的制作方法。
背景技術(shù)：
使用諸如光掩膜或遮光板之類(lèi)蝕刻掩膜的蝕刻平板印刷技術(shù)良好地應(yīng)用于電路制作。光刻法就是這樣一種處理的例子，光刻法通常用于集成電路器件形式的電路制作，這是因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)精密的分辨率和特征精確度。
在一個(gè)光刻處理的例子中，將一層光抗蝕材料沉積到由基底支持的用于形成圖案的材料上。通常利用旋轉(zhuǎn)涂層法形成光抗蝕層。然后利用光掩膜對(duì)該抗蝕層進(jìn)行曝光。通常將紫外光用于該處理步驟。如果使用了正光抗蝕，可以溶解那些被透過(guò)光掩膜縫隙的紫外光曝光的光抗蝕層區(qū)域以使材料在基底上形成透過(guò)光抗蝕層的圖案。隨著多年的使用，光刻處理有了較大改進(jìn)，利用當(dāng)前的技術(shù)可以使特征精確度達(dá)到1微米之內(nèi)。
目前，大多數(shù)使用蝕刻平板印刷技術(shù)的薄膜電路制作都采用剛性基底實(shí)現(xiàn)，諸如玻璃或硅。不過(guò)，對(duì)制作這種包括柔性塑料基底的塑料基底電路的需要在不斷增加。
用于光刻處理的光掩膜是相對(duì)剛性的，在處理步驟中掩膜的延展非常小。不過(guò)，特別在使用塑料基底時(shí)會(huì)發(fā)生基底延展的情況，這樣在由基底支持的掩膜和形成圖案層之間會(huì)發(fā)生畸變。
為了制作薄膜半導(dǎo)體器件，需要將光刻處理應(yīng)用于該器件每一層的每一種材料，所以，需要將幾種材料用于各個(gè)層。對(duì)于薄膜電路來(lái)說(shuō)，在層與層之間需要互連，這通常通過(guò)在一層上做一個(gè)孔通向下面一層并將材料沉積到該孔中來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以，制作一個(gè)薄膜晶體管電路至少要使用四個(gè)具有相關(guān)光掩膜的光刻步驟。為了實(shí)現(xiàn)電路特征的精密清晰度，需要在所有光刻步驟之間和所有光掩膜區(qū)域中進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)置。這在基底尺寸增大時(shí)變得難以實(shí)現(xiàn)，而在使用塑料基底時(shí)會(huì)變得特別困難。不過(guò)，由于可以達(dá)到精密清晰度，為了確定一定的薄膜電路特征，例如用于顯示器件的相對(duì)長(zhǎng)和薄電路互連以及矩陣尋址方案中使用的尋址線，使用光刻處理是非常有益處的。由于可以實(shí)現(xiàn)非常短的溝道區(qū)長(zhǎng)度，在制作薄膜晶體管的源電極和漏電極時(shí)，這也是一種有益的處理。
還可以利用噴墨印制技術(shù)，通過(guò)沉積溶劑中的共扼聚合物溶液來(lái)形成薄膜電路。通過(guò)選擇合適的共扼聚合物材料，利用該技術(shù)可以將薄膜電路的導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體區(qū)全都從溶液中沉積出來(lái)。不過(guò)，一般認(rèn)為使用諸如聚-3-4乙烯二氧噻吩(poly-3-4ethlenedioxythiophene)(PEDOT)或聚苯胺(PANI)之類(lèi)導(dǎo)電聚合物形成高分辨率電極是有問(wèn)題的，這是由于使用當(dāng)前有效技術(shù)的噴墨處理所能達(dá)到的分辨率導(dǎo)致的。對(duì)于薄膜晶體管(TFT)的制作來(lái)說(shuō)，不能可靠地實(shí)現(xiàn)溝道長(zhǎng)度小于10微米的溝道方案，而已知TFT的漏電流與其溝道長(zhǎng)度成反比。使用噴墨技術(shù)導(dǎo)致不能提供短溝道長(zhǎng)度限制了將這種印制的TFT用于某些應(yīng)用，例如使用電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光器件的顯示器件。
諸如液晶顯示、電泳顯示、電致變色顯示或發(fā)光二極管(LED)顯示之類(lèi)的各種顯示技術(shù)已被廣泛使用。近年來(lái)，出現(xiàn)了其它類(lèi)型的可尋址電致發(fā)光顯示形式的LED顯示。這種電致發(fā)光顯示器件包括夾在由諸如例如玻璃、塑料或硅基底之類(lèi)固體基底支持的陰極和陽(yáng)極之間的諸如有機(jī)聚合物或小分子之類(lèi)的有機(jī)材料混合物，該有機(jī)材料提供了顯示的發(fā)光單元。
具有滿足消費(fèi)者喜好的風(fēng)格的產(chǎn)品中采用了顯示器件，特別是液晶顯示器件。移動(dòng)電話和腕表就是這類(lèi)產(chǎn)品的典型例子。同樣地，經(jīng)常需要這種顯示器擁有彎曲的形狀以于產(chǎn)品的風(fēng)格相協(xié)調(diào)，通過(guò)使用柔性基底材料可以更容易地實(shí)現(xiàn)彎曲的形狀，而且如果有必要，在產(chǎn)品制作過(guò)程中可以彎曲顯示并將其固定于位置上以呈現(xiàn)出需要的外形。
也可以將液晶顯示用于其它許多形式的便攜式裝置中，二且是目前用于膝上計(jì)算機(jī)顯示屏的最佳選擇。對(duì)這種類(lèi)型產(chǎn)品的基本要求是為了提供所需的器件便攜性，其必須結(jié)構(gòu)緊湊且重量輕。一個(gè)膝上計(jì)算機(jī)顯示屏的所關(guān)注的方面是用于容納液晶材料的玻璃基底的易碎性。為了減小產(chǎn)品的尺寸和重量，必須將這種玻璃屏做得很薄，但又必須做得足夠結(jié)實(shí)以經(jīng)受住在實(shí)際使用中的嚴(yán)峻條件。用于使玻璃基底堅(jiān)韌的技術(shù)可以使厚度在1毫米之內(nèi)的玻璃片用于膝上計(jì)算機(jī)的顯示屏。
其它諸如移動(dòng)電話之類(lèi)手持便攜式器件也需要使用堅(jiān)韌但薄而輕的顯示屏基底，這是因?yàn)檫@類(lèi)器件必須不僅非常輕，而且必須便于攜帶，還要經(jīng)受得住用戶將其摔到堅(jiān)硬的面上。所以，堅(jiān)韌玻璃基底也用于這類(lèi)器件中，但是很小的屏幕尺寸以及高競(jìng)爭(zhēng)力成本的加工需求帶來(lái)了額外的制作難度。
為了提供用于這類(lèi)器件的有效顯示屏制作，通常利用很大的玻璃基底來(lái)制作該顯示器，面對(duì)面地排列這些玻璃基底且其中留有空間以提供隨后用于填充液晶材料的小空氣縫隙。利用劃線將該大基底細(xì)分并沿著劃線將其分開(kāi)以提供獨(dú)立的相對(duì)小尺寸顯示單元。不過(guò)，為了薄而輕的目標(biāo)，必須使用堅(jiān)韌的玻璃來(lái)制作基底，但是韌化處理會(huì)使相對(duì)大玻璃基底難以被細(xì)分且沿著分開(kāi)線會(huì)出現(xiàn)破裂，這在制作過(guò)程中增大了損耗而且會(huì)使玻璃中存在導(dǎo)致使用中過(guò)早破壞的壓力。
可以選擇塑料材料用于塑料基底以提供非常薄且非常輕的顯示器，由于基底強(qiáng)度是材料固有的，所以不需要韌化處理而且可以更容易地細(xì)分上面制作了尋址方案驅(qū)動(dòng)晶體管的大塑料基底片并大大減少了沿分開(kāi)線破裂的風(fēng)險(xiǎn)。所以可以理解，塑料基底非常適宜用于液晶顯示的有效和相對(duì)低成本制作。因此在每天使用的多種形式的顯示器件使用塑料基底的需求不斷增加就不奇怪了。然而迄今為止，利用用于制作薄膜電路的蝕刻平板印刷技術(shù)所需的多種掩膜在實(shí)踐中保持基底記錄對(duì)液晶顯示器件的顯示象素進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和尋址的困難阻撓了塑料基底的使用。
眾所周知有兩種形式的尋址方案用于顯示器件。第一種通常被稱(chēng)作無(wú)源矩陣尋址方案。以液晶顯示為例，通過(guò)分別以行和列在用于限定液晶材料的基底背面排列的電極陣列來(lái)確定顯示象素。實(shí)質(zhì)上，顯示的每一個(gè)象素類(lèi)似于之間有液晶電介質(zhì)的并聯(lián)平板電容。當(dāng)電壓加于確定象素的電極之間時(shí)，產(chǎn)生的電場(chǎng)局部地影響液晶材料以控制液晶材料的透明度，并由此控制具體象素的透明度。
在電壓脈沖形式中，這種類(lèi)型的尋址方案完全取決于由顯示器邊緣或邊界提供的數(shù)據(jù)信號(hào)。然而，陣列的電極相對(duì)較薄并具有電阻，該電抗與電極長(zhǎng)度成正比。所以，當(dāng)電壓到電極時(shí)，所加電壓沿著電極會(huì)有部分下降，如果不適當(dāng)?shù)貙?duì)此加以控制，則顯示的圖像會(huì)發(fā)生亮度的不一致的問(wèn)題。
所以，目前越來(lái)越多地選擇有源矩陣尋址方案用于液晶顯示。在液晶顯示有源矩陣尋址方案中，在顯示的每個(gè)象素提供至少一個(gè)薄膜晶體管(TFT)來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶材料。由于這種顯示的物理布局，必須在相對(duì)大顯示基底區(qū)域上制作TFT。兩種用作象素驅(qū)動(dòng)晶體管的最普通類(lèi)型TFT的半導(dǎo)體材料層包括的不是硅聚合物就是無(wú)定型硅。無(wú)論是哪種類(lèi)型的器件，都通過(guò)使用昂貴的蝕刻平板印刷掩膜和諸如真空室之類(lèi)的昂貴專(zhuān)用器件來(lái)將硅材料沉積到每一個(gè)象素所需的位置上。所以，不僅在全部制作過(guò)程的早期步驟中會(huì)有基底上記錄掩膜以保證準(zhǔn)確地將沉積硅排列于沉積材料上這一伴隨的問(wèn)題，諸如向位于TFT的象素提供電壓脈沖的電極，而且無(wú)論使用無(wú)定型或硅聚合物器件，TFT制作過(guò)程本身相對(duì)高的成本明顯地增加了顯示器件的成本。有源矩陣類(lèi)型液晶顯示明顯貴于無(wú)源矩陣類(lèi)型液晶顯示的原因主要在于TFT制作過(guò)程。
硅TFT是一種非透明器件，所以應(yīng)將TFT在顯示屏基底上占據(jù)的區(qū)域保持在最小值，從而使用于顯示的孔徑比最大孔徑比是使光能夠到達(dá)觀察者的顯示比例。這對(duì)用于傳送電壓驅(qū)動(dòng)脈沖到局部TFT的象素的電極或?qū)w線同樣適用。對(duì)于相對(duì)小尺寸的顯示器來(lái)說(shuō)，如移動(dòng)電話顯示器，只能達(dá)到約50％的孔徑比，即使對(duì)于相對(duì)大的顯示器來(lái)說(shuō)，要達(dá)到大于70％到80％的孔徑比也是很困難的。所以，通常在有源矩陣尋址方案中作為數(shù)據(jù)線和柵極線的電極應(yīng)當(dāng)具有最小寬度以進(jìn)一步減小孔徑比。
此外，如下文中更為詳細(xì)的討論，應(yīng)當(dāng)將TFT的溝道長(zhǎng)度做得盡量小以使TFT具有足夠快的運(yùn)行速度，進(jìn)而在保持TFT柵電容盡量小的同時(shí)能優(yōu)化溝道寬度。這些是相互沖突的設(shè)計(jì)需求。
