KR102691712B1 - Ink composition for forming OLED functional layer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기능층 형성 고분자 화합물; 화학식 1로 표시되고, 비점이 200℃ 이상인 에테르 작용기를 갖는 벤젠 화합물을 1종 이상 포함하는 제1 용매; 및 상기 제1 용매 보다 비점이 높은 제2 용매를 포함하는 OLED 기능층 형성용 잉크 조성물을 제공한다.
본 발명의 잉크 조성물은 고분자 형태의 기능층 형성 재료에 적합한 특정의용매 조합을 사용함으로써 잉크 안정성, 토출 안정성, 막 표면 상태의 이미지 및 막 평탄도를 모두 확보할 수 있다.The present invention relates to a functional layer forming polymer compound; A first solvent comprising at least one benzene compound represented by Formula 1 and having an ether functional group having a boiling point of 200°C or higher; and a second solvent having a higher boiling point than the first solvent.
The ink composition of the present invention can secure all ink stability, ejection stability, image of the film surface state, and film flatness by using a specific solvent combination suitable for the polymer-type functional layer forming material.
Description
본 발명은 OLED 기능층 형성용 잉크 조성물, 보다 상세하게는 평탄한 OLED 기능층 막을 형성할 수 있는 잉크 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an ink composition for forming an OLED functional layer, and more specifically, to an ink composition capable of forming a flat OLED functional layer film.
유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED)는 빛을 내는 층이 전류에 반응하여 빛을 발산하는 유기 화합물의 필름으로 이루어진 반도체이다. 유기 발광 다이오드는 일반적으로 캐소드와 애노드 및 그 사이에 위치하는 유기물층, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층을 포함하는 기능층으로 구성될 수 있다.Organic Light-Emitting Diode (OLED) is a semiconductor whose light-emitting layer is made of a film of an organic compound that emits light in response to electric current. Organic light-emitting diodes may generally be composed of a cathode, an anode, and an organic layer positioned between them, such as a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, and a functional layer including an electron injection layer.
상기와 같은 OLED의 기능층은 용액 공정, 예컨대 기능층 형성 재료 및 용매를 포함하는 잉크 조성물을 이용하여 잉크젯 공정으로 패턴을 인쇄하는 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 용액 공정으로 OLED의 기능층을 제조하기 위해서는 잉크 안정성, 토출 안정성, 막 건조성 및 막 표면특성을 동시에 충족해야 한다. 잉크 조성물은 대부분 용매로 이루어져 있으며, 상기와 같은 특성을 충족시키기 위해서는 용매의 선택이 매우 중요하다. The functional layer of the OLED as described above may be formed through a solution process, for example, by printing a pattern through an inkjet process using an ink composition containing a functional layer forming material and a solvent. In order to manufacture the functional layer of OLED using this solution process, ink stability, discharge stability, film drying property, and film surface characteristics must be met at the same time. Ink compositions mostly consist of solvents, and the selection of solvents is very important in order to satisfy the above characteristics.
이를 위해, 잉크 조성물에 사용되는 용매는 기능층 형성 재료의 잉크화가 가능하면서 장기간 보관하여도 상분리 현상이 없도록 기능층 형성 재료에 대한 충분한 용해도, 노즐에서 안정적으로 잉크가 토출되기에 적합한 점도, 인쇄 후 막 건조 과정에서 빨리 증발되지 않는 고비점, 잉크의 퍼짐성을 저하시키지 않는 적절한 표면장력 등의 물성을 가져야 한다.For this purpose, the solvent used in the ink composition has sufficient solubility in the functional layer forming material to enable inkization of the functional layer forming material and prevent phase separation even after long-term storage, and has a viscosity suitable for stably discharging ink from the nozzle after printing. It must have physical properties such as a high boiling point that does not evaporate quickly during the film drying process and an appropriate surface tension that does not reduce the spreadability of the ink.
종래의 OLED 기능층 형성용 잉크 조성물에는 150℃ 이상의 고비점을 갖는 벤젠계 용매가 사용되었다. 상기 벤젠계 용매는 기능층 형성 재료에 대한 용해도가 좋아 기능층의 평탄한 막을 얻을 수 있다는 장점이 있다.In conventional ink compositions for forming OLED functional layers, benzene-based solvents with a high boiling point of 150°C or higher were used. The benzene-based solvent has the advantage of being able to obtain a flat film of the functional layer due to its good solubility in the functional layer forming material.
한편, 잉크 조성물에 단량체가 아닌 고분자 형태의 기능층 형성 재료가 사용되는 경우 점도가 높아지고 프로파일(profile) 컨트롤이 어려워질 수 있다. 이러한 고분자 형태의 기능층 형성 재료에 대해 고비점의 벤젠계 용매를 단독으로 사용하는 경우, 고분자 재료와의 상호작용이 불충분하여 용해도 및 분산성이 저하됨에 따라 U-형상(shape)의 평탄하지 않은 막 표면이 형성되는 단점이 있다. 막 표면이 평탄하지 않으면, 픽셀(pixel) 내 밝기 단차, 소자의 수명 저하, 전자 이동 누출(leakage)로 인한 소자의 쇼트 현상 등의 문제가 발생한다.Meanwhile, if a functional layer forming material in the form of a polymer rather than a monomer is used in the ink composition, the viscosity may increase and profile control may become difficult. When a benzene-based solvent with a high boiling point is used alone for this polymer-type functional layer forming material, the interaction with the polymer material is insufficient, resulting in lower solubility and dispersibility, resulting in an uneven U-shape. There is a disadvantage in that a film surface is formed. If the film surface is not flat, problems such as brightness differences within the pixel, reduced lifespan of the device, and short-circuiting of the device due to electron transfer leakage occur.
