[go: up one dir, main page]

CN104377303B - 一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置 - Google Patents

一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104377303B
CN104377303B CN201410505119.4A CN201410505119A CN104377303B CN 104377303 B CN104377303 B CN 104377303B CN 201410505119 A CN201410505119 A CN 201410505119A CN 104377303 B CN104377303 B CN 104377303B
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
thin film
organic
insulating layer
semiconductor layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410505119.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104377303A (zh
Inventor
黄维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN201410505119.4A priority Critical patent/CN104377303B/zh
Priority to US14/770,302 priority patent/US9887358B2/en
Priority to PCT/CN2015/070499 priority patent/WO2016045255A1/zh
Publication of CN104377303A publication Critical patent/CN104377303A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104377303B publication Critical patent/CN104377303B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/58—Dopants or charge transfer agents
    • C09K19/582—Electrically active dopants, e.g. charge transfer agents
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/466—Lateral bottom-gate IGFETs comprising only a single gate
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
    • H10K10/471—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics the gate dielectric comprising only organic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
    • H10K10/474—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics the gate dielectric comprising a multilayered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
    • H10K10/488—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions the channel region comprising a layer of composite material having interpenetrating or embedded materials, e.g. a mixture of donor and acceptor moieties, that form a bulk heterojunction
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/80—Constructional details
    • H10K10/82—Electrodes
