專利名稱：薄膜涂膜的方法
技術領域：
本發明大致是關于薄膜涂膜，更具體地講是關于一種能夠于一表面層上 涂膜的方法。
背景技術：
隨著對小型、輕重量及低輪廓的電子產品的需求日益增加，眾多產品經 制造具有微型特征尺寸。舉例而言，無機半導體制造技術的發展滿足了—對于 電子產品及組件微型化的需求。然而，無機半導體制造技術通常包括高溫步 驟及昂貴制造工藝。為解決所述的這些問題，己開發出支持低溫及相對具成 本效益的制造的由有機材料制成的可撓性基板。可撓性基板可由薄膜鍍膜制 造工藝(諸如旋涂或噴墨印刷)來制造。噴墨印刷制造工藝可在其相對低成 本的直接及大面積沉積能力方面具有優勢且可用于以下范圍的各種應用中-制造被動組件，諸如電阻器、電感器及電容器；主動組件，諸如薄膜晶體管 及存儲裝置；電子產品，諸如顯示器、感應器及太陽能電池。
雖然具有優于無機半導體制造工藝的所有優點及競爭性，有機溶液制造 工藝通常無法在一表面涂上平滑且均勻的薄膜層，此可能歸因于所述的表面 與隨后形成薄膜的溶液之間的表面能差異。圖1A為說明對一基板10不敏感 的液體薄膜12的示意圖，且圖1B為說明對一基板11敏感的液體薄膜13的 示意圖。參看圖1A，其說明一現有噴墨印刷系統的實例，隨著一噴墨頭16 橫越基板10，墨水液滴14自所述的噴墨頭16的噴嘴向所述的基板10的表面 10-1噴射。因為薄膜12對所述的表面10-1不敏感(即，與表面10-1具有相 對高親和力)，所以薄膜12展開且濕潤表面10-1且隨后于其上變為一大體上 平滑且均勻的層。然而，參看圖1B，若薄膜13對基板11的表面ll-l敏感(即，
與表面11-1具有相對低親和力)，則液體薄膜13的內聚力大于表面張力，從
而在表面ii-i上產生一不理想的不連續薄膜層。 一般而言，若表面接觸角e
大于45°，則薄膜具有與基板的相對高親和力，且若表面接觸角6小于45°，
則薄膜具有與基板的相對低親和力。表面接觸角是指液體或蒸氣界面與固體 界面接觸所成的角。
為解決有機制造工藝的問題，已提出許多方法。現有方法的一實例可見
于Cbz'ger等人的標題為"Ink Jet Printer with Apparatus for Curing Ink and Method"的美國專利第6,145,979號中。。^r等人揭示一種于一移動基板上 形成影像的制造工藝及設備，其包括借由一印刷頭于基板上噴墨印刷可輻射 固化的墨水。此類方法通常需要一加熱源，其可能破壞敏感性薄膜。現有方 法的另一實例可見于由Camp6e〃等人申請的標題為"Plasma Treatment of Porous Inkjet Receivers"的美國專利申請案第20050123696號中。Camp&Z/等 人揭示一種噴墨記錄元件，其包含一具有互連空隙的多孔墨水容納層，其中 所述的墨水容納層的上表面己經過等離子處理，且在等離子處理之前，所述 的墨水容納層的上表面量測到至少40%的碳元素含量。然而，此類方法可能 無法應用于諸如包括半導體及導電溶劑的功能性溶液。
因此需要有一種能夠于與薄膜具有相對低親和力的表面層上形成連續薄 膜的方法。亦需要有一種能夠形成包括半導體、導電或有機材料的連續薄膜 的方法。
發明內容
本發明的實例可提供一種形成連續薄膜層的方法，所述的方法包含提
供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成一第一圖案化薄膜層，所述的 第一圖案化薄膜層包括復數個彼此隔開的第一薄膜單元；且于所述的第一圖 案化薄膜層之上形成一第二圖案化薄膜層，所述的第二圖案化薄膜層沿第一 圖案化薄膜層延伸且包括復數個彼此隔開的第二薄膜單元，所述的復數個第 二薄膜單元的每一者連接第一圖案化薄膜層的至少兩個緊鄰的第一薄膜單 元。
