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WO 2014/053574
PCT/EP2013/070593
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Electrode transparente et procédé de fabrication associé.
La présente invention concerne une électrode transparente
conductrice ainsi que son procédé de fabrication, dans le domaine
général de l'électronique organique.
Les électrodes transparentes conductrices présentant à la fois une
transmittance et des propriétés de conductivité électrique élevées font
actuellement l'objet de développements considérables dans le domaine
des équipements électroniques, ce type d'électrodes étant de plus en
plus utilisé pour des dispositifs tels que les cellules photovoltaïques, les
écrans à cristaux liquides, les diodes électroluminescentes organiques
(OLED) ou les diodes électroluminescentes polymériques (PLED), ainsi
que les écrans tactiles.
Afin d'obtenir des électrodes transparentes conductrices ayant
une transmittance et des propriétés de conductivité électrique élevées, il
est connu d'avoir une électrode transparente conductrice multicouche
comportant dans un premier temps une couche substrat sur laquelle
sont déposés une couche d'adhésion, un réseau percolant de
nanofilaments métalliques et une couche d'encapsulation en polymère
conducteur comme par exemple un mélange poly(3,4-
éthylènedioxythiophène) (PEDOT) et poly(styrène sulfonate) de sodium
(PSS), formant ce que l'on appel le PEDOT:PSS.
La demande US2009/129004 propose une électrode transparente
multicouche permettant d'atteindre toutes les propriétés recherchées,
notamment en transmittance et en résistivité de surface. Néanmoins,
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une telle électrode comporte une architecture complexe, avec un
substrat, une couche d'adhésion, une couche constituée de
nanofilaments métalliques, une couche d'homogénéisation électrique
comportant des nanotubes de carbone et un polymère conducteur. Cette
addition de couches entraîne un coût important pour le procédé. De
plus, la nécessité d'utiliser une couche d'adhésion entraîne une perte de
transmission optique. Enfin, la couche d'homogénéisation est à base de
nanotubes de carbone, qui posent des problèmes de dispersion.
Il est donc désirable de développer une électrode transparente
conductrice comportant un minimum de couches, et ne comportant pas
de nanotubes de carbone.
Un des buts de l'invention est donc de remédier au moins
partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer une
électrode transparente conductrice multicouche ayant une
transmittance et des propriétés de conductivité électrique élevées, ainsi
que son procédé de fabrication.
La présente invention concerne donc une électrode transparente
conductrice multicouche, comportant :
- une couche substrat,
- une couche conductrice comprenant :
o au moins un polymère conducteur polythiophène
éventuellement substitué, et
o un réseau percolant de nanofilaments métalliques,
la couche conductrice étant en contact direct avec la couche substrat et
la couche conductrice comportant également au moins un polymère
adhésif ou copolymère adhésif hydrophile.
L'électrode transparente conductrice multicouche selon
l'invention répond aux exigences et propriétés suivantes :
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- une résistance électrique de surface R, inférieure à 100 S/E,
- une transmittance moyenne Tmoy dans le spectre du visible,
supérieure ou égale à 75%,
- une adhésion au substrat directe, et
- une absence de défauts optiques.
Selon un aspect de l'invention, la couche conductrice comporte
également au moins un polymère additionnel.
Selon un autre aspect de l'invention, le polymère additionnel est
du polyvinylpyrrolidone.
Selon un autre aspect de l'invention, l'électrode transparente
conductrice multicouche présente une transmittance moyenne sur le
spectre visible supérieure ou égale à 75 %.
Selon un autre aspect de l'invention, l'électrode transparente
conductrice multicouche présente une résistance de surface inférieure à
100 S/ii.
Selon un autre aspect de l'invention, le substrat est choisi parmi,
le verre et les polymères flexibles transparents.
Selon un autre aspect de l'invention, les nanofilaments
métalliques sont des nanofilaments de métaux nobles.
Selon un autre aspect de l'invention, les nanofilaments
métalliques sont des nanofilaments de métaux non nobles.
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Selon un autre aspect de l'invention, le polymère adhésif ou
copolymère adhésif est choisit parmi les polymères polyacétate de
vinyle ou copolymères d'acrylonytrile - acrylique ester.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une
électrode transparente conductrice multicouche, comportant les étapes
suivantes :
- une étape de réalisation et d'application d'une couche
conductrice directement sur une couche substrat, ladite couche
conductrice comportant :
o au moins un polymère conducteur polythiophène
éventuellement substitué,
o un réseau percolant de nanofilaments métalliques, et
o au moins un polymère adhésif ou copolymère adhésif
hydrophobe,
- une étape de réticulation de la couche conductrice.
Selon un aspect du procédé selon l'invention, l'étape de réalisation
et d'application d'une couche conductrice directement sur la couche
substrat comporte les sous-étapes suivantes :
- une sous-étape de réalisation d'une composition formant la
couche conductrice comportant :
o une dispersion ou suspension d'au moins un polymère
conducteur polythiophène éventuellement substitué,
o au moins un polymère adhésif ou copolymère adhésif
hydrophobe,
- une sous-étape d'ajout d'une suspension de nanofilaments
métalliques à la composition formant la couche conductrice, et
- une sous-étape d'application du mélange directement sur la
couche substrat.
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Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, l'étape de
réalisation et d'application d'une couche conductrice directement sur la
couche substrat comporte les sous-étapes suivantes :
5 - une
sous-étape de réalisation d'une composition formant la
couche conductrice comportant :
o une dispersion ou suspension d'au moins un polymère
conducteur polythiophène éventuellement substitué,
o au moins un polymère adhésif ou copolymère adhésif
hydrophobe,
- une sous-étape d'application d'une suspension de
nanofilaments métalliques directement sur la couche substrat
de sorte à former un réseau percolant de nanofilaments
métalliques,
- une sous-étape d'application de la composition formant la
couche conductrice sur le réseau percolant de nanofilaments
métalliques.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, la composition
formant la couche conductrice comporte en outre au moins un polymère
additionnel.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, le polymère
additionnel est du polyvinylpyrrolidone.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, le substrat de
la couche substrat est choisi parmi, le verre et les polymères flexibles
transparents.
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Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, les
nanofilaments métalliques sont des nanofilaments de métaux nobles.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, les
nanofilaments métalliques sont des nanofilaments de métaux nobles.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, le polymère
adhésif ou copolymère adhésif est choisit parmi les polymères
polyacétate de vinyle ou copolymères d'acrylonytrile - acrylique ester.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront
plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre
d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi
lesquels :
- la figure 1 montre une représentation schématique en coupe
des différentes couches de l'électrode transparente conductrice
multicouche,
- la figure 2 montre un organigramme des différentes étapes du
procédé de fabrication selon l'invention.
La présente invention concerne une électrode transparente
conductrice multicouche, illustrée sur la figure 1. Ce type d'électrode
ayant de préférence une épaisseur comprise entre 0.05um et 20pm.
Ladite électrode transparente conductrice multicouche comporte :
- une couche substrat 1, et
- une couche conductrice 2 en contact direct avec la couche
substrat 1.
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Afin de préserver le caractère transparent de l'électrode, la couche
substrat 1 doit être transparente. Elle peut être flexible ou rigide et
avantageusement choisi parmi le verre dans le cas où il doit être rigide,
ou alors choisi parmi les polymères flexibles transparents tels que le
polyéthylène téréphtalate (PET), le polyéthylène naphtalate (PEN), le
polyéthersulfone (PES), le polycarbonate (PC), le polysulfone (PSU), les
résines phénoliques, les résines époxys, les résines polyesters, les
résines polyimides, les résines polyétheresters, les résines
polyétheramides, le polyvinyl(acétate), le nitrate de cellulose, l'acétate de
cellulose, le polystyrène, les polyoléfines, le polyamide, les
polyuréthanes aliphatiques, le polyacrylonitrile, le
polytétrafluoroéthylène (PTFS), le polyméthylméthacrylate (PMMA), le
polyarylate, les polyétherimides, les polyéthers cétones (PEK), les
polyéthers éthers cétones (PEEK) et le polyfluorure de vinylidène (PVDF),
les polymères flexibles les plus préférés étant le polyéthylène
téréphtalate (PET), le polyéthylène naphtalate (PEN) et le
polyéthersuifone (PES).
