[發明專利]用于有機電子器件的可溶液加工的鈍化層

無效

• 申請號: 201080039019.7
• 申請日: 2010-08-06
• 公開（公告）號: CN102484202A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: M·詹姆斯;N·格雷因特;M·卡拉斯克-奧拉斯克;P·C·布魯克斯;D·C·穆勒;P·E·梅爾;S·阿姆斯沖;S·S·皮那達姆
• 申請（專利權）人: 默克專利股份有限公司
• 主分類號: H01L51/10
• 分類號: H01L51/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 鄧毅

發明領域

本發明涉及用于有機電子(OE)器件的可溶液加工的鈍化層，和包含這類鈍化層的OE器件，特別是有機場效應晶體管(OFET)和薄膜晶體管(TFT)。

發明背景

制造有機電子器件或組件，例如有機晶體管、有機太陽能電池或者特征為用于單個像素的驅動電子器件的顯示器器件的背板的一個重要方面是當提供器件的各個功能層時的制造技術。常規的制造技術基于化學氣相沉積和光刻。

當今，電子工業的發展方向是用可溶液加工的、可印刷技術替代昂貴的基于真空技術的工藝。該新技術提供以下優點：避免使用高真空設備，這降低工藝成本，使得工藝更容易擴大規模并且擴展顯示器器件的可達到的尺寸范圍。

圖1示意性顯示了使用可溶液加工技術構建的底柵構造中的顯示器背板的單一晶體管的關鍵組件。通常，制造過程以基底(110)開始，該基底可由玻璃、金屬或聚合物構成。通過氣相沉積在基底(110)上沉積金屬柵電極(120)。隨后，通過例如旋涂或印刷的技術沉積介電材料層(130)。該層(130)被稱為介電層或有機柵絕緣(OGI)層。隨后，沉積一組也由金屬構成的源和漏電極(150)。最后，形成有機半導體(OSC)層(140)來覆蓋源漏電極(150)以及介電材料(130)表面。對于器件功能關鍵的是源與漏電極之間的區域中有機半導體層(140)與介電層(130)之間的完整界面，如由雙箭頭所示的那樣，其也被稱為“溝道區域”。粘附和保持清晰的界面在此是重要的方面。

在形成背板的該核心部分后，器件制造商通常在背板和其他器件的頂部添加額外的功能層。這需要涉及使用反應性化學品和溶劑的進一步加工步驟，該化學品和溶劑在大多數情形下將溶解或損壞OSC或OSC與介電層之間的界面。避免破壞OSC的常用加工策略是在OSC層(140)上沉積保護層(160)(也已知為“鈍化層”)。目前，顯示器制造商通過化學氣相沉積來沉積SiO₂或具有化學耐受性的金屬例如金，以使OSC鈍化。

該方法的缺點是再次需要真空設備和其所涉及的限制。因此，期望能獲得可溶液加工的鈍化材料(SPPM)。

SPPM已在現有技術中有描述。例如，US2005/0227407A1公開了包含兩個或三個依次沉積的有機材料層的鈍化多層。那些材料組合為(a)聚乙烯醇(PVA)，隨后是聚乙烯基苯酚(PVP)或者(b)PVA，之后是PVP，之后是聚酰亞胺(PI)。還公開了通過不同的方法比如旋涂、噴墨印刷、絲網印刷和微接觸而沉積。還公開了用于鈍化材料的配制劑可以是基于有機油的溶液、無機的水基溶液，或兩者的組合。

然而，使用極性和水基溶劑體系可能在電子器件中導致離子雜質，這將顯著降低器件性能。

WO2001/008241?A1描述了在器件內部的易受損界面處，例如在基底與柵電極之間、OSC與介電材料之間，或者OSC與源或漏電極之間的界面處的功能層之間具有阻隔層的OSC器件。阻隔層可以為導體、絕緣體或半導體。建議的阻隔層材料包括無機或有機材料，例如水溶性PVA、聚(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯、二萘嵌苯、硅酮或氟化物質。然而，沒有公開如何將鈍化層提供在器件頂部上，或者如何選擇用于該鈍化層的合適的材料和方法。

US2007/00776781?A1公開了制造包括OSC的有源器件的方法，其中OSC層和OGI層通過溶液加工技術形成，并且OGI層也可由PVA水溶液形成。然而，沒有公開鈍化層。

此外，上面引用的文獻既沒有論述由水溶液的溶液加工造成的離子雜質問題及其對器件性能的負面影響，它們也沒有提出如何解決該問題的可能途徑。

本發明的目的是提供通過使用可溶液加工的鈍化材料(SPPM)在OE器件，特別是底柵(BG)OFET和TFT上制備鈍化層的合適方法和材料。所述鈍化層應該易于加工并且應該不影響或不顯著影響器件性能，例如通/斷比和載流子遷移率。它們應該保護OE器件免于在隨后使用期間或者后續器件制造過程步驟期間造成的可能損害，特別是免于無機酸、碘和碘化物、蝕刻劑、剝離劑、溶劑、反應性添加劑、熱、濕度、氧、輻射如UV輻射和機械應力。制備方法不應該具有現有技術方法的缺點并且允許大規模地時間、成本和材料有效地生產OE器件。本發明的其他目的對于專業人員而言從下面的詳述中顯而易見。

發現通過提供如本發明所要求保護的方法和材料，可以實現這些目的。

發明概述

本發明涉及一種制備有機電子器件的方法，包括以下步驟：

a)提供有機半導體層，