墨水及其制备方法和空穴传输层的制备方法与流程

1.本发明涉及印刷技术领域，特别涉及墨水及其制备方法和空穴传输层的制备方法。


背景技术：

2.有机发光二极管(oled)器件由基板、阴极、阳极、空穴注入层(hil)、电子注入层(eil)、空穴传输层(htl)、电子传输层(etl)、电子阻挡层(ebl)、空穴阻挡层(hbl)、发光层(eml)等部分构成。其中，基板是整个器件的基础，所有功能层都需要成型到器件的基板上。通常采用玻璃作为器件的基板，但是如果需要制作可弯曲的柔性oled器件，则需要使用其它材料如塑料等作为器件的基板。阳极与器件外加驱动电压的正极相连，阳极中的空穴会在外加驱动电压的驱动下向器件中的发光层移动，阳极需要在器件工作时具有一定的透光性，使得器件内部发出的光能够被外界观察到；阳极最常使用的材料是ito。空穴注入层能够对器件的阳极进行修饰，并可以使来自阳极的空穴顺利的注入到空穴传输层；空穴传输层负责将空穴运输到发光层；电子阻挡层会把来自阴极的电子阻挡在器件的发光层界面处，增大器件发光层界面处电子的浓度；发光层为器件电子和空穴再结合形成激子然后激子退激发光的地方；空穴阻挡层会将来自阳极的空穴阻挡在器件发光层的界面处，进而提高器件发光层界面处电子和空穴再结合的概率，增大器件的发光效率；电子传输层负责将来自阴极的电子传输到器件的发光层中；电子注入层起对阴极修饰及将电子传输到电子传输层的作用；阴极中的电子会在器件外加驱动电压的驱动下向器件的发光层移动，然后在发光层与来自阳极的空穴进行再结合。
3.溶液加工型的有机电致发光二极管以其制备工艺简单、成本低、易于大面积加工以及可在柔性基底上制备等优点，在有机发光显示领域显示出了极大的应用前景。相比于真空蒸镀技术，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，被认为是最有效的有机光电薄膜图案化方法。
4.为实现全印刷有机发光二极管制备，需要对发光二极管各个功能层进行喷墨打印，各功能层的材料不同，因此各功能层的成膜性各异。其中，为了使空穴传输层具有良好的成膜型，传统的空穴传输材料一般选用大分子聚合物。因为如果使用小分子空穴传输材料进行喷墨打印，由于小分子材料的成膜性较差，配制成的墨水在基板上干燥过程中容易发生去润湿行为，会导致形成不连续的薄膜，并且小分子材料墨水一般粘度较低，在溶剂挥发过程中，薄膜边缘出现明显的边缘沉积现象，严重影响薄膜均匀性及器件性能。


技术实现要素：

5.为了解决小分子空穴传输层薄膜成膜性差及薄膜不均匀的问题，本发明提供一种能够喷墨打印空穴传输层的墨水。
6.所述墨水包括有机小分子空穴传输材料、有机溶剂和粘度调节剂；
7.所述有机小分子空穴传输材料具有式i所示结构：
[0008][0009][0010]
所述有机溶剂选自氯苯或环已酮；
[0011]
所述粘度调节剂选自环己基苯、四氢萘和苯甲醇中的一种或多种。
[0012]
在其中一个实施例中，所述有机溶剂为环已酮，所述粘度调节剂为环已基苯。
[0013]
在其中一个实施例中，在所述墨水中，所述小分子空穴传输层材料的浓度为2mg/ml～5mg/ml。
[0014]
在其中一个实施例中，在所述墨水中，所述有机溶剂的体积百分数为60％～80％。
[0015]
在其中一个实施例中，在所述墨水中，在所述墨水中，所述粘度调节溶剂的体积百分数为20％～40％。
[0016]
在其中一个实施例中，所述墨水的粘度为2cp～5cp。
[0017]
在其中一个实施例中，所述墨水的表面张力为30mn/m～35mn/m。
[0018]
本发明还提供上述墨水的制备方法。
[0019]
所述墨水的制备方法包括以下步骤：
[0020]