La couche conductrice 2 comporte :
(a) au moins un polymère conducteur polythiophène
éventuellement substitué,
(b) au moins un polymère adhésif ou copolymère adhésif,
(c) un réseau percolant de nanofilaments métalliques 3.
La couche conductrice 2 peut également comporter :
(d) au moins un polymère additionnel.
Le polymère conducteur (a) est un polythiophène, ce dernier étant
un des polymères les plus stables thermiquement et électroniquement.
Un polymère conducteur préféré est le poly(3,4-
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éthylènedioxythiophène)-poly(styrènesulfonate) (PEDOT: PSS), ce dernier
étant stable à la lumière et à la chaleur, facile à disperser dans l'eau, et
ne présentant pas d'inconvénients environnementaux.
Le polymère adhésif ou copolymère adhésif (b) est
préférentiellement un composé hydrophobe et peut être choisi parmi les
polymères polyacétate de vinyle ou copolymères d'acrylonytrile -
acrylique ester. Le polymère adhésif ou copolymère adhésif (b) permet
notamment une meilleur adhésion entre le réseau percolant de
nanofilaments métalliques 3 et polymère conducteur (a).
Le réseau percolant de nanofilaments métalliques 3 est
préférentiellement composé de nanofilaments d'un métal noble tel que
l'argent, l'or ou encore le platine. Le réseau percolant de nanofilaments
métalliques 3 peut également être composé de nanofilaments d'un métal
non noble tel que le cuivre.
Le réseau percolant de nanofilaments métalliques 3 peut être
constitué d'une ou de plusieurs couches de nanofilaments métalliques 3
superposées formant ainsi un réseau percolant conducteur et avoir une
densité de nanofilaments métalliques 3 comprise entre 0.01pg/cm2 et
lmg/cm2.
Le polymère additionnel (d) est choisi parmi les alcools
polyvinyliques (PVOH), les pyrrolidones polyvinyliques (PVP), les
polyéthylènes glycols ou encore les éthers et esters de cellulose ou
autres polysaccarides. Ce polymère additionnel (d) est un viscosifiant et
aide à la formation d'un film de bonne qualité lors de l'application de la
couche conductrice 2 sur la couche substrat 1.
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La couche conductrice 2 peut comprendre chacun des
constituants (a), (b), (c) et (d) dans les proportions en poids (pour un
total de 100% en poids) suivantes:
(a) de 10 à 65% en poids d'au moins un polymère conducteur
polythiophène éventuellement substitué,
(b) de 20 à 85% en poids d'au moins un polymère adhésif ou
copolymère adhésif,
(c) de 5 à 40% en poids de nanofilaments métalliques 3,
(d) et de 0 à 15% en poids d'au moins un polymère additionnel.
L'électrode transparente conductrice multicouche selon
l'invention comporte ainsi :
- une résistance électrique de surface R, inférieure à 100 S/E,
- une transmittance moyenne T, dans le spectre du visible,
supérieure ou égale à 75%,
- une adhésion au substrat directe, et
- une absence de défauts optiques.
La présente invention concerne également un procédé de
fabrication d'une électrode transparente conductrice multicouche,
comportant les étapes suivantes :
Les étapes du procédé de fabrication sont illustrées sur
l'organigramme de la figure 2.
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i)
réalisation d'une couche conductrice 2 sur une couche
substrat 1.
5 Lors de
cette étape i, est réalisée une couche conductrice 2 sur
une couche substrat 1.
