TWI405837B - 供電-光結構體用之透明電極 - Google Patents

供電-光結構體用之透明電極 Download PDF

Info

Publication number
TWI405837B
TWI405837B TW093123287A TW93123287A TWI405837B TW I405837 B TWI405837 B TW I405837B TW 093123287 A TW093123287 A TW 093123287A TW 93123287 A TW93123287 A TW 93123287A TW I405837 B TWI405837 B TW I405837B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
film layer
polythiophene
substituted
thiophene
formula
Prior art date
Application number
TW093123287A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200524197A (en
Inventor
Andreas Elschner
Udo Merker
Armin Sautter
Original Assignee
Starck H C Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Starck H C Gmbh filed Critical Starck H C Gmbh
Publication of TW200524197A publication Critical patent/TW200524197A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI405837B publication Critical patent/TWI405837B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H10K85/1135Polyethylene dioxythiophene [PEDOT]; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/805Electrodes
    • H10K50/81Anodes
    • H10K50/816Multilayers, e.g. transparent multilayers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • H10K30/81Electrodes
    • H10K30/82Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17Carrier injection layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10Deposition of organic active material
    • H10K71/12Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/125Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using electrolytic deposition e.g. in-situ electropolymerisation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

供電-光結構體用之透明電極
本發明係關於包含導電性聚合物之透明電極,產生該透明電極之方法,以及該透明電極在電-光結構體方面之用途。
基於有機發光二極管的顯示器(OLEDs),由於其特定的性質是已建立技藝之液態晶體(LCDs)的替代品。特定言之此新技藝是有利的,其用途包含從有線網路,例如:行動電話、呼叫器以及玩具分離之手提設備。
OLED之優點包含這極度平坦的結構、本身可發光的性質,即當液晶顯示器(LCDs)時不需額外的光源、高發光效率以及高視角之自由度。
然而,除了顯示器之外,OLEDs亦可用於發光之目的,例如大面積之發射器。由於其極度平坦的結構,彼可用於建構過去無法建構之非常薄的發光元件。同時OLED之發光效率已超過熱發射器,例如熱發光的燈泡,以及原則上發射光譜可經選擇適當的發射極材料隨意變化。
OLED顯示器及OLED發光元件並不限於平坦、堅硬的構造。亦可因有機功能膜層的撓曲性,以任何方法製作有撓性或彎曲的排列。
有機的發光二極管的優點之一是其結構簡單。通常此構造之製程如下:將透明電極施用至透明載體,例如玻璃或塑膠薄膜。接著依序施用到至少一個有機膜層(發射極膜層)或一疊有機膜層。最後施用至金屬電極。
除了相反的由光轉換成電能之外,基本的有機的太陽能電池(OCSs)有相同之構造(Halls et al.,Nature 1995,376,498)。
此類新電-光結構體在經濟上要成功,則有賴於滿足技術須求以及實質上之生產成本。簡化的加工步驟,可減低生產成本,因此是非常的重要。
TCO膜層(透明導電氧化物),例如銦-錫氧化物(ITO)或銻-錫氧化物(ATO)或金屬之薄膜層,過去是習見的用於OLED或OSC的透明電極。是在真空下經濺鍍、反應性的濺鍍或熱蒸發無機物沈積此類無機膜層是複雜和昂貴的。
ITO膜層是產生OLED或OCS顯著的成本因素。使用ITO膜層是因為它具有高導電性以及同時具有高透明度。然而,ITO有下列的重大缺點:
a)ITO只能經複雜的、昂貴的真空方法(反應性的濺鍍)被沈積。
b)在沈積方法之過程中,須要溫度T>400℃達成高傳導度。特定言之,對有撓性的顯示器重要之聚合物基材不能對抗此類溫度。
c)在成型時ITO是易碎的以及會產生裂縫。
d)金屬銦是產量稀少之原料,以及預測在消耗增加時會缺貨。
e)丟棄含有重金屬銦之電-光結構體在環保上仍是無法解決之問題。
此類缺點之外,因其有利的導電性與光學吸收比例所以仍使用ITO膜層,特定言之,即缺少適當的代用品。在電流-驅動構造之透明電極中須要高導電性以保持低電壓下降。
過去曾討論過電極材料中ITO之代用品,但未發現無上述的缺點以及同時可產生性質良好的電-光結構體之代用品。
因此,例如聚乙烯二氧基噻吩以及聚苯乙烯磺酸之複合物,亦被專家縮寫成PEDT/PSS或PEDT:PSS,已備提出取代ITO作為電極材料(EP-A 686 662,Inganas et al.Adv.Mater.2002,14,662-665;Lee et al.Thin Solid Films 2,000,363,225-228;Kim et al.Appl.Phys. Left.2002,Vol.80,No.20,3844-3846)。PEDT:PSS膜層之表面電阻取決於PEDT與PSS之混合比例以及添加之添加劑。僅有PEDT/PSS膜層之電極,由於其傳導度太低不適於取代ITO電極。雖然添加添加劑,例如:N-甲基吡咯烷酮、山梨糖醇或甘油,可增加傳導度,由於較粗糙之顆粒以及在OLED以及OSC內較可能造成短路,因此此類膜層亦不適於作為電極材料。
雖然亦已描述使用原位聚合的膜層(尤其是原位聚合的PEDT,以來經專家原位縮短的PEDT)取代ITO作為透明電極(WO-A 96/08047),原位PEDT在作為OLED時有顯著的缺點,可達到的發光效率非常低。
因此在電以及電光學的結構體中需要一個等值的透明電極取代ITO電極。
據此本發明之目的是產生能代替習見的昂貴的ITO電極但沒有上述缺點的透明電極。
出人意外地發現內含導電性聚合物之膜層,其中膜層內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個聚噻吩之電極適合此類需求。
本發明係關於一種透明電極,其特徵在於包含其中內含至少一個導電性聚合物之第一膜層,該膜層是施用至其中內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個可視需要經取代的聚苯胺及/或至少一個具有通式(I)之重覆單位的聚噻吩之第二膜層, 其中A是可視需要經取代的C1 -C5 -伸烷基,較佳者為可視需要經取代的C2 -C3 -伸烷基,R是可視需要經取代的直鏈狀或分支狀C1 至C18 烷基,較佳者是可視需要經取代的直鏈狀或分支狀C1 至C14 烷基、可視需要經取代的C5 至C12 環烷基、可視需要經取代的C6 至C14 芳基、可視需要經取代的C7 至C18 芳烷基、可視需要經取代的C1 至C4 羥烷基、較佳者是可視需要經取代的C1 至C2 羥烷基、或羥基,x是從0至8之整數,較佳者從0至6,尤較佳者是0或1,以及若許多R基是結合至A,彼可為相同或不同。