    • H10K10/84—Ohmic electrodes, e.g. source or drain electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/125—Active-matrix OLED [AMOLED] displays including organic TFTs [OTFT]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/125—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using electrolytic deposition e.g. in-situ electropolymerisation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/191—Deposition of organic active material characterised by provisions for the orientation or alignment of the layer to be deposited
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/731—Liquid crystalline materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2219/00—Aspects relating to the form of the liquid crystal [LC] material, or by the technical area in which LC material are used
    • C09K2219/03—Aspects relating to the form of the liquid crystal [LC] material, or by the technical area in which LC material are used in the form of films, e.g. films after polymerisation of LC precursor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

本发明涉及薄膜晶体管制备技术领域，公开了一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置。所述有机薄膜晶体管的有机半导体层形成在各向异性的绝缘层上，保证了有机半导体层具有高有序度的晶化方向，并使得有机半导体层具有特定的取向，能够提高载流子迁移率，提升有机薄膜晶体管的性能。而且制备所述绝缘层的工艺具备工艺简单、可大面积化、成本低廉等优势，制得的各向异性绝缘层厚度较薄，由于没有机械摩擦，也不存在摩擦产生的颗粒导致的不良。

Description

一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置
技术领域
本发明涉及薄膜制备技术领域，特别是涉及一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置。
背景技术
有机薄膜晶体管(Organic Thin Film Transistor，简称OTFT)是采用有机半导体材料作为有源层，其包括：基板、栅电极、栅绝缘层、有机半导体层、源电极和漏电极。OTFT一般可分为底栅底接触、底栅顶接触、顶栅底接触、顶栅顶接触四种结构，其中，底栅结构是指栅电极位于有机半导体层下方，顶栅结构是指栅电极位于有机半导体上方，底接触结构是指有机半导体层位于源电极和漏电极上方，顶接触结构是指有机半导体层位于源电极和漏电极下方。例如：底栅顶接触结构就是在栅电极和有机半导体层之间形成栅绝缘层，而源电极和漏电极完全沉积在有机半导体层上面，如图1所示；底栅底接触结构就是在栅电极与源电极和漏电极之间形成栅绝缘层，有机半导体层沉积在源电极和漏电极，以及栅绝缘层上面，如图2所示。
用同种材料形成时，底接触结构OTFT比顶接触结构OTFT的欧姆接触电阻小，场效应迁移率高，在一般的OTFT器件中都采用底接触结构OTFT。相对于顶接触结构OTFT，底接触结构OTFT更容易制造出高分辨率的显示装置，在高分辨率OTFT显示装置中多采用底接触结构OTFT。同时，底接触结构OTFT与目前量产的a-Si TFT非常相似，对生产设备的再利用率也很高，已成为OTFT研究和应用领域的一个重点发展结构。
影响OTFT器件性能的因素很多，栅绝缘层与有机半导体层之间形成的界面特性是影响OTFT器件性能的主要因素之一。
发明内容
本发明提供一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置，用以解决在绝缘层上形成有机半导体层时，绝缘层与有机半导体层之间形成的界面特性不佳对有机薄膜晶体管性能的影响。
为解决上述技术问题，本发明提供一种有机薄膜晶体管的制备方法，包括：
形成绝缘层；
在所述绝缘层上形成有机半导体层图形，其特征在于，形成所述绝缘层的步骤包括：
形成第一薄膜，所述第一薄膜包括离子液体薄膜和液态的可聚合材料薄膜，所述可聚合材料薄膜位于离子液体薄膜下方；
分离所述离子液体薄膜中的正负离子，对所述可聚合材料薄膜的表面进行取向；
保持所述正负离子的分离，对所述可聚合材料薄膜进行聚合，形成表面具有取向的第二薄膜；
去除所述离子液体薄膜；
在所述第二薄膜上形成液晶分子薄膜，并对所述液晶分子薄膜进行聚合形成有机薄膜，所述有机薄膜与所述第二薄膜接触的界面形成与所述第二薄膜的表面配合的取向，形成各向异性的有机薄膜。
如上所述的制备方法，优选的是，所述有机半导体层与所述有机薄膜具有相同的取向。