Afin de préserver le caractère transparent de l'électrode, la couche
substrat 1 doit être transparente. Le substrat peut être flexible ou rigide
10 et
avantageusement choisi parmi le verre dans le cas où il doit être
rigide, ou alors choisi parmi les polymères flexibles transparents tels
que le polyéthylène téréphtalate (PET), le polyéthylène naphtalate (PEN),
le polyéthersulfone (PES), le polycarbonate (PC), le polysulfone (PSU), les
résines phénoliques, les résines époxys, les résines polyesters, les
résines polyimides, les résines polyétheresters, les résines
polyétheramides, le polyvinyl(acétate), le nitrate de cellulose, l'acétate de
cellulose, le polystyrène, les polyoléfines, le polyamide, les
polyuréthanes aliphatiques, le polyacrylonitrile, le
polytétrafluoroéthylène (PTFS), le polyméthylméthacrylate (PMMA), le
polyarylate, les polyétherimides, les polyéthers cétones (PEK), les
polyéthers éthers cétones (PEEK) et le polyfluorure de vinylidène (PVDF),
les polymères flexibles les plus préférés étant le polyéthylène
téréphtalate (PET), le polyéthylène naphtalate (PEN) et le
polyéthersuifone (PES).
La couche conductrice 2 comporte :
(a) au moins un polymère conducteur polythiophène
éventuellement substitué,
(b) au moins un polymère adhésif ou copolymère adhésif
hydrophobe,
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(c) un réseau percolant de nanofilaments métalliques 3.
La couche conductrice 2 peut également comporter :
(d) au moins une dissolution de polymère.
Le polymère conducteur (a) est un polythiophène, ce dernier étant
un des polymères les plus stables thermiquement et électroniquement.
Un polymère conducteur préféré est le
poly(3,4-
éthylènedioxythiophène)-poly(styrènesulfonate) (PEDOT: PSS), ce dernier
étant stable à la lumière et à la chaleur, facile à disperser dans l'eau, et
ne présentant pas d'inconvénients environnementaux.
Le polymère adhésif ou copolymère adhésif (b) est un composé
hydrophobe et est choisit parmi les polymères polyacétate de vinyle ou
copolymères d'acrylonytrile - acrylique ester. Le polymère adhésif ou
copolymère adhésif (b) permet notamment une meilleur adhésion entre
le réseau percolant de nanofilaments métalliques 3 et polymère
conducteur (a).
Du fait que le polymère adhésif ou copolymère adhésif (b) est un
composé hydrophobe, il forme une suspension au sein du solvant et cela
permet une meilleur dispersion de ce dernier au sein de la solution.
Le polymère additionnel (d) est choisi parmi les alcools
polyvinyliques (PVOH), les pyrrolidones polyvinyliques (PVP), les
polyéthylènes glycols ou encore les éthers et esters de cellulose ou
autres polysaccarides.
Une première sous-étape 101 de l'étape i) de réalisation de la
couche conductrice 2 est donc la réalisation d'une composition formant
la couche conductrice 2. Pour cela les composants (a), (b) et
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éventuellement (d) sont mélangés entre eux afin de former ladite
composition.
Pour cela, le polymère conducteur (a) peut se présenter sous la
forme d'une dispersion ou d'une suspension dans l'eau et/ou dans un
solvant, ledit solvant étant de préférence un solvant organique polaire
choisi parmi le diméthylsulfoxyde (DMSO), le N-méthy1-2-pyrrolidone
(NMP), l'éthylène glycol, le tétrahydrofuranne (THF), le diméthylacétate
(DMAc), le diméthylformamide (DMF), le polymère conducteur (b) étant
de préférence en dispersion ou en suspension dans de l'eau, du
diméthylsulfoxyde (DMSO) ou de l'éthylène glycol.
Le polymère additionnel (d) peut quant à lui se présenter sous la
forme d'une dispersion ou d'une suspension dans l'eau et/ou dans un
solvant, ledit solvant étant de préférence un solvant organique choisi
parmi le diméthylsulfoxyde (DMSO), le N-méthy1-2-pyrrolidone (NMP),
l'éthylène glycol, le tétrahydrofuranne (THF), le diméthylacétate (DMAc)
ou le diméthylformamide (DMF).
La réalisation de la composition formant la couche conductrice
peut comporter des étapes successives de mélanges et d'agitation, par
exemple au moyen d'agitateur magnétique comme illustré dans les
exemples de composition des exemples A à D décrits plus bas dans la
partie expérimentale.
