[发明专利]半导电油墨配制料

说明书

技术领域

本公开内容在各实施方案中涉及适用于电子器件，例如薄膜晶体管(“TFT”)的配制料和方法。本公开内容还涉及使用这种组合物和方法制造的部件或层，以及包含这种材料的电子器件。

背景技术

薄膜晶体管(TFT)是现代化电子设备，包括例如传感器、图像扫描器和电子显示装置中的基本部件。TFT通常由支撑基片、三个导电电极(栅极、源极和漏极)、通道半导电层和将栅极与半导电层分隔的电绝缘栅极介电层组成。通常希望制造不仅具有低得多的制造成本而且具有有吸引力的机械性能，例如物理紧凑、轻便和柔性的TFT。一种方法是通过有机薄膜晶体管(“OTFT”)，其中TFT的一个或多个部件包括有机化合物。具体地，一些部件可以使用廉价的公知的印刷技术沉积和形成图案。

喷墨印刷被认为是制造OTFT的非常有前景的方法。关于该制造工艺，喷墨印刷有机半导体是关键步骤。因此需要一种可喷射半导体油墨。

形成油墨组合物的一种常规方法是将半导电材料溶解在适当的溶剂中以形成用于分散体的油墨溶液。分散体通常适合于在底栅TFT构造中印刷半导电材料(参见图1)，其中基片表面(介电表面)具有低表面能。但是，油墨组合物可能不满足喷墨印刷的所有要求，例如表面张力要求。例如，对于在具有高表面能的基片上印刷半导电材料，例如在顶栅TFT构造中(参见图4)，一些分散体的表面张力过低。低表面张力诱导半导电材料扩散超出所需通道区域，产生不希望有的电容。理想的将是提供一种半导电油墨配制料，其具有增加的表面张力，而半导电材料本身的结构、分子量和/或填充量没有变化。

发明内容

在各实施方案中公开半导电油墨配制料。油墨配制料允许控制表面张力并由此可用于制造顶栅薄膜晶体管。还公开了制备和使用这种配制料的方法。

一些实施方案中公开的是半导电油墨配制料，包括：

包括结构(A)的噻吩部分的半导电材料：

结构(A)

其中R₁选自烷基和取代烷基；

第一溶剂；和

可与第一溶剂混溶的第二溶剂，其具有等于或大于第一溶剂表面张力的表面张力，在其中半导电材料在室温下具有小于0.1wt％的溶解度。

在实施方案中，半导电材料可以具有式(I)的结构：

式(I)

其中R₁和R₂独立地选自烷基和取代烷基；x、y和z独立地为1至约5；和n为聚合度。

R₁和R₂可以独立地选自具有1至约24个碳原子的烷基。在一些实施方案中，R₁和R₂相同。

半导电材料可以为式(II)：

式(II)

第一溶剂为卤代芳烃溶剂，例如氯苯、二氯苯、三氯苯和氯甲苯。在具体实施方案中，第一溶剂为1，2-二氯苯。

第二溶剂可以包括六碳环，例如苯甲酸苄酯、苯甲酸甲酯、乙酰苯、2′-氯乙酰苯、喹啉和苄腈。在具体实施方案中，第二溶剂为苯甲酸苄酯。

在具体组合中，第一溶剂为1，2-二氯苯，第二溶剂为苯甲酸苄酯。第一溶剂对第二溶剂的重量比可以为约20∶1至约20∶10。

油墨配制料可以具有约28mN/m至约35mN/m的表面张力。

半导电材料可以以聚集体和溶解的分子两种形式存在。在一些实施方案中，聚集体超过半导电材料的50wt％。在其它的实施方案中，聚集体超过半导电材料的80wt％。

在其它实施方案中，公开了形成薄膜晶体管的半导电层的方法，包括：

a)提供一种油墨组合物，包括：

包括结构(A)的噻吩部分的半导电材料：

结构(A)

其中R₁选自烷基和取代烷基；

第一溶剂；和

可与第一溶剂混溶的第二溶剂，其具有等于或大于第一溶剂表面张力的表面张力，在其中半导电材料在室温下具有小于0.1wt％的溶解度；

b)将油墨组合物施涂在晶体管的基片上；和

c)干燥油墨组合物以形成半导电层。

在其它实施方案中，提供控制半导电油墨配制料的表面张力的方法，包括：

a)提供一种油墨组合物，包括：

包括结构(A)的噻吩部分的半导电材料：

结构(A)

其中R₁选自烷基和取代烷基；