如上所述的制备方法，优选的是，所述取向平行于源电极和漏电极的连线延伸方向。
如上所述的制备方法，优选的是，所述离子液体包括一侧链基团，所述侧链基团与空气界面的作用力大于所述可聚合材料与空气界面的作用力；
形成所述第一薄膜的步骤具体包括：
制备包括离子液体和可聚合材料的均相混合溶液；
空气环境下，形成由所述混合溶液组成的薄膜，在所述侧链基团的作用下使得离子液体位于可聚合材料的上方。
如上所述的制备方法，优选的是，所述侧链基团为氟化基团。
如上所述的制备方法，优选的是，所述离子液体为液晶相离子液体；
具体通过施加电场的方式来分离所述离子液体薄膜中的正负离子。
如上所述的制备方法，优选的是，所述可聚合材料为光聚合型材料。
如上所述的制备方法，优选的是，在形成所述绝缘层之前，还包括形成有机薄膜晶体管的栅电极；
在所述绝缘层上形成有机半导体层图形的步骤之前，还包括在所述绝缘层上形成源电极和漏电极；
然后在所述绝缘层、源电极和漏电极上形成所述有机半导体层图形。
本发明还提供一种有机薄膜晶体管，包括：
绝缘层；
位于所述绝缘层上的有机半导体层图形，其特征在于，所述绝缘层包括：
表面具有取向的第二薄膜；
位于所述第二薄膜上的有机薄膜，所述有机薄膜与所述第二薄膜接触的界面具有与所述第二薄膜的表面配合的取向，形成各向异性的有机薄膜，所述有机薄膜为液晶高分子薄膜。
如上所述的有机薄膜晶体管，优选的是，所述有机半导体层与所述有机薄膜具有相同的取向。
如上所述的有机薄膜晶体管，优选的是，所述取向平行于源电极和漏电极的连线延伸方向。
如上所述的有机薄膜晶体管，优选的是，所述有机薄膜晶体管还包括：
栅电极，所述绝缘层位于所述栅电极上；
位于所述绝缘层上的源电极和漏电极；
所述有机半导体层图形位于所述绝缘层、源电极和漏电极上。
本发明还提供一种阵列基板，其包括如上所述的有机薄膜晶体管。
本发明还提供一种显示装置，其包括如上所述的阵列基板。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述技术方案中，有机薄膜晶体管的有机半导体层形成在各向异性的绝缘层上，以保证有机半导体层具有高有序度的晶化方向，并使得有机半导体层具有特定的取向，能够提高载流子迁移率，提升有机薄膜晶体管的性能。而且制备所述绝缘层的工艺具备工艺简单、可大面积化、成本低廉等优势，制得的各向异性绝缘层厚度较薄，由于没有机械摩擦，也不存在摩擦产生的颗粒导致的不良。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示底栅顶接触OTFT的结构示意图；
图2表示底栅底接触OTFT的结构示意图；
图3表示本发明实施例中各向异性有机薄膜的制备方法流程图；
图4表示本发明实施例中各向异性有机薄膜的结构示意图；
图5表示本发明实施例中有机薄膜晶体管的结构示意图；
图6-图12表示本发明实施例中有机薄膜晶体管的制备过程示意图。
具体实施方式
本发明提供一种有机薄膜晶体管的制备方法，制得的各向异性绝缘层具有固定的取向，且厚度较薄，也不存在摩擦产生的颗粒导致的不良。从而在所述绝缘层上形成有机半导体层图形时，可以保证有机半导体层具有高有序度的晶化方向，并使得有机半导体层具有特定的取向，能够提高载流子迁移率，提升有机薄膜晶体管的性能。
所述制备方法利用液晶分子(有机化合物)能够按一定方向取向的特点，通过液晶分子来制备各向异性绝缘层。其中，形成绝缘层的步骤包括：在液态的可聚合材料薄膜表面上形成离子液体薄膜，通过分离离子液体薄膜中的正负离子，可以对可聚合材料薄膜的表面进行取向，并保持正负离子的分离，对可聚合材料薄膜进行聚合，形成表面具有取向的第二薄膜，从而固定住所述取向。然后去除离子液体薄膜，在所述第二薄膜上形成液晶分子薄膜，并对所述液晶分子薄膜进行聚合形成有机薄膜，所述有机薄膜与所述第二薄膜接触的界面形成与所述第二薄膜的表面配合的取向，形成各向异性的有机薄膜，所述第二薄膜和有机薄膜组成所需的各向异性绝缘层。上述步骤具备工艺简单、可大面积化、成本低廉等优势，制得的各向异性绝缘层厚度较薄，由于没有机械摩擦，也不存在摩擦产生的颗粒导致的不良。
需要说明的是，本发明中的各向异性是指物理性质随方向而不同的现象。
在对本发明的技术方案进行详细描述之前，先对本发明涉及的专业术语进行解释。
离子液体：由带正电的离子(正离子)和带负电的离子(负离子)组成，对有机和无机物都有良好的溶解性能，具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可以循环利用。1996年Bonhote P.和Dias A.采用固定阴离子，即改变咪唑分子上不同的取代基的方法，系统的合成了一系列离子液体。
液晶：是相态的一种。液晶相要具有特殊形状分子组合才会产生，它们可以流动，又拥有结晶的光学性质，而且对电磁场敏感。液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。
下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供一种有机薄膜晶体管的制备方法，包括：
形成绝缘层；
在所述绝缘层上形成有机半导体层图形，其中，如图3所示，形成所述绝缘层的步骤包括：
步骤S1、形成第一薄膜，所述第一薄膜包括离子液体薄膜和液态的可聚合材料薄膜，所述可聚合材料薄膜位于离子液体薄膜下方；
步骤S2、分离所述离子液体薄膜中的正负离子，对所述可聚合材料薄膜的表面进行取向；
步骤S3、保持所述正负离子的分离，对所述可聚合材料薄膜进行聚合，形成表面具有取向的第二薄膜；
步骤S4、去除所述离子液体薄膜；
步骤S5、在所述第二薄膜上形成液晶分子薄膜，并对所述液晶分子薄膜进行聚合形成有机薄膜，所述有机薄膜与所述第二薄膜接触的界面形成与所述第二薄膜的表面配合的取向，形成各向异性的有机薄膜。
优选地，所述有机半导体层与所述有机薄膜具有相同的取向。
OTFT在工作状态下，载流子从源电极传输到漏电极，或从漏电极传输到源电极，优选的，本发明实施例设置有机半导体层的取向平行于源电极和漏电极的连线延伸方向，当然，本发明所述的平行并非绝对的平行，只要二者大致平行即可，有机半导体层的取向与源电极和漏电极的连线延伸方向在一定角度范围内波动，优选的，角度范围为±5°也为本发明保护范围，以提升OTFT的电学特性。
通过上述步骤形成的绝缘层具有固定取向，可以保证形成在其上的有机半导体层具有高有序度的晶化方向，并使得有机半导体层具有特定的取向，能够提高载流子迁移率，提升有机薄膜晶体管的性能。
相应的，结合图4所示，通过上述步骤形成的有机薄膜晶体管包括形成各向异性绝缘层和位于所述绝缘层上的有机半导体层图形6。其中，所述绝缘层包括第二薄膜103和位于第二薄膜103上的有机薄膜105，有机薄膜105为液晶高分子薄膜。第二薄膜103为高分子薄膜，表面具有取向，使得形成在其上的液晶分子也发生取向，从而液晶分子聚合形成的有机薄膜105与第二薄膜103接触的界面具有与第二薄膜103的表面配合的取向，形成各向异性的有机薄膜105，即有机薄膜105具有固定的取向。所述各向异性绝缘层由第二薄膜103和有机薄膜105组成。
对于底栅底接触OTFT，所述各向异性绝缘层具体为栅绝缘层。
下面以底栅底接触OTFT为例，来具体介绍本发明实施例中有机薄膜晶体管的制备方法。
结合图5所示，底栅底接触OTFT的制备方法包括：
在一衬底基板100上形成栅电极3；
在栅电极3上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成源电极4和漏电极5；
在所述栅绝缘层、源电极4和漏电极5上形成有机半导体层图形6。
其中，在所述栅电极上形成栅绝缘层的步骤包括：
步骤a、在所述栅电极上形成第一薄膜，所述第一薄膜包括离子液体薄膜和液态的可聚合材料薄膜，所述可聚合材料薄膜位于所述栅电极和离子液体薄膜之间；
所述可聚合材料具体可以为光聚合型材料，如：感光树脂或感光单体。
步骤b、分离所述离子液体薄膜中的正负离子，对所述可聚合材料薄膜的表面进行取向；
步骤c、保持所述正负离子的分离，对所述可聚合材料薄膜进行聚合，形成表面具有取向的第二薄膜；
其中，第二薄膜为高分子薄膜。
步骤d、去除所述离子液体薄膜；
步骤e、在所述第二薄膜上形成液晶分子薄膜，并对所述液晶分子薄膜进行聚合形成有机薄膜，所述有机薄膜与所述第二薄膜接触的界面形成与所述第二薄膜的表面配合的取向，形成各向异性的有机薄膜，所述有机薄膜为液晶高分子薄膜。
通过上述步骤制得的栅绝缘层具有特定的取向，且厚度较薄，由于没有机械摩擦，也不存在摩擦产生的颗粒导致的不良。而且具备制作工艺简单、实现大面积化各向异性栅绝缘层的制备、成本低廉等优势。在所述栅绝缘层上形成有机半导体层时，可以保证有机半导体层具有高有序度的晶化方向，并使得有机半导体层具有特定的取向，能够提高载流子迁移率，提升OTFT的性能。
如图5所示，通过本发明实施例中的制备方法制得的底栅底接触有机薄膜晶体管包括依次形成在衬底基板100上的栅电极3、各向异性栅绝缘层、源电极4和漏电极5，以及有机半导体层图形6。所述栅绝缘层包括位于栅电极3上的第二薄膜103和位于第二薄膜103上的有机薄膜105。有机薄膜105为液晶高分子薄膜。第二薄膜103为高分子薄膜，表面具有取向，使得形成在其上的液晶分子也发生取向，从而液晶分子聚合形成的有机薄膜105与第二薄膜103接触的界面具有与第二薄膜103的表面配合的取向，形成各向异性的有机薄膜105，即有机薄膜105具有高的有序度。所述各向异性栅绝缘层由第二薄膜103与有机薄膜105组成。而形成在所述栅绝缘层上的有机半导体层6与有机薄膜105具有相同的取向，其中，所述取向平行于源电极4和漏电极5的连线延伸方向，当OTFT在工作状态下，载流子从源电极4传输到漏电极5，或从漏电极5传输到源电极4，有机半导体层6的取向可以增加载流子的迁移率，提升OTFT的电学特性。
由于底栅底接触OTFT更容易制造出高分辨率的显示装置，通常用于高分辨率OTFT显示装置中。
在一个具体的实施方式中，制备各向异性绝缘层的第一薄膜使用的离子液体包括一侧链基团，如氟化基团，所述侧链基团与空气界面的作用力大于可聚合材料与空气界面的作用力。
则形成第一薄膜的步骤具体包括：
制备包括离子液体和可聚合材料的均相混合溶液；
空气环境下，形成由所述混合溶液组成的薄膜，在所述侧链基团的作用下使得离子液体位于可聚合材料的上方。
为了有利于所述混合溶液的成膜，还可以在所述混合溶液中添加成膜剂。
上述步骤通过一次成膜工艺直接形成所需的第一薄膜，即，第一薄膜的可聚合材料薄膜位于离子液体薄膜下方，简化了第一薄膜的制作工艺。
当然，也可以先通过旋涂、印刷、转印等成膜工艺形成可聚合材料薄膜，然后再通过旋涂、印刷、转印等成膜工艺在可聚合材料薄膜上形成离子液体薄膜，来形成所需的第一薄膜。
