薄膜電晶體、顯示器及其製造方法、及施主薄片製造方法
2023-05-21 10:15:46
專利名稱：薄膜電晶體、顯示器及其製造方法、及施主薄片製造方法
技術領域：
本發明涉及薄膜電晶體(TFT)，具有該TFT的平板顯示器，製造TFT的方法，製造柔性平板顯示器的方法，以及製造施主薄片的方法，尤其是涉及在至少一個溝道內使用毫微粒子的TFT，具有該TFT的平板顯示器，製造TFT的方法，製造平板顯示器的方法，以及製造施主薄片的方法。
背景技術：
平板顯示器例如液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED)顯示器或無機光二極體顯示器，按照驅動方法分成使用無源驅動方法的無源(PM)平板顯示器和使用有源驅動方法的有源(AM)平板顯示器。
在PM平板顯示器中，陽極和陰極分別排列成多個列和行，並且掃描信號由行驅動電路提供給陰極。在這種情況下，只選擇了多行中的一行。另外，數據信號由列驅動電路輸入到每個像素內。
AM平板顯示器廣泛用作顯示器，所述AM平板顯示器使用薄膜電晶體(TFT)控制輸入每個像素的信號，並且能處理巨大量信號以實現活動圖像。
AM平板顯示器的TFT包括半導體有源層、柵極、以及源極/漏極，所述半導體有源層具有摻雜高濃度雜質的源極/漏極區和形成在源極/漏極區之間的溝道區，所述柵極與所述半導體有源層絕緣並且放置在與所述溝道區對應的區域內，所述源極/漏極各自接觸各個源極/漏極區。
半導體有源層通常由非晶矽或多晶矽構成。在低溫下可以沉積非晶矽。然而，當半導體有源層由非晶矽構成時，降低了電特性及可靠性，並且不能容易地增大顯示器區域。近來，多晶矽廣泛用於形成半導體有源層。多晶矽具有幾十至幾百cm2/V·s的高電流運動和低射頻操作特性以及低漏電流值，因此非常適合用於高清晰度和大尺寸平板顯示器。
然而，當半導體有源層由多晶矽構成時，需要執行使非晶矽結晶成多晶矽的結晶過程。這包括加熱到300℃高溫或更高。
優選地，通過對平板顯示器施加預定壓力，平板顯示器應該能彎曲到某一程度，提供足夠的視角，或者以便顯示器可以用於可攜式產品，例如臂章、背包或筆記本電腦。
然而，當使用常規方法由多晶矽形成TFT時，難以獲得柔性平板顯示器。換句話說，為了製造柔性產品，應該在包括襯底的大部分元件內使用柔性材料，例如丙烯、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚酯、聚脂薄膜、以及其它塑料材料。這些塑料材料具有低耐熱性，如果目前當形成多晶體時，則這些材料將也不能很好地忍受熱量。因此，為了製造用於柔性產品的平板顯示器內的TFT，需要一種在塑料材料能承受的溫度下形成結構的方法。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種用於平板顯示器的改進設計。
本發明的目的也是提供一種用於平板顯示器的設計，所述平板顯示器使用具有超級電特性而又具有柔性的TFT。
另外的目的是提供一種用於TFYT和平板顯示器的設計，所述平板顯示器使用新的TFT，其中TFT的有源層包括毫微粒子。
本發明的目的還是提供一種用於製造新TFT的方法以及一種用於製造新平板顯示器的方法，所述平板顯示器使用新的TFT，其中毫微粒子結合在TFT的有源層內。
通過具有超級特性並能在室溫下製造的薄膜電晶體(TFT)、具有同樣TFT的平板顯示器、製造TFT的方法、製造平板顯示器的方法、以及製造施主薄片的方法可以實現這些及其他目的。根據本發明的一個方面，提供一種薄膜電晶體，所述薄膜電晶體放置在襯底上並且包括溝道區，所述溝道區至少具有一個縱向排列的P型或N型毫微粒子，其中所述P型或N型毫微粒子的縱向方向平行於在襯底上隔開的P型或N型毫微粒子線。
根據本發明的另一方面，提供一種薄膜電晶體，所述薄膜電晶體包括放置在襯底上的P型薄膜電晶體和放置在襯底上的N型薄膜電晶體，所述P型薄膜電晶體包括溝道區，所述溝道區至少具有一個縱向排列的P型毫微粒子，所述N型薄膜電晶體包括溝道區，所述溝道區至少具有一個縱向排列的N型毫微粒子；其中所述P型和N型毫微粒子各自的縱向方向平行於襯底上隔開的各個P型和N型毫微粒子線。
根據本發明的又一方面，提供一種平板顯示器，所述平板顯示器包括襯底、發射區、以及位於各個像素內的多個選擇驅動電路，所述發射區放置在所述襯底上，並且多個像素位於所述發射區內，每個選擇驅動電路包括至少一個薄膜電晶體，所述薄膜電晶體包括溝道區，所述溝道區包括至少一種縱向排列的毫微粒子，所述毫微粒子的縱向方向平行於在所述襯底上隔開的毫微粒子線。
根據本發明的又一方面，提供一種平板顯示器，所述平板顯示器包括發射區和非發射區，多個P型和N型薄膜電晶體中的至少一種位於所述發射區內，P型薄膜電晶體和/或N型薄膜電晶體位於所述非發射區內，位於所述發射區和所述非發射區內的薄膜電晶體之中的同類型薄膜電晶體的至少一個溝道區的縱向彼此平行。
根據本發明的又一方面，提供一種製造具有半導體有源層的薄膜電晶體的方法，所述方法包括隔開多個毫微粒子線；在包括至少一種沿著各個毫微粒子線的毫微粒子的線上形成毫微層；以及通過模製所述毫微層而形成有源層。
根據本發明的另一方面，提供一種製造平板顯示器的方法，所述平板顯示器包括發射區和選擇驅動電路，多個像素位於所述發射區內，所述選擇驅動電路包括薄膜電晶體，所述薄膜電晶體包括位於每個像素內的半導體有源層，所述方法包括隔開多個毫微粒子線；在包括至少一種沿著各個毫微粒子線的毫微粒子的線上形成毫微層；以及通過模製所述毫微層而形成有源層。
根據本發明的又一方面，提供一種製造施主薄片的方法，所述方法包括準備薄膜，所述薄膜的一側由光熱轉換層構成；準備儲水器以便P型或N型毫微粒子漂浮在儲存的溶液內；將所述毫微粒子集中到一側；使所述薄膜能穿過所述儲水器內的溶液，以便所述毫微粒子粘附到所述薄膜的光熱轉換層；以及乾燥所述薄膜。
通過參考下面結合附圖時的詳細描述，本發明的更完整評價及其許多附帶優點由於變得更好理解而顯而易見，附圖中類似附圖標記表示相同或類似部件，其中圖1是依據本發明實施例的平板顯示器的示意平面圖；圖2是圖1平板顯示器的發射區和非發射區內的電路的電路圖；圖3是圖2中各種TFT和OLED的發射區和非發射區的橫剖視圖；圖4是依據本發明實施例的平板顯示器的有源層的示意平面圖；圖5是圖解形成用於構成有源層的毫微層的情形的平面圖；圖6A和圖6B分別是在依據本發明實施例形成圖5中所示毫微層的方法中使用的PDMS高分子模型的示意透視圖和示意平面圖；圖7A-7C是依據本發明另一實施例形成圖5中所示毫微層的方法的橫剖視圖；圖8是在圖7A-7C所示的方法中使用的施主薄片的橫剖視圖；圖9A和圖9B圖解依據本發明實施例製造圖8中所示施主薄片的方法。
圖10是通過圖9A和圖9B中所示方法製造的施主薄片的平面圖；圖11是依據本發明另一實施例的平板顯示器的有源層的示意平面圖。
具體實施例方式
現在轉向附圖，圖1是(OLED)平板顯示器1的發射區10和非發射區20的示意圖。布置有OLED和選擇驅動電路的多個子像素位於顯示器1的發射區10內。用於驅動子像素的水平驅動器(HD)和/或垂直驅動器(VD)位於非發射區20內。圖1在非發射區20內只示出VD，但多個電路例如HD或電平移相器可以位於非發射區20內。另外，連接到外部電路的端子部分和密封發射區10的密封部分等位於非發射區20內。
現在轉向圖2，圖2是依據本發明實施例的OLED的位於發射區10內的單位像素的選擇驅動電路(SC)和位於非發射區20內的垂直驅動器(VD)內的CMOS TFT 21的示意電路圖。電路圖不局限於圖2中圖解的電路圖，而且後面將要描述的本發明可以應用於各種電路結構。
在圖2所示的實施例中，P型毫微粒子線Pline(120a)和N型毫微粒子線Nline(120b)按照條形排列在襯底上，在多個線內延伸並且被隔開。至少TFT溝道區的縱向平行於毫微粒子線120。P型和N型毫微粒子線120是在襯底上隔開的虛擬線，以便至少布置TFT溝道區。因此，TFT不需要形成在所有P型和N型毫微粒子線120內，並且可以或可以不沿著毫微粒子線120形成。
在毫微粒子線120上用作半導體有源層溝道的毫微粒子定位成沿著毫微粒子線120。也就是，在製造過程期間可以沿著毫微粒子線120印刷毫微粒子。現在將對其進行更詳細地描述。
現在轉向圖3，圖3是圖2的橫剖視圖，圖解驅動TFT 11、開關TFT 12和垂直驅動器(VD)的CMOS TFT 21的橫截面。排列CMOS TFT 21以便N型TFT 22和P型TFT 23彼此結合。上述VD可以不只包括CMOS TFT 21。各種TFT和電路可以彼此相互連接以構成驅動電路。TFT 11、TFT 12、TFT22和TFT 23形成在襯底100上，並且排列在上述毫微粒子線之上。
襯底100可以由丙烯、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚酯、聚脂薄膜或其它塑料材料構成以具有柔性。對於襯底100而言也可能由一些其它材料構成，例如玻璃。用於防止雜質離子擴散的緩衝層110在需要時可以有選擇地位於襯底100上。另外，沿著排列在襯底100上的毫微粒子線布置使用物理和化學方法已經形成的毫微粒子並使其形成圖案，以便形成每個TFT 11、TFT 12、TFT 22和TFT 23的多個半導體有源層121、122、123和124各自的至少一個溝道。
如圖3中所示，在多個半導體有源層121、122、123和124上用氧化矽和/或氮化矽形成柵極絕緣層130，每個半導體有源層由毫微粒子構成。通過導電金屬層例如MoW、Al、Cr、Al/Cu、以及Ti/Al/Ti等，每個TFT 11、TFT 12、TFT 22和TFT 23的柵極141、142、143和144形成在柵極絕緣層130上。
由氧化矽和/或氮化矽構成的中間級介電(ILD)層150形成在柵極絕緣層130和柵極141、142、143、144上，並且每個TFT 11、TFT 12、TFT22和TFT 23的源極/漏極161、162、163和164布置在ILD層150上，以便與柵極141、142、143和144絕緣。源極/漏極161、162、163和164由例如MoW、Al、Cr、Al/Cu、以及Ti/Al/Ti等導電金屬層或導電聚合物構成。另外，源極/漏極161、162、163和164分別通過接觸孔150a、150b、150c和150d連接到有源層121、122、123和124各自的源極/漏極區，這樣產生TFT。當形成柵極141、142、143，144和源極/漏極161、162、163、164時，存儲電容器Cst可以同時形成，並且由與用來製造TFT的材料相同的材料構成。
由氧化矽和/或氮化矽等構成的鈍化層170形成在源極/漏極161、162、163、164上，並且由丙烯、BCB或聚醯亞胺構成的平面化層171形成在鈍化層170上。通孔170a貫穿鈍化層170和平面化層171，以便通過通孔170a以電方式暴露驅動TFT 11的源極和漏極161中任何一個。鈍化層170和平面化層171不局限於上述結構，並且可以僅僅組合成一層。
作為OLED下電極層的像素電極180形成在鈍化層171上。像素電極180通過通孔170a連接到源極和漏極161之一。
像素定義層185由如同有機材料例如丙烯、BCB或聚醯亞胺或者無機材料例如氧化矽或氮化矽的絕緣材料構成。如圖2中所示，像素定義層185覆蓋TFT，例如選擇驅動電路SC的驅動TFT 11和開關TFT 12，並且具有暴露像素電極180預定部分的開孔。
具有發射層的有機膜190覆蓋暴露像素電極180的開孔。有機膜190可以形成在像素定義層185的整個表面上。在這種情況下，在每個像素內用紅色、綠色和藍色模製有機膜190的發射層，這樣可以實現全色。
如圖3中所示，像素定義層185可以不形成在垂直和/或水平驅動器位於的非發射區20內，但是本發明決不局限於這樣的結構。
有機膜190形成之後，形成作為OLED下電極層的公共電極195。可以形成公共電極195以覆蓋所有像素，但不局限於這個約束，並且可以形成圖案。像素電極180和公共電極195可以通過有機膜190彼此絕緣，橫跨有機膜190施加不同極性的電壓，以便可以從有機膜190中發光。
像素電極180用作陽極，公共電極195用作陰極，然而可能顛倒。像素電極180可以是透明電極或反射電極。透明電極可以用ITO(氧化錫銦)、IZO(氧化鋅銦)、ZnO或In2O3製造，Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr及其混合物的反射層形成之後，使用ITO、IZO、ZnO或In2O3的反射電極可以形成在反射層上。
公共電極195也可以是透明電極或反射電極。當透明電極用作公共電極195時，由於公共電極195用作具有小工作函數的陰極金屬，例如Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al、Mg及其混合物沉積到有機膜190，輔助電極層或總線電極線可以由用於形成透明電極的材料構成，例如ITO、IZO、ZnO或In2O3。通過在OLED整個表面上沉積金屬，例如Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al、Mg及其混合物，形成反射電極。
有機膜190可以是低分子或高分子有機層。當低分子有機層用作有機膜190時，通過在單個或複合結構中堆疊空穴注入層(HIL)、空穴傳輸層(HTL)、發射層(EML)、電子傳輸層(ETL)、以及電子注入層(EIL)來形成低分子層，並且多種材料可以用作低分子有機層，例如酞酸銅(CuPc)、N，N』-二(萘-1-基)-N，N』-二苯-對苯二銨基聯苯(NPB)、以及胺三羧甲基氨基甲烷-8-羥基喹啉鋁(Alq3)。通過蒸汽沉積形成這些低分子有機層。
當高分子有機層用作有機膜190時，高分子有機層通常可以具有形成HTL和EML的結構。在這種情況下，PEDOT用作HTL，並且高分子有機材料用作EML，例如聚苯烯次亞乙烯和聚芴。通過絲網印刷或噴墨印刷等形成這些高分子有機層。
位於TFT 11、TFT 12、TFT 22和TFT 23的有源層內的毫微粒子優選為縱向延伸的毫微線，所述TFT 11、TFT 12、TFT 22和TFT 23存在於發射區10和非發射區20的驅動器內。至少一個或多個毫微粒子可以布置在每個TFT的各個有源層內。有源層的溝道設計成平行於毫微線的縱向。本發明決不局限於此。相反，毫微粒子可以是毫微帶、毫微棒或毫微管以及可以形成在縱向上的毫微粒子。
在本發明中，有源層121、122、123和124由如上所述的毫微粒子構成。如圖4中所示，沿著條形毫微粒子線120排列有源層。毫微粒子120包括P型毫微粒子線120a和N型毫微粒子線120b，並且不僅可以是條形而且可以是各種形狀，例如彎曲等。
沿著P型毫微粒子線120a排列驅動TFT 11的有源層121、開關TFT 12的有源層122、以及CMOS TFT 21的P型TFT 23的有源層124。沿著N型毫微粒子線120b排列CMOS TFT 21的N型TFT 22的有源層123。
P型和N型分類不局限於上述，而是可以根據每個單位像素10a內的選擇驅動電路設計和非發射區20內的驅動器電路設計而變化。也就是，單位像素10a內的選擇驅動電路SD的驅動TFT 11的有源層121和開關TFT12的有源層122中任何一個可以是N型，或者它們都可以是N型。當兩個或多個TFT用作選擇驅動電路SC時，P型和N型有源層都可以出現在單個單位像素10a內。甚至在這種情況下，如圖4中所示，沿著沿著P型毫微粒子線120a和N型毫微粒子線120b排列和安置每個TFT的有源層。
如圖4中所示，P型毫微粒子線120a和N型毫微粒子線120b彼此不重疊。優選地，P型毫微粒子線120a和N型毫微粒子線120b交替排列。因此，可以不把沿著毫微粒子線120排列和安置的TFT的有源層121、122、123、124排列和安置在單線上。換句話說，如圖4中所示，可以把驅動TFT 11的P型有源層121、開關TFT 12的P型有源層122、以及CMOS TFT21的P型TFT 23的P型有源層124排列和安置在相同的P型毫微粒子線120a上。然而，P型有源層121、122、124以及N型CMOS TFT 21的N型TFT 22的N型有源層123都排列和安置在P型毫微粒子線120a和N型毫微粒子線120b上，它們彼此分開。
通過這樣排列毫微層，布置在發射區10和非發射區20內的TFT之中的同類型TFT按照這樣的方式布置，即至少它們的溝道區縱向彼此平行。也就是，如圖4中所示，驅動TFT 11的有源層121、開關TFT 12的有源層122、以及CMOS TFT 21的P型TFT23的有源層124都是P型有源層，它們排列和安置成彼此平行，並且CMOS TFT 23的N型TFT 22的有源層123排列和安置成彼此平行。儘管只有P型TFT 23位於發射區10內，即使N型TFT 22位於發射區10內，但位於非發射區20內的N型TFT及其有源層排列成彼此平行。如圖4中所示，P型TFT和N型TFT彼此平行。
現在轉向圖5，圖5圖解由P型毫微粒子構成的P型毫微層125以及由N型毫微粒子構成的N型毫微層126，所述P型毫微粒子沿著P型毫微粒子線120a形成在襯底100上，而所述N型毫微粒子沿著N型毫微粒子線120b形成在襯底100上。如圖4中所示，通過依據毫微層125和126的設計圖案來圖案化毫微層125和126，可以形成有源層121、122、123、124。如圖5中所示，P型毫微層125和N型毫微層126可以形成為條形。可以通過各種方法形成圖5中所示的毫微層125和126。
圖6A是在依據本發明實施例製造OLED中使用的、用於塗覆微量流體的PDMS(或聚(二甲基矽氧烷))高分子模型200的示意透視圖，圖6B是圖6A的平面圖。例如，PDMS高分子模型200是由聚二甲基矽氧烷構成的主體框架。為了形成具有圖5中所示圖案的P型毫微層125和N型毫微層126，在PDMS高分子模型200的下部上，縱向形成壓印線230，並且形成用於連接壓印線230的進口210和出口220。壓印線230從下底面嵌入到預定深度，以便印刷通過進口210注入的毫微粒子溶液。壓印線230的寬度可以是20-30m。
使用PDMS高分子模型200製造P型毫微層125和N型毫微層126的方法將在下文中描述。首先，準備淨化的襯底100。在這種情況下，如圖3中所示，緩衝層110可以形成在襯底100上。接著，準備具有毫微粒子的微量流體。毫微粒子是各種材料中任何一種材料的小粒子，例如包括CdS、CdSe和CdTe的IIB-VIA族化合物、包括GaAs的IIIA-VA族化合物、包括Si的IVA族元素以及它們的混合物、包括Ni、Co、Fe、Pt、Au、Ag及其化合物的金屬。然而，毫微粒子不局限於上面所述，並且可以由其它材料構成。
可以通過物理和化學方法製造這些毫微粒子，將在下面描述形成毫微粒子的方法。毫微粒子可以通過化學方法形成並且具有核心，所述核心由包括CdS、CdSe和CdTe的IIB-VIA族化合物、包括GaAs的IIIA-VA組化合物、包括Si的IVA族元素和它們的化合物、包括Ni、Co、Fe、Pt、Au、Ag及其化合物的金屬、以及覆蓋核心的任一化合物構成。
作為實例，形成(CdSe)ZnS毫微粒子的第一操作製造CdSe毫微粒子。眾所周知，毫微粒子的尺寸約為23-55A，並且尺寸分配差約為5-10％。通過執行高溫膠體生長處理過程和選擇毫微粒子尺寸的沉澱過程，形成這些CdSe毫微粒子。這裡，高溫膠體生長處理過程是這樣的過程，其中有機金屬前體快速注入高溫溶劑並且立刻產生均勻核子。用作Cd源的有機金屬前體包括鹼性鎘化合物，例如CdMe2。用作Se源的適當有機金屬化合物是三烴基-磷化氫硒化物，例如(TMS)2Se、TOPSe、TBPSe。隨後，在適當溫度下用包括Zn的溶液和溶劑(例如TOP)內的S前體塗覆CdSe粒子。二苯甲基鋅(Ditylzinc)和hexamethyldisilatine用作Zn和S的前體。
也可以通過各種物理方法形成毫微粒子，例如真空合成、氣相合成、凝相合成、使用電離集束的高速沉積、凝固、高速研磨、混合合金處理、沉積、以及Sol-Gel處理。然而，形成毫微粒子的方法不局限於上述方法。同樣，毫微粒子可以具有這些形狀，例如毫微線、毫微帶、毫微棒或具有單壁或多壁的毫微管。也可以通過下列方法形成毫微粒子。
(a)P型Si毫微線通過使用單體分布的金膠體粒子(由British Biocell InternationalLtd製造)作為催化劑熱沉積SiH4和B2H6來製造厚度為20-40nm的P型Si毫微線。在這種情況下，溫度在420和480℃之間，並且調節反應器以便可以在8英寸管式爐內執行計算機控制的生長。當總壓力是30託時，矽烷的局部壓力約為2託，並且反應時間是40分鐘。考慮到摻雜程度，把SiH4對B2H6的比例調節成6400∶1。在這種情況下，毫微線的摻雜濃度估計約為4×10E+17cm-3。隨著摻雜程度增加，接觸電阻變得更低，而不必執行高溫退火過程。參見Nature(自然)425，274-278(2003)。
(b)N型Si毫微線通過雷射輔助催化生長(LCG)來製造N型Si毫微線。簡單地說，通過使用Nd:YAG雷射器的雷射束(532nm，脈衝寬度為8ns，300mJ/脈衝，10Hz)融化金制目標來來製造N型Si毫微線。通過這個簡單方法產生的金制毫微簇催化粒子與SiH4氣體在反應容器內進行反應，並且生長成Si毫微線。在摻雜的情況下，通過把Au-P目標(99.5∶0.5wt％，Alfa Aesar)和附助紅磷(99％，Alfa Aesar)放入反應容器的氣體進口內，產生N型Si毫微線。參見J.Phys.Chem.B.，104，5213-5216(2000)。
(c)N型GaN毫微線使用氨氣(99.99％，Matheson)、鎵金屬(99.9999％，Alfa Aesar)、以及二氮化三鎂(Mg3N2，99.6％，Alfa Aesar)各自作為N、Ga、Mg源，通過金屬催化CVD形成N型GaN毫微線。在這種情況下，優選使用c平面藍寶石襯底。Mg3N2熱分解成，產生Mg摻雜劑，並且放在Ga源上遊。在950℃形成GaN毫微線，並且使用鎳作為催化劑。GaN毫微線的長度通常為10-40.m。參見Nano Letters，3(3)，343-346(2003)。
(d)N型CdS毫微帶通過真空蒸汽輸送組成CdS毫微帶。具體地，在真空管端部密封少量CdS粉(少於100mg)。當加熱真空管以便CdS粉的溫度為900℃時，真空管另一端的溫度低於50℃。在2小時內，大部分CdS粉轉移到冷位置，並且粘貼在真空管的壁上。這些材料主要是厚度為30-150nm的毫微帶。毫微帶的寬度為0.5-5μm，並且長度為10-200μm。參見Nature(自然)425，274-278(2003)。
(e)Ge毫微線H2(總大氣壓＝1atm)以100sccm的速度流入直徑為2.5cm的爐式反應器內，同時，GeH4(He為10％)的速度是10sccm，並且在275℃下執行CVD持續15分鐘，從而形成Ge毫微線。反應襯底是這樣的襯底，其中Au毫微晶體(平均直徑為20nm)均勻地分散在SiO2襯底表面上。參見Agnew.Chem.Int.Ed.Engls，41，4783-4786(2002)。
(f)InP毫微線通過LCG形成InP毫微線。LCG目標通常由94％的InP、5％的Au催化劑、以及1％的Te或Zn摻雜元素構成。當LCG目標生長時，爐子溫度為800℃(介質)，並且將LCG目標放在爐子上遊端上。發射Nd:YAG雷射器的脈衝(波長為1064nm)持續10分鐘。在這種情況下，毫微線集中在爐子冷位置的下遊端上。參見Nature(自然)409，66-69(2001)。
(g)ZnO毫微棒在60℃的125mL甲醇內熔化約29.5g(0.13mol)乙酸鋅二水合物(ZnOCOCH3-2H2O)，然後把熔化14.8g(0.23mol)氫氧化鉀(KOH)的溶液添加到65ml甲醇，從而形成ZnO毫微棒。在60℃下攪拌反應混合物持續幾天。如果在幾天內沉澱毫微棒，則用甲醇清洗沉澱，並且以5500rpm離心分離持續30分鐘。使用乙二醇對水之比為2∶1的溶劑稀釋毫微粒子並且變成溶液，所述毫微粒子是通過上述步驟產生的合成材料。通過熟化溶液持續約三天，形成直徑為15-30nm和長度為200-300nm的毫微棒。另一方面，通過CVD也能形成毫微線。參見Nano Letter，3(8)，1097-1101(2003)。
通過普通溼化學方法使用包含毫微粒子的膠體溶液形成毫微粒子。參見Langmuir，1998，Vol.14，P.226。例如，通過把已經形成的毫微線或毫微帶放入乙醇，然後使用超聲波均勻地混合它們，可以製備包含毫微粒子的膠體溶液。
很少量毫微粒子膠體溶液流入PDMS高分子模型200的進口210。在這種情況下，PDMS高分子模型200的壓印線230排列在P型毫微粒子線120a或N型毫微粒子線120b內，以便沿著線120a或120b形成P型毫微層125或N型毫微層126，如圖5中所示。在這種情況下，優選地，毫微層125和126彼此分開達到預定間隙，例如達到單位像素的節距。
接著，在室溫下乾燥流體。對於快速乾燥操作而言，優選地，在適當溫度下(不是非常高)執行熱處理。結果，形成圖5中所示的多個毫微層125和126。
接著，如圖4中所示，模製毫微層125和126以便形成位於發射區10和非發射區20內的TFT半導體有源層121、122、123和124。接著，執行後面過程以便形成具有圖3結構的OLED。
毫微TFT的結構不需要是如圖3中的疊層結構。柵極141、142、143和144可以形成在襯底100的緩衝層110上，柵極絕緣層150可以形成以覆蓋它們，並且如圖5中所示的毫微層125和126可以形成在柵極絕緣層150上。
通過各種方法可以形成如圖5中所示的毫微層125和126。作為實例，通過經由使用襯底上的PDMS高分子模型進行壓印的Amine處理，然後通過經由公知的噴墨印刷方法進行圖5中所示的模製，可以形成毫微層125和126。在噴墨印刷方法中，可以形成寬度達到20微米的圖案。同樣，作為另一實例，通過雷射誘導熱成像(LITI)方法可以形成毫微層125和126。
現在轉向圖7A-10，圖7A-7C圖解了通過LITI方法形成如圖5中所示的模製毫微層的方法，圖8圖解了圖7A-7C所示方法中的施主薄片的橫截面。圖9A和圖9B圖解了製造施主薄片方法的實例，以及圖10圖解了通過圖9A和圖9B中所示方法製造的施主薄片的平面。
首先，在通過LITI方法形成毫微層的方法中，使用圖8中所示的施主薄片300。在薄膜310上排列施主薄片300的毫微線330以便平行於它們的縱向，從而形成傳輸層320。
薄膜310包括底膜312和光熱轉換(LTHC)層314。聚烯烴基樹脂可以用作底膜312。通過攪拌丙烯內的碳可以把LTHC層314塗覆在底膜312上，但不局限於此。LTHC層314可以是一種層，其通過把雷射轉換成熱並加熱傳輸層320來轉移傳輸層320，或者引起雷射燒蝕。
通過圖9A和圖9B中所示的方法可以製造施主薄片300。在存有溶液351例如水的儲水器350內混合多個毫微線330。在這種情況下，毫微線330可以是如上所述的P型毫微線或N型毫微線。這些毫微線330以漂浮狀態在不規則方向上排列在溶液351上。
如果在這種情形下，使用對齊棒352把溶液351表面上的毫微線330推向一側，毫微線330被推向對齊棒352並且集中在一側。由於毫微線一般直徑或厚度約為30nm並且長度為40-50.m，因此它們的縱橫比非常高。因此，集中的毫微線330約在一個方向上對齊，並且對齊方向平行於毫微線330的縱向。
如果在這種情形下，如圖9B中所示，把薄膜310連續地提供在儲水器350內，並且同時把毫微線330粘附在薄膜310的表面上，可以製造圖8和圖10中所示的施主薄片300。換句話說，把多個滾筒353安裝在儲水器350內，薄膜310使用滾筒353貫穿儲水器350。在這種情況下，如圖8中所示，薄膜310由底膜312和形成在底膜312上的LTHC層314構成。薄膜310允許LTHC層314貫穿儲水器350，以便毫微線330粘結到LTHC層314，並且LTHC層314放置在毫微線330的方向上。
當毫微線330通過儲水器350粘結到LTHC層314時，由於毫微線330集中在儲水器350的一側，因此它們大約在一個方向上對齊。即使這些毫微線330粘結到薄膜310的LTHC層314，仍能保持它們的對齊狀態。乾燥對齊毫微線330的薄膜310，並且切割成預定長度，如圖10中所示，可以製造使毫微線330在一個方向上對齊的施主薄片300。
在製造施主薄片300的方法中，由於按照直線把薄膜310提供給儲水器350，因此可以執行卷對卷(Roll-to-Roll)處理，然後，可以製造許多施主薄片300。結果，可以提高生產率。
如圖7A中所示，施主薄片300位於形成緩衝層110的襯底100上。如圖7B中所示，施主薄片300和襯底100彼此疊壓並且彼此臨時粘接在一起。如果在這種情形下，雷射束髮射到形成圖案的預定部分上，施主薄片300和襯底100彼此分開，如圖7C中所示，預定圖案形成在襯底100上。因此，如圖5中所示，可以形成P型毫微層125和N型毫微層126之一。如果在對齊另一形狀的毫微線的施主薄片被轉移一行的情形下執行雷射形成圖案，可以形成另一毫微層。這樣，如圖5中所示，沿著毫微粒子120形成毫微層125和126，進行圖案化以形成圖4中所示的有源層圖案，並且通過執行後續程序，例如製造TFT的程序和製造OLED的程序，如圖3中所示，可以製造OLED顯示器。可以使用一般轉移方法，即通過給形成在施主薄膜內的預定圖案施加壓力在襯底上形成圖案，也可使用LITI方法。
如圖5中所示，沿著毫微線120形成毫微層125和126，並且進行圖案化，從而形成圖4中所示的有源層。然而，本發明不局限於此，並且可以將圖4中所示的有源層圖案化，而不形成圖5中所示的毫微層125和126。
也就是，在圖6A和圖6B所示的方法中，把壓印線230形成圖案，其大小相當於有源層，從而只在部分壓印線230內形成毫微層，即使在噴墨印刷方法中，噴嘴也沿著相應毫微粒子線移動，從而只在部分預定有源層內形成毫微層。另外，即使在包括圖7A-7C所示LITI方法的轉移方法中，也可只在部分相應有源層內形成毫微層，從而形成有源層。
如圖4和圖5中所示，P型毫微粒子線120a和N型毫微粒子線120b可以交替排列成彼此平行。另外，如圖11中所示，P型毫微粒子線120a和N型毫微粒子線120b可以排列成彼此交叉。在這種情況下，驅動TFT的有源層121可以是P型，而開關TFT的有源層122可以是N型，但不局限於此，可以根據單位像素的選擇驅動電路的設計而變化。
如上所述，布置在發射區10和非發射區20內的TFT中的同類型TFT以這樣的方式布置，即至少它們的溝道區的縱向彼此平行。也就是，如圖4中所示，可以把驅動TFT 11的有源層121和CMOS TFT 21的P型TFT 23的有源層124排列和安置成彼此平行，有源層124是P型TFT 23的有源層，開關TFT 12的有源層122和CMOS TFT 21的N型TFT 22的有源層123排列和安置成彼此平行，有源層123是N型TFT 22的有源層。另外，如圖11中所示，P型和N型可以排列和安置成彼此交叉。
即使當P型毫微粒子線120a和N型毫微粒子線120b排列和安置成彼此交叉時，也可以使用上述方法。也就是，在圖6A和圖6B所示的方法中，在壓印線230內執行圖案化，從而只在部分壓印線230內形成毫微層。
即使在噴墨印刷方法中，噴嘴也沿著相應毫微粒子線移動，從而只在部分預定有源層內形成毫微層。另外，即使在包括圖7A-7C所示LITI方法的轉移方法中，只在部分相應有源層內形成毫微層，從而形成有源層。
本發明不局限於OLED顯示器，而是可以應用於具有TFT的各種平板顯示器，例如液晶顯示器(LCD)、無機發光二極體、以及LED。
如上所述，本發明具有下列效果。第一，通過在TFT的溝道內使用毫微粒子，在室溫或低溫下可以製造TFT，包括TFT的平板顯示器，尤其是有機發光二極體(OLED)顯示器。第二，結果，具有低耐熱性的塑料材料可以用在平板顯示器內，尤其是OLED顯示器內。因此，本發明更有利於製造柔性平板顯示器。第三，使用排列在縱向上的毫微粒子來形成溝道，以便可以進一步提高靈活性。
雖然已經參考本發明的實施例對本發明進行了具體圖示和描述，但本領域普通技術人員將能理解，其中可以進行各種形式和細節變化而不脫離由下列權利要求所定義的本發明的本質和範圍。
權利要求
1.一種薄膜電晶體，包括溝道區，所述溝道區包括縱向排列在襯底上的P型毫微粒子和/或N型毫微粒子，所述P型和/或N型毫微粒子的縱向方向平行於在襯底上隔開的P型或N型毫微粒子線。
2.如權利要求1所述的薄膜電晶體，所述P型和/或N型毫微粒子用在所述溝道區內，並且從由毫微線、毫微棒和毫微帶構成的組中選擇。
3.如權利要求1所述的薄膜電晶體，所述P型和/或N型毫微粒子是條形，所述襯底是柔性的。
4.一種裝置，包括排列在襯底上的P型薄膜電晶體，所述P型薄膜電晶體包括溝道區，所述溝道區包括縱向排列的P型毫微粒子；以及排列在襯底上的N型薄膜電晶體，所述N型薄膜電晶體包括溝道區，所述溝道區包括縱向排列的N型毫微粒子，其中所述P型毫微粒子和N型毫微粒子各自的縱向方向平行於在襯底上隔開的各個P型和N型毫微粒子線。
5.如權利要求4所述的裝置，所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線排列成彼此平行，所述襯底和所述裝置是柔性的。
6.如權利要求4所述的裝置，所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線排列成彼此交叉。
7.如權利要求4所述的裝置，所述P型和N型毫微粒子之一從由毫微線、毫微棒和毫微帶構成的組中選擇。
8.如權利要求4所述的裝置，所述P型和N型毫微粒子線之一是條形。
9.一種平板顯示器，包括襯底；發射區，所述發射區包括排列在所述襯底上的多個像素；以及排列在各個像素內的多個選擇驅動電路，每個選擇驅動電路包括薄膜電晶體，其中所述薄膜電晶體包括溝道區，所述溝道區包括縱向排列的毫微粒子，所述毫微粒子的縱向方向平行於在所述襯底上隔開的毫微粒子線。
10.如權利要求9所述的平板顯示器，其中所述毫微粒子線包括P型毫微粒子線和N型毫微粒子線，所述P型和N型毫微粒子線分別排列成彼此平行，每個選擇驅動電路的薄膜電晶體的毫微粒子是P型毫微粒子和N型毫微粒子之一，沿著所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線分別排列所述P型毫微粒子和N型毫微粒子。
11.如權利要求10所述的平板顯示器，其中所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線排列成彼此平行。
12.如權利要求11所述的平板顯示器，其中所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線交替排列。
13.如權利要求10所述的平板顯示器，其中所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線排列成彼此交叉。
14.如權利要求9所述的平板顯示器，還包括連接到所述選擇驅動電路的CMOS薄膜電晶體，所述CMOS薄膜電晶體包括排列在所述襯底上的P型薄膜電晶體，所述P型薄膜電晶體包括溝道區，所述溝道區包括縱向排列的P型毫微粒子；以及排列在所述襯底上的N型薄膜電晶體，所述N型薄膜電晶體包括溝道區，所述溝道區包括縱向排列的N型毫微粒子，所述P型毫微粒子和N型毫微粒子各自的縱向方向平行於在所述襯底上隔開的各個P型和N型毫微粒子線。
15.如權利要求14所述的平板顯示器，其中所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線排列成彼此平行。
16.如權利要求15所述的平板顯示器，其中所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線交替排列。
17.如權利要求14所述的平板顯示器，其中所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線排列成彼此交叉。
18.如權利要求9所述的平板顯示器，還包括排列在每個像素內的有機發光二極體，所述有機發光二極體電連接到所述選擇驅動電路。
19.如權利要求9所述的平板顯示器，至少所述P型或N型毫微粒子之一從由毫微線、毫微棒和毫微帶構成的組中選擇。
20.如權利要求10所述的平板顯示器，所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線是條形。
21.一種平板顯示器，包括發射區，所述發射區包括P型薄膜電晶體和N型薄膜電晶體之一；以及非發射區，所述非發射區包括P型薄膜電晶體和N型薄膜電晶體之一，所述發射區內的P型薄膜電晶體的溝道區的縱向方向平行於所述非發射區內的P型薄膜電晶體的溝道區，而所述發射區內的N型薄膜電晶體的溝道區的縱向方向平行於所述非發射區內的N型薄膜電晶體的溝道區。
22.如權利要求21所述的平板顯示器，所述P型薄膜電晶體的每個溝道區的縱向方向平行於所述N型薄膜電晶體的每個溝道區的縱向方向。
23.如權利要求21所述的平板顯示器，所述P型薄膜電晶體的每個溝道區的縱向方向和所述N型薄膜電晶體的每個溝道區的縱向方向彼此交叉。
