JP5918236B2 - ポリマー組成物、ポリマーフィルム、ポリマーゲル、ポリマーフォーム、並びに当該フィルム、ゲル及びフォームを含有する電子デバイス - Google Patents
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-
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Description
(a) 導電性ポリマー、及び
(b) イオン液体
の混合物を含むポリマーフィルムを対象にしている。
(a) ポリチオフェンポリマー、ポリセレノフェンポリマー、ポリテルロフェン(telurophene)ポリマー、ポリピロールポリマー、ポリアニリンポリマー、縮合ヘテロ環状ヘテロ芳香族ポリマー及びこれらの混合物から選択され、任意に、さらに1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントを含む、1又は複数の導電性ポリマー、並びに
(b)
(i) 有機カチオン、及び
(ii) シアン酸アニオン、テトラシアノボラートアニオン、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、及びヘキサフルオロホスファートアニオンから選択されるアニオン
をそれぞれ含む、1又は複数の化合物を含むイオン液体
を含んでおり、
イオン液体がヘキサフルオロホスファートアニオンを含む化合物を含む場合は、1又は複数の導電性ポリマーは、1又は複数のポリチオフェンポリマーと1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントの混合物を含まなければならない。
(A) ポリマー組成物の層を形成する工程であって、前記ポリマー組成物が、
(a) 液体キャリア、
(b) 液体キャリア中に溶解又は分散している、1又は複数の導電性ポリマー、及び
(c) 液体キャリア中に溶解又は分散している、1又は複数のイオン液体
を含む、工程、並びに
(B)液体キャリアを層から取り除く工程
を含む、本発明に係るポリマーフィルムの製造方法を対象にしている。
(a) 液体キャリア、
(b) 液体キャリア中に溶解又は分散している、導電性ポリマー、及び
(c) 液体キャリア中に溶解又は分散している、イオン液体
を含む、ポリマー組成物を対象にしている。
(a)
(i)
(1) 1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2) 1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマー、及び
(ii) 導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、1又は複数のイオン液体
を含む、ポリマーネットワーク、並びに
(b) ポリマーネットワーク中に支持されている液状媒体
を含む。
(a)液状媒体中で、
(i)
(1)1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマーと、
(ii)導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、1又は複数のイオン液体
とを接触させる工程、並びに
(b)ゲルから液状媒体を取り除く工程
により得られる生成物を含む。
(A) 液状媒体、典型的には水性液状媒体中で、1又は複数の導電性ポリマーと、1又は複数の導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、1又は複数のイオン液体を接触させ、ポリマーゲルを形成する工程、及び
(B) ポリマーゲルから液状媒体を取り除く工程
を含む、
導電性ポリマーフォームの製造方法を対象としている。
「酸性基」は、電離して水素イオンを供与する能力のある基を意味し、
「アノード」は、所与のカソードと比較して正孔を注入するのにより効率的な電極を意味し、
「バッファ層」は一般に、電子デバイスにおいて1又は複数の機能を有する、導電性又は半導電性の材料又は構造を意味し、その機能は例えば下位層などのデバイス中で隣接した構造の平坦化、電荷輸送及び/又は電荷注入特性、酸素又は金属イオンなどの不純物のスカベンジング、並びに電子デバイスの性能を促進する又は改善する他の態様を含むがこれらに限定はされず、
「カソード」は、電子又は負電荷キャリアを注入するのに特に効率的な電極を意味し、
「閉じ込め層」は、層界面における消光反応を妨げる又は防ぐ層を意味し、
「ドープされた」は、本明細書では、導電性ポリマーに関して、導電性ポリマーが、導電性ポリマーのポリマー対イオンと結合していることを意味し、ここで、ポリマー対イオンは本明細書中で「ドーパント」として言及され、典型的にはポリマー酸であり、これは本明細書中では「ポリマー酸ドーパント」として言及され、
「ドープされた導電性ポリマー」は、導電性ポリマー及び導電性ポリマーのポリマー対イオンを含むポリマーブレンドを意味し、
「導電性ポリマー」は、本質的に又は内因的に、カーボンブラック又は導電性金属粒子などの導電性フィラーの添加なしに、電気伝導能力がある任意のポリマー又はポリマーブレンドを意味し、より典型的には10-7ジーメンス毎センチメートル(「S/cm」)以上のバルク特異的コンダクタンスを示す任意のポリマー又はオリゴマーであり、他に示していない限りは、本明細書中の「導電性ポリマー」への言及は、任意選択のポリマー酸ドーパントを含み、
「導電性」は、導電性及び半導電性を含み、
「電気活性のある」は、本明細書で材料又は構造に関して用いられる場合は、放射を受けた際の放射の放出又は電子-正孔対の濃度における変化の発現などの、電子又は電気放射特性を示す材料又は構造を意味し、
「電子デバイス」は、1又は複数の半導体材料を含む1又は複数の層を含み、1又は複数の層を通る電子の制御された運動を活用するデバイスを意味し、
「電子注入/輸送」は、本明細書で材料又は構造に関して用いられる場合は、当該材料又は構造を通って別の材料又は構造に入る負電荷の移動を促進又は円滑にする、当該材料又は構造を意味し、
「高沸点溶媒」は、室温で液体であり、100℃よりも高い沸点を有する有機化合物を意味し、
「正孔輸送」は、材料又は構造に関して本明細書で用いられる場合、相対的に効率よく少ない電荷損失で、当該材料又は構造の厚さを通り抜ける正電荷の移動を円滑にする、当該材料又は構造を意味し、
「層」は、電子デバイスに関して本明細書で用いられる場合、デバイスの望みの領域を覆うコーティングを意味し、ここでこの領域は、サイズにより限定されない、すなわち、層により覆われる領域は、例えばデバイス全体と同じ大きさ、実際の表示装置などのデバイスの特定の機能的領域と同じ大きさ、又は単一のサブピクセルと同じ小ささが可能であり、
「ポリマー」は、ホモポリマー及びコポリマーを含み、
「ポリマーブレンド」は、2以上のポリマーのブレンドを意味し、
「ポリマーネットワーク」は、1又は複数のポリマー分子の相互結合セグメントの3次元構造を意味しており、ここでこのセグメントは単一のポリマー分子からなり、共有結合により相互結合している(「架橋ポリマーネットワーク」)か、このセグメントは2以上のポリマー分子からなり、共有結合ではない方法(例えば、物理的からみ合い、水素結合、若しくはイオン結合など)又は共有結合と共有結合ではない方法の両方によって相互結合している(「物理的ポリマーネットワーク」)。
「アミド」は -R1-C(O)N(R6)R6、
「アミドスルホナート」は --R1-C(O)N(R4)R2-SO3Z、
「ベンジル」は -CH2-C6H5、
