专利名称：一种图案化有源层的有源矩阵液晶显示装置的制备方法
技术领域：
本发明涉及图案化有源层的有机薄膜晶体管的制备方法。
本发明还涉及采用图案化有源层的有机薄膜晶体管的有源矩阵液晶显示装置的制备方法。
背景技术：
近年来，OTFT在柔性有源矩阵显示和柔性集成电路等方面显现出应用潜力。图案化有源层是实现有机半导体应用所需要的步骤。Jackson研究组(The Pennsylvania State University)发展出一种用聚乙烯醇(PVA)作负胶和保护层来图案化有源层的方法(D.J.Gundlach，T.N.Jackson.Appl.Phys.Lett.，74，3302，1999)，但是成品率低。AliAfzali等人(IBM，Adv.Mater.，15，2066，2003)使用溶液加工的方法图案化有源层，但是器件通过溶剂后，性能明显下降。最近，Jin Jiang等人提出用自组织的方法图案化有源层，重复性不好，目前还不能实际应用。因此，图案化有机半导体薄膜是目前限制有机薄膜晶体管进一步实际应用的一个关键技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供图案化有源层的有机薄膜晶体管的制备方法；本发明的另一个目的是提供采用图案化有源层的有机薄膜晶体管的有源矩阵液晶显示装置的制备方法。
本发明的方法是利用通用的光刻胶为掩模板，采用剥离技术，在光刻胶溶剂、稀释剂或剥离液中除去光刻胶掩摸板和非图形区的有机半导体，从而实现对有源半导体层的图案化，在简单的工艺条件下，就可以精细图案化有源层，构建有机薄膜晶体管器件，采用本发明的有机薄膜晶体管有源矩阵液晶显示装置具有低关态电流和无交叉串扰性质。
本发明采用的光刻胶RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900或RFJ-220从苏州瑞红公司购买，光刻胶BP213从北京化学试剂研究所高恒公司购买。采用的光刻胶溶剂可以是水、(0.4～10w.t.％)NaOH溶液、酒精、丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯(PEGMA)、乙二醇甲醚醋酸酯(ECA)、二甲苯、从苏州瑞红公司购买的负胶漂洗液RFH-2200(ZG-50)或RFP2202，稀释剂可以是正胶稀释剂RZR-3000或RZR-3100，剥离液可以是正胶剥离液RBL-3368、负胶剥离液RBL-2304或RBL-2502从苏州瑞红公司购买。有源半导体层是由高度有序的酞菁铜、酞菁锌、酞菁镍、氟代酞菁铜、氟代酞菁铬、并五苯、五噻吩或六噻吩中的一种或两种以上的共混、共晶或层状复合构成的。
本发明的图案化有源层的有机薄膜晶体管的制备方法和有源矩阵液晶显示装置的制备方法结合附图描述如下附图1中1a剥离有源层前的底电极有机薄膜晶体管的截面示意图；1b与1a对应的剥离有源层后的底电极有机薄膜晶体管的截面示意图；附图2中2a剥离有源层前的顶电极有机薄膜晶体管的截面示意图；
2b与2a对应的剥离有源层后的顶电极有机薄膜晶体管的截面示意图；附图3剥离有源层有机薄膜晶体管的光学图片；附图4透射式有源矩阵液晶显示单元像素的结构剖面示意图；附图5反射式有源矩阵液晶显示单元像素的结构剖面示意图；附图6透反射式有源矩阵液晶显示单元像素的结构剖面示意图；附图7中7a根据本发明的顶电极有机薄膜晶体管的转移特性曲线；7b根据本发明的顶电极有机薄膜晶体管的输出特性曲线；附图8中8a根据本发明的底电极有机薄膜晶体管的转移特性曲线；8b根据本发明的底电极有机薄膜晶体管的输出特性曲线；图中(1)-衬底，(2)-栅极，(3)-栅绝缘层，(4)-源极，(5)-漏极，(6)-有机半导体层，(7)-光刻胶，(8)-非图形区的有机半导体，(9)-衬底，(10)-栅极，(11)-栅绝缘层，(12)-有机半导体层，(13)-光刻胶，(14)-非图形区的有机半导体，(15)-源极，(16)-漏极，(17)-衬底，(18)-栅极，(19)-栅绝缘层，(20)-源极，(21)-漏极，(22)-有机半导体层，(23)-保护层，(24)-液晶，(25)-封盒胶，(26)-取向层，(27)-偏振片，(28)-对电极基板，(29)-透明电极，(30)-透明像素电极，(31)-像素储存电容，(32)-液晶盒隔垫物，(33)-衬底，(34)-栅极，(35)-栅绝缘层，(36)-源极，(37)-漏极，(38)-有机半导体层，(39)-保护层，(40)-液晶，(41)-封盒胶，(42)-偏振片，(43)-对电极基板，(44)-反射电极，(45)-对电极，(46)-液晶盒隔垫物，(47)-衬底，(48)-栅极，(49)-栅绝缘层，(50)-源极，(51)-漏极，(52)-有机半导体层，(53)-保护层，(54)-液晶，(55)-封盒胶，(56)-偏振片，(57)-对电极基板，(58)-透明电极，(59)-对电极，(60)-反射电极，(61)-液晶盒隔垫物。
采用本发明制备底接触构型有机薄膜晶体管方法如下，其中的各种膜的厚度和制备的条件也适用于后面的有机薄膜晶体管和有源矩阵显示装置的制备方法第一步，在衬底(1)上溅射或蒸发一层150～400nm厚的金属Ta、Ti、Cr、W或Mo中的一种或两种以上，并光刻成栅电极(2)，溅射的条件为本底真空1×10-2Pa以上；通入氩气，溅射真空0.8～10Pa；射频功率300～700W；衬底温度为80～120℃。蒸发的条件为本底真空1×10-3a以上；第二步，溅射或蒸发一层150～500nm的高介电性质的栅绝缘膜(3)，绝缘膜由SiO2、Ta2O5、Al2O3、TiO2或BZT中的一种或两种以上构成，溅射的条件为本底真空1×10-2Pa以上；通入氩气或氧气的一种或两种，溅射真空为0.8～10Pa；直流功率300～700W；衬底温度80～120℃度，蒸发的条件为本底真空1×10-4Pa以上；第三步，真空热蒸发一层30～500nm金属Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏电极(4)和(5)，蒸发的条件为本底真空1×10-3a以上；第四步，在基板上涂敷一层厚度在700nm以上的光刻胶后，曝光，显影，形成光刻胶掩模板(7)；第五步，真空热蒸发一层10～200nm的有机半导体材料作为有源层(6)和(8)，蒸发的条件为本底真空1×10-4a以上，衬底温度20～200℃，盛半导体粉末的石英舟温度在300℃以上；第六步，在光刻胶的溶剂中剥离光刻胶掩模板(7)和非图形区的有机半导体(8)，实现对有机半导体层的图案化；第七步，在真空条件或氮气气氛下退火，退火条件本底真空1×10-3以上，衬底温度90～160℃，时间为2小时以上。
采用本发明制备顶接触构型有机薄膜晶体管方法如下第一步，在衬底(9)上溅射或蒸发一层100～400nm厚的金属Ta、Ti、Cr、W或Mo中的一种或两种以上，并光刻成栅电极(10)；第二步，溅射或蒸发一层150～500nm的高介电性质的栅绝缘膜(11)，绝缘膜由SiO2、Ta2O5、Al2O3、TiO2或BZT中的一种或两种以上构成；第三步，在基板上涂敷一层厚度在700nm以上光刻胶后，曝光，显影，形成光刻胶掩模板(13)；第四步，真空热蒸发一层10～200nm的有机半导体材料作为有源层(12)和(14)；第五步，在光刻胶的溶剂中剥离光刻胶掩模板(13)和非图形区的有机半导体(14)，实现对有机半导体层的图案化；第六步，真空热蒸发一层30～500nm金属Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏电极(15)和(16)；第七步，在真空条件或氮气气氛下退火；采用本发明制备透射式有源矩阵液晶显示装置的方法如下第一步，在衬底(17)上溅射或蒸发一层100～400nm厚的金属Ta、Ti、Cr、W或Mo的一种或两种以上，并光刻成栅电极(18)以及像素存储电容(31)；第二步，溅射或蒸发一层150～500nm厚的高介电性质的栅绝缘膜(19)，绝缘膜由SiO2、Ta2O5、Al2O3、TiO2或BZT中的一种或两种以上构成；第三步，溅射蒸镀一层30～200nm的透明像素电极ITO或Au并光刻成型(30)；
第四步，在基板上涂敷一层厚度在700nm以上的光刻胶后，曝光，显影，形成光刻胶掩模版；第五步，真空热蒸发有机半导体材料作为有源层；第六步，在光刻胶溶剂中剥离光刻胶掩模版和非图形区的有机半导体薄膜，形成图案化了的有机半导体层(22)；第七步，真空热蒸发一层30～500nm厚的金属Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏电极(20)和(21)；第八步，在真空条件或氮气气氛下退火；第九步，旋涂一层150～500nm的PVA作为保护膜兼液晶分子取向层(23)；第十步，然后是液晶盒封盒工艺。对带有透明电极(29)和取向层(26)的上基板(28)与矩阵基板(17)一起进行摩擦处理；喷洒液晶盒隔垫物(32)和封盒胶(25)；压盒；灌注液晶层(24)；点封胶口；贴上下偏振片(27)。
