CN1834123A - 薄膜晶体管和包含薄膜晶体管的平板显示器 - Google Patents
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Abstract
一种用于形成薄膜晶体管的缓冲层的聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)化合物，其通过分子式1表示：其中R是被环己基或苯基取代的C11－C20甲硅烷基基团，m是从2到4的整数，n是从1到3,000的整数；一种用于形成薄膜晶体管的缓冲层的组合物，其用来形成分子式1表示的化合物，并且包含卤代前体聚合物、光致碱发生剂和溶剂；一种薄膜晶体管，其包括使用PPV化合物制备的缓冲层；一种包括该薄膜晶体管的平板显示器。具有图形的缓冲层可以通过使用含硅的PPV前体的光刻图形形成而在有机TFT的有机半导体层之下形成。因此，改进有机TFT的有机半导体层的定位，从而改进了有机TFT的特性。
Description
对有关专利申请的交叉引用和优先权要求
本申请要求于2005年1月29在韩国知识产权局提出的韩国专利申请号10-2005-0008339的优先权，通过引用，在这里全面引入其公开内容。
发明背景
发明领域
本发明涉及一种薄膜晶体管和一种包含薄膜晶体管的平板显示器，尤其涉及一种用于形成具有微小图形化的缓冲层的对亚苯基亚乙烯基化合物和聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)化合物、一种使用PPV化合物改进有机半导体层的定位的薄膜晶体管和一种包含该薄膜晶体管的平板显示器。
相关技术的描述
薄膜晶体管(TFTs)用于平板显示器，如液晶显示器(LCDs)、有机的或无机的发光显示器(或电致发光器件(ELDs))等，充当控制像素的开关设备，并且作为驱动像素的驱动装置。
薄膜晶体管包含：掺杂了高浓度杂质的源电极区和漏电极区和在其间形成的槽区的半导体层，与半导体层绝缘并设置在所述槽区上的栅电极，分别与源电极区和漏电极区相对应的源电极和漏电极。
包含由硅形成的半导体层的硅TFTs具有许多缺点。例如，硅TFTs具有高的生产成本，容易被外部的冲击破碎、必须在300℃或更高的温度下制备，该温度用于一种塑料基底是不可取的。
因为TFT被用作控制像素的开关设备并且作为驱动在平板显示器如LCD、ELDs等中的像素的驱动装置，目前平板显示器是大的、薄的和易曲的，所以，正在进行许多尝试，以用塑料基底代替传统的玻璃基底。为了使用塑料基底，需要低温方法，而不需要高温方法。
当TFT的半导体层由有机材料组成时，这是可能的。因此，正在进行对有机的TFTs的更积极的研究。
然而，当同时制备多个有机的TFTs时，产生的有机半导体层是不均匀的。也就是说，有机TFTs的有机半导体层沿不同的方向排列，因此，有机的有机TFTs具有不同的阈电压及其它特性。
因此，包含有机TFTs的平板显示器不能形成与输入图像信息相对应的精确的、清楚的影像。
根据US专利公开号号2004-0056588，使用聚(对-亚苯基亚乙烯基)前体可以形成一种优良的光学薄膜，因此，获得了一种具有良好的亮度和高效率的有机EL装置。然而，US专利公开号2004-0056588没有公开改进该有机半导体的定位的方法。有机半导体的定位的改进需要形成缓冲层的图案的方法的发展。
发明概述
本发明提供一种用于薄膜晶体管(TFT)的缓冲层的聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)化合物，其可以改进有机半导体的定位。
本发明还提供一种用于形成包含前体的PPV化合物的组合物、一种光致碱发生剂和一种溶剂。
