EP2452340A1 - Organisch-elektronische schaltung - Google Patents

Organisch-elektronische schaltung

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Publication number
EP2452340A1
EP2452340A1 EP10736983A EP10736983A EP2452340A1 EP 2452340 A1 EP2452340 A1 EP 2452340A1 EP 10736983 A EP10736983 A EP 10736983A EP 10736983 A EP10736983 A EP 10736983A EP 2452340 A1 EP2452340 A1 EP 2452340A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
organic
electronic circuit
circuit according
electrically conductive
dielectric layers
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.)
Withdrawn
Application number
EP10736983A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Ullmann
Thomas Herbst
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.)
PolyIC GmbH and Co KG
Original Assignee
PolyIC GmbH and Co KG
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 PolyIC GmbH and Co KG filed Critical PolyIC GmbH and Co KG
Publication of EP2452340A1 publication Critical patent/EP2452340A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/22—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic element specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, covered by group H10K10/00

Definitions

  • the invention relates to an organic-electronic circuit in the form of a
  • RFID transponders can be used to label products, for example as a sticker-on price tag or as a product identification label. These RFID transponders serve to protect the products.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • Transponders can also be used to protect and / or identify documents.
  • the organic-electronic circuits have a high flexibility and a small size, in particular flat design, while still being mechanically durable. These organic electronic circuits are mass-produced products.
  • the organic-electronic circuits exhibit in the
  • the present invention has for its object to provide an improved organic electronic circuit.
  • the object of the invention is achieved by an organic-electronic circuit in the form of a film body, it being provided that the organic-electronic circuit, a carrier film, a first and a second electrically conductive
  • the one or more dielectric layers are formed as electrical insulating layers, that in the first and in the second electrically conductive functional layer in each case one or more electrodes for one or more organic components are formed such that one of the one or more electrodes of the the first electrically conductive functional layer and one of the one or more electrodes of the second electrically conductive functional layer are arranged in regions overlapping and are formed as electrode plates of a memory cell, and that between the electrode plates, the ferroelectric layer and the one or more dielectric layers are arranged to form the memory cell, being in the range of
  • the one or more dielectric layers are formed over the entire surface.
  • Embodiments of the organic-electronic circuit with one or more dielectric layers, which are arranged between one of the two electrically conductive functional layer and the ferroelectric layer in the overlapping region of the first and the second electrically conductive functional layer and which are designed to be electrically insulating, have improved memory properties.
  • the one or more dielectric layers, which are electrically insulating, reduce the risk of production-related faulty
  • the ferroelectric Layer is preferably formed very thin, and therefore, for example, when winding and unrolling in a roll-to-roll manufacturing process by mechanical stress in the manufacturing process, relatively easily damaged. As leakage is understood here that a short-circuit current through the
  • the one or more dielectric layers improve the mechanical strength of the organic electronic circuit even during the production of the electronic electronic circuit.
  • the one or more dielectric layers, as an integral part of the organic-electronic circuit can thus function in particular as mechanical protective layers of the ferroelectric layer, and as in particular mechanical protective layers of further layers and / or functional layers of the organic-electronic circuit. That the one or more dielectric layers provide protection to the underlying electrodes. For example, when scratches occur in the ferroelectric layer, the underlying electrodes are provided with a protective layer, i. the one or more dielectric layers, covered. Further, with the one or more dielectric layers during manufacture of the organic electronic circuit of the present invention, as well
  • Form surface of the one or more dielectric layers For the production of the organic-electronic circuit technologies such as printing, doctoring or sputtering can be used, the extensive
  • the mass production of the electronic-organic circuit by means of a roll-to-roll process. Furthermore, it has been found that the organic-electronic contacts produced by means of such a production technology for the usual contacting
  • Circuits used conductive adhesive to mechanically prone galvanic
  • Inventive memory cell comprising the first and the second, partially overlapping, electrically conductive functional layer with interposed ferroelectric layer and one or more
  • the one or more electrodes formed in the first and second electrically conductive functional layers may be as
  • Electrodes of one or more organic components such as organic field effect transistors and / or organic diodes serve.
  • organic field effect transistors and / or organic diodes serve.
  • the organic-electronic circuit electrically semiconducting
  • the organic-electronic circuit according to the invention is not only advantageous by an improved manufacturing process, but also has improved reliability. That the probability that, for example, faulty ferroelectric layers occur, which lead to leakage currents in the memory cell and this is unusable, is reduced.
  • the organic-electronic circuit has one or more organic components, which differ fundamentally in the materials and manufacturing processes used from a silicon chip commonly used for integrated circuits.
  • the organic-electronic circuit may have one or more electrically semiconducting and / or electrically insulating functional layers.
  • the electrically conductive, electrical Semiconducting and / or electrically insulating functional layers, as well as the one or more dielectric layers and the ferroelectric layer of this organic-electronic circuit is formed by layers of a multilayer film body. These layers can be applied by printing, knife coating, vapor deposition or sputtering.
  • the electrically conductive, semiconducting and / or insulating functional layers, as well as the ferroelectric layer and the dielectric layers of the organic electronic circuit are in contrast to a silicon chip on a flexible carrier substrate, ie a carrier film, comprising one or more plastic films and / or Paper of a thickness of preferably 10 .mu.m to 100 .mu.m, constructed.
  • This carrier film thus forms the carrier substrate of the integrated electronic-organic circuit instead of a silicon dioxide plate in an integrated electronic circuit formed by a silicon chip.
  • Ferroelectric layers of this organic-electronic circuit are preferably applied in a solution and can thus be applied for example by printing, spraying, knife coating and / or casting.
  • the material of a layer applied in solution and / or functional layer is insoluble in the material of another layer applied in solution and / or
  • the solution-applied layer and / or functional layer is preferably formed adjacent to the other solution-applied layer and / or functional layer.
  • Circuit counteracts by means of inventively arranged one or more dielectric layers leakage in the ferroelectric layer, which occur for example by different drying properties of the first and / or second electrically conductive functional layer and the ferroelectric layer, because the one or more dielectric layers facing the ferroelectric layer the first and / or the second electrically conductive
  • Insulate functional layer electrically. Possible leaks due to an unwanted or production-related dewetting of the ferroelectric layer do not influence the organic-electronic circuits according to the invention Functioning of the organic-electronic circuit. It is also possible that the leaks due to contamination, for example by particles, the
  • Suitable materials for semiconducting functional layers are preferably semiconductive functional polymers, such as polythiophene, polyterthiophene, polyfluorene, pentacene, tetracenes, oligothiophene, embedded in angoranic silicon in a polymer matrix, nano-silicon or polyarylamine, but also inorganic materials, which may be dissolved or sputtered or vapor deposition can be applied, for example ZnO, a-Si.
  • semiconductive functional polymers such as polythiophene, polyterthiophene, polyfluorene, pentacene, tetracenes, oligothiophene, embedded in angoranic silicon in a polymer matrix, nano-silicon or polyarylamine, but also inorganic materials, which may be dissolved or sputtered or vapor deposition can be applied, for example ZnO, a-Si.
  • An organic or organically electronic component is understood here as an electrical component which consists predominantly of organic material, in particular of at least 90% by weight of organic material.
  • a single organic component consists of different layer layers with an electrical function, in particular in the form of non-self-supporting, thin layers, and furthermore at least from the regions of a carrier substrate that can be assigned to the layer layers, i. the carrier film, together, on which the layer layers are located.
  • the individual layer layers can be formed from organic or inorganic material, it being possible to use only organic, only inorganic, or organic and inorganic layer layers in combination for forming an organic component.