采用本发明制备反射式有源矩阵液晶显示装置的方法如下第一步，在衬底(33)上溅射或蒸发一层金属Ta、Ti、Cr、W或Mo的一种或两种以上，并光刻成栅电极(34)；第二步，溅射或蒸发一层高介电性质的栅绝缘膜(35)，绝缘膜由SiO2、Ta2O5、Al2O3、TiO2或BZT中的一种或两种以上构成；第三步，在绝缘栅上形成30～300nm的金属Al或Ag的反射电极(44)；第四步，在基板上涂敷一层光刻胶后，曝光，显影，形成光刻胶掩模版；第五步，真空热蒸发有机半导体材料作为有源层；第六步，在光刻胶溶剂中剥离光刻胶掩模版和非图形区的有机半导体，形成图案化了的有机半导体层(38)；第七步，真空热蒸发一层金属Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏电极(36)和(37)；第八步，在真空条件或氮气气氛下退火；第九步，旋涂一层150～500nm的PVA作为保护膜兼液晶分子取向层(39)；第十步，然后是液晶盒封盒工艺。对带有对电极(45)上基板(43)与矩阵基板(33)一起进行摩擦处理；喷洒液晶盒隔垫物(46)和封盒胶(41)；压盒；灌注液晶层(40)；点封胶口；贴上偏振片(42)。
采用本发明制备透反式有源矩阵液晶显示装置的方法如下第一步，在衬底(47)上溅射或蒸发一层金属Ta、Ti、Cr、W或Mo的一种或两种以上，并光刻成栅电极(48)；第二步，溅射或蒸发一层高介电性质的栅绝缘膜(49)，绝缘膜由SiO2、Ta2O5、Al2O3、TiO2或BZT中的一种或两种以上构成；第三步，溅射蒸镀30～200nm的透明像素电极ITO或Au，并光刻成型(58)；第四步，在基板上涂敷一层光刻胶后，曝光，显影，形成光刻胶掩模版；第五步，真空热蒸发有机半导体材料作为有源层；第六步，在光刻胶溶剂中剥离光刻胶掩模版和非图形区的有机半导体，形成图案化了的有机半导体层(52)；第七步，真空热蒸发一层金属Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏电极(50)和(51)；第八步，在真空条件或氮气气氛下退火；第九步，旋涂一层150～500nm厚PVA作为保护膜兼液晶分子取向层(53)；第十步，在PVA上沉积一层30～300nm的金属Al或Ag，并光刻成反射电极形状(60)。
第十一步，然后是液晶盒封盒工艺。对带有对电极(59)上基板(57)与矩阵基板(47)一起进行摩擦处理；喷洒液晶盒隔垫物(61)和封盒胶(55)；压盒；灌注液晶层(54)；点封胶口；贴上下偏振片(56)。
具体实施例方式
实施例1在7059玻璃衬底(1)上用射频磁控溅射方法镀上一层Ta金属膜并光刻成栅电极(2)。溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入Ar气使溅射真空达到1Pa；射频功率500W；衬底温度为100℃。然后，在栅极上面用直流磁控溅射反应溅射方法连续制备一层300纳米的SiO2作为栅绝缘层(3)。反应溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入O2气使溅射真空达到1Pa；直流功率500W；衬底温度100℃度。接着，制备采用正光刻胶制备漏版，在10-5Pa的高真空下热蒸发一层100纳米的金(Au)后，再放入丙酮溶剂中剥离掉非图形区的金形成源电极(4)和漏电极(5)。沟道宽度为1000微米，沟道长度为100微米。然后，涂敷一层光刻胶，曝光，显影制备有源层的光刻胶掩模版(7)。在10-5Pa的高真空下加热盛有酞菁铜粉末的石英舟，使之升华到室温衬底上形成厚度约30纳米的半导体有源层(6)和(8)，剖面示意图见附图1a。最后，丙酮溶剂中剥离掉非图形区的有源层薄膜(8)。然后，器件在真空下退火3小时。在器件剖面示意图见附图1b。器件性质见表1。