所以，可以理解希望采用有源矩陣尋址方案的顯示器件應(yīng)當(dāng)是a)象素驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道長(zhǎng)度最小；b)采用高導(dǎo)電材料用于顯示期間象素尋址的數(shù)據(jù)線和柵極線；c)使數(shù)據(jù)線和柵極線的寬度最小以使孔徑比的退化最小；d)使柵電極和漏電極(或源電極)之間的重疊最少，以使柵電極電容最??；e)使溝道寬度最大而不會(huì)大量增加?xùn)烹姌O電容。
通過(guò)使用諸如光刻之類(lèi)的蝕刻平板印刷技術(shù)形成源電極和漏電極、至少部分電路互連以及象素電極的圖案可以實(shí)現(xiàn)所有這些特性。例如，由于光刻處理所能達(dá)到的精密分辨率，可以提供小于1微米的溝道長(zhǎng)度(即源電極和漏電極之間的間隔)。此外，可以提供叉指式模式的源電極和漏電極以實(shí)現(xiàn)相對(duì)長(zhǎng)的溝道寬度，這些均可用于提高有機(jī)半導(dǎo)體的工作性能。此外，可以將導(dǎo)電性高的材料，諸如金、銀、鉑以及鈀用于制作電路電極和諸如柵極線和數(shù)據(jù)線之類(lèi)的互連以使在顯示操作中沿著這些線施加的信號(hào)的電壓降和信號(hào)脈沖的延遲最小。
進(jìn)一步的考慮與通常薄膜晶體管電路的制作相關(guān)，特別是顯示器件使用的尋址電極，經(jīng)常需要將一個(gè)導(dǎo)電互連橫跨另一個(gè)導(dǎo)電互連，但是從顯示功能上講，這兩個(gè)導(dǎo)電互連之間必須彼此電絕緣。作為例子，在用于液晶顯示的有源矩陣尋址方案中，數(shù)據(jù)線和柵極線實(shí)質(zhì)上彼此正交排列于象素電極之間提供的狹窄空間中。借助這種布局，利用設(shè)置水平行電極和垂直列電極的電極陣列，每一個(gè)水平行電極都會(huì)有幾個(gè)與垂直列電極的橫跨點(diǎn)；反之亦然。由于必須使用分離的蝕刻平板印刷掩膜確定絕緣體區(qū)域，一直都證實(shí)通過(guò)使用蝕刻平板印刷技術(shù)在每一個(gè)這種橫跨點(diǎn)來(lái)提供絕緣體區(qū)有著很大問(wèn)題，同時(shí)伴隨有保證在整個(gè)掩膜區(qū)的各個(gè)橫跨點(diǎn)都正確并準(zhǔn)確地排列掩膜的問(wèn)題。由于該用于確定電極陣列中的第一個(gè)在先的處理步驟得原因，當(dāng)采用很可能會(huì)發(fā)生延展、收縮或變形的基底作為大塑料基底時(shí)，就會(huì)變得特別難以實(shí)現(xiàn)。
所以很清楚，將蝕刻平板印刷技術(shù)與噴墨印制技術(shù)結(jié)合的本發(fā)明用于制作電路器件很有優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種電路制作方法，包括利用蝕刻平板印刷技術(shù)在基底上提供形成圖案層，該形成圖案層包括排列于其它導(dǎo)電材料區(qū)之間的第一導(dǎo)電材料區(qū)；以及利用噴墨印制技術(shù)有選擇地將絕緣體材料沉積于至少部分第一導(dǎo)電材料區(qū)的延伸之上以提供絕緣體材料局部區(qū)，用于使提供的半導(dǎo)體或?qū)w域延伸到該第一導(dǎo)電材料區(qū)之上但與之相絕緣，并延伸到其它導(dǎo)電材料區(qū)之間。
可以將第一區(qū)提供為連續(xù)導(dǎo)電條而將其它區(qū)提供為條狀導(dǎo)電節(jié)，具有通路的連續(xù)導(dǎo)電條和條狀導(dǎo)電節(jié)包括橫跨點(diǎn)，且其排列將使得在橫跨點(diǎn)連續(xù)導(dǎo)電條和條狀導(dǎo)電節(jié)彼此不接觸。
優(yōu)選的是，作為接觸墊制作的條狀導(dǎo)電節(jié)末端部分寬度大于條狀導(dǎo)電節(jié)的寬度。
形成圖案層提供的圖案使象素電極、連續(xù)導(dǎo)電條和條狀導(dǎo)電節(jié)實(shí)質(zhì)上彼此正交排列且延伸到象素電極之間以用于為有源矩陣類(lèi)型顯示器件提供電極陣列。
優(yōu)選的是，形成圖案層提供薄膜晶體管的源電極和漏電極且選擇噴墨印制材料用于提供與源電極和漏電極相接觸的半導(dǎo)體區(qū)域，該方法進(jìn)一步包括使用噴墨印制技術(shù)在半導(dǎo)體層上提供絕緣體層，以及在絕緣體層上提供導(dǎo)體材料，以提供疊放于半導(dǎo)體區(qū)之上并由絕緣體層將其隔開(kāi)的薄膜晶體管柵電極。
更優(yōu)選的是，源電極和漏電極形成叉指式梳狀結(jié)構(gòu)圖案以提供具有相對(duì)短長(zhǎng)度和相對(duì)長(zhǎng)寬度溝道區(qū)的薄膜晶體管。
優(yōu)選的是設(shè)置為叉指式梳狀結(jié)構(gòu)，這樣梳狀源電極梳齒和梳狀漏電極梳齒的相互交叉量小于柵電極的寬度。
可以使形成圖案層的圖案在任意源電極和漏電極的末端提供非導(dǎo)電緩沖區(qū)以調(diào)節(jié)用于提供源電極和漏電極的蝕刻平板印刷技術(shù)的分辨率和用于提供半導(dǎo)體區(qū)的噴墨印制技術(shù)的分辨率之間的差異。
在最優(yōu)選的實(shí)施例中，提供了形成圖案層以使源電極與第一導(dǎo)電條相連接，漏電極與象素電極相連接，且制作的柵電極延伸接觸到了與第一導(dǎo)電條正交排列的第二導(dǎo)電條，這樣第一導(dǎo)電條和第二導(dǎo)電條分別用作顯示器件的有源矩陣尋址方案中的數(shù)據(jù)線和柵極線功能。
優(yōu)選的是，在橫跨點(diǎn)選擇的噴墨印制的絕緣體材料包括第一絕緣體材料，并且在半導(dǎo)體層上選擇的絕緣體材料包括與第一絕緣體材料不同的絕緣體材料。
在可選的實(shí)施例中，形成的連續(xù)導(dǎo)電條圖案有寬度增加部分，用于為薄膜晶體管提供柵電極，該方法進(jìn)一步包括利用噴墨印制技術(shù)在柵電極上提供絕緣體層并至少延伸到連續(xù)導(dǎo)電條與條狀導(dǎo)電節(jié)橫跨點(diǎn)部分；利用噴墨印制技術(shù)沉積導(dǎo)電材料以提供延展到絕緣體層并與條狀導(dǎo)電節(jié)電連接的第一導(dǎo)電區(qū)、與第一導(dǎo)電區(qū)絕緣并延伸到至少絕緣體層一部分之上且接觸到條狀導(dǎo)電節(jié)之一的用于提供薄膜晶體管源電極的第二導(dǎo)電區(qū)以及與第一和第二導(dǎo)電區(qū)絕緣并延伸到至少絕緣體層一部分之上且接觸到象素電極的用于提供薄膜晶體管漏電極的第三導(dǎo)電區(qū)；利用噴墨印制技術(shù)將半導(dǎo)體材料沉積到覆蓋于柵電極之上的絕緣體層暴露區(qū)以提供延伸接觸到薄膜晶體管源電極和漏電極的半導(dǎo)體區(qū)，由此連續(xù)導(dǎo)電條用作柵極線功能，且條狀導(dǎo)電節(jié)結(jié)合第一導(dǎo)電區(qū)用作數(shù)據(jù)線功能以用于顯示器件的有源矩陣尋址方案。
在另一個(gè)實(shí)施例中，制作連續(xù)導(dǎo)電條和/或條狀導(dǎo)電節(jié)使其包括一個(gè)或多個(gè)薄膜晶體管和/或延伸接觸到電路的輸入、輸出以及電壓源端之間的互連并在形成圖案層上為離散區(qū)域。
該方法可以包括制作至少兩個(gè)薄膜晶體管，一個(gè)薄膜晶體管通過(guò)沉積第一導(dǎo)電率類(lèi)型的第一半導(dǎo)體材料制作而成，另一個(gè)薄膜晶體管通過(guò)沉積與第一類(lèi)型相反的第二導(dǎo)電率類(lèi)型的第二半導(dǎo)體材料制作而成。
可以選擇的第一導(dǎo)電率類(lèi)型包括增強(qiáng)型半導(dǎo)體且可以選擇的第二導(dǎo)電率類(lèi)型包括耗盡型半導(dǎo)體。
可以選擇的第一導(dǎo)電率類(lèi)型包括n型半導(dǎo)體且可以選擇的第二導(dǎo)電率類(lèi)型包括p型半導(dǎo)體，由此提供互補(bǔ)邏輯類(lèi)型電路。
本發(fā)明方法進(jìn)一步包括制作延伸到形成圖案層離散區(qū)域之間的阻性電路元件。
該阻性電路元件可以通過(guò)噴墨印制技術(shù)將阻性材料沉積到局部區(qū)域來(lái)制作。
優(yōu)選的是，可以將由耗盡型半導(dǎo)體制作而成的薄膜晶體管設(shè)置為阻性電路元件功能。
該阻性材料包括可溶聚合物、聚合物膠體或無(wú)機(jī)材料膠體。
該半導(dǎo)體材料包括有機(jī)半導(dǎo)體材料。
絕緣體層上提供的柵電極導(dǎo)體材料包括共軛聚合物或無(wú)機(jī)導(dǎo)電材料膠體。
優(yōu)選的是，該導(dǎo)體材料包括共軛聚合物或無(wú)機(jī)導(dǎo)電材料膠體。
該絕緣體包括可溶聚合物材料、可固化聚合物材料、聚合物膠體或無(wú)機(jī)材料膠體。
優(yōu)選的是，在橫跨點(diǎn)可以選擇的印制的絕緣體材料包括可固化聚合物材料，并且在半導(dǎo)體層上可以選擇的絕緣體材料包括可溶聚合物材料。
形成圖案層包括金屬或?qū)щ娧趸牧虾?或共軛聚合物材料。
優(yōu)選的是，提供了金屬或?qū)щ娧趸牧献鳛樾纬蓤D案層的第一層且共軛聚合物材料作為覆蓋于第一層之上的第二層。
基底可以包括柔性基底并提供有校準(zhǔn)標(biāo)記，用于校準(zhǔn)在噴墨印制技術(shù)中使用的與該基底相關(guān)的噴墨頭。
優(yōu)選的是，由有源反饋控制系統(tǒng)控制與校準(zhǔn)標(biāo)記相關(guān)噴墨頭的位置。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了根據(jù)本發(fā)明第一方面制作的一種電子器件、一種電光器件或一種導(dǎo)電互連。


現(xiàn)將參照附圖來(lái)通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
圖1所示為用于本發(fā)明方法使用的由基底支持的導(dǎo)體層；圖2所示為用于形成圖1所示導(dǎo)體層圖案的顯影光致抗蝕層；圖3所示為圖6中的導(dǎo)體層通過(guò)圖2所示的顯影光致抗蝕層形成圖案之后的導(dǎo)體層；圖4所示為利用噴墨印制技術(shù)沉積于形成圖案的導(dǎo)體層之上的半導(dǎo)體區(qū)；圖5所示為利用噴墨印制技術(shù)沉積于圖4所示結(jié)構(gòu)之上的絕緣體區(qū)；圖6所示為利用噴墨印制技術(shù)沉積于圖5所示結(jié)構(gòu)之上的導(dǎo)體區(qū)；圖7所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制作的具有連續(xù)柵極線和底部柵晶體管的可選結(jié)構(gòu)；圖8所示為穿過(guò)線A-A的圖7所示結(jié)構(gòu)的橫截面；圖9所示為利用叉指式源電極和漏電極得到的薄膜晶體管溝道區(qū)的示意圖；圖10所示為圖9所示導(dǎo)體區(qū)放大視圖的示意圖；圖11所示為在形成圖案之后，用于排列于導(dǎo)體層條狀導(dǎo)電節(jié)之間的叉指式源電極和漏電極的可選排列；圖12所示為根據(jù)本發(fā)明方法形成于形成圖案層的離散區(qū)域排列；圖13所示為根據(jù)本發(fā)明方法利用噴墨印制技術(shù)沉積于圖12所示形成圖案層上的半導(dǎo)體區(qū)；圖14所示為根據(jù)本發(fā)明方法利用噴墨印制技術(shù)沉積于圖13所示結(jié)構(gòu)上的阻性單元；圖15所示為根據(jù)本發(fā)明方法利用噴墨印制技術(shù)沉積于圖14所示結(jié)構(gòu)上的絕緣體區(qū)；圖16所示為根據(jù)本發(fā)明方法利用噴墨印制技術(shù)沉積于圖14所示結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)體區(qū)；圖17所示為以耗盡型負(fù)載晶體管形式提供阻性單元的可選實(shí)施例；
