CN111876020B - 一种有机发光材料墨水及其制备方法和喷墨打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种有机发光材料墨水，包括：第一溶剂20wt％～89.9wt％；第二溶剂5wt％～39.9wt％；第三溶剂5wt％～39.9wt％；溶质0.1wt％～5wt％；以上各组分含量总和为100％；所述第一溶剂为低沸点高表面张力有机溶剂；所述第二溶剂为高沸点低表面张力有机溶剂；所述第三溶剂为高沸点高粘度有机溶剂；所述溶质为可溶解于所述第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂或者其混合溶剂中的有机发光小分子材料。本发明通过三溶剂体系协同控制薄膜均匀性、抑制小分子发光薄膜去润湿，可获得高质量大面积图案化的有机小分子发光薄膜，具有均匀的薄膜分布，可实现高效率大面积有机光电器件的高质量印刷制备。

Description

一种有机发光材料墨水及其制备方法和喷墨打印方法
技术领域
本发明涉及印刷电子技术领域，尤其涉及一种有机发光材料墨水及其制备方法和喷墨打印方法。
背景技术
喷墨打印可采用低成本的溶液方式实现高精度微米结构的高效数字加工，同时具有适用于柔性基底和卷对卷印刷方式等突出特点，被认为是最有效的有机光电薄膜图案化方法。
对于喷墨打印小分子发光材料，主要的问题是克服喷墨打印薄膜易于去润湿和边缘沉积而实现均匀无针孔的薄膜沉积。由于小分子溶液粘度通常较低，并且溶液干燥过程中随浓度增加其粘度增加不明显，导致其成膜性较差。尤其当使用高沸点溶剂时，由于溶剂挥发速度较慢，容易导致成膜过程中出现去润湿现象，最终得到不连续的薄膜。同时，在溶剂挥发过程中，溶剂蒸发速率和界面改变速度的不匹配导致液膜内形成由内向外的径向溶液流动，带动溶质向边缘迁移，并在边缘沉积而形成环状结构，这一“咖啡环效应”严重影响薄膜均匀性及器件性能。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种有机发光材料墨水及其制备方法和喷墨打印方法，采用所述有机发光材料墨水进行喷墨打印，得到的小分子发光薄膜具有优异的均匀性。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种有机发光材料墨水，包括：
Figure BDA0002620954830000011
以上各组分含量总和为100％；
所述第一溶剂为低沸点高表面张力有机溶剂；
所述第二溶剂为高沸点低表面张力有机溶剂；
所述第三溶剂为高沸点高粘度有机溶剂；
所述溶质为可溶解于所述第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂或者其混合溶剂中的有机发光小分子材料。
本发明提供了一种利用对流及抑制边缘流动改善喷墨打印有机小分子发光薄膜均匀性的喷墨打印有机发光材料墨水，解决了喷墨打印过程中有机小分子发光薄膜的去润湿及薄膜均匀性差的问题。通过三溶剂体系的有效调控，克服有机小分子发光材料在喷墨打印制备有机发光薄膜过程中去润湿及咖啡环效应，提高了打印有机小分子薄膜的成膜质量，增加有机小分子发光薄膜制备有机电致发光器件的有效发光面积比例并改善发光均匀性，延长器件的使用寿命。三溶剂体系中低表面张力第二溶剂的添加降低了高沸点高粘度第三溶剂的含量，可以降低薄膜干燥过程中的溶剂残留。
本发明优选的，所述第一溶剂的沸点为100-160℃，进一步优选为130-150℃；所述第一溶剂的表面张力为30mN/m～40mN/m，进一步优选为30mN/m～35mN/m。
更优选的，所述第一溶剂为氯苯、环己酮、邻二甲苯中的一种或多种。
本发明优选的，所述第二溶剂的沸点高于第一溶剂；所述第二溶剂的表面张力小于30mN/m，进一步优选为25mN/m～29mN/m。
更优选的，所述第二溶剂为异丙苯、异丙基甲苯、1,3,5-三甲苯、二甲基苯甲醚和对二乙苯中的一种或多种。
本发明优选的，所述第三溶剂的沸点为大于等于200℃，进一步优选为200-250℃；所述第三溶剂的粘度为2-10cp，进一步优选为2-8cp。
