用于有机电子器件的堤岸结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及多环烯烃聚合物在有机电子器件中作为结构限定材料的用途，例如在这些器件的隔板、绝缘结构或堤岸结构中，且进一步涉及包含该多环烯烃聚合物堤岸结构的有机电子器件，且涉及制备该多环烯烃聚合物堤岸结构和有机电子器件的方法。
【专利说明】用于有机电子器件的堤岸结构
【技术领域】
[0001] 本发明一般性地涉及多环烯烃聚合物作为结构限定材料在有机电子器件中的用 途，且更具体地涉及该器件的隔板、绝缘结构或堤岸结构（bank structures)和涉及包括这 些结构的有机电子器件，涉及制备这些结构的方法和包括这些结构的有机电子器件。
【背景技术】
[0002] 为了改善有机电子（0E)器件，如有机场效应晶体管（0FET)或有机发光二极管 (0LED)的性能，希望能够从溶液沉积各个功能层，例如半导体层，到衬底的具体的限定位置 上。
[0003] 堤岸结构，及形成它们的方法，已知用于限定衬底上的限定位置。例如， US2007/0023837A1, W02008/117395A1, EP1933393A1, GB2458454A, GB2462845A, US2003/017360A1，US2007/190673A1，W02007/023272A1 和 W02009/077738A1 各自及共同地 代表性公开了这样的已知结构和方法。然而，尽管存在这些公开内容，没有一个提供与喷墨 印刷或光刻法兼容的制备方法或材料，或者公开可用而没有有害的反应性或迁移性化学品 或方法的溶液可处理材料。
[0004] 因此，期望提供用于形成与喷墨印刷或光刻法相容的堤岸结构的结构限定材料， 该结构限定材料基本上不含前述有害的反应性或迁移性化学品。另外，期望提供采用同时 与喷墨印刷或光刻法相容且不需要使用诸如卤代碳反应性离子蚀刻的过程的方法来形成 该堤岸结构的方法。进一步的，又期望提供使用该期望的结构限定材料和结构形成方法制 备的0E器件。
[0005] 本发明的一个目的是提供满足这些要求的用于堤岸结构中的结构限定材料。另一 个目的是提供不含污染物，残余的工艺化学品和光催化剂残余物的结构限定材料。另一个 目的是提供制备该堤岸结构的改进方法。另一个目的是提供包括该堤岸结构的改进的0E 器件。从以下描述内容，本领域技术人员能立刻明了其他目的。
[0006] 本
【发明者】已经发现这些目的能够通过提供根据本发明和下文中所请求保护的堤 岸结构，制备其的方法和包括在其中的结构限定材料来实现。本发明进一步涉及0E器件和 运用溶液处理法来制备所述0E器件的方法，和用于制备其中的堤岸结构的基于多环烯烃 聚合物的新的结构限定聚合物。发现使用多环烯烃聚合物作为结构限定材料提供了若干优 点。这些聚合物结合了由非氟化的环境友好溶剂进行处理与应用UV固化过程的可能性，以 及也能通过标准方法如喷墨印刷或柔性版印刷进行涂覆。此外，这些聚合物的处理和固化 不需要诸如光催化剂的光活性添加剂，从而可以于固化的结构中避免由该添加剂的光反应 所导致的杂质。
[0007] 本发明也提出针对堤岸结构的单个层方法，同时针对疏水性和UV敏感性提供材 料设计的灵活性，和实现调整结构限定材料的溶解度曲线。
[0008] 发明概述
[0009] 本发明涉及包括一个或多个限定结构如隔板、绝缘结构或堤岸结构的有机电子器 件，其中所述限定结构包含多环烯烃聚合物。
[0010] 本发明进一步涉及在有机电子器件例如在该器件的隔板、绝缘结构或堤岸结构中 用作结构限定材料的多环烯烃聚合物。
[0011] 本发明进一步涉及在有机电子器件中的限定结构，如绝缘结构或堤岸结构，其中 所述限定结构包含多环烯烃聚合物。
