包含有机半导体化合物的组合物制造技术

本发明专利技术涉及包含有机半导体(OSC)和有机溶剂的新型组合物。所述组合物包含至少两种有机溶剂。此外，本发明专利技术描述了这些组合物作为油墨用于制备有机电子(OE)器件，尤其是有机光伏(OPV)电池和OLED器件的用途，并涉及使用新型制剂制备OE器件的方法，以及由这些方法和组合物制备的OE器件、OLED器件和OPV电池。

Composition containing organic semiconductors

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含有机半导体化合物的组合物
本专利技术涉及包含有机半导体化合物(OSC)和有机溶剂的新型组合物，涉及所述新型组合物作为导电油墨用于制备有机电子(OE)器件，尤其是有机光伏(OPV)电池和OLED器件的用途，涉及使用新型制剂制备OE器件的方法，以及涉及由这些方法和组合物制备的OE器件和OPV电池。
技术介绍
当制备具有高分辨率的OE器件如OLED、OFET或OPV电池时，通常使用气相技术来施加OSC层。然而，这些技术是昂贵的，浪费OSC，生产规模受到限制，并因此阻碍了这些器件的容易且廉价的大量生产。使用常规的喷墨印刷技术在具有高分辨率的基底上施加层会导致低质量的成品。尽管存在许多公开了用于获得OE器件的喷墨印刷的文献，但是在本专利技术人的知识中，没有任何现有技术涉及使用小于10pl的液滴尺寸的喷墨印刷。因此，本专利技术的目的是解决如上所述的现有技术的问题。目的在于提供一种用于在高分辨率(高像素数/英寸)下喷墨印刷的组合物。本专利技术的另一个目的是提供一种以经济的方式生产具有高分辨率基质、尤其是高分辨率发光层的OE器件的方法。此外，持久希望改善OE器件、尤其是OLED层的性能，例如效率、寿命和关于氧化或水的敏感性。除此之外，所述制剂应该能够实现低成本和容易的印刷方法。所述印刷方法应该使得能够在高速下高质量印刷。所述制剂应该可用于以连续和可重现的方式产生小液滴，尤其是在皮升范围内产生小液滴，以实现用于获得高分辨率显示器件的印刷过程。因此，期望获得包含OSC的改进的制剂，其适合于制备OE器件，尤其是薄膜晶体管、二极管、OLED显示器和OPV电池，其使得能够制造具有高性能、长寿命和针对水或氧化的低敏感性的高效OE器件。本专利技术的一个目的是提供这种改进的制剂。另一个目的是提供由所述制剂制备OE器件的改进的方法。另一个目的是提供从所述制剂和方法获得的改进的OE器件。根据下面的描述，其它目的对于本领域普通技术人员是显而易见的。令人惊讶的是，已发现通过提供如本专利技术所要求保护的方法、材料和器件，尤其是通过提供使用本专利技术制剂制备OE器件的方法，可以实现这些目的，并且可以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术涉及包含一种或多种有机半导体化合物(OSC)和有机溶剂的组合物，其特征在于所述组合物包含至少两种不同溶剂的混合物，其中第一有机溶剂的沸点在235至320℃的范围内并且所述第一有机溶剂的相对蒸发速率(RER；基于乙酸丁酯＝100)为至多0.6，第二有机溶剂的相对蒸发速率(RER；基于乙酸丁酯＝100)在0.65至10.0的范围内，并且所述溶剂混合物包含至少50重量％的所述第一有机溶剂。本专利技术还涉及如上文和下文描述的组合物作为涂料或印刷油墨用于制备OLED器件，特别是用于刚性和柔性OLED器件的用途。本专利技术还涉及一种制备有机电子(OE)器件的方法，其包括以下步骤：a)优选通过涂布或印刷，非常优选通过喷墨印刷，将如上文和下文描述的组合物沉积到基底上以形成膜或层，b)除去溶剂。本专利技术还涉及一种由如上文和下文描述的制剂和/或通过如上文和下文描述的方法制备的OE器件。所述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)、射频识别(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-laser)、有机集成电路(O-IC)、照明器件、传感器器件、电极材料、光电导体、光电检测器、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、抗静电膜、导电基底、导电图案、光电导体、电子照相器件、有机存储器件、生物传感器和生物芯片。根据一个优选的实施方式，本专利技术提供了有机发光二极管(OLED)。OLED器件可以例如用于照明，用于医疗照明目的，作为信号装置，作为标牌设备以及用于显示器中。可以使用无源矩阵驱动、整体矩阵寻址或有源矩阵驱动来寻址显示器。透明OLED可以通过使用光学透明电极来制造。柔性OLED可通过使用柔性基底来评价。令人惊讶的是，本专利技术组合物提供用于制备高分辨率显示器的油墨。所述组合物能够用体积为至多5pl(皮升)、更优选至多2pl、尤其优选至多1pl的液滴印刷。本专利技术的制剂、方法和器件在OE器件的效率及其生产方面提供了令人惊讶的改进。