更优选的，所述第三溶剂为四氢萘、环己基苯、苯甲醇、三甲氧基苯、邻苯二甲醚和氯萘中的一种或多种。
在本发明的一些具体实施例中，所述第一溶剂为环己酮，所述第二溶剂为异丙基甲苯，所述第三溶剂为环己基苯。
在本发明的一些具体实施例中，所述第一溶剂为氯苯，所述第二溶剂为异丙苯，所述第三溶剂为环己基苯。
在本发明的一些具体实施例中，所述第一溶剂为邻二甲苯，所述第二溶剂为异丙基甲苯，所述第三溶剂为氯萘。
在本发明的一些具体实施例中，所述第一溶剂为氯苯，所述第二溶剂为1,3,5-三甲苯，所述第三溶剂为三甲氧基苯。
在本发明的一些具体实施例中，所述第一溶剂为氯苯，所述第二溶剂为二甲基苯甲醚，所述第三溶剂为邻苯二甲醚。
在本发明的一些具体实施例中，所述第一溶剂为氯苯，所述第二溶剂为对二乙苯，所述第三溶剂为四氢萘。
在本发明的一些具体实施例中，所述第一溶剂为环己酮，所述第二溶剂为异丙基甲苯，所述第三溶剂为苯甲醇。
本发明优选的，所述第一溶剂的含量为20wt％～89.9wt％；进一步优选为40wt％～65wt％。
本发明优选的，所述第二溶剂的含量为5wt％～39.9wt％；进一步优选为15wt％～30wt％。
本发明优选的，所述第三溶剂的含量为5wt％～39.9wt％；进一步优选为15wt％～30wt％。
本发明优选的，所述溶质的含量为0.1wt％～5wt％；进一步优选为0.2wt％～2.5wt％。
在本发明的一些具体实施例中，所述溶质选自PVAC2，其结构式如式Ⅰ所示：
Figure BDA0002620954830000031
本发明首先选择对有机小分子发光材料具有良好溶解性的溶剂作为第一溶剂。第一溶剂对有机发光材料具有良好的溶解性以保证有机发光材料分子在溶液中的分子分散和分散稳定性。第一溶剂为低沸点高表面张力溶剂。然后选择一种第二溶剂，该溶剂与第一溶剂相比具有更高的沸点和更低的表面张力。在喷墨打印到基底后的干燥过程中，由于第二溶剂的高沸点和低挥发性，降低液膜边缘部分的表面张力，形成由外向内的马拉哥尼对流。然后选择一种第三溶剂，该溶剂与第一溶剂及第二溶剂相比具有更高的沸点和更高的粘度。在喷墨打印到基底后的干燥过程中，由于第三溶剂的高沸点和高粘度，增加了液膜的稳定性，抑制去润湿行为，同时增加毛细流动的阻力，使得毛细流动强度降低。上述对流及抑制边缘流动共同作用，提高溶质分布均匀性，抑制去润湿，降低边缘沉积强度，达到改善喷墨打印沉积有机小分子发光薄膜均匀性的目的。
本发明提供了上述有机发光材料墨水的制备方法，包括以下步骤：
A)将溶质和第一溶剂混合，得到混合溶液；
B)将混合溶液与第二溶剂、第三溶剂混合，得到有机发光材料墨水。
上述溶质、第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂同上，在此不再赘述。
本发明提供了一种喷墨打印方法，以上述有机发光材料墨水或上述制备方法制备的有机发光材料墨水作为喷墨打印墨水。
本发明提供了一种喷墨打印电致发光薄膜，以上述有机发光材料墨水或上述制备方法制备的有机发光材料墨水作为喷墨打印墨水。
本发明提供了一种有机电致发光器件，包括上述喷墨打印电致发光薄膜。
与现有技术相比，本发明提供了一种有机发光材料墨水，包括：第一溶剂20wt％～89.9wt％；第二溶剂5wt％～39.9wt％；第三溶剂5wt％～39.9wt％；溶质0.1wt％～5wt％；以上各组分含量总和为100％；所述第一溶剂为低沸点高表面张力有机溶剂；所述第二溶剂为高沸点低表面张力有机溶剂；所述第三溶剂为高沸点高粘度有机溶剂；所述溶质为可溶解于所述第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂或者其混合溶剂中的有机发光小分子材料。本发明通过三溶剂体系构建由外向内的马拉哥尼对流及抑制由内向外毛细流动协同控制薄膜均匀性，同时通过墨水粘度调控抑制小分子发光薄膜去润湿。该墨水在喷墨打印到基底表面后的干燥过程中，可以获得高质量大面积图案化的有机小分子发光薄膜，其具有均匀的薄膜分布，可实现高效率大面积有机光电器件的高质量印刷制备。
附图说明
图1是实施例1中的PVAC2墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的PVAC2薄膜的光学显微镜图；