本发明还提供一种通过使用该用于缓冲层的组合物而制备的TFT和一种制备该TFT的方法。
本发明还提供一种包含该TFT的平板显示器。
根据本发明的一个方面，提供一种用于形成薄膜晶体管的缓冲层的聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)化合物，其由下式表示：
其中R是被环己基或苯基取代的C1-C20甲硅烷基基团，m是从2到4的整数，优选2或4，n是整数，优选从1到3,000。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于形成薄膜晶体管的缓冲层的组合物，其用来形成PPV化合物，该组合物包含：光致碱发生剂；溶剂；前体，该前体由下式表示：
其中R是被环己基或苯基取代的C1-C20甲硅烷基基团；m是从2到4的整数；X是氯、溴或碘；n是从1到3,000的整数。
根据本发明的又另一方面，提供一种薄膜晶体管，其包含：栅电极；与该栅电极绝缘的源电极和漏电极；与该栅电极绝缘并且与该源电极和漏电极接触的有机半导体层；包括由分子式1表示的PPV化合物的缓冲层。
根据本发明的又另一个方面，提供一种制备薄膜晶体管的方法，该方法包含：通过在基底上沉积用于形成缓冲层的组合物以形成缓冲层，然后根据预定图形曝光并显影所得的基底；在缓冲层上形成源电极和漏电极；形成使源电极和漏电极接触的有机半导体层；形成覆盖有机半导体层的栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成栅电极。
根据本发明的另一方面，提供一种包含该薄膜晶体管的平板显示器。
附图简介
结合附图参考下面的详细说明，对本发明的更全面理解和本发明的许多上述和其它特征和优点将容易地显现并变得更容易理解，附图中相同的附图标记表示相同的或相似的元件，其中：
图1是根据本发明的实施方案的包含缓冲层的有机薄膜晶体管(TFT)的剖面图；
图2是包含微图形的缓冲层的有机TFT的剖面图；
图3是说明根据本发明的实施方案的一种微小图形化的缓冲层的方法；
图4是根据本发明的实施方案的一种微图形化的缓冲层的图像；
图5是根据本发明的实施方案的微图形化的缓冲层的SEM图像；和
图6是根据本发明的实施方案的平板显示器的剖面图。
发明详述
根据本发明的一种实施方案，一种用于形成薄膜晶体管(TFT)的微小图形化的缓冲层的聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)化合物，其通过分子式1表示：
其中R是被环己基或苯基取代的C1-C20甲硅烷基基团，m是从2到4的整数。分子式1的特征在于一种共轭结构，其中作为连接基团的亚苯基主链和乙烯交替连接。在分子式1里，′m′优选2或4，因为在非对称结构中，取代基可以在用于形成缓冲层的光刻步骤里被除去。根据本领域技术人员的需要，在分子式1里，′n′可以变化，因此不受限制。例如：′n′可以是从1到3,000的整数。
在本说明书和权利要求书中，术语“亚苯基亚乙烯基”包括亚苯基亚乙烯基单体以及聚亚苯基亚乙烯基。还有，当在分子式1里的n是1时，术语“聚(亚苯基亚乙烯基)”包含对亚苯基化合物。同样地，在说明书中术语“卤代前体聚合物”包括当分子式1中的n是1时的对亚苯基化合物的卤代前体单体以及聚合物。
作为取代基引入的甲硅烷基基团不受限制。除环己基或苯基取代基外，甲硅烷基基团可以更进一步包含一种线状的或支链的C1-C20烷基。
分子式1表示的化合物的典型实施方案可以是分子式1a所表示的化合物：
其中n是从1到3,000的整数。
根据本发明的实施方案，用于形成TFT的缓冲层的组合物包含：分子式2表示的卤代前体聚合物、光致碱发生剂和溶剂，该组合物被用来形成分子式1表示的亚苯基亚乙烯基化合物。
