EP1908133A1 - Verfahren zur herstellung organischen elektronischen vorrichtungen auf lösungsmittel- und/oder temperaturempfindlichen kunststoffsubstraten - Google Patents

Verfahren zur herstellung organischen elektronischen vorrichtungen auf lösungsmittel- und/oder temperaturempfindlichen kunststoffsubstraten

Info

Publication number
EP1908133A1
EP1908133A1 EP06775769A EP06775769A EP1908133A1 EP 1908133 A1 EP1908133 A1 EP 1908133A1 EP 06775769 A EP06775769 A EP 06775769A EP 06775769 A EP06775769 A EP 06775769A EP 1908133 A1 EP1908133 A1 EP 1908133A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ofets
oleds
solar cells
emitting diodes
effect transistors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP06775769A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mario SCHRÖDNER
Karin Schultheis
Hannes Schache
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Original Assignee
Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV filed Critical Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Publication of EP1908133A1 publication Critical patent/EP1908133A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00—Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • H10K77/111—Flexible substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/464—Lateral top-gate IGFETs comprising only a single gate
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/466—Lateral bottom-gate IGFETs comprising only a single gate
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/84—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/141—Organic polymers or oligomers comprising aliphatic or olefinic chains, e.g. poly N-vinylcarbazol, PVC or PTFE
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/151—Copolymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/1307—Organic Field-Effect Transistor [OFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/84—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K50/844—Encapsulations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to the production of organic field-effect transistors (OFETs), solar cells or light-emitting diodes (OLEDs) and circuits based thereon on the surface of solvent- and / or temperature-sensitive plastics, e.g. thermoplastic injection molded bodies.
  • OFETs organic field-effect transistors
  • OLEDs light-emitting diodes
  • the invention further relates to electronic components which are produced by this method.
  • OFETs organic field-effect transistors
  • substrates such as silicon, glass, polyester film (PET, PEN) or polyimide film using simple processes ⁇ CJ Drury, CM. J. Mutsaers' CM. Hart, M. Matters and DM de Leeuw: Appl. Phys. Lett. 73 (1998), 108; F. Eder, H. Klauk, M. Halik, U. Zschieschang, G. Schmid and C. Dehm, Appl. Phys. Lett. 84 (2004), 2673; J. Ficker, A. Ullmann, W. Fix, H.
  • the maximum continuous service temperature of the carrier material is also important for process control. These requirements are largely met, for example, by polyethylene terephthalate (PET) and polyimide.
  • a gate insulator for an organic HL device in particular for a field effect transistor is described which consists of a crosslinked at temperatures between 150 0 C and 200 0 C polysiloxane compound.
  • polysilane used for electrical insulation to protect loxan für ABS, polycarbonate or Polysty- rolsubstraten not possible against harmful effects of solvents during the manufacturing process.
  • ÜS2003 / 0224621 a method for producing organic semiconductor systems on various documents such as textiles is given. This method also includes the bring a protective layer on the substrate surface below the semiconductor. However, it obviously does not serve to protect the substrate from chemical effects by solvents. Also, no information is given about the chemical composition of the protective layer.
  • injection molding materials such as ABS polymer, polycarbonate and polystyrene into consideration.