  • an electrical component comprising an organic carrier foil and exclusively inorganic
  • the one or more dielectric layers have a relative dielectric constant less than 10,
  • the one or more dielectric layers have an electrical conductivity that is less than
  • the electrical conductivity of the one or more dielectric layers is less than 50 ⁇ S / cm or 10 ⁇ S / cm.
  • a particularly low conductivity of the one or more dielectric layers favors their electrical insulation properties if these one or more dielectric layers have a very small thickness of, for example, less than 50 nm.
  • the organic-electronic circuit has two dielectric layers.
  • the ferroelectric layer is arranged and / or embedded between the two dielectric layers.5
  • the ferroelectric layer is particularly protected against mechanical influences, such as abrasion, scratching, dust particles in the manufacturing process.
  • the one or more dielectric layers cover the first electrically conductive functional layer over the entire surface. It it is also possible that the one or more dielectric layers the
  • one or more dielectric layers cover the entire surface of the second electrically conductive functional layer.
  • the one or more dielectric layers are on one surface of the first electrically conductive
  • the one or more dielectric layers are formed on a surface of the second electrically conductive functional layer.
  • the one or more dielectric layers having a layer thickness of 5nm to 100nm, of
  • the one or more dielectric layers consist of one or more materials selected from the group consisting of silicon oxides, cerium oxides, inorganic electrically insulating elements and metal oxide compounds.
  • the one or more dielectric layers consist of a tough plastic lacquer and / or a tough plastic foil.
  • the one or more dielectric layers are mechanically stable.
  • mechanically stable is meant that the one or more dielectric layers are insensitive to mechanical external influences, such as deformation or scratching. Ie the one or a plurality of dielectric layers are preferably flexible, in particular due to their layer thickness, not mechanically deformable or deformable.
  • the dielectric has a hardness greater than or equal to that of glass and / or silica, or a Mohs hardness of at least 7.
  • the ferroelectric layer in particular during its application, the underlying dielectric layer mechanically damaged, whereby the production rejection rate can be significantly reduced.
  • the one or more dielectric layers are made of a material which is insoluble in the material and / or in the solvent of the ferroelectric layer.
  • the ferroelectric layer is made of a material having a high relative dielectric constant of 5 to 10,000, preferably 5 to 10.
  • the memory cell it is possible for the memory cell to function as an electrical capacitor, preferably with a high volume capacity.
  • the ferroelectric layer is formed with a layer thickness of 50 nm to 250 nm, preferably 75 nm to 150 nm.
  • the organic-electronic circuit has two or more ferroelectric layers.
  • Organic electronic circuit with two or more ferroelectric layers allow the realization of complex circuit with memory functionality over organic-electronic circuit with only one ferroelectric layer.
  • PVDF Polyvinylidene fluoride
  • PVF3 copolymers of PVDF with trifluoroethylene
  • the organic-electronic circuit has one or more contact reinforcements.
  • the one or more contact reinforcements are formed on the first electrically conductive functional layer. It can be provided that the one or more
  • Contact reinforcements have been particularly reinforced when the first and / or the second electrically conductive functional layer are completely covered by the one or more dielectric layers, because contact reinforcements enable a simple electrical contacting of the first and / or the second electrically conductive functional layer.
  • the one or more contact reinforcements are made of one or more materials selected from the group consisting of carbon black, carbon black / graphite, conductive silver paste, particle-based electrically conductive material.
  • the one or more contact reinforcements have a multiplicity of electrically conductive particles incorporated into a binder matrix. It can be provided that the one or a plurality of contact reinforcements are formed by a printing method.
  • the material of the one or more contact reinforcements comprises mass fractions of at least 30%, preferably 30% to 70%, of the plurality of electrically conductive particles, preferably providing mass fractions of 20% to 70% of material of the binder matrix are.
  • the particles of the plurality of electrically conductive particles have a particle size of 500 nm to 5 ⁇ m.
  • the particle size of the particles of the plurality of electrically conductive particles is preferably 1 ⁇ m.
  • the particles of the plurality of electrically conductive particles are rod-shaped, plate-shaped, star-shaped.
  • the particles of the plurality of electrically conductive particles may be formed as concave polyhedra.
  • the binder upon drying and / or curing, reduces its volume such that the plurality of electrically conductive particles form a surface having a rough surface structure of the one or more contact reinforcements. That the surface of the contact reinforcement has a roughness.
  • Layer thickness of the one or more contact reinforcements allows reliable through-connection of the one or more dielectric layers.
  • the one or more contact reinforcements allows reliable through-connection of the one or more dielectric layers.
  • Contact reinforcements each formed with a layer thickness of 500 nm to 5 .mu.m.
  • the one or more contact reinforcements are each formed with a layer thickness of 2 ⁇ m.
  • the one or more contact reinforcements have a surface with a high roughness.
  • the roughness of the surface has a value of 500 nm to 4 ⁇ m.
  • the roughness of the surface preferably has a value of 1 ⁇ m.
  • the roughness of the surface can be determined by a measuring method. As a measuring method for
  • Determination of surface roughness has been evaluated by surface profilometers, such as a Dektak.
  • the organic-electronic circuit has two or more organic components. At least two of the two or more organic components have a different type of component from each other.
  • the first and the second electrically conductive functional layer, the ferroelectric layer and / or the one or more dielectric layers by means of a printing process on the
  • the printing process may be a roll-to-roll printing process.
  • the one or more dielectric layers are one or more electrically insulating ones applied full-surface layers.
  • the organic-electronic circuit has a further dielectric layers.
  • the further dielectric layer is designed to be electrically insulating.
  • the further dielectric layer is applied over the whole surface on a side of the organic electronic circuit opposite the carrier foil.
  • the further dielectric layer can be applied as a final layer, for example by vapor deposition.
  • the further dielectric layer is made of a silicon oxide,
  • the further dielectric layer may function as a protective layer, and in particular the
  • Fingerprints which are present in any contact with the organic-electronic circuit, prevents leakage currents caused by the further dielectric layer. In particular, this prevents further dielectric layer in regions of the organic-electronic circuit, in which electrodes or conductor tracks
  • the further dielectric layer is applied over the entire area, but that the further dielectric layer is at most partially formed in the region of the one or more contact reinforcements.
  • the partial formation of the further dielectric layer is due to the high
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of an organic-electronic circuit according to the invention.
  • Figure 2 shows a schematic sectional view of a second embodiment of an organic-electronic circuit according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of an organic-electronic circuit according to the invention.
  • the organic-electronic circuit is in the form of a film body.
  • the organic electronic circuit has a plurality of functional layers, also referred to as layers for short.
  • the organic-electronic circuit has on a carrier film 1 in successive order a first electrically conductive functional layer 2, a contact reinforcement 4, a dielectric layer 3, a ferroelectric layer 5 and a second electrically conductive functional layer 6 arranged on each other.
  • the organic-electronic circuit may have electrically semiconducting functional layers.
  • the carrier film preferably consists of PET and has a preferred layer thickness of 50 ⁇ m.
  • the first electrically conductive functional layer 2 is preferably made of copper and has a preferred layer thickness of 40 nm. In the first electrically conductive functional layer 2, one or more electrodes for one or more organic components are formed.
  • the contact reinforcement 4 is arranged on the surface of the first electrically conductive functional layer 2.
  • the contact reinforcements 4 is preferably made of carbon black.
  • the contact reinforcement 4 has a multiplicity of electrically conductive particles incorporated in a binder matrix.
  • the electrically conductive particles have a particle size of 1 ⁇ m. After a drying process or curing process, the contact reinforcement 4 has a relatively rough
  • the dielectric layer 3 is formed as electrical insulating layers.