따라서, 고분자 재료의 기능층을 형성할 때 막 표면특성을 향상시킬 수 있는 특정 용매들의 제형(formulation)이 필요하다.Therefore, formulation of specific solvents that can improve film surface properties when forming a functional layer of polymer material is needed.
본 발명은 고분자 형태의 기능층 형성 재료에 적합한 특정의 용매 조합을 사용하여 잉크 안정성, 토출 안정성, 막 표면 상태의 이미지 및 막 평탄도를 모두 확보할 수 있는 OLED 기능층 형성용 잉크 조성물을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides an ink composition for forming an OLED functional layer that can secure all ink stability, discharge stability, image of the film surface state, and film flatness by using a specific solvent combination suitable for a polymer-type functional layer forming material. It is for.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 기능층 형성 고분자 화합물; 하기 화학식 1로 표시되고, 비점이 200℃ 이상인 에테르 작용기를 갖는 벤젠 화합물을 1종 이상 포함하는 제1 용매; 및 상기 제1 용매 보다 비점이 높은 제2 용매를 포함하는 OLED 기능층 형성용 잉크 조성물을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a functional layer forming polymer compound; A first solvent comprising at least one benzene compound represented by the following formula (1) and having an ether functional group having a boiling point of 200°C or higher; and a second solvent having a higher boiling point than the first solvent.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
R1은 H 또는 C1-15 알킬이고, R 1 is H or C 1-15 alkyl,
R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, C1-15 알킬 또는 C1-15 알콕시이고,R 2 and R 3 are each independently H, C 1-15 alkyl or C 1-15 alkoxy,
X1 내지 X5는 각각 독립적으로 H, OH, C1-15 알킬 또는 C1-15 알콕시이다, X 1 to X 5 are each independently H, OH, C 1-15 alkyl or C 1-15 alkoxy,
또한, 본 발명은 상기 잉크 조성물을 잉크젯 방식으로 OLED용 기판에 도포하고 건조시켜 형성되는 OLED 기능층을 제공한다.Additionally, the present invention provides an OLED functional layer formed by applying the ink composition to an OLED substrate using an inkjet method and drying it.
본 발명에 따른 OLED 기능층 형성용 잉크 조성물은 고분자 형태의 기능층 형성 화합물과 함께, 제1 용매로서 비점이 200℃ 이상이고 에테르 작용기를 갖는 벤젠계 용매를 사용하여 상기 기능층 형성 고분자 화합물과의 좋은 상호작용으로 용해도를 높일 뿐만 아니라 잉크 내 상기 고분자 화합물의 분산성을 좋게 함으로써 잉크 안정성, 토출 안정성 및 막 건조시 표면 레벨링 효과를 향상시키고, 또한 제2 용매로서 상기 제1 용매 보다 비점이 높은 벤젠계 용매를 포함하여 막 건조성과 평탄성을 최적화함으로써, 평탄한 막의 기능성 층을 형성할 수 있다.The ink composition for forming an OLED functional layer according to the present invention uses a benzene-based solvent with a boiling point of 200°C or higher and an ether functional group as a first solvent along with a functional layer-forming compound in the form of a polymer. Not only does it increase solubility through good interaction, it improves the dispersibility of the polymer compound in the ink, thereby improving ink stability, ejection stability, and surface leveling effect during film drying, and also uses benzene as a second solvent, which has a higher boiling point than the first solvent. By optimizing membrane dryness and flatness by including the system solvent, a functional layer of a flat membrane can be formed.
이하, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor appropriately defines the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.
본 발명의 일 실시형태는 고분자 형태의 기능층 재료 및 이에 적합한 용매의 조합을 포함하는 OLED 기능층 형성용 잉크 조성물에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to an ink composition for forming an OLED functional layer comprising a combination of a polymeric functional layer material and a solvent suitable therefor.
구체적으로, 본 발명의 잉크 조성물은 기능층 형성 고분자 화합물(a); 비점이 200℃ 이상인 에테르 작용기를 갖는 벤젠 화합물을 1종 이상 포함하는 제1 용매(b); 및 상기 제1 용매 보다 비점이 높은 제2 용매(c)를 포함한다.Specifically, the ink composition of the present invention includes a functional layer forming polymer compound (a); A first solvent (b) containing at least one benzene compound having an ether functional group having a boiling point of 200°C or higher; and a second solvent (c) with a higher boiling point than the first solvent.
상기 기능층 형성 고분자 화합물(a)은 본 발명에 따른 OLED 기능층 형성용 잉크 조성물을 이용하여 형성되는 OLED 기능층의 주 구성 성분으로서, 반도체 특성을 나타낼 수 있는, 즉, 전도대와 가전자대의 에너지 갭(gap)이 0.1 내지 4 eV의 범위 내에 있는 유기 반도체 화합물을 의미한다. The functional layer forming polymer compound (a) is a main component of the OLED functional layer formed using the ink composition for forming the OLED functional layer according to the present invention, and is capable of exhibiting semiconductor properties, that is, the energy of the conduction band and the valence band. It refers to an organic semiconductor compound with a gap in the range of 0.1 to 4 eV.
