CN102906216B - 组合物以及生产有机电子器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含有机半导体(OSC)和一种或者多种有机溶剂的新型组合物。该组合物包含在25℃下低于15mPas的粘度并且溶剂的沸点为至多400℃。此外,本发明描述了这些组合物作为油墨用于生产有机电子(OE)器件、尤其是有机光伏(OPV)电池和OLED器件的用途,涉及使用新型组合物生产OE器件的方法,并涉及由此方法和组合物生产的OE器件、OLED器件和OPV电池。

Description

组合物以及生产有机电子器件的方法
技术领域
本发明涉及包含有机半导体化合物(OSC)的新型组合物,涉及它们作为导电油墨用于生产有机电子(OE)器件、尤其是有机光伏(OPV)电池、有机场效应晶体管(OFET)和OLED器件的用途,涉及使用新型组合物生产OE器件的方法,并涉及由此方法和组合物生产的OE器件和OPV电池。
背景技术
当生产OLED器件时,通常使用印刷技术如喷墨印刷、卷对卷印刷(rolltorollprinting)、狭缝染料涂布(slotdyecoating)或者凹版印刷来施涂活性层。基于大部分目前用作发射材料和/或电荷传输材料的有机化合物的低溶解度,这些技术需要使用高含量的溶剂。
为了改进成膜能力和流变性能,可以使用粘结剂。对于具有小分子量的发光材料和/或电荷传输材料或者具有低分子量的聚合物来说,尤其需要这些添加剂。
文献WO2009/109273描述了包含特定溶剂以实现特性粘度的组合物。常规的用于印刷应用如喷墨印刷、柔性版印刷或者凹版印刷的组合物需要添加剂以增加油墨粘度和改进成膜性。
现有技术提供了有用的组合物以加工低分子量有机发光和电荷传输材料。然而,改进OLED层的性能如效率、使用寿命和对氧化或水的敏感度是长久的期望。
此外,组合物应当能够允许低成本和简易的印刷方法。印刷方法应当允许高速的高品质印刷。
因此,期望具有改进的包含OSC的组合物,其适合于生产OE器件,尤其是薄膜晶体管、二极管、OLED显示器和OPV电池,其允许制造具有高性能、长寿命和对水或者氧化低敏感度的高效率OE器件。本发明的一个目的是提供此类改进的组合物。另一个目的是提供由此类组合物生产OE器件的改进的方法。另一个目的是提供由此类组合物和方法得到的改进的OE器件。进一步的目的从以下的描述中对本领域技术人员来说是立即显而易见的。
令人吃惊地,已经发现通过提供如在本申请中要求保护的方法、材料和器件,尤其是通过提供使用本发明的组合物生产OE器件的方法可以实现这些目的,并且可以解决上述提及的问题。
此外,文献WO2009/109273描述了包含特定溶剂以实现特性粘度的组合物。
发明概述
本发明涉及包含一种或多种有机半导体化合物(OSC)和一种或多种有机溶剂的组合物,特征在于所述组合物包含在25℃低于15mPas的粘度并且溶剂的沸点至多为400℃。
本发明进一步涉及如上下文所描述的组合物作为涂料或者印刷油墨的用途,优选用于生产刚性或者柔性OE器件,特别是用于薄膜晶体管、二极管、OLED器件和刚性或柔性有机光伏(OPV)电池和器件的,优选通过柔性版印刷或者凹版印刷。
本发明进一步涉及生产有机电子(OE)器件的方法,包含步骤:
a)将如上下文所描述的组合物沉积在基材上形成膜或者层,优选通过涂布或者印刷,非常优选通过柔性版印刷或者凹版印刷
b)除去溶剂。
本发明进一步涉及由如上下文所描述的组合物和/或通过如上下文所描述的方法生产的OE器件。
OE器件包括但不限于有机场效应晶体管(OFET)、集成电路(IC)、薄膜晶体管(TFT)、无线电频率识别(RFID)标签、有机发光二极管(OLED)、有机发光晶体管(OLET)、电致发光显示器、有机光伏(OPV)电池、有机太阳能电池(O-SC)、柔性OPV和O-SC、有机激光二极管(O-激光)、有机集成电路(O-IC)、照明器件、感应器件、电极材料、光导体、光检测器、电子照相记录器件、电容器、电荷注入层、肖特基二极管、平面化层(planarisinglayer)、抗静电膜、导电基底、导电图案、光导体、电子照相器件、有机记忆器件、生物传感器和生物芯片。
根据优选的实施方式,本发明提供有机发光二极管(OLED)。OLED器件例如可以用于照明,用于医用照明目的,作为信号装置、作为标识器件和用在显示器中。显示器可以使用无源矩阵驱动、整体矩阵寻址或者有源矩阵驱动来寻址。透明的OLED可以通过使用光学透明的电极制造。通过使用柔性基底可以得到柔性OLED。
本发明的组合物、方法和器件在OE器件及其产品的效率方面提供了令人吃惊的提高。出乎意料地,可以提高OE器件的性能、寿命和效率,如果这些器件是通过使用本发明的组合物得到的话。此外,令人吃惊地发现这些组合物适合于印刷技术,尤其是柔性版和凹版印刷。此外,本发明的组合物提供了惊人的高水平成膜性。尤其地,可以提高均匀性和成膜品质。除此以外,本发明允许更好的多层器件的印刷。
此外,所述组合物允许低成本和简易印刷方法。印刷方法允许高速的高品质印刷。
发明详述
本发明的组合物具有在25℃下小于15、更优选小于13、特别是小于11和最优选小于10mPas的粘度。优选地,组合物的粘度范围为0.5至9.5mPas,特别是1至9mPas和更优选1.5至8.5mPas。根据本发明的再一方面,粘度优选位于2至6mPas范围内。在25℃的温度下通过在由TAInstruments制造的AR-G2流变仪上进行测量来测定粘度。这是使用平行板几何尺寸测量。
组合物的粘度可以通过使用合适量的合适的溶剂和其它添加剂来实现。
因此,本发明的组合物包含至少一种具有在25℃下低于15mPas的粘度并且沸点至多为400℃的有机溶剂。
在使用的压力下、非常优选在大气压下(1013hPa),所述溶剂具有<400℃、特别地≤350℃、更优选≤300℃、最优选≤250℃的沸点或者升华温度。还可以通过施加热和/或减小的压力来加速蒸发。
进一步优选在大气压下(1013hPa),溶剂的沸点或者溶剂共混物的最低沸点溶剂的沸点为至少130℃,更优选至少150℃。
根据本发明的特定的实施方式,组合物可以包含具有不同沸点的有机化合物的混合物作为溶剂,并且具有最低沸点的化合物的沸点比具有最高沸点的化合物的沸点至少低10℃。
此外,组合物可以包含具有不同沸点的有机化合物的混合物作为溶剂,并且具有最低沸点的化合物的沸点比具有最高沸点的化合物的沸点至多低100℃。
化合物或者溶剂的分配比logP(在文献中还称为“分配系数”)由等式(1)给出
logP=log([A]oct/[A]aq)(1)
其中[A]oct是化合物或者溶剂在辛醇中的浓度,[A]aq是化合物或者溶剂在水中的浓度。
(参见IUPACCompendiumofChemicalTerminology,Electronicversion,http://goldbook.iupac.org/P04440.html,PAC1993,65,2385,andC.Hansch,Acc.Chem.Res.2,232,(1969))。
在包含两种或更多溶剂的溶剂共混物的情况下,共混物的分配比定义为共混物中含有的所有溶剂的分配比的加权平均(logP)w,如等式(2)所给出的
( log P ) w = Σ i = 1 n w i log P i - - - ( 2 )
n是溶剂的数目,logPi是溶剂共混物中单个溶剂的logP值,并且wi是溶剂共混物中所述溶剂的重量份数(浓度以%重量/100表示)。
logP值通过测量在等体积的水和辛醇的稀溶液平衡之后在各相中的浓度(例如通过GC、HPLC、UV/vis等)来测量。对于粗略估计,logP可以使用由CambridgeSoft.生产和销售的“ChemBioDrawUltraversion11.0(2007)”软件通过分子计算来计算,除非另有说明。
根据本发明优选的实施方式,溶剂的分配比的对数logP或者溶剂共混物的分配比的加权平均(logP)W为>1.5,更优选>2且最优选>2.5。优选这些值涉及各个溶剂的计算的logP。
溶剂一般可以选自满足上述物理标准的任何化学种类,包括但不限于脂肪族或芳族的烃、胺类、硫醇类、酰胺类、酯类、醚类、聚醚、醇类、二醇和多元醇。优选地,溶剂包含至少一种芳族和/或杂芳族的化合物。
合适的和优选的溶剂包括例如芳族烃(例如卤化芳族化合物)和具有包含1至8个碳原子、更优选1至6个碳原子的烷基的芳族烃,尤其是甲苯、二甲基苯(xylene)、三甲基苯和甲基萘;以及具有环烷基的芳族烃化合物,尤其是环戊基苯和环己基苯。
根据本发明进一步的实施方式,可以使用包含杂原子的芳族化合物,如酯类、醚类、腈类或者酰胺。优选地,这些化合物包括芳族烷氧基化合物如3-甲基苯甲醚、2-异丙基苯甲醚、5-甲氧基茚满、2-乙氧基萘,芳族酯如苯甲酸丁酯、苯甲酸乙酯。此外,优选在芳环上具有至少一个O、N或者S原子的杂芳族化合物。这些化合物包括例如2-溴-3-(溴甲基)噻吩、2-甲基吲哚、6-甲基喹啉和噻吩。
溶剂可以作为两种、三种或者更多种的混合物使用。
用芳族烃化合物的混合物可以实现惊人的改进。优选地,所述混合物可以包含至少一种具有包含1至8个碳原子的烷基的芳族烃和至少一种具有环烷基的芳族烃化合物。
优选的有机溶剂可以包含Hd为17.0至23.2MPa0.5、Hp为0.2至12.5MPa0.5并且Hh为0.0至20.0MPa0.5的汉森溶解度参数。更优选的有机溶剂包含的汉森溶解度参数Hd为17.0至23.2MPa0.5,Hp为0.2至10.5MPa0.5和Hh为0.0至5.0MPa0.5
特别有用的有机溶剂包含22至50mN/m的表面张力,尤其是25至40mN/m且更优选28至37mN/m。
根据本发明特定的方面,可以使用具有不同表面张力的溶剂的混合物。优选地,所述混合物可以包含至少一种具有至多35mN/m、尤其是至多30mN/m的表面张力的溶剂,以及至少一种具有至少30、尤其是至少32mN/m的表面张力的溶剂,并且表面张力的差至少为1mN/m,更优选至少2mN/m。
表面张力可以使用FTA(FirstTenAngstrom)125接触角角度测量器在25℃下测量。从如由RogerP.Woodward,Ph.D.“SurfaceTensionMeasurementsUsingtheDropShapeMethod”公开的FirstTenAngstrom(第一个十埃)可获得该方法的详细描述。优选,可以使用悬滴法确定表面张力。
为了进行粗略估算,所述表面张力可以通过在HansenSolubilityParameters:AUser’sHandbook,第二版,C.M.Hansen(2007),TaylorandFrancisGroup,LLC(HSPiP手册)中详述的公式,使用汉森溶解度参数计算。
表面张力=0.0146×(2.28×δHd 2+δHp 2+δHh 2)×MVol0.2
其中:
Hd指分散贡献值
Hp指极性贡献值
Hh指氢键贡献值
MVol指摩尔体积。
汉森溶解度参数可以根据如Hanson和Abbot等提供的Practice(HSPiP)program(第二版)中的汉森溶解度参数测定。表1中提供了合适的溶剂、它们的汉森溶解度参数、它们的表面张力和它们的沸点。
表1:有用溶剂的汉森溶解度参数
Hd指分散贡献值
Hp指极性贡献值
Hh指氢键贡献值
本发明的组合物包含至少一种有机半导体化合物(OSC)。所述OSC化合物可以选自本领域技术人员熟知的和描述于文献中的标准材料。所述OSC可以是单体化合物(与聚合物或大分子相比较也被称为“小分子”)、聚合物化合物或含有一种或多种选自单体化合物和聚合物化合物的任一或两者的化合物的混合物、分散体或共混物。
在本发明的一个优选实施方式中,所述OSC选自单体化合物,其中它更容易实现显著的结晶度变化。
根据本发明的一个方面,所述OSC优选是共轭的芳族分子,并优选含有至少三个可以是稠合或未稠合的芳族环。未稠合的环例如通过连接基团、单键或螺键接而连接。优选的单体OSC化合物含有一个或多个选自5-、6-或7-元芳族环的环,和更优选仅含有5-或6-元芳族环。所述材料可以是单体、低聚物或聚合物,包括混合物、分散体和共混物。
每一个芳族环任选含有一个或多个选自Se、Te、P、Si、B、As、N、O或S,优选选自N、O或S的杂原子。
所述芳族环可以任选被如下基团取代:烷基,烷氧基,多烷氧基,硫代烷基,酰基,芳基或取代的芳基基团,卤素特别是氟,氰基,硝基或任选取代的仲或叔烷基胺或由-N(Rx)(Ry)表示的芳基胺,其中Rx和Ry彼此独立地表示H、任选取代的烷基、任选取代的芳基、烷氧基或多烷氧基基团。如果Rx和/或Ry表示烷基或芳基,则这些可以任选被氟化。
优选的环是任选稠合的,或任选利用共轭的连接基团例如-C(T1)=C(T2)-、-C≡C-、-N(Rz)-、-N=N-、-(Rz)C=N-、-N=C(Rz)-连接,其中T1和T2彼此独立地表示H、Cl、F、-C≡N-或低级烷基基团,优选C1-4烷基基团,和Rz表示H、任选取代的烷基或任选取代的芳基。如果Rz是烷基或芳基,则这些可以任选被氟化。
