(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーゲルであって、
(a)
(i)
(1)  １又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)  １又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含み、前記１又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーがポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、前記１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントがポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む導電性ポリマー、及び
(ii)  １又は複数のイオン液体
を含み、前記１又は複数のイオン液体の全体の質量と、前記導電性ポリマーの全体の質量の比が、１．７：１〜４５：１であり、前記イオン液体が、イミダゾリウムカチオン及びテトラシアノボラートアニオンを含むポリマーネットワーク、並びに
(b)  ポリマーネットワーク中に支持される液状媒体
を含む、ポリマーゲル。
【請求項２】
請求項１に記載のポリマーゲルであって、該ポリマーゲルが、該ポリマーゲル100質量部あたり、
(a)  ２質量部〜９０質量部の該ポリマーネットワークであって、該ポリマーネットワークが、該ネットワーク100質量部あたり、
(i)  １０質量部〜４０質量部の、該導電性ポリマー、及び
(ii)  ６０質量部〜９０質量部の、該１又は複数のイオン液体
を含むポリマーネットワーク、並びに
(b)  １０質量部〜９８質量部の該液状媒体
を含む、ポリマーゲル。
【請求項３】
該イオン液体が、1,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウム、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウム、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウム、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウム、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウム、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムカチオンから選択されるイミダゾリウムカチオンを含む、１又は複数の化合物を含んでいる、請求項１に記載のポリマーゲル。
【請求項４】
該イオン液体が、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、請求項１に記載のポリマーゲル。
【請求項５】
導電性ポリマーゲルの製造方法であって、液状媒体中で、
(i)導電性ポリマーであって、
(1)  １又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)  １又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含み、前記１又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーがポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、前記１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントがポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む、導電性ポリマーと、
(ii)１又は複数のイオン液体
とを接触させることを含み、前記１又は複数のイオン液体の全体の質量と、前記導電性ポリマーの全体の質量の比が、１．７：１〜４５：１であり、前記イオン液体が、イミダゾリウムカチオン及びテトラシアノボラートアニオンを含む方法。
【請求項６】
該液状媒体と該導電性ポリマーの混合物が、該混合物を該イオン液体に接触させるよりも前に撹拌され、該イオン液体が、液状媒体と導電性ポリマーの該混合物に、該混合物を撹拌しながら添加される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
複数の層を含む電子デバイスであって、該複数の層のうち少なくとも１層が、請求項１に記載のポリマーゲルを含む、電子デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の電子デバイスであって、該デバイスが、
(a)  アノード又はアノードバッファ結合層、
(b)  カソード層、
(c)  アノード層とカソード層との間に配置された、電気活性層、
(d)  任意に、アノード層と電気活性層との間に配置された、バッファ層、
(e)  任意に、アノード層と電気活性層との間か、バッファ層が存在する場合はバッファ層と電気活性層との間に配置された、正孔輸送層、及び
(f)  任意に、電気活性層とカソード層との間に配置された、電子注入層
を含む、電子デバイス。
【請求項９】
該デバイスが、アノード、カソード層及びアノード層とカソード層との間に配置された電解質層を含む電池であって、該電解質層がポリマーゲルを含む、請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
液体媒体を含まない多孔質のネットワークを含むポリマーフォームであって、前記多孔質のネットワークが、
(i)  導電性ポリマーであって、
(1)  １又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)  １又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含み、前記１又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーがポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、前記１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントがポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む、導電性ポリマーと、
(ii)  １又は複数のイオン液体
を含み、前記１又は複数のイオン液体の全体の質量と、前記導電性ポリマーの全体の質量の比が、１．７：１〜４５：１であり、前記イオン液体が、イミダゾリウムカチオン及びテトラシアノボラートアニオンを含む、ポリマーフォーム。
【請求項１１】
該多孔質のネットワークが、該導電性ポリマーと該１又は複数のイオン液体の全体の質量の100質量部あたり、
(i)  １０質量部〜４０質量部の、該導電性ポリマーと、
(ii)  ６０質量部〜９０質量部の、該１又は複数のイオン液体
を含む、請求項１０に記載のポリマーフォーム。
【請求項１２】
該１又は複数のイオン液体が、1,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウム、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウム、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウム、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウム、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウム、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムカチオンより選択されるイミダゾリウムカチオンを有する、１又は複数の化合物を含む、請求項１０に記載のポリマーフォーム。
【請求項１３】
該イオン液体が、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、請求項１０に記載のポリマーフォーム。
【請求項１４】
導電性ポリマーフォームの製造方法であって、
(a)  液状媒体中で、
(i)  導電性ポリマーであって、
(1)  １又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)  １又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含み、前記１又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーがポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、前記１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントがポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む、導電性ポリマーと、
(ii)  １又は複数のイオン液体
を接触させる工程であって、前記１又は複数のイオン液体の全体の質量と、前記導電性ポリマーの全体の質量の比が、１．７：１〜４５：１であり、前記イオン液体が、イミダゾリウムカチオン及びテトラシアノボラートアニオンを含む工程並びに
(b)  該ゲルから該液状媒体を取り除く工程
を含む、方法。
【請求項１５】
該導電性ポリマーと該１又は複数のイオン液体の全体の質量100質量部あたり、１０質量部〜４０質量部の該導電性ポリマーが、６０質量部〜９０質量部の該１又は複数のイオン液体と接触させられる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
複数の層を含む電子デバイスであって、該複数の層のうち少なくとも１層が、請求項１０に記載のポリマーフォームを含む、電子デバイス。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電子デバイスであって、該デバイスが、
(a)  アノード又はアノードバッファ結合層、
(b)  カソード層、
(c)  アノード層とカソード層との間に配置された、電気活性層、
(d)  任意に、アノード層と電気活性層との間に配置された、バッファ層、
(e)  任意に、アノード層と電気活性層との間、又はバッファ層が存在する場合は、バッファ層と電気活性層との間に配置された、正孔輸送層、及び
(f)  任意に、電気活性層とカソード層との間に配置された、電子注入層、
を含む、電子デバイス。
【請求項１８】
該電気活性層が、該ポリマーフォームを含む、請求項１６に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー組成物、フィルム、ゲル、及びフォーム、より詳しくは導電性ポリマーを含むポリマー組成物、フィルム、ゲル、及びフォーム、並びに当該ポリマーフィルム、ゲル、及びフォームを含む電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
インジウム・スズ酸化物(ITO)などの透明導電体は、金属の導電性と、ガラスの光透過性を兼ね備えており、ディスプレイデバイスなどの電子デバイス中のコンポーネントとして有用である。可撓性は、ITOにとってより広大な課題になりそうであり、そのためITOは、次世代のディスプレイ、照明、又は光起電デバイスによく適しているとは思われない。これらの関心は、従来の材料及びナノ材料を用いた置き換えの探索の動機となってきた。ITOの代用品を開発するための様々な技術的アプローチが存在し、またこれらの様々な代替品が競争する、４つのエリアが存在する。すなわち、価格、導電性、光透過性、及び物理的弾力性である。
【０００３】
ポリチオフェンポリマー、特にポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)とポリ(スチレンスルホナート)のポリマーブレンド(「PEDOT-PSS」)などの導電性ポリマーは、ITOの代わりとなりうるものとして研究されてきた。導電性ポリマーの導電性は、典型的にはITOよりも低いが、カーボンナノチューブなどの導電性フィラー及びドーパントの使用により強化することができる。しかしながら、当該フィルムの性能はそれでもITOの性能には及ばず、導電性ポリマーフィルムの導電性を最適化することと光透過性を最適化することとの間に、トレードオフが存在する。
【０００４】
イオン液体を用いている導電性ポリマーフィルムの特性を改変することについて注目されてきた。2010年11月30日に発行された、米国特許第842,197号は、具体的には、PEDOT-PSSと1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラフルオロボラートの混合物を含む、導電性ポリマーとイオン液体の混合物を広く開示している。2010年11月30日に発行された、米国特許第7,842,197号は、導電性ポリマーをある種のイオン液体と接触させることによる、導電性材料の製造方法を開示している。2008年6月12日に公開された、米国特許出願公開第2008/0139710(A1)号は、ある種のゲル化剤を併用した、ある種のイオン液体中に分散又は溶解したある種の導電性ポリマーを含む導電性ゲルを開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
導電性ポリマーフィルムの、より具体的にはPEDOT-PSSフィルムの導電性及び光透過性を向上させることについて、進行中かつ未解決の関心が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様において、本発明は、
(a)  導電性ポリマー、及び
(b)  イオン液体
の混合物を含むポリマーフィルムを対象にしている。
【０００７】
一つの実施形態において、ポリマーフィルムは、
(a)  ポリチオフェンポリマー、ポリセレノフェンポリマー、ポリテルロフェン(telurophene)ポリマー、ポリピロールポリマー、ポリアニリンポリマー、縮合ヘテロ環状ヘテロ芳香族ポリマー及びこれらの混合物から選択され、任意に、さらに１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントを含む、１又は複数の導電性ポリマー、並びに
(b)
(i)  有機カチオン、及び
(ii)  シアン酸アニオン、テトラシアノボラートアニオン、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、及びヘキサフルオロホスファートアニオンから選択されるアニオン
をそれぞれ含む、１又は複数の化合物を含むイオン液体
を含んでおり、
イオン液体がヘキサフルオロホスファートアニオンを含む化合物を含む場合は、１又は複数の導電性ポリマーは、１又は複数のポリチオフェンポリマーと１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントの混合物を含まなければならない。
【０００８】
第２の態様において、本発明は、
(A)  ポリマー組成物の層を形成する工程であって、前記ポリマー組成物が、
(a)  液体キャリア、
(b)  液体キャリア中に溶解又は分散している、１又は複数の導電性ポリマー、及び
(c)  液体キャリア中に溶解又は分散している、１又は複数のイオン液体
を含む、工程、並びに
(B)液体キャリアを層から取り除く工程
を含む、本発明に係るポリマーフィルムの製造方法を対象にしている。
【０００９】
第３の態様において、本発明は、本発明に係るポリマーフィルムを製造するのに有用であり、
(a)  液体キャリア、
(b)  液体キャリア中に溶解又は分散している、導電性ポリマー、及び
(c)  液体キャリア中に溶解又は分散している、イオン液体
を含む、ポリマー組成物を対象にしている。
【００１０】
第４の態様において、本発明は、液体キャリア中の導電性ポリマーの溶液又は分散液を提供すること及び液体キャリア中の導電性ポリマーの溶液又は分散液にイオン液体を溶解又は分散することを含む、ポリマー組成物の製造方法を対象にしている。
【００１１】
第５の態様において、本発明は、複数の層を含み、この複数の層のうち少なくとも１層が本発明に係るポリマーフィルムを含んでいる、電子デバイスを対象にしている。
【００１２】
本発明の各ポリマーフィルム及び本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントは、それぞれ、典型的には高い導電率を、及び、いくつかの実施形態においては高い光透過率を提供する。一つの実施形態において、本発明のポリマーフィルムは、約500オーム毎スクエア以下のシート抵抗を示す。一つの実施形態において、本発明のポリマーフィルムは、500ジーメンス毎センチメートルよりも大きい導電率を示す。
【００１３】
第６の態様において、本発明は、導電性ポリマー、イオン液体、及び水性液状媒体のゲル化した組み合わせを含む、導電性ポリマーゲルを対象にしている。
【００１４】
一つの実施形態において、ポリマーゲルは、
(a)
(i)
(1)  １又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)  １又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマー、及び
(ii)  導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、１又は複数のイオン液体
を含む、ポリマーネットワーク、並びに
(b)  ポリマーネットワーク中に支持されている液状媒体
を含む。
【００１５】