상기 OLED 기능층이란, OLED 소자를 구성하는 정공주입층(Hole Injection Layer, HIL), 정공수송층(Hole Transfer Layer, HTL), 전자수송층(Electron Transfer Layer, ETL), 전자주입층(Electron Injection Layer, EIL) 및 발광층(Emission Layer, EML)을 의미하는 것으로서, 상기 기능층 형성 재료는 형성하고자 하는 기능층의 종류에 따라 달라질 수 있다.The OLED functional layer refers to the Hole Injection Layer (HIL), Hole Transfer Layer (HTL), Electron Transfer Layer (ETL), and Electron Injection Layer, which constitute the OLED device. EIL) and an emission layer (EML), and the functional layer forming material may vary depending on the type of functional layer to be formed.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기능층 형성 고분자 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 단위를 포함할 수 있다:In one embodiment of the present invention, the functional layer forming polymer compound may include a unit represented by the following formula (3):
[화학식 3][Formula 3]
상기 화학식 3에서, In Formula 3 above,
L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌; 치환 또는 비치환된 바이페닐릴렌; 치환 또는 비치환된 2가의 플루오렌; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸이고,L1 is direct bonding; Substituted or unsubstituted phenylene group; Substituted or unsubstituted naphthylene; Substituted or unsubstituted biphenylylene; Substituted or unsubstituted divalent fluorene; or substituted or unsubstituted divalent carbazole,
l1은 1 내지 10의 정수이고,l1 is an integer from 1 to 10,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴이고,Ar1 and Ar2 are the same or different from each other, and are each independently substituted or unsubstituted aryl; Or substituted or unsubstituted heteroaryl,
R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 히드록시; 시아노; 치환 또는 비치환된 알킬; 치환 또는 비치환된 시클로알킬; 치환 또는 비치환된 알콕시; 치환 또는 비치환된 아릴; 또는 치환또는 비치환된 헤테로아릴이고,R1 to R8 are the same as or different from each other, and are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen; hydroxy; cyano; Substituted or unsubstituted alkyl; Substituted or unsubstituted cycloalkyl; Substituted or unsubstituted alkoxy; Substituted or unsubstituted aryl; Or substituted or unsubstituted heteroaryl,
r4, r6 및 r8은 각각 1 내지 4의 정수이고,r4, r6 and r8 are each integers from 1 to 4,
r5 및 r7은 각각 1 내지 3의 정수이며,r5 and r7 are each integers from 1 to 3,
상기 r4가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R4는 서로 같거나 상이하고,When r4 is 2 or more, the 2 or more R4 are the same or different from each other,
상기 r5가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R5는 서로 같거나 상이하고,When r5 is 2 or more, the 2 or more R5 are the same or different from each other,
상기 r6이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R6은 서로 같거나 상이하고,When r6 is 2 or more, the 2 or more R6 are the same or different from each other,
상기 r7이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R7은 서로 같거나 상이하고,When r7 is 2 or more, the 2 or more R7 are the same or different from each other,
상기 r8이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R8은 서로 같거나 상이하고,When r8 is 2 or more, the 2 or more R8 are the same or different from each other,
상기 l1이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 L1은 서로 같거나 상이하고,When l1 is 2 or more, the 2 or more L1 are the same or different from each other,
n은 단위의 반복수로서, 1 내지 10,000의 정수이다.n is the number of repetitions of the unit and is an integer from 1 to 10,000.
상기 화학식 3으로 표시되는 단위는 스피오비플루오렌 코어에 경화기를 포함함에 따라 입체 장애가 최소화되어 이를 포함하는 고분자 화합물의 경화도가 높일 수 있다. 또한, 이를 통해 용매 내성(solvent orthogonality)을 가지게 되어 용액 공정이 가능하다.As the unit represented by Formula 3 includes a curing group in the spiobifluorene core, steric hindrance is minimized and the degree of curing of the polymer compound containing it can be increased. In addition, it has solvent resistance (solvent orthogonality), making a solution process possible.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 화학식 3으로 표시되는 단위는 하기 구조 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the unit represented by Formula 3 may be selected from one or more of the following structures.
상기 구조에서, In the above structure,
n은 단위의 반복수로서, 1 내지 10,000의 정수이다.n is the number of repetitions of the unit and is an integer from 1 to 10,000.
또한, 상기 기능층 형성 고분자 화합물의 말단기는 수소일 수 있다.Additionally, the terminal group of the functional layer forming polymer compound may be hydrogen.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기능층 형성 고분자 화합물의 수평균 분자량은 5,000 내지 1,000,000 g/mol, 상세하게는 5,000 내지 300,000 g/mol일 수 있다. 또한, 상기 기능층 형성 고분자 화합물은 1 내지 10의 분자량 분포, 상세하게는 1 내지 3의 분자량 분포를 갖는다.In one embodiment of the present invention, the number average molecular weight of the functional layer forming polymer compound may be 5,000 to 1,000,000 g/mol, specifically 5,000 to 300,000 g/mol. In addition, the functional layer forming polymer compound has a molecular weight distribution of 1 to 10, specifically a molecular weight distribution of 1 to 3.
상기 분자량은 클로로벤젠을 용매로하여, GPC로 측정하여 수평균분자량(Mn) 및 중량평균분자량(Mw)을 측정하였으며, 분자량 분포는 중량평균분자량(Mw)을 수평균분자량(Mn)으로 나눈 수치, 즉 중량평균분자량(Mw)/수평균분자량(Mn)를 의미한다.The molecular weight was measured by GPC using chlorobenzene as a solvent, and the number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) were measured, and the molecular weight distribution is calculated by dividing the weight average molecular weight (Mw) by the number average molecular weight (Mn). , that is, it means weight average molecular weight (Mw)/number average molecular weight (Mn).