优选的OSC化合物包括小分子(即单体化合物)、聚合物、低聚物及其衍生物,其选自稠合的芳族烃例如并四苯、(chrysene)、并五苯、芘、苝、六苯并苯或上述化合物的可溶性的取代衍生物;低聚对位取代的亚苯基,例如对四联苯(p-4P)、对五联苯(p-5P)、对六联苯(p-6P)或上述化合物的可溶性的取代衍生物;共轭烃聚合物,例如多并苯,聚亚苯基,聚(亚苯基亚乙烯基),聚芴,聚茚并芴,包括这些共轭烃聚合物的低聚物;共轭杂环聚合物,例如聚(3-取代噻吩),聚(3,4-二取代噻吩),聚硒吩,聚(3-取代硒吩),聚(3,4-二取代硒吩),聚苯并噻吩,聚异硫茚(polyisothianapthene),聚(N-取代吡咯),聚(3-取代吡咯),聚(3,4-二取代吡咯),聚呋喃、聚吡啶、聚-1,3,4-噁二唑,聚异硫茚,聚(N-取代苯胺),聚(2-取代苯胺),聚(3-取代苯胺),聚(2,3-二取代苯胺),聚薁(polyazulene),聚芘聚苯并呋喃;聚吲哚,聚哒嗪,聚三芳基胺,例如任选取代的聚三苯基胺;吡唑啉化合物;联苯胺化合物;茋化合物;三嗪;取代的金属或无金属的卟吩,酞菁,氟代酞菁,萘酞菁或氟代萘酞菁;C60和C70富勒烯或其衍生物;N,N’-二烷基、取代的二烷基、二芳基或取代的二芳基-1,4,5,8-萘四甲酰基二酰亚胺和氟代衍生物;N,N’-二烷基、取代二烷基、二芳基或取代二芳基3,4,9,10-苝四甲酰基二酰亚胺;红菲绕啉;联苯醌;1,3,4-噁二唑;11,11,12,12-四氰基萘并-2,6-醌二甲烷;α,α′-双(二噻吩并[3,2-b:2′,3′-d]噻吩);2,8-二烷基、取代二烷基、二芳基或取代二芳基双噻吩蒽;2,2’-二苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩。优选的化合物是上述列表中的那些和其可溶的衍生物。
尤其优选的OSC材料是取代的多并苯,例如6,13-双(三烷基甲硅烷基乙炔基)并五苯或其衍生物,例如5,11-双(三烷基甲硅烷基乙炔基)双噻吩蒽,如在例如US6,690,029、WO2005/055248A1或WO2008/107089A1中描述的。此外优选的OSC材料是聚(3-取代噻吩),非常优选聚(3-烷基噻吩)(P3AT),其中所述烷基基团优选是直链的并优选具有1至12个、最优选4至10个C原子,例如聚(3-己基噻吩)。
特别优选的聚合的OSC化合物是包含一个或多个选自如下重复单元的聚合物或共聚物:噻吩-2,5-二基,3-取代的噻吩-2,5-二基,任选取代的噻吩并[2,3-b]噻吩-2,5-二基,任选取代的噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基,硒吩-2,5-二基,3-取代硒吩-2,5-二基,任选取代的茚并芴,任选取代的菲和任选被取代的三芳基胺。
根据本发明的组合物可以包含0.01至20wt%、优选0.1至15wt%、更优选0.2至10wt%和最优选0.25至5wt%的OSC材料或相应的共混物。百分比数据涉及100%的溶剂或溶剂混合物。所述组合物可以包含一种或多于一种,优选1、2、3或多于三种的OSC化合物。
此处使用的有机半导体化合物或者是纯组分或者是两种或更多种组分的混合物,其中至少一种必须具有半导体性能。然而,在使用混合物的情况下,没有必要每一组分都具有半导体性能。因此,例如,惰性低分子量化合物可以与半导体聚合物一起使用。用作惰性基质或粘结剂的非导电聚合物同样可以与一种或多种低分子量化合物或另外的具有半导体性能的聚合物一起使用。为了本申请的目的,可能混和的非导电组分被认为是指电光学非活性的、惰性的、钝态的化合物。
优选聚合物有机半导体的溶液,其任选包含其它的混和的物质。所述聚合物有机半导体的分子量Mw优选大于10,000g/mol,更优选为50,000至2,000,000g/mol和最优选为100,000至1,000,000g/mol。
为了本发明的目的,聚合物有机半导体被认为是指特别是(i)取代的聚对亚芳基亚乙烯基(PAV),如在EP0443861、WO94/20589、WO98/27136、EP1025183、WO99/24526、DE19953806和EP0964045中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(ii)取代的聚芴(PF),如在EP0842208、WO00/22027、WO00/22026、DE19846767、WO00/46321、WO99/54385和WO00155927中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(iii)取代的聚螺二芴(PSF),如在EP0707020、WO96/17036、WO97/20877、WO97/31048、WO97/39045和WO031020790中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(iv)取代的聚对苯撑(PPP)或聚亚联苯基,如在WO92/18552、WO95/07955、EP0690086、EP0699699和WO03/099901中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(v)取代的聚二氢菲(PDHP),如在WO05/014689中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(vi)取代的聚反式茚并芴和聚顺式茚并芴(PIF),如在WO04/041901和WO04/113412中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(vii)取代的聚菲,如在DE102004020298中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(viii)取代的聚噻吩(PT),如在EP1028136和WO95/05937中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(ix)聚吡啶(PPy),如在T.Yamamoto等人J.Am.Chem.Soc.1994,116,4832中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(x)聚吡咯,如在V.Gelling等人的Polym.Prepr.2000,41,1770中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(xi)具有得自类别(i)至(x)的两种或多种结构单元的取代的、可溶共聚物,如在例如WO02/077060中描述的,(xii)共轭聚合物,如在Proc.ofICSM′98,PartI&II(见:Synth.Met1999,101/102)中公开的,它们在有机溶剂中是可溶的,(xiii)取代和未取代的聚乙烯基咔唑(PVK),如在R.C.Penwell等人的J.Polym.Sci.,MacromolRev.1978,13,63-160中公开的,(xiv)取代和未取代的三芳基胺聚合物,如在例如JP2000/072722中公开的,(xv)取代和未取代的聚亚甲硅烷基和聚亚甲锗烷基,如在例如M.A.Abkowitz和M.Stolka,Synth.Met.1996,78,333中公开的,和(xvi)含有磷光单元的可溶聚合物,如在例如EP1245659、WO03/001616、WO03/018653、WO03/022908、WO03/080687、EP1311138、WO031102109、WO04/003105、WO04/015025、DE102004032527和以上已经引用的一些文献中所公开的。
根据本发明其它的实施方式,所述有机半导体化合物优选具有5000g/mol或更小的分子量,优选2000g/mol或更小的分子量。
根据本发明的特定的实施方式,所述OSC例如可以用作OFET半导体沟道中的有源沟道材料,或作为有机整流二极管的层元件。
在OFET器件情况下,如果OFET层含有作为有源沟道材料的OSC,则它可以是n-或p-型OSC。该半导体沟道也可以是两种或更多种同类型即n-或p-型任一种的OSC化合物的复合物。此外,p-型沟道OSC化合物例如可以与n-型OSC化合物混合以实现OSC层的掺杂效果。也可以使用多层的半导体。例如,所述OSC在接近绝缘体交界面处可以是本征的,另外紧接着所述本征层能够涂覆高度掺杂的区域。
优选的OSC化合物的FET迁移率大于1×10-5cm2V-1s-1,更优选大于1×10-2cm2V-1s-1
特别优选的聚合OSC化合物选自式P1-P7:
其中
n是>1的整数,优选10至1,000,
R每次出现时相同或不同地表示H,F,Cl,Br,I,CN,具有1到40个C原子的直链、支化或环状烷基,其中一个或多个C原子任选地被O、S、O-CO、CO-O、O-CO-O、CR0=CR0或C≡C以O-和/或S-原子不直接彼此相连接的方式代替,并且其中一个或多个H原子任选地被F、Cl、Br、I或CN代替,或者表示具有4到20个环原子的未取代的或被一个或多个非芳族的基团Rs取代的芳基或杂芳基,并且其中一个或多个基团R还可以彼此和/或与它们所连接的环形成单或多环的脂肪族或芳族环体系,
Rs每次出现时相同或不同地表示F,Cl,Br,I,CN,Sn(R00)3,Si(R00)3或B(R00)2,具有1至25个碳原子的直链、支化或者环状烷基,其中一个或多个C原子任选地被O、S、O-CO、CO-O、O-CO-O、CR0=CR0或C≡C以O-和/或S-原子不直接彼此相连接的方式代替,并且其中一个或多个H原子任选地被F、Cl、Br、I或CN代替,或者Rs表示具有4到20个环原子的未取代的或被一个或多个非芳族的基团Rs取代的芳基或杂芳基,并且其中一个或多个基团Rs还可以与彼此和/或与R形成环体系,
R0每次出现时相同或不同地表示H、F、Cl、CN、具有1至12个C原子的烷基或者具有4至10个环原子的芳基或者杂芳基,
R00每次出现时相同或不同地表示H或者具有1至20个C原子的脂肪族或者芳族烃基,其中两个R00还可以与它们所连接的杂原子(Sn、Si或者B)一起形成环,
r是0、1、2、3或4,
s是0、1、2、3、4或5。
其中在式P1-P5中的R优选不是H。
尤其优选的单体OSC化合物选自取代的寡并苯,例如并五苯、并四苯或蒽,或其杂环衍生物,如双(三烷基甲硅烷基乙炔基)寡并苯或双(三烷基甲硅烷基乙炔基)杂并苯,如在例如US6,690,029、WO2005/055248A1或US7,385,221中公开的。
特别优选的单体OSC化合物选自式M1(多并苯):
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12每个可以相同或不同,其独立地代表:H,任选取代的C1-C40碳基或者烃基;任选取代的C1-C40烷氧基;任选取代的C6-C40芳氧基;任选取代的C7-C40烷基芳氧基;任选取代的C2-C40烷氧基羰基;任选取代的C7-C40芳氧基羰基;氰基(-CN);氨基甲酰基(-C(=O)NH2);卤代甲酰基(-C(=O)-X,其中X代表卤素原子);甲酰基(-C(=O)-H);异氰基;异氰酸酯基;硫氰酸酯基或者硫代异氰酸酯;任选取代的氨基;羟基;硝基;CF3基;卤素基团(Cl、Br、F);或者任选取代的甲硅烷基;和
其中独立地R1与R2、R2与R3、R3与R4、R7与R8、R8与R9、R9与R10中的每一对任选地彼此交叉桥接以形成C4-C40饱和或者不饱和的环,所述饱和或者不饱和的环可以被氧原子、硫原子或者式-N(Ra)-的基团插入,其中Ra是氢原子或者任选取代的烃基,或者可以任选被取代的;以及
其中所述多并苯骨架的一个或多个碳原子任选被选自N、P、As、O、S、Se和Te的杂原子取代。
其中位于所述多并苯相邻环位置上的取代基R1-R12的任何两个或更多个可以独立地一起任选构成另外的任选被O、S或-N(Ra)插入的C4-C40饱和或不饱和的环,其中Ra如以上定义,或稠合到所述多并苯上的芳族环体系;和
其中n是0、1、2、3或4,优选n是0、1或2,最优选n是0或2,意思是所述多并苯化合物是并五苯化合物(如果n=2)或“假并五苯”化合物(如果n=0)。
非常优选的是式M1a的化合物(取代的并五苯):
其中R1、R2、R3、R4、R7、R8、R9、R10、R15、R16、R17各自独立地相同或不同并且各自独立地表示:H,任选取代的C1-C40碳基或者烃基,任选取代的C1-C40烷氧基,任选取代的C6-C40芳氧基,任选取代的C7-C40烷基芳氧基,任选取代的C2-C40烷氧基羰基,任选取代的C7-C40芳氧基羰基,氰基(-CN),氨基甲酰基(-C(=O)NH2),卤代甲酰基(-C(=O)-X,其中X代表卤素原子),甲酰基(-C(=O)-H),异氰基,异氰酸酯基,硫氰酸酯基或者硫代异氰酸酯,任选取代的氨基,羟基,硝基,CF3基,卤素基团(Cl、Br、F),或者任选取代的甲硅烷基,并且A代表硅或者锗;并且
其中独立地R1与R2、R2与R3、R3与R4、R7与R8、R8与R9、R9与R10、R15与R16以及R16与R17中的每一对任选地彼此交叉桥接以形成C4-C40饱和或者不饱和的环,所述饱和或者不饱和的环任选地被氧原子、硫原子或者式-N(Ra)-的基团插入,其中Ra是氢原子或者烃基,或者任选被取代的;以及
其中所述多并苯骨架的一个或多个碳原子任选被选自N、P、As、O、S、Se和Te的杂原子取代。
另外优选的是式M1b的化合物(取代的杂并苯):
其中R2、R3、R8、R9、R15、R16、R17每一个独立地是相同的或不同的,且每一个独立地代表:H;任选取代的C1-C40碳基或烃基基团;任选取代的C1-C40烷氧基基团;任选取代的C6-C40芳氧基基团;任选取代的C7-C40烷基芳氧基基团;任选取代的C2-C40烷氧基羰基基团;任选取代的C7-C40芳氧基羰基基团;氰基基团(-CN);氨基甲酰基基团(-C(=O)NH2);卤代甲酰基基团(-C(=O)-X,其中X代表卤素原子);甲酰基基团(-C(=O)-H);异氰基基团;异氰酸酯基团;硫氰酸酯基团或硫代异氰酸酯基团;任选取代的氨基基团;羟基基团;硝基基团;CF3基团;卤素基团(Cl、Br、F);或任选取代的甲硅烷基基团;和A代表硅或锗;和
其中独立地R2和R3、R8和R9、R15和R16以及R16和R17中每一对任选彼此交叉桥接形成C4-C40饱和或不饱和环,所述饱和或不饱和环任选被氧原子、硫原子或式-N(Ra)-基团插入,其中Ra是氢原子或烃基团,和其任选被取代;和
其中所述多并苯骨架的一个或多个碳原子任选被选自N、P、As、O、S、Se和Te的杂原子取代。