图2是实施例1中的PVAC2墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的PVAC2薄膜的横截面高度图；
图3是对比例1中的PVAC2墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的PVAC2薄膜的光学显微镜图；
图4是对比例2中的PVAC2墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的PVAC2薄膜的光学显微镜图；
图5是对比例2中的PVAC2墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的PVAC2薄膜的横截面高度图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的有机发光材料墨水及其制备方法和喷墨打印方法进行详细描述。
实施例1
称取2.5毫克PVAC2置于容器中，再称取0.6毫升的环己酮加入容器中，形成混合溶液，然后再称取0.2毫升的异丙基甲苯及0.2毫升的环己基苯，放入上述混合溶液中，其中第一溶剂含量为61.0wt％，第二溶剂含量为18.3wt％，第三溶剂含量为20.4wt％，溶质含量为0.3wt％。在室温下搅拌，完全溶解后，得到有机发光材料墨水。
图1是实施例1制备的PVAC2墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的PVAC2薄膜的光学显微镜图(左图是光学显微镜图像，右图是荧光显微镜图像)，图2是实施例1中的PVAC2墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的CP3VAC薄膜的横截面高度图，从图1及图2中可以看出，位于两个高起的限制性图案中间的PVAC2薄膜连续，且薄膜的横截面高度均一，可以证明三溶剂体系有效的抑制了去润湿及咖啡环效应，获得均匀的打印薄膜。
实施例2
称取2.5毫克PVAC2置于容器中，再称取0.5毫升的氯苯加入容器中，形成混合溶液，然后再称取0.3毫升的异丙苯及0.2毫升的环己基苯，放入上述混合溶液中，其中第一溶剂含量为55.1wt％，第二溶剂含量为25.8wt％，第三溶剂含量为18.9wt％，溶质含量为0.2wt％。在室温下搅拌，完全溶解后，得到适用于喷墨打印且可提高打印薄膜均匀性的有机小分子发光材料墨水。
实施例3
称取3毫克PVAC2置于容器中，再称取0.5毫升的邻二甲苯加入容器中，形成混合溶液，然后再称取0.3毫升的异丙基甲苯及0.2毫升的氯萘，放入上述混合溶液中，其中第一溶剂含量为46.9wt％，第二溶剂含量为27.3wt％，第三溶剂含量为25.5wt％，溶质含量为0.3wt％。在室温下搅拌，完全溶解后，得到适用于喷墨打印且可提高打印薄膜均匀性的有机小分子发光材料墨水。
实施例4
称取2.5毫克PVAC2置于容器中，再称取0.5毫升的氯苯加入容器中，形成混合溶液，然后再称取0.3毫升的1,3,5-三甲苯及0.2毫升的三甲氧基苯，放入上述混合溶液中，其中第一溶剂含量为53.2wt％，第二溶剂含量为24.9wt％，第三溶剂含量为21.7wt％，溶质含量为0.2wt％。在室温下搅拌，完全溶解后，得到适用于喷墨打印且可提高打印薄膜均匀性的有机小分子发光材料墨水。
实施例5
称取2.5毫克PVAC2置于容器中，再称取0.5毫升的氯苯加入容器中，形成混合溶液，然后再称取0.3毫升的二甲基苯甲醚及0.2毫升的邻苯二甲醚，放入上述混合溶液中，其中第一溶剂含量为52.1wt％，第二溶剂含量为27.2wt％，第三溶剂含量为20.4wt％，溶质含量为0.3wt％。在室温下搅拌，完全溶解后，得到适用于喷墨打印且可提高打印薄膜均匀性的有机小分子发光材料墨水。
实施例6
称取3毫克PVAC2置于容器中，再称取0.6毫升的氯苯加入容器中，形成混合溶液，然后再称取0.2毫升的对二乙苯及0.2毫升的四氢萘，放入上述混合溶液中，其中第一溶剂含量为64.2wt％，第二溶剂含量为16.7wt％，第三溶剂含量为18.8wt％，溶质含量为0.3wt％。在室温下搅拌，完全溶解后，得到适用于喷墨打印且可提高打印薄膜均匀性的有机小分子发光材料墨水。