其中R是被环己基或苯基取代的C1-C20甲硅烷基基团；m是从2到4的整数；X是氯、溴或碘；n是整数，优选从1到3,000。
可以使用光曝光时可以产生碱的任何材料用作光致碱发生剂。详细地说，光致碱发生剂可以通过合成酯基团和氮来产生胺。
当使用如紫外光的光曝光时，光致碱发生剂可以与卤代前体聚合物反应，光致碱发生剂可以由分子式3表示：
其中R1、R2、R3、R4和R5彼此独立地是氢、C1-C10烷基、苯基、C1-C10烷氧基、N(R′)2基团、Si(R″)3基团或硝基，其中R′和R″是分别独立地是氢和C1-C10烷基，并且R1和R2中的至少一个是硝基；R6和R7是分别独立地是氢、C1-C10烷基、或取代的或未取代的C6-C20芳基基团。
光致碱发生剂可以是(2，6-二硝基苯甲基)氧基羰基二苯基胺。
基于100重量份的卤代前体聚合物，光致碱发生剂的量可以在0.1到10重量份的范围内。当光致碱发生剂的量不到0.1重量份时，不能充分地产生碱。当光致碱发生剂的量大于10重量份时，在产生的碱中或在产生的碱和未反应的光致碱发生剂之间可以发生副反应。
当分子式3表示的光致碱发生剂在紫外光下曝光时，产生碱。产生的碱与分子式2表示的卤代前体的卤素起反应，因此发生碱催化剂脱氢卤化反应(E2反应)。也就是说，通过碱，将分子式2表示的卤代前体聚合物转变为分子式1表示的共轭聚合物。
溶剂可以是传统的有机溶剂，但是不局限于其中。溶剂可以包括选自至少一种以下的化合物：环己酮、乙基卡必醇、丁基卡必醇、醋酸乙基卡必醇醌、醋酸丁基卡必醇、三甲基戊二醇单异丁酸酯(texanol)、松油醇、二丙二醇甲基醚、二丙二醇乙基醚、二丙二醇单甲基醚乙酸酯、γ-丁内酯、乙酸溶纤剂、乙酸丁基溶纤剂和三丙二醇，优选环己酮。基于100重量份的卤代前体聚合物，溶剂的量可以是1到20重量份，优选1到10重量份。当溶剂的量不到1重量份时，前体聚合物不能充分地溶于溶剂。当溶剂的量大于20重量份时，溶液的粘度将不期望地减小。
根据本发明的实施方案，TFT包含栅电极、与栅电极绝缘的源电极和漏电极、与栅电极绝缘并且与源电极和漏电极接触的有机半导体层和包括亚苯基亚乙烯基化合物的缓冲层。
缓冲层可以在有机半导体层之下形成。同时，有机半导体层可以与在缓冲层上形成的微小图形接触。
如图1所示，根据本发明的实施方案，有机TFT包含在基底11上形成的预定的微小图形化的缓冲层12、在缓冲层12上形成的源电极和漏电极13a和13b、具有源电极区和漏电极区和衔接该源电极区和漏电极区并且覆盖该源电极和漏电极13a和13b的槽区的有机半导体层14、覆盖该有机半导体层14的绝缘层15和具有在绝缘层15上形成的预定图形的栅电极16。
有机TFT被钝化层覆盖，其具有单层结构或多层结构，并且包括有机材料、无机材料或有机/无机复合材料。因为缓冲层12具有在从源电极13a到漏电极13b的方向上延伸的微小的平行图形，所以在缓冲层12上形成的有机半导体层14排列成同一方向。因此，同时制备的有机TFTs可以具有相同的阈电压。
图2是根据本发明的实施方案包含微小图形化的缓冲层的有机TFT的剖面图。参照图2，具有微小平行图形化的缓冲层22在基底21上形成，并且有机半导体层24在缓冲层22的微小的平行图形上形成。在这个结构里，有机半导体层24可以沿预定方向排列。绝缘层25覆盖有机半导体层24。具有这种结构的有机TFTs可以具有相同的特性。然而，有机TFT的结构是不受其限制的。
根据本发明的实施方案，一种形成TFT的缓冲层的方法包括：通过用用于形成缓冲层的组合物涂敷基底而形成抗光蚀剂层，其中组合物包含由分子式2表示的卤代前体聚合物、光致碱发生剂和溶剂；通过预定图形使抗光蚀剂层曝光；然后显影产生的抗光蚀剂以形成图形化的缓冲层。