24.如權利要求21所述的平板顯示器，所述每個薄膜電晶體的溝道區包括毫微粒子。
25.如權利要求24所述的平板顯示器，所述毫微粒子從由毫微線、毫微棒和毫微帶構成的組中選擇。
26.如權利要求21所述的平板顯示器，所述發射區還包括多個有機發光二極體。
27.一種製造薄膜電晶體的方法，包括隔開多個毫微粒子線；在所述毫微粒子線上形成毫微層，每個毫微粒子線包括一種毫微粒子；以及通過使所述毫微層形成圖案而形成有源層。
28.如權利要求27所述的方法，其中所述毫微粒子線包括P型毫微粒子線和N型毫微粒子線，而所述毫微層包括P型毫微層和N型毫微層，並且沿著所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線分別排列所述P型毫微層和N型毫微層。
29.如權利要求27所述的方法，其中所述每個毫微粒子的縱向方向平行於所述每個毫微層的縱向方向。
30.如權利要求27所述的方法，其中所述毫微粒子從由毫微線、毫微棒和毫微帶構成的組中選擇。
31.如權利要求27所述的方法，其中所述毫微粒子線是條形。
32.如權利要求27所述的方法，形成所述毫微層包括沿著所述毫微粒子線施加溶液，所述溶液包括P型毫微粒子和N型毫微粒子之一；以及乾燥塗覆的溶液。
33.如權利要求27所述的方法，形成所述毫微層包括形成施主薄片，所述施主薄片包括對齊的P型毫微粒子和對齊的N型毫微粒子之一；在襯底上對齊所述施主薄片，所述襯底是受主；沿著所述毫微粒子線把雷射束髮射在所述施主薄片上，使得所述毫微粒子根據由雷射束形成的圖案從所述施主薄片轉移到所述襯底上；以及從所述襯底分離所述施主薄片。
34.如權利要求33所述的方法，形成所述施主薄片包括製備薄膜，所述薄膜在其一側上包括光熱轉換層；製備儲水器，以便P型毫微粒子和N型毫微粒子之一漂浮在所述儲水器內的溶液中；將所述毫微粒子集中在所述儲水器的一側上；使所述薄膜能穿過所述儲水器內的溶液，以便所述毫微粒子粘附到所述薄膜的光熱轉換層；以及乾燥所述薄膜。
35.一種製造平板顯示器的方法，包括提供包括發射區的平板顯示器，所述發射區包括多個像素和一個選擇驅動電路，所述選擇驅動電路包括薄膜電晶體，所述薄膜電晶體包括排列在每個像素內的半導體有源層；隔開多個毫微粒子線；在所述毫微粒子線之一上形成毫微層，每個毫微粒子線包括一種毫微粒子；以及通過使所述毫微層形成圖案而形成有源層。
36.如權利要求35所述的方法，每個毫微粒子線包括P型毫微粒子線和N型毫微粒子線之一，而每個毫微層包括P型毫微層和N型毫微層之一，並且沿著所述P型毫微粒子線和N型毫微粒子線分別形成所述P型毫微層和N型毫微層。
37.如權利要求35所述的方法，其中所述每個毫微粒子的縱向方向平行於相應毫微層的縱向方向。
38.如權利要求35所述的方法，其中所述毫微粒子從由毫微線、毫微棒和毫微帶構成的組中選擇。
39.如權利要求35所述的方法，其中所述多個毫微粒子線是條形。
40.如權利要求35所述的方法，形成所述毫微層包括沿著所述毫微粒子線施加溶液，所述溶液包括P型毫微粒子和N型毫微粒子之一；以及乾燥施加的溶液。
41.如權利要求35所述的方法，形成所述毫微層包括形成施主薄片，所述施主薄片包括對齊的P型毫微粒子和N型毫微粒子之一；在襯底上對齊所述施主薄片，所述襯底用作所述毫微粒子的受主；沿著所述毫微粒子線把雷射束髮射在所述施主薄片上，使得所述毫微粒子暴露給所述雷射束以便從所述施主薄片轉移到所述襯底上；以及從所述襯底分離所述施主薄片。
42.如權利要求35所述的方法，所述施主薄片的形成包括製備薄膜，所述薄膜在其一側上包括光熱轉換層；製備包括溶液的儲水器，所述溶液包括P型毫微粒子和N型毫微粒子之一；將所述溶液內的毫微粒子集中到對齊棒；使所述薄膜浸入所述儲水器內的溶液中，使得所述毫微粒子粘附到所述薄膜的光熱轉換層；以及乾燥所述薄膜。
43.如權利要求42所述的方法，所述薄膜形成為捲筒形狀，並且穿過所述儲水器內的溶液連續地滾動。
44.如權利要求35所述的方法，每個像素包括有機發光二極體，所述有機發光二極體包括電連接到所述選擇驅動電路的電極。
45.一種製造施主薄片的方法，所述方法包括製備薄膜，所述薄膜的一側由光熱轉換層構成；製備包括溶液的儲水器，所述溶液包括P型毫微粒子和N型毫微粒子之一；將所述毫微粒子集中到一側；使所述薄膜能穿過所述儲水器內的溶液，以便所述毫微粒子粘附到所述薄膜的光熱轉換層；以及乾燥所述薄膜。
46.如權利要求45所述的方法，所述薄膜形成為捲筒形狀，並且穿過所述儲水器內的溶液連續地滾動。
全文摘要
一種柔性平板顯示器，其中毫微粒子用於TFT的有源層，襯底是柔性的並且可以在室溫下製造，平板顯示器具有同樣的TFT，一種製造TFT的方法，一種製造平板顯示器的方法，以及一種製造施主薄片的方法。在製造顯示器內的TFT中，施主薄片用來把毫微粒子從薄片轉移到襯底。薄膜電晶體放置在襯底上並且包括溝道區，所述溝道區至少具有一個縱向排列的P型或N型毫微粒子，其中所述P型或N型毫微粒子的縱向方向平行於在襯底上隔開的P型或N型毫微粒子線。
文檔編號H05B33/00GK1661813SQ20041008192
公開日2005年8月31日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年2月26日
發明者徐旼徹, 楊南喆, 具在本, 李乙浩, 鄭昊均, 金慧東 申請人:三星Sdi株式會社