FR3098821A1 - Encre pour une couche d’injection d’électrons - Google Patents

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Abstract

Encre pour une couche d’injection d’électrons La présente description concerne une encre comprenant un premier solvant non aqueux et un polymère choisi parmi un polyéthylène imine, un polyéthylène imine éthoxylé, un perfluoroanthracène et un ou des thiols conjugués. Figure pour l'abrégé : Fig. 1

Description

Encre pour une couche d’injection d’électrons
La présente description concerne de façon générale les encres pour composants optoélectronique.
Les polymères polyéthylène imine (PEI) et polyéthylène imine éthoxylé (PEIE) sont notamment utilisés pour modifier le travail de sortie d’électrodes dans des capteurs d’image.
Dans certaines applications, il existe un besoin d’amélioration des solutions à base de PEI ou PEIE.
Un mode de réalisation prévoit une encre comprenant un premier solvant non aqueux et un polymère choisi parmi un polyéthylène imine, un polyéthylène imine éthoxylé, un perfluoroanthracène et un ou des thiols conjugués.
Selon un mode de réalisation, l’encre présente des propriétés anhydres.
Selon un mode de réalisation, le polymère a une concentration massique comprise entre 40 % et 0,01 %, par exemple entre 1 % et 0,01 % et de préférence égale à environ 0,4%.
Selon un mode de réalisation, le polymère a une masse molaire comprise entre 20 kg/mol et 200 kg/mol, par exemple entre 70 kg/mol et 110 kg/mol et de préférence égale à 90 kg/mol.
Selon un mode de réalisation, le premier solvant est choisi parmi les solvants chlorés tels que le chloroforme, le chlorure de méthylène, le 1,2-dichloroéthane, le 1,1,2-trichloroéthane, le chlorobenzène et l'o-dichlorobenzène, les solvants à base d'éther tels que le tétrahydrofurane, le méthyltétrahydrofurane, le diméthyltétrahydrofurane, le dioxane et l'anisole, les solvants hydrocarbonés aromatiques tels que le toluène, le o-xylène, le m-xylène, le p-xylène, le benzaldéhyde, la tétraline (1,2,3,4-tétrahydronaphtalène) et le 1,3-diméthoxybenzène, les solvants hydrocarbonés aliphatiques tels que le cyclohexane, le méthylcyclohexane, le triméthylcyclohexane, le n-pentane, le n-hexane, le n-heptane, le n-octane, le n-nonane et le n-décane, les solvants cétoniques tels que l'acétone, le méthyléthylcétone, le cyclohexanone, le méthylhexanone, le benzophénone et l’acétophénone, les solvants d'esters tels que l'acétate d'éthyle, l'acétate de butyle, l'acétate d'éthyle cellosolve, le benzoate de méthyle, l'acétate de benzyle phényle et l'acétate de phényle, les alcools polyhydriques et leurs dérivés tels que l'éthylène glycol, l'éthylène glycol monobutyl éther, l'éthylène glycol monoéthyl éther, l'éthylène glycol monométhyl éther, le méthyl glycol, le diméthoxyéthane, le propylène glycol, le diéthoxyméthane, le monoéthyléther de triéthylèneglycol, le glycérol et le 1,2-hexanediol, les solvants alcooliques tels que le méthanol, l’éthanol, le propanol, l’isopropanol et le cyclohexanol, les solvants sulfoxydes tels que le diméthylsulfoxyde et les solvants amides tels que la N-méthyl-2-pyrolidone et le N, N-diméthylformamide ou un mélange d’au moins deux de ces solvants.
Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d’une encre, comprenant les étapes suivantes :
- ajout d’un polymère dans un premier solvant non aqueux ;
- ajout d’un premier sel hygroscopique ; et
- filtration.
Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d’une encre, comprenant les étapes suivantes :
- ajout d’un polymère dans un premier solvant non aqueux ;
- ajout d’un tamis moléculaire ; et
- filtration.
Un mode de réalisation prévoit un procédé de traitement d’une électrode comprenant les étapes suivantes :
- ajout d’un deuxième sel à une encre ;
- dépôt de l’encre à la surface d’une électrode ;
- recuit ; et
- rinçage par un troisième solvant aqueux.