본 발명의 일 실시형태에 따른 잉크 조성물에서, 상기 기능층 형성 화합물의 함량은 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%, 상세하게는 0.3 내지 7 중량%, 더욱 상세하게는 0.5 내지 3 중량%일 수 있다. 상기 기능층 형성 재료의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 잉크젯 방식으로 제조되는 OLED 기능층의 두께를 적절히 조절할 수 있다.In the ink composition according to an embodiment of the present invention, the content of the functional layer forming compound is 0.1 to 10% by weight, specifically 0.3 to 7% by weight, and more specifically 0.5 to 3% by weight, based on the total weight of the composition. It may be %. When the content of the functional layer forming material satisfies the above range, the thickness of the OLED functional layer manufactured by the inkjet method can be appropriately adjusted.
한편, 고분자 형태의 기능층 형성 재료가 포함된 잉크는 점도가 높아지고 프로파일(profile) 컨트롤이 어려워, U-형상(shape)의 평탄하지 않은 막 표면이 형성될 수 있다.On the other hand, ink containing a polymer-type functional layer forming material increases the viscosity and makes profile control difficult, resulting in the formation of an uneven U-shaped film surface.
이를 극복하기 위해, 본 발명에서는 잉크 조성물에 고분자 형태의 기능층 형성 재료와 상호작용을 증대시킬 수 있는 용매를 사용한다.To overcome this problem, in the present invention, a solvent that can increase the interaction with the polymeric functional layer forming material is used in the ink composition.
구체적으로, 본 발명의 잉크 조성물에 포함된 제1 용매는 하기 화학식 1의 에테르 작용기를 갖는 벤젠 화합물을 1종 이상 포함할 수 있다.Specifically, the first solvent included in the ink composition of the present invention may include one or more benzene compounds having an ether functional group of the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
R1은 H 또는 C1-15 알킬이고, R 1 is H or C 1-15 alkyl,
R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, C1-15 알킬 또는 C1-15 알콕시이고,R 2 and R 3 are each independently H, C 1-15 alkyl or C 1-15 alkoxy,
X1 내지 X5는 각각 독립적으로 H, OH, C1-15 알킬 또는 C1-15 알콕시이다, X 1 to X 5 are each independently H, OH, C 1-15 alkyl or C 1-15 alkoxy,
이러한 구조의 제1 용매는 벤젠 코어를 가짐에 따라 상기 기능층 형성 고분자 화합물의 방향족 분자 구조와 상호작용이 좋아, 고분자 화합물의 용해도를 높일 수 있다. 또한, 벤젠 고리의 사이드 체인(side chain)에 에테르 작용기가 결합되어 있어 분자간 용매화(solvation)가 가능하여, 기능성 형성 재료로 사용된 고분자 화합물을 잉크 내에 잘 분산시키고, 막 건조시 레벨링(leveling) 효과가 뛰어나 평탄도를 높일 수 있다.Since the first solvent of this structure has a benzene core, it has a good interaction with the aromatic molecular structure of the functional layer-forming polymer compound, thereby increasing the solubility of the polymer compound. In addition, since the ether functional group is bonded to the side chain of the benzene ring, intermolecular solvation is possible, allowing the polymer compound used as a functional forming material to be well dispersed in the ink and leveling when drying the film. It is highly effective and can increase flatness.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 용매의 비점은 200℃ 이상, 예컨대 200℃ 내지 300℃일 수 있다. 제1 용매의 비점이 200℃ 보다 낮은 경우, 잉크의 토출 안정성이 불안정하고, 인쇄 후 진공 건조 과정을 거치기 전에 빠르게 휘발되어 막 형성이 불균일해질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the boiling point of the first solvent may be 200°C or higher, for example, 200°C to 300°C. If the boiling point of the first solvent is lower than 200°C, the ejection stability of the ink is unstable and may evaporate quickly before going through the vacuum drying process after printing, resulting in uneven film formation.
본 발명의 일 실시형태에서, 제1 용매로 사용가능한 에테르 작용기를 갖는 벤젠계 화합물의 대표적인 예로는 하기 화합물들을 들 수 있다:In one embodiment of the present invention, representative examples of benzene-based compounds having an ether functional group that can be used as the first solvent include the following compounds:
본 발명의 일 실시형태에 따른 잉크 조성물에서, 상기 제1 용매의 함량은 조성물의 전체량을 기준으로 50 내지 99 중량%, 상세하게는 60 내지 99 중량%, 더욱 상세하게는 70 내지 95 중량%일 수 있다. 상기 제1 용매의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 상기 기능층 형성 재료에 대한 충분한 용해도가 확보되고, 잉크젯 공정시 노즐의 막힘 현상을 방지할 수 있다.In the ink composition according to an embodiment of the present invention, the content of the first solvent is 50 to 99% by weight, specifically 60 to 99% by weight, and more specifically 70 to 95% by weight, based on the total amount of the composition. It can be. When the content of the first solvent satisfies the above range, sufficient solubility of the functional layer forming material is secured, and clogging of the nozzle during the inkjet process can be prevented.
한편, 상기 제1 용매로 사용된 에테르 작용기를 갖는 벤젠계 화합물은 잉크젯 공정시 원하는 정도 보다 빠르게 건조될 가능성이 있기에, 상기 제1 용매를 이보다 비점이 높은 제2 용매와 혼합하여 사용하는 것이 유리하다. Meanwhile, the benzene-based compound having an ether functional group used as the first solvent has the possibility of drying faster than desired during the inkjet process, so it is advantageous to mix the first solvent with a second solvent having a higher boiling point. .