圖18所示為根據(jù)本發(fā)明方法制作的互補(bǔ)邏輯電路；圖19所示為用于本發(fā)明方法使用的噴墨沉積用具的控制系統(tǒng)的示意框圖；圖20所示為用于圖19所示控制系統(tǒng)的波形圖；圖21所示為根據(jù)本發(fā)明方法制作的電光器件的示意框圖；圖22所示為結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明方法制作的顯示器件的移動(dòng)個(gè)人計(jì)算機(jī)的示意圖；圖23所示為結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明方法制作的顯示器件的移動(dòng)電話的示意圖；以及圖24所示為結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明方法制作的顯示器件的數(shù)字照相機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)現(xiàn)溶液處理制作薄膜晶體管電路的制作方法是基于利用噴墨印制技術(shù)而有選擇地局部沉積作為溶劑中溶質(zhì)的導(dǎo)電、半導(dǎo)電和絕緣體材料而給出的。這種技術(shù)還可用于諸如導(dǎo)電材料之類(lèi)膠體在溶液中的沉積。不過(guò)，對(duì)于一定的電子或電光器件來(lái)說(shuō)，有必要設(shè)置相對(duì)大的電極區(qū)域，諸如與電光顯示器件的象素相關(guān)聯(lián)的電極。此外，在這種器件中還有必要放置長(zhǎng)而薄的需要具有最小電阻的導(dǎo)體線?？梢允褂脟娔≈萍夹g(shù)用于各種任務(wù)，但同時(shí)在印制作為導(dǎo)電材料點(diǎn)陣列的大電極區(qū)域時(shí)，該技術(shù)相對(duì)效率較低。此外，在近年來(lái)噴墨印制技術(shù)所能達(dá)到的分辨率提高的同時(shí)，所得的分辨率仍然不能與蝕刻平板印刷技術(shù)提供的相比。此外，用于顯示象素尋址的諸如有源矩陣尋址方案中的柵極線和數(shù)據(jù)線之類(lèi)的高導(dǎo)電電極的優(yōu)選材料為例如金、銀、鉑或鈀之類(lèi)的低電阻金屬或金屬合金，或諸如氧化銦錫(ITO)之類(lèi)的金屬氧化物。這些材料本身不能使用噴墨印制技術(shù)來(lái)沉積，而同時(shí)可以沉積的這些材料膠體的導(dǎo)電率不能與純金屬或金屬合金的導(dǎo)電率相比。為了提高膠體中沉積材料的導(dǎo)電率，可以使用退火處理，但是由于必須采用來(lái)執(zhí)行退火步驟處理溫度的原因，這種退火處理未必與柔性基底相容。
利用本發(fā)明可以在諸如薄膜晶體管電路之類(lèi)器件制作中結(jié)合蝕刻平板印刷和噴墨印制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。所以，可以利用蝕刻平板印刷用符合這些電路特性的優(yōu)選材料形成源電極和漏電極、一部分互連以及象素電極的圖案，而半導(dǎo)體區(qū)、絕緣體區(qū)、柵電極以及其它部分互連，特別是難以用蝕刻平板印刷技術(shù)提供的電極橫跨點(diǎn)均可以?xún)?yōu)選地利用噴墨印制技術(shù)來(lái)形成圖案。
圖1所示為利用諸如本領(lǐng)域眾所周知的蒸發(fā)技術(shù)沉積于基底22上的導(dǎo)體膜20。通過(guò)使用蒸發(fā)技術(shù)，可以選擇導(dǎo)體膜使其包括高導(dǎo)電率材料，諸如金屬或金屬合金。金、銀、鉑、鈀或鉻及其金屬合金均為特別適用于此目的的材料例子。此外，如果需要，能夠?qū)㈦p層金屬或金屬合金與其它材料沉積為導(dǎo)體膜20，諸如第一層是鋁，上面覆蓋一層鈀。也可以將諸如ITO、氧化銦或氧化鋅之類(lèi)的金屬氧化物用于此目的。還可以使用鈣和鋁的雙層。也可以將電鍍應(yīng)用于導(dǎo)體膜20的沉積。
還可以利用旋轉(zhuǎn)涂層法從共軛聚合物或膠體材料溶液中沉積出導(dǎo)體膜20。在這種情況下，不需要真空處理形成一致層，這在考慮到成本應(yīng)用中是有益的。
隨后利用諸如旋轉(zhuǎn)涂層法將光抗蝕層沉積于導(dǎo)電膜20上，并在紫外光曝光之后通過(guò)光掩膜進(jìn)行顯影，這在本領(lǐng)域是已知的。通過(guò)使用波長(zhǎng)在400nm范圍內(nèi)的校準(zhǔn)光，即使使用了柔性基底，分辨率也可以達(dá)到1微米以?xún)?nèi)。隨后利用適當(dāng)溶劑(顯影液)的溶解，去除了抗蝕材料的暴露區(qū)域以留下具有對(duì)應(yīng)著光掩膜縫隙形狀縫隙的抗蝕掩膜。產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中通過(guò)光抗蝕掩膜24形成圖案來(lái)選擇導(dǎo)體20的暴露區(qū)域。
隨后利用干或濕蝕刻處理來(lái)蝕刻圖2所示的結(jié)構(gòu)，通過(guò)光抗蝕掩膜蝕刻導(dǎo)體層20的暴露區(qū)域以露出在例子中為基底22的下面一層。隨后去掉光抗蝕掩膜24并在基底22上留下導(dǎo)電材料的形成圖案層26。
在圖3所示的本發(fā)明實(shí)施例中，形成圖案層26包括構(gòu)造用于電子顯示器件的數(shù)據(jù)線28、柵極線30和象素電極32的導(dǎo)體材料離散區(qū)域。從圖3中可以看出形成的數(shù)據(jù)線為連續(xù)導(dǎo)電條，而柵極線為條狀導(dǎo)電節(jié)以保證在各個(gè)線的通路彼此交叉的橫跨區(qū)35，數(shù)據(jù)線和柵極線不會(huì)彼此接觸。盡管在圖3所示數(shù)據(jù)線28為連續(xù)導(dǎo)電條，可以理解的是形成了形成圖案層26的離散區(qū)域，這樣形成的數(shù)據(jù)線28為條狀導(dǎo)電節(jié)而形成的柵極線30為連續(xù)導(dǎo)電條。最好是如圖3所示將數(shù)據(jù)線構(gòu)造為連續(xù)條，下面的說(shuō)明將闡明其原因。
柵極線30配有寬度比條狀導(dǎo)電節(jié)寬的末端部分34，這適用于隨后的制作步驟。
數(shù)據(jù)線28配有寬度增加區(qū)域，每一個(gè)寬度增加區(qū)域均可用作電極，諸如薄膜晶體管的源電極36。
象素電極32的形成配有延伸到數(shù)據(jù)線28的區(qū)域且可用作電極，諸如薄膜晶體管的漏電極38。
形成的數(shù)據(jù)線28和象素電極32還提供了實(shí)質(zhì)上包括在蝕刻過(guò)程中去掉了其中導(dǎo)體材料的非導(dǎo)電區(qū)的緩沖區(qū)40，該非導(dǎo)電區(qū)可用于調(diào)節(jié)蝕刻平板印刷技術(shù)達(dá)到的非常精密分辨率與隨后的處理步驟中使用的噴墨印制技術(shù)達(dá)到的較低精密分辨率之間的差異。
通過(guò)使用蝕刻平板印刷技術(shù)提供如圖3所示的形成圖案層，可以使高導(dǎo)電金屬或金屬氧化物材料制成的數(shù)據(jù)線和柵極線非常細(xì)并使其被非常精確地確定。所以，可以制作源極和數(shù)據(jù)線以有效地將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到器件的象素，而使沿著數(shù)據(jù)線和柵極線發(fā)生的電壓降和脈沖延遲最小以提供一致的顯示圖像。此外，由于可以將線做得非常細(xì)且具有高分辨率，則可以使象素電極之間容納正交排列的數(shù)據(jù)線和柵極線所需的空間最小化，這樣使器件的孔徑比最大化，提供了高對(duì)比度或亮度。
如圖4所示，隨后利用噴墨印制技術(shù)將半導(dǎo)體材料沉積到局部區(qū)域以提供與源電極和漏電極36、38相接觸的半導(dǎo)體域或區(qū)域42。從圖中可以看出，由于形成圖案層提供的緩沖區(qū)40，半導(dǎo)體區(qū)42只與源電極和漏電極接觸而不與象素電極32或柵電極30接觸。可以使用任何可溶的有機(jī)半導(dǎo)體，諸如Pc2Lu、Pc2Tm、C60、C70、TCNQ、PTCD1-Ph、TCNNQ、NTCDI、NTCDA、PTCDA、F16CuPc、NTCDI-C8F、DHF-6T、PTCDI-C8、聚噻吩、聚(乙醇噻吩)(諸如P3HT)、并五苯、芴和并噻吩的共聚物(F8T2)、聚噻吩甲基來(lái)文乙烯(polythienylenevinylene)、噻吩基低聚物或苯二甲藍(lán)。由于將半導(dǎo)體材料用于提供與電光器件象素的數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流，所以?xún)?yōu)選的是選擇具有高電子移動(dòng)率的半導(dǎo)體材料。
隨后利用噴墨印制技術(shù)將絕緣體材料沉積于局部區(qū)域上。在圖5所示的實(shí)施例中，將絕緣體材料沉積在兩種截然不同類(lèi)型的局部區(qū)域上。將絕緣體材料沉積到數(shù)據(jù)線28和柵極線30的橫跨區(qū)域35以在每一個(gè)橫跨區(qū)域提供絕緣體材料橋44，該橋在這些橫跨區(qū)域覆蓋并電絕緣了數(shù)據(jù)線28。還將絕緣體材料沉積到半導(dǎo)體區(qū)42上以在各個(gè)半導(dǎo)體區(qū)提供用作柵電介質(zhì)的絕緣體層46。
絕緣體材料可以包括任何可溶性或可固化聚合物材料或聚合物的膠體、無(wú)機(jī)材料的膠體。合適的可溶性聚合物材料包括聚(乙烯基苯酚)(PVP)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚烯烴、聚丙烯酰胺、聚(丙烯酸)、酚醛清漆(novolak)樹(shù)脂、可溶性酚醛樹(shù)脂以及聚酰亞胺的聚合物前體?？晒袒酆衔锊牧习ōh(huán)氧樹(shù)脂。也可以將諸如SiO2之類(lèi)的無(wú)機(jī)材料前體用于形成絕緣體層46。
