电路制作方法

专利名称：电路制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电路制作方法，特别是一种用于薄膜晶体管电路的制作方法。
背景技术：
使用诸如光掩膜或遮光板之类蚀刻掩膜的蚀刻平板印刷技术良好地应用于电路制作。光刻法就是这样一种处理的例子，光刻法通常用于集成电路器件形式的电路制作，这是因为可以实现精密的分辨率和特征精确度。
在一个光刻处理的例子中，将一层光抗蚀材料沉积到由基底支持的用于形成图案的材料上。通常利用旋转涂层法形成光抗蚀层。然后利用光掩膜对该抗蚀层进行曝光。通常将紫外光用于该处理步骤。如果使用了正光抗蚀，可以溶解那些被透过光掩膜缝隙的紫外光曝光的光抗蚀层区域以使材料在基底上形成透过光抗蚀层的图案。随着多年的使用，光刻处理有了较大改进，利用当前的技术可以使特征精确度达到1微米之内。
目前，大多数使用蚀刻平板印刷技术的薄膜电路制作都采用刚性基底实现，诸如玻璃或硅。不过，对制作这种包括柔性塑料基底的塑料基底电路的需要在不断增加。
用于光刻处理的光掩膜是相对刚性的，在处理步骤中掩膜的延展非常小。不过，特别在使用塑料基底时会发生基底延展的情况，这样在由基底支持的掩膜和形成图案层之间会发生畸变。
为了制作薄膜半导体器件，需要将光刻处理应用于该器件每一层的每一种材料，所以，需要将几种材料用于各个层。对于薄膜电路来说，在层与层之间需要互连，这通常通过在一层上做一个孔通向下面一层并将材料沉积到该孔中来实现。所以，制作一个薄膜晶体管电路至少要使用四个具有相关光掩膜的光刻步骤。为了实现电路特征的精密清晰度，需要在所有光刻步骤之间和所有光掩膜区域中进行准确的设置。这在基底尺寸增大时变得难以实现，而在使用塑料基底时会变得特别困难。不过，由于可以达到精密清晰度，为了确定一定的薄膜电路特征，例如用于显示器件的相对长和薄电路互连以及矩阵寻址方案中使用的寻址线，使用光刻处理是非常有益处的。由于可以实现非常短的沟道区长度，在制作薄膜晶体管的源电极和漏电极时，这也是一种有益的处理。
还可以利用喷墨印制技术，通过沉积溶剂中的共扼聚合物溶液来形成薄膜电路。通过选择合适的共扼聚合物材料，利用该技术可以将薄膜电路的导体、半导体和绝缘体区全都从溶液中沉积出来。不过，一般认为使用诸如聚-3-4乙烯二氧噻吩(poly-3-4ethlenedioxythiophene)(PEDOT)或聚苯胺(PANI)之类导电聚合物形成高分辨率电极是有问题的，这是由于使用当前有效技术的喷墨处理所能达到的分辨率导致的。对于薄膜晶体管(TFT)的制作来说，不能可靠地实现沟道长度小于10微米的沟道方案，而已知TFT的漏电流与其沟道长度成反比。使用喷墨技术导致不能提供短沟道长度限制了将这种印制的TFT用于某些应用，例如使用电流驱动发光器件的显示器件。
诸如液晶显示、电泳显示、电致变色显示或发光二极管(LED)显示之类的各种显示技术已被广泛使用。近年来，出现了其它类型的可寻址电致发光显示形式的LED显示。这种电致发光显示器件包括夹在由诸如例如玻璃、塑料或硅基底之类固体基底支持的阴极和阳极之间的诸如有机聚合物或小分子之类的有机材料混合物，该有机材料提供了显示的发光单元。
具有满足消费者喜好的风格的产品中采用了显示器件，特别是液晶显示器件。移动电话和腕表就是这类产品的典型例子。同样地，经常需要这种显示器拥有弯曲的形状以于产品的风格相协调，通过使用柔性基底材料可以更容易地实现弯曲的形状，而且如果有必要，在产品制作过程中可以弯曲显示并将其固定于位置上以呈现出需要的外形。
也可以将液晶显示用于其它许多形式的便携式装置中，二且是目前用于膝上计算机显示屏的最佳选择。对这种类型产品的基本要求是为了提供所需的器件便携性，其必须结构紧凑且重量轻。一个膝上计算机显示屏的所关注的方面是用于容纳液晶材料的玻璃基底的易碎性。为了减小产品的尺寸和重量，必须将这种玻璃屏做得很薄，但又必须做得足够结实以经受住在实际使用中的严峻条件。用于使玻璃基底坚韧的技术可以使厚度在1毫米之内的玻璃片用于膝上计算机的显示屏。
其它诸如移动电话之类手持便携式器件也需要使用坚韧但薄而轻的显示屏基底，这是因为这类器件必须不仅非常轻，而且必须便于携带，还要经受得住用户将其摔到坚硬的面上。所以，坚韧玻璃基底也用于这类器件中，但是很小的屏幕尺寸以及高竞争力成本的加工需求带来了额外的制作难度。
为了提供用于这类器件的有效显示屏制作，通常利用很大的玻璃基底来制作该显示器，面对面地排列这些玻璃基底且其中留有空间以提供随后用于填充液晶材料的小空气缝隙。利用划线将该大基底细分并沿着划线将其分开以提供独立的相对小尺寸显示单元。不过，为了薄而轻的目标，必须使用坚韧的玻璃来制作基底，但是韧化处理会使相对大玻璃基底难以被细分且沿着分开线会出现破裂，这在制作过程中增大了损耗而且会使玻璃中存在导致使用中过早破坏的压力。
可以选择塑料材料用于塑料基底以提供非常薄且非常轻的显示器，由于基底强度是材料固有的，所以不需要韧化处理而且可以更容易地细分上面制作了寻址方案驱动晶体管的大塑料基底片并大大减少了沿分开线破裂的风险。所以可以理解，塑料基底非常适宜用于液晶显示的有效和相对低成本制作。因此在每天使用的多种形式的显示器件使用塑料基底的需求不断增加就不奇怪了。然而迄今为止，利用用于制作薄膜电路的蚀刻平板印刷技术所需的多种掩膜在实践中保持基底记录对液晶显示器件的显示象素进行驱动和寻址的困难阻挠了塑料基底的使用。
众所周知有两种形式的寻址方案用于显示器件。第一种通常被称作无源矩阵寻址方案。以液晶显示为例，通过分别以行和列在用于限定液晶材料的基底背面排列的电极阵列来确定显示象素。实质上，显示的每一个象素类似于之间有液晶电介质的并联平板电容。当电压加于确定象素的电极之间时，产生的电场局部地影响液晶材料以控制液晶材料的透明度，并由此控制具体象素的透明度。
在电压脉冲形式中，这种类型的寻址方案完全取决于由显示器边缘或边界提供的数据信号。然而，阵列的电极相对较薄并具有电阻，该电抗与电极长度成正比。所以，当电压到电极时，所加电压沿着电极会有部分下降，如果不适当地对此加以控制，则显示的图像会发生亮度的不一致的问题。
所以，目前越来越多地选择有源矩阵寻址方案用于液晶显示。在液晶显示有源矩阵寻址方案中，在显示的每个象素提供至少一个薄膜晶体管(TFT)来驱动液晶材料。由于这种显示的物理布局，必须在相对大显示基底区域上制作TFT。两种用作象素驱动晶体管的最普通类型TFT的半导体材料层包括的不是硅聚合物就是无定型硅。无论是哪种类型的器件，都通过使用昂贵的蚀刻平板印刷掩膜和诸如真空室之类的昂贵专用器件来将硅材料沉积到每一个象素所需的位置上。所以，不仅在全部制作过程的早期步骤中会有基底上记录掩膜以保证准确地将沉积硅排列于沉积材料上这一伴随的问题，诸如向位于TFT的象素提供电压脉冲的电极，而且无论使用无定型或硅聚合物器件，TFT制作过程本身相对高的成本明显地增加了显示器件的成本。有源矩阵类型液晶显示明显贵于无源矩阵类型液晶显示的原因主要在于TFT制作过程。
硅TFT是一种非透明器件，所以应将TFT在显示屏基底上占据的区域保持在最小值，从而使用于显示的孔径比最大孔径比是使光能够到达观察者的显示比例。这对用于传送电压驱动脉冲到局部TFT的象素的电极或导体线同样适用。对于相对小尺寸的显示器来说，如移动电话显示器，只能达到约50％的孔径比，即使对于相对大的显示器来说，要达到大于70％到80％的孔径比也是很困难的。所以，通常在有源矩阵寻址方案中作为数据线和栅极线的电极应当具有最小宽度以进一步减小孔径比。