  • these injection molding materials unlike silicon, glass, polyimide, and other substrate materials, many of these injection molding materials, which often serve as electronic packaging materials, compact disks (CDs), and DVDs, are sensitive to organic solvents. In addition, they are thermally mostly low loadable.
  • the roughness of the surface of the injection molding tool used also determines the surface roughness of the substrate, so that injection molding materials are only of limited use as base materials for organic electronics.
  • the object of the invention is therefore to provide a simple and inexpensive process for producing organic field effect transistors (OFETs), solar cells or light-emitting
  • OLEDs Specify diodes
  • an organic layer is applied, for example, partially or on the entire substrate surface of an injection-molded body, which is insoluble in relation to the solvents used below and whose production does not require too high temperatures.
  • Layer thicknesses between 1 ⁇ m and 5 ⁇ m are generally sufficient to protect the surface of this plastic body from solvent attack.
  • the mostly rough surface is smoothed out.
  • Crosslinkable polymers such as acrylates, polyester or epoxy resins prove to be particularly suitable.
  • the crosslinking should be carried out at low temperatures or photochemically.
  • the application of the protective layer can also in large-scale coating method, for. B. by printing, knife coating or local dripping (microdosing) happen. Then the structure of the organic components and their circuits is then made.
  • Organic or polymeric field effect transistors in the sense of this invention comprise at least the following function-determining layers on a substrate: an organic semiconductor layer between and under at least one source and at least one drain electrode which are made of a conductive organic or inorganic material , an organic insulation layer over or below the semiconductive layer and an organic conductor layer.
  • the corresponding integrated organic or polymer electronic circuits consist of at least two organic or polymeric field-effect transistors.
  • Figures 1 and 2 show schematically and in sectional view field effect transistors according to the two embodiments, wherein in Figure 2, a variant was selected for the layer structure in which the layers are arranged inversely to the structure shown in Figure 1.
  • a gate electrode 5 is generated directly on the surface of a plastic body 1 of a conductive polymer dispersion, which does not attack the plastic surface. This may be, for example, an aqueous or alcoholic dispersion of a carbon black composite.
  • an (insulating) protective layer 6 is applied, which protects the plastic or injection-molded body 1 from solvents and at the same time serves as an insulator between the gate electrode 5 and the source or drain electrode 2, 4.
  • an organic semiconductor layer 3 and the source or drain electrode 2, 4 are then applied.
  • the order of the polymer layers can be done by printing or dripping (microdosing). The structuring of the electrodes can, if this has not already been done during printing, e.g. achieve by laser processing.
  • FIG. 1 describes a realization of the invention according to FIG. 1.
  • the networking takes place with a high-performance ÜV lamp with an exposure time of up to 3 seconds.
  • the layer thickness is about 5 microns.
  • a layer of a conductive carbon black polymer composite is also applied by doctoring.
  • the source-drain electrodes 2,4 are produced by selective removal with an excimer laser.
  • the polymer semiconductor 3 poly-3-dodecylthiophene
  • the polymer semiconductor 3 from a 0.25% solution of chloroform or toluene is applied by spin coating (4000 U / min).
  • As insulator layer 6 polyvinylphenol is spin-coated from a 20% solution at 2000 revolutions / minute.
  • the gate electrodes 5 are made by local application of a colloidal graphite.
  • Figure 3
  • Example 2 This example involves implementation of the invention as shown in Figure 2.
  • a layer of the conductive polymer Polyethylendioxythiophen (Baytron) is geräkelt. This layer is patterned by selective removal with an excimer laser, so that the gate electrodes 5 are obtained.