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 représente par des vues (A) et (B), sous forme de schémas blocs, deux modes de réalisation d’une encre ;
la figure 2 représente, sous forme d’un schéma blocs, un mode de mise en œuvre d’un procédé de formation d’une monocouche d’encre à la surface d’une électrode ; et
la figure 3 représente une coupe, partielle et schématique, d’un exemple de réalisation d’un dispositif d’interface utilisateur à électrodes transparentes.
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés.
Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
Dans la présente description, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.
Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
Sauf précision contraire, les concentrations en polymères ou en tout autre élément sont exprimées en % et font référence à des concentrations massiques (masse de polymère/masse totale).
Les masses molaires des polymères sont mesurées par exemple par chromatographie par pénétration de gel (GPC, Gel Permeation Chromatography) couplée notamment à un détecteur de diffusion de lumière. Cette technique consiste à séparer les molécules, ici des polymères, selon leur taille en les pompant dans différentes colonnes. La lumière diffusée à angle très faible permet de connaitre la masse moléculaire moyenne en poids. Les masses molaires utilisées dans la présente description sont des masses molaires moyennes en poids.
Sauf précision contraire, l’expression "anhydre" pour qualifier un solvant ou une formulation signifie que la quantité d’eau restante est inférieure à environ 20 ppm et de préférence inférieure à environ 10 ppm.
Les traces d’eau dans un solvant ou une solution peuvent être dosées et quantifiées selon la méthode de Karl Fischer. Cette méthode est basée sur le réactif de Karl Fischer, composé notamment de diiode (I2). Le réactif de Fischer est introduit en quantité connue. Chaque mole d’eau consomme une mole de diiode du réactif de Fischer. La détection du point équivalent (la quantité de diiode est égale à la quantité d’eau présente dans la solution) se fait par colorimétrie. Il est possible de déterminer les points de fin de titrage par des méthodes électroanalytiques comme la technique ampérométrique à deux électrodes.
Les polymères PEI et PEIE sont généralement disponibles dans des solutions à base d’eau ou sont associés à des solvants aqueux. De tels solutions aqueuses ne sont pas adaptées à des applications en micro-électroniques notamment des technologies CMOS.
La figure 1 représente par des vues (A) et (B), sous forme de schémas blocs, deux modes de réalisation d’une encre.
Le mode de réalisation illustré en vue (A) de la figure 1 comprend trois étapes. Les étapes consistent à :
a) mettre en contact un polymère et un premier solvant non-aqueux (bloc a1, Polymer and solvent solution) ;
b) ajouter un tamis moléculaire et mélanger l’ensemble (bloc b1, Molecular sieve addition) ; et
c) filtrer pour enlever le tamis moléculaire (bloc c1, Filtration).
Le mode de réalisation illustré en vue (B) de la figure 1 comprend trois étapes. Les étapes consistent à :
a) mettre en contact un polymère et un premier solvant non-aqueux (bloc a2, Polymer and solvent solution);
b) ajouter un premier sel et mélanger l’ensemble (bloc b2, Salt addition) ; et
c) filtrer pour enlever le premier sel (bloc c2, Filtration).
Le premier solvant, utilisé dans la composition d'encre, est de préférence un solvant capable de dissoudre ou de disperser uniformément des composants solides dans la composition d'encre.
Des exemples de premiers solvants comprennent les solvants chlorés tels que le chloroforme, le chlorure de méthylène, le 1,2-dichloroéthane, le 1,1,2-trichloroéthane, le chlorobenzène et l'o-dichlorobenzène, les solvants à base d'éther tels que le tétrahydrofurane, le méthyltétrahydrofurane, le diméthyltétrahydrofurane, le dioxane et l'anisole, les solvants hydrocarbonés aromatiques tels que le toluène, le o-xylène, le m-xylène, le p-xylène, le benzaldéhyde, la tétraline (1,2,3,4-tétrahydronaphtalène) et le 1,3-diméthoxybenzène, les solvants hydrocarbonés aliphatiques tels que le cyclohexane, le méthylcyclohexane, le triméthylcyclohexane, le n-pentane, le n-hexane, le n-heptane, le n-octane, le n-nonane et le n-décane, les solvants cétoniques tels que l'acétone, le méthyléthylcétone, le cyclohexanone, le méthylhexanone, le benzophénone et l’acétophénone, les solvants d'esters tels que l'acétate d'éthyle, l'acétate de butyle, l'acétate d'éthyle cellosolve, le benzoate de méthyle, l'acétate de benzyle phényle et l'acétate de phényle, les alcools polyhydriques et leurs dérivés tels que l'éthylène glycol, l'éthylène glycol monobutyl éther, l'éthylène glycol monoéthyl éther, l'éthylène glycol monométhyl éther, le méthyl glycol, le diméthoxyéthane, le propylène glycol, diéthoxyméthane, monoéthyléther de triéthylèneglycol, glycérol et 1,2-hexanediol, les solvants alcooliques tels que le méthanol, l’éthanol, le propanol, l’isopropanol et le cyclohexanol, les solvants sulfoxydes tels que le diméthylsulfoxyde et des solvants amides tels que la N-méthyl-2-pyrolidone et le N, N-diméthylformamide.
Ces solvants sont utilisés seuls ou en combinaison de deux ou plus.
Le polymère est choisi parmi un polyéthylène imine (PEI), un polyéthylène imine éthoxylé (PEIE), un thiol conjugué ou un perfluoroanthracène.
Le polymère a une masse molaire comprise entre 20 000 g/mol et 200 000 g/mol, par exemple entre 70 000 g/mol et 110 000 g/mol et de préférence égale à environ 90 000 g/mol.
A titre d’exemple, la formulation polymère et premier solvant est du polyéthylène imine avec :
- du chloroforme, et/ou
- du chlorure de méthylène, et/ou
- du 1,2-dichloroéthane, et/ou
- du 1,1,2-trichloroéthane, et/ou
- du chlorobenzène, et/ou
- du o-dichlorobenzène, et/ou
- du tétrahydrofurane, et/ou
- du méthyltétrahydrofurane, et/ou
- du diméthyltétrahydrofurane, et/ou
- du dioxane, et/ou
- de l'anisole, et/ou
- du toluène, et/ou
- de l’o-xylène, et/ou
- du m-xylène, et/ou
- du p-xylène, et/ou
- du benzaldéhyde, et/ou
- du tétraline (1,2,3,4-tétrahydronaphtalène), et/ou
- du 1,3-diméthoxybenzène, et/ou
- du cyclohexane, et/ou
- du méthylcyclohexane, et/ou
- du triméthylcyclohexane, et/ou
- du n-pentane, et/ou
- du n-hexane, et/ou
- du n-heptane, et/ou
- du n-octane, et/ou
- du n-nonane, et/ou
- du n-décane, et/ou
- de l'acétone, et/ou
- du méthyléthylcétone, et/ou
- du cyclohexanone, et/ou
- du méthylhexanone, et/ou
- du benzophénone, et/ou
- de l’acétophénone, et/ou
- de l'acétate d'éthyle, et/ou
- de l'acétate de butyle, et/ou
- de l'acétate d'éthyle cellosolve, et/ou
- du benzoate de méthyle, et/ou
- de l'acétate de benzyle phényle, et/ou
- de l'acétate de phényle, et/ou
- de l'éthylène glycol, et/ou
- de l'éthylène glycol monobutyl éther, et/ou
- de l'éthylène glycol monoéthyl éther, et/ou
- de l'éthylène glycol monométhyl éther, et/ou
- du méthyl glycol, et/ou
- du diméthoxyéthane, et/ou
- du propylène glycol, et/ou
- du diéthoxyméthane, et/ou
- du monoéthyléther, et/ou
- du triéthylèneglycol, et/ou
- du glycérol, et/ou
- du 1,2-hexanediol, et/ou
- du méthanol, et/ou
- de l’éthanol, et/ou
- du propanol, et/ou
- de l’isopropanol, et/ou
- du cyclohexanol, et/ou
- du diméthylsulfoxyde, et/ou
- du N-méthyl-2-pyrolidone, et/ou
- du N, N-diméthylformamide.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du polyéthylène imine éthoxylé avec :
- du chloroforme, et/ou
- du chlorure de méthylène, et/ou
- du 1,2-dichloroéthane, et/ou
- du 1,1,2-trichloroéthane, et/ou
- du chlorobenzène, et/ou
- du o-dichlorobenzène, et/ou
- du tétrahydrofurane, et/ou
- du méthyltétrahydrofurane, et/ou
- du diméthyltétrahydrofurane, et/ou
- du dioxane, et/ou
- de l'anisole, et/ou
- du toluène, et/ou
- de l’o-xylène, et/ou
- du m-xylène, et/ou
- du p-xylène, et/ou
- du benzaldéhyde, et/ou
- du tétraline (1,2,3,4-tétrahydronaphtalène), et/ou
- du 1,3-diméthoxybenzène, et/ou
- du cyclohexane, et/ou
- du méthylcyclohexane, et/ou
- du triméthylcyclohexane, et/ou
- du n-pentane, et/ou
- du n-hexane, et/ou
- du n-heptane, et/ou
- du n-octane, et/ou
- du n-nonane, et/ou
- du n-décane, et/ou
- de l'acétone, et/ou
- du méthyléthylcétone, et/ou
- du cyclohexanone, et/ou
- du méthylhexanone, et/ou
- du benzophénone, et/ou
- de l’acétophénone, et/ou
- de l'acétate d'éthyle, et/ou
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- de l'éthylène glycol monométhyl éther, et/ou
- du méthyl glycol, et/ou
- du diméthoxyéthane, et/ou
- du propylène glycol, et/ou
- du diéthoxyméthane, et/ou
- du monoéthyléther, et/ou
- du triéthylèneglycol, et/ou
- du glycérol, et/ou
- du 1,2-hexanediol, et/ou
- du méthanol, et/ou
- de l’éthanol, et/ou
- du propanol, et/ou
- de l’isopropanol, et/ou
- du cyclohexanol, et/ou
- du diméthylsulfoxyde, et/ou
- du N-méthyl-2-pyrolidone, et/ou
- du N, N-diméthylformamide.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du perfluoroanthracène avec :
- du chloroforme, et/ou
- du chlorure de méthylène, et/ou
- du 1,2-dichloroéthane, et/ou
- du 1,1,2-trichloroéthane, et/ou