出乎意料的是，如果通过使用本专利技术的组合物来实现OE器件，则这些器件的性能、寿命和效率可以得到改进。此外，令人惊讶的是，已发现这些制剂适用于印刷技术，尤其是喷墨印刷。而且，本专利技术的组合物提供惊人的高成膜水平。尤其是，可以改善膜的均匀性和质量。除此之外，所述制剂实现了低成本且容易的印刷方法。所述印刷方法使得能够在高速下的高质量印刷。具体实施方式本专利技术的组合物包含至少两种不同溶剂的混合物，其中第一有机溶剂的沸点在235至320℃的范围内并且所述第一有机溶剂的相对蒸发速率(RER)为至多0.6，第二有机溶剂的相对蒸发速率(RER)在0.65至10.0的范围内，并且所述溶剂混合物包含至少50重量％的所述第一有机溶剂。在本专利技术的一个实施方式中，第一有机溶剂的相对蒸发速率(基于乙酸丁酯＝100)优选为至多0.6，更优选为至多0.4，尤其优选在0.0001至0.4的范围内并且特别优选在0.0005至0.1的范围内。相对蒸发速率可以根据DIN53170:2009-08确定。为了进行粗略估计，可以利用如上文和下文所述的HSPiP程序使用汉森溶解度参数(HansenSolubilityParameters)来计算相对蒸发速率。在本专利技术的一个实施方式中，第一有机溶剂在25℃下的蒸气压优选在0.0001至0.07mmHg的范围内，优选在0.0005至0.050mmHg的范围内。如OECD指南104中所建议，可以使用Knudsen-Cell测定蒸气压(VP)。为了进行粗略估计，可以利用如上文和下文所述的HSPiP程序第4版使用汉森溶解度参数来计算相对蒸发速率。优选的第一有机溶剂可以显示如下汉森溶解度参数：Hd在16.0至23.2MPa0.5的范围内，Hp在0.0至12.5MPa0.5的范围内并且Hh在0.0至14.2MPa0.5的范围内。更优选的第一有机溶剂展现如下汉森溶解度参数：Hd在16.5至21.0MPa0.5的范围内，Hp在0.0至6.0MPa0.5的范围内并且Hh在0.0至6.0MPa0.5的范围内。优选地，第一有机溶剂在所用压力下，非常优选在大气压(1013hPa)下的沸点在235至320℃的范围内，优选在260至300℃的范围内，更优选在270至290℃的范围内。也可以例如通过加热和/或减压来加速蒸发。优选地，第一有机溶剂在25℃下的粘度在0.9至10mPas、尤其是1.0至8mPas的范围内，更优选在1.1至7mPas的范围内并且最优选在1.2至6mPas的范围内。在另一个实施方式中，第一有机溶剂在25℃下的粘度为至多7mPas，优选至多6mPas。在25℃的温度下，通过在TAInstruments(热分析仪器公司)制造的AR-G2流变仪上测量来测定粘度。可以使用40mm平行板几何结构在10至1000s-1的剪切范围内进行该测量。粘度取为200s-1至8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含一种或多种有机半导体化合物(OSC)，和有机溶剂，其特征在于所述组合物包含至少两种不同溶剂的混合物，其中第一有机溶剂的沸点在235至320℃的范围内并且所述第一有机溶剂的相对蒸发速率(RER；基于乙酸丁酯＝100)为至多0.60，并且第二有机溶剂的相对蒸发速率(RER；基于乙酸丁酯＝100)在0.65至10.0的范围内，并且所述溶剂混合物包含至少50重量％的所述第一有机溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.15 EP 15002097.21.一种组合物，其包含一种或多种有机半导体化合物(OSC)，和有机溶剂，其特征在于所述组合物包含至少两种不同溶剂的混合物，其中第一有机溶剂的沸点在235至320℃的范围内并且所述第一有机溶剂的相对蒸发速率(RER；基于乙酸丁酯＝100)为至多0.60，并且第二有机溶剂的相对蒸发速率(RER；基于乙酸丁酯＝100)在0.65至10.0的范围内，并且所述溶剂混合物包含至少50重量％的所述第一有机溶剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述有机半导体化合物中的至少一种具有至多5,000g/mol的分子量。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于所述有机半导体化合物中的至少一种具有在10,000至1,000,000g/mol的范围内的分子量。4.根据权利要求1至3中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述第一有机溶剂是芳族醚溶剂。5.根据权利要求1至4中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述第一有机溶剂包含根据下式的结构：其中R选自具有1至12个碳原子的直链的烷基或烯基基团，具有3至12个碳原子的支链的烷基或烯基基团，和具有3至12个碳原子的环状的烷基或烯基基团，其中一个或多个非相邻的CH2基团可任选被-O-、-(C＝O)-或-(C＝O)-O-代替，和具有4至6个碳原子的芳基或杂芳基基团，其中一个或多个氢原子可任选被具有1至12个碳原子的直链烷基基团或具有3至12个碳原子的支链烷基基团代替。