尤其优选的是子式M1b的化合物,其中R2和R3以及R8和R9中的至少一对彼此交叉桥接形成被氧原子、硫原子或式-N(Ra)-基团插入的C4-C40饱和或不饱和的环,其中Ra是氢原子或烃基团,和其任选被取代。
尤其优选的是子式M1b1的化合物(甲硅烷基乙炔化的杂并苯):
其中
Y1和Y2之一表示-CH=或者=CH-,且另一个表示-X-,
Y3和Y4之一表示-CH=或者=CH-,且另一个表示-X-,
X是-O-、-S-、-Se-或者-NR″′-,
R′是H,F,Cl,Br,I,CN,具有1至20个、优选1至8个C原子并且任选地氟化或者全氟化的直链或者支化的烷基或者烷氧基,任选氟化或者全氟化的具有6至30个C原子的芳基,优选C6F5或者CO2R″″,其中R″″为H,任选氟化的具有1至20个C原子的烷基,或者任选氟化的具有2至30个、优选5至20个碳原子的芳基,
R″在多次出现的情况下彼此独立地是具有1至20个、优选1至8个碳原子的环状、直链或支化的烷基或者烷氧基,或者具有2-30个碳原子的芳基,所有这些任选地被氟化或者全氟化,SiR″3优选为三烷基甲硅烷基,
R″′是H或者具有1至10个碳原子的环状、直链或者支化的烷基,优选H,
m是0或者1,
o是0或者1。
尤其优选的是式M1b1的化合物,其中m和o是0,和/或X是S,和/或R′是F。
在优选实施方式中,提供了子式M1b1的化合物,并且其作为下式的反式和顺式异构体的混合物使用,
其中X、R、R′、R″、m和o彼此独立具有式M1b1中给出的含义之一,或上下文中给出的优选含义之一,X优选是S,m和o优选是0。
如上下文所使用的术语“碳基”表示任何的一价或多价的包括至少一个碳原子的有机基团部分,其或者不含有任何的非碳原子(例如-C≡C-)或任选结合有至少一个非碳原子例如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge(例如羰基等)。术语“烃基”表示另外包含一个或多个H原子且任选包含一个或多个杂原子如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge的碳基基团。
包括3个或更多个碳原子的链的碳基或烃基基团,也可以是直链、支化和/或环状的,包括螺环和/或稠环。
优选的碳基和烃基基团包括烷基,烷氧基,烷基羰基,烷氧基羰基,烷基羰基氧基和烷氧基羰基氧基,它们每一个是任选被取代的,且具有1至40个、优选1至25个、更优选1至18个C原子,此外还有任选取代的具有6至40个、优选6至25个C原子的芳基或芳氧基,此外还有烷基芳氧基,芳基羰基,芳氧基羰基,芳基羰基氧基和芳氧基羰基氧基,它们每一个是任选被取代的且具有6至40个、优选7至40个C原子,其中所有的这些基团任选含有一个或多个杂原子,所述杂原子尤其是选自N、O、S、P、Si、Se、As、Te和Ge。
所述碳基或烃基基团可以是饱和或不饱和的非环基团,或者饱和或不饱和的环状基团。不饱和非环的或环状基团是优选的,尤其是芳基、烯基和炔基基团(尤其是乙炔基)。如果所述C1-C40碳基或烃基基团是非环的,则所述基团可以是直链或支化的。所述C1-C40碳基或烃基基团例如包括:C1-C40烷基基团、C2-C40烯基基团、C2-C40炔基基团、C3-C40烯丙基基团、C4-C40烷二烯基基团、C4-C40多烯基基团、C6-C18芳基基团、C6-C40烷基芳基基团、C6-C40芳基烷基基团、C4-C40环烷基基团、C4-C40环烯基基团等。在上述基团之中优选的分别是C1-C20烷基基团、C2-C20烯基基团、C2-C20炔基基团、C3-C20烯丙基基团、C4-C20烷二烯基基团、C6-C12芳基基团和C4-C20多烯基基团。同样包括的是具有碳原子的基团和具有杂原子的基团的组合,例如用甲硅烷基基团、优选三烷基甲硅烷基基团取代的炔基基团、优选乙炔基。
芳基和杂芳基优选表示具有最高达25个C原子的单、双或三环的芳族或杂芳族基团,其也可以包括稠环,并且任选被一个或多个基团L取代,其中L是卤素或具有1至12个C原子的烷基、烷氧基、烷基羰基或烷氧基羰基基团,其中一个或多个H原子可被F或Cl代替。
尤其优选的芳基和杂芳基基团是苯基,其中另外地一个或多个CH基团可被N代替,萘,噻吩,硒吩,噻吩并噻吩,二噻吩并噻吩,芴和噁唑,它们全部可以是未取代的、被以上定义的L单或多取代的。
上述式和子式中尤其优选的取代基R、Rs和R1-17选自具有1至20个C原子的直链、支化或环状的烷基,它们是未取代的或者被F、Cl、Br或I单或多取代的,和其中一个或多个非相邻的CH2基团在每种情况下彼此独立地任选被-O-、-S-、-NRb、-SiRbRc、-CX1=CX2-或-C≡C-以使O和/或S原子彼此不直接连接的方式代替,或者表示任选取代的优选具有1至30个C原子的芳基或杂芳基,其中Rb和Rc彼此独立地是H或具有1至12个C原子的烷基,和X1与X2彼此独立地是H、F、Cl或CN。
R15-17和R″优选是相同或不同的基团,其选自C1-C40-烷基基团,优选C1-C4-烷基,最优选甲基、乙基、正丙基或异丙基,C6-C40-芳基基团,优选苯基,C6-C40-芳基烷基基团,C1-C40-烷氧基基团,或C6-C40-芳基烷氧基基团,其中所有的这些基团是任选例如被一个或多个卤素原子取代的。优选地,R15-17和R″每一个独立地选自任选取代的C1-12-烷基,更优选C1-4-烷基,最优选C1-3-烷基,例如异丙基,和任选取代的C6-10-芳基,优选苯基。另外优选的是式-SiR15R16的甲硅烷基基团,其中R15定义如上,和R16与硅原子一起形成环状的甲硅烷基烷基基团,其优选具有1至8个C原子。
在一个优选实施方式中,所有的R15-17或所有R″都是相同的基团,例如相同的任选取代的烷基基团,如在三异丙基甲硅烷基中。非常优选所有的R15-17或所有的R″都是相同的任选取代的C1-10、更优选C1-4、最优选C1-3烷基基团。在这种情况下优选的烷基基团是异丙基。
优选的基团-SiR15R16R17和SiR″3包括但不限于三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三丙基甲硅烷基、二甲基乙基甲硅烷基、二乙基甲基甲硅烷基、二甲基丙基甲硅烷基、二甲基异丙基甲硅烷基、二丙基甲基甲硅烷基、二异丙基甲基甲硅烷基、二丙基乙基甲硅烷基、二异丙基乙基甲硅烷基、二乙基异丙基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二苯基异丙基甲硅烷基、二异丙基苯基甲硅烷基、二苯基乙基甲硅烷基、二乙基苯基甲硅烷基、二苯基甲基甲硅烷基、三苯氧基甲硅烷基、二甲基甲氧基甲硅烷基、二甲基苯氧基甲硅烷基、甲基甲氧基苯基甲硅烷基等,其中所述烷基、芳基或烷氧基基团是任选被取代的。
根据本发明的优选实施方式,所述OSC材料是有机发光材料和/或电荷传输材料。所述有机发光材料和电荷传输材料可以选自本领域技术人员熟知和描述于文献中的标准材料。根据本申请的有机发光材料是指具有λmax在400至700nm范围的发光的材料。
合适的磷光化合物特别是在合适的激发时发光、优选在可见光区发光的化合物,且其另外包含至少一种原子序数大于20、优选大于38但小于84、更优选大于56但小于80的原子。使用的磷光发光体优选是含有铜、钼、钨、铼、钌、锇、铑、铱、钯、铂、银、金或者铕的化合物,特别是含有铱或铂的化合物。
特别优选的有机磷光化合物是式(1)至(4)的化合物:
式(1)式(2)
式(3)式(4)
其中
DCy每次出现时相同或者不同地是含有至少一个供体(donor)原子的环状基团,所述供体原子优选氮、以卡宾形式的碳或者磷,环状基团经由所述供体原子键接到金属上,并且所述体原子又可以带有一个或多个取代基R18,基团DCy和CCy经由共价键彼此连接,
CCy每次出现时相同或者不同地是含有碳原子的环状基团,环状基团经由所述碳原子键接到金属上并且所述碳原子又可以带有一个或多个取代基R18
A每次出现时相同或者不同地是单阴离子、双齿螯合配位体,优选二酮配位体,
R18每次出现时相同或者不同,并且为F,Cl,Br,I,NO2,CN,具有1至20个碳原子的直链、支化或环状烷基或者烷氧基,其中一个或多个不相邻的CH2可以被-O-、-S-、-NR19-、-CONR19-、-CO-O-、-C=O-、-CH=CH-或者-C≡C-代替,并且其中一个或多个氢原子可以被F代替,或者具有4至14个碳原子并且可以被一个或多个非芳族的R18基团取代的芳基或杂芳基,并且在相同环上或者在两个不同环上的多个取代基R18又可以一起形成单环或多环的脂肪族或者芳族的环体系,并且
R19每次出现时相同或者不同,并且为具有1至20个碳原子的直链、支化或环状的烷基或者烷氧基,其中一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-、-S-、-CO-O-、-C=O-、-CH=CH-或者-C≡C-代替,并且其中一个或多个氢原子可以被F代替,或者具有4至14个碳原子并且可以被一个或多个非芳族的R18基团取代的芳基或杂芳基。
在多个基团R18之间形成环体系意思是,在基团DCy和CCy之间也可以存在桥连基团。
此外,在多个基团R18之间形成环体系意思是在两个或三个配体CCy-DCy之间或在一个或两个配体CCy-DCy与配体A之间也可以存在桥连基团,得到多齿的或多足的配体体系。
如上所述的发射体的例子公开在申请WO00/70655、WO01/41512、WO02/02714、WO02/15645、EP1191613、EP1191612、EP1191614、WO04/081017、WO05/033244、WO05/042550、WO05/113563、WO06/008069、WO06/061182、WO06/081973和DE102008027005中。一般说来,如现有技术中用于磷光OLED的和如在有机电致发光领域中的本领域技术人员知晓的所有磷光络合物都是适当的,且本领域技术人员能够在无需创造性劳动的条件下使用其它的磷光化合物。特别是,本领域技术人员知晓哪些磷光络合物发射出哪种发光颜色的光。
优选的磷光化合物的例子显示于下表中。
优选的掺杂剂选自单苯乙烯基胺、二苯乙烯基胺、三苯乙烯基胺、四苯乙烯基胺、苯乙烯基膦、苯乙烯基醚和芳基胺类。单苯乙烯基胺被认为是指含有一个取代或未取代苯乙烯基基团和至少一种胺(优选芳族胺)的化合物。二苯乙烯基胺被认为是指含有两个取代或未取代的苯乙烯基基团和至少一种胺(优选芳族胺)的化合物。三苯乙烯基胺被认为是指含有三个取代或未取代的苯乙烯基基团和至少一种胺(优选芳族胺)的化合物。四苯乙烯基胺被认为是指含有四个取代或未取代的苯乙烯基基团和至少一种胺(优选芳族胺)的化合物。所述苯乙烯基基团特别优选是茋,其也可以被进一步取代。类似于胺,定义相应的膦和醚。为了本发明的目的,芳基胺或芳族胺被认为是指含有直接地键合到氮上的三个取代或未取代的芳族或杂芳族环体系的化合物。这些芳族或者杂芳族环体系中的至少一个优选是稠环体系,其特别优选具有至少14个芳族环原子。其优选的例子是芳族蒽胺、芳族蒽二胺、芳族芘胺、芳族芘二胺、芳族胺或者芳族二胺。芳族蒽胺被认为是指其中一个二芳基氨基基团直接键接到蒽基团(优选在9-位)的化合物。芳族蒽二胺被认为是指其中两个二芳基氨基基团直接键接到蒽基团(优选在9,10-位)的化合物。与其类似地定义芳族芘胺、芘二胺、胺和二胺,其中所述二芳基氨基基团优选在1-位或在1,6-位键合到芘上。其它优选的掺杂剂选自茚并芴胺或者茚并芴二胺,例如根据WO06/122630,苯并茚并芴胺或者苯并茚并芴二胺,例如根据WO08/006449,和二苯并茚并芴胺或者二苯并茚并芴二胺,例如根据WO07/140847。来自苯乙烯基胺类的掺杂剂例子是取代或者未取代的三茋胺,或者描述于WO06/000388、WO06/058737、WO06/000389、WO07/065549和WO07/115610中的掺杂剂。此外,优选公开在DE102008035413中的稠合的烃。
此外,适当的掺杂剂是以下表中描绘的结构和这些结构的衍生物,它们公开在JP06/001973、WO04/047499、WO06/098080、WO07/065678、US2005/0260442和WO04/092111中。
在发射层混合物中的掺杂剂的比例为0.1至50.0vol.%,优选为0.5至20.0vol.%,特别优选为1.0至10.0vol.%。相应地,主体材料的比例为50.0至99.9vol.%,优选为80.0至99.5vol.%,特别优选为90.0至99.0vol.%。
用于该目的合适的主体材料是来自不同类物质的材料。优选的主体材料选自如下类别:低聚亚芳基(例如根据EP676461的2,2′,7,7′-四苯基螺二芴,或二萘基蒽),特别是含稠合芳族基团的低聚亚芳基、低聚亚芳基亚乙烯基(例如根据EP676461的DPVBi或螺-DPVBi),多足的金属络合物(例如根据WO04/081017的);空穴传导化合物(例如根据WO04/058911的),电子传导化合物,特别是酮、氧化膦、亚砜等(例如根据WO05/084081和WO05/084082的),阻转异构体(例如根据WO06/048268的),硼酸衍生物(例如根据WO06/117052的),或苯并蒽(例如根据WO08/145239的)。此外,适合的主体材料也是上面描述的本发明的苯并[c]菲化合物。除本发明的化合物之外,特别优选的主体材料选自如下的类别:含萘、蒽、苯并蒽和/或芘或者这些化合物的阻转异构体的低聚亚芳基,低聚亚芳基亚乙烯基,酮,氧化膦和亚砜。除了本发明的苯并[c]菲化合物之外,非常特别优选的主体材料选自含蒽、苯并蒽和/或芘的低聚亚芳基类,或这些化合物的阻转异构体。为了本发明的目的,低聚亚芳基旨在被认为是指其中至少三个芳基或亚芳基基团彼此键合的化合物。
