導(dǎo)電透明電極以及相關(guān)制造工藝的制作方法
【專利說(shuō)明】導(dǎo)電透明電極從及相關(guān)制造工藝
[0001] 本發(fā)明設(shè)及在有機(jī)電子學(xué)的總的領(lǐng)域中的導(dǎo)電透明電極W及其制造工藝（方 法）。
[0002] 具有高的透射率和電導(dǎo)率性質(zhì)兩者的導(dǎo)電透明電極目前是電子設(shè)備領(lǐng)域中值得 考慮的發(fā)展主題，該類型的電極被越來(lái)越多地用于例如光伏電池、液晶屏、有機(jī)發(fā)光二極管 (OLED)或聚合物發(fā)光二極管（PLED)和觸摸屏的器件。
[0003] 目前在電子學(xué)且特別是有機(jī)電子學(xué)領(lǐng)域中對(duì)于具有大于75%的良好的透射率和 高的電導(dǎo)率（至少小于1000Q/□的表面電阻）的電極存在顯著需求。對(duì)于如上所述的應(yīng) 用，具有小于20nm的低粗趟度的表面和低的霧度系數(shù)是必要的。
[0004] 為了獲得具有高的透射率和電導(dǎo)率性質(zhì)的導(dǎo)電透明電極，具有該樣的多層導(dǎo)電透 明電極是已知的實(shí)踐：其首先包括基底層，所述基底層上沉積有粘合（a化esion)層、金屬 納米絲（納米長(zhǎng)絲，nanofilament)的逾滲網(wǎng)絡(luò)、W及由導(dǎo)電聚合物例如聚化4-亞己基二 氧唾吩）（PED0T)和聚（苯己締橫酸）鋼任S巧混合物（形成所謂的PED0T:PS巧制成的包 封層。
[0005] 專利申請(qǐng)US2009/129004描述了該樣的多層透明電極：其可實(shí)現(xiàn)良好的透射率 和低的表面電阻率。然而，該樣的電極具有擁有基底層，粘合層，由金屬納米絲組成的層，由 碳納米管、導(dǎo)電聚合物和彈性體組成的導(dǎo)電層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。層的該增加引起工藝的顯著成 本。
[0006] 此外，所述材料還是多相的，該引起高的粗趟度和高的霧度系數(shù)。最后，所述導(dǎo)電 層基于碳納米管，其造成分散問(wèn)題，并且因此引起光學(xué)缺陷的存在。
[0007] 因此期望開(kāi)發(fā)包括較少的層并且不包括任何碳納米管的導(dǎo)電透明電極。
[0008] 不太昂貴的途徑存在，其由導(dǎo)電聚合物例如PED0T/PSS與柔性聚合物的簡(jiǎn)單混合 物組成，如Sun等，ProgressinOrganicCoatings, 59 (2007), 115-121 和Yin等，Journal ofMaterials化emistry，2012, 22, 3800中描述的。然而，該些文章通過(guò)顯微鏡法表明，混 合物不是均相的，并且在導(dǎo)電聚合物和柔性聚合物之間存在相分離。結(jié)果，該些復(fù)合物由在 柔性聚合物基體中的導(dǎo)電聚合物的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)組成。然而，經(jīng)由該些文章中描述的該方法獲 得的復(fù)合物具有高的霧度系數(shù)和顯著的表面粗趟度。
[0009] 因此，本發(fā)明的目的之一是至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)并且提出具有低的粗趟 度W及低的霧度系數(shù)的多層導(dǎo)電透明電極、W及其制造工藝。
[0010] 本發(fā)明因此設(shè)及多層導(dǎo)電透明電極，其包括：
[0011] -基底層，
[0012] -包括至少一種任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電層，和
[0013] 所述導(dǎo)電層與所述基底層直接接觸并且所述導(dǎo)電層還包括至少一種疏水性粘合 (a化esive)聚合物，所述疏水性粘合聚合物具有與所述任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物 的化學(xué)相容性，使得所述多層導(dǎo)電透明電極具有小于或等于3%的霧度系數(shù)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的多層導(dǎo)電透明電極滿足W下要求和性質(zhì)：
[0015] -小于或等于1000Q/ □且大于或等于50Q/ □的表面電阻R，
[0016]-大于或等于75%的在可見(jiàn)光譜中的平均透射率，
[0017]-小于或等于3%的霧度系數(shù)，
[001引-小于20nm的粗趟度，
[0019]-直接粘合至基底，
[0020] -在導(dǎo)電層的組分之間不存在相分離。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述導(dǎo)電層還包括至少一種另外的聚合物。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述另外的聚合物為聚己締基化咯燒酬。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述多層導(dǎo)電透明電極具有大于或等于75%的在可見(jiàn)光 譜中的平均透射率。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述多層導(dǎo)電透明電極具有小于20nm的粗趟度。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述多層導(dǎo)電透明電極具有小于或等于1000Q/ □且大 于或等于50Q/□的表面電阻。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述基底選自玻璃和透明柔性聚合物。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述粘合聚合物包括側(cè)鏈醋官能團(tuán)。
[002引根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述疏水性粘合聚合物選自聚己酸己締醋和丙締酸類聚 酯（acrylicpolyester)。
[0029] 本發(fā)明還設(shè)及用于制造多層導(dǎo)電透明電極的工藝，其包括W下步驟：
[0030]-制備形成導(dǎo)電層的組合物的步驟，所述形成導(dǎo)電層的組合物包括：
