透明電極以及相關(guān)制造工藝的制作方法
【專利說(shuō)明】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] 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。
[0004] 專利申請(qǐng)US2009/129004提出了該樣的多層透明電極：其使得可實(shí)現(xiàn)所有的期望 性質(zhì)，尤其是在透射率和表面電阻率方面。然而，該樣的電極具有擁有基底、粘合層、由金屬 納米絲組成的層、包括碳納米管和導(dǎo)電聚合物的電均化化omogenization)層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 層的該增加引起工藝的顯著成本。此外，使用粘合層的需要引起光學(xué)透射的損失。最后，所 述均化層基于碳納米管，其造成分散問(wèn)題。
[0005] 因此期望開發(fā)包括最少的層并且不包括任何碳納米管的導(dǎo)電透明電極。
[0006] 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)并且提出具有高的透射 率和電導(dǎo)率性質(zhì)的多層導(dǎo)電透明電極W及其制造工藝。
[0007] 因此，本發(fā)明設(shè)及多層導(dǎo)電透明電極，其包括：
[0008]-基底層，
[0009]-導(dǎo)電層，其包括：
[0010] 〇至少一種任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物，和
[0011] 〇金屬納米絲的逾滲網(wǎng)絡(luò)，
[0012] 所述導(dǎo)電層與所述基底層直接接觸且所述導(dǎo)電層還包括至少一種疏水性粘合 (a化esive)聚合物或粘合共聚物。
[0013] 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)：
[0014]-小于100 Q/ □的表面電阻R，
[0015]-大于或等于75%的在可見光譜中的平均透射率
[0016]-直接粘合至基底，和
[0017]-不存在光學(xué)缺陷。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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%的在可見光 譜中的平均透射率。
[0021] 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100Q/ □的表面電阻。
[0022] 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。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述金屬納米絲為貴金屬的納米絲。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述金屬納米絲為非貴金屬的納米絲。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述粘合聚合物或粘合共聚物選自聚己酸己締醋聚合物 或者丙締膳-丙締酸醋共聚物。
[0026] 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：
[0027]-制備和直接施加導(dǎo)電層到基底層上的步驟，所述導(dǎo)電層包括：
[002引 0至少一種任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物，
[0029] 0金屬納米絲的逾滲網(wǎng)絡(luò)，和
[0030] 0至少一種疏水性粘合聚合物或粘合共聚物，
[0031]-使所述導(dǎo)電層交聯(lián)的步驟。
[0032] 根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的一個(gè)方面，制備和直接施加導(dǎo)電層到基底層上的步驟包 括W下子步驟：
[0033] -制備形成導(dǎo)電層的組合物的子步驟，所述形成導(dǎo)電層的組合物包括：
[0034] 0至少一種任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物的分散體或懸浮液，
[0035] 0至少一種疏水性粘合聚合物或粘合共聚物，
[0036]-將金屬納米絲的懸浮液添加至所述形成導(dǎo)電層的組合物的子步驟，和
[0037]-將混合物直接施加到所述基底層上的子步驟。
[003引根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的另一方面，制備和直接施加導(dǎo)電層到基底層上的步驟包 括W下子步驟：
[0039] -制備形成導(dǎo)電層的組合物的子步驟，所述形成導(dǎo)電層的組合物包括：
[0040] 〇至少一種任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物的分散體或懸浮液，
[0041] 〇至少一種疏水性粘合聚合物或粘合共聚物，
[0042]-將金屬納米絲的懸浮液直接施加到所述基底層上W形成金屬納米絲的逾滲網(wǎng)絡(luò) 的子步驟，
[0043] -將所述形成導(dǎo)電層的組合物施加到所述金屬納米絲的逾滲網(wǎng)絡(luò)上的子步驟。
[0044] 根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的另一方面，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。
[0045] 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。
[0046] 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。
[0047] 根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的另一方面，所述金屬納米絲為貴金屬的納米絲。
[0048] 根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的另一方面，所述金屬納米絲為非貴金屬的納米絲。
[0049] 根據(jù)按照本發(fā)明的工藝的另一方面，所述粘合聚合物或粘合共聚物選自聚己酸己 締醋聚合物或丙締膳-丙締酸醋共聚物。
[0化0] 在閱讀作為非限制性的說(shuō)明性實(shí)例給出的W下描述、W及附圖時(shí)，本發(fā)明的其它 特性和優(yōu)點(diǎn)將更清楚地顯現(xiàn)，在附圖中：
[0化1]-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，
[0化2]-圖2為根據(jù)本發(fā)明的制造工藝的各步驟的流程圖。
[0化3]本發(fā)明設(shè)及圖1中所示的多層導(dǎo)電透明電極。該類型的電極優(yōu)選地具有 0. 05ym-20ym的厚度。
[0054] 所述多層導(dǎo)電透明電極包括；
[0化5]-基底層1，和
[0056]-與基底層1直接接觸的導(dǎo)電層2。
[0化7] 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)、酪醒樹脂、環(huán)氧樹脂、聚醋樹脂、聚酷亞胺樹脂、聚離醋樹脂、聚離酷胺樹脂、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)、聚芳醋（多芳基化合物，polyairlate)、聚離 酷亞胺、聚離酬（PEK)、聚離離酬（PEEK)和聚偏氣己締（PVD巧，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（PEN)和聚離諷（PES)。
[0化引導(dǎo)電層2包括；
[0化9] (a)至少一種任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物，
[0060] 化）至少一種粘合聚合物或粘合共聚物，
[0061] (C)金屬納米絲3的逾滲網(wǎng)絡(luò)。
[0062] 導(dǎo)電層2還可包括：
[0063] (d)至少一種另外的聚合物。
[0064] 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0T: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)。
[0065] 粘合聚合物或粘合共聚物化）優(yōu)先為疏水性化合物并且可選自聚己酸己締醋聚 合物或丙締膳-丙締酸醋共聚物。粘合聚合物或粘合共聚物化）尤其容許金屬納米絲3 的逾滲網(wǎng)絡(luò)和導(dǎo)電聚合物（a)之間更好的粘合。
[0066] 金屬納米絲3的逾滲網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先由貴金屬例如銀、金或銷的納米絲構(gòu)成。金屬納米 絲3的逾滲網(wǎng)絡(luò)也可由非貴金屬例如銅的納米絲構(gòu)成。
[0067] 金屬納米絲3的逾滲網(wǎng)絡(luò)可由金屬納米絲3的一個(gè)或多個(gè)重疊的層組成，從而形 成導(dǎo)電逾滲網(wǎng)絡(luò)，并且可具有0. 01yg/cm2-lmg/cm2的金屬納米絲3密度。
[0068] 所述另外的聚合物（d)選自聚己締醇（PV0H)、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（d)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。
[0069] 導(dǎo)電層2可W如下重量比例包括成分（a)、化）、（C)和（d)的每一種（對(duì)于100重 量％的總量）：
[0070] (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，
[0071] 化)20重量％ -85重量％的至少一種粘合聚合物或粘合共聚物，
[0072] (C) 5重量％-40重量％的金屬納米絲3,和
[007引 （d)0-15重量％的至少一種另外的聚合物。
[0074] 根據(jù)本發(fā)明的多層導(dǎo)電透明電極因此包括：
[007引-小于100Q/ □的表面電阻R，
[0076]-大于或等于75 %的在可見光譜中的平均透射率
[0077]-直接粘合至基底，和 [007引-不存在光學(xué)缺陷。
[0079] 本發(fā)明還設(shè)及制造多層導(dǎo)電透明電極的工藝，包括W下步驟：
[0080] 該制造工藝的步驟示于圖2的流程圖中。
[00川。在甚底房1h的導(dǎo)由房2的制各
[0082] 在該步驟i中在基底層1上制備導(dǎo)電層2。
[0083] 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)、酪醒樹脂、環(huán)氧樹脂、聚醋樹脂、聚酷亞胺樹脂、聚離醋樹脂、聚離酷胺樹脂、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)、聚芳醋（多芳基化合物）、聚離酷亞胺、聚離 酬（PEK)、聚離離酬（PEEK)和聚偏氣己締（PVD巧，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)。
[0084] 導(dǎo)電層2包括；
[0085] (a)至少一種任選地被取代的聚唾吩導(dǎo)電聚合物，
[0086] 化）至少一種疏水性粘合聚合物或粘合共聚物，
[0087] (C)金屬納米絲3的逾滲網(wǎng)絡(luò)。
[008引 導(dǎo)電層2還可包括；
[0089] (d)至少一種另外的聚合物。
[0090] 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）（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)。
[0091] 粘合聚合物或粘合共聚物化）為疏水性化合物并且選自聚