专利名称：制造薄膜晶体管的方法及平板显示器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造薄膜晶体管(TFT)的方法、使用该方法制造的TFT以及包括该TFT的平板显示器装置，尤其涉及制造有机TFT的方法、使用该方法制造的有机TFT以及包括该有机TFT的平板显示器装置，所述有机TFT中有机半导体层能够以简单方式构图。
背景技术：
平板显示器装置，诸如液晶显示装置、有机和无机发光显示装置等包含TFT。所述TFT同时起到控制像素操作的开关装置和操作所述像素的驱动装置的作用。
TFT包含半导体层、栅电极以及源电极和漏电极，所述半导体层包含使用高浓度杂质掺杂的源区和漏区以及插入所述源区和漏区之间的沟道区，所述栅电极与所述半导体层绝缘并位于对应于所述沟道区的区域上，所述源电极和漏电极与所述源区和漏区接触。
近年来开发的平板显示器装置通常都是既薄又柔软。为了实现柔韧性，使用塑料衬底代替常规玻璃衬底来制造平板显示器装置。当衬底是由塑料构成时，因为塑料衬底对于热不稳定所以必须在低温下执行制造过程。因此，不能使用用高温工艺制造的常规多晶硅TFT。
为解决这个问题，使用了包含有机半导体的TFT。有机半导体层可以在低温下制造，因此能够以低成本制作TFT。在韩国公开专利申请NO.2004-0049110中描述了这种有机TFT。
然而，在制造有机TFT的常规方法中，不能以高精度构图有机半导体层，并且不能令人满意地降低制作成本。因此，需要提高构图精度并降低制作成本。
发明内容
本发明提供了一种制造有机薄膜晶体管(TFT)的方法、使用所述方法制造的有机TFT以及包括所述有机TFT的平板显示器装置，所述TFT中有机半导体层能够以简单地方式构图并具有低制作成本。
根据本发明的一个方面，提供了一种制作有机TFT的方法，包括在没有形成有机半导体层的衬底预定区域涂覆润滑剂；在整个衬底上涂覆有机半导体层；加热被涂覆的衬底以熔化润滑剂；从衬底移除形成在预定区域上的有机半导体层。
根据本发明的另一方面，提供了使用所述方法制造的有机TFT。
根据本发明的再一方面，提供了包括所述有机TFT的平板显示器装置。
通过参考附图详细描述其实例实施例，本发明的上述和其它特征以及本发明的优势将更加显而易见，其中图1至3示出了根据一个实施例制造薄膜晶体管(TFT)的方法的平面图；图4示出了根据一个实施例的TFT的截面示意图；图5示出了根据一个实施例的包括TFT的平板显示器装置的子像素截面示意图；具体实施方式
下文中，将参考附图更加详细地描述本发明。
图1至3示出了根据实施例制造TFT的方法的平面图；参考图1，润滑剂被涂覆在衬底的没有形成有机半导体层的衬底预定区域(下文称为“有机半导体层未形成区域”)42上。形成有机半导体层的衬底预定区域(下文称为“有机半导体层形成区域”)40包括形成在由玻璃或塑料制成的衬底上的栅电极12、源电极14a、漏电极14b以及将所述栅电极12与所述源电极和漏电极14a和14b绝缘的绝缘层(未示出)。
涂覆在有机半导体层未形成区域42上的润滑剂使得涂覆在所述有机半导体层未形成区域42上的有机半导体层容易地从衬底移除。因此，所述润滑剂对于包括衬底和有机半导体层的材料应该是非反应性的，可以为半固相或固相而不是涂覆之后可以流动或扩展的液相，以使它可以定义衬底的有机半导体层未形成区域42。考虑到熔化润滑剂的操作，所述润滑剂可以为具有相对低熔点(诸如50至100℃左右)的材料。可以使用任何能够满足上述条件的常规润滑剂。
