專利名稱：供沉積在基材上的材料配方和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將材料沉積在基材上的材料配方，涉及通過噴墨沉積技術(shù)將材料沉積在基材上的方法，以及涉及通過這種沉積方法制造發(fā)光器件的方法。
如

圖1所示，發(fā)光器件通常包括一層夾在陰極2和陽極1之間的場致發(fā)光聚合物3，以使載流子可在兩電極與場致發(fā)光聚合物之間移動(dòng)。這種發(fā)光器件通常是通過將一層場致發(fā)光聚合物3沉積在涂有陽極層1(如一層銦-錫氧化物(ITO))的玻璃基材5上，以及將陰極層2(如鈣層)沉積在場致發(fā)光聚合物3上而制成的。該器件還可包括其它層，如配置在陽極1與場致發(fā)光聚合物層3之間的空穴輸送層4(如EP0686662中所述的一層摻雜的聚乙烯二氧噻酚)和配置在陰極與場致發(fā)光層之間的電子輸送層(圖1所示的裝置中未展示)。
可采用噴墨技術(shù)來沉積場致發(fā)光聚合物層。這種技術(shù)已在EP0880303A1中有說明，該文件內(nèi)容已列入本文供參考。這種技術(shù)基本上包括使場致發(fā)光聚合物通過噴嘴及隨后的溶劑蒸發(fā)而達(dá)到控制場致發(fā)光聚合物溶液液滴的沉積。該技術(shù)特別適用于場致發(fā)光聚合物構(gòu)圖層的沉積。例如，在某些用途方面可能要求有二層包含有序的象素列陣的場致發(fā)光聚合物層，其中每一象素是由場致發(fā)光聚合物溶液的單個(gè)液滴沉積所產(chǎn)生的。在這種情況下理想的是在溶劑蒸發(fā)后留下的微點(diǎn)中聚合物是均勻分布的。
通常，將場致發(fā)光聚合物在溶劑(如偏四甲苯)中的溶液用于此技術(shù)中。然而，已經(jīng)注意到這種常規(guī)溶劑會(huì)產(chǎn)生下列問題在沉積溶液的液滴干燥后，大部分場致發(fā)光聚合物沉積在微點(diǎn)的周圍而形成環(huán)形，而微點(diǎn)的中心部分只有很薄的聚合物膜。這就會(huì)導(dǎo)致器件效率低下。
本發(fā)明的目的是提供一種配方，采用這種配方，通過控制液滴沉積技術(shù)可在基材上沉積成所需厚度分布的薄膜。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種將材料沉積在基材上的材料配方，該配方包含溶于一種溶劑體系中的待沉積在基材上的材料，其中溶劑體系包含一種沸點(diǎn)較高、對(duì)于待沉積材料具有較低溶解度的第一溶劑組分和一種沸點(diǎn)較低、對(duì)于待沉積材料具有較高溶解度的第二溶劑組分。
關(guān)于每種溶劑組分對(duì)材料的溶解度是指該材料在每種溶劑組分中的溶解度。
噴墨技術(shù)通常要求配方的粘度至多約20厘泊。通常，供噴墨技術(shù)的配方的粘度為約10厘泊。
第一溶劑組分可包含一種或多種沸點(diǎn)較高、對(duì)于待沉積材料具有較低溶解度(相對(duì)于第二溶劑組分)的溶劑，第二溶劑組分同樣也可包含一種或多種沸點(diǎn)較低、對(duì)于待沉積材料具有較高溶解度(相對(duì)于第一溶劑組分)的溶劑。
在一個(gè)實(shí)施方案中，第二溶劑組分的沸點(diǎn)范圍為100-200℃，而第一溶劑組分的沸點(diǎn)范圍為130-300℃。第一溶劑組分與第二溶劑組分間的沸點(diǎn)差優(yōu)選為30-250℃，更優(yōu)選為70-150℃。待沉積材料在第一溶劑組分中的溶解度優(yōu)選達(dá)0.5重量/體積％，更優(yōu)選范圍為0.03-0.3重量/體積％，待沉積材料在第二溶劑組分中的溶解度優(yōu)選高于0.5重量/體積％，更優(yōu)選高于1.5重量/體積％。
第一溶劑組分的比例的選擇最好是一旦除去第二溶劑組分后，留下的材料在第一溶劑組分中溶液的濃度會(huì)基本上達(dá)到飽和或過飽和。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一溶劑組分的比例范圍為10-60體積％，更優(yōu)選為20-50體積％。
在一個(gè)實(shí)施方案中，第二溶劑組分的比例范圍為40-90體積％，優(yōu)選為50-80體積％。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種使材料沉積在基材上的方法，該方法包括根據(jù)噴墨技術(shù)使材料溶液通過噴嘴而將一滴或多滴材料溶液沉積在基材上，并使每一沉積的液滴干燥，其中材料溶液包含如上所述的配方。
溶劑體系的選擇要使溶液中材料在液滴干燥的較早階段開始沉析，即要在大部分溶劑仍保持未蒸發(fā)時(shí)發(fā)生沉析。
溶劑體系的選擇要使基材上已干燥的材抖微點(diǎn)的厚度變化小于最大厚度的80％，優(yōu)選小于50％，而更優(yōu)選小于30％。最優(yōu)選的厚度變化小于15％。