[0031] 〇至少一種任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物，
[0032] 0至少一種疏水性粘合聚合物，其具有與所述任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物 的化學(xué)相容性，使得所述多層導(dǎo)電透明電極具有小于或等于3%的霧度系數(shù)，
[0033]-在所述基底層上直接施加和干燥所述形成導(dǎo)電層的組合物的步驟，
[0034] -使所述導(dǎo)電層交聯(lián)的步驟。
[0035] 根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的一個(gè)方面，所述形成導(dǎo)電層的組合物還包括至少一種另 外的聚合物。
[0036] 根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的另一方面，所述另外的聚合物為聚己締基化咯燒酬。
[0037] 根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的另一方面，所述基底層的基底選自玻璃和透明柔性聚合 物。
[003引根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的另一方面，所述粘合聚合物包括側(cè)鏈醋官能團(tuán)。
[0039] 根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的另一方面，所述粘合聚合物選自聚己酸己締醋和丙締酸 類聚醋。
[0040]由閱讀作為非限制性的說(shuō)明性實(shí)例給出的W下描述化及由附圖，本發(fā)明的進(jìn)一步 的特性和優(yōu)點(diǎn)將更清楚地顯現(xiàn)，在附圖中：
[0041]-圖1為多層導(dǎo)電透明電極的各層的W橫截面形式的示意圖，
[0042]-圖2為根據(jù)本發(fā)明的制造工藝的各步驟的流程圖，
[0043]-圖3A為多層導(dǎo)電透明電極的W頂視圖形式的電子顯微鏡照片，其未顯示出在導(dǎo) 電層的聚合物之間的任何相分離，和
[0044] -圖3B為多層導(dǎo)電透明電極的W頂視圖形式的電子顯微鏡照片，其顯示出在導(dǎo)電 層的聚合物之間的相分離。
[0045] 本發(fā)明設(shè)及多層導(dǎo)電透明電極，其示于圖1中。該類型的電極優(yōu)選地具有 0. 05ym-20ym的厚度。
[0046] 所述多層導(dǎo)電透明電極包括；
[0047] -基底層1，和
[0048]-與基底層1直接接觸的導(dǎo)電層2。
[0049] 為了保持電極的透明性質(zhì)，基底層1必須是透明的。其可為柔性的或剛性的并且 有利地選自玻璃（在其必須為剛性的情況下），或者替代地選自透明柔性聚合物例如聚對(duì) 苯二甲酸己二醇醋（PET)、聚蒙二甲酸己二醇醋（陽(yáng)腳、聚離諷（PES)、聚碳酸醋（PC)、聚諷 (PSU)、酪醒樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚醋樹(shù)脂、聚酷亞胺樹(shù)脂、聚離醋樹(shù)脂、聚離酷胺樹(shù)脂、聚（己 酸己締醋）、硝酸纖維素、醋酸纖維素、聚苯己締、聚締姪、聚酷胺、脂族聚氨醋、聚丙締膳、聚 四氣己締（PTFE)、聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)、聚丙締酸醋、聚離酷亞胺、聚離酬（PEK)、聚離 離酬牌?。┖途燮珰饧壕啠≒VDF)，最優(yōu)選的柔性聚合物為聚對(duì)苯二甲酸己二醇醋（PET)、 聚蒙二甲酸己二醇醋（陽(yáng)腳和聚離諷（PES)。
[0化日]導(dǎo)電層2包括；
[0化1] (a)至少一種任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物，
[0052] 化）至少一種疏水性粘合聚合物，其具有與所述任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合 物的化學(xué)相容性，使得所述多層導(dǎo)電透明電極具有小于或等于3 %的霧度系數(shù)。所述粘合聚 合物為疏水性的事實(shí)正好容許與所述任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物的良好的化學(xué)相 容性，因?yàn)楹笳咭彩鞘杷缘摹?br>[0053] 導(dǎo)電層2還可包括；
[0054] (C)至少一種另外的聚合物。
[0化5]導(dǎo)電聚合物（a)為聚唾吩，后者為最為熱和電子穩(wěn)定的聚合物之一。優(yōu)選的導(dǎo)電 聚合物為聚化4-亞己基二氧唾吩）-聚（苯己締橫酸鹽）（聚（橫苯己締））（P邸OT:PSS)， 后者對(duì)光和熱是穩(wěn)定的，容易分散在水中，并且不具有任何環(huán)境缺點(diǎn)。
[0056] 粘合聚合物化）顯示出良好的與所述任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物的化學(xué) 相容性，使得所述多層導(dǎo)電透明電極具有小于或等于3 %的霧度系數(shù)。為此，粘合聚合物 化）可有利地包括側(cè)鏈醋官能團(tuán)，并且更特別地，所述粘合聚合物化）可選自聚己酸己締醋 和丙締酸類聚醋。
[0化7]所述另外的聚合物（C)選自聚己締醇（PVOH)、聚己締基化咯燒酬（PVP)、聚己二 醇，或者替代地，纖維素或者其它多糖的離和醋。該另外的聚合物（C)為粘度增強(qiáng)劑并且在 向基底層1施加導(dǎo)電層2期間幫助形成良好品質(zhì)的膜。
[005引導(dǎo)電層2可W如下重量比例包括成分（a)、化）和（C)的每一種（對(duì)于100重量％ 的總量）：
[0化9] (a) 10重量％-65重量％的至少一種任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物，
[0060] 化)20重量％-90重量％的至少一種粘合聚合物或粘合共聚物，和
[0061] (C)0-15重量％的至少一種另外的聚合物。
[0062] 根據(jù)本發(fā)明的多層導(dǎo)電透明電極因此包括：
[0063]-小于或等于1000Q/□且大于或等于50Q/□的表面電阻R，
[0064]-大于或等于75%的在可見(jiàn)光譜中的平均透射率
[0065]-小于或等于3%的霧度系數(shù)，
[0066]-小于20nm的粗趟度，