此外,适合的主体材料例如是以下表中描绘的材料,和这些材料的衍生物,如公开在WO04/018587、WO08/006449、US5935721、US2005/0181232、JP2000/273056、EP681019、US2004/0247937和US2005/0211958中的。
为了本发明的目的,空穴注入层是与阳极直接相邻的层。为了本发明的目的,空穴传输层是位于空穴注入层和发射层之间的层。它们可以优选用电子受体化合物掺杂,例如用F4-TCNQ或如EP1476881或EP1596445中描述的化合物掺杂。
除了本发明的材料之外,可用于本发明有机电致发光器件的空穴注入或空穴传输层,或电子注入或电子传输层中的适宜的电荷传输材料例如是在Y.Shirota等人在Chem.Rev.2007,107(4),953-1010中公开的化合物,或根据现有技术用于这些层中的其它材料。
可用于本发明电致发光器件的空穴传输或空穴注入层中的优选的空穴传输材料的例子是茚并芴胺和衍生物(例如根据WO06/122630或WO06/100896的),如公开在EP1661888中的胺衍生物,六氮杂苯并菲衍生物(例如根据WO01/049806的),含有稠合芳族基团的胺衍生物(例如根据US5,061,569的),如公开在WO95/09147中的胺衍生物,单苯并茚并芴胺(例如根据WO08/006449的)或二苯并茚并芴胺(例如根据WO07/140847的)。适当的空穴传输和空穴注入材料此外是以上描绘的化合物的衍生物,如在JP2001/226331、EP676461、EP650955、WO01/049806、US4780536、WO98/30071、EP891121、EP1661888、JP2006/253445、EP650955、WO06/073054和US5061569中所公开的。
适合的空穴传输或空穴注入材料还例如是下表中指出的材料。
可用于根据本发明电致发光器件中的适合的电子传输或电子注入材料例如是在下表中指出的材料。适当的电子传输和电子注入材料此外是以上描绘的化合物的衍生物,如在JP2000/053957、WO03/060956、WO04/028217和WO04/080975中所公开的。
用于本发明化合物的适当的基体材料是酮、氧化膦、亚砜和砜,例如根据WO04/013080、WO04/093207、WO06/005627或DE102008033943的,三芳基胺,咔唑衍生物,例如CBP(N,N-二咔唑基联苯)或咔唑衍生物,其公开在WO05/039246、US2005/0069729、JP2004/288381、EP1205527或WO08/086851中,吲哚并咔唑衍生物,例如根据WO07/063754或WO08/056746的,氮杂咔唑,例如根据EP1617710、EP1617711、EP1731584、JP2005/347160的,双极性基体材料,例如根据WO07/137725的,硅烷,例如根据WO05/111172的,氮杂硼杂环戊烯(azaboroles)或硼酸酯,例如根据WO06/117052的,三嗪衍生物,例如根据DE102008036982、WO07/063754或WO08/056746的,或锌络合物,例如根据DE102007053771的。
根据优选的实施方式,有机半导体化合物(OSC)优选具有至多5000g/mol的分子量,优选至多2000g/mol,尤其至多1500g/mol且更优选至多1000g/mol。
根据本发明特定的实施方式,组合物可以包含0.1至10wt%、优选0.25至5wt%、更优选0.5至4wt%的发射材料和/或电荷传输材料。
此外,同样优选非导电的电学惰性聚合物(基质聚合物;惰性聚合物粘结剂)的溶液,所述电学惰性聚合物包含混和的低分子量、低聚、树枝状、直链或支化和/或聚合的有机和/或有机金属半导体。优选地,所述组合物可以包含0.1至10wt%、更优选0.25至5wt%、最优选0.3至3wt%的惰性聚合物粘结剂。
任选地,所述OSC组合物包含一种或多种有机粘结剂,优选聚合物粘结剂,以调节流变性质,如在例如WO2005/055248A1中所描述的,特别是在1,000Hz下具有3.3或更小的低介电常数(ε)的有机粘结剂,非常优选粘结剂与OSC化合物的重量比为20:1至1:20、优选10:1至1:10、尤其优选5:1至1:5、更优选1:1至1:5。
优选地,聚合物粘结剂包含1000至15,000,000g/mol、尤其是1500至12,000,000g/mol且最优选1500至10,000,000g/mol的重均分子量。采用重均分子量为至少10,000g/mol、优选至少200,000g/mol、尤其至少300,000g/mol且更优选至少500,000g/mol的聚合物可以实现令人吃惊的效果。根据本发明非常优选的方面,聚合物可以优选具有至少1,000,000g/mol且更优选至少2,000,000g/mol的重均分子量。
作为惰性粘结剂有用的聚合物可以优选具有至多20,000,000g/mol、更优选至多12,000,000g/mol并且最优选至多7,000,000g/mol的重均分子量。
特别地,聚合物可以具有1.0至10.0、更优选1.01至5.0并且最优选1.02至3的多分散指数Mw/Mn。采用优选的具有1.03至2.0、尤其是1.04至1.5并且更优选1.05至1.2的多分散指数Mw/Mn的聚合物可以实现惊人的改进。
根据本发明特定的方面,聚合物粘结剂可以具有多模态分子量分布。优选地,聚合物可以具有如使用GPC可测定的2、3、4或者更多个分子量分布的极大值。
所述粘结剂例如选自聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚肉桂酸乙烯酯、聚(4-乙烯基联苯)或聚(4-甲基苯乙烯)。聚合物粘结剂优选包含由苯乙烯和/或烯烃衍生的重复单元。优选的粘结剂可以包含至少80wt%、尤其是90wt%并且更优选99wt%的衍生自苯乙烯单体和/或烯烃的重复单元。
所述粘结剂也可以是例如选自聚芳基胺、聚芴、聚噻吩、聚螺二芴、取代的聚亚乙烯基亚苯基、聚咔唑或聚茋、或其共聚物的半导体粘结剂。
根据本发明优选的实施方式,惰性粘结剂是玻璃化转变温度在-70至160℃、更优选0至150℃、尤其是50至140℃并且最优选70至130℃的聚合物。玻璃化转变温度可以由测量聚合物的DSC(DINENISO11357,加热速率10℃/分钟)来测定。
通常,聚合物粘结剂在如上下文所描述的本发明组合物的溶剂中可分散或者可溶解。优选地,聚合物粘结剂在有机溶剂中可溶并且聚合物粘结剂在溶剂中的溶解度为至少1g/l、尤其至少5g/l并且更优选至少10g/l。
根据本发明特定的实施方式,组合物可以包含0.05至10wt%、优选0.1至5wt%并且更优选0.15至3wt%的聚合物粘结剂。通过使用包含优选0.2至1wt%、更优选0.25至0.6wt%和最优选0.3至0.5wt%的聚合物粘结剂的组合物,可以实现惊人的改进。
通过在组合物中以低含量使用高分子量粘结剂可以实现惊人的改进。使用该方法可得到具有优异的印刷品质的令人吃惊地有效的器件。
半导体化合物与惰性粘结剂的重量比优选30:1至1:30,特别是20:1至1:5并且更优选5:1至1:1。
根据特定的实施方式,聚合物粘结剂优选包含衍生自苯乙烯和/或烯烃的重复单元。优选的聚合物粘结剂可以包含至少80wt%、尤其是90wt%并且更优选99wt%的衍生自苯乙烯单体和/或烯烃的重复单元。
苯乙烯单体是本领域已知的。这些单体包括苯乙烯、在侧链具有烷基取代基的取代的苯乙烯如α-甲基苯乙烯和α-乙基苯乙烯、在环上用烷基取代基取代的苯乙烯如乙烯基甲苯和对甲基苯乙烯、卤代苯乙烯如一氯苯乙烯、二氯苯乙烯、三溴苯乙烯和四溴苯乙烯。
烯烃是由氢和碳原子组成的单体。这些单体包括乙烯、丙烯、丁烯、异戊二烯和1,3-丁二烯。
根据本发明特定的方面,聚合物粘结剂是重均分子量优选为至少100,000g/mol、尤其是至少200,000、尤其至少300,000g/mol和更优选至少500,000g/mol的聚苯乙烯。根据本发明非常优选的方面,聚苯乙烯可以优选具有至少1,000,000g/mol并且更优选至少2,000,000g/mol的重均分子量。
作为惰性粘结剂有用的聚苯乙烯优选具有至多20,000,000g/mol、更优选至多12,000,000g/mol并且最优选至多7,000,000g/mol的重均分子量。
根据本发明的组合物可以另外包括一种或多种其它组分,例如表面活性的化合物、润滑剂、导电添加剂、分散剂、疏水剂、粘合剂、流动改进剂、消泡剂、脱气剂、反应性或非反应性的稀释剂、助剂、着色剂、染料或颜料、敏化剂、稳定剂、纳米粒子或抑制剂。然而,这些其它组分不应该是氧化的,或者不应该能够与所述OSC发生化学反应,或对所述OSC具有电学掺杂效应。
用挥发性润湿剂可以实现惊人的改进。上下文中使用的术语“挥发性”意思是在所述有机半导体已经被沉积在OE器件基底上之后,在不显著地损害这些材料或所述OE器件的(如温度和/或减小的压力)条件下,所述试剂能够从所述有机半导体材料通过蒸发除去。优选这是指所述润湿剂在使用的压力下,非常优选在大气压力(1013hPa)下,具有<350℃、更优选≤300℃、最优选≤250℃的沸点或升华温度。蒸发也可以例如通过施加热和/或减小的压力而加速。优选,所述润湿剂不能够与OSC化合物发生化学反应。特别是,它们选自对于OSC材料不具有持久掺杂影响(例如通过氧化或者与OSC材料发生化学反应)的化合物。因此,所述组合物优选不应该含有添加剂,例如通过形成离子产物与OSC材料反应的氧化剂或质子酸或路易斯酸。
通过包含具有类似沸点的挥发性组分的组合物能够实现令人惊讶的效果。优选,润湿剂和有机溶剂的沸点差为-50℃至50℃、更优选-30℃至30℃并且最优选为-20℃至20℃。
优选的润湿剂是非芳族化合物。另外优选地,润湿剂是非离子化合物。特别有用的润湿剂包含至多35mN/m、尤其是至多30mN/m、更优选至多25mN/m的表面张力。表面张力可以在25℃下使用FTA(第一个十埃)125接触角角度测量仪来测定。从如由RogerP.Woodward,Ph.D.发表的“SurfaceTensionMeasurementsUsingtheDropShapeMethod”中的FirstTenAngstrom(第一个十埃)可获得该方法的详细描述。优选,可以使用悬滴法确定表面张力。
根据本发明特定的方面,有机溶剂和润湿剂的表面张力差优选至少为1mN/m、尤其是至少5mN/m并且更优选至少为10mN/m。
通过包含分子量至少100g/mol、尤其是至少150g/mol、优选至少180g/mol、更优选至少200g/mol的润湿剂能够实现料想不到的改进。
适当的和优选的润湿剂不发生氧化,或者不与OSC材料发生化学反应,其选自硅氧烷、烷烃、胺、烯烃、炔烃、醇和/或这些化合物的卤代衍生物。此外,可以使用氟代醚、氟代酯和/或氟代酮。更优选,这些化合物选自具有6至20个碳原子、尤其是8至16个碳原子的甲基硅氧烷;C7-C14烷烃,C7-C14烯烃,C7-C14炔烃,具有7至14个碳原子的醇,具有7至14个碳原子的氟代醚,具有7至14个碳原子的氟代酯和具有7至14个碳原子的氟代酮。最优选的润湿剂是具有8至14个碳原子的甲基硅氧烷。
有用的和优选的具有7至14个碳原子的烷烃包括庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、3-甲基庚烷、4-乙基庚烷、5-丙基癸烷、三甲基环己烷和十氢化萘。
具有7至14个碳原子的卤代烷烃包括1-氯庚烷、1,2-二氯辛烷、四氟辛烷、十氟十二烷、全氟壬烷、1,1,1-三氟甲基癸烷和全氟甲基十氢化萘。
具有7至14个碳原子的有用和优选的烯烃包括庚烯、辛烯、壬烯、1-癸烯、4-癸烯、十一碳烯、十二碳烯、十三碳烯、十四碳烯、3-甲基庚烯、4-乙基庚烯、5-丙基癸烯和三甲基环己烯。
具有7至14个碳原子的卤代烯烃包括1,2-二氯辛烯、四氟辛烯、十氟十二碳烯、全氟壬烯和1,1,1-三氟甲基癸烯。
具有7至14个碳原子的有用和优选的炔烃包括辛炔、壬炔、1-癸炔、4-癸炔、十二碳炔、十四碳炔、3-甲基庚炔、4-乙基庚炔、5-丙基癸炔和三甲基环己炔。
具有7至14个碳原子的卤代炔烃包括1,2-二氯辛炔、四氟辛炔、十氟十二碳炔、全氟壬炔和1,1,1-三氟甲基癸炔。
具有7至14个碳原子的有用和优选的烷醇包括庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一烷醇、十二烷醇、十三烷醇、十四烷醇、3-甲基庚醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、4-乙基庚醇、5-丙基癸醇、三甲基环己醇和羟基十氢化萘。
具有7至14个碳原子的卤代烷醇包括1-氯庚醇、1,2-二氯辛醇、四氟辛醇、十氟十二烷醇、全氟壬醇、1,1,1-三氟甲基癸醇和2-三氟甲基-1-羟基十氢化萘。
具有7至14个碳原子的有用和优选的氟代醚包括3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6十二氟-2-三氟甲基-己烷、3-丙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6十二氟-2-三氟甲基-己烷和3-丙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,5十氟-2-三氟甲基-戊烷。
具有7至14个碳原子的有用和优选的氟代酯包括3-(1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6十二氟-2-三氟甲基-己基)乙酸酯和3-(1,1,1,2,3,4,4,5,5,5十氟-2-三氟甲基-戊基)丙酸酯。
