[发明专利]用于有机电子器件的平坦化层

说明书

技术领域

本发明涉及包含聚环烯烃平坦化层的有机电子器件；更具体地涉及位于基板与功能层(例如半导体层、介电层或电极)之间的平坦化层；进一步涉及此类平坦化层在有机电子器件中的用途；以及涉及此类聚环烯烃平坦化层和有机电子器件的生产方法。

背景

近年来有机电子(OE)器件越来越受到关注，例如用于显示器件和逻辑能力电路中的场效应晶体管、或有机光伏(OPV)器件。以往的有机场效应晶体管(OFET)通常包括源电极、漏电极和栅电极、由有机半导体(OSC)材料制成的半导体层和绝缘层(也简称为“介电层”或“栅介电层”)，所述绝缘层由介电材料制成并且位于OSC层和栅电极之间。

大量不同的基板可用于OE器件如OFET和OPV。最常见的聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、其他聚酯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚环烯烃或聚醚砜。金属薄膜、基于纸的基板、玻璃及其它也可利用。

但是，迄今为止一直使用的基板往往具有有缺陷及来自生产过程的污染。因此，出于在其顶部制造的薄膜OE器件的完整性的目的，这些基板大多数需要额外的平坦化层或阻挡层，以便提供平滑和无缺陷的表面。

需要在基板和OSC材料之间施用中间层的其它原因或功能包括：1)改善基板的硬度/耐刮擦性，2)提供基板与OSC层的电绝缘，3)提供阻挡以防止金属离子、小分子和低聚物从载体基板扩散到OSC中，4)改变基板的润湿性，和5)作为粘合促进剂。

各种塑料膜基材是市售的，例如系列的PET膜或者 系列的PEN膜，两者均来自DuPont Teijin Films^TM。

典型的市售平坦化、硬涂层或阻挡材料包括：

1)二氧化硅(SiO₂)或氮化硅(SiN_x)电绝缘体，其主要用于导电金属基板的顶部上。

2)有机聚合物，例如基于丙烯酸、三聚氰胺-或氨基甲酸酯的聚合物。

3)有机-无机杂化复合材料，其主要是基于经由溶胶-凝胶工艺使用金属醇化物和有机硅氧烷，如在US 5,976,703或者在W.Tanglumlert等人的‘Hard-coating materials for poly(methyl methacrylate)from glycidoxypropyl-trimethoxysilane-modified silatrane via sol-gel process',Surface&Coatings Technology 200(2006)第2784页中所描述。

然而，迄今为止仍不存在满足所有市售OE/OPV材料的全部要求的平坦化材料。当前可用材料的两个主要缺点是：1)低表面能，这使得OSC材料在涂布期间脱湿(de-wetting)，因此需要额外的预处理，以及2)可用的聚合物和复合材料对水的高渗透性。因此，除非施加额外的阻挡或表面改性层，否则上述材料不适合于许多OE/OPV应用。

此外，本发明人发现用于市售PET或PEN基板中的平坦化材料最终证明不能与最近开发的高性能OSC材料完全兼容，所述高性能OSC材料如系列(购自Merck KGaA或者Merck Chemicals Ltd.)。另外，已经观察到直接在平坦化的或者的顶部使用系列OSC的器件的电稳定性差。因此，现有平坦化层的顶部将希望额外的阻挡/表面改性层，或者希望平坦化层的替代。

在一般情况下，平坦化材料应具有下列特性的一个或多个：

1)作为绝缘体，

2)提供光滑表面(优选算术平均粗糙度(R_a)的绝对值<5且轮廓的最大高度(R_t)<50)，

3)与任何其它基板的最佳操作实例相比，为OFET提供电性能和稳定性，

4)使基板和电极金属之间能够良好(优选50N/cm以上)

5)对于OSC制剂具有良好的润湿性(优选平坦化层的表面能≥50mN/m)，

6)固有的耐工艺化学药品性，

7)可见光谱内的透光性，

8)利用良好建立的工业生产工艺的沉积。

因此，仍然需要可用于OE器件、尤其是OFET和OPV电池中且满足上述要求的改进的平坦化层。