将所述小分子空穴传输层材料、有机溶剂以及粘度调节溶剂混合，制备混合液；
[0021]
对所述混合液进行加热搅拌和过滤。
[0022]
通过将混合液加热搅拌，使各组分充分混合均匀，充分溶解。
[0023]
在其中一个实施例中，所述加热搅拌的加热温度为55～65℃，搅拌时间为0.5～1h。
[0024]
在其中一个实施例中，所述过滤的滤头的直径为0.2μm。保证墨水不堵塞喷头。
[0025]
本发明还提供一种空穴传输层的制备方法。通过喷墨打印上述墨水制备而成，所制备的空穴传输层成膜性好，薄膜均匀性好，可用于制备有机发光二极管。
[0026]
一种空穴传输层的制备方法，包括以下步骤：
[0027]
喷墨打印上述墨水，真空干燥后，烘烤。
[0028]
在其中一个实施例中，所述真空干燥的真空度为3pa～5pa，干燥时间为5min～10min。
[0029]
在其中一个实施例中，所述烘烤的温度为170℃～190℃，时间为50min～70min。
[0030]
与现有方案相比，本发明具有以下有益效果：
[0031]
随着小分子空穴传输材料的分子结构不同，为了改善其成膜性和成膜均匀性，墨水中搭配使用的溶剂和粘度调节剂也不同。本发明以具有式i所示结构的化合物(v
‑
npb)作为小分子空穴传输材料，综合考察其溶解性，通过选择合适的有机溶剂和粘度调节剂，获得了能够用于喷墨打印形成空穴传输层的墨水。其中，在有机溶剂和粘度调节剂的作用下，具
有式i所示结构的化合物喷墨打印形成空穴传输层薄膜过程中液膜的去润湿速度变慢，有效改善了小分子空穴传输层薄膜成膜性。采用本发明的墨水喷墨打印有机发光二极管中的空穴传输层，墨水出墨状态稳定，成膜均匀性好。
[0032]
此外，在上述墨水喷墨打印到基板表面形成空穴传输层薄膜后，通过采用真空干燥的方法，可增加溶剂挥发速度，降低溶液内溶质迁移时间，有效降低了边缘沉积现象，更有利于成膜均匀性。
附图说明
[0033]
图1是实施例1中含有v
‑
npb的墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的空穴传输层的光学显微镜图；
[0034]
图2是对比例1中含有v
‑
npb的墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的空穴传输层的光学显微镜图；
[0035]
图3是对比例2中含有v
‑
npb的墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的空穴传输层的光学显微镜图；
[0036]
图4是对比例3中含有v
‑
npb的墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的空穴传输层的光学显微镜图。
具体实施方式
[0037]
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
[0038]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0039]
针对目前小分子空穴传输层成膜性差以及薄膜不均匀的问题，本发明以具有式i所示结构的化合物(v
‑
npb)作为小分子空穴传输材料，搭配合适的机溶剂(氯苯或环已酮)和粘度调节剂(环己基苯、四氢萘和苯甲醇)制备了一种墨水，该墨水通过喷墨打印制备空穴传输层后，成膜性和薄膜均匀性均较好。
[0040]
具体地，在一些实施方式中，提供了一种墨水，包括有机小分子空穴传输材料、有机溶剂和粘度调节剂；
[0041]
所述有机小分子空穴传输材料(v
‑
npb)具有式i所示结构：
[0042][0043]
所述有机溶剂选自氯苯或环已酮；
[0044]