- du chlorobenzène, et/ou
- du o-dichlorobenzène, et/ou
- du tétrahydrofurane, et/ou
- du méthyltétrahydrofurane, et/ou
- du diméthyltétrahydrofurane, et/ou
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- de l'anisole, et/ou
- du toluène, et/ou
- de l’o-xylène, et/ou
- du m-xylène, et/ou
- du p-xylène, et/ou
- du benzaldéhyde, et/ou
- du tétraline (1,2,3,4-tétrahydronaphtalène), et/ou
- du 1,3-diméthoxybenzène, et/ou
- du cyclohexane, et/ou
- du méthylcyclohexane, et/ou
- du triméthylcyclohexane, et/ou
- du n-pentane, et/ou
- du n-hexane, et/ou
- du n-heptane, et/ou
- du n-octane, et/ou
- du n-nonane, et/ou
- du n-décane, et/ou
- de l'acétone, et/ou
- du méthyléthylcétone, et/ou
- du cyclohexanone, et/ou
- du méthylhexanone, et/ou
- du benzophénone, et/ou
- de l’acétophénone, et/ou
- de l'acétate d'éthyle, et/ou
- de l'acétate de butyle, et/ou
- de l'acétate d'éthyle cellosolve, et/ou
- du benzoate de méthyle, et/ou
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- de l'éthylène glycol monobutyl éther, et/ou
- de l'éthylène glycol monoéthyl éther, et/ou
- de l'éthylène glycol monométhyl éther, et/ou
- du méthyl glycol, et/ou
- du diméthoxyéthane, et/ou
- du propylène glycol, et/ou
- du diéthoxyméthane, et/ou
- du monoéthyléther, et/ou
- du triéthylèneglycol, et/ou
- du glycérol, et/ou
- du 1,2-hexanediol, et/ou
- du méthanol, et/ou
- de l’éthanol, et/ou
- du propanol, et/ou
- de l’isopropanol, et/ou
- du cyclohexanol, et/ou
- du diméthylsulfoxyde, et/ou
- du N-méthyl-2-pyrolidone, et/ou
- du N, N-diméthylformamide.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est un ou des thiols conjugués avec :
- du chloroforme, et/ou
- du chlorure de méthylène, et/ou
- du 1,2-dichloroéthane, et/ou
- du 1,1,2-trichloroéthane, et/ou
- du chlorobenzène, et/ou
- du o-dichlorobenzène, et/ou
- du tétrahydrofurane, et/ou
- du méthyltétrahydrofurane, et/ou
- du diméthyltétrahydrofurane, et/ou
- du dioxane, et/ou
- de l'anisole, et/ou
- du toluène, et/ou
- de l’o-xylène, et/ou
- du m-xylène, et/ou
- du p-xylène, et/ou
- du benzaldéhyde, et/ou
- du tétraline (1,2,3,4-tétrahydronaphtalène), et/ou
- du 1,3-diméthoxybenzène, et/ou
- du cyclohexane, et/ou
- du méthylcyclohexane, et/ou
- du triméthylcyclohexane, et/ou
- du n-pentane, et/ou
- du n-hexane, et/ou
- du n-heptane, et/ou
- du n-octane, et/ou
- du n-nonane, et/ou
- du n-décane, et/ou
- de l'acétone, et/ou
- du méthyléthylcétone, et/ou
- du cyclohexanone, et/ou
- du méthylhexanone, et/ou
- du benzophénone, et/ou
- de l’acétophénone, et/ou
- de l'acétate d'éthyle, et/ou
- de l'acétate de butyle, et/ou
- de l'acétate d'éthyle cellosolve, et/ou
- du benzoate de méthyle, et/ou
- de l'acétate de benzyle phényle, et/ou
- de l'acétate de phényle, et/ou
- de l'éthylène glycol, et/ou
- de l'éthylène glycol monobutyl éther, et/ou
- de l'éthylène glycol monoéthyl éther, et/ou
- de l'éthylène glycol monométhyl éther, et/ou
- du méthyl glycol, et/ou
- du diméthoxyéthane, et/ou
- du propylène glycol, et/ou
- du diéthoxyméthane, et/ou
- du monoéthyléther, et/ou
- du triéthylèneglycol, et/ou
- du glycérol, et/ou
- du 1,2-hexanediol, et/ou
- du méthanol, et/ou
- de l’éthanol, et/ou
- du propanol, et/ou
- de l’isopropanol, et/ou
- du cyclohexanol, et/ou
- du diméthylsulfoxyde, et/ou
- du N-méthyl-2-pyrolidone, et/ou
- du N, N-diméthylformamide.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du chloroforme avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du chlorure de méthylène avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du 1,2-dichloroéthane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du 1,1,2-trichloroéthane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du chlorobenzène avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du o-dichlorobenzène avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du tétrahydrofurane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du méthyltétrahydrofurane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du diméthyltétrahydrofurane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du dioxane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'anisole avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du toluène avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l’o-xylène avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du m-xylène avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du p-xylène avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du benzaldéhyde avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du tétraline (1,2,3,4-tétrahydronaphtalène) avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du 1,3-diméthoxybenzène avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du cyclohexane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du méthylcyclohexane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du triméthylcyclohexane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du n-pentane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du n-hexane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du n-heptane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du n-octane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du n-nonane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du n-décane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'acétone avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du méthyléthylcétone avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du cyclohexanone avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du méthylhexanone avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du benzophénone avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l’acétophénone avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'acétate d'éthyle avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'acétate de butyle avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'acétate d'éthyle cellosolve avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du benzoate de méthyle avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'acétate de benzyle phényle avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'acétate de phényle avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'éthylène glycol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'éthylène glycol monobutyl éther avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'éthylène glycol monoéthyl éther avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l'éthylène glycol monométhyl éther avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du méthyl glycol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du diméthoxyéthane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du propylène glycol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du diéthoxyméthane avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du monoéthyléther avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du triéthylèneglycol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du glycérol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du 1,2-hexanediol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du méthanol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l’éthanol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du propanol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est de l’isopropanol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du cyclohexanol avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du diméthylsulfoxyde avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du N-méthyl-2-pyrolidone avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Selon d’autres exemples, la formulation polymère et premier solvant est du N, N-diméthylformamide avec : du polyéthylène imine, et/ou du polyéthylène imine éthoxylé, et/ou du perfluoroanthracène, et/ou un ou des thiols conjugués.
