CN100377380C - 供沉积在基材上的材料配方和方法 - Google Patents

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Abstract

一种将材料沉积在基材上的材料配方，该配方包含溶于一种溶剂体系中的待沉积在基材上的材料，其中溶剂体系包含一种沸点较高、对于待沉积材料具有较低溶解度的第一溶剂组分和一种沸点较低、对于待沉积材料具有较高溶解度的第二溶剂组分。

Description

供沉积在基材上的材料配方和方法
本发明涉及将材料沉积在基材上的材料配方，涉及通过喷墨沉积技术将材料沉积在基材上的方法，以及涉及通过这种沉积方法制造发光器件的方法。
如图1所示，发光器件通常包括一层夹在阴极2和阳极1之间的场致发光聚合物3，以使载流子可在两电极与场致发光聚合物之间移动。这种发光器件通常是通过将一层场致发光聚合物3沉积在涂有阳极层1(如一层铟-锡氧化物(ITO))的玻璃基材5上，以及将阴极层2(如钙层)沉积在场致发光聚合物3上而制成的。该器件还可包括其它层，如配置在阳极1与场致发光聚合物层3之间的空穴输送层4(如EP0686662中所述的一层掺杂的聚乙烯二氧噻酚)和配置在阴极与场致发光层之间的电子输送层(图1所示的装置中未展示)。
可采用喷墨技术来沉积场致发光聚合物层。这种技术已在EP0880303A1中有说明，该文件内容已列入本文供参考。这种技术基本上包括使场致发光聚合物通过喷嘴及随后的溶剂蒸发而达到控制场致发光聚合物溶液液滴的沉积。该技术特别适用于场致发光聚合物构图层的沉积。例如，在某些用途方面可能要求有二层包含有序的象素列阵的场致发光聚合物层，其中每一象素是由场致发光聚合物溶液的单个液滴沉积所产生的。在这种情况下理想的是在溶剂蒸发后留下的微点中聚合物是均匀分布的。
通常，将场致发光聚合物在溶剂(如偏四甲苯)中的溶液用于此技术中。然而，已经注意到这种常规溶剂会产生下列问题：在沉积溶液的液滴干燥后，大部分场致发光聚合物沉积在微点的周围而形成环形，而微点的中心部分只有很薄的聚合物膜。这就会导致器件效率低下。
本发明的目的是提供一种配方，采用这种配方，通过控制液滴沉积技术可在基材上沉积成所需厚度分布的薄膜。
根据本发明的第一方面，提供了一种将材料沉积在基材上的材料配方，该配方包含溶于一种溶剂体系中的待沉积在基材上的材料，其中溶剂体系包含一种沸点较高、对于待沉积材料具有较低溶解度的第一溶剂组分和一种沸点较低、对于待沉积材料具有较高溶解度的第二溶剂组分。
关于每种溶剂组分对材料的溶解度是指该材料在每种溶剂组分中的溶解度。
喷墨技术通常要求配方的粘度至多约20厘泊。通常，供喷墨技术的配方的粘度为约10厘泊。
第一溶剂组分可包含一种或多种沸点较高、对于待沉积材料具有较低溶解度(相对于第二溶剂组分)的溶剂，第二溶剂组分同样也可包含一种或多种沸点较低、对于待沉积材料具有较高溶解度(相对于第一溶剂组分)的溶剂。
在一个实施方案中，第二溶剂组分的沸点范围为100-200℃，而第一溶剂组分的沸点范围为130-300℃。第一溶剂组分与第二溶剂组分间的沸点差优选为30-250℃，更优选为70-150℃。待沉积材料在第一溶剂组分中的溶解度优选达0.5重量/体积百分比，更优选范围为0.03-0.3重量/体积百分比，待沉积材料在第二溶剂组分中的溶解度优选高于0.5重量/体积百分比，更优选高于1.5重量/体积百分比。
第一溶剂组分的比例的选择最好是：一旦除去第二溶剂组分后，留下的材料在第一溶剂组分中溶液的浓度会基本上达到饱和或过饱和。在一个实施方案中，第一溶剂组分的比例范围为10-60体积％，更优选为20-50体积％。
在一个实施方案中，第二溶剂组分的比例范围为40-90体积％，优选为50-80体积％。
根据本发明的另一个方面，提供了一种使材料沉积在基材上的方法，读方法包括根据喷墨技术使材料溶液通过喷嘴而将一滴或多滴材料溶液沉积在基材上，并使每一沉积的液滴干燥，其中材料溶液包含如上所述的配方。
溶剂体系的选择要使溶液中材料在液滴干燥的较早阶段开始沉析，即要在大部分溶剂仍保持未蒸发时发生沉析。
溶剂体系的选择要使基材上已干燥的材料微点的厚度变化小于最大厚度的80％，优选小于50％，而更优选小于30％。最优选的厚度变化小于15％。
在一个实施方案中，溶剂体系的选择要使配方中待沉积的材料的含量为0.5重量/体积百分比，干燥的聚合物微点中心厚度(即被较厚的环(如果存在的话)包围的区域)为60-140纳米，优选约70-100纳米，这对于提高场致发光效率和有机发光器件的寿命来说，是必要的。
如上所述，供沉积在基材上的材料可以是例如有机材料如聚合物或聚合物的共混物。对于一种用途来说，该聚合物包括一种或多种半导体共轭聚合物如电荷输送聚合物或发光聚合物或两者的共混物。
根据本发明的再一方面，提供了一种制造发光器件的方法，其中发光器件包括一层夹在两电极间的场致发光材料，以使载流子可在两电极与场致发光材料层之间移动，其中场致发光材料层是由上述方法制造的。
根据本发明的另一方面，提供了上述配方在降低或避免发生环状沉积作用方面的用途。
下文将对本发明的实施方案(仅作为实施例)并结合附图进行说明，其中：
图1是一种发光器件的示意图；
图2和图3是采用本发明实施方案的配方，通过喷墨技术得到的微点厚度分布曲线；
图4是采用完全由1，2-二甲基苯组成的溶剂所沉积的场致发光聚合物微点厚度分布曲线；
图5是采用本发明另一个实施方案的配方，通过喷墨技术得到的微点厚度分布曲线；以及
图6所图示说明的是某些重复单元和聚合物。
实施例1
将60体积％的1，2-二甲基苯(沸点：144.4℃)和40体积％α-四氢萘酮(沸点：255℃)制成溶剂混合物。采用该溶剂混合物制备0.5重量/体积百分比的、峰值分子量为约266000的9，9-二辛基芴单元和苯并噻二唑单元交替聚合物(F8BT)溶液。通过喷墨法将制得的溶液液滴沉积在已改性成具有较低表面能的聚酰亚胺基材的表面上。使液滴在室温和湿度(20℃±1.0℃，及30-40％相对湿度)条件下干燥，并对干燥的聚合物微点进行厚度分布的Dektak测定。测定结果示于图2中。
实施例2
将60体积％的1，2-二甲基苯和40体积％环己基苯制成溶剂混合物。通过喷墨法将与实施例1相同的0.5重量/体积百分比F8BT聚合物溶液液滴沉积在经表面改性的聚酰亚胺基材上。对干燥的聚合物微点进行厚度分布的Dektak测定。测定结果示于图3中。
对照实施例
通过喷墨法将与实施例1和2相同的F8BT聚合物在1，2-二甲基苯中的0.5重量/体积百分比溶液液滴沉积在经表面改性的聚酰亚胺基材上。对干燥的聚合物微点进行厚度分布的Dektak测定。测定结果示于图4中。
由图2、3和4进行比较可见，采用根据本发明配方制成的干燥聚合物微点的厚度均匀性较对照实施例有显著的提高。可以认为厚度均匀性的提高是由下述机理产生的。在液滴干燥过程中，挥发性低沸点溶剂迅速蒸发而留下了高沸点溶剂的饱和溶液，这样就可促使聚合物快速沉析而阻止其在液滴中发生径向流动，因此能形成聚合物分布均匀的微点。
此外，厚度均匀性的提高使得配方中相同浓度材料的微点的中心厚度增加了。可以认为，能否控制微点中心厚度是提高由喷墨技术制造的发光器件效率的重要因素。本发明可在不增加配方中待沉积材料的浓度下提高中心厚度，因此，在制造具有所要求大小的象素的、达到所希望分辨率的器件方面具有明显优势。
采用由40体积％二甲基苯异构体混合物(沸点：138℃)和40体积％1，2，4-三甲基苯(沸点：168℃)和20体积％3-异丙基联苯(沸点：295℃)组成的溶剂混合物也获得了良好的结果。图5所示的是采用5重量/体积百分比的聚合物共混物在三组分溶剂体系中的溶液，通过喷墨技术沉积成干燥聚合物微点的厚度分布的Dektak测定结果。该聚合物共混物在前两种低沸点溶剂中的溶解度较第三种高沸点溶剂中为高。