  • the dielectric layer 3 is preferably made of a highly insulating material.
  • the dielectric layer 3 is formed with a preferred layer thickness of 50 nm. In particular, the dielectric layer 3 has a small relative
  • the dielectric layer 3 covers the carrier film 1 and the first electrically conductive functional layer 2 over the entire surface.
  • Full-surface coverage of a surface of a layer here means that the area of the surface of the layer not already covered by another layer is completely covered.
  • the dielectric layer 3 is applied over the entire surface, for example by vapor deposition. The high roughness of the surface of the
  • the contact reinforcement 4 through the dielectric layer 3.
  • the contact reinforcement 4 has portions on its surface which are free of the dielectric layer 3.
  • the contact reinforcement 4 is thus at most partially covered by the dielectric layer 3, and therefore the contact reinforcement 4 allows electrical contacting of the first electrically conductive functional layer 2 by the
  • Dielectric layer 3 Dielectric layer 3 through ..
  • the contact reinforcement 4 allows a
  • the ferroelectric layer 5 preferably consists, for example, of PVDF and has a preferred layer thickness of 120 nm. The ferroelectric layer 5 covers the contact reinforcement 5 and the dielectric layer 3. The high roughness of the
  • Contact reinforcement 4 can be completely covered with the ferroelectric layer 5. Thus, contacting the first electrically conductive functional layer 2 is possible.
  • the second electrically conductive functional layer 6 is preferably made of copper and has a preferred layer thickness of 40 nm.
  • one or more electrodes are for one or more
  • Electrodes of the second electrically conductive functional layer 6 are arranged overlapping in regions and shaped as electrode plates of a memory cell 7.
  • the memory cell 7 can be, for example, a component of a Ferroelectric Random Access Memory.
  • ferroelectric layer 5 has a dielectric constant of
  • the memory cell 7 can also be used as a capacitor, i. as a storage cell for an electrical charge, act.
  • the one or more organic components may be components selected from the group memory cell, capacitor, field effect transistor and / or organic diodes. Further, it is possible that the organic electronic circuit comprises two or more organic components, wherein at least two of the two or more organic components have a mutually different type of component.
  • no RFID chip have the organic-electronic circuit according to the invention.
  • the organic-electronic circuit is preferably produced by one of the methods described above, in particular a printing method in a roll-to-roll printing method. But it can also be provided that one or more layers are laminated together.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a second embodiment of an organic-electronic circuit according to the invention.
  • the second embodiment of the organic-electronic circuit according to the invention shown in Figure 2 is similar to the first embodiment of an organic-electronic circuit according to the invention shown in Figure 1 formed.
  • the second embodiment of the organic-electronic circuit according to the invention has only one further dielectric layer 3 ' .
  • the further dielectric layer 3 ' is preferably formed from the same material and with the same layer thickness as the dielectric layer 3. However, it can also be provided that the further dielectric layer 3 'is formed from a different material and / or with a different layer thickness than the dielectric layer 3.
  • the further dielectric layer 3 ' preferably consists of a layer thickness of 5 nm to 50 nm of Cerox.
  • the further dielectric layer 3 ' completely covers the dielectric layer 3 and the ferroelectric layer 5.
  • the further dielectric layer 3 ' is applied over the entire surface, for example by vapor deposition.
  • the contact reinforcement 4 allows at most a partial formation of the further dielectric layer 3 'on the contact reinforcement 4 due to its high surface roughness.
  • the contact reinforcement 4 has a higher roughness of the surface of the contact reinforcement compared to the contact reinforcement of the first embodiment of the organic-electronic circuit. This higher roughness of the surface of the Contact reinforcement 4 prevents the contact reinforcement 4 from being completely covered with the further dielectric layer 3 '.
  • the further dielectric layer 3 ' is arranged between the ferroelectric layer 5 and the second electrically conductive functional layer 6.
  • the ferroelectric layer 5 is embedded between the dielectric layer 3 and the further dielectric layer 3 '.
  • an improved quality of the organic electronic circuit By embedding the ferroelectric layer 5 between the dielectric layer 3 and the further dielectric layer 3 ' , in particular the organic electronic circuit of the second embodiment compared to the organic electronic circuit of the first embodiment, an improved quality of the organic electronic circuit, improved mechanical strength, including improved tolerance in case of deviation from an optimally running manufacturing process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine organisch-elektronische Schaltung in Form eines Folienkörpers. Die organisch-elektronische Schaltung weist eine Trägerfolie (1), eine erste und eine zweite elektrisch leitende Funktionsschicht (2, 6), eine ferroelektrische Schicht (5) und eine oder mehrere dielektrische Schichten (3, 3') auf. Die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') sind als elektrische isolierende Schichten ausgebildet sind. In der ersten und in der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht (2, 6) sind jeweils eine oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Bauteile ausgeformt. Eine der einen oder mehreren Elektroden der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht (2) und eine der einen oder mehreren Elektroden der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht (6) sind bereichsweise überlappend angeordnet und als Elektrodenplatten einer Speicherzelle (7) ausgeformt. Zwischen den Elektrodenplatten sind die ferroelektrische Schicht (5) und die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') unter Ausbildung der Speicherzelle (7) angeordnet. In dem Bereich der überlappenden Elektrodenplatten sind die eine oder mehreren dielektrischen Schichten vollflächig ausgeformt.

Description

Organisch-elektronische Schaltung
Die Erfindung betrifft eine organisch-elektronische Schaltung in Form eines
Folienkörpers.
Organisch-elektronische Schaltungen können zum Beispiel in organischen RFID- Transpondern (RFID = Radio Frequency Identification) verwendet werden. RFID- Transponder können zur Kennzeichnung von Produkten, beispielsweise als aufklebbares Preisschild oder als Produktidentifikationsaufkleber, dienen. Hierbei dienen diese RFID-Transponder zum Schutz der Produkte. Derartige RFID-
Transponder können auch zum Schutz und/oder zur Identifikation von Dokumenten eingesetzt werden. Somit ist es wünschenswert, dass die organisch-elektronischen Schaltungen eine hohe Flexibilität und eine geringe Baugröße, insbesondere flache Bauart, aufweisen und dabei dennoch mechanisch beanspruchbar sind. Bei diesen organisch-elektronischen Schaltungen handelt es sich um in Massenproduktion gefertigte Produkte. Die organisch-elektronischen Schaltungen weisen im
Allgemeinen mehrere übereinanderliegende elektrische Funktionsschichten auf, die nacheinander und aufeinander angeordnet werden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte organischelektronische Schaltung bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine organisch-elektronische Schaltung in Form eines Folienkörpers, wobei vorgesehen ist, dass die organisch-elektronische Schaltung eine Trägerfolie, eine erste und eine zweite elektrisch leitende
Funktionsschicht, eine ferroelektrische Schicht und eine oder mehrere dielektrische Schichten aufweist, wobei die eine oder mehreren dielektrischen Schichten als elektrische isolierende Schichten ausgebildet sind, dass in der ersten und in der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht jeweils eine oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Bauteile ausgeformt sind, dass eine der einen oder mehreren Elektroden der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht und eine der einen oder mehreren Elektroden der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht bereichsweise überlappend angeordnet sind und als Elektrodenplatten einer Speicherzelle ausgeformt sind, und dass zwischen den Elektrodenplatten die ferroelektrische Schicht und die eine oder mehreren dielektrischen Schichten unter Ausbildung der Speicherzelle angeordnet sind, wobei in dem Bereich der
überlappenden Elektrodenplatten die eine oder mehreren dielektrischen Schichten vollflächig ausgeformt sind.