所述粘度调节剂选自环己基苯、四氢萘和苯甲醇中的一种或多种。
[0045]
本发明中，在有机溶剂和粘度调节剂的作用下，具有式i所示结构的化合物喷墨打印形成空穴传输层薄膜过程中液膜的去润湿速度变慢，改善小分子空穴传输层薄膜成膜性。采用本发明的墨水喷墨打印有机发光二极管中的空穴传输层，墨水出墨状态稳定，成膜均匀性好。
[0046]
随着小分子空穴传输材料的分子结构不同，为了改善其成膜性和成膜均匀性，墨水中搭配使用的溶剂和粘度调节剂也不同。
[0047]
在一个优选的实施例中，所述有机溶剂为环已酮，所述粘度调节剂为环已基苯。通过环已酮和环已基苯的配合，改善含有v
‑
npb的墨水的成膜性和成膜均匀性。
[0048]
在另一个优选的实施例中，所述有机溶剂为氯苯，所述粘度调节剂为四氢萘。通过氯苯和四氢萘的配合，改善含有v
‑
npb的墨水的成膜性和成膜均匀性。
[0049]
在另一个优选的实施例中，所述有机溶剂为氯苯，所述粘度调节剂为苯甲醇。通过氯苯和苯甲醇的配合，改善含有v
‑
npb的墨水的成膜性和成膜均匀性。
[0050]
优选地，在所述墨水中，所述小分子空穴传输层材料的浓度为2mg/ml～5mg/ml。可以理解地，在所述墨水中，所述小分子空穴传输层材料的浓度包括但不限于：2.0mg/ml、2.1mg/ml、2.2mg/ml、2.3mg/ml、2.4mg/ml、2.5mg/ml、2.6mg/ml、2.7mg/ml、2.8mg/ml、2.9mg/ml、3.0mg/ml、3.1mg/ml、3.2mg/ml、3.3mg/ml、3.4mg/ml、3.5mg/ml、3.6mg/ml、3.7mg/ml、3.8mg/ml、3.9mg/ml、4.0mg/ml、4.1mg/ml、4.2mg/ml、4.3mg/ml、4.4mg/ml、4.5mg/ml、4.6mg/ml、4.7mg/ml、4.8mg/ml、4.9mg/ml、5mg/ml。更优选地，在所述墨水中，所述小分子空穴传输层材料的浓度为2mg/ml～3mg/ml。
[0051]
优选地，在所述墨水中，所述有机溶剂的体积百分数为60％～80％。可以理解地，在所述墨水中，所述有机溶剂的体积百分数为60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％。
[0052]
优选地，在所述墨水中，所述粘度调节溶剂的体积百分数为20％～40％。可以理解地，在所述墨水中，所述粘度调节溶剂的体积百分数为20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％。
[0053]
优选地，所述墨水的粘度为1cp～10cp。更优选地，所述墨水的粘度为2cp～5cp。
[0054]
优选地，所述墨水的表面张力为28mn/m～40mn/m。更优选地，所述墨水的表面张力
为30mn/m～35mn/m。
[0055]
墨水的粘度和表面张力是墨水重要的参数，直接影响喷墨打印的流畅性和打印的质量，本发明中，如果墨水的粘度高于10cp，有可能会堵塞喷嘴。如果墨水的粘度小于1cp，有可能会空气将反流回喷嘴，引起漏墨。如果墨水的表面张力大于40mn/m，墨水不容易润湿喷头，容易造成不下墨的情况，如果表面张力小于28mn/m，墨滴容易出现拖尾巴现象，导致印刷精密细度下降。
[0056]
可以理解地，墨水的粘度为25℃下的粘度。
[0057]
本发明还提供上述墨水的制备方法。
[0058]
具体地，在一些实施方式中，所述墨水的制备方法包括以下步骤：
[0059]
将所述小分子空穴传输层材料、有机溶剂以及粘度调节溶剂混合，制备混合液；
[0060]
对所述混合液进行加热搅拌和过滤。
[0061]
优选地，所述加热搅拌的加热温度为55～65℃，搅拌时间为0.5h～1h。v
‑
npb是热交联型小分子空穴传输材料，通过将混合液加热搅拌，使各组分充分混合均匀，充分溶解。此时，v
‑
npb不发生交联。
[0062]
优选地，所述过滤的滤头的直径为0.2μm。通过过滤，防止墨水中的沉淀部分堵塞打印喷头。
[0063]
本发明还提供一种空穴传输层的制备方法。
[0064]
具体地，在一些实施方式中，一种空穴传输层的制备方法，包括以下步骤：
[0065]
喷墨打印上述墨水，真空干燥后，烘烤。
[0066]
优选地，所述真空干燥的真空度为3pa～5pa，干燥时间为5min～10min。
[0067]
优选地，所述烘烤的温度为170℃～190℃，时间为50min～70min。
[0068]
在上述墨水喷墨打印到基板表面形成空穴传输层薄膜后，通过采用真空干燥的方法，可增加溶剂挥发速度，降低溶液内溶质迁移时间，有效降低了边缘沉积现象，更有利于成膜均匀性。
[0069]
本发明还提供一种由上述制备方法制备而成的空穴传输层。
[0070]
优选地，所述空穴传输层的厚度为20nm～30nm。
[0071]
本发明还提供一种oled器件，包括上述空穴传输层。
[0072]
在一个实施例中，一种oled器件，包括层叠的基板、阳极、空穴注入层(hil)、空穴传输层(htl)、电子阻挡层(ebl)、发光层(eml)、空穴阻挡层(hbl)、电子传输层(etl)、电子注入层(eil)和阴极，其中，空穴传输层由上述制备方法制备而成。
[0073]
可以理解地，基板是整个器件的基础，所有功能层都需要成型到器件的基板上。通常采用玻璃作为器件的基板，但是如果需要制作可弯曲的柔性oled器件，则需要使用其它材料如塑料等作为器件的基板。
[0074]
阳极与器件外加驱动电压的正极相连，阳极中的空穴会在外加驱动电压的驱动下向器件中的发光层移动，阳极需要在器件工作时具有一定的透光性，使得器件内部发出的光能够被外界观察到；阳极最常使用的材料是ito。
[0075]
空穴注入层(hil)能够对器件的阳极进行修饰，并可以使来自阳极的空穴顺利的注入到空穴传输层(htl)。
[0076]
空穴传输层(htl)负责将空穴运输到发光层(eml)。
[0077]
电子阻挡层会(ebl)把来自阴极的电子阻挡在器件的发光层界面处，增大器件发光层界面处电子的浓度。
[0078]
发光层(eml)为器件电子和空穴再结合形成激子然后激子退激发光的地方。
[0079]
空穴阻挡层(hbl)会将来自阳极的空穴阻挡在器件发光层的界面处，进而提高器件发光层界面处电子和空穴再结合的概率，增大器件的发光效率。
[0080]
电子传输层(etl)负责将来自阴极的电子传输到器件的发光层中。
[0081]
电子注入层(eil)起对阴极修饰及将电子传输到电子传输层的作用。
[0082]
阴极中的电子会在器件外加驱动电压的驱动下向器件的发光层移动，然后在发光层与来自阳极的空穴进行再结合。
[0083]
以下结合具体实施例和对比例进行进一步说明，以下具体实施例中所涉及的原料，若无特殊说明，均可来源于市售，所使用的仪器，若无特殊说明，均可来源于市售。
[0084]
实施例1
[0085]
本实施例提供一种墨水及其制备方法、空穴传输层及其制备方法。具体步骤如下：
[0086]
(1)含有v
‑
npb的墨水及其制备方法
[0087]
称取2.0毫克v
‑
npb，将其置于容器中，再称取0.6毫升的环己酮，加入上述容器中，形成混合溶液，然后再称取0.4毫升的环己基苯，放入上述混合溶液中，在60℃下搅拌0.5h；然后采用0.2μm的过滤头过滤，得到墨水，粘度为2.5cp；表面张力为33.2mn/m。其中，v
‑
npb为小分子空穴传输材料，具有式i所示结构：
[0088][0089]
(2)空穴传输层及其制备方法
[0090]
将上述墨水通过喷墨打印方式沉积到限制性沟道内印制成薄膜，然后，将薄膜移至真空度为3pa的真空环境中真空干燥5min，之后，将该薄膜移至热台上于180℃下烘烤60min，最终获得厚度为20nm～25nm且薄膜均匀性空穴传输层。
[0091]
图1是实施例1中的含有v
‑
npb的墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的空穴传输层的光学显微镜图，从图1中可以看出，图中位于两个高起的限制性图案中间的v
‑
npb空穴传输层连续，有效的抑制了去润湿及咖啡环效应，获得均匀的打印空穴传输层。
[0092]
实施例2
[0093]
本实施例提供一种墨水及其制备方法、空穴传输层及其制备方法，与实施例1基本相同，主要区别在于：墨水的配方不同、空穴传输层制备的工艺参数不同。具体步骤如下：
[0094]
(1)含有v
‑
npb的墨水及其制备方法
[0095]
称取2.0毫克v
‑
npb，将其置于容器中，再称取0.7毫升的环己酮，加入上述容器中，形成混合溶液，然后再称取0.3毫升的四氢萘，放入上述混合溶液中，在60℃下搅拌0.5h；然后采用0.2μm的过滤头过滤，得到墨水，粘度为2.2cp；表面张力为33.3mn/m。其中，v
‑
npb为小分子空穴传输材料，具有式i所示结构：
[0096][0097]
(2)空穴传输层及其制备方法
[0098]
将上述墨水通过喷墨打印方式沉积到限制性沟道内印制成薄膜，然后，将薄膜移至真空度为5pa的真空环境中真空干燥5min，之后，将该薄膜移至热台上于180℃下烘烤60min，最终获得厚度为20nm～25nm且薄膜均匀性空穴传输层。
[0099]
实施例3
[0100]
本实施例提供一种墨水及其制备方法、空穴传输层及其制备方法，与实施例1基本相同，主要区别在于：墨水的配方不同、制备方法不同、空穴传输层制备的工艺参数不同。具体步骤如下：
[0101]
(1)含有v
‑
npb的墨水及其制备方法
[0102]
称取3.0毫克v
‑
npb，将其置于容器中，再称取0.8毫升的氯苯，加入上述容器中，形成混合溶液，然后再称取0.2毫升的苯甲醇，放入上述混合溶液中，在60℃下搅拌1h；然后采用0.2μm的过滤头过滤，得到墨水，粘度为2.3cp；表面张力为33.6mn/m。其中，v
‑
npb为小分子空穴传输材料，具有式i所示结构：
[0103][0104]
(2)空穴传输层及其制备方法
[0105]
将上述墨水通过喷墨打印方式沉积到限制性沟道内印制成薄膜，然后，将薄膜移至真空度为3pa的真空环境中真空干燥8min，之后，将该薄膜移至热台上于180℃下烘烤
60min，最终获得厚度为25nm～30nm且薄膜均匀性空穴传输层。
[0106]
对比例1
[0107]
本对比例提供一种墨水及其制备方法、空穴传输层及其制备方法，与实施例1基本相同，主要区别在于：墨水的配方不同。具体步骤如下：
[0108]
(1)含有v
‑
npb的墨水及其制备方法
[0109]
称取2.0毫克v
‑
npb，将其置于容器中，再称取1毫升的氯苯，加入上述容器中，形成混合溶液，在60℃下搅拌0.5h；然后采用0.2μm的过滤头过滤，得到墨水，粘度为0.9cp；表面张力为32.4mn/m。其中，v
‑
npb为小分子空穴传输材料，具有式i所示结构：
[0110][0111]
(2)空穴传输层及其制备方法
[0112]
将上述墨水通过喷墨打印方式沉积到限制性沟道内印制成薄膜，然后，将薄膜移至真空度为3pa的真空环境中真空干燥5min，之后，将该薄膜移至热台上于180℃下烘烤60min，获得边缘有明显的边缘沉积，均匀性差的空穴传输层。