润滑剂的实例包括润滑脂，但并不限于此。润滑脂是指通过混合原油(base oil)和增稠剂制备的半固相润滑剂。所述原油可以是，诸如合成双酯润滑油或硅油，所述增稠剂可以是诸如，金属皂、二氧化硅气凝胶或炭黑。可以用作润滑脂基的硅油具有相对于温度变化而变化很小的粘度系数，并具有低固化点，因此没有失去低温下的流动性。另外，硅油化学上是惰性的，具有低表面张力，并呈现出防水、去沫和移除作用。所述增稠剂为原油提供了非牛顿性能并使原油保持在半固相状态。增稠剂的实例包括金属皂、基于尿素的增稠剂、二氧化硅气凝胶、膨润土和炭黑。所述金属皂可以为脂肪酸金属盐，并可以通过使用金属氢氧化物和脂肪酸作为原材料获得。所述脂肪酸可以为精炼硬脂酸，所述金属氢氧化物可以为碱金属(诸如锂和钠)的氢氧化物，或者为诸如钙或钡的碱土金属氢氧化物。所述基于尿素的增稠剂可以为双脲、三脲、四脲、聚脲等。使用硅油作为原油制作的润滑脂具有低耐磨性和低极限压力抵抗性，因此对于它来讲使用在用于金属与金属界面的高负载润滑条件下是很困难的。为了解决这个问题，可以使用其主链中的甲基用氟替代的氟硅油代替硅油。可替换地，所述润滑剂的实例可包括蜡，诸如一羟基或二羟基乙醇脂肪酸酯。
可以使用各种方法将润滑剂涂覆在衬底的有机半导体层未形成区域42上。例如，使用具有与所述有机半导体层未形成区域42图案相对应图案的印记(stamp)来执行润滑剂涂覆。特别是，聚(二亚甲基硅氧烷)(PDMS)印记可以如下制备。首先，将光致抗蚀剂涂覆在硅片上并在70℃至120℃左右烘烤。然后，将所述光致抗蚀剂暴露在UV光中以使能够形成与所述有机半导体层未形成区域42图案相对应的图案，然后使用显像剂使其显影并干燥。将PEMS的前驱物涂覆在被构图的光致抗蚀剂层上，并在50℃至100℃左右固化以获得具有所述有机半导体层未形成区域42图案的PDMS层。接着，从衬底上移除PDMS层以获得PDMS印记。将所述润滑剂涂覆在PDMS印记的凹面部分，例如与所述有机半导体层未形成区域42图案对应的部分，然后使PDMS印记与衬底接触使得润滑剂可以涂覆在所述有机半导体层未形成区域42上。涂覆润滑剂的方法并不限于这种使用PDMS印记的方法。
参考图2，将有机半导体层涂覆在整个衬底上。就是说，所述有机半导体层被涂覆在形成在有机半导体层未形成区域42中的衬底上的润滑剂上，并且被直接涂覆在有机半导体层形成区域40中的衬底上。构成所述有机半导体层材料的特殊实例包含至少一种从以下材料构成的组中选择的材料，但并不限于此，所述组中的材料包括并五苯，并四苯，并三苯，萘，α-6-噻吩，α-5-噻吩，α-4-噻吩，二萘嵌苯及其衍生物，红荧烯及其衍生物，六苯并苯及其衍生物，二萘嵌苯四羧基二酰亚胺(perylene tetracarboxylic diimide)及其衍生物，二萘嵌苯四羧基二酐(perylene tetracarboxylic dianhydride)及其衍生物，聚噻吩及其衍生物，聚对苯撑1，2亚乙烯基(polyparaphenylene vinylene)及其衍生物，聚对苯撑及其衍生物，聚芴及其衍生物，聚噻吩1，2亚乙烯基(polythiophene vinylene)及其衍生物，聚噻吩-杂环芳香族共聚物(polythiophene-heterocyclicaromatic copolymer)及其衍生物，低聚噻吩(oligothiophene)及其衍生物，包含金属(诸如铜)的酞菁，未包含金属的酞菁，均苯四酸二酐(pyromellitic dianhydride)及其衍生物，以及均苯四酸二酰亚胺(pyromellitic diimide)及其衍生物。
在涂覆有机半导体材料之后，加热被涂覆的衬底以熔化润滑剂。优选地，在不破坏有机半导体材料和有机TFT衬底的情况下执行所述加热。为此，可以使用有机溶剂蒸汽作为热源。所述有机溶剂可以是具有低沸点并容易蒸发的溶剂。特别地，考虑到润滑脂的熔点可以选择有机溶剂。所述有机溶剂可以具有高于所述润滑脂熔点的沸点以使润滑脂能够容易熔化。所述有机溶剂的实例包括己烷、环己烷、戊烷和环戊烷，但并不限于此。己烷具有69℃的沸点，它的蒸汽适合于在不破坏所述衬底和有机半导体材料的情况下熔化润滑剂。
在熔化了涂覆在有机半导体层未形成区域42上的润滑剂之后，从衬底上移除形成在所述有机半导体层未形成区域42上的有机半导体层，仅留下衬底的有机半导体层形成区域40中的有机半导体层，如图3所示。
在根据本实施例的制造有机TFT的方法中，可以在不破坏衬底和有机半导体层的情况下构图有机半导体层。
图4示出了根据一个实施例的使用该方法制造的有机TFT的截面示意图。
参考图4，有机TFT包括具有预定图案并形成在诸如由璃或者塑料制成的衬底11上的栅电极12。所述栅电极12可以由金属诸如金制成，但并不限于此。绝缘层13形成在栅电极12和衬底11上，源电极14a和漏电极14b形成在所述绝缘层13上。所述绝缘层13将所述栅电极12与所述源电极和漏电极14a和14b绝缘。所述源电极和漏电极14a和14b可以与所述栅电极12部分重叠，但是它们的位置并不限于此。使用上述方法使有机半导体层15形成在所述源电极和漏电极14a和14b上。
尽管使用了具有图1至4中所示结构的有机TFT阐述了根据一些实施例的制造有机TFT的方法以及所述有机TFT，但是这些实施例并不是要限制本发明的范围。也就是说，除了具有图4所述结构的TFT之外，还可以使用根据实施例的方法制造这样结构的TFT，其中栅电极、绝缘层、有机半导体层、源电极和漏电极依次形成在衬底上，或者用来制造具有这样结构的TFT，其中源电极和漏电极、有机半导体层、绝缘层和栅电极依次形成在衬底上。本领域普通技术人员将会理解衬底有机半导体层形成区域40以及有机半导体层未形成区域42的意义。
使用根据本实施例方法制造的有机TFT可包括各种平板显示器装置，诸如液晶显示装置，有机电致发光显示装置等。
图5示出了根据一个实施例包括有TFT的有机电致发光显示装置的子像素截面示意图。
参考图5，所述子像素包括自发光有机电致发光(EL)装置30以及至少一个TFT20。所述子像素还包括电容器(未示出)。所述TFT20可以是上述实施例中示出的那些TFT中的一个，但是并不限于此。所述子像素可以包括具有其它结构的TFT。
参考图5，使用上述方法制造的TFT20形成在衬底21上。TFT20上的栅电极22、绝缘层23、源电极和漏电极24、有机半导体层25等的描述与上面所述相同，因此将不再重复。
形成钝化层27以覆盖TFT20。所述钝化层27可以是单层或多层。所述钝化层27可以由有机材料、无机材料或有机/无机合成物构成。
作为EL装置30的多个电极之一的第一电极31形成在钝化层27上。在像素定义层28形成在钝化层27上后，穿过像素定义层28形成开口28a。所述EL装置30的有机发光层32形成在由开口28a定义的区域上。
EL装置30根据电流发射红色、绿色或蓝色光以显示图像。EL装置30包括与TFT20的源电极或漏电极24之一连接的第一电极31、覆盖所有像素的第二电极33，以及插入在第一电极31和第二电极33之间发射光的有机发光层32。根据本实施例的EL装置的结构并不限于上述结构，还可以包括具有各种结构的有机EL装置。
有机发光层32可以为低或高分子量有机层。所述低分子量有机层可以包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发射层(EML)、电子传输层(ETL)或电子注入层(EIL)中的至少一个。能够使用的有机材料的实例包括铜酞菁(CuPc)、N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺(NPB)、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)等。低分子量有机层可以使用真空沉积形成。
高分子量有机层可以包括HTL和EML。所述HTL可以由PEDOT(聚-3，4-乙烯二氧噻吩)制成，所述EML可以由基于聚苯撑1，2亚乙烯基(PPV)或基于聚芴的有机材料等制成。所述高分子量有机层可以使用丝网印刷或喷墨印刷等制成。
所述有机层并不限于上述层，还可包括各种层。
第一电极31起阳极的作用，第二电极33起阴极作用，或者反之亦然。
根据本实施例的TFT可以包含在子像素中，如图5所示，也可以包含在尚未实现图像的驱动电路(未示出)中。
下文将参考下面实例详细介绍本实施例。