在形成第一薄膜后，通过分离离子液体薄膜中的正负离子来对可聚合材料薄膜的表面进行取向。优选的，所述离子液体可以为液晶相离子液体，由于液晶对电磁场敏感，则可以通过施加电场的方式来分离所述离子液体薄膜中的正负离子，易于实现正负离子的分离。
相应地，可以保持所述电场，进而保持可聚合材料表面的取向，并对可聚合材料薄膜进行聚合，形成表面具有取向的第二薄膜，从而固定住所述取向。其中，所述第二薄膜为高分子薄膜。
下面以底栅底接触OTFT的制备过程为例，来具体说明本发明中有机薄膜晶体管的制备方法。
结合图5-图12所示，底栅底接触OTFT的制备过程包括：
步骤200、如图6所示，制备包括离子液体和可聚合材料的均相混合溶液，所述离子液体为液晶相离子液体，包括正离子1和负离子2。所述可聚合材料为感光树脂。所述离子液体还具有氟化基团，所述氟化基团与空气界面的作用力大于所述可聚合材料与空气界面的作用力；
步骤201、空气环境下，在形成有栅电极3的衬底基板100上形成所述混合溶液的薄膜，在所述氟化基团的作用下使得离子液体位于可聚合材料的上方，形成第一薄膜。所述第一薄膜包括离子液体薄膜102，和位于离子液体薄膜102下方的可聚合材料薄膜101，如图7所示；
其中，形成栅电极3的步骤包括：
提供一衬底基板100，在衬底基板100上形成由栅金属层组成的栅电极3的图形。其中，衬底基板100可为玻璃基板、石英基板或有机树脂基板。
具体地，可以采用溅射或热蒸发的方法在衬底基板100上沉积一层厚度为的栅金属层，栅金属层可以是Cu，Al，Ag，Mo，Cr，Nd，Ni，Mn，Ti，Ta，W等金属以及这些金属的合金，栅金属层可以为单层结构或者多层结构，多层结构比如Cu\Mo,Ti\Cu\Ti，Mo\Al\Mo等。在栅金属层上涂覆一层光刻胶，采用掩膜板对光刻胶进行曝光，显影，使光刻胶形成光刻胶不保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于栅电极3的所在区域，光刻胶不保留区域对应于其他区域；通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶不保留区域的栅金属薄膜，剥离剩余的光刻胶，形成栅电极3。
形成栅电极3后，通过旋涂、印刷或转印等成膜工艺在衬底基板100上形成均相混合溶液的薄膜，所述混合溶液包括离子液体、可聚合材料和成膜剂。所述离子液体具有氟化基团，在所述氟化基团的作用下使得离子液体位于可聚合材料的上方，形成第一薄膜。所述第一薄膜包括离子液体薄膜102和位于离子液体薄膜102和栅电极3之间的可聚合材料薄膜101。
步骤202、施加一定方向的电场，分离离子液体薄膜102中的正离子1和负离子2，对可聚合材料薄膜101表面进行取向，如图8所示，所述取向平行于源电极和漏电极的连线延伸方向；
步骤203、保持所述电场，用紫外线照射可聚合材料薄膜101，对可聚合材料进行聚合，形成第二薄膜103，结合图9和图10所示，第二薄膜103为高分子薄膜；
步骤204、通过溶剂去除离子液体薄膜102，结合图9和图10所示。
本步骤比较关键，对于某些用于绝缘功能的有机薄膜，离子液体的残留将使得绝缘性能劣化。
洗下来的离子液体去除溶剂后，原理上还可重复利用。
步骤205、在第二薄膜103上形成液晶分子薄膜104，并用紫外线照射液晶分子薄膜104，对液晶分子薄膜104进行聚合，形成有机薄膜105，结合图11和图12所示。其中，有机薄膜105与第二薄膜103接触的界面形成与第二薄膜103的表面配合的取向，形成各向异性的有机薄膜105。有机薄膜105为液晶高分子薄膜。
该步骤的具体原理为：
制备有机薄膜105的液晶分子形成在表面具有取向的第二薄膜103上时，也会发生取向，所述液晶分子聚合形成的有机薄膜105与第二薄膜103接触的界面形成与第二薄膜103的表面配合的取向。
步骤206、结合图5所示，在有机薄膜105上形成源电极4和漏电极5。
具体地，可以在经过步骤205的衬底基板100上采用磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法沉积一层厚度约为的源漏金属层，源漏金属层可以是Cu，Al，Ag，Mo，Cr，Nd，Ni，Mn，Ti，Ta，W等金属以及这些金属的合金。源漏金属层可以是单层结构或者多层结构，多层结构比如Cu\Mo，Ti\Cu\Ti，Mo\Al\Mo等。
在源漏金属层上涂覆一层光刻胶，采用掩膜板对光刻胶进行曝光，显影，使光刻胶形成光刻胶不保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于源电极4和漏电极5的所在区域，光刻胶不保留区域对应于其他区域；通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶不保留区域的源漏金属薄膜，剥离剩余的光刻胶，形成源电极4和漏电极5。
步骤207、如图5所示，在有机薄膜105、源电极4和漏电极5上形成有机半导体层图形6。
其中，由于位于有机半导体层下方的绝缘层取向的诱导作用，使得位于有机薄膜105上的有机半导体层6与有机薄膜105具有相同的取向，所述取向平行于源电极4和漏电极5的连线延伸方向，当OTFT在工作状态下，载流子从源电极4传输到漏电极5，或从漏电极5传输到源电极4，有机半导体层6的取向可以增加载流子的迁移率，提升OTFT的电学特性。