優(yōu)選的是形成絕緣體材料橋44，這樣在橋區(qū)域，這些橋覆蓋了數(shù)據(jù)線并延伸出去以接觸但不覆蓋條狀導(dǎo)電節(jié)柵極線30。由于在最終的電路中，橋44用于將柵極線30和數(shù)據(jù)線28電絕緣，所以需要保證形成橋44的絕緣體材料有足夠的厚度。因此，優(yōu)選的是選擇諸如環(huán)氧樹(shù)脂之類(lèi)的可固化材料用于制作橋44，這是因?yàn)閲娔练e過(guò)程中所有沉積的液體都轉(zhuǎn)為固體狀態(tài)，所以比較容易保證所需的絕緣體材料厚度。此外，通過(guò)選擇合適的可溶聚合物粘性和/或借助聚合物的烘干處理，可以控制橋44的延伸以保證為數(shù)據(jù)線32提供的電絕緣使得絕緣聚合體沒(méi)有覆蓋柵極線30的末端部分34并由此保留了在隨后處理步驟中用于接觸的充分暴露于導(dǎo)體材料的部分。此外，可以提供不同的絕緣體材料形成堆疊式絕緣體層。當(dāng)將一種聚合體溶液沉積到由另一種聚合物組成的層上時(shí)，該聚合物溶液不會(huì)溶解或破壞已有(下面一層)聚合物層，這就提供了多層結(jié)構(gòu)。這種多層結(jié)構(gòu)適用于得到相對(duì)大厚度的絕緣體層。
考慮到將絕緣體層46用作TFT柵電介質(zhì)，應(yīng)選擇提供給層46的絕緣體材料的介電特征以避免降低TFT的操作性能。半導(dǎo)體器件的陷阱狀態(tài)是一種公知的現(xiàn)象，當(dāng)電荷載體陷入半導(dǎo)體層時(shí)會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。陷阱狀態(tài)的增加引起了移動(dòng)減慢或門(mén)限電壓增大，這不是TFT所希望的特性。半導(dǎo)體層42和絕緣體層46之間的接觸面對(duì)于保證不發(fā)生會(huì)進(jìn)一步阻礙器件操作性能的陷阱狀態(tài)是非常重要的。所以，可以選擇提供與半導(dǎo)體材料優(yōu)良連接的可溶聚合物來(lái)制作絕緣體46，也可以利用第一層為可溶聚合物而第二層為可固化聚合物形式的雙層結(jié)構(gòu)來(lái)提供柵電介質(zhì)材料所需的厚度?？梢哉J(rèn)為這是選擇將噴墨印制技術(shù)用作材料沉積以提供希望的器件性能的特有優(yōu)勢(shì)。
隨后利用噴墨印制技術(shù)將導(dǎo)體材料沉積于如圖5所示的結(jié)構(gòu)上以提供用于TFT的柵電極48和導(dǎo)電互連50，該導(dǎo)電互連50用作電連接例如柵極線30的導(dǎo)電條的導(dǎo)電通路。
通過(guò)將導(dǎo)電材料沉積到橋部分44并接觸到柵極線30的末端34來(lái)制作互連50。柵極線末端增加的寬度保證了在互連50和柵極線之間優(yōu)良的電接觸性，這樣可以使利用噴墨沉積的互連50不會(huì)明顯地消弱柵極線的整個(gè)電導(dǎo)電率。
利用將導(dǎo)電材料沉積到絕緣體層46上制作柵電極48并設(shè)置該柵電極使其延展接觸到柵極線30。
柵電極48和互連50由可溶導(dǎo)體材料制成，例如諸如PEDOT或PANI之類(lèi)的共軛聚合物、金屬膠體、金屬合金或其它導(dǎo)電材料，諸如金、銀、銅或碳。
在上述實(shí)施例中，光刻步驟用于提供連續(xù)條形式的數(shù)據(jù)線、導(dǎo)電節(jié)柵極線、象素電極以及薄膜晶體管的源電極和漏電極，利用噴墨印制技術(shù)制作后續(xù)層。
但作為一種選擇為了隨后能夠使用噴墨印制技術(shù)在蝕刻平板印刷技術(shù)形成圖案層上制作通常已知的底部柵晶體管，蝕刻平板印刷步驟還可以提供連續(xù)條形式柵極線、導(dǎo)電節(jié)數(shù)據(jù)線、象素電極以及薄膜晶體管的柵電極。圖7和8所示為這種結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D7，在發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，形成的柵極線30是連續(xù)條狀而數(shù)據(jù)線28是條狀導(dǎo)電節(jié)。柵極線30配有與柵極線30相比增加了寬度的區(qū)域，在最終的晶體管結(jié)構(gòu)中，這部分的功能用作柵電極31。隨后利用噴墨印制技術(shù)將絕緣體材料區(qū)500沉積到柵電極31上。再次使用噴墨技術(shù)在絕緣體材料區(qū)500上給出導(dǎo)體區(qū)502和504。
從圖7中可以看出，絕緣體區(qū)500還延伸覆蓋了數(shù)據(jù)線28的條狀導(dǎo)電節(jié)和連續(xù)條狀柵極線30之間的橫跨區(qū)。還是利用噴墨技術(shù)沉積導(dǎo)電區(qū)506，該區(qū)域延伸覆蓋了絕緣體區(qū)500并接觸到了數(shù)據(jù)線28的導(dǎo)電節(jié)。在相同的噴墨印制步驟中還可以將該區(qū)域506沉積為導(dǎo)體區(qū)502和504。所以，區(qū)域506形成了一個(gè)導(dǎo)電橋，該導(dǎo)電橋?qū)щ姷丶尤霐?shù)據(jù)線導(dǎo)電節(jié)，同時(shí)通過(guò)絕緣體區(qū)500與柵極線30電絕緣。隨后利用噴墨印制技術(shù)將半導(dǎo)體區(qū)508沉積到導(dǎo)體區(qū)502和504之上以徹底完成“底部柵極”TFT結(jié)構(gòu)。
如圖7的設(shè)置可以使用連續(xù)柵極線，所以可以在相對(duì)低水平上提供該柵極線的電阻。實(shí)際上，多個(gè)象素的等效電路為多個(gè)電阻器串聯(lián)并且電容器通過(guò)在串聯(lián)連接電阻器之間的導(dǎo)電節(jié)點(diǎn)接地。如果柵極線的電阻增大，等效電路的電阻器有效電阻也增大，這增加了信號(hào)脈沖通過(guò)柵極線的延遲。所以，如果保持柵極線電阻盡可能的低，在圖7所示實(shí)施例中由于利用蝕刻平板印刷技術(shù)制造連續(xù)柵極線，則通過(guò)柵極線的信號(hào)延遲比較小，這使得采用這種連續(xù)柵極線象素排列形式的器件具有更高的運(yùn)行速度。
為了加快薄膜晶體管電路的運(yùn)行速度，應(yīng)當(dāng)使晶體管溝道長(zhǎng)度L，即源區(qū)和漏區(qū)之間的距離盡量可能小，典型地為幾個(gè)微米，因?yàn)榫w管的運(yùn)算速度近似與L-2成正比，這是增大的漏電流(∝L-1)和減小的柵極(輸入)電容(∝L-1)貢獻(xiàn)的乘積。對(duì)于很低遷移率的半導(dǎo)電層來(lái)說(shuō)，例如對(duì)于有機(jī)半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，這是尤其重要的。
在設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化溝道寬度W以獲得足夠大的漏電流，這是因?yàn)闇系篱L(zhǎng)度L受到形成圖案分辨率的限制。不過(guò)溝道寬度的增大導(dǎo)致了應(yīng)當(dāng)最小化的柵極電容的增加。柵極電容包括溝道區(qū)和柵-源(漏)重疊區(qū)這兩部分的貢獻(xiàn)。利用蝕刻平板印刷技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)小于1微米的溝道，但由于噴墨形成圖案分辨率的限制，柵電極的寬度仍然大于10微米。所以，由于柵-源(漏)重疊區(qū)，如圖2-8所示源電極和漏電極的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致大柵極電容。
所以，如圖7所示，在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，將源電極和漏電極36、38制成梳狀叉指式區(qū)。實(shí)質(zhì)上，分別如圖9中L和W所示，溝道長(zhǎng)度由梳狀區(qū)之間的距離給出，而通道寬度由叉指式區(qū)之間距離的整個(gè)長(zhǎng)度給出。通過(guò)使用蝕刻平板印刷技術(shù)制作如圖9所示的源電極和漏區(qū)，溝道長(zhǎng)度小于1微米，源/漏電極的寬度小于1微米且可以提供超過(guò)幾百微米的溝道寬度，這使得能夠提供具有快速轉(zhuǎn)換速度和高漏電流容量的可溶有機(jī)半導(dǎo)體晶體管。
圖10更清楚地表示了印刷柵電極的線寬。為了清楚起見(jiàn)，在圖10中用輪廓表示印刷柵電極，這樣可以清楚地看到叉指式的源電極和漏區(qū)之間的空間關(guān)系。如圖10所示，印制了印刷柵電極48，這樣?xùn)烹姌O具有覆蓋梳狀源電極和漏電極叉指式指的寬度以完全與溝道區(qū)重疊。
可以使梳齒的重疊長(zhǎng)度(叉指式)稍微小于印刷柵電極的線寬。利用這種結(jié)構(gòu)，即使與溝道長(zhǎng)度L相比，印制的柵電極的線寬仍然較大，但可以使柵極電容最小。還可以?xún)?yōu)選地將柵電極延展接觸到導(dǎo)電互連，與柵極線30的條狀導(dǎo)電節(jié)相比，該導(dǎo)電互連增加了寬度以保證在柵極線和柵電極之間提供優(yōu)良的電接觸。如圖11所示，源電極和漏電極可以位于柵極線30的通路上，在這種情況下也可以將導(dǎo)電互連50用作柵電極。在這種構(gòu)造中，可以簡(jiǎn)化印制柵電極的噴墨印制過(guò)程，由此更有效率。
圖6和圖7所示的結(jié)構(gòu)均可用作用于液晶顯示的有源矩陣尋址方案，其中TFT位于各個(gè)顯示象素附近。不過(guò)本發(fā)明方法還可用于在各個(gè)象素電極提供例如兩個(gè)或更多TFT，這樣可以將這種有源矩陣尋址方案用于具有電流驅(qū)動(dòng)顯示器件的顯示，諸如有機(jī)聚合物電致發(fā)光顯示器件。
在上述實(shí)施例中，形成圖案層26由沉積到基底22上的單層無(wú)機(jī)導(dǎo)體膜20制作并由蝕刻平板印刷處理形成圖案。
某些無(wú)機(jī)導(dǎo)體材料顯示出的功函數(shù)小于有機(jī)半導(dǎo)體的最高被占用分子軌道(HOMO)電平。例如氧化鋅錫(ITO)的功函數(shù)在4.0eV到4.5eV之間，這取決于處理?xiàng)l件，而F8T2顯示出的HOMO電平約為5.5eV。所以，從無(wú)機(jī)導(dǎo)體材料到有機(jī)半導(dǎo)體材料必須通過(guò)用于能量載體注入的能量載體克服的能量差距相當(dāng)高，所以阻礙了能量載體的注入，降低了器件的效率。諸如PEDOT或聚氨基苯(polyanilene)之類(lèi)導(dǎo)電聚合物的HOMO電平約為-4.6eV到大約-5.3eV，這處于無(wú)機(jī)導(dǎo)體材料和有機(jī)半導(dǎo)體材料的能級(jí)之間。所以，如果采用了包括第一無(wú)機(jī)導(dǎo)體層和包括導(dǎo)電有機(jī)聚合物的第二層的雙層結(jié)構(gòu)來(lái)提供形成圖案層，可以提高注入有機(jī)半導(dǎo)體聚合物中的能量載體，并由此在受益于用于形成圖案層26的較高電傳導(dǎo)性無(wú)機(jī)導(dǎo)電材料的同時(shí)，能夠提高有機(jī)半導(dǎo)體聚合物的運(yùn)行效率。
所以，形成圖案層26的所有部分均可以用這種雙層結(jié)構(gòu)的形式給出且隨后可以利用單蝕刻平板印刷處理來(lái)給出。在單蝕刻平板印刷處理中可以同時(shí)蝕刻統(tǒng)一的雙層。這可以利用自校準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣將有機(jī)導(dǎo)體材料層涂于無(wú)機(jī)材料的形成圖案層26上，隨后通過(guò)基底和無(wú)機(jī)形成圖案層曝光。