「カルボキシラート」は -R1-C(O)O-Z又は-R1-O-C(O)-Z、
「エーテル」は -R1-(O-R3)p-O-R3、
「エーテルカルボキシラート」は -R1-O-R2-C(O)O-Z 又は -R1-O-R2-O-C(O)-Z、
「エーテルスルホナート」は -R1-O-R2-SO3Z、
「エステルスルホナート」は -R1-O-C(O)R2-SO3Z、
「スルホンイミド」は -R1-SO2-NH-SO2-R3、及び
「ウレタン」は -R1-O-C(O)-N(R4)2
であって、式中、
各R1は存在しない又はアルキレン、
各R2はアルキレン、
各R3はアルキル、
各R4はH又はアルキル、
pは0又は1〜20の整数、及び
各ZはH、アルカリ金属、アルカリ土類金属、N(R3)4又はR3であり、
ここで、任意の上記の基は、置換されていなくてもされていてもよく、任意の基は1又は複数の水素を置換しているフッ素を含んでいてもよく、例えば全フッ素置換された基を含む。
(i) 約1〜約99.9pbw、より典型的には約2〜約99.9pbw、及びさらにより典型的には約10〜約80pbwの導電性ポリマー、並びに
(ii) 約0.1〜約99pbw、より典型的には約0.1〜約97.5pbw、及びさらにより典型的には約20〜約90pbwのイオン液体、
を含む。
(i) 25pbwよりも多く約99.9pbwまでの、より典型的には25pbwよりも多く約99.9pbwまでの、及びさらにより典型的には25pbwよりも多く約80pbwまでの導電性ポリマー、並びに
(ii) 約0.1から75pbwよりも少ない、より典型的には約0.1から75pbwよりも少ない、及びさらにより典型的には約20から75pbwよりも少ないイオン液体、
を含む。
(i) 25pbwよりも多く約99.9pbwまでの、より典型的には25pbwよりも多く約99.9pbwまでの、及びさらにより典型的には25pbwよりも多く約80pbwまでの導電性ポリマー、並びに
(ii) 約0.1から75pbwよりも少ない、より典型的には約0.1から75pbwよりも少ない、及びさらにより典型的には約20から75pbwよりも少ないイオン液体
を含み、
当該フィルム中のイオン液体の全体の質量と、当該フィルム中の導電性ポリマーの全体の質量の比は、典型的には0:1よりも大きく約1.5:1まで、より典型的には約0.1:1から1:1までである。
(a) 約2pbw〜約90pbwのポリマーネットワークであって、前記ネットワークが、前記ネットワークの100pbwあたり、
(i) 約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマー、及び
(ii) 約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwのイオン液体
を含む、ポリマーネットワーク、並びに
(b) 約10pbw〜約98pbwの水性液状媒体
を含む。
(a) 約2pbw〜約90pbwのポリマーネットワークであって、前記ネットワークが前記ネットワークの100pbwあたり、
(i) 約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマー、及び
(ii) 約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwのイオン液体
を含むポリマーネットワーク、並びに
(b) 約10pbw〜約98pbwの水性液状媒体
を含んでおり、
当該ゲル中のイオン液体の全体の質量と、当該ゲル中の導電性ポリマーの全体の質量の比は、典型的には約1.5:1〜約45:1、より典型的には1.7:1〜20:1、さらにより典型的には約1.7:1〜約10:1、及びさらにより典型的には2:1〜8:1である。
(i) 約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマー、並びに
(ii) 約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwのイオン液体
を接触させることにより得られる生成物を含む。
(i) 約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマー、並びに
(ii) 約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwのイオン液体
を接触させることにより得られる生成物を含み、
当該フォーム中のイオン液体の全体の質量と、当該フォーム中の導電性ポリマーの全体の質量の比は、典型的には約1.5:1〜約45:1、より典型的には1.7:1〜20:1、さらにより典型的には約1.7:1〜約10:1、及びさらにより典型的には2:1〜8:1である。
(a) 0より大きく100より小さいpbw、より典型的には約50から100よりも少ないpbw、さらにより典型的には約90〜約99.5pbwの液体キャリア、並びに
(b) 0より大きく100より小さいpbw、より典型的には0より大きく約50までのpbw、さらにより典型的には0.5〜約10pbwの、導電性ポリマー及びイオン液体の混合物であって、導電性ポリマー及びイオン液体の全体量の100pbwあたり、
(i) 約1〜約99.9pbw、より典型的には約2〜約99.9pbw、及びさらにより典型的には約25〜約80pbwの導電性ポリマー、及び
(ii) 約0.1〜約99pbw、より典型的には約0.1〜約97.5pbw、及びさらにより典型的には約20〜約75pbwのイオン液体
を含む、混合物
を含む。
QはS、Se、又はTeで、より典型的には、Sであり、
各R11及び各R12は、独立してH、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、アミドスルホナート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、及びウレタンであるか、又は所与のモノマー単位の、R1基及びR2基の両方が縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、3、4、5、6、又は7員環の芳香族又は脂環式環を完成するアルキレン又はアルケニレン鎖を形成しており、その環は任意に、1又は複数の二価の窒素、セレン、テルル(telurium)、硫黄、又は酸素原子を含んでもよい。
QはS、Se、又はTe、より典型的には、Sであり、
各R13は、独立してH、アルキル、ヒドロキシ、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、ヒドロキシアルキル(hydroxalkyl)、アミドスルホナート、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、又はウレタンであり、
m'は2又は3である。
各R21及び各R22は、独立してH、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、アミドスルホナート、エーテルカルボキシラート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、及びウレタンであるか、又は所与のピロール単位の、R21及びR22が縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、3、4、5、6、又は7員環の芳香族又は脂環式環を完成するアルキレン又はアルケニレン鎖を形成しており、その環は任意に、1又は複数の二価の窒素、硫黄又は酸素原子を含んでもよく、
各R23は、独立して、それぞれにおいて同一又は異なるように選択され、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アルカノイル、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、及びウレタンより選択される。
各R24は、独立して、H、アルキル、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、アミドスルホナート、エーテル、エーテルカルボキシラート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、及びウレタンであり、
n'は、2又は3である。
各R31及びR32は、独立して、アルキル、アルケニル、アルコキシ、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、カルボン酸、ハロゲン、シアノ、若しくは1若しくは複数のスルホン酸、カルボン酸、ハロ、ニトロ、シアノ若しくはエポキシ部分で置換されているアルキルであるか、又は同一環の2つのR31若しくはR32基が縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、3、4、5、6、若しくは7員環の芳香族又は脂環式環を形成していてもよく、その環は任意に、1又は複数の二価の窒素、硫黄又は酸素原子を含んでいてもよく、
各a及びa'は、独立して、0〜4の整数であり、
各b及びb'は1〜4の整数であり、それぞれの環について、環の係数a及びb又は環の係数a'及びb'の合計は、4である。
QはS又はNH、
R41、R42、R43、及びR44はそれぞれ、独立して、H、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、アミドスルホナート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、又はウレタンであり、但し、少なくとも1対の隣接した置換基R41とR42、R42とR43、又はR43とR44が縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、5又は6員環の芳香環を形成し、この環は、環を構成するものとして、より典型的には二価の窒素、硫黄及び酸素原子から選択される、1又は複数のヘテロ原子を任意に含んでもよい。
QはS、Se、Te、又はNR55、
TはS、Se、Te、NR55、O、Si(R55)2、又はPR55、
Eはアルケニレン、アリーレン、及びヘテロアリーレン、
R55は水素又はアルキル、
R51、R52、R53、及びR54はそれぞれ独立してH、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、ニトリル、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、アミドスルホナート、エーテルスルホナート、及びウレタンであり、又はここで、隣接した置換基R51とR52及び隣接した置換基R53とR54の各対が、独立して、それらが結合している炭素原子と共に、3、4、5、6、若しくは7員環の芳香族又は脂環式環を形成してもよく、この環は、環を構成するものとして、より典型的には二価の窒素、硫黄及び酸素原子から選択される、1又は複数のヘテロ原子を任意に含んでもよい。
(i) 0pbwより多く100pbwまでの、より典型的には約10〜約50pbw、及びさらにより典型的には約20〜約50pbwの、1又は複数の導電性ポリマー、より典型的には1又は複数の構造式(I.a)に係るモノマー単位を含む導電性ポリマー、より典型的には1又は複数の、QがSである構造式(I.a)に係るモノマー単位を含むポリチオフェンポリマー、及びさらにより典型的には1又は複数の、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む導電性ポリマー、並びに
(ii) 0pbw〜100pbw、より典型的には約50〜約90pbw、及びさらにより典型的には約50〜約80pbwの、1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント、より典型的には1又は複数の、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む。
アンモニウム又はテトラアルキルアンモニウムカチオンであって、例えば、テトラメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウム、ブチルトリメチルアンモニウム、及びメチルトリオクチルアンモニウムカチオンなど、
グアニジニウムカチオンであって、例えば、N,N,N',N'-テトラヘキシル-N'',N''-ジメチルグアニジニウムカチオンなど、
イミダゾリウムカチオン、より典型的には、ホウ素原子あたり1〜3個、より典型的には2〜3個の、アルキル、ヒドロキシアルキル、及び/又はアリール置換基で置換されているイミダゾリウムカチオンであって、例えば、1,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウム、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウム、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウム、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウム、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウム、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムカチオンなど、
モルホリニウムカチオンであって、例えば、N-メチル-モルホリニウム及びN-エチル-モルホリニウムカチオンなど、
ホスホニウムカチオンであって、例えば、テトラブチルホスホニウム及びトリブチルメチルホスホニウムカチオンなど、
ピペリジニウムカチオンであって、例えば、1-ブチル-1-メチル-ピペリジニウム及び1-メチル-1-プロピル-ピペリジニウムカチオンなど、
ピラダジニウム(pyradazinium)カチオン、
ピラジニウムカチオンであって、例えば、1-エチル-4-メチル-ピラジニウム、1-オクチル-4-プロピル-ピラジニウムカチオンなど、
ピラゾリウムカチオンであって、例えば、1-エチル-2,3,5-ピラゾリニウムカチオンなど、
ピリジニウムカチオンであって、例えば、N-ブチル-ピリジニウム、及びN-ヘキシル-ピリジニウムカチオンなど、
ピリミジニウムカチオンであって、例えば、1-ヘキシル-3-プロピル-ピリミジニウム、1-エチル-3-メチル-ピリミジニウムカチオンなど、
ピロリジニウムカチオンであって、例えば、1-ブチル-1-メチル-ピロリジニウム及び1-メチル-1-プロピル-ピロリジニウムカチオンなど、
ピロリウムカチオンであって、例えば、1,1-ジメチル-ピロリウム、1-メチル-1-ペンチル-ピロリウムカチオンなど、
ピロリニウムカチオン、
スルホニウムカチオンであって、例えば、トリメチルスルホニウムカチオンなど、
チアゾリウムカチオン、
オキサゾリウムカチオン、並びに
トリアゾリウムカチオン
を含む。
ホウ酸アニオンであって、例えば、テトラフルオロボラート、テトラシアノボラート、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、アルキルトリフルオロボラート、ペルフルオロアルキルトリフルオロボラート、及びアルケニルトリフルオロボラートアニオンなど、