实例1使用旋涂机在硅片上涂覆负性光致抗蚀剂(SU-8)至50μm厚。将涂覆在所述硅片上的光致抗蚀剂在90℃下烘烤15分钟，并使用具有与有机半导体层未形成区域的图案相对应图案的光掩膜将其暴露于具有波长365nm的UV光中150秒。通过在显像剂中浸渍5分钟使被暴露的光致抗蚀剂层显影并在90℃下烘烤，然后将PDMS前驱物涂覆在已构图的光致抗蚀剂层上。然后，PDMS前驱物在70℃下固化大约2小时以得到PDMS印记。将润滑脂涂覆在PDMS印记的凹面部分。然后，将PDMS印记的凹面部分与衬底的有机半导体层未形成区域对准，然后挤压，从而在有机半导体层未形成区域上涂覆了润滑脂，所述有机半导体层未形成区域具有顺序形成在衬底上的栅电极、绝缘层、源电极和漏电极。随后，在整个衬底上涂覆并五苯，然后使己烷蒸汽通过被涂覆并五苯的层与润滑脂接触以熔化润滑脂。接着，从衬底上移除涂覆在润滑脂上的并五苯层。
通过使用根据本实施例的制造有机TFT的方法，能够在不破坏衬底和有机半导体材料的情况下以简单方式构图有机半导体层，因此降低了制作成本并提供了高可靠性。
虽然参考实例实施例特别地示出并描述了本发明，但本领域普通技术人员应当理解的是，在不背离如下面权利要求书所定义的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种形式和细节上的变化。
权利要求
1.一种制造有机薄膜晶体管(TFT)的方法，包括在没有形成有机半导体层的衬底预定区域上涂覆润滑剂；在整个衬底上涂覆有机半导体层；加热被涂覆的衬底以熔化润滑剂；从衬底上移除形成在预定区域上的有机半导体层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中润滑剂的涂覆包括使用具有与没有形成半导体层的衬底预定区域图案相对应的图案的印记。
3.根据权利要求1所述的方法，其中有机半导体层包括至少一种从以下材料构成的组中选择的材料，所述组中的材料包括并五苯，并四苯，并三苯，萘，α-6-噻吩，α-5-噻吩，α-4-噻吩，二萘嵌苯及其衍生物，红荧烯及其衍生物，六苯并苯及其衍生物，二萘嵌苯四羧基二酰亚胺及其衍生物，二萘嵌苯四羧基二酐及其衍生物，聚噻吩及其衍生物，聚对苯撑1，2亚乙烯基及其衍生物，聚(对苯撑)及其衍生物，聚芴及其衍生物，聚噻吩1，2亚乙烯基及其衍生物，聚噻吩-杂环芳香族共聚物及其衍生物，低聚噻吩及其衍生物，包含金属的酞菁，未包含金属的酞菁，均苯四酸二酐及其衍生物，以及均苯四酸二酰亚胺及其衍生物。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括在润滑剂熔化期间用作热源的有机溶剂蒸汽。
5.根据权利要求4所述的方法，其中有机溶剂包括从己烷、环己烷、戊烷和环戊烷所构成的组中选择的至少一个。
6.使用权利要求1所述的方法制造的有机TFT。
7.使用权利要求2所述的方法制造的有机TFT。
8.使用权利要求3所述的方法制造的有机TFT。
9.使用权利要求4所述的方法制造的有机TFT。
10.使用权利要求5所述的方法制造的有机TFT。
11.包括权利要求6所述的有机TFT的平板显示器装置。
12.包括权利要求7所述的有机TFT的平板显示器装置。
13.包括权利要求8所述的有机TFT的平板显示器装置。
14.包括权利要求9所述的有机TFT的平板显示器装置。
15.包括权利要求10所述的有机TFT的平板显示器装置。
全文摘要
提供了一种制造有机薄膜晶体管(TFT)的方法、使用该方法制造的有机TFT以及包括该有机TFT的平板显示器装置。所述方法包括在没有形成有机半导体层的衬底预定区域上涂覆润滑剂；在整个衬底上涂覆有机半导体层；加热被涂覆的衬底以熔化润滑剂；从衬底上移除形成在上述预定区域上的有机半导体层。根据所述方法，在不破坏衬底和有机半导体材料的情况下能够有效地构图有机半导体层。
文档编号H01L51/40GK1790767SQ20051012476
公开日2006年6月21日 申请日期2005年11月16日 优先权日2004年11月16日
发明者徐旼彻, 具在本 申请人:三星Sdi株式会社