Selon un premier mode de réalisation du procédé de fabrication
selon l'invention, les nanofilaments métalliques 3 sous forme de
suspension sont ajoutés directement, lors d'une sous-étape 103 à la
composition formant la couche conductrice 2. Ces nanofilaments
métalliques 3, par exemple constitués de métaux nobles, comme
l'argent, l'or ou encore le platine, sont préférentiellement en solution
dans de l'isopropanol (IPA).
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La composition formant la couche conductrice 2 est ensuite
déposée lors d'une sous-étape 105 sur la couche de substrat 1, selon
n'importe quelle méthode connue de l'homme de l'art, les techniques les
plus utilisées étant le spray coating (recouvrement par pulvérisation) , le
dépôt au jet d'encre, le dépôt au trempé, le dépôt au tire-film, le dépôt
au spin-coater (tournette de dépôt), le dépôt par imprégnation, le dépôt
au slot-die (fente d'enduction), le dépôt à la racle, ou la flexogravure, et
ce de manière à obtenir un film comportant un réseau percolant de
nanofilaments métalliques 3.
Selon un second mode de réalisation du procédé de fabrication
selon l'invention, les nanofilaments métalliques 3 sont déposés au
préalable, lors d'une sous-étape 107, directement sur la couche substrat
1 afin de former un réseau percolant de nanofilaments métalliques 3.
Pour cela, une suspension de nanofilaments métalliques 3 est
appliquée directement sur la couche substrat 1.
Afin de former la suspension de nanofilaments métalliques 3,
lesdits nanofilaments métalliques 3 sont préalablement dispersés dans
un solvant organique facilement évaporable (par exemple l'éthanol) ou
encore dispersés dans un milieu aqueux en présence d'un tensioactif (de
préférence un conducteur ionique). C'est cette suspension de
nanofilaments métalliques 3 dans un solvant, par exemple l'isopropanol
(IPA), qui est appliquée sur la couche de substrat 1.
Les nanofilaments métalliques 3 peuvent être constitués de
métaux nobles, comme par exemple l'argent, l'or ou encore le platine.
Les nanofilaments métalliques 3 peuvent également être constitués de
métaux non nobles, comme par exemple le cuivre.
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La suspension de nanofilaments métalliques 3 peut être déposée
sur la couche substrat 1, selon n'importe quelle méthode connue de
l'homme de l'art, les techniques les plus utilisées étant le spray coating,
le dépôt au jet d'encre, le dépôt au trempé, le dépôt au tire-film, le dépôt
au spin-coater, le dépôt par imprégnation, le dépôt au slot-die, le dépôt
à la racle, ou la flexogravure.
La qualité de la dispersion des nanofilaments métalliques 3 dans
la suspension conditionne la qualité du réseau percolant formé après
évaporation. Par exemple, la concentration de la dispersion peut être
entre 0.01wt% et lOwt%, de préférence entre 0.1wt% et 2wt%, dans le cas
d'un réseau percolant effectué en un seul passage.
La qualité du réseau percolant formé est également définie par la
densité de nanofilaments métalliques 3 présents dans le réseau
percolant, cette densité étant comprise entre 0.01pg/cm2 et lmg/cm2,
de préférence entre 0.01pg/cm2 et 10pg/cm2.
Le réseau percolant de nanofilaments métalliques 3 final peut être
constitué de plusieurs couches de nanofilaments métalliques 3
superposées. Pour cela, il suffit de répéter les étapes de dépôt autant de
fois que l'on désire obtenir de couches de nanofilaments métalliques 3.
Par exemple, le réseau percolant de nanofilaments métalliques 3 peut
comporter de 1 à 800 couches superposées, de préférence moins de 100
couches, avec une dispersion de nanofilaments métalliques 3 à 0.1wt%.
