一种喷墨打印电极层用墨水及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种喷墨打印电极层用墨水及其制备方法和应用，属于印刷电子技术领域。本发明专利技术的喷墨打印电极层用墨水由以下原料组成：PEDOT:PSS水溶液、甲酰胺、粘度调节剂、去离子水和表面活性剂。该墨水由喷墨打印机在经过氧等离子处理基板上进行喷墨打印成为PEDOT薄膜。本发明专利技术的PEDOT墨水组成和制备方法简单，添加的溶剂性能稳定，且打印成膜后易于干燥除去，加入甲酰胺极大的提高了薄膜的导电率，打印得到PEDOT薄膜具有高透明度和较高的均匀性，在空气中性能稳定。可用作有机发光二极管与有机太阳能电池的电极。与有机太阳能电池的电极。与有机太阳能电池的电极。

【技术实现步骤摘要】
一种喷墨打印电极层用墨水及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于印刷电子
，具体涉及一种喷墨打印电极层用墨水及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]有机发光二极管(OLED)具有自发光性、高色域和灵活性等优点，在显示器、可穿戴设备和照明方面的应用潜力巨大。目前对于非柔性的OLED的探索已经比较成熟，而对于柔性OLED器件的研究较少。OLED包括多个功能层(图1)，其中实现柔性器件的第一步就是制备柔性的电极。而PEDOT:PSS具有良好的导电性，可加工性和机械柔性，有望在柔性电子领域替代ITO电极成为下一代电子器件的电极材料。而喷墨打印加工有机发光显示具有低成本，大面积以及可图案化的优点，是业界公认的下一代最有潜力的有机发光显示制造技术。综上所述，通过喷墨打印来制造替代ITO的有机发光电子器件的PEDOT:PSS电极，是十分必要的。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种喷墨打印电极层用墨水及其制备方法和应用。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案具体如下：
[0005]本专利技术提供一种喷墨打印电极层用墨水，由以下原料组成：混合溶液、粘度调节剂、去离子水和表面活性剂；
[0006]上述各成分的体积百分比为：混合溶液40％，粘度调节剂30
‑
40％，去离子水19.9
‑
29.9％，表面活性剂0.05
‑
0.1％；
[0007]其中，所述混合溶液由PEDOT:PSS水溶液和甲酰胺组成，所述PEDOT:PSS水溶液的体积分数为94
‑
96％，所述甲酰胺的体积分数为4
‑
6％。
[0008]优选的是，所述粘度调节剂为乙二醇、二甲基亚砜和二甲基甲酰胺中的一种或多种。
[0009]优选的是，所述表面活性剂为Triton X
‑
45、Triton X
‑
100和Triton X
‑
405中的一种。
[0010]优选的是，所述墨水的粘度为3
‑
9cP，所述墨水的表面张力为41
‑
45mN/m。
[0011]本专利技术还提供一种喷墨打印电极层用墨水的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)将PEDOT:PSS水溶液，甲酰胺(FA)按体积百分比混合，搅拌均匀；
[0013](2)将步骤(1)得到的混合溶液采用微孔滤膜过滤；
[0014](3)按照体积百分比将步骤(2)得到的混合溶液与粘度调节剂，去离子水，表面活性剂混合，搅拌均匀后得到所述的喷墨打印电极层用墨水。
[0015]优选的是，步骤(2)中所述微孔滤膜为孔径为0.2微米尼龙微孔滤膜。
[0016]本专利技术还提供一种喷墨打印电极层PEDOT薄膜，该薄膜使用本专利技术的喷墨打印电
极层用墨水喷墨打印而成。
[0017]优选的是，所述喷墨打印电极层PEDOT薄膜的制备方法如下：
[0018](1)将所述喷墨打印电极层用墨水采用0.2微米尼龙微孔滤膜过滤；
[0019](2)对基板进行氧等离子处理；
[0020](3)将步骤(1)得到的PEDOT墨水填充入喷墨打印系统，然后将PEDOT墨水打印到步骤(2)处理后的基板上有机发光显示像素的区域，PEDOT墨水通过蒸发凝胶、干燥后即得到厚度均匀的PEDOT薄膜；
[0021](4)将步骤(3)中得到的PEDOT薄膜采用甲酰胺进行覆盖，后将甲酰胺旋转去除，在加热干燥后，得到厚度均匀、电导率高的喷墨打印电极层PEDOT薄膜。
[0022]优选的是，还对步骤(2)中的基板进行了预处理，包括：
[0023]1)将基板用丙酮超声处理15min；
[0024]2)将步骤1)处理后的基板用异丙醇超声处理15min；
[0025]3)将步骤2)处理后的基板用去离子水超声处理15min；
[0026]对预处理后的基板进行氧等离子处理，所述氧等离子处理时的氧气流量28sccm/s，功率100w，时间150s
‑
210s。
