JP2018200881A - Oledにおける高電気伝導率及び高効率の透明な層、及びそれらの製造プロセス - Google Patents
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Abstract
Description
1 担体、基板
2 ベース電極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 エミッタ層
6 電子輸送層
7 電子注入層
8 トップ電極
9 接点
10 被覆材料、カプセル化
I)透明な基板層を供給する工程、
II)金属の複数の棒、又は少なくとも金属粒子を含む複数の棒を含む格子構造を、前記基板層へ適用する工程、
III)
a)少なくとも1種のポリチオフェン、
b)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマー、
c)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマー、及び
d)少なくとも1種の分散剤
を含み、M+が、H+、Li+、Na+、K+、又はNH4 +を表す分散体を、前記格子構造を備える前記透明な基板層へ適用する工程、並びに
IV)透明電極を得るのに、前記分散剤を少なくとも部分的に除去する工程
を含むプロセスが役立つ。
a)少なくとも1種のポリチオフェン、
b)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマー、
c)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマー、及び
d)少なくとも1種の分散剤
を含み、M+が、H+、Li+、Na+、K+、又はNH4 +を表す分散体が、次いで、格子構造を備える透明な基板層へ適用される。
(Aは、任意に置換されたC1〜C5アルキレンラジカルを表し、
Rは、直鎖状若しくは分枝状の、任意に置換されたC1〜Q18アルキルラジカル、任意に置換されたC5〜C12シクロアルキルラジカル、任意に置換されたC6〜C14アリールラジカル、任意に置換されたC7〜C18アラルキルラジカル、任意に置換されたC1〜C4ヒドロキシアルキルラジカル、又はヒドロキシルラジカルを表し、
xは、0〜8の整数を表し、及び
いくつかのラジカルRが、Aと結合する場合において、これらは同一の又は異なるものであってもよい)
(Rfは、少なくとも1つ、好ましくは1〜30の式(II−c)の繰り返し単位を有するラジカルを表す。
)
−例えば、アルキルベンゼンスルホン酸及び塩、パラフィンスルホン酸塩、アルコールスルホン酸塩、エーテルスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、リン酸エステル、アルキルエーテルカルボン酸、若しくはカルボキシレートのようなアニオン性界面活性剤、例えば、第四アルキルアンモニウム塩のようなカチオン性界面活性剤、例えば、直鎖アルコールエトキシレート、オキソアルコールエトキシレート、アルキルフェノールエトキシレート、若しくはアルキルポリグルコシドのような非イオン性の界面活性剤のような、表面活性物質、
−例えば、有機官能性シラン又はその加水分解生成物のような、例えば、3−グリシドオキシプロピルトリアルコキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、若しくはオクチルトリエトキシシラン、のような接着促進剤、又は
−メラミン化合物、マスクされたイソシアネート、官能性シラン−例えば、テトラエトキシシラン、例えば、テトラエトキシシランに基づくアルコキシシラン加水分解生成物、3−グリシドキシプロピルトリアルコキシシランのようなエポキシシラン、エポキシド、若しくはオキセタンのような、架橋剤、
−例えば、ポリアルキレングリコール、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、又はポリビニルアルコールのような、バインダー、
−例えば、ポリアルキレングリコール、特にポリエチレングリコール若しくはポリプロピレングリコール、ポリグリセロール若しくはこれらの混合物、プロピレングリコール及びエチレングリコールのようなポリオール、ジメチルスルホキシドのようなスルホキシド、メチルアセトアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドのようなカルボン酸アミド、N−メチルピロリドン、N−シクロヘキシルピロリドン、イオン液体、ソルビトールのような糖類のような、電気伝導率を高める添加剤であり、
添加剤e)としての架橋剤の使用が特に好ましい。
a)0.01〜1重量%、特に好ましくは0.05〜0.5重量%の、少なくとも1種のポリチオフェン、
b)0.01〜5重量%、特に好ましくは0.1〜3重量%の、SO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマー、
c)0.01〜5重量%、特に好ましくは0.1〜3重量%の、SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマー、
d)69〜99.97重量%、特に好ましくは83.5〜98.75重量%の、少なくとも1種の分散剤、及び
e)0〜20重量%、特に好ましくは1〜10重量%の、構成成分a)〜d)と異なる少なくとも1種の添加剤
を含む。