  • the (insulating) protective layer 6 a layer of an alcoholic polyvinylphenol solution containing a crosslinking agent is applied by spinning at 2000 rpm.
  • the Polyvinylphenol für anschlieOend is annealed for 3 hours at 70 0 C.
  • a thin gold layer (about 20 nm) is sputtered, from which in turn the source-drain electrodes 2, 4 are generated with an excimer laser.
  • the semiconductor layer 3 is applied by spin-coating a 0.25% poly-3-hexylthiophene solution in toluene.
  • the output characteristics of a field effect transistor produced in this way are shown in FIG. 4.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung organischer Feldeffekttransistoren (OFETs), Solarzellen oder lichtemittierender Dioden (OLEDs) und darauf basierende Schaltungen auf der Oberfläche von lösungsmittel- und/oder temperaturempfindlichen Kunststoffen, z.B. thermoplastischen Spritzgusskörpern. Eine Schutzschicht, welche aus einer Polymerverbindung, wie Polyacrylat, Polyphenol, Melamin- oder Polyesterharz, die aus einer wässrig-alkoholischen Lösung oder lösungsmittelfrei auf die Substratoberfläche oder eine der funktonsbestimmenden Schichten des elektronischen HL-Bauelementes in einem Niedertemperaturprozess bei Temperaturen kleiner als 100°C aufgebracht und getrocknet wird, schützt das Substrat vor unerwünschter Lösungsmitteleinwirkung und kann zugleich als Planarisierungsschicht und/oder als elektrische Isolationsschicht dienen.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG ORGANISCHEN ELEKTRONISCHEN VORRICHTUNGEN AUF LÖSUNGSMITTEL- UND/ODER TEMPERATUREMPFINDLICHEN KUNSTSTOFFSUBSTRATEN
[Beschreibung]
Die Erfindung betrifft die Herstellung organischer Feldeffekttransistoren (OFETs) , Solarzellen oder lichtemittierender Dioden (OLEDs) und darauf basierende Schaltungen auf der Oberfläche von lösungsmittel- und/oder temperaturempfindli- chen Kunststoffen, z.B. thermoplastischen Spritzgusskörpern. Die Erfindung bezieht sich ferner auf elektronische Bauelemente, welche nach diesem Verfahren hergestellt sind.
[Stand der Technik]
Organische HL-Bauelemente haben in den letzten Jahren auch aus ökonomischer Sicht eine wachsende Bedeutung erlangt. So lassen sich beispielsweise organische Feldeffekttransistoren (OFETs) mit einfachen Verfahren leicht und damit kostengüns- tig auf verschiedenen Unterlagen wie Silizium, Glas, Polyesterfolie (PET, PEN) oder Polyimidfolie herstellen {C.J. Drury, CM. J. Mutsaers', CM. Hart, M. Matters and D.M. de Leeuw: Appl. Phys. Lett. 73(1998), 108; F. Eder, H. Klauk, M. Halik, U. Zschieschang, G. Schmid and C. Dehm, Appl. Phys. Lett. 84(2004), 2673; J. Ficker, A. Ullmann, W. Fix, H. Rost and W. Clemens, Proc. SPIE 4466 (2001), 95; M. Schrödner, H.~ K. Roth, S. Sensfuss and K. Schultheis, e&i, 2003 (6), 2056; M. Halik, H. Klauk, U. Zschieschang, T. Kriem, G. Schmid and W. Radlik, Appl. Phys. Lett. 81(2002), 289; H. Sirringhaus, T. Kawase, R. H. Friend, T. Shimoda, M. Inbasekaran, W. Wu and E. P. Woo: Science, 290(2000) , p.2123). Im Allgemeinen geht dieses um so besser, je glatter die Oberfläche und je unempfindlicher das Material der Unterlage gegenüber organi- sehen Lösungsmitteln ist. Da im Herstellungsprozess von polymerelektronischen Schaltungen häufig Temper- und Trocknungsschritte erforderlich sind, ist auch die maximale Dauergebrauchstemperatur des Trägermaterials für die Prozessführung wichtig. Diese Anforderungen werden z.B. von Polyethy- lenterephthalat (PET) und Polyimid weitgehend erfüllt.
Bekannt ist weiterhin die Herstellung organischer elektronischer HL-Bauelemente auf Folien, die mit anorganischen Barriereschichten zur Minderung der Wasser- bzw. Sauerstoffdiffusion beschichtet sind (US 6664137) . Solche Barriereschich- ten, die der Degradation der Feldeffekttransistoren und Schaltungen während der Anwendung entgegenwirken sollen, können, wenn sie nur ausreichend dick und defektfrei in einem Niedertemperaturprozess aufgebracht werden, das Substratmaterial auch gegen Lösungsmittel schützen. Sie haben gegenüber organischen Schutzschichten jedoch den Nachteil, dass sie über teure und zeitaufwändige Vakuumprozesse abgeschieden werden müssen.