따라서, 본 발명의 잉크 조성물은 상기 제1 용매에 비해 높은 비점을 갖는 제2 용매를 추가로 포함하며, 이로부터 막 건조성 및 평탄성을 최적화할 수 있다. Accordingly, the ink composition of the present invention further includes a second solvent having a higher boiling point than the first solvent, thereby optimizing film drying properties and flatness.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 고비점의 제2 용매는 하기 화학식 2a 또는 2b로 표시되는 알킬, 에스테르, 에테르 또는 알코올 작용기를 갖는 벤젠 화합물을 1종 이상 포함할 수 있다:In one embodiment of the present invention, the high boiling point second solvent may include one or more benzene compounds having an alkyl, ester, ether, or alcohol functional group represented by the following Chemical Formula 2a or 2b:
[화학식 2a][Formula 2a]
[화학식 2b][Formula 2b]
상기 화학식 2에서, In Formula 2,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 C1-15 알킬, 치환 또는 비치환된 에스테르(-COO-), 치환 또는 비치환된 에테르(-O-), 또는 치환 또는 비치환된 알코올(R-OH)이며, Y 1 and Y 2 are each independently C 1-15 alkyl, substituted or unsubstituted ester (-COO-), substituted or unsubstituted ether (-O-), or substituted or unsubstituted alcohol (R-OH ), and
X1 내지 X5는 각각 독립적으로 H, OH, C1-15 알킬 또는 C1-15 알콕시이다.X 1 to X 5 are each independently H, OH, C 1-15 alkyl, or C 1-15 alkoxy.
상기 화학식 2a 또는 2b의 구조를 갖는 화합물의 구체적인 예로는 이소부틸 살리실레이트(isobutyl salicylate), 2-페닐에틸 이소발러레이트(2-phenylethyl isovalerate), 2-페닐에틸 이소부티레이트(2-phenylethyl isobutyrate), 부틸 벤조에이트(butyl benzoate), 펜틸 벤조에이트(pentyl benzoate), 헥실 벤조에이트 benzoate), 페닐 에테르(phenyl ether), 디벤질 에테르(dibenzyl ether), 에틸 4-메톡시벤조에이트(ethyl 4-methoxybenzoate), 에틸 4-에톡시벤조에이트(ethyl 4-ethoxybenzoate), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate), 디에틸프탈레이트(diethyl phthalate), 데실 벤젠(decyl benzene), 노닐 벤젠(nonyl benzene), 3-페녹시벤질 알코올, 이소부틸 살리실레이트 등을 들 수 있으며, 이들 화합물은 단독으로 또는 2 이상의 조합으로 사용될 수 있다.Specific examples of compounds having the structure of Formula 2a or 2b include isobutyl salicylate, 2-phenylethyl isovalerate, and 2-phenylethyl isobutyrate. , butyl benzoate, pentyl benzoate, hexyl benzoate, phenyl ether, dibenzyl ether, ethyl 4-methoxybenzoate ), ethyl 4-ethoxybenzoate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, decyl benzene, nonyl benzene, 3-phenoxybenzyl Examples include alcohol, isobutyl salicylate, etc., and these compounds can be used alone or in combination of two or more.
이들 화합물 중에서, 특히 에스테르 또는 에테르 작용기를 갖는 화합물이 고분자 형태의 기능층 형성 재료에 대한 선택도가 우수하여 보다 유리하게 사용될 수 있다. Among these compounds, compounds having an ester or ether functional group have excellent selectivity for polymeric functional layer forming materials and can be used more advantageously.
본 발명의 일 실시형태에 따른 잉크 조성물에서, 상기 고비점의 제2 용매는 조성물의 전체량을 기준으로 0.3 내지 50 중량%, 상세하게는 1 내지 40 중량%, 더욱 상세하게는 3 내지 30 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제2 용매의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 막 건조성을 확보하면서 제1 용매와의 건조 속도 차이로 인해 막이 불균일해질 우려를 방지할 수 있다.In the ink composition according to an embodiment of the present invention, the high boiling point second solvent is 0.3 to 50% by weight, specifically 1 to 40% by weight, and more specifically 3 to 30% by weight, based on the total amount of the composition. It may be included in % content. When the content of the second solvent satisfies the above range, it is possible to ensure membrane drying properties and prevent the possibility of the membrane becoming uneven due to a difference in drying speed with the first solvent.
상기한 바와 같은 제1 용매 및 제2 용매의 특정 조합을 고분자 형태의 기능층 재료와 함께 사용한 본 발명의 잉크 조성물은 오랜 시간 카트리지에 잉크를 고형분 석출 및 상분리 현상 없이 안정한 상태로 유지되는 잉크 안정성, 잉크젯 장비의 노즐에서 잉크가 안정적으로 토출되는 잉크 토출 안정성, 잉크젯 인쇄 후 충분한 시간 동안 빨리 증발되지 않는 막 건조성, 및 성막 후 건조 과정을 거칠 때 표면의 요철 없이 균일한 막을 형성하며 픽셀(pixel) 내 잉크 건조막이 동일한 두께로 평탄하게 형성되는 표면특성을 동시에 충족시킬 수 있다.The ink composition of the present invention, which uses a specific combination of the first solvent and the second solvent as described above together with a polymer-type functional layer material, has ink stability that maintains the ink in a stable state without solid content precipitation and phase separation in the cartridge for a long time, Ink discharge stability, in which ink is stably discharged from the nozzle of the inkjet equipment, film drying property that does not evaporate quickly for a sufficient period of time after inkjet printing, and a uniform film is formed without surface irregularities during the drying process after film formation, forming pixels. It can simultaneously satisfy the surface characteristics of the ink drying film being formed flatly with the same thickness.