图3说明根据本发明的实施方案的一种缓冲层的制备方法。在操作1中，在基底30上旋转涂敷根据本发明的用于形成缓冲层的组合物，然后将其干燥，从而形成抗光蚀剂层31。在操作2中，使用光掩模32将抗光蚀剂层31曝光，以在其中形成预定的图形。在操作3中，显影并干燥所产生的结构以形成图形化的缓冲层33。
根据本发明，因为可以使用形成缓冲层的组合物代替传统的抗光蚀剂(PR)组合物而形成图形化的缓冲层，所以采用的形成缓冲层的方法可以简化制造过程并且减少生产成本。因此，通过使用上述工艺，可以形成包括共轭聚合物的微小图形化的缓冲层，其中共轭聚合物由使用包含卤代前体聚合物、光致碱发生剂和溶剂的组合物而形成。
涂敷在基底上的组合物的厚度在大约30nm到大约1,000nm(1μm)的范围内，其可以通过调整前体聚合物溶液的浓度而控制。
在曝光操作中，让抗光蚀剂层31通过具有期望的图形的铬光掩模而曝光于UV曝光设备1到10分钟，该设备包含具有500nm或更小波长的高压水银灯。
在操作2中，由光致碱发生剂在抗光蚀剂31的受到紫外光曝光的部分中产生碱。产生的碱与由分子式2表示的卤代前体聚合物的卤素发生反应，从而发生碱催化剂脱氢-卤化反应(E2反应)。通过E2反应，卤代前体聚合物可以被碱转变为共轭聚合物。
在曝光操作中，用于从光致碱发生剂产生碱的反应流程可以如下所示：
用在本反应方案中的分子式3所表示的光致碱发生剂里，R1和R2是硝基；R3、R4和R5是氢；R6和R7与在分子式3中所述的相同。然而，光致碱发生剂不限于此。
在显影操作中，使用有机溶剂对产生的结构进行显影。有机溶剂可以包含但不限于从以下挑选出来的至少一种化合物：环己酮、乙基卡必醇、丁基卡必醇、醋酸乙基卡必醇酯、醋酸丁基卡必醇酯、三甲基戊二醇单异丁酸酯(texanol)、松油醇、二丙二醇甲基醚、二丙二醇乙基醚、二丙二醇单甲基醚乙酸酯、γ-丁内酯、乙酸溶纤剂、乙酸丁基溶纤剂和三丙撑二醇。
转变为共轭聚合物的抗光蚀剂31的部分不溶于有机溶剂，因为它难溶解。另一方面，因为没有曝光的抗光蚀剂31的部分因光致碱发生剂不反应，所以不生成碱。因此，可以使用有机溶剂将卤代前体聚合物和光致碱发生剂洗掉，因此形成微小的图形化的缓冲层。
图4是在TFT的有机半导体层之下形成的具有微小的平行图形的缓冲层的图片。
根据本发明的实施方案，一种TFT的制备方法包括：通过使用用于形成缓冲层的组合物涂敷基底、让通过具有预定图形的掩模的光使该涂敷的基底曝光、显影涂有组合物的曝光的基底，从而形成具有图形的缓冲层；在缓冲层上形成源电极和漏电极；形成与源电极和漏电极接触的有机半导体层；形成覆盖有机半导体层的栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成栅电极。
根据本发明，通过在有机半导体层之下图形化的缓冲层，有机半导体层可以自动地定位。结果，不需要使用对准和化学方法使有机半导体层定位的步骤。这样的有机半导体层的自动定位可以改进有机半导体层的一致性，以致提高了阈电压(Vth)和TFT的性能。
在本实施方案中，尽管图案化的缓冲层被插入在基底和有机半导体层之间，但图案化的缓冲层的定位不受其限制。例如，栅电极和覆盖栅电极的栅极绝缘层被顺序地堆叠在基底上，图案化的缓冲层可以被插入在栅极绝缘层和有机半导体层之间。在栅极绝缘层上形成的有机半导体层具有沿同一方向延伸的定位。因此，包含有机半导体层的有机TFTs具有相同的阈电压。
有机半导体层包括有机半导体材料，例如并五苯、并四苯、蒽、萘、α-6-噻吩、α-4-噻吩、苝及其衍生物、红荧烯及其衍生物、蔻及其衍生物、苝四甲酰二亚胺及其衍生物、苝四甲酸二酐衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚(对亚苯基亚乙烯基)及其衍生物、聚对苯撑乙烯及其衍生物、聚芴及其衍生物、聚噻吩乙烯撑基及其衍生物、聚噻吩-杂芳烃共聚物及其衍生物、萘的寡直线稠合物及其衍生物、α-5-噻吩的低聚噻吩及其衍生物、金属酞菁、不含金属的酞菁及其衍生物、均苯四甲酸二酐及其衍生物、均苯四甲酰二亚胺及其衍生物、苝四甲酸二酐及其衍生物、苝四甲酰二亚胺及其衍生物等。
