有機薄膜晶體管制備方法及設備的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種有機薄膜晶體管制備方法，包括在基板上形成源極及漏極；通過曝光組件的激光照射所述感光輥輪帶有第一電荷的感光外表面，以圖案化感光外表面，在感光外表面上形成未帶有電荷的溝道圖案區域；顯影組件對所述感光輥輪的感光外表面的溝道圖案區域噴涂帶有與第一電荷極性相同的第三電荷的霧化的有機材料溶液，使有機材料溶液吸附于所述溝道圖案區域并構成溝道區域層；在所述基板設有源極和漏極的表層附上與所述第三電荷極性相反的第四電荷；將所述感光輥輪的感光外表面上的溝道區域層內的溝道圖案轉印到所述基板上并連接所述源極與漏極，以構成溝道區域。本發明還公開了一種有機薄膜晶體管制備設備。
【專利說明】
有機薄膜晶體管制備方法及設備
技術領域
[0001]本發明涉及顯示面板制造技術領域，特別涉及一種有機薄膜晶體管制備方法及設備。
【背景技術】
[0002]溶液法薄膜晶體管由于具有低成本、可低溫制備、易于柔性和大面積集成等優點取得了廣泛的關注，其在傳感單元、射頻標志識別標簽、電子紙顯示背板、醫療衛生等領域已經取得了實際應用。隨著人們對于電子產品低成本和便攜性不斷增長的要求，溶液法薄膜晶體管的發展勢必會得到更大的推動和重視。
[0003]基于有機薄膜晶體管(OTFT)的柔性顯示驅動基板目前仍處于開發階段，OTFT中的有機導電溝道層(有機半導體層，即0SC)的圖案化通常使用“曝光-顯影-刻蝕”的工藝，或者使用直接的“掩膜-蒸鍍”的工藝，但這兩種方法通常都需要用到高規格的真空蒸鍍、曝光設備或者精細的金屬蒸鍍模板。如此需要多種設備，耗能較大，增加制造成本。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種有機薄膜晶體管制備方法及設備，可以高效的制備出薄膜晶體管有機物層圖案，相比于傳統的圖案化方法，更加節省設備費用降低成本。
[0005]本發明提供的有機薄膜晶體管制作設備，包括感光輥輪、曝光組件、顯影組件及從動輥輪，
[0006]所述感光輥輪包括帶有第一電荷的感光外表面及帶有第二電荷的感光內表面，且第一電荷與第二電荷極性相反，
[0007]所述曝光組件將帶有圖形信息的激光照射于所述感光外表面上并在所述感光外表面上形成無電荷的圖案區域，
[0008]所述顯影組件包括輸出有機材料溶液栗及具有電極對的噴嘴，噴嘴噴出的有機材料溶液帶有與第一電荷和相同極性的第三電荷，并且噴出的有機材料吸附于所述圖案區域，
[0009]所述從動輥輪外周表面與所述感光輥輪感光外表面相切且轉向相反。
[0010]其中，所述制作設備還包括供電組件，所述供電組件包括充電電極及為充電電極提供電流的供電電源。
[0011]其中，所述曝光組件包括激光管、反光鏡組、激光調制器及準直透鏡，所述反光鏡組調節激光管射出的激光傳播路徑使之進入所述激光調制器并通過激光調制器驅動脈沖調制成帶有圖形信息的激光，再經準直透鏡射入到所述感光外表面上以形成所述圖案區域。
[0012]其中，所述顯影組件還包括與所述栗連接的有機材料溶液儲蓄池，所述有機材料溶液經過栗進入噴嘴進行加電荷及霧化后噴出。
[0013]其中，所述從動輥輪表面設有與所述第三電荷極性相反的第四電荷，用于負荷給繞于從動輥輪外周表面的薄膜晶體管柔性基板。
[0014]本發明提供一種有機薄膜晶體管制備方法，所述制備方法包括
[0015]步驟一，在基板上形成源極及漏極；
[0016]步驟二，通過曝光組件的激光照射所述感光輥輪帶有第一電荷的感光外表面，以圖案化感光外表面，在感光外表面上形成未帶有電荷的溝道圖案區域；
[0017]步驟三，顯影組件對所述感光輥輪的感光外表面的溝道圖案區域噴涂帶有與第一電荷極性相同的第三電荷的霧化的有機材料溶液，使有機材料溶液吸附于所述溝道圖案區域并構成溝道區域層；
[0018]步驟四，在所述基板設有源極和漏極的表層附上與所述第三電荷極性相反的第四電荷；
[0019]步驟五，將所述感光輥輪的感光外表面上的溝道區域層內的溝道圖案轉印到所述基板上并連接所述源極與漏極，以構成溝道區域。
[0020]其中，所述通過曝光組件的激光照射以圖案化所述感光輥輪帶有第一電荷的感光外表面，使感光外表面上形成未帶有電荷的溝道圖案區域包括:通過供電組件對所述感光輥輪的感光外表面進行充電，以使所述感光外表面上附有均勻的第一電荷。
[0021]其中，所述通過曝光組件的激光照射以圖案化所述感光輥輪帶有第一電荷的感光外表面，使感光外表面上形成未帶有電荷的溝道圖案區域包括:通過帶有圖形信息的激光照射帶有第一電荷的感光外表面，被照射的部分于所述感光輥輪內部的第二電荷導通以使被照射的部分的電荷消失，構成未帶有電荷的溝道圖案區域。
[0022]其中，通過顯影組件對所述感光輥輪的感光外表面的溝道圖案區域噴涂帶有與第一電荷極性相同的第三電荷的霧化的有機材料溶液，使有機材料溶液吸附于所述溝道圖案區域并構成溝道區域層包括:通過栗和噴嘴將有機材料溶液霧化后帶上第三電荷后噴涂到所述溝道圖案區域上。
[0023]其中，將所述感光輥輪的感光外表面上的溝道區域層轉印到所述基板上并連接所述源極與漏極，以構成溝道區域包括:將基板夾持于所述感光輥輪與所述從動輥輪之間通過從動滾輪承載，轉動感光輥輪與從動輥輪，所述感光外表面的溝道區域層上的有機材料溶液印到所述基板上。
[0024]其中，所述方法還包括通過步驟二至五在所述基板上形成有機薄膜晶體管上的其它有機材料層的步驟。
[0025]本發明所述的有機薄膜晶體管制備方法采用類似“靜電照相”的技術，基于溶液法定義有機層圖案方法，是利用激光束將數字化圖形快速“投影”到一個均勻帶電的感光輥輪的表面。被激光束命中的位置會發生電荷消解現象形成需要的圖案區域。霧狀的帶電有機材料溶液的小液滴吸附在圖案區域區域，并轉印到基板上形成圖案化的溝道區域。這種方式可以定義更精細的有機溝道區域，同時，避免了“曝光-顯影-刻蝕”制程中有機材料的有機溶液和有機光阻之間的相互污染。最終目的是有效減少使用真空程制備相同功能層圖塊的復雜度，同時可以減少有機薄膜晶體管基板各層的材料成本。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以如這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1是本發明較佳實施方式中的有機薄膜晶體管制作設備的感光輥輪及供電組件示意圖。
[0028]圖2是圖1所述的有機薄膜晶體管制作設備的感光輥輪橫截面示意圖。
[0029]圖3是圖1所述的有機薄膜晶體管制作設備的感光輥輪與曝光組件示意圖。
[0030]圖4是圖1所述的有機薄膜晶體管制作設備的感光輥輪與顯影組件示意圖。
[0031]圖5是圖1所述的有機薄膜晶體管制作設備的感光輥輪與從動輥輪示意圖。
[0032]圖6是圖1所述的有機薄膜晶體管制作設備的感光輥輪與具有曝光光源的供電組件示意圖。
[0033]圖7是本發明較佳實施方式的有機薄膜晶體管制作方法的流程圖。
[0034]圖8是圖7方法形成的薄膜晶體管的部分截面示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0036]本發明較佳實施例提供一種有機薄膜晶體管制作設備，用不同于通常使用“曝光-顯影-刻蝕”的工藝制備有機薄膜晶體管的有機層，如溝道層、有機柵極電介質層或者有機鈍化層。本實施例中，所述機薄膜晶體管制作設備形成溝道層為例進行說明。
[0037]請參閱圖1至圖5，所述設備包括感光輥輪10、曝光組件20、顯影組件30及從動輥輪40。所述感光輥輪10包括帶有第一電荷的感光外表面11及帶有第二電荷的感光內表面12，且第一電荷與第二電荷極性相反。如圖1與圖2，所述感光輥輪10為圓柱體，其由軸心到外表面依次包括導電內軸101、圍繞導電內軸101外層的絕緣層102及圍繞所述絕緣層102外表面的感光層103。所述感光外表面11為所述感光層103的部分外表面，所述第一電荷均勾附于所述感光外表面11上。所述感光內表面12設于所述導電內軸101的表面上并通過絕緣層102與所述感光層103絕緣。本實施例中，第一電荷為負電荷，第二電荷為正電荷。所述制作設備還包括供電組件(圖未標)，所述供電組件包括充電電極151及為充電電極151提供電流的供電電源152。所述充電電極151位于所述感光輥輪10的側部，用于給感光外表面附上第一電荷。充電電極151在直流高壓的供電電源152的作用下，產生電暈放電，充電電極151周圍不導電的空氣被電離，使得感光輥輪10在轉動的過程中均勻帶上第一電荷。
[0038]請參閱圖3，所述曝光組件20將帶有圖形信息的激光照射于所述感光外表面11上并在所述感光外表面11上形成無電荷的圖案區域13。本實施例中，所述曝光組件20包括激光管21、反光鏡組22、激光調制器23、激光調制器驅動脈沖24及準直透鏡25，所述反光鏡組22調節激光管21射出的激光光路使之進入所述激光調制器23并通過激光調制器驅動脈沖24調制成帶有圖形信息的激光，再經準直透鏡25射入到所述感光外表面11上以形成所述圖案區域13。具體的，反光鏡組22包括兩個反光鏡，一個反光鏡朝向所述激光管21，用于將激光管21的激光反射至另一個反光鏡，另一個反光鏡朝向所述激光調制器23，并將接收到的激光反射至激光調制器23。所述激光調制器23由激光調制器驅動脈沖24驅動，提取電信號中的圖形信息并調制形成帶有打印圖形信息的激光并經過準直透鏡25后射入所述感光外表面11上，進而在感光外表面11上形成需要的圖案區域13。
[0039]請參閱圖4，所述顯影組件30包括輸出有機材料溶液的栗31及具有電極對331的高壓噴嘴33，高壓噴嘴33噴出的有機材料溶液帶有與第一電荷和相同極性的第三電荷，并且噴出的有機材料吸附于所述圖案區域13。所述顯影組件30還包括與所述栗31連接的有機材料溶液60儲蓄池32以及連接于所述儲蓄池32與栗31之間的閥門34，所述栗31設有與所述噴嘴相對的噴頭311。需要說明的是，所述有機材料溶液60為混合液，為高分子或者小分子的OSC材料均勻分散于有機溶劑中。開啟閥門后所述有機材料溶液經過栗31由噴頭311進入高壓噴嘴33，有機材料溶液60經電極對331后帶上第三電荷(本實施例中是負電荷)，在由高壓噴嘴33噴出時高壓霧化，使有機材料溶液被霧化形成數個小液滴后噴出在所述圖案區域13上形成有機圖案區域16，如溝道區域。
[0040]請參閱圖5，所述從動輥輪40外周表面與所述感光輥輪40感光外表面11相切且轉向相反。所述從動輥輪40表面帶有與所述第三電荷極性相反的第四電荷，用于負荷給繞于從動輥輪外周表面的薄膜晶體管柔性基板。本實施例中在所述圖案區域13上形成有機圖案區域16轉印到基板50上形成溝道區域55。
[0041]請參閱圖6，所述供電組件15還包括曝光光源154。在所述感光輥輪10工作完后，通過曝光光源154照射感光輥輪1的感光外表面11，清除殘留的第一電荷。
[0042]請參閱圖7，本發明還提供一種有機薄膜晶體管制備方法，所述制備方法包括:
[0043]步驟一(SI)，參照圖8，在基板50上形成源52及漏極53。此步驟還包括在玻璃基板51上涂布并固化形成所述的基板50，基板50為柔性基板。
[0044]步驟二(S2)，通過曝光組件20的激光照射以圖案化所述感光輥輪10帶有第一電荷的感光外表面U，使感光外表面11上形成未帶有電荷的溝道圖案區域16。未被照射的部分仍帶有第一電荷。該步驟可以重復動作以實現在同一層上加工出不同區域的圖案，或者形成多個晶體管的多個溝道區域圖案。進一步地，所述步驟二還包括:通過供電組件15對所述感光輥輪10的感光外表面進行充電，以使所述感光外表面上附有均勻的第一電荷。本實施例中，第一電荷為負電荷，感光輥輪10內部的第二電荷為正電荷;通過帶有圖形信息的激光照射帶有第一電荷的感光外表面，被照射的部分的第一電荷與所述感光輥輪內部的第二電荷導通以使被照射的部分的電荷消失，構成未帶有電荷的圖案區域，本實施例中為溝道圖案區域16。
[0045]步驟三(S3)，通過顯影組件30對所述感光輥輪10的感光外表面的溝道圖案區域16噴涂帶有與第一電荷極性相同的第三電荷的霧化的有機材料溶液，使有機材料溶液吸附于所述溝道圖案區域16并構成溝道區域層。其中溝道區域層17的厚度為納米單位。所述有機材料溶液經過栗31由噴頭311進入高壓噴嘴33，有機材料溶液經電極對331后帶上第三電荷(本實施例中是負電荷)，在由高壓噴嘴33噴出時高壓霧化，使有機材料溶液被霧化形成數個小液滴后噴出，由于同性相斥原則，帶有第三電荷的有機材料溶液與感光外表面11上的第一電荷相斥，因此有機材料溶液的小液滴只粘附于未帶電荷的溝道圖案區域16進而形成具有有機材料的構成溝道區域層。
[0046]步驟四(S4)，在所述基板50設有源極和漏極的表層附上與所述第三電荷極性相反的第四電荷。可以通過供電組件對從動滾輪施加第四電荷，然后將基板50纏繞與所述從動輥輪40上。
[0047]步驟五(S5)，將所述感光輥輪10的感光外表面上的溝道區域層轉印到所述基板50上并連接所述源極與漏極，以構成溝道區域55。主要包括，將基板夾持于所述感光輥輪與所述從動輥輪之間通過從動滾輪承載，轉動感光輥輪與從動輥輪，所述感光外表面的溝道區域層上的有機材料溶液印到所述基板上。可以理解，在轉印過程中，可以一次性轉印到基板上，也可以根據圖案的不同或者相鄰圖案區域，依次轉印到基板上，這樣可以靈活運用感光輥輪進行對多種圖案轉印，前提是在顯影及曝光時已經制作好相應的圖案。
[0048]進一步的，所述方法還包括通過曝光消除所述感光棍輪表面對的殘余電荷的步驟。所述供電組件15的曝光光源154在所述感光輥輪1工作完后照射感光輥輪1的感光外表面11，清除殘留的第一電荷。當再次重復步驟一至步驟五時，就進入了下一個定義及形成有機材料圖層的周期。
[0049]所述方法還包括通過步驟一至五在所述基板上形成有機薄膜晶體管上的其它有機材料層的步驟。比如附圖8中的基板上的溝道區域55上的有機柵極介電層56或者有機鈍化層57。具體步驟為重復步驟二至五再次不做贅述。其中，有機柵極介電層56與溝道區域55之間設置有金屬層58。所述有機鈍化層57上覆蓋有電極層59。
[0050]本發明所述的有機薄膜晶體管制備方法采用類似“靜電照相”的技術，基于溶液法定義有機層圖案方法，是利用激光束將數字化圖形快速“投影”到一個均勻帶電的感光輥輪的表面。被激光束命中的位置會發生電荷消解現象形成需要的圖案區域。霧狀的帶電有機材料溶液的小液滴吸附在圖案區域，并轉印到基板上形成圖案化的溝道區域。這種方式可以定義更精細的有機溝道區域，同時，避免了 “曝光-顯影-刻蝕”制程中有機材料的有機溶液和有機光阻之間的相互污染。最終目的是有效減少使用真空制程制備相同功能層圖塊的復雜度，同時可以減少有機薄膜晶體管基板各層的材料成本。