此外，如下文中更为详细的讨论，应当将TFT的沟道长度做得尽量小以使TFT具有足够快的运行速度，进而在保持TFT栅电容尽量小的同时能优化沟道宽度。这些是相互冲突的设计需求。
所以，可以理解希望采用有源矩阵寻址方案的显示器件应当是a)象素驱动晶体管的沟道长度最小；b)采用高导电材料用于显示期间象素寻址的数据线和栅极线；c)使数据线和栅极线的宽度最小以使孔径比的退化最小；d)使栅电极和漏电极(或源电极)之间的重叠最少，以使栅电极电容最小；e)使沟道宽度最大而不会大量增加栅电极电容。
通过使用诸如光刻之类的蚀刻平板印刷技术形成源电极和漏电极、至少部分电路互连以及象素电极的图案可以实现所有这些特性。例如，由于光刻处理所能达到的精密分辨率，可以提供小于1微米的沟道长度(即源电极和漏电极之间的间隔)。此外，可以提供叉指式模式的源电极和漏电极以实现相对长的沟道宽度，这些均可用于提高有机半导体的工作性能。此外，可以将导电性高的材料，诸如金、银、铂以及钯用于制作电路电极和诸如栅极线和数据线之类的互连以使在显示操作中沿着这些线施加的信号的电压降和信号脉冲的延迟最小。
进一步的考虑与通常薄膜晶体管电路的制作相关，特别是显示器件使用的寻址电极，经常需要将一个导电互连横跨另一个导电互连，但是从显示功能上讲，这两个导电互连之间必须彼此电绝缘。作为例子，在用于液晶显示的有源矩阵寻址方案中，数据线和栅极线实质上彼此正交排列于象素电极之间提供的狭窄空间中。借助这种布局，利用设置水平行电极和垂直列电极的电极阵列，每一个水平行电极都会有几个与垂直列电极的横跨点；反之亦然。由于必须使用分离的蚀刻平板印刷掩膜确定绝缘体区域，一直都证实通过使用蚀刻平板印刷技术在每一个这种横跨点来提供绝缘体区有着很大问题，同时伴随有保证在整个掩膜区的各个横跨点都正确并准确地排列掩膜的问题。由于该用于确定电极阵列中的第一个在先的处理步骤得原因，当采用很可能会发生延展、收缩或变形的基底作为大塑料基底时，就会变得特别难以实现。
所以很清楚，将蚀刻平板印刷技术与喷墨印制技术结合的本发明用于制作电路器件很有优势。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种电路制作方法，包括利用蚀刻平板印刷技术在基底上提供形成图案层，该形成图案层包括排列于其它导电材料区之间的第一导电材料区；以及利用喷墨印制技术有选择地将绝缘体材料沉积于至少部分第一导电材料区的延伸之上以提供绝缘体材料局部区，用于使提供的半导体或导体域延伸到该第一导电材料区之上但与之相绝缘，并延伸到其它导电材料区之间。
可以将第一区提供为连续导电条而将其它区提供为条状导电节，具有通路的连续导电条和条状导电节包括横跨点，且其排列将使得在横跨点连续导电条和条状导电节彼此不接触。
优选的是，作为接触垫制作的条状导电节末端部分宽度大于条状导电节的宽度。
形成图案层提供的图案使象素电极、连续导电条和条状导电节实质上彼此正交排列且延伸到象素电极之间以用于为有源矩阵类型显示器件提供电极阵列。
优选的是，形成图案层提供薄膜晶体管的源电极和漏电极且选择喷墨印制材料用于提供与源电极和漏电极相接触的半导体区域，该方法进一步包括使用喷墨印制技术在半导体层上提供绝缘体层，以及在绝缘体层上提供导体材料，以提供叠放于半导体区之上并由绝缘体层将其隔开的薄膜晶体管栅电极。
更优选的是，源电极和漏电极形成叉指式梳状结构图案以提供具有相对短长度和相对长宽度沟道区的薄膜晶体管。
优选的是设置为叉指式梳状结构，这样梳状源电极梳齿和梳状漏电极梳齿的相互交叉量小于栅电极的宽度。
可以使形成图案层的图案在任意源电极和漏电极的末端提供非导电缓冲区以调节用于提供源电极和漏电极的蚀刻平板印刷技术的分辨率和用于提供半导体区的喷墨印制技术的分辨率之间的差异。
在最优选的实施例中，提供了形成图案层以使源电极与第一导电条相连接，漏电极与象素电极相连接，且制作的栅电极延伸接触到了与第一导电条正交排列的第二导电条，这样第一导电条和第二导电条分别用作显示器件的有源矩阵寻址方案中的数据线和栅极线功能。
优选的是，在横跨点选择的喷墨印制的绝缘体材料包括第一绝缘体材料，并且在半导体层上选择的绝缘体材料包括与第一绝缘体材料不同的绝缘体材料。
在可选的实施例中，形成的连续导电条图案有宽度增加部分，用于为薄膜晶体管提供栅电极，该方法进一步包括利用喷墨印制技术在栅电极上提供绝缘体层并至少延伸到连续导电条与条状导电节横跨点部分；利用喷墨印制技术沉积导电材料以提供延展到绝缘体层并与条状导电节电连接的第一导电区、与第一导电区绝缘并延伸到至少绝缘体层一部分之上且接触到条状导电节之一的用于提供薄膜晶体管源电极的第二导电区以及与第一和第二导电区绝缘并延伸到至少绝缘体层一部分之上且接触到象素电极的用于提供薄膜晶体管漏电极的第三导电区；利用喷墨印制技术将半导体材料沉积到覆盖于栅电极之上的绝缘体层暴露区以提供延伸接触到薄膜晶体管源电极和漏电极的半导体区，由此连续导电条用作栅极线功能，且条状导电节结合第一导电区用作数据线功能以用于显示器件的有源矩阵寻址方案。
在另一个实施例中，制作连续导电条和/或条状导电节使其包括一个或多个薄膜晶体管和/或延伸接触到电路的输入、输出以及电压源端之间的互连并在形成图案层上为离散区域。
该方法可以包括制作至少两个薄膜晶体管，一个薄膜晶体管通过沉积第一导电率类型的第一半导体材料制作而成，另一个薄膜晶体管通过沉积与第一类型相反的第二导电率类型的第二半导体材料制作而成。
可以选择的第一导电率类型包括增强型半导体且可以选择的第二导电率类型包括耗尽型半导体。
可以选择的第一导电率类型包括n型半导体且可以选择的第二导电率类型包括p型半导体，由此提供互补逻辑类型电路。
本发明方法进一步包括制作延伸到形成图案层离散区域之间的阻性电路元件。
该阻性电路元件可以通过喷墨印制技术将阻性材料沉积到局部区域来制作。
优选的是，可以将由耗尽型半导体制作而成的薄膜晶体管设置为阻性电路元件功能。
该阻性材料包括可溶聚合物、聚合物胶体或无机材料胶体。
该半导体材料包括有机半导体材料。
绝缘体层上提供的栅电极导体材料包括共轭聚合物或无机导电材料胶体。
优选的是，该导体材料包括共轭聚合物或无机导电材料胶体。
该绝缘体包括可溶聚合物材料、可固化聚合物材料、聚合物胶体或无机材料胶体。
优选的是，在横跨点可以选择的印制的绝缘体材料包括可固化聚合物材料，并且在半导体层上可以选择的绝缘体材料包括可溶聚合物材料。
形成图案层包括金属或导电氧化材料和/或共轭聚合物材料。
优选的是，提供了金属或导电氧化材料作为形成图案层的第一层且共轭聚合物材料作为覆盖于第一层之上的第二层。
基底可以包括柔性基底并提供有校准标记，用于校准在喷墨印制技术中使用的与该基底相关的喷墨头。
优选的是，由有源反馈控制系统控制与校准标记相关喷墨头的位置。
根据本发明的第二方面，提供了根据本发明第一方面制作的一种电子器件、一种电光器件或一种导电互连。


现将参照附图来通过实例对本发明进行说明。
图1所示为用于本发明方法使用的由基底支持的导体层；图2所示为用于形成图1所示导体层图案的显影光致抗蚀层；图3所示为图6中的导体层通过图2所示的显影光致抗蚀层形成图案之后的导体层；图4所示为利用喷墨印制技术沉积于形成图案的导体层之上的半导体区；图5所示为利用喷墨印制技术沉积于图4所示结构之上的绝缘体区；图6所示为利用喷墨印制技术沉积于图5所示结构之上的导体区；图7所示为根据本发明实施例制作的具有连续栅极线和底部栅晶体管的可选结构；图8所示为穿过线A-A的图7所示结构的横截面；图9所示为利用叉指式源电极和漏电极得到的薄膜晶体管沟道区的示意图；图10所示为图9所示导体区放大视图的示意图；图11所示为在形成图案之后，用于排列于导体层条状导电节之间的叉指式源电极和漏电极的可选排列；图12所示为根据本发明方法形成于形成图案层的离散区域排列；图13所示为根据本发明方法利用喷墨印制技术沉积于图12所示形成图案层上的半导体区；图14所示为根据本发明方法利用喷墨印制技术沉积于图13所示结构上的阻性单元；图15所示为根据本发明方法利用喷墨印制技术沉积于图14所示结构上的绝缘体区；图16所示为根据本发明方法利用喷墨印制技术沉积于图14所示结构上的导体区；图17所示为以耗尽型负载晶体管形式提供阻性单元的可选实施例；
图18所示为根据本发明方法制作的互补逻辑电路；图19所示为用于本发明方法使用的喷墨沉积用具的控制系统的示意框图；图20所示为用于图19所示控制系统的波形图；图21所示为根据本发明方法制作的电光器件的示意框图；图22所示为结合了根据本发明方法制作的显示器件的移动个人计算机的示意图；图23所示为结合了根据本发明方法制作的显示器件的移动电话的示意图；以及图24所示为结合了根据本发明方法制作的显示器件的数字照相机的示意图。
具体实施例方式
实现溶液处理制作薄膜晶体管电路的制作方法是基于利用喷墨印制技术而有选择地局部沉积作为溶剂中溶质的导电、半导电和绝缘体材料而给出的。这种技术还可用于诸如导电材料之类胶体在溶液中的沉积。不过，对于一定的电子或电光器件来说，有必要设置相对大的电极区域，诸如与电光显示器件的象素相关联的电极。此外，在这种器件中还有必要放置长而薄的需要具有最小电阻的导体线。可以使用喷墨印制技术用于各种任务，但同时在印制作为导电材料点阵列的大电极区域时，该技术相对效率较低。此外，在近年来喷墨印制技术所能达到的分辨率提高的同时，所得的分辨率仍然不能与蚀刻平板印刷技术提供的相比。此外，用于显示象素寻址的诸如有源矩阵寻址方案中的栅极线和数据线之类的高导电电极的优选材料为例如金、银、铂或钯之类的低电阻金属或金属合金，或诸如氧化铟锡(ITO)之类的金属氧化物。这些材料本身不能使用喷墨印制技术来沉积，而同时可以沉积的这些材料胶体的导电率不能与纯金属或金属合金的导电率相比。为了提高胶体中沉积材料的导电率，可以使用退火处理，但是由于必须采用来执行退火步骤处理温度的原因，这种退火处理未必与柔性基底相容。
利用本发明可以在诸如薄膜晶体管电路之类器件制作中结合蚀刻平板印刷和喷墨印制技术的优点。所以，可以利用蚀刻平板印刷用符合这些电路特性的优选材料形成源电极和漏电极、一部分互连以及象素电极的图案，而半导体区、绝缘体区、栅电极以及其它部分互连，特别是难以用蚀刻平板印刷技术提供的电极横跨点均可以优选地利用喷墨印制技术来形成图案。
图1所示为利用诸如本领域众所周知的蒸发技术沉积于基底22上的导体膜20。通过使用蒸发技术，可以选择导体膜使其包括高导电率材料，诸如金属或金属合金。金、银、铂、钯或铬及其金属合金均为特别适用于此目的的材料例子。此外，如果需要，能够将双层金属或金属合金与其它材料沉积为导体膜20，诸如第一层是铝，上面覆盖一层钯。也可以将诸如ITO、氧化铟或氧化锌之类的金属氧化物用于此目的。还可以使用钙和铝的双层。也可以将电镀应用于导体膜20的沉积。
还可以利用旋转涂层法从共轭聚合物或胶体材料溶液中沉积出导体膜20。在这种情况下，不需要真空处理形成一致层，这在考虑到成本应用中是有益的。
随后利用诸如旋转涂层法将光抗蚀层沉积于导电膜20上，并在紫外光曝光之后通过光掩膜进行显影，这在本领域是已知的。通过使用波长在400nm范围内的校准光，即使使用了柔性基底，分辨率也可以达到1微米以内。随后利用适当溶剂(显影液)的溶解，去除了抗蚀材料的暴露区域以留下具有对应着光掩膜缝隙形状缝隙的抗蚀掩膜。产生的结构如图2所示，其中通过光抗蚀掩膜24形成图案来选择导体20的暴露区域。
随后利用干或湿蚀刻处理来蚀刻图2所示的结构，通过光抗蚀掩膜蚀刻导体层20的暴露区域以露出在例子中为基底22的下面一层。随后去掉光抗蚀掩膜24并在基底22上留下导电材料的形成图案层26。
在图3所示的本发明实施例中，形成图案层26包括构造用于电子显示器件的数据线28、栅极线30和象素电极32的导体材料离散区域。从图3中可以看出形成的数据线为连续导电条，而栅极线为条状导电节以保证在各个线的通路彼此交叉的横跨区35，数据线和栅极线不会彼此接触。尽管在图3所示数据线28为连续导电条，可以理解的是形成了形成图案层26的离散区域，这样形成的数据线28为条状导电节而形成的栅极线30为连续导电条。最好是如图3所示将数据线构造为连续条，下面的说明将阐明其原因。
栅极线30配有宽度比条状导电节宽的末端部分34，这适用于随后的制作步骤。
数据线28配有宽度增加区域，每一个宽度增加区域均可用作电极，诸如薄膜晶体管的源电极36。
象素电极32的形成配有延伸到数据线28的区域且可用作电极，诸如薄膜晶体管的漏电极38。
形成的数据线28和象素电极32还提供了实质上包括在蚀刻过程中去掉了其中导体材料的非导电区的缓冲区40，该非导电区可用于调节蚀刻平板印刷技术达到的非常精密分辨率与随后的处理步骤中使用的喷墨印制技术达到的较低精密分辨率之间的差异。
通过使用蚀刻平板印刷技术提供如图3所示的形成图案层，可以使高导电金属或金属氧化物材料制成的数据线和栅极线非常细并使其被非常精确地确定。所以，可以制作源极和数据线以有效地将数据信号传送到器件的象素，而使沿着数据线和栅极线发生的电压降和脉冲延迟最小以提供一致的显示图像。此外，由于可以将线做得非常细且具有高分辨率，则可以使象素电极之间容纳正交排列的数据线和栅极线所需的空间最小化，这样使器件的孔径比最大化，提供了高对比度或亮度。
如图4所示，随后利用喷墨印制技术将半导体材料沉积到局部区域以提供与源电极和漏电极36、38相接触的半导体域或区域42。从图中可以看出，由于形成图案层提供的缓冲区40，半导体区42只与源电极和漏电极接触而不与象素电极32或栅电极30接触。可以使用任何可溶的有机半导体，诸如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)(诸如P3HT)、并五苯、芴和并噻吩的共聚物(F8T2)、聚噻吩甲基来文乙烯(polythienylenevinylene)、噻吩基低聚物或苯二甲蓝。由于将半导体材料用于提供与电光器件象素的数据信号对应的电流，所以优选的是选择具有高电子移动率的半导体材料。
随后利用喷墨印制技术将绝缘体材料沉积于局部区域上。在图5所示的实施例中，将绝缘体材料沉积在两种截然不同类型的局部区域上。将绝缘体材料沉积到数据线28和栅极线30的横跨区域35以在每一个横跨区域提供绝缘体材料桥44，该桥在这些横跨区域覆盖并电绝缘了数据线28。还将绝缘体材料沉积到半导体区42上以在各个半导体区提供用作栅电介质的绝缘体层46。
绝缘体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胶体、无机材料的胶体。合适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)、聚烯烃、聚丙烯酰胺、聚(丙烯酸)、酚醛清漆(novolak)树脂、可溶性酚醛树脂以及聚酰亚胺的聚合物前体。可固化聚合物材料包括环氧树脂。也可以将诸如SiO2之类的无机材料前体用于形成绝缘体层46。
优选的是形成绝缘体材料桥44，这样在桥区域，这些桥覆盖了数据线并延伸出去以接触但不覆盖条状导电节栅极线30。由于在最终的电路中，桥44用于将栅极线30和数据线28电绝缘，所以需要保证形成桥44的绝缘体材料有足够的厚度。因此，优选的是选择诸如环氧树脂之类的可固化材料用于制作桥44，这是因为喷墨沉积过程中所有沉积的液体都转为固体状态，所以比较容易保证所需的绝缘体材料厚度。此外，通过选择合适的可溶聚合物粘性和/或借助聚合物的烘干处理，可以控制桥44的延伸以保证为数据线32提供的电绝缘使得绝缘聚合体没有覆盖栅极线30的末端部分34并由此保留了在随后处理步骤中用于接触的充分暴露于导体材料的部分。此外，可以提供不同的绝缘体材料形成堆叠式绝缘体层。当将一种聚合体溶液沉积到由另一种聚合物组成的层上时，该聚合物溶液不会溶解或破坏已有(下面一层)聚合物层，这就提供了多层结构。这种多层结构适用于得到相对大厚度的绝缘体层。
考虑到将绝缘体层46用作TFT栅电介质，应选择提供给层46的绝缘体材料的介电特征以避免降低TFT的操作性能。半导体器件的陷阱状态是一种公知的现象，当电荷载体陷入半导体层时会发生这种现象。陷阱状态的增加引起了移动减慢或门限电压增大，这不是TFT所希望的特性。半导体层42和绝缘体层46之间的接触面对于保证不发生会进一步阻碍器件操作性能的陷阱状态是非常重要的。所以，可以选择提供与半导体材料优良连接的可溶聚合物来制作绝缘体46，也可以利用第一层为可溶聚合物而第二层为可固化聚合物形式的双层结构来提供栅电介质材料所需的厚度。可以认为这是选择将喷墨印制技术用作材料沉积以提供希望的器件性能的特有优势。
随后利用喷墨印制技术将导体材料沉积于如图5所示的结构上以提供用于TFT的栅电极48和导电互连50，该导电互连50用作电连接例如栅极线30的导电条的导电通路。
通过将导电材料沉积到桥部分44并接触到栅极线30的末端34来制作互连50。栅极线末端增加的宽度保证了在互连50和栅极线之间优良的电接触性，这样可以使利用喷墨沉积的互连50不会明显地消弱栅极线的整个电导电率。
利用将导电材料沉积到绝缘体层46上制作栅电极48并设置该栅电极使其延展接触到栅极线30。
栅电极48和互连50由可溶导体材料制成，例如诸如PEDOT或PANI之类的共轭聚合物、金属胶体、金属合金或其它导电材料，诸如金、银、铜或碳。
在上述实施例中，光刻步骤用于提供连续条形式的数据线、导电节栅极线、象素电极以及薄膜晶体管的源电极和漏电极，利用喷墨印制技术制作后续层。
但作为一种选择为了随后能够使用喷墨印制技术在蚀刻平板印刷技术形成图案层上制作通常已知的底部栅晶体管，蚀刻平板印刷步骤还可以提供连续条形式栅极线、导电节数据线、象素电极以及薄膜晶体管的栅电极。图7和8所示为这种结构。
参照图7，在发明的这个实施例中，形成的栅极线30是连续条状而数据线28是条状导电节。栅极线30配有与栅极线30相比增加了宽度的区域，在最终的晶体管结构中，这部分的功能用作栅电极31。随后利用喷墨印制技术将绝缘体材料区500沉积到栅电极31上。再次使用喷墨技术在绝缘体材料区500上给出导体区502和504。
从图7中可以看出，绝缘体区500还延伸覆盖了数据线28的条状导电节和连续条状栅极线30之间的横跨区。还是利用喷墨技术沉积导电区506，该区域延伸覆盖了绝缘体区500并接触到了数据线28的导电节。在相同的喷墨印制步骤中还可以将该区域506沉积为导体区502和504。所以，区域506形成了一个导电桥，该导电桥导电地加入数据线导电节，同时通过绝缘体区500与栅极线30电绝缘。随后利用喷墨印制技术将半导体区508沉积到导体区502和504之上以彻底完成“底部栅极”TFT结构。
如图7的设置可以使用连续栅极线，所以可以在相对低水平上提供该栅极线的电阻。实际上，多个象素的等效电路为多个电阻器串联并且电容器通过在串联连接电阻器之间的导电节点接地。如果栅极线的电阻增大，等效电路的电阻器有效电阻也增大，这增加了信号脉冲通过栅极线的延迟。所以，如果保持栅极线电阻尽可能的低，在图7所示实施例中由于利用蚀刻平板印刷技术制造连续栅极线，则通过栅极线的信号延迟比较小，这使得采用这种连续栅极线象素排列形式的器件具有更高的运行速度。
为了加快薄膜晶体管电路的运行速度，应当使晶体管沟道长度L，即源区和漏区之间的距离尽量可能小，典型地为几个微米，因为晶体管的运算速度近似与L-2成正比，这是增大的漏电流(∝L-1)和减小的栅极(输入)电容(∝L-1)贡献的乘积。对于很低迁移率的半导电层来说，例如对于有机半导体来说，这是尤其重要的。
在设计中，应当优化沟道宽度W以获得足够大的漏电流，这是因为沟道长度L受到形成图案分辨率的限制。不过沟道宽度的增大导致了应当最小化的栅极电容的增加。栅极电容包括沟道区和栅-源(漏)重叠区这两部分的贡献。利用蚀刻平板印刷技术可以实现小于1微米的沟道，但由于喷墨形成图案分辨率的限制，栅电极的宽度仍然大于10微米。所以，由于栅-源(漏)重叠区，如图2-8所示源电极和漏电极的简单结构会导致大栅极电容。
所以，如图7所示，在本发明的优选形式中，将源电极和漏电极36、38制成梳状叉指式区。实质上，分别如图9中L和W所示，沟道长度由梳状区之间的距离给出，而通道宽度由叉指式区之间距离的整个长度给出。通过使用蚀刻平板印刷技术制作如图9所示的源电极和漏区，沟道长度小于1微米，源/漏电极的宽度小于1微米且可以提供超过几百微米的沟道宽度，这使得能够提供具有快速转换速度和高漏电流容量的可溶有机半导体晶体管。
图10更清楚地表示了印刷栅电极的线宽。为了清楚起见，在图10中用轮廓表示印刷栅电极，这样可以清楚地看到叉指式的源电极和漏区之间的空间关系。如图10所示，印制了印刷栅电极48，这样栅电极具有覆盖梳状源电极和漏电极叉指式指的宽度以完全与沟道区重叠。
可以使梳齿的重叠长度(叉指式)稍微小于印刷栅电极的线宽。利用这种结构，即使与沟道长度L相比，印制的栅电极的线宽仍然较大，但可以使栅极电容最小。还可以优选地将栅电极延展接触到导电互连，与栅极线30的条状导电节相比，该导电互连增加了宽度以保证在栅极线和栅电极之间提供优良的电接触。如图11所示，源电极和漏电极可以位于栅极线30的通路上，在这种情况下也可以将导电互连50用作栅电极。在这种构造中，可以简化印制栅电极的喷墨印制过程，由此更有效率。
图6和图7所示的结构均可用作用于液晶显示的有源矩阵寻址方案，其中TFT位于各个显示象素附近。不过本发明方法还可用于在各个象素电极提供例如两个或更多TFT，这样可以将这种有源矩阵寻址方案用于具有电流驱动显示器件的显示，诸如有机聚合物电致发光显示器件。
在上述实施例中，形成图案层26由沉积到基底22上的单层无机导体膜20制作并由蚀刻平板印刷处理形成图案。
某些无机导体材料显示出的功函数小于有机半导体的最高被占用分子轨道(HOMO)电平。例如氧化锌锡(ITO)的功函数在4.0eV到4.5eV之间，这取决于处理条件，而F8T2显示出的HOMO电平约为5.5eV。所以，从无机导体材料到有机半导体材料必须通过用于能量载体注入的能量载体克服的能量差距相当高，所以阻碍了能量载体的注入，降低了器件的效率。诸如PEDOT或聚氨基苯(polyanilene)之类导电聚合物的HOMO电平约为-4.6eV到大约-5.3eV，这处于无机导体材料和有机半导体材料的能级之间。所以，如果采用了包括第一无机导体层和包括导电有机聚合物的第二层的双层结构来提供形成图案层，可以提高注入有机半导体聚合物中的能量载体，并由此在受益于用于形成图案层26的较高电传导性无机导电材料的同时，能够提高有机半导体聚合物的运行效率。
所以，形成图案层26的所有部分均可以用这种双层结构的形式给出且随后可以利用单蚀刻平板印刷处理来给出。在单蚀刻平板印刷处理中可以同时蚀刻统一的双层。这可以利用自校准来实现，这样将有机导体材料层涂于无机材料的形成图案层26上，随后通过基底和无机形成图案层曝光。
本发明方法可用于制作任何形式的薄膜电路，作为例子，图12到16所示为本发明方法用于制作带有印制晶体管和印制电阻器电路单元的具有两个互连接NAND电路的逻辑电路(设置-重置触发器)。
参照图12，利用蚀刻平板印刷技术将具有形成导体62和电极64图案离散区域的形成图案层60制作到基底上。随后利用喷墨印制技术将半导体材料区66沉积到局部区域上以使其接触到形成图案层60的用作TFT源电极和漏电极的电极68，这四个TFT相互连接以提供两个NAND门。这种结构如图13所示。为了制作负载电阻器，随后优选地使用喷墨技术将阻性材料区70沉积到局部区域以延伸到两个电极68和其它电极72之间。这种阻性材料可以包括聚合物材料，诸如PEDOT和具有聚合物的混合物或溶液中的胶体。另一个电极72通过形成图案层60的导电条74与电压源电极76相连，通过该电压源电极可以向逻辑电路施加电压Vdd。这将提供如图14所示的结构。
如图15所示，随后将绝缘体材料沉积到局部区域以提供在半导体区66上的栅电介质区78和选择的形成图案层60导电条上的绝缘体区80。绝缘体区80用作在横跨点使选中的导电条和用于在逻辑电路中提供互连的其它导电条通路绝缘。如图16所示，随后利用喷墨印制技术沉积导电材料区82以提供绝缘体区80上的导电互连并完成电路。
在所示实施例中，将负载电阻器用于获得逻辑门。不过也可以使用负载晶体管。图17所示为适用于此目的的耗尽型晶体管例子。希望分别将增强型和耗尽型特性用作转换晶体管251和负载晶体管252。本征半导体材料253用于增强型转换晶体管251，而掺杂材料254用于耗尽型负载晶体管252，并利用喷墨印制来沉积这些半导体材料。利用喷墨印制可以实现将这些不同的材料沉积到同一电路上而无需大量增加成本。所以，本发明特别适用于制作采用了不同半导体的集成电路。
如图18所示，在互补型逻辑电路中情况是相同的。通过用喷墨印制技术分别沉积n-型半导体材料263和p-型半导体材料264制作的n-型晶体管261和p-型晶体管262。
应当指出，可以将叉指式源电极和漏电极用于图12至18中的任意逻辑电路。叉指式源电极和漏电极特别有益于能够高频运行的逻辑电路，这是因为叉指式电极提供的栅-源(漏)重叠区较小，可以使栅极电容最小，而正是栅极电容引起了逻辑信号的脉冲延迟。利用本发明的方法可以容易地制作这种电极结构。
可以将上述逻辑电路制作为大规模逻辑阵列，可以将这种逻辑电路用于向图6至8所示的有源矩阵寻址方案中的数据线28和栅极线提供所需的信号。
此外，与用于寻址方案一样，在相同基底(可以是塑料材料)上可以容易地形成大规模逻辑阵列。所以，由于在与使用蚀刻平板印刷相同的图案形成过程中，当导体膜20形成图案以提供形成图案层26时，可以同时形成用于大规模逻辑阵列的导体62和电极64以及逻辑阵列和有源矩阵寻址方案的栅极线和数据线之间所需的任意互连。利用喷墨印制技术和电路中为TFT功能选取各种半导体材料，可以提供无论是负载电阻器还是负载晶体管形式的逻辑阵列和寻址方案中的TFT以及任意阻性单元，提供非常高的效率并由此实现制作技术的成本效益。此外，可以用成本有效半导体聚合物制作TFT，并且由于沟道直径，可以容易地优化栅电容和栅电介质材料，则可以生产出有效率的高速TFT。
此外，用于在交叉导体通路的横跨点提供绝缘体桥的处理也可以扩展到逻辑阵列和显示寻址方案之间的互连，加强了设计的自由度。
所以，可以看出本发明方法产生了明显的优点，并且当使用塑料基底时，应用该方法特别具有优势，可以容易地调节与使用这些基底材料相关的附带寄存困难。
使用具有有关基底的喷墨头位置有源反馈控制的喷墨印制头可以更好地执行本发明的喷墨印制技术。这是因为喷墨印制技术用于在基底上的局部区域沉积各种材料，利用这种反馈控制系统可以实现半导体、绝缘体和导体材料的连续喷墨印制。这种系统如图19所示。
计算机118提供了系统的主控制且向喷墨头提供喷嘴选择信号以选择那些喷射印刷材料的喷嘴。该喷墨沉积设备还包括用于向喷墨头提供驱动脉冲的波形发生器(图19中未示出)。
由数据发生器126驱动波形发生器而不是直接由计算机118驱动。数据发生器126被设置为从被并入平移级116的位置编码器128接收编码器信号。来自位置编码器128的编码器信号被用作数据发生器126中模式存储器130的外时钟信号。所以，喷墨器件在平移级116的运动和模式存储器中保存的模式数据之间提供了同步。所以，平移级116的速度确定了来自波形发生器的驱动脉冲驱动的喷墨头的频率。
计算机118控制被印制的器件模式数据。在该设备的运行中，计算机118将模式数据发送到数据发生器126，在这里数据被存储于模式存储器130。随后计算机118通过向喷墨头提供的喷嘴选择信号选择用于该模式印刷的喷嘴。计算机118还经级控制电路134向平移级116中的制动器132提供移动指令或驱动信号，该级控制电路引起平移级移向与模式数据所需要的喷墨头喷嘴对应的期望坐标。
不过，平移级包括可以是例如光学或磁编码器的位置编码器128，该编码器提供加入到级控制电路134和数据发生器126的编码器信号。通过在平移级控制电路的反馈系统中使用该编码器信号，可以控制加入到平移级的驱动信号以保证平移级116以需要的速度移向相关的印制头和所需的坐标。所以，该系统能够补偿可能出现在用于实现移向平移级116导螺杆的任意周期性波动。
经开关136还将在此被用作模式存储器时钟信号的编码器信号加到数据发生器126的模式存储器130。在这种方式中，用作波形发生器触发信号的数据发生器126的输出信号与平移级116的实际移动是同步的。所以，依据平移级116的位置来控制波形发生器提供的驱动信号，该信号引起用于印刷的材料微滴从喷墨头的喷嘴喷射出去。
计算机118利用模式的位置坐标、所需的移动速度和加速度移动控制平移级，当平移级移动时，实际上位置编码器128提供的编码器信号用作数据发生器126的时钟。这样，可以在任何时刻在基底上印制电子器件，包括平移级116加速、减速或恒定速度移动，由此明显减少了在基底上制作电子器件所需的时间。
此外，由于模式存储器130与平移级116的移动同步，可以实现非常准确地印制所需的模式，这是因为用于印刷的材料从喷墨头喷出是按照位置编码器的检测而由平移级116的实际位置控制的，而不由与喷墨沉积器件的波形触发类型无关的基于时间的系统控制。最好是位置编码器128提供了具有一定频率的编码信号，这样模式存储器130的时钟周期对应着平移级116的0.2微米的移动。