Dans le présent mode de réalisation, le tamis moléculaire est un aluminosilicate qui a la propriété d’adsorber les molécules d’eau. Conçu généralement en forme de billes, les tamis moléculaires ont des ouvertures de pores d’environ 0,3 nm à 1 nm. Dans le présent cas, on préfère utiliser un tamis moléculaire de grade 3A, ayant des ouvertures de pores d’environ 0,3 nm, ou de grade 4A, ayant des ouvertures de pores d’environ 0,4 nm.
L’utilisation du tamis moléculaire consiste à l’ajouter au solvant ou à la solution à rendre anhydre, le laisser agir pendant environ 48 heures puis le filtrer. Le tamis moléculaire est introduit à une concentration d’environ 200 g/L.
Selon un mode de réalisation, le polymère à une concentration finale dans le premier solvant compris entre 40 % et 0,01 %, par exemple entre 1 % et 0,01 % et de préférence égale à environ 0,4 %.
Le premier sel est hygroscopique et est choisi parmi le sulfate de magnésium anhydre MgSO4, le sulfate de sodium anhydre Na2SO4, le chlorure de calcium anhydre CaCl2 ,l’hydrure de sodium NaH ou le carbonate de potassium anhydre K2CO3, de préférence le sulfate de magnésium. Le premier sel est introduit à une concentration comprise entre environ 10 et 100 g/L, de préférence entre 40 et 60 g/L préférentiellement de l’ordre de 50 g/L.
Le sel sédimente tant qu’il y a de l’eau en solution. Dès que l’eau est totalement éliminée du milieu, le sel se met en suspension. La filtration est effectuée une fois le sel en suspension.
Selon un autre mode de réalisation, le polymère est initialement en solution dans un deuxième solvant qui est aqueux. Les trois étapes de fabrication de l’encre (selon le mode de réalisation illustré par la vue (A) en figure 1 ou selon le mode de réalisation illustré par la vue (B) en figure 1 sont donc précédées d’une étape d’évaporation du deuxième solvant. Le deuxième solvant est aqueux et est composé en majorité d’eau.
La figure 2 représente, sous forme d’un schéma blocs, un mode de mise en œuvre d’un procédé de formation d’une monocouche d’encre à la surface d’une électrode.
Le mode de réalisation illustré en figure 2 comprend quatre étapes. Les étapes consistent à :
a) ajouter un deuxième sel dans l’encre dont la formulation a été décrite précédemment en relation avec la figure 1 (bloc a3, Formulation) ;
b) réaliser un dépôt de l’encre sur une surface d’électrode (bloc b3, formulation deposit on the electrode) ;
c) faire un recuit de l’ensemble (bloc c3, Annealing) ; et
d) rincer le dépôt à l’aide d’un troisième solvant aqueux (bloc d3, Rinsing).
Lors de l’étape b3), le polymère s’absorbe, par physisorption ou chimisorption selon les polymères, sur la surface en formant une première couche. Les autres composants de l’encre : le deuxième sel, le polymère et le premier solvant se déposent dans des couches successives. L’étape c3) permet de fixer le polymère sur la surface et de faire évaporer le premier solvant. Lors de l’étape d3), le troisième solvant aqueux entraine le premier solvant non-aqueux résiduel et le polymère non physisorbé ou chimisorbé avec l’action du deuxième sel hygroscopique.
Le PEIE et le PEI engendrent un mécanisme de physisorption à la surface de l’electrode tandis que le perfluoroanthracène et les thiols conjugués engendrent un mécanisme de chimisorption.
Le deuxième sel est fortement soluble dans l’eau et est choisi parmi le sulfate de magnésium anhydre MgSO4, le sulfate de sodium anhydre Na2SO4, le chlorure de calcium anhydre CaCl2l’hydrure de sodium NaH ou le carbonate de potassium anhydre K2CO3, de préférence le sulfate de magnésium. Le premier et deuxième sel peuvent être différents ou identiques.
Le deuxième sel est introduit à une concentration comprise entre environ 10 et 100 g/L, de préférence entre 40 et 60 g/L préférentiellement de l’ordre de 50 g/L.
Selon un mode de réalisation, l’électrode est en oxyde métallique, choisi parmi la liste : oxydes de zinc ZnOx, oxyde d’indium-étain ITO, oxyde de zinc-étain ZTO oxyde de zinc-aluminium AzO, oxydes de titane TiOx, oxydes de molybdène MoOx, oxydes de nickel NiOx, oxydes de chrome CrOx, oxydes de cuivre CuOx, oxydes de cobalt CoOx, oxydes de fer FeOx, oxydes de manganèse MnOx, ou un mélange d’au moins deux de ces oxydes.