具有7至14个碳原子的有用和优选的氟代酮包括3-(1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6十二氟-2-三氟甲基-己基)乙基酮和3-(1,1,1,2,3,4,4,5,5,5十氟-2-三氟甲基-戊基)丙基酮。
有用和优选的硅氧烷包括六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷和十四甲基六硅氧烷。
优选地,所述组合物可以包含至多5重量%、尤其是至多3重量%的润湿添加剂。更优选,所述组合物包含0.01至4重量%、尤其是优选0.1至1重量%的润湿剂。
根据本发明的组合物可以设计为乳液、分散体或溶液形式的。优选,本发明组合物是不包含显著量第二相的溶液(均匀混合物)。
本发明的组合物能够用于制备有机电子(OE)器件,例如晶体管如OFET,或有机光伏(OPV)器件如二极管或太阳能电池,或有机发光二极管(OLED)。
尤其优选的OE器件是OFET。根据本发明优选的OFET包括以下组件:
-任选地,基底(1),
-栅电极(2),
-包含介电材料的绝缘层(3),
-OSC层(4),
-源和漏电极(5),
-任选地,一个或多个保护或钝化层(6)。
图1A举例并示意地描述根据本发明典型的底栅(BG)、顶部接触(TC)OFET器件,其包含基底(1)、栅电极(2)、介电材料层(3)(也被称为栅绝缘体层)、OSC层(4)、源和漏(S/D)电极(5)以及任选的钝化或保护层(6)。
图1A的器件能够通过包括如下步骤的方法制备:在基底(1)上沉积栅电极(2),在栅电极(2)和基底(1)顶部沉积介电层(3),在介电层(3)顶部沉积OSC层(4),在OSC层(4)顶部沉积S/D电极(5),和任选地在S/D电极(5)和OSC层(4)顶部沉积钝化或保护层(6)。
图1B举例并示意地描述根据本发明典型的底栅(BG)、底部接触(BC)OFET器件,其包含基底(1)、栅电极(2)、介电层(3)、S/D电极(5)、OSC层(4)以及任选的钝化或保护层(6)。
图1B的器件能够通过包括如下步骤的方法制备:在基底(1)上沉积栅电极(2),在栅电极(2)和基底(1)顶部沉积介电层(3),在介电层(3)顶部沉积S/D电极(5),在S/D电极(4)和介电层(3)顶部沉积OSC层(4),和任选地在OSC层(4)顶部沉积钝化或保护层(6)。
图2举例并示意地描述根据本发明的顶栅(TG)OFET器件,其包含基底(1)、源和漏电极(5)、OSC层(4)、介电层(3)和栅电极(2)以及任选的钝化或保护层(6)。
图2的器件能够通过包括如下步骤的方法制备:在基底(1)上沉积S/D电极(5),在S/D电极(4)和基底(1)顶部沉积OSC层(4),在OSC层(4)顶部沉积介电层(3),在介电层(3)顶部沉积栅电极(2),和任选地在栅电极(2)和介电层(3)顶部沉积钝化或保护层(6)。
描述于图1A、1B和2中的器件中的钝化或保护层(6)的目的是保护OSC层和S/D或栅电极免受随后在其上提供的其它层或器件的影响,和/或使其免受环境影响。
如由图1A、1B和2中双箭头表示的在源和漏电极(5)之间的距离是沟道区域。
在组合物用于OPV电池的情况下,所述组合物优选包含或含有p-型半导体和n-型半导体或受体和供体材料,更优选基本上由它们组成、非常优选仅由它们组成。优选的该类型材料是例如在WO94/05045A1中公开的聚(3-取代噻吩)或P3AT与C60或C70富勒烯或改性C60分子如PCBM[(6,6)苯基C61-丁酸甲酯]的共混物或混合物,其中优选P3AT与富勒烯的重量比例为2:1至1:2,更优选为1.2:1至1:1.2。
图3和图4举例并示意地描述根据本发明的典型的和优选的OPV器件[也参见Waldauf等人,Appl.Phys.Lett.89,233517(2006)]。
如图3所示的OPV器件优选包括:
-低功函数电极(31)(例如金属,如铝),和高功函数电极(32)(例如ITO),其中一个是透明的,
-层(33)(也被称为“活性(active)层”),包含空穴传输材料和电子传输材料,优选选自OSC材料,其位于电极(31,32)之间;该活性层能够例如作为双层(bilayer)或两个分别的层存在,或作为p和n型半导体的共混物或混合物存在,
-任选的导电聚合物层(34),例如包含PEDOT:PSS(聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)∶聚(苯乙烯基磺酸酯))的共混物,其位于活性层(33)和高功函数电极(32)之间,以改善高功函数电极的功函数,从而提供空穴的欧姆接触,
-在面对活性层(33)的低功函数电极(31)侧上的任选的涂层(35)(例如LiF),以提供电子的欧姆接触。
如图4所示的倒置型OPV器件优选包括:
-低功函数电极(41)(例如金属,如金),和高功函数电极(42)(例如ITO),其中一个是透明的,
-层(43)(也被称为“活性层”),包含空穴传输材料和电子传输材料,优选选自OSC材料,其位于电极(41,42)之间;该活性层能够例如作为双层(bilayer)或两个分别的层存在,或作为p和n型半导体的共混物或混合物存在,
-任选的导电聚合物层(44),例如包括PEDOT:PSS的共混物,其位于活性层(43)和低功函数电极(41)之间以提供电子的欧姆接触,
-在面对活性层(43)的高功函数电极(42)侧上的任选的涂层(45)(例如TiOx),以提供空穴的欧姆接触。
本发明的OPV器件通常包括p-型(电子供体)半导体和n-型(电子受体)半导体。所述p-型半导体例如是聚合物如聚(3-烷基噻吩)(P3AT)、优选聚(3-己基噻吩)(P3HT),或者另一选自如以上列出的优选的聚合和单体的OSC材料。所述n-型半导体可以是无机材料,例如氧化锌或硒化镉,或有机材料例如富勒烯衍生物,例如(6,6)-苯基-丁酸甲酯衍生化的桥亚甲基C60富勒烯,也被称为“PCBM”或“C60PCBM”,例如在G.Yu,J.Gao,J.C.Hummelen,F.Wudl,A.J.Heeger,Science1995,270卷,从1789页起的内容中公开的并具有以下显示的结构,或与例如C70富勒烯基团(C70PCBM)结构类似的化合物,或聚合物(例如见Coakley,K.M.和McGehee,M.D.Chem.Mater.2004,16,4533)。
该类型优选的材料是聚合物如P3HT或另一种选自以上列出组中的聚合物与C60或C70富勒烯或改性富勒烯如PCBM的共混物或混合物。优选的,聚合物:富勒烯重量比为2:1至1:2、更优选为1.2:1至1:1.2、最优选1:1。对于共混的混合物,任选的退火步骤可能是必要的以最优化共混物的形态并因此最优化OPV器件的性能。
在制备OE器件的过程期间,将OSC层沉积在基底上,随后除去溶剂以及任何存在的一种或多种挥发性添加剂,以形成膜或层。
各种基底可以用于制造OE器件,例如玻璃,ITO涂覆的玻璃,含有包括PEDOT、PANI等预涂层的ITO玻璃,或塑料,优选塑料材料,例子包括醇酸树脂、烯丙基酯、苯并环丁烯、丁二烯-苯乙烯、纤维素、醋酸纤维素、环氧化物、环氧聚合物、乙烯-氯代三氟乙烯、乙烯-四氟乙烯、玻璃纤维增强的塑料、碳氟聚合物、六氟丙烯偏二氟乙烯共聚物、高密度聚乙烯、聚对二甲苯基、聚酰胺、聚酰亚胺、聚芳酰胺、聚二甲基硅氧烷、聚醚砜、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、硅酮橡胶、硅氧烷、含有ITO的柔性膜或其它的导电层和阻挡层例如Vitex膜。
优选的基底材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和聚萘二甲酸乙二醇酯。所述基底可以是任何的涂有上述材料的塑料材料、金属或玻璃。所述基底优选应该是均匀的以确保良好的图案限定。也可以通过挤出、拉伸、摩擦或通过光化学技术均匀地预先校正所述基底,以引起有机半导体取向从而提高载流子迁移率。
所述电极可以通过液体涂覆,例如喷雾、浸渍、卷筒(web)或旋转涂覆,或通过真空沉积或气相沉积方法而沉积。适当的电极材料和沉积方法是本领域技术人员熟知的。适当的电极材料包括但不限于无机或有机材料,或两者的复合物。适当的导体或电极材料的例子包括聚苯胺、聚吡咯、PEDOT或掺杂的共轭聚合物,另外还有石墨分散体或石墨糊,或金属例如Au、Ag、Cu、Al、Ni或它们混合物的颗粒,以及溅射涂覆或蒸发的金属例如Cu、Cr、Pt/Pd或金属氧化物例如铟锡氧化物(ITO)。也可以使用从液相中沉积的有机金属前体。
优选地,根据本发明的组合物施加在其表面上的基底包含在130至25mNm-1范围内、更优选在115至30mNm-1范围内的表面能,所述的表面能通过测量至少2种溶剂,例如水和二碘甲烷的接触角确定,但也能够使用其它的溶剂。通常使用接触角角度测量仪例如FTA1000,在20-25℃的温度(室温和标准大气压力)下测定这些数据,然后使用各种数学模型,通常Owens-Wendt几何平均值或Wu氏调和平均值组合2种溶剂的接触角。优选使用Owens-Wendt方法。
Owens-Wendt公式
( 1 + cos θ ) γ LV = 2 ( γ D SV γ D LV ) + 2 ( γ P SV γ P LV )
Wu氏调和平均值公式
(1+cosθ)γLV=4{γD SVγD LV/(γD SVD LV)+γP SVγP LV/(γP SVP LV)}
可以通过本领域技术人员熟知的和描述于文献中的标准方法沉积OSC层。适当的和优选的沉积方法包括液体涂覆和印刷技术。非常优选的沉积方法包括,但不限于浸涂、旋涂、喷涂、气溶胶喷射、喷墨印刷、喷嘴印刷、凹版印刷、刮刀涂布、辊涂、反向辊印刷、柔性版印刷、卷筒印刷、喷涂、浸涂、幕涂、吻合涂覆(kisscoating)、迈尔棒涂布、双滚隙进料涂覆、网纹辊(anilox)涂布、刮涂法或狭缝涂覆。优选,利用凹版印刷、刮刀涂布、辊涂、反向辊印刷、柔性版印刷、卷筒印刷、网纹辊涂布施加OSC层。优选的是凹版和柔性版印刷和这些印刷方法的变化方案。这些包括但并不限于微凹版印刷、逆向凹版印刷、间接凹版印刷(offsetgravure)、逆向辊印刷等。可以使用在平台和更常规的“在圆形面(ontheround)”构造中的卷筒进纸(webfed)(辊到辊)和单张进纸(sheetfed)。
对于柔性版印刷,网纹辊可以或者是铬合金钢或者是陶瓷,优选陶瓷。单元蚀刻(celletch)能够在2cm3/m2至120cm3/m2之间变化、但最优选在3cm3/m2至20cm3/m2之间变化并且最优选在4cm3/m2至18cm3/m2之间变化,然而,干燥膜厚度基于所述组合物中活性材料的浓度和转移特性而变化。
本领域技术人员可以改造该单元(cell)构造,即,形状、深度、单元壁连接,实现最佳的印刷结果。
对于凹版印刷,优选使用铬合金钢,但这不排除其它材料。雕版要求大致是对于柔性版印刷要求的50%,因为少一个转移过程包括在内。
取决于压机类型和构造,速度可以显著地变化,对于平台印刷,印刷速度通常非常缓慢,通常为100毫米/分钟或更小。对于辊到辊式印刷,速度能够超过500米/分钟。
根据特定的方面,绝缘体层能够沉积在基底上以实现根据本发明的特定类型的OE。优选,所述绝缘体层通过溶液处理沉积,非常优选使用任选在一种或多种有机溶剂中是任选可交联的介电材料的溶液。优选,用于沉积所述介电材料的溶剂与用于沉积OSC材料的溶剂互不相关,反之亦然。
当将旋涂用作沉积方法时,例如以1000至2000rpm旋转OSC或介电材料一段时间例如30秒以产生典型的层厚度为0.5至1.5μm的层。在旋涂之后,在升高的温度下加热膜以除去所有残留的挥发性溶剂。
如果使用可交联的电介质,优选在沉积之后通过暴露于电子束或电磁(光化)辐射线例如X-射线、UV或可见光辐射进行交联。例如,可以使用波长为50nm至700nm、优选200至450nm、最优选300至400nm的光化辐射。适当的辐射剂量通常为25至3,000mJ/cm2。适当的辐射源包括汞、汞/氙、汞/卤素和氙灯,氩或氙激光源,X-射线或电子束。暴露于光化辐射会在暴露区域中引起介电材料的可交联基团发生交联反应。例如同样可以使用波长在可交联基团吸收谱带外的光源,并给可交联的材料添加辐射敏感的光敏剂。
任选,将所述介电材料层在暴露于辐射之后退火,例如在70℃至130℃的温度下,退火例如1至30分钟、优选1至10分钟的时间。在升高的温度下的退火步骤可用于完成通过使介电材料可交联的基团暴露于光辐射而引发的交联反应。
优选通过蒸发,例如通过使沉积的层暴露于高温和/或减小的压力下,优选在-50℃至300℃、更优选20℃至250℃下,以除去溶剂和任何挥发性的一种或多种添加剂。根据本发明特定的方面,所述一种或多种溶剂和任何的挥发性添加剂能够在减小的压力下蒸发。优选,大气压力下或减小的压力下,对于溶剂蒸发的压力范围为10-3mbar至1bar、尤其是10-2mbar至100mbar、更优选0.1mbar至10mbar。此外,优选可以在低于溶剂沸点下蒸发溶剂。
干燥OSC层的厚度优选为1nm至50μm、尤其是2至1000nm、更优选3至500nm。优选的包含有机发光材料和/或电荷传输材料的层可以具有在2至150nm范围内的厚度。
除了对于上下文所述的材料和方法,OE器件和其组件能够从本领域技术人员已知的和在文献中描述的标准材料和标准方法制备。
应理解能够对本发明前述的实施方式进行改变,而仍落在本发明的范围内。在说明书中公开的每一个特征,除非另有说明,可被用于相同、等同或类似目的的可选特征代替。因此,除非另有说明,每一个公开的特征仅是等同或类似特征的上位系列的一个实例。
在该说明书中公开的所有特征能够以任何的组合结合,除了其中这种特征和/或步骤的至少某些是互相排斥的组合。特别是,本发明的优选特征适用于本发明所有的方面,并可以用于任何的组合。同样,描述于非必要组合中的特征可以分开地(不以组合形式)使用。
