(57)【要約】本発明の電子又は電子光学デバイスは、第１のデバイスコンポーネントと、導電性ポリマー接着剤により第１のデバイスコンポーネントに付着される第２のデバイスコンポーネントを含む。導電性ポリマー接着剤は、第１のデバイスコンポーネントと第２のデバイスコンポーネントの少なくとも一部間に配置される。導電性ポリマー接着剤は、第１のデバイスコンポーネントと第２のデバイスコンポーネントとの間に一の導電性及び機械的接続を供給する。本発明の電子又は電子光学デバイスを製造する方法は、第１のデバイスコンポーネントを供給することと、第１のデバイスコンポーネントに近接して第２のデバイスコンポーネントを供給することと、第１のデバイスコンポーネントを第２のデバイスコンポーネントに、導電性ポリマー接着剤を使用して付着することとを含む。本発明の複数の電子又は電子光学デバイスの複数のコンポーネントを接続する導電性ポリマー接着剤は、導電性ポリマーと、有機添加剤とを含む。導電性ポリマー接着剤は、機械的及び電気的接続を供給可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子又は電子光学デバイスであって、
一の第１のデバイスコンポーネントと、
一の導電性ポリマー接着剤により前記第１のデバイスコンポーネントに付着される一の第２のデバイスコンポーネントと、
を含み、
前記導電性ポリマー接着剤は、前記第１のデバイスコンポーネントと前記第２のデバイスコンポーネントの少なくとも一部間に配置され、
前記導電性ポリマー接着剤は、前記第１のデバイスコンポーネントと前記第２のデバイスコンポーネントとの間に一の導電性及び機械的接続を供給する、電子又は電子光学デバイス。
【請求項２】
前記第１のデバイスコンポーネント及び前記第２のデバイスコンポーネントは、それぞれ、前記導電性ポリマー接着剤により互いに積層される第１のデバイス層及び第２のデバイス層である請求項１に記載の電子又は電子光学デバイス。
【請求項３】
前記第１のデバイスコンポーネント及び前記第２のデバイスコンポーネントは、それぞれ、金属、不導体、半導体、及び有機材料のうち少なくとも１つから構成される一のデバイスコンポーネントである請求項１に記載の電子又は電子光学デバイス。
【請求項４】
前記導電性ポリマー接着剤は、
ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）及びその誘導体、
ポリチオフェン及びその誘導体、
ポリピロール及びその誘導体、
ポリアニリン及びその誘導体、
ポリアセチレン及びその誘導体、
ポリ（パラ−フェニレンビニレン）及びその誘導体、
ポリピリジン及びその誘導体、
ポリフルオレン及びその誘導体、および、
ポリインドール及びその誘導体
からなる群から選択される一の導電性ポリマーを含む請求項１に記載の電子又は電子光学デバイス。
【請求項５】
前記導電性ポリマー接着剤は、ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋を供給可能であるよう一のエポキシ基の添加及び複数の炭素−炭素二重結合を含む複数の誘導体とからなる群から選択される一の有機添加剤を含む請求項１に記載の電子又は電子光学デバイス。
【請求項６】
前記導電性ポリマー接着剤は、ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋を供給可能であるよう一のエポキシ基の添加及び複数の炭素−炭素二重結合を含む複数の誘導体とからなる群から選択される一の有機添加剤を含む請求項４に記載の電子又は電子光学デバイス。
【請求項７】
一の電子又は電子光学デバイスを製造する方法であって、
一の第１のデバイスコンポーネントを供給することと、
前記第１のデバイスコンポーネントに近接して一の第２のデバイスコンポーネントを供給することと、
前記第１のデバイスコンポーネントを前記第２のデバイスコンポーネントに、一の導電性ポリマー接着剤を使用して付着することと、
を含み、
前記導電性ポリマー接着剤は、前記第１のデバイスコンポーネントと前記第２のデバイスコンポーネントとの間に一の導電性及び機械的接続を供給する、方法。
【請求項８】
前記第１のデバイスコンポーネントを前記第２のデバイスコンポーネントに付着することは、
前記導電性ポリマー接着剤を、前記第１のデバイスコンポーネント及び前記第２のデバイスコンポーネントのうち少なくとも１つに塗布することと、
前記第１のデバイスコンポーネント及び前記第２のデバイスコンポーネントのうちのもう１つを前記導電性ポリマー接着剤と接触するようにすることと、
を含み、
エネルギーが、前記導電性ポリマー接着剤に印加される請求項７に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項９】
前記導電性ポリマー接着剤に印加される前記エネルギーは、前記導電性ポリマー接着剤を加熱すること、前記導電性ポリマー接着剤を露光すること、及び前記導電性ポリマー接着剤に一の電流を通すことのうち少なくとも１つを含む請求項８に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項１０】
前記導電性ポリマー接着剤を塗布することは、前記第１のデバイスコンポーネント及び前記第２のデバイスコンポーネントのうち前記少なくとも１つに、一の導電性ポリマー及び一の有機添加剤を含む一の混合体をスピンコーティングすることを含む請求項８に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項１１】
前記導電性ポリマーは、
ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）及びその誘導体、
ポリチオフェン及びその誘導体、
ポリピロール及びその誘導体、
ポリアニリン及びその誘導体、
ポリアセチレン及びその誘導体、
ポリ（パラ−フェニレンビニレン）及びその誘導体、
ポリピリジン及びその誘導体、
ポリフルオレン及びその誘導体、および、
