非卤溶剂制备的聚合物薄膜晶体管驱动OLED器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非卤溶剂制备的聚合物薄膜晶体管驱动OLED器件及其制备方法。本发明专利技术通过控制聚合物的聚合度实现迁移率与大面积溶液加工特性的平衡，在非卤溶剂(如：二甲苯等)中的溶解度超过20g/L，采用溶液法可交联的小分子修饰源漏电极，其PTFT器件迁移率从0.08cm2V

【技术实现步骤摘要】
非卤溶剂制备的聚合物薄膜晶体管驱动OLED器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于晶体管领域，涉及一种非卤溶剂制备的聚合物薄膜晶体管驱动OLED器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]1981年，自苏格兰邓迪大学LeComber课题组第一次成功将非晶硅晶体管(a-SiTFT)用于驱动液晶显示器(LCD)以来(Snell A.J.；Mackenzie K.D.；Spear W.E.；et al.Appl.Phys.1981,24,357.)，TFT作为驱动技术得到了极大的认可和发展。在TFT技术中，不同的驱动方式各有优劣，无机电子学中，a-Si TFT生产成本较低，均匀性好，但载流子迁移率较低；而低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)最能满足有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)稳定性及迁移率的需求，但其制作工艺复杂，成本较高；氧化物薄膜晶体管(Oxide TFT)技术相对较为成熟。但值得注意的是，新型“柔性显示技术(OLED)”对TFT的器件性能提出了更高的要求，从而推动了产业界和学术界的开发热情。PTFT器件为有机电子学基本元件之一，兼具矩阵寻址、电流驱动以及信号处理等功能，近年来，在人工皮肤、微处理器和传感器等领域显示出巨大的潜力((a)Gao W.；Emaminejad S.；Nyein H.Y.Y.；Challa S.,et al.Nature 2016,529,509-514.(b)Tee B.C.；Chortos A.；Berndt A.；et al.Science 2015,350,313-316.(c)Kim S.H.；Hong K.；Xie W.；et al.Advanced Materials 2013,25,1822-1846.(d)Gelinck G.；Heremans P.；Nomoto K.；et al.Advanced Materials 2010,22,3778-3798.)，随着PTFT材料的不断研发、器件制备工艺的不断创新，其性能已经到达了迈向实用化的关键时刻，有望成为柔性显示的新型TFT技术之一，从而推动信息产业的变革式发展。
[0003]PTFT器件作为OLED驱动技术的优势在于：功能层(半导体层、介电层、电极)可以通过溶液法进行加工且工艺温度低、生产周期较短；同时通过聚合物半导体材料分子结构的可设计性来实现有机半导体电学特性的调控；与无机材料相比有机材料的柔韧性更好、挠曲性更佳、甚者具有一定的可拉伸性。但截至到目前为止应用PTFT驱动OLED的单管屈指可数(Sirringhaus H.；Tessler N.；Friend R.H.；Synthetic Metals 1999,102,857-860.)，大面积驱动电路更是未见报道，说明PTFT器件作为驱动技术仍然存在很多问题，材料方面：目前大部分高性能聚合物半导体材料仍然应用有毒的卤化溶剂进行加工，经研究分析卤化溶剂可使聚合物半导体材料具有高溶解度、高结晶度和形成薄膜时具有较好的形貌((a)Kroon R.；Mendaza A.D.de Z.,Himmelberger S.；J.Am.Chem.Soc.2014,136,11578
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11581.(b)Lei T.；Dou J.；Pei J.；Advanced Materials 2012,24,6457
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6461.)，从而提高器件性能，但就环境影响和出于人类健康方面考虑，材料需要改进，保证其在非卤化溶剂中的溶解性。除此之外器件方面大面积溶液法加工工艺、薄膜均匀性、器件性能一致性、界面调控、低能耗等方面仍有很多难题，因此，PTFT作为驱动技术的研究还处于起步阶段。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种非卤溶剂制备的聚合物薄膜晶体管驱动OLED器件及其制备方法。
[0005]本专利技术提供的PTFT-OLED驱动阵列，包括衬底、位于所述衬底上的阳电极1、位于所述阳电极上的源电极2和漏电极3、
[0006]所述源电极和漏电极上的小分子修饰层4、
[0007]位于所述小分子修饰层上的聚合物半导体层5、
[0008]位于所述聚合物半导体层上的介电层6、
[0009]位于所述介电层上的栅电极7、
[0010]位于所述阳电极上没有被漏电极覆盖区域的空穴注入层8、
[0011]位于所述空穴注入层上的空穴传输层9、
[0012]位于所述空穴传输层上的发光层10、
[0013]位于所述发光层上的电子传输层11、
[0014]位于所述电子传输层上的电子注入层12、
[0015]位于所述电子注入层上的阴电极13；
[0016]以及位于所述栅电极和阴电极上的连接线。
[0017]上述器件为顶栅底电极器件结构，结构示意图如图1所示。
[0018]上述PTFT-OLED驱动阵列中，所述聚合物半导体材料选自PDVT-10(聚-3,6-二噻吩-2-基-2,5-二(2-癸基十四烷基)-吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮-alt-噻吩乙烯噻吩-2,5-二基)、PDPP-BT(聚-2,2'-(2,5-双(2-辛基十二烷基)-3,6-二氧代-2,3,5,6-四氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二基)二噻吩并[3,2-b]噻吩-5,5'-二基-alt-噻吩-2,5-二基)、PDPP-TT(聚-2,2'-[((2,5-双(2-辛基十二烷基)-3,6-二氧代-2,3,5,6四氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二基)]二噻吩-5,5'-二基-alt-噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基)、IDT-BT(聚茚并二噻吩-苯并噻二唑)；优选PDVT-10；
[0019]构成所述聚合物半导体材料的数均分子量为38kDa-70kDa；
[0020]所述聚合物半导体材料能够溶于甲苯、氯苯、氯仿和二甲苯中至少一种；所述聚合物半导体材料的浓度为2～15mg/mL；优选5mg/mL。
[0021]所述衬底为玻璃、PET或PAN；
[0022]所述阳电极的厚度为25～35nm；
[0023]所述源电极和漏电极的厚度为27～35nm；具体为30～35nm；
[0024]所述小分子修饰层的厚度为2～10nm；具体为2～3nm；
[0025]所述聚合物半导体层的厚度为20～35nm；具体为20～25nm；更具体为30nm；
[0026]所述介电层的厚度为250～500nm；具体为400～500nm
[0027]所述栅电极的厚度为70～120nm；具体为90～100nm；
[0028]所述空穴注入层的厚度为10～20nm；具体为15nm；
[0029]所述空穴传输层的厚度为30～40nm；具体为35nm；
[0030]所述发光层的厚度为20～25nm；
[0031]所述电子传输层的厚度为40～45nm；
[0032]所述电子注入层的厚度为0.9～1.1nm；
[0033]所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PTFT-OLED驱动阵列，包括衬底、位于所述衬底上的阳电极、位于所述阳电极上的源电极和漏电极、所述源电极和漏电极上的小分子修饰层、位于所述小分子修饰层上的聚合物半导体层、位于所述聚合物半导体层上的介电层、位于所述介电层上的栅电极、位于所述阳电极上没有被漏电极覆盖区域的空穴注入层、位于所述空穴注入层上的空穴传输层、位于所述空穴传输层上的发光层、位于所述发光层上的电子传输层、位于所述电子传输层上的电子注入层、位于所述电子注入层上的阴电极；以及位于所述栅电极和阴电极上的连接线。2.根据权利要求1所述的PTFT-OLED驱动阵列，其特征在于：所述聚合物半导体材料选自PDVT-10、PDPP-BT、PDPP-TT和IDT-BT中至少一种；构成所述聚合物半导体材料的数均分子量为38kDa-70kDa；所述聚合物半导体材料能够溶于甲苯、氯苯、氯仿和二甲苯中至少一种；所述聚合物半导体材料的浓度为2～15mg/mL。3.根据权利要求1或2所述的PTFT-OLED驱动阵列，其特征在于：所述小分子修饰层为氧等离子体和有机小分子中至少一种；具体的，所述有机小分子选自QUPD、OTPD和X-F6-TAPC中至少一种；所述有机小分子能够溶于甲苯、1,4-二氧六环、氯苯、氯仿和二甲苯中至少一种；所述有机小分子在溶液中的浓度为1～5mg/mL。4.根据权利要求1-3任一所述的PTFT-OLED驱动阵列，其特征在于：所述衬底为玻璃、PET或PAN；所述阳电极的厚度为25～35nm；所述源电极和漏电极的厚度为27～35nm；所述小分子修饰层的厚度为2～10nm；所述聚合物半导体层的厚度为20～35nm；所述介电层的厚度为250～500nm；所述栅电极的厚度为70～120nm；所述空穴注入层的厚度为10～20nm；所述空穴传输层的厚度为30～40nm；所述发光层的厚度为20～25nm；所述电子传输层的厚度为40～45nm；所述电子注入层的厚度为0.9～1.1nm；所述阴电极的厚度为90～110nm。5.根据权利要求1-4任一所述的PTFT-OLED驱动阵列，其特征在于：所述源电极和漏电极均选自金和银中任意一种；所述栅电极和阴电极均选自金和铝中任意一种；
所述阳电极选自金和ITO中任意一种；所述介电层为有机高分子聚合物；具体选自PMMA、PVA、PVP和PS中至少一种；构成所述介电层的材料能够溶于水、甲苯、正己烷、乙酸正丁酯、氯苯和二甲苯中至少一种；所述有机高分子聚合物在溶液中的浓度为50～120mg/mL；所述空穴注入层选自Au/HAT-CN和Ag/HAT-CN,α-NPD中任意一种；所述空穴传输层为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云圻，赵志远，刘彦伟，郭云龙，陈华杰，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：