实施例2在7059玻璃衬底(9)上用射频磁控溅射方法镀上一层Ta金属膜并光刻成栅电极(10)。溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入Ar气使溅射真空达到1Pa；射频功率500W；衬底温度为100℃。然后，在栅极上面用直流磁控溅射反应溅射方法连续制备一层300纳米的SiO2作为栅绝缘层(11)。反应溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入O2气使溅射真空达到1Pa；直流功率500W；衬底温度100℃度。然后，沉积一层光刻胶，曝光，显影，制备有源层的光刻胶掩模版(13)。在10-5Pa的高真空下加热盛有酞菁铜粉末的石英舟，使之升华到室温衬底上形成厚度约30纳米的半导体有源层(12)和(14)。最后，丙酮溶剂中剥离掉非图形区的有源层薄膜(14)。剖面示意图见附图2a。然后，器件在氮气气氛下退火3小时。接着，制备采用正光刻胶制备漏版，在10-5Pa的高真空下热蒸发一层100纳米的金(Au)后，再放入丙酮溶剂中剥离掉非图形区的金形成源电极(15)和漏电极(16)。沟道宽度为1000微米，沟道长度为100微米。在器件剖面示意图见附图2b。器件性质见表1。
实施例3在7059玻璃衬底(1)上用射频磁控溅射方法镀上一层Ta金属膜并光刻成栅电极(2)。溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入Ar气使溅射真空达到1Pa；射频功率500W；衬底温度为100℃。然后，在栅极上面用直流磁控溅射反应溅射方法连续制备一层300纳米的SiO2作为栅绝缘层(3)。反应溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入O2气使溅射真空达到0.9Pa；直流功率500W；衬底温度100℃度。接着，制备采用正光刻胶制备漏版，在10-5Pa的高真空下热蒸发一层100纳米的金(Au)后，再放入丙酮溶剂中剥离掉非图形区的金形成源电极(4)和漏电极(5)。沟道宽度为1000微米，沟道长度为100微米。然后，沉积一层光刻胶，曝光，显影制备有源层的光刻胶掩模版(7)。在10-5Pa的高真空下加热盛有并五苯粉末的石英舟，使之升华到室温衬底上形成厚度约30纳米的半导体有源层(6)和(8)，剖面示意图见附图1a。最后，丙酮溶剂中剥离掉非图形区的有源层薄膜(8)。然后，器件在真空下退火3小时。在器件剖面示意图见附图1b。器件性质见表1。
实施例4在7059玻璃衬底(9)上用射频磁控溅射方法镀上一层Ta金属膜并光刻成栅电极(10)。溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入Ar气使溅射真空达到1Pa；射频功率500W；衬底温度为100℃。然后，在栅极上面用直流磁控溅射反应溅射方法连续制备一层300纳米的SiO2作为栅绝缘层(11)。反应溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入O2气使溅射真空达到0.9Pa；直流功率500W；衬底温度100℃度。然后，沉积一层光刻胶，曝光，显影制备有源层的光刻胶掩模版(13)。在10-5Pa的高真空下加热盛有并五苯粉末的石英舟，使之升华到室温衬底上形成厚度约30纳米的半导体有源层(12)和(14)。剖面示意图见附图2a。最后，丙酮溶剂中剥离掉非图形区的有源层薄膜(14)。器件在真空下退火3小时。接着，制备采用正光刻胶制备漏版，在10-5Pa的高真空下热蒸发一层100纳米的金(Au)后，再放入丙酮溶剂中剥离掉非图形区的金形成源电极(15)和漏电极(16)。沟道宽度为1000微米，沟道长度为100微米。在器件剖面示意图见附图2b。器件性质见表1。
