(57)【要約】本発明は導電性の有機機能層、殊にＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ［ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンースルフォネート）］ベースの機能層のための材料に関する。溶媒を置換することにより導電率が顕著に高められる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳベースの導電性有機機能層を製造するための材料において、
導電性が溶媒を代えることによって、すなわち第１の溶媒を第２の溶媒に置換することによって最適化されていることを特徴とする、材料。
【請求項２】
前記第１の溶媒は水またはその他の非常に極性な溶媒である、請求項１記載の材料。
【請求項３】
前記第２の溶媒はグリコール含有化合物、例えばエチレングリコールまたはその他のアルコールであり、殊にまた複数のアルコールの混合物でもあり、および／または、Ｃ４からＣ１０の炭素を有する分枝および非分枝のアルコール、また多価アルコールないし前記アルコールの混合物ならびに水との混合物であり、殊に有利にはグリコールおよびグリセロールである、請求項１または２記載の材料。
【請求項４】
電極および／または電気的な導線を製造するための請求項１から３までのいずれか１項記載の材料の使用。
【請求項５】
前記材料を、例えばスピンコーティングのような処理方法、スクリーン印刷、インクジェット印刷、オフセット、タンポン印刷、フレキソ印刷のような印刷方法またはブレード塗布法によって被着する、請求項４記載の使用。
【請求項６】
前記材料が印刷処理により構造化されて被着される、請求項４または５記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性の有機機能層、殊にＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ［ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンースルフォネート）］ベースの機能層のための材料に関する。
【０００２】
例えばＤＥ１９７  ５７  ５４２からグリコールも含有する種々の溶媒を有する溶液ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが公知である。このＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを含有する材料の欠点は、導電率が溶媒添加物または他の添加物の添加によって修正されたことである。これによってポリマー層の印刷適正に不利な作用が生じ、導電率は依然として最適化されていない。
【０００３】
有機的な太陽電池、検出器またはトランジスタに対しても、またフレキシブルな基板の有機発光ダイオードに対しても高導電性の機能性ポリマーが必要とされる。ＯＬＥＤおよび太陽電池の場合には、このポリマーはアノードとして使用される。有機電界効果トランジスタにおいて使用される場合には、このＰＥＤＯＴはソース・ドレイン電極用の材料として使用することができる。目下のところＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）がアノード材料として使用されているが、これは柔軟性の欠如により（可撓性がセラミック構造によって制限されている）、フレキシブルな合成物質基板に使用することができない。このＩＴＯに代わり使用されるポリマー（例えばＰＥＤＯＴ）の導電特性は、構成素子の性能特性を同等にするためにＩＴＯの導電特性に非常に近くなるべきである。
【０００４】
ＩＴＯは１０４Ｓ／ｃｍの範囲の導電率を有し、また１２０ｎｍの層厚では２０オーム／スクエアの表面抵抗を達成する。商用的に入手可能なＰＥＤＯＴは、Ｂａｙｅｒ社ないしＨ．Ｃ．  Ｓｔｒａｃｋ社のものでは８から１０Ｓ／ｃｍに達し、Ａｇｆａ社（Ｏｒｇａｃｏｎ  Ｆｏｌｉｅ）では１２０Ｓ・ｃｍである。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分散液は現在のところ水ベースである。
【０００５】
したがって本発明の課題は、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳベースで最適な導電率を有する材料を提供することである。
【０００６】
本発明の一般的な認識は、溶媒の置換によって材料の処理適正、殊に印刷適正が劣化することなく、材料の導電率が向上するということである。
【０００７】
本発明の対象はＰＥＤＯＴ−ＰＳＳベースの有機機能層を製造するための材料であり、この材料においては溶媒を代えることによって、すなわち第１の溶媒を第２の溶媒に置換することによって導電率が最適化されている。
【０００８】
実施形態によれば置換すべき「第１の溶媒」として水またはその他の著しく極性の溶媒が使用される。
【０００９】
機能性ポリマー、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが製造される溶媒を「第１の溶媒」と称する。それに応じて、機能性ポリマーが最適な導電率を示す材料内に最終的に存在する溶媒を「第２の溶媒」と称する。
【００１０】
実施形態によれば、第２の溶媒としてグリコール含有化合物、例えばエチレングリコールまたはその他のアルコールが使用され、殊に複数のアルコールの混合物も使用され、および／または、Ｃ４からＣ１０の炭素を有する分枝または非分枝のアルコール、また多価アルコールないしこれらのアルコールの混合物ならびに水との混合物が使用され、殊に有利にはグリコールおよびグリセロールも使用される。
【００１１】
ここで「有機材料」または「機能性材料」または「機能性ポリマー」の概念は、有機合成樹脂、有機金属合成樹脂および／または有機−無機合成樹脂（ハイブリッド）の全ての種類、殊に英語では「プラスチック（plastics）」と称される合成樹脂を包含する。古典的なダイオードを形成する半導体材料（ゲルマニウム、シリコン）および典型的な金属性の導体の材料を除く全ての種類の材料である。したがって炭素含有材料としての有機材料への教義的な意味における制限は行っておらず、むしろ、例えばシリコーンの広範な使用も考えられる。さらには名辞は分子量、殊にポリマーおよび／またはオリゴマー材料に関する制限を行うものではなく、「小分子」の使用も十分可能である。機能性ポリマーという言葉を構成している「ポリマー」とは歴史的に定められており、その限りでは実際にポリマーの化合物の存在、またポリマー混合物またはコポリマーであるか否かについては言及されていない。
【００１２】
ここで説明するエチレングリコールの導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ）の主な利点は、水をエチレングリコールに置換することによって導電率が顕著に高まるということである。このように導電率が高まる原因は現在未だに解明されていない。一方では溶媒を置換するとアグロメレートが形成されることによるとされており、他方では水素架橋結合の形成によるエチレングリコールのＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ鎖への付加が電流の流れを改善することによるとされている。
【００１３】
ポリマーエレクトロニクスの分野ではＰＥＤＯＴに関する複数の用途が存在する。例えばＯＬＥＤおよびフレキシブルな基板上の太陽電池の分野においてはＰＥＤＯＴが（ＩＴＯの代わりに）アノードとして使用される。この場合には、アノードを既存の印刷方式を用いて直接的に構造化して被着することができ、この際要求される導電率はＩＴＯの導電率に可能な限り近づく。
【００１４】
驚くべきことに、溶媒を置換する（例えば水をエチレングリコールに置換する）ことによって導電率は２桁上昇する。
【００１５】
新たな材料は大変傑出したものとして使用することができる：
−有機太陽電池および有機トランジスタの分野：
この分野においてはＰＥＤＯＴ層の導電率には全く特別な要求がなされるが、この要求は本発明を用いることにより種々の印刷方法に対しても満たすことができる。
−有機トランジスタの分野では、ポリマーベースの電気的な導線ないしソース・ドレイン電極を実現するために高導電性のＰＥＤＯＴが必要とされる。
−有機太陽電池または有機検出器の分野においては、ＰＥＤＯＴが電極、導線およびタンデムセルの再結合層として使用される。
−電子モジュールの分野においては、一般的にＩＣボードのためのダイオード、抵抗に使用される。
【００１６】
高導電性ＰＥＤＯＴをサンドイッチデバイスにおける２つの電極にも（また逆転された構造にも）使用することができる。
【国際調査報告】
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