CN113234355B - 一种墨水组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种墨水组合物及其制备方法和应用，所述墨水组合物以体积百分含量计由如下组分组成：PEDOT:PSS水溶液10～80％、醇类溶剂10～60％以及二甲基亚砜5～40％。该墨水组合物的制备方法包括：将所述PEDOT:PSS水溶液、醇类溶剂以及二甲基亚砜混合均匀，得到所述墨水组合物。该墨水组合物用于喷墨打印，制备出空穴注入层均匀性好，可应用于OLED或QLED器件中。

Description

一种墨水组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于空穴注入层材料技术领域，具体涉及一种墨水组合物及其制备方法和应用。
背景技术
OLED(有机发光二极管)与QLED(量子点发光二极管)都是新型的显示技术，具有超薄柔性、宽视角、高对比度、低能耗等特点。喷墨打印技术被认为是实现大尺寸OLED、QLED显示面板的量产制备技术，具有速度快、材料利用率高等优点。
OLED与QLED器件中包含空穴注入层，作为器件结构的第一层，膜层的均匀性对上层器件结构的构建尤为重要。PEDOT:PSS作为一种常用的溶液法空穴注入层材料，被广泛应用于OLED及QLED器件结构中。例如，CN110729406A公开了一种混合空穴注入层QLED器件及其制备方法，通过将V2O5的前驱体溶液和PEDOT:PSS混合制备V2O5-PEDOT:PSS溶液，将其旋涂在铝掺杂氧化锌AZO透明电极上形成薄膜作为混合空穴注入层，制备得到混合空穴注入层QLED器件；CN106784400A公开了一种空穴传输层，其制备方法包括：首先制备表面包覆有亲油性有机配体的FeS2纳米颗粒溶液；然后将所制得的FeS2纳米颗粒溶液沉积在PEDOT:PSS空穴注入层上，得到空穴传输层。PEDOT:PSS空穴注入层通常采用喷墨打印方法制备，但是由喷墨打印制备出的薄膜会出现不均匀条纹现象，影响成膜的均匀性，从而影响器件性能。
因此，开发一种喷墨打印用空穴注入层墨水，使得制备出的薄膜均匀性良好，避免出现不均匀条纹，是目前亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种墨水组合物及其制备方法和应用，所述墨水组合物中，将PEDOT:PSS水溶液、醇类溶剂以及二甲基亚砜三种组分进行复配，使得制备出的墨水组合物应用于喷墨打印后，薄膜的均匀性较好，避免了不均匀条纹现象的出现。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种墨水组合物，所述墨水组合物以体积百分含量计由如下组分组成：PEDOT:PSS水溶液10～80％、醇类溶剂10～60％以及二甲基亚砜5～40％。
本发明中，PEDOT为墨水打印干燥后的主要成分，作为器件的空穴注入层；醇类溶剂的加入可以调节墨水组合物的粘度以及表面张力；二甲基亚砜DMSO具有一定的吸湿性，在墨水膜层干燥过程中，会使得膜层中的水蒸发更加平缓；通过这三种组分以特定含量复配，从而消除了喷墨打印后薄膜的不均匀条纹现象。
PEDOT:PSS水溶液的体积百分含量为10～80％，例如可以为11％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或79％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中，PEDOT:PSS水溶液含量过低时，空穴传输层成膜较薄；含量过高时，墨水较难在衬底铺展。
醇类溶剂的体积百分含量为10～60％，例如可以为11％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、52％、54％、56％、58％或59％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中，体系中醇类溶剂含量过低时，墨水较难在衬底铺展；含量过高时，空穴传输层成膜较薄；
二甲基亚砜的体积百分含量为5～40％，例如可以为6％、8％、10％、12％、15％、20％、22％、25％、30％、32％、34％、36％、38％或39％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中，体系中二甲基亚砜含量过低时，膜层会出现不均匀条纹现象；含量过高时，会影响成膜质量与膜厚；
本发明中所述PEDOT:PSS水溶液中PEDOT:PSS的质量百分含量为0.5～5％，例如可以为0.6％、0.7％、0.8％、1.0％、1.1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、4.7％、4.8％或4.9％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述PEDOT:PSS水溶液中PEDOT与PSS的质量比为1:(2～10)，例如可以为1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8或1:9等。
优选地，所述醇类溶剂包括乙二醇、丙二醇、丁二醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的墨水组合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将所述PEDOT:PSS水溶液、醇类溶剂以及二甲基亚砜混合均匀，得到所述墨水组合物。
第三方面，本发明提供一种空穴注入层，所述空穴注入层通过如第一方面所述的墨水组合物制得。
本发明中，所述空穴注入层通过如下方法制备，所述方法包括：将所述墨水组合物进行喷墨打印，得到所述空穴注入层。
优选地，所述喷墨打印前还包括等离子体处理衬底。
优选地，所述等离子体为氧气等离子体。
优选地，所述等离子体处理的功率为50～200W，例如可以为60W、70W、80W、90W、95W、100W、110W、120W、130W、140W、150W、180W或190W，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述处理的时间为1～5min，例如可以为1.2min、1.5min、1.7min、2min、2.2min、2.5min、2.7min、3min、3.2min、3.5min、3.7min、4min、4.2min、4.5min、4.7min或4.9min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中，所述喷墨打印后还包括退火。
优选地，所述退火的温度为90～200℃，例如可以为100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或190℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述退火的时间为10～45min，例如可以为12min、15min、20min、22min、25min、27min、30min、32min、35min、37min、4min、42min、43min或44min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第四方面，本发明提供一种如第一方面所述的空穴注入层在OLED器件或QLED器件中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过将PEDOT:PSS水溶液、醇类溶剂以及二甲基亚砜三种组分进行复配，使得制备出的墨水组合物用于喷墨打印后，得到的薄膜均匀性好，避免了不均匀条纹的出现。
附图说明
图1为应用例1提供的空穴注入层的表面光学显微镜照片；
图2为对比应用例1提供的空穴注入层的表面光学显微镜照片。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明以下实施例及对比例所使用的材料包括：
PEDOT:PSS水溶液：Al 4083。
实施例1-5
实施例1-5提供一种墨水组合物，所述墨水组合物由如下组分组成：PEDOT:PSS水溶液、醇类溶剂以及二甲基亚砜，实施例1-3中所述醇类溶剂为乙二醇，实施例4中为丙二醇，实施例5为体积比为1:1的乙二醇与丙二醇的组合，配方如表1所示。
该墨水组合物的制备方法包括如下步骤：将所述PEDOT:PSS水溶液、乙二醇以及二甲基亚砜按照表1的配方混合均匀，得到所述墨水组合物。
表1
Figure BDA0003139484360000051
Figure BDA0003139484360000061
对比例1-6
对比例1-6提供一种墨水组合物，所述墨水组合物由如下组分组成：PEDOT:PSS水溶液、任选地乙二醇以及任选地二甲基亚砜，配方如表1所示。
该墨水组合物的制备方法与实施例1相同。
应用例1-5
应用例1-5分别提供一种空穴注入层，所述空穴注入层由实施例1-3提供的墨水组合物制得。
所述空穴注入层的制备方法包括如下：(1)将所述墨水组合物，装入喷墨打印装置；(2)对衬底进行氧等离子体处理3分钟，功率为100W；(3)大气环境中进行空穴注入层的喷墨打印；(4)打印完毕后在热台上进行退火，退火温度为150℃，时间为30min，得到所述空穴注入层。
对比应用例1-7
对比应用例1-7分别提供一种空穴注入层，其与应用例1的区别在于，所述空穴注入层由对比例1-7提供的墨水组合物制得。其制备方法与应用例1相同。
性能测试：
光学显微镜测试：对应用例1-5以及对比应用例1-7提供的空穴注入层，采用光学显微镜进行观察，放大倍数为200，观察表面是否有不均匀条纹出现；图1为应用例1提供的空穴注入层的表面光学显微镜照片，可以看出膜表面均匀性好，没有出现条纹；图2为对比应用例提供的空穴注入层的表面光学显微镜照片，可以看出膜表面出现了不均匀条纹的现象，均匀性较差。各应用例以及对比应用例提供的空穴注入层表面的膜的均匀性以及在打印膜的过程中墨水铺展的情况如表2所示。
表2
Figure BDA0003139484360000071
Figure BDA0003139484360000081
根据表2的数据可知，本发明通过将PEDOT:PSS水溶液、醇类溶剂以及二甲基亚砜三种组分以特定含量进行复配，使得制备出的墨水组合物应用于喷墨打印后得到的空穴注入层表面，膜的均匀性较好，没有不均匀条纹现象。
当墨水组合物中缺少醇类溶剂时，墨水不能很好地在衬底上进行铺展成膜，当醇类溶剂过高时会使得二甲基亚砜的含量过低，从而使得膜表面均匀性较差，出现不均匀条纹；当墨水组合物中，二甲基亚砜的含量过高或过低时，都会对膜表面的均匀性产生影响，表面出现不均匀条纹。当PEDOT:PSS水溶液的含量过高时，使得体系的表面张力过大，从而在打印过程中，墨水难以铺展；而当PEDOT:PSS水溶液的含量过低时，可以形成均匀性较好的膜，但是膜厚太低，难以满足应用需求。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的墨水组合物及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (14)