实施例5在7059玻璃衬底(1)上用射频磁控溅射方法镀上一层Ta金属膜并光刻成栅电极(2)。溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入Ar气使溅射真空达到1Pa；射频功率500W；衬底温度为100℃。然后，在栅极上面用直流磁控溅射反应溅射方法连续制备一层300纳米的SiO2作为栅绝缘层(3)。反应溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入O2气使溅射真空达到0.9Pa；直流功率500W；衬底温度100℃度。接着，制备采用正光刻胶制备漏版，在10-5Pa的高真空下热蒸发一层100纳米的金(Au)后，再放入丙酮溶剂中剥离掉非图形区的金形成源电极(4)和漏电极(5)。沟道宽度为1000微米，沟道长度为100微米。然后，沉积一层光刻胶，曝光，显影制备有源层的光刻胶掩模版(7)。在10-5Pa的高真空下加热盛有氟代酞菁铜粉末的石英舟，使之升华到室温衬底上形成厚度约30纳米的半导体有源层(6)和(8)。剖面示意图见附图1a。最后，丙酮溶剂中剥离掉非图形区的有源层薄膜(8)。然后，器件在真空下退火3小时。在器件剖面示意图见附图1b。器件性质见表1。
实施例6在7059玻璃衬底(1)上用射频磁控溅射方法镀上一层Ta金属膜并光刻成栅电极(2)。溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入Ar气使溅射真空达到1Pa；射频功率500W；衬底温度为100℃。然后，在栅极上面用直流磁控溅射反应溅射方法连续制备一层300纳米的SiO2作为栅绝缘层(3)。反应溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入O2气使溅射真空达到0.8Pa；直流功率500W；衬底温度100℃度。接着，制备采用正光刻胶制备漏版，在10-5Pa的高真空下热蒸发一层100纳米的铝(Al)后，再放入丙酮溶剂中剥离掉非图形区的Al形成源电极(5)和漏电极(6)。沟道宽度为1000微米，沟道长度为100微米。然后，沉积一层光刻胶，曝光，显影，制备有源层的掩模版。在10-5Pa的高真空下加热盛有酞菁铜和酞菁锌粉末的石英舟，使之升华到室温衬底上形成厚度约30纳米的半导体共晶有源层(6)和(8)，剖面示意图见附图1a。最后，丙酮溶剂中剥离掉非图形区的有源层薄膜(8)。然后，器件在真空下退火3小时。在器件剖面示意图见附图1b。
附表1
实施例7透射式OTFT-LCD装置的加工方法首先是OTFT矩阵工艺。在7059玻璃衬底(17)上用射频磁控溅射方法镀上一层Ta金属膜并光刻成信号线和栅极形状(18)以及像素存储电容(31)。其中刻蚀金属Ta采用反应离子刻蚀(RIE)干法技术。溅射的条件为本底真空4×10-3Pa；通入Ar气使溅射真空达到0.8Pa；射频功率400W；衬底温度为110℃。然后，在栅极和基板上面用直流磁控溅射反应溅射方法连续制备一层150纳米的SiO2作为栅绝缘层(19)。反应溅射的条件为本底真空1×10-3Pa；通入O2气使溅射真空达到1Pa；直流功率400W；衬底温度90℃度。再用直流磁控溅射方法连续溅射一层透明导电膜(ITO)，厚度为100nm，并光刻成像素电极形状(30)。接着，沉积一层光刻胶，曝光，显影，制备有源层的掩模版。在10-5Pa的高真空下加热盛有酞菁铜粉末的石英舟，使之升华到室温衬底上形成厚度约100纳米的半导体有源层(22)。再在丙酮溶剂中剥离掉非图形区的有源层薄膜。然后，制备采用正光刻胶制备漏版，在10-4Pa的高真空下热蒸发一层50纳米的金(Au)后，再放入丙酮溶剂中剥离掉非图形区的金形成源电极(20)和漏电极(21)。然后，器件在真空下退火24小时。最后，旋涂聚乙烯醇(PVA)水溶液作为保护层(23)兼作矩阵基板(17)的液晶分子取向层，厚度150nm。
然后是液晶盒封盒工艺对带有透明电极(29)和取向层(26)的上基板(28)与矩阵基板(17)一起进行摩擦处理；喷洒液晶盒隔垫物(32)和封盒胶(25)；压盒；灌注液晶层(24)；点封胶口；贴上下偏振片(27)。
透射式有源矩阵液晶显示单元像素结构示意图见附图4。
实施例8反射式OTFT-LCD装置的加工方法首先是OTFT矩阵工艺。在7059玻璃衬底(33)上用射频磁控溅射方法镀上一层Cr金属膜并光刻成信号线和栅极形状(34)以及像素存储电容。溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入Ar气使溅射真空达到1Pa；射频功率500W；衬底温度为100℃。然后，在栅极和基板上面用直流磁控溅射反应溅射方法连续制备一层300纳米的SiO2作为栅绝缘层(35)。反应溅射的条件为本底真空2×10-3Pa；通入O2气使溅射真空达到5Pa；直流功率500W；衬底温度100℃度。再沉积一层金属铝(Al)，并光刻成反射电极形状(44)。接着，沉积一层光刻胶，曝光，显影，制备有源层的掩模版。在10-5Pa的高真空下加热盛有酞菁铜粉末的石英舟，使之升华到室温衬底上形成厚度约30纳米的半导体有源层(38)。再在丙酮溶剂中剥离掉非图形区的有源层薄膜。然后，制备采用正光刻胶制备漏版，在10-4Pa的高真空下热蒸发一层80纳米的金(Au)后，再放入丙酮溶剂中剥离掉非图形区的金形成源电极(36)和漏电极(37)。然后，器件在真空下退火5小时。最后，旋涂聚乙烯醇(PVA)水溶液作为保护层(39)兼作矩阵基板(33)的液晶分子取向层，厚度150nm。
然后是液晶盒封盒工艺对带有对电极(45)上基板(43)与矩阵基板(33)一起进行摩擦处理；喷洒液晶盒隔垫物(46)和封盒胶(41)；压盒；灌注液晶层(40)；点封胶口；贴上偏振片(42)。
反射式有源矩阵液晶显示单元像素结构示意图见附图5。
实施例9透反射式OTFT-LCD装置的加工方法首先是OTFT矩阵工艺。在7059玻璃衬底(47)上用射频磁控溅射方法镀上一层Ta金属膜并光刻成信号线和栅极形状(48)。其中刻蚀金属Ta采用反应离子刻蚀(RIE)干法技术。溅射的条件为本底真空3×10-3Pa；通入Ar气使溅射真空达到4Pa；射频功率600W；衬底温度为90℃。然后，在栅极和基板上面用直流磁控溅射反应溅射方法连续制备一层150纳米的SiO2作为栅绝缘层(49)。反应溅射的条件为本底真空6×10-3Pa；通入O2气使溅射真空达到1.5Pa；直流功率400W；衬底温度100℃度。再用直流磁控溅射方法连续溅射一层透明导电膜(ITO)，厚度为150nm，并光刻成像素电极形状(58)。接着，沉积一层光刻胶，曝光，显影，制备有源层的掩模版。在10-5Pa的高真空下加热盛有酞菁铜粉末的石英舟，使之升华到室温衬底上形成厚度约50纳米的半导体有源层(52)。再在丙酮溶剂中剥离掉非图形区的有源层薄膜。然后，制备采用正光刻胶制备漏版，在10-5Pa的高真空下热蒸发一层30纳米的金(Au)后，再放入丙酮溶剂中剥离掉非图形区的金形成源电极(50)和漏电极(51)。然后，器件在真空下退火8小时。再旋涂聚乙烯醇(PVA)水溶液作为保护层(53)兼作矩阵基板(47)的液晶分子取向层，厚度300nm。最后，在PVA上沉积一层金属铝(Al)，并光刻成反射电极形状(60)。
然后是液晶盒封盒工艺对带有对电极(59)上基板(57)与矩阵基板(47)一起进行摩擦处理；喷洒液晶盒隔垫物(61)和封盒胶(55)；压盒；灌注液晶层(54)；点封胶口；贴上下偏振片(56)。
透反射式有源矩阵液晶显示单元像素结构示意图见附图6。
图案化有源层，不仅实现了有机薄膜晶体管有源矩阵液晶显示装置的加工，还为基于有机薄膜晶体管的逻辑电路、有机薄膜太阳能电池和有机传感器等方面的应用开辟了道路。
本发明不限于各个实施例。一般来说，本专利所公开有机晶体管可以加工形成二维和三维的集成器件中的元件。这些集成器件可能应用在柔性集成电路、有源矩阵显示和传感器等方面。使用基于本发明的薄膜晶体管元件可以低温加工。加工本发明的薄膜晶体管不限于传统的光刻工艺，也可以采用打印、印刷等加工方法。
权利要求
1.一种图案化有源层的底接触有机薄膜晶体管制备方法，主要包括以下步骤第一步，在衬底(1)上形成栅电极(2)；第二步，在衬底(1)和栅电极(2)上形成绝缘栅层(3)；第三步，在绝缘栅层(3)上形成源电极(4)和漏电极(5)；第四步，在源电极(4)、漏电极(5)和绝缘栅层(3)上形成光刻胶掩模版(7)；第五步，在光刻胶掩模版(7)、源电极(4)、漏电极(5)和绝缘栅层(3)上形成有机半导体层(6)和(8)；第六步，在光刻胶溶剂中剥离光刻胶掩模版(7)和非图形区的有机半导体(8)，形成图案化了的有机半导体层(6)；第七步，在真空中退火。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于通过剥离光刻胶掩模版和有机半导体薄膜的方法图案化有机半导体层。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于可用于剥离的有机半导体材料是高度有序的酞菁铜、酞菁锌、酞菁镍、氟代酞菁铜、氟代酞菁铬、并五苯、五噻吩或六噻吩。
4.根据权利要求3所述的有机半导体，其特征在于所述有机半导体是由两种或两种以上有机半导体共混、共晶或层状复合构成。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于光刻胶是可以溶解去除的正胶和负胶。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于光刻胶是RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900、RFJ-220或BP213。
7.一种图案化有源层的顶接触有机薄膜晶体管的制备方法，主要包括以下步骤第一步，在衬底(9)上形成栅电极(10)；第二步，在衬底(9)和栅电极(10)上形成绝缘栅层(11)；第三步，在绝缘栅层(11)上形成光刻胶掩模版(13)；第四步，在光刻胶掩模版(13)和绝缘栅层(11)上形成有机半导体层(12)和(14)；第五步，在光刻胶溶剂中剥离光刻胶掩模版(13)和非图形区的有机半导体(14)，形成图案化了的有机半导体层(12)；第六步，在真空中退火；第七步，在有机半导体层(12)和绝缘栅层(11)上形成源电极(15)和漏电极(16)。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于通过剥离光刻胶掩模版和有机半导体薄膜的方法图案化有机半导体层。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于可用于剥离的有机半导体材料是高度有序的酞菁铜、酞菁锌、酞菁镍、氟代酞菁铜、氟代酞菁铬、并五苯、五噻吩或六噻吩。
10.根据权利要求9所述的有机半导体，其特征在于所述有机半导体是由两种或两种以上有机半导体共混、共晶或层状复合构成。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于光刻胶是可以溶解去除的正胶和负胶。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于光刻胶是RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900、RFJ-220或BP213。
13.一种制备透射式有源矩阵液晶显示装置的方法，主要包括以下步骤第一步，在衬底(17)上溅射或蒸发一层金属Ta、Ti、Cr、W或Mo，并光刻成栅电极(18)；第二步，溅射或蒸发一层高介电性质的栅绝缘膜(19)；第三步，溅射蒸镀透明像素电极并光刻成型(30)；第四步，在基板上涂敷一层光刻胶后，曝光，显影，形成光刻胶掩模版)；第五步，真空热蒸发有机半导体材料作为有源层；第六步，在光刻胶溶剂中剥离光刻胶掩模版和非图形区的有机半导体薄膜，形成图案化了的有机半导体层(22)；第七步，真空热蒸发一层金属Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏电极(20)和(21)；第八步，在真空条件或氮气气氛下退火；第九步，旋涂一层PVA作为保护膜兼液晶分子取向层；第十步，封装液晶盒。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于通过剥离光刻胶掩模版和有机半导体薄膜的方法图案化有机半导体层。
15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于可用于剥离的有机半导体材料是高度有序的酞菁铜、酞菁锌、酞菁镍、氟代酞菁铜、氟代酞菁铬、并五苯、五噻吩或六噻吩。
16.根据权利要求15所述的有机半导体，其特征在于所述有机半导体是由两种或两种以上有机半导体共混、共晶或层状复合构成。
17.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于光刻胶是可以溶解去除的正胶和负胶。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于光刻胶是RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900、RFJ-220或BP213。
19.一种制备反射式有源矩阵液晶显示装置的方法，主要包括以下步骤第一步，在衬底(33)上溅射或蒸发一层金属Ta、Ti、Cr、W或MO，并光刻成栅电极(34)；第二步，溅射或蒸发一层高介电性质的栅绝缘膜(35)；第三步，在绝缘栅上形成反射电极(44)；第四步，在基板上涂敷一层光刻胶后，曝光，显影，形成光刻胶掩模版；第五步，真空热蒸发有机半导体材料作为有源层；第六步，在光刻胶溶剂中剥离光刻胶掩模版和非图形区的有机半导体，形成图案化了的有机半导体层(38)；第七步，真空热蒸发一层金属Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏电极(36)和(37)；第八步，在真空条件或氮气气氛下退火；第九步，旋涂一层PVA作为保护膜兼液晶分子取向层(39)；第十步，封装液晶盒。
20.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于通过剥离光刻胶掩模版和有机半导体薄膜的方法图案化有机半导体层。
21.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于可用于剥离的有机半导体材料是高度有序的酞菁铜、酞菁锌、酞菁镍、氟代酞菁铜、氟代酞菁铬、并五苯、五噻吩或六噻吩。
22.根据权利要求21所述的有机半导体，其特征在于所述有机半导体是由两种或两种以上有机半导体共混、共晶或层状复合构成。
23.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于光刻胶是可以溶解去除的正胶和负胶。
24.根据权利要求23所述的制备方法，其特征在于光刻胶是RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900、RFJ-220或BP213。
25.一种制备透反式有源矩阵液晶显示装置的方法，主要包括以下步骤第一步，在衬底(47)上溅射或蒸发一层金属Ta、Ti、W、Cr、MO的一种或两种以上，并光刻成栅电极(48)；第二步，溅射或蒸发一层高介电性质的栅绝缘膜(49)；第三步，溅射蒸镀透明像素电极并光刻成型(58)；第四步，在基板上涂敷一层光刻胶后，曝光，显影，形成光刻胶掩模版；第五步，真空热蒸发有机半导体材料作为有源层；第六步，在光刻胶溶剂中剥离光刻胶掩模版和非图形区的有机半导体，形成图案化了的有机半导体层(52)；第七步，真空热蒸发一层金属Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏电极(50)和(51)；第八步，在真空条件或氮气气氛下退火；第九步，旋涂一层PVA作为保护膜兼液晶分子取向层(53)；第十步，在PVA上沉积一层金属Al或Ag，并光刻成反射电极形状(60)。第十一步，封装液晶盒。
26.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于通过剥离光刻胶掩模版和有机半导体薄膜的方法图案化有机半导体层。
27.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于可用于剥离的有机半导体材料是高度有序的酞菁铜、酞菁锌、酞菁镍、氟代酞菁铜、氟代酞菁铬、并五苯、五噻吩或六噻吩。
28.根据权利要求27所述的有机半导体，其特征在于所述有机半导体是由两种或两种以上有机半导体共混、共晶或层状复合构成。
29根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于光刻胶是可以溶解去除的正胶和负胶。
30.根据权利要求29所述的制备方法，其特征在于光刻胶是RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900、RFJ-220或BP213。
全文摘要
本发明公开了一种图案化有源层有机薄膜晶体管的制作方法和有源矩阵液晶显示装置的制备方法。采用剥离技术图案化有源层，减少光刻过程中对有源层的损伤。本发明所构建的有机薄膜晶体管具有高的场效应迁移率，高的开关态电流比性质。图案化有源层有机薄膜晶体管制备方法还进一步应用于逻辑电路、有机薄膜太阳能电池和有机传感器等方面。
文档编号G03F7/42GK1670598SQ20051001669
公开日2005年9月21日 申请日期2005年4月8日 优先权日2005年4月8日
发明者闫东航, 王贺, 王军, 严铉俊, 史建武, 李春红 申请人:中国科学院长春应用化学研究所