用于改進的電子器件電極的配方組成比例

一種導電電極膏劑或油墨配方，包括用于消除或降低電子器件中的非必要的雜質的濃度的吸收劑。所述降低可在器件的制造或密封期間或之后立即發生，或者可在若干活化時間或事件之后發生。水、氧氣、二氧化碳、氫、和剩余溶劑可用吸收劑進行處理。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于改進的電子器件電極的配方
本專利技術涉及一種用于改進電子器件的性能的包括吸收物質的導電油墨和膏劑的配方。
技術介紹
水、氧氣和非必要的有機殘余物會不利于半導體器件的運行或使用壽命。在諸如有機發光器件或光敏器件的以有機半導體為基的器件中尤其如是，其中水或氧氣可導致電極退化或導致器件正常運作所必需的有源發光、吸收、或電荷遷移材料的退化。通常，電子器件包括導電電極或與電介質或半導體材料一道的絕緣功能部件的布置。在典型的有機發光器件或光敏器件的情況下，有源半導體和/或放射性、吸收性或電荷遷移材料夾設在導電電極之間，其在器件之內對或從作用區進行電荷載體注入或電荷載體萃取。電子注入電極稱為陰極。在某些有機發光器件中，諸如在美國專利第6,605,483號創造的摻雜有機發光器件結構中，器件堆棧用以下各項構成：設置在可具有防水或氧氣阻隔特性的襯底上的底層半透明的空穴注入陽極；繼之以活性物質層；放置在活性物質之上并與活性物質直接接觸的陰極。在某些情況下，通過在陰極上面沉積薄的阻擋膜來封裝該器件，或者通過使用固定于該器件的陰極側的阻擋膜和/或粘合劑來密封該器件，從而封裝該器件和限制O2或H2O通過陽極側的阻擋襯底膜和頂邊上的封裝膜進入。該過程還可捕獲O2、CO2、H2、H2O或其它存在于原材料中的或者在制造過程中引入器件內部的非必要的物質，所述非必要的物質在器件內部可與器件內的電極或活性物質相互作用。典型的導電膏劑組分，除了可以是金屬薄片、顆粒、納米粒子、納米管、有機導體、或聚合物導體的導電材料本身之外，還可以是殘余水源或雜質源。例如，導電膏劑配方還可包括聚合物或有機粘合材料，諸如聚酯、聚氨酯、導電聚合物、聚噻吩、聚苯胺、或環氧樹脂，其可含有殘余水或其它雜質，或其一旦印刷在器件上就可吸引、吸收、或產生非必要的雜質。可以是油墨中的非必要的雜質的來源的其它材料包括表面活化劑和添加劑，包括離子、非離子和兩親劑，以及在顆粒表面上的或者分散在油墨或膏劑的非金屬組分中的雜質。
技術實現思路
本專利技術使用包含在內的吸收劑來消除或降低存在于導電膏劑或油墨配方內的或在沉積過程期間或封裝器件之前引入膏劑或印刷功能部件中的非必要的雜質的濃度。非必要的雜質也可以在器件工作期間形成或者通過從環境中進入的物質而引入到器件中。在本專利技術的一種構型中，吸收物質在沉積時暫時不起作用、具有降低的活性、或潛在地起作用。吸收材料，諸如那些消除、封存、或轉換H2O、CO2、H2、O2或其它非必要的物質的吸收材料可以直接包含入導電油墨或膏劑配方，以致于該些非必要的物質可自由這些油墨或膏劑所形成的電極中去除，或者這些非必要的物質可在器件或封裝包的相鄰部位中去除或具有降低的濃度。所述降低可在器件的制造或密封期間或之后立即發生，或者可在若干活化時延之后發生。按照持續時間，它們可用于消除器件中最初殘留的非必要的氣體或雜質，或者也可用于消除在其產品周期后期于器件中或附近出現的非必要的物質，諸如通過封裝材料進入或除氣作用、或在器件或封裝材料本身之內發生的反應而出現的非必要的物質。特別令人關注的是H2O、O2、CO2、H2或殘留溶劑吸收材料，其主要在利用油墨形成功能導電功能部件之后實現其作用，以致于所述吸收材料在那些非必要的物質不再是有意存在的時候才消除所述非必要的物質。例如，在用于有機發光器件或通過印刷或涂覆而制造的光生伏打或光電導器件的陰極的制造期間存在吸收材料，但其可在最初的制造步驟之后實現其作用。在本專利技術中，源自于導電膏劑的吸收劑并不是永久地飽和或通過暴露于過程環境中的H2O、O2或溶劑而消耗，諸如在來自溶劑型溶液的空氣中進行處理的時候。附圖說明圖1所示為電壓(V)和亮度(cd/m2)隨時間而變的視圖，其用于比較標準的銀陰極器件和銀硅烷陰極器件之間的性能，是在氮氣手套箱中于2mA/cm2的電流密度下進行測試。具體實施方式在本專利技術中，吸收物質直接包含于用作電子器件中的電極的導電膏劑或油墨配方中。術語“膏劑”和“油墨”在本說明書中交替使用以描述可流動的溶液。吸收劑可為活化的、可為不飽和的、或具有足夠的容量，以致于其可在空氣或加工環境暴露步驟之后起作用。該概念大體適用于其中會使用導電膏劑或油墨來形成電極的電子器件，并尤其適用于有機發光二極管(OLEDs)和光生伏打器件。使用工藝技術的目的為確保吸收材料可在沉積期間至少暫時不起作用、具有降低的活性、或潛在地起作用，以在電子器件被封裝和激活后提供改進的吸收作用。因此，吸收材料可在膏劑沉積和電子器件封裝之后活化是特別地有用。控制吸收材料的活化可通過使用許多技術來實現，例如用熱、用光、用電、通過控制非必要的物質到吸收材料的擴散的基質所作出的保護、或使用保護吸收劑的溶劑直到溶劑在稍后的諸如加熱或真空處理的工藝步驟中被去除(其中加熱或真空處理是在沒有諸如水、氧、氫的非必要的物質的環境中進行)。若干吸收劑也可在后面的步驟中重組，諸如硅膠或某些沸石，以致于吸收劑中的水或其它吸收的物質可以用熱或真空或其它手段餾出，以使吸收劑在稍后階段重新活化。在一個實施例中，用熱來活化并與水起反應的以硅烷為基的吸收添加劑顯示出改善的器件性能。在本專利技術的另一實施例中，在電極膏劑中包含的材料可將H2O、O2、CO2、H2或其它雜質轉換成良性物質，其不與器件組分起不利的反應。另一實施例包括的吸收材料可潛伏地起作用，或可在稍后的處理步驟中活化，以將非必要的雜質(諸如水)轉換成更不穩定的物質，例如，通過四乙基原硅酸鹽添加劑在高溫下的水解反應產生的低級醇，其比原始形態的非必要的物質更容易或更迅速地于干燥步驟中消除。這使到能夠較快地去除例如H2O，其可能要求高溫、長的停留時間或低的真空能級，才能有效地從有源器件材料中去除。對于基于水生的、親水性的或吸濕的器件材料(諸如：導電聚合物(PEDOT:PSSA)、電解質材料(諸如乙烯氧化物)、電介質(諸如聚乙烯基苯酚、聚甲基丙烯酸甲酯、溶膠凝膠、SiOx、氮化硅))的加工，H2O和相關雜質可以為限速步驟。因此，增加去除該些物質的容易度可改善加工處理能力，降低設備成本和/或達到理想的由于其它器件材料的時間/溫度限制而在實際上不能實現的低雜質量。例如，使用聚酯塑料襯底會將安全的加工溫度限制于200℃以下，而對于聚對苯二甲酸乙二醇酯而言，更典型的為170℃以下。根據本專利技術的陰極膏劑最好包括至少一種空氣穩定的高功函數的金屬、至少一種聚合物粘合劑、至少一種硅氧烷有機/無機水分吸收劑、至少一種有機溶劑、以及至少一種表面活化劑。用于陰極的合適的高功函數金屬的例子包括銀、金、鋁、碳(黑色、顆粒、納米管、富勒烯、石墨、石墨烯)、鎢、銅、鉻、鎳、以及鉬。除了前面所述，聚合物粘合劑材料的例子包括熱固性和熱塑性塑料、纖維素衍生聚合物、聚酯共聚物、乙烯、甲基丙烯酸酯、硅酮，和硅氧烷。在某些情況下，氟化和部分氟化的聚合物對于降低親水性和滲水性以及使反應性較低可能較理想。合適的有機溶劑可與工藝要求相匹配，并可從多種溶劑中選擇。所述溶劑的例子為卡必醇醋酸酯、乙酸乙酯、丁基卡必醇、二甘醇丁醚醋酸酯、萜烯、高級醇、二價酸酯和內酯。許多表面活化劑也適用，包括離子和非離子表面活化劑、兩親性材料、不飽和脂肪酸、油酸、烷基化羧酸、乙氧基丙氧基共聚物(ethoxypropy本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.06.01 US 61/183,003;2009.06.01 US 61/183,0131.一種包括作用區的電子器件，其中的改進包括使用導電電極膏劑構成的電極，所述電極膏劑包括：導電金屬、吸收劑材料和粘合材料，其中所述吸收劑材料是烷氧基硅烷吸收添加劑；以及其特征在于：在所述電極膏劑沉積時，所述吸收劑材料暫時不起作用、具有降低的活性、或潛在地起作用，并且其特征在于：在電極中所述吸收劑材料的濃度在電極與所述電子器件的作用區的界面和電極的對邊之間變化。2.根據權利要求1所述的電子器件，其特征在于：所述吸收劑材料的濃度在電極與所述電子器件的作用區的界面處較低，而在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·D·麥克肯齊，陳建平，
申請(專利權)人：住友化學株式會社，
類型：發明
國別省市：