6.根据权利要求1至5中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述第一有机溶剂是3-苯氧基甲苯：7.根据权利要求1至6中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述第二有机溶剂具有至多5mPas且优选至多4mPas并且最优选至多3mPas的粘度。8.根据权利要求1至7中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述第二有机溶剂的沸点在170至300℃的范围内，优选在180至270℃的范围内，更优选在200至250℃的范围内。9.根据权利要求1至8中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述第一有机溶剂的沸点比所述第二有机溶剂的沸点高至少10℃。10.根据权利要求1至9中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述第二有机溶剂的相对蒸发速率(基于乙酸丁酯＝100)为至少0.65，优选在0.7至10的范围内并且更优选在1至7的范围内。11.根据权利要求1至10中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述第二有机溶剂在25℃下的蒸气压在0.07至1.00mmHg的范围内，优选在0.06至0.30mmHg的范围内。12.根据权利要求1至11中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述组合物包含1至40重量％、优选3至30重量％并且更优选10至25重量％的所述第二有机溶剂。13.根据权利要求1至12中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述第二有机溶剂是芳族酯化合物。14.根据权利要求1至13中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述第二有机溶剂选自：苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯和丁基苯基醚。15.根据权利要求1至14中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述组合物在25℃下的粘度为至多6mPas，优选至多5mPas。16.根据权利要求1至15中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述组合物包含0.01至10重量％、优选0.5至7重量％的所述有机半导体化合物。17.根据权利要求1至16中的一项或多项所述的组合物，其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。18.根据权利要求1至17中的一项或多项所述的组合物，其特征在于所述有机半导体化合物中的至少一种选自式M1：其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的每一个可相同或不同，独立地表示：氢；任选被取代的C1-C40二价碳基或烃基基团；任选被取代的C1-C40烷氧基基团；任选被取代的C6-C40芳氧基基团；任选被取代的C7-C40烷基芳氧基基团；任选被取代的C2-C40烷氧基羰基基团；任选被取代的C7-C40芳氧基羰基基团；氰基基团(-CN)；氨甲酰基基团(-C(＝O)NH2)；卤甲酰基基团(-C(＝O)-X，其中X表示卤素原子)；甲酰基基团(-C(＝O)-H)；异氰基基团；异氰酸酯基团；硫代氰酸酯基团或硫代异氰酸酯基团；任选被取代的氨基基团；羟基基团；硝基基团；CF3基团；卤素基团(Cl、Br、F)；或任选被取代的甲硅烷基或炔基甲硅烷基基团；并且其中R1和R2、R2和R3、R3和R4、R7和R8、R8和R9、R9和R10中的每一对独立地任选地交叉桥连以形成C4-C40饱和或不饱和环，所述饱和或不饱和环可被氧原子、硫原子或式-N(Ra)-的基团插入，或者可任选被取代，其中Ra是氢原子或任选被取代的烃基团；并且其中聚并苯骨架的碳原子中的一个或多个可任选被选自N、P、As、O、S、Se和Te的杂原子取代；并且其中位于聚并苯的相邻环位置上的取代基R1-R12中的任意两个或更多个独立地可一起任选构成其它与所述聚并苯稠合的、任...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·爱德华·马伊，丹尼尔·瓦尔克，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE