KR20090009871A - High energy-potential bilayer compositions - Google Patents

High energy-potential bilayer compositions

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KR20090009871A KR1020087028000A KR20087028000A KR20090009871A KR 20090009871 A KR20090009871 A KR 20090009871A KR 1020087028000 A KR1020087028000 A KR 1020087028000A KR 20087028000 A KR20087028000 A KR 20087028000A KR 20090009871 A KR20090009871 A KR 20090009871A
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Abstract

There is provided a bilayer composition. The first layer is a hole injection layer having a work function greater than 5.2 eV. The second layer is a hole transport layer. There are also provided electronic devices having the bilayer composition.

Description

고에너지-포텐셜 이중층 조성물 {HIGH ENERGY-POTENTIAL BILAYER COMPOSITIONS} High Energy-Potential Bilayer Composition {HIGH ENERGY-POTENTIAL BILAYER COMPOSITIONS}

본 발명은 일반적으로 고에너지-포텐셜 이중층 조성물, 및 유기 전자 장치에서의 이들의 용도에 관한 것이다.The present invention generally relates to high energy-potential bilayer compositions, and their use in organic electronic devices.

유기 전자 장치는 활성층을 포함하는 제품의 범주를 정의한다. 이러한 장치는 전기 에너지를 방사선으로 전환하거나, 전자적 과정을 통해 신호를 검출하거나, 방사선을 전기 에너지로 전환하거나, 또는 하나 이상의 유기 반도체층을 포함한다. Organic electronic devices define a category of products that include an active layer. Such devices convert electrical energy into radiation, detect signals through electronic processes, convert radiation into electrical energy, or include one or more organic semiconductor layers.

유기 발광 다이오드 (OLED)는 전계발광할 수 있는 유기층을 포함하는 유기 전자 장치이다. OLED는 하기 구성을 가질 수 있다.Organic light emitting diodes (OLEDs) are organic electronic devices that include an organic layer capable of electroluminescence. The OLED can have the following configuration.

애노드(anode)/완충층/EL 물질/캐소드(cathode)Anode / buffer layer / EL material / cathode

애노드는 전형적으로 투명하고, 정공을 EL 물질로 주입할 수 있는 능력을 갖는 임의의 물질, 예컨대 산화인듐/주석 (ITO)이다. 애노드는 임의로는 유리 또는 플라스틱 기판 상에 지지된다. EL 물질은 형광 화합물, 형광 및 인광 금속 착체, 공액 중합체, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 캐소드는 전형적으로 전자를 EL 물질에 주입할 수 있는 능력을 갖는 임의의 물질 (예컨대 Ca 또는 Ba)이다. 완충층은 전형적으로 전기 전도성 중합체이고, 이는 애노드로부터 EL 물질층으로의 정공의 주입을 용이하게 한다. 완충층은 또한 장치 성능을 용이하게 하는 다른 특성을 가질 수 있다. The anode is typically any material that is transparent and has the ability to inject holes into the EL material, such as indium oxide / tin (ITO). The anode is optionally supported on a glass or plastic substrate. EL materials include fluorescent compounds, fluorescent and phosphorescent metal complexes, conjugated polymers, and mixtures thereof. The cathode is typically any material (such as Ca or Ba) that has the ability to inject electrons into the EL material. The buffer layer is typically an electrically conductive polymer, which facilitates the injection of holes from the anode into the EL material layer. The buffer layer may also have other properties that facilitate device performance.

개선된 특성을 갖는 완충 물질에 대한 계속적인 필요성이 존재한다.There is a continuing need for buffer materials with improved properties.

<발명의 요약>Summary of the Invention

이중층 조성물이 제공된다. 제1층은 5.2 eV 초과의 일 함수를 갖는 정공 주입층이다. 제2층은 정공 수송층이다.Bilayer compositions are provided. The first layer is a hole injection layer having a work function of greater than 5.2 eV. The second layer is a hole transport layer.

또다른 실시양태에서는, 이중층 조성물이 제공된다. 제1층은 5.0 eV 초과의 일 함수를 가지며, pH가 2.0 초과인 조성물로부터 제조된 정공 주입층이다. 제2층은 정공 수송층이다. In another embodiment, a bilayer composition is provided. The first layer is a hole injection layer made from a composition having a work function of greater than 5.0 eV and having a pH of greater than 2.0. The second layer is a hole transport layer.

또다른 실시양태에서는, 전자 장치가 제공된다. 장치는 애노드를 갖는다. 애노드는 5.2 eV 초과의 일 함수를 갖는 정공 주입층과 접촉되어 있다. 정공 주입층은 정공 수송층과 접촉되어 있다.In another embodiment, an electronic device is provided. The device has an anode. The anode is in contact with the hole injection layer having a work function of greater than 5.2 eV. The hole injection layer is in contact with the hole transport layer.

상기 일반적 설명 및 하기 상세한 설명은 단지 예시적이고, 설명적인 것이며, 첨부된 청구의 범위에 정의된 바와 같은 본 발명을 제한하는 것이 아니다.The foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and do not limit the invention as defined in the appended claims.

실시양태를 본원에 기재된 개념의 이해를 증진시키기 위해 첨부된 도면에서 나타낸다. Embodiments are shown in the accompanying drawings to facilitate understanding of the concepts described herein.

도 1은 접촉각을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a contact angle.

도 2는 고에너지-포텐셜 이중층 조성물을 갖는 전자 장치의 예를 포함한다. 2 includes an example of an electronic device having a high energy-potential bilayer composition.

당업자는 도면 내의 물체가 간략화 및 명확화를 위해 예시된 것이고, 이는 반드시 일정한 비율로 도시된 것은 아님을 인지한다. 예를 들어, 도면 내의 일부 물체의 치수는 실시양태의 이해 증진을 돕기 위해 다른 물체에 비해 과장될 수 있다. Those skilled in the art recognize that the objects in the figures are illustrated for simplicity and clarity, and are not necessarily drawn to scale. For example, the dimensions of some objects in the figures may be exaggerated relative to other objects to facilitate understanding of the embodiments.

많은 국면 및 실시양태가 상기에 기재되었고, 이들은 단지 예시적인 것이며 제한적인 것이 아니다. 당업자는 본 명세서를 읽은 후, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 다른 국면 및 실시양태가 가능하다는 것을 인지한다.Many aspects and embodiments have been described above, which are merely illustrative and not restrictive. Those skilled in the art, after reading this specification, recognize that other aspects and embodiments are possible without departing from the scope of the invention.

임의의 하나 이상의 실시양태의 다른 특징 및 이점은 하기 상세한 설명 및 청구의 범위로부터 명확해질 것이다. 상세한 설명에서는, 먼저 용어의 정의 및 설명, 그 후, 정공 주입층, 정공 수송층, 이중층 조성물의 제조 방법, 전자 장치, 및 마지막으로 실시예가 제공된다.Other features and advantages of any one or more of the embodiments will be apparent from the following detailed description, and from the claims. In the detailed description, first of all, definitions and explanations of terms are provided, followed by a hole injection layer, a hole transport layer, a method for producing a bilayer composition, an electronic device, and finally an embodiment.

1. 명세서 및 청구의 범위에서 사용된 용어의 정의 및 설명1. Definitions and explanations of terms used in the specification and claims

하기 실시양태의 상세한 설명을 제공하기 전에, 일부 용어를 정의 또는 설명한다.Before providing a detailed description of the following embodiments, some terms are defined or explained.

본원에서 사용되는 용어 "전도체" 및 이의 변형은, 전류가 실질적인 전위 강하 없이 층 물질, 부재 또는 구조를 통해 흐르도록 하는 전기적 특성을 갖는 이러한 층 물질, 부재 또는 구조를 지칭하도록 의도된다. 상기 용어는 반도체를 포함하도록 의도된다. 일 실시양태에서, 전도체는 10-6 S/cm 이상의 전도도를 갖는 층을 형성한다.The term "conductor" and variations thereof, as used herein, is intended to refer to such layer material, member or structure having electrical properties such that current flows through the layer material, member or structure without a substantial potential drop. The term is intended to include semiconductors. In one embodiment, the conductor forms a layer having a conductivity of at least 10 −6 S / cm.

용어 "전기 전도성 물질"은, 카본 블랙 또는 전도성 금속 입자의 첨가 없이 본래 또는 본질적으로 전기 전도성이 될 수 있는 물질을 지칭한다.The term “electrically conductive material” refers to a material that can be inherently or essentially electrically conductive without the addition of carbon black or conductive metal particles.

용어 "일 함수"는, 전도체 또는 반도체 물질로부터의 전자를 표면으로부터 멀리 무한한 거리의 지점으로 제거하는 데 필요한 최소 에너지를 의미하도록 의도된다. 일 함수는 통상적으로 UPS (자외선 광전자방출 분광법; Ultraviolet Photoemission Spectroscopy) 또는 켈빈-프로브(Kelvin-probe) 접촉 전위차 측정법에 의해 얻어진다. The term "work function" is intended to mean the minimum energy required to remove electrons from a conductor or semiconductor material to a point of infinite distance away from the surface. The work function is typically obtained by UPS (Ultraviolet Photoemission Spectroscopy) or Kelvin-probe contact potential difference measurements.

용어 "에너지 포텐셜"은, 전도성 시험편과 진동하는 켈빈 프로브의 팁 사이에 샌드위치삽입된 비전도성 물질의 포텐셜을 의미하도록 의도된다. 전도성 시험편은 금, 산화인듐주석 또는 전기 전도성 중합체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 본 발명에서 비전도성 물질은 정공 수송 물질이다.The term “energy potential” is intended to mean the potential of the sandwiched nonconductive material between the conductive test piece and the tip of the vibrating Kelvin probe. The conductive test piece may be gold, indium tin oxide or an electrically conductive polymer, but is not limited thereto. In the present invention, the nonconductive material is a hole transport material.

층, 물질, 부재 또는 구조를 언급할 때 용어 "정공 주입"은 비교적 효율적으로 또한 적은 전하 손실로 이러한 층, 물질, 부재 또는 구조의 두께를 통해 양전하의 주입 및 이동을 용이하게 하는 이러한 층, 물질, 부재 또는 구조를 의미하도록 의도된다. When referring to a layer, material, member or structure, the term “hole injection” refers to such layer, material which facilitates the injection and transfer of positive charges through the thickness of such layer, material, member or structure relatively efficiently and with little charge loss. It is intended to mean a member or structure.

층, 물질, 부재 또는 구조를 언급할 때 용어 "정공 수송"은 비교적 효율적으로 또한 적은 전하 손실로 이러한 층, 물질, 부재 또는 구조의 두께를 통해 양전하의 이동을 용이하게 하는 이러한 층, 물질, 부재 또는 구조를 의미하도록 의도된다. 본원에서 사용되는 용어 "정공 수송층"은, 발광층이 일부 정공 수송 특성을 가질 수 있어도 발광층을 포함하지 않는다.When referring to a layer, material, member or structure, the term “hole transport” refers to such layer, material, member that facilitates the transfer of positive charges through the thickness of such layer, material, member or structure relatively efficiently and with little charge loss. Or structure. The term "hole transport layer" as used herein does not include a light emitting layer even though the light emitting layer may have some hole transport properties.

일부 실시양태에서, 전기 전도성 물질은 중합체이다. 용어 "중합체"는 1개 이상의 반복 단량체 단위를 갖는 물질을 의미하도록 의도된다. 상기 용어는 단지 1종의 단량체 단위를 갖는 단독중합체, 및 상이한 종류의 단량체 단위로부터 형성된 공중합체를 포함한, 2종 이상의 상이한 단량체 단위를 갖는 공중합체를 포함한다. 용어 "유기 용매 습윤성"은 필름으로 형성될 경우 유기 용매에 의해 습윤성인 물질을 지칭한다. 상기 용어는 또한, 단독으로 필름을 형성하지 않으나, 습윤성인 전기 전도성 중합체 조성물을 형성하는 중합체 산을 포함한다. 일 실시양태에서, 유기 용매 습윤성 물질은 40°이하의 접촉각으로 페닐헥산에 의해 습윤성인 필름을 형성한다. 용어 "플루오르화 산 중합체"는, 적어도 일부 수소가 플루오르로 치환된, 산성 기를 갖는 중합체를 지칭한다. 용어 "산성 기"는 이온화되어 브뢴스테드(Broensted) 염기에 수소 이온을 공여할 수 있는 기를 지칭한다. 조성물은 1종 이상의 상이한 전기 전도성 중합체 및 1종 이상의 상이한 유기 용매 습윤성 플루오르화 산 중합체를 포함할 수 있다. In some embodiments, the electrically conductive material is a polymer. The term "polymer" is intended to mean a material having one or more repeating monomer units. The term includes copolymers having two or more different monomer units, including homopolymers having only one monomer unit, and copolymers formed from different kinds of monomer units. The term "organic solvent wettability" refers to a material that is wettable by an organic solvent when formed into a film. The term also encompasses polymeric acids that do not form a film alone, but form electrically conductive polymer compositions that are wettable. In one embodiment, the organic solvent wettable material forms a wettable film with phenylhexane at a contact angle of 40 ° or less. The term “fluorinated acid polymer” refers to a polymer having an acidic group, at least in which some hydrogen is replaced with fluorine. The term “acidic group” refers to a group that can be ionized to donate hydrogen ions to the Broensted base. The composition may comprise at least one different electrically conductive polymer and at least one different organic solvent wettable fluorinated acid polymer.

본원에서 사용되는 용어 "포함하다(comprise, include)", "포함하는(comprising, including)", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 포괄하도록 의도된다. 예를 들어, 일련의 요소를 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치는 반드시 이들 요소만으로 제한되는 것은 아니며, 명백히 나열되지 않은 또는 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치 고유의 요소를 포함할 수 있다. 또한, 달리 명백히 언급되지 않는 한, "또는"은 포함적인 "또는"을 나타내며 배타적인 "또는"을 나타내는 것이 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기의 것 중 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참이고 (또는 존재하고) B는 거짓임 (또는 존재하지 않음), A는 거짓이고 (또는 존재하지 않고) B는 참임 (또는 존재함), A 및 B 둘 다 참임 (또는 존재함).As used herein, the terms “comprise, include”, “comprising, including”, “have”, “having” or any other variation thereof are intended to encompass non-exclusive inclusion. For example, a process, method, article, or apparatus that includes a series of elements is not necessarily limited to these elements, and may include elements that are not explicitly listed or inherent to such process, method, article, or apparatus. . Also, unless expressly stated otherwise, “or” refers to an inclusive “or” and does not represent an exclusive “or”. For example, condition A or B is satisfied by any of the following: A is true (or present) B is false (or not present) and A is false (or not present) B is true (or present), both A and B are true (or present).

또한, 본원에 기재된 요소 및 성분을 기재하기 위해 영문에서 "a" 또는 "an"이 사용된다. 이는 단지 편의를 위한 것이고 본 발명의 범위의 일반적인 의미를 부여하는 것이다. 다른 의미를 갖는 것이 명백하지 않은 한, 이러한 기재는 하나 또는 하나 이상을 포함하며, 단수형은 복수형 또한 포함하도록 이해되어야 한다.In addition, "a" or "an" is used in the English language to describe the elements and components described herein. This is for convenience only and gives a general meaning of the scope of the invention. Unless it is obvious to have a different meaning, such description includes one or more than one, and the singular should be understood to include the plural as well.

원소 주기율표 내의 열에 상응하는 족 번호는 문헌 [CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81st Edition (2000-2001)]에 나타낸 바와 같은 "신 표기법(New Notation)" 협정을 이용한다.Family numbers corresponding to columns in the Periodic Table of Elements utilize the "New Notation" convention as shown in the CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81 st Edition (2000-2001).

달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속한 업계의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기재된 것과 유사하거나 동등한 방법 및 물질을 본 발명의 실시 또는 테스트에서 사용할 수 있으나, 적합한 방법 및 물질을 하기에 기재한다. 본원에서 언급된 모든 공개물, 특허 출원, 특허, 및 다른 참고 문헌은, 특정 구절이 인용되지 않는 한 전체가 참고로 도입된다. 불일치시, 정의를 포함한 본 명세서가 우선한다. 또한, 물질, 방법, 및 예는 단지 예시적인 것이며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described below. All publications, patent applications, patents, and other references mentioned herein are incorporated by reference in their entirety unless specific passages are cited. In case of inconsistency, the present specification, including definitions, will control. In addition, the materials, methods, and examples are illustrative only and not intended to be limiting.

본원에 기재되지 않은 범위까지, 특정 물질, 가공 행위 및 회로에 대한 많은 상세사항은 통상적이고, 이들은 유기 발광 다이오드 디스플레이, 광원, 광검출기, 광기전 및 반도체 부재 분야 내의 교본 및 다른 자료에서 찾아볼 수 있다.To the extent not described herein, many details of specific materials, processing behaviors, and circuits are common, and these can be found in textbooks and other materials within the field of organic light emitting diode displays, light sources, photodetectors, photovoltaics and semiconductor components. have.

2. 정공 주입층2. Hole injection layer

이중층 조성물의 제1층은 정공 주입층이다. 일 실시양태에서, 정공 주입층은 5.2 eV 초과의 일 함수를 갖는다. 일 실시양태에서, 정공 주입층은 5.3 eV 초과의 일 함수를 갖는다. 일 실시양태에서, 정공 주입층은 5.5 eV 초과의 일 함수를 갖는다. 일 실시양태에서, 정공 주입층은 5.0 eV 초과의 일 함수를 갖고, pH가 2 초과인 액체 조성물로부터 형성된다. 용어 "액체 조성물"은 물질이 용해되어 용액을 형성하는 액체 매질, 물질이 분산되어 분산액이 형성되는 액체 매질, 또는 물질이 현탁되어 현탁액 또는 에멀젼을 형성하는 액체 매질을 의미하도록 의도된다. 용어 "액체 매질"은 순수한 액체, 액체의 조합, 용액, 분산액, 현탁액, 및 에멀젼을 포함한 액체 물질을 의미하도록 의도된다. 액체 매질은 1종 이상의 용매가 존재하는지의 여부에 관계 없이 사용된다. 일 실시양태에서, 액체 매질은 1종의 용매 또는 2종 이상의 용매의 조합이다. 전도성 중합체의 층이 형성될 수 있는 한 임의의 용매 또는 용매의 조합을 사용할 수 있다. 액체 매질은 다른 물질, 예컨대 코팅 조제를 포함할 수 있다.The first layer of the bilayer composition is a hole injection layer. In one embodiment, the hole injection layer has a work function of greater than 5.2 eV. In one embodiment, the hole injection layer has a work function of greater than 5.3 eV. In one embodiment, the hole injection layer has a work function of greater than 5.5 eV. In one embodiment, the hole injection layer has a work function of greater than 5.0 eV and is formed from a liquid composition having a pH of greater than 2. The term "liquid composition" is intended to mean a liquid medium in which the substance is dissolved to form a solution, a liquid medium in which the substance is dispersed to form a dispersion, or a liquid medium in which the substance is suspended to form a suspension or emulsion. The term "liquid medium" is intended to mean a liquid material, including pure liquids, combinations of liquids, solutions, dispersions, suspensions, and emulsions. Liquid media are used regardless of whether one or more solvents are present. In one embodiment, the liquid medium is one solvent or a combination of two or more solvents. Any solvent or combination of solvents can be used as long as a layer of conductive polymer can be formed. The liquid medium may comprise other materials, such as coating aids.

일 실시양태에서, 정공 주입층은 전기 전도성 물질을 포함한다. 정공 주입층이 요망되는 일 함수를 갖는 한 임의의 전도성 물질을 사용할 수 있다. 일 실시양태에서, 전기 전도성 물질은 1종 이상의 전하 전달 착체를 포함한다. 이러한 착체의 예로는, 테트라티아풀발렌 또는 테트라메틸테트라셀레나풀발렌과 테트라시아노퀴노디메탄 ("TCNQ")의 착체가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. Ag-TCNQ, Cu-TCNQ 및 K-TCNQ 등의 금속-TCNQ 착체를 사용할 수도 있다. 일 실시양태에서, 전기 전도성 물질은 액체 매질로부터 침착된 반도체 산화물을 포함한다. 또다른 실시양태에서, 반도체 산화물 분산액에는 반도체 산화물의 일 함수를 증가시키기 위해 플루오르화 산 중합체가 첨가된다.In one embodiment, the hole injection layer comprises an electrically conductive material. Any conductive material can be used as long as the hole injection layer has the desired work function. In one embodiment, the electrically conductive material comprises one or more charge transfer complexes. Examples of such complexes include, but are not limited to, complexes of tetrathiafulvalene or tetramethyltetraselenafulvalene and tetracyanoquinomimethane (“TCNQ”). Metal-TCNQ complexes such as Ag-TCNQ, Cu-TCNQ, and K-TCNQ can also be used. In one embodiment, the electrically conductive material comprises a semiconductor oxide deposited from a liquid medium. In another embodiment, the fluorinated acid polymer is added to the semiconductor oxide dispersion to increase the work function of the semiconductor oxide.

일 실시양태에서, 전기 전도성 물질은 1종 이상의 전도성 중합체를 포함한다. 용어 "중합체"는 3개 이상의 반복 단위를 갖는 화합물을 지칭하도록 의도되며, 이는 단독중합체 및 공중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 전기 전도성 중합체는 양성자첨가된 형태에서 전도성이고, 비양성자첨가된 형태에서는 전도성이 아니다. 정공 주입층이 요망되는 일 함수를 갖는 한 임의의 전도성 중합체를 사용할 수 있다.  In one embodiment, the electrically conductive material comprises one or more conductive polymers. The term “polymer” is intended to refer to a compound having three or more repeat units, which includes homopolymers and copolymers. In some embodiments, the electrically conductive polymer is conductive in protonated form and not conductive in nonprotonated form. Any conductive polymer can be used as long as the hole injection layer has the desired work function.

일 실시양태에서, 전도성 물질은 1종 이상의 플루오르화 산 중합체로 도핑된 1종 이상의 전도성 중합체를 포함한다. 용어 "도핑된"은 전기 전도성 중합체가 전도성 중합체 상의 전하의 평형을 맞추기 위해 중합체 산으로부터 유도된 중합체 반대이온을 갖는다는 것을 의미하도록 의도된다. 용어 "플루오르화 산 중합체"는, 적어도 일부 수소가 플루오르로 치환된, 산성 기를 갖는 중합체를 지칭한다. 용어 "산성 기"는 이온화되어 브뢴스테드 염기에 수소 이온을 공여할 수 있는 기를 지칭한다.In one embodiment, the conductive material comprises one or more conductive polymers doped with one or more fluorinated acid polymers. The term “doped” is intended to mean that the electrically conductive polymer has a polymer counterion derived from the polymer acid to balance the charge on the conductive polymer. The term “fluorinated acid polymer” refers to a polymer having an acidic group, at least in which some hydrogen is replaced with fluorine. The term “acidic group” refers to a group that can be ionized to donate hydrogen ions to the Bronsted base.

a. 전기 전도성 중합체a. Electrically conductive polymer

일 실시양태에서, 전기 전도성 중합체는 10-7 S/cm 이상의 전도도를 갖는 필름을 형성한다. 전도성 중합체를 형성하는 단량체를 "전구체 단량체"로서 언급한다. 공중합체는 1종 초과의 전구체 단량체를 갖는다.In one embodiment, the electrically conductive polymer forms a film having a conductivity of at least 10 −7 S / cm. Monomers that form conductive polymers are referred to as “precursor monomers”. The copolymer has more than one precursor monomer.

일 실시양태에서, 전도성 중합체는 티오펜, 셀레노펜, 텔루로펜, 피롤, 아닐린 및 폴리시클릭 방향족 화합물로부터 선택된 1종 이상의 전구체 단량체로부터 제조된다. 이들 단량체로부터 제조된 중합체는 본원에서 각각 폴리티오펜, 폴리(셀레노펜), 폴리(텔루로펜), 폴리피롤, 폴리아닐린 및 폴리시클릭 방향족 중합체로서 언급된다. 용어 "폴리시클릭 방향족"은 1개 초과의 방향족 고리를 갖는 화합물을 지칭한다. 고리는 1개 이상의 결합에 의해 연결될 수 있거나, 또는 이들은 함께 접합될 수 있다. 용어 "방향족 고리"는 헤테로방향족 고리를 포함하도록 의도된다. "폴리시클릭 헤테로방향족" 화합물은 1개 이상의 헤테로방향족 고리를 갖는다. 일 실시양태에서, 폴리시클릭 방향족 중합체는 폴리(티에노티오펜)이다. In one embodiment, the conductive polymer is prepared from one or more precursor monomers selected from thiophenes, selenophenes, tellurophenes, pyrroles, anilines, and polycyclic aromatic compounds. Polymers made from these monomers are referred to herein as polythiophenes, poly (selenophenes), poly (tellurophenes), polypyrroles, polyanilines and polycyclic aromatic polymers, respectively. The term "polycyclic aromatic" refers to a compound having more than one aromatic ring. Rings may be linked by one or more bonds, or they may be joined together. The term "aromatic ring" is intended to include heteroaromatic rings. A "polycyclic heteroaromatic" compound has one or more heteroaromatic rings. In one embodiment, the polycyclic aromatic polymer is poly (thienothiophene).

일 실시양태에서, 신규한 조성물 중의 전기 전도성 중합체를 형성하는 데 사용하기 위해 고려되는 단량체는 하기 화학식 I을 포함한다.In one embodiment, the monomers contemplated for use in forming the electrically conductive polymer in the novel composition include formula (I).

식 중,In the formula,

Q는 S, Se 및 Te로 구성된 군으로부터 선택되고;Q is selected from the group consisting of S, Se and Te;

R1은 각 경우에 동일하거나 상이하도록 독립적으로 선택되며, 수소, 알킬, 알케닐, 알콕시, 알카노일, 알킬티오, 아릴옥시, 알킬티오알킬, 알킬아릴, 아릴알킬, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 아릴, 알킬술피닐, 알콕시알킬, 알킬술포닐, 아릴티오, 아릴술피닐, 알콕시카르보닐, 아릴술포닐, 아크릴산, 인산, 포스폰산, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록실, 에폭시, 실란, 실록산, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 아미도술포네이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택되거나; 또는 2개의 R1기는 함께, 임의로는 1개 이상의 2가 질소, 셀레늄, 텔루르, 황 또는 산소 원자를 포함할 수 있는 3, 4, 5, 6 또는 7원 방향족 또는 지환족 고리를 완성하는 알킬렌 또는 알케닐렌 쇄를 형성할 수 있다.R 1 is independently selected at each occurrence to be the same or different and is selected from hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkanoyl, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, alkylamino, dialkyl Amino, aryl, alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, alkylsulfonyl, arylthio, arylsulfinyl, alkoxycarbonyl, arylsulfonyl, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, cyano, hydroxyl, epoxy, silane , Siloxane, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, amidosulfonate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane; Or two R 1 groups together form an alkylene which together completes a 3, 4, 5, 6 or 7 membered aromatic or cycloaliphatic ring, which may optionally contain one or more divalent nitrogen, selenium, tellurium, sulfur or oxygen atoms Or alkenylene chains.

본원에서 사용되는 용어 "알킬"은 지방족 탄화수소로부터 유도된 기를 지칭하고, 비치환되거나 치환될 수 있는 선형, 분지형 및 시클릭 기를 포함한다. 용어 "헤테로알킬"은 알킬기 내의 1개 이상의 탄소 원자가 또다른 원자, 예컨대 질소, 산소, 황 등으로 치환된 알킬기를 의미하도록 의도된다. 용어 "알킬렌"은 2개의 결합점을 갖는 알킬기를 지칭한다.The term "alkyl" as used herein refers to a group derived from an aliphatic hydrocarbon and includes linear, branched and cyclic groups which may be unsubstituted or substituted. The term “heteroalkyl” is intended to mean an alkyl group in which one or more carbon atoms in the alkyl group are replaced with another atom, such as nitrogen, oxygen, sulfur, and the like. The term "alkylene" refers to an alkyl group having two points of attachment.

본원에서 사용되는 용어 "알케닐"은 1개 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 지방족 탄화수소로부터 유도된 기를 지칭하고, 비치환되거나 치환될 수 있는 선형, 분지형 및 시클릭 기를 포함한다. 용어 "헤테로알케닐"은 알케닐기 내의 1개 이상의 탄소 원자가 또다른 원자, 예컨대 질소, 산소, 황 등으로 치환된 알케닐기를 의미하도록 의도된다. 용어 "알케닐렌"은 2개의 결합점을 갖는 알케닐기를 지칭한다.As used herein, the term "alkenyl" refers to a group derived from an aliphatic hydrocarbon having one or more carbon-carbon double bonds and includes linear, branched, and cyclic groups that may be unsubstituted or substituted. The term "heteroalkenyl" is intended to mean an alkenyl group in which one or more carbon atoms in the alkenyl group are replaced with another atom, such as nitrogen, oxygen, sulfur, or the like. The term "alkenylene" refers to an alkenyl group having two points of attachment.

본원에서 사용되는, 치환기에 대한 하기 용어는 하기에 주어진 화학식을 나타낸다.As used herein, the following terms for substituents refer to the formulas given below.

"알콜" -R3-OH"Alcohol" -R 3 -OH

"아미도" -R3-C(O)N(R6)R6 "Amido" -R 3 -C (O) N (R 6 ) R 6

"아미도술포네이트" -R3-C(O)N(R6)R4-SO3Z"Amidosulfonate" -R 3 -C (O) N (R 6 ) R 4 -SO 3 Z

"벤질" -CH2-C6H5 "Benzyl" -CH 2 -C 6 H 5

"카르복실레이트" -R3-C(O)O-Z 또는 -R3-O-C(O)-Z"Carboxylate" -R 3 -C (O) OZ or -R 3 -OC (O) -Z

"에테르" -R3-(O-R5)p-O-R5 "Ether" -R 3- (OR 5 ) p -OR 5

"에테르 카르복실레이트" -R3-O-R4-C(O)O-Z 또는 -R3-O-R4-O-C(O)-Z"Ether carboxylate" -R 3 -OR 4 -C (O) OZ or -R 3 -OR 4 -OC (O) -Z

"에테르 술포네이트" -R3-O-R4-SO3Z"Ether sulfonate" -R 3 -OR 4 -SO 3 Z

"에스테르 술포네이트" -R3-O-C(O)-R4-SO3Z"Ester sulfonate" -R 3 -OC (O) -R 4 -SO 3 Z

"술폰이미드" -R3-SO2-NH-SO2-R5 "Sulfonimide" -R 3 -SO 2 -NH-SO 2 -R 5

"우레탄" -R3-O-C(O)-N(R6)2 "Urethane" -R 3 -OC (O) -N (R 6 ) 2

식 중, 모든 "R" 기는 각 경우에 동일하거나 상이하고,Wherein all “R” groups are the same or different at each occurrence,

R3은 단일 결합 또는 알킬렌기이며,R 3 is a single bond or an alkylene group,

R4는 알킬렌기이고,R 4 is an alkylene group,

R5는 알킬기이며,R 5 is an alkyl group,

R6는 수소 또는 알킬기이고,R 6 is hydrogen or an alkyl group,

p는 0 또는 1 내지 20의 정수이며,p is 0 or an integer from 1 to 20,

Z는 H, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, N(R5)4 또는 R5이다.Z is H, an alkali metal, an alkaline earth metal, N (R 5 ) 4 or R 5 .