內含至少一個導電性聚合物之第一膜層亦稱為電的導電性膜層。
通式(I)中x個取代基R可結合至伸烷基。
較佳者,內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個通式(I)重覆單位之聚噻吩膜層是施用至內含至少一個導電性聚合物之膜層。
較佳的導電性聚合物包含可視需要經取代的聚噻吩、聚吡咯或聚苯胺、以及尤佳的是通式(I)重覆單位之聚噻吩。
在較佳的具體實施例之內,通式(I)重覆單位之聚噻吩具有通式(Ia)重覆單位, 其中R以及x之含意如上。
在進一步的較佳的具體實施例之內,聚噻吩具有通式(Iaa)之重覆單位
在本發明中,字首”聚”意指在聚合物或聚噻吩之內有一個以上相同或不同的重覆單位。聚噻吩含有總共n個通式(I)重覆單位,n尤其是從2至2,000,較佳者2至100之整數。在聚噻吩之內各通式(I)重覆單位可為相同或不同。較佳的是具有通式(I)、(II)相同的重覆單位之聚噻吩。
在末端,較佳之各聚噻吩攜帶H。
在尤佳的具體實施例之內,通式(I)重覆單位之聚噻吩是聚(3,4-乙烯二氧基噻吩),即包含式(Iaa)重覆單位之均聚噻吩。
在本發明範圍之內C1 至C5 伸烷基A是:亞甲基、伸乙基、正伸丙基、n-伸丁基或n-伸戊基。在本發明中,C1 至C18 烷基代表直鏈狀或分支狀C1 至C18 烷基例如:甲基、乙基、n-或異-丙基、n-、異-、第二或第三丁基、n-戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丙基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、n-己基、n-庚基、n-辛基、2-乙基己基、n-壬基、n-癸基、n-十一碳烷基、n-十二烷基、n-十三碳烷基、n-十四碳烷基、n-十六碳烷基或n-十八碳烷基、C5 至C12 的環烷基為C5 至C12 環烷基例如:環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基或環癸基、C5 至C14 的芳基為C5 至C14 芳基例如:苯基或萘基、以及C7 至C18 的芳烷基為C7 至C18 芳烷基,例如:苄基、o-、間、p-甲苯基、2,3-、2,4-、2,5-、2,6-、3,4-、3,5-二甲苯基或2,4,6-三甲苯基。上述的名單是用以說明本發明以及不應視為限制本發明之範圍。
可考慮許多有機的基團,任選的進一步的取代C1 至C5 伸烷基A,例如:烷基、環烷基、芳基、鹵素、醚、硫醚、二硫化物、亞碸、碸、磺酸酯、胺基、醛、酮基、羧酸酯、羧酸、碳酸酯、羧酸酯、氰基、烷基矽烷以及烷氧基矽烷基團以及羧基醯胺基團。
較佳的聚合性陰離子之實施例,包含聚合的羧酸之陰離子,例如:聚丙烯酸、聚甲丙烯酸或聚順丁烯二酸、或聚合的磺酸,例如:聚苯乙烯磺酸以及聚乙烯基磺酸。此類聚羧基以及磺酸亦可為乙烯基羧基以及乙烯基磺酸和其它可聚合的單體,例如:丙烯酸酯類以及苯乙烯之共聚物。
聚苯乙烯磺酸(PSS)之陰離子(作為反離子)是尤佳的聚合陰離子。
運送多元陰離子之聚酸的分子量,較佳者為1,000至2,000,000,尤較佳者為2,000至500,000。聚酸或其鹼金屬鹽類可市售得之,例如:聚苯乙烯磺酸以及聚丙烯酸,或此外可經習知的方法製作(參閱例如Houben Weyl,Methoden der organischen Chemie,Vol.E 20 Makromolekulare Stoffe,Part 2,(1987),pp 1141)。
導電性聚合物或聚噻吩可為中性或陽離子性。在較佳的具體實施例之內,彼是陽離子性,"陽離子性"僅代表位於聚合物或聚噻吩主鏈上之電價。取決於在R基上之取代基,聚合物或聚噻吩在構造的單位之內可攜帶正電荷和負電荷,正電荷其係位於聚合物或聚噻吩主鏈上以及負電荷可視需要位在經取代的經磺酸酯或羧酸酯基團的R基。在此案例中聚合物或聚噻吩主鏈正之電荷可經R基上的陰離子性基團局部地或完全補償。整體而言,在此類案例之內聚合物或聚噻吩可為陽離子性、中性或甚至陰離子性。然而,在本發明之範圍內全部視為陽離子性聚合物或聚噻吩,因為正電荷在聚噻吩主鏈上是至關緊要的。因為無法完美地得到精確的數目以及位置,所以在本說明之內並未指出正電荷精確的數目以及位置。然而 正電荷之數目至少是一以及充其量不超過n,n係為在聚合物或聚噻吩之內所有重覆單位(相同的或不同)之總數。
若未產生可視需要經磺酸酯-或羧酸酯-取代的以及負電價的R基的結果,為了補償正電荷需要陽離子性聚合物或聚噻吩陰離子作為反離子。
反離子可為單體或聚合性陰離子,後者在下文中亦被稱為多元陰離子。
適當的聚合性陰離子包含於上述之目錄中。適當的單體陰離子包括,例如:C1 至C20 鏈烷烴磺酸,例如:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或更高烷數之磺酸,例如:十二烷磺酸、脂肪族的全氟磺酸,例如:三氟基甲烷磺酸、全氟丁烷磺酸或全氟辛烷磺酸、脂肪族的C1 至C20 羧酸,例如:2-乙基-己基羧酸、脂肪族的全氟羧酸,例如:三氟乙酸或全氟辛酸、以及可視需要經C1 至C20 烷基團取代的芳香族磺酸,例如:甲苯磺酸、o-甲苯磺酸、p-甲苯磺酸或十二烷基甲苯磺酸以及環烷磺酸,例如:樟腦磺酸或四氟硼酸鹽、六氟磷酸鹽、過氯酸鹽、六氟銻酸鹽、過氯酸鹽或六氯銻酸鹽。
陰離子之p-甲苯磺酸,甲烷磺酸或樟腦磺酸是尤佳的聚合性陰離子。
含有陰離子作為補償反離子之陽離子性聚噻吩亦是專家所習知,例如聚噻吩/(聚)陰離子絡合物。
在內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個通式(I)重覆單位聚噻吩之膜層之內,聚合性陰離子可作為反離子。然而在膜層之內亦可內含額外的反離子。然而較佳者,在膜層之內以聚合性陰離子作為反離子。
在膜層內存在之聚合性陰離子(s)以及聚噻吩(s)其比率重量是0.5:1至50:1,較佳者是1:1至30:1,尤佳者是2:1至20:1。聚噻吩之重量相應於使用的單體重量比率,是基於聚合期間完全轉化的假 設。
在較佳的具體實施例之內,透明電極含有導電性聚合物之膜層,例如:聚噻吩、聚吡咯或聚苯胺,較佳者是具有通式(I)重覆單位之聚噻吩,其中R、A以及x之定義如上,其上係施用聚合性陰離子第二膜層和具有通式(I)重覆單位之聚噻吩。
在尤佳的具體實施例之內,依據本發明透明電極含有聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)之膜層,其上係施用內含聚苯乙烯磺酸以及聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)之膜層,後者亦為專家習知的PEDT/PSS或PEDT/PSS。
依據本發明之透明電極可施用至基材。該基材可為例如:玻璃製品、超薄的玻璃製品(撓性的玻璃製品)或塑膠材料。
尤其適當的塑膠材料基材包括:聚碳酸酯、聚酯,例如PET以及PEN(聚對苯二甲酸乙二(醇)酯以及聚乙烯萘二羧酸酯)、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸(PES)、聚亞醯胺、聚乙烯、聚丙烯或環聚烯烴或環烯烴共聚物(COC)、氫化苯乙烯聚合物或氫化苯乙烯共聚物。
適當的聚合的基材包括,例如薄膜,例如Sumitomo製作之聚酯膜、PES膜或Bayer AG(Makrofol®)製作之聚碳酸酯膜。
膠粘劑可放置在基材和電極之間。適當的膠粘劑之實施例是矽烷。較佳的是環氧基矽烷,例如:3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(Silquest® A187,經Osi之專家製作)。亦可用其它具有親水性表面性質的黏合劑。因此,例如薄膜層之PEDT:PSS是適用於PEDT之粘合劑(Hohnholz et al.,Chem.Corm-nun.2001,2444-2445)。
依據本發明電極在傳導度以及傳輸上比習知的透明無ITO之電極好。
本發明較佳者係關於雙層聚合物膜層的透明電極,其具表面電阻低於或等於1,000Ω/sq,更佳者低於或等於500Ω/sq,最佳者低於或等於300Ω/sq。
本發明方法之透明意指可穿透可見光。
本發明亦較佳的係關於透明電極,其傳輸Y大於或等於25,更佳者Y大於或等於50。
傳輸是依據描述於如ASTM D 1003-00之步驟測定。傳輸將依據ASTM E 308(光源種類C,觀測器2*)計算。
依據本發明電極之表面粗糙度有利地比(例如)EP-A 686 662的電極低很多,如此依據本發明電極在OLEDs以及OSCs之內發生的短路的可能因此降低。
例如,依據本發明電極之表面粗糙度之平均粗糙度數值Ra小於或等於3毫微米,更佳者小於或等於1.5毫微米、最佳者小於或等於1毫微米。