炭酸アニオンであって、例えば、炭酸水素及びメチルカルボナートアニオンなど、
カルボン酸アニオンであって、例えば、サリチル酸、チオサリチル酸、L-乳酸、酢酸、トリフルロ(trifluro)アセテート、及びギ酸アニオンなど、
塩素酸アニオン、
シアン酸アニオンであって、例えば、チオシアナート、ジシアナミド、及びトリシアノメタンアニオンなど、
ハロゲン化物アニオンであって、例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物アニオンなど、
イミドアニオンであって、例えば、イミド及びビス(フルオロメチルスルホニル)イミドアニオンなど、
硝酸アニオン、
リン酸アニオンであって、例えば、リン酸二水素、ヘキサフルオロホスファート、ジ(トリフルロ(trifluro)メチル)テトラフルオロホスファート、トリス(トリフルオロメチル)トリフルオロホスファート、トリス(ペルフルオロアルキル)トリフルオロホスファート、テトラ(トリフルオロメチル)ジフルオロホスファート、ペンタ(トリフルオロメチル)フルオロ(fluor)ホスファート、及びヘキサ(トリフルオロメチル)ホスファートアニオンなど、
硫酸及びスルホナートアニオンであって、例えば、トリフルオロメタンスルホナート、硫酸水素、トシラート、(C1-C12)アルキルスルファート、及び(C1-C12)アルキルスルホナートアニオンなど、
ペルフルオロアルキルβ-ジケトナートアニオンであって、例えば、6,6,7,7,8,8,8-ヘプタフルオロ-2,2-ジメチル-3,5-オクタンジオナート、1,1,1,5,5,5-ヘキサフルオロ-2,4-ペンタンジオナート、及び4,4,4-トリフルオロ-1-(2-チエニル)-1,3-ブタンジオナートアニオンなど、
フッ化水素酸アニオンであって、例えば、ポリ(フッ化水素)フルオリドアニオンなど、並びに
フルオロメタラートアニオンであって、例えば、オキソペンタフルオロタングスタン(tungstan)(VI)アニオンなど
を含む。
(a) 0よりも大きく100よりも小さいpbwの、より典型的には約50から100よりも小さいpbwの、さらにより典型的には約90〜約99.5pbwの液体キャリア
(b) 0よりも大きく100よりも小さいpbwの、より典型的には0よりも大きく約50pbwまでの、さらにより典型的には0.5〜約10pbwの、導電性ポリマー及びイオン液体であって、導電性ポリマー及びイオン液体の全量の100pbwあたり、下記(i)及び(ii)を含む、導電性ポリマー及びイオン液体
(i) 約1〜約99.9pbw、より典型的には約2〜約99.9pbw、及びさらにより典型的には約25〜約80pbwの導電性ポリマーであって、前記導電性ポリマーが、導電性ポリマー100pbwあたり、
(1) 0pbwより多く100pbwまでの、より典型的には約10〜約50pbwの、及びさらにより典型的には約20〜約50pbwの、1又は複数の導電性ポリマー、より典型的には、1又は複数の、構造式(I.a)に係るモノマー単位を含む導電性ポリマー、さらにより典型的には、1又は複数の、QがSである構造式(I.a)に係るモノマー単位を含むポリチオフェンポリマー、及びさらにより典型的には、1又は複数の、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む導電性ポリマー、並びに
(2) 0pbw〜100pbwの、より典型的には約50〜約90pbwの、及びさらにより典型的には約50〜約80pbwの、1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント、より典型的には、1又は複数の、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマー
(ii) 約0.1〜約99pbwの、より典型的には約0.1〜約97.5pbwの、及びさらにより典型的には約20〜約75pbwのイオン液体であって、前記イオン液体が、シアン酸アニオン、テトラシアノボラートアニオン、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又はヘキサフルオロホスファートアニオンを含む、より典型的には、アルキル-、ヒドロキシアルキル-、及び/又はアリール-置換イミダゾリウムカチオンと、シアン酸アニオン、テトラシアノボラートアニオン、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又はヘキサフルオロホスファートアニオンとの塩を含む、及びさらにより典型的には、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムジシアナート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又は1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートヘキサフルオロホスファート、さらにより典型的には1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、イオン液体
(a) 約1〜約99.9pbwの、より典型的には約2〜約99.9pbwの、及びさらにより典型的には約10〜約80pbwの導電性ポリマーであって、前記導電性ポリマーが、導電性ポリマー100pbwあたり、
(1) 0pbwより多く100pbwまでの、より典型的には約10〜約50pbwの、及びさらにより典型的には約20〜約50pbwの、1又は複数の導電性ポリマー、より典型的には1又は複数の、構造式(I.a)に係るモノマー単位を含む導電性ポリマー、より典型的には1又は複数の、QがSである構造式(I.a)に係るモノマー単位を含むポリチオフェンポリマー、及びさらにより典型的には1又は複数の、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む導電性ポリマー、並びに
(2) 0pbw〜100pbwの、より典型的には約50〜約90pbwの、及びさらにより典型的には約50〜約80pbwの、1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント、より典型的には1又は複数の、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマー
(b) 約0.1〜約99pbwの、より典型的には約0.1〜約97.5pbwの、及びさらにより典型的には約20〜約90pbwのイオン液体であって、前記イオン液体が、シアン酸アニオン、テトラシアノボラートアニオン、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又はヘキサフルオロホスファートアニオンを含む、より典型的には、アルキル-、ヒドロキシアルキル-、及び/又はアリール-置換イミダゾリウムカチオンと、シアン酸アニオン、テトラシアノボラートアニオン、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又はヘキサフルオロホスファートアニオンとの塩を含む、及びさらにより典型的には、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムジシアナート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又は1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートヘキサフルオロホスファート、さらにより典型的には1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、イオン液体
