基于柔性显示应用的全溶液法有机薄膜晶体管关键问题研究

This project focuses on the research of fully solution processed organic thin film transistors for the purpose of flexible organic display. Based on the improved organo-metallic precursor formulation and advanced low temperature thin film processing techniques, we developed high quality solution based conducting electrode and gate dielectrics. Fully solution based organic transistors will be fabricated and 2T1C OTFT-OLED array will also be demonstrated.

有机薄膜晶体管是实现柔性显示技术的关键技术之一，而全溶液法技术的引入能进一步实现低成本、大面积制备、高效率的产业化优势。本项目围绕柔性OTFT背板中全溶液法导电层与绝缘层的制备与薄膜性能2个关键问题进行系统性研究，利用金属前驱体溶液技术与光退火薄膜技术，通过研究金属前驱体溶液与薄膜特性之间的规律、表面修饰之间的科学关系，优化溶液法薄膜的综合性能与界面特性，获得高质量的溶液法导电层与绝缘层薄膜，实现全溶液法制作柔性OTFT器件与2T1C OTFT-OLED阵列。项目将积累全溶液法制备薄膜晶体管的关键技术，推进柔性显示制备的量产化，为我国下一代的新型节能柔性显示技术研究做出贡献。

柔性信息显示技术是一种具有工业颠覆性的新型信息显示技术，采用柔性的基板衬底来制作各种信息显示器件，有别于传统刚性玻璃基板上的显示技术，柔性显示屏特点是能实现超轻薄、随意弯曲与折叠的显示器，适合应用在折叠手机、平板、大电视与屏幕。本项目围绕柔性显示中的有机半导体（OTFT）作为显示驱动背板的全溶液法有机薄膜晶体管关键技术进行针对性研究。全溶液法薄膜晶体管的制程工艺，相对与真空镀膜有着更简化的制造工艺与生产成本，是未来显示制造的新方向。全溶液法有机薄膜晶体管技术包含两项关键问题的研究：1、溶液法导电层技术；与2、溶液法绝缘层技术。利用金属前驱体溶液技术与退火薄膜技术，通过研究金属前驱体溶液与薄膜特性之间的规律、表面修饰之间的科学关系，优化溶液法薄膜的综合性能与界面特性，获得高质量的溶液法导电层与绝缘层薄膜。在银导电层实验的结果证明，通过混合有机乙酸银前驱体配合高沸点醇胺与油酸，能制备出无颗粒纳米级银溶液。通过低温热退火工艺可以形成银导电薄膜，成功开发出溶液法导电层工艺技术。通过调节还原剂醇胺的沸点达到控制银颗粒大小与烧结的效果，实现了高附着力高导电性薄膜与纳米级粗糙度的溶液法导电银薄膜。溶液法银纳米膜实现了导电率超过150K S/cm、表面粗糙度6nm、对应方阻0.6 ohm/sq、薄膜含银比例超过92%。在溶液法绝缘层的结果证明，通过乙酰丙酮锆配合醇胺与油酸能制备出氧化锆前驱体的纳米涂层溶液。利用紫外光对氧化锆前驱体进行光烧结，可以形成超低粗糙度与高致密性的高K值氧化锆绝缘层薄膜。光退火溶液法氧化锆绝缘层具备优异的物流性能，包括：介电常数达到22.6、电容密度大于1100nF/cm2（ZrOx 18nm）、薄膜在350nm处的透光率高于90%、表面粗糙度Ra小于0.3nm、漏电流小于10-9 A/cm2 @ 4MV/cm。