具体地，可以在经过步骤206的衬底基板100上采用磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法沉积一层厚度约为的有机半导体层，其中，有机半导体层的材料可以为并五苯、三苯基胺等有机小分子，也可以为聚乙炔型、聚芳型等有机高分子。
在有机半导体层上涂覆一层光刻胶，采用掩膜板对光刻胶进行曝光，显影，使光刻胶形成光刻胶不保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于有机半导体层图形6的所在区域，光刻胶不保留区域对应于其他区域；通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶不保留区域的源漏金属薄膜，剥离剩余的光刻胶，形成有机半导体层图形6。由于有机薄膜105具有固定的取向，保证了形成在有机薄膜105上的有机半导体层图形6具有高有序度的晶化方向，提高了OTFT的性能。
通过上述步骤即可制备性能良好的有机薄膜晶体管。
具体可以采用光学二向色性(UV/IR/可见光)对本发明制备的栅绝缘层的各向异性进行验证，具体如下：
对本发明制备的各向异性绝缘层，通过其UV吸收光谱强度作为量化指标，获取栅绝缘层在平行和垂直于其取向方向上UV吸收光谱强度比，该比值典型地在1.0～1.2之间，具有较好的各向异性特性。
对于底栅底接触OTFT，其工作状态下，载流子在沟道的传导区域集中于栅极绝缘层与源漏电极接触的十几到几十个分子层宽度内。因此，各向异性栅绝缘层的质量好坏直接影响了有机薄膜晶体管的性能。通过将本发明的技术方案制备底栅底接触OTFT，能够提高载流子的迁移率，使有机薄膜晶体管的工作电流增大1～2个数量级。
当然，上述技术方案也适用于其他类型的薄膜晶体管，如：顶栅顶接触薄膜晶体管、顶栅底接触、底栅顶接触，用以保证形成在绝缘层上的有机半导体层具有特定的取向(平行于源电极和漏电极的连线延伸方向)，提高载流子的迁移率，提升薄膜晶体管的电性特性，其都属于本发明的保护范围。
本发明实施例还提供一种阵列基板，其包括上述的有机薄膜晶体管。对于采用该阵列基板的显示装置，由于提高了OTFT的性能，从而可以提高显示装置的显示品质。
其中，所述有机薄膜晶体管最好为底栅底接触OTFT，能够实现高分辨率的显示装置。
本发明的技术方案中，有机薄膜晶体管的有机半导体层形成在各向异性的绝缘层上，保证了有机半导体层具有高有序度的晶化方向，提高了有机薄膜晶体管的性能。而且制备各向异性绝缘层的工艺具备工艺简单、可大面积化、成本低廉等优势，制得的各向异性绝缘层厚度较薄，由于没有机械摩擦，也不存在摩擦产生的颗粒导致的不良。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种有机薄膜晶体管的制备方法，包括：
形成绝缘层；
在所述绝缘层上形成有机半导体层图形，其特征在于，形成所述绝缘层的步骤包括：
形成第一薄膜，所述第一薄膜包括离子液体薄膜和液态的可聚合材料薄膜，所述可聚合材料薄膜位于离子液体薄膜下方；
分离所述离子液体薄膜中的正负离子，对所述可聚合材料薄膜的表面进行取向；
保持所述正负离子的分离，对所述可聚合材料薄膜进行聚合，形成表面具有取向的第二薄膜；
去除所述离子液体薄膜；
在所述第二薄膜上形成液晶分子薄膜，并对所述液晶分子薄膜进行聚合形成有机薄膜，所述有机薄膜与所述第二薄膜接触的界面形成与所述第二薄膜的表面配合的取向，形成各向异性的有机薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机半导体层与所述有机薄膜具有相同的取向。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述取向方向平行于源电极和漏电极的连线延伸方向。
4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述离子液体包括一侧链基团，所述侧链基团与空气界面的作用力大于所述可聚合材料与空气界面的作用力；
形成所述第一薄膜的步骤具体包括：
制备包括离子液体和可聚合材料的均相混合溶液；
空气环境下，形成由所述混合溶液组成的薄膜，在所述侧链基团的作用下使得离子液体位于可聚合材料的上方。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述侧链基团为氟化基团。
6.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述离子液体为液晶相离子液体；
具体通过施加电场的方式来分离所述离子液体薄膜中的正负离子。
7.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述可聚合材料为光聚合型材料。
8.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于：
在形成所述绝缘层之前，还包括形成有机薄膜晶体管的栅电极；
在所述绝缘层上形成有机半导体层图形的步骤之前，还包括在所述绝缘层上形成源电极和漏电极；
然后在所述绝缘层、源电极和漏电极上形成所述有机半导体层图形。
9.一种有机薄膜晶体管，包括：
绝缘层；
位于所述绝缘层上的有机半导体层图形，其特征在于，所述绝缘层包括：
表面具有取向的第二薄膜；
位于所述第二薄膜上的有机薄膜，所述有机薄膜与所述第二薄膜接触的界面具有与所述第二薄膜的表面配合的取向，形成各向异性的有机薄膜，所述有机薄膜为液晶高分子薄膜；
所述有机薄膜晶体管还包括：