实施例7
称取3毫克PVAC2置于容器中，再称取0.6毫升的环己酮加入容器中，形成混合溶液，然后再称取0.2毫升的异丙基甲苯及0.2毫升的苯甲醇，放入上述混合溶液中，其中第一溶剂含量为59.8wt％，第二溶剂含量为17.9wt％，第三溶剂含量为22.0wt％，溶质含量为0.3wt％。在室温下搅拌，完全溶解后，得到适用于喷墨打印且可提高打印薄膜均匀性的有机小分子发光材料墨水。
对比例1
称取2.5毫克PVAC2置于容器中，再称取1毫升氯苯加入容器中，在室温下搅拌，完全溶解形成透明溶液。
图3是对比例1中的PVAC2墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的PVAC2薄膜的光学显微镜图(左图是光学显微镜图像，右图是荧光显微镜图像)，从图3中可以看出，位于两个高起的限制性图案中间的PVAC2薄膜的去润湿，薄膜均匀性差。
对比例2
称取2.5毫克PVAC2置于容器中，再称取1毫升环己酮加入容器中，在室温下搅拌，完全溶解形成透明溶液。
图4是对比例2中的PVAC2墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的PVAC2薄膜的光学显微镜图(左图是光学显微镜图像，右图是荧光显微镜图像)，图5是对比例2中的PVAC2墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的PVAC2薄膜的横截面高度图，从图4及图5中可以看出，位于两个高起的限制性图案中间的PVAC2薄膜的边缘有明显的边缘沉积，薄膜均匀性差。
由上述实施例及比较例可知，本发明提供的三溶剂体系解决了喷墨打印过程中有机小分子发光薄膜的去润湿及薄膜均匀性差的问题，可以获得高质量大面积图案化的有机小分子发光薄膜，其具有均匀的薄膜分布。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种有机发光材料墨水，包括：
Figure FDA0003204446730000011
以上各组分含量总和为100％；
所述第一溶剂为环己酮，所述第二溶剂为异丙基甲苯，所述第三溶剂为环己基苯；
或者所述第一溶剂为氯苯，所述第二溶剂为异丙苯，所述第三溶剂为环己基苯；
或者所述第一溶剂为邻二甲苯，所述第二溶剂为异丙基甲苯，所述第三溶剂为氯萘；
或者所述第一溶剂为氯苯，所述第二溶剂为1,3,5-三甲苯，所述第三溶剂为三甲氧基苯；
或者所述第一溶剂为氯苯，所述第二溶剂为二甲基苯甲醚，所述第三溶剂为邻苯二甲醚；
或者所述第一溶剂为氯苯，所述第二溶剂为对二乙苯，所述第三溶剂为四氢萘；
或者所述第一溶剂为环己酮，所述第二溶剂为异丙基甲苯，所述第三溶剂为苯甲醇；
所述溶质为可溶解于所述第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂或者其混合溶剂中的有机发光小分子材料。
2.根据权利要求1所述的有机发光材料墨水，其特征在于，所述第一溶剂的含量为40wt％～65wt％；
所述第二溶剂的含量为15wt％～30wt％；
所述第三溶剂的含量为15wt％～30wt％；
所述溶质的含量为0.2wt％～2.5wt％。
3.根据权利要求1所述的有机发光材料墨水，其特征在于，所述溶质选自PVAC2。
4.权利要求1～3任一项所述的有机发光材料墨水的制备方法，包括以下步骤：
A)将溶质和第一溶剂混合，得到混合溶液；
B)将混合溶液与第二溶剂、第三溶剂混合，得到有机发光材料墨水。
5.一种喷墨打印方法，其特征在于，以权利要求1～3任一项所述的有机发光材料墨水或权利要求4所述的制备方法制备的有机发光材料墨水作为喷墨打印墨水。
6.一种喷墨打印电致发光薄膜，其特征在于，以权利要求1～3任一项所述的有机发光材料墨水或权利要求4所述的制备方法制备的有机发光材料墨水作为喷墨打印墨水。
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