Selon un mode de réalisation, l’électrode est en métal, choisi dans la liste : or, cuivre, argent, molybdène-tantale, molybdène-cuivre.
Selon un mode de réalisation, le dépôt est réalisé à la tournette (spin coating). Ce dépôt est optimal pour une encre dont la concentration en polymère est d’environ 0,4 %.
Selon un mode de réalisation, le dépôt est réalisé par immersion (dip coating). Ce dépôt est optimal pour une encre dont la concentration en polymère est d’environ 0,04 %.
La figure 3 représente une coupe, partielle et schématique, d’un exemple de réalisation d’un dispositif d’interface utilisateur à électrodes transparentes.
Le dispositif 1 comprend une matrice de capteurs de photons, appelés photo-détecteurs 12, de préférence adaptée à détecter des variations de l’ombre ou de l’image d’un organe d’actionnement, par exemple un doigt 14. Les photo-détecteurs sont formés sur un substrat 16 en diélectrique transparent ou translucide, par exemple en verre ou en plastique.
Chaque photo-détecteur 12 comprend dans l’empilement et de bas en haut :
- une électrode opaque ou transparente métallique 18 faite :
en un matériau TCO (Transparent Conductive Oxide), par exemple, l’oxyde d’indium dopé en étain, l’oxyde de zinc dopé en gallium, l’oxyde d’étain, l’oxyde d’étain dopé au fluor (FTO), l’oxyde de zinc, l’oxyde de zinc dopé en aluminium, l’oxyde de cadnium dopé à l’indium, le nitrure de titane TiN ;
en un métal, par exemple, l’or, l’argent, le plomb, le palladium, le cuivre, le nickel, le tungstène ou le chrome;
en nanofils de carbone, d’argent ou de cuivre ;
en graphène ; ou
en un mélange de deux ou plus de ces matériaux ;
- une couche 20 injectrice d’électrons EIL (electron injecting layer), de même surface que la couche 18, faite à base d’une encre telle que décrite précédemment en relation avec la figure 1, dont le dépôt s’effectue selon le procédé décrit en relation avec la figure 2 ;
- une couche 22 en un mélange de polymères semiconducteurs organiques, par exemple le poly (3-hexylthiophène) ou le poly(3-hexylthiophène-2,5-diyl), connu sous la dénomination P3HT, mélangé avec le [6,6]-phényl-C61-butanoate de méthyle (semiconducteur de type N), connu sous la dénomination PCBM ;
- une couche 24 en un polymère semiconducteur organique très dopé HIL (Hole Transport Layer), par exemple un polymère connu sous la dénomination PEDOT:PSS.
- une électrode 28, constituant une cathode commune à tous les pixels, faite à base d’un polymère de type PEDOT:PSS ou d’un TCO, comme par exemple le ITO (oxyde d’indium-étain).
La couche 22 photoactive des photo-détecteurs 12 est ici destinée à être éclairée à travers la couche d’encapsulation 30 et à travers l’électrode 28 et la couches 24. Le rayonnement lumineux est schématiquement représenté par des flèches 32.
Les couches 24 peuvent être structurées lors par exemple d’une étape de photolithographie non représentée ici.
La matrice de photo-détecteurs 12 peut être une matrice passive ou une matrice active. Pour une matrice passive, les électrodes transparentes 28 peuvent correspondre à des bandes rectilignes et parallèles, chaque bande pouvant être connectée à tous les photo-détecteurs 12 d'une même rangée. Pour une matrice active, les électrodes transparentes 28 peuvent correspondre à une couche continue en contact avec tous les photo-détecteurs 12 de la matrice. A titre de variante, les électrodes transparentes 28 peuvent être isolées les unes des autres, les photo-détecteurs 12 étant dans ce cas indépendants les uns des autres.
Plus généralement, une encre telle que décrite précédemment en relation avec la figure 1 peut être déposée, selon le procédé décrit en relation avec la figure 2, sur une électrode de capteur d’image du type décrit dans les documents FR2989483 (B11534), FR3017996 (B12733), FR3046297, FR3073648 (B16671), FR3046300, FR3065583 (B13922), FR3063596 (B16100), FR3063564 (B15702), FR3046496, FR3017994 (B12870), FR2992474, FR2980598 (B11347), FR2977080.
Un avantage des modes de réalisation et de mise en œuvre décrits est l’amélioration des solutions à base de PEI et PEIE.
Un autre avantage des modes de réalisation et de mise en œuvre décrits est le contrôle de l’épaisseur du dépôt de PEI ou PEIE sur une électrode d’un capteur d’image.
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L’homme de l’art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaitront à l’homme de l’art.
Enfin, la mise en œuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l’homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.

Claims (10)

  1. Encre comprenant un premier solvant non aqueux et un polymère choisi parmi un polyéthylène imine, un polyéthylène imine éthoxylé, un perfluoroanthracène et un ou des thiols conjugués.
  2. Encre selon la revendication 1, présentant des propriétés anhydres.
  3. Encre selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le polymère a une concentration massique comprise entre 40 % et 0,01 %.
  4. Encre selon la revendication 3, dans laquelle le polymère a une concentration massique comprise entre 1 % et 0,01 %, de préférence égale à environ 0,4%
  5. Encre selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le polymère a une masse molaire moyenne en poids comprise entre 20 kg/mol et 200 kg/mol.
  6. Encre selon la revendication 5, dans laquelle le polymère a une masse molaire moyenne en poids comprise entre 70 kg/mol et 110 kg/mol, de préférence égale à 90 kg/mol.
  7. Encre selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le premier solvant est choisi parmi les solvants chlorés tels que le chloroforme, le chlorure de méthylène, le 1,2-dichloroéthane, le 1,1,2-trichloroéthane, le chlorobenzène et l'o-dichlorobenzène, les solvants à base d'éther tels que le tétrahydrofurane, le méthyltétrahydrofurane, le diméthyltétrahydrofurane, le dioxane et l'anisole, les solvants hydrocarbonés aromatiques tels que le toluène, le o-xylène, le m-xylène, le p-xylène, le benzaldéhyde, la tétraline (1,2,3,4-tétrahydronaphtalène) et le 1,3-diméthoxybenzène, les solvants hydrocarbonés aliphatiques tels que le cyclohexane, le méthylcyclohexane, le triméthylcyclohexane, le n-pentane, le n-hexane, le n-heptane, le n-octane, le n-nonane et le n-décane, les solvants cétoniques tels que l'acétone, le méthyléthylcétone, le cyclohexanone, le méthylhexanone, le benzophénone et l’acétophénone, les solvants d'esters tels que l'acétate d'éthyle, l'acétate de butyle, l'acétate d'éthyle cellosolve, le benzoate de méthyle, l'acétate de benzyle phényle et l'acétate de phényle, les alcools polyhydriques et leurs dérivés tels que l'éthylène glycol, l'éthylène glycol monobutyl éther, l'éthylène glycol monoéthyl éther, l'éthylène glycol monométhyl éther, le méthyl glycol, le diméthoxyéthane, le propylène glycol, le diéthoxyméthane, le monoéthyléther de triéthylèneglycol, le glycérol et le 1,2-hexanediol, les solvants alcooliques tels que le méthanol, l’éthanol, le propanol, l’isopropanol et le cyclohexanol, les solvants sulfoxydes tels que le diméthylsulfoxyde et les solvants amides tels que la N-méthyl-2-pyrolidone et le N, N-diméthylformamide ou un mélange d’au moins deux de ces solvants.
  8. Procédé de fabrication d’une encre selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant les étapes suivantes :
    - ajout (a2) d’un polymère dans un premier solvant non aqueux ;
    - ajout (b2) d’un premier sel hygroscopique ; et
    - filtration (c2).
  9. Procédé de fabrication d’une encre selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant les étapes suivantes :
    - ajout (a1) d’un polymère dans un premier solvant non aqueux ;
    - ajout (b1) d’un tamis moléculaire ; et
    - filtration (c1).
  10. Procédé de traitement d’une électrode comprenant les étapes suivantes :
    - ajout d’un deuxième sel à une encre, selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 ;
    - dépôt (b3) de l’encre à la surface d’une électrode ;
    - recuit (c3) ; et
    - rinçage (d3) par un troisième solvant aqueux.
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