[发明专利]可热成像介电层、热转移施主和受主

说明书

在NIST(美国标准与技术研究院)先进技术计划(Advanced Technology Program)赞助的第70NANB2H03032号协议下由美国政府 的支持进行本发明。美国政府具有本发明的某些权益。

发明领域

本发明涉及可用于印刷用于电学应用的介电层的聚合物/染料组 合物、介电层和热转移施主。

背景

热转移方法在如彩色打样的应用中作为干式转移或印刷染料和/ 或颜料层的方法而众所周知。这类热转移方法通常使用激光以诱导按 图像热转移材料。

激光诱导的热转移方法通常使用包括待转移材料层(本文中称为 转移层)的施主元件和包括用于接受转移材料的表面的受主元件。施 主元件或受主元件的衬底为透明的，或者两者均为透明的。使施主元 件与受主元件紧密接近或彼此接触且选择性地暴露于通常由红外激 光器产生的激光辐射中。在转移层的暴露部分中产生热，使转移层的 那些部分转移到受主元件表面上。如果转移层的材料不吸收入射的激 光辐射，则施主元件应除包括转移层之外还包括加热层，又称为光热 转化(LTHC)层或助转移层。

在典型的激光诱导的数字热转移方法中，暴露每次仅在组件的小 的所选区域中，使得从施主元件转移到受主元件上的材料一次可在一 个区域中积聚。所述区域可为像素、像素的某一部分或多个像素。计 算机控制有助于以高速度和高分辨率转移。或者，在类似方法中，照 射整个组件且使用掩模选择性地暴露可热成像层的所要部分。

对于可印刷电子设备的特定需要包括可热成像绝缘层或电介质 钝化层。例如，WO 2005/004205公开了一种通过热转移方法在衬底 上形成填充介电材料的图案的方法，所述方法包括将包括基膜、光热 转化(LTHC)层和介电材料转移层的可热成像施主元件暴露于热。在 薄膜晶体管(TFT)中，介电层用以使栅极层与半导体和源极-漏极层绝 缘。其主要作用是提供场通道而非电流通道。基本要求在于介电层具 有高体积电阻率(大于10¹⁴欧姆-厘米)以防止漏电；且基本没有针孔以 防止在导电层之间的严重短路。介电层还必须具有高纯度以便不掺杂 邻近半导体层；它应该足够薄(例如约5微米或以下)且具有高介电常 数以便低电压操作。

成功热转移介电层的其他要求包括：介电组合物必须可涂覆且因 此必须在合适溶剂中具有足够溶解性和/或可分散性；它对包括受主、 导电层(栅极层和源极-漏极层)和半导体层的相邻层必须显示出良好 界面行为(机械学、电学)；且它必须可通过热转移印刷且保持其绝缘 性质。为使绝缘层符合此最后需求并在一个印刷周期中印刷，它需要 对包括受主、导电层和半导体层的所有先前层显示出良好粘附性。它 必须在大致相同条件(例如相同滚筒速度和功率)下印刷到所有不同先 前层上，且它必须以可接受的质量印刷。例如，由热转移方法引起的 缺陷包括：针孔、气泡、共粘破坏、条带边界破裂和材料从邻近施主 衬底层(通常LTHC层)共转移；这些缺陷必须极小，以便不使电学性 能降级到不可接受的程度。

需要允许图案化热转移对多种材料显示出良好转移性质和良好 粘附性的具有优良电阻率的介电层的热转移施主。尤其需要如下热转 移施主，其中在转移后图案化层具有电学应用如电容器或薄膜晶体管 应用中的介电层所需的均匀性、连续性和电阻性质。

发明概述

本发明一方面为一种组合物，所述组合物包含：(a)一种或多种 选自以下的介电聚合物：丙烯酸类和苯乙烯类聚合物，其选自：丙烯 酸类、苯乙烯类和苯乙烯类-丙烯酸类胶乳，基于溶液的丙烯酸类、 苯乙烯类和苯乙烯类-丙烯酸类聚合物，及其组合；杂原子取代的苯 乙烯类聚合物，其选自：部分氢化的聚(4-羟基苯乙烯)，聚(4-羟基苯 乙烯)，以及聚(4-羟基苯乙烯)与(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸烷 基酯、苯乙烯和烷基取代的苯乙烯的共聚物，其中所述烷基为C₁-C₁₈直链或支链烷基；酚-醛(共)聚合物和(共)低聚物及其组合；和聚(乙酸 乙烯酯)；和(b)基于所述组合物的干重计算约0.5％重量到约10％重 量的一种或多种近红外染料；其中包含所述组合物的干层的电阻率为 10¹⁴欧姆-厘米或更大且在约600nm-约1200nm范围内具有最大吸收。