Es hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Ausgestaltung der organisch- elektronischen Schaltung die Güte der Speicherzelle, die die organisch-elektronische Schaltung aufweist, verbessert wird. D.h. der Ausschuss bedingt durch einen fehlerhaften Produktionsprozess ist verringert und der Herstellungsprozess weist Kostenvorteile auf. Überraschenderweise weisen die erfindungsgemäßen
Ausführungen der organisch-elektronischen Schaltung mit einer oder mehreren dielektrischen Schichten, welche zwischen einer der beiden elektrisch leitenden Funktionsschicht und der ferroelektrischen Schicht im überlappenden Bereich der ersten und der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht angeordnet sind und welche elektrisch isolierend ausgebildet sind, verbesserte Speichereigenschaften auf. Die eine oder mehreren dielektrischen Schichten, welche elektrisch isolierend ausgebildet sind, verringern das Risiko produktionsbedingter fehlerhafter
Speicherzellen. Bei mangelnder oder minderer Qualität eines Herstellungsprozesses der organisch-elektronischen Schaltung können im Bereich der Speicherzelle
Leckagen in der ferroelektrischen Schicht auftreten, wodurch die Speicherzelle aufgrund von Kurzschlussströmen funktionsunfähig wird, falls keine dielektrische Schicht, welche elektrisch isolierend ausgebildet ist, zwischen der ferroelektrischen und der elektrisch leitenden Funktionsschicht angeordnet ist. Die ferroelektrische Schicht ist vorzugsweise sehr dünne ausgebildet, und kann daher, beispielsweise beim Auf- und Abrollen in einem Rolle-zu-Rolle-Herstellungsverfahren durch mechanische Belastung beim Herstellungsprozess, relativ leicht beschädigt werden. Als Leckage wird hier verstanden, dass ein Kurzschlussstrom durch die
entsprechende Schicht und/oder die entsprechende Funktionsschicht fließen kann. Eine organisch-elektronische Schaltung mit einer derartigen Leckage qualifiziert die organisch-elektronische Schaltung als fehlerhaft produziert. Die eine oder mehreren dielektrischen Schichten verbessern schon während der Herstellung der organischelektronischen Schaltung die mechanische Beanspruchbarkeit der organisch- elektronischen Schaltung. Die eine oder mehreren dielektrischen Schichten, als integraler Bestandteil der organisch-elektronischen Schaltung, können somit als insbesondere mechanische Schutzschichten der ferroelektrischen Schicht fungieren, sowie als insbesondere mechanische Schutzschichten weiterer Schichten und/oder Funktionsschichten der organisch-elektronischen Schaltung. D.h. die eine oder mehreren dielektrischen Schichten stellen einen Schutz der darunter angeordneten Elektroden dar. Beispielsweise, wenn Kratzer in der ferroelektrischen Schicht auftreten, sind die darunter angeordneten Elektroden mit einer Schutzschicht, d.h. der ein oder mehreren dielektrischen Schichten, bedeckt. Ferner können mit der einen oder den mehreren dielektrischen Schichten während der Herstellung der erfindungsgemäßen organisch-elektronischen Schaltung auch
Oberflächenunterschiede ausgeglichen und/oder nivelliert werden, sodass es möglich ist weitere Schichten und/oder Funktionsschichten auf einer ebenen
Oberfläche der einen oder den mehreren dielektrischen Schichten auszubilden. Für die Herstellung der organisch-elektronischen Schaltung können Technologien wie Drucken, Rakeln oder Sputtern eingesetzt werden, die umfangreiche
Spezialausrüstungen benötigen, aber dennoch Kostenvorteile für die
Massenfertigung bieten. Bevorzugt erfolgt die Massenproduktion der elektronischorganischen Schaltung mittels eines Rolle-zu-Rolle-Verfahrens. Ferner hat sich gezeigt, dass die für die übliche Kontaktierung der mittels einer derartigen Herstellungstechnologie hergestellten organisch-elektronischen
Schaltungen eingesetzte Leitkleber zu mechanisch anfälligen galvanischen
Verbindung führen können. Dies liegt darin begründet, dass diese Leitkleber im ausgehärteten Zustand nicht hinreichend flexibel sind. Durch die Erfindung ist es möglich, die Verwendung von Leitkleber für die Herstellung der organischelektronischen Schaltung zu reduzieren, denn bei der Herstellung der
erfindungsgemäßen Speicherzelle, bestehend aus der ersten und der zweiten sich einander bereichsweise überlappenden elektrisch leitenden Funktionsschicht mit dazwischen angeordneter ferroelektrischer Schicht und ein oder mehreren
dielektrischen Schichten, können die in der ersten und der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht ausgebildeten ein oder mehreren Elektroden als
Elektroden ein oder mehrerer organischer Bauteile, beispielsweise organischer Feldeffekttransistoren und/oder organischer Dioden, dienen. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die organisch-elektronische Schaltung elektrisch halbleitende
Funktionsschichten aufweist. Daher ist es bei erfindungsgemäßen Ausführungen möglich, weitgehend auf den Einsatz eines kostenintensiven Leitklebers zu verzichten. Mit der erfindungsgemäßen organisch-elektronischen Schaltung ist es möglich, verbesserte Schaltungen, die Speicherzellen aufweisen, zu realisieren. Die erfindungsgemäße organisch-elektronische Schaltung ist nicht nur durch einen verbesserten Herstellungsprozess vorteilhaft, sondern weist auch eine verbesserte Ausfallsicherheit auf. D.h. die Wahrscheinlichkeit, dass beispielsweise fehlerhafte ferroelektrische Schichten auftreten, die zu Leckströmen in der Speicherzelle führen und diese dadurch unbrauchbar ist, ist reduziert.
Die organisch-elektronische Schaltung gemäß einer bevorzugten Ausführung weist ein oder mehrere organische Bauteile auf, die sich in den verwendeten Materialien und Herstellungsprozessen grundlegend von einem üblicherweise für integrierte Schaltungen verwendetem Silizium-Chip unterscheidet. Die organisch-elektronische Schaltung kann eine oder mehrere elektrisch halbleitende und/oder elektrisch isolierende Funktionsschichten aufweisen. Die elektrisch leitenden, elektrisch halbleitenden und/oder elektrisch isolierenden Funktionsschichten, sowie die ein oder mehreren dielektrischen Schichten und die ferroelektrische Schicht dieser organisch-elektronischen Schaltung wird von Schichten eines mehrschichtigen Folienkörpers gebildet. Diese Schichten könne durch Drucken, Rakeln, Aufdampfen oder Aufsputtern aufgebracht werden. Die elektrisch leitenden, halbleitenden und/oder isolierenden Funktionsschichten, sowie die ferroelektrische Schicht und die dielektrischen Schichten der organisch-elektronischen Schaltung werden hierbei im Gegensatz zu einem Silizium-Chip auf einem flexiblen Trägersubstrat, d.h. einer Trägerfolie, aufweisend eine oder mehrere Kunststofffolien und/oder Papier einer Dicke von vorzugsweise 10μm bis 100μm, aufgebaut. Diese Trägerfolie bildet so das Trägersubstrat der integrierten elektronisch-organischen Schaltung anstelle eines Siliziumdioxidplättchens bei einer von einem Silizium-Chip gebildeten integrierten elektronischen Schaltung. Die elektrisch leitenden, elektrisch halbleitenden, und/oder die elektrisch isolierenden Funktionsschichten, die dielektrischen und/oder
ferroelektrischen Schichten dieser organisch-elektronischen Schaltung werden vorzugsweise in einer Lösung aufgebracht und können somit beispielsweise durch Drucken, Sprühen, Rakeln und/oder Gießen aufgebracht werden. Bevorzugt ist das Material einer in Lösung aufgebrachten Schicht und/oder Funktionsschicht unlöslich im Material einer anderen in Lösung aufgebrachter Schicht und/oder
Funktionsschicht. Die in Lösung aufgebrachte Schicht und/oder Funktionsschicht ist vorzugsweise benachbart zu der anderen in Lösung aufgebrachter Schicht und/oder Funktionsschicht ausgebildet. Die erfindungsgemäße organisch-elektronische
Schaltung wirkt mittels der erfindungsgemäß angeordneten einen oder mehreren dielektrischen Schichten Leckagen in der ferroelektrischen Schicht entgegen, welche beispielsweise durch unterschiedliche Trocknungseigenschaften der ersten und/oder der zweiten elektrisch leitende Funktionsschicht und der ferroelektrischen Schicht auftreten, weil die eine oder mehreren dielektrischen Schichten die ferroelektrische Schicht gegenüber der ersten und/oder der zweiten elektrisch leitenden
Funktionsschicht elektrisch isolieren. Mögliche Leckagen bedingt durch eine ungewollte oder produktionsbedingte Entnetzung der ferroelektrischen Schicht beeinflussen bei erfindungsgemäßen organisch-elektronischen Schaltungen nicht die Funktionsfähigkeit der organisch-elektronischen Schaltung. Es ist auch möglich, dass die Leckagen durch Verunreinigungen, beispielsweise durch Partikel, der
Oberflächen der Schichten und/oder der Funktionsschichten auftreten, insbesondere bei produktionsbedingtem mehrfachen Auf- und Abwickeln der organisch- elektronischen Schaltung, auch diesem wird mittels der dielektrischen Schicht entgegengewirkt. Des Weiteren können während der Produktion auch Kratzer oder Verletzungen der ferroelektrischen Schicht auftreten, welche auch zu einer Leckage der ferroelektrischen Schicht führen und welche die ein oder mehrere dielektrischen Schichten verhindern.