(a) 約10〜約80pbwの導電性ポリマーであって、導電性ポリマー100pbwあたり、
(1) 約20〜約50pbwのポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)、及び
(2) 約50〜約80pbwのポリ(スチレンスルホン酸)ドーパント
を含む、導電性ポリマー、並びに
(b) 1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムジシアナート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又は1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートヘキサフルオロホスファート、さらにより典型的には1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、約20〜約90pbwのイオン液体
を含む。
σはフィルムの導電率で、単位はジーメンス毎センチメートル(「S/cm」)、
ρsはフィルムのシート抵抗で、単位はオーム毎スクエア(「Ω/□」)、
tはフィルムの厚さで、単位はセンチメートル(「cm」)である。
本発明のポリマーフィルムは、金属粒子、黒鉛粒子又はカーボン粒子などの導電性粒子がなくとも、上記の導電率の値を示し、ポリマーフィルムの導電率は、当該導電性粒子の添加によりさらに低下しうる。一つの実施形態において、本質的に導電性ポリマー及びイオン液体の混合物から成る(すなわち、いかなる導電性粒子も含まない)ポリマーフィルムは、500S/cm以上若しくは1000S/cm以上、又は1500S/cm以上若しくは2000S/cm以上の導電率を示す。一つの実施形態において、導電性ポリマー及びイオン液体の混合物から成るポリマーフィルムは、500S/cm以上若しくは1000S/cm以上、又は1500S/cm以上若しくは2000S/cm以上の導電率を示す。
(A) 約2pbw〜約90pbwのポリマーネットワークであって、ポリマーネットワーク100pbwあたり、
(i) 約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマーであって、混合物100pbwあたり、
(1) 約20〜約50pbwのポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)、及び
(2) 約50〜約80pbwのポリ(スチレンスルホン酸)ドーパント
の混合物を含む、導電性ポリマー、並びに
(ii) 約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwの、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含むイオン液体
を含む、ポリマーネットワーク
(B) 約10pbw〜約98pbwの水性液状媒体であって、当該フィルム中のイオン液体の全体の質量と、当該フィルム中の導電性ポリマーの全体の質量の比が、典型的には約1.5:1〜約45:1、より典型的には1.7:1〜20:1、さらにより典型的には約1.7:1〜約10:1、及びさらにより典型的には2:1〜8:1である、水性液状媒体
(i) 約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマーであって、混合物100pbwあたり、
(1) 約20〜約50pbwのポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)、及び
(2) 約50〜約80pbwのポリ(スチレンスルホン酸)ドーパント
の混合物を含む、導電性ポリマー、並びに
(ii) 約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwの、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含むイオン液体であって、当該フィルム中のイオン液体の全体の質量と、当該フィルム中の導電性ポリマーの全体の質量の比が、典型的には約1.5:1〜約45:1、より典型的には1.7:1〜20:1、さらにより典型的には約1.7:1〜約10:1、及びさらにより典型的には2:1〜8:1である、イオン液体
を接触させることにより得られる生成物を含む。
アノード層101は、典型的には500-5000オングストローム(「Å」)、より典型的には、1000-2000Å、
任意のバッファ層102は、典型的には50-2000Å、より典型的には、200-1000Å、
任意の正孔輸送層103は、典型的には50-2000Å、より典型的には、100-1000Å、
光活性層104は、典型的には10-2000Å、より典型的には、100-1000Å、
任意の電子輸送層105は、典型的には50-2000Å、より典型的には、100-1000Å、及び
カソード層106は、典型的には200-10000Å、より典型的には、300-5000Åである。
本技術分野において知られている通り、デバイス中の電子-正孔再結合帯域の場所、ひいてはデバイスの発光スペクトルは、各層の相対的厚さにより影響を受ける可能性がある。層厚の適切な比率は、デバイス及び使用されている材料の正確な性質に依存するだろう。
(a) アノード又はアノードバッファ結合層101、
(b) カソード層106、
(c) アノード層101とカソード層106との間に配置された、電気活性層104、
(d) 任意に、典型的にはアノード層101と電気活性層104との間に配置された、バッファ層102、
(e) 任意に、典型的にはアノード層101と電気活性層104との間に、又はバッファ層102が存在する場合は、バッファ層102と電気活性層104との間に配置された、正孔輸送層103、及び
(f) 任意に、典型的には電気活性層104とカソード層106との間に配置された、電子注入層105
を含み、ここでデバイスの少なくとも1つの層、典型的には少なくとも1つのアノード又はアノードバッファ結合層101、及び存在する場合はバッファ層102、は、本発明に係るポリマーフィルムを含む。
例えば、発光ダイオード、発光ダイオードディスプレイ、ダイオードレーザー、液晶ディスプレイ、又はライティングパネルなどの、電気エネルギーを放射に変換するデバイス、
例えば、光検出器、光伝導性セル、フォトレジスター、光電スイッチ、フォトトランジスタ、光電管、赤外(「IR」)検出器、バイオセンサー、又はタッチスクリーンディスプレイデバイスなどの、電子的過程を経てシグナルを検出するデバイス、
例えば、光起電デバイス又は太陽電池などの、放射を電気エネルギーに変換するデバイス、及び
例えば、トランジスタ又はダイオードなどの、1又は複数の半導体層を有する1又は複数の電子部品を含むデバイス
などがある。
例1〜4及び比較例C1〜C20の組成物は、下記に記載した成分を、
例14〜24及び比較例C31の組成物は、以下の通りに作成した。いずれの場合にも、イオン液体(エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラシアノボラート(融点13℃、EMD Chemicals)を、下表5に示した各量で、PEDOT:PSS(Clevios PH 1000 H.C.Starck)の1.3wt%水性分散液1グラムに添加し混合した。