[0027]优选的是，步骤(3)中喷墨打印的条件为：液滴间距40微米，打印电压25V，基底温度与喷头温度均为室温；所述的干燥为在150℃的热台上干燥20min；
[0028]步骤(4)中甲酰胺覆盖薄膜的时间为3min，旋转去除甲酰胺的条件为：5000rpm，40
‑
60s；干燥为在150℃的热台上干燥10min。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]本专利技术提供一种喷墨打印电极层用墨水，当使用甲酰胺与PEDOT:PSS混合时，能够极大的提高PEDOT:PSS电极的电导率，而加入的粘度调节剂、去离子水与表面活性剂能够调节墨水的粘度与表面张力，使其能够满足喷墨打印系统的需求，同时提高了成膜的均匀性，并抑制了咖啡环的产生。通过喷墨打印加工电极层，能够极大的减少生产过程中的成本。此外，通过本专利技术生产的薄膜由于同时具有高电导性，高均匀性与高透光性(附图4)，能够在有机发光二极管中作为透明电极替代ITO电极，及作为有机太阳能电池的电极。
[0031]同时，本专利技术的喷墨打印电极层用墨水的组成和制备方法简单，添加的溶剂性能稳定，且挥发性较强，打印成膜后易于干燥除去。
附图说明
[0032]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
[0033]图1为现有技术中常见OLED结构图；
[0034]图2为PEDOT:PSS分子结构图；
[0035]图3为本专利技术实施例1喷墨打印得到的PEDOT:PSS电极的原子力显微镜照片；
[0036]图4为本专利技术实施例1喷墨打印得到的PEDOT:PSS电极的紫外吸收光谱图。
具体实施方式
[0037]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步具体详细描述，但本专利技术的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0038]以下实施例中所使用的打印系统为Fujifilm Dimatix公司的DMP
‑
2800专业打印系统，所述的PEDOT:PSS水溶液购自德国Heraeus公司，型号为Clevios
TM PH1000(PEDOT:PSS水溶液中PEDOT:PSS的含量为1.0～1.3wt％)，PEDOT:PSS分子结构如附图2所示。
[0039]喷墨打印得到的PEDOT:PSS薄膜，采用四探针法测量其方阻R
sheet
，使用的四探针仪器为常州海尔帕电子仪器公司的HPS 2663精密四探针电阻率测试仪。薄膜的厚度T采用Veeco Dektak 6M探针轮廓仪来测量，薄膜的电导率σ使用方阻与厚度的平均值来计算，公式为σ＝1/(R
sheet
·
T)。
[0040]实施例1
[0041](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷墨打印电极层用墨水，其特征在于，由以下原料组成：混合溶液、粘度调节剂、去离子水和表面活性剂；上述各成分的体积百分比为：混合溶液40％，粘度调节剂30
‑
40％，去离子水19.9
‑
29.9％，表面活性剂0.05
‑
0.1％；其中，所述混合溶液由PEDOT:PSS水溶液和甲酰胺组成，所述PEDOT:PSS水溶液的体积分数为94
‑
96％，所述甲酰胺的体积分数为4
‑
6％。2.根据权利要求1所述的喷墨打印电极层用墨水，其特征在于，所述粘度调节剂为乙二醇、二甲基亚砜和二甲基甲酰胺中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的喷墨打印电极层用墨水，其特征在于，所述表面活性剂为Triton X
‑
45、Triton X
‑
100和Triton X
‑
405中的一种。4.根据权利要求1所述的喷墨打印电极层用墨水，其特征在于，所述墨水的粘度为3～9cP，所述墨水的表面张力为41～45mN/m。5.一种权利要求1
‑
4任意一项所述的喷墨打印电极层用墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将PEDOT:PSS水溶液，甲酰胺按体积百分比混合，搅拌均匀；(2)将步骤(1)得到的混合溶液采用微孔滤膜过滤；(3)按照体积百分比将步骤(2)得到的混合溶液与粘度调节剂，去离子水，表面活性剂混合，搅拌均匀后得到所述的喷墨打印电极层用墨水。6.根据权利要求5所述的喷墨打印电极层用墨水的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述微孔滤膜为孔径为0.2微米尼龙微...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩艳春，李威，于新红，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：