ポリインドール及びその誘導体
からなる群から選択される一の導電性ポリマーを含む請求項１０に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項１２】
前記有機添加剤は、ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋を供給可能であるよう一のエポキシ基の添加及び複数の炭素−炭素二重結合を含む複数の誘導体とからなる群から選択される請求項１０に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項１３】
前記有機添加剤は、ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋を供給可能であるよう一のエポキシ基の添加及び複数の炭素−炭素二重結合を含む複数の誘導体とからなる群から選択される請求項１１に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項１４】
前記導電性ポリマー接着剤を塗布することは、
前記第１のデバイスコンポーネント及び前記第２のデバイスコンポーネントのうち少なくとも１つに、一の導電性ポリマーを含む一の層をスピンコーティングすることと、
前記導電性ポリマーを含む前記層に、一の有機添加剤を含む一の層をスピンコーティングすることと、
を含む請求項８に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項１５】
前記導電性ポリマーは、
ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）及びその誘導体、
ポリチオフェン及びその誘導体、
ポリピロール及びその誘導体、
ポリアニリン及びその誘導体、
ポリアセチレン及びその誘導体、
ポリ（パラ−フェニレンビニレン）及びその誘導体、
ポリピリジン及びその誘導体、
ポリフルオレン及びその誘導体、および、
ポリインドール及びその誘導体
からなる群から選択される一の導電性ポリマーを含む請求項１４に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項１６】
前記有機添加剤は、ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋を供給可能であるよう一のエポキシ基の添加及び複数の炭素−炭素二重結合を含む複数の誘導体とからなる群から選択される請求項１４に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項１７】
前記有機添加剤は、ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋を供給可能であるよう一のエポキシ基の添加及び複数の炭素−炭素二重結合を含む複数の誘導体とからなる群から選択される請求項１５に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項１８】
前記導電性ポリマー接着剤を塗布することは、
前記第１のデバイスコンポーネント及び前記第２のデバイスコンポーネントのうち少なくとも１つに、一の導電性ポリマーを含む一の層をスピンコーティングすることと、
前記導電性ポリマーを含む前記層に一の有機添加剤を熱蒸着することと、
を含む請求項８に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項１９】
前記導電性ポリマーは、
ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）及びその誘導体、
ポリチオフェン及びその誘導体、
ポリピロール及びその誘導体、
ポリアニリン及びその誘導体、
ポリアセチレン及びその誘導体、
ポリ（パラ−フェニレンビニレン）及びその誘導体、
ポリピリジン及びその誘導体、
ポリフルオレン及びその誘導体、および、
ポリインドール及びその誘導体
からなる群から選択される一の導電性ポリマーを含む請求項１８に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項２０】
前記有機添加剤は、ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋を供給可能であるよう一のエポキシ基の添加及び複数の炭素−炭素二重結合を含む複数の誘導体とからなる群から選択される請求項１８に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項２１】
前記有機添加剤は、ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋を供給可能であるよう一のエポキシ基の添加及び複数の炭素−炭素二重結合を含む複数の誘導体とからなる群から選択される請求項１９に記載の前記電子又は電子光学デバイスを製造する方法。
【請求項２２】
複数の電子又は電子光学デバイスの複数のコンポーネントを接続する導電性ポリマー接着剤であって、
ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）及びその誘導体、
ポリチオフェン及びその誘導体、
ポリピロール及びその誘導体、
ポリアニリン及びその誘導体、
ポリアセチレン及びその誘導体、
ポリ（パラ−フェニレンビニレン）及びその誘導体、
ポリピリジン及びその誘導体、
ポリフルオレン及びその誘導体、および、
ポリインドール及びその誘導体
からなる群から選択される一の導電性ポリマーと、
ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋を供給可能であるよう一のエポキシ基の添加及び複数の炭素−炭素二重結合を含む複数の誘導体とからなる群から選択される一の有機添加剤と、
を含み、
前記導電性ポリマー接着剤は、機械的及び電気的接続を供給可能である、導電性ポリマー接着剤。
【請求項２３】