栅电极，所述绝缘层位于所述栅电极上；
所述有机半导体层图形位于所述绝缘层上。
10.根据权利要求9所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述有机半导体层与所述有机薄膜具有相同的取向。
11.根据权利要求10所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述取向平行于源电极和漏电极的连线延伸方向。
12.根据权利要求9所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述有机薄膜晶体管还包括：
位于所述绝缘层上的源电极和漏电极；
所述有机半导体层图形位于所述绝缘层、源电极和漏电极上。
13.一种阵列基板，其特征在于，包括权利要求9-12任一项所述的有机薄膜晶体管。
14.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求13所述的阵列基板。
CN201410505119.4A 2014-09-26 2014-09-26 一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置 Expired - Fee Related CN104377303B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410505119.4A CN104377303B (zh) 2014-09-26 2014-09-26 一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置
US14/770,302 US9887358B2 (en) 2014-09-26 2015-01-12 Organic thin film transistor having aligned surfaces and method for preparing the same, array substrate and display device
PCT/CN2015/070499 WO2016045255A1 (zh) 2014-09-26 2015-01-12 一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410505119.4A CN104377303B (zh) 2014-09-26 2014-09-26 一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104377303A CN104377303A (zh) 2015-02-25
CN104377303B true CN104377303B (zh) 2017-07-21

Family

ID=52556077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410505119.4A Expired - Fee Related CN104377303B (zh) 2014-09-26 2014-09-26 一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9887358B2 (zh)
CN (1) CN104377303B (zh)
WO (1) WO2016045255A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108735901B (zh) * 2017-04-24 2021-11-12 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种有机自支撑单晶膜、其制备方法与应用
US20220045274A1 (en) * 2020-08-06 2022-02-10 Facebook Technologies Llc Ofets having organic semiconductor layer with high carrier mobility and in situ isolation

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1684286A (zh) * 2005-03-17 2005-10-19 复旦大学 以单分子层作为取向传递层的有机场效应管及其制备方法
CN1881647A (zh) * 2005-03-16 2006-12-20 精工爱普生株式会社 有机半导体装置及其制造方法、电子器件和电子设备

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9914489D0 (en) * 1999-06-21 1999-08-25 Univ Cambridge Tech Transistors
US20060188662A1 (en) * 2003-01-24 2006-08-24 Farrand Louise D Ionic mesogenic compounds
CN1588668A (zh) 2004-09-09 2005-03-02 复旦大学 有机场效应管的取向层及其形成方法和应用