In WO 2004/091001 wird ein Gate-Isolator für ein organisches HL-Bauelement, insbesondere für einen Feldeffekttransistor beschrieben, der aus einer bei Temperaturen zwischen 150 0C und 2000C vernetzten Polysiloxan-Verbindung besteht. Wegen der hohen Vernetzungst'emperatur ist jedoch eine Anwendung der hier allerdings zur elektrischen Isolierung benutzten Polysi- loxanschicht zum Schutz von ABS-, Polycarbonat- oder Polysty- rolsubstraten gegen schädliche Einwirkungen von Lösungsmitteln während des Fertigungsprozesses nicht möglich. In ÜS2003/0224621 wird eine Methode zur Herstellung organischer Halbleitersysteme auf verschiedenen Unterlagen wie z.B. Textilien angegeben. Diese Methode beinhaltet auch das Auf- bringen einer Schutzschicht auf die Substratoberfläche unterhalb des Halbleiters. Sie dient aber offensichtlich nicht dem Schutz des Substrats vor chemischen Einwirkungen durch Lösungsmittel. Auch werden keinerlei Angaben über die chemische Zusammensetzung der Schutzschicht gemacht.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist es häufig von Vorteil, die organische bzw. polymerelektronische Schaltung unmittelbar auf dem Objekt herzustellen, auf dem sie anschließend auch angewendet werden soll. Als hierfür besonders geeignete Materialien könnten Spritzgusswerkstoffe, wie ABS-Polymer, Polycarbonat und Polystyrol in Betracht kommen. Im Unterschied zu Silizium, Glas, Polyimid und anderen Substratmaterialien sind jedoch viele dieser Spritzgusswerkstoffe, die häufig auch als Materialien für elektronische Gehäuse, Com- pact Disks (CDs) und DVDs dienen, empfindlich gegenüber organischen Lösungsmitteln. Darüber hinaus sind sie thermisch zumeist nur gering belastbar. Außerdem bestimmt die Rauhigkeit der Oberfläche des verwendeten Spritzgusswerkzeuges auch die Oberflächenrauhigkeit des Substrats, sodass sich Spritz- gusswerkstoffe nur stark eingeschränkt als Basismaterialien für organische Elektronik eignen.
Aus den genannten Gründen war deshalb der Einsatz dieser Materialien bislang problematisch und es gab auch keine geeignete Lösung, um die aufgezeigten Schwierigkeiten zu überwinden.
[Aufgabe der Erfindung]
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfaches und preisgünstiges Verfahren zur Herstellung organischer Feldeffekt- transistqren (OFETs) , Solarzellen oder lichtemittierenden
Dioden (OLEDs) auf lösungsmittel- und temperaturempfindlichen Kunststoffoberflächen anzugeben, welches es erlaubt, derartige HL-Bauelemente und darauf basierende Schaltungen ohne Beeinträchtigung des Formkörpers, wie das Anlösen der Oberfläche oder dessen thermische Verformung, herzustellen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des ersten Patentanspruches. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Gegenstand mehrerer Unteransprüche. Bei diesem Verfahren wird beispielsweise partiell oder auf der gesamten Substratoberfläche eines Spritzgusskörpers eine organische Schicht aufgebracht, die unlöslich gegenüber den nachfolgend verwendeten Lösungsmitteln ist und deren Herstellung keine zu hohen Temperaturen erfordert. Schichtdicken zwischen lμm und 5 μm sind im Allgemeinen ausreichend, um die Oberfläche dieses Kunststoffkörpers vor Lösemittelangriff zu schützen. Gleichzeitig erfolgt dabei eine Glättung der zu- meist rauhen Oberfläche. Als besonders geeignet erweisen sich vernetzbare Polymere, wie Acrylate, Polyester- oder Epoxidharze. Um den Kunststoffkörper thermisch nicht zu belasten, sollte die Vernetzung bei niedrigen Temperaturen oder photochemisch erfolgen. Das Aufbringen der Schutzschicht kann auch im großflächigen Beschichtungsverfahren, z. B. durch Drucken, Rakeln oder lokales Auftropfen (Mikrodosierverfahren) , geschehen. Darauf wird dann der Aufbau der organischen Bauelemente und deren Schaltungen vorgenommen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Beispielen für Feldeffekttransistoren sowie von Abbildungen 1 bis 4 näher erläutert.