图20是用于喷墨器件操作的信号时序。计算机118向级控制134提供的开始移动触发脉冲200启动了平移级116的移动。级控制134在接收到脉冲200时向平移级116的制动器132提供基于驱动信号202的电流。驱动信号202被设置成可以很快从0提升到电平L1且在此电平L1保持较短周期时间以向平移级116提供迅速加速。随后驱动信号202从电平L1降到如图20中L2所示的减小电平以向平移级提供恒定速度。保持驱动信号电平L2直到将如图20中电平L3所示的负电流加到制动器上，这样使平移级116迅速减速。所以，在一个移动循环周期中，在过程A到B期间加速平移级116，在过程B到C期间使其保持稳定的速度并在过程C到D期间使其减速。所以平移级的速度如图20的曲线204所示。
位置编码器的输出信号如图20中的编码器信号206所示并且以方波脉冲序列的形式表示。从信号206可以看出脉冲序列的频率与平移级的速度成正比。所以，随着平移级在过程A到B期间加速，编码器信号206的频率增大到稳定状态脉冲重复频率，当平移级以稳定状态恒定速度移动时，在过程B到C期间保持此稳定状态脉冲重复频率，并在平移级116的减速过程C到D，频率减小。所以，编码器信号的每一个脉冲都表示了平移级移动的固定量；在本实施例中为0.2微米。
图20还表示了模式数据，其中D1到Dn象征性地表示了利用本发明方法沉积材料的局部区域。在印刷过程中，设置数据发生器的开关136以使来自位置编码器128的编码器信号输入到模式存储器130。在平移级的加速期间的A到B过程中，平移级没有恒定速度移动，存储于模式存储器中的模式数据可能需要例如印刷区域D3。如图20所示，平移级116每移动0.2微米，位置编码器128以脉冲序列206中一个脉冲的形式提供一个编码器信号。区域D3对应着来自位置编码器128的脉冲序列206的第三个脉冲；即对应着平移级从其起始位置移动了0.6微米的时刻。该来自位置编码器的第三脉冲用作模式存储器130的时钟脉冲，该模式存储器130经输出电路138提供了来自数据发生器126的输出信号。当每一次模式数据需要印刷区域D1到Dn中一个时，数据发生器126提供的这种输出信号用作波形发生器的触发。所以，来自数据发生器126的输出信号为脉冲序列208形式，在存储于模式存储器中的模式数据确定的模式序列的脉冲210和触发数据发生器输出脉冲210的位置编码器128输出的编码器信号206的脉冲之间存在间隔。
将来自数据发生器的脉冲210加到波形发生器并作为波形发生器的触发脉冲，在每一次收到脉冲210时，该波形发生器向喷墨印制头提供驱动脉冲212。所以图20中的波形和时序可以看出，向喷墨头提供引起用于印刷的材料微滴从头中喷射的驱动脉冲212和平移级116的移动速度是同步的。所以，不管平移级是加速、减速或恒定速度移动，均可以将用于印刷的微滴喷射到基底的正确坐标上。这在当平移级速度变化时也会产生，诸如作为用于物理驱动平移级116的导螺杆倾斜度周期变化的结果。
在利用图19所示喷墨工具印刷器件期间或之间，当喷墨头没有实际用于器件的印制的时间周期内，则将喷墨头置于基底上器件区域之外的闲置位置。不过，为了避免在闲置周期中喷墨头的喷嘴堵塞，有必要周期性地从喷墨头的喷嘴喷射材料。在这种闲置周期中，平移级静止，所以没有出现来自位置编码器128的编码器信号以用作模式存储器130的时钟脉冲。因此，数据发生器没有输出信号且波形发生器也不会向喷墨印制头提供驱动脉冲。
所以，当闲置周期开始时，操作开关136使时钟发生器140与模式存储器连接。时钟发生器产生时钟脉冲流以替换平移级116移动期间提供的编码信号。所以，与来自时钟发生器140的时钟脉冲同步，模式发生器向波形发生器输出触发脉冲流。由此可以避免闲置期间喷墨头喷嘴的堵塞。
平移级116可以沿与喷墨头相关的X和Y轴方向移动基底，所以平移级116包括分别的级，分别具有用于X和Y轴的导螺杆。
图19所示系统还可以用于校正X和Y级的位移误差。例如，通过用于电路印刷的坐标校正量编程计算机118，可以校正任意级移动长度或高或低的滑动。这种错误在X轴和Y轴都可能发生，因此这种新的坐标系统能被应用于覆盖两个轴的整个电路区域。从电路中可以观察到各种校准标记，所以利用设计使级向这些坐标移动，就可以在电路上相对距离较远的级位置观察到该误差，例如假定沿着X轴能够编程该电路使之从一个标记移动到另一个标记，并通过旋转印刷电路的基底，可以在此级补偿电路位置的误差。不过，行进的长度也可确定为沿着此轴是过长或过短。这种误差可以通过将校正因子编程到用于单轴得行进长度指令种来补偿。
理想状态下，平移级X轴和Y轴之间的结构必须严格为90度。但在实际中，由于制造公差通常不可能实现这种理想的构造角度。因此，当编程这些级以向正确的坐标移动时，存在着偏移误差。必须设计系统使其可以补偿这种两轴之间构造的角度误差。所以可以看出考虑到利用这种反馈控制喷墨印制机沉积材料的准确度，可以按照所需的准确度制作喷墨印制的区域，诸如在横跨点28用于隔离非常细的数据线32的桥44。
所以本发明的方法能够制作出非常大而灵活的器件，如果只使用常规的蚀刻平板印刷技术，要获得这种效果有着相当大的困难。
本发明有着特别的优点，这是因为本发明特别适用于使用塑料基底的情况只需要使用单一的光刻步骤，这意味着不会出现当使用多个光刻步骤时必须要对多个光刻掩膜进行校准的问题。
需要对基底上制作的器件进行封装，最好是将诸如SiO2之类的无机钝化材料用于此目的。也可将氟化聚合物用作钝化层，但由于其相对具有渗透性，这种有机材料不太适用于此目的。不过，如果使用了SiO2，在器件和钝化层之间需要前体材料。合适的可以被用作钝化层的例子包括聚硅酸盐；硅酸盐的单体、二聚物、四聚物、六聚物、低聚物或聚合物；氢化硅酸盐；梯形氢硅倍半苯胺(ladder hydrogensilsesquioxane)以及硅氮烷。
可以将这些前体材料从诸如甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁基醋酸盐、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类的有机溶剂的溶液中沉积出来。通常利用溶液旋转涂层法以连续前体层的形式提供前体材料，但是用于提供SiO2钝化层的处理步骤需要的处理温度在至少100℃至200℃。这种处理温度引起前体材料过热并经常引起旋转连续涂层的收缩和破裂。当使用柔性塑料基底时，由于收缩引起了基底卷曲并且在极端情况下会发生层破裂或破碎，所以这个问题比较严重。因此，为了策略性地提供具有前体材料的离散区域，最好是利用喷墨技术本发明可以将前体材料也沉积到选择的位置。由于不是将前体材料沉积为连续层而是相对小的离散区域，与连续旋转涂层相比，明显地减小了前体材料的表面张力。因此，可以在实质上减轻与材料的收缩和破裂相关的问题的同时，提供了一种改进的封装方法。此外，由于选择性地将前体材料沉积为离散区域，如果需要，利用喷墨技术可以在电路的不同部分沉积溶液中的不同前体材料。
优选地，本发明的方法可以应用于电光器件、半导体器件以及其它电子器件的制造。换句话说，根据本发明方法制造的薄膜电路可以有优势地用于多种形式的电光器件中。优选地，电光器件包括液晶器件、场发射器件(FED)、等离子器件、电泳器件以及其它显示器件。优选地将这些器件应用于显示设备中。特别地，这种薄膜电路更适合应用于使用上述显示器件的有源矩阵基底形成的象素电路和/或驱动电路。
图21所示为作为电光器件优选例子的有源矩阵类型显示器件(或设备)的框图，该器件采用了诸如有机电致发光单元之类的电光单元。在图中的显示器件200中，多个数据线“sig”沿着与扫描线“gate”延伸方向交叉的方向延伸，多个公共电源线“com”沿着实质上与数据线“sig”平行的方向延伸，而多个由上述基底形成的象素201位于数据线“sig”和扫描线“gate”的交叉点。
每一个象素201包括第一TFT202，其中通过扫描栅极将扫描信号加到栅电极；保持电容器“cap”，用于保持经第一TFT202从数据线“sig”加入的图像信号；第二TFT203，用于将保持电容器“cap”保持的图像信号加到栅电极(第二栅电极)；以及电光单元204，当该单元通过第二TFT203与公共电源线“com”电连接时，驱动电流从公共电源线“com”流向这种电致发光单元(表示为电阻)。扫描线“gate”与第一驱动电路205相连且数据线“sig”与第二驱动电路206相连。优选地，至少一个第一电路205和第二电路206由上面形成了第一TFT202和第二TFT203的上述基底构成。优选地可以将根据本发明方法制造的TFT阵列应用于至少一个第一TFT202和第二TFT203、第一驱动电路205和第二驱动电路206的阵列。还可以实现包括在相互横跨点数据线和栅极线之间绝缘的高导电材料数据线和栅极线的有效制作。
所以，本发明可用于制作显示器件及其它器件，多种类型的设备均可采用了这种器件，诸如移动显示，例如移动电话、膝上个人计算机、DVD播放机、照相机和场设备；便携式显示，例如台式计算机、CCTV或相册；仪表面板，例如汽车或飞机仪表面板；或工业显示，例如控制室设备显示。换句话说，许多类型的设备都采用了应用根据本发明方法制造的TFT阵列的电光器件或显示，即使在使用塑料基底时也能够容易地制作这种设备。
现在对各种使用了根据本发明制作的电光显示器件的电子设备进行说明。
<1移动计算机>
现在对根据上述实施例其中之一制作的显示器件应用于移动个人计算机的例子进行说明。
图22所示为这种个人计算机结构的立体图。在图中，个人计算机1100提供有包括键盘1102和显示部件1106的主机1104。如上所述，该显示部件1106利用根据本发明制作的显示面板实现。
<2便携式电话>
随后，对将该显示器件用于便携式电话的显示部件的例子进行说明。图23所示为便携式电话结构的立体图。在图中，便携式电话1200提供有多个操作键1202、听筒1204、话筒1206以及显示面板100。如上所述，该显示面板100利用根据本发明制作的显示器件实现。
<3数字静态照相机>
随后，对使用OEL显示器件作为取景器的数字静态照相机进行说明。图24所示为数字静态照相机结构的立体图以及简要的外部器件连接。
典型的照相机使用具有光敏感涂层的感光胶片并利用引起光敏感涂层化学变化来记录目标的光学图像，而数字静态照相机1300使用例如电荷连接器件(CCD)，利用光电转换从目标的光学图像产生图像信号。数字静态照相机1300提供有外壳1302背面的OEL单元100，用于执行基于来自CCD图像信号的显示。这样，显示面板100用作显示目标的取景器功能。静态接收部件1304包括光学镜头且在外壳1302的前方(图中的后方)提供了CCD。
当摄影者确定显示于OEL单元面板的目标图像并释放快门时，将来自CCD的图像信号发送并存储于电路板1308的存储器。在数字静态照相机1300中，在外壳1302的两侧提供了用于数据通信的视频信号输出端1312和输入/输出短1314。如图所示，如果必要，电视监视器1430和个人计算机1440分别与视频信号终端1312和输入/输出端1314相连。利用给定的操作将存储于电路板1308存储器内的图像信号输出到电视监视器1403和个人计算机1440。
除了图22所示的个人计算机、图23所示的便携式电话以及图24所示的数字静态照相机之外，电子设备的例子还包括OEL单元电视机、取景器类型和监视器类型磁带录像机、汽车导航系统、寻呼机、电子记事簿、便携式计算器、文字处理器、工作站、TV电话、电子收款机系统(POS)终端以及提供有触摸屏的器件。当然，上述OEL器件可以不仅部分使用这种电子设备，也可以使用采用显示部件的其它形式的设备。
此外，根据本发明制作的显示器件还适用于非常薄、有柔性而且轻的屏幕型大区域TV。可以把这种大区域TV贴到墙上或挂到墙上。当不使用时，可以将这种柔性TV卷起来。
以例子的形式给出了上述说明，对于本领域技术人员来说，在不离开本发明范围的条件下可以想到多种修改方案。
权利要求
1.一种电路制作方法，包括利用蚀刻平板印刷技术在基底上形成包括排列于其它导电材料区之间的第一导电材料区的形成图案层；利用喷墨印制技术有选择地印制沉积绝缘体材料，使其延展到至少部分第一导电材料区上以提供绝缘体材料局部区域，使得提供的半导体或导体域延伸到该第一导电材料之上但与之绝缘，并延伸再其它它导电材料区域之间。
2.根据权利要求1所述的方法，包括利用喷墨印制技术提供半导体域或导体域。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将第一区域提供为连续导电条而将其它区域提供为条状导电节，具有通路的连续导电条和条状导电节包括横跨点，且其排列将使得在横跨点连续导电条和条状导电节彼此不接触。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于条状导电节提供有宽度大于条状节宽度的用作接触垫的末端部分。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于形成图案层的图案提供的象素电极、连续导电条和条状导电节实质上彼此正交排列且延伸到象素电极之间，以用于为有源矩阵类型显示器件提供电极阵列。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于形成图案层的图案提供用于薄膜晶体管的源电极和漏电极且利用喷墨印制技术提供与源电极和漏电极接触的半导体区域，该方法进一步包括使用喷墨印制技术在半导体层上提供绝缘体层并在绝缘体层上提供导体材料以提供叠放于半导体区之上的薄膜晶体管的栅电极并由绝缘体层将其隔开。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于将源电极和漏电极形成叉指式梳状结构图案以提供具有相对短的长度和相对长的宽度沟道区的薄膜晶体管。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于设置为叉指式梳状结构，这样梳状源电极梳齿和梳状漏电极梳齿的互相交叉量小于栅电极的宽度。
9.根据权利要求6至8其中之一所述的方法，其特征在于形成图案层的图案在任意源电极和漏电极的末端提供非导电缓冲区以调节用于提供源电极和漏电极的光刻技术的分辨率和用于提供半导体区的喷墨印制技术的分辨率之间的差异。
10.根据权利要求6至9其中之一所述的方法，其特征在于形成图案层的图案使源电极与第一导电条相连接，漏电极与象素电极相连接，且使制作的栅电极延伸接触到了与第一导电条正交排列的第二导电条，这样第一导电条和第二导电条分别用作显示器件的有源矩阵寻址方案中的数据线和栅极线功能。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于将第二导电条用作条状导电节且形成图案层形成的图案在两个条状导电节之间的空间的基底区域上提供了源电极和漏电极，并沉积栅电极使其延伸到所述两个条状导电节之间。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于选择的喷墨印制的绝缘体材料包括第一绝缘体材料并且选择的半导体层上绝缘体材料包括与第一绝缘体材料不同的绝缘体材料。
13.根据从属于权利要求3的权利要求5所述的方法，其特征在于形成的连续导电条图案有宽度增加部分，用于为薄膜晶体管提供栅电极，该方法进一步包括利用喷墨印制技术在栅电极上提供绝缘体层并至少扩展到连续导电条与条状导电节横跨点部分；利用喷墨印制技术沉积导电材料以提供延展到与条状导电节电连接的绝缘体层的第一导电区、与第一导电区绝缘并延伸到至少绝缘体层一部分之上且接触到条状导电节之一的用于提供薄膜晶体管源电极的第二导电区以及与第一和第二导电区绝缘并延伸到至少绝缘体层一部分之上且接触到象素电极的用于提供薄膜晶体管漏电极第三导电区；利用喷墨印制技术将半导体材料沉积到覆盖于栅电极之上的绝缘体层暴露区以提供延伸接触到薄膜晶体管源电极和漏电极的半导体区，由此连续导电条用作栅极线功能，且条状导电节结合第一导电区用作数据线功能以用于显示器件的有源矩阵寻址方案。
14.根据权利要求6至13其中之一所述的方法，其特征在于制作的连续导电条和/或条状导电节包括在一个或多个薄膜晶体管和/或延伸接触到电路的输入、输出以及电压源端之间的互连并在形成图案层上为离散区域。
15.根据权利要求14所述的方法，包括制作至少两个薄膜晶体管，一个薄膜晶体管通过沉积第一导电率类型的第一半导体材料制作而成，另一个薄膜晶体管通过沉积与第一类型相反的第二导电率类型的第二半导体材料制作而成。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于选择的第一导电率类型包括增强型半导体且选择的第二导电率类型包括耗尽型半导体。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于选择的第一导电率类型包括n类型半导体且可以选择第二导电率类型包括p类型半导体，由此提供互补逻辑类型电路。
18.根据权利要求14至17其中之一所述的方法，进一步包括制作延伸到形成图案层的离散区域之间的阻性电路元件。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于利用喷墨印制技术沉积阻性材料制作阻性电路元件。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于选择的阻性材料包括可溶聚合物材料。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于选择的阻性材料包括聚合物胶体或无机材料。
22.根据从属于权利要求26的权利要求18所述的方法，其特征在于将由耗尽型半导体制作而成的薄膜晶体管设置为为阻性电路元件功能。
23.根据权利要求6至22其中之一所述的方法，其特征在于选择的半导体材料包括有机半导体材料。
24.根据权利要求6至12其中之一所述的方法，其特征在于选择的栅电极导体材料包括共轭聚合物。
25.根据权利要求6至12其中之一所述的方法，其特征在于选择的栅电极导体材料包括无机导电材料的胶体。
26.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，其特征在于选择的导体材料包括共轭聚合物。
27.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，其特征在于选择的导体材料包括无机导电材料的胶体。
28.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，其特征在于喷墨印制的绝缘体材料可提供多层结构。
29.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，其特征在于选择的绝缘体材料包括可溶聚合物材料。
30.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，其特征在于选择的绝缘体材料包括可固化聚合物材料。
31.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，其特征在于选择的绝缘体材料包括聚合物胶体或无机材料胶体。
32.根据从属于权利要求29和权利要求13的权利要求30所述的方法，其特征在于选择的绝缘材料包括可固化聚合物材料且选择的半导体层上的绝缘体材料包括可溶聚合物材料。
33.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，其特征在于选择的形成图案层包括金属或导电金属氧化物。
34.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，其特征在于选择的形成图案层包括导电共轭聚合物材料。
35.根据从属于权利要求33的权利要求34所述的方法，其特征在于将金属或导电金属氧化物提供为形成图案层的第一层，并将共轭聚合物材料提供为第一层之上的第二层。
36.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，其特征在于选择的基底包括柔性基底。
37.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，包括在电路上提供封装层。
38.根据权利要求37所述的方法，包括提供用于封装层的前体材料层，利用喷墨技术将包括一种或多种聚硅酸盐；硅酸盐的单体、二聚物、四聚物、六聚物、低聚物或聚合物；氢化硅酸盐；梯形氢硅倍半苯胺(ladder hydrogen silsesquioxane)以及硅氮烷的该前体材料沉积到选择区域的离散区。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于将前体材料溶液从有机溶剂中沉积形成层，该有机溶剂包括一种或多种甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁基醋酸盐、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.根据前述所有权利要求其中之一所述的方法，其特征在于基底提供有校准标记，用于校准在喷墨印制技术中使用的与该基底相关的喷墨头。
41.根据权利要求40所述的方法，包括利用有源反馈控制系统控制与校准标记相关的喷墨头的位置。
42.一种制造电子器件的方法，包括根据前述所有权利要求其中之一所述的方法。
43.一种制造电光器件的方法，包括根据权利要求1至41其中之一所述的方法。
44.一种制造导电互连的方法，包括根据权利要求1至41其中之一所述的方法。
45.一种器件包括根据权利要求42所述的电子器件、根据权利要求43所述的电光期间或根据权利要求44所述的导电互连。
全文摘要
利用蚀刻平板印刷技术与喷墨印制技术相结合制作薄膜电路。提供了非常高分辨率的蚀刻平板印刷技术用于制作晶体管源电极和漏电极、部分互连和电路电极，可以使用高导电材料。利用喷墨印制技术形成半导体区、绝缘体区、栅电极、特别是横跨点互连的其它部分互连的图案。在喷墨印制技术中能够使用各种不同材料，特别在使用塑料基底时，实质上缓解了与使用多个蚀刻平板印刷步骤相关联的校准困难。
文档编号H01L27/12GK1533607SQ03800694
公开日2004年9月29日 申请日期2003年5月19日 优先权日2002年5月17日
发明者武生川濑 申请人:精工爱普生株式会社