특히, 본 발명의 특정한 용매 조합을 사용한 잉크 조성물은 고분자 재료가 포함된 잉크로부터 발생할 수 있는 U-형상(shape)의 비평탄막 형성을 억제함으로써, 픽셀(pixel) 내 밝기 단차, 소자의 수명 저하, 전자 이동 누출(leakage)로 인한 소자의 쇼트 현상 등을 최소화할 수 있다.In particular, the ink composition using the specific solvent combination of the present invention suppresses the formation of a U-shaped non-flat film that can occur from ink containing a polymer material, thereby reducing brightness steps within the pixel, reducing the lifespan of the device, Short-circuiting of devices due to electron transfer leakage can be minimized.
따라서, 본 발명은 전술한 OLED 기능층 형성용 잉크 조성물을 잉크젯 방식에 의해 OLED용 기판에 도포한 후 건조시켜 형성되는 OLED 기능층을 제공한다. Therefore, the present invention provides an OLED functional layer formed by applying the above-described ink composition for forming an OLED functional layer to an OLED substrate by an inkjet method and then drying it.
구체적으로, 상기 OLED 기능층은 기능층 재료가 용해된 잉크 조성물을 화소를 구획하는 픽셀(pixel)이 일정한 크기로 패턴된 영역에 도포하는 인쇄 공정, 및 도포된 잉크 조성물의 용매를 증발시키는 건조 공정을 거쳐 형성될 수 있다. 상기 잉크 조성물을 도포 및 건조 방법은 특별한 제한 없이 통상의 잉크젯 방식에 따라 수행될 수 있다.Specifically, the OLED functional layer includes a printing process of applying an ink composition in which the functional layer material is dissolved to an area where pixels dividing pixels are patterned to a certain size, and a drying process of evaporating the solvent of the applied ink composition. It can be formed through . The method of applying and drying the ink composition can be performed according to a conventional inkjet method without any particular restrictions.
상기 OLED 기능층의 막 평탄도는, 픽셀 내 채워진 잉크로부터 형성된 기능층의 중심부(center) 두께, 픽셀과 격벽부 사이의 최대(maximun) 두께 및 최소(minimum) 두께를 이용하여 정의된 하기 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.The film flatness of the OLED functional layer is defined by the following equation using the center thickness of the functional layer formed from the ink filled in the pixel, the maximum thickness and the minimum thickness between the pixel and the partition wall. It can be calculated by 1.
[수학식 1][Equation 1]
상기 식에서, In the above equation,
H max 는 픽셀 내 기능층 막의 최대 두께이고, H max is the maximum thickness of the functional layer film in the pixel,
H min 은 픽셀 내 기능층 막의 최소 두께이며, H min is the minimum thickness of the functional layer film within the pixel,
H center 는 픽셀 내 기능층 막의 중심부 두께이다. H center is the central thickness of the functional layer film within the pixel.
상기 수학식 1로부터 산출된 평탄도 값이 작을수록 막의 전반적인 두께가 일정해짐(즉, 막이 평탄해짐)을 의미하며, 본 발명에 따른 잉크 조성물로부터 형성된 기능층은 0.3 미만의 우수한 평탄도를 나타낼 수 있다.The smaller the flatness value calculated from Equation 1, the more consistent the overall thickness of the film is (i.e., the flatter the film), and the functional layer formed from the ink composition according to the present invention can exhibit excellent flatness of less than 0.3. there is.
이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the operation and effects of the invention will be described in more detail through specific examples of the invention. However, this is presented as an example of the invention, and the scope of the invention is not limited by this in any way.
실시예 1 내지 20 Examples 1 to 20
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 제1 용매로서 비점이 200℃ 이상인 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠(1,4-bis(methoxymethyl)benzene) 또는 (4-메톡시벤질) 메틸 에테르, 및 제2 용매로서 상기 제1 용매 보다 비점이 높은 이소부틸 살리실레이트, 2-페닐에틸 이소발러레이트, 2-페닐에틸 이소부티레이트, 헥실 벤조에이트 및 디벤질 에테르 중 어느 하나를 7:3의 비율로 혼합하였다. 생성된 혼합 용매 100 중량부에 대해 하기 기능층 형성 고분자 화합물 1 내지 4 중 어느 하나를 0.7 중량부로 첨가한 후, 60분 동안 교반시켜 OLED 기능층 형성용 잉크 조성물을 제조하였다.As shown in Table 1 below, 1,4-bis(methoxymethyl)benzene or (4-methoxybenzyl) methyl ether having a boiling point of 200° C. or higher as the first solvent, And as a second solvent, any one of isobutyl salicylate, 2-phenylethyl isovalerate, 2-phenylethyl isobutyrate, hexyl benzoate, and dibenzyl ether having a higher boiling point than the first solvent in a ratio of 7:3. It was mixed. 0.7 parts by weight of any one of the functional layer forming polymer compounds 1 to 4 below was added to 100 parts by weight of the resulting mixed solvent, and then stirred for 60 minutes to prepare an ink composition for forming an OLED functional layer.
<기능층 형성 고분자 화합물><Functional layer forming polymer compound>
비교예 1 내지 8:Comparative Examples 1 to 8:
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 용매 조합이 아닌 고비점의 단독 용매를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 수행하여, OLED 기능층 형성용 잉크 조성물을 제조하였다.As shown in Table 1 below, an ink composition for forming an OLED functional layer was prepared by carrying out the same process as Example 1, except that a single solvent with a high boiling point was used rather than a solvent combination.