本發明的一些實例亦可提供一種形成連續薄膜層的方法，所述的方法包 含提供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成一第一薄膜層，所述的 第一薄膜層包括復數個彼此隔開的薄膜單元；且于所述的第一薄膜層之上形 成一第二薄膜層，所述的第二薄膜層沿第一薄膜層的所述的復數個薄膜單元 連續延伸。
本發明的實例可進一步提供一種形成連續薄膜層的方法，所述的方法包 含提供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成至少一個第一薄膜層， 所述的至少一個第一薄膜層彼此隔開，所述的至少一個第一薄膜層的每一者 包括復數個第一薄膜單元，所述的這些第一薄膜單元的每一者彼此隔開；且 于所述的至少一個第一薄膜層之上形成至少一個第二薄膜層，所述的至少一 個第二薄膜層的每一者對應于至少一個第一薄膜層的一者且沿至少一個第一 薄膜層的相應一者的第一薄膜單元延伸。
本發明的實例可提供一種具有一基板的裝置，所述的基板上提供一連續 薄膜層，所述的連續薄膜層包括在所述的基板的一表面上的第一薄膜層， 所述的第一薄膜層包括復數個彼此隔開的薄膜單元；及在第一薄膜層上的第 二薄膜層，所述的第二薄膜層沿第一薄膜層的所述的復數個薄膜單元連續延 伸。
使用本發明的方法能夠于與薄膜具有相對低親和力的表面層上形成連續 薄膜。
圖1A為說明對基板不敏感的薄膜的示意圖； 圖1B為說明對基板敏感的薄膜的示意圖2A及圖2B為說明根據本發明的一實例形成連續薄膜的方法的示意性
橫截面圖2C為說明根據本發明的另一實例形成連續薄膜的方法的示意性橫截 面圖2D及圖2E為說明根據本發明的實例形成連續薄膜的方法的示意性俯 視圖3A及圖3B為說明現有方法與根據本發明的一實例的方法間的比較的 例示圖；及
圖4A及圖4B為說明現有方法與根據本發明的一實例的方法間的比較的 例示圖。
附圖標號
10基板10-1表面
11基板11-1表面
12薄膜13液體薄膜/薄膜
14墨水液滴16噴墨頭
20基板20-1表面
21第一圖案化薄膜層21-1第一薄膜單元
22第二圖案化薄膜層22-1第二薄膜單元
23連續薄膜24第一圖案化薄膜層
24-1第一薄膜單元24-2第三薄膜單元
25第二圖案化薄膜層25-1第二薄膜單元
25-2第四薄膜單元26第一圖案化薄膜層
26-1第一薄膜單元26-2第三薄膜單元
27第二圖案化薄膜層27-1第二薄膜單元
27-2第四薄膜層30表面
31圖案化薄膜層31-1薄膜單元
32連續薄膜33圖案化薄膜層/薄膜
34圖案化薄膜層/薄膜
35連續薄膜層
38不連續薄膜層
39不連續薄膜層
41表面/Si02表面
42表面/ITO表面
43薄膜層
w,圖案化薄膜層31的寬度
W2連續薄膜層35的寬度
具體實施例方式
本發明的額外特征及優點將部分地在隨后描述中加以陳述，且部分地將 自所述的描述顯而易見，或可由實踐本發明掌握。借助于在權利要求書中特 定指出的元件及組合將了解且獲得本發明的特征及優點。
當連同附圖一起閱讀時，將更佳理解前述發明內容以及本發明的以下詳 細描述。出于說明本發明的目的，在圖式中所示為目前較佳的實施例。然而， 應了解本發明并非限制于所示的精確配置及功用。
現將詳細參照本發明的實施例，其實例在伴隨圖式中進行說明。在任何 可能的情況下，在諸圖式中相同參考數字用以指示相同或類似部分。
圖2A及圖2B為根據本發明的一實例形成連續薄膜的方法的示意性橫截 面圖。參看圖2A，提供一包括一表面20-l的基板20。所述的基板20可包括 玻璃基板、樹脂基板及硅基板的一者。 一包括復數個第一薄膜單元21-1的第 一圖案化薄膜層21形成于所述的表面20-1上。所述的第一圖案化薄膜層21 初始可為液態，隨后變為干燥薄膜。所述的復數個第一薄膜單元21-1可彼此 隔開。所述的復數個第一薄膜單元21-1的每一者尺寸可不同。在根據本發明 的一實例中，第一圖案化薄膜層21可包括一或多種導電材料，諸如甲苯溶液 中的銀(Ag)、銅(Cu)及金(Au)。在另一實例中，第一圖案化薄膜層21 可包括一或多種半導體材料，諸如聚-3垸基噻吩、聚-3己基噻吩及如聚-9,9'-二辛基芴(fluorence)共-二噻吩的聚芴共聚物。在另一實例中，第一圖案化薄膜 層21可包括一或多種絕緣材料，諸如聚酰亞胺、聚乙烯醇、聚乙烯酚及聚甲
基丙烯酸甲酯。形成第一圖案化薄膜層21的制造工藝可包括(但不限于)噴 墨印刷、旋涂、絲網印刷、壓印或沉積，其后可為圖案化及蝕刻制造工藝。
接下來，參看圖2B， 一包括復數個第二薄膜單元22-l的第二圖案化薄膜 層22涂覆于表面20-1上的第一圖案化薄膜層21上。所述的第二圖案化薄膜 層22初始可為液態，其后最終變為干燥薄膜。所述的復數個第二薄膜單元22-1 可彼此隔開。第二薄膜單元22-l的每一者可經排列以連接兩個緊鄰的第一薄 膜單元21-1。最終，當薄膜21及22變得干燥時，可形成包括第一圖案化薄 膜層21及第二圖案化薄膜層22的連續薄膜層。在其他實例中，第二薄膜單 元22-1的每一者可經排列以連接三個或三個以上緊鄰的第一薄膜單元21-1。 因此第一圖案化薄膜層21可有助于所述的復數個薄膜單元22-1的展開。
第二圖案化薄膜層22可包括(但不限于)如先前關于第一圖案化薄膜層 21所述的導電、半導體或絕緣材料的一者。此外，第二圖案化薄膜層22可借 由噴墨印刷、旋涂、絲網印刷、壓印或沉積形成于表面20-1上，其后可為圖 案化及蝕刻制造工藝或其他適合制造工藝。在一實例中，第二圖案化薄膜層 22可包括與第一圖案化薄膜層21大體上相同的材料且因此具有與第一圖案化 薄膜層21大體上相同的與表面20-l的親和力。在其他實例中，第二圖案化薄 膜層22可具有相對低的與表面20-1的親和力且第一圖案化薄膜層21可具有 與表面20-1的相對高親和力。
圖2C為說明根據本發明的另一實例形成連續薄膜的方法的示意性橫截 面圖。參看圖2C， 一連續薄膜23可涂覆于第一圖案化薄膜層21上，以取代 涂覆諸如關于圖2B描述且說明的第二圖案化薄膜層22的不連續薄膜。在不 存在第一圖案化薄膜層21的情況下，若連續薄膜23對基板20的表面20-1 敏感，則連續薄膜23會變得不連續。
圖2D及圖2E為說明根據本發明的實例形成連續薄膜的方法的示意性俯 視圖。在所述的這些實例中，兩個或兩個以上圖案化薄膜層可形成于基板的 表面上以促進隨后涂覆于所述的基板上的兩個或兩個以上薄膜的展開。參考
圖2D， 一包括彼此隔開的復數個第一薄膜單元24-1的第一圖案化薄膜層24 可形成于基板20的表面20-l上。此外， 一包括彼此隔開的復數個第二薄膜單 元25-1的第二圖案化薄膜層25可形成于基板20的表面20-1上。隨后，可沿 第一圖案化薄膜層24涂覆一包括復數個第三薄膜單元24-2的第三圖案化薄膜 層(未編號)。所述的這些第三薄膜單元24-2的每一者可經排列以連接兩個 緊鄰的第一薄膜單元24-l。同樣，可沿第二圖案化薄膜層25涂覆一包括復數 個第四薄膜單元25-2的第四圖案化薄膜層(未編號)。所述的這些第四薄膜 單元25-2的每一者可經排列以連接兩個緊鄰的第二薄膜單元25-l。第一圖案 化薄膜層24及第二圖案化薄膜層25彼此間隔預定距離以使得其上第三及第 四圖案化薄膜層的展開可產生連續薄膜。即，如此形成的連續薄膜可包括第 一、第二、第三及第四圖案化薄膜層。
參考圖2E, —包括彼此隔開的復數個第一薄膜單元26-l的第一圖案化薄 膜層26可形成于基板20的表面20-1上。此外， 一包括彼此隔開的復數個第 二薄膜單元27-1的第二圖案化薄膜層27可形成于基板20的表面20-1上。隨 后，可沿所述的第一圖案化薄膜層26涂覆一包括復數個第三薄膜單元26-2 的第三圖案化薄膜層(未編號)。所述的這些第三薄膜單元26-2的每一者可 經排列以連接四個緊鄰的第一薄膜單元26-l且橋接其間的三個間隔。可沿第 二圖案化薄膜層27涂覆一第四薄膜層(未編號)27-2。所述的第四薄膜層沿 第二圖案化薄膜層27的長度為連續的。第一圖案化薄膜層26及第二圖案化 薄膜層27可彼此間隔預定距離以使得其上第三及第四圖案化薄膜層的展開可 產生連續薄膜。
圖3A及圖3B為說明現有方法與根據本發明的一實例的方法間的比較的 例示圖。在一實驗設計中，將在苯甲醚溶劑中包括O.l重量％至1.0重量％(重 量百分比)P3HT的溶液用于在包括已經八癸基三氯硅垸(OTS)處理的表面 30的基板上形成薄膜層。所述的溶液由一包括50微米(pm)噴墨孔的噴墨 印刷機提供。P3HT溶液顯示相對低的與經OTS處理的表面的親和力。參看
圖3A，在上部分中，現有方法以相對高密度涂覆溶液液滴但不能形成連續薄 膜層，因為所述的這些液滴中的內聚力大于表面張力。如所說明，形成不連
續薄膜層38，其可能負面地影響所需電特性。在圖3A的下部分中，根據本 發明的一實例的方法形成一包括彼此隔開的復數個薄膜單元31-1的圖案化薄 膜層31，且隨后將一連續薄膜32涂覆于所述的圖案化薄膜層31上。圖案化 薄膜層31可有助于將所述的連續薄膜32展開于基板表面30上且防止連續薄 膜32最終斷開。
參考圖3B，除對于此說明性實例形成兩個單獨列薄膜之外，實驗條件可 類似于關于圖3A所描述且說明的實驗條件。在圖3B的上部分中，在涂覆兩 列液滴之后，現有方法產生不連續薄膜層39。相較之下，在圖3B的下部分 中，根據本發明的一實例的方法可形成圖案化薄膜層33及34且隨后于薄膜 33及34上分別涂覆兩列薄膜，從而產生一連續薄膜層35。此外，所述的連 續薄膜層35的寬度"w2"可為圖3A中所示的圖案化薄膜層31的寬度"Wl" 的大體上兩倍。
圖4A及圖4B為說明現有方法與根據本發明的一實例的方法間的比較的 例示圖。在一實驗中，將在水中包括約17重量％的聚-3,4伸乙基二氧基噻吩 的溶液用于在包括二氧化硅(Si02)的表面41及包括氧化銦錫(ITO)的表 面42上形成薄膜層。所述的溶液由一包括約50 pm噴墨孔的噴墨印刷機提供。 一般而言，PEDOT溶液顯示與ITO表面42的親和力高于與&02表面41的 親和力。參看圖4A，在上部分中，現有方法以不同液滴密度涂覆若干列溶液 液滴，但歸因于低親和力無法在Si02表面41上形成任何連續薄膜層。相較之 下，參考圖4B，根據本發明的一實例的方法提供一薄膜層43，其在ITO表面 41及Si02表面42上為連續的。