Organische oder polymere Feldeffekttransistoren (OFETs) im Sinne dieser Erfindung umfassen zumindest die folgenden funktionsbestimmenden Schichten auf einem Substrat: eine organische Halbleiterschicht zwischen und über bzw. unter zumindest einer Source- und zumindest einer Drain- Elektrode, die aus einem leitenden organischen oder anorganischen Material sind, eine organische Isolationsschicht über oder unter der halbleitenden Schicht und eine organische Leiterschicht .
Die entsprechenden integrierten organischen oder polymerelektronischen Schaltungen bestehen aus mindestens zwei organischen oder polymeren Feldeffekttransistoren.
Die Abbildungen 1 und 2 zeigen schematisch und in Schnittdarstellung Feldeffekttransistoren entsprechend den beiden Ausführungsbeispielen, wobei in Abbildung 2 eine Variante für den Schichtaufbau gewählt wurde, bei der die Schichten umgekehrt zu dem in Abbildung 1 gezeigten Aufbau angeordnet sind. Hierbei wird eine Gate-Elektrode 5 direkt auf der Oberfläche eines Kunststoffkörpers 1 aus einer leitenden Polymerdispersion erzeugt, welche die KunststoffOberfläche nicht angreift. Dies kann zum Beispiel eine wässrige oder alkoholische Dispersion eines Rußkomposits sein. Darüber wird eine (Isolier) Schutzschicht 6 aufgebracht, die den Kunststoff- bzw Spritzgusskörper 1 vor Lösungsmitteln schützt und gleichzeitig als Isolator zwischen der Gateelektrode 5 und der Source- bzw. Drainelektrode 2,4 dient. Darüber werden dann eine organische Halbleiterschicht 3 und die Source- bzw. Drainelektrode 2,4 aufgebracht. Der Auftrag der Polymerschichten kann durch Drucken oder Auftropfen (Mikrodosierverfahren) erfolgen. Die Strukturierung der Elektroden lässt sich, soweit diese nicht bereits beim Druck erfolgt ist, z.B. durch Laserbearbeitung erreichen.
Beispiel 1
Dieses Beispiel beschreibt eine Realisierung der Erfindung gemäß Abbildung 1. Auf den Kunststoffkörper 1, ausgeführt als ABS-Platte von 1 mm Dicke, wird eine Schicht eines fotohärtbaren Acrylats als Schutzschicht 7 durch Rakeln aufgebracht. Die Vernetzung erfolgt mit einer Hochleistungs-ÜV-Lampe mit einer Belichtungszeit bis zu 3 Sekunden. Die Schichtdicke beträgt ca. 5 μm. Darauf wird ebenfalls durch Rakeln eine Schicht eines leitfähigen Ruß-Polymer-Komposits aufgebracht. In dieser Schicht werden durch selektiven Abtrag mit einem Excimerlaser die Source-Drain-Elektroden 2,4 erzeugt. Darauf wird mittels Schleuderbeschichtung (4000 U/min) der Polymerhalbleiter 3 (Poly-3-dodecylthiophen) aus einer 0,25%-igen Chloroform- oder Toluollösung aufgebracht. Als Isolatorschicht 6 wird Polyvinylphenol aus einer 20%-igen Lösung mit 2000 Umdrehungen/Minute aufgeschleudert . Die Gate-Elektroden 5 werden durch lokalen Auftrag eines kolloidalen Graphits hergestellt. Die Abbildung 3 zeigt die Ausgangskennlinien eines so hergestellten Feldeffekttransistors.
Beispiel 2 Dieses Beispiel beinhaltet die Umsetzung der Erfindung wie in Abbildung 2 dargestellt. Auf eine ABS-Platte von 1 mm Dicke als Kunststoffkörper 1 wird eine Schicht des leitfähigen Polymers Polyethylendioxythiophen (Baytron) geräkelt. Diese Schicht wird durch selektiven Abtrag mit einem Excimerlaser strukturiert, so dass man die Gate-Elektroden 5 erhält.
Darüber wird zur Fertigung der (Isolier) Schutzschicht 6 eine Schicht einer alkoholischen Polyvinylphenollösung, welche einen Vernetzer enthält, durch Schleudern bei 2000 U/min aufgebracht. Die Polyvinylphenolschicht wird anschlieOend 3 Stunden bei 70 0C getempert. Darüber wird eine dünne Goldschicht (ca. 20 nm) aufgesputtert, aus welcher wiederum mit einem Excimerlaser die Source-Drain-Elektroden 2,4 generiert werden. Abschließend wird die HalbleiterSchicht 3 durch Aufschleudern einer 0,25%-igen Poly-3-hexylthiophen-Lösung in Toluol aufgebracht. Die Ausgangskennlinien eines so hergestellten Feldeffekttransistors zeigt die Abbildung 4. [Bezugszeichenliste]
1 Kunststoffkörper
2 Source-Elektrode
3 Halbleiterschicht
4 Drain-Elektrode
5 Gate-Elektrode
6 Isolatorschicht
7 schwer lösliche Schutzschicht