실험예:Experiment example:
실시예 및 비교예에서 제조된 잉크 조성물에 대해 하기의 4가지 항목을 평가하였다.The following four items were evaluated for the ink compositions prepared in Examples and Comparative Examples.
1) 잉크 안정성 평가1) Ink stability evaluation
잉크 조성물을 25℃, 대기압 및 공기 조건하에서 밀폐된 잉크 카트리지 안에 한달 동안 보관하고, 잉크 상태를 육안으로 평가하였다.The ink composition was stored in a sealed ink cartridge at 25° C., atmospheric pressure, and air conditions for one month, and the ink condition was evaluated with the naked eye.
<평가 기준><Evaluation criteria>
○: 고형분 석출 및 상분리가 일어나지 않아 매우 안정된 상태○: Very stable state with no solid precipitation or phase separation.
X: 고형분 석출 및 상분리가 일어남X: Solid content precipitation and phase separation occur
2) 토출 안정성 평가2) Discharge stability evaluation
잉크 조성물을 잉크젯 장비에 충전한 후, 10 pℓ(피코리터, picoliter)의 액적을 토출시키고, 장비 카메라를 통해 토출 이미지를 육안으로 관찰하였다.After filling the ink composition into the inkjet equipment, 10 pℓ (picoliter) droplets were discharged, and the discharge image was observed with the naked eye through the equipment camera.
<평가 기준><Evaluation criteria>
○: 액적이 흔들리지 않고 20분 이상 안정적으로 토출됨○: Droplets are discharged stably for more than 20 minutes without shaking.
Δ: 액적이 다소 흔들리거나 직진성이 다소 떨어짐Δ: The droplet is somewhat shaken or the straightness is somewhat poor.
X: 액적이 토출되지 않음X: No droplets are ejected
3) 막 이미지 평가3) Membrane image evaluation
잉크 조성물을 잉크 카트리지에 충전한 후, OLED 기판 내 픽셀(pixel) 영역에 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅하였다. 이어서, 진공 건조(vacuum drying) 장비를 이용하여 실온에서 건조시킨 후, 추가로 230℃에서 열 건조를 수행하였다.After filling the ink composition into the ink cartridge, the ink composition was inkjet printed on the pixel area of the OLED substrate. Subsequently, it was dried at room temperature using vacuum drying equipment, and then heat-dried at 230°C.
형성된 막의 표면 이미지를 광학 현미경을 통해 관찰하였다.The surface image of the formed film was observed through an optical microscope.
<평가 기준><Evaluation criteria>
○: 막 표면이 깨끗함○: Membrane surface is clean
X: 막 표면이 불투명하거나, 거칠기가 심하여 균일하지 못하거나, 고형분 석출/상분리 또는 고형분의 응집(aggregation)으로 인한 백색점(white spot)이 발생됨X: The membrane surface is opaque, the roughness is not uniform, or a white spot due to the aggregation of the solid precipitation/phase separation or the aggregation of the solids is generated.
<예시><Example>
4) 막 평탄도 평가4) Membrane flatness evaluation
표면 분석장비(optical profiler, Nano View E1000, 나노시스템)를 이용하여 픽셀 내 채워진 잉크로부터 형성된 기능층의 중심부(center) 두께, 픽셀과 격벽부 사이의 최대(maximun) 두께 및 최소(minimum) 두께를 측정하고, 하기 수학식 1에 따라 평탄도를 산출하였다.Using surface analysis equipment (optical profiler, Nano View E1000, Nanosystem), the center thickness of the functional layer formed from the ink filled in the pixel, the maximum thickness and minimum thickness between the pixel and the partition were measured. Measurements were made, and the flatness was calculated according to Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
<평가 기준><Evaluation criteria>
○: 산출된 평탄도 값이 0.3 미만○: Calculated flatness value is less than 0.3
Δ: 산출된 평탄도 값이 0.3 이상 내지 0.5 미만Δ: Calculated flatness value is 0.3 or more to less than 0.5
X: 산출된 평탄도 값이 0.5 이상X: Calculated flatness value is 0.5 or more
상기 실시예 및 비교예에서 수득한 잉크 조성물 및 상기 조성물의 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The ink compositions obtained in the examples and comparative examples and the evaluation results of the compositions are shown in Table 1 below.