根據本發明的一實例的方法可適用于各種應用，其包括(但不限于)以 下各物的制造被動組件，諸如電阻器、電感器及電容器；主動組件，諸如 薄膜晶體管及存儲裝置；及電子產品，諸如顯示器、感應器及太陽能電池。
因此，本發明亦可提供一種電組件或裝置，其包括進一步包括復數個薄膜單 元的第一圖案化薄膜層及在所述的第一圖案化薄膜層上連續延伸的第二薄膜 層。
本領域一般技術人員應了解可在不悖離其寬泛發明概念的情況下對上述 實施例作出改變。因此，應了解本發明并非限制于所揭示的特定實施例，而 是意欲涵蓋在如由權利要求書所界定的本發明的精神及范疇內的更改。
此外，在描述本發明的代表性實施例時，說明書可以特定步驟次序來呈 現本發明的方法及/或過程。然而，就所述的方法或過程不依賴于在本文中提 出的特定步驟次序而言，所述的方法或過程不應限制于所述特定步驟次序。 一般技術者應了解其他步驟次序可為可能的。因此，在說明書中提出的特定 步驟次序不應理解為對權利要求范圍的限制。另外，關于本發明的方法及/或 過程的權利要求不應限于其按書寫次序的步驟的效能，且熟習此項技術者可 易于理解所述的這些次序可改變且仍保持在本發明的精神及范疇內。
權利要求
1.一種形成一連續薄膜層的方法，其特征在于，所述的方法包含提供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成一第一圖案化薄膜層，所述的第一圖案化薄膜層包括彼此隔開的復數個第一薄膜單元；及于所述的第一圖案化薄膜層上形成一第二圖案化薄膜層，所述的第二圖案化薄膜層沿所述的第一圖案化薄膜層延伸且包括彼此隔開的復數個第二薄膜單元，所述的復數個第二薄膜單元的每一者連接所述的第一圖案化薄膜層的至少兩個緊鄰的第一薄膜單元。
2. 如權利要求1所述的方法，其中所述的基板包括一玻璃基板、 一樹脂 基板及一硅基板中的一者。
3. 如權利要求1所述的方法，其中所述的第一圖案化薄膜層包括一導電 材料、 一半導體材料及一絕緣材料中的一者。
4. 如權利要求3所述的方法，其中所述的導電材料包括銀、銅或金中的 至少一者。
5. 如權利要求3所述的方法，其中所述的半導體材料包括聚-3垸基噻吩、 聚-3己基噻吩或聚-9，9'-二辛基芴共-二噻吩中的至少一者。
6. 如權利要求3所述的方法，其中所述的絕緣材料包括聚酰亞胺、聚乙 烯醇、聚乙烯酚或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一者。
7. 如權利要求1所述的方法，其中所述的第二圖案化薄膜層包括一導電 材料、 一半導體材料及一絕緣材料中的一者。
8. 如權利要求7所述的方法，其中所述的導電材料包括銀、銅或金中的 至少一者。
9. 如權利要求7所述的方法，其中所述的半導體材料包括聚-3烷基噻吩、 聚-3己基噻吩或聚-9,9'-二辛基藥共-二噻吩中的至少一者。
10，如權利要求7所述的方法，其中所述的絕緣材料包括聚酰亞胺、聚乙 烯醇、聚乙烯酚或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一者。
11. 一種形成一連續薄膜層的方法，其特征在于，所述的方法包含 提供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成一第一薄膜層，所述的第一薄膜層包括彼此隔開的 復數個薄膜單元；及于所述的第一薄膜層上形成一第二薄膜層，所述的第二薄膜層沿所述的 第一薄膜層的所述的復數個薄膜單元連續延伸。