工程(α1) 少なくとも1種の分散剤、並びに少なくとも1種のポリチオフェンa)とSO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマーb)との錯体を含む分散体を供給する工程(この錯体は、SO3 −M+基を有するポリマーb)の存在下で、チオフェン単量体の酸化重合により得られ、コーティングは、少なくとも25S/cm、好ましくは少なくとも50S/cmの電気伝導率を有するこの分散体から調製される);
工程(α2) 工程(α1)において得られた分散体を、SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマーc)と混合する工程
を含むプロセスによって調製される。
−透明な基板層、
−透明な基板層に適用され、その基板層に金属の複数の棒、又は少なくとも金属粒子を含む複数の棒を含む格子構造
を含み、
格子構造の棒の間の空間が、
a)少なくとも1種のポリチオフェン、
b)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマー、及び
c)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマー
を少なくとも含み、M+が、H+、Li+、Na+、K+、又はNH4 +を表す導電性ポリマー層で満たされる、透明電極が役立ち、
この透明電極は、例えば、透明電極を製造するための本発明に係るプロセスによって得られる。本発明に係るプロセスに関連した、好ましい基板、格子構造、及びポリマーとして、すでに記載されている、これらの基板、格子構造、又はポリマーは、透明な基板層として、金属の複数の棒、又は少なくとも金属粒子を含む複数の棒を含む格子構造として、ポリチオフェンa)として、SO3 −M+基を有するポリマーb)として、及びSO3 −M+基を有するフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマーc)として好ましい。本発明に係る透明電極における導電性ポリマー層の厚さは、50nm〜2μmの範囲が好ましく、200nm〜1μmの範囲が特に好ましい。
a)少なくとも1種のポリチオフェン、
b)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマー、
c)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマー、及び
d)少なくとも1種の分散剤
を含み、M+が、H+、Li+、Na+、K+、又はNH4 +を表す分散体が役立ち、その分散体は、最高で100Ω/sq、特に好ましくは最高で50Ω/sq、及び最も好ましくは最高で25Ω/sqのFOM値(FOM=「性能指数」)により特徴づけられる。本発明に係る分散体の好ましい実施形態に関しては、本発明に係るプロセスの工程IIIで採用される分散体に関する詳細な記述が参照される。
(FOM値の測定)
透明な、導電性ポリマー層の表面抵抗及び光吸収の特性解析のために、ラッカー旋廻塗布装置を用いて、ポリマー溶液を25mm×25mmの大きさのガラス基板上に配し、次いでホットプレート上で乾燥した。
FOM=ln(Y0/Y)×SR
粘度を、クリオスタットを接続したHaake RV 1レオメータを用いて測定した。このため、双方Haake製の、ダブルギャップ(double gap)を有するDG 43計量カップ、及びDG 43ローターを使用した。12gの水溶液を計量カップに秤量した。クリオスタットを用いて、温度を20℃に調整した。分散体の温度制御のために、まず、温度制御を、50s−1のせん断速度で240秒間実施した。次いで、せん断速度を100s−1に高めた。その系を、30秒間このせん断速度のままにしておいた。次いで、30回の粘度測定を、さらに30秒間にわたって100s−1のせん断速度で実施した(1回の測定値/秒)。これらの30回の測定値の平均値が分散体の粘度の値である。
84.2gのClevios PH 510(PEDOT/PSS(水中)、2.2%強度、Heraeus Precious Metals、ドイツ)と45.4gのポリスチレンスルホン酸(PSS、5.99%強度、Mw=350,000g/mol;Agfa Gevaert、ベルギー)とを混合した。次いで、その混合物を、5回、600barの条件下で均質化した。また、5gのDMSO(Sigma−Aldrich Chemie GmbH、ドイツ)を、いずれの場合も95gのこの混合物に添加し、その混合物を15分間撹拌した。
固形分含量:3.4%
粘度:50mPas[100s−1;20℃]
電気伝導率:93S/cm
FOM値:24.4Ω/sq
315gのClevios PH 510(PEDOT/PSS(水中);1.95%強度;Heraeus Precious Metals、ドイツ)を、179gのfumion(登録商標)FLA−805(スルホン化されたフッ素系ポリマー;4.91%強度(水中)、FuMA−Tech GmbH、ドイツ)と混合した。次いで、混合物を、5回、600barの条件下で均質化した。また、5gのDMSO(Sigma−Aldrich Chemie GmbH、ドイツ)を、いずれの場合も95gのこの混合物に添加し、その混合物を15分間撹拌した。
固形分含量:2.69%
粘度:7mPas[100s−1;20℃]
電気伝導率:220S/cm
FOM値:14.5Ω/sq