在一個(gè)實(shí)施方案中，溶劑體系的選擇要使配方中待沉積的材料的含量為0.5重量/體積％，干燥的聚合物微點(diǎn)中心厚度(即被較厚的環(huán)(如果存在的話)包圍的區(qū)域)為60-140納米，優(yōu)選約70-100納米，這對(duì)于提高場致發(fā)光效率和有機(jī)發(fā)光器件的壽命來說，是必要的。
如上所述，供沉積在基材上的材料可以是例如有機(jī)材料如聚合物或聚合物的共混物。對(duì)于一種用途來說，該聚合物包括一種或多種半導(dǎo)體共軛聚合物如電荷輸送聚合物或發(fā)光聚合物或兩者的共混物。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種制造發(fā)光器件的方法，其中發(fā)光器件包括一層夾在兩電極間的場致發(fā)光材料，以使載流子可在兩電極與場致發(fā)光材料層之間移動(dòng)，其中場致發(fā)光材料層是由上述方法制造的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了上述配方在降低或避免發(fā)生環(huán)狀沉積作用方面的用途。
下文將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案(僅作為實(shí)施例)并結(jié)合附圖進(jìn)行說明，其中圖1是一種發(fā)光器件的示意圖；圖2和圖3是采用本發(fā)明實(shí)施方案的配方，通過噴墨技術(shù)得到的微點(diǎn)厚度分布曲線；圖4是采用完全由1，2-二甲基苯組成的溶劑所沉積的場致發(fā)光聚合物微點(diǎn)厚度分布曲線；圖5是采用本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的配方，通過噴墨技術(shù)得到的微點(diǎn)厚度分布曲線；以及圖6所圖示說明的是某些重復(fù)單元和聚合物。
實(shí)施例1將60體積％的1，2-二甲基苯(沸點(diǎn)144.4℃)和40體積％α-四氫萘酮(沸點(diǎn)255℃)制成溶劑混合物。采用該溶劑混合物制備0.5重量/體積％的、峰值分子量為約266000的9，9-二辛基芴單元和苯并噻二唑單元交替聚合物(F8BT)溶液。通過噴墨法將制得的溶液液滴沉積在已改性成具有較低表面能的聚酰亞胺基材的表面上。使液滴在室溫和濕度(20℃±1.0℃，及30-40％相對(duì)濕度)條件下干燥，并對(duì)干燥的聚合物微點(diǎn)進(jìn)行厚度分布的Dektak測(cè)定。測(cè)定結(jié)果示于圖2中。
實(shí)施例2將60體積％的1，2-二甲基苯和40體積％環(huán)己基苯制成溶劑混合物。通過噴墨法將與實(shí)施例1相同的0.5重量/體積％F8BT聚合物溶液液滴沉積在經(jīng)表面改性的聚酰亞胺基材上。對(duì)干燥的聚合物微點(diǎn)進(jìn)行厚度分布的Dektak測(cè)定。測(cè)定結(jié)果示于圖3中。
對(duì)照實(shí)施例通過噴墨法將與實(shí)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/體積％溶液液滴沉積在經(jīng)表面改性的聚酰亞胺基材上。對(duì)干燥的聚合物微點(diǎn)進(jìn)行厚度分布的Dektak測(cè)定。測(cè)定結(jié)果示于圖4中。
由圖2、3和4進(jìn)行比較可見，采用根據(jù)本發(fā)明配方制成的干燥聚合物微點(diǎn)的厚度均勻性較對(duì)照實(shí)施例有顯著的提高?？梢哉J(rèn)為厚度均勻性的提高是由下述機(jī)理產(chǎn)生的。在液滴干燥過程中，揮發(fā)性低沸點(diǎn)溶劑迅速蒸發(fā)而留下了高沸點(diǎn)溶劑的飽和溶液，這樣就可促使聚合物快速沉析而阻止其在液滴中發(fā)生徑向流動(dòng)，因此能形成聚合物分布均勻的微點(diǎn)。
此外，厚度均勻性的提高使得配方中相同濃度材料的微點(diǎn)的中心厚度增加了?？梢哉J(rèn)為，能否控制微點(diǎn)中心厚度是提高由噴墨技術(shù)制造的發(fā)光器件效率的重要因素。本發(fā)明可在不增加配方中待沉積材料的濃度下提高中心厚度，因此，在制造具有所要求大小的象素的、達(dá)到所希望分辨率的器件方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。
采用由40體積％二甲基苯異構(gòu)體混合物(沸點(diǎn)138℃)和40體積％1，2，4-三甲基苯(沸點(diǎn)168℃)和20體積％3-異丙基聯(lián)苯(沸點(diǎn)295℃)組成的溶劑混合物也獲得了良好的結(jié)果。圖5所示的是采用5重量/體積％的聚合物共混物在三組分溶劑體系中的溶液，通過噴墨技術(shù)沉積成干燥聚合物微點(diǎn)的厚度分布的Dektak測(cè)定結(jié)果。該聚合物共混物在前兩種低沸點(diǎn)溶劑中的溶解度較第三種高沸點(diǎn)溶劑中為高。
權(quán)利要求