本發(fā)明方法可用于制作任何形式的薄膜電路，作為例子，圖12到16所示為本發(fā)明方法用于制作帶有印制晶體管和印制電阻器電路單元的具有兩個(gè)互連接NAND電路的邏輯電路(設(shè)置-重置觸發(fā)器)。
參照?qǐng)D12，利用蝕刻平板印刷技術(shù)將具有形成導(dǎo)體62和電極64圖案離散區(qū)域的形成圖案層60制作到基底上。隨后利用噴墨印制技術(shù)將半導(dǎo)體材料區(qū)66沉積到局部區(qū)域上以使其接觸到形成圖案層60的用作TFT源電極和漏電極的電極68，這四個(gè)TFT相互連接以提供兩個(gè)NAND門(mén)。這種結(jié)構(gòu)如圖13所示。為了制作負(fù)載電阻器，隨后優(yōu)選地使用噴墨技術(shù)將阻性材料區(qū)70沉積到局部區(qū)域以延伸到兩個(gè)電極68和其它電極72之間。這種阻性材料可以包括聚合物材料，諸如PEDOT和具有聚合物的混合物或溶液中的膠體。另一個(gè)電極72通過(guò)形成圖案層60的導(dǎo)電條74與電壓源電極76相連，通過(guò)該電壓源電極可以向邏輯電路施加電壓Vdd。這將提供如圖14所示的結(jié)構(gòu)。
如圖15所示，隨后將絕緣體材料沉積到局部區(qū)域以提供在半導(dǎo)體區(qū)66上的柵電介質(zhì)區(qū)78和選擇的形成圖案層60導(dǎo)電條上的絕緣體區(qū)80。絕緣體區(qū)80用作在橫跨點(diǎn)使選中的導(dǎo)電條和用于在邏輯電路中提供互連的其它導(dǎo)電條通路絕緣。如圖16所示，隨后利用噴墨印制技術(shù)沉積導(dǎo)電材料區(qū)82以提供絕緣體區(qū)80上的導(dǎo)電互連并完成電路。
在所示實(shí)施例中，將負(fù)載電阻器用于獲得邏輯門(mén)。不過(guò)也可以使用負(fù)載晶體管。圖17所示為適用于此目的的耗盡型晶體管例子。希望分別將增強(qiáng)型和耗盡型特性用作轉(zhuǎn)換晶體管251和負(fù)載晶體管252。本征半導(dǎo)體材料253用于增強(qiáng)型轉(zhuǎn)換晶體管251，而摻雜材料254用于耗盡型負(fù)載晶體管252，并利用噴墨印制來(lái)沉積這些半導(dǎo)體材料。利用噴墨印制可以實(shí)現(xiàn)將這些不同的材料沉積到同一電路上而無(wú)需大量增加成本。所以，本發(fā)明特別適用于制作采用了不同半導(dǎo)體的集成電路。
如圖18所示，在互補(bǔ)型邏輯電路中情況是相同的。通過(guò)用噴墨印制技術(shù)分別沉積n-型半導(dǎo)體材料263和p-型半導(dǎo)體材料264制作的n-型晶體管261和p-型晶體管262。
應(yīng)當(dāng)指出，可以將叉指式源電極和漏電極用于圖12至18中的任意邏輯電路。叉指式源電極和漏電極特別有益于能夠高頻運(yùn)行的邏輯電路，這是因?yàn)椴嬷甘诫姌O提供的柵-源(漏)重疊區(qū)較小，可以使柵極電容最小，而正是柵極電容引起了邏輯信號(hào)的脈沖延遲。利用本發(fā)明的方法可以容易地制作這種電極結(jié)構(gòu)。
可以將上述邏輯電路制作為大規(guī)模邏輯陣列，可以將這種邏輯電路用于向圖6至8所示的有源矩陣尋址方案中的數(shù)據(jù)線28和柵極線提供所需的信號(hào)。
此外，與用于尋址方案一樣，在相同基底(可以是塑料材料)上可以容易地形成大規(guī)模邏輯陣列。所以，由于在與使用蝕刻平板印刷相同的圖案形成過(guò)程中，當(dāng)導(dǎo)體膜20形成圖案以提供形成圖案層26時(shí)，可以同時(shí)形成用于大規(guī)模邏輯陣列的導(dǎo)體62和電極64以及邏輯陣列和有源矩陣尋址方案的柵極線和數(shù)據(jù)線之間所需的任意互連。利用噴墨印制技術(shù)和電路中為T(mén)FT功能選取各種半導(dǎo)體材料，可以提供無(wú)論是負(fù)載電阻器還是負(fù)載晶體管形式的邏輯陣列和尋址方案中的TFT以及任意阻性單元，提供非常高的效率并由此實(shí)現(xiàn)制作技術(shù)的成本效益。此外，可以用成本有效半導(dǎo)體聚合物制作TFT，并且由于溝道直徑，可以容易地優(yōu)化柵電容和柵電介質(zhì)材料，則可以生產(chǎn)出有效率的高速TFT。
此外，用于在交叉導(dǎo)體通路的橫跨點(diǎn)提供絕緣體橋的處理也可以擴(kuò)展到邏輯陣列和顯示尋址方案之間的互連，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)的自由度。
所以，可以看出本發(fā)明方法產(chǎn)生了明顯的優(yōu)點(diǎn)，并且當(dāng)使用塑料基底時(shí)，應(yīng)用該方法特別具有優(yōu)勢(shì)，可以容易地調(diào)節(jié)與使用這些基底材料相關(guān)的附帶寄存困難。
使用具有有關(guān)基底的噴墨頭位置有源反饋控制的噴墨印制頭可以更好地執(zhí)行本發(fā)明的噴墨印制技術(shù)。這是因?yàn)閲娔≈萍夹g(shù)用于在基底上的局部區(qū)域沉積各種材料，利用這種反饋控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體、絕緣體和導(dǎo)體材料的連續(xù)噴墨印制。這種系統(tǒng)如圖19所示。
計(jì)算機(jī)118提供了系統(tǒng)的主控制且向噴墨頭提供噴嘴選擇信號(hào)以選擇那些噴射印刷材料的噴嘴。該噴墨沉積設(shè)備還包括用于向噴墨頭提供驅(qū)動(dòng)脈沖的波形發(fā)生器(圖19中未示出)。
由數(shù)據(jù)發(fā)生器126驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生器而不是直接由計(jì)算機(jī)118驅(qū)動(dòng)。數(shù)據(jù)發(fā)生器126被設(shè)置為從被并入平移級(jí)116的位置編碼器128接收編碼器信號(hào)。來(lái)自位置編碼器128的編碼器信號(hào)被用作數(shù)據(jù)發(fā)生器126中模式存儲(chǔ)器130的外時(shí)鐘信號(hào)。所以，噴墨器件在平移級(jí)116的運(yùn)動(dòng)和模式存儲(chǔ)器中保存的模式數(shù)據(jù)之間提供了同步。所以，平移級(jí)116的速度確定了來(lái)自波形發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)的噴墨頭的頻率。
計(jì)算機(jī)118控制被印制的器件模式數(shù)據(jù)。在該設(shè)備的運(yùn)行中，計(jì)算機(jī)118將模式數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)發(fā)生器126，在這里數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)于模式存儲(chǔ)器130。隨后計(jì)算機(jī)118通過(guò)向噴墨頭提供的噴嘴選擇信號(hào)選擇用于該模式印刷的噴嘴。計(jì)算機(jī)118還經(jīng)級(jí)控制電路134向平移級(jí)116中的制動(dòng)器132提供移動(dòng)指令或驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該級(jí)控制電路引起平移級(jí)移向與模式數(shù)據(jù)所需要的噴墨頭噴嘴對(duì)應(yīng)的期望坐標(biāo)。
不過(guò)，平移級(jí)包括可以是例如光學(xué)或磁編碼器的位置編碼器128，該編碼器提供加入到級(jí)控制電路134和數(shù)據(jù)發(fā)生器126的編碼器信號(hào)。通過(guò)在平移級(jí)控制電路的反饋系統(tǒng)中使用該編碼器信號(hào)，可以控制加入到平移級(jí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以保證平移級(jí)116以需要的速度移向相關(guān)的印制頭和所需的坐標(biāo)。所以，該系統(tǒng)能夠補(bǔ)償可能出現(xiàn)在用于實(shí)現(xiàn)移向平移級(jí)116導(dǎo)螺桿的任意周期性波動(dòng)。
經(jīng)開(kāi)關(guān)136還將在此被用作模式存儲(chǔ)器時(shí)鐘信號(hào)的編碼器信號(hào)加到數(shù)據(jù)發(fā)生器126的模式存儲(chǔ)器130。在這種方式中，用作波形發(fā)生器觸發(fā)信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)生器126的輸出信號(hào)與平移級(jí)116的實(shí)際移動(dòng)是同步的。所以，依據(jù)平移級(jí)116的位置來(lái)控制波形發(fā)生器提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)引起用于印刷的材料微滴從噴墨頭的噴嘴噴射出去。
計(jì)算機(jī)118利用模式的位置坐標(biāo)、所需的移動(dòng)速度和加速度移動(dòng)控制平移級(jí)，當(dāng)平移級(jí)移動(dòng)時(shí)，實(shí)際上位置編碼器128提供的編碼器信號(hào)用作數(shù)據(jù)發(fā)生器126的時(shí)鐘。這樣，可以在任何時(shí)刻在基底上印制電子器件，包括平移級(jí)116加速、減速或恒定速度移動(dòng)，由此明顯減少了在基底上制作電子器件所需的時(shí)間。
此外，由于模式存儲(chǔ)器130與平移級(jí)116的移動(dòng)同步，可以實(shí)現(xiàn)非常準(zhǔn)確地印制所需的模式，這是因?yàn)橛糜谟∷⒌牟牧蠌膰娔^噴出是按照位置編碼器的檢測(cè)而由平移級(jí)116的實(shí)際位置控制的，而不由與噴墨沉積器件的波形觸發(fā)類(lèi)型無(wú)關(guān)的基于時(shí)間的系統(tǒng)控制。最好是位置編碼器128提供了具有一定頻率的編碼信號(hào)，這樣模式存儲(chǔ)器130的時(shí)鐘周期對(duì)應(yīng)著平移級(jí)116的0.2微米的移動(dòng)。
