[发明专利]用于有机电子器件的可溶液加工的钝化层

说明书

发明领域

本发明涉及用于有机电子(OE)器件的可溶液加工的钝化层，和包含这类钝化层的OE器件，特别是有机场效应晶体管(OFET)和薄膜晶体管(TFT)。

发明背景

制造有机电子器件或组件，例如有机晶体管、有机太阳能电池或者特征为用于单个像素的驱动电子器件的显示器器件的背板的一个重要方面是当提供器件的各个功能层时的制造技术。常规的制造技术基于化学气相沉积和光刻。

当今，电子工业的发展方向是用可溶液加工的、可印刷技术替代昂贵的基于真空技术的工艺。该新技术提供以下优点：避免使用高真空设备，这降低工艺成本，使得工艺更容易扩大规模并且扩展显示器器件的可达到的尺寸范围。

图1示意性显示了使用可溶液加工技术构建的底栅构造中的显示器背板的单一晶体管的关键组件。通常，制造过程以基底(110)开始，该基底可由玻璃、金属或聚合物构成。通过气相沉积在基底(110)上沉积金属栅电极(120)。随后，通过例如旋涂或印刷的技术沉积介电材料层(130)。该层(130)被称为介电层或有机栅绝缘(OGI)层。随后，沉积一组也由金属构成的源和漏电极(150)。最后，形成有机半导体(OSC)层(140)来覆盖源漏电极(150)以及介电材料(130)表面。对于器件功能关键的是源与漏电极之间的区域中有机半导体层(140)与介电层(130)之间的完整界面，如由双箭头所示的那样，其也被称为“沟道区域”。粘附和保持清晰的界面在此是重要的方面。

在形成背板的该核心部分后，器件制造商通常在背板和其他器件的顶部添加额外的功能层。这需要涉及使用反应性化学品和溶剂的进一步加工步骤，该化学品和溶剂在大多数情形下将溶解或损坏OSC或OSC与介电层之间的界面。避免破坏OSC的常用加工策略是在OSC层(140)上沉积保护层(160)(也已知为“钝化层”)。目前，显示器制造商通过化学气相沉积来沉积SiO₂或具有化学耐受性的金属例如金，以使OSC钝化。

该方法的缺点是再次需要真空设备和其所涉及的限制。因此，期望能获得可溶液加工的钝化材料(SPPM)。

SPPM已在现有技术中有描述。例如，US2005/0227407A1公开了包含两个或三个依次沉积的有机材料层的钝化多层。那些材料组合为(a)聚乙烯醇(PVA)，随后是聚乙烯基苯酚(PVP)或者(b)PVA，之后是PVP，之后是聚酰亚胺(PI)。还公开了通过不同的方法比如旋涂、喷墨印刷、丝网印刷和微接触而沉积。还公开了用于钝化材料的配制剂可以是基于有机油的溶液、无机的水基溶液，或两者的组合。

然而，使用极性和水基溶剂体系可能在电子器件中导致离子杂质，这将显著降低器件性能。

WO2001/008241 A1描述了在器件内部的易受损界面处，例如在基底与栅电极之间、OSC与介电材料之间，或者OSC与源或漏电极之间的界面处的功能层之间具有阻隔层的OSC器件。阻隔层可以为导体、绝缘体或半导体。建议的阻隔层材料包括无机或有机材料，例如水溶性PVA、聚(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯、二萘嵌苯、硅酮或氟化物质。然而，没有公开如何将钝化层提供在器件顶部上，或者如何选择用于该钝化层的合适的材料和方法。

US2007/00776781 A1公开了制造包括OSC的有源器件的方法，其中OSC层和OGI层通过溶液加工技术形成，并且OGI层也可由PVA水溶液形成。然而，没有公开钝化层。

此外，上面引用的文献既没有论述由水溶液的溶液加工造成的离子杂质问题及其对器件性能的负面影响，它们也没有提出如何解决该问题的可能途径。

本发明的目的是提供通过使用可溶液加工的钝化材料(SPPM)在OE器件，特别是底栅(BG)OFET和TFT上制备钝化层的合适方法和材料。所述钝化层应该易于加工并且应该不影响或不显著影响器件性能，例如通/断比和载流子迁移率。它们应该保护OE器件免于在随后使用期间或者后续器件制造过程步骤期间造成的可能损害，特别是免于无机酸、碘和碘化物、蚀刻剂、剥离剂、溶剂、反应性添加剂、热、湿度、氧、辐射如UV辐射和机械应力。制备方法不应该具有现有技术方法的缺点并且允许大规模地时间、成本和材料有效地生产OE器件。本发明的其他目的对于专业人员而言从下面的详述中显而易见。

发现通过提供如本发明所要求保护的方法和材料，可以实现这些目的。

发明概述

本发明涉及一种制备有机电子器件的方法，包括以下步骤：

a)提供有机半导体层，