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung organischer Feldeffekttransistoren (OFETs) , Solarzellen oder lichtemittierender Dioden (OLEDs) als elektronische HL-Bauelemente und darauf basierende elektronische Schaltungen, mit einem lösungsmittel- und/oder temperaturempfindlichen, z. B. aus ABS-Polymer,
Polykarbonat oder Polystyrol bestehenden Kunststoffkörper als Substrat und mit einem darauf angeordneten Schichtensystem aus ganzflächig oder partiell aufgebrachten funktionsbestimmenden Schichten und einer Schutzschicht gegen chemische Einwirkungen von Lösungsmitteln auf das Substrat, die aus einer Polymerverbindung wie Polyacrylat, Polyphenol, Melamin- oder Polyesterharz besteht und die aus einer wässrig- alkoholischen Lösung oder lösungsmittelfrei auf die Substratoberfläche oder eine der funktionsbestimmenden Schichten partiell oder ganzflächig in einem Niedertemperaturprozess bei Temperaturen kleiner als 1000C aufgebracht und getrocknet wird, und bei dem der Auftrag der elektrischen Funktionsschichten der Bauelemente auf den Kunststoffkörper und deren Strukturierung nach an sich bekannten Verfahrensschritten erfolgt.
2. Verfahren zur Herstellung organischer Feldeffekttransistoren (OFETs) , Solarzellen oder lichtemittierender Dioden (OLEDs) und darauf basierende elektronische Schaltungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine thermische oder photochemische Vernetzung der die Schutzschicht bildenden Polymerverbindung erfolgt.
3.Verfahren zur Herstellung organischer Feldeffekttransistor ren (OFETs) , Solarzellen oder lichtemittierender Dioden
(OLEDs) und darauf basierende elektronische Schaltungen nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Vernetzung der Polymerverbindung bei Temperaturen kleiner als 1000C, vor- zugsweise kleiner als 800C erfolgt.
4.Verfahren zur Herstellung organischer Feldeffekttransistoren (OFETs) , Solarzellen oder lichtemittierender Dioden (OLEDs) und darauf basierende elektronische Schaltungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Schutzschicht bevorzugt durch Druckverfahren wie Offset-, Tintenstrahl-, Tampon- oder Siebdruck, Rakeln oder ein Mikrodosierverfahren auf den Kunststoffkörper aufgebracht wird und dass die elekt- rischen Funktionsschichten der Bauelemente nach den an sich bekannten Verfahren aufgetragen und strukturiert werden.
5. Organische Feldeffekttransistoren (OFETs), Solarzellen oder lichtemittierender Dioden (OLEDs) und darauf basierende elektronische Schaltungen, mit einem lösungsmittel- und/oder temperaturempfindlichen Kunststoffkörper als Substrat und einem darauf angeordneten Schichtensystem aus funktionsbestimmenden Schichten sowie einer Schutzschicht gegen chemische Einwirkungen von Lösungsmitteln auf das Substrat, die aus einer vernetzten Polymerverbindung wie Polyacrylat, Polyphenol, Melamin- oder Polyesterharz besteht, gekennzeichnet durch das Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 bis 4.
6. Organische Feldeffekttransistoren (OFETs), Solarzellen oder lichtemittierender Dioden (OLEDs) und darauf basierende' elektronische Schaltungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoffkörper ein Spritz- guss- oder Prägekörper, wie z. B. ein elektronisches Gehäuse, eine CD, DVD oder eine Chipkarte dient.
7. Organische Feldeffekttransistoren (OFETs), Solarzellen oder lichtemittierender Dioden (OLEDs) und darauf basierende elektronische Schaltungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Schutzschicht als elektrische Isolationsschicht und/oder als Planarisierungsschicht ausgebildet ist.
EP06775769A 2005-07-27 2006-07-26 Verfahren zur herstellung organischen elektronischen vorrichtungen auf lösungsmittel- und/oder temperaturempfindlichen kunststoffsubstraten Ceased EP1908133A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005035696A DE102005035696A1 (de) 2005-07-27 2005-07-27 Verfahren zur Herstellung organischer Feldeffekttransistoren und darauf basierender Schaltungen auf Lösungsmittel- und temperaturempfindlichen Kunststoffoberflächen und organische Feldeffekttransistoren und organische optoelektronische Bauelemente nach diesem Verfahren
PCT/DE2006/001328 WO2007012330A1 (de) 2005-07-27 2006-07-26 Verfahren zur herstellung organischen elektronischen vorrichtungen auf lösungsmittel- und/oder temperaturempfindlichen kunststoffsubstraten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1908133A1 true EP1908133A1 (de) 2008-04-09