因为有机TFT包含具有在同一方向延伸的微小平行图形的缓冲层，所以在缓冲层上形成的有机半导体层可以排列成与缓冲层在同一方向上。因此，同时制备的有机TFTs可以具有相同的阈电压，并且因此具有更好的电特性。
图5是根据本发明的实施方案的图案化的缓冲层的SEM图像，其图案的宽度分别为10μm、20μm和30μm。因为在制造过程中，使用相同的特性如相同的阈电压制造它们，所以具有这些缓冲层的有机TFTs适于如平板显示器的设备，其需要多个具有相同特性的有机TFTs。
也就是说，当控制包含至少一个具有不同的特性的有机TFT的像素操作时，根据输入图像信号，图像不能准确地形成，因此不能形成清楚的图像。然而，根据本发明，在平板显示器里使用有机TFTs将产生精确的和清楚的图像。
根据本发明的实施方案，包含有机TFTs的平板显示器可以是ELD显示器、LCD等。现在将描述ELD的结构。
根据从发射层发出的颜色，ELD包含各种颜色的像素，例如：红色、绿色和蓝色像素。每个像素包含自发射的有机发光装置(OLED)和至少一个连接到该自发射的发光装置的TFT。TFT可以是根据本发明的有机TFT。像素可以更进一步包含电容器等。
发光装置通过电流而运行并且发出光。根据电流在电极之间的流动，该发光装置发出红色、绿色或蓝色光，而形成影像。ELD包含连接到TFT的源电极和漏电极中的一个上的像素电极、覆盖所有的像素或覆盖每个像素的反向电极和包含至少一个插入在像素电极和反向电极之间的发射层的中间层。然而，电致发光器件的结构不受其限制。
图6是根据本发明的实施方案的平板显示器的剖面图。参照图6，具有预定微小图形的缓冲层62在基底61上形成。源电极和漏电极63在缓冲层62上形成。有机半导体层64覆盖源电极和漏电极63。有机半导体层64包含源电极区和漏电极区64a和衔接源电极区和漏电极区的槽区64b。
在形成有机半导体层64之后，形成覆盖有机半导体层64的绝缘层65。具有预定图形的栅电极66在绝缘层65上形成以完成TFT。产生的TFT由具有单层或多层的结构的钝化层67覆盖，其包括有机材料、无机材料或有机/无机复合材料。
发光的装置60的像素电极71在钝化层67上形成，以及像素限定层69在像素电极71上形成。预定开口在像素限定层69中形成，然后形成电致发光器件60的有机发射层73。
根据电流的流动发出红色、绿色或蓝色光以产生预定的图像信息的电致发光器件60，包含连接到TFT的源电极和漏电极63上的像素电极71、覆盖平板显示器的所有像素的反向电极72和有机发射层73，其中有机发射层在像素电极71和反向电极72之间发光。像素电极71与反向电极72绝缘。像素电极71和反向电极72具有相反的极性，并且给有机发射层73提供电压以发光。
像素电极71作为阳极，并且反向电极72作为阴极。可替代地，像素电极71可以充当阴极，并且反向电极72可以充当阳极。可以为每个像素独立地形成像素电极71，可以形成反向电极72用于覆盖所有的像素。
像素电极71可以是透明的电极或反射性的电极。当像素电极71是透明的电极时，它可以由ITO、IZO、ZnO或In2O3组成。当像素电极71是反射性的电极时，它可以通过首先形成由银、镁、铝、铂、钯、金、镍、钕、铱、铬或这些的化合物组成的反射性的层，然后在其上形成由ITO、IZO、ZnO或In2O3组成的透明层来形成。