Suite à la sous-étape 107 de dépôt du réseau percolant de
nanofilaments métalliques 3 sur la couche substrat 1, la composition
formant la couche conductrice 2 est appliquée sur le réseau percolant
de nanofilaments métalliques 3, lors d'une sous-étape 109, selon
n'importe quelle méthode connue de l'homme de l'art, les techniques les
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plus utilisées étant le spray coating, le dépôt au jet d'encre, le dépôt au
trempé, le dépôt au tire-film, le dépôt au spin-coater, le dépôt par
imprégnation, le dépôt au slot-die, le dépôt à la racle, ou la flexogravure,
et ce de manière à obtenir un film dont l'épaisseur peut être comprises
5 entre 50 nm et 15 um et comportant un réseau percolant de
nanofilaments métalliques 3.
Par la suite est réalisé une sous étape 111 de séchage afin
d'évaporer les différents solvants de la couche conductrice 2. Cette
10 étape 111 de séchage peut être réalisée à une température comprise
entre 20 et 50 C sous air pendant 1 à 45 minutes.
ii) Réticulation de la couche conductrice 2.
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Lors de cette étape ii, une réticulation de la couche conductrice 2
est par exemple réalisée par vulcanisation à une température de 150 c
pendant une durée de 5 minutes.
La couche conductrice 2 peut comprendre chacun des
constituants (a), (b), (c) et (d) dans les proportions en poids (pour un
total de 100% en poids) suivantes:
(e) de 10 à 65% en poids d'au moins un polymère conducteur
polythiophène éventuellement substitué,
(f) de 20 à 85% en poids d'au moins un polymère adhésif ou
copolymère adhésif,
(g) de 5 à 40% en poids de nanofilaments métalliques 3, et
(h) de 0 à 15% en poids d'au moins une dissolution de polymère
additionnel.
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Les résultats expérimentaux suivants, montrent des valeurs
obtenues par une électrode transparente conductrice multicouche selon
l'invention, pour des paramètres essentiels tels que la transmittance à la
longueur d'onde de 550nm T550, la transmittance moyenne Tmoy, la
résistance électrique de surface R, l'adhésion de la couche conductrice 2
à la couche substrat 1 ainsi que la présence ou non de défauts optiques.
Ces résultats sont mis en relation avec des valeurs obtenues pour
des électrodes transparentes conductrices multicouche issues d'un
contre exemple selon l'art antérieur détaillé plus loin.
1) Méthodologie des mesures:
Mesure de la transmittance totale.
La transmittance totale, c'est-à-dire l'intensité lumineuse
traversant le film sur le spectre du visible, est mesurée sur des
éprouvettes 50 x 50 mm à l'aide d'un spectrophotomètre Perkin Elmer
Lambda 35 0 muni d'une sphère d'intégration sur un spectre UV-visible
[300 nm - 900 nml.
Deux valeurs de transmittance sont relevées:
- la valeur de transmittance à 550 nm T550, et
- la
valeur moyenne de transmittance Tmoy sur tout le spectre
du visible, cette valeur correspondant à la valeur moyenne des
transmittances sur le spectre du visible. Cette valeur est mesurée tous
les 10 nm.
Mesure de la résistance électrique de surface.
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La résistance électrique de surface (en S/E) peut être définie par
la formule suivante:
R= P ¨
e e
e : épaisseur de la couche conductrice (en cm),
6 : conductivité de la couche (en S/cm) (G = 1/p),
p : résistivité de la couche (en cm).
La résistance électrique de surface est mesurée sur des
éprouvettes 20 x 20 mm à l'aide d'un ohmètre Keithley 2400
SourceMeter 0 et des deux pointes pour faires les mesures. Des contacts
en or sont préalablement déposés sur l'électrode par CVD, afin de
faciliter les mesures.
Evaluation de présence de défauts.
L'évaluation de la présence de défauts dans l'électrode
transparente est réalisée sur des éprouvettes 50x50 mm à l'aide d'un
microscope optique Olympus BX51 0 au grossissement (x100, x200,
x400). Chaque éprouvette est observée au microscope aux différents
grossissements dans son intégralité. Toutes les éprouvettes ne
présentant pas de défauts supérieurs à 5 um sont considérées comme
valides.
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Evaluation de l'adhésion de l'électrode au substrat.
L'évaluation de l'adhésion de l'électrode au substrat est réalisée
sur des éprouvettes 50x50 mm grâce à un test d'adhésion ASTMD3359
0. Le principe de ce test consiste à effectuer un quadrillage en réalisant
des incisions parallèles et perpendiculaires dans le revêtement à l'aide
d'un peigne de quadrillage à molette. Les incisions doivent pénétrer
jusqu'au substrat. Puis, on applique sur le quadrillage du ruban adhésif
sensible à la pression. Le ruban est alors retiré rapidement. Toutes les
éprouvettes ne présentant par d'arrachement sont considérées comme
valides.
2) Composition des exemples :
Légendes :
DMSO Diméthylsulfoxyde
PEDOT : PSS poly(3,4-éthylènedioxythiophène)-poly(styrènesulfonate)
Emultex 378 0 Polyacétate de vinyle
Revacryl 272 0 Copolymère d'acrylonitrile - acrylique ester
Synthomer 5130 0 Copolymère acrylonitrile - butadiène
PVP Polyvinylpyrrolidone
IPA Isopropanol
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PCT/EP2013/070593
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Exemple A:
0.8 g d'une dispersion de nanofilaments d'argent à une
concentration de 0.19% en poids dans l'isopropanol (IPA) sont déposés à
la racle sur un substrat en verre pour former un réseau percolant de
nanofilaments d'argent.
g de DMSO sont ajoutés à 5g de PEDOT : PSS Clevios PH1000 e
10 à 1.2% d'extrait sec. Le mélange est agité à l'aide d'un agitateur
magnétique à 600 rpm. Après 10 minutes agitation, 0.6g d'Emultex 378
0 (extrait sec 45%, Tg = 40 C) sont ajoutés à la solution et agités
pendant 30 minutes.
Le mélange obtenu est alors déposé à l'aide d'une racle sur le
réseau percolant de nanofilaments d'argent. Ce dernier est vulcanisé à
150 C pendant une durée de 5 minutes.
Exemple B:
0.8 g d'une dispersion de nanofilaments d'argent à une
concentration de 0.19% en poids dans l'IPA sont déposés à la racle sur
un substrat souple (PET, PEN) pour former un réseau percolant de
nanofilaments d'argent.
10 g de DMSO sont ajoutés à 30 mg de PVP (dilué à 20% dans de
l'eau déionizée) puis agités 10 minutes à l'aide d'un agitateur
magnétique à 600 rpm. 5g de PEDOT : PSS Clevios PH1000 0 à 1.2%
d'extrait sec sont ensuite additionnés au mélange précédent. Après 10
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minutes agitation supplémentaire, 0.6g de Revacryl 272 0 (extrait sec
45%, Tg = -30 C) sont ajoutés à la solution et agités pendant 30 minutes.
Le mélange obtenu est alors déposé à l'aide d'une racle sur le
5 réseau percolant de nanofilaments d'argent. Ce dernier est vulcanisé à
150 C pendant une durée de 5 minutes.
Exemple C:
10 20 g de DMSO sont ajoutés à 20 mg de PVP (dilué à 20% dans de
l'eau déionizée) puis agités 10 minutes à l'aide d'un agitateur
magnétique à 600 rpm. 5 g de PEDOT : PSS Clevios PH1000 0 à 1.2%
d'extrait sec sont ensuite additionnés au mélange précédent. Après 10
minutes agitation supplémentaire, 0.6 g d'Emultex 378 0 (extrait sec
15 45%, Tg = 40 C) et 4 g d'une dispersion de nanofilaments d'argent à une
concentration de 2.48% en poids dans IPA sont ajoutés à la solution et
agités pendant 30 minutes.
Le mélange obtenu est alors déposé à l'aide d'une racle sur un
substrat en verre. Le dépôt est ensuite vulcanisé à 150 C pendant une
20 durée de 5 minutes.
Exemple D:
0.6 g d'une dispersion de nanofilaments d'argent à une
concentration de 0.19% en poids dans IPA sont déposés à la racle sur un
substrat en verre pour former un réseau percolant de nanofilaments
d'argent.