315gのClevios PH 510(PEDOT/PSS(水中);1.95%強度;Heraeus Precious Metals、ドイツ)を、102gのポリスチレンスルホン酸(5.99%強度、Mw=350,000g/mol;Agfa−Gevaert、ベルギー)及び53.7gのfumion(登録商標)FLA−805(スルホン化されたフッ素系ポリマー;4.91%強度(水中);FuMA−Tech GmbH、ドイツ)と混合した。次いで、その混合物を、5回、600barの条件下で均質化した。また、5gのDMSO(Sigma−Aldrich Chemie GmbH、ドイツ)を、いずれの場合も95gのこの混合物に添加し、その混合物を15分間撹拌した。
固形分含量:2.89%
粘度:16mPas[100s−1;20℃]
電気伝導率:156S/cm
FOM値:20.2Ω/sq
314gのClevios PH 510(PEDOT/PSS(水中);1.95%強度;Heraeus Precious Metals、ドイツ)を179gのfumion(登録商標)FLA−805(FuMA−Tech GmbH、ドイツ)と混合した。次いで、その混合物を、5回、600barの条件下で均質化した。また、5gのDMSO(Sigma−Aldrich Chemie GmbH、ドイツ)を、いずれの場合も95gのこの混合物に添加し、その混合物を15分間撹拌した。次いで、その混合物を25%強度の水酸化アンモニウム溶液(Sigma−Aldrich Chemie GmbH,D−89555 Steinheim)でpH6に調整した。
固形分含量:2.4%
粘度:6mPas[100s−1;20℃]
電気伝導率:121S/cm
FOM値:28.3Ω/sq
314gのClevios PH 510(PEDOT/PSS(水中);1.95%強度;Heraeus Precious Metals、ドイツ)を、179gのfumion(登録商標)FLA−805(FuMA−Tech GmbH、ドイツ)と混合した。次いで、その混合物を、5回、600barの条件下で均質化した。また、5gのDMSO(Sigma−Aldrich Chemie GmbH、ドイツ)を、いずれの場合も95gのこの混合物に添加し、その混合物を15分間撹拌した。次いで、その混合物を、25%強度の水酸化アンモニウム溶液(Sigma−Aldrich Chemie GmbH、D−89555 Steinheim)でpH6に調整した。0.1gのSilquest(登録商標)Wetlink 78(Momentive、ドイツ)を、架橋剤として、いずれの場合も100gの分散体にさらに添加した。
固形分含量:2.4%
粘度:6mPas[100s−1;20℃]
電気伝導率:213S/cm
FOM値:17.4Ω/sq
(本発明に係る分散体を含むITOフリーOLEDの構造及び特性解析)
金属の棒の連続構造を、50mm×50mmの大きさのガラス基板に、シャドーマスクを用いて蒸着した。この構造は、3.5mmの間隔で互いに平行に配置した、幅1mm及び長さ45mmの10本の線を含む。互いに全ての横断方向の線を接続する、3mmの太線は、中央で垂直にそれらと交わる。10nmのクロム、200nmの銀、及び10nmのクロムの順に層を形成する金属の棒を、蒸着ユニット(Leybold、Univex 350)において蒸着した。
本発明に係る分散体の代わりに、比較例1の分散体を使用することを除いて、実施例5と同様の手順であり、まず、分散体を、25%強度の水酸化アンモニウム溶液(Sigma−Aldrich Chemie GmbH、D−89555 Steinheim)でpH6に調整し、さらに、0.1gのSilquest(登録商標)Wetlink 78(Momentive、ドイツ)を、架橋剤として、100gのこの分散体に添加した。実施例5と同様に、1,600rpmの回転速度以外は同一の条件で溶液を回転除去し、次いで乾燥することにより、200nmの厚さの層を基板に配置した。
手順は、実施例5と同様であり、以下の違いを有する:1)ガラス基板の代わりに基板として機能する、大きさ50×50mm2のPETフィルム(Melinex 505、DuPont Teijin、厚さ175μm)。2)異なるシャドーマスクをカソード蒸着に使用した。シャドーマスクは、完全に基板を覆い、中央に40×40mm2の方形の開口を有する。厚さ0.5nmのLiF層、次いで厚さ200nmのAl層を、p=10−3Paの圧力下で連続的に蒸着する、カソードの蒸着工程後、OLED照明を、N2雰囲気で満たされたグローブボックスにおける機能試験に供した。このため、4.5Vバッテリーの+極を金属の棒の中心に繋げ、−極を細い柔軟性の金線を介してカソードに繋げた。その装置はカソード領域を全域にわたって均一に照らした。
2 金属の又は少なくとも金属粒子を含む棒
3 構成成分a)、b)、及びc)を含む層
4 正孔輸送層
5 エミッタ層
6 電子注入層
7 カソード層
8 OLED構造
9 底板を有するガラスシリンダ
10 円形ガラス板
11 不活性ガス
12 電極
13 電気絶縁された銅線
14 導電性のエポキシ接着剤
15 OLED層
16 導電性のクロスバー
17 DryFlexドライヤー
Claims (22)
- 透明電極の製造プロセスであって、
I)透明な基板層を供給する工程、
II)金属の複数の棒、又は少なくとも金属粒子を含む複数の棒を含む格子構造を、前記基板層へ適用する工程、
III)
a)少なくとも1種のポリチオフェン、
b)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマー、
c)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマー、及び
d)少なくとも1種の分散剤
を含み、M+が、H+、Li+、Na+、K+、又はNH4 +を表す分散体を、前記格子構造を備える前記透明な基板層へ適用する工程、並びに