前記導電性ポリマーは、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳであり、
前記有機添加剤は、Ｄ−ソルビトールであり、
前記導電性ポリマー接着剤は、一の可視スペクトル範囲における光を実質的に透過させる請求項２２に記載の前記複数の電子又は電子光学デバイスの前記複数のコンポーネントを接続する導電性ポリマー接着剤。
【発明の詳細な説明】
【関連出願への相互参照】
【０００１】
本願は、２００５年６月３０日に出願した米国特許仮出願番号第６０／６９５，５１４号の優先権を主張する。この出願の全内容は、本願に参照として組み込む。
【０００２】
米国政府は、この発明における一括払いライセンスと、限定された場合において、特許権者にＡＦＯＳＲ認可番号ＦＡ９５５０−０４０１−０２１５の条項により与えられる妥当な条件で他者にライセンスを供与することを要求する権利を有する。
【技術分野】
【０００３】
本願は、導電性ポリマー接着剤により互いに接合されたコンポーネントを有する電子デバイス及び電子光学デバイス、電子デバイス及び電子光学デバイスのコンポーネントを互いに接着する方法、及び、電子デバイス及び電子光学デバイスのコンポーネントを互いに接着する導電性ポリマー接着剤に関する。
【背景技術】
【０００４】
本明細書中に引用するすべての参考文献の内容は、本願に参照として組み込む。
【０００５】
電子材料及びデバイスは、高い機械的柔軟性、低い製造コスト、及び有機材料の化学構造の多様性といった有用な新しい特性を実現するのに大きな発展を遂げた（たとえば、Skotheim、T. A.、Ekenbaumer、R. L. & Reynolds、J. R. New York、Marcel Dekker編の「Handbook of Conducting Polymers, revised and expanded, Edition 2」（１９９８年）、Burroughes J. H.外による「Light-emitting diodes based on conjugated polymers」（「Nature」３４７号、５３９−５４１頁、１９９０年）、Sariciftci、N. S.、Smilowitz、L.、Heeger、A. J. & Wudl、F.による「Photoinduced electron-transfer from a conducting polymer to buckminsterfullerene」（「Science」２５８号、１４７４−１４７６頁、１９９２年）、Pei、Q. B.、Yu、G.、Zhang、C.、Yang、Y. & Heeger、A. J.による「Polymer light-emitting electrochemical-cells」（「Science」２６９号、１０８６−１０８８頁、１９９５年）、Dimitrakopoulos、C. D.、& Mascaro、D. J.による「Organic thin-film transistors: A review of recent advances」（「IBM J. Res. Dev.」４５号、１１−２７頁、２００１年、及び、Ouyang、J.、Chu C. W.、Szmanda C. R.、Ma、L. & Yang、Y.による「Programmable polymer thin film and non-volatile memory device」（「Natural Materials」３号、９１８−９２２号、２００４年）を参照されたい）。有機電子デバイスは、多くの新しい用途の可能性を有する。しかし、有機材料の利点は、十分に検討されていない。たとえば、伝導性、処理可能性、及びレドックス特性に基づいた導電性ポリマーの用途が多く見出されているにも関わらず導電性ポリマーを電気的接着剤として使用することは報告されていない。多くの有機材料は、それらが接着剤を供給するのに適しているようにする特性を有する。これは、有機材料は、通常、低融点を有し、また、その化学構造は、たとえば、特定温度における化学反応又は架橋によって、又は、露光によって他の材料に結合するよう容易に修飾可能であるということによる。
【０００６】
電気的接着剤を提供するために導電性ポリマーを使用することは、導電性ポリマーに新しい利用法の可能性を与える。たとえば、この導電性ポリマーは、一部の用途での電子回路基板における従来の鉛はんだに取って代わりうる。導電性ポリマーから形成されるそのような電気的接着剤は、他の有機デバイスとも適合可能である。さらに、導電性ポリマーをはんだとして使用する家電廃棄物は、鉛はんだを有する家電廃棄物より容易に処分可能である。したがって、導電性ポリマーはんだは、環境にやさしい。電気的接着剤として導電性ポリマーを応用する別の例は、ロール・ツー・ロール処理による有機電子デバイスの製造である。このロール・ツー・ロール処理は、有機デバイス製造の最も効率がよく且つ最も経済的な方法と考えられている（Forrest、S.、Burrows、P. & Thompson、M.による「The dawn of organic electronics. Organic semiconductors are strong candidates for creating flexible, full-color displays and circuits on plastic」（「IEEE Spectrum」３７号、２９−３４頁、２０００年、Kimmel、J.、Hautanen、J. & Levola、T.による「Display technologies for portable communication devices」（「Proceedings of the IEEE 90」、５８１−５９０頁、２００２年）。有機電子デバイスのロール・ツー・ロール製造を実現する重要な工程は、２つの膜の積層である。粘着性の半導体ポリマーを使用して積層処理により製造されるポリマー光電池及びポリマー発光ダイオードの両方については報告されている（Granstrom、M.、Petritsch、K.、Arias、A. C.、Lux、A.、Andersson、M. R. & Friend、 R. H.による「Laminated fabrication of polymeric photovoltaic diodes」（「Nature」３９５号、２５７−２６０頁、１９９８年）、Guo、T. F.、Pyo、S.、Chang、S. C. & Yang、Y.による「High performance polymer light-emitting diodes fabricated by a low temperature lamination process」（「Adv. Funct. Mater.」１１号、３３９−３４３頁、２００１年）が、これらの方法は、実用には適していない。導電性ポリマーを使用する電気的接着剤は、有機半導体材料と導電性電極を機械的のみならず電気的にも積層するよう使用可能であり、したがって、導電性ポリマーを使用する電気的接着剤は、略すべての有機材料に好適でありえ、また実用的である。したがって、電子及び電子光学デバイスの製造に使用する導電性ポリマー接着剤が必要である。
【０００７】
更なる目的及び利点は、詳細な説明、図面、および例を考慮することにより明らかとなろう。
【０００８】
本発明の一実施形態による電子又は電子光学デバイスは、第１のデバイスコンポーネントと、導電性ポリマー接着剤により第１のデバイスコンポーネントに付着される第２のデバイスコンポーネントを含む。導電性ポリマー接着剤は、第１のデバイスコンポーネントと第２のデバイスコンポーネントの少なくとも一部間に配置される。導電性ポリマー接着剤は、第１のデバイスコンポーネントと第２のデバイスコンポーネントとの間に一の導電性及び機械的接続を供給する。
【０００９】
本発明の一実施形態による電子又は電子光学デバイスを製造する方法は、第１のデバイスコンポーネントを供給することと、第１のデバイスコンポーネントに近接して第２のデバイスコンポーネントを供給することと、第１のデバイスコンポーネントを第２のデバイスコンポーネントに、導電性ポリマー接着剤を使用して付着することとを含む。導電性ポリマー接着剤は、第１のデバイスコンポーネントと第２のデバイスコンポーネントとの間に導電性及び機械的接続を供給する。
【００１０】
本発明の一実施形態による複数の電子又は電子光学デバイスの複数のコンポーネントを接続する導電性ポリマー接着剤は、
ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）及びその誘導体、
ポリチオフェン及びその誘導体、
ポリピロール及びその誘導体、
ポリアニリン及びその誘導体、
ポリアセチレン及びその誘導体、
ポリ（パラ−フェニレンビニレン）及びその誘導体、
ポリピリジン及びその誘導体、
ポリフルオレン及びその誘導体、および、
ポリインドール及びその誘導体
からなる群から選択される導電性ポリマーと、
ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋を供給可能であるようエポキシ基の添加及び炭素−炭素二重結合を含む複数の誘導体とからなる群から選択される有機添加剤とを含む。導電性ポリマー接着剤は、機械的及び電気的接続を供給可能である。
【００１１】
本発明は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによりさらに理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面に記載する本発明の実施形態を説明する際に明瞭にするために特定の用語を使用する。しかし、本発明は、選択した特定の用語に限定されることを意図しない。各特定の構成要素は、同様の目的を達成するために同様に動作するすべての技術的等価物を含むことを理解するものとする。
【００１３】
図１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃは、本発明の一実施形態による電子又は電子光学デバイス１００の例とその製造方法を示す。本発明の一実施形態による電子又は電子光学デバイス１００は、第１のデバイスコンポーネント１０２と、導電性ポリマー接着剤１０６により第１のデバイスコンポーネント１０２に付着される第２のデバイスコンポーネント１０４とを有し、導電性ポリマー接着剤１０６は、第１のデバイスコンポーネント１０２及び第２のデバイスコンポーネント１０４の少なくとも一部の間に配置される（図１Ｃ）。導電性ポリマー接着剤１０６は、第１のデバイスコンポーネント１０２と第２のデバイスコンポーネント１０４との間に、導電性及び機械的接続を供給する。導電性ポリマー接着剤１０６は、ポリマーと有機添加剤の混合体、ポリマー層及び有機添加剤層の組み合わせ、又はそれらの組み合わせでありうる。第１のデバイスコンポーネント１０２は、単一成分構造であっても複数成分構造であってもよい。同様に、第２のデバイスコンポーネント１０４は、単一成分構造であっても複数成分構造であってもよい。
【００１４】
電子又は電子光学デバイス１００は、本発明のこの実施形態の特定の一例としてポリマー発光ダイオードでありうる。この例は、本発明の幾つかの概念を説明するために示す。本発明は、この例に限定されない。この例では、プラスチック構造１０８は、プラスチック構造に接して形成されるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）１１０電極層を有する。ＰＤＯＴ：ＰＳＳ層１１２が、第１のデバイスコンポーネント１０２に接して形成される。ＰＤＯＴ：ＰＳＳ層１１２は、たとえば、スピンコーティング法により形成されうる。この例では、導電性ポリマー１１２は、ＰＤＯＴ：ＰＳＳである。しかし、本発明はこの材料だけに限定されない。
【００１５】