[표 1-1][Table 1-1]
[표 1-2][Table 1-2]
상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 고분자 형태의 기능층 형성 재료를 포함하는 잉크 조성물에 비점이 200℃ 이상인 에테르 작용기를 갖는 제1 용매와 상기 제1 용매보다 비점이 높은 제2 용매를 혼합하여 사용한 실시예 1 내지 20은 잉크 안정성, 토출 안정성, 막 표면 상태의 이미지 및 막 평탄도를 모두 충족한 반면, 고비점의 단독 용매를 사용한 비교예 1 내지 8은 불량한 막 평탄도를 나타내었다.As can be seen in Table 1, an ink composition containing a functional layer forming material in the form of a polymer is mixed with a first solvent having an ether functional group having a boiling point of 200°C or higher and a second solvent having a boiling point higher than the first solvent. While Examples 1 to 20 used were satisfactory ink stability, discharge stability, image of the film surface state, and film flatness, Comparative Examples 1 to 8 using a single solvent with a high boiling point showed poor film flatness.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. As the specific parts of the present invention have been described in detail above, it is clear to those skilled in the art that these specific techniques are merely preferred embodiments and do not limit the scope of the present invention. something to do. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (14)
하기 화학식 1로 표시되고, 비점이 200℃ 이상인 에테르 작용기를 갖는 벤젠 화합물을 1종 이상 포함하는 제1 용매; 및
상기 제1 용매 보다 비점이 높은 제2 용매를 포함하는, OLED 기능층 형성용 잉크 조성물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1은 H 또는 C1-15 알킬이고,
R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, C1-15 알킬 또는 C1-15 알콕시이고,
X1 내지 X5는 각각 독립적으로 H, OH, C1-15 알킬 또는 C1-15 알콕시이다;
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌; 치환 또는 비치환된 바이페닐릴렌; 치환 또는 비치환된 2가의 플루오렌; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸이고,
l1은 1 내지 10의 정수이고,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴이고,
R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 히드록시; 시아노; 치환 또는 비치환된 알킬; 치환 또는 비치환된 시클로알킬; 치환 또는 비치환된 알콕시; 치환 또는 비치환된 아릴; 또는 치환또는 비치환된 헤테로아릴이고,
r4, r6 및 r8은 각각 1 내지 4의 정수이고,
r5 및 r7은 각각 1 내지 3의 정수이며,
상기 r4가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R4는 서로 같거나 상이하고,
상기 r5가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R5는 서로 같거나 상이하고,
상기 r6이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R6은 서로 같거나 상이하고,
상기 r7이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R7은 서로 같거나 상이하고,
상기 r8이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R8은 서로 같거나 상이하고,
상기 l1이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 L1은 서로 같거나 상이하고,
n은 단위의 반복수로서, 1 내지 10,000의 정수이다.A functional layer-forming polymer compound containing a unit represented by the following formula (3);
A first solvent comprising at least one benzene compound represented by the following formula (1) and having an ether functional group having a boiling point of 200°C or higher; and
An ink composition for forming an OLED functional layer comprising a second solvent having a higher boiling point than the first solvent:
[Formula 1]
In Formula 1,
R 1 is H or C 1-15 alkyl,
R 2 and R 3 are each independently H, C 1-15 alkyl or C 1-15 alkoxy,
X 1 to X 5 are each independently H, OH, C 1-15 alkyl or C 1-15 alkoxy;
[Formula 3]
In Formula 3 above,
L1 is direct bonding; Substituted or unsubstituted phenylene group; Substituted or unsubstituted naphthylene; Substituted or unsubstituted biphenylylene; Substituted or unsubstituted divalent fluorene; or substituted or unsubstituted divalent carbazole,
l1 is an integer from 1 to 10,
Ar1 and Ar2 are the same or different from each other, and are each independently substituted or unsubstituted aryl; Or substituted or unsubstituted heteroaryl,
R1 to R8 are the same as or different from each other, and are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen; hydroxy; cyano; Substituted or unsubstituted alkyl; Substituted or unsubstituted cycloalkyl; Substituted or unsubstituted alkoxy; Substituted or unsubstituted aryl; Or substituted or unsubstituted heteroaryl,
r4, r6 and r8 are each integers from 1 to 4,
r5 and r7 are each integers from 1 to 3,
When r4 is 2 or more, the 2 or more R4 are the same or different from each other,
When r5 is 2 or more, the 2 or more R5 are the same or different from each other,
When r6 is 2 or more, the 2 or more R6 are the same or different from each other,
When r7 is 2 or more, the 2 or more R7 are the same or different from each other,
When r8 is 2 or more, the 2 or more R8 are the same or different from each other,
When l1 is 2 or more, the 2 or more L1 are the same or different from each other,
n is the number of repetitions of the unit and is an integer from 1 to 10,000.
[화학식 2a]
[화학식 2b]
상기 화학식 2에서,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 C1-15 알킬, 치환 또는 비치환된 에스테르(-COO-), 치환 또는 비치환된 에테르(-O-), 또는 치환 또는 비치환된 알코올(R-OH)이며,
X1 내지 X5는 각각 독립적으로 H, OH, C1-15 알킬 또는 C1-15 알콕시이다. The ink composition for forming an OLED functional layer according to claim 1, wherein the second solvent includes one or more benzene compounds having an alkyl, ester, ether, or alcohol functional group represented by the following formula 2a or 2b:
[Formula 2a]
[Formula 2b]
In Formula 2,
Y 1 and Y 2 are each independently C 1-15 alkyl, substituted or unsubstituted ester (-COO-), substituted or unsubstituted ether (-O-), or substituted or unsubstituted alcohol (R-OH ), and
X 1 to X 5 are each independently H, OH, C 1-15 alkyl, or C 1-15 alkoxy.
상기 구조에서,
n은 단위의 반복수로서, 1 내지 10,000의 정수이다.The ink composition for forming an OLED functional layer according to claim 1, wherein the unit represented by Formula 3 is selected from one or more of the following structures:
In the above structure,
n is the number of repetitions of the unit and is an integer from 1 to 10,000.
[수학식 1]
상기 식에서,
H max 는 픽셀 내 기능층 막의 최대 두께이고,
H min 은 픽셀 내 기능층 막의 최소 두께이며,
H center 는 픽셀 내 기능층 막의 중심부 두께이다.The OLED functional layer of claim 12, wherein the OLED functional layer satisfies a film flatness value of less than 0.3 calculated by Equation 1 below:
[Equation 1]
In the above equation,
H max is the maximum thickness of the functional layer film in the pixel,
H min is the minimum thickness of the functional layer film within the pixel,
H center is the central thickness of the functional layer film within the pixel.
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