[0051]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種有機薄膜晶體管制作設備，其特征在于，所述設備包括感光輥輪、曝光組件、顯影組件及從動輥輪， 所述感光輥輪包括帶有第一電荷的感光外表面及帶有第二電荷的感光內表面，且第一電荷與第二電荷極性相反， 所述曝光組件將帶有圖形信息的激光照射于所述感光外表面上并在所述感光外表面上形成無電荷的圖案區域， 所述顯影組件包括輸出有機材料溶液栗及具有電極對的高壓噴嘴，高壓噴嘴噴出的有機材料溶液帶有與第一電荷相同極性的第三電荷，并且噴出的有機材料吸附于所述圖案區域， 所述從動輥輪外周表面與所述感光輥輪感光外表面相切且轉向相反。2.如權利要求1所述的有機薄膜晶體管制作設備，其特征在于，所述制作設備還包括供電組件，所述供電組件包括充電電極及為充電電極提供電流的供電電源。3.如權利要求2所述的有機薄膜晶體管制作設備，其特征在于，所述曝光組件包括激光管、反光鏡組、激光調制器及準直透鏡，所述反光鏡組調節激光管射出的激光光路，使之進入所述激光調制器并通過激光調制器驅動脈沖調制成帶有圖形信息的激光，再經準直透鏡射入到所述感光外表面上以形成所述圖案區域。4.如權利要求2所述的有機薄膜晶體管制作設備，其特征在于，所述顯影組件還包括與所述栗連接的有機材料溶液儲蓄池，所述有機材料溶液經過栗進入噴嘴進行加電荷及霧化后噴出。5.如權利要求2所述的有機薄膜晶體管制作設備，其特征在于，所述從動輥輪表面設有與所述第三電荷極性相反的第四電荷，用于負荷給繞于從動輥輪外周表面的薄膜晶體管柔性基板。6.一種有機薄膜晶體管制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 步驟一，在基板上形成源極及漏極； 步驟二，通過曝光組件的激光照射所述感光輥輪帶有第一電荷的感光外表面，以圖案化感光外表面，在感光外表面上形成未帶有電荷的溝道圖案區域； 步驟三，顯影組件對所述感光輥輪的感光外表面的溝道圖案區域噴涂帶有與第一電荷極性相同的第三電荷的霧化的有機材料溶液，使有機材料溶液吸附于所述溝道圖案區域并構成溝道區域層； 步驟四，在所述基板設有源極和漏極的表層附上與所述第三電荷極性相反的第四電荷； 步驟五，將所述感光輥輪的感光外表面上的溝道區域層內的溝道圖案轉印到所述基板上并連接所述源極與漏極，以構成溝道區域。7.如權利要求6所述的有機薄膜晶體管制備方法，其特征在于，所述步驟二還包括:通過供電組件對所述感光輥輪的感光外表面進行充電，以使所述感光外表面上附有均勻的第一電荷。8.如權利要求6所述的有機薄膜晶體管制備方法，其特征在于，所述步驟二還包括:通過帶有圖形信息的激光照射帶有第一電荷的感光外表面，被照射的部分的第一電荷與所述感光輥輪內部的第二電荷導通以使被照射的部分的電荷消失，構成未帶有電荷的溝道圖案區域。9.如權利要求6所述的有機薄膜晶體管制備方法，其特征在于，所述步驟三包括:通過栗和噴嘴將有機材料溶液霧化后帶上第三電荷后噴涂到所述溝道圖案區域上。10.如權利要求6所述的有機薄膜晶體管制備方法，其特征在于，所述步驟五包括:將基板夾持于所述感光輥輪與所述從動輥輪之間通過從動滾輪承載，轉動感光輥輪與從動輥輪，所述感光外表面的溝道區域層上的有機材料溶液印到所述基板上。11.如權利要求6所述的有機薄膜晶體管制備方法，其特征在于，所述方法還包括通過曝光消除所述感光輥輪表面殘余電荷的步驟。12.如權利要求6所述的有機薄膜晶體管制備方法，其特征在于，所述方法還包括通過步驟二至五在所述基板上形成有機薄膜晶體管上的其它有機材料層的步驟。
【文檔編號】H01L51/40GK105932157SQ201610548174
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月12日
【發明人】劉哲
【申請人】武漢華星光電技術有限公司