[0113]
图2是对比例1中含有v
‑
npb的墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的空穴传输层的光学显微镜图，从图2中可以看出，图中位于两个高起的限制性图案中间的v
‑
npb空穴传输层的均匀性差。
[0114]
对比例2
[0115]
本对比例提供一种墨水及其制备方法、空穴传输层及其制备方法，与实施例1基本相同，主要区别在于：墨水的配方不同。具体步骤如下：
[0116]
(1)含有v
‑
npb的墨水及其制备方法
[0117]
称取2.0毫克v
‑
npb，将其置于容器中，再称取1毫升的环己酮，加入上述容器中，形成混合溶液，在60℃下搅拌0.5h；然后采用0.2μm的过滤头过滤，得到墨水，粘度为1.9cp；表面张力为33.3mn/m。其中，v
‑
npb为小分子空穴传输材料，具有式i所示结构：
[0118][0119]
(2)空穴传输层及其制备方法
[0120]
将上述墨水通过喷墨打印方式沉积到限制性沟道内印制成薄膜，然后，将薄膜移至真空度为3pa的真空环境中真空干燥5min，之后，将该薄膜移至热台上于180℃下烘烤60min，获得边缘有明显的边缘沉积，均匀性差的空穴传输层。
[0121]
图3是对比例2中含有v
‑
npb的墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的空穴传输层的光学显微镜图，从图3中可以看出，图中位于两个高起的限制性图案中间的v
‑
npb空穴传输层的均匀性差。
[0122]
对比例3
[0123]
本对比例提供一种墨水及其制备方法、空穴传输层及其制备方法，与实施例1基本相同，主要区别在于：墨水的配方不同。具体步骤如下：
[0124]
(1)含有v
‑
npb的墨水及其制备方法
[0125]
称取2.0毫克v
‑
npb，将其置于容器中，再称取0.6毫升的环己酮，加入上述容器中，形成混合溶液，然后再称取0.4毫升的氯萘，放入上述混合溶液中，在60℃下搅拌0.5h；然后采用0.2μm的过滤头过滤，得到墨水，粘度为2.4cp；表面张力为36.1mn/m。其中，v
‑
npb为小分子空穴传输材料，具有式i所示结构：
[0126][0127]
(2)空穴传输层及其制备方法
[0128]
将上述墨水通过喷墨打印方式沉积到限制性沟道内印制成薄膜，然后，将薄膜移至真空度为3pa的真空环境中真空干燥5min，之后，将该薄膜移至热台上于180℃下烘烤60min，最终获得空穴传输层薄膜。
[0129]
图4是对比例3中的含有v
‑
npb的墨水喷墨打印沉积到限制性沟道内的空穴传输层
的光学显微镜图，从图4中可以看出，图中位于两个高起的限制性图案中间的空穴传输层薄膜均匀性差。
[0130]
由此可知，以v
‑
npb作为小分子空穴传输材料时，有机溶剂(氯苯或环已酮)和粘度调节剂(环己基苯、四氢萘和苯甲醇)共同加入，可以获得粘度和表面张力均适用与喷墨打印的墨水，使用该墨水可喷墨打印形成膜层均匀连续的空穴传输层。
[0131]
对比例1和对比例2中，使用有机溶剂氯苯或有机溶剂环已酮溶解v
‑
npb制备的墨水，并不能解决含有v
‑
npb的空穴传输层成膜不均匀的问题。而且，对比例3中，如果将粘度调节剂替换为氯萘，所制备的墨水仍然不能解决含有v
‑
npb的空穴传输层成膜不均匀的问题。
[0132]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0133]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。