有機添加剤層１１４は、導電性ポリマー層１１２に接して形成される。有機添加剤層１１４は、たとえば、スピンコーティング法、又は、熱蒸着法により形成されうる。或いは、導電性接着剤１０６は、層構造を有するのではなく、導電性ポリマーと添加剤の混合体であってもよい。さらに、混合材料層を含みうる層の組み合わせを形成するといった追加の代替案も可能であり、また、層の数は、本発明の一般的な概念から逸脱することなく２つ以上であるよう選択されうる。更なる代替案としては、表面上に、導電性ポリマー接着剤及び／又はコンポーネントを噴霧する、又は、それを印刷することが挙げられる。導電性ポリマー接着剤は、以下に限定されないが、電気接点及び放電といった用途のための導電性テープとして形成及び使用可能である。この特定の例では、有機添加剤は、Ｄ−ソルビトールである。
【００１６】
第２のデバイスコンポーネント１０４は、基板１１６とその上に堆積される電極１２０といった複数の電極１１８を有する。基板は、一部の実施形態では、プラスチック又はガラスでありうるが、たとえば、金属、不導体、又は半導体であってもよい。電極は、たとえばＡｌでありうるが、特定の用途に応じて他の材料から選択されてもよい。たとえば、電極は、Ａｌに加えてＣｕ、Ａｇ、及び／又はＡｕ、又はそれらの組み合わせであってもよい。有機半導体材料の活性層１２２が、基板１１６及び電極１１８に接して堆積される。たとえば、活性有機半導体材料１２２は、ＭＥＨ−ＰＰＶでありうる。導電性ポリマー接着剤１０６は、第１のデバイスコンポーネント１０２と第２のデバイスコンポーネント１０４との間に導電性を供給する。さらに、導電性ポリマー接着剤１０６は、第１のデバイスコンポーネント１０２を第２のデバイスコンポーネント１０４に接合する機械的接続を供給する。この例では、電子又は電子光学デバイスは、導電性ポリマー接着剤１０６を使用して第１のデバイスコンポーネント１０２が第２のデバイスコンポーネント１０４に積層される積層処理により形成される有機発光ダイオードである。本発明の一般概念は、有機発光ダイオードにのみ、また、積層処理にのみ限定されるものではない。導電性ポリマー接着剤１０６は、第１のデバイスコンポーネント１０２に塗布される前または後に、第１のデバイスコンポーネント１０２が第２のデバイスコンポーネント１０４に接合するよう加熱されうる。或いは、導電性ポリマー接着剤は、露光される又は内部に電流を通すといった他の形式のエネルギーの印加により接着するよう選択されうる。
【００１７】
導電性ポリマー接着剤により互いに接合されるコンポーネントを有する電子及び／又は電子光学デバイスは、以下に限定されないが、発光ダイオード、光電池、トランジスタ、メモリデバイス、エレクトロクロミック、ディスプレイ、センサ、バイオセンサ、液晶ディスプレイ、電池、及び、ナノチューブ又はナノ粒子を使用するデバイスといった有機及び無機デバイスの両方を含むことが可能である。
【００１８】
任意の他の形状の基板、ワイヤ、又は材料を、たとえば積層によって互いに接合しうる。そのような構造は、以下に限定されないがステンレススチール、銅、アルミニウムといった金属、以下に限定されないがガラス、クオーツ、及び酸化ケイ素といった不導体、以下に限定されないがケイ素、ガリウム、窒化ガリウムといった半導体、及び／又は、以下に限定されないがポリマー及び小有機化合物といった有機材料から形成されうる。
【００１９】
導電性ポリマーは、以下に限定されないが、以下の（様々な対イオンを有する酸化又は還元状態にある共役ポリマー）を含みうる。すなわち、
ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）及びその誘導体
ポリチオフェン及びその誘導体、
ポリピロール及びその誘導体、
ポリアニリン及びその誘導体、
ポリアセチレン及びその誘導体、
ポリ（パラ−フェニレンビニレン）及びその誘導体、
ポリピリジン及びその誘導体、
ポリフルオレン及びその誘導体、
ポリインドール及びその誘導体、及び
これらの組み合わせ。
【００２０】
有機添加剤は、以下に限定されないが、以下の（スルホキシドの有機化合物、ヒドロキシル基、又は、ニトロ及びヒドロキシル基といった複数の極性基）を含みうる。すなわち、ソルビトール、エリトリトール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、トレイトール、アラビノーズ、リキソース、リボース、キシロース、キシルロース、ペンタエリトリトール、アラビトール、キシリトール、フコース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、イノシトール、マンノース、ソルボース、イジトール、マンニトール、ピニトール、２−ヒドロキシエチルドデシルスルホキシド（2-hydroxyethyl dodecyl sulfoxide）、４−ブロモフェニルメチルスルホキシド（4-bromophenyl methyl sulfoxide）、ポリビニルアルコール、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、及び、付加又は架橋が生じうるようエポキシ基の添加、炭素−炭素二重結合などによるこれらの化合物の誘導体。
【００２１】
以下の例は、導電性ポリマーを使用して電気的接着剤を展開する幾つかの単純且つ実用的な方法を説明する。一部の例におけるこの導電性ポリマー接着剤を用いたポリマー発光ダイオード及びポリマー光電池の結果も次のセクションで説明する。これらは例であって本発明の一般概念を制限すると解釈すべきではない。
【００２２】
例
ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）溶液（Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ）をバイエル社から購入した。３つ方法を行って、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜を電気的接着剤（スキーム１の化学構造：図２参照）として修飾した。第１の方法では、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液にＤ−ソルビトール又はメソ−エリトリトールを添加した。ポリマー膜は、この混合溶液を、ガラス／ＩＴＯ、プラスチック／ＩＴＯ、プラスチック、及びガラスといった様々な基板上にスピンコーティングすることにより形成した。６０分間９０℃で焼成した後、混合膜を積層に使用した。次の２つの方法では、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜は、水溶性ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液をスピンコーティングすることにより基板上に形成した。第２の方法では、Ｄ−ソルビトール層を、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜上に熱蒸着し、第３の方法では、Ｄ−ソルビトール層を、Ｄ−ソルビトール、又は、Ｄ−ソルビトール及びポリ（ビニルアルコール）の水溶液をスピンコーティングすることにより形成した。以下の例では、Ｄ−ソルビトールが混合された又はＤ−ソルビトール層が被覆されたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜を意味するようＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）を使用する。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）が被覆された基板を、２０分間１３０℃の温度で別の基板又は有機膜と積層にした。温度が室温に低下した後、積層効果を確認した。
【００２３】
このＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ電気的接着剤を使用して積層処理により製造されたポリマー発光ダイオードを、この処理（スキーム２）により製造した。最初に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜を、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液をスピンコーティングすることによりプラスチック／ＩＴＯ基板（デバイスの陽極として使用）上に形成した。１００℃で焼成した後、１０ｎｍの厚さのＤ−ソルビトール層を、熱蒸着又はスピンコーティング処理によりＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜に接するよう形成した。（代案方法では、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ及びＤ−ソルビトールの水溶液をスピンコーティングすることによりＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）層を形成する）。アルミニウム（Ａｌ）（デバイスの陰極として使用）を別のプラスチック基板に熱蒸着し、次にこのプラスチック／Ａｌ基板上にＭＥＨ−ＰＰＶ溶液をスピンコーティングした。これら２つの基板を、Ｄ−ソルビトール層がＭＥＨ−ＰＰＶ層を面するよう組み立てた。２０分間真空中で１２０−１４０℃で加熱することにより積層処理を完了した。ポリマー光電池は、同様の処理で製造された。唯一の異なる点は、ポリマー光電池のポリマー半導体層は、ＭＥＨ−ＰＰＶ及びメタノフラーレン（フェニルＣ６１−ブチル酸メチルエステル）（ＰＣＢＭ）、または、Ｐ３ＨＴ及びＰＣＢＭの混合体であるという点である。デバイスを、窒素を充填したドライボックス内で試験した。
【００２４】
任意の基板上にいかなる添加剤を有さないＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜は、室温又は高温では２つの膜を積層することができなかった。つまり、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、電気的接着剤としてそのまま使用することができなかった。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜を、Ｄ−ソルビトールが混合されたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液から得た場合、又は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜にＤ−ソルビトールの薄層が被覆された場合、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）膜は、加熱処理後、２つの基板を積層可能である。１つの基板は、プラスチック、又は、プラスチック／ＩＴＯといった弾性基板であり、もう１つの基板は、プラスチック、プラスチック／ＩＴＯ、ガラス、又は、ガラス／ＩＴＯといった弾性又は剛性基板であった。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）をどちらかの積層基板上に形成した。積層は、プラスチック又はガラス基板（ＩＴＯで被覆される又は被覆されない）と、ポリ（２−メトキシ−５−（２´−エチル−ヘキシルオキシ）−ｐ−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）及びポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）といったポリマー半導体膜との間でも行われることが可能である。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）膜は、前者の基板に形成された。
【００２５】