应理解如上所述的许多特征,特别是优选实施方式的许多特征,凭它们自身的因素是有创造性的,而非仅仅作为本发明实施方式的一部分。除当前要求的任何发明之外或当前要求任何发明的可选替代方案,可以寻求对这些特征独立的保护。
除非上下文另外清楚地指出,如本发明中使用的术语的复数形式被理解为包括单数形式,反之亦然。
遍及该说明书的描述和权利要求,单词“包含”和“含有”和该单词的变体,例如“包括”和“具有”是指“包括但不限于”,而并非旨在(和不)排除其它的成分。
术语“聚合物”包括均聚物和共聚物,例如统计学、交替或嵌段的共聚物。另外,如以下使用的术语“聚合物”同样也包括低聚物和树枝体。树枝体通常是支化的大分子化合物,其由多官能的核基团组成,其它的支化单体以规则的方式附加在核基团上而得到树状结构,例如在M.Fischer和F.Angew.Chem.,Int.Ed.1999,38,885中所描述的。
术语“共轭聚合物”是指聚合物在其骨架(或主链)中主要含有具有sp2-杂化或任选sp-杂化的C原子,所述C原子同样可以被杂原子代替,使一个π轨道与另一π轨道相互作用横越插入的σ-键。例如在最简单的情况下,这是具有交替的碳-碳(或碳-杂原子)单和多(例如双或三)键的骨架,但确实也包括具有像1,3-亚苯基的单元的聚合物。在这一点上“主要”是指具有天然(自发)存在的缺陷(其可能导致共轭中断)的聚合物仍被认为是共轭聚合物。同样在该含义中包括如下的聚合物,其中骨架例如包含像芳基胺、芳基膦和/或某些杂环化合物(即,通过N-、O-、P-或S-原子共轭)和/或金属有机络合物(即,通过金属原子共轭)的单元。术语“共轭连接基团”是指连接由具有sp2-杂化或sp-杂化的C原子或杂原子组成的两个环(通常为芳族环)的基团。也参见“IUPACCompendiumofChemicalterminology,电子版”。
除非另有说明,分子量作为数均分子量Mn或重均分子量Mw给出,除非另有说明,其通过凝胶渗透色谱法(GPC)相对于聚苯乙烯标准物来确定。
聚合度(n)是指数均聚合度,除非另有说明,作为n=Mn/MU给出,其中MU是单个重复单元的分子量。
术语“小分子”是指单体的,即,非聚合的化合物。
除非另有说明,固体的百分比是重量百分比(“wt.%”),液体的百分比或比率(像例如在溶剂混合物中)是体积百分比(“vol.%”),所有的温度以摄氏度(℃)给出。
除非另有说明,以百分比或ppm给出的混合物组分的浓度或比例与包括溶剂的整个组合物相关。
现在将参考以下实施例更详细地描述本发明,所述的实施例仅是例示性的,而非限制本发明的范围。
使用描述于现有技术中并为本领域普通技术人员熟知的已知技术和标准设备实施如上下文所述的所有的工艺步骤。
实施例
实施例1(小分子,柔性版印刷的,顶栅)
化合物A是下列异构体的混合物
化合物A和其制备公开在S.Subramanian,J.Anthony等人,J.Am.Chem.Soc.2008,130,2706-2707中(包括辅助信息)。
OFET器件按照如下制备:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。以20μm宽×1000μm长的平行板几何结构体蒸发大约60nm厚的金源漏电极。用等离子臭氧清洗基底1分钟。利用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,其通过从异丙醇中旋涂并且在加热板上在100℃下蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.6份化合物A和0.4份350000Mw的聚苯乙烯溶解在78.4份的环己基苯和19.6份的均三甲苯中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液而制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为2.2cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃下进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述PEN膜上的源漏电极的阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫(flexomat),以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃下退火3分钟。
在所述器件上的OSC层顶部上旋涂氟代聚合物LisiconTMD139(9%的固体,可从MerckChemicals商业获得)的介电层,并在100℃下退火2分钟,得到厚大约1μm的干燥介电膜。
最后,在该介电层顶部上以使得它覆盖存在的源漏电极结构的方式蒸发40nm厚的金栅电极阵列。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图5中。
实施例2(小分子,柔性版印刷的,顶栅)
OFET器件按照如下制备:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。以20μm宽×1000μm长的平行板几何结构体蒸发大约60nm厚的金源漏电极。利用等离子臭氧清洗基底1分钟。利用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,其通过从异丙醇中旋涂并且在加热板上在100℃下蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.3份化合物A(如在实施例1中所提及的)和0.7份350000Mw的聚苯乙烯溶解在78.4份的环己基苯和19.6份的均三甲苯中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液而制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为2.3cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃下进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述PEN膜上的源漏电极的阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃下退火3分钟。
在所述器件上的OSC层顶部上旋涂氟代聚合物LisiconTMD139(9%的固体,从MerckChemicals商业获得)的介电层,并在100℃下退火2分钟,得到厚大约1μm的干燥介电膜。
最后,在该介电层顶部上以使得它覆盖存在的源漏电极结构的方式蒸发40nm厚的金栅电极阵列。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图6中。
实施例3(小分子,柔性版印刷的,顶栅)
OFET器件按照如下制备:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。以20μm宽×1000μm长的平行板几何结构体蒸发大约60nm厚的金源漏电极。利用等离子臭氧清洁基底1分钟。利用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,其通过从异丙醇中旋涂并且在加热板上在100℃下蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.3份化合物A(如在实施例1中所提及的)和0.7份350000Mw的聚苯乙烯溶解在58.8份的环己基苯和39.2份的均三甲苯中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为1.6cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃下进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃下退火3分钟。
在所述器件上的OSC层顶部上旋涂氟代聚合物LisiconTMD139(9%的固体,从MerckChemicals商业获得)的介电层,并在100℃下退火2分钟,得到厚大约1μm的干燥介电膜。
最后,在该介电层之上以它覆盖存在的源漏电极结构的方式蒸发40nm厚的金栅电极阵列。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图7中。
实施例4(小分子,凹版印刷的,顶栅)
OFET器件按照如下制备:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。以20μm宽×1000μm长的平行板几何结构体蒸发大约60nm厚的金源漏电极。用500W氩等离子体清洗基底1分钟。利用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理处理电极,其通过从异丙醇中旋涂并且在加热板上在100℃下蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.6份化合物A(如在实施例1中所提及的)和0.4份350000Mw的聚苯乙烯溶解在78.4份的环己基苯和19.6份的邻二甲苯中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为2.23cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃下进行。
然后将OSC组合物凹版印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的宽的面积单元,使用RKFlexiproof100印刷机通过使以90m/min的速度运行的8cm3/m2负荷的网纹辊(anilox)直接接触PEN基底进行。然后将印刷的OSC层在70℃退火3分钟。
在所述器件上的OSC层顶部上旋涂氟代聚合物LisiconTMD139(9%的固体,从MerckChemicals商业获得)的介电层,并在100℃下退火2分钟,得到厚大约1μm的干燥介电膜。
最后,在该介电层顶部上以使得它覆盖存在的源漏极结构的方式蒸发40nm厚的金栅电极阵列。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图8中。
实施例5(小分子,柔性版印刷的,底栅)
OFET器件按照如下制备:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA(PEN)膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)3分钟,然后用甲醇漂洗。在PEN基底顶部上蒸发大约40nm厚的金栅电极。在金栅电极顶部上旋涂D206介电层(从MerckChemicals商业获得),以1500rpm的旋转速度30秒,在120℃退火1分钟,然后在UV光(302nm)下UV固化5分钟。蒸发大约40nm厚的金源漏电极。用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,其通过从异丙醇中旋涂然后用IPA漂洗,并在加热板上在100℃下旋转干燥蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.6份化合物A(如在实施例1中所提及的)和0.4份6000000Mw的聚苯乙烯溶解在均三甲苯中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为3.6cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃下进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述的PEN膜的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃退火3分钟。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图9中。
实施例6(小分子,柔性版印刷的,底栅)
OFET器件按照如下制备:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA(PEN)膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)3分钟,然后用甲醇漂洗。在PEN基底顶部上蒸发大约40nm厚的金栅电极。在金栅电极上面旋涂D206介电层(从MerckChemicals商业获得),以1500rpm的旋转速度30秒;在120℃退火1分钟,然后在UV光(302nm)下UV固化5分钟。蒸发大约40nm厚的金源漏电极。用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,其通过从异丙醇中旋涂然后用IPA漂洗,并在加热板上在100℃下旋转干燥蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.6份化合物A(如在实施例1中所提及的)和0.4份6000000Mw的聚苯乙烯溶解在环己基苯/均三甲苯的1:1的共混物中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为5.6cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃进行。
然后将OSC组合物凹版印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃退火3分钟。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图10中。