反向电极72可以是透明的电极或反射性的电极。当反向电极72是透明的电极时，它可以通过首先在中间层上沉积锂、钙、氟化锂/钙、氟化锂/铝、铝、银、镁或这些的化合物，然后在其上形成由如ITO、IZO、ZnO、In2O3等透明的电极形成材料组成的辅助电极层或总线电极线来形成。当反向电极72是反射性的电极时，它可以通过在整个面上沉积锂、钙、氟化锂/钙、氟化锂/铝、铝、银、镁或这些的化合物来形成。尽管反向电极可以更进一步包含辅助电极层或总线电极线，但在本实施方案中，反向电极仅仅包含在有机发射层73上形成的层。此外，可以更进一步在反向电极72上形成保护层。
有机发射层73可以是小分子有机层或聚合物有机层。
当有机发射层73是小分子有机层时，有机发射层73可以具有单层或多层结构，该结构包含空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光层(EML)、电子传输层(ETL)、电子注入层(EIl)等。形成小分子有机层的小分子有机材料可以是铜酞菁(CuPc)、(N，N′-双(萘-1-基)-N，N′-二苯基-联苯胺：NPB)、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)等。小分子有机层可以通过真空沉积来形成。小分子有机层的结构不局限于上述描述。
当有机发射层73是聚合物有机层时，有机发射层73可以包含HTL和EML。聚合物HTL可以通过喷墨式印刷或旋涂聚(2，4)-乙烯-二羟基噻吩(PEDOT)、聚苯胺(PANI)等形成。聚合物EML可以通过喷墨式印刷、旋涂或激光热转移聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)、可溶的PPV、氰基-PPV、聚芴酮等形成。聚合物有机层的结构不局限于上述描述。
在具有上述结构的ELD里，通过控制通向连接到至少一个具有相同阈电压的有机TFTs的像素电极的电流的流动来确定每个像素是否发光，相同的阈电压是通过将有机半导体层排列为同一方向而达到的。
有机TFTs可被用于包含有机TFTs的任何装置。例如：有机TFTs可被用于各种平板显示器，如ELDs和LCDs、电子片材、智能卡、智能标签、用于RFID的塑料芯片等中。
参照下列实施例和比较例，可以更详细地描述本发明。实施例的目的仅仅是用于说明，但不限制发明的范围。
实施例1：有机TFT的制备
(1)2-二甲基苯基甲硅烷基对二甲苯的制备
在无水四氢呋喃中溶解10.0g(54.0mmol)的2-溴代-对二甲苯制备溶液，在80℃下将用5mg 1，2-二溴乙烷活化的2.23g(92.0mmol)镁慢慢地加到该溶液中。当镁全部溶解时，将15.4ml(92.0mmol)的氯代二甲基苯基硅烷加入到产生的混合溶液中。把混合溶液加热，然后回流6小时。通过向回流过的溶液中添加稀释的HCl水溶液，来停止反应。将产生的THF层分离并且用水洗涤若干次。使用旋转蒸发器将溶剂除去。在真空条件下，蒸发残留物，从而制出无色液体化合物(产量：48％、6.2g)
(2)2-二甲基苯基甲硅烷基-1，4-双(溴乙烷)苯的制备
在100ml的CCl4中溶解7.0g(29.0mmol)的2-二甲基苯基甲硅烷基-对-二甲苯制成溶液，将11.5g(64.0mmol)的N-溴代丁二酰亚胺和作为引发剂的过氧化苯甲酰添加到溶液中。将产生的混合溶液在80℃下在氮气保护气氛里加热4小时，然后回流。当丁二酰亚胺出现在反应溶液的表面上时，停止反应。用水和盐水洗涤所产生的有机层，然后通过无水硫酸镁干燥。蒸发溶剂以产生黄色的油，使用己烷作为洗脱剂对该油进行柱色谱以产生无色油状溴化物(产量：52％，6.0g)
(3)前体聚合物的合成