1.一种墨水组合物，其特征在于，所述墨水组合物以体积百分含量计由如下组分组成：PEDOT:PSS水溶液10~80%、醇类溶剂10~60%以及二甲基亚砜15~40%；
所述醇类溶剂包括乙二醇和/或丙二醇。
2.如权利要求1所述的墨水组合物，其特征在于，所述PEDOT:PSS水溶液中PEDOT:PSS的质量百分含量为0.5~5%。
3.如权利要求1所述的墨水组合物，其特征在于，所述PEDOT:PSS水溶液中PEDOT与PSS的质量比为1:(2~10)。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的墨水组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将所述PEDOT:PSS水溶液、醇类溶剂以及二甲基亚砜混合均匀，得到所述墨水组合物。
5.一种空穴注入层，其特征在于，所述空穴注入层通过如权利要求1-3任一项所述的墨水组合物制得。
6.如权利要求5所述的空穴注入层，其特征在于，所述空穴注入层通过如下方法制备，所述方法包括：将所述墨水组合物进行喷墨打印，得到所述空穴注入层。
7.如权利要求6所述的空穴注入层，其特征在于，所述喷墨打印前还包括等离子体处理衬底。
8.如权利要求7所述的空穴注入层，其特征在于，所述等离子体为氧气等离子体。
9.如权利要求7所述的空穴注入层，其特征在于，所述等离子体处理的功率为50~200W。
10.如权利要求7所述的空穴注入层，其特征在于，所述处理的时间为1~5 min。
11.如权利要求6所述的空穴注入层，其特征在于，所述喷墨打印后还包括退火。
12.如权利要求11所述的空穴注入层，其特征在于，所述退火的温度为90~200 ℃。
13.如权利要求11所述的空穴注入层，其特征在于，所述退火的时间为10~45 min。
14.一种如权利要求5-13任一项所述的空穴注入层在OLED器件或QLED器件中的应用。
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