圖20是用于噴墨器件操作的信號(hào)時(shí)序。計(jì)算機(jī)118向級(jí)控制134提供的開(kāi)始移動(dòng)觸發(fā)脈沖200啟動(dòng)了平移級(jí)116的移動(dòng)。級(jí)控制134在接收到脈沖200時(shí)向平移級(jí)116的制動(dòng)器132提供基于驅(qū)動(dòng)信號(hào)202的電流。驅(qū)動(dòng)信號(hào)202被設(shè)置成可以很快從0提升到電平L1且在此電平L1保持較短周期時(shí)間以向平移級(jí)116提供迅速加速。隨后驅(qū)動(dòng)信號(hào)202從電平L1降到如圖20中L2所示的減小電平以向平移級(jí)提供恒定速度。保持驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平L2直到將如圖20中電平L3所示的負(fù)電流加到制動(dòng)器上，這樣使平移級(jí)116迅速減速。所以，在一個(gè)移動(dòng)循環(huán)周期中，在過(guò)程A到B期間加速平移級(jí)116，在過(guò)程B到C期間使其保持穩(wěn)定的速度并在過(guò)程C到D期間使其減速。所以平移級(jí)的速度如圖20的曲線204所示。
位置編碼器的輸出信號(hào)如圖20中的編碼器信號(hào)206所示并且以方波脈沖序列的形式表示。從信號(hào)206可以看出脈沖序列的頻率與平移級(jí)的速度成正比。所以，隨著平移級(jí)在過(guò)程A到B期間加速，編碼器信號(hào)206的頻率增大到穩(wěn)定狀態(tài)脈沖重復(fù)頻率，當(dāng)平移級(jí)以穩(wěn)定狀態(tài)恒定速度移動(dòng)時(shí)，在過(guò)程B到C期間保持此穩(wěn)定狀態(tài)脈沖重復(fù)頻率，并在平移級(jí)116的減速過(guò)程C到D，頻率減小。所以，編碼器信號(hào)的每一個(gè)脈沖都表示了平移級(jí)移動(dòng)的固定量；在本實(shí)施例中為0.2微米。
圖20還表示了模式數(shù)據(jù)，其中D1到Dn象征性地表示了利用本發(fā)明方法沉積材料的局部區(qū)域。在印刷過(guò)程中，設(shè)置數(shù)據(jù)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)136以使來(lái)自位置編碼器128的編碼器信號(hào)輸入到模式存儲(chǔ)器130。在平移級(jí)的加速期間的A到B過(guò)程中，平移級(jí)沒(méi)有恒定速度移動(dòng)，存儲(chǔ)于模式存儲(chǔ)器中的模式數(shù)據(jù)可能需要例如印刷區(qū)域D3。如圖20所示，平移級(jí)116每移動(dòng)0.2微米，位置編碼器128以脈沖序列206中一個(gè)脈沖的形式提供一個(gè)編碼器信號(hào)。區(qū)域D3對(duì)應(yīng)著來(lái)自位置編碼器128的脈沖序列206的第三個(gè)脈沖；即對(duì)應(yīng)著平移級(jí)從其起始位置移動(dòng)了0.6微米的時(shí)刻。該來(lái)自位置編碼器的第三脈沖用作模式存儲(chǔ)器130的時(shí)鐘脈沖，該模式存儲(chǔ)器130經(jīng)輸出電路138提供了來(lái)自數(shù)據(jù)發(fā)生器126的輸出信號(hào)。當(dāng)每一次模式數(shù)據(jù)需要印刷區(qū)域D1到Dn中一個(gè)時(shí)，數(shù)據(jù)發(fā)生器126提供的這種輸出信號(hào)用作波形發(fā)生器的觸發(fā)。所以，來(lái)自數(shù)據(jù)發(fā)生器126的輸出信號(hào)為脈沖序列208形式，在存儲(chǔ)于模式存儲(chǔ)器中的模式數(shù)據(jù)確定的模式序列的脈沖210和觸發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)生器輸出脈沖210的位置編碼器128輸出的編碼器信號(hào)206的脈沖之間存在間隔。
將來(lái)自數(shù)據(jù)發(fā)生器的脈沖210加到波形發(fā)生器并作為波形發(fā)生器的觸發(fā)脈沖，在每一次收到脈沖210時(shí)，該波形發(fā)生器向噴墨印制頭提供驅(qū)動(dòng)脈沖212。所以圖20中的波形和時(shí)序可以看出，向噴墨頭提供引起用于印刷的材料微滴從頭中噴射的驅(qū)動(dòng)脈沖212和平移級(jí)116的移動(dòng)速度是同步的。所以，不管平移級(jí)是加速、減速或恒定速度移動(dòng)，均可以將用于印刷的微滴噴射到基底的正確坐標(biāo)上。這在當(dāng)平移級(jí)速度變化時(shí)也會(huì)產(chǎn)生，諸如作為用于物理驅(qū)動(dòng)平移級(jí)116的導(dǎo)螺桿傾斜度周期變化的結(jié)果。
在利用圖19所示噴墨工具印刷器件期間或之間，當(dāng)噴墨頭沒(méi)有實(shí)際用于器件的印制的時(shí)間周期內(nèi)，則將噴墨頭置于基底上器件區(qū)域之外的閑置位置。不過(guò)，為了避免在閑置周期中噴墨頭的噴嘴堵塞，有必要周期性地從噴墨頭的噴嘴噴射材料。在這種閑置周期中，平移級(jí)靜止，所以沒(méi)有出現(xiàn)來(lái)自位置編碼器128的編碼器信號(hào)以用作模式存儲(chǔ)器130的時(shí)鐘脈沖。因此，數(shù)據(jù)發(fā)生器沒(méi)有輸出信號(hào)且波形發(fā)生器也不會(huì)向噴墨印制頭提供驅(qū)動(dòng)脈沖。
所以，當(dāng)閑置周期開(kāi)始時(shí)，操作開(kāi)關(guān)136使時(shí)鐘發(fā)生器140與模式存儲(chǔ)器連接。時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖流以替換平移級(jí)116移動(dòng)期間提供的編碼信號(hào)。所以，與來(lái)自時(shí)鐘發(fā)生器140的時(shí)鐘脈沖同步，模式發(fā)生器向波形發(fā)生器輸出觸發(fā)脈沖流。由此可以避免閑置期間噴墨頭噴嘴的堵塞。
平移級(jí)116可以沿與噴墨頭相關(guān)的X和Y軸方向移動(dòng)基底，所以平移級(jí)116包括分別的級(jí)，分別具有用于X和Y軸的導(dǎo)螺桿。
圖19所示系統(tǒng)還可以用于校正X和Y級(jí)的位移誤差。例如，通過(guò)用于電路印刷的坐標(biāo)校正量編程計(jì)算機(jī)118，可以校正任意級(jí)移動(dòng)長(zhǎng)度或高或低的滑動(dòng)。這種錯(cuò)誤在X軸和Y軸都可能發(fā)生，因此這種新的坐標(biāo)系統(tǒng)能被應(yīng)用于覆蓋兩個(gè)軸的整個(gè)電路區(qū)域。從電路中可以觀察到各種校準(zhǔn)標(biāo)記，所以利用設(shè)計(jì)使級(jí)向這些坐標(biāo)移動(dòng)，就可以在電路上相對(duì)距離較遠(yuǎn)的級(jí)位置觀察到該誤差，例如假定沿著X軸能夠編程該電路使之從一個(gè)標(biāo)記移動(dòng)到另一個(gè)標(biāo)記，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)印刷電路的基底，可以在此級(jí)補(bǔ)償電路位置的誤差。不過(guò)，行進(jìn)的長(zhǎng)度也可確定為沿著此軸是過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短。這種誤差可以通過(guò)將校正因子編程到用于單軸得行進(jìn)長(zhǎng)度指令種來(lái)補(bǔ)償。
理想狀態(tài)下，平移級(jí)X軸和Y軸之間的結(jié)構(gòu)必須嚴(yán)格為90度。但在實(shí)際中，由于制造公差通常不可能實(shí)現(xiàn)這種理想的構(gòu)造角度。因此，當(dāng)編程這些級(jí)以向正確的坐標(biāo)移動(dòng)時(shí)，存在著偏移誤差。必須設(shè)計(jì)系統(tǒng)使其可以補(bǔ)償這種兩軸之間構(gòu)造的角度誤差。所以可以看出考慮到利用這種反饋控制噴墨印制機(jī)沉積材料的準(zhǔn)確度，可以按照所需的準(zhǔn)確度制作噴墨印制的區(qū)域，諸如在橫跨點(diǎn)28用于隔離非常細(xì)的數(shù)據(jù)線32的橋44。
所以本發(fā)明的方法能夠制作出非常大而靈活的器件，如果只使用常規(guī)的蝕刻平板印刷技術(shù)，要獲得這種效果有著相當(dāng)大的困難。
本發(fā)明有著特別的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)楸景l(fā)明特別適用于使用塑料基底的情況只需要使用單一的光刻步驟，這意味著不會(huì)出現(xiàn)當(dāng)使用多個(gè)光刻步驟時(shí)必須要對(duì)多個(gè)光刻掩膜進(jìn)行校準(zhǔn)的問(wèn)題。
需要對(duì)基底上制作的器件進(jìn)行封裝，最好是將諸如SiO2之類(lèi)的無(wú)機(jī)鈍化材料用于此目的。也可將氟化聚合物用作鈍化層，但由于其相對(duì)具有滲透性，這種有機(jī)材料不太適用于此目的。不過(guò)，如果使用了SiO2，在器件和鈍化層之間需要前體材料。合適的可以被用作鈍化層的例子包括聚硅酸鹽；硅酸鹽的單體、二聚物、四聚物、六聚物、低聚物或聚合物；氫化硅酸鹽；梯形氫硅倍半苯胺(ladder hydrogensilsesquioxane)以及硅氮烷。
可以將這些前體材料從諸如甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、丁基醋酸鹽、三甲基硅烷醇、四甲基二硅氧烷、乙炔基二甲基氯硅烷、甲苯、二甲苯以及三甲基苯之類(lèi)的有機(jī)溶劑的溶液中沉積出來(lái)。通常利用溶液旋轉(zhuǎn)涂層法以連續(xù)前體層的形式提供前體材料，但是用于提供SiO2鈍化層的處理步驟需要的處理溫度在至少100℃至200℃。這種處理溫度引起前體材料過(guò)熱并經(jīng)常引起旋轉(zhuǎn)連續(xù)涂層的收縮和破裂。當(dāng)使用柔性塑料基底時(shí)，由于收縮引起了基底卷曲并且在極端情況下會(huì)發(fā)生層破裂或破碎，所以這個(gè)問(wèn)題比較嚴(yán)重。因此，為了策略性地提供具有前體材料的離散區(qū)域，最好是利用噴墨技術(shù)本發(fā)明可以將前體材料也沉積到選擇的位置。由于不是將前體材料沉積為連續(xù)層而是相對(duì)小的離散區(qū)域，與連續(xù)旋轉(zhuǎn)涂層相比，明顯地減小了前體材料的表面張力。因此，可以在實(shí)質(zhì)上減輕與材料的收縮和破裂相關(guān)的問(wèn)題的同時(shí)，提供了一種改進(jìn)的封裝方法。此外，由于選擇性地將前體材料沉積為離散區(qū)域，如果需要，利用噴墨技術(shù)可以在電路的不同部分沉積溶液中的不同前體材料。
優(yōu)選地，本發(fā)明的方法可以應(yīng)用于電光器件、半導(dǎo)體器件以及其它電子器件的制造。換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明方法制造的薄膜電路可以有優(yōu)勢(shì)地用于多種形式的電光器件中。優(yōu)選地，電光器件包括液晶器件、場(chǎng)發(fā)射器件(FED)、等離子器件、電泳器件以及其它顯示器件。優(yōu)選地將這些器件應(yīng)用于顯示設(shè)備中。特別地，這種薄膜電路更適合應(yīng)用于使用上述顯示器件的有源矩陣基底形成的象素電路和/或驅(qū)動(dòng)電路。
圖21所示為作為電光器件優(yōu)選例子的有源矩陣類(lèi)型顯示器件(或設(shè)備)的框圖，該器件采用了諸如有機(jī)電致發(fā)光單元之類(lèi)的電光單元。在圖中的顯示器件200中，多個(gè)數(shù)據(jù)線“sig”沿著與掃描線“gate”延伸方向交叉的方向延伸，多個(gè)公共電源線“com”沿著實(shí)質(zhì)上與數(shù)據(jù)線“sig”平行的方向延伸，而多個(gè)由上述基底形成的象素201位于數(shù)據(jù)線“sig”和掃描線“gate”的交叉點(diǎn)。
每一個(gè)象素201包括第一TFT202，其中通過(guò)掃描柵極將掃描信號(hào)加到柵電極；保持電容器“cap”，用于保持經(jīng)第一TFT202從數(shù)據(jù)線“sig”加入的圖像信號(hào)；第二TFT203，用于將保持電容器“cap”保持的圖像信號(hào)加到柵電極(第二柵電極)；以及電光單元204，當(dāng)該單元通過(guò)第二TFT203與公共電源線“com”電連接時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流從公共電源線“com”流向這種電致發(fā)光單元(表示為電阻)。掃描線“gate”與第一驅(qū)動(dòng)電路205相連且數(shù)據(jù)線“sig”與第二驅(qū)動(dòng)電路206相連。優(yōu)選地，至少一個(gè)第一電路205和第二電路206由上面形成了第一TFT202和第二TFT203的上述基底構(gòu)成。優(yōu)選地可以將根據(jù)本發(fā)明方法制造的TFT陣列應(yīng)用于至少一個(gè)第一TFT202和第二TFT203、第一驅(qū)動(dòng)電路205和第二驅(qū)動(dòng)電路206的陣列。還可以實(shí)現(xiàn)包括在相互橫跨點(diǎn)數(shù)據(jù)線和柵極線之間絕緣的高導(dǎo)電材料數(shù)據(jù)線和柵極線的有效制作。
所以，本發(fā)明可用于制作顯示器件及其它器件，多種類(lèi)型的設(shè)備均可采用了這種器件，諸如移動(dòng)顯示，例如移動(dòng)電話、膝上個(gè)人計(jì)算機(jī)、DVD播放機(jī)、照相機(jī)和場(chǎng)設(shè)備；便攜式顯示，例如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、CCTV或相冊(cè)；儀表面板，例如汽車(chē)或飛機(jī)儀表面板；或工業(yè)顯示，例如控制室設(shè)備顯示。換句話說(shuō)，許多類(lèi)型的設(shè)備都采用了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明方法制造的TFT陣列的電光器件或顯示，即使在使用塑料基底時(shí)也能夠容易地制作這種設(shè)備。
現(xiàn)在對(duì)各種使用了根據(jù)本發(fā)明制作的電光顯示器件的電子設(shè)備進(jìn)行說(shuō)明。
<1移動(dòng)計(jì)算機(jī)>
現(xiàn)在對(duì)根據(jù)上述實(shí)施例其中之一制作的顯示器件應(yīng)用于移動(dòng)個(gè)人計(jì)算機(jī)的例子進(jìn)行說(shuō)明。
圖22所示為這種個(gè)人計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖中，個(gè)人計(jì)算機(jī)1100提供有包括鍵盤(pán)1102和顯示部件1106的主機(jī)1104。如上所述，該顯示部件1106利用根據(jù)本發(fā)明制作的顯示面板實(shí)現(xiàn)。
<2便攜式電話>
隨后，對(duì)將該顯示器件用于便攜式電話的顯示部件的例子進(jìn)行說(shuō)明。圖23所示為便攜式電話結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖中，便攜式電話1200提供有多個(gè)操作鍵1202、聽(tīng)筒1204、話筒1206以及顯示面板100。如上所述，該顯示面板100利用根據(jù)本發(fā)明制作的顯示器件實(shí)現(xiàn)。
<3數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)>
隨后，對(duì)使用OEL顯示器件作為取景器的數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。圖24所示為數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)結(jié)構(gòu)的立體圖以及簡(jiǎn)要的外部器件連接。
典型的照相機(jī)使用具有光敏感涂層的感光膠片并利用引起光敏感涂層化學(xué)變化來(lái)記錄目標(biāo)的光學(xué)圖像，而數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)1300使用例如電荷連接器件(CCD)，利用光電轉(zhuǎn)換從目標(biāo)的光學(xué)圖像產(chǎn)生圖像信號(hào)。數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)1300提供有外殼1302背面的OEL單元100，用于執(zhí)行基于來(lái)自CCD圖像信號(hào)的顯示。這樣，顯示面板100用作顯示目標(biāo)的取景器功能。靜態(tài)接收部件1304包括光學(xué)鏡頭且在外殼1302的前方(圖中的后方)提供了CCD。
當(dāng)攝影者確定顯示于OEL單元面板的目標(biāo)圖像并釋放快門(mén)時(shí)，將來(lái)自CCD的圖像信號(hào)發(fā)送并存儲(chǔ)于電路板1308的存儲(chǔ)器。在數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)1300中，在外殼1302的兩側(cè)提供了用于數(shù)據(jù)通信的視頻信號(hào)輸出端1312和輸入/輸出短1314。如圖所示，如果必要，電視監(jiān)視器1430和個(gè)人計(jì)算機(jī)1440分別與視頻信號(hào)終端1312和輸入/輸出端1314相連。利用給定的操作將存儲(chǔ)于電路板1308存儲(chǔ)器內(nèi)的圖像信號(hào)輸出到電視監(jiān)視器1403和個(gè)人計(jì)算機(jī)1440。
除了圖22所示的個(gè)人計(jì)算機(jī)、圖23所示的便攜式電話以及圖24所示的數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)之外，電子設(shè)備的例子還包括OEL單元電視機(jī)、取景器類(lèi)型和監(jiān)視器類(lèi)型磁帶錄像機(jī)、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、尋呼機(jī)、電子記事簿、便攜式計(jì)算器、文字處理器、工作站、TV電話、電子收款機(jī)系統(tǒng)(POS)終端以及提供有觸摸屏的器件。當(dāng)然，上述OEL器件可以不僅部分使用這種電子設(shè)備，也可以使用采用顯示部件的其它形式的設(shè)備。
此外，根據(jù)本發(fā)明制作的顯示器件還適用于非常薄、有柔性而且輕的屏幕型大區(qū)域TV?？梢园堰@種大區(qū)域TV貼到墻上或掛到墻上。當(dāng)不使用時(shí)，可以將這種柔性TV卷起來(lái)。
以例子的形式給出了上述說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不離開(kāi)本發(fā)明范圍的條件下可以想到多種修改方案。
權(quán)利要求
1.一種電路制作方法，包括利用蝕刻平板印刷技術(shù)在基底上形成包括排列于其它導(dǎo)電材料區(qū)之間的第一導(dǎo)電材料區(qū)的形成圖案層；利用噴墨印制技術(shù)有選擇地印制沉積絕緣體材料，使其延展到至少部分第一導(dǎo)電材料區(qū)上以提供絕緣體材料局部區(qū)域，使得提供的半導(dǎo)體或?qū)w域延伸到該第一導(dǎo)電材料之上但與之絕緣，并延伸再其它它導(dǎo)電材料區(qū)域之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括利用噴墨印制技術(shù)提供半導(dǎo)體域或?qū)w域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于將第一區(qū)域提供為連續(xù)導(dǎo)電條而將其它區(qū)域提供為條狀導(dǎo)電節(jié)，具有通路的連續(xù)導(dǎo)電條和條狀導(dǎo)電節(jié)包括橫跨點(diǎn)，且其排列將使得在橫跨點(diǎn)連續(xù)導(dǎo)電條和條狀導(dǎo)電節(jié)彼此不接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于條狀導(dǎo)電節(jié)提供有寬度大于條狀節(jié)寬度的用作接觸墊的末端部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于形成圖案層的圖案提供的象素電極、連續(xù)導(dǎo)電條和條狀導(dǎo)電節(jié)實(shí)質(zhì)上彼此正交排列且延伸到象素電極之間，以用于為有源矩陣類(lèi)型顯示器件提供電極陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于形成圖案層的圖案提供用于薄膜晶體管的源電極和漏電極且利用噴墨印制技術(shù)提供與源電極和漏電極接觸的半導(dǎo)體區(qū)域，該方法進(jìn)一步包括使用噴墨印制技術(shù)在半導(dǎo)體層上提供絕緣體層并在絕緣體層上提供導(dǎo)體材料以提供疊放于半導(dǎo)體區(qū)之上的薄膜晶體管的柵電極并由絕緣體層將其隔開(kāi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于將源電極和漏電極形成叉指式梳狀結(jié)構(gòu)圖案以提供具有相對(duì)短的長(zhǎng)度和相對(duì)長(zhǎng)的寬度溝道區(qū)的薄膜晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于設(shè)置為叉指式梳狀結(jié)構(gòu)，這樣梳狀源電極梳齒和梳狀漏電極梳齒的互相交叉量小于柵電極的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8其中之一所述的方法，其特征在于形成圖案層的圖案在任意源電極和漏電極的末端提供非導(dǎo)電緩沖區(qū)以調(diào)節(jié)用于提供源電極和漏電極的光刻技術(shù)的分辨率和用于提供半導(dǎo)體區(qū)的噴墨印制技術(shù)的分辨率之間的差異。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9其中之一所述的方法，其特征在于形成圖案層的圖案使源電極與第一導(dǎo)電條相連接，漏電極與象素電極相連接，且使制作的柵電極延伸接觸到了與第一導(dǎo)電條正交排列的第二導(dǎo)電條，這樣第一導(dǎo)電條和第二導(dǎo)電條分別用作顯示器件的有源矩陣尋址方案中的數(shù)據(jù)線和柵極線功能。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于將第二導(dǎo)電條用作條狀導(dǎo)電節(jié)且形成圖案層形成的圖案在兩個(gè)條狀導(dǎo)電節(jié)之間的空間的基底區(qū)域上提供了源電極和漏電極，并沉積柵電極使其延伸到所述兩個(gè)條狀導(dǎo)電節(jié)之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于選擇的噴墨印制的絕緣體材料包括第一絕緣體材料并且選擇的半導(dǎo)體層上絕緣體材料包括與第一絕緣體材料不同的絕緣體材料。