将溶于3ml的无水THF溶液中的134mg(1.13mmol)的叔丁醇钾加入到在3ml的无水THF中溶解并搅拌并且在氮保护气氛下在丙酮和冰里冷却的0.5g(1.26mmol)的2-二甲基苯基甲硅烷基-1，4-双(溴乙烷)苯中，从而产生粘性的蓝色溶液。十分钟之后，将反应混合物加热到室温，然后搅拌2小时。逐滴地添加搅拌的反应混合物到25ml的在冰里冷却了的甲醇中以使前体聚合物沉淀。过滤具有沉淀物的所得溶液，在真空环境下干燥沉淀物即前体聚合物。将前体聚合物溶于无水三氯甲烷中，然后在其中添加大量甲醇以使聚合物再沉淀。过滤所得的溶液，收集沉淀物。随后，重复两次沉淀过程，因此产生蓝色固态聚合物(产量：50％，0.20g)
(4)图形化的缓冲层的制备
将100重量份的前体聚合物、5重量份的环己酮、0.2重量份的作为光致碱发生剂的(2，6-二硝基苯甲基)氧基羰基联苯胺，在基底上旋转涂敷到100nm的厚度，然后在80℃下加热2小时。在室温和环境条件下，将涂敷的基底暴露于包含I-线(365nm)滤波器的汞弧灯下5分钟。将曝光的基底在100℃热处理1分钟，从而除去少量的残余有机溶剂。使用环己酮对基底进行显影以除去基底的未曝光部分。干燥显影的部分几分钟以产生图形化的缓冲层。
(5)有机TFT的制备
在基底上形成图形化的缓冲层，在图形化的缓冲层上形成由具有氧化表面的MoW(厚度100nm)组成的源电极和漏电极。形成由并五苯(厚度为70nm)组成的有机半导体层，其是一种有机半导体材料，以覆盖图形化的缓冲层以及源电极和漏电极。由二氧化硅(厚度200nm)或绝缘材料(厚度800nm)组成的绝缘层，在有机半导体层上形成。在绝缘层上形成由铝(厚度150nm)组成的栅电极，从而完全地制备了有机TFT。
比较例1
在基底上形成由具有氧化表面的MoW(厚度100nm)组成的源电极和漏电极。形成由并五苯(厚度70nm)组成的有机半导体层以覆盖源电极和漏电极。在有机半导体层上形成由二氧化硅(厚度200nm)或绝缘材料(厚度800nm)组成的绝缘层。在绝缘层上形成由铝(厚度150nm)组成的栅电极。
结果和分析
图5是根据实施例1制备的具有10μm、20μm和30μm的图形宽度的缓冲层的SEM图像。然而，在比较例1中，没有形成这样的微小图形。因此，证明了根据本发明实施方案使用包含硅的卤代前体可以获得光刻蚀的微小图形。
根据实施例1，包含微小图形化的缓冲层的TFT的电场淌度是0.05cm2/Vs，至少是比较例1的没有微小图形化的缓冲层TFT的电场淌度0.02cm2/Vs的两倍大。
包含微小图形化的缓冲层的TFT的电流开/关性能是5×103，至少是不包括微小图形化的缓冲层的TFT的两倍大。
根据本发明，图形化的缓冲层可以通过使用包含硅的卤代聚合物，通过光刻蚀图形化，在有机TFT的有机半导体层之下形成。形成的具有图形的缓冲层引起下列效果。
首先，通过改进有机TFT的有机半导体层的定位，增加了有机TFT的淌度，因此，改进了有机TFT的特性。
第二，因为缓冲层的厚度和在缓冲层里的图形的尺寸是容易控制的，所以可以改进有机半导体层的定位，因此有机TFT装置的特性可以得到优化。
第三，因为由包含硅的卤代前体组成的缓冲层具有高的热稳定性，所以缓冲层适于有机TFT。
第四，因为由包含硅的卤代前体组成的缓冲层不溶于有机溶剂，所以当涂敷有机半导体时，可以防止发生膨胀的现象。结果，更多种能够在有机溶剂中加工的有机半导体材料能被应用。
参考典型实施例，已经详细地显示和描述了本发明，本领域技术人员可以理解，在不脱离下面的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，可以对其进行形式和细节上的多种变化。
Claims (17)
1.一种用于形成薄膜晶体管的缓冲层的聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)化合物，由分子式1表示：