Claims (13)

1.一种通过喷墨技术将材料沉积在基材上的材料配方，该配方包含溶于一种溶剂体系中的待沉积在基材上的材料，其中溶剂体系包含一种对于待沉积材料溶解度为0.03-0.3重量/体积百分比的第一溶剂组分和一种对于待沉积材料溶解度为高于0.5重量/体积百分比的第二溶剂组分，所述第一溶剂组分与第二溶剂组分间的沸点差为30-250℃。
2.根据权利要求1的配方，其中第二溶剂组分的沸点范围为100～200℃。
3.根据权利要求1或2的配方，其中第一溶剂组分的沸点范围为130-300℃。
4.根据权利要求1的配方，其中第一溶剂组分与第二溶剂组分间的沸点差为70-150℃。
5.根据权利要求1的配方，其中待沉积材料在第二溶剂组分中的溶解度高于1.5重量/体积百分比。
6.根据权利要求1、2、4或5的配方，其中配方中材料的用量和第一溶剂组分比例的选择要使一旦除去第二溶剂后，留下的材料在第一溶剂组分中的溶液浓度应处于饱和或过饱和。
7.根据权利要求1的配方，其中第一溶剂组分包含α-四氢萘酮，第二溶剂组分包含1，2-二甲基苯。
8.根据权利要求1的配方，其中第一溶剂组分包含环己基苯，第二溶剂组分包含1，2-二甲基苯。
9.根据权利要求1的配方，其中第一溶剂组分包含二甲苯和1，2，4-三甲基苯，第二溶剂组分包含异丙基联苯。
10.一种将材料沉积在基材上的方法，该方法包括根据喷墨技术使材料溶液通过喷嘴将一滴或多滴材料溶液沉积在基材上，并使液滴干燥，其中材料溶液包含根据前述任一项权利要求的配方成分。
11.根据权利要求10的方法，其中已干燥微点的厚度变化小于最大厚度的30％。
12.一种制造发光器件的方法，其中发光器件包括一层夹在两电极间的场致发光材料，以使载流子可在两电极与场致发光材料层之间移动，其中场致发光材料层是由根据权利要求10或11方法制造的。
13.根据权利要求1-9任一项的配方在降低或避免发生环状沉积作用方面的用途。
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