13.根據(jù)從屬于權(quán)利要求3的權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于形成的連續(xù)導(dǎo)電條圖案有寬度增加部分，用于為薄膜晶體管提供柵電極，該方法進(jìn)一步包括利用噴墨印制技術(shù)在柵電極上提供絕緣體層并至少擴(kuò)展到連續(xù)導(dǎo)電條與條狀導(dǎo)電節(jié)橫跨點(diǎn)部分；利用噴墨印制技術(shù)沉積導(dǎo)電材料以提供延展到與條狀導(dǎo)電節(jié)電連接的絕緣體層的第一導(dǎo)電區(qū)、與第一導(dǎo)電區(qū)絕緣并延伸到至少絕緣體層一部分之上且接觸到條狀導(dǎo)電節(jié)之一的用于提供薄膜晶體管源電極的第二導(dǎo)電區(qū)以及與第一和第二導(dǎo)電區(qū)絕緣并延伸到至少絕緣體層一部分之上且接觸到象素電極的用于提供薄膜晶體管漏電極第三導(dǎo)電區(qū)；利用噴墨印制技術(shù)將半導(dǎo)體材料沉積到覆蓋于柵電極之上的絕緣體層暴露區(qū)以提供延伸接觸到薄膜晶體管源電極和漏電極的半導(dǎo)體區(qū)，由此連續(xù)導(dǎo)電條用作柵極線功能，且條狀導(dǎo)電節(jié)結(jié)合第一導(dǎo)電區(qū)用作數(shù)據(jù)線功能以用于顯示器件的有源矩陣尋址方案。
14.根據(jù)權(quán)利要求6至13其中之一所述的方法，其特征在于制作的連續(xù)導(dǎo)電條和/或條狀導(dǎo)電節(jié)包括在一個(gè)或多個(gè)薄膜晶體管和/或延伸接觸到電路的輸入、輸出以及電壓源端之間的互連并在形成圖案層上為離散區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，包括制作至少兩個(gè)薄膜晶體管，一個(gè)薄膜晶體管通過(guò)沉積第一導(dǎo)電率類(lèi)型的第一半導(dǎo)體材料制作而成，另一個(gè)薄膜晶體管通過(guò)沉積與第一類(lèi)型相反的第二導(dǎo)電率類(lèi)型的第二半導(dǎo)體材料制作而成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于選擇的第一導(dǎo)電率類(lèi)型包括增強(qiáng)型半導(dǎo)體且選擇的第二導(dǎo)電率類(lèi)型包括耗盡型半導(dǎo)體。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于選擇的第一導(dǎo)電率類(lèi)型包括n類(lèi)型半導(dǎo)體且可以選擇第二導(dǎo)電率類(lèi)型包括p類(lèi)型半導(dǎo)體，由此提供互補(bǔ)邏輯類(lèi)型電路。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17其中之一所述的方法，進(jìn)一步包括制作延伸到形成圖案層的離散區(qū)域之間的阻性電路元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于利用噴墨印制技術(shù)沉積阻性材料制作阻性電路元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于選擇的阻性材料包括可溶聚合物材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于選擇的阻性材料包括聚合物膠體或無(wú)機(jī)材料。
22.根據(jù)從屬于權(quán)利要求26的權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于將由耗盡型半導(dǎo)體制作而成的薄膜晶體管設(shè)置為為阻性電路元件功能。
23.根據(jù)權(quán)利要求6至22其中之一所述的方法，其特征在于選擇的半導(dǎo)體材料包括有機(jī)半導(dǎo)體材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求6至12其中之一所述的方法，其特征在于選擇的柵電極導(dǎo)體材料包括共軛聚合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求6至12其中之一所述的方法，其特征在于選擇的柵電極導(dǎo)體材料包括無(wú)機(jī)導(dǎo)電材料的膠體。
26.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于選擇的導(dǎo)體材料包括共軛聚合物。
27.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于選擇的導(dǎo)體材料包括無(wú)機(jī)導(dǎo)電材料的膠體。
28.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于噴墨印制的絕緣體材料可提供多層結(jié)構(gòu)。
29.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于選擇的絕緣體材料包括可溶聚合物材料。
30.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于選擇的絕緣體材料包括可固化聚合物材料。
31.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于選擇的絕緣體材料包括聚合物膠體或無(wú)機(jī)材料膠體。
32.根據(jù)從屬于權(quán)利要求29和權(quán)利要求13的權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于選擇的絕緣材料包括可固化聚合物材料且選擇的半導(dǎo)體層上的絕緣體材料包括可溶聚合物材料。
33.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于選擇的形成圖案層包括金屬或?qū)щ娊饘傺趸铩?br> 34.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于選擇的形成圖案層包括導(dǎo)電共軛聚合物材料。
35.根據(jù)從屬于權(quán)利要求33的權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于將金屬或?qū)щ娊饘傺趸锾峁樾纬蓤D案層的第一層，并將共軛聚合物材料提供為第一層之上的第二層。
36.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于選擇的基底包括柔性基底。
37.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，包括在電路上提供封裝層。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，包括提供用于封裝層的前體材料層，利用噴墨技術(shù)將包括一種或多種聚硅酸鹽；硅酸鹽的單體、二聚物、四聚物、六聚物、低聚物或聚合物；氫化硅酸鹽；梯形氫硅倍半苯胺(ladder hydrogen silsesquioxane)以及硅氮烷的該前體材料沉積到選擇區(qū)域的離散區(qū)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于將前體材料溶液從有機(jī)溶劑中沉積形成層，該有機(jī)溶劑包括一種或多種甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、丁基醋酸鹽、三甲基硅烷醇、四甲基二硅氧烷、乙炔基二甲基氯硅烷、甲苯、二甲苯以及三甲基苯。
40.根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于基底提供有校準(zhǔn)標(biāo)記，用于校準(zhǔn)在噴墨印制技術(shù)中使用的與該基底相關(guān)的噴墨頭。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，包括利用有源反饋控制系統(tǒng)控制與校準(zhǔn)標(biāo)記相關(guān)的噴墨頭的位置。
42.一種制造電子器件的方法，包括根據(jù)前述所有權(quán)利要求其中之一所述的方法。
43.一種制造電光器件的方法，包括根據(jù)權(quán)利要求1至41其中之一所述的方法。
44.一種制造導(dǎo)電互連的方法，包括根據(jù)權(quán)利要求1至41其中之一所述的方法。
45.一種器件包括根據(jù)權(quán)利要求42所述的電子器件、根據(jù)權(quán)利要求43所述的電光期間或根據(jù)權(quán)利要求44所述的導(dǎo)電互連。
全文摘要
利用蝕刻平板印刷技術(shù)與噴墨印制技術(shù)相結(jié)合制作薄膜電路。提供了非常高分辨率的蝕刻平板印刷技術(shù)用于制作晶體管源電極和漏電極、部分互連和電路電極，可以使用高導(dǎo)電材料。利用噴墨印制技術(shù)形成半導(dǎo)體區(qū)、絕緣體區(qū)、柵電極、特別是橫跨點(diǎn)互連的其它部分互連的圖案。在噴墨印制技術(shù)中能夠使用各種不同材料，特別在使用塑料基底時(shí)，實(shí)質(zhì)上緩解了與使用多個(gè)蝕刻平板印刷步驟相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)困難。
文檔編號(hào)H01L27/12GK1533607SQ03800694
公開(kāi)日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者武生川瀨 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社