IV)透明電極を得るのに、前記分散剤を少なくとも部分的に除去する工程
を含むプロセス。 - 工程Iにおいて供給される前記透明な基板層が透明なポリマー層である、請求項1に記載のプロセス。
- 工程IIにおける前記格子構造の適用が、銀粒子を含むペーストを用いて実施される、請求項1又は2に記載のプロセス。
- 工程IIIで採用される前記分散体が、最高で100Ω/sqのFOM値(FOM=「性能指数」)により特徴づけられる、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロセス。
- 工程IIIで採用される前記分散体が、最高で50Ω/sqのFOM値により特徴づけられる、請求項4に記載のプロセス。
- 工程IIIで採用される前記分散体が、最高で25Ω/sqのFOM値により特徴づけられる、請求項5に記載のプロセス。
- 工程IIIで採用される前記分散体における前記少なくとも1種のポリチオフェンa)が、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のプロセス。
- 工程IIIで採用される前記分散体における、前記SO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマーb)が、ポリスチレンスルホン酸である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプロセス。
- 工程IIIで採用される前記分散体における前記SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマーc)が、ペルフルオロ化スルホン酸とテトラフルオロエチレンとの共重合体である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のプロセス。
- 工程IIIで採用される前記分散体における前記少なくとも1種の分散剤d)が水である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のプロセス。
- 工程IIIで採用される前記分散体が、構成成分a)〜d)と異なる、さらなる添加剤e)として、少なくとも1種の架橋剤を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載のプロセス。
- 工程IIIで採用される前記分散体が、いずれの場合も、前記分散体の総重量に対して、
a)0.01〜1重量%の、前記少なくとも1種のポリチオフェン、
b)0.01〜5重量%の、前記SO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマー、
c)0.01〜5重量%の、前記SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマー、
d)69〜99.97重量%の、前記少なくとも1種の分散剤、及び
e)0〜20重量%の、構成成分a)〜d)と異なる前記少なくとも1種の添加剤
を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載のプロセス。 - 工程IIIで採用される前記分散体が、25℃の温度で1〜7の範囲のpHを有する、請求項1〜12のいずれか1項に記載のプロセス。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載のプロセスにより得られる透明電極。
- 透明な基板層、
前記透明な基板層へ適用され、前記基板層に金属の複数の棒、又は少なくとも金属粒子を含む複数の棒を含む格子構造、
を含み、
前記格子構造の前記棒の間の空間が、
a)少なくとも1種のポリチオフェン、
b)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマー、及び
c)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマー
を少なくとも含み、M+が、H+、Li+、Na+、K+、又はNH4 +を表す導電性ポリマー層で満たされる、透明電極。 - 請求項14又は15に記載の透明電極を含む電子部品。
- OLED(「有機発光ダイオード」)又はOVP素子(「有機光起電力」素子)である、請求項16に記載の電子部品。
- 前記OLEDが、少なくとも以下の層:
請求項14又は15に記載の透明電極/任意に正孔輸送層/エミッタ層/任意に電子注入層/カソード
から作られる、請求項17に記載の電子部品。 - 前記OLEDがITO層を含まない、請求項18に記載の電子部品。
- a)少なくとも1種のポリチオフェン、
b)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のポリマー、
c)SO3 −M+基を有する少なくとも1種のフッ素化又はペルフルオロ化されたポリマー、及び
d)少なくとも1種の分散剤、
を含み、M+が、H+、Li+、Na+、K+、又はNH4 +を表し、
最高で100Ω/sqのFOM値により特徴づけられる、分散体。 - 透明容器(9、10)を含み、請求項17〜19のいずれか1項に記載のOLEDを少なくとも封入する、照明手段。
- 照明手段の製造プロセスであって、
a)請求項17〜19のいずれか1項に記載のOLEDを供給する工程、
b)透明容器(9、10)へ前記OLEDを導入する工程
を少なくとも含むプロセス。
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