其中R是被环己基或苯基取代的C1-C20甲硅烷基基团，m是从2到4的整数，n是等于或大于1的整数。
2.根据权利要求1的化合物，其中C1-C20甲硅烷基基团包括线状的或支链的C1-C20烷基。
3.根据权利要求1的化合物，其中在分子式1中的m是2或4。
4.根据权利要求1的化合物，其中在分子式1中的n是从1到3,000。
5.根据权利要求1的化合物，其中化合物由分子式1a表示：
其中n是从1到3,000的整数。
6.一种薄膜晶体管，具有由权利要求1的化合物形成的缓冲层。
7.一种用于形成薄膜晶体管的缓冲层的组合物，其用来形成权利要求1的PPV化合物，该组合物包含：
一种光致碱发生剂；
一种溶剂；和
一种通过分子式2表示的前体：
其中R是用环己基或苯基取代的C1-C20甲硅烷基基团；
m是从2到4的整数；
X是氯、溴或碘；和
n是等于或大于1的整数。
8.根据权利要求11的组合物，其中光致碱发生剂由分子式3表示：
其中R1、R2、R3、R4和R5彼此独立地是氢、C1-C10烷基、苯基、C1-C10烷氧基、N(R′)2基、Si(R″)3基或硝基，其中R′和R″彼此独立地是氢或C1-C10烷基，R1和R2中的至少一个是硝基；R6和R7彼此独立地是氢、C1-C10烷基或者取代的或未取代的的C6-C20芳基基团。
9.根据权利要求11的组合物，其中基于100重量份的前体，光致碱发生剂的量在0.1到10重量份的范围之内。
10.根据权利要求11的组合物，其中光致碱发生剂是(2，6-二硝基苯甲基)氧基羰基二苯基胺。
11.根据权利要求11的组合物，其中溶剂是环己酮，基于100重量份的前体，溶剂的量在1到20重量份的范围之内。
12.一种制备薄膜晶体管的方法，该方法包括：
通过在基底上涂敷权利要求11的组合物、以预定的图形曝光该涂敷的基底并显影该曝光的基底而形成图形化的缓冲层；
在缓冲层上形成源电极和漏电极；
形成使源电极和漏电极以及缓冲层接触的有机半导体层；和
形成与源电极和漏电极以及有机半导体层绝缘的栅电极。
13.一种薄膜晶体管，它包括：
栅电极；
与该栅电极绝缘的源电极和漏电极；
有机半导体层，它与该栅电极绝缘并且与该源电极和漏电极接触；和
在有机半导体层下形成的缓冲层，该缓冲层包括由分子式1表示的PPV化合物：
其中R是被环己基或苯基取代的C1-C20甲硅烷基基团，m是从2到4的整数，n是等于或大于1的整数。
14.根据权利要求17的薄膜晶体管，其中所述的缓冲层具有微小的平行图形。
15.根据权利要求18的薄膜晶体管，其中通过在基底上涂敷组合物、以预定的图形曝光该涂敷的基底并显影该曝光的基底而形成缓冲层，并且该组合物包括光致碱发生剂、溶剂和由分子式2表示的前体：
其中R是被环己基或苯基取代的C1-C20甲硅烷基基团，m是从2到4的整数，X是氯、溴或碘，n是等于或大于1的整数。
16.根据权利要求17的薄膜晶体管，其中有机半导体层由选自以下的至少一种化合物：并五苯、并四苯、蒽、萘、α-6-噻吩、α-4-噻吩、苝及其衍生物、红荧烯及其衍生物、蔻及其衍生物、苝四甲酰二亚胺及其衍生物、苝四甲酸二酐衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚(对亚苯基亚乙烯基)及其衍生物、聚(对亚苯基及其衍生物、聚芴及其衍生物、聚(噻吩亚乙烯基)及其衍生物、聚噻吩-杂环芳烃共聚物及其衍生物、萘的寡直线稠合物及其衍生物、α-5-噻吩的聚噻吩及其衍生物、金属酞菁、不含金属的酞菁及其衍生物、均苯四甲酸二酐及其衍生物、均苯四甲酰二亚胺及其衍生物、苝四甲酸二酐及其衍生物、苝四羧酸二酰亚胺及其衍生物。
17.一种平板显示器，它包括权利要求17的薄膜晶体管。
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