12. 如權利要求11所述的方法，其中所述的第一薄膜層或所述的第二薄 膜層的至少一者包括一導電材料、 一半導體材料及一絕緣材料中的一者。
13. 如權利要求12所述的方法，其中所述的導電材料包括銀、銅或金中 的至少一者。
14. 如權利要求12所述的方法，其中所述的半導體材料包括聚-3烷基噻 吩、聚-3己基噻吩或聚-9，9'-二辛基芴共-二噻吩中的至少一者。
15. 如權利要求12所述的方法，其中所述的絕緣材料包括聚酰亞胺、聚 乙烯醇、聚乙烯酚或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一者。
16. —種形成一連續薄膜層的方法，其特征在于，所述的方法包含 提供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成至少一個第一薄膜層，所述的至少一個第一薄膜層 彼此隔開，所述的至少一個第一薄膜層的每一者包括復數個第一薄膜單元， 所述的這些第一薄膜單元的每一者彼此隔開；及于所述的至少一個第一薄膜層之上形成至少一個第二薄膜層，所述的至 少一個第二薄膜層的每一者對應于所述的至少一個第一薄膜層中的一者且沿 所述的至少一個第一薄膜層中的相應一者的所述的這些第一薄膜單元延伸。
17. 如權利要求16所述的方法，其中所述的至少一個第二薄膜層中的一 者包括彼此隔開的復數個第二薄膜單元。
18. 如權利要求17所述的方法，其中所述的復數個第二薄膜單元中的每 一者連接所述的至少一個第一薄膜層中的一相應一者的至少兩個緊鄰的第一 薄膜單元。
19. 如權利要求16所述的方法，其中所述的至少一個第二薄膜層中的一 者沿所述的至少一個第一薄膜層中的一相應一者的所述的復數個第一薄膜單 元連續延伸。
20. 如權利要求16所述的方法，其中所述的至少一個第一薄膜層及所述 的至少一個第二薄膜層中的一者包括一導電材料、 一半導體材料及一絕緣材 料中的一者。
21. 如權利要求20所述的方法，其中所述的導電材料包括銀、銅或金中 的至少一者。
22. 如權利要求20所述的方法，其中所述的半導體材料包括聚-3垸基噻 吩、聚-3己基噻吩或聚-9,9'-二辛基芴共-二噻吩中的至少一者。
23. 如權利要求20所述的方法，其中所述的絕緣材料包括聚酰亞胺、聚 乙烯醇、聚乙烯酚或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一者。
24. 如權利要求16所述的方法，其中形成所述的第一圖案化薄膜層及所 述的第二薄膜層中的一者包括一噴墨印刷、一旋涂、 一絲網印刷、 一壓印及 一沉積制造工藝中的一者。
全文摘要
本發明是關于一種形成連續薄膜層的薄膜涂膜的方法，所述的方法包含提供一具有一表面的基板；于所述的表面上形成一第一圖案化薄膜層，所述的第一圖案化薄膜層包括復數個彼此隔開的第一薄膜單元；且于所述的第一圖案化薄膜層之上形成一第二圖案化薄膜層，所述的第二圖案化薄膜層沿第一圖案化薄膜層延伸且包括復數個彼此隔開的第二薄膜單元，所述的復數個第二薄膜單元的每一者連接第一圖案化薄膜層的至少兩個緊鄰的第一薄膜單元。使用本發明的方法能夠于與薄膜具有相對低親和力的表面層上形成連續薄膜。
文檔編號H01L21/00GK101188193SQ20071018879
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月20日 優先權日2006年11月20日
發明者呂志平, 李裕正, 林國棟 申請人:財團法人工業技術研究院