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g de DMSO sont ajoutés à 30 mg de PVP (dilué à 20% dans de
l'eau déionizée) puis agités 10 minutes à l'aide d'un agitateur
magnétique à 600 rpm. 5g de PEDOT : PSS Clevios PH1000 0 à 1.2%
d'extrait sec sont ensuite additionnés au mélange précédent. Après 10
5 minutes agitation supplémentaire, 0.6g de Revacryl 272 0 (extrait sec
45%, Tg = -30 C) sont ajoutés à la solution et agités pendant 30 minutes.
Le mélange obtenu est alors déposé à l'aide d'une racle sur le
réseau percolant de nanofilaments d'argent. Ce dernier est vulcanisé à
10 150 C pendant une durée de 5 minutes.
Contre-exemple selon l'art antérieur:
2 g de caoutchouc nitrile (NBR) Synthomer 5130 0 auto-réticulant
et préalablement dilué à 15% avec de l'eau distillée, sont déposés sur un
substrat souple (PET, PEN) à l'aide d'un spin coater suivant les
paramètres suivants : accélération 200 rpm/s, vitesse 2000 rpm pendant
100s. Le film de latex est ensuite vulcanisé à 150 C pendant 5 minutes
dans une étuve.
2 g de dispersion de nanofilaments d'argent à une concentration
de 0.16% en poids dans l'éthanol sont ensuite déposés sur la couche de
latex vulcanisé par spin coating (accélération 500 rpm.s, vitesse : 5000
rpm, temps : 100s). Cette opération est répétée 6 fois (6 couches de
nanofilaments d'argent) pour former un réseau percolant de
nanofilaments d'agent.
8.5 mg de nanotubes de carbone MWNTs Graphistrenght C100
sont dispersés dans 14.17 g d'une dispersion de PEDOT : PSS Clevios
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PH1000 et dans 17 g de DMSO, à l'aide d'un mélangeur à haut
cisaillement (Silverson L5M C)) à une vitesse de 800 tour/minute
pendant 2 heures.
Dans 3.76 g de Synthomer 0 en suspension aqueuse, 31.1 g de la
dispersion de nanotubes de carbone précédemment préparée sont
ajoutés. Le mélange est ensuite agité à l'aide d'un agitateur magnétique
pendant 30 minutes.
Le mélange obtenu est ensuite filtré à l'aide d'une grille en inox (0
= 50 um), ceci afin d'éliminer les poussières et les gros agrégats de
nanotubes de carbone mal dispersés.
Le mélange est ensuite appliqué sur le réseau percolant de
nanofilaments d'argent à l'aide d'un spin coater (accélération 500
rpm.s, vitesse : 5000 rpm, temps : 100s). Ce dernier est vulcanisé à
150 C pendant 5 minutes.
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Résultats :
Exemple Exemple Exemple Exemple
Contre-
A B C D
exemple
Transmittance
à 82.6 83.2 81.8 88.5 82.1
550 nm (%)
Transmittance
81.3 82.0 80.0 86 80.2
moyenne (%)
Résistance de
12 16 22 30 38
surface (Wo)
Adhésion au
Validé Validé Validé Validé Validé
substrat
Absence de
défauts Validé Validé Validé Validé Non
validé
optiques
La présence d'un polymère adhésif ou copolymère adhésif (b)
directement dans la couche conductrice 2 permet un contact direct et
une adhésion directe de cette dernière sur la couche substrat 1 sans
qu'il soit nécessaire d'appliquer au préalable une couche d'adhésion
supplémentaire sur ladite couche substrat 1. Cela permet alors une
transmittance élevée. De plus la composition de le couche conductrice 2
permet une résistance de surface faible et ce sans présence d'éléments
dopant la conductivité comme par exemple des nanotubes de
carbone utilisés dans l'art antérieur.
Cette électrode transparente conductrice multicouche, présente
ainsi une transmittance élevée, une résistance électrique de surface
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faible et ce pour un coût réduit car de composition plus simple et
nécessitant moins d'étapes de fabrication.