依據本發明電極可從溶液連續施用至所有電極膜,非常容易地施用。此避開複雜的、昂貴的蒸汽沈積或濺鍍方法。
適當地製作電極可視需要以溶液的形式從產生導電性聚合物之前驅物製作內含至少一個導電性聚合物之膜層,將經在一個或多個氧化劑存在下經化學氧化反應聚合或使用電聚合膜層直接原位的施用至適當的基材,以及將內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個通式(I)重覆單位之聚噻吩膜層施用至來自內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個通式(I)重覆單位之聚噻吩分散液之膜層,可視需要乾燥以及清洗之後。
本發明進一步的係關於一種生產透明膜層之方法,其特徵在於將內含至少一個導電性聚合物的第一膜層(生產第一膜層之方法是將用於製造導電聚合物之前驅物可視需要以溶液的形式在一種或多種氧化劑存在下經化學氧化反應聚合產生導電性聚合物或以電化學的方法形成導電性聚合物施於基材),以及內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個可視需要經取代的聚苯胺及/或至少一個通式(I)重覆單位之聚噻吩的第二膜層 其中A、R以及x之含意給定如以上的式(I),經內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個通式(I)重覆單位聚噻吩以及可視需要內含溶劑之分散液施用至導電性膜層,可視需要清洗以及乾燥之後,以及之後可視需要去除溶劑或經交聯分散液使之凝固。
適當的基材已列於上述之目錄。基材在施用至內含至少一個導電性聚合物膜層之前可用粘合劑處理。處理方法,例如為旋轉塗佈、含浸、傾瀉、逐滴施加、注射、噴塗、刮塗、刷塗或列印,例如:油墨噴射、篩網列印、接觸或襯套列印。
產生導電性聚合物之前驅物以下亦稱為前驅物,是使用其對應的單體或衍生物。亦可用不同前驅物之混合物。適當的單體前驅物包括,例如:可視需要經取代的噻吩、吡咯或苯胺,較佳者可為視需要經取代的通式(II)之噻吩 其中A、R以及x之含意給定如上,更佳者可為通式(IIa)之視需要經取代的3,4-伸烷基二氧基噻吩 通式(IIaa)之3,4-伸烷基二氧基噻吩 可用為在較佳的具體實施例內之單體前驅物。
依據本發明此類單體前驅物之衍生物包括,例如:此類單體前驅物之二聚物或三聚物。亦可為單體前驅物較高分子量的衍生物,即四聚體、五聚體等之衍生物。衍生物可由相同的或不同單體單位製造以及使用純化的形式以及相互混合及/或與單體前驅物混合之混合物。若於聚合期間產生以上前驅物目錄中之相同的導電性聚合物,則此類前驅物之氧化或還原形式亦含蓋於本發明範圍之"前驅物"以內。
通式(I)之R基,尤其是噻吩,較佳者是3,4-伸烷基二氧基噻吩,可考慮為前驅物之取代基。
用於生產導電性聚合物及其衍生物的單體前驅物之製造方法是熟悉此技藝的專業人士習知的方法以及描述於例如L.Groenendaal,F.Jonas,D.Freitag,H.Pielartzik & J.R.Reynolds.Adv.Mater.12(2000)481-494以及其中引用之文獻。
前驅物可視需要可使用溶液的形式。下列在反應條件下惰性的有機溶劑是可用於前驅物之主要提及的溶劑:脂肪族的醇類,例 如:甲醇、乙醇、異-丙醇以及丁醇;脂肪族的酮類,例如:丙酮和甲基乙基酮;脂肪族的羧酸酯類,例如:乙酸乙酯以及乙酸丁酯;芳烴,例如:甲苯以及二甲苯;脂肪族的烴,例如:己烷、庚烷以及環己烷;氯化碳氫化合物,例如:二氯甲烷以及二氯乙烷;脂肪族的腈類,例如:乙腈、脂肪族的亞碸以及碸,例如:二甲亞碸以及環丁碸;脂肪族的羧酸醯胺,例如:甲基乙醯胺、二甲基乙醯胺以及二甲基甲醯胺;脂肪族的以及芳香脂肪族的醚類,例如:二乙基醚以及洋茴香醚。上述的有機溶劑與水或水之混合物亦可作為溶劑。
進一步的成份,例如是可溶解在有機溶劑之內,例如:聚醋酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚乙烯基丁酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯基氯化物、聚丁二烯、聚異戊(間)二烯、聚醚、聚酯、矽酮類、苯乙烯/丙烯酸酯、醋酸乙烯酯/丙烯酸酯以及乙烯/醋酸乙烯酯共聚物的一種或多種有機的結合劑或水溶性結合劑,例如:聚乙烯醇,交聯劑,例如:聚胺酯或聚胺酯分散液、聚丙烯酸酯、聚烯烴分散液、環氧基矽烷,例如:3-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷,及/或添加劑,例如:咪唑或溶液中亦可添加入表面-活性物質。亦可添加入基於例如四乙氧基矽烷之烷氧基矽烷水解物,以增加塗膜層之抗刮性。
若前驅物是經化學氧化反應聚合物導電性聚合物則是須要存在一種或多種氧化劑。
可使用熟悉此技藝的專業人士習知的任何適用於氧化聚合噻吩、苯胺或吡咯之金屬鹽類作為氧化劑。
適當的金屬鹽類包含主要以及亞類金屬的金屬鹽類,亞類金屬以下亦被稱為元素週期表之過渡金屬鹽類。適當的過渡金屬鹽類特定言之包括,無機的或有機酸或無機酸之過渡金屬,例如:鐵(III)、銅(II)、鉻(VI)、鈰(IV)、錳(IV)、錳(VII)以及釕(III)、含有機的基 之鹽類。
較佳的過渡金屬鹽類包含鐵(III)。鐵(III)鹽類常常是廉價的、容易取得地以及可容易地操作,例如:無機酸之鐵(III)鹽類,例如:鐵(III)鹵化物(例如FeCl3 )或其它無機酸之鐵(III)鹽類,例如:Fe(ClO4 )或Fe2 (SO4 )3 以及含有機的基有機酸以及無機酸之鐵(III)鹽類。
C1 至C20 烷醇硫酸單酯類之鐵(III)鹽類,例如:月桂基硫酸鹽之鐵(III)鹽,是包含有機基之無機酸的鐵(III)鹽類之實施例。
尤佳的過渡金屬鹽類包含有機酸,尤其是有機酸之鐵(III)鹽類。
有機酸鐵(III)鹽類之實施例,包括:C1 至C20 烷磺酸,例如:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或更高烷磺酸,例如:十二烷磺酸、脂肪族的全氟磺酸,例如:三氟基甲烷磺酸鹽磺酸、全氟丁烷磺酸或全氟辛烷磺酸、脂肪族的C1 至C20 羧酸,例如:2-乙基己基羧酸、脂肪族的全氟羧酸,例如:三氟-醋酸或全氟辛烷酸以及可視需要經C1 至C20 烷基團取代的芳香族磺酸,例如:甲苯磺酸、o-甲苯磺酸、p-甲苯磺酸或十二烷基甲苯磺酸以及環烷磺酸,例如:樟腦磺酸之鐵(III)鹽類。
亦可使用任何此類上述有機酸之鐵(III)鹽類的混合物。
使用有機酸之鐵(III)鹽類以及包含有機的基之無機酸有巨大的優點為彼不會腐蝕。
鐵(III)-p-甲苯磺酸酯、鐵(III)-o-甲苯磺酸酯或鐵(III)-p-甲苯磺酸酯以及鐵(III)-o-甲苯磺酸酯之混合物是尤佳的金屬鹽類。
在較佳的具體實施例之內,在使用之前金屬鹽類先用離子交換器,較佳者鹼性的陰離子交換器處理。適當的離子交換器之實施例,包含由苯乙烯以及使用三級胺官能化的二乙烯苯製作的巨多孔的聚合物,例如Bayer AG,Leverkusen之商品Lewatit®。
過氧基化合物,例如:過氧二硫酸鹽(過硫酸鹽),尤其是過氧二硫酸銨以及鹼金屬,例如:過氧二硫酸鈉以及鉀、或過硼酸鹼金屬-可視需要在催化量之金屬離子存在下,例如:鐵、鈷、鎳、鉬或釩離子-以及過渡金屬氧化物,例如:二氧化錳(氧化錳(IV))或氧化鈰(IV)物,亦是適當的氧化劑。
理論上,每莫耳氧化聚合式(II)噻吩需要2.25當量之氧化劑(參閱例如:J.Polym.Sc.Part A Polymer Chemistry vol.26,p.1287(1988))。然而,亦可使用較低的或更高當量之氧化劑。依據本發明,每莫耳之噻吩可使用一當量或更多,尤佳者二當量或更多之氧化劑。
使用之陰離子氧化劑較佳者可作為反離子,如此在化學氧化聚合反應不必強制的加的入額外的反離子。
氧化劑可共同和或與前驅物分開(可視需要以溶液的形式)施用至基材。前驅物、氧化劑以及可視需要之反離子是分別地施用時,基材較佳者最先塗上氧化劑之溶液以及可視需要之反離子以及然後塗上前驅物溶液。較佳者合併噻吩、氧化劑以及可視需要之反離子,陽極氧化物之膜層僅塗覆一種溶液,換言之內含噻吩、氧化劑以及可視需要之反離子的溶液。在之前描述適用於前驅物的溶劑為所有案例中適當的溶劑。
進一步的成份中,溶液亦可含有已在之前前驅物溶液中描述過的成份(結合劑、交聯劑等)。
施用至基材之溶液較佳者含有1至30%重量通式(I)之噻吩以及可視需要含有0至50%重量之結合劑、交聯劑及/或添加劑,兩者的重量百分比係基於混合物之總重。
溶液是經已知的方法施用至基材,例如:經旋轉塗佈、含浸、傾瀉、逐滴施加、注射、噴塗、刮塗、刷塗或列印,例如:油墨噴射、篩網列印、或襯套列印。
可視需要存在的溶劑可於施用之後在周圍溫度下經簡單蒸發移除。然而為了達成較高的加工速度,可在升高的溫度,例如:在溫度20至300℃,較佳者40至250℃下更有利的去除溶劑。熱後處理可直接的連接去除溶劑之步驟或可在完成塗膜之後進行。可在聚合以前、之間或之後移除溶劑。
熱處理期間可為5秒至許多秒,取決於用於塗層之聚合物之型態。不同溫度以及駐留時間之溫度型態亦可用於熱處理。
進行熱處理之方式是例如在選擇的溫度達成所要求的駐留時間之所要求的溫度下經由加熱箱在該速度下移除塗膜層的基材或是於所要求的駐留時間在所要求的溫度下和加熱板接觸。熱處理亦可在例如:烘箱或許多不同溫度的烘箱中分別地進行。
去除溶劑(乾燥)之後以及可視需要進行熱後處理之後,可有利的從塗膜層使用適當的溶劑,較佳者水或醇類洗滌過量的氧化劑以及殘留的鹽類。殘留的鹽類是氧化劑還原形成之鹽類以及可視需要進一步存在的鹽類。
備用之電化學的聚合作用可經熟悉此技藝的專業人士習知的方法進行。
若單體,尤其是通式(II)之噻吩是液體時,可在有或無惰性溶劑存在、電聚合條件下進行電聚合反應。固態單體(尤其是通式(II)之噻吩)之電聚合是在惰性溶劑存在、電化學的聚合條件下進行。在某些案例之內可有利的使用溶劑混合物及/或在溶劑中加入溶解劑(清潔分散劑)。
在電聚合條件下惰性溶劑之實施例,包括:水;醇類,例如:甲醇和乙醇;酮類,例如:苯乙酮;鹵化碳氫化合物,例如:二氯甲烷、氯仿、四氯化碳以及氟碳化合物;酯類,例如:乙酸乙酯以及乙酸丁酯;碳酸酯類,例如:丙烯碳酸酯;芳烴,例如:苯、甲苯、二甲苯;脂肪族的烴,例如:戊烷、己烷、庚烷以及環己烷; 腈類,例如:乙腈以及苯并腈;亞碸,例如:二甲基亞碸;碸,例如:二甲基碸、苯基甲基碸以及環丁碸;液體脂肪族的醯胺,例如:甲基乙醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、吡咯烷酮、N-甲基-吡咯烷酮、N-甲基己內醯胺;脂肪族的以及混合的脂肪族的-芳香族醚類,例如:二乙基醚以及洋茴香醚;液體脲,例如:四甲基脲/或N,N-二甲基咪唑啶酮。
電聚合時,於通式(II)之噻吩或其溶液中添加入電解質添加劑。宜使用於使用之溶劑中有一些溶解度之自由酸或習見的導電性鹽類,作為電解質添加劑。自由酸,例如:p-甲苯磺酸、甲烷磺酸、以及烷磺酸酯、芳香族磺酸酯、四氟硼酸鹽、六氟磷酸鹽、高氯酸鹽、六氟銻酸鹽、過氯酸鹽以及六氯銻酸鹽陰離子以及鹼金、鹼土鹽類或可視需要烷基化之銨、鏻、鋶以及氧鎓陽離子,例如已證明可作為電解質添加劑。
單體(尤其是通式(II)噻吩)之濃度可介於0.01以及100%重量(僅有液體噻吩之重量比為100%)之間;較佳之濃度為0.1至20%重量(基於溶液之總重)。
可中斷地/或連續地進行電聚合。
電聚合之電流密度變化寬廣;一般使用的電流密度為0.0001至100mA/公分2 ,較佳者0.01至40mA/公分2 。此類電流密度得到之電壓約0.1至50V。
適當的反離子包含於以上之目錄。電化學的聚合期間,溶液或噻吩中可添加入此類反離子,可視需要的作為電解質添加劑或導電性鹽類。
通式(II)噻吩經電化學的氧化之聚合可在溫度-78℃至可視需要使用之溶劑的沸點間進行。電化學的聚合較佳者在溫度-78℃至250℃,更佳者-20℃至60℃間進行。
取決於使用之噻吩、電解質、選擇的溫度以及施用的電流密 度,反應時間較佳者介於1分鐘至24小時。
電化學的聚合期間,一般而言不具導電性之基材,最初可塗上導電性聚合物的薄透明膜層,如描述於Groenendaal et al.Adv.Mat.2003,15,855。此方法提供導電性塗層之基材以及表面電阻104 Ω/sq(假定為Pt電極於後續的電聚合作用)。當施用電壓時內含導電性聚合物膜層開始生長。
內含至少一個導電性聚合物之膜層中之導電性聚合物經聚合前驅物直接原位施用至基材時,以下該膜層亦將被稱為"原位膜層"。從單體以及氧化劑可聚合的溶液原位沈積導電性聚合物之概念,一般而言是專家所習知。
然後將內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個可視需要經取代的聚苯胺及/或至少一個通式(I)重覆單位聚噻吩之膜層施用至來自內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個可視需要經取代的聚苯胺及/或至少一個通式(I)重覆單位聚噻吩分散液之原位膜層。
內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個通式(I)重覆單位聚噻吩之膜層,較佳者是施用至來自內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個通式(I)重覆單位聚噻吩分散液之原位膜層。
分散液亦可含有一種或多種溶劑。可使用上述前驅物的溶劑作為溶劑。較佳的溶劑是水或其它質子溶劑,例如:醇類,例如:甲醇、乙醇、異-丙醇以及丁醇以及此類醇類和水之混合物,尤佳的溶劑為水。
分散液較佳者可經蒸發溶劑(當為內含溶劑之分散液時)或使用氧經氧化的交聯硬化形成第二膜層。
適當的聚合性陰離子已列於以上之目錄。施用同樣地較佳的範圍。
上述產物與透明電極可考慮為通式(I)重覆單位之聚-噻吩。在任何組合中施用類似的較佳的範圍。
從通式(II)之噻吩製作分散液,例如:類似EP-A 440 957提及之條件。可使用以上目錄之氧化劑、溶劑以及聚合性陰離子作為氧化劑、溶劑以及聚合性陰離子。
亦可能產生聚噻吩/聚陰離子複合物以及後續的一種或多種溶劑中的分散液或再分散液。
分散液是經習知的方法,例如:經旋轉塗佈、含浸、傾瀉、逐滴施加、注射、噴塗、刮塗、刷塗或列印,例如:油墨噴射、篩網列印、或襯套列印施用至原位膜層。
施用內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個通式(I)重覆單位之聚噻吩膜層後接著亦可乾燥及/或如之前描述經清洗洗淨原位膜層。
依據本發明之方法可製作透明電極而無須複雜的、昂貴的蒸汽沈積或濺擊方法。此亦允許尤其是廣泛的應用於依據本發明之方法。原位膜層與聚噻吩/聚陰離子膜層亦可在低溫,較佳者周圍溫度下施用。因此依據本發明之方法亦適用於運用於一般而言僅能忍受低溫方法以及無法對抗ITO沈積期間之溫度之聚合的撓性的基材。
依據本發明電極是明顯的適於作為電的-以及較佳者電光學-構造的電極,尤其是有機的發光二極管(OLEDs)、有機的太陽能電池(OSC)、液晶顯示器(LCD)以及光學感測器。
一般而言電-光結構體含有二個電極,至少一個透明的電極,之間有一個電光學活性的膜層系統。以OLED為例,電-光結構體是電激發膜層排列,亦可縮短成以下之電激發排列或EL排列。
EL排列最簡單之例子是由二種電極組成,至少一個是透明的電極,以及二個電極之間由一個電光學活性的膜層隔開。然而,進一步的官能性膜層可額外地內含電激發膜層狀結構,例如:電荷注入、電荷傳導或電荷阻斷中間膜層。此類型之膜層狀結構是熟悉此 技藝的專業人士所熟悉之結構以及描述於例如J.R.Sheats et al.Science 273,(1996),884。膜層亦可獲得許多的功能。在最簡單的EL排列案例中,膜層是電光式的膜層,一般而言即發出光,可承擔其他膜層之功能。其中一個電極或兩個電極可施用至適當的基材,即適當的載體。然後可提供適當接觸的膜層狀結構以及可視需要的包鞘及/或封包。
多膜層系統之構造可經化學蒸汽沈積(CVD)施用,施用期間該膜層是依續來自氣相或鑄造法。化學蒸汽沈積是合併蔭罩技術進行產生以有機的分子作為發射器之LED構造。一般而言鑄造法是較佳的方法,因為加工速率較高以及產生的廢料量小以及成本較低。
如先前之描述,依據本發明電極可有利地製作自溶液/分散液。
據此本發明亦關於一個至少包含二種電極之電激發排列,其中至少一個電極是透明電極,以及一個介於依據本發明電極(例如透明電極)間之電光學活性的膜層。
依據本發明較佳的電激發排是:一個依據本發明施用至適當基材的電極,即含有一個原位膜層以及內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個通式(I)聚噻吩之膜層、一個發射極膜層以及金屬陰極。例如,內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個通式(I)聚噻吩之膜層在該EL排列之內可作為電洞注入中間膜層。可視需要內含多種以上提及之官能性膜層。
在較佳的具體實施例內導電性膜層是與不同的高度導電性金屬電線之陽極接觸。
包含下列膜層次序之EL安排是較佳的具體實施例:基材//原位PEDT(聚乙烯二氧基噻吩)膜層//PEDT:PSS(聚乙烯二氧基-噻吩/聚苯乙烯磺酸)//發射極膜層//金屬陰極。
可視需要內含進一步的官能性膜層。
具有依據本發明電極的適當構造在倒置的OLED或OSC構造 之內,即膜層狀結構是逆轉排列,亦是有利的。倒置的OLED對應的較佳具體實施例之一是:基材//金屬陰極//發射極膜層//PEDT:PSS//原位PEDT。