实施例7(聚合物,柔性版印刷的,顶栅)
OFET器件按照如下制备:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。以20μm宽×1000μm长的平行板几何结构体蒸发大约60nm厚的金源漏电极。利用等离子臭氧清洗基底1分钟。利用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,其通过从甲氧基丙醇中旋涂并且在加热板上在100℃下蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1%的包含具有以下结构的菲单元并且重均分子量为78,000的聚合物溶解在均三甲苯中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液而制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为6.1cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃退火3分钟。
在所述器件上的OSC层顶部上旋涂氟代聚合物LisiconTMD139(9%的固体,从MerckChemicals商业获得)的介电层,并在100℃下退火2分钟,得到厚大约1μm的干燥介电膜。
最后,在该介电层顶部上以使得它覆盖存在的源漏极结构的方式蒸发40nm厚的金栅电极阵列。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图11中。
实施例8(小分子,柔性版印刷的,底栅)
OFET器件按照如下制备:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA(PEN)膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)3分钟,然后用甲醇漂洗。在PEN基底顶部上蒸发大约40nm厚的金栅电极。在金栅电极顶部上旋涂D206介电层(从MerckChemicals商业获得),以1500rpm的旋转速度30秒;在120℃退火1分钟,然后在UV光(302nm)下UV固化5分钟。蒸发大约40nm厚的金源漏电极。用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,其通过从异丙醇中旋涂然后用IPA漂洗,并在加热板上在100℃下旋转干燥蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.6份化合物A(如在实施例1中所提及的)和0.4份6000000Mw的聚苯乙烯溶解在环己基苯中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为6.5cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃下退火3分钟。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图12中。
实施例9(小分子,凹版印刷的,底栅,均三甲苯/CHB)
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA(PEN)膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。在PEN基底上蒸发大约50nm厚的金栅电极。在金栅电极顶部上旋涂D206介电层(从MerckChemicals商业获得),以1500rpm的旋转速度30秒,在100℃下退火10分钟,然后在UV光(306nm)下UV固化5分钟。蒸发大约60nm厚的金源漏电极。用M001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来对电极通过覆盖1分钟进行处理,然后旋涂以除去过量的M001,然后用IPA漂洗,并在加热板上在100℃下旋转干燥蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.6份化合物A和0.4份6000000Mw的聚苯乙烯溶解在环己基苯/均三甲苯(1:1)中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为5.6cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃下进行。
然后使用CP90-100-13Sauerressig实验室打样机印刷OSC组合物。凹印滚筒具有许多单元深度以实现不同的体积(volumes)。网纹辊是6.8ml/m2。将刮刀与凹印滚筒接触,将组合物置于刮刀和凹印滚筒之间的辊隙中,然后手工旋转。然后将印刷头缓慢拉到基底。然后将印刷的OSC层在70℃退火(强制空气)4分钟。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图13中。
实施例10(小分子,凹版印刷的,顶栅)
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。以20μm宽×1000μm长的平行板几何结构体蒸发大约60nm厚的金源漏电极。用1000W氧等离子体清洗基底1分钟。用M001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,通过沉积膜并离开1分钟,然后旋转掉过量物并且在加热板上在100℃下蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.6份化合物A和0.4份6000000Mw的聚苯乙烯溶解在环己基苯/均三甲苯(1:1)中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为5.6cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃下进行。
然后使用CP90-100-13Sauerressig实验室打样机印刷OSC组合物。凹印滚筒具有许多单元深度以实现不同的体积。将刮刀与凹印滚筒接触,将组合物置于刮刀和凹印滚筒之间的辊隙中,然后手工旋转。然后将印刷头缓慢拉到基底。然后将印刷的OSC层在70℃退火(强制空气)4分钟。
在所述器件上的OSC层顶部上旋涂氟代聚合物D139(9%的固体,从MerckChemicals商业获得)的介电层,并在70℃下退火3分钟然后在100℃下1分钟,得到厚大约1μm的干燥介电膜。
最后,在该介电层之上以使得它覆盖存在的源漏极结构的方式蒸发50nm厚的金栅电极阵列。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图14中。
实施例11(小分子,柔性版印刷,顶栅,在二甲氧基甲苯中)
按照如下制备OFET器件:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。以20μm宽×1000μm长的平行板几何结构体蒸发大约60nm厚的金源漏电极。用等离子体臭氧清洗基底1分钟。用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,通过从异丙醇旋涂并且在加热板上在100℃下蒸发1分钟除去过量物进行。
通过将1.0份化合物A(如在实施例1中所提及的)和1.0份PTAA溶解在二甲氧基甲苯中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为5.0cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃退火3分钟。
在所述器件上的OSC层顶部上旋涂氟代聚合物LisiconTMD139(9%的固体,从MerckChemicals商业获得)的介电层,并在100℃下退火2分钟,得到厚大约1μm的干燥介电膜。
最后,在该介电层之上以使得它覆盖存在的源漏极结构的方式蒸发40nm厚的金栅电极阵列。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性描绘在图15a中,线性和饱和迁移率描绘在图15b中。
实施例12(小分子,柔性版印刷的,顶栅,在异色满中)
按照如下制备OFET器件:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。以20μm宽×1000μm长的平行板几何结构体蒸发大约60nm厚的金源漏电极。用等离子体臭氧清洗基底1分钟。用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,通过从异丙醇旋涂并且在加热板上在100℃下蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.0份化合物A(如在实施例1中所提及的)和1.0份 三芳基胺(PTAA)溶解在异色满95份和1-甲基萘3份中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为5.3cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃退火3分钟。
在所述器件上的OSC层顶部上旋涂氟代聚合物LisiconTMD139(9%的固体,从MerckChemicals商业获得)的介电层,并在100℃下退火2分钟,得到厚大约1μm的干燥介电膜。
最后,在该介电层之上以使得它覆盖存在的源漏极结构的方式蒸发40nm厚的金栅电极阵列。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图16中。
实施例13(小分子,柔性版印刷的,顶栅,在萘满中)
按照如下制备OFET器件:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。以20μm宽×1000μm长的平行板几何结构体蒸发大约60nm厚的金源漏电极。用等离子体臭氧清洗基底1分钟。用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,通过从异丙醇旋涂并且在加热板上在100℃下蒸发1分钟除去过量物来进行。
通过将1.0份化合物A(如在实施例1中所提及的)和1.0份PTAA溶解在萘满中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为2.9cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃退火3分钟。
在所述器件上的OSC层顶部上旋涂氟代聚合物LisiconTMD139(9%的固体,从MerckChemicals商业获得)的介电层,并在100℃下退火2分钟,得到厚大约1μm的干燥介电膜。
最后,在该介电层顶部上以使得它覆盖存在的源漏极结构的方式蒸发40nm厚的金栅电极阵列。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性描绘在图17a中,线性和饱和迁移率描绘在图17b中。
实施例14(小分子,柔性版印刷的,顶栅,丁基苯基醚)
按照如下制备OFET器件:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)2分钟,然后用甲醇漂洗。以20μm宽×1000μm长的平行板几何结构体蒸发大约60nm厚的金源漏电极。用等离子体臭氧清洗基底1分钟。用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,通过从异丙醇旋涂并且在加热板上在100℃下蒸发1分钟除去过量物进行。
通过将1.6份化合物A(如在实施例1中所提及的)和0.4份重均分子量低于10,000g/mol的聚(α)甲基苯乙烯溶解在丁基苯基醚中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为1.6cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃退火3分钟。
在所述器件上的OSC层顶部上旋涂氟代聚合物LisiconTMD139(9%的固体,从MerckChemicals商业获得)的介电层,并在100℃下退火2分钟,得到厚大约1μm的干燥介电膜。
最后,在该介电层之上以使得它覆盖存在的源漏极结构的方式蒸发40nm厚的金栅电极阵列。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图18中。
实施例15(小分子,柔性版印刷的,底栅)
OFET器件按照如下制备:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA(PEN)膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)3分钟,然后用甲醇漂洗。在PEN基底顶部上蒸发大约40nm厚的金栅电极。在金栅电极顶部上面旋转D206介电层(从MerckChemicals商业获得),以1500rpm的旋转速度30秒;在120℃退火1分钟,然后在UV光(302nm)下UV固化5分钟。蒸发大约40nm厚的金源漏电极。以LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,其通过从异丙醇中旋涂然后用IPA漂洗,并在加热板上在100℃下旋转干燥蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.6份化合物A(如在实施例1中所提及的)和0.4份6000000Mw的聚苯乙烯溶解在环己基苯/均三甲苯以60/40的共混物中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为8cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃退火3分钟。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图19中。