JP5148211B2 (ja) * 2007-08-30 2013-02-20 出光興産株式会社 有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜発光トランジスタ
CN101425563A (zh) * 2008-12-01 2009-05-06 中国科学院微电子研究所 各向异性有机场效应管的制备方法
JP5534871B2 (ja) 2010-03-08 2014-07-02 フタムラ化学株式会社 セルロースフィルムの製造方法
TWI440701B (zh) 2010-07-23 2014-06-11 Lg Chemical Ltd 反射偏振板及顯示裝置
CN103151461A (zh) 2013-02-27 2013-06-12 京东方科技集团股份有限公司 一种有机薄膜晶体管及其制备方法和制备装置
CN103913891A (zh) 2014-03-31 2014-07-09 京东方科技集团股份有限公司 一种导光装置、背光模组及显示装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1881647A (zh) * 2005-03-16 2006-12-20 精工爱普生株式会社 有机半导体装置及其制造方法、电子器件和电子设备
CN1684286A (zh) * 2005-03-17 2005-10-19 复旦大学 以单分子层作为取向传递层的有机场效应管及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016045255A1 (zh) 2016-03-31
US20160380200A1 (en) 2016-12-29
CN104377303A (zh) 2015-02-25
US9887358B2 (en) 2018-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI286386B (en) Transistor, wiring board, display and electronic equipment
KR101319499B1 (ko) 화학적 자기조립 방법을 이용한 나노선 혹은탄소나노튜브의 적층 및 패턴형성 방법과, 이를 적용한액정표시장치의 제조방법
EP3166156B1 (en) Organic thin film transistor and preparation method thereof, array substrate and preparation method thereof, display device
TWI677104B (zh) 薄膜電晶體、薄膜電晶體之製造方法及使用薄膜電晶體之影像顯示裝置
KR20120034349A (ko) 플렉시블 전계효과 트랜지스터 및 이의 제조 방법
US8785264B2 (en) Organic TFT array substrate and manufacture method thereof
CN103412450A (zh) 阵列基板及其制作方法和显示装置
CN100593869C (zh) 平板显示器和平板显示器的制造方法
CN100445852C (zh) 制造有机薄膜晶体管的方法和用其制造液晶显示器件的方法
Kim et al. Novel patterning of flexible and transparent Ag nanowire electrodes using oxygen plasma treatment
CN106575607A (zh) 正交图案化方法
KR20120130149A (ko) 플렉시블 전계효과 트랜지스터 및 이의 제조 방법
CN104377303B (zh) 一种有机薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置
CN104409361A (zh) 一种薄膜晶体管、其制备方法、阵列基板及显示装置
US10985320B2 (en) Organic transistor and manufacturing method thereof, array substrate, display device
CN107093607A (zh) 阵列基板、显示基板的制作方法、显示基板及显示面板
TWI234304B (en) Process of increasing carrier mobility of organic semiconductor
CN104341605B (zh) 一种各向异性有机薄膜及其制备方法
CN101154715B (zh) 有机半导体元件的制造方法
CN203351574U (zh) 阵列基板和显示装置
CN113540353B (zh) 一种取向化气液界面聚合物半导体薄膜及其构筑方法和应用
CN105489762A (zh) 一种有机薄膜晶体管及其制备方法
JP2019153653A (ja) 有機半導体装置
TWI646668B (zh) Thin film transistor array, manufacturing method thereof, and image display device
JP5098270B2 (ja) 有機半導体素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170721