一种有机电子部件功能层的材料及其制造方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种用于涂覆薄有机层的材料，它具有确定的可调节的导电性。该材料包含一种功能高聚物的至少两种不同级分的混合物，优选在一种溶剂中，而作为有机电子部件的功能层是借助不同的涂覆技术实施的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子部件功能层的材料，该部件特别是可由一导电的、半导电的，也可以由绝缘的功能层组成。以PEDOT-PSS[聚(3，4-亚乙基二羟基噻吩)-聚苯乙烯磺酸酯(盐)]或PANI(聚苯胺)-PSS为基础的功能层材料是已知的。这类材料作为相应的功能聚合物的薄膜达到功能层的效果。迄今为止，对每一功能层有其专门适用的材料，通过旋转涂层等涂覆技术进行加工仍是必需的。但此处的缺点是特别在单向性电子产品，如电子条形芯片、身份证卡等的大批量生产时，这种部件需要多种功能聚合物，而它们又必须在各自不同的条件下进行加工。因而本专利技术的任务是创制一种在一电子部件上的所有功能层都可使用的材料，这样可简化制造方法和降低成本。本专利技术的一般认识是一种单一的功能高聚物的不同级分的混合物，通过混合比例可调节其导电性，而此时混合物的流变性能通过级分的混合比并不受影响。本专利技术的对象是一种能形成具有可调节导电性的电子部件功能层的材料。该材料包括至少一种功能高聚物的两种级分的混合物。一种基于在第一溶剂中的功能高聚物的分散液，在该溶剂中功能高聚物至少是部分分散的，即第一级分和一功能高聚物的第二级分，它是基于在第二溶剂中功能高聚物的一种真溶液。此处使两种级分一起加工、分散和/或溶解并且通过与功能层的厚度相关联的至少两种级分的混合比例可以调节由该材料形成的功能层的导电性。此外，本专利技术的对象是用于电子部件功能层的材料的制备方法，该材料往往是在一种溶剂中组合了一种功能高聚物的两种不同级分的混合物。按该方法的一种实施模式将一功能高聚物的分散液和一功能高聚物的溶液与一高沸点溶剂进行混合，然后用分馏法将较低沸点的溶剂除去，最后基本上在高沸点溶剂中功能高聚物的不同级分形成该材料，此时预期该方法的一种实施模式是加入相应的高沸点溶剂与存在的级分份额相同。按一种优选的实施模式是该材料基本上不含原来级分的溶剂和/或分散剂和/或包含了另外附加的第三溶剂。该材料还可含有其它的添加物和助剂，就如同此类材料常规的和/或更适用的那些，如消泡剂和润湿剂等。作为“材料”始终是指能生成一种有机电子部件功能层的本专利技术的材料。按另外一种实施模式在分散液/溶液之前的两个级分各以干物料形式存在。这两种级分显示为两种变型体，也可能是一种物质的不同状态。按一优选的实施模式功能高聚物是PEDOT或PANI。按一优选的实施模式功能高聚物是作为共聚物或混合物存在，它包含PSS(聚苯乙烯磺酸酯)作为阴离子。按一种实施模式第一溶剂是水或具有高极性的其它成分，在其中该功能高聚物基本上不溶解。按本专利技术的一实施模式第二溶剂是乙醇或一其它低沸点的、极性的溶剂，优选是一能生成H-桥键的极性-质子化的溶剂。在“低沸点”的概念中此处可理解为溶剂的沸点在150℃以下。按一实施模式第三种溶剂是与第一和/或第二种溶剂有区别的。按一优选的实施模式第三种溶剂是用乙二醇或一其它醇，特别是多种醇类的混合物和/或含碳为C4到C10的支链的和非支链的醇类，也可以是多元醇或其混合物以及与水的混合物，特别优选是乙二醇和甘油。“溶液”概念的应用是各单个聚合物微粒基本上都被溶剂分子所包围，它与“分散液”的概念不同，后者是表示在其中单个聚合物微粒产生堆集和例如生成集束，但却不沉降或沉淀，而基本上呈分散状态，并无沉淀物，即无较大的固体凝聚产生。此处的成分是不是作为溶剂或作为分散剂表述与所谈论的功能高聚物在该介质中处于什么状态有关，必须要考虑到在制备、贮存和/或加工时相应的存在条件。此处的“有机材料”或“功能材料”或“功能高聚物”的概念包括有机、金属有机和/或有机-无机塑料(杂配物)所有种类，特别是在英文中例如用“plastics”所表达的那些物质。这里涉及除形成常规二极管的半导体(锗、硅)和典型的金属导电体以外的所有各类物质。因此不是预定局限在教条意义上的作为含碳的材料的那些有机材料，更多的是广泛使用的例如聚硅氧烷。另外该术语不限制考虑分子的大小，特别是受高聚物和/或齐聚物材料所从属，也完全可以应用“小分子”。在功能高聚物中“高聚物”的字义成分有其历史的局限性。因而就这点而言，不存在实际聚合的化合物的含义，而且也不表明是不是涉及还是否涉及一高聚物混合物或一共聚物。此处作为干物料是表述基本上没有溶剂的物质。此处作为“有机电子部件”是表示例如晶体管、二极管、光耦合器、太阳能电池、有机发光二极管、有机辐照、显示器(有源和无源阵列)、导电性织物、抗静电涂层或光电子元件。下面将借助一制造实例阐述本专利技术此处第一次在没有改变溶剂环境时使导电性改进了多个数量级。在此例如采用了两种不同PEDOT溶液的混合物(二者是用同一溶剂，例如乙二醇)，基于这两种溶液的来历(一种溶液是由以水为基础的溶液，而另一种是由以乙醇为基础的溶液制备的)，它们具有不同的导电性。由以水为基础所制取的PEDOT(WPEDOT)溶液，其比电阻为10^2Ωcm，而由以乙醇为基础所制取的PEDOT(EPEDOT)溶液，其比电阻为10^7Ωcm。因为在部件中所必需的表面导电性大都是有意义的，可以借助调节层厚(在5nm到500μm)之间甚至可以变更表面电阻达10个数量级。为此通常都给出表面电阻值，例如用于LCDs.OLEDs或太阳能电池的ITO作为阳极，其层电阻为20OHM/square(平方英尺)，具有10s/cm(相当于10-1ohm cm的比电阻)的PEDOT混合物为5μm的层厚时可达到这一导电性能。为制备原料WPEDOT和EPEDOT例如从HC Starck公司销售的或其它商业的原始溶液中添加同等体积的乙二醇和随后在一旋转蒸发器中将原来的溶剂分出。因为乙二醇在200℃时才能蒸出，故随后留存的是一纯乙二醇PEDOT溶液。由于原来的WPEDOT和EPEDOT各有不同的性质，在WPEDOT情况下水通过乙二醇的取代使WPEDOT分散液特性的导电性急剧降低。在EPEDOT情况下，因为它是一真正的溶液，通过乙二醇取代乙醇不会改变其导电性。这样就形成了两种乙二醇的PEDOT变体，它们之间的导电性相差5个数量级，通过两种溶液的混合可以调控每一导电性位于其间(参见附图说明图1)。在开始时提出的为使聚合物薄膜的导电性能在多个数量级间有针对性的细调(调谐)问题，通过本专利技术在对涂层方法保持最佳的溶液-或分散液-性能条件下获得了解决。通过本专利技术有可能将一在很宽范围内可选择任意导电的聚合物膜用价廉的涂层方法，例如丝网印制，成图形化或大面积地以高分辨率涂覆在一基体上，其可能性在于高聚物的导电性通过功能高聚物的第一和第二级分的不同混合比和/或通过第三溶剂的选择可进行改变，且勿需添加助剂，从而使表面应力和粘度保持不变，高聚物保持了可印制性。因此用单一的一种材料的不同混合物制成有机电子部件，如晶体管首次成为可能，由导电的PEDOT、半导电的PEDOT和绝缘性的PEDOT形成一所谓的全PEDOT型的晶体管，其制造价格低于所有迄今已知的方法。本专利技术涉及一种生成具有可调节导电性薄层(5nm到500μm)的材料(高聚物混合物)。该材料包含一种功能高聚物的至少由两种不同级分组成的混合物，优选是在一种溶剂中。本专利技术涉及一种材料用于涂覆在具有一定可调导电性的薄有机层上。该材料包含一种功能高聚物的至少由两种不同级分组成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于构成具有可导电性的电子部件功能层的材料。该材料包括一种功能高聚物的至少两种级分的混合物，即第一级分是基于在第一溶剂中的功能高聚物的分散液，在其中功能高聚物至少是部分细分散的；而功能高聚物的第二级分是基于在第二溶剂中功能高聚物的真溶液，此时将两种级分一起进行加工、分散和／或溶解；并且通过与功能层厚度相关联的至少两个级分的混合比例可以调控由该材料生成的功能层的导电性。

【技术特征摘要】
DE 2002-6-14 10226669.71.用于构成具有可导电性的电子部件功能层的材料。该材料包括一种功能高聚物的至少两种级分的混合物，即第一级分是基于在第一溶剂中的功能高聚物的分散液，在其中功能高聚物至少是部分细分散的；而功能高聚物的第二级分是基于在第二溶剂中功能高聚物的真溶液，此时将两种级分一起进行加工、分散和/或溶解；并且通过与功能层厚度相关联的至少两个级分的混合比例可以调控由该材料生成的功能层的导电性。2.按权利要求1的材料，其层厚可为5nm到500μm。3.按权利要求1或2之一的材料，包含有附加的第三溶剂。4.按上述权利要求之一的材料，基本上不含有原基础级分中的第一和/或第二溶剂和/或分散剂。5.按上述权利要求之一的材料，其功能高聚物包含PEDOT或PANI。6.按上述权利要求之一的材料，其功能高聚物是包含PSS的共聚物或混合物。7.按上述权利要求之一的材料，其第一溶剂包含水或具有高极性的其它成分，在其中功能高聚物基本上不溶解。8.按上述权利要求之一的材料，其中第二溶剂是乙醇或一其它低沸点极性的溶剂，优选是一极性质子化的、能...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫布拉贝克，卡斯滕霍伊泽尔，亨宁罗斯特，
申请(专利权)人：孔纳尔卡技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]