例25〜29の組成物は、イオン液体(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムジシアナミド(「EMIM N(CN)2」))を、下表6に示した各量で、PEDOT:PSS(Clevios PH 1000 H.C. Starck)の1.3wt%水性分散液1グラムに添加し、混合することにより作成した。
例35〜38の組成物は、イオン液体(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラシアノボラート(「EMIM TCB」))を、下表8に示された各量で、PEDOT:PSS(Clevios PH 1000 H.C. Starck)の1.3wt%水性分散液1グラムに添加し、添加中は分散液を撹拌せず、その後撹拌することにより作成した(プロセス1(「P1」))。
例35〜43及び比較例C32〜C36のそれぞれの液体組成物の各100マイクロリットルアリコートは、ガラスシート上に、380毎分回転数(「rpm」)で18秒間、及び次に3990rpmで1分間スピンコートし、フィルムを形成した。スピンコートされたフィルムは、120℃のオーブンで各20分間乾燥させ、次に室温で保存した。それぞれのスピンコートされたフィルムの抵抗を、理論上の正方形の対辺にある2つの銀ペーストの電極の間で、ミリメーター(millimeter)を用いて測定した。各フィルムの厚さは、alpha-SE(商標)分光エリプソメーター(J.A. Wollam & Co., Inc.)を用いて測定した。各フィルムの導電率は、上述の通り、式(1)に従い計算した。
[1]
ポリマーゲルであって、
(a)
(i)
(1) 1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2) 1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む導電性ポリマー、及び
(ii) 導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、1又は複数のイオン液体
を含むポリマーネットワーク、並びに
(b) ポリマーネットワーク中に支持される液状媒体
を含む、ポリマーゲル。
[2]
項目1に記載のポリマーゲルであって、該ポリマーゲルが、該ポリマーゲル100質量部あたり、
(a) 約2質量部〜約90質量部の該ポリマーネットワークであって、該ポリマーネットワークが、該ネットワーク100質量部あたり、
(i) 約10質量部〜約40質量部の、該導電性ポリマー、及び
(ii) 約60質量部〜約90質量部の、該1又は複数のイオン液体
を含むポリマーネットワーク、並びに
(b) 約10質量部〜約98質量部の該液状媒体
を含む、ポリマーゲル。
[3]
該1又は複数のイオン液体の全体の質量と、該導電性ポリマーの全体の質量の比が、約1.5:1〜約45:1である、項目1に記載のポリマーゲル。
[4]
該1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーが、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む、項目1に記載のポリマーゲル。
[5]
該1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーが、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントが、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む、項目1に記載のポリマーゲル。
[6]
該イオン液体が、イミダゾリウムカチオンを有する1又は複数の化合物を含む、項目1に記載のポリマーゲル。
[7]
該イオン液体が、1,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウム、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウム、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウム、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウム、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウム、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムカチオンから選択されるイミダゾリウムカチオンを含む、1又は複数の化合物を含んでいる、項目1に記載のポリマーゲル。
[8]
該イオン液体が、
(i) イミダゾリウムカチオン、及び
(ii) テトラシアノボラートアニオン
を含む、1又は複数の化合物を含む、項目1に記載のポリマーゲル。
[9]
該イオン液体が、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、項目1に記載のポリマーゲル。
[10]
導電性ポリマーゲルの製造方法であって、液状媒体中で、
(i)導電性ポリマーであって、
(1) 1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2) 1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマーと、
(ii)該導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、1又は複数のイオン液体
とを接触させることを含む、方法。
[11]
該液状媒体と該導電性ポリマーの混合物が、該混合物を該イオン液体に接触させるよりも前に撹拌され、該イオン液体が、液状媒体と導電性ポリマーの該混合物に、該混合物を撹拌しながら添加される、項目10に記載の方法。
[12]
複数の層を含む電子デバイスであって、該複数の層のうち少なくとも1層が、項目1に記載のポリマーゲルを含む、電子デバイス。
[13]
項目12に記載の電子デバイス100であって、該デバイスが、
(a) アノード又はアノードバッファ結合層101、
(b) カソード層106、
(c) アノード層101とカソード層106との間に配置された、電気活性層104、
(d) 任意に、アノード層101と電気活性層104との間に配置された、バッファ層102、
(e) 任意に、アノード層101と電気活性層104との間か、バッファ層102が存在する場合はバッファ層102と電気活性層104との間に配置された、正孔輸送層103、及び
(f) 任意に、電気活性層104とカソード層106との間に配置された、電子注入層105
を含む、電子デバイス。
[14]
該デバイスが、アノード101、カソード層106及びアノード層とカソード層との間に配置された電解質層104を含む電池であって、該電解質層104がポリマーゲルを含む、項目13に記載の電子デバイス100。
[15]
多孔質のネットワークを含むポリマーフォームであって、前記多孔質のネットワークが、
(a) 液状媒体中で、
(i) 導電性ポリマーであって、
(1) 1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2) 1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマーと、
(ii) 該導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、1又は複数のイオン液体
を接触させる工程、並びに
(b) 該ゲルから該液状媒体を取り除く工程
により得られる生成物を含む、ポリマーフォーム。
[16]
該多孔質のネットワークが、該導電性ポリマーと該1又は複数のイオン液体の全体の質量の100質量部あたり、
(i) 約10質量部〜約40質量部の、該導電性ポリマーと、
(ii) 約60質量部〜約90質量部の、該1又は複数のイオン液体
を接触させることにより得られる生成物を含む、項目15に記載のポリマーフォーム。
[17]
該1又は複数のイオン液体の全体の質量と、該導電性ポリマーの全体の質量の比が、約1.5:1〜約45:1である、項目15に記載のポリマーフォーム。
[18]
該1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーが、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む、項目15に記載のポリマーフォーム。
[19]
該1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーが、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、該1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントが、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む、項目15に記載のポリマーフォーム。
[20]
該1又は複数のイオン液体が、イミダゾリウムカチオンを有する1又は複数の化合物を含む、項目15に記載のポリマーフォーム。
[21]
該1又は複数のイオン液体が、1,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウム、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウム、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウム、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウム、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウム、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムカチオンより選択されるイミダゾリウムカチオンを有する、1又は複数の化合物を含む、項目15に記載のポリマーフォーム。
[22]
該イオン液体が、
(i) イミダゾリウムカチオン、及び
(ii) テトラシアノボラートアニオン
を含む1又は複数の化合物を含む、項目15に記載のポリマーフォーム。
[23]
該イオン液体が、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、項目15に記載のポリマーゲル。
[24]
導電性ポリマーフォームの製造方法であって、
(a) 液状媒体中で、
(i) 導電性ポリマーであって、
(1) 1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2) 1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマーと、
(ii) 該導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、1又は複数のイオン液体
を接触させる工程、並びに
(b) 該ゲルから該液状媒体を取り除く工程
を含む、方法。
[25]
該導電性ポリマーと該1又は複数のイオン液体の全体の質量100質量部あたり、約10質量部〜約40質量部の該導電性ポリマーが、約60質量部〜約90質量部の該1又は複数のイオン液体と接触させられる、項目24に記載の方法。
[26]
該1又は複数のイオン液体の全体の質量と、該導電性ポリマーの全体の質量の比が、約1.5:1〜約45:1である、項目24に記載の方法。
[27]
複数の層を含む電子デバイスであって、該複数の層のうち少なくとも1層が、項目15に記載のポリマーフォームを含む、電子デバイス。
[28]
項目27に記載の電子デバイスであって、該デバイスが、
(a) アノード又はアノードバッファ結合層101、
(b) カソード層106、
(c) アノード層101とカソード層106との間に配置された、電気活性層104、
(d) 任意に、アノード層101と電気活性層104との間に配置された、バッファ層102、
(e) 任意に、アノード層101と電気活性層104との間、又はバッファ層102が存在する場合は、バッファ層102と電気活性層104との間に配置された、正孔輸送層103、及び
(f) 任意に、電気活性層104とカソード層106との間に配置された、電子注入層105、
を含む、電子デバイス。
[29]
該電気活性層104が、該ポリマーフォームを含む、項目27に記載の電子デバイス100。
Claims (18)
- ポリマーゲルであって、
(a)
(i)
(1) 1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2) 1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含み、前記1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーがポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、前記1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントがポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む導電性ポリマー、及び
(ii) 1又は複数のイオン液体
を含み、前記1又は複数のイオン液体の全体の質量と、前記導電性ポリマーの全体の質量の比が、1.7:1〜45:1であり、前記イオン液体が、イミダゾリウムカチオン及びテトラシアノボラートアニオンを含むポリマーネットワーク、並びに
(b) ポリマーネットワーク中に支持される液状媒体
を含む、ポリマーゲル。 - 請求項1に記載のポリマーゲルであって、該ポリマーゲルが、該ポリマーゲル100質量部あたり、
(a) 2質量部〜90質量部の該ポリマーネットワークであって、該ポリマーネットワークが、該ネットワーク100質量部あたり、
(i) 10質量部〜40質量部の、該導電性ポリマー、及び
(ii) 60質量部〜90質量部の、該1又は複数のイオン液体
を含むポリマーネットワーク、並びに
(b) 10質量部〜98質量部の該液状媒体
を含む、ポリマーゲル。 - 該イオン液体が、1,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウム、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウム、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウム、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウム、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウム、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムカチオンから選択されるイミダゾリウムカチオンを含む、1又は複数の化合物を含んでいる、請求項1に記載のポリマーゲル。
- 該イオン液体が、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、請求項1に記載のポリマーゲル。
- 導電性ポリマーゲルの製造方法であって、液状媒体中で、
(i)導電性ポリマーであって、
(1) 1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2) 1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含み、前記1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーがポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、前記1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントがポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む、導電性ポリマーと、
(ii)1又は複数のイオン液体
とを接触させることを含み、前記1又は複数のイオン液体の全体の質量と、前記導電性ポリマーの全体の質量の比が、1.7:1〜45:1であり、前記イオン液体が、イミダゾリウムカチオン及びテトラシアノボラートアニオンを含む方法。 - 該液状媒体と該導電性ポリマーの混合物が、該混合物を該イオン液体に接触させるよりも前に撹拌され、該イオン液体が、液状媒体と導電性ポリマーの該混合物に、該混合物を撹拌しながら添加される、請求項5に記載の方法。
- 複数の層を含む電子デバイスであって、該複数の層のうち少なくとも1層が、請求項1に記載のポリマーゲルを含む、電子デバイス。
- 請求項7に記載の電子デバイスであって、該デバイスが、
(a) アノード又はアノードバッファ結合層、
(b) カソード層、
(c) アノード層とカソード層との間に配置された、電気活性層、
(d) 任意に、アノード層と電気活性層との間に配置された、バッファ層、
(e) 任意に、アノード層と電気活性層との間か、バッファ層が存在する場合はバッファ層と電気活性層との間に配置された、正孔輸送層、及び
(f) 任意に、電気活性層とカソード層との間に配置された、電子注入層
を含む、電子デバイス。 - 該デバイスが、アノード、カソード層及びアノード層とカソード層との間に配置された電解質層を含む電池であって、該電解質層がポリマーゲルを含む、請求項8に記載の電子デバイス。
- 液体媒体を含まない多孔質のネットワークを含むポリマーフォームであって、前記多孔質のネットワークが、
(i) 導電性ポリマーであって、
(1) 1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2) 1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含み、前記1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーがポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、前記1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントがポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む、導電性ポリマーと、
(ii) 1又は複数のイオン液体
を含み、前記1又は複数のイオン液体の全体の質量と、前記導電性ポリマーの全体の質量の比が、1.7:1〜45:1であり、前記イオン液体が、イミダゾリウムカチオン及びテトラシアノボラートアニオンを含む、ポリマーフォーム。 - 該多孔質のネットワークが、該導電性ポリマーと該1又は複数のイオン液体の全体の質量の100質量部あたり、
(i) 10質量部〜40質量部の、該導電性ポリマーと、
(ii) 60質量部〜90質量部の、該1又は複数のイオン液体
を含む、請求項10に記載のポリマーフォーム。 - 該1又は複数のイオン液体が、1,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウム、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウム、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウム、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウム、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウム、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムカチオンより選択されるイミダゾリウムカチオンを有する、1又は複数の化合物を含む、請求項10に記載のポリマーフォーム。
- 該イオン液体が、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、請求項10に記載のポリマーフォーム。
- 導電性ポリマーフォームの製造方法であって、
(a) 液状媒体中で、
(i) 導電性ポリマーであって、
(1) 1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2) 1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含み、前記1又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーがポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、前記1又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントがポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む、導電性ポリマーと、
(ii) 1又は複数のイオン液体
を接触させる工程であって、前記1又は複数のイオン液体の全体の質量と、前記導電性ポリマーの全体の質量の比が、1.7:1〜45:1であり、前記イオン液体が、イミダゾリウムカチオン及びテトラシアノボラートアニオンを含む工程並びに
(b) 該ゲルから該液状媒体を取り除く工程
を含む、方法。 - 該導電性ポリマーと該1又は複数のイオン液体の全体の質量100質量部あたり、10質量部〜40質量部の該導電性ポリマーが、60質量部〜90質量部の該1又は複数のイオン液体と接触させられる、請求項14に記載の方法。
- 複数の層を含む電子デバイスであって、該複数の層のうち少なくとも1層が、請求項10に記載のポリマーフォームを含む、電子デバイス。
- 請求項16に記載の電子デバイスであって、該デバイスが、
(a) アノード又はアノードバッファ結合層、
(b) カソード層、
(c) アノード層とカソード層との間に配置された、電気活性層、
(d) 任意に、アノード層と電気活性層との間に配置された、バッファ層、
(e) 任意に、アノード層と電気活性層との間、又はバッファ層が存在する場合は、バッファ層と電気活性層との間に配置された、正孔輸送層、及び
(f) 任意に、電気活性層とカソード層との間に配置された、電子注入層、
を含む、電子デバイス。 - 該電気活性層が、該ポリマーフォームを含む、請求項16に記載の電子デバイス。
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