Family

ID=37398573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06775769A Ceased EP1908133A1 (de) 2005-07-27 2006-07-26 Verfahren zur herstellung organischen elektronischen vorrichtungen auf lösungsmittel- und/oder temperaturempfindlichen kunststoffsubstraten

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20090127544A1 (de)
EP (1) EP1908133A1 (de)
JP (1) JP2009503824A (de)
KR (1) KR20080052550A (de)
DE (1) DE102005035696A1 (de)
WO (1) WO2007012330A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2959865B1 (fr) * 2010-05-07 2013-04-05 Commissariat Energie Atomique Diminution des effets de casquettes dues a l'ablation laser d'un niveau metallique par utilisation d'une couche de polymere photo- ou thermo-reticulable non reticule
DE102010027239B4 (de) 2010-07-15 2014-06-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Beschichtung eines Substrates mit einer Schutzschicht, beschichtetes Substrat, elektronisches Bauteil sowie Verwendungszwecke
US9299956B2 (en) * 2012-06-13 2016-03-29 Aixtron, Inc. Method for deposition of high-performance coatings and encapsulated electronic devices
KR101490554B1 (ko) * 2012-07-06 2015-02-05 주식회사 포스코 유기발광 다이오드 패널과 지지소재의 접합방법 및 유기발광 다이오드 모듈
KR101473308B1 (ko) * 2012-11-23 2014-12-16 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
US20150212240A1 (en) * 2014-01-28 2015-07-30 GE Lighting Solutions, LLC Reflective coatings and reflective coating methods
US10875957B2 (en) * 2015-11-11 2020-12-29 The Regents Of The University Of California Fluorine substitution influence on benzo[2,1,3]thiodiazole based polymers for field-effect transistor applications
FR3103734A1 (fr) * 2019-11-29 2021-06-04 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Circuit électronique et son procédé de fabrication