实施例16(小分子,柔性版印刷的,底栅)
OFET器件按照如下制备:
在超声波甲醇浴中洗涤TeonexQ65FA(PEN)膜(可以从DuPontTeijinFlims获得)3分钟,然后用甲醇漂洗。在PEN基底顶部上蒸发大约40nm厚的金栅电极。在金栅电极上面旋涂D206介电层(从MerckChemicals商业获得),以1500rpm的旋转速度30秒;在120℃退火1分钟,然后在UV光(302nm)下UV固化5分钟。蒸发大约40nm厚的金源漏电极。用LisiconTMM001(从MerckChemicals商业获得)SAM处理来处理电极,通过从异丙醇中旋涂然后用IPA漂洗,并在加热板上在100℃旋转干燥下蒸发1分钟除去过量物而进行。
通过将1.6份化合物A(如在实施例1中所提及的)和0.5份6000000Mw的聚苯乙烯溶解在环己基苯/均三甲苯以60:40的共混物中,并通过0.2μm的PTFE筒式过滤器过滤该溶液制备OSC组合物。
使用ARG-2流变仪exTA仪器测量粘度为10cP。粘度在10sec-1至1000sec-1的剪切速率下测量,使用牛顿拟合方程外推粘度,所有测量在25℃进行。
然后将OSC组合物印刷成在如上所述的PEN膜上的源漏电极阵列上的5×5cm宽的面积单元,使用RKFlexiproof100柔性版印刷,采用8cm3/m2负荷的网纹辊和CyrelHiQS柔印垫,以80m/min的速度运行。然后将印刷的OSC层在70℃退火3分钟。
通过使用Keithley4200实施OFET器件的传输和应力测量。晶体管的传输特性以及线性和饱和迁移率描绘在图20中。

Claims (42)

1.生产有机电子(OE)器件的方法,包含步骤
a)将包含一种或多种有机半导体化合物(OSC)和一种或多种有机溶剂且特征在于具有在25℃下低于15mPas的粘度并且溶剂的沸点为至多400℃的组合物沉积在基材上以形成膜或者层,
b)除去溶剂;
特征在于通过凹版印刷、柔性版印刷施加所述的组合物。
2.根据权利要求1的方法,特征在于所述组合物具有在25℃下为0.5mPas至9.5mPas的范围内的粘度。
3.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述组合物是溶液。
4.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述组合物具有22mN/m至50mN/m的表面张力。
5.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机溶剂包含Hd为17.0至23.2MPa0.5、Hp为0.2至12.5MPa0.5和Hh为0.0至20.0MPa0.5的汉森溶解度参数。
6.根据权利要求5的方法,特征在于所述有机溶剂的汉森溶解度参数Hd为17.0MPa0.5至23.2MPa0.5,Hp为0.2至10.5MPa0.5,并且Hh为0.0至5.0MPa0.5
7.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机溶剂包含一种或多种芳族和/或杂芳族化合物。
8.根据权利要求7的方法,特征在于所述有机溶剂包含一种或多种芳族烃化合物。
9.根据权利要求8的方法,特征在于所述芳族烃化合物包含环烷基。
10.根据权利要求8的方法,特征在于所述芳族烃化合物包含具有1至8个碳原子的烷基。
11.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机溶剂或者溶剂共混物是芳族烃化合物的混合物。
12.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机溶剂具有至少为130℃的沸点。
13.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机溶剂是具有不同沸点的化合物的混合物,并且具有最低沸点的化合物的沸点比具有最高沸点的化合物的沸点至少低10℃。
14.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机溶剂是具有不同沸点的化合物的混合物,并且具有最低沸点的化合物的沸点比具有最高沸点的化合物的沸点至多低100℃。
15.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述组合物包含至少80wt%的所述有机溶剂。
16.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述溶剂包含至少为1.5的分配比logP。
17.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述组合物包含至少一种惰性粘结剂。
18.根据权利要求17的方法,特征在于所述惰性粘结剂是包含衍生自苯乙烯单体和/或烯烃的重复单元的聚合物。
19.根据权利要求17的方法,特征在于所述惰性粘结剂是包含至少80wt%衍生自苯乙烯单体和/或烯烃的重复单元的聚合物。
20.根据权利要求17的方法,特征在于所述惰性粘结剂是重均分子量为至少200,000g/mol的聚合物。
21.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机半导体化合物是有机发光材料和/或电荷传输材料。
22.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机半导体化合物具有5000g/mol或更低的分子量。
23.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机半导体化合物是选自下式的化合物
其中
n是>1的整数,
R每次出现时相同或不同地表示H,F,Cl,Br,I,CN,具有1到40个C原子的直链、支化或环状的烷基,其中一个或多个C原子任选地被O、S、O-CO、CO-O、O-CO-O、CR0=CR0或C≡C以O-和/或S-原子不直接彼此相连接的方式代替,并且其中一个或多个H原子任选地被F、Cl、Br、I或CN代替,或者表示具有4到20个环原子的未取代的或被一个或多个非芳族的基团Rs取代的芳基或杂芳基,并且其中一个或多个基团R还可以彼此和/或与它们所连接的环形成单或多环的脂肪族或芳族环体系,
Rs每次出现时相同或不同地表示F,Cl,Br,I,CN,Sn(R00)3,Si(R00)3或B(R00)2,具有1至25个碳原子的直链、支化或者环状烷基,其中一个或多个C原子任选地被O、S、O-CO、CO-O、O-CO-O、CR0=CR0或C≡C以O-和/或S-原子不直接彼此相连接的方式代替,并且其中一个或多个H原子任选地被F、Cl、Br、I或CN代替,或者Rs表示具有4到20个环原子的未取代的或被一个或多个非芳族的基团Rs取代的芳基或杂芳基,并且其中一个或多个基团Rs还可以与彼此和/或与R形成环体系,
R0每次出现时相同或不同地表示H、F、Cl、CN、具有1至12个C原子的烷基或者具有4至10个环原子的芳基或者杂芳基,
R00每次出现时相同或不同地表示H或者具有1至20个C原子的脂肪族或者芳族烃基,其中两个基团R00还可以与它们所连接的杂原子一起形成环,
r是0、1、2、3或4,
s是0、1、2、3、4或5。
24.根据权利要求23的方法,其特征在于,在基团R00定义中所述杂原子是Sn、Si或B。
25.根据权利要求23的方法,其特征在于n是10至1000的整数。
26.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机半导体化合物是下式的化合物
其中R1、R2、R3、R4、R7、R8、R9、R10、R15、R16、R17各自独立地相同或不同并且各自独立地表示:H,任选取代的C1-C40碳基或者烃基,任选取代的C1-C40烷氧基,任选取代的C6-C40芳氧基,任选取代的C7-C40烷基芳氧基,任选取代的C2-C40烷氧基羰基,任选取代的C7-C40芳氧基羰基,氰基(-CN),氨基甲酰基(-C(=O)NH2),卤代甲酰基(-C(=O)-X,其中X代表卤素原子),甲酰基(-C(=O)-H),异氰基,异氰酸酯基,硫氰酸酯基或者硫代异氰酸酯基,任选取代的氨基,羟基,硝基,CF3基,卤素基团,或者任选取代的甲硅烷基,并且A代表硅或者锗,和
其中独立地R1与R2、R2与R3、R3与R4、R7与R8、R8与R9、R9与R10、R15与R16以及R16与R17中的每一对任选地彼此交叉桥接以形成C4-C40饱和或者不饱和的环,所述饱和或者不饱和的环任选地被氧原子、硫原子或者式-N(Ra)-的基团插入,其中Ra是氢原子或者烃基,或者任选被取代,以及
其中所述多并苯骨架的一个或多个碳原子任选被选自N、P、As、O、S、Se和Te的杂原子取代。
27.根据权利要求26的方法,其特征在于,所述卤素基团是Cl、Br或F。
28.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机半导体化合物是下式的化合物
其中
Y1和Y2之一表示-CH=或者=CH-,且另一个表示-X-,
Y3和Y4之一表示-CH=或者=CH-,且另一个表示-X-,
X是-O-、-S-、-Se-或者-NR”'-,
R'是H、F、Cl、Br、I、CN、具有1至20个C原子并且任选地氟化或者全氟化的直链或者支化烷基或者烷氧基,任选氟化或者全氟化的具有6至30个C原子的芳基,或者CO2R””,且其中R””为H,任选氟化的具有1至20个C原子的烷基或任选氟化的具有2至30个碳原子的芳基,
R”在多次出现的情况下彼此独立地是具有1至20个碳原子的环状、直链或支化的烷基或者烷氧基,或者具有2-30个碳原子的芳基,所有这些任选地被氟化或者全氟化,
R”'是H或者具有1至10个碳原子的环状、直链或者支化的烷基,
m是0或者1,
o是0或者1。
29.根据权利要求28的方法,特征在于R”在多次出现的情况下彼此独立地是具有1至8个碳原子的环状、直链或支化的烷基或者烷氧基。
30.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述有机半导体化合物是有机发磷光的化合物,其发光并且另外含有至少一种具有原子序数大于38的原子。
31.根据权利要求30的方法,特征在于所述发磷光的化合物是式(1)至(4)的化合物:
其中
DCy每次出现时相同或者不同地是含有至少一个供体原子的环状基团,环状基团经由所述供体原子键接到金属上,并且所述环状基团又可以带有一个或多个取代基R18;基团DCy和CCy经由共价键彼此连接;
CCy每次出现时相同或者不同地是含有碳原子的环状基团,环状基团经由所述碳原子键接到金属上,并且所述环状基团又可以带有一个或多个取代基R18
A每次出现时相同或者不同地是单阴离子的双齿螯合配位体;
R18每次出现时相同或者不同,并且为F,Cl,Br,I,NO2,CN,具有1至20个碳原子的直链、支化或环状的烷基或者烷氧基,其中一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-、-S-、-NR19-、-CONR19-、-CO-O-、-C=O-、-CH=CH-或者-C≡C-代替,并且其中一个或多个氢原子可以被F代替,或者具有4至14个碳原子的芳基或杂芳基并且其可以被一个或多个非芳族的R18基团取代,并且在相同环上或者在两个不同环上的多个取代基R18又可以一起形成单或多环的脂肪族或者芳族环体系;和
R19每次出现时相同或者不同,并且为具有1至20个碳原子的直链、支化或环状的烷基或者烷氧基,其中一个或多个不相邻的CH2基团可以被-O-、-S-、-CO-O-、-C=O-、-CH=CH-或者-C≡C-代替,并且其中一个或多个氢原子可以被F代替,或者具有4至14个碳原子的芳基或杂芳基并且其可以被一个或多个非芳族的R18基团取代。
32.根据权利要求31的方法,特征在于所述供体原子是氮、以卡宾形式的碳或者磷。
33.根据权利要求31的方法,特征在于A定义中所述配位体是二酮配位体。
34.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述组合物包含主体材料。
35.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述组合物包含0.1-5wt%的有机半导体化合物。
36.根据权利要求17的方法,特征在于所述半导体化合物与所述惰性粘结剂的重量比为5:1至1:1。
37.根据权利要求1或2的方法,特征在于所述组合物包含至少一种润湿剂。
38.根据权利要求37的方法,特征在于所述润湿剂是挥发性的并且不能与所述半导体化合物发生化学反应。
39.根据权利要求1或2的方法,特征在于印刷装置的单元蚀刻是4cm3/m2至18cm3/m2
40.根据权利要求1或2的方法,特征在于印刷速度是100m/分钟或者更低。
41.根据权利要求1的方法,特征在于其上施加所述组合物的表面具有25至130mNm-1的表面能。
42.根据权利要求1或2的方法,特征在于在溶剂的沸点以下完成溶剂的蒸发。
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