임의의 상기 기는 추가로 비치환되거나 치환될 수 있고, 임의의 기는 1개 이상의 수소에 대해 치환된 F를 가질 수 있고, 이는 퍼플루오르화기를 포함한다. 일 실시양태에서, 알킬 및 알킬렌기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다.Any of these groups may be further unsubstituted or substituted, and any group may have F substituted for one or more hydrogens, which includes perfluorinated groups. In one embodiment, the alkyl and alkylene groups have 1 to 20 carbon atoms.

일 실시양태에서는, 단량체에서, 2개의 R1이 함께 -O-(CHY)m-O- (식 중, m은 2 또는 3이고, Y는 각 경우에 동일하거나 상이하며, 수소, 할로겐, 알킬, 알콜, 아미도술포네이트, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택되며, 여기서 Y기는 부분적으로 또는 완전히 플루오르화될 수 있음)를 형성한다. 일 실시양태에서, 모든 Y는 수소이다. 일 실시양태에서, 중합체는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)이다. 일 실시양태에서, 1개 이상의 Y기는 수소가 아니다. 일 실시양태에서, 1개 이상의 Y기는 1개 이상의 수소에 대해 치환된 F를 갖는 치환체이다. 일 실시양태에서, 1개 이상의 Y기는 퍼플루오르화된다.In one embodiment, in the monomer, two R 1 together are —O— (CHY) m —O—, wherein m is 2 or 3, Y is the same or different at each occurrence and is hydrogen, halogen, alkyl , Alcohol, amidosulfonate, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane, wherein the Y group can be partially or fully fluorinated). . In one embodiment, all Y is hydrogen. In one embodiment, the polymer is poly (3,4-ethylenedioxythiophene). In one embodiment, at least one Y group is not hydrogen. In one embodiment, at least one Y group is a substituent having F substituted for at least one hydrogen. In one embodiment, at least one Y group is perfluorinated.

일 실시양태에서, 단량체는 하기 화학식 Ia를 갖는다.In one embodiment, the monomer has the general formula (la).

식 중,In the formula,

Q는 S, Se 및 Te로 구성된 군으로부터 선택되고, Q is selected from the group consisting of S, Se and Te,

R7은 각 경우에 동일하거나 상이하며, 수소, 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 헤테로알케닐, 알콜, 아미도술포네이트, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택되되, 단 1개 이상의 R7은 수소가 아니며,R 7 is the same or different at each occurrence and is hydrogen, alkyl, heteroalkyl, alkenyl, heteroalkenyl, alcohol, amidosulfonate, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, ether sulfonate, ester Selected from sulfonates and urethanes, provided that at least one R 7 is not hydrogen,

m은 2 또는 3이다.m is 2 or 3.

화학식 Ia의 일 실시양태에서는, m이 2이고, 1개의 R7이 5개 초과의 탄소 원자를 갖는 알킬기이며, 모든 다른 R7이 수소이다. 화학식 Ia의 일 실시양태에서, 1개 이상의 R7기는 플루오르화된다. 일 실시양태에서, 1개 이상의 R7기는 1개 이상의 플루오르 치환체를 갖는다. 일 실시양태에서, R7기는 완전히 플루오르화된다.In one embodiment of Formula (la), m is 2, one R 7 is an alkyl group having more than 5 carbon atoms and all other R 7 are hydrogen. In one embodiment of Formula Ia, at least one R 7 group is fluorinated. In one embodiment, at least one R 7 group has at least one fluorine substituent. In one embodiment, the R 7 groups are fully fluorinated.

화학식 Ia의 일 실시양태에서, 접합 지환족 고리 상의 R7 치환체는 단량체의 향상된 수 용해도를 제공하고, 플루오르화 산 중합체의 존재 하에서의 중합을 용이하게 한다.In one embodiment of Formula (la), the R 7 substituent on the conjugated cycloaliphatic ring provides improved water solubility of the monomer and facilitates polymerization in the presence of the fluorinated acid polymer.

화학식 Ia의 일 실시양태에서는, m이 2이고, 1개의 R7이 술폰산-프로필렌-에테르-메틸렌이며, 모든 다른 R7이 수소이다. 일 실시양태에서는, m이 2이고, 1개의 R7이 프로필-에테르-에틸렌이며, 모든 다른 R7이 수소이다. 일 실시양태에서는, m이 2이고, 1개의 R7이 메톡시이며, 모든 다른 R7이 수소이다. 일 실시양태에서는, 1개의 R7이 술폰산 디플루오로메틸렌 에스테르 메틸렌 (-CH2-O-C(O)-CF2-SO3H)이고, 모든 다른 R7이 수소이다.In one embodiment of Formula (la), m is 2, one R 7 is sulfonic acid-propylene-ether-methylene and all other R 7 are hydrogen. In one embodiment m is 2, one R 7 is propyl-ether-ethylene and all other R 7 are hydrogen. In one embodiment, m is 2, one R 7 is methoxy and all other R 7 are hydrogen. In one embodiment, one R 7 is sulfonic acid difluoromethylene ester methylene (-CH 2 -OC (O) -CF 2 -SO 3 H) and all other R 7 are hydrogen.

일 실시양태에서, 신규한 조성물 중의 전기 전도성 중합체를 형성하는 데 사용하기 위해 고려되는 피롤 단량체는 하기 화학식 II를 포함한다.In one embodiment, the pyrrole monomers contemplated for use in forming the electrically conductive polymer in the novel composition include Formula II below.

식 중,In the formula,

R1은 각 경우에 동일하거나 상이하도록 독립적으로 선택되고, 수소, 알킬, 알케닐, 알콕시, 알카노일, 알킬티오, 아릴옥시, 알킬티오알킬, 알킬아릴, 아릴알킬, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 아릴, 알킬술피닐, 알콕시알킬, 알킬술포닐, 아릴티오, 아릴술피닐, 알콕시카르보닐, 아릴술포닐, 아크릴산, 인산, 포스폰산, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록실, 에폭시, 실란, 실록산, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 아미도술포네이트, 에테르 카르복실레이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택되거나; 또는 2개의 R1기는 함께, 임의로는 1개 이상의 2가 질소, 황, 셀레늄, 텔루르 또는 산소 원자를 포함할 수 있는 3, 4, 5, 6 또는 7원 방향족 또는 지환족 고리를 완성하는 알킬렌 또는 알케닐렌 쇄를 형성할 수 있고;R 1 is independently selected at each occurrence to be the same or different and is selected from hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkanoyl, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, alkylamino, dialkyl Amino, aryl, alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, alkylsulfonyl, arylthio, arylsulfinyl, alkoxycarbonyl, arylsulfonyl, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, cyano, hydroxyl, epoxy, silane , Siloxane, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, amidosulfonate, ether carboxylate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane; Or two R 1 groups together form an alkylene which optionally completes a 3, 4, 5, 6 or 7 membered aromatic or cycloaliphatic ring which may comprise one or more divalent nitrogen, sulfur, selenium, tellurium or oxygen atoms Or may form an alkenylene chain;

R2는 각 경우에 동일하거나 상이하도록 독립적으로 선택되며, 수소, 알킬, 알케닐, 아릴, 알카노일, 알킬티오알킬, 알킬아릴, 아릴알킬, 아미노, 에폭시, 실란, 실록산, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택된다.R 2 is independently selected to be the same or different at each occurrence and is selected from hydrogen, alkyl, alkenyl, aryl, alkanoyl, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, epoxy, silane, siloxane, alcohol, benzyl, carbo Selected from carboxylates, ethers, ether carboxylates, ether sulfonates, ester sulfonates and urethanes.

일 실시양태에서, R1은 각 경우에 동일하거나 상이하고, 수소, 알킬, 알케닐, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 아미도술포네이트, 에테르 카르복실레이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트, 우레탄, 에폭시, 실란, 실록산, 및 술폰산, 카르복실산, 아크릴산, 인산, 포스폰산, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록실, 에폭시, 실란 또는 실록산 잔기 중 하나 이상으로 치환된 알킬로부터 독립적으로 선택된다.In one embodiment, R 1 is the same or different at each occurrence and is hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, cycloalkyl, cycloalkenyl, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, amidosulfonate, ether carboxyl Latex, ether sulfonate, ester sulfonate, urethane, epoxy, silane, siloxane, and sulfonic acid, carboxylic acid, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, cyano, hydroxyl, epoxy, silane or siloxane residue Independently selected from substituted alkyl.

일 실시양태에서, R2는 수소, 알킬, 및 술폰산, 카르복실산, 아크릴산, 인산, 포스폰산, 할로겐, 시아노, 히드록실, 에폭시, 실란 또는 실록산 잔기 중 하나 이상으로 치환된 알킬로부터 선택된다.In one embodiment, R 2 is selected from hydrogen, alkyl and alkyl substituted with one or more of sulfonic acid, carboxylic acid, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, cyano, hydroxyl, epoxy, silane or siloxane residues. .

일 실시양태에서, 피롤 단량체는 치환되지 않고, R1 및 R2 둘 다 수소이다.In one embodiment, the pyrrole monomer is unsubstituted and both R 1 and R 2 are hydrogen.

일 실시양태에서, 2개의 R1은 함께 알킬, 헤테로알킬, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택된 기로 추가로 치한된 6 또는 7원 지환족 고리를 형성한다. 이들 기는 단량체 및 생성된 중합체의 용해도를 향상시킬 수 있다. 일 실시양태에서, 2개의 R1은 함께 알킬기로 추가로 치환된 6 또는 7원 지환족 고리를 형성한다. 일 실시양태에서, 2개의 R1은 함께 1개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬기로 추가로 치환된 6 또는 7원 지환족 고리를 형성한다.In one embodiment, two R 1 together are 6 or 7 further substituted with a group selected from alkyl, heteroalkyl, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane To form a cycloaliphatic ring. These groups can improve the solubility of the monomers and the resulting polymers. In one embodiment, two R 1 together form a 6 or 7 membered alicyclic ring further substituted with an alkyl group. In one embodiment, two R 1 together form a 6 or 7 membered alicyclic ring further substituted with an alkyl group having at least one carbon atom.

일 실시양태에서, 2개의 R1은 함께 -O-(CHY)m-O- (식 중, m은 2 또는 3이고, Y는 각 경우에 동일하거나 상이하며, 수소, 알킬, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 아미도술포네이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택됨)를 형성한다. 일 실시양태에서, 1개 이상의 Y기는 수소가 아니다. 일 실시양태에서, 1개 이상의 Y기는 1개 이상의 수소에 대해 치환된 F를 갖는 치환체이다. 일 실시양태에서, 1개 이상의 Y기는 퍼플루오르화된다.In one embodiment, two R 1 together are —O— (CHY) m —O—, wherein m is 2 or 3, Y is the same or different at each occurrence, and hydrogen, alkyl, alcohol, benzyl, Carboxylate, amidosulfonate, ether, ether carboxylate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane). In one embodiment, at least one Y group is not hydrogen. In one embodiment, at least one Y group is a substituent having F substituted for at least one hydrogen. In one embodiment, at least one Y group is perfluorinated.

일 실시양태에서, 신규한 조성물 중의 전기 전도성 중합체를 형성하는 데 사용하기 위해 고려되는 아닐린 단량체는 하기 화학식 III을 포함한다.In one embodiment, the aniline monomers contemplated for use in forming the electrically conductive polymer in the novel composition include Formula III.

식 중,In the formula,

a는 0 또는 1 내지 4의 정수이고;a is 0 or an integer from 1 to 4;

b는 1 내지 5의 정수이되, 단 a + b = 5이며;b is an integer from 1 to 5, provided that a + b = 5;

R1은 각 경우에 동일하거나 상이하도록 독립적으로 선택되고, 수소, 알킬, 알케닐, 알콕시, 알카노일, 알킬티오, 아릴옥시, 알킬티오알킬, 알킬아릴, 아릴알킬, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 아릴, 알킬술피닐, 알콕시알킬, 알킬술포닐, 아릴티오, 아릴술피닐, 알콕시카르보닐, 아릴술포닐, 아크릴산, 인산, 포스폰산, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록실, 에폭시, 실란, 실록산, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 아미도술포네이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택되거나; 또는 2개의 R1기는 함께, 임의로는 1개 이상의 2가 질소, 황 또는 산소 원자를 포함할 수 있는 3, 4, 5, 6 또는 7원 방향족 또는 지환족 고리를 완성하는 알킬렌 또는 알케닐렌 쇄를 형성할 수 있다.R 1 is independently selected at each occurrence to be the same or different and is selected from hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkanoyl, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, alkylamino, dialkyl Amino, aryl, alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, alkylsulfonyl, arylthio, arylsulfinyl, alkoxycarbonyl, arylsulfonyl, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, cyano, hydroxyl, epoxy, silane , Siloxane, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, amidosulfonate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane; Or two R 1 groups together form an alkylene or alkenylene chain which together form a 3, 4, 5, 6 or 7 membered aromatic or cycloaliphatic ring which may optionally comprise one or more divalent nitrogen, sulfur or oxygen atoms Can be formed.

중합시, 아닐린 단량체 단위는 하기에 나타낸 화학식 IVa 또는 화학식 IVb, 또는 이들 두 화학식의 조합을 가질 수 있다.In the polymerization, the aniline monomer unit may have formula IVa or formula IVb shown below, or a combination of these two formulas.

식 중, a, b 및 R1은 상기에 정의된 바와 같다.Wherein a, b and R 1 are as defined above.

일 실시양태에서, 아닐린 단량체는 비치환되고, a = 0이다. In one embodiment, the aniline monomer is unsubstituted and a = 0.

일 실시양태에서, a는 0이 아니고, 1개 이상의 R1은 플루오르화된다. 일 실시양태에서, 1개 이상의 R1은 퍼플루오르화된다.In one embodiment, a is not zero and at least one R 1 is fluorinated. In one embodiment, at least one R 1 is perfluorinated.

일 실시양태에서, 신규한 조성물 중의 전기 전도성 중합체를 형성하는 데 사용하기 위해 고려되는 접합 폴리시클릭 헤테로방향족 단량체는, 적어도 1개가 헤테로방향족인 2개 이상의 접합 방향족 고리를 갖는다. 일 실시양태에서, 접합 폴리시클릭 헤테로방향족 단량체는 하기 화학식 V를 갖는다.In one embodiment, the conjugated polycyclic heteroaromatic monomers contemplated for use to form the electrically conductive polymer in the novel composition have two or more conjugated aromatic rings where at least one is heteroaromatic. In one embodiment, the conjugated polycyclic heteroaromatic monomer has the formula (V):

식 중,In the formula,

Q는 S, Se, Te 또는 NR6이고;Q is S, Se, Te or NR 6 ;

R6은 수소 또는 알킬이며;R 6 is hydrogen or alkyl;

R8, R9, R10 및 R11은 각 경우에 동일하거나 상이하도록 독립적으로 선택되고, 수소, 알킬, 알케닐, 알콕시, 알카노일, 알킬티오, 아릴옥시, 알킬티오알킬, 알킬아릴, 아릴알킬, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 아릴, 알킬술피닐, 알콕시알킬, 알킬술포닐, 아릴티오, 아릴술피닐, 알콕시카르보닐, 아릴술포닐, 아크릴산, 인산, 포스폰산, 할로겐, 니트로, 니트릴, 시아노, 히드록실, 에폭시, 실란, 실록산, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 아미도술포네이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택되고;R 8 , R 9 , R 10 and R 11 are independently selected at each occurrence to be the same or different and are selected from hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkanoyl, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyl, alkylaryl, aryl Alkyl, amino, alkylamino, dialkylamino, aryl, alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, alkylsulfonyl, arylthio, arylsulfinyl, alkoxycarbonyl, arylsulfonyl, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, Nitrile, cyano, hydroxyl, epoxy, silane, siloxane, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, amidosulfonate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane;

R8과 R9, R9와 R10, 및 R10과 R11 중 적어도 하나는 함께, 임의로는 1개 이상의 2가 질소, 황, 셀레늄, 텔루르 또는 산소 원자를 포함할 수 있는 5 또는 6원 방향족 고리를 완성하는 알케닐렌 쇄를 형성한다.At least one of R 8 and R 9 , R 9 and R 10 , and R 10 and R 11 together may optionally contain 5 or 6 members, which may optionally include one or more divalent nitrogen, sulfur, selenium, tellurium or oxygen atoms; To form an alkenylene chain that completes the aromatic ring.

일 실시양태에서, 접합 폴리시클릭 헤테로방향족 단량체는 하기 화학식 Va, Vb, Vc, Vd, Ve, Vf 및 Vg을 갖는다.In one embodiment, the conjugated polycyclic heteroaromatic monomers have the formulas Va, Vb, Vc, Vd, Ve, Vf and Vg.

식 중, In the formula,

Q는 S, Se, Te 또는 NH이고; Q is S, Se, Te or NH;

T는 각 경우에 동일하거나 상이하며, S, NR6, O, SiR6 2, Se, Te 및 PR6으로부터 선택되며;T is the same or different at each occurrence and is selected from S, NR 6 , O, SiR 6 2 , Se, Te and PR 6 ;

R6은 수소 또는 알킬이다.R 6 is hydrogen or alkyl.

접합 폴리시클릭 헤테로방향족 단량체는, 알킬, 헤테로알킬, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택된 기로 추가로 치환될 수 있다. 일 실시양태에서, 치환기는 플루오르화된다. 일 실시양태에서, 치환기는 완전히 플루오르화된다.The conjugated polycyclic heteroaromatic monomers may be further substituted with groups selected from alkyl, heteroalkyl, alcohols, benzyl, carboxylates, ethers, ether carboxylates, ether sulfonates, ester sulfonates and urethanes. In one embodiment, the substituent is fluorinated. In one embodiment, the substituents are fully fluorinated.

일 실시양태에서, 접합 폴리시클릭 헤테로방향족 단량체는 티에노(티오펜)이다. 이러한 단량체는, 예를 들어 문헌 [Macromolecules, 34, 5746-5747 (2001)]; 및 [Macromolecules, 35, 7281-7286 (2002)]에서 논의되었다. 일 실시양태에서, 티에노(티오펜)은 티에노(2,3-b)티오펜, 티에노(3,2-b)티오펜 및 티에노(3,4-b)티오펜으로부터 선택된다. 일 실시양태에서, 티에노(티오펜) 단량체는, 알킬, 헤테로알킬, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택된 1개 이상의 기로 추가로 치환된다. 일 실시양태에서, 치환기는 플루오르화된다. 일 실시양태에서, 치환기는 완전히 플루오르화된다.In one embodiment, the conjugated polycyclic heteroaromatic monomer is thieno (thiophene). Such monomers are described, for example, in Macromolecules, 34, 5746-5747 (2001); And Macromolecules, 35, 7281-7286 (2002). In one embodiment, the thieno (thiophene) is selected from thieno (2,3-b) thiophene, thieno (3,2-b) thiophene and thieno (3,4-b) thiophene. . In one embodiment, the thieno (thiophene) monomer is added with at least one group selected from alkyl, heteroalkyl, alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane. Is replaced by. In one embodiment, the substituent is fluorinated. In one embodiment, the substituents are fully fluorinated.

일 실시양태에서, 신규한 조성물 중의 중합체를 형성하는 데 사용하기 위해 고려되는 폴리시클릭 헤테로방향족 단량체는 하기 화학식 VI을 포함한다. In one embodiment, the polycyclic heteroaromatic monomers contemplated for use to form the polymers in the novel composition include Formula VI below.

식 중,In the formula,

Q는 S, Se, Te 또는 NR6이고;Q is S, Se, Te or NR 6 ;

T는 S, NR6, O, SiR6 2, Se, Te 및 PR6으로부터 선택되며;T is selected from S, NR 6 , O, SiR 6 2 , Se, Te and PR 6 ;

E는 알케닐렌, 아릴렌 및 헤테로아릴렌으로부터 선택되고; E is selected from alkenylene, arylene and heteroarylene;

R6은 수소 또는 알킬이며;R 6 is hydrogen or alkyl;

R12는 각 경우에 동일하거나 상이하고, 수소, 알킬, 알케닐, 알콕시, 알카노일, 알킬티오, 아릴옥시, 알킬티오알킬, 알킬아릴, 아릴알킬, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 아릴, 알킬술피닐, 알콕시알킬, 알킬술포닐, 아릴티오, 아릴술피닐, 알콕시카르보닐, 아릴술포닐, 아크릴산, 인산, 포스폰산, 할로겐, 니트로, 니트릴, 시아노, 히드록실, 에폭시, 실란, 실록산, 알콜, 벤질, 카르복실레이트, 에테르, 에테르 카르복실레이트, 아미도술포네이트, 에테르 술포네이트, 에스테르 술포네이트 및 우레탄으로부터 선택되거나; 또는 2개의 R12기는 함께, 임의로는 1개 이상의 2가 질소, 황, 셀레늄, 텔루르 또는 산소 원자를 포함할 수 있는 3, 4, 5, 6 또는 7원 방향족 또는 지환족 고리를 완성하는 알킬렌 또는 알케닐렌 쇄를 형성할 수 있다.R 12 in each case is the same or different and is hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkanoyl, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyl, alkylaryl, arylalkyl, amino, alkylamino, dialkylamino, aryl, Alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, alkylsulfonyl, arylthio, arylsulfinyl, alkoxycarbonyl, arylsulfonyl, acrylic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, halogen, nitro, nitrile, cyano, hydroxyl, epoxy, silane, siloxane , Alcohol, benzyl, carboxylate, ether, ether carboxylate, amidosulfonate, ether sulfonate, ester sulfonate and urethane; Or two R 12 groups together form an alkylene which together completes a 3, 4, 5, 6 or 7 membered aromatic or cycloaliphatic ring, which may optionally comprise one or more divalent nitrogen, sulfur, selenium, tellurium or oxygen atoms Or alkenylene chains.

일 실시양태에서, 전기 전도성 중합체는 전구체 단량체와 1종 이상의 제2 단량체의 공중합체이다. 공중합체의 요망되는 특성에 불리한 영향을 주지 않는 한 임의의 유형의 제2 단량체를 사용할 수 있다. 일 실시양태에서, 제2 단량체는 단량체 단위의 총 수를 기준으로 중합체의 50% 이하로 포함된다. 일 실시양태에서, 제2 단량체는 단량체 단위의 총 수를 기준으로 30% 이하로 포함된다. 일 실시양태에서, 제2 단량체는 단량체 단위의 총 수를 기준으로 10% 이하로 포함된다.In one embodiment, the electrically conductive polymer is a copolymer of a precursor monomer and at least one second monomer. Any type of second monomer can be used so long as it does not adversely affect the desired properties of the copolymer. In one embodiment, the second monomer comprises up to 50% of the polymer based on the total number of monomer units. In one embodiment, the second monomer is included at 30% or less based on the total number of monomer units. In one embodiment, the second monomer is included at 10% or less based on the total number of monomer units.

제2 단량체 유형의 예로는, 알케닐, 알키닐, 아릴렌 및 헤테로아릴렌이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 제2 단량체의 예로는, 플루오렌, 옥사디아졸, 티아디아졸, 벤조티아디아졸, 페닐렌비닐렌, 페닐렌에티닐렌, 피리딘, 디아진 및 트리아진 (이들 모두 추가로 치환될 수 있음)이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. Examples of the second monomer type include, but are not limited to, alkenyl, alkynyl, arylene and heteroarylene. Examples of second monomers include fluorene, oxadiazole, thiadiazole, benzothiadiazole, phenylenevinylene, phenyleneethynylene, pyridine, diazine and triazine, all of which may be further substituted ), But is not limited to such.

일 실시양태에서, 공중합체는 먼저 A-B-C (식 중, A 및 C는 동일하거나 상이할 수 있는 전구체 단량체를 나타내고, B는 제2 단량체를 나타냄)의 구조를 갖는 중간체 전구체 단량체를 형성함으로써 제조된다. A-B-C 중간체 전구체 단량체는 야마모또(Yamamoto), 스틸레(Stille), 그리냐르(Grignard) 복분해, 스즈끼(Suzuki) 및 네기시(Negishi) 커플링 등의 표준 합성 유기 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 이어서, 중간체 전구체 단량체 단독의, 또는 1종 이상의 추가의 전구체 단량체와의 산화 중합에 의해 공중합체가 형성된다.In one embodiment, the copolymer is prepared by first forming an intermediate precursor monomer having a structure of A-B-C, wherein A and C represent precursor monomers, which may be the same or different, and B represents a second monomer. A-B-C intermediate precursor monomers can be prepared using standard synthetic organic techniques, such as Yamamoto, Stille, Grignard metathesis, Suzuki and Negishi coupling. The copolymer is then formed by oxidative polymerization of the intermediate precursor monomers alone or with one or more additional precursor monomers.

일 실시양태에서, 전기 전도성 중합체는 2종 이상의 전구체 단량체의 공중합체이다. 일 실시양태에서, 전구체 단량체는 티오펜, 셀레노펜, 텔루로펜, 피롤, 아닐린 및 폴리시클릭 방향족 화합물로부터 선택된다.In one embodiment, the electrically conductive polymer is a copolymer of two or more precursor monomers. In one embodiment, the precursor monomer is selected from thiophene, selenophene, tellurophene, pyrrole, aniline and polycyclic aromatic compounds.

b. 플루오르화 산 중합체b. Fluorinated Acid Polymer

플루오르화 산 중합체는 플루오르화되고 산성 양성자를 갖는 산성 기를 갖는 임의의 중합체일 수 있다. 상기 용어는 부분적으로 및 완전히 플루오르화된 물질을 포함한다. 일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 고도로 플루오르화된다. 용어 "고도로 플루오르화된"은 탄소에 결합된 이용가능한 수소 중 50% 이상이 플루오르로 치환된 것을 의미한다. 산성 기는 이온화가능한 양성자를 공급한다. 일 실시양태에서는, 산성 양성자의 pKa가 3 미만이다. 일 실시양태에서는, 산성 양성자의 pKa가 0 미만이다. 일 실시양태에서는, 산성 양성자의 pKa가 -5 미만이다. 산성 기는 중합체 주쇄에 직접 결합될 수 있거나, 또는 중합체 주쇄 상의 측쇄에 결합될 수 있다. 산성 기의 예로는, 카르복실산기, 술폰산기, 술폰이미드기, 인산기, 포스폰산기, 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 산성 기는 모두 동일할 수 있거나, 또는 중합체는 1종 초과의 산성 기를 가질 수 있다.The fluorinated acid polymer may be any polymer that is fluorinated and has acidic groups with acidic protons. The term includes partially and fully fluorinated materials. In one embodiment, the fluorinated acid polymer is highly fluorinated. The term "highly fluorinated" means that at least 50% of the available hydrogens bonded to carbon are substituted with fluorine. Acidic groups supply ionizable protons. In one embodiment, the pKa of the acidic protons is less than 3. In one embodiment, the pKa of the acidic protons is less than zero. In one embodiment, the pKa of the acidic protons is less than -5. The acidic groups can be bonded directly to the polymer backbone or can be linked to side chains on the polymer backbone. Examples of acidic groups include, but are not limited to, carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, sulfonimide groups, phosphoric acid groups, phosphonic acid groups, and combinations thereof. The acidic groups may all be the same, or the polymer may have more than one acidic group.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 수용성이다. 일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 물 중에서 분산성이다. In one embodiment, the fluorinated acid polymer is water soluble. In one embodiment, the fluorinated acid polymer is dispersible in water.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 유기 용매 습윤성이다. 용어 "유기 용매 습윤성"은 필름으로 형성될 경우 유기 용매에 의해 습윤성인 물질을 지칭한다. 일 실시양태에서, 습윤성 물질은 40°이하의 접촉각으로 페닐헥산에 의해 습윤성인 필름을 형성한다. 본원에서 사용되는 용어 "접촉각"은 도 1에 나타낸 각도 Φ를 의미하도록 의도된다. 액체 매질의 액적의 경우, 각도 Φ는 표면의 평면과 표면에 대한 액적의 외부 가장자리로부터의 선의 교차점에 의해 형성된다. 또한, 각도 Φ는, 적용 후 액적이 표면 상에서 평형 위치에 도달한 후에 측정된다 (즉, "정적 접촉각"). 유기 용매 습윤성 플루오르화 중합체 산의 필름은 표면 역할을 한다. 일 실시양태에서는, 접촉각이 35°이하이다. 일 실시양태에서는, 접촉각이 30°이하이다. 접촉각을 측정하는 방법은 공지되어 있다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer is organic solvent wettable. The term "organic solvent wettability" refers to a material that is wettable by an organic solvent when formed into a film. In one embodiment, the wettable material forms a wettable film with phenylhexane at a contact angle of 40 ° or less. The term "contact angle" as used herein is intended to mean the angle Φ shown in FIG. 1. In the case of droplets of liquid medium, the angle Φ is formed by the intersection of the line from the plane of the surface and the outer edge of the droplet to the surface. In addition, the angle Φ is measured after the droplet reaches the equilibrium position on the surface (ie, the "static contact angle"). The film of organic solvent wettable fluorinated polymer acid serves as a surface. In one embodiment, the contact angle is 35 degrees or less. In one embodiment, the contact angle is no greater than 30 °. Methods of measuring contact angles are known.

일 실시양태에서, 중합체 주쇄는 플루오르화된다. 적합한 중합체 주쇄의 예로는, 폴리올레핀, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아라미드, 폴리아크릴아미드, 폴리스티렌, 및 이들의 공중합체가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 일 실시양태에서, 중합체 주쇄는 고도로 플루오르화된다. 일 실시양태에서, 중합체 주쇄는 완전히 플루오르화된다.In one embodiment, the polymer backbone is fluorinated. Examples of suitable polymer backbones include, but are not limited to, polyolefins, polyacrylates, polymethacrylates, polyimides, polyamides, polyaramids, polyacrylamides, polystyrenes, and copolymers thereof. In one embodiment, the polymer backbone is highly fluorinated. In one embodiment, the polymer backbone is fully fluorinated.

일 실시양태에서, 산성 기는 술폰산기 또는 술폰이미드기이다. 술폰이미드기는 하기 화학식을 갖는다.In one embodiment, the acidic group is a sulfonic acid group or a sulfonimide group. The sulfonimide group has the following formula.

-SO2-NH-SO2-R-SO 2 -NH-SO 2 -R

식 중, R은 알킬기이다.In the formula, R is an alkyl group.

일 실시양태에서, 산성 기는 플루오르화 측쇄 상에 존재한다. 일 실시양태에서, 플루오르화 측쇄는 알킬기, 알콕시기, 아미도기, 에테르기, 및 이들의 조합으로부터 선택된다.In one embodiment, the acidic group is present on the fluorinated side chain. In one embodiment, the fluorinated side chain is selected from alkyl groups, alkoxy groups, amido groups, ether groups, and combinations thereof.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 펜던트 플루오르화 에테르 술포네이트, 플루오르화 에스테르 술포네이트, 또는 플루오르화 에테르 술폰이미드기를 갖는 플루오르화 올레핀 주쇄를 갖는다. 일 실시양태에서는, 중합체가 1,1-디플루오로에틸렌과 2-(1,1-디플루오로-2-(트리플루오로메틸)알릴옥시)-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술폰산의 공중합체이다. 일 실시양태에서는, 중합체가 에틸렌과 2-(2-(1,2,2-트리플루오로비닐옥시)-1,1,2,3,3,3-헥사플루오로프로폭시)-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술폰산의 공중합체이다. 이들 공중합체는 상응하는 술포닐 플루오라이드 중합체로서 제조될 수 있고, 이어서 이는 술폰산 형태로 전환될 수 있다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer has a fluorinated olefin backbone with pendant fluorinated ether sulfonate, fluorinated ester sulfonate, or fluorinated ether sulfonimide groups. In one embodiment, the polymer is 1,1-difluoroethylene and 2- (1,1-difluoro-2- (trifluoromethyl) allyloxy) -1,1,2,2-tetrafluoro It is a copolymer of ethanesulfonic acid. In one embodiment, the polymer is ethylene and 2- (2- (1,2,2-trifluorovinyloxy) -1,1,2,3,3,3-hexafluoropropoxy) -1,1 And a copolymer of 2,2-tetrafluoroethanesulfonic acid. These copolymers can be prepared as the corresponding sulfonyl fluoride polymers, which can then be converted to the sulfonic acid form.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 플루오르화된, 또한 부분적으로 술폰화된 폴리(아릴렌 에테르 술폰)의 단독중합체 또는 공중합체이다. 상기 공중합체는 블록 공중합체일 수 있다. 공단량체의 예로는, 부타디엔, 부틸렌, 이소부틸렌, 스티렌, 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer is a homopolymer or copolymer of fluorinated and partially sulfonated poly (arylene ether sulfone). The copolymer may be a block copolymer. Examples of comonomers include, but are not limited to, butadiene, butylene, isobutylene, styrene, and combinations thereof.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 하기 화학식 VII을 갖는 단량체의 단독중합체 또는 공중합체이다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer is a homopolymer or copolymer of monomers having the general formula (VII):

식 중, In the formula,

b는 1 내지 5의 정수이고, b is an integer from 1 to 5,

R13은 OH 또는 NHR14이며,R 13 is OH or NHR 14 ,

R14는 알킬, 플루오로알킬, 술포닐알킬, 또는 술포닐플루오로알킬이다.R 14 is alkyl, fluoroalkyl, sulfonylalkyl, or sulfonylfluoroalkyl.

일 실시양태에서, 단량체는 하기에 나타낸 "SFS" 또는 "SFSI"이다.In one embodiment, the monomer is "SFS" or "SFSI" shown below.

중합 후, 중합체는 산 형태로 전환될 수 있다.After polymerization, the polymer can be converted to the acid form.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 산성 기를 갖는 트리플루오로스티렌의 단독중합체 또는 공중합체이다. 일 실시양태에서, 트리플루오로스티렌 단량체는 하기 화학식 VIII을 갖는다. In one embodiment, the fluorinated acid polymer is a homopolymer or copolymer of trifluorostyrene having acidic groups. In one embodiment, the trifluorostyrene monomer has the formula VIII.

식 중,In the formula,

W는 (CF2)b, O(CF2)b, S(CF2)b, (CF2)bO(CF2)b로부터 선택되고,W is selected from (CF 2 ) b , O (CF 2 ) b , S (CF 2 ) b , (CF 2 ) b O (CF 2 ) b ,

b는 독립적으로 1 내지 5의 정수이며,b is independently an integer of 1 to 5,

R13은 OH 또는 NHR14이고,R 13 is OH or NHR 14 ,

R14는 알킬, 플루오로알킬, 술포닐알킬, 또는 술포닐플루오로알킬이다.R 14 is alkyl, fluoroalkyl, sulfonylalkyl, or sulfonylfluoroalkyl.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 하기 화학식 IX를 갖는 술폰이미드 중합체이다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer is a sulfonimide polymer having Formula (IX)

식 중, In the formula,

Rf는 플루오르화 알킬렌, 플루오르화 헤테로알킬렌, 플루오르화 아릴렌 및 플루오르화 헤테로아릴렌으로부터 선택되고;R f is selected from fluorinated alkylene, fluorinated heteroalkylene, fluorinated arylene and fluorinated heteroarylene;

n은 4 이상이다.n is 4 or more.

화학식 IX의 일 실시양태에서, Rf는 퍼플루오로알킬기이다. 일 실시양태에서, Rf는 퍼플루오로부틸기이다. 일 실시양태에서, Rf는 에테르 산소를 함유한다. 일 실시양태에서, n은 10 초과이다.In one embodiment of formula IX, R f is a perfluoroalkyl group. In one embodiment, R f is a perfluorobutyl group. In one embodiment, R f contains ether oxygen. In one embodiment n is greater than 10.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 플루오르화 중합체 주쇄 및 하기 화학식 X을 갖는 측쇄를 포함한다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer comprises a fluorinated polymer backbone and a side chain having Formula X:

식 중,In the formula,

R15는 플루오르화 알킬렌기 또는 플루오르화 헤테로알킬렌기이고;R 15 is a fluorinated alkylene group or a fluorinated heteroalkylene group;

R16은 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 아릴기이며;R 16 is a fluorinated alkyl or fluorinated aryl group;

a는 0 또는 1 내지 4의 정수이다.a is 0 or an integer of 1 to 4;

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 하기 화학식 XI을 갖는다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer has the formula (XI):

식 중,In the formula,

R16은 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 아릴기이고;R 16 is a fluorinated alkyl or fluorinated aryl group;

c는 독립적으로 0 또는 1 내지 3의 정수이며;c is independently 0 or an integer from 1 to 3;

n은 4 이상이다.n is 4 or more.

플루오르화 산 중합체의 합성은, 예를 들어, 문헌 [A. Feiring et al., J. Fluorine Chemistry 2000, 105, 129-135]; [A. Feiring et al., Macromolecules 2000, 33, 9262-9271]; [D. D. Desmarteau, J. Fluorine Chem. 1995, 72, 203-208]; [A. J. Appleby et al., J. Electrochem. Soc. 1993, 140(1), 109-111]; 및 미국 특허 제5,463,005호 (Desmarteau)에 기재되어 있다.Synthesis of fluorinated acid polymers is described, for example, in A. Feiring et al., J. Fluorine Chemistry 2000, 105, 129-135; [A. Feiring et al., Macromolecules 2000, 33, 9262-9271; [D. D. Desmarteau, J. Fluorine Chem. 1995, 72, 203-208; [A. J. Appleby et al., J. Electrochem. Soc. 1993, 140 (1), 109-111; And US Pat. No. 5,463,005 to Desmarteau.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 하기 화학식 XII를 갖는 에틸렌계 불포화 화합물로부터 유도된 하나 이상의 반복 단위를 포함한다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer comprises one or more repeat units derived from ethylenically unsaturated compounds having the formula XII:

식 중,In the formula,

d는 0, 1, 또는 2이고;d is 0, 1, or 2;

R17 내지 R20은 독립적으로 H, 할로겐, 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시, Y, C(Rf')(Rf')OR21, R4Y 또는 OR4Y이며;R 17 to R 20 are independently H, halogen, alkyl or alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, Y, C (R f ') (R f ') OR 21 , R 4 Y or OR 4 Y;

Y는 COE2, SO2E2, 또는 술폰이미드이고;Y is COE 2 , SO 2 E 2 , or sulfonimide;

R21은 수소 또는 산 불안정성 보호기이며;R 21 is hydrogen or an acid labile protecting group;

Rf'은 각 경우에 동일하거나 상이하고, 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 플루오로알킬기이거나, 또는 함께 (CF2)e (여기서, e는 2 내지 10임)이고;R f ′ is the same or different at each occurrence and is a fluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or together is (CF 2 ) e , wherein e is 2 to 10;

R4는 알킬렌기이며;R 4 is an alkylene group;

E2는 OH, 할로겐, 또는 OR5이고;E 2 is OH, halogen, or OR 5 ;

R5는 알킬기이되;R 5 is an alkyl group;

단, R17 내지 R20 중 적어도 하나는 Y, R4Y 또는 OR4Y이다.Provided that at least one of R 17 to R 20 is Y, R 4 Y or OR 4 Y.

R4, R5, 및 R17 내지 R20은 임의로는 할로겐 또는 에테르 산소로 치환될 수 있다.R 4 , R 5 , and R 17 to R 20 may be optionally substituted with halogen or ether oxygen.

본 발명의 범위 내에 있는 화학식 XII의 대표적 단량체의 일부 비제한적인 예를 하기에 나타내었다. Some non-limiting examples of representative monomers of formula (XII) within the scope of the present invention are shown below.

식 중, R21은 3급 양이온을 형성하거나 또는 이로 재배열될 수 있는 기, 보다 전형적으로는 1개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 가장 전형적으로는 t-부틸이다.Wherein R 21 is a group capable of forming or rearranged to a tertiary cation, more typically an alkyl group having from 1 to 20 carbon atoms, most typically t-butyl.

d가 0인 화학식 XII의 화합물 (화학식 XII-a)은 하기 반응식에 나타낸 바와 같이 쿼드리시클란 (테트라시클로[2.2.1.02,603,5]헵탄)과 하기 화학식 XIII의 불포화 화합물의 시클로첨가 반응에 의해 제조할 수 있다.Compound of formula (XII) wherein d is 0 (Formula XII-a) is a cyclo of tetracyclane (tetracyclo [2.2.1.0 2,6 0 3,5 ] heptane) and an unsaturated compound of formula XIII as shown in the following scheme It can manufacture by addition reaction.

상기 반응은 약 0℃ 내지 약 200℃, 보다 전형적으로는 약 30℃ 내지 약 150℃ 범위의 온도에서 디에틸 에테르 등의 불활성 용매의 부재 또는 존재 하에 수행할 수 있다. 1종 이상의 시약 또는 용매의 비점 이상에서 수행되는 반응의 경우, 휘발성 성분의 손실을 피하기 위해 전형적으로 닫힌 반응기를 사용한다. d가 보다 높은 값 (즉, d = 1 또는 2)인 화학식 XII의 화합물은 당업계에 공지된 바와 같이, 시클로펜타디엔과 d가 0인 화학식 XII의 화합물의 반응에 의해 제조할 수 있다.The reaction can be carried out in the absence or presence of an inert solvent such as diethyl ether at temperatures ranging from about 0 ° C. to about 200 ° C., more typically from about 30 ° C. to about 150 ° C. For reactions carried out above the boiling point of one or more reagents or solvents, a closed reactor is typically used to avoid loss of volatile components. Compounds of formula (XII), wherein d is a higher value (ie, d = 1 or 2), can be prepared by reaction of cyclopentadiene and compounds of formula (XII) in which d is 0, as is known in the art.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 또한, 에틸렌계 불포화 탄소에 결합된 1개 이상의 플루오르 원자를 함유하는 1종 이상의 에틸렌계 불포화 화합물로부터 유도된 반복 단위를 포함한다. 플루오로올레핀은 2개 내지 20개의 탄소 원자를 포함한다. 대표적 플루오로올레핀으로는, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 비닐 플루오라이드, 퍼플루오로-(2,2-디메틸-1,3-디옥솔), 퍼플루오로-(2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란), CF2=CFO(CF2)tCF=CF2 (여기서, t는 1 또는 2임), 및 Rf"OCF=CF2 (여기서, Rf"는 1개 내지 약 10개의 탄소 원자를 갖는 포화 플루오로알킬기임)가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 일 실시양태에서, 공단량체는 테트라플루오로에틸렌이다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer also includes repeating units derived from one or more ethylenically unsaturated compounds containing one or more fluorine atoms bonded to ethylenically unsaturated carbons. Fluoroolefins contain 2 to 20 carbon atoms. Representative fluoroolefins include tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, chlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride, vinyl fluoride, perfluoro- (2,2-dimethyl-1,3-dioxole) , Perfluoro- (2-methylene-4-methyl-1,3-dioxolane), CF 2 = CFO (CF 2 ) t CF = CF 2 , where t is 1 or 2, and R f " OCF = CF 2 , wherein R f ″ is a saturated fluoroalkyl group having from 1 to about 10 carbon atoms. In one embodiment, the comonomer is tetrafluoroethylene.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 실록산 술폰산을 포함하는 펜던트기를 갖는 중합체 주쇄를 포함한다. 일 실시양태에서, 실록산 펜던트기는 하기 화학식을 갖는다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer comprises a polymer backbone having pendant groups comprising siloxane sulfonic acid. In one embodiment, the siloxane pendant group has the formula:

식 중, In the formula,

a는 1 내지 b이고;a is 1 to b;

b는 1 내지 3이며;b is 1 to 3;

R22는 알킬, 아릴, 및 아릴알킬로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 비가수분해성 기이고;R 22 is a non-hydrolyzable group independently selected from the group consisting of alkyl, aryl, and arylalkyl;

R23은 1개 이상의 에테르 산소 원자로 치환될 수 있는 2자리 알킬렌 라디칼이되, 단 R23은 Si와 Rf 사이에 선형으로 배치된 2개 이상의 탄소 원자를 가지며;R 23 is a bidentate alkylene radical which may be substituted with one or more ether oxygen atoms, provided that R 23 has two or more carbon atoms linearly disposed between Si and R f ;

Rf는 1개 이상의 에테르 산소 원자로 치환될 수 있는 퍼플루오로알킬렌 라디칼이다.R f is a perfluoroalkylene radical which may be substituted with one or more ether oxygen atoms.

일 실시양태에서, 펜던트 실록산기를 갖는 플루오르화 산 중합체는 플루오르화 주쇄를 갖는다. 일 실시양태에서, 주쇄는 퍼플루오르화된다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer having pendant siloxane groups has a fluorinated backbone. In one embodiment, the backbone is perfluorinated.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 플루오르화 주쇄 및 하기 화학식 XIV로 표시되는 펜던트기를 갖는다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer has a fluorinated backbone and pendant groups represented by the general formula (XIV) below.

식 중, Rf 2는 F, 또는 1개 이상의 에테르 산소 원자로 치환되거나 비치환된 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로알킬 라디칼이고, h = 0 또는 1이며, i = 0 내지 3이고, g = 0 또는 1이다.Wherein R f 2 is F, or a perfluoroalkyl radical having 1 to 10 carbon atoms unsubstituted or substituted with one or more ether oxygen atoms, h = 0 or 1, i = 0-3 , g = 0 or 1.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 하기 화학식 XV를 갖는다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer has the general formula (XV).

식 중, j ≥ 0, k ≥ 0 및 4 ≤ (j + k) ≤ 199이고, Q1 및 Q2는 F 또는 H이며, Rf 2는 F, 또는 1개 이상의 에테르 산소 원자로 치환되거나 비치환된 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로알킬 라디칼이고, h = 0 또는 1이며, i = 0 내지 3이고, g = 0 또는 1이다.Wherein j ≥ 0, k ≥ 0 and 4 ≤ (j + k) ≤ 199, Q 1 and Q 2 are F or H, and R f 2 is unsubstituted or substituted with F, or one or more ether oxygen atoms Perfluoroalkyl radical having 1 to 10 carbon atoms, h = 0 or 1, i = 0-3, and g = 0 or 1.

일 실시양태에서는, Rf 2가 -CF3이고, g = 1이고, h = 1이며, i = 1이다. 일 실시양태에서, 펜던트기는 3 내지 10 mol%의 농도로 존재한다.In one embodiment, R f 2 is -CF 3 , g = 1, h = 1, i = 1. In one embodiment, the pendant group is present at a concentration of 3 to 10 mol%.

일 실시양태에서, Q1은 H이고, k ≥ 0이며, Q2는 F이고, 이는 미국 특허 제3,282,875호 (Connolly et al.)의 교시에 따라 합성할 수 있다. 또다른 실시양태에서, Q1은 H이고, Q2는 H이며, g = 0이고, Rf 2는 F이며, h = 1이고, i = 1이며, 이는 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제60/105,662호의 교시에 따라 합성할 수 있다. 또다른 실시양태는 WO 9831716 (A1) (Drysdale et al.) 및 동시 계류 중인 미국 특허 출원 WO 99/52954 (A1), 및 제60/176,881호 (Choi et al.)에서의 다양한 교시에 따라 합성할 수 있다.In one embodiment, Q 1 is H, k ≧ 0, Q 2 is F, which may be synthesized according to the teachings of US Pat. No. 3,282,875 (Connolly et al.). In another embodiment, Q 1 is H, Q 2 is H, g = 0, R f 2 is F, h = 1, i = 1, which is co-pending US Patent Application 60 / Synthesis in accordance with the teachings of 105,662. Another embodiment is synthesized according to various teachings in WO 9831716 (A1) (Drysdale et al.) And co-pending US patent application WO 99/52954 (A1), and 60 / 176,881 (Choi et al.). can do.

일 실시양태에서, 플루오르화 산 중합체는 콜로이드 형성 중합체 산이다. 본원에서 사용되는 용어 "콜로이드 형성"은 물 중에서 불용성이고, 수성 매질에 분산될 경우 콜로이드를 형성하는 물질을 지칭한다. 콜로이드 형성 중합체 산의 분자량은 전형적으로 약 10,000 내지 약 4,000,000의 범위이다. 일 실시양태에서, 중합체 산의 분자량은 약 100,000 내지 약 2,000,000이다. 콜로이드 입도는 전형적으로 2 나노미터 (nm) 내지 약 140 nm의 범위이다. 일 실시양태에서, 콜로이드의 입도는 2 nm 내지 약 30 nm이다. 산성 양성자를 갖는 임의의 콜로이드 형성 중합체 물질을 사용할 수 있다. 일 실시양태에서, 콜로이드 형성 플루오르화 중합체 산은 카르복실기, 술폰산기, 및 술폰이미드기로부터 선택된 산성 기를 갖는다. 일 실시양태에서, 콜로이드 형성 플루오르화 중합체 산은 중합체 술폰산이다. 일 실시양태에서, 콜로이드 형성 중합체 술폰산은 퍼플루오르화된다. 일 실시양태에서, 콜로이드 형성 중합체 술폰산은 퍼플루오로알킬렌술폰산이다.In one embodiment, the fluorinated acid polymer is a colloid forming polymer acid. As used herein, the term “colloid formation” refers to a substance that is insoluble in water and forms a colloid when dispersed in an aqueous medium. The molecular weight of the colloid forming polymer acid typically ranges from about 10,000 to about 4,000,000. In one embodiment, the molecular weight of the polymeric acid is about 100,000 to about 2,000,000. Colloidal particle size typically ranges from 2 nanometers (nm) to about 140 nm. In one embodiment, the colloid has a particle size of 2 nm to about 30 nm. Any colloid forming polymeric material with acidic protons can be used. In one embodiment, the colloid forming fluorinated polymer acid has an acidic group selected from carboxyl groups, sulfonic acid groups, and sulfonimide groups. In one embodiment, the colloid forming fluorinated polymeric acid is polymeric sulfonic acid. In one embodiment, the colloid forming polymer sulfonic acid is perfluorinated. In one embodiment, the colloid forming polymer sulfonic acid is perfluoroalkylenesulfonic acid.

일 실시양태에서, 콜로이드 형성 중합체 산은 고도로 플루오르화된 술폰산 중합체 ("FSA 중합체")이다. "고도로 플루오르화"는 중합체 내 할로겐 및 수소 원자의 총 수의 약 50% 이상, 일 실시양태에서는 약 75% 이상, 또다른 실시양태에서 약 90% 이상이 플루오르 원자인 것을 의미한다. 일 실시양태에서, 중합체는 퍼플루오르화된다. 용어 "술포네이트 관능기"는 술폰산기 또는 술폰산기의 염, 일 실시양태에서는 알칼리 금속 또는 암모늄염을 지칭한다. 관능기는 화학식 -SO3E5로 표시되며, 여기서 E5는 또한 "반대이온"으로서 공지된 양이온이다. E5는 H, Li, Na, K 또는 N(R1)(R2)(R3)(R4)일 수 있고, R1, R2, R3 및 R4는 동일하거나 상이하고, 일 실시양태에서는 H, CH3 또는 C2H5이다. 또다른 실시양태에서, E5는 H이고, 이 경우 중합체는 "산 형태"로 존재한다고 언급된다. E5는 또한 Ca++, 및 Al+++ 등의 이온으로 표시되는 바와 같이 다가일 수 있다. 일반적으로 Mx+로 표시되는 다가 반대이온의 경우, 반대이온 당 술포네이트 관능기의 수는 원자가 "x"와 동등하다는 것은 당업자에게 명백하다.In one embodiment, the colloid forming polymer acid is a highly fluorinated sulfonic acid polymer ("FSA polymer"). "Highly fluorinated" means that at least about 50% of the total number of halogen and hydrogen atoms in the polymer, at least about 75% in one embodiment, and at least about 90% in another embodiment are fluorine atoms. In one embodiment, the polymer is perfluorinated. The term “sulfonate functional group” refers to a sulfonic acid group or a salt of a sulfonic acid group, in one embodiment an alkali metal or ammonium salt. The functional group is represented by the formula -SO 3 E 5 , wherein E 5 is also a cation known as "counter ion". E 5 can be H, Li, Na, K or N (R 1 ) (R 2 ) (R 3 ) (R 4 ), and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different, and In an embodiment, H, CH 3 or C 2 H 5 . In another embodiment, E 5 is H, in which case the polymer is said to be in "acid form". E 5 may also be multivalent, as represented by ions such as Ca ++ , and Al +++ . In the case of polyvalent counterions, generally represented by M x + , it is apparent to those skilled in the art that the number of sulfonate functional groups per counterion is equivalent to the valence “x”.

일 실시양태에서, FSA 중합체는 양이온 교환기를 갖는, 주쇄에 결합된 반복되는 측쇄를 갖는 중합체 주쇄를 포함한다. 중합체는 단독중합체 또는 2종 이상의 단량체의 공중합체를 포함한다. 공중합체는 전형적으로 비관능성 단량체 및 양이온 교환기 또는 그의 전구체, 예를 들어 술포닐 플루오라이드기 (-SO2F) (이는 이어서 술포네이트 관능기로 가수분해될 수 있음)를 갖는 제2 단량체로부터 형성된다. 예를 들어, 제1 플루오르화 비닐 단량체와 술포닐 플루오라이드기 (-SO2F)를 갖는 제2 플루오르화 비닐 단량체를 함께 갖는 공중합체를 사용할 수 있다. 가능한 제1 단량체는 테트라플루오로에틸렌 (TFE), 헥사플루오로프로필렌, 비닐 플루오라이드, 비닐리덴 플루오라이드, 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로(알킬 비닐 에테르), 및 이들의 조합을 포함한다. TFE가 바람직한 제1 단량체이다.In one embodiment, the FSA polymer comprises a polymer backbone having a repeating side chain bonded to the backbone, having a cation exchange group. Polymers include homopolymers or copolymers of two or more monomers. Copolymers are typically formed from nonfunctional monomers and second monomers having cation exchange groups or precursors thereof, such as sulfonyl fluoride groups (-SO 2 F), which can then be hydrolyzed to sulfonate functional groups . For example, a copolymer having both a first vinyl fluoride monomer and a second vinyl fluoride monomer having a sulfonyl fluoride group (-SO 2 F) can be used. Possible first monomers are tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoro (alkyl vinyl ether), and their Combinations. TFE is the preferred first monomer.

다른 실시양태에서, 가능한 제2 단량체는 술포네이트 관능기 또는 중합체에 요망되는 측쇄를 제공할 수 있는 전구체 기를 갖는 플루오르화 비닐 에테르를 포함한다. 요망되는 경우, 에틸렌, 프로필렌 및 R-CH=CH2 (여기서, R은 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오르화 알킬기임)를 포함한 추가의 단량체가 이들 중합체 내에 혼입될 수 있다. 중합체는 본원에서 랜덤 공중합체로서 언급되는 유형의 중합체, 즉 중합체 쇄를 따르는 단량체 단위의 분포가 공단량체의 상대적 농도 및 상대적 반응성에 따르도록 공단량체의 상대적 농도가 가능한 한 일정하게 유지되는 중합에 의해 제조된 공중합체일 수 있다. 중합 과정에서 단량체의 상대적 농도를 변화시켜 제조한 보다 덜 랜덤한 공중합체를 사용할 수도 있다. 유럽 특허 출원 제1 026 152 A1호에 개시된 바와 같이, 블록 공중합체라고 불리는 유형의 중합체를 사용할 수도 있다.In other embodiments, possible second monomers include vinyl fluoride ethers having sulfonate functional groups or precursor groups that can provide the desired side chains to the polymer. If desired, additional monomers may be incorporated into these polymers, including ethylene, propylene and R—CH═CH 2 , where R is a perfluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Polymers are polymers of the type referred to herein as random copolymers, i.e. by polymerization in which the relative concentration of comonomers is kept as constant as possible so that the distribution of monomer units along the polymer chain depends on the relative concentration and relative reactivity of the comonomers. It may be a copolymer prepared. It is also possible to use less random copolymers prepared by varying the relative concentrations of monomers during the polymerization. As disclosed in EP 1 026 152 A1, polymers of the type called block copolymers can also be used.

일 실시양태에서, 본 발명에 사용하기 위한 FSA 중합체는 고도로 플루오르화된, 일 실시양태에서는 퍼플루오르화 탄소 주쇄 및 하기 화학식으로 표시되는 측쇄를 포함한다.In one embodiment, the FSA polymer for use in the present invention comprises a highly fluorinated, in one embodiment perfluorinated carbon backbone and a side chain represented by the formula:

식 중, Rf 3 및 Rf 4는 F, Cl 또는 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오르화 알킬기로부터 독립적으로 선택되고, a = 0, 1 또는 2이며, E5는 H, Li, Na, K 또는 N(R1)(R2)(R3)(R4)이고, R1, R2, R3 및 R4는 동일하거나 상이하며, 일 실시양태에서는 H, CH3 또는 C2H5이다. 또다른 실시양태에서 E5는 H이다. 상기에 언급된 바와 같이, E5는 다가일 수도 있다.Wherein R f 3 and R f 4 are independently selected from F, Cl or a perfluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a = 0, 1 or 2, and E 5 is H, Li, Na, K or N (R1) (R2) (R3) (R4), R1, R2, R3 and R4 are the same or different and in one embodiment are H, CH 3 or C 2 H 5 . In another embodiment E 5 is H. As mentioned above, E 5 may be multivalent.

일 실시양태에서, FSA 중합체는, 예를 들어, 미국 특허 제3,282,875호, 동 제4,358,545호 및 동 제4,940,525호에 개시된 중합체를 포함한다. 바람직한 FSA 중합체의 일례는 퍼플루오로카본 주쇄 및 하기 화학식으로 표시되는 측쇄를 포함한다.In one embodiment, FSA polymers include the polymers disclosed, for example, in US Pat. Nos. 3,282,875, 4,358,545, and 4,940,525. Examples of preferred FSA polymers include perfluorocarbon backbones and side chains represented by the formula:

식 중, X는 상기에 정의된 바와 같다.In the formula, X is as defined above.

이러한 유형의 FSA 중합체는 미국 특허 제3,282,875호에 개시되어 있고, 이는 테트라플루오로에틸렌 (TFE)과 퍼플루오르화 비닐 에테르 CF2=CF-O-CF2CF(CF3)-O-CF2CF2SO2F, 퍼플루오로(3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐술포닐 플루오라이드) (PDMOF)를 공중합하고, 이어서 술포닐 플루오라이드기의 가수분해에 의해 술포네이트기로 전환시키고 이들을 요망되는 이온 형태로 전환시키기 위해 필요에 따라 이온 교환시킴으로써 제조할 수 있다. 미국 특허 제4,358,545호 및 동 제4,940,525호에 개시된 유형의 중합체의 일례는 측쇄 -0-CF2CF2SO3E5 (여기서, E5는 상기에 정의된 바와 같음)를 갖는다. 상기 중합체는 테트라플루오로에틸렌 (TFE)과 퍼플루오르화 비닐 에테르 CF2=CF-O-CF2CF2SO2F, 퍼플루오로(3-옥사-4-펜텐술포닐 플루오라이드) (POPF)를 공중합한 후, 가수분해하고, 필요에 따라 추가로 이온 교환시킴으로써 제조할 수 있다.FSA polymers of this type are disclosed in US Pat. No. 3,282,875, which discloses tetrafluoroethylene (TFE) and perfluorinated vinyl ether CF 2 = CF-O-CF 2 CF (CF 3 ) -O-CF 2 CF Copolymerize 2 SO 2 F, perfluoro (3,6-dioxa-4-methyl-7-octensulfonyl fluoride) (PDMOF), and then convert to sulfonate groups by hydrolysis of sulfonyl fluoride groups And ion exchange as needed to convert them to the desired ionic form. One example of a polymer of the type disclosed in US Pat. Nos. 4,358,545 and 4,940,525 has side chain —0-CF 2 CF 2 SO 3 E 5 , wherein E 5 is as defined above. The polymer is tetrafluoroethylene (TFE) and perfluorinated vinyl ether CF 2 = CF-O-CF 2 CF 2 SO 2 F, perfluoro (3-oxa-4-pentenesulfonyl fluoride) (POPF) After copolymerizing, it can be manufactured by hydrolyzing and further ion-exchanging as needed.

일 실시양태에서, 본 발명에 사용하기 위한 FSA 중합체의 이온 교환 비율은 전형적으로 약 33 미만이다. 이러한 용도에서, "이온 교환 비율" 또는 "IXR"은 양이온 교환기에 대한 중합체 주쇄 내의 탄소 원자의 수로서 정의된다. 약 33 미만의 범위 내에서, IXR은 특정 용도를 위해 요망되는 바에 따라 변경할 수 있다. 일 실시양태에서, IXR은 약 3 내지 약 33이고, 또다른 실시양태에서는 약 8 내지 약 23이다.In one embodiment, the ion exchange rate of the FSA polymer for use in the present invention is typically less than about 33. In this use, "ion exchange rate" or "IXR" is defined as the number of carbon atoms in the polymer backbone for the cation exchange group. Within the range of less than about 33, the IXR can be modified as desired for the particular use. In one embodiment, the IXR is about 3 to about 33, and in another embodiment about 8 to about 23.

중합체의 양이온 교환능은 흔히 등가 중량 (EW)으로 표현된다. 이러한 용도를 위해, 등가 중량 (EW)은 수산화나트륨 1 당량을 중화시키기 위해 요구되는 산 형태의 중합체의 중량으로 정의된다. 중합체가 퍼플루오로카본 주쇄를 갖고 측쇄가 -O-CF2-CF(CF3)-O-CF2-CF2-SO3H (또는 이들의 염)인 술포네이트 중합체의 경우, 약 8 내지 약 23의 IXR에 상응하는 등가 중량 범위는 약 750 EW 내지 약 1500 EW이다. 상기 중합체에 대한 IXR은 수학식: 50 IXR + 344 = EW를 이용하여 등가 중량과 연관시킬 수 있다. 동일한 IXR 범위가 미국 특허 제4,358,545호 및 동 제4,940,525호에 개시된 술포네이트 중합체, 예를 들어, 측쇄 -0-CF2CF2SO3H (또는 이들의 염)을 갖는 중합체에 대해 이용되지만, 양이온 교환기를 함유하는 단량체 단위의 보다 낮은 분자량으로 인해 등가 중량은 다소 더 낮다. 약 8 내지 약 23의 바람직한 IXR 범위에 대해, 상응하는 등가 중량 범위는 약 575 EW 내지 약 1325 EW이다. 상기 중합체에 대한 IXR은 수학식: 50 IXR + 178 = EW를 이용하여 등가 중량과 연관시킬 수 있다.The cation exchange capacity of a polymer is often expressed in equivalent weight (EW). For this use, the equivalent weight (EW) is defined as the weight of the polymer in acid form required to neutralize one equivalent of sodium hydroxide. From about 8 to about a sulfonate polymer wherein the polymer has a perfluorocarbon backbone and the side chain is -O-CF 2 -CF (CF 3 ) -O-CF 2 -CF 2 -SO 3 H (or salts thereof) The equivalent weight range corresponding to IXR of about 23 is from about 750 EW to about 1500 EW. The IXR for this polymer can be associated with the equivalent weight using the formula: 50 IXR + 344 = EW. The same IXR range is used for the sulfonate polymers disclosed in US Pat. Nos. 4,358,545 and 4,940,525, for example polymers having side chain —0-CF 2 CF 2 SO 3 H (or salts thereof), but cations The equivalent weight is somewhat lower due to the lower molecular weight of monomer units containing exchange groups. For the preferred IXR range of about 8 to about 23, the corresponding equivalent weight range is about 575 EW to about 1325 EW. The IXR for this polymer can be associated with the equivalent weight using the formula: 50 IXR + 178 = EW.

FSA 중합체는 콜로이드 수 분산액으로서 제조할 수 있다. 이들은 또한, 예를 들어 알콜, 테트라히드로푸란 등의 수용성 에테르, 수용성 에테르의 혼합물, 및 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는 다른 매질 중의 분산액의 형태일 수 있다. 분산액의 제조에서, 중합체는 산 형태로 사용할 수 있다. 미국 특허 제4,433,082호, 동 제6,150,426호 및 WO 03/006537에는 수성 알콜성 분산액의 제조 방법이 개시되어 있다. 분산액을 제조한 후, 농도 및 분산 액체 조성은 당업계에 공지된 방법으로 조정할 수 있다.FSA polymers can be prepared as colloidal water dispersions. They may also be in the form of dispersions in other media, including but not limited to, for example, water soluble ethers such as alcohols, tetrahydrofuran, mixtures of water soluble ethers, and combinations thereof. In the preparation of the dispersions, the polymers can be used in acid form. U.S. Patent Nos. 4,433,082, 6,150,426 and WO 03/006537 disclose methods for the preparation of aqueous alcoholic dispersions. After preparing the dispersion, the concentration and the dispersion liquid composition can be adjusted by methods known in the art.

FSA 중합체를 포함한 콜로이드 형성 중합체 산의 수 분산액은 안정한 콜로이드가 형성되는 한, 전형적으로 가능한 한 작은 입도 및 가능한 한 작은 EW를 갖는다.Aqueous dispersions of colloid-forming polymer acids, including FSA polymers, typically have as small a particle size and possible EW as possible, as long as stable colloids are formed.

FSA 중합체의 수 분산액은 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴파니(E. I. du Pont de Nemours and Company) (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터의 나피온(Nafion)® 분산액으로서 상업적으로 입수가능하다.The water dispersion of the FSA polymer is children. Commercially available as Nafion® dispersion from E. I. du Pont de Nemours and Company (Wilmington, Delaware, USA).

본원에서 상기한 중합체의 일부는 비-산(non-acid) 형태로, 예를 들어 염, 에스테르, 또는 술포닐 플루오라이드로서 형성될 수 있다. 이들은 하기하는 전도성 조성물의 제조를 위해 산 형태로 전환된다. Some of the polymers described above herein may be formed in non-acid form, for example as salts, esters, or sulfonyl fluorides. These are converted to the acid form for the preparation of the following conductive compositions.

c. 전도성 조성물의 제조c. Preparation of Conductive Composition

신규한 전기 전도성 중합체 조성물은, (i) 전구체 단량체를 플루오르화 산 중합체의 존재 하에 중합함으로써; 또는 (ii) 먼저 본질적 전도성 중합체를 형성하고, 이를 플루오르화 산 중합체와 조합함으로써 제조된다. The novel electrically conductive polymer composition can be prepared by (i) polymerizing the precursor monomer in the presence of a fluorinated acid polymer; Or (ii) first forming an intrinsically conductive polymer and combining it with a fluorinated acid polymer.

(i) 플루오르화 산 중합체의 존재 하에서의 전구체 단량체의 중합(i) Polymerization of Precursor Monomer in the Presence of Fluorinated Acid Polymers

일 실시양태에서, 전기 전도성 중합체 조성물은 플루오르화 산 중합체의 존재 하에 전구체 단량체의 산화 중합에 의해 형성된다. 일 실시양태에서, 전구체 단량체는 2종 이상의 전도성 전구체 단량체를 포함한다. 일 실시양태에서, 단량체는 A-B-C (식 중, A 및 C는 동일하거나 상이할 수 있는 전도성 전구체 단량체를 나타내고, B는 비-전도성 전구체 단량체를 나타냄)의 구조를 갖는 중간체 전구체 단량체를 포함한다. 일 실시양태에서, 중간체 전구체 단량체는 1종 이상의 전도성 전구체 단량체와 중합된다.In one embodiment, the electrically conductive polymer composition is formed by oxidative polymerization of precursor monomers in the presence of a fluorinated acid polymer. In one embodiment, the precursor monomers comprise two or more conductive precursor monomers. In one embodiment, the monomers comprise intermediate precursor monomers having the structure of A-B-C, wherein A and C represent conductive precursor monomers, which may be the same or different and B represents a non-conductive precursor monomer. In one embodiment, the intermediate precursor monomer is polymerized with at least one conductive precursor monomer.

일 실시양태에서는, 산화 중합을 균질 수용액 중에서 수행한다. 또다른 실시양태에서는, 산화 중합을 물 및 유기 용매의 에멀젼 중에서 수행한다. 일반적으로, 산화제 및/또는 촉매의 적절한 용해도를 얻기 위해 일부 물이 존재한다. 암모늄 퍼술페이트, 나트륨 퍼술페이트, 칼륨 퍼술페이트 등과 같은 산화제를 사용할 수 있다. 염화제2철 또는 황산제2철 등의 촉매가 존재할 수도 있다. 생성된 중합 생성물은 플루오르화 산 중합체와 연합된 전도성 중합체의 용액, 분산액 또는 에멀젼이다. 일 실시양태에서, 본질적 전도성 중합체는 양으로 대전되어 있고, 전하는 플루오르화 산 중합체 음이온에 의해 평형을 이룬다. In one embodiment, the oxidative polymerization is carried out in a homogeneous aqueous solution. In another embodiment, the oxidative polymerization is carried out in an emulsion of water and an organic solvent. Generally, some water is present to obtain the proper solubility of the oxidant and / or catalyst. Oxidizing agents such as ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate and the like can be used. Catalysts such as ferric chloride or ferric sulfate may also be present. The resulting polymerization product is a solution, dispersion or emulsion of a conductive polymer associated with a fluorinated acid polymer. In one embodiment, the intrinsically conductive polymer is positively charged and the charge is balanced by the fluorinated acid polymer anion.

일 실시양태에서, 신규한 전도성 중합체 조성물의 수 분산액의 제조 방법은, 임의의 순서로, 물, 전구체 단량체, 1종 이상의 플루오르화 산 중합체 및 산화제를 조합함으로써 반응 혼합물을 형성하는 것을 포함하되, 단 전도성 단량체 및 산화제 중 적어도 하나의 첨가시 플루오르화 산 중합체의 적어도 일부가 존재한다. In one embodiment, a method of preparing a water dispersion of a novel conductive polymer composition comprises forming the reaction mixture by combining water, precursor monomers, one or more fluorinated acid polymers, and an oxidant in any order, provided that At least a portion of the fluorinated acid polymer is present upon addition of at least one of the conductive monomer and the oxidant.

일 실시양태에서, 신규한 전도성 중합체 조성물의 제조 방법은,In one embodiment, a method of making a novel conductive polymer composition is

(a) 플루오르화 산 중합체의 수용액 또는 수 분산액을 제공하는 단계; (a) providing an aqueous solution or an aqueous dispersion of a fluorinated acid polymer;

(b) 단계 (a)의 용액 또는 분산액에 산화제를 첨가하는 단계; 및(b) adding an oxidizing agent to the solution or dispersion of step (a); And

(c) 단계 (b)의 혼합물에 전구체 단량체를 첨가하는 단계(c) adding the precursor monomer to the mixture of step (b)

를 포함한다. It includes.

또다른 실시양태에서는, 산화제를 첨가하기 전에 전구체 단량체를 플루오르화 산 중합체의 수용액 또는 수 분산액에 첨가한다. 이어서, 산화제를 첨가하는 상기 단계 (b)를 수행한다.In another embodiment, the precursor monomer is added to an aqueous solution or aqueous dispersion of the fluorinated acid polymer before adding the oxidant. Subsequently, step (b) is performed to add an oxidizing agent.

또다른 실시양태에서는, 물과 전구체 단량체의 혼합물이 전형적으로 전체 전구체 단량체의 약 0.5 중량% 내지 약 4.0 중량% 범위의 농도로 형성된다. 이 전구체 단량체 혼합물을 플루오르화 산 중합체의 수용액 또는 수 분산액에 첨가하고, 산화제를 첨가하는 상기 단계 (b)를 수행한다.In another embodiment, a mixture of water and precursor monomer is typically formed at a concentration ranging from about 0.5% to about 4.0% by weight of the total precursor monomer. This precursor monomer mixture is added to an aqueous solution or aqueous dispersion of the fluorinated acid polymer and the step (b) above is carried out to add an oxidizing agent.

또다른 실시양태에서, 수성 중합 혼합물은 황산제2철, 염화제2철 등과 같은 중합 촉매를 포함할 수 있다. 촉매는 마지막 단계 전에 첨가한다. 또다른 실시양태에서는, 촉매를 산화제와 함께 첨가한다.In another embodiment, the aqueous polymerization mixture may include a polymerization catalyst such as ferric sulfate, ferric chloride, and the like. The catalyst is added before the last step. In another embodiment, the catalyst is added with the oxidant.

일 실시양태에서, 중합은 물과 혼화성인 보조분산(co-dispersing)액의 존재 하에 수행한다. 적합한 보조분산액의 예로는, 에테르, 알콜, 알콜 에테르, 시클릭 에테르, 케톤, 니트릴, 술폭사이드, 아미드, 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 일 실시양태에서, 보조분산액은 알콜이다. 일 실시양태에서, 보조분산액은 n-프로판올, 이소프로판올, t-부탄올, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 유기 용매이다. 일반적으로, 보조분산액의 양은 약 60 부피% 미만이어야 한다. 일 실시양태에서, 보조분산액의 양은 약 30 부피% 미만이다. 일 실시양태에서, 보조분산액의 양은 5 내지 50 부피%이다. 중합에서 보조분산액의 사용은 입도를 현저히 감소시키고 분산액의 여과성(filterability)을 개선시킨다. 또한, 상기 방법에 의해 얻어지는 완충 물질은 증가된 점도를 나타내고 이들 분산액으로부터 제조된 필름은 고품질 필름이다.In one embodiment, the polymerization is carried out in the presence of a co-dispersing liquid that is miscible with water. Examples of suitable codispersions include, but are not limited to, ethers, alcohols, alcohol ethers, cyclic ethers, ketones, nitriles, sulfoxides, amides, and combinations thereof. In one embodiment, the co-dispersion is an alcohol. In one embodiment, the co-dispersion is an organic solvent selected from n-propanol, isopropanol, t-butanol, dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, and mixtures thereof. In general, the amount of co-dispersion should be less than about 60% by volume. In one embodiment, the amount of co-dispersion is less than about 30 volume percent. In one embodiment, the amount of co-dispersion is 5-50 vol%. The use of co-dispersions in the polymerization significantly reduces the particle size and improves the filterability of the dispersion. In addition, the buffer material obtained by the process exhibits increased viscosity and the films made from these dispersions are high quality films.

보조분산액은 공정 내 임의의 시점에 반응 혼합물에 첨가할 수 있다.The co-dispersion may be added to the reaction mixture at any point in the process.

일 실시양태에서, 중합은 브뢴스테드 산인 보조산(co-acid)의 존재 하에 수행한다. 상기 산은 HCl, 황산 등과 같은 무기산, 또는 아세트산 또는 p-톨루엔술폰산과 같은 유기산일 수 있다. 별법으로, 산은 폴리(스티렌술폰산), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산) 등과 같은 수용성 중합체 산, 또는 상기한 바와 같은 제2 플루오르화 산 중합체일 수 있다. 산의 조합을 사용할 수 있다.In one embodiment, the polymerization is carried out in the presence of a co-acid which is Bronsted acid. The acid may be an inorganic acid such as HCl, sulfuric acid, or the like, or an organic acid such as acetic acid or p-toluenesulfonic acid. Alternatively, the acid may be a water soluble polymer acid such as poly (styrenesulfonic acid), poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid), or a second fluorinated acid polymer as described above. Combinations of acids can be used.

어느 것을 마지막에 첨가하든지, 산화제 또는 전구체 단량체의 첨가 전에 공정 내 임의의 시점에 보조산을 반응 혼합물에 첨가할 수 있다. 일 실시양태에서는, 보조산을 전구체 단량체 및 플루오르화 산 중합체 둘 다의 전에 첨가하고, 산화제를 마지막에 첨가한다. 일 실시양태에서는, 보조산을 전구체 단량체의 첨가 전에 첨가하고, 이어서 플루오르화 산 중합체를 첨가하고, 산화제를 마지막에 첨가한다.Whichever is added last, the auxiliary acid can be added to the reaction mixture at any point in the process prior to the addition of the oxidizing agent or precursor monomer. In one embodiment, the auxiliary acid is added before both the precursor monomer and the fluorinated acid polymer and the oxidant is added last. In one embodiment, the auxiliary acid is added prior to the addition of the precursor monomer, followed by the fluorinated acid polymer and the oxidant added last.

일 실시양태에서, 중합은 보조분산액 및 보조산 둘 다의 존재 하에 수행한다.In one embodiment, the polymerization is carried out in the presence of both co-dispersions and co-acids.

일 실시양태에서는, 반응 용기를 먼저 물, 알콜, 보조분산제 및 무기 보조산의 혼합물로 충전시킨다. 여기에 전구체 단량체, 플루오르화 산 중합체의 수용액 또는 수 분산액 및 산화제를 순서대로 첨가한다. 산화제는 혼합물을 불안정화시킬 수 있는 높은 이온 농도의 편재 영역의 형성을 막기 위해 서서히 첨가하고 적가한다. 혼합물을 교반하고, 이어서 반응을 조절된 온도에서 진행시킨다. 중합 완료시, 반응 혼합물을 강산 양이온 수지로 처리하고, 교반 및 여과하고; 이어서 염기 음이온 교환 수지로 처리하고, 교반 및 여과한다. 상기에서 논의된 바와 같이, 대안적 첨가 순서를 이용할 수 있다. In one embodiment, the reaction vessel is first filled with a mixture of water, alcohol, co-dispersant and inorganic co-acid. To this are added precursor monomers, aqueous solutions or aqueous dispersions of fluorinated acid polymers and oxidants in order. The oxidizing agent is added slowly and added dropwise to prevent the formation of ubiquitous regions of high ion concentration which may destabilize the mixture. The mixture is stirred and then the reaction proceeds at controlled temperature. Upon completion of the polymerization, the reaction mixture was treated with a strong acid cation resin, stirred and filtered; Then treated with base anion exchange resin, stirred and filtered. As discussed above, alternative order of addition may be used.

신규한 전도성 중합체 조성물의 제조 방법에서, 총 전구체 단량체에 대한 산화제의 몰비는 일반적으로 0.1 내지 2.0의 범위이고, 일 실시양태에서는 0.4 내지 1.5의 범위이다. 총 전구체 단량체에 대한 플루오르화 산 중합체의 몰비는 일반적으로 0.2 내지 5의 범위이다. 일 실시양태에서, 상기 비율은 1 내지 4의 범위이다. 전체 고형분은 중량비로 일반적으로 약 1.0% 내지 10%의 범위이고, 일 실시양태에서는 약 2% 내지 4.5%의 범위이다. 반응 온도는 일반적으로 약 4℃ 내지 50℃의 범위이고, 일 실시양태에서는 약 20℃ 내지 35℃의 범위이다. 전구체 단량체에 대한 임의의 보조산의 몰비는 약 0.05 내지 4이다. 산화제의 첨가 시간은 입도 및 점도에 영향을 준다. 따라서, 입도는 첨가 속도를 낮춤으로써 감소시킬 수 있다. 동시에, 점도는 첨가 속도를 낮춤으로써 증가된다. 반응 시간은 일반적으로 약 1 내지 약 30시간의 범위이다.In the process for preparing novel conductive polymer compositions, the molar ratio of oxidant to total precursor monomer is generally in the range of 0.1 to 2.0, and in one embodiment in the range of 0.4 to 1.5. The molar ratio of fluorinated acid polymer to total precursor monomer is generally in the range of 0.2-5. In one embodiment, the ratio is in the range of 1-4. Total solids generally range from about 1.0% to 10% by weight, and in one embodiment range from about 2% to 4.5%. The reaction temperature generally ranges from about 4 ° C. to 50 ° C., and in one embodiment ranges from about 20 ° C. to 35 ° C. The molar ratio of any auxiliary acid to precursor monomer is about 0.05-4. The addition time of the oxidant affects the particle size and viscosity. Therefore, the particle size can be reduced by lowering the addition rate. At the same time, the viscosity is increased by lowering the rate of addition. The reaction time is generally in the range of about 1 to about 30 hours.

(ii) 본질적 전도성 중합체와 플루오르화 산 중합체의 조합(ii) a combination of an intrinsically conductive polymer and a fluorinated acid polymer

일 실시양태에서, 본질적 전도성 중합체는 플루오르화 산 중합체와 별도로 제조된다. 일 실시양태에서, 중합체는 수용액 중에서 상응하는 단량체를 산화 중합시킴으로써 제조된다. 일 실시양태에서, 산화 중합은 수용성 산의 존재 하에 수행한다. 일 실시양태에서, 산은 수용성 비-플루오르화 중합체 산이다. 일 실시양태에서, 산은 비-플루오르화 중합체 술폰산이다. 산의 일부 비제한적 예는, 폴리(스티렌술폰산) ("PSSA"), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산) ("PAAMPSA") 및 이들의 혼합물이다. 산화 중합에서 양전하를 갖는 중합체가 생성되는 경우, 산 음이온은 전도성 중합체에 대한 반대이온이다. 산화 중합은 암모늄 퍼술페이트, 나트륨 퍼술페이트 및 이들의 혼합물 등의 산화제를 사용하여 수행한다. In one embodiment, the intrinsically conductive polymer is prepared separately from the fluorinated acid polymer. In one embodiment, the polymer is prepared by oxidative polymerization of the corresponding monomer in aqueous solution. In one embodiment, the oxidative polymerization is carried out in the presence of a water soluble acid. In one embodiment, the acid is a water soluble non-fluorinated polymer acid. In one embodiment, the acid is a non-fluorinated polymer sulfonic acid. Some non-limiting examples of acids are poly (styrenesulfonic acid) (“PSSA”), poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) (“PAAMPSA”) and mixtures thereof. When a polymer with a positive charge is produced in an oxidative polymerization, the acid anion is the counterion for the conductive polymer. Oxidative polymerization is carried out using oxidizing agents such as ammonium persulfate, sodium persulfate and mixtures thereof.

신규한 전기 전도성 중합체 조성물은 본질적 전도성 중합체를 플루오르화 산 중합체와 블렌딩함으로써 제조된다. 이는 본질적 전도성 중합체의 수 분산액을 중합체 산의 분산액 또는 용액에 첨가함으로써 달성할 수 있다. 일 실시양태에서는, 조성물을 음파처리 또는 미세유동화를 이용하여 추가로 처리하여 성분들의 혼합을 보장한다.The novel electrically conductive polymer composition is prepared by blending an intrinsically conductive polymer with a fluorinated acid polymer. This can be achieved by adding a water dispersion of the intrinsically conductive polymer to a dispersion or solution of the polymer acid. In one embodiment, the composition is further processed using sonication or microfluidization to ensure mixing of the components.

일 실시양태에서, 본질적 전도성 중합체 및 플루오르화 산 중합체 중 하나 또는 둘 다는 고체 형태로 단리된다. 고체 물질은 물 중에 또는 다른 성분의 수용액 또는 수 분산액 중에 재분산될 수 있다. 예를 들어, 본질적 전도성 중합체 고체는 플루오르화 산 중합체의 수용액 또는 수 분산액 중에 분산될 수 있다.In one embodiment, one or both of the essentially conductive polymer and the fluorinated acid polymer are isolated in solid form. Solid materials may be redispersed in water or in aqueous solutions or aqueous dispersions of other components. For example, the intrinsically conductive polymer solid can be dispersed in an aqueous solution or an aqueous dispersion of the fluorinated acid polymer.

(iii) pH 조정(iii) pH adjustment

합성된 그대로의 신규한 전도성 중합체 조성물의 수 분산액은 일반적으로 매우 낮은 pH를 갖는다. 일 실시양태에서는, 장치 특성에 불리한 영향을 주지 않으면서 pH를 보다 높은 값으로 조정한다. 일 실시양태에서는, 분산액의 pH를 약 1.5 내지 약 4로 조정한다. 일 실시양태에서는, pH를 3 내지 4로 조정한다. pH는 공지된 기술, 예를 들어 이온 교환을 이용하여, 또는 염기성 수용액으로 적정하여 조정할 수 있다는 것이 밝혀졌다.The water dispersion of the novel conductive polymer composition as synthesized generally has a very low pH. In one embodiment, the pH is adjusted to a higher value without adversely affecting device characteristics. In one embodiment, the pH of the dispersion is adjusted to about 1.5 to about 4. In one embodiment, the pH is adjusted to 3-4. It has been found that pH can be adjusted using known techniques, for example ion exchange, or by titration with a basic aqueous solution.

일 실시양태에서는, 중합 반응의 완료 후에, 합성된 그대로의 수 분산액을 분해된 화학종, 반응 부산물 및 미반응 단량체를 제거하고 pH를 조정하기에 적합한 조건 하에 1종 이상의 이온 교환 수지와 접촉시킴에 따라, 요망되는 pH를 갖는 안정한 수 분산액을 형성한다. 일 실시양태에서는, 합성된 그대로의 수 분산액을 임의의 순서로 제1 이온 교환 수지 및 제2 이온 교환 수지와 접촉시킨다. 합성된 그대로의 수 분산액을 제1 및 제2 이온 교환 수지 둘 다와 동시에 처리할 수 있거나, 또는 하나로, 이어서 다른 하나로 순차적으로 처리할 수 있다.In one embodiment, after completion of the polymerization reaction, the as-synthesized aqueous dispersion is contacted with one or more ion exchange resins under conditions suitable to remove decomposed species, reaction by-products and unreacted monomers and adjust the pH. Thus, a stable water dispersion with the desired pH is formed. In one embodiment, the as-synthesized water dispersion is contacted with the first ion exchange resin and the second ion exchange resin in any order. The as-synthesized aqueous dispersion may be treated simultaneously with both the first and second ion exchange resins, or sequentially with one, and then with the other.

이온 교환은 유체 매질 (예컨대 수 분산액) 중 이온이 유체 매질 중에 불용성인 고정성 고체 입자에 부착된 유사하게 대전된 이온과 교환되는 가역적 화학 반응이다. 용어 "이온 교환 수지"는 본원에서 모든 이러한 물질을 지칭하기 위해 사용된다. 수지는 이온 교환 기가 부착된 중합체 지지체의 가교 특성으로 인해 불용성이 된다. 이온 교환 수지는 양이온 교환제 또는 음이온 교환제로서 분류된다. 양이온 교환제는 교환에 이용가능한 양으로 대전된 이동성 이온, 전형적으로 양성자 또는 나트륨 이온 등의 금속 이온을 갖는다. 음이온 교환제는 음으로 대전된 이온교환성 이온, 전형적으로 수산화 이온을 갖는다.Ion exchange is a reversible chemical reaction in which ions in a fluid medium (such as an aqueous dispersion) are exchanged with similarly charged ions attached to fixed solid particles that are insoluble in the fluid medium. The term "ion exchange resin" is used herein to refer to all such materials. The resin becomes insoluble due to the crosslinking properties of the polymer support with ion exchange groups attached. Ion exchange resins are classified as cation exchangers or anion exchangers. Cation exchangers have metal ions, such as mobile ions, typically protons or sodium ions, charged in an amount available for exchange. Anion exchangers have negatively charged ion exchange ions, typically hydroxide ions.

일 실시양태에서, 제1 이온 교환 수지는 양성자성 또는 금속 이온, 전형적으로 나트륨 이온 형태로 존재할 수 있는 양이온 산 교환 수지이다. 제2 이온 교환 수지는 염기성 음이온 교환 수지이다. 양성자 교환 수지를 포함한 산성 양이온 및 염기성 음이온 교환 수지 둘 다 본 발명의 실시에 사용하기 위해 고려된다. 일 실시양태에서, 산성 양이온 교환 수지는 무기산 양이온 교환 수지, 예컨대 술폰산 양이온 교환 수지이다. 본 발명의 실시에 사용하기 위해 고려되는 술폰산 양이온 교환 수지는, 예를 들어 술폰화 스티렌-디비닐벤젠 공중합체, 술폰화 가교 스티렌 중합체, 페놀-포름알데히드-술폰산 수지, 벤젠-포름알데히드-술폰산 수지, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 또다른 실시양태에서, 산성 양이온 교환 수지는 유기 산 양이온 교환 수지, 예컨대 카르복실산, 아크릴 또는 인(phosphorous) 양이온 교환 수지이다. 또한, 상이한 양이온 교환 수지의 혼합물을 사용할 수 있다.In one embodiment, the first ion exchange resin is a cation acid exchange resin that may be present in the form of protic or metal ions, typically sodium ions. The second ion exchange resin is a basic anion exchange resin. Both acidic cations and basic anion exchange resins, including proton exchange resins, are contemplated for use in the practice of the present invention. In one embodiment, the acidic cation exchange resin is an inorganic acid cation exchange resin, such as sulfonic acid cation exchange resin. Sulfonate cation exchange resins contemplated for use in the practice of the present invention are, for example, sulfonated styrene-divinylbenzene copolymers, sulfonated crosslinked styrene polymers, phenol-formaldehyde-sulfonic acid resins, benzene-formaldehyde-sulfonic acid resins , And mixtures thereof. In another embodiment, the acidic cation exchange resin is an organic acid cation exchange resin, such as a carboxylic acid, acrylic or phosphorous cation exchange resin. It is also possible to use mixtures of different cation exchange resins.

또다른 실시양태에서, 염기성 음이온 교환 수지는 3급 아민 음이온 교환 수지이다. 본 발명의 실시에 사용하기 위해 고려되는 3급 아민 음이온 교환 수지는, 예를 들어, 3급-아미노화 스티렌-디비닐벤젠 공중합체, 3급-아미노화 가교 스티렌 중합체, 3급-아미노화 페놀-포름알데히드 수지, 3급-아미노화 벤젠-포름알데히드 수지, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 염기성 음이온 교환 수지는 4급 아민 음이온 교환 수지, 또는 이들과 다른 교환 수지의 혼합물이다.In another embodiment, the basic anion exchange resin is a tertiary amine anion exchange resin. Tertiary amine anion exchange resins contemplated for use in the practice of the present invention include, for example, tertiary-aminoated styrene-divinylbenzene copolymers, tertiary-aminoated crosslinked styrene polymers, tertiary-aminoated phenols -Formaldehyde resins, tertiary-aminoated benzene-formaldehyde resins, and mixtures thereof. In further embodiments, the basic anion exchange resin is a quaternary amine anion exchange resin, or a mixture of these and other exchange resins.

제1 및 제2 이온 교환 수지는 합성된 그대로의 수 분산액과 동시에 또는 연속적으로 접촉시킬 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서는, 두 수지 모두를 합성된 그대로의 전기 전도성 중합체의 수 분산액에 동시에 첨가하고, 약 1시간 이상, 예를 들어, 약 2시간 내지 약 20시간 동안 분산액과 접촉된 채로 유지한다. 이어서, 이온 교환 수지를 여과에 의해 분산액으로부터 제거할 수 있다. 필터의 크기는, 보다 작은 분산액 입자는 통과하는 반면 상대적으로 큰 이온 교환 수지 입자는 제거되도록 선택한다. 이론에 의해 국한되길 바라지는 않으나, 이온 교환 수지는 중합을 켄칭하고 이온성 및 비이온성 불순물 및 합성된 그대로의 수 분산액으로부터의 미반응 단량체 대부분을 효과적으로 제거하는 것으로 여겨진다. 또한, 염기성 음이온 교환 및/또는 산성 양이온 교환 수지는 산성 자리를 보다 염기성이 되도록 하여, 분산액의 pH를 증가시킨다. 일반적으로, 신규한 전도성 중합체 조성물 1 그램 당 약 1 내지 5 그램의 이온 교환 수지를 사용한다.The first and second ion exchange resins can be contacted simultaneously or continuously with the aqueous dispersion as synthesized. For example, in one embodiment, both resins are simultaneously added to the aqueous dispersion of the as-synthesized electrically conductive polymer and left in contact with the dispersion for at least about 1 hour, for example, from about 2 hours to about 20 hours. Keep it. The ion exchange resin can then be removed from the dispersion by filtration. The size of the filter is chosen so that smaller dispersion particles are passed while relatively large ion exchange resin particles are removed. Without wishing to be bound by theory, it is believed that ion exchange resins quench polymerization and effectively remove most of the ionic and nonionic impurities and the unreacted monomer from the as-synthesized aqueous dispersion. In addition, basic anion exchange and / or acidic cation exchange resins make the acidic sites more basic, thereby increasing the pH of the dispersion. Generally, about 1-5 grams of ion exchange resin is used per gram of novel conductive polymer composition.

많은 경우, 염기성 이온 교환 수지를 사용하여 pH를 요망되는 수준으로 조정할 수 있다. 일부 경우에는, 수산화나트륨, 수산화암모늄, 테트라-메틸암모늄 히드록시드 등과 같은 염기성 수용액으로 pH를 추가로 조정할 수 있다.In many cases, basic ion exchange resins can be used to adjust the pH to the desired level. In some cases, the pH may be further adjusted with basic aqueous solutions such as sodium hydroxide, ammonium hydroxide, tetra-methylammonium hydroxide, and the like.

또다른 실시양태에서는, 신규한 전도성 중합체 조성물의 수 분산액에 고도로 전도성인 첨가제를 첨가함으로써 보다 전도성인 분산액을 형성한다. 비교적 높은 pH를 갖는 분산액이 형성될 수 있기 때문에, 전도성 첨가제, 특히 금속 첨가제는 분산액 중의 산에 의해 공격받지 않는다. 적합한 전도성 첨가제의 예로는, 금속 입자 및 나노입자, 나노와이어, 탄소 나노튜브, 흑연 섬유 또는 입자, 탄소 입자 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.In another embodiment, a more conductive dispersion is formed by adding highly conductive additives to the water dispersion of the novel conductive polymer composition. Since dispersions having a relatively high pH can be formed, conductive additives, in particular metal additives, are not attacked by acids in the dispersion. Examples of suitable conductive additives include, but are not limited to, metal particles and nanoparticles, nanowires, carbon nanotubes, graphite fibers or particles, carbon particles, and combinations thereof.

3. 정공 수송층3. Hole transport layer

임의의 정공 수송 물질을 정공 수송층에 사용할 수 있다. 일 실시양태에서, 정공 수송 물질은 4.2 eV 이하의 광학적 밴드 갭(band gap) 및 진공 수준에 대해 6.2 eV 이하의 HOMO 수준을 갖는다.Any hole transport material can be used in the hole transport layer. In one embodiment, the hole transport material has an optical band gap of 4.2 eV or less and a HOMO level of 6.2 eV or less for vacuum levels.

일 실시양태에서, 정공 수송 물질은 1종 이상의 중합체를 포함한다. 정공 수송 중합체의 예로는, 정공 수송기를 갖는 것들이 포함된다. 이러한 정공 수송기로는, 카르바졸, 트리아릴아민, 트리아릴메탄, 플루오렌, 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. In one embodiment, the hole transport material comprises one or more polymers. Examples of hole transporting polymers include those having hole transporting groups. Such hole transport groups include, but are not limited to, carbazole, triarylamine, triarylmethane, fluorene, and combinations thereof.

일 실시양태에서, 정공 수송층은 비-중합체 정공 수송 물질을 포함한다. 정공 수송 분자의 예로는, 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐-아미노)-트리페닐아민 (TDATA); 4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐-N-페닐-아미노)-트리페닐아민 (MTDATA); N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-바이페닐]-4,4'-디아민 (TPD); 1,1-비스[(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산 (TAPC); N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-디메틸)바이페닐]-4,4'-디아민 (ETPD); 테트라키스-(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌디아민 (PDA); α-페닐-4-N,N-디페닐아미노스티렌 (TPS); p-(디에틸아미노)벤즈알데히드 디페닐히드라존 (DEH); 트리페닐아민 (TPA); 비스[4-(N,N-디에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄 (MPMP); 1-페닐-3-[p-(디에틸아미노)스티릴]-5-[p-(디에틸아미노)페닐]피라졸린 (PPR 또는 DEASP); 1,2-트랜스-비스(9H-카르바졸-9-일)시클로부탄 (DCZB); N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-디아민 (TTB); N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스-(페닐)벤지딘 (α-NPB); 및 포르피린계 화합물, 예컨대 구리 프탈로시아닌이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.In one embodiment, the hole transport layer comprises a non-polymeric hole transport material. Examples of hole transport molecules include 4,4 ', 4 "-tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (TDATA); 4,4', 4" -tris (N-3-methylphenyl- N-phenyl-amino) -triphenylamine (MTDATA); N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine (TPD); 1,1-bis [(di-4-tolylamino) phenyl] cyclohexane (TAPC); N, N'-bis (4-methylphenyl) -N, N'-bis (4-ethylphenyl)-[1,1 '-(3,3'-dimethyl) biphenyl] -4,4'-diamine ( ETPD); Tetrakis- (3-methylphenyl) -N, N, N ', N'-2,5-phenylenediamine (PDA); α-phenyl-4-N, N-diphenylaminostyrene (TPS); p- (diethylamino) benzaldehyde diphenylhydrazone (DEH); Triphenylamine (TPA); Bis [4- (N, N-diethylamino) -2-methylphenyl] (4-methylphenyl) methane (MPMP); 1-phenyl-3- [p- (diethylamino) styryl] -5- [p- (diethylamino) phenyl] pyrazoline (PPR or DEASP); 1,2-trans-bis (9H-carbazol-9-yl) cyclobutane (DCZB); N, N, N ', N'-tetrakis (4-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine (TTB); N, N'-bis (naphthalen-1-yl) -N, N'-bis- (phenyl) benzidine (α-NPB); And porphyrin-based compounds such as copper phthalocyanine.

일 실시양태에서, 정공 수송층은 하기 화학식 XVI을 갖는 물질을 포함한다.In one embodiment, the hole transport layer comprises a material having Formula XVI:

식 중,In the formula,

Ar은 아릴렌기이고; Ar is an arylene group;

Ar' 및 Ar"는 아릴기로부터 독립적으로 선택되며; Ar 'and Ar "are independently selected from aryl groups;

R24 내지 R27은 수소, 알킬, 아릴, 할로겐, 히드록실, 아릴옥시, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 아미노, 알킬티오, 포스피노, 실릴, -COR, -COOR, -PO3R2, -OPO3R2 및 CN으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;R 24 to R 27 are hydrogen, alkyl, aryl, halogen, hydroxyl, aryloxy, alkoxy, alkenyl, alkynyl, amino, alkylthio, phosphino, silyl, -COR, -COOR, -PO 3 R 2 , -OPO 3 R 2 is independently selected from the group consisting of CN;

R은 수소, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐 및 아미노로 구성된 군으로부터 선택되며;R is selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, aryl, alkenyl, alkynyl and amino;

m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 값을 갖는 정수이고, 여기서 m + n ≠ 0이다.m and n are each independently integers having a value of 0 to 5, where m + n ≠ 0.

화학식 XVI의 일 실시양태에서, Ar은 직선형 배열dml 2개 이상의 오르토-접합 벤젠 고리를 함유하는 아릴렌기이다.In one embodiment of Formula (XVI), Ar is an arylene group containing two or more ortho-conjugated benzene rings in a linear arrangement.

4. 이중층 조성물의 제조 방법4. Method of Making Bilayer Composition

이중층 조성물의 정공 주입 및 정공 수송층은 임의의 층 형성 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 일 실시양태에서는, 정공 주입층을 먼저 형성하고, 정공 수송층을 정공 주입층의 적어도 일부 상에 직접 형성한다. 일 실시양태에서는, 정공 수송층을 전체 정공 주입층 상에 이를 덮도록 형성한다.The hole injection and hole transport layer of the bilayer composition can be prepared using any layer forming technique. In one embodiment, the hole injection layer is first formed and the hole transport layer is directly formed on at least a portion of the hole injection layer. In one embodiment, a hole transport layer is formed to cover it over the entire hole injection layer.

일 실시양태에서, 정공 주입층은 액체 조성물로부터의 액체 침착에 의해 기판 상에 형성된다. 용어 "기판"은, 강성 또는 가요성일 수 있는 기재 물질을 의미하도록 의도되며, 이는 1종 이상의 물질의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 기판 물질로는, 유리, 중합체, 금속 또는 세라믹 물질 또는 이들의 조합이 포함될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 기판은 전자 부품, 회로, 전도성 부재 또는 다른 물질의 층을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.In one embodiment, the hole injection layer is formed on the substrate by liquid deposition from the liquid composition. The term “substrate” is intended to mean a base material that can be rigid or flexible, which can include one or more layers of one or more materials. Substrate materials may include, but are not limited to, glass, polymer, metal or ceramic materials or combinations thereof. The substrate may or may not include layers of electronic components, circuits, conductive members, or other materials.

임의의 공지된 액체 침착 기술 (연속적 및 불연속적 기술 포함)을 이용할 수 있다. 연속적 액체 침착 기술로는, 스핀 코팅, 그라비어 코팅, 커튼 코팅, 침지 코팅, 슬롯-다이 코팅, 분무 코팅 및 연속 노즐 코팅이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 불연속적 침착 기술로는, 잉크 제트 프린팅, 그라비어 프린팅, 플렉소그래픽(flexographic) 프린팅 및 스크린 프린팅이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.Any known liquid deposition technique (including continuous and discontinuous techniques) can be used. Continuous liquid deposition techniques include, but are not limited to, spin coating, gravure coating, curtain coating, dip coating, slot-die coating, spray coating, and continuous nozzle coating. Discontinuous deposition techniques include, but are not limited to, ink jet printing, gravure printing, flexographic printing, and screen printing.

일 실시양태에서, 정공 주입층은 pH가 2 초과인 액체 조성물로부터 액체 침착에 의해 형성된다. 일 실시양태에서, pH는 4 초과이다. 일 실시양태에서, pH는 6 초과이다. In one embodiment, the hole injection layer is formed by liquid deposition from a liquid composition having a pH greater than 2. In one embodiment, the pH is greater than 4. In one embodiment, the pH is greater than 6.

일 실시양태에서, 정공 수송층은 액체 조성물로부터 액체 침착에 의해 정공 주입층의 적어도 일부 상에 직접 형성한다.In one embodiment, the hole transport layer is formed directly on at least a portion of the hole injection layer by liquid deposition from the liquid composition.

일 실시양태에서, 정공 수송층은 정공 주입층의 적어도 일부 상에 증착에 의해 형성된다. 스퍼터링(sputtering), 열 증발, 화학적 증착 등을 비롯한 임의의 증착 기술을 이용할 수 있다. 화학적 증착은 플라즈마 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition ("PECVD")) 또는 금속 유기 화학 증착 ("MOCVD")으로서 수행할 수 있다. 물리적 증착은, 모든 형태의 스퍼터링 (빔 스퍼터링 뿐만 아니라 e-빔 증발 및 저항 증발 포함)을 포함할 수 있다. 물리적 증착의 특정 형태는, rf 마그네트론 스퍼터링 및 유도 결합 플라즈마 물리적 증착 ("IMP-PVD")을 포함한다. 이들 증착 기술은 반도체 제작 업계 내에서 공지되어 있다.In one embodiment, the hole transport layer is formed by deposition on at least a portion of the hole injection layer. Any deposition technique can be used, including sputtering, thermal evaporation, chemical vapor deposition, and the like. Chemical vapor deposition can be performed as plasma-enhanced chemical vapor deposition ("PECVD") or metal organic chemical vapor deposition ("MOCVD"). Physical vapor deposition can include all forms of sputtering (including e-beam evaporation and resistive evaporation as well as beam sputtering). Certain forms of physical deposition include rf magnetron sputtering and inductively coupled plasma physical deposition ("IMP-PVD"). These deposition techniques are known in the semiconductor fabrication industry.

정공 주입층의 두께는 의도된 용도를 위해 요망되는 바와 같이 클 수 잇다. 일 실시양태에서, 정공 주입층의 두께는 100 nm 내지 200 ㎛의 범위이다. 일 실시양태에서, 정공 주입층의 두께는 50 내지 500 nm의 범위이다. 일 실시양태에서는, 정공 주입층의 두께가 50 nm 미만이다. 일 실시양태에서는, 정공 주입층의 두께가 10 nm 미만이다. 일 실시양태에서, 정공 주입층은 정공 수송층의 두께보다 큰 두께를 갖는다.The thickness of the hole injection layer can be large as desired for the intended use. In one embodiment, the thickness of the hole injection layer is in the range of 100 nm to 200 μm. In one embodiment, the thickness of the hole injection layer is in the range of 50 to 500 nm. In one embodiment, the hole injection layer is less than 50 nm thick. In one embodiment, the hole injection layer is less than 10 nm thick. In one embodiment, the hole injection layer has a thickness greater than the thickness of the hole transport layer.

정공 수송층의 두께는 단일의 단층만큼 작을 수 있다. 일 실시양태에서, 두께는 100 nm 내지 200 ㎛의 범위이다. 일 실시양태에서는, 두께가 100 nm 미만이다. 일 실시양태에서는, 두께가 10 nm 미만이다. 일 실시양태에서는, 두께가 1 nm 미만이다.The thickness of the hole transport layer can be as small as a single monolayer. In one embodiment, the thickness is in the range of 100 nm to 200 μm. In one embodiment, the thickness is less than 100 nm. In one embodiment, the thickness is less than 10 nm. In one embodiment, the thickness is less than 1 nm.

5. 전자 장치5. Electronic device

본 발명의 또다른 실시양태에서는, 이중층 조성물을 포함하는 전자 장치가 제동된다. 용어 "전자 장치"는 하나 이상의 유기 반도체층 또는 물질을 포함하는 장치를 의미하도록 의도된다. 전자 장치로는, (1) 전기 에너지를 방사선으로 전환하는 장치 (예를 들어, 발광 다이오드, 발광 다이오드 디스플레이, 다이오드 레이저 또는 조명 패널), (2) 전자적 과정을 이용하여 신호를 검출하는 장치 (예를 들어, 광검출기, 광전도성 셀, 광저항기, 광스위치, 광트랜지스터, 광전관, 적외선 ("IR") 검출기 또는 바이오센서), (3) 방사선을 전기 에너지로 전환하는 장치 (예를 들어, 광기전 장치 또는 태양 전지), (4) 하나 이상의 유기 반도체층을 포함하는 1종 이상의 전자 부품을 포함하는 장치 (예를 들어, 트랜지스터 또는 다이오드), 또는 항목 (1) 내지 (4)의 장치의 임의의 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. In another embodiment of the present invention, an electronic device comprising a bilayer composition is braked. The term "electronic device" is intended to mean a device comprising one or more organic semiconductor layers or materials. Examples of electronic devices include (1) devices that convert electrical energy into radiation (e.g., light emitting diodes, light emitting diode displays, diode lasers, or lighting panels), and (2) devices that detect signals using electronic processes (e.g., For example, photodetectors, photoconductive cells, photoresistors, optical switches, phototransistors, phototubes, infrared ("IR") detectors or biosensors, (3) devices that convert radiation into electrical energy (e.g. Whole devices or solar cells), (4) devices (eg transistors or diodes) comprising at least one electronic component comprising at least one organic semiconductor layer, or any of the devices of items (1) to (4) Combinations include, but are not limited to.

일 실시양태에서, 전자 장치는 이중층을 추가로 포함하는 두 전기 접촉층 사이에 배치된 하나 이상의 전기활성층을 포함한다. 층 또는 물질을 언급할 때 용어 "전기활성"은 전자 또는 전기-방사(electro-radiative) 특성을 나타내는 층 또는 물질을 의미하도록 의도된다. 전기활성층 물질은 방사선을 방출하거나, 또는 방사선 수용시 전자-정공 쌍의 농도 변화를 나타낼 수 있다. In one embodiment, the electronic device includes one or more electroactive layers disposed between two electrical contact layers further comprising a bilayer. The term "electroactive" when referring to a layer or material is intended to mean a layer or material that exhibits electron or electro-radiative properties. The electroactive layer material may emit radiation or exhibit a change in concentration of the electron-hole pair upon receiving radiation.

장치의 한가지 유형은 유기 발광 다이오드 ("OLED")이다. 이러한 한가지 장치를 도 2에 나타내었다. 장치 (100)은 애노드층 (110), 완충층 (120), 전기활성층 (130) 및 캐소드층 (150)을 갖는다. 캐소드층 (150)에 인접하여 임의의 전자 주입/수송층 (140)이 존재한다. 완충층이 정공 주입층 (122) 및 정공 수송층 (124)를 포함하는 본원에 정의된 바와 같은 이중층이다.One type of device is an organic light emitting diode (“OLED”). One such device is shown in FIG. 2. Device 100 has an anode layer 110, a buffer layer 120, an electroactive layer 130 and a cathode layer 150. Adjacent to the cathode layer 150 is an optional electron injection / transport layer 140. The buffer layer is a bilayer as defined herein comprising a hole injection layer 122 and a hole transport layer 124.

장치는 애노드층 (110) 또는 캐소드층 (150)에 인접할 수 있는 지지체 또는 기판 (도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 가장 빈번히, 지지체는 애노드층 (110)에 인접한다. 지지체는 가요성 또는 강성 유기 또는 무기물일 수 있다. 지지체 물질의 예로는, 유리, 세라믹, 금속, 및 플라스틱 필름이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.The device may include a support or substrate (not shown) that may be adjacent to the anode layer 110 or the cathode layer 150. Most often, the support is adjacent to the anode layer 110. The support may be flexible or rigid organic or inorganic. Examples of support materials include, but are not limited to, glass, ceramic, metal, and plastic films.

애노드층 (110)은 캐소드층 (150)에 비해 정공을 주입하기에 보다 효율적인 전극이다. 애노드는 금속, 혼합 금속, 합금, 금속 산화물 또는 혼합 산화물을 함유하는 물질을 포함할 수 있다. 적합한 물질은, 2족 원소 (즉, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), 11족 원소, 4, 5 및 6족 원소 및 8 내지 10족 전이 원소의 혼합 산화물을 포함한다. 애노드층 (110)이 광 투과성이어야 하는 경우에는, 산화인듐주석 등의 12, 13 및 14족 원소의 혼합 산화물을 사용할 수 있다. 본원에서 사용된 어구 "혼합 산화물"은, 2족 원소 또는 12, 13 또는 14족 원소로부터 선택된 2종 이상의 상이한 양이온을 갖는 산화물을 지칭한다. 애노드층 (110)의 물질의 일부 비제한적인 구체적 예로는, 산화인듐주석("ITO"), 산화인듐아연, 산화알루미늄주석, 금, 은, 구리 및 니켈이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 애노드는 유기 물질, 특히 폴리아닐린 등의 전도성 중합체, 예컨대 문헌 ["Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymer", Nature vol. 357, pp 477-479 (1992년 6월 11일)]에 기재된 바와 같은 예시 물질을 포함할 수도 있다. 생성된 빛이 관찰될 수 있도록 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 투명하여야 한다.The anode layer 110 is a more efficient electrode for injecting holes than the cathode layer 150. The anode may comprise a material containing a metal, mixed metal, alloy, metal oxide or mixed oxide. Suitable materials include mixed oxides of Group 2 elements (ie Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Group 11 elements, Group 4, 5 and 6 elements and Group 8 to 10 transition elements. When the anode layer 110 should be light transmissive, a mixed oxide of Group 12, 13 and 14 elements such as indium tin oxide can be used. As used herein, the phrase “mixed oxide” refers to an oxide having at least two different cations selected from Group 2 elements or Group 12, 13 or 14 elements. Some non-limiting specific examples of the material of anode layer 110 include, but are not limited to, indium tin oxide (“ITO”), indium zinc oxide, aluminum tin oxide, gold, silver, copper, and nickel. Anodes are organic materials, in particular conductive polymers such as polyaniline, such as "Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymer", Nature vol. 357, pp 477-479 (June 11, 1992). At least one of the anode and the cathode must be at least partially transparent so that the generated light can be observed.

애노드층 (110)은 화학적 또는 물리적 증착 방법 또는 스핀-캐스트 방법에 의해 형성될 수 있다. 화학적 증착은 플라즈마 화학 기상 증착 ("PECVD") 또는 금속 유기 화학 증착 ("MOCVD")으로서 수행할 수 있다. 물리적 증착은, 모든 형태의 스퍼터링 (빔 스퍼터링 뿐만 아니라 e-빔 증발 및 저항 증발 포함)을 포함할 수 있다. 물리적 증착의 특정 형태는, rf 마그네트론 스퍼터링 및 유도 결합 플라즈마 물리적 증착 ("IMP-PVD")을 포함한다. 이들 증착 기술은 반도체 제작 업계 내에서 공지되어 있다.The anode layer 110 may be formed by chemical or physical vapor deposition or spin-cast methods. Chemical vapor deposition can be performed as plasma chemical vapor deposition ("PECVD") or metal organic chemical vapor deposition ("MOCVD"). Physical vapor deposition can include all forms of sputtering (including e-beam evaporation and resistive evaporation as well as beam sputtering). Certain forms of physical deposition include rf magnetron sputtering and inductively coupled plasma physical deposition ("IMP-PVD"). These deposition techniques are known in the semiconductor fabrication industry.

일 실시양태에서, 애노드층 (110)은 리소그래피(lithographic) 작업 동안 패턴화된다. 패턴은 요망되는 바에 따라 달라질 수 있다. 층은, 예를 들어 패턴화된 마스크 또는 레지스트를 제1 가요성 복합체 배리어 구조 상에 배치한 후, 제1 전기 접촉층 물질을 도포함으로써 일정 패턴으로 형성될 수 있다. 별법으로, 층들을 전체 층으로서 도포하고 (블랭킷 침착이라고도 불림), 이어서 예를 들어 패턴화된 레지스트층 및 습윤 화학 또는 건조 에칭 기술을 이용하여 패턴화할 수 있다. 당업계에 공지된 다른 패턴화 방법을 이용할 수도 있다.In one embodiment, anode layer 110 is patterned during lithographic operations. The pattern can vary as desired. The layer may be formed in a pattern by, for example, disposing a patterned mask or resist on the first flexible composite barrier structure and then applying the first electrical contact layer material. Alternatively, the layers can be applied as a whole layer (also called blanket deposition) and subsequently patterned using, for example, a patterned resist layer and wet chemistry or dry etching techniques. Other patterning methods known in the art can also be used.

장치 용도에 따라, 전기활성층 (130)은 인가된 전압에 의해 활성화되는 발광층 (예컨대 발광 다이오드 또는 발광 전기화학 전지 내의), 방사 에너지에 반응하여 인가된 바이어스 전압에 따라 또는 인가된 바이어스 전압 없이 신호를 생성하는 물질의 층 (예컨대 광검출기 내의)일 수 있다. 일 실시양태에서, 전기활성 물질은 유기 전계발광 ("EL") 물질이다. 소분자 유기 형광 화합물, 형광 및 인광 금속 착체, 공액 중합체, 및 이들의 혼합물을 포함하나 이에 제한되지 않는 임의의 EL 물질을 장치에서 사용할 수 있다. 형광 화합물의 예로는, 피렌, 페릴렌, 루브렌, 쿠마린, 이들의 유도체, 및 이들의 혼합물이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 금속 착체의 예로는, 금속 킬레이트 옥시노이드 화합물, 예컨대 트리스(8-히드록시퀴놀레이토)알루미늄 (Alq3); 시클로메탈화 이리듐 및 백금 전계발광 화합물, 예컨대 미국 특허 제6,670,645호 및 PCT 특허 출원 공개 제WO 03/063555호 및 동 제WO 2004/016710호 (Petrov et al.)에 개시된 바와 같은 이리듐과 페닐피리딘, 페닐퀴놀린, 또는 페닐피리미딘 리간드와의 착체, 및 예를 들어, PCT 특허 출원 공개 제WO 03/008424호, 동 제WO 03/091688호, 및 동 제WO 03/040257호에 기재된 유기금속 착체, 및 이들의 혼합물이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 전하 운송 호스트 물질 및 금속 착체를 포함하는 전계발광 방출층은 미국 특허 제6,303,238호 (Thompson et al.), 및 PCT 특허 출원 공개 제WO 00/70655호 및 동 제WO 01/41512호 (Burrows and Thompson)에 기재되어 있다. 공액 중합체의 예로는, 폴리(페닐렌비닐렌), 폴리플루오렌, 폴리(스피로비플루오렌), 폴리티오펜, 폴리(p-페닐렌), 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.Depending on the device application, the electroactive layer 130 may emit a signal according to an applied bias voltage or without an applied bias voltage in response to a light emitting layer (e.g., in a light emitting diode or light emitting electrochemical cell) activated by an applied voltage, radiant energy. May be a layer of material (eg, within a photodetector). In one embodiment, the electroactive material is an organic electroluminescent (“EL”) material. Any EL material may be used in the device, including but not limited to small molecule organic fluorescent compounds, fluorescent and phosphorescent metal complexes, conjugated polymers, and mixtures thereof. Examples of fluorescent compounds include, but are not limited to, pyrene, perylene, rubrene, coumarin, derivatives thereof, and mixtures thereof. Examples of metal complexes include metal chelate oxynoid compounds such as tris (8-hydroxyquinolato) aluminum (Alq3); Cyclometalated iridium and platinum electroluminescent compounds such as iridium and phenylpyridine as disclosed in US Pat. No. 6,670,645 and PCT Patent Application Publication Nos. WO 03/063555 and WO 2004/016710 (Petrov et al.), Phenylquinoline, or a complex with a phenylpyrimidine ligand, and the organometallic complexes described in, for example, PCT Patent Application Publication Nos. WO 03/008424, WO 03/091688, and WO 03/040257, And mixtures thereof, but is not limited thereto. Electroluminescent emitting layers comprising charge transport host materials and metal complexes are described in US Pat. No. 6,303,238 (Thompson et al.), And PCT Patent Application Publications WO 00/70655 and WO 01/41512 (Burrows and Thompson). ). Examples of conjugated polymers include poly (phenylenevinylene), polyfluorene, poly (spirobifluorene), polythiophene, poly (p-phenylene), copolymers thereof, and mixtures thereof However, the present invention is not limited thereto.

임의의 층 (140)은 전자 주입/수송 둘 다를 용이하게 하도록 기능할 수 있고, 또한 층 계면에서의 소광 반응을 방지하도록 제한층으로서 작용할 수도 있다. 보다 구체적으로, 층 (140)은 전자 이동성을 증진시키고 층 (130) 및 (150)이 다른 방식으로 직접 접촉하고 있을 경우 켄칭 반응의 가능성을 감소시킬 수 있다. 임의의 층 (140)의 물질의 예로는, 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(파라-페닐-페놀레이토)알루미늄(III) (BAIQ), 및 트리스(8-히드록시퀴놀레이토)알루미늄 (Alq3) 등의 금속 킬레이트 옥시노이드 화합물; 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸 (PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸 (TAZ), 및 1,3,5-트리(페닐-2-벤즈이미다졸)벤젠 (TPBI) 등의 아졸 화합물; 2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살린 등의 퀴녹살린 유도체; 9,10-디페닐페난트롤린 (DPA) 및 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (DDPA) 등의 페난트롤린 유도체; 및 이들 1종 이상의 임의의 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 별법으로, 임의의 층 (140)은 무기물일 수 있고, BaO, LiF, Li2O 등을 포함할 수 있다.Optional layer 140 may function to facilitate both electron injection / transport and may also act as a limiting layer to prevent quenching reactions at the layer interface. More specifically, layer 140 may enhance electron mobility and reduce the likelihood of quenching reaction when layers 130 and 150 are in direct contact in other ways. Examples of the material of optional layer 140 include bis (2-methyl-8-quinolinolato) (para-phenyl-phenolyrato) aluminum (III) (BAIQ), and tris (8-hydroxyquinolato). ) Metal chelate oxynoid compounds such as aluminum (Alq 3 ); 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD), 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5- Azole compounds such as (4-t-butylphenyl) -1,2,4-triazole (TAZ), and 1,3,5-tri (phenyl-2-benzimidazole) benzene (TPBI); Quinoxaline derivatives such as 2,3-bis (4-fluorophenyl) quinoxaline; Phenanthroline derivatives such as 9,10-diphenylphenanthroline (DPA) and 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (DDPA); And any combinations of one or more of these. Alternatively, optional layer 140 may be inorganic and include BaO, LiF, Li 2 O, and the like.

캐소드층 (150)은 전자 또는 음전하 캐리어의 주입을 위해 특히 효율적인 전극이다. 캐소드층 (150)은 제1 전기 접촉층 (이 경우, 애노드층 (110))보다 낮은 일 함수를 갖는 임의의 금속 또는 비금속일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "보다 낮은 일 함수"는 약 4.4 eV 이하의 일 함수를 갖는 물질을 의미하도록 의도된다. 본원에서 사용되는 용어 "보다 높은 일 함수"는 대략 4.4 eV 이상의 일 함수를 갖는 물질을 의미하도록 의도된다. The cathode layer 150 is an electrode that is particularly efficient for the injection of electrons or negative charge carriers. Cathode layer 150 may be any metal or nonmetal having a lower work function than the first electrical contact layer, in this case anode layer 110. As used herein, the term “lower work function” is intended to mean a material having a work function of about 4.4 eV or less. As used herein, the term “higher work function” is intended to mean a material having a work function of at least about 4.4 eV.

캐소드층의 물질은 1족의 알칼리 금속 (예를 들어, Li, Na, K, Rb, Cs), 2족 금속 (예를 들어, Mg, Ca, Ba 등), 12족 금속, 란탄족 (예를 들어, Ce, Sm, Eu 등), 및 악티늄족 (예를 들어, Th, U 등)으로부터 선택될 수 있다. 알루미늄, 인듐, 이트륨, 및 이들의 조합 등의 물질을 사용할 수도 있다. 캐소드층 (150)의 물질의 비제한적인 구체적 예로는, 바륨, 리튬, 세륨, 세슘, 유로퓸, 루비듐, 이트륨, 마그네슘, 사마륨, 및 이들의 합금 및 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.The material of the cathode layer may be a Group 1 alkali metal (eg, Li, Na, K, Rb, Cs), a Group 2 metal (eg, Mg, Ca, Ba, etc.), a Group 12 metal, a lanthanide (eg For example, Ce, Sm, Eu, etc.), and actinides (eg, Th, U, etc.). Materials such as aluminum, indium, yttrium, and combinations thereof may also be used. Non-limiting specific examples of the material of the cathode layer 150 include, but are not limited to, barium, lithium, cerium, cesium, europium, rubidium, yttrium, magnesium, samarium, and alloys and combinations thereof.

캐소드층 (150)은 통상적으로 화학적 또는 물리적 증착 방법에 의해 형성된다. 일부 실시양태에서, 캐소드층은 애노드층 (110)에 대하여 상기에서 논의된 바와 같이 패턴화된다.The cathode layer 150 is typically formed by chemical or physical vapor deposition methods. In some embodiments, the cathode layer is patterned as discussed above with respect to the anode layer 110.

장치 내 다른 층은 이러한 층에 의해 제공되는 기능을 고려하여 이러한 층에서 유용하다고 공지된 임의의 물질로 제조할 수 있다.Other layers in the device may be made of any material known to be useful in such layers, given the functionality provided by such layers.

일부 실시양태에서, 캡슐화층 (도시하지 않음)은 접촉 층 (150) 위에 침착되어 물 및 산소 등의 바람직하지 않는 성분의 장치 (100)으로의 도입을 방지한다. 이러한 성분은 유기층 (130)에 해로운 효과를 줄 수 있다. 일 실시양태에서, 캡슐화층은 배리어층 또는 필름이다. 일 실시양태에서, 캡슐화층은 유리 뚜껑이다.In some embodiments, an encapsulation layer (not shown) is deposited over the contact layer 150 to prevent the introduction of undesirable components such as water and oxygen into the device 100. Such components may have a detrimental effect on the organic layer 130. In one embodiment, the encapsulation layer is a barrier layer or film. In one embodiment, the encapsulation layer is a glass lid.

도시하지는 않았으나, 장치 (100)은 추가 층을 포함할 수 있음이 이해된다. 당업계에 공지된 또는 다른 방식의 다른 층을 사용할 수 있다. 또한, 상기한 층 중 임의의 것은 둘 이상의 하위-층(sub-layer)을 포함할 수 있거나 층상 구조를 형성할 수 있다. 별법으로, 애노드층 (110), 정공 주입층 (122), 정공 수송층 (124), 전자 수송층 (140), 캐소드층 (150), 및 다른 층의 일부 또는 전부를 처리, 특히 표면 처리하여 전하 캐리어 수송 효율 또는 장치의 다른 물리적 특성을 향상시킬 수 있다. 각 성분 층의 물질의 선택은 바람직하게는 장치 작동 수명을 고려하고 제작 시간 및 복잡성 인자 및 당업자에 의해 인지되는 다른 것을 고려하여 장치 효율이 높은 장치를 제공하는 목적에 견주어 결정한다. 최적 성분, 성분 구성, 및 조성물의 본질을 결정하는 것은 당업자에게 통상적임을 인지할 것이다.Although not shown, it is understood that device 100 may include additional layers. Other layers known in the art or otherwise may be used. In addition, any of the above layers may include two or more sub-layers or may form a layered structure. Alternatively, some or all of the anode layer 110, the hole injection layer 122, the hole transport layer 124, the electron transport layer 140, the cathode layer 150, and other layers may be treated, in particular surface treated, to charge carriers. It can improve transport efficiency or other physical properties of the device. The choice of material of each component layer is preferably determined in view of the purpose of providing a device with high device efficiency, taking into account the device operating life and taking into account the manufacturing time and complexity factors and others recognized by those skilled in the art. It will be appreciated by those skilled in the art that determining the optimal components, component composition, and nature of the composition is common.

일 실시양태에서, 상이한 층은 하기 범위의 두께를 갖는다: 애노드 (110), 500 내지 5000 Å, 일 실시양태에서는 1000 내지 2000 Å; 완충 이중층 (120), 100 내지 4000 Å, 여기서 정공 주입층 (122), 50 내지 2000 Å, 일 실시양태에서는 200 내지 1000 Å, 및 정공 수송층 (124), 50 내지 2000 Å, 일 실시양태에서는 200 내지 1000 Å; 광활성층 (130), 10 내지 2000 Å, 일 실시양태에서는 100 내지 1000 Å; 임의의 전자 수송층 (140), 50 내지 2000 Å, 일 실시양태에서는 100 내지 1000 Å; 캐소드 (150), 200 내지 10000 Å, 일 실시양태에서는 300 내지 5000 Å. 장치 내 전자-정공 재조합 대역의 위치, 및 그에 따른 장치의 발광 스펙트럼은 각 층의 상대적 두께에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서 전자 수송층의 두께는 전자-정공 재조합 대역이 발광층 내에 있도록 선택되어야 한다. 층 두께의 요망되는 비율은 사용되는 물질의 정확한 특성에 따라 달라진다.In one embodiment, the different layers have a thickness in the range of: anode 110, 500-5000 mm 3, in one embodiment 1000-2000 mm 3; Buffer bilayer 120, 100-4000 mm 3, where hole injection layer 122, 50-2000 mm 3, in one embodiment 200-1000 mm 3, and hole transport layer 124, 50-2000 mm 3, in one embodiment 200 To 1000 kPa; Photoactive layer 130, 10-2000 kPa, in one embodiment 100-1000 kPa; Optional electron transport layer 140, 50-2000 mm 3, in one embodiment 100-1000 mm 3; Cathode 150, 200-10000 mm 3, in one embodiment 300-5000 mm 3. The location of the electron-hole recombination zone in the device, and thus the emission spectrum of the device, can be affected by the relative thickness of each layer. Therefore, the thickness of the electron transport layer should be selected so that the electron-hole recombination zone is in the light emitting layer. The desired ratio of layer thicknesses depends on the exact nature of the material used.

작동시, 적절한 전원 (도시하지 않음)으로부터의 전압을 장치 (100)에 인가한다. 따라서 전류는 장치 (100)의 층들을 가로질러 통과한다. 전자는 유기 중합체 층에 도입되어, 광자를 방출시킨다. 능동 매트릭스 OLED 디스플레이라고 불리는 일부 OLED에서는, 광활성 유기 필름의 개별 침착물이 전류의 통과에 의해 독립적으로 여기되어, 광 방출의 개별 픽셀을 제공할 수 있다. 수동 매트릭스 OLED 디스플레이라고 불리는 일부 OLED에서는, 광활성 유기 필름의 침착물이 전기 접촉층의 행과 열에 의해 여기될 수 있다.In operation, a voltage from a suitable power source (not shown) is applied to the device 100. The current thus passes across the layers of device 100. Electrons are introduced into the organic polymer layer to emit photons. In some OLEDs, called active matrix OLED displays, individual deposits of photoactive organic films can be excited independently by passage of current, providing individual pixels of light emission. In some OLEDs called passive matrix OLED displays, deposits of photoactive organic films may be excited by rows and columns of electrical contact layers.

본원에 기재된 개념을 하기 실시예에서 추가로 설명하며, 이는 청구의 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.The concepts described herein are further illustrated in the following examples, which do not limit the scope of the invention described in the claims.

필름 샘플 제조 및 켈빈 프로브 측정의 일반적 절차General Procedure for Film Sample Preparation and Kelvin Probe Measurement

켈빈 프로브 측정의 필름 샘플을 실시예 및 비교예에 나타낸 바와 같은 수 분산액, 또는 중합체 용액의 스핀-코팅에 의해 30 mm x 30 mm 유리/ITO 기판 상에 제조하였다. 이중층 필름 샘플을 위해, 수 분산액을 먼저 ITO 기판 상에 스핀-코팅한 후, 정공 수송 중합체 용액으로 탑-코팅하였다. ITO/유리 기판은 100 내지 150 nm의 ITO 두께를 가지며 중심에 15 mm x 20 mm의 ITO 영역을 가졌다. 15 mm x 20 mm의 ITO 영역의 한쪽 모서리에서, 유리/ITO의 가장자리로 연장된 ITO 필름 표면은 켈빈 프로브 전극과의 전기적 접촉체로서 작용하였다. 스핀 코팅 전에, ITO/유리 기판을 세정하고, 이어서 ITO쪽을 300 와트로 0.3 토르에서 15분 동안 산소/플라즈마로, 또는 10분 동안 UV-오존으로 처리하였다. 스핀-코팅되면, 연장된 ITO 필름의 모서리 상에 침착된 물질을 물 또는 톨루엔으로 습윤화된 Q-팁으로 제거하였다. 노출된 ITO 패드는 켈빈 프로브 전극과 접촉시키기 위한 것이었다. 이어서, 침착된 필름을 실시예 및 비교예에 나타낸 바와 같이 베이킹하였다. 이어서, 베이킹된 필름 샘플을 측정 전에 뚜껑으로 캡핑하기 전 질소로 플러딩(flooding)된 유리 저그(jug) 상에 배치하였다.Film samples of Kelvin probe measurements were prepared on 30 mm × 30 mm glass / ITO substrates by spin-coating a water dispersion, or polymer solution as shown in the Examples and Comparative Examples. For bilayer film samples, the water dispersion was first spin-coated onto an ITO substrate and then top-coated with a hole transport polymer solution. The ITO / glass substrate had an ITO thickness of 100 to 150 nm and had an ITO region of 15 mm x 20 mm in the center. At one corner of the 15 mm x 20 mm ITO region, the ITO film surface extending to the edge of the glass / ITO served as an electrical contact with the Kelvin probe electrode. Prior to spin coating, the ITO / glass substrates were cleaned and then treated with 300 Watts of oxygen / plasma for 15 minutes at 0.3 Torr or with UV-ozone for 10 minutes. Once spin-coated, the material deposited on the edges of the elongated ITO film was removed with a Q-tip wetted with water or toluene. The exposed ITO pad was for contact with the Kelvin probe electrode. The deposited film was then baked as shown in the Examples and Comparative Examples. The baked film sample was then placed on a glass jug flooded with nitrogen before capping with a lid prior to measurement.

일 함수, 또는 에너지 포텐셜 측정을 위해, 주변-에이징(aging)된 금 필름을 먼저 기준물로서 측정한 후, 샘플을 측정하였다. 동일한 크기의 유리 조각의 금 필름을 정사각형 강철 용기의 저부에서 컷아웃된 공동 내에 배치하였다. 공동쪽에는 샘플 조각을 제자리에 단단히 유지하기 위한 4개의 유지 클립이 존재하였다. 유지 클립 중 하나를 켈빈 프로브와 접촉시키기 위해 전선과 부착시켰다. 금 필름이 상부를 향하게 하면서, 강철 뚜껑의 중심으로부터 튀어나온 켈빈 프로브 팁을 금 필름 표면의 중심 위로 하강시켰다. 이어서, 뚜껑을 4개의 모서리에서 정사각형 강철 용기 상에 단단히 죄었다. 정사각형 강철 용기의 측면 포트를 질소가 켈빈 프로브 셀을 연속적으로 일소시킬 수 있게 하는 튜브와 접촉시키며, 주변 압력을 유지하기 위한 강철 니들이 삽입된 셉텀으로 질소 출구를 캡핑하였다. 이어서, 프로브 설정을 프로브에 대해 최적화하고, 팁의 높이만을 전체 측정 동안 변화시켰다. 켈빈 프로브를, 하기 파라미터를 갖는 맥알리스터(McAllister) KP6500 켈빈 프로브계(Kelvin Probe meter)에 연결시켰다: 1) 진동수: 230; 2) 진폭: 20; 3) DC 오프셋: 샘플마다 다름; 4) 상부 배킹(backing) 전위: 2 볼트; 5) 하부 배킹 전위 : -2 볼트; 6) 스캔 속도: 1; 7) 트리거 지연: 0; 8) 획득(A)/데이타(D) 포인트:1024; 9) A/D 비율: 12405 @19.0 사이클; 10) D/A: 지연: 200; 11) 설정점 기울기: 0.2; 12) 단계 크기: 0.001 ; 13) 최대 기울기 편차: 0.001. 추적 기울기가 안정화되자마자, 금 필름 사이의 접촉 전위차 ("CPD") (볼트)를 기록하였다. 이어서, 금의 CPD를 기준으로 하여 프로브 팁에 대해 (4.7-CPD) eV를 얻었다. 4.7 eV (전자 볼트)는 주변-에이징된 금 필름 표면의 일 함수이다 (문헌 [Surface Science, 316, (1994), P380]). 금의 CPD를 주기적으로 측정하면서, 샘플의 CPD를 측정하였다. 각각의 샘플을 4개의 유지 클립을 사용한 금 필름 샘플에서와 동일한 방식으로 공동 내에 로딩하였다. 샘플과 전기적으로 접촉하는 유지 클립 상에서는, 한쪽 모서리에서 노출된 ITO 패드와 우수한 전기적 접촉이 이루어지는 것이 보장되도록 주의하였다. CPD 측정 동안, 프로브 팁을 방해하지 않으면서 소량의 질소를 셀을 통해 연속적으로 유동시켰다. 샘플의 CPD가 기록되면, 이어서 샘플의 CPD에 4.7 eV와 금의 CPD의 차이를 더하여 샘플 에너지 포텐셜을 계산하였다. For work function, or energy potential measurement, an ambient-aged gold film was first measured as a reference and then the sample was measured. Gold films of the same size glass pieces were placed in the cutout cavity at the bottom of the square steel container. On the cavities there were four retaining clips to hold the sample pieces firmly in place. One of the retaining clips was attached with wires to make contact with the Kelvin probe. With the gold film facing upwards, the Kelvin probe tip protruding from the center of the steel lid was lowered above the center of the gold film surface. The lid was then tightened firmly onto a square steel container at four corners. The side port of the square steel vessel was contacted with a tube allowing nitrogen to continuously sweep the Kelvin probe cell, and the nitrogen outlet was capped with a septum inserted with a steel needle to maintain ambient pressure. The probe settings were then optimized for the probe and only the height of the tip was changed during the entire measurement. Kelvin probes were connected to McAllister KP6500 Kelvin Probe meter with the following parameters: 1) Frequency: 230; 2) amplitude: 20; 3) DC offset: varies from sample to sample; 4) upper backing potential: 2 volts; 5) lower backing potential: -2 volts; 6) scan speed: 1; 7) trigger delay: 0; 8) Acquisition (A) / Data (D) points: 1024; 9) A / D ratio: 12405 @ 19.0 cycles; 10) D / A: delay: 200; 11) set point slope: 0.2; 12) step size: 0.001; 13) Maximum slope deviation: 0.001. As soon as the tracking slope stabilized, the contact potential difference (“CPD”) (volts) between the gold films was recorded. The (4.7-CPD) eV was then obtained for the probe tip based on the CPD of gold. 4.7 eV (electron volts) is the work function of the peri-aged gold film surface (Surface Science, 316, (1994), P380). The CPD of the sample was measured while periodically measuring the CPD of gold. Each sample was loaded into the cavity in the same manner as the gold film sample using four retaining clips. On the retaining clip in electrical contact with the sample, care was taken to ensure good electrical contact with the exposed ITO pad at one corner. During CPD measurements, a small amount of nitrogen was continuously flowed through the cell without disturbing the probe tip. Once the CPD of the sample was recorded, the sample energy potential was then calculated by adding the difference of 4.7 eV and CPD of gold to the CPD of the sample.

실시예 1Example 1

본 실시예는, 높은 일 함수의 정공 주입 물질의 제조를 나타낸다. 정공 주입 물질은 전기 전도성 폴리피롤/나피온® (여기서, 나피온®은 폴리(테트라플루오로에틸렌)/퍼플루오로에테르술폰산)임)의 낮은 pH의 수 분산액이다.This example illustrates the preparation of a high work function hole injection material. The hole injection material is a low pH water dispersion of electrically conductive polypyrrole / Nafion®, where Nafion® is poly (tetrafluoroethylene) / perfluoroethersulfonic acid).

온도가 대략 270℃인 것을 제외하고는 미국 특허 제6,150,426호의 실시예 1, 파트 2에서의 절차와 유사한 절차를 이용하여 EW가 1050인 나피온®의 25% (w/w)의 수성 콜로이드 분산액을 제조하였다. 분산액을 물로 희석하여 중합을 위한 12% (w/w)의 분산액을 형성하였다.A 25% (w / w) aqueous colloidal dispersion of Nafion® having an EW of 1050 was prepared using a procedure similar to the procedure in Example 1, Part 2 of US Pat. No. 6,150,426, except that the temperature was approximately 270 ° C. Prepared. The dispersion was diluted with water to form a 12% (w / w) dispersion for the polymerization.

500 mL의 반응 솥에 12% 고형분의 수성 나피온® 분산액 (29.22 mmol의 SO3H기) 243.5 g 및 물 685 g을 넣었다. 5℃로 냉각시킨 혼합물을, 2단 프로펠러 블레이드가 장착된 오버헤드 교반기를 사용하여 200 RPM으로 교반하였다. 이어서, 혼합물에 탈이온수 10 mL 중의 황산철(III) (Fe2(SO4)3) 604.3 mg (1,168.6 ㎛ol)의 용액을 첨가하였다. 반응 혼합물을 200 RPM으로 15분 동안 교반한 후, 물 20 mL 중의 나트륨 퍼술페이트 Na2S2O8 2.5 g (10.5 mmol) 및 물 20 mL 중에 희석된 증류 피롤 809 ㎕ (11.69 mmol) 둘 다를 첨가하였다. 반응 혼합물을 먼저 모두 질소로 탈기시키고, 이온 교환 수지 첨가시까지 질소 하에 유지하였다. 나트륨 퍼술페이트 및 피롤 둘 다 첨가하고 3시간 후, 도웩스(Dowex) M31 및 도웩스 M43 이온 교환 수지 각각 5O g 및 탈이온수 5O g을 반응 혼합물에 첨가하고, 이것을 120 RPM으로 5시간 동안 추가로 교반하였다. 최종적으로 VWR 417 필터 페이퍼로 이온 교환 수지를 현탁액으로부터 여과하였다. 분산액의 pH는 2.18이었고, 공기 중 130℃에서 10분 동안 베이킹된 필름은 실온에서 1.7 x 10-2 S/cm의 전도도를 가졌다.In a 500 mL reaction kettle was placed 243.5 g of a 12% solid aqueous Nafion® dispersion (29.22 mmol SO 3 H group) and 685 g of water. The mixture cooled to 5 ° C. was stirred at 200 RPM using an overhead stirrer equipped with two stage propeller blades. Then to the mixture was added a solution of 604.3 mg (1,168.6 μmol) of iron (III) sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) in 10 mL of deionized water. The reaction mixture was stirred at 200 RPM for 15 minutes, then added both 2.5 g (10.5 mmol) of sodium persulfate Na 2 S 2 O 8 in 20 mL of water and 809 μL (11.69 mmol) of distilled pyrrole diluted in 20 mL of water. It was. The reaction mixture was first all degassed with nitrogen and kept under nitrogen until addition of the ion exchange resin. After 3 hours of adding both sodium persulfate and pyrrole, 50 g of Doex M31 and Dox M43 ion exchange resin and 50 g of deionized water, respectively, were added to the reaction mixture and this was further added at 120 RPM for 5 hours. Stirred. Finally the ion exchange resin was filtered out of the suspension with VWR 417 filter paper. The pH of the dispersion was 2.18 and the film baked for 10 minutes at 130 ° C. in air had a conductivity of 1.7 × 10 −2 S / cm at room temperature.

충분량의 상기에서 제조된 수 분산액을 0.45 ㎛ HV 필터로 여과하고, 오존-처리된 ITO/유리 표면 상에 1,800 RPM으로 60분 동안 스핀-코팅하였다. ITO/유리의 오존 처리는 UVO-클리너(UVO-Cleaner) 모델 #256 (미국 캘리포니아주 92718 어바인 매이슨 2 소재)을 사용하여 달성하였다. 필름을 공기 중 130℃에서 10분 동안 베이킹하고, 이어서 켈빈 프로브 셀에 로딩하였다. 샘플과 프로브 팁 사이의 접촉 전위차 (CPD)는 1.76 볼트로 측정되었다. 이어서, 폴리피롤/나피온®의 일 함수 (Wf)는 미리측정된 공기-에이징 금 필름의 CPD (0.69 볼트임)를 기준으로 5.87 eV로 계산되었다. pH 2.18의 수성 폴리피롤/나피온®은 높은 Wf의 필름을 형성하는 것으로 나타났다. A sufficient amount of the water dispersion prepared above was filtered through a 0.45 μm HV filter and spin-coated for 60 minutes at 1,800 RPM on an ozone-treated ITO / glass surface. Ozone treatment of ITO / glass was achieved using UVO-Cleaner Model # 256 (92718 Irvine Mason, CA, USA). The film was baked for 10 minutes at 130 ° C. in air and then loaded into Kelvin probe cells. The contact potential difference (CPD) between the sample and the probe tip was measured at 1.76 volts. The work function (Wf) of Polypyrrole / Nafion® was then calculated to 5.87 eV based on the CPD (0.69 volts) of the pre-measured air-aging gold film. Aqueous polypyrrole / Nafion® at pH 2.18 has been shown to form films of high Wf.

실시예 2Example 2

본 실시예는, 고에너지 포텐셜의 이중층 조성물을 나타낸다. 이중층은, pH 2.18의 분산액으로부터 침착된 폴리피롤/나피온®층의 높은 일 함수의 정공 주입층, 및 플루오렌-트리아릴아민의 가교성 중합체의 정공 수송층 ("HT-1")을 포함한다. This example shows a high energy potential double layer composition. The bilayer comprises a high work function hole injection layer of a polypyrrole / Nafion® layer deposited from a dispersion of pH 2.18, and a hole transport layer (“HT-1”) of a crosslinkable polymer of fluorene-triarylamine.

실시예 1에서 제조된 충분량의 폴리피롤/나피온®의 수 분산액을 0.45 ㎛ HV 필터로 여과하고, ITO/유리 표면 상에 스핀-코팅하였다. ITO/유리를 먼저 O2-플라즈마-25 챔버 (메르카토르 콘트롤 시스템즈, 인코포레이티드(Mercator Control Systems, Inc.), LF-5 플라즈마 시스템)를 사용하여 300 와트로 0.3 토르에서 15분 동안 플라즈마/산소로 처리하였다. 이어서, 스핀-코팅된 필름을 공기 중 130℃에서 10분 동안 베이킹하였고, 이는 KLA-텐코르 코포레이션(KLA-Tencor Corporation, 미국 캘리포니아주 샌 조스 소재)으로부터의 P-15 모델 표면형상측정계(profilometer)에 의해 약 20 nm (나노미터)로 측정되었다. 하기 실시예 및 비교예에서도 상기 표면형상측정계를 사용하였다. 이어서, ITO 상의 폴리피롤/나피온®을 0.4% (w/v)의 HT-1로 탑-코팅하였다. ITO/(폴리피롤/나피온®)/HT-1을 질소 중 200℃에서 30분 동안 베이킹하여 가교기를 반응시켰다. 가교 필름은 약 20 nm로 측정되었다. 이어서, 유리/ITO/(폴리피롤/나피온®)/가교 HT-1을 켈빈 프로브 셀에 로딩하였다. 샘플과 프로브 팁 사이의 접촉 전위차 (CPD)는 0.95 볼트로 측정되었다. 이어서, HT-1의 에너지 포텐셜은 미리측정된 공기-에이징 금 필름의 CPD (0.69 볼트임)를 기준으로 4.96 eV로 계산되었다. 에너지 포텐셜은 실시예 1의 폴리피롤/나피온®의 일 함수보다 낮았지만, 이는 비교예 A에 나타낸 바와 같은 하부에 폴리피롤/나피온®이 없는 가교 HT-1의 경우보다는 높은 것으로 나타났다.A sufficient amount of polypyrrole / Nafion® water dispersion prepared in Example 1 was filtered through a 0.45 μm HV filter and spin-coated onto the ITO / glass surface. ITO / Glass was first plasma-separated for 15 minutes at 0.3 Torr at 300 Watts using an O 2 -Plasma-25 chamber (Mercator Control Systems, Inc., LF-5 Plasma System). Treatment with oxygen. The spin-coated film was then baked for 10 minutes at 130 ° C. in air, which was a P-15 model profilometer from KLA-Tencor Corporation (San Jos, CA). Measured at about 20 nm (nanometer). The surface profiler was also used in the following examples and comparative examples. Polypyrrole / Nafion® on ITO was then top-coated with 0.4% (w / v) of HT-1. ITO / (Polypyrrole / Nafion®) / HT-1 was baked at 200 ° C. in nitrogen for 30 minutes to react the crosslinker. The crosslinked film was measured at about 20 nm. Glass / ITO / (Polypyrrole / Nafion®) / bridged HT-1 was then loaded into Kelvin probe cells. The contact potential difference (CPD) between the sample and the probe tip was measured at 0.95 volts. The energy potential of HT-1 was then calculated to 4.96 eV based on the CPD (0.69 volts) of the pre-measured air-aging gold film. The energy potential was lower than the work function of the polypyrrole / Nafion® of Example 1, but it was higher than that of the crosslinked HT-1 without polypyrrole / Nafion® at the bottom as shown in Comparative Example A.

비교예 AComparative Example A

본 비교예는, 하부의 높은 일 함수의 정공 주입 물질 없이 단일층으로서 사용되는 경우의 저에너지 포텐셜의 HT-1을 나타낸다. This comparative example shows the low energy potential HT-1 when used as a single layer without the underlying high work function hole injection material.

충분량의 톨루엔 중의 0.4% (w/v)의 HT-1을 0.45 ㎛ HV 필터로 여과하고, ITO/유리 표면 상에 스핀-코팅하였다. ITO/유리를 먼저 300 와트로 0.3 토르에서 15분 동안 플라즈마/산소로 처리하였다. ITO/유리 상의 HT-1 필름을 공기 중 200℃에서 30분 동안 베이킹하여 가교기를 반응시켰고, 이는 약 18 nm로 측정되었다. 이어서, HT-1/ITO/유리를 켈빈 프로브 셀에 로딩하였다. 샘플과 프로브 팁 사이의 접촉 전위차 (CPD)는 0.26 볼트로 측정되었다. 이어서, ITO 상의 HT-1 필름의 에너지 포텐셜은 미리측정된 공기-에이징 금 필름의 CPD (0.69 볼트임)를 기준으로 4.27 eV로 계산되었다. 에너지 포텐셜 (4.27 eV)은, 실시예 2에 나타낸 바와 같은 HT-1/폴리피롤-나피온®/ITO의 경우 (4.96 eV)보다 낮았다.A sufficient amount of 0.4% (w / v) of HT-1 in toluene was filtered through a 0.45 μm HV filter and spin-coated onto the ITO / glass surface. ITO / glass was first treated with plasma / oxygen for 15 minutes at 0.3 Torr at 300 Watts. The HT-1 film on ITO / glass was baked at 200 ° C. in air for 30 minutes to react the crosslinker, which was measured at about 18 nm. HT-1 / ITO / glass was then loaded into Kelvin probe cells. The contact potential difference (CPD) between the sample and the probe tip was measured at 0.26 volts. The energy potential of the HT-1 film on ITO was then calculated to be 4.27 eV based on the CPD (0.69 volts) of the pre-measured air-aging gold film. The energy potential (4.27 eV) was lower than (4.96 eV) for HT-1 / polypyrrole-Nafion® / ITO as shown in Example 2.

실시예 3Example 3

본 실시예는, 전기 전도성 폴리피롤/나피온®의 높은 pH의 수 분산액, 및 그의 높은 일 함수를 나타낸다.This example shows a high pH water dispersion of electrically conductive polypyrrole / Nafion®, and its high work function.

본 실시예에서 사용된 폴리피롤/나피온® 분산액은, EW (산 등가 중량)가 1000인 수성 나피온® 콜로이드 분산액을 사용하여 제조하였다. 온도가 대략 270℃인 것을 제외하고는 미국 특허 제6,150,426호의 실시예 1, 파트 2에서의 절차와 유사한 절차를 이용하여 25% (w/w)의 나피온® 분산액을 제조하고, 이어서 이를 물로 희석하여 중합을 위한 12.0% (w/w)의 분산액을 형성하였다.The polypyrrole / Nafion® dispersion used in this example was prepared using an aqueous Nafion® colloidal dispersion having an EW (acid equivalent weight) of 1000. A 25% (w / w) Nafion® dispersion was prepared using a procedure similar to the procedure in Example 1, Part 2 of US Pat. No. 6,150,426, except that the temperature was approximately 270 ° C., followed by dilution with water. To form a 12.0% (w / w) dispersion for polymerization.

4 L 반응 솥에 12% 고형분의 수성 나피온® 분산액 (204.51 mmol의 SO3H기) 1,704.3 g 및 물 1,790 g을 넣었다. 혼합물을 300 rpm으로 설정된 3-블레이드 오버헤드 교반기로 교반하였다. 이어서, 혼합물에 물 150 mL 중에 용해된 황산철(III) (Fe2(SO4)3) 4,230.0 mg (8.18 mmol) 및 나트륨 퍼술페이트 Na2S2O8 17.53 g (73.62 mmol)의 용액을 첨가하였다. 솥 중의 혼합물을 탈기시킨 후, 물 150 mL 중에 희석된 증류 피롤 5.66 mL (81.8 mmol)를 첨가하였다. 피롤 첨가는 4개의 60 mL 시린지를 사용하여 달성하였다. 4개의 시린지 각각으로 등량의 피롤 중 한 부분을 솥의 저부에, 한 부분을 중앙에, 또한 두 부분을 상부에 300 rpm으로 교반하며 공급하였다. 피롤 용액을 첨가하고 3.5시간 후, 도웩스 M31 및 도웩스 M43 이온 교환 수지 각각 350 g을 반응 혼합물에 첨가하고, 이를 120 RPM으로 3시간 동안 추가로 교반하였다. 최종적으로 VWR 417 필터 페이퍼로 이온 교환 수지를 현탁액으로부터 여과하였다. 분산액의 pH는 2.32였고, 공기 중 130℃에서 10분 동안 베이킹된 필름은 실온에서 1.1 x 10-2 S/cm의 전도도를 가졌다.In a 4 L reaction pot was placed 1704.3 g of a 12% solid aqueous Nafion® dispersion (204.51 mmol SO 3 H group) and 1,790 g of water. The mixture was stirred with a 3-blade overhead stirrer set at 300 rpm. To the mixture was then added a solution of 4,230.0 mg (8.18 mmol) of iron (III) sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) and sodium persulfate Na 2 S 2 O 8 dissolved in 150 mL of water (73.62 mmol). It was. After degassing the mixture in the pot, 5.66 mL (81.8 mmol) of distilled pyrrole diluted in 150 mL of water was added. Pyrrole addition was achieved using four 60 mL syringes. Each of the four syringes was fed with a portion of an equal amount of pyrrole stirring at 300 rpm at the bottom of the pot, one at the center and two at the top. 3.5 hours after the addition of the pyrrole solution, 350 g of Dow's M31 and Dow's M43 ion exchange resin each were added to the reaction mixture, which was further stirred at 120 RPM for 3 hours. Finally the ion exchange resin was filtered out of the suspension with VWR 417 filter paper. The pH of the dispersion was 2.32 and the film baked for 10 minutes at 130 ° C. in air had a conductivity of 1.1 × 10 −2 S / cm at room temperature.

상기에서 제조된 폴리피롤/나피온® 일부를 레와티트 모노플러스(Lewatit Monoplus) S100으로 pH 7로 조정하였다. 충분량의 pH 7의 수 분산액을 0.45 ㎛ HV 필터로 여과하고, 먼저 300 와트로 0.3 토르에서 15분 동안 플라즈마/산소로 처리한 ITO/유리 기판 상에 스핀-코팅하였다. 필름을 공기 중 130℃에서 10분 동안 베이킹하였고, 이는 20 nm로 측정되었다. 이어서, 폴리피롤/나피온®을 켈빈 프로브 셀에 로딩하였다. 샘플과 프로브 팁 사이의 접촉 전위차 (CPD)는 1.27 볼트로 측정되었다. 이어서, 폴리피롤/나피온®의 일 함수 (Wf)는 미리측정된 공기-에이징 금 필름의 CPD (0.69 볼트임)를 기준으로 5.28 eV로 계산되었다. 폴리피롤/나피온®의 pH 7의 수 분산액은 실시예 1에 나타낸 바와 같은 pH 2.18의 분산액보다 낮은 저Wf를 갖는 필름을 형성하는 것으로 나타났다. 그러나, 이 일 함수는 실시예 4에 나타낸 바와 같이 HT-1의 에너지 포텐셜을 향상시키기에는 여전히 충분히 높은 것이었다.Some of the polypyrrole / Nafion® prepared above was adjusted to pH 7 with Lewatit Monoplus S100. A sufficient pH 7 water dispersion was filtered through a 0.45 μm HV filter and first spin-coated onto a plasma / oxygen treated ITO / glass substrate at 0.3 Torr for 15 minutes at 300 Watts. The film was baked at 130 ° C. for 10 minutes in air, which was measured at 20 nm. Polypyrrole / Nafion® was then loaded into Kelvin probe cells. The contact potential difference (CPD) between the sample and the probe tip was measured at 1.27 volts. The work function (Wf) of Polypyrrole / Nafion® was then calculated to 5.28 eV based on the CPD of the pre-measured air-aging gold film (0.69 volts). An aqueous dispersion of pH 7 of Polypyrrole / Nafion® was shown to form a film with a lower Wf than the dispersion of pH 2.18 as shown in Example 1. However, this work function was still high enough to improve the energy potential of HT-1 as shown in Example 4.

실시예 4Example 4

본 실시예는, pH 7의 수 분산액으로부터 형성된 고에너지-포텐셜의 폴리피롤/나피온®층 상의 HT-1을 나타낸다. This example shows HT-1 on a high energy-potential polypyrrole / Nafion® layer formed from an aqueous dispersion of pH 7.

실시예 3에서 제조된, 충분량의 폴리피롤/나피온®의 pH 7의 수 분산액을 0.45 ㎛ HV 필터로 여과하고, ITO/유리 표면 상에 스핀-코팅하였다. ITO/유리를 먼저 300 와트로 0.3 토르에서 15분 동안 플라즈마/산소로 처리하였다. 이어서, 스핀-코팅된 필름을 공기 중 130℃에서 10분 동안 베이킹하였고, 이는 약 20 nm (나노미터)로 측정되었다. 이어서, ITO 상의 폴리피롤/나피온®을 톨루엔 중의 0.4% (w/v)의 HT-1로 탑-코팅하였다. 폴리피롤/나피온®/ITO 상의 정공 수송 중합체, HT-1을 질소 중 200℃에서 30분 동안 베이킹하여 가교기를 반응시켰다. 가교 필름은 약 20 nm로 측정되었다. 유리/ITO/폴리피롤-나피온®/가교 HT-1을 켈빈 프로브 셀에 로딩하였다. 샘플과 프로브 팁 사이의 접촉 전위차 (CPD)는 0.63 볼트로 측정되었다. HT-1의 에너지 포텐셜은 미리측정된 공기-에이징 금 필름의 CPD (0.69 볼트임)를 기준으로 4.64 eV로 계산되었다. 이 에너지 포텐셜 (4.64 eV)은 실시예 3에서의 폴리피롤/나피온®의 일 함수 (5.28 eV)보다 낮았으나, 이는 비교예 B에 나타낸 바와 같은 하부에 폴리피롤/나피온®층이 없는 가교 HT-1의 에너지 포텐셜보다는 높은 것으로 나타났다.Sufficient amount of polypyrrole / Nafion® pH 7 water dispersion prepared in Example 3 was filtered through a 0.45 μm HV filter and spin-coated onto the ITO / glass surface. ITO / glass was first treated with plasma / oxygen for 15 minutes at 0.3 Torr at 300 Watts. The spin-coated film was then baked for 10 minutes at 130 ° C. in air, which was measured at about 20 nm (nanometer). Polypyrrole / Nafion® on ITO was then top-coated with 0.4% (w / v) HT-1 in toluene. The hole transport polymer, HT-1, on polypyrrole / Nafion® / ITO was baked at 200 ° C. in nitrogen for 30 minutes to react the crosslinker. The crosslinked film was measured at about 20 nm. Free / ITO / Polypyrrole-Nafion® / bridged HT-1 was loaded into a Kelvin probe cell. The contact potential difference (CPD) between the sample and the probe tip was measured at 0.63 volts. The energy potential of HT-1 was calculated to be 4.64 eV based on the CPD (0.69 volts) of the pre-measured air-aging gold film. This energy potential (4.64 eV) was lower than the work function (5.28 eV) of polypyrrole / Nafion® in Example 3, but this was a crosslinked HT- without the polypyrrole / Nafion® layer at the bottom as shown in Comparative Example B. It is higher than the energy potential of 1.

비교예 BComparative Example B

본 비교예는, 하부에 높은 일 함수의 정공 주입 물질이 없는 단일층으로서의 HT-1의 저에너지 포텐셜을 나타내기 위해 실시예 4와 동시에 실시하였다.This comparative example was carried out simultaneously with Example 4 to show the low energy potential of HT-1 as a single layer without a high work function hole injection material at the bottom.

충분량의 톨루엔 중의 0.4% (w/v)의 HT-1을 0.45 ㎛의 HV 필터로 여과하고, ITO/유리 표면 상에 스핀-코팅하였다. ITO/유리를 먼저 300 와트로 0.3 토르에서 15분 동안 플라즈마/산소로 처리하였다. ITO/유리 상의 HT-1 필름을 공기 중 200℃에서 30분 동안 베이킹하여 가교기를 가교시켰고, 이는 약 18 nm로 측정되었다. 이어서, HT-1/ITO/유리를 켈빈 프로브 셀에 로딩하였다. 샘플과 프로브 팁 사이의 접촉 전위차 (CPD)는 0.12 볼트로 측정되었다. 이어서, ITO 상의 HT-1 필름의 일 함수 (Wf) 또는 에너지 포텐셜은 미리측정된 공기-에이징 금 필름의 CPD (0.69 볼트임)를 기준으로 4.13 eV로 계산되었다. 이 에너지 포텐셜 (4.13 eV)은 실시예 4에 나타낸 HT-1/폴리피롤/나피온®/ITO의 경우 (4.64 eV)보다 낮았다. 이러한 비교는, HT-1와 ITO 사이에 폴리피롤/나피온®을 삽입함으로써 에너지 포텐셜이 상승하여 후속 발광층으로의 정공 주입이 용이해진다는 것을 보여준다.Sufficient 0.4% (w / v) of HT-1 in toluene was filtered through a 0.45 μm HV filter and spin-coated onto the ITO / glass surface. ITO / glass was first treated with plasma / oxygen for 15 minutes at 0.3 Torr at 300 Watts. The HT-1 film on ITO / glass was baked at 200 ° C. in air for 30 minutes to crosslink the crosslinker, which was measured at about 18 nm. HT-1 / ITO / glass was then loaded into Kelvin probe cells. The contact potential difference (CPD) between the sample and the probe tip was measured at 0.12 volts. The work function (Wf) or energy potential of the HT-1 film on ITO was then calculated to be 4.13 eV based on the CPD (0.69 volts) of the pre-measured air-aging gold film. This energy potential (4.13 eV) was lower than (4.64 eV) for the HT-1 / polypyrrole / Nafion® / ITO shown in Example 4. This comparison shows that the insertion of polypyrrole / Nafion® between HT-1 and ITO raises the energy potential to facilitate hole injection into the subsequent light emitting layer.

실시예 5Example 5

본 실시예는, pH 2.0의 수 분산액으로부터 제조된, 고에너지-포텐셜의 폴리피롤/나피온®층 상의 정공 수송 중합체를 나타낸다. This example shows a hole transport polymer on a high energy-potential polypyrrole / Nafion® layer prepared from an aqueous dispersion of pH 2.0.

실시예 3에 기재된 방법을 이용하되, NaOH를 첨가하지 않고, pH 2.0의 폴리피롤/나피온®의 새로운 배치를 제조하였다. 이 폴리피롤/나피온® 분산액은 5.87 eV의 일 함수를 갖는 필름을 형성하였다. 충분량의 폴리피롤/나피온®의 수 분산액을 0.45 ㎛ HV 필터로 여과하고, ITO/유리 표면 상에 1,000 RPM으로 60초 동안 스핀-코팅하였다. ITO/유리를 먼저 300 와트로 0.3 토르에서 15분 동안 플라즈마/산소로 처리하였다. 이어서, 스핀-코팅된 필름을 공기 중 120℃에서 10분 동안 베이킹하였다. 이어서, ITO 상의 폴리피롤-나피온®을 톨루엔 중의 0.5% (w/v)의 정공 수송 중합체 ("HT-2")로 탑-코팅하였다.A new batch of polypyrrole / Nafion® at pH 2.0 was prepared using the method described in Example 3, but without the addition of NaOH. This polypyrrole / Nafion® dispersion formed a film with a work function of 5.87 eV. A sufficient amount of polypyrrole / Nafion® water dispersion was filtered through a 0.45 μm HV filter and spin-coated for 60 seconds at 1,000 RPM on an ITO / glass surface. ITO / glass was first treated with plasma / oxygen for 15 minutes at 0.3 Torr at 300 Watts. The spin-coated film was then baked for 10 minutes at 120 ° C. in air. Polypyrrole-Nafion® on ITO was then top-coated with 0.5% (w / v) hole transport polymer ("HT-2") in toluene.

HT-2를 PCT 특허 출원 공개 제WO 2005/080525호, 실시예 1에서의 절차에 따라 제조하였다. 이어서, 유리/ITO/폴리피롤-나피온®/HT-2를 불활성 박스 내 195℃에서 30분 동안 베이킹한 후, 켈빈 프로브 셀에 로딩하였다. 샘플과 프로브 팁 사이의 접촉 전위차 (CPD)는 0.58 볼트로 측정되었다. HT-2의 에너지-포텐셜은 미리측정된 공기-에이징 금 필름의 CPD (0.69 볼트임)를 기준으로 4.59 eV로 계산되었다. 이 에너지-포텐셜 (4.59 eV)은 폴리피롤-나피온®의 일 함수 (5.87 eV)보다 낮았으나, 이는 비교예 C에 나타낸 바와 같은 하부에 폴리피롤/나피온®이 없는 가교 HT-2의 경우보다는 높은 것으로 나타났다.HT-2 was prepared according to the procedure in PCT Patent Application Publication No. WO 2005/080525, Example 1. The glass / ITO / Polypyrrole-Nafion® / HT-2 was then baked for 30 minutes at 195 ° C. in an inert box and then loaded into Kelvin probe cells. The contact potential difference (CPD) between the sample and the probe tip was measured at 0.58 volts. The energy-potential of HT-2 was calculated to be 4.59 eV based on the CPD of the pre-measured air-aging gold film (0.69 volts). This energy-potential (4.59 eV) was lower than the work function (5.87 eV) of polypyrrole-Nafion®, but higher than that of crosslinked HT-2 without polypyrrole / Nafion® at the bottom as shown in Comparative Example C. Appeared.

비교예 CComparative Example C

본 비교예는, 하부에 높은 일 함수의 정공 주입층이 없는 단일층으로서의 HT-2의 저에너지 포텐셜을 나타내기 위해 실시예 5와 동시에 실시하였다. This comparative example was implemented simultaneously with Example 5 in order to show the low energy potential of HT-2 as a single layer which does not have a high work function hole injection layer at the bottom.

충분량의 톨루엔 중의 0.5% (w/v)의 HT-2를 0.45 ㎛의 HV 필터로 여과하고, ITO/유리 표면 상에 1,000 RPM으로 60초 동안 스핀-코팅하였다. ITO/유리를 먼저 300 와트로 0.3 토르에서 15분 동안 플라즈마/산소로 처리하였다. 이어서, 유리/ITO/HT-2를 불활성 박스 내 195℃에서 30분 동안 베이킹하였다. HT-2의 두께는 19 nm로 측정되었고, 이를 켈빈 프로브 셀에 로딩하였다. 샘플과 프로브 팁 사이의 접촉 전위차 (CPD)는 0.25 볼트로 측정되었다. 이어서, ITO 상의 HT-2 필름의 에너지 포텐셜은 미리측정된 공기-에이징 금 필름의 CPD (0.69 볼트임)를 기준으로 4.26 eV로 계산되었다. 이 에너지 포텐셜 (4.26 eV)은 실시예 5에 나타낸 바와 같은, HT-2/폴리피롤/나피온®/ITO의 경우 (4.59 eV)보다 낮았다. 이러한 비교는, HT-2와 ITO 사이에 폴리피롤/나피온®층을 삽입함으로써 에너지 포텐셜이 상승하여 후속 발광층으로의 정공 주입이 용이해진다는 것을 보여준다. Sufficient 0.5% (w / v) of HT-2 in toluene was filtered through a 0.45 μm HV filter and spin-coated for 60 seconds at 1,000 RPM on an ITO / glass surface. ITO / glass was first treated with plasma / oxygen for 15 minutes at 0.3 Torr at 300 Watts. The glass / ITO / HT-2 was then baked for 30 minutes at 195 ° C. in an inert box. The thickness of HT-2 was measured at 19 nm, which was loaded into Kelvin probe cells. The contact potential difference (CPD) between the sample and the probe tip was measured at 0.25 volts. The energy potential of the HT-2 film on ITO was then calculated to be 4.26 eV based on the CPD (0.69 volts) of the pre-measured air-aging gold film. This energy potential (4.26 eV) was lower than (4.59 eV) for HT-2 / polypyrrole / Nafion® / ITO, as shown in Example 5. This comparison shows that the insertion of a polypyrrole / Nafion® layer between HT-2 and ITO raises the energy potential, facilitating hole injection into subsequent light emitting layers.

실시예 6Example 6

본 실시예는, 전기 전도성 폴리(3,4-디옥시-에틸렌티오펜)/나피온® (여기서, 나피온®은 폴리(테트라플루오로에틸렌)/퍼플루오로에테르술폰산)임)의 일 함수에 대한 pH 효과를 나타낸다. This example shows the work function of an electrically conductive poly (3,4-dioxy-ethylenethiophene) / Nafion®, where Nafion® is poly (tetrafluoroethylene) / perfluoroethersulfonic acid) PH effect on.

본 실시예에서 사용된 PEDOT-나피온® 분산액은, EW (산 등가 중량)가 1050인 수성 나피온® 콜로이드 분산액을 사용하여 제조하였다. 온도가 대략 270℃인 것을 제외하고는 미국 특허 제6,150,426호의 실시예 1, 파트 2에서의 절차와 유사한 절차를 이용하여 25% (w/w)의 나피온® 분산액을 제조하고, 이어서 이를 물로 희석하여 중합을 위한 12.0% (w/w)의 분산액을 형성하였다.The PEDOT-Nafion® dispersion used in this example was prepared using an aqueous Nafion® colloidal dispersion having an EW (acid equivalent weight) of 1050. A 25% (w / w) Nafion® dispersion was prepared using a procedure similar to the procedure in Example 1, Part 2 of US Pat. No. 6,150,426, except that the temperature was approximately 270 ° C., followed by dilution with water. To form a 12.0% (w / w) dispersion for polymerization.

500 mL의 반응 솥에 12% 고형분의 수성 나피온® 분산액 (7.26 mmol의 SO3H기) 63.5 g, 물 156 g, 황산철(III) (Fe2(SO4)3) 13.7 mg (25.4 ㎛ol) 및 37% HCl 130 ㎕ (1.58 mmol)을 넣었다. 반응 혼합물을, 2단 프로펠러형 블레이드가 장착된 오버헤드 교반기를 사용하여 175 RPM으로 15분 동안 교반한 후, 물 10 mL 중의 나트륨 퍼술페이트 (Na2S2O8) 0.79 g (3.30 mmol) 및 에틸렌디옥시티오펜 (EDT) 281 ㎕를 첨가하였다. 첨가는, 200 RPM으로 계속 교반하면서 Na2S2O8/물에 대해 0.8 mL/시간, 또한 EDT에 대해 20 ㎕/시간의 첨가 속도를 이용하여 별도의 시린지로부터 개시하였다. EDT 첨가는, 반응 혼합물로 직접 유도되는 테플론(Teflon)® 튜브에 연결된 시린지 내에 단량체를 넣음으로써 달성하였다. Na2S2O8/물 용액을 연결하는 테플론® 튜브의 말단은, 주입물이 튜브의 말단으로부터 적하되는 개별 적하물을 포함하여 점진적으로 주입되도록 반응 혼합물의 상부에 배치하였다. 단량체의 첨가가 완료되고 2시간 후에, 레와티트 MP62WS 및 레와티트 모노플러스 S100 이온 교환 수지 각각 15 g 및 n-프로판올 20 g을 반응 혼합물에 첨가하고, 이것을 120 RPM으로 7시간 동안 추가로 교반함으로써 반응을 중단시켰다. 최종적으로 와트만(Whatman) No. 54 필터 페이퍼를 사용하여 이온 교환 수지를 용액으로부터 여과하였다. 분산액의 pH는 4였고, 분산액으로부터 유도된 건조 필름은 실온에서 1.4 x 10-3 S/cm의 전도도를 가졌다.63.5 g of an aqueous Nafion® dispersion (7.26 mmol SO 3 H group) of 12% solids, 156 g of water, iron (III) sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) 13.7 mg (25.4 μm) in a 500 mL reaction kettle ol) and 130 μl (1.58 mmol) of 37% HCl were added. The reaction mixture was stirred for 15 minutes at 175 RPM using an overhead stirrer equipped with a two-stage propeller type blade, followed by 0.79 g (3.30 mmol) of sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ) in 10 mL of water and 281 μl of ethylenedioxythiophene (EDT) was added. The addition was initiated from a separate syringe using an addition rate of 0.8 mL / hour for Na 2 S 2 O 8 / water and 20 μl / hour for EDT with continued stirring at 200 RPM. EDT addition was achieved by placing the monomers in a syringe connected to a Teflon® tube that leads directly to the reaction mixture. The ends of the Teflon® tubes connecting the Na 2 S 2 O 8 / water solution were placed on top of the reaction mixture so that the injections were gradually injected, including the individual loads dropping from the ends of the tubes. 2 hours after the addition of the monomers is complete, 15 g of Rewatite MP62WS and 20 Rewatite MonoPlus S100 ion exchange resin and 20 g of n-propanol are added to the reaction mixture, which is further stirred at 120 RPM for 7 hours. Thereby stopping the reaction. Finally, Whatman No. The ion exchange resin was filtered out of solution using 54 filter paper. The pH of the dispersion was 4 and the dry film derived from the dispersion had a conductivity of 1.4 × 10 −3 S / cm at room temperature.

상기에서 얻어진 PEDOT-나피온® 200 g을, 먼저 MP62WS 15 g, 이어서 앰벌리스트(Amberlyst) 15 (양성자 교환 수지) 15 g으로 충전시킨 유리 컬럼을 통해 진행시켰다. 수집된 PEDOT-나피온®의 pH는 1.9였고, 이를 실시예 6a로 나타내었다. pH 1.9의 PEDOT-나피온® 48 g에, pH 4.2에 도달할 때까지 희석된 NaOH 수용액을 첨가하였다. 이 샘플은 실시예 6b로 나타내었다. pH 1.9의 PEDOT-나피온® 46 g에, pH 6.1에 도달할 때까지 희석된 NaOH 수용액을 첨가하였다. 이 샘플은 실시예 6c로 나타내었다. pH가 1.9, 4.2 및 6.1인 3개의 분산액 샘플을 ITO/유리 기판 상에 스핀-코팅하고, 먼저 건조시켜 물을 제거하였다. 건조 필름의 일 함수 (Wf)를 공지된 기술인 자외선 광전자방출 분광법 (UPS)에 의해 측정하였다. He I (21.22 eV) 방사선을 이용하여 진공 준위의 위치에 대해 제2 전자 컷-오프로부터 Wf 에너지 준위를 측정하였다. 하기 표 1은, pH 1.9의 PEDOT-나피온®의 일 함수 (Wf)가 비교예 C에 나타낸 pH 1.8의 배이트론(Baytron)-P의 경우보다 높다 (5.9 eV 대 5.1 eV)는 것을 보여준다. pH 4.2 및 6.1에서 Wf가 각각 5.5 eV 및 5.3 eV로 감소하였으나, Wf는 3개의 pH 수준에서 배이트론-P의 Wf보다 훨씬 더 높았다. 이러한 비교는, PEDOT-나피온®이 배이트론-P에 비해 pH에 대해 훨씬 덜 민감하며, 높은 pH에서 높은 Wf를 여전히 유지한다는 것을 명확히 보여준다.200 g of the PEDOT-Nafion® obtained above were run through a glass column first charged with 15 g of MP62WS and then 15 g of Amberlyst 15 (proton exchange resin). The pH of the collected PEDOT-Nafion® was 1.9, which is shown as Example 6a. To 48 g of PEDOT-Nafion® at pH 1.9, an aqueous solution of NaOH diluted until pH 4.2 was added. This sample is shown as Example 6b. To 46 g of PEDOT-Nafion® at pH 1.9, an aqueous solution of NaOH diluted until pH 6.1 was added. This sample is shown as Example 6c. Three dispersion samples with pH of 1.9, 4.2 and 6.1 were spin-coated onto an ITO / glass substrate and first dried to remove water. The work function (Wf) of the dry film was measured by ultraviolet photoelectron emission spectroscopy (UPS), which is a known technique. Wf energy levels were measured from the second electron cut-off relative to the position of the vacuum level using He I (21.22 eV) radiation. Table 1 below shows that the work function (Wf) of PEDOT-Nafion® at pH 1.9 is higher than that of Baytron-P at pH 1.8 shown in Comparative Example C (5.9 eV vs. 5.1 eV). Wf decreased to 5.5 eV and 5.3 eV, respectively, at pH 4.2 and 6.1, but Wf was much higher than that of Baitron-P at three pH levels. This comparison clearly shows that PEDOT-Nafion® is much less sensitive to pH than Baitron-P and still maintains high Wf at high pH.

비교예 DComparative Example D

본 비교예는, 플루오로중합체 산이 아닌 전기 전도성 폴리(3,4-디옥시에틸렌티오펜)/폴리스티렌술폰산의 수 분산액, 배이트론-P® Al4083 (로트# CHDSPS0006; 고체:1.48%, pH=1.8)의 일 함수에 대한 pH의 효과를 나타낸다. This comparative example is a water dispersion of electrically conductive poly (3,4-dioxyethylenethiophene) / polystyrenesulfonic acid, not fluoropolymeric acid, Baittron-P® Al4083 (Lot # CHDSPS0006; Solids: 1.48%, pH = 1.8 ) Shows the effect of pH on the work function.

하. 체. 스타르크, 게엠베하(H. C. Starck, GmbH 독일 레버쿠젠 소재)로부터의 배이트론-P Al4083은 PEDOT-PSSA, 폴리(3,4-디옥시-에틸렌티오펜)-폴리(스티렌술폰산)이다. 배이트론-P Al4083 80 g에 레와티트 S100 및 MP 62 WS 각각 4 g을 20분 동안 첨가하였다. 레와티트® S100은 가교 폴리스티렌의 황산나트륨에 대한 바이엘(Bayer, 미국 펜실바니아주 피츠버그 소재)로부터의 상표명이다. 레와티트® MP62 WS는 가교 폴리스티렌의 3급/4급 아민의 유리 염기/염화물에 대한 바이엘 (미국 펜실바니아주 피츠버그 소재)로부터의 상표명이다. 배이트론-P 중의 수지를 VWR #417 필터 페이퍼 (40 ㎛)를 통해 여과 제거하였다. pH는 2.2로 측정되었고, 1.0 M NaOH 수용액을 첨가하여 이를 3.95로 조정하였다. 샘플의 절반을 비교예 D-a (하기 표 2 참조)로 나타내었다. 다른 절반을 1.0 M NaOH 용액으로 pH 7로 추가로 조정하였다. 이 샘플을 비교예 D-b로 나타내었다. Ha. sieve. Baitron-P Al4083 from H. C. Starck, GmbH, Leverkusen, Germany is PEDOT-PSSA, poly (3,4-dioxy-ethylenethiophene) -poly (styrenesulfonic acid). To 80 g of Baitron-P Al4083, 4 g of Rewatit S100 and MP 62 WS each were added for 20 minutes. Rewart® S100 is a trade name from Bayer, Pittsburgh, Pa., For sodium sulfate of crosslinked polystyrene. ReWattite® MP62 WS is a trade name from Bayer (Pittsburgh, Pa.) For the free base / chloride of tertiary / quaternary amines of crosslinked polystyrene. The resin in Baitron-P was filtered off through VWR # 417 filter paper (40 μm). The pH was measured at 2.2 and adjusted to 3.95 by addition of 1.0 M aqueous NaOH solution. Half of the samples are shown as Comparative Example D-a (see Table 2 below). The other half was further adjusted to pH 7 with 1.0 M NaOH solution. This sample is shown as Comparative Example D-b.

비교예 D-a 및 D-b 및 Al4083을 ITO/유리 기판 상에 스핀-코팅하고, 먼저 건조시켜 물을 제거하였다. 건조 필름의 일 함수 (Wf)를 자외선 광전자방출 분광법 (UPS)에 의해 측정하였다. He I (21.22 eV) 방사선을 이용하여 진공 준위의 위치에 대해 제2 전자 컷-오프로부터 Wf 에너지 준위를 측정하였다. 데이타는 구입된 그대로의 배이트론-P가 5.1 eV (전자 볼트)의 낮은 일 함수를 가지며, 이는 pH가 4 및 7로 증가함에 따라 4.7 eV로 감소한다는 것을 보여준다. 본 비교예는 배이트론-P는 낮은 pH에서 높은 일 함수의 전도성 중합체가 아니며, 그의 기능은 pH가 증가함에 따라 보다 낮은 수준으로 저하된다는 것을 보여준다.Comparative Examples D-a and D-b and Al4083 were spin-coated on an ITO / glass substrate and first dried to remove water. The work function (Wf) of the dry film was measured by ultraviolet photoelectron emission spectroscopy (UPS). Wf energy levels were measured from the second electron cut-off relative to the position of the vacuum level using He I (21.22 eV) radiation. The data show that Baitron-P as purchased has a low work function of 5.1 eV (electron volts), which decreases to 4.7 eV as the pH increases to 4 and 7. This comparative example shows that Baitron-P is not a high work function conductive polymer at low pH, and its function is lowered to lower levels with increasing pH.

실시예 7Example 7

본 실시예는, 나피온®, 폴리(테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로에테르술폰산)의 첨가가 배이트론-P® Al4083의 일 함수를 증가시킨다는 것을 나타낸다.This example shows that the addition of Nafion®, poly (tetrafluoroethylene / perfluoroethersulfonic acid) increases the work function of Baitron-P® Al4083.

배이트론-P® Al4083 (로트# CHDSPS0006; 고체: 1.48%, pH=1.77)을 사용하여 나피온®과의 블렌드를 형성하였다. Al4083은 하. 체. 스타르크, 게엠베하 (독일 레버쿠젠 소재)로부터의 PEDOT/PSSA이다. PEDOT/PSSA 사이의 w/w 비율은 1:6이다. 블렌딩에 사용된 나피온®은 EW가 1050인 수성 콜로이드 분산액이며, 이는 하기와 같이 제조하였다. 온도가 대략 270℃인 것을 제외하고는 미국 특허 제6,150,426호의 실시예 1, 파트 2에서의 절차와 유사한 절차를 이용하여 25% (w/w)의 나피온®을 제조하였다. 이어서, 나피온® 분산액을 물로 희석하여 본 발명에 사용하기 위한 12.0% (w/w)의 분산액을 형성하였다.Baitron-P® Al4083 (Lot # CHDSPS0006; Solid: 1.48%, pH = 1.77) was used to form a blend with Nafion®. Al4083 galaxy. sieve. PEDOT / PSSA from Stark, Geembeha (Leverkusen, Germany). The w / w ratio between PEDOT / PSSA is 1: 6. Nafion® used for blending is an aqueous colloidal dispersion with an EW of 1050, which was prepared as follows. 25% (w / w) of Nafion® was prepared using a procedure similar to the procedure in Example 1, Part 2 of US Pat. No. 6,150,426, except that the temperature was approximately 270 ° C. The Nafion® dispersion was then diluted with water to form a 12.0% (w / w) dispersion for use in the present invention.

나피온® 330.94 g을 적하시켜 자기 교반기로 교반하며 플라스크 내의 배이트론-P® 1269.59 g과 혼합하였다. 첨가가 완료되기까지는 약 5시간이 걸렸다. 생성된 분산액은 나피온®/PEDT/PSSA의 당량비가 2.0/1.0/4.6인 3.66%의 고체를 함유하였다. 혼합물을 8,000 psi의 압력을 이용하여 마이크로플루이다이저 프로세서(Microfluidizer Processor) M-110EH (마이크로플루이딕스(Microfluidics, 미국 매사추세츠주 소재))로 추가로 처리하였다. 제1 챔버 및 제2 챔버의 직경은 각각 200 ㎛ (H30Z 모델) 및 87 ㎛ (G10Z)였다. 1회 통과에서, PSC는 693,000으로부터 약 240,000로 감소하였다. 미세유동화 혼합물은 7.7 x 10-6 S/cm의 필름 (90℃에서 40분 동안 베이킹됨) 전도도를 가졌다.330.94 g of Nafion® was added dropwise and stirred with a magnetic stirrer and mixed with 1269.59 g of Baitron-P® in the flask. It took about 5 hours to complete the addition. The resulting dispersion contained 3.66% solids with an equivalent ratio of Nafion® / PEDT / PSSA of 2.0 / 1.0 / 4.6. The mixture was further treated with Microfluidizer Processor M-110EH (Microfluidics, Massachusetts, USA) using a pressure of 8,000 psi. The diameters of the first chamber and the second chamber were 200 μm (H30Z model) and 87 μm (G10Z), respectively. In one pass, the PSC decreased from 693,000 to about 240,000. The microfluidization mixture had a film (baked at 90 ° C. for 40 minutes) of 7.7 × 10 −6 S / cm.

소량의 미세유동화 분산액을 저부에서 모노플러스 S100으로, 또한 상부에서 MP 62 WS로 충전된 100 mL의 컬럼으로 진행시켰다. 2종의 수지를, 물에서 색이 나타나지 않을 때까지 별도로 탈이온수로 사용 전에 먼저 세척하였다. 수지-처리된 분산액의 pH는 1.98이었고, 이는 1.4 x 10-5 S/cm의 필름 (90℃에서 40분 동안 베이킹됨) 전도도를 가졌다. 분산액 2 방울을 ITO/유리 기판 상에 스핀-코팅하고, 먼저 건조시켜 물을 제거하였다. 건조 필름의 일 함수 (Wf)를 자외선 광전자방출 분광법 (UPS)에 의해 측정하였고, 이는 5.8 eV로 측정되었다. 이 일 함수는 블렌딩의 배합에 사용된 배이트론-P보다 훨씬 높은 것이었다.A small amount of microfluidized dispersion was run on a 100 mL column packed at the bottom with MonoPlus S100 and at the top with MP 62 WS. The two resins were first washed before use separately with deionized water until no color appeared in the water. The pH of the resin-treated dispersion was 1.98, which had a film (baked at 90 ° C. for 40 minutes) of 1.4 × 10 −5 S / cm. Two drops of the dispersion were spin-coated onto an ITO / glass substrate and first dried to remove water. The work function (Wf) of the dry film was measured by ultraviolet photoelectron emission spectroscopy (UPS), which measured 5.8 eV. This work function was much higher than Baitron-P used in the blending of blends.

실시예 8Example 8

본 실시예는, 1,1-디플루오로에틸렌 ("VF2") 및 2-(1,1-디플루오로-2-(트리플루오로메틸)알릴옥시)-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포닐 플루오라이드 ("VF2-PSEBVE")로부터 전환된 술폰산의 존재 하에 제조된 높은 일 함수의 폴리아닐린의 조성물을 나타낸다. VF2-PSEBVE 술폰산은 유기 용매 습윤성 표면을 형성한다.In this example, 1,1-difluoroethylene ("VF2") and 2- (1,1-difluoro-2- (trifluoromethyl) allyloxy) -1,1,2,2- A composition of high work function polyaniline prepared in the presence of sulfonic acid converted from tetrafluoroethanesulfonyl fluoride (“VF 2 -PSEBVE”). VF 2 -PSEBVE sulfonic acid forms an organic solvent wettable surface.

성분 구조 및 용어:Ingredient structure and terminology:

400 mL의 하스텔로이(Hastelloy) C276 반응 용기를 베르트렐® XF 160 mL, 베르트렐® XF 중의 HFPO 이량체 과산화물의 20 중량% 용액 4 mL, 및 PSEBVE 143 g (0.42 mol)으로 충전시켰다. 용기를 -35℃로 냉각시키고, -3 PSIG로 배기시키고, 질소로 퍼징하였다. 배기/퍼징 사이클을 2회 더 반복하였다. 이어서, 용기에 VF2 29 g (0.45 mol)을 첨가하였다. 용기를 28℃로 가열하고, 압력을 92 PSIG로 증가시켰다. 반응 온도를 18시간 동안 28℃로 유지하고, 이 때 압력을 32 PSIG로 하강시켰다. 용기를 배기시키고, 조 액체 물질을 회수하였다. 베르트렐® XF를 진공에서 제거하여 목적한 공중합체 110 g을 수득하였다.400 mL of Hastelloy C276 reaction vessel was charged with 160 mL of Bertrel® XF, 4 mL of a 20% by weight solution of HFPO dimer peroxide in Bertrel® XF, and 143 g (0.42 mol) PSEBVE. The vessel was cooled to -35 ° C, vented to -3 PSIG, and purged with nitrogen. The exhaust / purging cycle was repeated two more times. Then 29 g (0.45 mol) of VF 2 were added to the vessel. The vessel was heated to 28 ° C. and the pressure increased to 92 PSIG. The reaction temperature was maintained at 28 ° C. for 18 hours at which time the pressure was lowered to 32 PSIG. The vessel was evacuated and the crude liquid material recovered. Bertrel® XF was removed in vacuo to yield 110 g of the desired copolymer.

상기에서 제조된 술포닐 플루오라이드 공중합체에서 술폰산으로의 전환을 하기 방식으로 수행하였다. 건조 중합체 20 g과 탄산리튬 5.0 g을 12시간 동안 무수 메탄올 100 mL 중에서 환류시켰다. 혼합물을 실온으로 만들고, 여과하여 임의의 잔류 고체를 제거하였다. 메탄올을 진공에서 제거하여 중합체의 리튬염을 단리하였다. 이어서, 중합체의 리튬염을 물 중에 용해시키고, 물에서 색이 나타나지 않을 때까지 물로 철저히 세척된 양성자 산 교환 수지, 앰벌리스트 15를 첨가하였다. 혼합물을 교반하고 여과하였다. 여액에 앰벌리스트 15 수지를 첨가하여 다시 여과하였다. 단계를 2회 더 반복하였다. 이어서, 최종 여액으로부터 물을 제거하고, 이어서 고체를 진공 오븐 내에서 건조시켰다. 이어서, VF2/PSEBVE 산 중합체를 물 중에 용해시켜 하기에 나타낸 아닐린과의 중합을 위한 4.39% (w/w) 용액을 제조하였다.The conversion to sulfonic acid in the sulfonyl fluoride copolymer prepared above was carried out in the following manner. 20 g of dry polymer and 5.0 g of lithium carbonate were refluxed in 100 mL of anhydrous methanol for 12 hours. The mixture was brought to room temperature and filtered to remove any residual solids. Methanol was removed in vacuo to isolate the lithium salt of the polymer. The lithium salt of the polymer was then dissolved in water and proton acid exchange resin, Amberlyst 15, thoroughly washed with water until no color appeared in water. The mixture was stirred and filtered. The filtrate was added again with Amberlyst 15 resin and filtered again. The step was repeated two more times. The water was then removed from the final filtrate and then the solid was dried in a vacuum oven. The VF2 / PSEBVE acid polymer was then dissolved in water to prepare a 4.39% (w / w) solution for polymerization with the aniline shown below.

탈이온수 78.61 g 및 99.7%의 n-프로판올 45.38 g을 실온에서 1,000 mL 반응 용기에 직접 가하였다. 이어서, 37 중량%의 HCl 0.0952 mL (1.2 mmol) 및 아닐린 (증류됨) 0.6333 mL (7.0 mmol)를 피펫으로 반응기에 첨가하였다. 혼합물을 100 RPM으로 설정된 U자형 교반 막대로 오버헤드 교반하였다. 5분 후, VF2/PSEBVE 술폰산 중합체의 4.39% 수용액 53.60 g (5.80 mmol)을 유리 깔대기로 서서히 첨가하였다. 혼합물을 추가의 10분 동안 200 rpm으로 균질화시켰다. 탈이온수 20 g 중에 용해된 암모늄 퍼술페이트 (99.99+%) 1.65 g (7.2 mmol)을 6시간 내에 시린지 주입 펌프로 반응물에 적가하였다. 8분 후, 용액이 밝은 청록색으로 변하였다. 용액이 매우 암녹색으로 변하기 전에 암청색이 되도록 진행시켰다. APS 첨가 후, 혼합물을 60분 동안 교반하고, 앰벌리스트-15 (롬 앤 하스 컴파니(Rohm and Haas Co., 미국 펜실바니아주 필라델피아 소재)) 양이온 교환 수지 (32%의 n-프로판올/탈이온수 혼합물로 수회 헹구고, 질소 하에 건조시킴) 4.68 g을 첨가하고, 200 RPM으로 밤새 교반을 개시하였다. 다음날 아침, 혼합물을 강철 메쉬로 여과하였다. 앰벌리스트 15 처리된 분산액의 pH는 1.2였다. 일부 분산액을, pH가 1.2에서 5.7로 변할 때까지 앰버제트(Amberjet) 4400 (OH) (롬 앤 하스 컴파니 (미국 펜실바니아주 필라델피아 소재)) 음이온 교환 수지 (32%의 n-프로판올/탈이온수 혼합물로 수회 헹구고, 질소 하에 건조시킴)와 함께 교반하였다. 수지를 다시 여과하였고, 여액은 안정한 분산액이었다.78.61 g of deionized water and 45.38 g of 99.7% n-propanol were added directly to a 1000 mL reaction vessel at room temperature. Then 0.0952 mL (1.2 mmol) of 37 wt.% HCl and 0.6333 mL (7.0 mmol) of aniline (distilled) were added to the reactor by pipette. The mixture was stirred overhead with a U-shaped stir bar set at 100 RPM. After 5 minutes, 53.60 g (5.80 mmol) of a 4.39% aqueous solution of VF2 / PSEBVE sulfonic acid polymer were added slowly with a glass funnel. The mixture was homogenized at 200 rpm for an additional 10 minutes. 1.65 g (7.2 mmol) of ammonium persulfate (99.99 +%) dissolved in 20 g of deionized water was added dropwise to the reaction with a syringe infusion pump within 6 hours. After 8 minutes, the solution turned bright cyan. The solution ran dark blue before it turned very dark green. After APS addition, the mixture was stirred for 60 minutes and Amberley-15 (Rohm and Haas Co., Philadelphia, PA) cation exchange resin (32% n-propanol / deionized water mixture) Rinsed several times and dried under nitrogen) 4.68 g were added and stirring was started at 200 RPM overnight. The next morning, the mixture was filtered through a steel mesh. The pH of the Amberlyst 15 treated dispersion was 1.2. Some dispersions were added to the Amberjet 4400 (OH) (Rom and Haas Company, Philadelphia, PA) anion exchange resin (32% n-propanol / deionized water mixture) until the pH changed from 1.2 to 5.7. Rinsed several times and dried under nitrogen). The resin was filtered again and the filtrate was a stable dispersion.

패니(Pani) 분산액 2 방울을 ITO/유리 기판 상에 스핀-코팅하였다. ITO 상의 건조 필름의 일 함수를 자외선 광전자방출 분광법에 의해 측정하였고, 이는 5.5 eV로 측정되었다. 일 함수는 pH 5.7에서 높았다. Two drops of Pani dispersion were spin-coated onto an ITO / glass substrate. The work function of the dry film on ITO was measured by ultraviolet photoelectron emission spectroscopy, which was determined to be 5.5 eV. Work function was high at pH 5.7.

실시예 9Example 9

본 실시예는, 고에너지-포텐셜 이중층을 사용한 중합체 발광 다이오드를 나타낸다. 이중층은, HT-1의 제2층으로 스핀-코팅된 폴리피롤/나피온의 제1층으로 구성되었다. This example shows a polymer light emitting diode using a high energy-potential bilayer. The bilayer consisted of a first layer of polypyrrole / nafion spin-coated with a second layer of HT-1.

실시예 4에 나타낸 바와 같이, 높은 pH의 폴리피롤/나피온® 상에 탑-코팅된 HT-1은 고에너지-포텐셜을 가졌다. 이 이중층 표면을 사용하여 적색광-발광 물질을 이용하여 중합체 발광 다이오드를 제조하였다. 충분량의 폴리피롤/나피온®의 수 분산액을 0.45 ㎛ HV 필터로 여과하고, 유리/ITO 백라이트 기판 (30 mm x 30 mm) 상에 스핀-코팅하여 발광 다이오드를 제조하였다. ITO 두께가 100 내지 150 nm인 각각의 ITO 기판은 발광을 위한 1 부분의 2 mm x 2 mm 픽셀 및 3 부분의 5 mm x 5 mm 픽셀로 구성되었다. ITO 기판 상에 스핀-코팅되면, 필름을 먼저 공기 중 120℃에서 10분 동안 베이킹하였다. 베이킹된 필름은 12 nm의 두께를 가졌고, 실시예 3에 나타낸 바와 같이 일 함수는 5.3 eV였다. 폴리피롤/ITO 기판을 HT-1의 가교성 중합체 용액 (톨루엔 중의 0.4% w/v)으로 60초 동안 2,000 RPM으로 스핀-코팅하였다. 이어서, 가교성 중합체를 질소 중 198℃에서 30분 동안 베이킹하여 정공 수송층 (HTL)을 형성하였다. 필름 두꼐는 대략 20 nm로 측정되었다. 이어서, HTL을 적색 전계발광 중합체를 갖는 1% (w/v)의 용액 (톨루엔 중)으로 탑-코팅하고, 이어서 질소 중 130℃에서 30분 동안 베이킹하여 70 nm의 필름 두께를 형성하였다. 베이킹 후, 3 nm의 Ba 및 250 nm의 Al를 갖는 캐소드를 4 x 10-6 토르 미만의 압력에서 열 증발시켰다. 장치의 캡슐화는 UV-경화성 에폭시 수지를 사용하여 장치의 후면에 유리 슬라이드를 접합시킴으로써 달성하였다.As shown in Example 4, HT-1 top-coated on high pH Polypyrrole / Nafion® had a high energy-potential. This bilayer surface was used to produce a polymer light emitting diode using a red light-emitting material. A sufficient amount of polypyrrole / Nafion® water dispersion was filtered through a 0.45 μm HV filter and spin-coated onto a glass / ITO backlight substrate (30 mm × 30 mm) to make a light emitting diode. Each ITO substrate having an ITO thickness of 100 to 150 nm consisted of 1 part 2 mm x 2 mm pixels and 3 parts 5 mm x 5 mm pixels for light emission. Once spin-coated on an ITO substrate, the film was first baked for 10 minutes at 120 ° C. in air. The baked film had a thickness of 12 nm and the work function was 5.3 eV as shown in Example 3. The polypyrrole / ITO substrate was spin-coated at 2,000 RPM for 60 seconds with a crosslinkable polymer solution of HT-1 (0.4% w / v in toluene). The crosslinkable polymer was then baked at 198 ° C. in nitrogen for 30 minutes to form a hole transport layer (HTL). Film thickness was measured at approximately 20 nm. The HTL was then top-coated with a 1% (w / v) solution (in toluene) with a red electroluminescent polymer and then baked at 130 ° C. in nitrogen for 30 minutes to form a film thickness of 70 nm. After baking, the cathode with 3 nm of Ba and 250 nm of Al was thermally evaporated at a pressure of less than 4 × 10 −6 Torr. Encapsulation of the device was achieved by bonding a glass slide to the back of the device using a UV-curable epoxy resin.

표 2에는, 200, 500, 1,000 니트 (Cd/m2)에서의 발광 장치 효율 및 전압, 및 1,200 니트로부터 1,000 니트로의 수명이 요약되어 있다. 데이타는 고 표면 에너지-포텐셜 이중층이, 비교예 E에 나타낸 바와 같은 하부에 높은 일 함수의 정공 주입층이 없는 정공 수송층의 경우보다 더 우수한 장치 효율, 더 낮은 전압 및 훨씬 더 긴 수명을 갖는다는 것을 보여준다.Table 2 summarizes the light emitting device efficiency and voltage at 200, 500, 1,000 nits (Cd / m 2 ), and the lifetime of 1,200 nits to 1,000 nitros. The data show that the high surface energy-potential bilayer has better device efficiency, lower voltage and much longer lifetime than the hole transport layer without the high work function hole injection layer at the bottom as shown in Comparative Example E. Shows.

비교예 E:Comparative Example E:

본 비교예는, 저에너지-포텐셜을 갖는 정공 수송층으로 제조된 중합체 발광 다이오드를 나타낸다. This comparative example shows a polymer light emitting diode made of a hole transport layer having a low energy-potential.

비교예 B에 나타낸 바와 같이, HT-1은 하부에 높은 일 함수의 정공 주입층 없이 저 표면-에너지 포텐셜을 가졌다. ITO 기판을 단지 HT-1로 스핀-코팅하여 중합체 발광 다이오드를 제조하였다. 실시예 9에 기재된 장치 제작 절차 (각각의 층 순서, 베이킹 온도 및 층 두께 포함)를 그대로 따랐다. 장치 효율 및 수명을 하기 표 2에 요약하였다. 이는, HT-1층 하부에 폴리피롤/나피온층이 없는 ITO는 실시예 9에 나타낸 바와 같은 이중층의 경우보다 더 낮은 장치 효율, 더 높은 전압 및 훨씬 더 짧은 수명을 갖는다는 것을 명확히 보여준다.As shown in Comparative Example B, HT-1 had a low surface-energy potential without a high work function hole injection layer at the bottom. Polymeric light emitting diodes were prepared by spin-coating the ITO substrate with only HT-1. The device fabrication procedure described in Example 9 (including each layer order, baking temperature and layer thickness) was followed. Device efficiency and lifetime are summarized in Table 2 below. This clearly shows that ITO without the polypyrrole / nafion layer under the HT-1 layer has lower device efficiency, higher voltage and much shorter lifetime than the bilayer as shown in Example 9.

<표 2>TABLE 2

비교예 FComparative Example F

본 비교예는, ITO의 일 함수를 나타낸다. 실시예 및 비교예의 예시에 사용된 ITO 기판을 10분 동안 UV-오존으로, 또는 300 와트로 0.3 토르에서 15분 동안 산소/플라즈마로 처리하였다. 처리된 ITO 샘플을, ITO가 켈빈 프로프 팁을 향하게 하여 켈빈 프로브 셀에 로딩하였다. UV/오존 처리된 ITO와 프로브 팁 사이의 접촉 전위차 (CPD)는 0.805 볼트로 측정되었다. 이어서, 표면의 일 함수는 미리측정된 금 필름의 CPD (0.69 볼트임)를 기준으로 4.9 eV로 계산되었다. 산소-플라즈마 처리된 ITO와 프로브 팁 사이의 CPD는 1.17 볼트만큼 높은 것으로 측정되었다. 이어서, ITO 표면의 일 함수는 미리측정된 금 필름의 CPD (0.69 볼트임)를 기준으로 5.2 eV로 계산되었다. 일 함수는 안정하지 않았고, 공기 또는 톨루엔 등의 용매에 노출시 0.2 eV 이상 감소하였다. 본 비교예는, ITO 단독으로는 정공 수송층에 고에너지-포텐셜을 형성하기에 충분하지 않다는 것을 보여준다.This comparative example shows the work function of ITO. The ITO substrates used in the examples of Examples and Comparative Examples were treated with UV-ozone for 10 minutes or with oxygen / plasma for 15 minutes at 0.3 Torr at 300 Watts. Treated ITO samples were loaded into Kelvin probe cells with ITO facing the Kelvin prop tip. The contact potential difference (CPD) between the UV / ozone treated ITO and the probe tip was measured at 0.805 volts. The work function of the surface was then calculated to 4.9 eV based on the CPD (0.69 volts) of the premeasured gold film. The CPD between the oxygen-plasma treated ITO and the probe tip was measured as high as 1.17 volts. The work function of the ITO surface was then calculated to be 5.2 eV based on the CPD (0.69 volts) of the premeasured gold film. The work function was not stable and decreased by 0.2 eV or more upon exposure to air or solvents such as toluene. This comparative example shows that ITO alone is not sufficient to form a high energy-potential in the hole transport layer.

상기 일반적 설명 또는 실시예에 기재된 모든 행위가 요구되는 것은 아니고, 특정 행위 중 일부가 요구되지 않을 수 있고, 하나 이상의 추가 행위가 기재된 것들에 추가로 수행될 수 있음을 인지한다. 또한, 행위가 열거된 순서는 반드시 이들이 수행되는 순서는 아니다.It is appreciated that not all of the acts described in the general description or examples above are required, that some of the specific acts may not be required, and that one or more additional acts may be performed in addition to those described. In addition, the order in which the actions are listed is not necessarily the order in which they are performed.

상기 명세서에서는, 개념들을 특정 실시양태를 참조로 하여 기재하였다. 그러나, 당업자는 하기 청구의 범위에 기재된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 다양한 변형 및 변화가 이루어질 수 있음을 인지한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 하고, 모든 이러한 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.In the foregoing specification, the concepts have been described with reference to specific embodiments. However, one of ordinary skill in the art appreciates that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the claims below. Accordingly, the specification and figures are to be regarded in an illustrative rather than a restrictive sense, and all such modifications are intended to be included within the scope of present invention.

이익, 다른 이점, 및 문제에 대한 해결책을 특정 실시양태에 대하여 상기에 기재하였다. 그러나, 이익, 이점, 문제에 대한 해결책, 및 임의의 이익, 이점 또는 해결책을 발생시키거나 더욱 현저하게 할 수 있는 임의의 특징(들)은 임의의 또는 모든 청구의 범위의 중대한, 필요한 또는 필수적인 특징으로서 의도되어선 안된다.Benefits, other advantages, and solutions to problems have been described above with respect to specific embodiments. However, any benefit, advantage, solution to a problem, and any feature (s) that can generate or make any benefit, advantage, or solution more prominent are significant, necessary, or essential features of any or all of the claims. It should not be intended as.

명확화를 위해 개별 실시양태로 본원에 기재된 특정 특징은 단일 실시양태에서 조합되어 제공될 수도 있음을 인지하여야 한다. 반대로, 간략화를 위해 단일 실시양태로 기재된 다양한 특징은 개별적으로 또는 임의의 하위조합(subcombination)으로 제공될 수도 있다. 또한, 범위로 기재된 값의 언급은 그 범위 내의 각각의 또한 모든 값을 포함한다.It should be appreciated that certain features described herein in separate embodiments may be provided in combination in a single embodiment for clarity. Conversely, various features that are described in a single embodiment for the sake of simplicity may be provided individually or in any subcombination. In addition, reference to values stated in ranges includes each and every value within that range.

Claims (17)

5.2 eV 초과의 일 함수를 갖는 정공 주입층, 및A hole injection layer having a work function of greater than 5.2 eV, and 정공 수송층Hole transport layer 을 포함하는 이중층 조성물.Bilayer composition comprising a. 제1항에 있어서, 정공 주입층이 전하 전달 착체 및 전도성 중합체로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 전기 전도성 물질을 포함하는 이중층 조성물.The bilayer composition of claim 1, wherein the hole injection layer comprises at least one electrically conductive material selected from the group consisting of a charge transfer complex and a conductive polymer. 제2항에 있어서, 전하 전달 착체가 테트라티아풀발렌 또는 테트라메틸테트라셀레나풀발렌과의 테트라시아노퀴노디메탄 착체, 금속-테트라시아노퀴노디메탄 착체, 및 액체 매질로부터 침착된 반도체 산화물로 구성된 군으로부터 선택된 이중층 조성물.3. The charge transfer complex of claim 2 wherein the charge transfer complex is a tetracyanoquinomimethane complex with tetrathiafulvalene or tetramethyltetraselenafulvalene, a metal-tetracyanoquinomethanemethane complex, and a semiconductor oxide deposited from a liquid medium. A bilayer composition selected from the group consisting of. 제2항에 있어서, 전도성 중합체가 티오펜, 셀레노펜, 텔루로펜, 피롤, 아닐린 및 폴리시클릭 방향족 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체로부터 형성된 이중층 조성물.The bilayer composition of claim 2, wherein the conductive polymer is formed from at least one monomer selected from the group consisting of thiophene, selenophene, tellurophene, pyrrole, aniline, and polycyclic aromatic compounds. 제3항에 있어서, 반도체 산화물이 1종 이상의 플루오르화 산 중합체와 함께 침착된 이중층 조성물.The bilayer composition of claim 3, wherein the semiconductor oxide is deposited with at least one fluorinated acid polymer. 제4항에 있어서, 전도성 중합체가 1종 이상의 플루오르화 산 중합체로 도핑된 이중층 조성물.The bilayer composition of claim 4, wherein the conductive polymer is doped with at least one fluorinated acid polymer. 제5항에 있어서, 플루오르화 산 중합체가 퍼플루오르화 탄소 주쇄 및 하기 화학식으로 표시되는 측쇄를 갖는 이중층 조성물.6. The bilayer composition of claim 5, wherein the fluorinated acid polymer has a perfluorinated carbon backbone and a side chain represented by the formula: -(O-CF2CFRf 3)a-O-CF2-CFRf 4-SO3-E5--(O-CF 2 CFR f 3 ) a -O-CF 2 -CFR f 4 -SO 3 -E 5- 식 중, Rf 3 및 Rf 4는 F, Cl, 및 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오르화 알킬기로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고; a = 0, 1 또는 2이며; E5는 H이다.Wherein R f 3 and R f 4 are independently selected from the group consisting of F, Cl, and perfluorinated alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms; a = 0, 1 or 2; E 5 is H. 제6항에 있어서, 플루오르화 산 중합체가 퍼플루오르화 탄소 주쇄 및 하기 화학식으로 표시되는 측쇄를 갖는 이중층 조성물.The bilayer composition of claim 6, wherein the fluorinated acid polymer has a perfluorinated carbon main chain and a side chain represented by the following formula. -(O-CF2CFRf 3)a-O-CF2-CFRf 4-SO3-E5--(O-CF 2 CFR f 3 ) a -O-CF 2 -CFR f 4 -SO 3 -E 5- 식 중, Rf 3 및 Rf 4는 F, Cl, 및 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오르화 알킬기로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고; a = 0, 1 또는 2이며; E5는 H이다.Wherein R f 3 and R f 4 are independently selected from the group consisting of F, Cl, and perfluorinated alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms; a = 0, 1 or 2; E 5 is H. 제1항에 있어서, 정공 수송층이 가교성인 이중층 조성물.The bilayer composition of claim 1, wherein the hole transport layer is crosslinkable. 제1항에 있어서, 정공 주입층이 5.3 eV 초과의 일 함수를 갖는 이중층 조성물.The bilayer composition of claim 1, wherein the hole injection layer has a work function of greater than 5.3 eV. 제1항에 있어서, 정공 주입층이 5.5 eV 초과의 일 함수를 갖는 이중층 조성물.The bilayer composition of claim 1, wherein the hole injection layer has a work function of greater than 5.5 eV. 5.0 eV 초과의 일 함수를 가지며, pH가 2.0 초과인 조성물로부터 제조된 정공 주입층, 및A hole injection layer prepared from a composition having a work function of greater than 5.0 eV and having a pH greater than 2.0, and 정공 수송층Hole transport layer 을 포함하는 이중층 조성물.Bilayer composition comprising a. 애노드,Anode, 애노드와 접촉된 5.2 eV 초과의 일 함수를 갖는 정공 주입층, 및A hole injection layer having a work function of greater than 5.2 eV in contact with the anode, and 정공 주입층과 접촉된 정공 수송층Hole transport layer in contact with the hole injection layer 을 포함하는 전자 장치.Electronic device comprising a. 제3항에 있어서, 정공 수송층이 카르바졸, 트리아릴아민, 트리아릴메탄, 플루오렌, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 정공 수송기를 갖는 1종 이상의 중합체를 포함하는 이중층 조성물.4. The bilayer composition of claim 3, wherein the hole transport layer comprises at least one polymer having a hole transport group selected from the group consisting of carbazole, triarylamine, triarylmethane, fluorene, and combinations thereof. 제4항에 있어서, 정공 수송층이 카르바졸, 트리아릴아민, 트리아릴메탄, 플루오렌, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 정공 수송기를 갖는 1종 이상의 중합체를 포함하는 이중층 조성물.The bilayer composition of claim 4, wherein the hole transport layer comprises at least one polymer having a hole transport group selected from the group consisting of carbazole, triarylamine, triarylmethane, fluorene, and combinations thereof. 제3항에 있어서, 정공 수송층이, 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐-아미노)-트리페닐아민; 4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐-N-페닐-아미노)-트리페닐아민; N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-바이페닐]-4,4'-디아민; 1,1-비스[(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산; N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-디메틸)바이페닐]-4,4'-디아민; 테트라키스-(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌디아민; α-페닐-4-N,N-디페닐아미노스티렌; p-(디에틸아미노)벤즈알데히드 디페닐히드라존; 트리페닐아민; 비스[4-(N,N-디에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄; 1-페닐-3-[p-(디에틸아미노)스티릴]-5-[p-(디에틸아미노)페닐]피라졸린; 1,2-트랜스-비스(9H-카르바졸-9-일)시클로부탄; N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-디아민; N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스-(페닐)벤지딘; 포르피린계 화합물, 및 하기 화학식 XVI으로 표시되는 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 비-중합체 물질을 포함하는 이중층 조성물.4. The hole transport layer of claim 3, wherein the hole transport layer comprises 4,4 ', 4 "-tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine; 4,4', 4" -tris (N-3-methylphenyl-). N-phenyl-amino) -triphenylamine; N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine; 1,1-bis [(di-4-tolylamino) phenyl] cyclohexane; N, N'-bis (4-methylphenyl) -N, N'-bis (4-ethylphenyl)-[1,1 '-(3,3'-dimethyl) biphenyl] -4,4'-diamine; Tetrakis- (3-methylphenyl) -N, N, N ', N'-2,5-phenylenediamine; α-phenyl-4-N, N-diphenylaminostyrene; p- (diethylamino) benzaldehyde diphenylhydrazone; Triphenylamine; Bis [4- (N, N-diethylamino) -2-methylphenyl] (4-methylphenyl) methane; 1-phenyl-3- [p- (diethylamino) styryl] -5- [p- (diethylamino) phenyl] pyrazoline; 1,2-trans-bis (9H-carbazol-9-yl) cyclobutane; N, N, N ', N'-tetrakis (4-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine; N, N'-bis (naphthalen-1-yl) -N, N'-bis- (phenyl) benzidine; A bilayer composition comprising a porphyrin-based compound and a non-polymeric material selected from the group consisting of compounds represented by formula (XVI) below. <화학식 XVI><Formula XVI> 식 중,In the formula, Ar은 아릴렌기이고; Ar is an arylene group; Ar' 및 Ar"는 아릴기로부터 독립적으로 선택되며; Ar 'and Ar "are independently selected from aryl groups; R24 내지 R27은 수소, 알킬, 아릴, 할로겐, 히드록실, 아릴옥시, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 아미노, 알킬티오, 포스피노, 실릴, -COR, -COOR, -PO3R2, -OPO3R2 및 CN으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;R 24 to R 27 are hydrogen, alkyl, aryl, halogen, hydroxyl, aryloxy, alkoxy, alkenyl, alkynyl, amino, alkylthio, phosphino, silyl, -COR, -COOR, -PO 3 R 2 , -OPO 3 R 2 is independently selected from the group consisting of CN; R은 수소, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐 및 아미노로 구성된 군으로부터 선택되며;R is selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, aryl, alkenyl, alkynyl and amino; m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 값을 갖는 정수이고, 여기서 m + n ≠ 0이다.m and n are each independently integers having a value of 0 to 5, where m + n ≠ 0. 제4항에 있어서, 정공 수송층이, 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐-아미노)-트리페닐아민; 4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐-N-페닐-아미노)-트리페닐아민; N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-바이페닐]-4,4'-디아민; 1,1-비스[(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산; N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-디메틸)바이페닐]-4,4'-디아민; 테트라키스-(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌디아민; α-페닐-4-N,N-디페닐아미노스티렌; p-(디에틸아미노)벤즈알데히드 디페닐히드라존; 트리페닐아민; 비스[4-(N,N-디에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄; 1-페닐-3-[p-(디에틸아미노)스티릴]-5-[p-(디에틸아미노)페닐]피라졸린; 1,2-트랜스-비스(9H-카르바졸-9-일)시클로부탄; N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-디아민; N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스-(페닐)벤지딘; 포르피린계 화합물, 및 하기 화학식 XVI으로 표시되는 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 비-중합체 물질을 포함하는 이중층 조성물.5. The hole transport layer of claim 4, wherein the hole transport layer comprises 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine; 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-3-methylphenyl-). N-phenyl-amino) -triphenylamine; N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine; 1,1-bis [(di-4-tolylamino) phenyl] cyclohexane; N, N'-bis (4-methylphenyl) -N, N'-bis (4-ethylphenyl)-[1,1 '-(3,3'-dimethyl) biphenyl] -4,4'-diamine; Tetrakis- (3-methylphenyl) -N, N, N ', N'-2,5-phenylenediamine; α-phenyl-4-N, N-diphenylaminostyrene; p- (diethylamino) benzaldehyde diphenylhydrazone; Triphenylamine; Bis [4- (N, N-diethylamino) -2-methylphenyl] (4-methylphenyl) methane; 1-phenyl-3- [p- (diethylamino) styryl] -5- [p- (diethylamino) phenyl] pyrazoline; 1,2-trans-bis (9H-carbazol-9-yl) cyclobutane; N, N, N ', N'-tetrakis (4-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine; N, N'-bis (naphthalen-1-yl) -N, N'-bis- (phenyl) benzidine; A bilayer composition comprising a porphyrin-based compound and a non-polymeric material selected from the group consisting of compounds represented by formula (XVI) below. <화학식 XVI><Formula XVI> 식 중,In the formula, Ar은 아릴렌기이고; Ar is an arylene group; Ar' 및 Ar"는 아릴기로부터 독립적으로 선택되며; Ar 'and Ar "are independently selected from aryl groups; R24 내지 R27은 수소, 알킬, 아릴, 할로겐, 히드록실, 아릴옥시, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 아미노, 알킬티오, 포스피노, 실릴, -COR, -COOR, -PO3R2, -OPO3R2 및 CN으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;R 24 to R 27 are hydrogen, alkyl, aryl, halogen, hydroxyl, aryloxy, alkoxy, alkenyl, alkynyl, amino, alkylthio, phosphino, silyl, -COR, -COOR, -PO 3 R 2 , -OPO 3 R 2 is independently selected from the group consisting of CN; R은 수소, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐 및 아미노로 구성된 군으로부터 선택되며;R is selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, aryl, alkenyl, alkynyl and amino; m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 값을 갖는 정수이고, 여기서 m + n ≠ 0이다.m and n are each independently integers having a value of 0 to 5, where m + n ≠ 0.
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