[发明专利]混合绝缘墨水、绝缘薄膜和柔性薄膜晶体管及制备方法

说明书

本发明公开一种混合绝缘墨水、绝缘薄膜和柔性薄膜晶体管及制备方法，按质量百分比计算，所述混合绝缘墨水包括如下组分：锆盐8‑15％、有机掺杂材料0.4‑1％、溶剂余量。本发明所提供的混合绝缘墨水，成膜后薄膜均匀、致密度高，漏电流较小，与其他功能薄膜兼容性好。

技术领域

本发明涉及显示面板制造领域，主要涉及混合绝缘墨水、绝缘薄膜和柔性薄膜晶体管及制备方法。

背景技术

柔性薄膜晶体管(TFT)在可穿戴传感器和柔性平板显示器等电子设备中得到广泛的应用。相对于传统的真空镀膜法，喷墨印刷法制备TFT器件设备工艺简单，成本低，可直接实现薄膜的图形化，同时对基板尺寸没有限制，可实现快速大面积成膜，是柔性显示行业的研究热点。其中，印刷制备低漏电流、抗弯折的绝缘薄膜是实现低功耗和高稳定性的核心因素。以氧化锆（ZrO₂）为主的无机高介电绝缘材料具有高电容、宽禁带的特点，对降低漏电流有显著作用，但不耐弯折，易破裂失效。通常采用无机绝缘薄膜加厚的方法增加其耐弯折性，但会导致电容降低，开启电压变大，增加器件功耗。以聚乙烯醇（PVA）和聚甲基丙烯酸甲酯为代表的有机绝缘材料抗弯折性好，但电容小，缺陷多，器件漏电流大。目前业界均以超厚无机薄膜作为柔性TFT器件绝缘层。

为了提高柔性TFT器件中绝缘层的介电性能，降低漏电流、开启电压和功耗，学术界提出无机/有机绝缘薄膜结合的方法，具体为无机/有机绝缘层叠层结构以及混合掺杂结构。叠层结构中有机绝缘层主要起修饰作用，一定程度上增强无机绝缘层的抗弯折性。但多层结构必将采用二次印刷技术，增加工艺难度，多层结构界面也会引入大量缺陷，导致最终器件电压和时间稳定性大大降低。混合结构即配置无机/有机混合材料墨水，一次印刷成膜，混合材料薄膜中无机绝缘材料起主体结构，有机绝缘材料起缓冲和保护的作用，整体体现出一定的柔韧性。目前，相关论文报道的混合绝缘体系墨水成分大多非常复杂，适用于喷墨打印的墨水体系少之又少，同时，对混合绝缘材料的应用局限于电容器等简单电子器件中，鲜有将其应用于柔性TFT器件中。因此，提供一种可喷墨打印的混合绝缘材料墨水、印刷技术及基于印刷混合绝缘层的高性能薄膜晶体管是非常有必要的。

CN201710399212.5公开了一种喷墨打印氧化锆绝缘层用墨水及其制备方法，是一种纯氧化锆墨水，主要改善墨水的稳定性和粘度，使其适合用于喷墨打印。在实际应用时，打印出来得到的氧化锆薄膜不耐弯折，若用于柔性薄膜晶体管中，会导致薄膜破裂而失去绝缘性能，并不适用于柔性薄膜晶体管。

CN201710398593.5公开了一种喷墨打印用墨水及其制备方法以及由其打印的氧化锆薄膜，主要利用PVP材料改善打印氧化锆薄膜的形貌，使打印薄膜表面平整，并未考虑其对印刷氧化锆绝缘特性的影响。在实际应用时，该墨水打印得到的绝缘膜漏电流大，并不适用于柔性薄膜晶体管。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种混合绝缘墨水、绝缘薄膜和柔性薄膜晶体管及制备方法，旨在解决现有喷墨打印用墨水并不适用于制备柔性薄膜晶体管的绝缘层薄膜的问题。

本发明的技术方案如下：

一种混合绝缘墨水，其中，按质量百分比计算，所述混合绝缘墨水包括如下组分：

锆盐8-15％、有机掺杂材料0.4-1％、溶剂余量；

所述锆盐为八水合氧氯化锆；

所述有机掺杂材料为聚乙烯吡咯烷酮；

所述溶剂为乙二醇。

所述的混合绝缘墨水，其中，所述有机掺杂材料的用量为0.4-0.8％。

一种如上所述的混合绝缘墨水的制备方法，其中，包括以下步骤：

将锆盐、有机掺杂材料混合，加溶剂搅拌均匀，得到溶液；

将溶液搅拌后进行过滤；

将溶液静置12h以上，得到混合绝缘墨水。