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999021707A1 (en) * 1997-10-24 1999-05-06 Agfa-Gevaert Naamloze Vennootschap A laminate comprising a thin borosilicate glass substrate as a constituting layer
US6664137B2 (en) * 2001-03-29 2003-12-16 Universal Display Corporation Methods and structures for reducing lateral diffusion through cooperative barrier layers
JP2004537448A (ja) * 2001-08-20 2004-12-16 ノバ−プラズマ インコーポレイテッド 気体および蒸気に対する浸透度の低いコーティング
US7033959B2 (en) * 2002-05-31 2006-04-25 Nokia Corporation Method for manufacturing organic semiconductor systems
CN101667624B (zh) * 2002-07-31 2011-08-17 三菱化学株式会社 场效应晶体管
DE10255870A1 (de) * 2002-11-29 2004-06-17 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung von organischen Feldeffektransistoren mit Top-Kontakt-Architektur aus leitfähigen Polymeren
US7011983B2 (en) * 2002-12-20 2006-03-14 General Electric Company Large organic devices and methods of fabricating large organic devices
ATE492912T1 (de) * 2003-04-01 2011-01-15 Canon Kk Organische halbleiteranordnung
US20060231829A1 (en) * 2005-04-13 2006-10-19 Xerox Corporation TFT gate dielectric with crosslinked polymer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007012330A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005035696A1 (de) 2007-02-15
US20090127544A1 (en) 2009-05-21
KR20080052550A (ko) 2008-06-11
JP2009503824A (ja) 2009-01-29
WO2007012330A1 (de) 2007-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1908133A1 (de) Verfahren zur herstellung organischen elektronischen vorrichtungen auf lösungsmittel- und/oder temperaturempfindlichen kunststoffsubstraten
DE10105914C1 (de) Organischer Feldeffekt-Transistor mit fotostrukturiertem Gate-Dielektrikum und ein Verfahren zu dessen Erzeugung
DE10140666C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen strukturierten Polymerfilms und Verwendung des Verfahrens
KR100691706B1 (ko) 전자 기능 재료를 원하는 패턴으로 제조하는 방법
EP1393387A1 (de) Organischer feldeffekt-transistor, verfahren zu seiner herstellung und verwendung zum aufbau integrierter schaltungen
EP1309994A2 (de) Verkapseltes organisch-elektronisches bauteil, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung
US20060131563A1 (en) Phase-separated composite films and methods of preparing the same
WO2011026550A1 (en) Solution processable passivation layers for organic electronic devices
US7387872B2 (en) Solution and method for the treatment of a substrate, and semiconductor component
DE10229118A1 (de) Verfahren zur kostengünstigen Strukturierung von leitfähigen Polymeren mittels Definition von hydrophilen und hydrophoben Bereichen
WO2004047144A2 (de) Organisches elektronisches bauelement mit stukturierter halbleitender funktionsschicht und herstellungsverfahren dazu
EP1658647B1 (de) Integrierte schaltung mit einem organischen halbleiter und verfahren zur herstellung einer integrierten schaltung
DE102011087561B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung und dielektrische Zusammensetzungen
EP3198660B1 (de) Verfahren zum aufbringen einer schutzschicht für die herstellung eines halbfabrikats
DE102007051930A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Leiterbahnstruktur
TW201410802A (zh) 反向印刷用導電性墨水及薄膜電晶體之製造方法、以及以該製造方法形成之薄膜電晶體
DE102008026216A1 (de) Elektronische Schaltung
EP1658624A2 (de) Integrierte schaltung und verfahren zur herstellung einer integrierten schaltung
DE10226370A1 (de) Substrat für einen organischen Feld-Effekt Transistor, Verwendung des Substrates, Verfahren zur Erhöhung der Ladungsträgermobilität und Organischer Feld-Effekt Transistor (OFET)
DE102005005589A1 (de) Hybrider, organischer Feldeffekttransistor mit oberflächenmodifiziertem Kupfer als Source- und Drain-Elektrode
WO2005006462A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur strukturierung von organischen schichten
EP1525630A2 (de) Elektronisches bauteil mit vorwiegend organischen funktionsmaterialien und herstellungsverfahren dazu
WO2008012081A1 (de) Druckverfahren zur herstellung eines organischen elektrischen bauelements
Mäkelä et al. Imprinted submicron structures in inherently conductive polyaniline

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080212

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: SCHULTHEIS, KARIN

Inventor name: SCHROEDNER, MARIO

Inventor name: SCHACHE, HANNES

17Q First examination report despatched

Effective date: 20080523

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20100125