Als Materialen für halbleitenden Funktionsschichten kommen hierbei vorzugsweise halbleitende Funktionspolymere wie Polythiophen, Polyterthiophen, Polyfluoren, Pentaceen, Tetraceen, Oligothiophen, in angoranischem Silizium eingebettet in einer Polymermatrix, Nano-Silizium oder Polyarylamin in Frage, jedoch auch anorganische Materialien, welche in Lösung oder durch Sputtern oder Aufdampfen aufbringbar sind, beispielsweise ZnO, a-Si.
Unter einem organischen beziehungsweise organisch elektronischen Bauelement wird hier ein elektrisches Bauelement verstanden, welches überwiegend aus organischem Material besteht, insbesondere zu mindestens 90 Gew.-% aus organischem Material besteht. Ein einzelnes organisches Bauelement setzt sich dabei aus unterschiedlichen Schichtlagen mit elektrischer Funktion, insbesondere in Form von nicht selbsttragenden, dünnen Schichten, und weiterhin mindestens aus den, den Schichtlagen zuordenbaren Bereichen eines Trägersubstrats, d.h. der Trägerfolie, zusammen, auf welchem sich die Schichtlagen befinden. Die einzelnen Schichtlagen können dabei aus organischem oder anorganischem Material gebildet sein, wobei nur organische, nur anorganische, oder organische und anorganische Schichtlagen in Kombination zur Bildung eines organischen Bauelements eingesetzt werden können. So wird ein elektrisches Bauelement umfassend eine organische Trägerfolie und ausschließlich anorganische
Schichtlagen mit elektrischer Funktion aufgrund der üblicherweise großen Masse des Trägersubstrats, d.h. der Trägerfolie, im Vergleich zur Masse der Funktionsschichten insgesamt als organisches Bauelement angesehen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
5
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen die eine oder mehreren dielektrischen Schichten eine relative Dielektrizitätskonstante kleiner 10,
vorzugsweise von 3,5 bis 5, auf. io Ferner werden bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung Schichten und
Funktionsschichten beziehungsweise deren Material als elektrisch isolierend verstanden, die einen elektrische Leitfähigkeit kleiner als 100μS/cm aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen die eine oder mehreren 15 dielektrischen Schichten eine elektrische Leitfähigkeit auf, die kleiner ist als
100μS/cm. Vorzugsweise ist die elektrische Leitfähigkeit der eine oder mehreren dielektrischen Schichten kleiner als 50μS/cm oder 10μS/cm. Eine besonders geringe Leitfähigkeit der eine oder mehreren dielektrischen Schichten begünstigt deren elektrische Isolationseigenschaften, wenn diese eine oder mehreren dielektrischeno Schichten eine sehr geringe Dicke von beispielsweise kleiner als 50nm aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die organisch-elektronische Schaltung zwei dielektrischen Schichten auf. Die ferroelektrische Schicht ist zwischen den zwei dielektrischen Schichten angeordnet und/oder eingebettet ist.5 Hierdurch ergibt sich, dass die ferroelektrische Schicht besonders vor mechanischen Einflüssen, wie etwa Abrieb, Verkratzen, Staubpartikel beim Herstellungsprozess, geschützt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bedecken die eine oder mehrereno dielektrischen Schichten die erste elektrisch leitende Funktionsschicht vollflächig. Es ist auch möglich, dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten die
Trägerfolie vollflächig bedecken.
Vorzugsweise ist es möglich, dass die bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung eine oder mehreren dielektrischen Schichten die zweite elektrisch leitende Funktionsschicht vollflächig bedecken.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die eine oder mehreren dielektrischen Schichten auf einer Oberfläche der ersten elektrisch leitenden
Funktionsschicht ausgeformt. Es kann vorgesehen, alternativ oder zusätzlich, dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten auf einer Oberfläche der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht ausgeformt sind.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die eine oder mehreren dielektrischen Schichten mit einer Schichtdicke von 5nm bis 100nm, von
vorzugsweise 10nm bis 50nm ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bestehen die eine oder mehreren dielektrischen Schichten aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe Silizium-Oxide, Cer-Oxide, anorganisch elektrisch isolierende Elemente und Metalloxidverbindungen.
Es kann vorgesehen sein, dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten aus einem zähen Kunststofflack und/oder einer zähen Kunststofffolie bestehen. Hierbei kann die Kunststofffolie einen oder mehrere Kunststoffe ausgewählt aus PET (PET = Polyethylenterephthalat) aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten mechanisch stabile sind. Unter mechanisch stabil wird verstanden, dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten unempfindlich auf mechanische äußere Einflüsse, wie beispielsweise Verformung oder Verkratzen sind. D.h. die eine oder mehreren dielektrischen Schichten sind vorzugsweise flexible, insbesondere aufgrund ihrer Schichtdicke, mechanisch nicht verformbar bzw. deformierbar.
Vorzugsweise weist die dielektrische eine Härte auf, die größer oder gleich als die von Glas und/oder Siliziumoxid ist, oder eine Mohshärte von mindesten 7 auf.
Hierdurch kann verhindert werden, dass im Produktionsprozess die ferroelektrischen Schicht, insbesondere bei deren Aufbringung, die darunter angeordnete dielektrische Schicht mechanisch beschädigt, wodurch die Produktionsausschussrate deutlich verringert werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bestehen die eine oder mehreren dielektrischen Schichten aus einem Material, welches unlöslich im Material und/oder im Lösungsmittel der ferroelektrischen Schicht ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die ferroelektrische Schicht aus einem Material besteht, dass eine hohe relative Dielektrizitätskonstante von 5 bis 10000, von vorzugsweise von 5 bis 10 aufweist. Somit ist es möglich, dass die Speicherzelle als elektrischer Kondensator, vorzugsweise mit einer hohen Volumenkapazität, fungiert.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die ferroelektrische Schicht mit einer Schichtdicke von 50nm bis 250nm, von vorzugsweise 75nm bis 150nm ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die organisch-elektronische Schaltung zwei oder mehrere ferroelektrische Schichten auf. Organisch- elektronische Schaltung mit zwei oder mehreren ferroelektrischen Schichten ermöglichen die Realisierung komplexer Schaltung mit Speicherfunktionalität gegenüber organisch-elektronische Schaltung mit nur einer ferroelektrische Schicht.
Es kann vorgesehen sein, dass die ferroelektrische Schicht aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe organisches oder anorganisches Material, dielektrisches Material, Bariumnitrat, Blei-Zirkonat-Titanat, PVDF (PVDF = Polyvinylidenfluorid), Polyvinylidencyanid, PVF3 (PVF3 = Copolymerisate von PVDF mit Trifluoroethylen) und elektrisch isolierendes Material bestehen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die organisch-elektronische Schaltung ein oder mehrere Kontaktverstärkungen auf. Die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen sind auf der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass die eine oder mehreren
Kontaktverstärkungen mit der ersten und/oder der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschichten elektrisch leitend, vorzugsweise mittels einer oder mehrere als elektrisch leitende Leiterbahnen ausgebildet Schichten der organisch-elektronischen Schaltung, verbunden sind. Ferner ist es möglich, alternativ oder zusätzlich, dass die organisch-elektronische Schaltung eine oder mehrere Kontaktverstärkungen aufweist, welche auf der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht ausgebildet sind.
Kontaktverstärkungen haben sich insbesondere bewehrt, wenn die erste und/oder die zweite elektrisch leitende Funktionsschicht vollständig durch die eine oder mehren dielektrischen Schichten bedeckt sind, weil Kontaktverstärkungen eine einfach elektrische Kontaktierung der ersten und/oder die zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht ermöglichen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bestehen die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe Carbon Black, Carbon Black/Graphit, Leitsilberpaste, partikelbasierenden elektrisch leitfähigen Material.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die eine oder mehreren
Kontaktverstärkungen aus einem Material ausgebildet. Die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen weisen eine Vielzahl an elektrisch leitenden Partikeln eingebunden in eine Bindemittelmatrix auf. Es kann vorgesehen sein, dass die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen mittels eins Druckverfahrens ausgebildet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Material der eine oder mehreren Kontaktverstärkungen Massenanteile von mindestens 30%, vorzugsweise von 30% bis 70% an der Vielzahl an elektrisch leitenden Partikel aufweisen, wobei vorzugsweise Massenanteile von 20% bis 70% an Material der Bindemittelmatrix vorgesehen sind. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen die Partikel der Vielzahl an elektrisch leitenden Partikel eine Korngröße von 500nm bis 5μm auf. Vorzugsweise beträgt die Korngröße der Partikel der Vielzahl an elektrisch leitenden Partikel 1 μm.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Partikel der Vielzahl an elektrisch leitenden Partikel stabförmig, plattenförmig, sternförmig ausgebildet.
Insbesondere können die Partikel der Vielzahl an elektrisch leitenden Partikel als konkaver Polyeder ausgebildet sein.
Vorzugsweise verringert das Bindemittel beim Trocknen und/oder Aushärten sein Volumen, sodass die Vielzahl an elektrisch leitenden Partikel eine Oberfläche mit einer raue Oberflächenstruktur der einen oder mehreren Kontaktverstärkungen bilden. D.h. die Oberfläche der Kontaktverstärkung weist eine Rauigkeit auf.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die eine oder mehreren
Kontaktverstärkungen jeweils mit einer Schichtdicke ausgebildet, welche mehr als doppelt so dick ist, wie die der ferroelektrische Schicht. Eine relativ hohe
Schichtdicke der einen oder mehreren Kontaktverstärkungen ermöglicht eine zuverlässige Durchkontaktierung der einen oder mehreren dielektrischen Schichten. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die eine oder mehreren
Kontaktverstärkungen jeweils mit einer Schichtdicke von 500nm bis 5μm ausgebildet. Vorzugsweise sind die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen jeweils mit einer Schichtdicke von 2μm ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen eine Oberfläche mit einer hohen Rauigkeit auf. Die Rauigkeit der Oberfläche weist einen Wert von 500nm bis 4μm auf. Vorzugsweise weist die Rauigkeit der Oberfläche einen Wert von 1μm auf. Die Rauigkeit der Oberfläche kann mit einem Messverfahren bestimmt werden. Als Messverfahren zur
Bestimmung der Rauigkeit der Oberflächen haben sich Oberflächenprofilometer, beispielsweise ein Dektak, bewert.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die ein oder mehreren organischen Bauteile aus der Gruppe Speicherzelle, Kondensator,
Feldeffekttransistor und/oder organische Dioden auswählt. Ferner ist es somit möglich die organisch-elektronische Schaltung als Logikschaltung und/oder als integrierten Schaltkreis, d.h. IC (IC = Integrated Circuit), auszubilden.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die organisch-elektronische Schaltung zwei oder mehrere organische Bauteile auf. Mindestens zwei der zwei oder mehreren organischen Bauteile weisen einen zueinander unterschiedliche Bauteiletyp auf.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die erste und die zweite elektrisch leitenden Funktionsschicht, die ferroelektrische Schicht und/oder die eine oder mehreren dielektrischen Schichten mittels eines Druckverfahrens auf die
Trägerfolie aufgebracht. Insbesondere, kann es sich bei dem Druckverfahren um ein Rolle-zu-Rolle-Druckverfahren handeln.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die eine oder mehreren dielektrischen Schichten als eine beziehungsweise mehrere elektrische isolierende vollflächige Schichten aufgebracht.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die organisch-elektronische Schaltung eine weitere dielektrischen Schichten auf. Vorzugsweise ist die weitere dielektrische Schicht elektrisch isolierend ausgebildet. Die weitere dielektrische Schicht ist auf einer der Trägerfolie gegenüberliegenden Seite der organischelektronischen Schaltung vollflächig aufgebracht. Die weitere dielektrische Schicht kann als abschließende Schicht, beispielsweise durch Aufdampfen, aufgebracht sein. Bevorzugt kann die weitere dielektrische Schicht aus einem Silizium-Oxid,
insbesondere aus Siliziumdioxid, d.h. SiO2, und/oder SiOx, bestehen. Die weitere dielektrische Schicht kann als Schutzschicht fungieren, und insbesondere die
Funktionsweise der organisch-elektronischen Schaltung vor äußeren elektrischen und/oder mechanischen Einwirkungen schützen. Mit einer der arten Kapselung kann die Funktionsweise der organisch-elektronischen Schaltung gewährleistet werden. Beispielsweise, werden aufgrund von aufliegenden Fingern und/oder
Fingerabdrücken, welche bei einem etwaigen Berühren der organisch-elektronischen Schaltung vorliegen, entstehende Leckströme durch die weitere dielektrische Schicht verhindert. Insbesondere, verhindert dies weitere dielektrisch Schicht in Bereichen der organisch-elektronischen Schaltung, in denen Elektroden oder Leiterbahnen
vorliegen, die ohne die weitere dielektrisch Schicht frei liegen würden, deren
Korrosion.
Ferner, hat sich gezeigt, dass bei Ausführung der Erfindung, die eine oder mehrere Kontaktverstärkungen aufweisen, dass die weitere dielektrische Schicht zwar vollflächig aufgebracht ist, aber dass die weitere dielektrische Schicht im Bereich der einen oder mehrere Kontaktverstärkungen höchstens teilweise ausgebildet ist. Die teilweise Ausbildung der weiteren dielektrischen Schicht ist durch die hohe
Oberflächenrauhigkeit der einen oder mehrere Kontaktverstärkungen bedingt. Somit ist es möglich, dass eine oder mehrere Elektroden der ersten oder zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht mittels der ein oder mehreren Kontaktverstärkungen zu kontaktieren. Vorzugsweise, sind die eine oder mehrere Kontaktverstärkung wie zuvor beschrieben ausgebildet. D.h. aufgrund der Kontaktverstärkung und deren Oberflächenrauigkeit können die Elektroden, insbesondere elektrisch, zugänglich sein, wobei die organisch-elektronische Schaltung vollständig gekapselt sein kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Trägerfolie aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe Kunststofffolie, Polypropylen, Polyethylenterephthalat, PEN (PEN = Polyethylennaphthalat) und PE (PE = Polyethylennaphthalat) besteht.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch-elektronischen Schaltung. Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch-elektronischen Schaltung.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch-elektronischen Schaltung. Die organisch- elektronische Schaltung ist in Form eines Folienkörpers ausgebildet. Die organischelektronische Schaltung weist mehrere Funktionsschichten, auch kurz als Schichten bezeichnet, auf. Die organisch-elektronische Schaltung weist auf einer Trägerfolie 1 in aufeinanderfolgender Reihenfolge eine erste elektrisch leitende Funktionsschicht 2, eine Kontaktverstärkung 4, eine dielektrische Schicht 3, eine ferroelektrische Schicht 5 und eine zweite elektrisch leitende Funktionsschicht 6 aufeinander angeordnet auf. Ferner kann die organisch-elektronische Schaltung in einer nicht gezeigten Ausführung elektrisch halbleitenden Funktionsschichten aufweisen.
Die Trägerfolie besteht bevorzugt aus PET und weist eine bevorzugte Schichtdicke von 50μm auf. Die erste elektrisch leitende Funktionsschicht 2 besteht bevorzugt aus Kupfer und weist eine bevorzugte Schichtdicke von 40nm auf. In der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 sind eine oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Bauteile ausgeformt.
Die Kontaktverstärkung 4 ist auf der Oberfläche der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 angeordnet. Die Kontaktverstärkungen 4 besteht bevorzugt aus Carbon Black. Die Kontaktverstärkung 4 weist eine Vielzahl an elektrisch leitenden Partikel eingebunden in eine Bindemittelmatrix auf. Dabei weisen die elektrisch leitenden Partikel eine Korngröße von 1μm auf. Nach einem Austrocknungsprozess oder Aushärtungsprozess weist die Kontaktverstärkung 4 eine relative raue
Oberfläche mit einer Rauigkeit von mindestens 500nm auf.
Die dielektrische Schicht 3 ist als elektrische isolierende Schichten ausgebildet. Die dielektrische Schicht 3 besteht bevorzugt aus einen hochisolierenden Material. Die dielektrische Schicht 3 ist mit einer bevorzugten Schichtdicke von 50nm ausgebildet. Insbesondere weist die dielektrische Schicht 3 eine kleine relative
Dielektrizitätskonstante von weniger als 5 auf. Die dielektrische Schicht 3 bedeckt die Trägerfolie 1 und die erste elektrisch leitende Funktionsschicht 2 vollflächig.
Vollflächige Bedeckung einer Oberfläche einer Schicht bedeutet hier, dass der nicht durch eine weitere Schicht bereits bedeckte Bereich der Oberfläche der Schicht vollständig bedeckt wird. Die dielektrische Schichte 3 wird vollflächig, beispielsweise durch Aufdampfen, aufgebracht. Die hohe Rauigkeit der Oberfläche der
Kontaktverstärkung 4 verhindert eine vollständige Bedeckung der
Kontaktverstärkung 4 durch die dielektrische Schicht 3. D.h. die Kontaktverstärkung 4 weist auf ihrer Oberfläche Teilbereiche auf, die frei von der dielektrischen Schicht 3 sind. Die Kontaktverstärkung 4 wird somit höchstens teilweise von der dielektrische Schicht 3 bedeckt und daher ermöglicht die Kontaktverstärkung 4 ein elektrische Kontaktierung der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 durch die
dielektrische Schicht 3 hindurch.. Die Kontaktverstärkung 4 ermöglicht eine
Kontaktierung der ersten elektrisch leitfähigen Funktionsschicht 2 aufgrund ihrer relativ hohen Rauigkeit der Oberfläche. Die hohe Rauigkeit der Oberfläche der Kontaktverstärkung 4 verhindert, dass die Oberfläche der Kontaktverstärkung 4 vollständig mit der dielektrischen Schicht 3 bedeckt werden kann. Die ferroelekthsche Schicht 5 besteht bevorzugt z.B. aus PVDF und weist eine bevorzugte Schichtdicke von 120nm auf. Die ferroelektrische Schicht 5 bedeckt die Kontaktverstärkung 5 und die dielektrische Schicht 3. Die hohe Rauigkeit der
Oberfläche der Kontaktverstärkung 4 verhindert, dass die Oberfläche der
Kontaktverstärkung 4 vollständig mit der ferroelektrischen Schicht 5 bedeckt werden kann. Somit ist ein Kontaktieren der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 möglich.
Die zweite elektrisch leitende Funktionsschicht 6 besteht bevorzugt aus Kupfer und weist eine bevorzugte Schichtdicke von 40nm auf. In der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 sind eine oder mehrere Elektrode für ein oder mehrere
organische Bauteile ausgeformt.
Eine Elektrode der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht 2 und eine
Elektroden der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 6 sind bereichsweise überlappend angeordnet und als Elektrodenplatten einer Speicherzelle 7 ausgeformt. Die Speicherzelle 7 kann beispielsweise Bauteil eines Ferroelectric Random Access Memory sein.
Ferner weist die ferroelektrische Schicht 5 eine Dielektrizitätskonstante von
mindesten 9 auf. Somit kann die Speicherzelle 7 auch als Kondensator, d.h. als Speicherzelle für eine elektrische Ladung, fungieren.
Bei den ein oder mehreren organischen Bauteilen kann es sich um Bauteile ausgewählt aus der Gruppe Speicherzelle, Kondensator, Feldeffekttransistor und/oder organische Dioden handeln. Ferner ist es möglich, dass die organischelektronische Schaltung zwei oder mehrere organische Bauteile aufweist, wobei mindestens zwei der zwei oder mehreren organischen Bauteile einen zueinander unterschiedliche Bauteiletyp aufweisen.
Beispielsweise kein eine RFID-Chip die erfindungsgemäße organisch-elektronische Schaltung aufweisen.
Die organisch-elektronische Schaltung wird bevorzugt mit einem der zuvor beschriebenen Verfahren, insbesondere eine Druckverfahrens in einem Rolle-zu- Rolle-Druckverfahren hergestellt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Schichten miteinander laminiert sind.
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch-elektronischen Schaltung. Die in Figur 2 gezeigte zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen organisch-elektronischen Schaltung ist ähnlich zu der ersten in Figur 1 gezeigten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch-elektronischen Schaltung ausgebildet. Die zweite Ausführung der erfindungsgemäßen organisch-elektronischen Schaltung weist lediglich eine weitere dielektrische Schicht 3' auf. Die weitere dielektrische Schicht 3' wird bevorzugt aus demselben Material und mit derselben Schichtdicke wie die dielektrische Schicht 3 ausgebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die weitere dielektrische Schicht 3' aus einem anderen Material und/oder mit einer anderen Schichtdicke als die dielektrische Schicht 3 ausgebildet ist. In diesem Fall besteht die weitere dielektrische Schicht 3' bevorzugt mit einer Schichtdicke von 5nm bis 50nm aus Cerox. Die weitere dielektrische Schicht 3' bedeckt die dielektrischen Schicht 3 und die ferroelektrischen Schicht 5 vollflächig. Die weitere dielektrische Schicht 3' wird vollflächig, beispielsweise durch Aufdampfen, aufgebracht. Die Kontaktverstärkung 4 erlaubt jedoch höchstens eine teilweise Ausbildung der weiteren dielektrischen Schicht 3' auf der Kontaktverstärkung 4 aufgrund ihrer hohen Oberflächenrauhigkeit. . Die Kontaktverstärkung 4 weist gegenüber der Kontaktverstärkung der ersten Ausführung der organisch-elektronischen Schaltung eine höhere Rauigkeit der Oberfläche der Kontaktverstärkung auf. Diese höhere Rauigkeit der Oberfläche der Kontaktverstärkung 4 verhindert, dass die Kontaktverstärkung 4 vollständig mit der weiteren dielektrischen Schicht 3' bedeckt ist.
Die weitere dielektrische Schicht 3' ist zwischen der ferroelektrischen Schicht 5 und der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht 6 angeordnet. Die ferroelektrischen Schicht 5 ist zwischen der dielektrischen Schicht 3 und der weiteren dielektrischen Schicht 3' eingebettet.
Durch Einbettung der ferroelektrischen Schicht 5 zwischen der dielektrische Schicht 3 und der weiteren dielektrischen Schicht 3' weist insbesondere die organischelektronische Schaltung der zweiten Ausführung gegenüber der organischelektronische Schaltung der ersten Ausführung eine verbesserte Güte der organischelektronische Schaltung, eine verbesserte mechanische Beanspruchbarkeit, also auch eine verbesserte Toleranz bei Abweichung von einem optimal ablaufenden Herstellungsprozess auf.

Claims

5 Ansprüche
1. Organisch-elektronische Schaltung in Form eines Folienkörpers,
dadurch gekennzeichnet,
dass die organisch-elektronische Schaltung eine Trägerfolie (1), eine ersteo und eine zweite elektrisch leitende Funktionsschicht (2, 6), eine
ferroelektrische Schicht (5) und eine oder mehrere dielektrische Schichten (3, 3') aufweist, wobei die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') als elektrische isolierende Schichten ausgebildet sind, dass in der ersten und in der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht (2, 6) jeweils eine oder5 mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Bauteile ausgeformt sind, dass eine der einen oder mehreren Elektroden der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht (2) und eine der einen oder mehreren Elektroden der zweiten elektrisch leitenden Funktionsschicht (6) bereichsweise überlappend angeordnet sind und als Elektrodenplatten einer Speicherzelle (7) ausgeformto sind, und dass zwischen den Elektrodenplatten die ferroelektrische Schicht (5) und die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') unter Ausbildung der Speicherzelle (7) angeordnet sind, wobei in dem Bereich der
überlappenden Elektrodenplatten die eine oder mehreren dielektrischen
Schichten vollflächig ausgeformt sind.
5
2. Organisch-elektronische Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') eine relative Dielektrizitätskonstante kleiner 10, vorzugsweise von 3,5 bis 5 aufweisen.
3. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, die kleiner ist als 100μS/cm, vorzugsweise kleiner ist als 10μS/cm.
4. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die organisch-elektronische Schaltung zwei dielektrischen Schichten (3, 3') aufweist, und dass die ferroelektrische Schicht (5) zwischen den zwei dielektrischen Schichten (3, 3') angeordnet ist.
5. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') die erste elektrisch leitende Funktionsschicht (2) vollflächig bedeckt.
6. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') auf einer
Oberfläche der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht (2) ausgeformt ist.
7. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') mit einer
Schichtdicke von 5nm bis 100nm, von vorzugsweise 10nm bis 50nm
ausgebildet sind.
8. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe Silizium-Oxide, Cer-Oxide, anorganisch elektrisch isolierende Elemente und Metalloxidverbindungen bestehen.
9. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') aus einem Material bestehen, welches unlöslich im Material und/oder im Lösungsmittel der ferroelektrischen Schicht (5) ist.
10. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ferroelektrische Schicht (5) mit einer Schichtdicke von 5nm bis 250nm, von vorzugsweise 75nm bis 150nm ausgebildet ist.
11. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die organisch-elektronische Schaltung zwei oder mehrere
ferroelektrische Schichten (5) aufweist.
12. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die organisch-elektronische Schaltung eine oder mehrere
Kontaktverstärkungen (4) aufweist, welche auf der ersten elektrisch leitenden Funktionsschicht (2) ausgebildet sind.
13. Organisch-elektronische Schaltung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen (4) aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe Carbon Black, Carbon
Black/Graphit, Leitsilberpaste und partikelbasierenden elektrisch leitfähigen Material bestehen.
14. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen (4) aus einem Material ausgebildet sind, welches eine Vielzahl an elektrisch leitenden Partikeln eingebunden in eine Bindemittelmatrix aufweisen.
15. Organisch-elektronische Schaltung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Material der eine oder mehreren Kontaktverstärkungen (4)
Massenanteile im Bereich von mindestens 30%, vorzugsweise von 30% bis 70%, an der Vielzahl an elektrisch leitenden Partikel aufweisen, wobei vorzugsweise Massenanteile von 20% bis 70% an Material der
Bindemittelmatrix vorgesehen sind.
16. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet,
dass die Partikel der Vielzahl an elektrisch leitenden Partikel eine Korngröße von 500nm bis 5μm, von vorzugsweise 1μm aufweisen.
17. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
dass die Partikel der Vielzahl an elektrisch leitenden Partikel stabförmig oder plattenförmig ausgebildet sind.
18. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen (4) jeweils mit einer Schichtdicke ausgebildet sind, die mehr als doppelt so dick ist, wie die der ferroelektrische Schicht (5).
19. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen (4) jeweils mit einer
Schichtdicke von 500nm bis 5μm, vorzugsweise von 2μm, ausgebildet sind.
20. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren Kontaktverstärkungen (4) eine Oberfläche mit einer hohen Rauigkeit aufweisen, wobei die Rauigkeit der Oberfläche einen Wert von 500nm bis 4μm, von vorzugsweise 1 μm aufweist.
21. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
dass die ein oder mehreren organischen Bauteile aus der Gruppe
Speicherzelle, Kondensator, Feldeffekttransistor und/oder organische Dioden auswählt sind.
22. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet,
dass die organisch-elektronische Schaltung zwei oder mehrere organische Bauteile aufweist, wobei mindestens zwei der zwei oder mehreren
organischen Bauteile einen zueinander unterschiedliche Bauteiletyp aufweisen.
23. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und die zweite elektrisch leitenden Funktionsschicht (2, 6), die ferroelektrische Schicht (5) und/oder die eine oder mehreren dielektrischen
Schichten (3, 3') mittels eines Druckverfahrens auf die Trägerfolie (1) aufgebracht sind.
24. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren dielektrischen Schichten (3, 3') als eine beziehungsweise mehrere elektrische isolierende vollflächige Schichten aufgebracht sind.
25. Organisch-elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass die organisch-elektronische Schaltung eine weitere dielektrische
Schichten aufweist, die auf einer der Trägerfolie (1) gegenüberliegenden Seite der organisch-elektronischen Schaltung vollflächig aufgebracht ist.
EP10736983A 2009-07-09 2010-07-06 Organisch-elektronische schaltung Withdrawn EP2452340A1 (de)

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