1.一種通過噴墨技術(shù)將材料沉積在基材上的材料配方，該配方包含溶于一種溶劑體系中的待沉積在基材上的材料，其中溶劑體系包含一種沸點(diǎn)較高、對(duì)于待沉積材料具有較低溶解度的第一溶劑組分和一種沸點(diǎn)較低、對(duì)于待沉積材料具有較高溶解度的第二溶劑組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其中第二溶劑組分的沸點(diǎn)范圍為100～200℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的配方，其中第一溶劑組分的沸點(diǎn)范圍為130-300℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其中第一溶劑組分與第二溶劑組分間的沸點(diǎn)差為30-250℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的配方，其中第一溶劑組分與第二溶劑組分間的沸點(diǎn)差為70-150℃。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的配方，其中待沉積材料在第一溶劑組分中的溶解度達(dá)0.5重量/體積％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的配方，其中待沉積材料在第一溶劑組分中的溶解度為0.03-0.3重量/體積％。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的配方，其中待沉積材料在第二溶劑組分中的溶解度高于0.5重量/體積％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的配方，其中待沉積材料在第二溶劑組分中的溶解度高于1.5重量/體積％。
10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的配方，其中配方中材料的用量和第一溶劑組分比例的選擇要使一旦除去第二溶劑后，留下的材料在第一溶劑組分中的溶液濃度應(yīng)處于飽和或過飽和。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其中第一溶劑組分包含α-四氫萘酮，第二溶劑組分包含1，2-二甲基苯。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其中第一溶劑組分包含環(huán)己基苯，第二溶劑組分包含1，2-二甲基苯。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其中第一溶劑組分包含二甲苯和1，2，4-三甲基苯，第二溶劑組分包含異丙基聯(lián)苯。
14.一種將材料沉積在基材上的方法，該方法包括根據(jù)噴墨技術(shù)使材料溶液通過噴嘴將一滴或多滴材料溶液沉積在基材上，并使液滴干燥，其中材料溶液包含根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的配方成分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中已干燥微點(diǎn)的厚度變化小于最大厚度的30％。
16.一種制造發(fā)光器件的方法，其中發(fā)光器件包括一層夾在兩電極間的場致發(fā)光材料，以使載流子可在兩電極與場致發(fā)光材料層之間移動(dòng)，其中場致發(fā)光材料層是由根據(jù)權(quán)利要求14或15方法制造的。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)的配方在降低或避免發(fā)生環(huán)狀沉積作用方面的用途。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，但不包括1重量/體積％的含約14重量％三元聚合物、56重量％F8BT和30重量％TFB的三元共混物在含有20體積％1，2，4-三甲基苯和80體積％二甲基苯的溶劑混合物中或在含50體積％1，2，4-三甲基苯和50體積％二甲基苯的溶劑混合物中的溶液，其中三元聚合物含芴(F8)單元、苯并噻二唑(BT)單元和三亞芳基單元。
全文摘要
一種將材料沉積在基材上的材料配方，該配方包含溶于一種溶劑體系中的待沉積在基材上的材料，其中溶劑體系包含一種沸點(diǎn)較高、對(duì)于待沉積材料具有較低溶解度的第一溶劑組分和一種沸點(diǎn)較低、對(duì)于待沉積材料具有較高溶解度的第二溶劑組分。
文檔編號(hào)H01L51/40GK1505846SQ02805595
公開日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月28日
發(fā)明者P·J·里昂, P J 里昂, J·C·卡特爾, 卡特爾, C·J·布萊特, 布萊特, M·卡西洛, 髀 申請(qǐng)人:劍橋顯示技術(shù)有限公司