[0012] 本发明进一步涉及堤岸结构在有机电子器件中的用途，其中所述堤岸结构包含多 环烯烃聚合物。
[0013] 所述有机电子器件，例如有机场效应晶体管（0FET)，包括有机薄膜晶体管 (0TFT)、有机发光二极管（0LED)或有机光伏（0PV)器件，特别是顶栅型0FET或底栅型 0FET〇
[0014] 本发明进一步涉及包括如上下文所述的有机电子器件的产品或组件。该产品或组 件优选是集成电路（1C)、射频识别（RFID)标签、包含RFID标签的安全标记或安全器件、平 板显示器（FPD)、FPD的背板、FPD的背光、电子照相器件、电子照相记录器件、有机存储器 件、传感器、生物传感器或生物芯片。
[0015] 本发明进一步涉及制备包含有一种或多种下述堤岸结构的有机电子器件，如顶栅 型0FET或底栅型0FET的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 参考以下附图，在下文论述本发明的【具体实施方式】。
[0017] 图1为根据本发明的底栅型0FET器件的示意图；
[0018] 图2为根据本发明的顶栅型0FET器件的示意图；
[0019] 图3为实施例1，2和4的0FET器件中的堤岸结构形式的示意图；
[0020] 图4为实施例3的0FET器件中的堤岸结构形式的示意图；
[0021] 图5为实施例1的底栅型0FET器件的转换曲线；
[0022] 图6为实施例2的底栅型0FET器件的转换曲线；
[0023] 图7为实施例3的底栅型0FET器件的转换曲线；
[0024] 图8为对比例1的底栅型0FET器件的转换曲线；
[0025] 图9为实施例4的顶栅型0FET器件的转换曲线；
[0026] 图10为对比例2的顶栅型0FET器件的转换曲线；
[0027] 图11a和lib为实施例5的0LED器件制备中使用的光图案化的堤岸结构的图像；
[0028] 图12a和12b显示印刷到实施例5的0LED器件中的光图案化的堤岸结构中的0LED 油墨的显微镜照片。
[0029] 图13为实施例6的0LED器件制备中使用的喷墨图案化的堤岸结构的图像；
[0030] 图14为印刷到实施例6的0LED器件中的光图案化的堤岸结构中的0LED油墨的 显微镜照片。
[0031] 发明详述
[0032] 如本文所用，术语"有机场效晶体管（0FET) "应理解为包括已知为有机薄膜晶体管 (0TFT)的这类器件的子类别。
[0033] 此外，术语"介电"和"绝缘"理解为可互换使用。因此提及绝缘材料或层也包含 介电材料或层且反之亦然。此外，如本文所用，术语"有机电子器件"应理解为包含术语"有 机半导体器件"以及该器件的一些特定的实施方式，如上文定义的OFET。
[0034] 如本文所用，术语"正交"和"正交性"应理解为指化学正交性。例如，正交溶剂指 的是当用于在先前沉积的层上沉积溶解于其中的材料层时不会溶解所述先前沉积层的溶 剂。
[0035] 如本文所用，术语"绝缘结构"及"堤岸结构"应理解为图案化的结构，例如图案化 的层，其提供在位于下层的衬底上并在所述衬底上限定出特定结构，如阱，该特殊结构能被 诸如半导体或电介质的功能材料填充。图案化的结构包括结构限定材料，选择该材料使所 述图案化结构和所述衬底之间产生表面能对比差异。通常衬底有较高的表面能而图案化结 构有较低的表面能。衬底是例如电子器件的功能化层，如电极，半导体层或介电层。绝缘或 堤岸结构通过利用液体溶液倾向于移动并粘附至较高表面能的区域（比如衬底）的趋势， 被用于更容易地限定例如电子器件中半导体的经溶液处理的薄膜的活性区域。通过将液体 局限在指定区域，可按需要在特定器件应用中形成薄膜。这提供了一些好处，例如，在0FET 中有机半导体的限定的区域改善了断开状态的电流（〇ff-state current)。应理解，术语 "堤岸结构"和"绝缘结构"可互换使用。因此，提及堤岸结构时包括绝缘结构。
[0036] 如本文所用，术语"聚合物"应理解为包含一个或多个不同类型重复单元（分子的 最小的结构单元）的主链的分子和包括通常已知的术语"寡聚物"，"共聚物"，"均聚物"等。 此外，可以理解术语"聚合物"除聚合物自身外，还包括参与合成该聚合物的引发剂、催化剂 和其他元素的残余物，其中所述残余物理解为不共价键地结合入其中。此外，通常在后聚合 纯化过程中被除去的该残余物和其他元素，通常与聚合物混合或共混杂，从而使得当聚合 物在容器之间或在溶剂或分散介质间转移时它们通常与聚合物保持在一起。
[0037] 如本文所用，术语"聚合物组合物"指至少一种聚合物和一种或多种加入该至少一 种聚合物以提供或调整该聚合物组合物和/或其中的至少一种聚合物的特定性质的其他 材料。应理解，聚合物组合物为携带聚合物到衬底上以使得在其上形成层或结构的媒介物。 示例性的材料包括但不限于溶剂、抗氧化剂、光引发剂、光敏剂、交联部分或试剂、反应性稀 释剂、酸清除剂、流平剂和粘附促进剂。此外，应理解聚合物组合物除上文提到的示例性材 料外，也可以包括两种或更多种聚合物的共混物。
[0038] 如本文中定义，术语"多环烯烃"，"多环状烯烃"和"降冰片烯型"可以互换使用且 指可加成聚合的单体，或所得的重复单元，包括至少一个降冰片烯部分，诸如以下所示结构 A1或A2的降冰片烯部分。最简单的降冰片烯型或多环状烯烃单体双环[2. 2. 1]庚-2-烯 (A1)通常被称为降冰片烯。
[0039]
【权利要求】
1. 有机电子器件，包括一种或多种堤岸结构，其中所述堤岸结构包含多环烯烃聚合物。
2. 根据权利要求1所述的有机电子器件，其中所述多环烯烃聚合物是降冰片烯型聚合 物。
3. 根据权利要求1或2所述的有机电子器件，其中所述多环烯烃聚合物包含两种或更 多种不同类型的重复单元。
4. 根据权利要求1-3中一项或多项所述的有机电子器件，其中所述多环烯烃聚合物包 含具有可交联侧链基团的第一类型重复单元。
5. 根据权利要求4所述的有机电子器件，其中所述可交联侧链基团是潜在可交联基 团。
6. 根据权利要求5所述的有机电子器件，其中所述可交联侧链基团包含取代或未取代 的马来酰亚胺部分、环氧部分、乙烯基部分、乙炔部分、茚基部分、肉桂酸酯部分或香豆素部 分。
7. 根据权利要求6所述的有机电子器件，其中具有可交联侧链基团的第一类型重复单 元在聚合期间衍生自以下单体之一：
其中η为1-8的整数，Q1和Q2各彼此独立地是-H或-CH3，且R i是-H或者-〇CH3。
8. 根据权利要求1-7中一项或多项所述的有机电子器件，其中所述多环烯烃聚合物包 含一种或多种不同类型的式I重复单元
其中Z选自-CH2-、-CH2-CH2-或-o-，m是0-5的整数，R 1、R2、R3和R4每个独立地选自 H、C1-C25烃基、C「C25齒代烃基或C1-C 25全齒代碳基。
9. 根据权利要求8所述的有机电子器件，其中所述多环烯烃聚合物包含一种或多种不 同类型的由独立地选自下式的降冰片烯型单体形成的重复单元：
其中b是1-6的整数。
10. 根据权利要求8或9所述的有机电子器件，其中所述多环烯烃聚合物包含一种或多 种不同类型的由独立地选自下式的降冰片烯型单体形成的重复单元：
11. 根据权利要求1-10中一项或多项所述的有机电子器件，其中所述堤岸结构包含两 种或更多种具有一种或多种不同类型的式I重复单元的不同多环烯烃聚合物， 其中Z选自-CH2-、-CH2-CH2或-0-，m是0-5的
整数，R1、!^、^和R4每个独立地选自H、 C1-C25烃基、C1-C25卤代烃基或C 1-C25全卤代碳基。
12. 根据权利要求1-11中一项或多项所述的有机电子器件，其中堤岸结构衍生自包含 溶剂、交联剂、任选反应性的溶剂、稳定剂、UV敏感剂、粘附促进剂和热敏剂的一种或多种的 聚合物组合物。
13. 根据权利要求12所述的有机电子器件，其中所述聚合物组合物包含选自式IIIl或 II12的化合物 P-A;/ -Xi -k" -P IIIl H4_cC(A" -P)c II12 其中 Γ 是 0、S、NH 或单键，A"是单键或选自（CZ2)n、（CH2)n-(CH = CH)p-(CH2)n、（CH2) n-〇-(CH2)n、（CH2)n-C 6Qltl-(CH2)n和C(O)的连接基团、间隔基或桥接基团，η各自独立地是 0-12的整数，ρ是1-6的整数，Z独立地是H或F，C 6Qltl是Q取代的环己基，Q独立地是H、F、 CH3、CF3* OCH3, P是权利要求5中定义的可交联基团，且c是2、3或4,且其中在式IIIl中 和两个基团A"中至少一个不是单键。
14. 根据权利要求13所述的有机电子器件，其中式IIIl的化合物选自式Cl
其中Rltl和R11彼此独立地是H或C1-C6烷基且A"如权利要求13中所定义。
15. 根据权利要求12-16中一项或多项所述的有机电子器件，其中所述聚合物组合物 包含式IV的化合物 G-A" -P IV 其中G1是表面活性基团，A"是单键或连接基、间隔基或桥接基团，G2是可交联基团或 非反应性促相容基团。
16. 根据权利要求15所述的有机电子器件，其中G1是式-SiR12R13R 14的表面活性基团， 或者式-NH-SiR12R13R14的基团，其中R 12、R13和R14各自独立地选自卤素、硅氮烷、C1-C 12-烷氧 基、C1-C12-烷氨基、任选取代的C5-C 2tl-芳氧基和任选取代的C2-C2tl-杂芳氧基，且其中R12、R 13 和R14中一个或两个也可表示C1-C12-烷基、任选取代的C 5-C2tl-芳基或任选取代的C2-C2tl-杂 芳基， G2是选自马来酰亚胺、3-单烧基-马来酰亚胺、3,4-二烧基马来酰亚胺、环氧基、乙烯 基、乙酰基、茚基、肉桂酸酯或香豆素基团的可交联基团，或包含取代或未取代的马来酰亚 胺部分、环氧基部分、乙烯基部分、乙炔部分、茚基部分、肉桂酸酯部分或香豆素部分且 A "是单键或选自（CZ上、（CH2) n-(CH = CH) p-(CH2) n、（CH2)n-CK (CH2) n-0-(CH2) n、（CH2) n-C6Q4-(CH上、（CH2)n-C 6Qltl-(CH2)n和C(O)-O的连接基、间隔基或桥接基团，其中每个n独立 地是0-12的整数，ρ是1-6的整数，Z独立地是H或F，C 6Q4是Q取代的苯基，C6Qltl是Q取代 的环己基，Q独立地是H、F、CH 3、CF3或0CH3。
17. 根据权利要求16所述的有机电子器件，其中式IV的化合物选自式Al :
其中R12、R13、和八"如权利要求16中定义，且Riu和R 11各自独立地是H或C1-C6烷 基。
18. 根据权利要求1-17中一项或多项所述的有机电子器件，其是有机场效应晶体管 (OFET)，有机薄膜晶体管（OTFT)，有机发光二极管（OLED)或有机光伏（OPV)器件。
19. 根据权利要求18所述的有机电子器件，其是顶栅型OFET或底栅型0FET。
20. 根据权利要求1-19中一项或多项所述的有机电子器件，其包含一个或多个被隔开 以限定位于其间的沟道区域的电极，并且提供堤岸结构使它们位于所述电极上面且限定其 中沉积有机半导体层的阱或阱的图案，从而使得堤岸结构与所述电极和所述有机半导体层 接触。
21. 根据权利要求18-20中一项或多项所述的有机电子器件，其包含衬底（1)，栅电极 (2)，作为栅绝缘体的介电层（3)，被位于其间的沟道区域（7)隔开的源电极和漏电极（4)， 被图案化以使它们限定了延伸于沟道区域（7)上的阱（8)的第一和第二堤岸结构（5a，5b)， 和提供在沟道区域（7)内的OSC层（6)，其中该堤岸结构（5a，5b)衍生自权利要求1-17中 一项或多项定义的多环烯烃聚合物或聚合物组合物。
22. 制备根据权利要求21所述的电子器件的方法，其包含以下步骤： a) 在衬底（1)上形成栅电极（2)， b) 在栅电极（2)上沉积介电材料层（3)， c) 在介电层（3)上形成源电极和漏电极（4)使得它们被位于其间的沟道区域（7)隔 开， d) 通过在源电极和漏电极（4)上沉积根据权利要求1-17中一项或多项定义的包含多 环烯烃聚合物或聚合物组合物的堤岸结构材料形成堤岸结构（5a，5b)，从而定义了延伸于 沟道区域（7)上的阱（8)， e) 将半导体材料层（6)沉积在由堤岸结构（5a，5b)形成的阱（8)中和源电极和漏电极 (4)上。
23. 根据权利要求18-20中一项或多项所述的有机电子器件，其包含衬底（1)，被位于 其间的沟道区域（未显示）隔开的源电极和漏电极（4)，被图案化以使得它们限定了延伸 于沟道区域上的阱（8)的第一和第二堤岸结构（5a，5b)，提供在沟道区域（7)中的OSC层 (6)，作为栅绝缘体的介电层（3)，和栅电极（2)，其中所述堤岸结构（5a，5b)衍生自权利要 求1-17中一项或多项所定义的多环烯烃聚合物或聚合物组合物。
24. 制备根据权利要求23所述的电子器件的方法，其包含以下步骤： a) 在衬底（1)上形成源电极和漏电极（4)使得它们被位于其间的沟道区域所隔开， b) 通过在源电极和漏电极（4)上沉积包含如权利要求1-16中一项或多项定义的多环 烯烃聚合物或聚合物组合物的堤岸结构材料形成堤岸结构（5a，5b)，由此限定延伸于沟道 区域上的阱（8)， c) 在由堤岸结构（5a，5b)形成的阱（8)中和源电极和漏电极（4)上沉积半导体材料层 (6)， d) 在半导体层（6)上沉积介电材料层（3)， e) 在介电层（3)上形成栅电极（2)。
25. 根据权利要求1-24中一项或多项所述的有机电子器件或方法，其中所述堤岸结构 形成为包含多环烯烃聚合物的单层。
26. 包含根据权利要求1-21,23或25的一项或多项所述的有机电子器件的产品或组 件，其是集成电路（1C)、射频识别（RFID)标签、包含RFID标签的安全标记或安全器件、平板 显示器（FPD)、FPD的背板、FPD的背光、电子照相器件、电子照相记录器件、有机存储器件、 传感器、生物传感器或生物芯片。
27. 在有机电子器件中的堤岸结构，其中所述堤岸结构包含如权利要求1-11中一项或 多项定义的多环烯烃聚合物或衍生自如权利要求12-17中一项或多项定义的聚合物组合 物。
28. 根据权利要求27所述的堤岸结构，其中所述有机电子器件是有机场效应晶体管 (OFET)、有机薄膜晶体管（OTFT)、有机发光二极管（OLED)或有机光伏（OPV)器件。
29. 如权利要求1-11中一项或多项定义的多环烯烃聚合物的用途，用作在有机电子器 件的绝缘结构或堤岸结构中的结构限定材料。
【文档编号】C08L65/00GK104245783SQ201380021628
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月18日 优先权日:2012年4月25日
【发明者】P·米希凯维奇, T·巴克隆德, P·E·梅, T·卡尔, L·F·罗迪斯, E·埃尔斯, A·贝尔 申请人:默克专利股份有限公司, 普罗米鲁斯有限责任公司