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ及びＤ−ソルビトールの混合膜は、３０−５０ｎｍの厚さを有する。混合膜が、２層構造を有する場合、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層は、３０ｎｍの厚さを有し、Ｄ−ソルビトール層は、１０ｎｍの厚さを有する。このＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）は、２つの基板を良好に電気的に積層可能である。ガラス（又はプラスチック）／ＩＴＯ基板がプラスチック（又はガラス）／ＩＴＯ基板と積層にされる場合、２つの積層ＩＴＯ／プラスチック基板の抵抗は、１つのＩＴＯ／プラスチック基板の抵抗と略同じである。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳへのＤ−ソルビトールの添加、又は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜上へのＤ−ソルビトールの追加薄膜は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜の伝導率を低下しない。実際には、そのようなＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜の伝導率は、２桁以上向上した。当研究室及び他の研究室からの報告によると、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳへのポリアルコールの混合は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの伝導率を大幅に向上する（Ouyang、J.、Xu、Q.、Chu、C. W.、Yang、Y.、Li、G. & Shinar、J.による「On the mechanism of conductivity enhancement in poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) film through solvent treatment」（「Polymer」４５号、８４４３−８４５０頁、２００４年）、Ouyang、J.、Chu、C. W.、Chen.、F. C. Xu、Q. & Yang、Y.による「High-conductivity poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) film and its application in polymer optoelectronic devices」（「Adv. Funct. Mater.」１５号、２０３−２０８頁、２００５年）、Pettersson L. A. A.、Ghosh、S. & Inganas、O.による「Optical anisotrophy in thin films of poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(4-styrenesulfonate)」（「Org. Electron.」３号、１４３−１４８頁、２００２年）、Kim、J. Y.、Jung、J. H.、Lee、D. E. & Joo、J.による「Enhancement of electrical conductivity of poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate) by a change of solvent」（「Synth. Met.」１２６号、３１１−３１６頁、２００２年）、Kim、W. H.、Makinen、A. J.、Nikolov、V.、Shashidhar、R.、Kim、H. & Kafafi、Z. H.による「Molecular organic light-emitting diodes using highly conducting polymers as anodes」（「Appl. Phys. Lett.」８０号、３８４４−３８４６頁、２００２年）を参照されたい）。さらに、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを液体ポリアルコール又はジメチルスルホキシド又はジメチルホルムアミドで処理した場合に伝導率が向上されることも観察している。
【００２６】
Ｄ−ソルビトールは、９８−１００℃の融点を有する。温度がこの融点より高い場合、Ｄ−ソルビトールは、液体かつ膠質となる。Ｄ−ソルビトールは、２つのステンレススチール板でさえも良好に積層可能である。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）電気的接着剤は、２つの膜を非常に良好に機械的に積層可能である。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層およびＤ−ソルビトール層が被覆されたプラスチック／ＩＴＯ基板がガラス／ＩＴＯ基板に積層される場合、積層は非常に良好であったので、力で２つの積層基板を分離したときにはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層がガラス／ＩＴＯ基板の方に移ってしまった。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）は、ポリマー半導体と良好に積層可能である。以下の処理に従って試験を行った。最初に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）膜をプラスチック／ＩＴＯ基板上に形成した。Ｄ−ソルビトール層は１０ｎｍの厚さを有し、パターンが付けられたシェードマスクを使用して熱蒸着された。次に、この基板を、１３０℃で１００ｎｍのＭＥＨ−ＰＰＶが被覆されたガラス基板に積層した。室温に冷却した後、積層された２つの基板を力で分離させた。ＭＥＨ−ＰＰＶはプラスチック／ＩＴＯ基板の方に移り、移ったＭＥＨ−ＰＰＶは、Ｄ−ソルビトール層のパターンを良好に複製した。すなわち、Ｄ−ソルビトールに接触したＭＥＨ−ＰＰＶ層の部分のみが移動し、一方、Ｄ−ソルビトール層と接触しなかった部分は移動しなかった。
