專利名稱：用于生產(chǎn)有機導電功能層的材料及其應用的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于有機導電功能層的材料，尤其是基于PEDOT-PSS[聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)]的材料。
例如DE19757542公開了一種還含二元醇的各種溶劑的PEDOT-PSS溶液。含這種PEDOT-PSS的材料的缺點是通過添加溶劑添加劑或者其它的添加劑會改變其導電性。因此對聚合物層的可印刷性產(chǎn)生不利的影響，其導電性還是沒有得到優(yōu)化。
需要一種高導電性的功能聚合物，該聚合物不僅用于有機太陽能電池、探測器或晶體管，而且用于在柔性基片上的有機發(fā)光二極管。在OLED和太陽能電池情況下，該聚合物作為陽極使用。PEDOT可以作為源漏電極材料用于有機場致效應晶體管。目前ITO(銦—錫—氧化物)用作陽極材料，由于缺少柔性(由于陶瓷的結(jié)構(gòu)限制可彎曲性)不可以將其用在柔性的塑料基片。為了達到元件的一致性能，所使用的聚合物的導電性能應當非常接近ITO的導電性能。
ITO的導電性在范圍104S/cm內(nèi)，用層厚度為120nm的ITO的表面電阻為20歐姆/平方(Ohm/square)。目前，可商購的PEDOT，購自Bayer公司或HC Starck的可以達到8-10S/cm，購自Agfa公司(Orgacon Folie)的可以達到120S/cm。目前所使用的PEDOT/PSS的分散液是水基的。
本發(fā)明的目的是提供一種基于PEDOT-PSS的具有最佳導電性的材料。
本發(fā)明的共同認知是替換溶劑導致材料的導電性提高，而沒有使材料的可加工性，尤其是可印刷性變壞。
本發(fā)明的目的是提供一種用以制造基于PEDOT-PSS的有機功能層材料，其中通過替換溶劑即通過第二種溶劑替換第一種溶劑以優(yōu)化其導電性。
根據(jù)一種實施方式，水或其它的強極性溶劑稱作待替換的“第一種溶劑”。
稱為“第一溶劑”的溶劑是在該溶劑中制備功能聚合物和PEDOT-PSS。與此相應的稱為“第二溶劑”的溶劑是最終存在于材料中的溶劑，在該溶劑中功能聚合物顯示出優(yōu)化的導電性。
根據(jù)一種實施方式，使用含二元醇的化合物，如乙二醇或其他醇作為第二溶劑，尤其是多種醇的混合物，和/或支化的或未支化的碳含量為C4-C10的醇，多元醇或其混合物，以及和水的混合物，尤其優(yōu)選乙二醇和丙三醇。
在此“有機材料”或“功能材料”或“功能聚合物”的概念包括所有種類的有機、金屬有機和/或有機—無機合成材料(混合物)，尤其是例如在英文中稱為“塑料”的材料。這里涉及所有除組成典型二極管的半導體(鍺、硅)以及典型金屬型導體的物質(zhì)以外的所有物質(zhì)種類。并不打算教條式的將有機材料據(jù)此限制為含碳材料，還要更多地考慮例如硅樹脂的廣泛應用。此外，該術(shù)語在分子大小，尤其是聚合物和/或低聚物分子材料上不受限制，而且其完全可能使用“小分子”。功能聚合物中的字段“聚合物”與歷史相關(guān)，就這點而言，它不包含存在實際上聚合的化合物的內(nèi)容，也不包含是否涉及或不涉及聚合混合物或者共聚物的內(nèi)容。
這里描述的在乙二醇中的導電聚合物(PEDOT)的主要優(yōu)點是通過乙二醇替換水使導電性顯著提高。提高的原因目前還不清楚。其中之一是通過替換溶劑可能導致形成附聚物，另一方面，乙二醇通過氫橋鍵結(jié)合在PEDOT/PSS鏈上的加成可以改善電流輸送。
在聚合物電子學領域PEDOT有很多用途。例如將PEDOT作為陽極(替換ITO)用在OLED和基于柔性基片的太陽能電池中。在這種情況下，用現(xiàn)有印刷過程將陽極直接呈結(jié)構(gòu)性涂覆，其中所要求的導電性最可能與ITO的接近。
令人驚奇的是通過替換溶劑(例如乙二醇替換水)，導電性上升了兩個數(shù)量級。
這種新材料最主要用在—在有機太陽能電池和晶體管的領域這里對PEDOT層的導電性有完全特殊的要求，借助于本發(fā)明也可滿足不同印刷過程。
—在有機晶體管的領域，為了實現(xiàn)在聚合物基底上的電導線或源漏電極，需要高導電性的PEDOT。
—在有機太陽能電池或探測器的領域，PEDOT用作電極，導線，以及作為串聯(lián)電池復合層。
—在通常用于二極管電子元件領域，和用于IC+板的電阻領域。
高導電性的PEDOT還可以在夾層裝置(還用于反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu))上用于兩個電極。
權(quán)利要求
1.用于生產(chǎn)基于PEDOT-PSS的有機導電功能層的材料，其中通過替換溶劑，即通過以第二溶劑替換第一溶劑來優(yōu)化導電性。
2.權(quán)利要求1的材料，其中第一溶劑為水或其它的強極性溶劑。
3.權(quán)利要求1或2的材料，其中第二溶劑是含二元醇的化合物，如乙二醇或其它的醇，尤其是多種醇的混合物，和/或支化和未支化的碳含量為C4-C10的醇，還是多元醇或其混合物，以及和水的混合物，尤其優(yōu)選乙二醇或丙三醇。
4.前述任一權(quán)利要求所述材料在制備電極和/或電導線中的應用。
5.權(quán)利要求4的應用，其中通過如下加工方式涂覆該材料，如旋涂，印刷，如網(wǎng)絲印刷、噴墨印刷、平版印刷、刷鍍印刷、苯胺印刷或者刮涂方法。
6.權(quán)利要求4或5中之一的應用，其中該材料通過印刷過程呈結(jié)構(gòu)性涂覆。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機導電功能層用的材料，尤其是基于PEDOT－PSS[聚(3，4－亞乙二氧基噻吩)－聚(苯乙烯磺酸酯)]的材料。通過替換溶劑可以顯著提高導電性。
文檔編號C09D5/24GK1659243SQ03813793
公開日2005年8月24日 申請日期2003年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月14日
發(fā)明者C·布拉貝克, K·霍伊澤爾, H·羅斯特 申請人:西門子公司