第７の態様において、本発明は、水性液状媒体中で、１又は複数の導電性ポリマーと、１又は複数の導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、１又は複数のイオン液体を接触させることを含む、導電性ポリマーゲルの製造方法を対象にしている。
【００１６】
第８の態様において、本発明は、複数の層を含み、この複数の層のうち少なくとも１層が、本発明に係るポリマーゲルを含んている、電子デバイスを対象にしている。
【００１７】
第９の態様において、本発明は、導電性ポリマーとイオン液体とが組み合わさった多孔質のポリマーネットワークを含むポリマーフォームを対象にしている。
【００１８】
一つの実施形態において、ポリマーフォームは、多孔質のネットワークを含み、前記多孔質のネットワークは、
(a)液状媒体中で、
(i)
(1)１又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマーと、
(ii)導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、１又は複数のイオン液体
とを接触させる工程、並びに
(b)ゲルから液状媒体を取り除く工程
により得られる生成物を含む。
【００１９】
第１０の態様において、本発明は、
(A)  液状媒体、典型的には水性液状媒体中で、１又は複数の導電性ポリマーと、１又は複数の導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、１又は複数のイオン液体を接触させ、ポリマーゲルを形成する工程、及び
(B)  ポリマーゲルから液状媒体を取り除く工程
を含む、
導電性ポリマーフォームの製造方法を対象としている。
【００２０】
第１１の態様において、本発明は、複数の層を含み、複数の層のうち少なくとも１層が、本発明に係るポリマーフォームを含んでいる、電子デバイスを対象としている。
【００２１】
一つの実施形態において、ポリマーフォームは約50オーム毎スクエア以下のシート抵抗を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明に係る電子デバイスの回路図である。
【００２３】
【図２】図２は、フィルム中のイオン液体の量(フィルムの質量パーセント(「wt%」)で表される)に対する導電率(ジーメンス毎センチメートル(「S cm-1」)で表される)を、後述の例35〜38(「PEDOT PSS EMIM TCB P1」)及び後述の例39〜43(「PEDOT PSS EMIM TCB P2」)のポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホン酸)/1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラシアノボラートフィルム、並びに後述の比較例C32〜C36のポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホン酸)/1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラートフィルム(「PEDOT PSS EMIM BF4 P2」)についてプロットしたものである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本明細書では、以下の用語は下記の意味を有する。
「酸性基」は、電離して水素イオンを供与する能力のある基を意味し、
「アノード」は、所与のカソードと比較して正孔を注入するのにより効率的な電極を意味し、
「バッファ層」は一般に、電子デバイスにおいて１又は複数の機能を有する、導電性又は半導電性の材料又は構造を意味し、その機能は例えば下位層などのデバイス中で隣接した構造の平坦化、電荷輸送及び/又は電荷注入特性、酸素又は金属イオンなどの不純物のスカベンジング、並びに電子デバイスの性能を促進する又は改善する他の態様を含むがこれらに限定はされず、
「カソード」は、電子又は負電荷キャリアを注入するのに特に効率的な電極を意味し、
「閉じ込め層」は、層界面における消光反応を妨げる又は防ぐ層を意味し、
「ドープされた」は、本明細書では、導電性ポリマーに関して、導電性ポリマーが、導電性ポリマーのポリマー対イオンと結合していることを意味し、ここで、ポリマー対イオンは本明細書中で「ドーパント」として言及され、典型的にはポリマー酸であり、これは本明細書中では「ポリマー酸ドーパント」として言及され、
「ドープされた導電性ポリマー」は、導電性ポリマー及び導電性ポリマーのポリマー対イオンを含むポリマーブレンドを意味し、
「導電性ポリマー」は、本質的に又は内因的に、カーボンブラック又は導電性金属粒子などの導電性フィラーの添加なしに、電気伝導能力がある任意のポリマー又はポリマーブレンドを意味し、より典型的には10-7ジーメンス毎センチメートル(「S/cm」)以上のバルク特異的コンダクタンスを示す任意のポリマー又はオリゴマーであり、他に示していない限りは、本明細書中の「導電性ポリマー」への言及は、任意選択のポリマー酸ドーパントを含み、
「導電性」は、導電性及び半導電性を含み、
「電気活性のある」は、本明細書で材料又は構造に関して用いられる場合は、放射を受けた際の放射の放出又は電子-正孔対の濃度における変化の発現などの、電子又は電気放射特性を示す材料又は構造を意味し、
「電子デバイス」は、１又は複数の半導体材料を含む１又は複数の層を含み、１又は複数の層を通る電子の制御された運動を活用するデバイスを意味し、
「電子注入/輸送」は、本明細書で材料又は構造に関して用いられる場合は、当該材料又は構造を通って別の材料又は構造に入る負電荷の移動を促進又は円滑にする、当該材料又は構造を意味し、
「高沸点溶媒」は、室温で液体であり、100℃よりも高い沸点を有する有機化合物を意味し、
「正孔輸送」は、材料又は構造に関して本明細書で用いられる場合、相対的に効率よく少ない電荷損失で、当該材料又は構造の厚さを通り抜ける正電荷の移動を円滑にする、当該材料又は構造を意味し、
「層」は、電子デバイスに関して本明細書で用いられる場合、デバイスの望みの領域を覆うコーティングを意味し、ここでこの領域は、サイズにより限定されない、すなわち、層により覆われる領域は、例えばデバイス全体と同じ大きさ、実際の表示装置などのデバイスの特定の機能的領域と同じ大きさ、又は単一のサブピクセルと同じ小ささが可能であり、
「ポリマー」は、ホモポリマー及びコポリマーを含み、
「ポリマーブレンド」は、２以上のポリマーのブレンドを意味し、
「ポリマーネットワーク」は、１又は複数のポリマー分子の相互結合セグメントの３次元構造を意味しており、ここでこのセグメントは単一のポリマー分子からなり、共有結合により相互結合している(「架橋ポリマーネットワーク」)か、このセグメントは２以上のポリマー分子からなり、共有結合ではない方法(例えば、物理的からみ合い、水素結合、若しくはイオン結合など)又は共有結合と共有結合ではない方法の両方によって相互結合している(「物理的ポリマーネットワーク」)。
【００２５】
本明細書では、有機基に関する用語「(Cx-Cy)」(ここで、x及びyはそれぞれ整数である)は、１基あたりx個の炭素原子からy個の炭素原子を含みうる基を意味する。
【００２６】
本明細書では、「アルキル」という用語は、一価の直鎖、分岐又は環状の飽和炭化水素ラジカル、より典型的には、一価の直鎖又は分岐飽和(C1-C40)炭化水素ラジカルを意味し、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、ヘキシル、オクチル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイコシル、ベヘニル、トリコンチル(tricontyl)、及びテルタコンチル(tertacontyl)などがある。本明細書では、「シクロアルキル」という用語は、１又は複数の環状アルキル環を含む飽和炭化水素ラジカル、より典型的には飽和(C5-C22)炭化水素ラジカルを意味しており、炭素原子あたり１又は２の(C1-C6)アルキル基で環の１又は複数の炭素原子において任意に置換されていてもよく、例えば、シクロペンチル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどがある。「ヘテロアルキル」という用語は、アルキル基中の１又は複数の炭素原子が、窒素、酸素、硫黄などのヘテロ原子によって置換されているアルキル基を意味する。「アルキレン」という用語は、二価のアルキル基を意味し、例えば、メチレン、及びポリ(メチレン)などを含む。
【００２７】
本明細書では、「ヒドロキシアルキル」という用語は、１又は複数のヒドロキシル基で置換されたアルキルラジカル、より典型的には(C1-C22)アルキルラジカルを意味し、例えば、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、及びヒドロキシデシルを含む。
【００２８】
本明細書では、「アルコキシアルキル」という用語は、１又は複数のアルコキシ置換基で置換されているアルキルラジカル、より典型的には(C1-C22)アルキルオキシ-(C1-C6)アルキルラジカルを意味し、例えば、メトキシメチル、及びエトキシブチルを含む。
【００２９】
本明細書では、「アルケニル」という用語は、１又は複数の炭素-炭素二重結合を含む、不飽和の直鎖又は分岐炭化水素ラジカル、より典型的には不飽和の直鎖又は分岐(C2-C22)炭化水素ラジカルを意味し、例えば、エテニル、n-プロペニル、及びイソ-プロペニルを含む。
【００３０】
本明細書では、「シクロアルケニル」という用語は、１又は複数の環状アルケニル環を含む、不飽和炭化水素ラジカル、典型的には不飽和(C5-C22)炭化水素ラジカルを意味し、環の１又は複数の炭素原子において、炭素原子あたり１又は２の(C1-C6)アルキル基で任意に置換されていてもよく、例えば、シクロヘキセニル及びシクロヘプテニルを含む。
【００３１】
本明細書では、「アリール」という用語は、不飽和が３つの共役二重結合によって表される１又は複数の六員炭素環を含む、一価の不飽和炭化水素ラジカルを意味し、環の１又は複数の炭素において、ヒドロキシ、アルキル、アルコキシル、アルケニル、ハロ、ハロアルキル、単環アリール、又はアミノで置換されていてもよく、例えば、フェニル、メチルフェニル、メトキシフェニル、ジメチルフェニル、トリメチルフェニル、クロロフェニル、トリクロロメチルフェニル、トリイソブチルフェニル、トリスチリルフェニル、及びアミノフェニルを含む。
【００３２】
本明細書では、「アラルキル」という用語は、１又は複数のアリール基で置換されているアルキル基、より典型的には１又は複数の(C6-C14)アリール置換基で置換されている(C1-C18)アルキルを意味し、例えば、フェニルメチル、フェニルエチル、及びトリフェニルメチルを含む。
【００３３】
本明細書では、「多環ヘテロ芳香族」という用語は、１よりも多い芳香環を有する化合物を意味し、芳香環の少なくとも１つが、少なくとも１つのヘテロ原子を環の中に含み、ここで、隣接する環は、１又は複数の結合又は二価の架橋基によってお互いに結合しているか、融合していてよい。
【００３４】
本明細書では、以下の用語は、対応する置換基を意味し、
「アミド」は  -R1-C(O)N(R6)R6、
「アミドスルホナート」は  --R1-C(O)N(R4)R2-SO3Z、
「ベンジル」は  -CH2-C6H5、
「カルボキシラート」は  -R1-C(O)O-Z又は-R1-O-C(O)-Z、
「エーテル」は  -R1-(O-R3)p-O-R3、
「エーテルカルボキシラート」は  -R1-O-R2-C(O)O-Z  又は  -R1-O-R2-O-C(O)-Z、
「エーテルスルホナート」は  -R1-O-R2-SO3Z、
「エステルスルホナート」は  -R1-O-C(O)R2-SO3Z、
「スルホンイミド」は  -R1-SO2-NH-SO2-R3、及び
「ウレタン」は  -R1-O-C(O)-N(R4)2
であって、式中、
各R1は存在しない又はアルキレン、
各R2はアルキレン、
各R3はアルキル、
各R4はH又はアルキル、
pは0又は1〜20の整数、及び
各ZはH、アルカリ金属、アルカリ土類金属、N(R3)4又はR3であり、
ここで、任意の上記の基は、置換されていなくてもされていてもよく、任意の基は１又は複数の水素を置換しているフッ素を含んでいてもよく、例えば全フッ素置換された基を含む。
【００３５】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、ポリマーフィルムの100質量部(「pbw」)あたり、
(i)  約1〜約99.9pbw、より典型的には約2〜約99.9pbw、及びさらにより典型的には約10〜約80pbwの導電性ポリマー、並びに
(ii)  約0.1〜約99pbw、より典型的には約0.1〜約97.5pbw、及びさらにより典型的には約20〜約90pbwのイオン液体、
を含む。
【００３６】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルムの導電性ポリマー及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントは、連続相を形成し、イオン液体は、連続導電性ポリマー相中に分散した不連続相を形成する。
【００３７】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルムの導電性ポリマー及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントは、ポリマーネットワークを形成し、ポリマーネットワークはイオン液体で含浸されている。
【００３８】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルムの導電性ポリマー及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントは、導電性ポリマーの非架橋分子の物理的ポリマーネットワークを形成する。
【００３９】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルムの導電性ポリマー及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントは、架橋ポリマーネットワークを形成する。
【００４０】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、ポリマーフィルム100pbwあたり、
(i)  25pbwよりも多く約99.9pbwまでの、より典型的には25pbwよりも多く約99.9pbwまでの、及びさらにより典型的には25pbwよりも多く約80pbwまでの導電性ポリマー、並びに
(ii)  約0.1から75pbwよりも少ない、より典型的には約0.1から75pbwよりも少ない、及びさらにより典型的には約20から75pbwよりも少ないイオン液体、
を含む。
【００４１】
本発明の各ポリマーフィルム及び本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントの一つの実施形態において、当該フィルム中のイオン液体の全体の質量と、当該フィルム中の導電性ポリマーの全体の質量の比は、典型的には0:1よりも大きく約1.5:1まで、より典型的には約0.1:1から1:1までである。
【００４２】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、ポリマーフィルムの100pbwに基づいて、
(i)  25pbwよりも多く約99.9pbwまでの、より典型的には25pbwよりも多く約99.9pbwまでの、及びさらにより典型的には25pbwよりも多く約80pbwまでの導電性ポリマー、並びに
(ii)  約0.1から75pbwよりも少ない、より典型的には約0.1から75pbwよりも少ない、及びさらにより典型的には約20から75pbwよりも少ないイオン液体
を含み、
当該フィルム中のイオン液体の全体の質量と、当該フィルム中の導電性ポリマーの全体の質量の比は、典型的には0:1よりも大きく約1.5:1まで、より典型的には約0.1:1から1:1までである。
【００４３】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、導電性ポリマーの連続相中に分散した不連続イオン液体相を含み、典型的には、良好な化学安定性、低い可燃性、ごくわずかな蒸気圧、及び高いイオン伝導率を示す。
【００４４】
一つの実施形態において、本発明のポリマーゲルは、ゲルの100pbwあたり、
(a)  約2pbw〜約90pbwのポリマーネットワークであって、前記ネットワークが、前記ネットワークの100pbwあたり、
(i)  約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマー、及び
(ii)  約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwのイオン液体
を含む、ポリマーネットワーク、並びに
(b)  約10pbw〜約98pbwの水性液状媒体
を含む。
【００４５】
本発明のポリマーゲルの一つの実施形態において、当該ゲル中のイオン液体の全体の質量と、当該ゲル中の導電性ポリマーの全体の質量の比は、典型的には約1.5:1〜約45:1、より典型的には1.7:1〜20:1、さらにより典型的には約1.7:1〜約10:1、及びさらにより典型的には2:1〜8:1である。
【００４６】
一つの実施形態において、本発明のポリマーゲルは、ゲルの100pbwあたり、
(a)  約2pbw〜約90pbwのポリマーネットワークであって、前記ネットワークが前記ネットワークの100pbwあたり、
(i)  約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマー、及び
(ii)  約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwのイオン液体
を含むポリマーネットワーク、並びに
(b)  約10pbw〜約98pbwの水性液状媒体
を含んでおり、
当該ゲル中のイオン液体の全体の質量と、当該ゲル中の導電性ポリマーの全体の質量の比は、典型的には約1.5:1〜約45:1、より典型的には1.7:1〜20:1、さらにより典型的には約1.7:1〜約10:1、及びさらにより典型的には2:1〜8:1である。
【００４７】
一つの実施形態において、本発明のポリマーゲルのポリマーネットワークは、導電性ポリマーとイオン液体との反応生成物を含む。一つの実施形態において、ポリマーネットワークは水性液状媒体で含浸されている。一つの実施形態において、例えば、TA Instruments Q400 DMAなどの動的機械分析機器を用いた動的振動測定により測定されるように、約0.01〜約100ラジアン/秒の任意の角振動数で、ポリマーゲルの貯蔵弾性率G'は、ポリマーゲルの損失弾性率G''を超える。
【００４８】
一つの実施形態において、本発明のポリマーフォーム及び本発明の電子デバイスのポリマーフォームコンポーネントはそれぞれ、典型的には液状媒体中で、ポリマーフォームの100pbwあたり、
(i)  約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマー、並びに
(ii)  約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwのイオン液体
を接触させることにより得られる生成物を含む。
【００４９】
本発明のポリマーフォーム及び本発明の電子デバイスのポリマーフォームコンポーネントの一つの実施形態において、当該フォーム中のイオン液体の全体の質量と、当該フォーム中の導電性ポリマーの全体の質量の比は、典型的には約1.5:1〜約45:1、より典型的には1.7:1〜20:1、さらにより典型的には約1.7:1〜約10:1、及びさらにより典型的には2:1〜8:1である。
【００５０】
一つの実施形態において、本発明のポリマーフォーム及び本発明の電子デバイスのポリマーフォームコンポーネントはそれぞれ、ポリマーフォームの100pbwあたり、
(i)  約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマー、並びに
(ii)  約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwのイオン液体
を接触させることにより得られる生成物を含み、
当該フォーム中のイオン液体の全体の質量と、当該フォーム中の導電性ポリマーの全体の質量の比は、典型的には約1.5:1〜約45:1、より典型的には1.7:1〜20:1、さらにより典型的には約1.7:1〜約10:1、及びさらにより典型的には2:1〜8:1である。
【００５１】
一つの実施形態において、本発明のポリマーフォームは、導電性ポリマー及びイオン液体の反応生成物を含む。一つの実施形態において、ポリマーフォームは、多孔質構造、高い比強度及び容量対表面積比、並びに高い導電性を有する。一つの実施形態において、例えば、TA Instruments Q400 DMAなどの動的機械分析機器を用いた動的振動測定により測定されるように、約0.01〜約100ラジアン/秒の任意の角振動数で、ポリマーフォームの貯蔵弾性率G'は、ポリマーフォームの損失弾性率G''を超える。
【００５２】
一つの実施形態において、本発明のポリマー組成物は、ポリマー組成物100pbwあたり、
(a)  0より大きく100より小さいpbw、より典型的には約50から100よりも少ないpbw、さらにより典型的には約90〜約99.5pbwの液体キャリア、並びに
(b)  0より大きく100より小さいpbw、より典型的には0より大きく約50までのpbw、さらにより典型的には0.5〜約10pbwの、導電性ポリマー及びイオン液体の混合物であって、導電性ポリマー及びイオン液体の全体量の100pbwあたり、
(i)  約1〜約99.9pbw、より典型的には約2〜約99.9pbw、及びさらにより典型的には約25〜約80pbwの導電性ポリマー、及び
(ii)  約0.1〜約99pbw、より典型的には約0.1〜約97.5pbw、及びさらにより典型的には約20〜約75pbwのイオン液体
を含む、混合物
を含む。
【００５３】
前述の通り、2008年6月12日に公開された、米国特許出願公開第2008/0139710(A1)号は、ある種のゲル化剤とともに、ある種のイオン液体中に分散又は溶解しているある種の導電性ポリマーを含む、導電性ゲルを開示している。適切なゲル化剤は、例えばペンタエリトリトールなどの少なくとも２つの極性基を有する化合物、又は例えば少なくとも２つのイソシアナート基を有するイソシアナート化合物などの、少なくとも２つの反応性官能基を有する化合物を含むと言われており、ここでは、水素結合などの分子間結合が、ゲル化剤の極性基間に形成され、又は共有結合がゲル化剤の反応性官能基間に形成され、その結果、当該組成物のゲル化を促進する３次元ネットワークを形成する。理論に束縛されるものではないが、本発明のポリマーゲル及びポリマーフォームがそれぞれ、多孔質のポリマーネットワーク及びネットワーク間隙中の水性液体の組み合わせを含むこと、本発明のポリマーフォームが、本発明のポリマーゲルの一部又はすべての液状媒体成分を除去した後に残存する、多孔質のポリマーネットワークを含むこと、並びにいずれの場合にも、多孔質のポリマーネットワークは、別にゲル化剤が存在しない場合に、新しい化合物又は錯体を形成する導電性ポリマーとイオン液体との間の会合又は反応の生成物であることが考えられている。いかなる場合においても、本発明のポリマーゲル及びフォーム組成物を形成するのに必要な成分は、液体キャリア、導電性ポリマー及びイオン液体のみであり、それゆえ本発明のポリマーゲル及びポリマーフォームは、ゲル化剤が存在しない場合であっても、形成されることができ、かつ典型的には形成される。一つの実施形態において、本発明のポリマーゲルはゲル化剤を含まない。一つの実施形態において、本発明のポリマーフォームはゲル化剤を含まない。
【００５４】
一つの実施形態において、本発明のポリマー組成物はポリマー分散液であり、ここで、本分散液の液体キャリア成分は、本組成物の導電性ポリマー成分が不溶であるが、本組成物の導電性ポリマー成分が分散可能である、任意の液体であってよい。一つの実施形態において、本発明のポリマー組成物の液体キャリアは、水を含む水性媒体である。一つの実施形態において、液体キャリアは、本質的に水から成る水性媒体である。一つの実施形態において、液体キャリアは、水から成る水性媒体である。一つの実施形態において、本発明のポリマー組成物の液体キャリアは、１又は複数の水混和性有機液体を含む非水性媒体である。一つの実施形態において、本発明のポリマー組成物の液体キャリアは、水及び、任意に１又は複数の水混和性有機液体を含む水性媒体であり、この導電性ポリマーは、水性媒体に分散可能である。適切な水混和性有機液体は、例えばメタノール、エタノール、及びプロパノールなどの極性非プロトン性有機溶媒を含む。一つの実施形態において、液体キャリアは、液状媒体100pbwあたり、約10〜100pbw、より典型的には約50pbw〜100pbw、及びさらにより典型的には、約90〜100pbwの水、並びに0pbw〜約90pbw、より典型的には0pbw〜約50pbw、及びさらにより典型的には0pbw〜約10pbwの、１又は複数の水混和性有機液体を含む。
【００５５】
一つの実施形態において、ポリマー組成物はポリマー溶液であり、ここで本組成物の液体キャリア成分は、その中に本組成物の導電性ポリマー成分が溶解できる任意の液体であってよい。一つの実施形態において、液体キャリアは非水性液状媒体であり、導電性ポリマーは、非水性液状媒体に可溶で溶解している。適切な非水性液体媒体は、120℃より低い、より典型的には、約100℃以下の沸点を有する有機液体であって、導電性ポリマーの選択に基づき、ヘキサン類、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、クロロホルム、及びジエチルエーテルなどの非極性有機溶媒、ジクロロメタン、酢酸エチル、アセトン、及びテトラヒドロフランなどの極性非プロトン性有機溶媒、メタノール、エタノール、及びプロパノールなどの極性プロトン性有機溶媒、並びに当該溶媒の混合物から選択される有機液体を含む。
【００５６】
一つの実施形態において、液体キャリアは、本発明のポリマー組成物100pbwあたり、0pbwよりも多く約15pbwまでの、より典型的には約1pbw〜約10pbwの、典型的には少なくとも120℃の沸点を有する高沸点極性有機液体より選択され、より典型的にはジエチレングリコール、メソ-エリトリトール、1,2,3,4,-テトラヒドロキシブタン、2-ニトロエタノール、グリセロール、ソルビトール、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン(tetrahydrofurane)、ジメチルホルムアミド、及びこれらの混合物より選択される有機液体を、任意にさらに含んでもよい。
【００５７】
本発明の各ポリマー組成物、ポリマーフィルム、及び/又は電子デバイスの、導電性ポリマー成分は、１若しくは複数のホモポリマー、２以上の各モノマーの１若しくは複数のコポリマー、又は１若しくは複数のホモポリマーと１若しくは複数のコポリマーの混合物を含んでもよい。本発明の各ポリマー組成物、ポリマーフィルム、及び電子デバイスの導電性ポリマーフィルムコンポーネントは、それぞれ単一のポリマーを含むか、ある点において、例えば、組成物、構造、又は分子量に関してお互いに異なる、２以上のポリマーのブレンドを含んでもよい。
【００５８】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマー組成物、ポリマーフィルム、及び/又は電子デバイスの導電性ポリマーフィルムコンポーネントの導電性ポリマーは、ポリチオフェンポリマー、ポリ(セレノフェン)ポリマー、ポリ(テルロフェン(telurophene))ポリマー、ポリピロールポリマー、ポリアニリンポリマー、縮合多環ヘテロ芳香族ポリマー、及び任意の当該ポリマーのブレンドから選択される、１又は複数のポリマーを含む。
【００５９】
一つの実施形態において、導電性ポリマーは、導電性ポリチオフェンポリマー、導電性ポリ(セレノフェン)ポリマー、導電性ポリ(テルロフェン(telurophene))ポリマー、及びこれらの混合物より選択される、１又は複数のポリマーを含む。適切なポリチオフェンポリマー、ポリ(セレノフェン)ポリマー、ポリ(テルロフェン(telurophene))ポリマー及び当該ポリマーの製造方法が一般に知られている。一つの実施形態において、導電性ポリマーは、ポリマーの分子あたり2以上の、より典型的には4以上の、構造式(I)に係るモノマー単位を含む、少なくとも１つのポリチオフェンポリマー、ポリ(セレノフェン)ポリマー、又はポリ(テルロフェン(telurophene))ポリマーを含む。
【化１】
0005918236.tif 000002
式中、
QはS、Se、又はTeで、より典型的には、Sであり、
各R11及び各R12は、独立してH、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、アミドスルホナート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、及びウレタンであるか、又は所与のモノマー単位の、R1基及びR2基の両方が縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、3、4、5、6、又は7員環の芳香族又は脂環式環を完成するアルキレン又はアルケニレン鎖を形成しており、その環は任意に、１又は複数の二価の窒素、セレン、テルル(telurium)、硫黄、又は酸素原子を含んでもよい。
【００６０】
一つの実施形態において、QはSであり、構造式(I)に係るモノマー単位のR11及びR12は縮合しており、この導電性ポリマーは、ポリマーの分子あたり、2以上の、より典型的には4以上の、構造式(I.a)に係るモノマー単位を含む、ポリジオキシチオフェン(thiopene)ポリマーを含む。
【化２】
0005918236.tif 000003
式中、
QはS、Se、又はTe、より典型的には、Sであり、
各R13は、独立してH、アルキル、ヒドロキシ、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、ヒドロキシアルキル(hydroxalkyl)、アミドスルホナート、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、又はウレタンであり、
m'は2又は3である。
【００６１】
一つの実施形態において、構造式(I.a)に係るモノマー単位のすべてのR13基は、それぞれH、アルキル、又はアルケニルである。一つの実施形態において、少なくとも１つの、構造式(I.a)に係るモノマー単位のR13基は、Hではない。一つの実施形態において、構造式(I.a)に係るモノマー単位の各R13基は、Hである。
【００６２】
一つの実施形態において、導電性ポリマーは、それぞれR13がHでありm'が2であって、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)として知られており、より典型的には「PEDOT」と呼ばれている、構造式(I.a)に係るモノマー単位のポリチオフェンホモポリマーを含む。
【００６３】
一つの実施形態において、導電性ポリマーは、１又は複数のポリピロールポリマーを含む。適切なポリピロールポリマー及び当該ポリマーの製造方法は一般的に知られている。一つの実施形態において、導電性ポリマーは、ポリマーの分子あたり2以上の、より典型的には4以上の、構造式(II)に係るモノマー単位を含む、ポリピロールポリマーを含む。
【化３】
0005918236.tif 000004
式中、
各R21及び各R22は、独立してH、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、アミドスルホナート、エーテルカルボキシラート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、及びウレタンであるか、又は所与のピロール単位の、R21及びR22が縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、3、4、5、6、又は7員環の芳香族又は脂環式環を完成するアルキレン又はアルケニレン鎖を形成しており、その環は任意に、１又は複数の二価の窒素、硫黄又は酸素原子を含んでもよく、
各R23は、独立して、それぞれにおいて同一又は異なるように選択され、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アルカノイル、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、及びウレタンより選択される。
【００６４】
一つの実施形態において、各R21及び各R22は、独立してH、アルキル、アルケニル、アルコキシ、シクロアルキル、シクロアルケニル、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、アミドスルホナート、エーテルカルボキシラート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、ウレタン、エポキシ、シラン、シロキサン、又は１又は複数のスルホン酸、カルボン酸、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、若しくははシロキサン部分で任意に置換されていてもよいアルキル基である。
【００６５】
一つの実施形態において、各R23は、独立して、H、アルキル、及び１又は複数のスルホン酸、カルボン酸、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、又はシロキサン部分で置換されたアルキルである。
【００６６】
一つの実施形態において、R21、R22、及びR23はそれぞれ、Hである。
【００６７】
一つの実施形態において、R21及びR22は縮合し、それらが結合している炭素原子とと共に、アルキル、ヘテロアルキル、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、及びウレタンより選択される基でさらに置換されている、6又は7員環の脂環式環を形成する。一つの実施形態において、R21及びR22は縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、アルキル基でさらに置換されている6又は7員環の脂環式環を形成する。一つの実施形態において、R21及びR22は縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、少なくとも1個の炭素原子を有するアルキル基でさらに置換されている、6又は7員環の脂環式環を形成する。
【００６８】
一つの実施形態において、R21及びR22は縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、-O-(CHR24)n'-O-基を形成し、式中、
各R24は、独立して、H、アルキル、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、アミドスルホナート、エーテル、エーテルカルボキシラート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、及びウレタンであり、
n'は、2又は3である。
【００６９】
一つの実施形態において、少なくとも１つのR24基は、水素ではない。一つの実施形態において、少なくとも１つのR24基は、少なくとも１つの水素と置き換わったFを有する置換基である。一つの実施形態において、少なくとも１つのY基は、全フッ素置換されている。
【００７０】
一つの実施形態において、導電性ポリマーは、１又は複数のポリアニリンポリマーを含む。適切なポリアニリンポリマー及び当該ポリマーの製造方法は、一般に知られている。一つの実施形態において、導電性ポリマーは、ポリマーの分子あたり2以上の、より典型的には4以上の、構造式(III)に係るモノマー単位及び構造式(III.a)に係るモノマー単位より選択されるモノマー単位を含む、ポリアニリンポリマーを含む。
【化４】
0005918236.tif 000005
【化５】
0005918236.tif 000006
式中、
各R31及びR32は、独立して、アルキル、アルケニル、アルコキシ、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、カルボン酸、ハロゲン、シアノ、若しくは１若しくは複数のスルホン酸、カルボン酸、ハロ、ニトロ、シアノ若しくはエポキシ部分で置換されているアルキルであるか、又は同一環の２つのR31若しくはR32基が縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、3、4、5、6、若しくは7員環の芳香族又は脂環式環を形成していてもよく、その環は任意に、１又は複数の二価の窒素、硫黄又は酸素原子を含んでいてもよく、
各a及びa'は、独立して、0〜4の整数であり、
各b及びb'は1〜4の整数であり、それぞれの環について、環の係数a及びb又は環の係数a'及びb'の合計は、4である。
【００７１】
一つの実施形態において、a又はa'=0であり、ポリアニリンポリマーは、本明細書中で「PANI」ポリマーと呼ばれる非置換ポリアニリンポリマーである。
【００７２】
一つの実施形態において、導電性ポリマーは、１又は複数の多環ヘテロ芳香族ポリマーを含む。適切な多環ヘテロ芳香族ポリマー及び当該ポリマーの製造方法は、一般に知られている。一つの実施形態において、導電性ポリマーは、分子あたり2以上の、より典型的には4以上のモノマー単位を含む、１又は複数の多環ヘテロ芳香族ポリマーを含み、そのモノマー単位は、１又は複数のヘテロ芳香族モノマーに由来し、それぞれ独立して式(IV)に係る。
【化６】
0005918236.tif 000007
式中、
QはS又はNH、
R41、R42、R43、及びR44はそれぞれ、独立して、H、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、アミドスルホナート、エーテルスルホナート、エステルスルホナート、又はウレタンであり、但し、少なくとも１対の隣接した置換基R41とR42、R42とR43、又はR43とR44が縮合し、それらが結合している炭素原子と共に、5又は6員環の芳香環を形成し、この環は、環を構成するものとして、より典型的には二価の窒素、硫黄及び酸素原子から選択される、１又は複数のヘテロ原子を任意に含んでもよい。
【００７３】
一つの実施形態において、多環ヘテロ芳香族ポリマーは、分子あたり2以上の、より典型的には4以上のモノマー単位を含み、そのモノマー単位は１又は複数のヘテロ芳香族モノマーに由来し、それぞれ独立して構造式(V)に係る。
【化７】
0005918236.tif 000008
式中、
QはS、Se、Te、又はNR55、
TはS、Se、Te、NR55、O、Si(R55)2、又はPR55、
Eはアルケニレン、アリーレン、及びヘテロアリーレン、
R55は水素又はアルキル、
R51、R52、R53、及びR54はそれぞれ独立してH、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、ニトリル、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシラート、エーテル、エーテルカルボキシラート、アミドスルホナート、エーテルスルホナート、及びウレタンであり、又はここで、隣接した置換基R51とR52及び隣接した置換基R53とR54の各対が、独立して、それらが結合している炭素原子と共に、3、4、5、6、若しくは7員環の芳香族又は脂環式環を形成してもよく、この環は、環を構成するものとして、より典型的には二価の窒素、硫黄及び酸素原子から選択される、１又は複数のヘテロ原子を任意に含んでもよい。
【００７４】
一つの実施形態において、導電性ポリマーは、分子あたり少なくとも１つの、式(I)、(I.a)、(II)、(III)、若しくは(III.a)に係る、又は構造式(IV)若しくは(V)に係るヘテロ芳香族モノマーに由来する第１のモノマー単位をそれぞれ含む、１又は複数のコポリマーを含み、さらに、構造及び/又は組成について第１のモノマー単位とは異なる、第２のモノマー単位を、分子あたり１又は複数含む。第２のモノマー単位がコポリマーの望まれる特性に悪影響を及ぼさない限りは、いかなる種類の第２のモノマー単位も使用することができる。一つの実施形態において、コポリマーは、コポリマーのモノマー単位の全体の数あたり、50%以下、より典型的には25%以下、さらにより典型的には10%以下の第２のモノマー単位を含む。
【００７５】
第２のモノマー単位の典型的な種類は、アルケニル、アルキニル、アリーレン、及びヘテロアリーレンモノマー由来のものを含むがこれらに限定されず、例えば、フルオレン、オキサジアゾール、チアジアゾール、ベンゾチアジアゾール、フェニレンビニレン、フェニレンエチニレン、ピリジン、ジアジン類、及びトリアジン類などがあり、これらはすべてさらに置換されてもよく、第１のモノマー単位が由来するモノマーと共重合することができる。
【００７６】
一つの実施形態において、コポリマーは、構造A-B-Cを有する中間体オリゴマーを第１に形成することにより作られ、ここでA及びCは、第１のモノマー単位を表し、それらは同一であることも異なることもでき、Bは第２のモノマー単位を表す。A-B-C中間体オリゴマーは、例えば山本、スティル、グリニャールメタセシス、鈴木及び根岸カップリングなどの標準的な合成有機技術を用いて調製することができる。コポリマーは次に、中間体オリゴマー単独の酸化重合により、又は中間体オリゴマーと１又は複数の追加のモノマーとの共重合により形成される。
【００７７】
一つの実施形態において、導電性ポリマーは、チオフェンモノマー、ピロールモノマー、アニリンモノマー、及び多環芳香族モノマーより選択されるモノマーの、少なくとも１つのホモポリマー、より典型的にはポリ(チオフェン)ホモポリマーを含む。一つの実施形態において、導電性ポリマーは、少なくとも１つの、２以上のモノマーのコポリマーを含み、ここで、少なくとも１つの当該モノマーは、チオフェンモノマー、ピロールモノマー、アニリンモノマー、及び多環芳香族モノマーより選択される。
【００７８】
一つの実施形態において、導電性ポリマーの重量平均分子量は、１モルあたり約1000〜約2,000,000グラム、より典型的には１モルあたり約5,000〜約1,000,000グラム、及びさらにより典型的には１モルあたり約10,000〜約500,000グラムである。
【００７９】
一つの実施形態において、導電性ポリマーは、例えばポリマー酸ドーパント、典型的には(特にポリマー組成物の液状媒体が水性媒体である場合)、水溶性ポリマー酸ドーパントなどのポリアニオンをさらに含む。一つの実施形態において、当該新規の組成物及び方法において用いられる導電性ポリマーは、水溶性の酸、典型的には水溶性ポリマー酸を含む水溶液中で、対応するモノマーを酸化重合することにより調製される。一つの実施形態において、当該酸はポリマースルホン酸である。当該酸のいくつかの非限定的な例は、例えば、ポリ(スチレンスルホン酸)(「PSSA」)、ポリビニルスルホン酸、及びポリ(2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸)(「PAAMPSA」)などのポリスルホン酸ポリマー、及び例えば、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、及びポリ(マレイン酸)などのポリカルボン酸ポリマー、並びにこれらの混合物がある。この酸アニオンは、導電性ポリマーにドーパントを与える。一つの実施形態において、導電性ポリマーは、カチオン性導電性ポリマー及びポリアニオンを含む。酸化重合は、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、及びこれらの混合物などの酸化剤を用いて行われる。従って、例えば、PMMPSAの存在下でアニリンが酸化重合される場合、ドープされた導電性ポリマーブレンドPANI/PAAMPSAが形成される。PSSAの存在下でエチレンジオキシチオフェン(EDT)が酸化重合される場合、ドープされた導電性ポリマーブレンドPEDT/PSSが形成される。PEDTの共役骨格は部分的に酸化され、プラスに帯電する。酸化重合されたピロール及びチエノチオフェンはまた、酸アニオンにより中和される正電荷を有する。
【００８０】
一つの実施形態において、水溶性ポリマー酸は、ポリスルホン酸、より典型的には、ポリ(スチレンスルホン酸)、若しくはポリ(アクリルアミド-2-メチル-1-プロパン-スルホン酸)、又はポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、若しくはポリマレイン酸などのポリカルボン酸から選択される。ポリマー酸は、典型的には約1,000〜約2,000,000グラム毎モル(g/モル)、より典型的には約2,000〜約1,000,000g/モルの重量平均分子量を有する。
【００８１】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム、ポリマーゲル、ポリマーフォーム、ポリマー組成物、及び/又は電子デバイスの導電性ポリマー成分は、導電性ポリマー100pbwあたり、
(i)  0pbwより多く100pbwまでの、より典型的には約10〜約50pbw、及びさらにより典型的には約20〜約50pbwの、１又は複数の導電性ポリマー、より典型的には１又は複数の構造式(I.a)に係るモノマー単位を含む導電性ポリマー、より典型的には１又は複数の、QがSである構造式(I.a)に係るモノマー単位を含むポリチオフェンポリマー、及びさらにより典型的には１又は複数の、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む導電性ポリマー、並びに
(ii)  0pbw〜100pbw、より典型的には約50〜約90pbw、及びさらにより典型的には約50〜約80pbwの、１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント、より典型的には１又は複数の、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む。
【００８２】
イオン液体は、すべてアニオン及びカチオン種から成る有機塩であり、100℃以下の融点を有する。一つの実施形態において、イオン液体は75℃以下、より典型的には50℃以下以下、及びさらにより典型的には25℃以下の融点を有する。
【００８３】
一つの実施形態において、イオン液体は、１又は複数の、すべてアニオン及びカチオン種から成る有機塩を含み、100℃以下の融点を有する。
【００８４】
一つの実施形態において、イオン液体化合物のカチオンは、嵩高い不斉有機部分である。適切なイオン液体化合物のための典型的なカチオンは、例えば、
アンモニウム又はテトラアルキルアンモニウムカチオンであって、例えば、テトラメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウム、ブチルトリメチルアンモニウム、及びメチルトリオクチルアンモニウムカチオンなど、
グアニジニウムカチオンであって、例えば、N,N,N',N'-テトラヘキシル-N'',N''-ジメチルグアニジニウムカチオンなど、
イミダゾリウムカチオン、より典型的には、ホウ素原子あたり1〜3個、より典型的には2〜3個の、アルキル、ヒドロキシアルキル、及び/又はアリール置換基で置換されているイミダゾリウムカチオンであって、例えば、1,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウム、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウム、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウム、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウム、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウム、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムカチオンなど、
モルホリニウムカチオンであって、例えば、N-メチル-モルホリニウム及びN-エチル-モルホリニウムカチオンなど、
ホスホニウムカチオンであって、例えば、テトラブチルホスホニウム及びトリブチルメチルホスホニウムカチオンなど、
ピペリジニウムカチオンであって、例えば、1-ブチル-1-メチル-ピペリジニウム及び1-メチル-1-プロピル-ピペリジニウムカチオンなど、
ピラダジニウム(pyradazinium)カチオン、
ピラジニウムカチオンであって、例えば、1-エチル-4-メチル-ピラジニウム、1-オクチル-4-プロピル-ピラジニウムカチオンなど、
ピラゾリウムカチオンであって、例えば、1-エチル-2,3,5-ピラゾリニウムカチオンなど、
ピリジニウムカチオンであって、例えば、N-ブチル-ピリジニウム、及びN-ヘキシル-ピリジニウムカチオンなど、
ピリミジニウムカチオンであって、例えば、1-ヘキシル-3-プロピル-ピリミジニウム、1-エチル-3-メチル-ピリミジニウムカチオンなど、
ピロリジニウムカチオンであって、例えば、1-ブチル-1-メチル-ピロリジニウム及び1-メチル-1-プロピル-ピロリジニウムカチオンなど、
ピロリウムカチオンであって、例えば、1,1-ジメチル-ピロリウム、1-メチル-1-ペンチル-ピロリウムカチオンなど、
ピロリニウムカチオン、
スルホニウムカチオンであって、例えば、トリメチルスルホニウムカチオンなど、
チアゾリウムカチオン、
オキサゾリウムカチオン、並びに
トリアゾリウムカチオン
を含む。
【００８５】
適切なイオン液体化合物のための典型的なアニオンは、例えば、
ホウ酸アニオンであって、例えば、テトラフルオロボラート、テトラシアノボラート、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、アルキルトリフルオロボラート、ペルフルオロアルキルトリフルオロボラート、及びアルケニルトリフルオロボラートアニオンなど、
炭酸アニオンであって、例えば、炭酸水素及びメチルカルボナートアニオンなど、
カルボン酸アニオンであって、例えば、サリチル酸、チオサリチル酸、L-乳酸、酢酸、トリフルロ(trifluro)アセテート、及びギ酸アニオンなど、
塩素酸アニオン、
シアン酸アニオンであって、例えば、チオシアナート、ジシアナミド、及びトリシアノメタンアニオンなど、
ハロゲン化物アニオンであって、例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物アニオンなど、
イミドアニオンであって、例えば、イミド及びビス(フルオロメチルスルホニル)イミドアニオンなど、
硝酸アニオン、
リン酸アニオンであって、例えば、リン酸二水素、ヘキサフルオロホスファート、ジ(トリフルロ(trifluro)メチル)テトラフルオロホスファート、トリス(トリフルオロメチル)トリフルオロホスファート、トリス(ペルフルオロアルキル)トリフルオロホスファート、テトラ(トリフルオロメチル)ジフルオロホスファート、ペンタ(トリフルオロメチル)フルオロ(fluor)ホスファート、及びヘキサ(トリフルオロメチル)ホスファートアニオンなど、
硫酸及びスルホナートアニオンであって、例えば、トリフルオロメタンスルホナート、硫酸水素、トシラート、(C1-C12)アルキルスルファート、及び(C1-C12)アルキルスルホナートアニオンなど、
ペルフルオロアルキルβ-ジケトナートアニオンであって、例えば、6,6,7,7,8,8,8-ヘプタフルオロ-2,2-ジメチル-3,5-オクタンジオナート、1,1,1,5,5,5-ヘキサフルオロ-2,4-ペンタンジオナート、及び4,4,4-トリフルオロ-1-(2-チエニル)-1,3-ブタンジオナートアニオンなど、
フッ化水素酸アニオンであって、例えば、ポリ(フッ化水素)フルオリドアニオンなど、並びに
フルオロメタラートアニオンであって、例えば、オキソペンタフルオロタングスタン(tungstan)(VI)アニオンなど
を含む。
【００８６】
イオン液体は、イオン液体化合物の混合物、並びにひいては２以上の当該カチオン及び/又は２以上の当該アニオンの混合物を含んでもよい。
【００８７】
イオン液体のカチオン及びアニオンは、当技術分野において既知の技術に従って、イオン液体の特性が、特定の用途の要求に適合するように調整するように選択される。例えばイミダゾリウムカチオン含有のイオン液体は、アンモニウム又はピロリジウム(pyrrolidium)カチオン含有の類似のイオン液体よりも、より低い粘度及びより高い導電率、しかしより低い安定性を提供すると典型的には期待され、より小さいアニオン、例えばジシアナミド及びテトラシアノボラートアニオンなどを含有するイオン液体は、より大きいアニオン、例えばトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルロ(trifluro)ホスファートアニオンなどを含有する類似のイオン液体よりも、より高い導電率、しかしより低い安定性を提供すると典型的には期待される。
【００８８】
一つの実施形態において、イオン液体は、25℃以下の融点を有するイオン化合物であって、例えば、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラクロロアルミナート、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラクロロアルミナート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムアセテート、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムアセテート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムエチルスルファート、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムメチルスルファート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムチオシアナート、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムチオシアナート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-ブチル-1-メチル-ピロリジニウムジシアナミド、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラフルオロボラート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムトリフルロ(trifluro)アセテート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムビス(フルオロメチルスルホニル)イミド、及びこれらの混合物などがある。
【００８９】
一つの実施形態において、イオン液体は、25℃よりも低い融点、約100センチポアズ以下の20℃における粘度、及び約5ミリジーメンス毎センチメートル(「mS/cm」)以上の、より典型的には10mS/cmより大きい特異的コンダクタンスを有するイオン化合物であって、例えば、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-ブチル-1-メチル-ピロリジニウムジシアナミド、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラフルオロボラート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムチオシアナート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムトリフルロ(trifluro)アセテート及び1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムビス(フルオロメチルスルホニル)イミド、並びにこれらの混合物などがある。
【００９０】
一つの実施形態において、イオン液体は、アルキル-、ヒドロキシアルキル-及び/又はアリール-置換イミダゾリウムカチオンと、シアン酸アニオンとの塩を含み、例えば、1,3-ジメチル-イミダゾリウムジシアナート、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウムチオシアナート、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムトリシアノメタン、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムジシアナート、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウムチオシアナート、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウムトリシアノメタン、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウムジシアナート、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウムチオシアナート、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウムジシアナート、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウムチオシアナート、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウムトリシアノメタン、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウムジシアナート、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウムチオシアナート、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムトリシアノメタン、並びにこれらの混合物などがある。
【００９１】
一つの実施形態において、イオン液体は、アルキル-、ヒドロキシアルキル-及び/又はアリール-置換イミダゾリウムカチオンと、テトラシアノボラートアニオンとの塩を含み、例えば、1,3-ジメチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、並びにこれらの混合物などがある。
【００９２】
一つの実施形態において、イオン液体は、アルキル-、ヒドロキシアルキル-及び/又はアリール-置換イミダゾリウムカチオンと、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオンとの塩を含み、例えば、1,3-ジメチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラート、並びにこれらの混合物などがある。
【００９３】
一つの実施形態において、イオン液体は、アルキル-、ヒドロキシアルキル-及び/又はアリール-置換イミダゾリウムカチオンと、ヘキサフルオロホスファートアニオンとの塩を含み、例えば、1,3-ジメチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムヘキサフルオロホスファート、並びにこれらの混合物などがある。
【００９４】
前述の通り、2008年10月21日に発行された、米国特許第7,438,832号は、導電性ポリマーとイオン液体の混合物を広く開示しており、具体的には、PEDOT-PSSと1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラフルオロボラートの混合物を含む。一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム、ポリマー組成物、及び/又は電子デバイスの導電性ポリマー成分は、ポリ(チオフェン)ポリマーと水溶性酸ポリマーの、又はより典型的にはポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)とポリ(スチレンスルホン酸)のブレンドを含み、当該ポリマーフィルム、ポリマー組成物、及び/若しくは電子デバイスのイオン液体成分は、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラフルオロボラートを含まず、又はより典型的には、当該ポリマーフィルム、ポリマー組成物、及び/若しくは電子デバイスのイオン液体成分は、テトラフルオロボラートアニオンを含まない。
【００９５】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム、ポリマー組成物、及び/又は電子デバイスのイオン液体成分は、テトラフルオロボラートアニオンを含まない。
【００９６】
前述の通り、2010年11月30日に発行された米国特許第7,842,197号は、ある種のイオン液体に導電性ポリマーを接触させることによる、導電性材料の製造方法を開示しており、具体的には、PEDOT-PSSとヨウ化(iodidated)1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウム又はビス(トリフルロ(trifluro)メタンスルホン酸)イミド1-エチル-3-メチルイミダゾリウムとの接触を含む。一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム、ポリマーゲル、ポリマーフォーム、ポリマー組成物、及び/又は電子デバイスの導電性ポリマー成分は、ポリ(チオフェン)ポリマーと水溶性酸ポリマーのブレンドであり、当該ポリマーフィルム、ポリマー組成物、及び/又は電子デバイスのイオン液体成分は、ヨウ化(iodidated)1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウム又はビス(トリフルオロメタンスルホン酸)イミド1-エチル-3-メチルイミダゾリウムを含まず、より典型的には、パラ-トルエンスルホナートアニオン、テトラフルオロボラートアニオン、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドアニオン、(CF3SO3)-アニオン、(CH3CH2CH2CH2SO3)-アニオン、又は(CHF2CF2CF2CF2CH2SO3)-アニオンを含まず、さらにより典型的には、スルホナートアニオン、硫酸アニオン、カルボキシラートアニオン、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドアニオン、硝酸アニオン、ニトロアニオン、ハロゲンアニオン、PF6-アニオン、又はテトラフルオロボラートアニオンを含まない。
【００９７】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム、ポリマーゲル、ポリマーフォーム、ポリマー組成物、及び/又は電子デバイスのイオン液体成分は、スルホナートアニオン、テトラフルオロボラートアニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドアニオンを含まず、より典型的には本発明の各ポリマーフィルム、ポリマーゲル、ポリマーフォーム、ポリマー組成物、及び/又は電子デバイスのイオン液体成分は、スルホナートアニオン、硫酸アニオン、カルボキシラートアニオン、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドアニオン、硝酸アニオン、ニトロアニオン、ハロゲンアニオン、PF6-アニオン、又はテトラフルオロボラートアニオンを含まない。
【００９８】
本発明の各ポリマー組成物、ポリマーフィルム、及び電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントは、それぞれ任意に、１又は複数の追加の成分、例えば１又は複数のポリマー、染料、コーティング助剤(coating aids)、導電性粒子、導電性インク、導電性ペースト、電荷輸送材料、架橋剤、及びそれらの組み合わせなどをさらに含んでもよく、それらは液体キャリア中に溶解または分散している。
【００９９】
本発明のポリマー組成物、ポリマーフィルム、及び電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントは、それぞれ任意に、１又は複数の導電性添加剤、例えば、金属ナノ粒子及び金属ナノワイヤーを含めた金属粒子、黒鉛繊維を含めた黒鉛粒子、又はカーボンフラーレン及びカーボンナノチューブを含めたカーボン粒子、並びに任意の当該添加剤の組み合わせ、をさらに含んでもよい。適切なフラーレンは、例えば、C60、C70、及びC84フラーレンを含み、これらはそれぞれ、例えばC60-PCBM、C-70-PCBM及びC-84 PCBM誘導体化フラーレンなどの(3-メトキシカルボニル)-プロピル-フェニル(「PCBM」)基で、誘導体化されてもよい。適切なカーボンナノチューブは、アームチェア、ジグザグ又はカイラル構造を有する単層カーボンナノチューブ、及び２層カーボンナノチューブを含めた多層カーボンナノチューブ、並びにこれらの混合物を含む。
【０１００】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントは、さらにそれぞれ、フィルム100pbwあたり、最大約65pbw、より典型的には約12〜約62pbwの、カーボン粒子、より典型的にはカーボンナノチューブ、及びさらにより典型的には多層カーボンナノチューブを含む。
【０１０１】
一つの実施形態において、本発明のポリマー組成物は、液体キャリア中の導電性ポリマーの溶液又は分散液を提供すること、又は導電性ポリマーを液体キャリア中に溶解若しくは分散すること、及びイオン液体を液体キャリア中に溶解若しくは分散することにより、典型的には導電性ポリマー及びイオン液体を液体キャリアに添加し、混合物を撹拌することにより、より典型的には液体キャリア中の導電性ポリマーの溶液又は分散液を提供すること及び液体キャリア中の導電性ポリマーの溶液又は分散液中にイオン液体を溶解又は分散することにより、作られる。
【０１０２】
一つの実施形態において、イオン液体は、静止した、すなわち混合されずに、液体キャリア中の導電性ポリマーの水性の溶液又は分散液に添加され、次に混合される。別の実施形態において、液体キャリア中の導電性ポリマーの水性の溶液又は分散液は混合され、イオン液体は連続混合されながら液体キャリア中の導電性ポリマーの水性分散液に添加される。本発明の組成物のゲルバージョンの形成において、液体キャリア中の導電性ポリマーの静止した水性の溶液又は分散液へのイオン液体の添加及び続いての混合は、即時のゲル化を引き起こす傾向があり、その一方で液体キャリア中の導電性ポリマーの水性の溶液又は分散液の混合及び液体キャリア中の導電性ポリマーの水性分散液へのイオン液体の連続混合しながらの添加は、ゲル化を遅延させる傾向がある。
【０１０３】
一つの実施形態において、本発明に係る導電性ポリマーフィルムは、例えば、キャスティング、吹付コーティング、スピンコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、浸漬コーティング、スロットダイコーティング、インクジェット印刷、グラビア印刷、又はスクリーン印刷などにより、ポリマー組成物の層を支持体の上に堆積させ、液体キャリアを層から取り除くことにより、本発明のポリマー組成物から作られる。典型的には、液体キャリアは、層の液体キャリア成分を蒸発させることにより、層から取り除かれる。支持体に支持された層を昇温に供し、液体キャリアの蒸発を促進させてもよい。
【０１０４】
支持体は、硬質又は可撓性であってよく、例えば、金属、ポリマー、ガラス、紙、又はセラミック材料を含んでもよい。一つの実施形態において、支持体は可撓性プラスチックシートである。一つの実施形態において、支持体は、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーラート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ(エーテルケトン)、ポリ(エーテルエーテルケトン)、ポリ((メタ)アクリラート)、ポリカルボナート、ポリオレフィン、及びこれらの混合物より選択されるポリマーを含む、可撓性プラスチックシートである。
【０１０５】
ポリマーフィルムは、電子デバイス全体と同じ大きさ、若しくは実際の表示装置などの特定の機能的領域と同じ小ささ、又は単一のサブピクセルと同じ小ささの、支持体の領域を被覆していてよい。一つの実施形態において、ポリマーフィルムは、0より大きく約10μmまでの厚さ、より典型的には0〜約50nmの厚さを有する。
【０１０６】
代わりの実施形態において、本発明のポリマーフィルムは、典型的には支持体上に支持された、導電性ポリマーのフィルムを、イオン液体と接触させることにより作られる。ポリマーフィルムは、例えば、多量のイオン液体中にポリマーフィルムを浸漬すること、又はイオン液体の層を、例えば吹付塗布によりフィルム表面に適用することによって、イオン液体と接触させてもよい。接触の時間及び温度は、ポリマーの性質、イオン液体の性質、フィルムの形状、及び望みの結果に応じて、個別に決定してよい。典型的にはこの接触は、室温又は昇温下で、典型的には最大約100℃で、実施される。接触時間は、任意の0ではない接触時間でよく、より典型的には、接触時間は約1分〜約1時間である。接触ステップに続き、余剰のイオン液体は、ポリマーフィルムを、例えば、水、有機溶媒、又は水と水混和性の有機溶媒との混合物などの、適切な液状媒体で洗浄することにより取り除いてもよい。
【０１０７】
一つの実施形態において、本発明のポリマーフィルムは、液体キャリア中に再分散することができず、それゆえこのフィルムは、一連の複合薄肉フィルムとして適用することができる。さらに、このフィルムは、損傷されることなく、液体キャリア中に分散された異なる材料の層で、さらに被覆されることができる。
【０１０８】
一つの実施形態において、本発明の導電性フォームは、水性液状媒体中で、導電性ポリマーを、導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量のイオン液体に接触させ、ゲルから水性液状媒体を取り除きポリマーフォームを形成させることにより作られる。一つの実施形態において、この液状媒体は、ゲルを凍結乾燥することにより、ゲルから取り除かれる。
【０１０９】
一つの実施形態において、本発明のポリマー組成物は、ポリマー組成物100pbwあたり、下記(a)及び(b)を含む。
(a)  0よりも大きく100よりも小さいpbwの、より典型的には約50から100よりも小さいpbwの、さらにより典型的には約90〜約99.5pbwの液体キャリア
(b)  0よりも大きく100よりも小さいpbwの、より典型的には0よりも大きく約50pbwまでの、さらにより典型的には0.5〜約10pbwの、導電性ポリマー及びイオン液体であって、導電性ポリマー及びイオン液体の全量の100pbwあたり、下記(i)及び(ii)を含む、導電性ポリマー及びイオン液体
(i)  約1〜約99.9pbw、より典型的には約2〜約99.9pbw、及びさらにより典型的には約25〜約80pbwの導電性ポリマーであって、前記導電性ポリマーが、導電性ポリマー100pbwあたり、
(1)  0pbwより多く100pbwまでの、より典型的には約10〜約50pbwの、及びさらにより典型的には約20〜約50pbwの、１又は複数の導電性ポリマー、より典型的には、１又は複数の、構造式(I.a)に係るモノマー単位を含む導電性ポリマー、さらにより典型的には、１又は複数の、QがSである構造式(I.a)に係るモノマー単位を含むポリチオフェンポリマー、及びさらにより典型的には、１又は複数の、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む導電性ポリマー、並びに
(2)  0pbw〜100pbwの、より典型的には約50〜約90pbwの、及びさらにより典型的には約50〜約80pbwの、１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント、より典型的には、１又は複数の、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマー
(ii)  約0.1〜約99pbwの、より典型的には約0.1〜約97.5pbwの、及びさらにより典型的には約20〜約75pbwのイオン液体であって、前記イオン液体が、シアン酸アニオン、テトラシアノボラートアニオン、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又はヘキサフルオロホスファートアニオンを含む、より典型的には、アルキル-、ヒドロキシアルキル-、及び/又はアリール-置換イミダゾリウムカチオンと、シアン酸アニオン、テトラシアノボラートアニオン、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又はヘキサフルオロホスファートアニオンとの塩を含む、及びさらにより典型的には、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムジシアナート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又は1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートヘキサフルオロホスファート、さらにより典型的には1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、イオン液体
【０１１０】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、ポリマーフィルムの100pbwに基づいて、下記(a)及び(b)を含む。
(a)  約1〜約99.9pbwの、より典型的には約2〜約99.9pbwの、及びさらにより典型的には約10〜約80pbwの導電性ポリマーであって、前記導電性ポリマーが、導電性ポリマー100pbwあたり、
(1)  0pbwより多く100pbwまでの、より典型的には約10〜約50pbwの、及びさらにより典型的には約20〜約50pbwの、１又は複数の導電性ポリマー、より典型的には１又は複数の、構造式(I.a)に係るモノマー単位を含む導電性ポリマー、より典型的には１又は複数の、QがSである構造式(I.a)に係るモノマー単位を含むポリチオフェンポリマー、及びさらにより典型的には１又は複数の、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む導電性ポリマー、並びに
(2)  0pbw〜100pbwの、より典型的には約50〜約90pbwの、及びさらにより典型的には約50〜約80pbwの、１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント、より典型的には１又は複数の、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマー
(b)  約0.1〜約99pbwの、より典型的には約0.1〜約97.5pbwの、及びさらにより典型的には約20〜約90pbwのイオン液体であって、前記イオン液体が、シアン酸アニオン、テトラシアノボラートアニオン、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又はヘキサフルオロホスファートアニオンを含む、より典型的には、アルキル-、ヒドロキシアルキル-、及び/又はアリール-置換イミダゾリウムカチオンと、シアン酸アニオン、テトラシアノボラートアニオン、テトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又はヘキサフルオロホスファートアニオンとの塩を含む、及びさらにより典型的には、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムジシアナート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又は1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートヘキサフルオロホスファート、さらにより典型的には1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、イオン液体
【０１１１】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、ポリマーフィルムの100pbwあたり、
(a)  約10〜約80pbwの導電性ポリマーであって、導電性ポリマー100pbwあたり、
(1)  約20〜約50pbwのポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)、及び
(2)  約50〜約80pbwのポリ(スチレンスルホン酸)ドーパント
を含む、導電性ポリマー、並びに
(b)  1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムジシアナート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラート、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラキス-(p-(ジメチル(1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル)シリル)フェニル)ボラートアニオン、又は1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートヘキサフルオロホスファート、さらにより典型的には1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、約20〜約90pbwのイオン液体
を含む。
【０１１２】
本発明に係るポリマーフィルムは、典型的には、高い導電率及び高い光透過性を示し、光透過性とともに高い導電率が望まれる電子デバイスにおいて、層として有用である。
【０１１３】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、500オーム毎スクエア(「Ω/□」)以下のシート抵抗を示す。別の実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、300Ω/□以下のシート抵抗を示す。別の実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、200Ω/□以下、より典型的には100Ω/□以下のシート抵抗を示す。本発明のポリマーフィルムは、金属粒子、黒鉛粒子又はカーボン粒子などの導電性粒子がなくとも、上記のシート抵抗値を示し、ポリマーフィルムのシート抵抗は、当該導電性粒子の添加によりさらに低下しうる。一つの実施形態において、本質的に導電性ポリマー及びイオン液体の混合物から成る(すなわち、いかなる導電性粒子も含まない)ポリマーフィルムは、500Ω/□以下、又は300Ω/□以下、又は200Ω/□以下のシート抵抗を示す。一つの実施形態において、導電性ポリマー及びイオン液体の混合物から成るポリマーフィルムは500Ω/□以下、又は300Ω/□以下、又は200Ω/□以下のシート抵抗を示す。
【０１１４】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、90%以上、より典型的には93%以上、さらにより典型的には95%以上、及びさらにより典型的には98%以上の、550nmにおける光透過率を示す。
【０１１５】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、500Ω/□以下、又は300Ω/□以下、又は200Ω/□以下、又は100Ω/□以下のシート抵抗を示し、90%以上、より典型的には93%以上、さらにより典型的には95%以上、及びさらにより典型的には98%以上の、550nmにおける光透過率を示す。
【０１１６】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、500ジーメンス毎センチメートル(「S/cm」)以上、より典型的には1000S/cm以上、さらにより典型的には1500S/cm以上、及びさらにより典型的には2000S/cm以上の導電率を示す。フィルムの導電率は、式(1)に従い計算される。
【数１】
0005918236.tif 000009
式中、
σはフィルムの導電率で、単位はジーメンス毎センチメートル(「S/cm」)、
ρsはフィルムのシート抵抗で、単位はオーム毎スクエア(「Ω/□」)、
tはフィルムの厚さで、単位はセンチメートル(「cm」)である。
本発明のポリマーフィルムは、金属粒子、黒鉛粒子又はカーボン粒子などの導電性粒子がなくとも、上記の導電率の値を示し、ポリマーフィルムの導電率は、当該導電性粒子の添加によりさらに低下しうる。一つの実施形態において、本質的に導電性ポリマー及びイオン液体の混合物から成る(すなわち、いかなる導電性粒子も含まない)ポリマーフィルムは、500S/cm以上若しくは1000S/cm以上、又は1500S/cm以上若しくは2000S/cm以上の導電率を示す。一つの実施形態において、導電性ポリマー及びイオン液体の混合物から成るポリマーフィルムは、500S/cm以上若しくは1000S/cm以上、又は1500S/cm以上若しくは2000S/cm以上の導電率を示す。
【０１１７】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーフィルム及び/又は本発明の電子デバイスのポリマーフィルムコンポーネントはそれぞれ、500S/cm以上若しくは1000S/cm以上、又は1500S/cm以上若しくは2000S/cm以上の導電率、並びに90%以上、より典型的には93%以上、さらにより典型的には95%以上、及びさらにより典型的には98%以上の、550nmにおける光透過率を示す。
【０１１８】
一つの実施形態において、本発明の水性ゲルは、ゲル100pbwあたり、下記(A)及び(B)を含む。
(A)  約2pbw〜約90pbwのポリマーネットワークであって、ポリマーネットワーク100pbwあたり、
(i)  約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマーであって、混合物100pbwあたり、
(1)  約20〜約50pbwのポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)、及び
(2)  約50〜約80pbwのポリ(スチレンスルホン酸)ドーパント
の混合物を含む、導電性ポリマー、並びに
(ii)  約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwの、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含むイオン液体
を含む、ポリマーネットワーク
(B)  約10pbw〜約98pbwの水性液状媒体であって、当該フィルム中のイオン液体の全体の質量と、当該フィルム中の導電性ポリマーの全体の質量の比が、典型的には約1.5:1〜約45:1、より典型的には1.7:1〜20:1、さらにより典型的には約1.7:1〜約10:1、及びさらにより典型的には2:1〜8:1である、水性液状媒体
【０１１９】
一つの実施形態において、本発明のポリマーフォーム及び本発明の電子デバイスのポリマーフォームコンポーネントはそれぞれ、ポリマーフォーム100pbwあたり、
(i)  約10〜約40pbw、より典型的には約15〜約35pbw、及びさらにより典型的には約20〜約35pbwの導電性ポリマーであって、混合物100pbwあたり、
(1)  約20〜約50pbwのポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)、及び
(2)  約50〜約80pbwのポリ(スチレンスルホン酸)ドーパント
の混合物を含む、導電性ポリマー、並びに
(ii)  約60〜約90pbw、より典型的には約65〜約85pbw、及びさらにより典型的には約65〜約80pbwの、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含むイオン液体であって、当該フィルム中のイオン液体の全体の質量と、当該フィルム中の導電性ポリマーの全体の質量の比が、典型的には約1.5:1〜約45:1、より典型的には1.7:1〜20:1、さらにより典型的には約1.7:1〜約10:1、及びさらにより典型的には2:1〜8:1である、イオン液体
を接触させることにより得られる生成物を含む。
【０１２０】
一つの実施形態において、本発明の各ポリマーゲル及び本発明の電子デバイスのポリマーゲルコンポーネントはそれぞれ、50Ω/□以下の、より典型的には、10Ω/□以下のシート抵抗を示す。
【０１２１】
一つの実施形態において、本発明に係るポリマーフィルムは、電子デバイスの電極層、より典型的には、アノード層として用いられる。
【０１２２】
一つの実施形態において、本発明に係るポリマーフィルムは、電子デバイスのバッファ層として用いられる。
【０１２３】
一つの実施形態において、本発明に係るポリマーフィルムは、電子デバイスの、電極とバッファ層が結合したものとして、典型的にはアノードバッファ結合層として用いられる。
【０１２４】
一つの実施形態において、本発明の電子デバイスは、図1に示されている通りの電子デバイス100であり、アノード層101、電気活性層104、及びカソード層106を有し、任意にさらに、バッファ層102、正孔輸送層103、及び/又は電子注入/輸送層若しくは閉じ込め層105を有し、ここで少なくとも１つのデバイスの層が、本発明に係るポリマーフィルムである。デバイス100はさらに、支持物又は基材(示していない)を含んでもよく、それはアノード層101又はカソード層106と隣接することができ、より典型的には、アノード層101と隣接することができる。この支持物は、可撓性又は硬質、有機又は無機が可能である。適切な支持物材料は、例えば、ガラス、セラミック、金属、及びプラスチックフィルムを含む。
【０１２５】
一つの実施形態において、デバイス100のアノード層101は、本発明に係るポリマーフィルムを含む。本発明のポリマーフィルムは、その高い導電性のために、デバイス100のアノード層106として特に適している。
【０１２６】
一つの実施形態において、アノード層101はそれ自体が多層構造を有し、典型的には多層アノードの最上層として本発明に係るポリマーフィルムの層、及び金属、混合金属、合金、金属酸化物、又は混合酸化物をそれぞれ含む、１又は複数の追加の層を含む。適切な材料は、2族元素(すなわち、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)、11族元素、4、5、及び6族元素、及び8-10族遷移元素の混合酸化物を含む。アノード層101が光を伝達するものとなる場合は、インジウム-スズ-酸化物などの、12、13及び14族元素の混合酸化物を使用してもよい。本明細書では、「混合酸化物」という句は、2族元素又は12、13、若しくは14族元素より選択される、２以上の異なるカチオンを有する酸化物を意味する。いくつかの限定されない、アノード層101の材料の具体例は、インジウム-スズ-酸化物、インジウム-亜鉛-酸化物、アルミニウム-スズ-酸化物、金、銀、銅、及びニッケルを含むが、これらに限定されない。混合酸化物層は、化学若しくは物理蒸着プロセス又はスピンキャストプロセスにより形成されうる。化学蒸着は、プラズマ増強化学蒸着(「PECVD」)又は金属有機化学蒸着(「MOCVD」)として実施してよい。物理蒸着は、電子ビーム蒸着及び抵抗蒸着に加えて、イオンビームスパッタを含むあらゆる形式のスパッタを含むことができる。物理蒸着の具体的な形式には、高周波マグネトロンスパッタ及び誘導結合型プラズマ物理蒸着(「IMP-PVD」)を含む。これらの堆積技術は、半導体製造技術において周知である。
【０１２７】
一つの実施形態において、混合酸化物層はパターン形成される。パターンは、要望通りに変化してよい。層は、例えば、第１の電気接点層材料を適用する前に、第１の可撓性複合バリア構造の上に、パターン形成されたマスク又はレジストを置くことによって、パターンに形作ることができる。また、層は全体層(ブランケット堆積とも呼ばれる)として適用され、続いて、例えば、パターン形成されたレジスト層及び湿式化学的又はドライエッチング技術を用いて、パターン形成されることができる。本技術分野において周知の、パターン形成の他のプロセスもまた用いることができる。
【０１２８】
一つの実施形態において、デバイス100はバッファ層102を含み、バッファ層102は本発明に係るポリマーフィルムを含む。
【０１２９】
一つの実施形態において、独立したバッファ層102は存在せず、アノード層101が、アノードバッファ結合層として機能する。一つの実施形態において、アノード/バッファ結合層101は、本発明に係るポリマーフィルムを含む。
【０１３０】
いくつかの実施形態において、任意の正孔輸送層103が、アノード層101と電気活性層104との間か、又はバッファ層102を含む実施形態においてはバッファ層102と電気活性層104との間、のどちらかに存在する。正孔輸送層103は、１又は複数の正孔輸送分子及び/又はポリマーを含んでもよい。一般に用いられる正孔輸送分子は、4,4',4''-トリス(N,N-ジフェニル-アミノ)-トリフェニルアミン、4,4',4''-トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニル-アミノ)-トリフェニルアミン、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス(3-メチルフェニル)-(1,1'-ビフェニル)-4,4'-ジアミン、1,1-ビス((ジ-4-トリルアミノ)フェニル)シクロヘキサン、N,N'-ビス(4-メチルフェニル)-N,N'-ビス(4-エチルフェニル)-(1,1'-(3,3'-ジメチル)ビフェニル)-4,4'-ジアミン、テトラキス-(3-メチルフェニル)-N,N,N',N'-2,5-フェニレンジアミン、アルファ-フェニル-4-N,N-ジフェニルアミノスチレン、p-(ジエチルアミノ)ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾン、トリフェニルアミン、ビス(4-(N,N-ジエチルアミノ)-2-メチルフェニル)(4-メチルフェニル)メタン、1-フェニル-3-(p-(ジエチルアミノ)スチリル)-5-(p-(ジエチルアミノ)フェニル)ピラゾリン、1,2-trans-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)シクロブタン、N,N,N',N'-テトラキス(4-メチルフェニル)-(1,1'-ビフェニル)-4,4'-ジアミン、N,N'-ビス(ナフタレン-1-イル)-N,N'-ビス-(フェニル)ベンジジン、及び銅フタロシアニンなどのポルフィリン系化合物を含むが、これらに限定されない。一般に用いられる正孔輸送ポリマーは、ポリビニルカルバゾール、(フェニルメチル)ポリシラン、ポリ(ジオキシチオフェン)、ポリアニリン、及びポリピロールを含むが、これらに限定されない。例えば上述の正孔輸送分子をポリスチレン及びポリカルボナートなどのポリマーにドーピングすることにより、正孔輸送ポリマーを得ることもまた可能である。
【０１３１】
電気活性層104の組成物は、デバイス100の意図する機能に依存し、例えば、電気活性層104は、(発光ダイオード又は発光電気化学セルなどにおける)印加電圧により活性化される発光層、又は放射エネルギーに反応し(光検出器などにおける)印加バイアス電圧の有無にかかわらずシグナルを生じる材料の層とすることができる。一つの実施形態において、電気活性層104は、例えば、エレクトロルミネセント小分子有機化合物、エレクトロルミネセント金属錯体、及びエレクトロルミネセント共役ポリマー、並びにこれらの混合物などの、有機エレクトロルミネセント(「EL」)材料を含む。適切なEL小分子有機化合物は、例えば、ピレン、ペリレン、ルブレン、及びクマリン並びにこれらの誘導体及びこれらの混合物を含む。適切なEL金属錯体は、例えば、トリス(8-ヒドロキシキノラート)アルミニウムなどの金属キレート化オキシノイド化合物、Petrovらの米国特許第6,670,645号に開示されているような、フェニルピリジン、フェニルキノリン、又はフェニルピリミジンリガンドを有するイリジウムの錯体などのシクロメタレート型イリジウム及び白金エレクトロルミネセント化合物、及び例えば、国際公開第03/008424号において記述されているような有機金属錯体、並びに当該EL金属錯体の混合物を含む。EL共役ポリマーの例は、ポリ(フェニレンビニレン)、ポリフルオレン、ポリ(スピロビフルオレン)、ポリチオフェン、及びポリ(p-フェニレン)、並びにこれらのコポリマー及びこれらの混合物を含むが、これらに限定されない。
【０１３２】
任意の層105は、電子注入/輸送層及び/又は閉じ込め層として機能することができる。より具体的には、層104及び106が直接接しているような場合には、層105は、電子移動を促進し、消光反応の尤度を減少させうる。任意の層105に適切な材料の例は、例えば、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(パラ-フェニル-フェノラト)アルミニウム(III)及びトリス(8-ヒドロキシキノラト)アルミニウム、テトラキス(8-ヒドロキシキノリナト)ジルコニウムなどの金属キレート化オキシノイド化合物、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-t-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール、3-(4-ビフェニリル)-4-フェニル-5-(4-t-ブチルフェニル)-1,2,4-トリアゾール、及び1,3,5-トリ(フェニル-2-ベンズイミダゾール)ベンゼンなどのアゾール化合物、2,3-ビス(4-フルオロフェニル)キノキサリンなどのキノキサリン誘導体、9,10-ジフェニルフェナントロリン及び2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリンなどのフェナントロリン誘導体、並びにこれらの混合物を含む。また、任意の層105は、例えば、BaO、LiF、Li2Oなどの、無機材料を含んでもよい。
【０１３３】
カソード層106は、アノード層101よりも低い仕事関数を有する任意の金属又は非金属であることが可能である。一つの実施形態において、アノード層101は、約4.4eV以上の仕事関数を有し、カソード層106は約4.4eVよりも小さい仕事関数を有する。カソード層106として用いるのに適切な材料は、本技術分野において既知であり、例えば、Li、Na、K、Rb、及びCsなどの1族のアルカリ金属、Mg、Ca、Baなどの2族金属、12族金属、Ce、Sm、及びEuなどのランタニド、及びアクチニド、及びアルミニウム、インジウム、イットリウム、並びに任意の当該材料の組み合わせを含む。カソード層106に適切な材料の、具体的な限定されない例は、バリウム、リチウム、セリウム、セシウム、ユウロピウム、ルビジウム、イットリウム、マグネシウム、サマリウム、及びこれらの合金並びに組み合わせを含むが、これらに限定されない。カソード層106は、典型的には化学又は物理蒸着プロセスにより形成される。いくつかの実施形態において、カソード層は、アノード層101に関して、上記の通り、パターン形成されるだろう。
【０１３４】
一つの実施形態において、封入層(示していない)をカソード層106上に堆積させて、水及び酸素などの望ましくない成分がデバイス100に入り込むのを防ぐ。当該成分は、電気活性層104に有害な影響を与える可能性がある。一つの実施形態において、封入層はバリア層又はフィルムである。一つの実施形態において、封入層はガラスの蓋である。
【０１３５】
図１には示されていないが、デバイス100は追加の層を含んでもよいと理解される。本技術分野において既知の、又はそうではない、他の層を用いてもよい。さらに、任意の上記の層は、２以上の副層を含んでもよく、又は層構造を形成していてもよい。また、アノード層101、バッファ層102、正孔輸送層103、電子輸送層105、カソード層106、及び任意の追加の層のうち、いくつか又はすべては、処理、特に表面処理され、そのデバイスの電荷キャリア輸送効率又は他の物理的特性を向上させてもよい。各コンポーネント層用の材料の選択は、好ましくは、デバイスに高いデバイス効率を付与するという目標と、デバイスの稼働寿命の考慮、製造時間及び複雑さの要因、並びに当業者により理解される他の考慮を両立させることにより決定される。最適な成分、コンポーネントの配置、及び組成物の性質の決定は、当業者にとって日常的なことであると理解されるだろう。
【０１３６】
電子デバイスの様々な層は、蒸着、液体堆積(連続及び不連続技術)、並びに熱転写を含む、任意の従来の堆積技術により形成することができる。連続堆積技術は、スピンコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、浸漬コーティング、スロットダイコーティング、吹付コーティング、及び連続ノズルコーティングを含むが、これらに限定されない。不連続堆積技術は、インクジェット印刷、グラビア印刷、及びスクリーン印刷を含むが、これらに限定されない。デバイス中の他の層は、当該層により果たされる機能を考慮して、当該層中で有用であると知られている任意の材料から作られることができる。
【０１３７】
デバイス100の一つの実施形態において、異なる層は、以下の範囲の厚さを有する。
アノード層101は、典型的には500-5000オングストローム(「Å」)、より典型的には、1000-2000Å、
任意のバッファ層102は、典型的には50-2000Å、より典型的には、200-1000Å、
任意の正孔輸送層103は、典型的には50-2000Å、より典型的には、100-1000Å、
光活性層104は、典型的には10-2000Å、より典型的には、100-1000Å、
任意の電子輸送層105は、典型的には50-2000Å、より典型的には、100-1000Å、及び
カソード層106は、典型的には200-10000Å、より典型的には、300-5000Åである。
本技術分野において知られている通り、デバイス中の電子-正孔再結合帯域の場所、ひいてはデバイスの発光スペクトルは、各層の相対的厚さにより影響を受ける可能性がある。層厚の適切な比率は、デバイス及び使用されている材料の正確な性質に依存するだろう。
【０１３８】
一つの実施形態において、本発明の電子デバイスは、
(a)  アノード又はアノードバッファ結合層101、
(b)  カソード層106、
(c)  アノード層101とカソード層106との間に配置された、電気活性層104、
(d)  任意に、典型的にはアノード層101と電気活性層104との間に配置された、バッファ層102、
(e)  任意に、典型的にはアノード層101と電気活性層104との間に、又はバッファ層102が存在する場合は、バッファ層102と電気活性層104との間に配置された、正孔輸送層103、及び
(f)  任意に、典型的には電気活性層104とカソード層106との間に配置された、電子注入層105
を含み、ここでデバイスの少なくとも１つの層、典型的には少なくとも１つのアノード又はアノードバッファ結合層101、及び存在する場合はバッファ層102、は、本発明に係るポリマーフィルムを含む。
【０１３９】
本発明の電子デバイスは、１又は複数の半導体材料の層を含む任意のデバイスであってよく、当該１又は複数の層を通り抜ける制御された電子の動きを活用しており、例としては、
例えば、発光ダイオード、発光ダイオードディスプレイ、ダイオードレーザー、液晶ディスプレイ、又はライティングパネルなどの、電気エネルギーを放射に変換するデバイス、
例えば、光検出器、光伝導性セル、フォトレジスター、光電スイッチ、フォトトランジスタ、光電管、赤外(「IR」)検出器、バイオセンサー、又はタッチスクリーンディスプレイデバイスなどの、電子的過程を経てシグナルを検出するデバイス、
例えば、光起電デバイス又は太陽電池などの、放射を電気エネルギーに変換するデバイス、及び
例えば、トランジスタ又はダイオードなどの、１又は複数の半導体層を有する１又は複数の電子部品を含むデバイス
などがある。
【０１４０】
一つの実施形態において、本発明の電子デバイスは、電気エネルギーを放射に変換するためのデバイスであり、本発明に係るポリマーフィルムを含むアノード101、カソード層106、電気エネルギーを放射に変換する能力を持ち、アノード層101とカソード層106との間に配置される電気活性層104を含み、任意にバッファ層102、正孔輸送層103、及び/又は電子注入層105をさらに含む。一つの実施形態において、このデバイスは発光ダイオード(「LED」)デバイスであって、デバイスの電気活性層104はエレクトロルミネセント材料であり、さらにより典型的には、このデバイスは有機発光ダイオード(「OLED」)デバイスであって、デバイスの電気活性層104は有機エレクトロルミネセント材料である。一つの実施形態において、OLEDデバイスは「アクティブマトリクス」OLEDディスプレイであり、ここで光活性有機フィルムの個々の堆積は、独立して電流の通過によって励起され、個々の画素の発光を引き起こす。別の実施形態において、OLEDは「パッシブマトリクス」OLEDディスプレイであり、ここで光活性有機フィルムの堆積は、電気接点層の行列により励起される。
【０１４１】
一つの実施形態において、本発明の電子デバイスは、放射を電気エネルギーに変換するためのデバイスであり、本発明に係るポリマーフィルムを含むアノード101、カソード層106、放射を電気エネルギーに変換する能力を持つ材料を含み、アノード層101とカソード層106との間に配置された電気活性層104を含み、任意にバッファ層102、正孔輸送層103、及び/又は電子注入層105をさらに含む。
【０１４２】
デバイス100の１つの実施形態、例えば電気エネルギーを放射に変換するためのデバイスなどの操作において、適切な電力供給装置(図示していない)から供給される電圧は、電流がデバイス100の層を通過するように、デバイス100に印加され、電子は電気活性層104に入り、放射に変換され、例えばエレクトロルミネセントデバイスの場合などでは、電気活性層104からの光子の放出に変換される。
【０１４３】
デバイス100の別の実施形態、例えば放射を電気エネルギーに変換するためのデバイスなどの操作において、デバイス100は、電気活性層104に作用する放射に暴露され、放射がデバイスの層を通過する電流の流れに変換される。
【０１４４】
一つの実施形態において、電子デバイス100はアノード101、カソード層106及びアノード層とカソード層との間に配置された電解質層104を含む電池であり、ここで電解質層104は、本発明に係るポリマーフィルムを、水性ゲルの形で含む。
【０１４５】
一つの実施形態において、電子デバイス100は、電気活性層104を含み、ここで電気活性層104は本発明に係るポリマーフォームを含む。
【実施例】
【０１４６】
例1〜13及び比較例C1〜C26
例1〜4及び比較例C1〜C20の組成物は、下記に記載した成分を、
【表１】
0005918236.tif 000010
下記表１−３に示した相対的な量で混合することにより作成した。この組成物をそれぞれ、プラスチック支持体上にスピンコート(各組成物の100マイクロリットル(「μL」)アリコートを、1.5x1.5センチメートル(「cm」)上に、380毎分回転数(「rpm」)で18秒間、及び次に3990rpmで1分間)し、組成物のフィルムを形成した。２つのスピンコートされたサンプルをそれぞれ、オーブンで1時間乾燥させ、次にそれぞれ室温で乾燥させた。
【０１４７】
それぞれのスピンコートされたフィルムの抵抗を、理論上の正方形の対辺にある２つの銀ペーストの電極の間で、マルチメーターを用いて測定した。スピンコートされたフィルムの光透過率は、Cary 100 Bio UV-可視分光光度計で明らかにした。シート抵抗を、オーム毎スクエア(「Ω/□」)の単位で、及び300-800nmの範囲の透過率を、パーセント透過率(%)の単位で、各サンプルについて下表１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、及び４に示している。
【表１Ａ】
0005918236.tif 000011
【表１Ｂ】
0005918236.tif 000012
【表２Ａ】
0005918236.tif 000013
【表２Ｂ】
0005918236.tif 000014
【表３Ａ】
0005918236.tif 000015
【表３Ｂ】
0005918236.tif 000016
【表４】
0005918236.tif 000017
【０１４８】
例14〜24及び比較例C31
例14〜24及び比較例C31の組成物は、以下の通りに作成した。いずれの場合にも、イオン液体(エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラシアノボラート(融点13℃、EMD Chemicals)を、下表５に示した各量で、PEDOT:PSS(Clevios PH 1000 H.C.Starck)の1.3wt%水性分散液1グラムに添加し混合した。
【０１４９】
分散液の粘度は、イオン液体の量が増えるに従い増加した。PEDOT:PSSポリマー固体1pbwあたり、イオン液体が1.7pbwの比率において、組成物はゲル化の兆候を示し始め、完全なゲルは、PEDOT:PSSポリマー固体1pbwあたり、イオン液体が2pbwの比率において形成された。ゲルは、PEDOT:PSSポリマー固体1pbwあたり、イオン液体が最大約45pbwの比率まで形成された。PEDOT:PSSポリマー固体1pbwあたり、イオン液体を約45pbwよりも大きい比率で含む組成物は、導電性ペーストを形成した。
【０１５０】
例14、15、16、及び17並びに比較例C31のそれぞれの液体組成物の各100マイクロリットルアリコートは、プラスチックシート上に、380毎分回転数(「rpm」)で18秒間、及び次に3990rpmで1分間スピンコートし、フィルムを形成した。スピンコートされたフィルムは、120℃のオーブンで各20分間乾燥させ、次に室温で保存した。
【０１５１】
例18〜24の組成物において得られた各ゲルは凍結乾燥した。おおよそ直径が1.5mmで高さが0.4〜3.5mmの、おおよその直円円筒形状を有する、多孔質で圧縮性のフォーム構造が得られた。フォームは、(i)１日よりも長い機械的な撹拌、(ii)１時間よりも長い超音波処理、又は(iii)最大60℃の加熱に供しても、水に溶解しなかった。フォームは可撓性で、小さい圧縮力、例えば、指の圧力で変形可能であり、圧縮力が取り除かれると、元の形状に戻った。
【０１５２】
それぞれのスピンコートされたフィルムの抵抗を、理論上の正方形の対辺にある２つの銀ペーストの電極の間で、ミリメーター(millimeter)を用いて測定した。例14〜17及び比較例31の各フィルムにより示されたシート抵抗値(オーム毎スクエア(「Ω/□」))は、下表５Ａ及び５Ｂに示している。例18〜24の各フォームの抵抗は、フォームを圧縮しマルチメーターを用いることにより直接測定し、いずれの場合にも約5Ω〜約100Ωの範囲であって、圧縮フォームの厚さに依存していることを見出した。
【表５Ａ】
0005918236.tif 000018
【表５Ｂ】
0005918236.tif 000019
【０１５３】
例25〜34
例25〜29の組成物は、イオン液体(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムジシアナミド(「EMIM N(CN)2」))を、下表６に示した各量で、PEDOT:PSS(Clevios PH 1000 H.C. Starck)の1.3wt%水性分散液1グラムに添加し、混合することにより作成した。
【０１５４】
例30〜34の組成物は、イオン液体(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスファート(「EMIM PF6」))を、下表７に示した各量で、PEDOT:PSS(Clevios PH 1000 H.C. Starck)の1.3wt%水性分散液1グラムに添加し、混合することにより作成した。
【０１５５】
例25〜34のそれぞれの液体組成物の各100マイクロリットルアリコートは、プラスチックシート上に、380毎分回転数(「rpm」)で18秒間、及び次に3990rpmで1分間スピンコートし、フィルムを形成した。スピンコートされたフィルムは、120℃のオーブンで各20分間乾燥させ、次に室温で保存した。それぞれのスピンコートされたフィルムの抵抗を、理論上の正方形の対辺にある２つの銀ペーストの電極の間で、ミリメーター(millimeter)を用いて測定した。各水性ポリマー/イオン液体分散液中のイオン液体量(PEDOT:PSSポリマー0.013gあたりのイオン液体のグラム数(「g」)として表される)、水性ポリマー/イオン液体分散液及びフィルム中におけるイオン液体とPEDOT:PSSポリマーの比(wt:wt)、水性ポリマー/イオン液体分散液の物理的状態、並びにフィルムのシート抵抗(オーム毎スクエア(「Ω/□」))が、各例25〜34について、各下表６及び７に示されている。
【表６】
0005918236.tif 000020
【表７】
0005918236.tif 000021
【０１５６】
例35〜43及び比較例C32〜C36
例35〜38の組成物は、イオン液体(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラシアノボラート(「EMIM TCB」))を、下表８に示された各量で、PEDOT:PSS(Clevios PH 1000 H.C. Starck)の1.3wt%水性分散液1グラムに添加し、添加中は分散液を撹拌せず、その後撹拌することにより作成した(プロセス1(「P1」))。
【０１５７】
例39〜43の組成物は、イオン液体(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラシアノボラート(「EMIM TCB」))を、下表９に示された各量で、PEDOT:PSS(Clevios PH 1000 H.C. Starck)の1.3wt%水性分散液1グラムに、分散液を撹拌しながら添加し、連続撹拌することにより作成した(プロセス2(「P2」))。
【０１５８】
比較例C32〜C36の組成物は、イオン液体(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート(「EMIM BF4」))を、下表１０に示された各量で、PEDOT:PSS(Clevios PH 1000 H.C. Starck)の1.3wt%水性分散液1グラムに、分散液を撹拌しながら添加し、連続撹拌することにより作成した(プロセス2(「P2」))。
例35〜43及び比較例C32〜C36のそれぞれの液体組成物の各100マイクロリットルアリコートは、ガラスシート上に、380毎分回転数(「rpm」)で18秒間、及び次に3990rpmで1分間スピンコートし、フィルムを形成した。スピンコートされたフィルムは、120℃のオーブンで各20分間乾燥させ、次に室温で保存した。それぞれのスピンコートされたフィルムの抵抗を、理論上の正方形の対辺にある２つの銀ペーストの電極の間で、ミリメーター(millimeter)を用いて測定した。各フィルムの厚さは、alpha-SE(商標)分光エリプソメーター(J.A. Wollam & Co., Inc.)を用いて測定した。各フィルムの導電率は、上述の通り、式(1)に従い計算した。
【０１５９】
各水性ポリマー/イオン液体分散液中のイオン液体量(PEDOT:PSSポリマー0.013gあたりのイオン液体のグラム数(「g」)として表される)、水性ポリマー/イオン液体分散液及びフィルム中のイオン液体とPEDOT:PSSポリマーの比(wt:wt)、水性ポリマー/イオン液体分散液の物理的状態、フィルムの抵抗(ohm/sq)、シート抵抗値(オーム毎スクエア(「Ω/□」))、フィルム中のイオン液体の量(フィルムの質量パーセント(「wt%」)として)、フィルム厚(ナノメートル(「nm」))、及び導電率(ジーメンス毎センチメートル(「S/cm」))が、各例35〜43及び比較例C32〜C36について、各下表８、９、及び１０に示されている。
【表８】
0005918236.tif 000022
【表９】
0005918236.tif 000023
【表１０】
0005918236.tif 000024
【０１６０】
図2のグラフに示している通り、例39〜43のPEDT:PSS/EMIM TCBフィルム(「PEDOT PSS EMIM TCB P2」)の導電率は、例35〜38の類似PEDOT:PSS/EMIM TCBフィルム(「PEDOT PSS EMIM TCB P1」)の導電率よりも大きい。
【０１６１】
図2のグラフに示している通り、例39〜43のPEDT:PSS/EMIM TCBフィルム(「PEDOT PSS EMIM TCB P2」)の導電率は、比較例C32〜C36の類似PEDOT:PSS/EMIM BF4フィルム(「PEDOT PSS EMIM BF4 P2」)の導電率よりも顕著に大きい。本発明の実施態様の一部を以下の項目［１］−［２９］に記載する。
［１］
ポリマーゲルであって、
(a)
(i)
(1)  １又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)  １又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む導電性ポリマー、及び
(ii)  導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、１又は複数のイオン液体
を含むポリマーネットワーク、並びに
(b)  ポリマーネットワーク中に支持される液状媒体
を含む、ポリマーゲル。
［２］
項目１に記載のポリマーゲルであって、該ポリマーゲルが、該ポリマーゲル100質量部あたり、
(a)  約2質量部〜約90質量部の該ポリマーネットワークであって、該ポリマーネットワークが、該ネットワーク100質量部あたり、
(i)  約10質量部〜約40質量部の、該導電性ポリマー、及び
(ii)  約60質量部〜約90質量部の、該１又は複数のイオン液体
を含むポリマーネットワーク、並びに
(b)  約10質量部〜約98質量部の該液状媒体
を含む、ポリマーゲル。
［３］
該１又は複数のイオン液体の全体の質量と、該導電性ポリマーの全体の質量の比が、約1.5:1〜約45:1である、項目１に記載のポリマーゲル。
［４］
該１又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーが、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む、項目１に記載のポリマーゲル。
［５］
該１又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーが、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントが、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む、項目１に記載のポリマーゲル。
［６］
該イオン液体が、イミダゾリウムカチオンを有する１又は複数の化合物を含む、項目１に記載のポリマーゲル。
［７］
該イオン液体が、1,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウム、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウム、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウム、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウム、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウム、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムカチオンから選択されるイミダゾリウムカチオンを含む、１又は複数の化合物を含んでいる、項目１に記載のポリマーゲル。
［８］
該イオン液体が、
(i)  イミダゾリウムカチオン、及び
(ii)  テトラシアノボラートアニオン
を含む、１又は複数の化合物を含む、項目１に記載のポリマーゲル。
［９］
該イオン液体が、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、項目１に記載のポリマーゲル。
［１０］
導電性ポリマーゲルの製造方法であって、液状媒体中で、
(i)導電性ポリマーであって、
(1)  １又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)  １又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマーと、
(ii)該導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、１又は複数のイオン液体
とを接触させることを含む、方法。
［１１］
該液状媒体と該導電性ポリマーの混合物が、該混合物を該イオン液体に接触させるよりも前に撹拌され、該イオン液体が、液状媒体と導電性ポリマーの該混合物に、該混合物を撹拌しながら添加される、項目１０に記載の方法。
［１２］
複数の層を含む電子デバイスであって、該複数の層のうち少なくとも１層が、項目１に記載のポリマーゲルを含む、電子デバイス。
［１３］
項目１２に記載の電子デバイス100であって、該デバイスが、
(a)  アノード又はアノードバッファ結合層101、
(b)  カソード層106、
(c)  アノード層101とカソード層106との間に配置された、電気活性層104、
(d)  任意に、アノード層101と電気活性層104との間に配置された、バッファ層102、
(e)  任意に、アノード層101と電気活性層104との間か、バッファ層102が存在する場合はバッファ層102と電気活性層104との間に配置された、正孔輸送層103、及び
(f)  任意に、電気活性層104とカソード層106との間に配置された、電子注入層105
を含む、電子デバイス。
［１４］
該デバイスが、アノード101、カソード層106及びアノード層とカソード層との間に配置された電解質層104を含む電池であって、該電解質層104がポリマーゲルを含む、項目１３に記載の電子デバイス100。
［１５］
多孔質のネットワークを含むポリマーフォームであって、前記多孔質のネットワークが、
(a)  液状媒体中で、
(i)  導電性ポリマーであって、
(1)  １又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)  １又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマーと、
(ii)  該導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、１又は複数のイオン液体
を接触させる工程、並びに
(b)  該ゲルから該液状媒体を取り除く工程
により得られる生成物を含む、ポリマーフォーム。
［１６］
該多孔質のネットワークが、該導電性ポリマーと該１又は複数のイオン液体の全体の質量の100質量部あたり、
(i)  約10質量部〜約40質量部の、該導電性ポリマーと、
(ii)  約60質量部〜約90質量部の、該１又は複数のイオン液体
を接触させることにより得られる生成物を含む、項目１５に記載のポリマーフォーム。
［１７］
該１又は複数のイオン液体の全体の質量と、該導電性ポリマーの全体の質量の比が、約1.5:1〜約45:1である、項目１５に記載のポリマーフォーム。
［１８］
該１又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーが、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む、項目１５に記載のポリマーフォーム。
［１９］
該１又は複数の導電性ポリチオフェンポリマーが、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含み、該１又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパントが、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む、項目１５に記載のポリマーフォーム。
［２０］
該１又は複数のイオン液体が、イミダゾリウムカチオンを有する１又は複数の化合物を含む、項目１５に記載のポリマーフォーム。
［２１］
該１又は複数のイオン液体が、1,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ベンジル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ブチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-プロピル-イミダゾリウム、1-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-メチル-3-テトラデシル-イミダゾリウム、1-メチル-3-フェニル-イミダゾリウム、1,2,3-トリメチル-イミダゾリウム、1,2-メチル-3-オクチル-イミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチル-イミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-メチル-イミダゾリウム、及び1-(2-ヒドロキシエチル)-2,3-ジメチル-イミダゾリウムカチオンより選択されるイミダゾリウムカチオンを有する、１又は複数の化合物を含む、項目１５に記載のポリマーフォーム。
［２２］
該イオン液体が、
(i)  イミダゾリウムカチオン、及び
(ii)  テトラシアノボラートアニオン
を含む１又は複数の化合物を含む、項目１５に記載のポリマーフォーム。
［２３］
該イオン液体が、1-エチル-3-メチル-イミダゾリウムテトラシアノボラートを含む、項目１５に記載のポリマーゲル。
［２４］
導電性ポリマーフォームの製造方法であって、
(a)  液状媒体中で、
(i)  導電性ポリマーであって、
(1)  １又は複数の導電性ポリチオフェンポリマー、及び
(2)  １又は複数の水溶性ポリマー酸ドーパント
を含む、導電性ポリマーと、
(ii)  該導電性ポリマーをゲル化させるのに有効な量の、１又は複数のイオン液体
を接触させる工程、並びに
(b)  該ゲルから該液状媒体を取り除く工程
を含む、方法。
［２５］
該導電性ポリマーと該１又は複数のイオン液体の全体の質量100質量部あたり、約10質量部〜約40質量部の該導電性ポリマーが、約60質量部〜約90質量部の該１又は複数のイオン液体と接触させられる、項目２４に記載の方法。
［２６］
該１又は複数のイオン液体の全体の質量と、該導電性ポリマーの全体の質量の比が、約1.5:1〜約45:1である、項目２４に記載の方法。
［２７］
複数の層を含む電子デバイスであって、該複数の層のうち少なくとも１層が、項目１５に記載のポリマーフォームを含む、電子デバイス。
［２８］
項目２７に記載の電子デバイスであって、該デバイスが、
(a)  アノード又はアノードバッファ結合層101、
(b)  カソード層106、
(c)  アノード層101とカソード層106との間に配置された、電気活性層104、
(d)  任意に、アノード層101と電気活性層104との間に配置された、バッファ層102、
(e)  任意に、アノード層101と電気活性層104との間、又はバッファ層102が存在する場合は、バッファ層102と電気活性層104との間に配置された、正孔輸送層103、及び
(f)  任意に、電気活性層104とカソード層106との間に配置された、電子注入層105、
を含む、電子デバイス。
［２９］
該電気活性層104が、該ポリマーフォームを含む、項目２７に記載の電子デバイス100。
【図１】
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【図２】
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