【００２７】
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜は、可視域において高い透明度を有し、また、ポリマー又は有機発光ダイオード及び光電池といった光電子デバイスにおけるバッファ層又は電極として広く使用されてきている。ここでは、これらの光電子デバイスが、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む電気的接着剤を使用して積層処理により製造可能であることを説明する。ポリマー発光ダイオードの概略的な製造処理は、図１Ａ−１Ｃに示す。最初に、２つの部分（この例では、陽極部と陰極部と呼ぶ）を別個に製造した。陽極部用の基板は、５０ｎｍのＩＴＯが被覆されたプラスチックである。この基板上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜をスピンコーティングし、Ｄ−ソルビトールを熱蒸着した。陰極部用の基板は、プラスチックである。このプラスチック基板上に、熱蒸発によりＡｌを熱蒸着し、続けてＭＥＨ−ＰＰＶ膜をスピンコーティングした。次に、これらの陰極部及び陽極部は、Ｄ−ソルビトール層がＭＥＨ−ＰＰＶ層に接するよう互いに積層される。２つの部分が接触するよう両側面に軽く圧力を加える。この積層構造を真空オーブンにいれ、ＭＥＨ−ＰＰＶ膜の酸化を避けるために排気した。約３０分間真空において１３０℃で積層構造を処理した。温度が室温に低下した後、積層デバイスを、電気試験の目的で窒素が充填されたドライボックスに移動した。
【００２８】
デバイスの積層領域は、光を均質に放射する。デバイスの電流−電圧曲線及び明度−電圧曲線を図３Ａ及び３Ｂに示す。電流−電圧曲線は、良好なダイオード挙動を示す。光をオンにする電圧は、３．６Ｖで、効率は０．０１７ｃｄ／Ａである。この性能は、従来の下から上方向の処理で製造されたＡｌ／ＭＥＨ−ＰＰＶ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ＩＴＯ／ガラスのデバイスに匹敵する。これは、陰極部と陽極部が良好に接触していることを示す。
【００２９】
ポリマー光電池は、同様の処理で製造された。唯一の異なる点は、活性層の材料である。図４は、Ｐ３ＨＴ及びＰＣＢＭを活性材料として有する積層デバイスの電流−電圧曲線である。開回路電圧は、０．５４Ｖである。これは、従来処理で製造されるデバイスの開電路電圧に近い。短絡電流は、０．２３ｍＡ／ｃｍ２である。
【００３０】
まとめるに、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを電気的接着剤となるよう修飾する幾つかの方法を、例を用いて説明した。導電性ポリマーを使用した電気的接着剤は、様々な基板を良好に積層し、また、積層された基板は、良好な電気的且つ機械的接触を示した。導電性ポリマーを含む電気的接着剤を使用して積層処理により製造されたポリマー発光ダイオードは、従来の下から上方向の処理で製造されたデバイスに匹敵する性能を示す。このような積層処理によって製造されるポリマー光電池も、例を用いて説明した。この導電性ポリマーを含む電気的接着剤は、導電性ポリマーに新しい利用法を提供し、また、プラスチックチップをはんだ付けする際の問題を解決可能である。導電性ポリマーを含む電気的接着剤はさらに、有機電子デバイスのロール・ツー・ロール製造に単純且つ実用的な方法を提供可能である。
【００３１】
本明細書に記載及び説明する実施形態は、当業者に、発明者に既知である本発明を実施及び使用するのに最良の方法を教示することのみを目的とする。本明細書に記載するものはいずれも本願の範囲を限定すると解釈すべきではない。本発明の上述した実施形態は、上述の教示内容を鑑みて当業者に理解される本発明の範囲から逸脱することなく修正又は変更しうる、また、構成要素を追加又は削除しうる。したがって、請求項及びその等価物の範囲において、本発明は、具体的に説明した以外にも実施しうることを理解するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ−Ｃ】本発明の一実施形態による電子又は電子光学デバイス及び本発明の一実施形態による当該デバイスの製造方法を示す概略図である。
【００３３】
【図２Ａ−Ｃ】本発明の一実施形態によるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、Ｄ−ソルビトール、及びポリ（ビニルアルコール）の化学構造をそれぞれ示す図である。
【００３４】
【図３Ａ】本発明の一実施形態による積層ポリマー発光ダイオード：プラスチック／Ａｌ／ＭＥＨ−ＰＰＶ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）／ＩＴＯ／プラスチックの電流−電圧曲線を示す図である。
【００３５】
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による積層ポリマー発光ダイオード：プラスチック／Ａｌ／ＭＥＨ−ＰＰＶ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）／ＩＴＯ／プラスチックの明度−電圧曲線を示す図である。
【００３６】
【図４】本発明の一実施形態による積層ポリマー光電池：プラスチック／Ａｌ／Ｐ３ＨＴ＋ＰＣＢＭ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｄ−ソルビトール）／ＩＴＯ／プラスチックの電流−電圧曲線を示す図である。
【図１】
2009500832.tif 000003
【図２】
2009500832.tif 000004
【図３Ａ】
2009500832.tif 000005
【図３Ｂ】
2009500832.tif 000006
【図４】
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