倒置的OLED,尤其是結合活性基質之基材的OLED,是引人關注的。一般而言活性基質的基材是非透明之Si膜層,其中電晶體是針對各光映像點進行處理。
通常熟悉此技藝的專業人士是使用適當的發射極材料以及金屬陰極材料作為電-光學構造。較佳的是具有最小功函數由金屬製作的金屬陰極,例如:Mg、Ca、Ba或金屬鹽類,例如:LiF。共軛結合的聚合物,例如:聚伸苯基伸乙烯基或聚芴或低分子量發射器,專業習知的小分子,例如:三(8-羥基喹啉(quinolinato))鋁(Alq3 )是較佳的發射極材料。
依據本發明電極比起習知的電-光結構體電極有許多優點:
(a)TCO膜層,例如:ITO、或薄金屬膜層上,可分散塗上例如OLED以及OSC。
(b)在彈性基材的案例中,在易碎的TCO膜層之內不會發生裂縫以及當基材彎曲時電-光結構體不會失效,所有此類聚合的膜層非常具有延性以及有撓性。
(c)較厚的原位膜層有較高的吸收,優點是顯著的改良在日光下明及暗區域間之對比度。因此不須要應用到會吸收50%發射光之偏光薄膜。
(d)有機膜層之構造比無機膜層(例如:ITO)更簡易。有機膜層可經溶劑、經光學照射(UV)或熱照射(雷射燒蝕)移除。
單獨由原位膜層組成之透明電極用於OLED具有顯著的缺點,可達成的發光效率非常低。出人意外地,,使用內含聚合性陰離子以及通式(I)重覆單位聚噻吩之進一步的導電性膜層可導致非常高的發光效率。此膜層可非常的薄以及具有有高比電阻,光線流 動須要之裝置電流可流經下面之原位膜層。之前在此描述之聚(乙烯氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDT:PSS)膜層已證明尤其是適當的膜層。
意外的發現此效應,僅有當兩個膜層的電活性成份是導電性聚合物或較佳者是聚噻吩時,聚合性陰離子是電惰性以及特定言之適用於在聚合期間在溶液之內保留導電性聚合物或聚噻吩。
與上述依據本發明的雙膜層對照下,僅由聚噻吩/聚陰離子膜層組成之電極,尤其是PEDT:PSS膜層,亦不適用於OLED或OSC,因為傳導度過低或粗微構造過多。適用於該用途之PEDT:PSS調配物,PEDT:PSS組成物例如為1:6或1:20,以及是非常細的顆粒構造。然而,此類調配物100毫微米濃稠膜層之表面電阻是50MΩ/sq或10GΩ/sq。因此單獨之此類膜層不適於取代10-50Ω/sq之ITO電極,因為表面電阻過高。雖然,較高的PEDT含量(例如:PEDT:PSS為1:2.5)之導電性PEDT:PSS調配物,可經添加添加劑,例如:N-甲基吡咯烷酮、山梨糖醇或甘油增加表面電阻,使膜層厚度在100毫微米下達成約10kΩ/sq,依據本發明膜層厚度在100毫微米下表面電阻低於1000Ω/sq膜層厚度之雙膜層甚至在加入PEDT:PSS調配物後也不能達成較高的傳導度。較高PEDT含量之調配物進一步的缺點是粗的顆粒構造以及在OLED以及OSC中短路的可以較高。
另一方面,依據本發明100毫微米厚原位PEDT膜層以及重疊PEDT:PSS之膜層(PEDT:PSS的比率如上述的段落),表面電阻低於1000Ω/sq。此外,額外的PEDT:PSS膜層始在下面的原位PEDT膜層變的更光滑。額外的優點是降低短路之可能以及增加功能性OLED之產率。
此外,依據本發明電極內在原位膜層上之額外的聚噻吩/聚陰離子膜層顯著的改良電-光結構體之效率。
如上述之說明,例如金屬製造之高度導電性進料線,以及可使用習知的'匯流排'保持陽極接觸點以及OLED陽極間之低電壓降落。
本發明產物可分散於被動的基材OLED顯示器、ITO位址線之上。在位點之內,金屬供應電線(匯流排)合併依據本發明電極可進行陽極側定址(參閱圖1)。高傳導度之電源線2a以及映像點框架2b是施用至透明載體1,例如:玻璃板。彼可例如經蒸汽沈積金屬,或便宜地經列印金屬軟膏加以施用。然後將聚合的電極膜層3沈積到框架。可視需要施用的粘合劑是第一膜層、原位膜層是第二膜層以及內含聚噻吩以及聚合性陰離子之膜層是第三膜層。較佳者此類膜層是經旋轉塗佈、列印以及噴墨施用。相當於標準被動的基材OLED的剩餘構造是熟悉此技藝的專業人士所熟知。
本發明產物可分散於均勻照明的OLED(OLED燈)、ITO電極之上。在位點之內,金屬供應電線(匯流排)合併依據本發明電極可獲得函蓋全部區域之陽極功能(參閱圖2)。高傳導度之電源線2是施用至(例如:描述於先前的段落)透明載體1,例如:玻璃板。然後將聚合的電極膜層3依先前段落描述的順序沈積在其上。剩餘的構造相當於標準之OLED燈。
實施例 實施例1 1.構造基材
將ITO-塗膜層的玻璃基板(Merck Display)切成50 x 50毫米2 之尺寸並加以清洗。然後將ITO塗層塗上光正性之光阻(可購自JSR,LCPR 1400G-80cP)以及乾燥之後經由印刷聚合物薄膜(蔭罩)曝照。蔭罩包含5毫米直徑之隔離的透明圓型以及在方形之內安排成 10毫米之間隔。曝光和乾燥之後,從圓形區域以顯影液(可購自JSR,TMA238WA)移除未交聯的光阻劑。此時,在未遮蓋下,接著用蝕刻溶液移除ITO,蝕刻溶液之組成是47.5%體積比蒸餾水、47.5%體積比鹽酸(32%)、5.0%體積比硝酸(65%),然後用丙酮移除交聯的光阻,最後清洗構造的ITO基材。
2.產生原位PEDT膜層:
用20份之2-丙醇稀釋環氧基矽烷(Silquest® A187,OSi specialities),使用旋轉塗覆器倒至清洗的構造ITO基材上,然後在50℃風乾5分鐘。該膜層是少於20毫微米厚。製備內含Baytron® M、Baytron® CB 40以及咪唑(重量比率為1:20:0.5)之溶液以及過濾(Millipore HV,0.45微米)。接著將溶液使用旋轉塗覆器在1000rpm下倒到塗覆環氧基矽烷的構造ITO基材上。然後在周圍溫度下(RT,23℃)乾燥膜層,接著小心的用蒸餾水洗滌去除鐵鹽類。在旋轉式乾燥器之內乾燥膜層之後,膜層大約是150毫微米厚。表面粗糙度Ra大約為5毫微米。傳導度是500S/公分。
3.施用PEDT:PSS膜層:
過濾(Millipore HV,0.45微米)大約10毫升之1.3%聚乙烯二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸水溶液(Bayer AG,Baytron® P,TP AI 4083)。然後將基材置於塗料旋轉器,以及將過濾溶液分佈在基材之ITO-塗膜層側上。然後經旋轉平板在500rpm、3分鐘下將上清液倒掉。然後將此方法塗層的基材用加熱板在110℃下加熱5分鐘乾燥。膜層是60毫微米厚(Tencor,Alphastep 500)。表面粗糙度Ra減低至1毫微米。
依據第2以及第3點具有兩層膜層的基材其傳輸Y=55(ASTM D1003-00;ASTM E 308)。
4.施用發射極膜層:
過濾(Millipore HV,0.45微米)5毫升1%重量之聚(2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-伸苯基-伸乙烯基)之甲苯溶液(MEH-PPV,Aldrich,紅色發射極)以及塗佈在乾燥PEDT:PSS膜層上。然後經旋轉平板在300rpm、30秒下將上清液倒掉。接著用加熱板在110℃下加熱5分鐘乾燥此方法塗覆的基材。總膜層厚度是150毫微米。
5.施用金屬陰極:
金屬電極是經蒸汽沈積在被蒸汽沈積的有機膜層系統上。此目的使用之蒸汽沈積儀器(Edwards)是整合在一個惰性氣體手套盒之內(Braun)。將下方含有機膜層之基材覆蓋上蔭罩。蔭罩之孔洞直徑為2.5毫米以及經此方法安排後,a)經蝕刻去除ITO圓圈區域中心的部份或b)不經蝕刻移除ITO之區域。然後將30毫微米厚之Ca膜層以及200毫微米厚之Ag膜層經蒸汽沈積從二個蒸汽沈積船在壓力p=10-3 pA下依續沈積。Ca之蒸汽沈積速率是10Å/秒以及Ag是20Å/秒。
6.OLED之特性:
具有下列垂直膜層序列之二種不同OLED構造,其製作是基於構造ITO基材(步驟1)以及把蒸汽沈積光罩(步驟5)放在基材的位置上:
(a)ITO//原位PEDT//PEDT:PSS//發射極膜層//Ca//Ag
(b)原位PEDT//PEDT:PSS//發射極膜層//Ca//Ag。
為了產生電光學特性,OLED之二電極是經過饋電線聯結至電壓源。陽性極是聯結至罩住全部膜層的ITO膜層以及陰性極是經蒸汽沈積聯結至一個金屬電極。當ITO上之OLED構造 係經蝕刻(參閱b)去除,未經蝕刻移除之ITO僅適用於作為原位PEDT膜層之低抗性饋電線。
紀錄OLED電流之依存性和電壓上電發光(EL)之強度。經光電二極管(EG&G C30809E)偵測EL以及經亮度計(Minolta LS-100)校正亮度。
實施例2
方法如實施例1,但略去步驟3(施用PEDT:PSS膜層)。實施例1以及2結果之摘要:
無論ITO是否是位於原位PEDT膜層之下,結果顯示至少0.049公分2 之發光區域OLED之亮度以及效率。比較實施例1以及2亦顯示原位膜層與MEH-PPV膜層(發射極膜層)間之PEDT:PSS膜層可顯著的改良亮度。
實施例3
在步驟4不同之外,如實施例1之方法(施用發射極膜層):過濾(Millipore IV,0.45微米)5毫升0.25%重量之PF-F8(聚(9,9-二辛基-芴))的氯仿溶液、經Yamamoto之聚合方法合成的藍色發射極,詳細描述於文獻,例如T.Yamamoto et al.,J.Am.Chem.Soc.1996,118,10389-10399以及T.Yamamoto et al.,Macromolecules 1992,25,1214-1223以及塗佈的在乾燥的PEDT:PSS膜層上。然後經旋轉平板在200rpm、30秒下將上清液倒掉。然後將此方法塗層的基材用加熱板在110℃下加熱5分鐘乾燥。總膜層厚度是130毫微米。
實施例4
方法如實施例3,但略去步驟3(施用PEDT:PSS膜層)。實施例3以及4結果之摘要:
結果顯示至少0.049公分2 之發光區域OLED之亮度以及效率不是取決於ITO是否是位於原位PEDT膜層之下。比較實施例3以及4亦顯示原位膜層與PF-F8膜層(發射極膜層)間之PEDT:PSS膜層可顯著的改良亮度以及降低電壓。
亦注意到在實施例3以及4之測試中,具有PEDT:PSS中間膜層之每個基材無短路之OLED數目顯著的較高(大約>80%) 而無PEDT:PSS中間膜層者較低(約<20%)。證實PEDT:PSS膜層可使原位膜層變的更光滑。
1‧‧‧透光載體
2‧‧‧電源線
2a‧‧‧電源線
2b‧‧‧映像點框架
3‧‧‧聚合的電極膜層
圖1 在位點之內,金屬供應電線(匯流排)合併依據本發明電極可進行陽極側定址。
圖2 在位點之內,金屬供應電線(匯流排)合併依據本發明電極可獲得函蓋全部區域之陽極功能。
1‧‧‧透光載體
2‧‧‧電源線
2a‧‧‧電源線
2b‧‧‧映像點框架
3‧‧‧聚合的電極膜層

Claims (20)

  1. 一種透明電極,其特徵在於包含內含聚噻吩之第一原位膜層,塗覆於該膜層上為第二膜層,其中內含至少一個聚合陰離子以及至少一個經取代或未經取代的聚苯胺及/或至少一個具有通式(I)之重覆單位的聚噻吩, 其中A 是C1 -C5 -伸烷基或經取代的C1 -C5 -伸烷基,R 是直鏈狀或分支狀,C1 至C18 烷基或經取代的C1 至C18 烷基、C5 至C12 環烷基或經取代的C5 至C12 環烷基、C6 至C14 芳基或經取代的C6 至C14 芳基、C7 至C18 芳烷基或經取代的C7 至C18 芳烷基、C1 至C4 羥烷基或羥基或經取代的C1 至C4 羥烷基或羥基,x 是0至8之整數以及若許多R基結合至A,則此類基可為相同或不同;其中該第一原位膜層係藉由將噻吩施用至基材並原位地聚合該噻吩以形成聚噻吩。
  2. 如申請專利範圍第1項之電極,其特徵為第一膜層中的聚噻吩是具有通式(I)重覆單位之聚噻吩,其中A、R以及x之定義如申請專利範圍第1項。
  3. 如申請專利範圍第2項之電極,其特徵在於第一膜層中的聚噻吩之式(I)與第二膜層之聚噻吩係各自獨立,A代表C2 -C3 伸烷基 或經取代的C2 -C3 伸烷基且x代表0或1。
  4. 如申請專利範圍第2項之電極,其特徵在於第一膜層之具有通式(I)重覆單位之聚噻吩與第二膜層之聚噻吩各自獨立是聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)。
  5. 如申請專利範圍第1項之電極,其特徵在於聚合性陰離子是聚合羧基或磺酸之陰離子。
  6. 如申請專利範圍第1項之電極,其特徵在於聚合性陰離子是聚苯乙烯磺酸之陰離子。
  7. 如申請專利範圍第1項之電極,其特徵在於兩個膜層之表面電阻1,000Ω/sq。
  8. 如申請專利範圍第1項之電極,其特徵在於依據描述於ASTM D1003-00與ASTM E 308之方法,傳輸Y25。
  9. 一種製造透明電極之方法,其特徵在於第一膜層內含聚噻吩,係藉由施用噻吩或經取代的噻吩至基材以及在一種或多種氧化劑存在下藉由化學氧化反應使其等聚合或電化學以形成聚噻吩而製得,以及第二膜層內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個聚苯胺或經取代的聚苯胺及/或至少一個具有通式(I)之重覆單位的聚噻吩 其中A、R以及x具有如申請專利範圍第1項所界定之意義, 是施用至該第一膜層,其方法係經施用內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個聚苯胺或經取代的聚苯胺及/或具有通式(I)重覆單位之聚噻吩以及內含溶劑的分散液以及之後使分散液固化,並去除溶劑或交聯此分散液。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法,其特徵在於該噻吩或經取代之噻吩係以溶液的形式施用至基材。
  11. 如申請專利範圍第9項之方法,其特徵在於該第二膜層係在清洗及乾燥之後施用至該第一膜層。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法,其特徵在於基材在施用至內含聚噻吩的第一膜層之前先經過粘合劑處理。
  13. 如申請專利範圍第9項之方法,其特徵在於通式(II)之噻吩其中 A、R以及x具有申請專利範圍第1項所界定之意義,是作為產生聚噻吩之前驅物。
  14. 如申請專利範圍第9項之方法,其特徵在於通式(IIa)之噻吩其中 R以及x具有如申請專利範圍第1或3項所界定之意義,是作為產生聚噻吩之前驅物。
  15. 如申請專利範圍第9項之方法,其特徵在於內含至少一個聚合性陰離子以及至少一個聚苯胺或經取代的聚苯胺及/或至少一種具通式(I)重覆單位之聚噻吩的分散液含有溶劑、水或其混合物之溶劑。
  16. 如申請專利範圍第9項之方法,其特徵在於產生聚噻吩之前驅物是在一種或多種氧化劑存在下經化學氧化聚合產生導電性聚合物。
  17. 一種使用如申請專利範圍第1至8項中任一項之電極作為電-光結構體透明電極之用途。
  18. 一種使用如申請專利範圍第1至8項中任一項之電極作為有機發光二極管、有機太陽能電池、液晶顯示器(LCD)以及光學感測器透明電極之用途。
  19. 一種至少包含二種電極之電致發光排列,其中至少一個電極是透明電極,以及該電極之間有一個電光學活性的膜層,其特徵在於含有一個如申請專利範圍第1至8項中任一項之電極作為透明電極。
  20. 如申請專利範圍第19項之電致發光排列,其特徵在於在陽極端含有高度導電性之金屬供應導線。
TW093123287A 2003-08-05 2004-08-04 供電-光結構體用之透明電極 TWI405837B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10335727A DE10335727A1 (de) 2003-08-05 2003-08-05 Transparente Elektrode für elektro-optische Aufbauten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200524197A TW200524197A (en) 2005-07-16
TWI405837B true TWI405837B (zh) 2013-08-21

Family

ID=33547074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW093123287A TWI405837B (zh) 2003-08-05 2004-08-04 供電-光結構體用之透明電極

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20050053801A1 (zh)
EP (1) EP1505664B1 (zh)
JP (1) JP5090616B2 (zh)
KR (1) KR101239437B1 (zh)
DE (1) DE10335727A1 (zh)
TW (1) TWI405837B (zh)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004012319A1 (de) * 2004-03-11 2005-09-22 H.C. Starck Gmbh Funktionsschichten für optische Anwendungen auf Basis von Polythiophenen
WO2005103109A1 (en) * 2004-04-20 2005-11-03 Winther-Jensen Bjoern Base-inhibited oxidative polymerization of thiophenes and anilines with iron (iii) salts
JP2008509565A (ja) 2004-08-13 2008-03-27 ノヴァレッド・アクチエンゲゼルシャフト 発光成分用積層体
JP4784511B2 (ja) * 2004-09-29 2011-10-05 東レ株式会社 積層フィルム
US7375867B2 (en) * 2005-03-04 2008-05-20 Infocus Corporation Transmissive electromechanical light valve and system
DE502005002342D1 (de) * 2005-03-15 2008-02-07 Novaled Ag Lichtemittierendes Bauelement
EP2264806B1 (de) 2005-04-13 2019-03-27 Novaled GmbH Anordnung für eine organische Leuchtdiode vom pin-Typ und Verfahren zum Herstellen
US20070077451A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Pierre-Marc Allemand Neutralized anode buffer layers to improve processing and performances of organic electronic devices
US20070085061A1 (en) * 2005-10-14 2007-04-19 Elder Delwin L Conductivity enhancement of conductive polymers by solvent exposure
DE102005060159A1 (de) 2005-12-14 2007-06-21 H. C. Starck Gmbh & Co. Kg Transparente polymere Elektrode für elektro-optische Aufbauten
EP1806795B1 (de) * 2005-12-21 2008-07-09 Novaled AG Organisches Bauelement
DE602006001930D1 (de) * 2005-12-23 2008-09-04 Novaled Ag tur von organischen Schichten
EP1808909A1 (de) * 2006-01-11 2007-07-18 Novaled AG Elekrolumineszente Lichtemissionseinrichtung
EP1848049B1 (de) * 2006-04-19 2009-12-09 Novaled AG Lichtemittierendes Bauelement
US20070278453A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-06 Steffen Zahn Electrically conductive polymers and method of making electrically conductive polymers
WO2008009447A2 (de) * 2006-07-21 2008-01-24 Leonhard Kurz Stiftung & Co. Kg Mehrschichtkörper mit elektrisch leitfähiger polymerschicht und verfahren zur dessen herstellung
DE102006033887B4 (de) * 2006-07-21 2015-04-09 Leonhard Kurz Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtkörpers mit leitfähiger Polymerschicht
DE102006037998A1 (de) * 2006-08-14 2008-02-21 Schreiner Group Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils
DE102007063617B4 (de) 2007-02-16 2021-09-02 Pictiva Displays International Limited Verfahren zur Reparatur eines elektrolumineszenten organischen Halbleiterelements
JP5162941B2 (ja) * 2007-04-05 2013-03-13 コニカミノルタホールディングス株式会社 透明導電性フィルム及びその製造方法
DE102007019260B4 (de) * 2007-04-17 2020-01-16 Novaled Gmbh Nichtflüchtiges organisches Speicherelement
KR100887084B1 (ko) 2007-05-04 2009-03-04 삼성전자주식회사 투명 전도성 고분자 필름용 조성물, 이를 이용한 투명전도성 고분자 필름의 제조방법, 상기 조성물을 이용하여 제조된 투명전도성 고분자 필름 및 이를 포함하는 전기 영동 디스플레이
DE102007048212A1 (de) * 2007-10-08 2009-04-09 H.C. Starck Gmbh Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren mit polymerer Zwischenschicht
KR101482817B1 (ko) * 2007-10-24 2015-01-14 메르크 파텐트 게엠베하 광전자 디바이스
DE102008036062B4 (de) 2008-08-04 2015-11-12 Novaled Ag Organischer Feldeffekt-Transistor
DE102008036063B4 (de) * 2008-08-04 2017-08-31 Novaled Gmbh Organischer Feldeffekt-Transistor
GB2462688B (en) * 2008-08-22 2012-03-07 Cambridge Display Tech Ltd Opto-electrical devices and methods of manufacturing the same
JP2010080908A (ja) * 2008-08-29 2010-04-08 Sumitomo Chemical Co Ltd 有機光電変換素子およびその製造方法
CN102428757A (zh) * 2009-05-19 2012-04-25 昭和电工株式会社 电极的表面处理方法和电极以及有机电致发光元件的制造方法
US8535571B2 (en) 2009-12-30 2013-09-17 Korea University Research And Business Foundation Water-soluble electrically conductive polymers
US9150735B2 (en) * 2010-01-14 2015-10-06 National University Of Singapore Superhydrophilic and water-capturing surfaces
DE102010048032A1 (de) * 2010-10-12 2012-04-12 Heraeus Clevios Gmbh Polythiophene beinhaltende Dispersionen mit definiertem Gehalt an Thiophen-Monomer
WO2013024907A1 (ko) * 2011-08-12 2013-02-21 삼성전자주식회사 형광체 수지 필름 제조방법 및 이에 의해 제조된 형광체 수지 필름
JP2013045613A (ja) * 2011-08-24 2013-03-04 Konica Minolta Business Technologies Inc 色素増感型太陽電池
KR101188747B1 (ko) * 2012-07-18 2012-10-10 지스마트 주식회사 투명전광판 및 그 제조방법
JP6201317B2 (ja) * 2012-12-28 2017-09-27 日本ゼオン株式会社 色素増感型光電変換素子および色素増感型太陽電池
JP6283022B2 (ja) * 2013-04-01 2018-02-21 パイオニア株式会社 光学装置
JP6266599B2 (ja) 2013-04-01 2018-01-24 パイオニア株式会社 光学装置
JP6266598B2 (ja) 2013-04-01 2018-01-24 パイオニア株式会社 光学装置
WO2019022202A1 (ja) * 2017-07-27 2019-01-31 日産化学株式会社 樹脂組成物、樹脂膜及び液晶表示素子
FR3098982B1 (fr) * 2019-07-19 2022-04-15 Isorg Dispositif optoélectronique comprenant une couche organique active à performances améliorées et son procédé de fabrication

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020036291A1 (en) * 2000-06-20 2002-03-28 Parker Ian D. Multilayer structures as stable hole-injecting electrodes for use in high efficiency organic electronic devices

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0440957B1 (de) * 1990-02-08 1996-03-27 Bayer Ag Neue Polythiophen-Dispersionen, ihre Herstellung und ihre Verwendung
JPH0762276A (ja) * 1993-08-25 1995-03-07 Bridgestone Corp 導電性高分子複合材料及びその製造方法
DE19507413A1 (de) * 1994-05-06 1995-11-09 Bayer Ag Leitfähige Beschichtungen
EP0727100B1 (en) * 1994-09-06 2003-01-29 Philips Electronics N.V. Electroluminescent device comprising a poly-3,4-dioxythiophene layer
DE19627071A1 (de) * 1996-07-05 1998-01-08 Bayer Ag Elektrolumineszierende Anordnungen
DE19824215A1 (de) * 1998-05-29 1999-12-02 Bayer Ag Elektrochrome Anordnung auf Basis von Poly-(3,4-ethylendioxy-thiophen)-Derivaten in der elektrochromen und der ionenspeichernden Funktionsschicht
US6632472B2 (en) * 2000-06-26 2003-10-14 Agfa-Gevaert Redispersable latex comprising a polythiophene
US6916553B2 (en) * 2001-03-29 2005-07-12 Agfa-Gevaert Stable electroluminescent devices
JP4500492B2 (ja) * 2001-03-29 2010-07-14 アグフア−ゲヴエルト,ナームローゼ・フエンノートシヤツプ 安定なエレクトロルミネッセント装置
JP4724944B2 (ja) * 2001-04-10 2011-07-13 住友化学株式会社 高分子発光素子の製造方法および高分子発光素子
AU2002361859A1 (en) * 2001-12-20 2003-07-09 Add-Vision, Inc. Screen printable electrode for organic light emitting device
US7005088B2 (en) * 2003-01-06 2006-02-28 E.I. Du Pont De Nemours And Company High resistance poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrene sulfonate) for use in high efficiency pixellated polymer electroluminescent devices
DE102005060159A1 (de) * 2005-12-14 2007-06-21 H. C. Starck Gmbh & Co. Kg Transparente polymere Elektrode für elektro-optische Aufbauten

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020036291A1 (en) * 2000-06-20 2002-03-28 Parker Ian D. Multilayer structures as stable hole-injecting electrodes for use in high efficiency organic electronic devices

Also Published As

Publication number Publication date
JP5090616B2 (ja) 2012-12-05
EP1505664A2 (de) 2005-02-09
KR101239437B1 (ko) 2013-03-06
US20050053801A1 (en) 2005-03-10
TW200524197A (en) 2005-07-16
EP1505664A3 (de) 2008-07-23
EP1505664B1 (de) 2015-09-23
JP2005100961A (ja) 2005-04-14
KR20050016124A (ko) 2005-02-21
DE10335727A1 (de) 2005-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI405837B (zh) 供電-光結構體用之透明電極
US7938986B2 (en) Transparent polymeric electrodes for electro-optical structures, processes for producing the same, and dispersions used in such processes
KR101184781B1 (ko) 유기 발광 다이오드를 개선시키기 위한 폴리티오펜 배합물
KR101372135B1 (ko) 개선된 유기 발광 다이오드를 위한 폴리티오펜 제형물
KR101314877B1 (ko) 정공 주입/수송 층 조성물 및 장치
JP5720671B2 (ja) 有機電子デバイスおよびその製造方法
JP2008538223A (ja) 改善された電子性能を有する可溶性ポリ(チオフェン)のコポリマー
KR20070004850A (ko) 전자제품 응용을 위한 중합체 산 콜로이드와 함께 제조된수분산성 폴리피롤
JP5317758B2 (ja) ポリチオフェン又はチオフェン共重合体の溶液又は分散液並びにその製造方法
JP5515789B2 (ja) 透明パターン電極、該電極の製造方法、該電極を用いた有機電子デバイスおよびその製造方法
WO2014034920A1 (ja) 透明電極およびその製造方法ならびに有機電子デバイス
CN1763989B (zh) 电光结构用透明电极
JP5402447B2 (ja) 有機電子デバイスの製造方法
WO2013010661A1 (en) Sam layers with an htl function
Young Poly (Phenylene vinylene) And Poly (Naphthalene vinylene) Derivatives for Use in Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees