CN105118932A - 像素储墨槽的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于印刷显示技术领域,提供了像素储墨槽的制备方法及应用。所述像素储墨槽的制备方法包括以下步骤:提供一TFT背板,在所述TFT背板上涂覆疏液层,对所述疏液层依次进行烘烤干燥处理和亲液处理,以形成具有亲液性的疏液层;在所述疏液层上沉积像素电极材料,对所述电极材料进行固化处理得到图案化电极,使得所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的像素储墨槽。
Description
技术领域
本发明属于印刷显示技术领域,尤其涉及像素储墨槽的制备方法及应用。
背景技术
OLED显示器件由于同时具备自发光,不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板等优点,被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。目前,对于OLED显示器件的制备,通常采用真空蒸镀和印刷技术制备,这是当前国际主流的发展技术。小分子的真空蒸镀技术比较成熟,目前已经实现产业化,并有中小尺寸的全彩色显示屏批量推出,应用在MP3、MP4、手机及小尺寸电视机等电子设备领域;另外,三星、LG等显示巨头已推出大尺寸OLED电视产品,更有曲面屏OLED电视产品面世。但是,该技术设备投资和维护费用高昂、材料浪费严重,难以实现大面积,且成本居高不下,面对残酷的市场环境,难以形成竞争优势。
那么,如何解决OLED高成本问题,加速OLED的推广?
印刷技术被认为是解决OLED高成本和实现大面积的有效途径,具有广阔的发展前景,这种技术可结合液体功能性材料和先进的印刷设备来制作OLED显示屏,可提高材料的利用率和生产效率,降低制造成本,提高产能。
目前,通常以溶液印刷法来制作OLED器件,然而溶液印刷法存在墨水在基板上分步不均匀或不规则的问题。为了解决这一问题,业界通常采用涂敷光刻胶形式涂敷超疏液材料,其后再进行曝光、显影和刻蚀等处理,在基板表面上形成像素界定层和Bank形貌。待该形貌固定后,再在该储墨槽内填充各功能层,最后蒸镀电极并进行器件封装。但是,以该法制作出来的储墨槽,其Bank形貌难以控制,容易造成正梯形或倒梯形Bank结构,影响器件的均匀性。同时该工艺涉及涂敷光刻胶、曝光显影和刻蚀等工艺,增加了器件制作工艺和制作难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种像素储墨槽的制备方法,旨在解决现有像素储墨槽制备技术得到的像素Bank形貌难以控制、从而影响器件的均匀性,且现有制备像素储墨槽的方法涉及涂敷光刻胶、曝光显影和刻蚀等步骤、导致像素储墨槽制作难度和生产成本升高的问题。
本发明的另一目的在于提供一种像素储墨槽的制备方法的应用,包括一种像素储墨槽OLED、一种像素储墨槽OLED的制备方法以及一种太阳能电池外部金属电极的制备方法。
本发明是这样实现的,一种像素储墨槽的制备方法,包括以下步骤:
提供一TFT背板,在所述TFT背板上涂覆疏液层,对所述疏液层依次进行烘烤干燥处理和亲液处理,以形成具有亲液性的疏液层;
在所述疏液层上沉积像素电极材料,对所述电极材料进行固化处理得到图案化电极,使得所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的像素储墨槽。
以及,一种像素储墨槽OLED,包括TFT背板、图案化电极、有机功能层和阴极层,还包括疏液层,所述疏液层层叠设置在所述TFT背板上,所述图案化电极设置在所述疏液层上,所述有机功能层、所述阴极层依次沉积设置在所述图案化电极层表面;其中,所述图案化电极是由如上述像素储墨槽的制备方法形成,且使得所述疏液层围绕所述图案化电极形成如上所述的具有疏液性的像素储墨槽。
以及,一种像素储墨槽OLED的制备方法,包括以下步骤:
提供上述像素储墨槽的制备方法形成的图案化电极,使得所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的像素储墨槽;
在所述图案化电极表面依次沉积有机功能层,在所述有机功能层上蒸镀阴极层,形成OLED元件。
以及,一种太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
在太阳能电池外部基板材料上涂覆疏液层,对所述疏液层依次进行烘烤干燥处理和亲液处理,以形成具有亲液性的疏液层;
在所述疏液层上沉积电极材料,对所述电极材料进行固化处理得到图案化电极,使得所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的储墨槽。
本发明提供的像素储墨槽的制备方法,通过在所述TFT基板上直接涂覆疏液层,并对所述疏液层进行亲液处理制作出临时亲液界面供电极制作。随后在对所述电极进行固化处理获得图案化电极的过程中,所述固化处理使得未被所述图案化电极覆盖的疏液区域亲液效果逐渐消失并恢复疏液状态,所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的储墨槽;而被所述图案化电极覆盖部分的区域(像素区)与所述图案化电极在烘干过程中相连接,不仅增强了所述图案化电极的附着力,同时给予所述图案化电极明显的亲液性。所述疏液性储墨槽的形成,使得像素区和所述储墨槽之间存在明显的亲疏液性差异,从而在所述图案化电极上制备其他层结构、特别是湿法制备其他层结构如喷墨印刷有机功能层时,层结构材料如墨水能聚集在非疏液区域,避免了层结构材料的横向流动,从而保证了像素区的形貌和均匀度。由此,避免了像素Bank制作工艺中,由于曝光显影和刻蚀对像素Bank形貌和均匀度带来的影响。
本发明提供的像素储墨槽OLED,具有按上述像素储墨槽的制备方法形成的图案化电极,从而使得所述疏液层所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的储墨槽,保证了像素区的形貌和均匀度,进而提高器件的性能。
本发明提供的像素储墨槽OLED的制备方法,通过在图案化电极上直接印刷OLED有机层并完成器件制作,减少了曝光显影刻蚀工艺步骤,并可以在不增加额外生产成本的前提下,简化像素储墨槽形成工艺,从而大幅提高了生产效率、节省了材料、降低成本,有利于印刷显示技术的推广。此外,使用本发明方法印刷电极可以制作OLED、QD量子点显示器件,且器件具有良好均匀性和可加工性,更加适用于大尺寸显示屏幕的印刷和制作。
本发明提供的太阳能电池的制备方法,可以获得具有疏液性储墨槽和亲液性电极区的太阳能电池外部金属电极。
图说明
图1是本发明实施例提供包括载体基板和TFT层的TFT背板的示意图;
图2是本发明实施例提供的在TFT背板上制备疏液层后的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的对疏液层进行亲液处理、喷墨印刷金属电极、固化处理后形成的图案化表面型储墨槽和像素区的示意图;
图4是本发明实施例提供的像素储墨槽OLED器件的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的含有封装层和封装玻璃的像素储墨槽OLED器件的结构示意图;
图6是本发明实施例提供的在金属电极上制备有机功能层后的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
结合图1-3,本发明实施例提供了一种像素储墨槽的制备方法,包括以下步骤:
S01.提供一TFT背板1,在所述TFT背板1上涂覆疏液层2,对所述疏液层2依次进行烘烤干燥处理和亲液处理,以形成具有亲液性的疏液层2;
本发明实施例上述步骤S01中,所述TFT背板1为刚性TFT背板或柔性TFT背板中的一种,且所述TFT背板1包括载体基板11和TFT层12,如图1所示。当选用刚性TFT背板时,所述刚性TFT背板包括在刚性载体基板上依次形成的TFT阵列;当选用柔性TFT背板时,所述柔性TFT背板包括在刚性载体基板上依次形成的柔性膜、功能水氧阻隔层和TFT阵列。具体的,所述刚性载体基板可选用硅片、金属、玻璃等刚性载板中的一种;所述柔性膜可采用PI、PET或PEN材料的柔性膜。值得注意的是,本发明实施例使用柔性TFT背板时,需预先将所述柔性膜贴附在刚性载体基板上后在进行下述涂覆疏液材料等处理。本实施例优选使用刚性TFT背板。
为了保证经过沉积TFT材料、对TFT材料进行退火处理以及蒸镀电极的步骤后所述TFT背板1中TFT阵列的性能并完成OLED器件的制作,制备后所述TFT背板1前对所述刚性载体基板进行清洁处理。所述清洁处理优选采用本领域电子级清洁工艺实现。
如图2所示,本发明实施例在所述TFT背板1上涂覆一层疏液材料,形成疏液层2。作为优选实施例,所述疏液材料为含氟无机化合物,即所述疏液层2由含氟无机化合物制成。由于氟元素电负性很强烈极易得到电子,当其最外层电子云迅速的电子并达到饱和后,其无法再继续和其他物质反应,从而达到疏液目的。作为进一步优选实施例,所述含氟无机化合物为氟硅无机物和氟碳无机物中的至少一种。该类化合物溶解于极性溶剂中,当涂覆处理且溶剂干燥后,化合物沉淀并在低温下沉积、交联和固化,从而在所述TFT基板1表面紧密排列形成致密含氟结构,达到疏液效果。
本发明实施例在所述TFT背板1上涂覆疏液层2的方式不受限制,本领域常用的涂覆方式均可实现。作为具体优选实施例,采用旋涂工艺将所述疏液材料涂覆于所述TFT背板上形成疏液层2。所述旋涂工艺中,高速旋转基板带来的离心力,能有效控制疏液层2的厚度和均匀性,并将多余的溶剂除掉。
本发明实施例中,为了有效去除所述疏液材料中的溶剂、并形成致密的疏液层2,同时增加所述疏液层2与所述TFT基板1之间的粘附性,促进材料的均匀性和稳定性,需将所述疏液层2进行烘烤干燥处理。作为优选实施例,对所述疏液层依次进行烘烤干燥处理的方法为:在温度为100-150℃条件下烘烤5-15min。
进一步的,经过所述烘烤干燥处理后的疏液层2,其表面张力远小于大部分溶剂表面张力,导致电极材料无法在其表面连续,特别是液态电极材料如喷墨印刷时使用的电极墨水无法在该表面上形成连续电极,从而不能无法实现图案化电极3的制备。为了短暂增加电极材料在所述疏液层2表面的粘附性,对所述疏液层2进行亲液处理,提升所述疏液层2的表面张力,使其能和电极材料特别是电极墨水形成短暂的亲液效应。作为优选实施例,所述亲液处理为氧气等离子处理、氮气等离子处理或UV处理中的一种。进一步的,为了获得均匀性效果更好的疏液层2、且利用实现大规模生产应用,所述亲液处理更优选为采用氧气等离子处理或氮气等离子处理实现。经过所述烘烤干燥处理和亲液处理后的疏液层2,具有亲液性,能和电极材料特别是电极墨水形成短暂的亲液效应。
S02.在所述疏液层2上沉积像素电极材料3’,对所述电极材料3’进行固化处理得到图案化电极3,使得所述疏液层2围绕所述图案化电极3形成具有疏液性的储墨槽7;
如图3所示,由于经过所述烘烤干燥处理和亲液处理后的疏液层2,与所述电极材料3’特别是电极墨水具有亲液性(如图3A所示),因此,可在所述疏液层2上沉积电极材料3’(如图3B所示,其中,a为墨滴,b为喷墨喷头)。对所述电极材料3’进行固化处理得到图案化电极3(如图3C所示),固化处理过程中,所述疏液层2在电极材料3’未覆盖区域,由于亲液处理如等离子处理带来的表面重组等机理的作用下消失,所述电极材料3’未覆盖区域的亲液性能丧失,使其回到疏液状态,由此,所述疏液层2围绕所述图案化电极3形成具有疏液性的储墨槽7;而同时,成型图案化电极3表面张力大于疏液层,则相对于疏液层来说像素电极为亲液状态,由此形成了具有亲疏液差异的亲液像素区8和围绕所述图案化电极3形成的疏液性储墨槽7(如图3D所示)。具体的,本发明实施例中,对所述图案化电极3进行固化处理的步骤中,包括将所述图案化电极3依次进行烘烤、烧结和干燥处理。
本发明实施例提供的像素储墨槽的制备方法,通过在所述TFT基板上直接涂覆疏液层,并对所述疏液层进行亲液处理制作出临时亲液界面供电极制作。随后在对所述电极进行固化处理获得图案化电极的过程中,所述固化处理使得未被所述图案化电极覆盖的疏液区域亲液效果逐渐消失并恢复疏液状态,所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的储墨槽;而被所述图案化电极覆盖部分的区域(像素区)与所述图案化电极在烘干过程中相连接,不仅增强了所述图案化电极的附着力,同时给予所述图案化电极明显的亲液性。所述疏液性储墨槽的形成,使得像素区和所述储墨槽之间存在明显的亲疏液性差异,从而在所述图案化电极上制备其他层结构、特别是湿法制备其他层结构-如喷墨印刷有机功能层时,层结构材料如墨水能聚集在非疏液区域,避免了层结构材料的横向流动,从而保证了像素区的形貌和均匀度。由此,避免了像素Bank制作工艺中,由于曝光显影和刻蚀对像素Bank形貌和均匀度带来的影响及形成的针孔效应。
以及,结合图4-5,本发明实施例还提供了一种像素储墨槽OLED,包括TFT背板1、图案化电极3、有机功能层4和阴极层5,还包括疏液层2,所述疏液层2层叠设置在所述TFT背板1上,所述图案化电极3设置在所述疏液层2上,所述有机功能层4、所述阴极层5依次沉积设置在所述图案化电极层3表面;其中,所述图案化电极3是由如上述像素储墨槽(图中未标出)的制备方法形成,且使得所述疏液层2围绕所述图案化电极3形成如上所述的具有疏液性的像素储墨槽,如图4所示。
作为优选实施例,所述有机功能层4包括依次制备的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。
作为另一个优选实施例,如图5所示,所述像素储墨槽OLED还包括在所述阴极层5上设置的封装层6,所述封装层6包括在所述阴极层上依次设置的水氧隔离层、有机保护层和封装保护膜。本发明实施例中,所述水氧隔离层可避免隔离水、氧的深入对器件造成的影响;所述有机保护层,防止外力对水氧阻隔层的损伤;所述封装保护膜,进一步阻隔水汽、氧气的渗透。作为具体优选实施例,所述水氧隔离层为无机薄膜/有机薄膜/无机薄膜水氧隔离层,其中,所述无机薄膜为硅氮无机物和硅氧化合物,具体优选为SiNx、SiO2等致密无机物。进一步的,在所述封装层6的表面,还设置有封装玻璃9。
本发明实施例提供的像素储墨槽OLED,具有按上述像素储墨槽的制备方法形成的图案化电极,从而使得所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的像素储墨槽,保证了像素区的形貌和均匀度,进而提高器件的性能。
相应的,结合图6,本发明实施例提供了一种像素储墨槽OLED的制备方法,包括以下步骤:
Q01.提供按上述像素储墨槽7的制备方法形成的图案化电极3,使得所述疏液层2围绕所述图案化电极3形成具有疏液性的像素储墨槽7;
Q02.在所述图案化电极3表面依次沉积有机功能层4,在所述有机功能层4上蒸镀阴极层5,形成OLED元件。
本发明实施例步骤Q01中,所述图案化电极3的制备以及所述像素储墨槽7的形成方法,及其涉及的材料种类、处理方法如上文所述,为了节约篇幅,此处不再赘述。
本发明实施例步骤Q02中,如图所示,在所述图案化电极3表面依次沉积有机功能层4,具体优选采用喷墨印刷的方式制备有机功能层4。该步骤中,沉积的有机功能层材料图喷墨印刷时喷出的有机墨水材料滴落到所述图案化电极3上时,由于所述图案化电极3亲液、而未被所述图案化电极3覆盖区域(即像素储墨槽7)强烈疏液,所以,所述有机功能层材料如墨水溶液集中分布在所述图案化电极3上方,由此,避免了相邻像素的窜扰。
作为优选实施例,所述有机功能层4包括依次制备的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。制备所述有机功能层4的方式不受限制,本领域常规方式均可用于本发明实施例,特别优选采用喷墨印刷的方式制备所述有机功能层4。具体的,采用喷墨印刷的方式制作有机功能层4的方法为,在精确对位后分别在所述图案化电极3正上方依次印刷空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层,经过溶剂烘干、材料退火等步骤形成有机功能层4,其中所述发光层可为红绿蓝发光层。
在所述有机功能层4上,蒸镀阴极层5,形成OLED元件。
作为进一步实施例,还包括对所述OLED元件进行封装处理,所述封装处理采用对面形式(faceencapsulation)实现。所述封装处理的方法为:在所述OLED元件表面制备封装层6,所述封装层包括在所述阴极层上依次设置的水氧隔离层、有机保护层和封装保护膜。其中,作为优选实施例,所述水氧隔离层为交替采用原子层沉积方法和印刷方法制备的无机薄膜/有机薄膜/无机薄膜水氧隔离层,其中,所述无机薄膜为硅氮无机物和硅氧化合物,具体优选为SiNx、SiO2等致密无机物。作为具体实施例,采用印刷方式制作所述有机保护层,防止外力对水氧阻隔层的损伤;采用层压机贴覆带有除湿剂的封装保护膜,进一步阻隔水汽、氧气的渗透。最后,进一步盖上玻璃密封盖板9完成器件封装。
本发明实施例提供的像素储墨槽OLED的制备方法,通过在图案化电极上直接印刷OLED有机层并完成器件制作,减少了曝光显影刻蚀工艺步骤,并可以在不增加额外生产成本的前提下,简化储墨槽和像素区形成工艺,从而大幅提高了生产效率、节省了材料、降低成本,有利于印刷显示技术的推广。此外,使用本发明实施例所述方法印刷电极可以制作OLED、QD量子点显示器件,且器件具有良好均匀性和可加工性,更加适用于大尺寸显示屏幕的印刷和制作。
以及,本发明实施例一种太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
W01.在太阳能电池外部基板材料上涂覆疏液层,对所述疏液层依次进行烘烤干燥处理和亲液处理,以形成具有亲液性的疏液层;
W02.在所述疏液层上沉积电极材料,对所述电极材料进行固化处理得到图案化电极,使得所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的储墨槽。
本发明实施例步骤W01中,在太阳能电池外部基板材料上涂覆一层疏液材料的方法、所述疏液材料的种类及其优选形式、对所述疏液材料依次进行烘烤干燥处理和亲液处理,均如上文像素储墨槽的制备方法所述,为了节约篇幅,此处不再赘述。
本发明实施例步骤W02中,在所述疏液层上印刷图案化电极,对所述图案化电极进行固化处理,固化处理过程中,所述疏液层在墨水未覆盖区域,由于亲液处理如等离子处理带来的表面重组等机理的作用下消失,所述墨水未覆盖区域的亲液性能丧失,使其回到疏液状态;而同时,成型的图案化电极表面为仍然为亲液状态,由此形成了具有亲疏液差异的亲液电极区和围绕所述图案化电极形成的疏液图案化表面型储墨槽。
本发明实施例提供的太阳能电池外部图案化电极的制备方法,可以获得具有疏液性的储墨槽和亲液性的电极区,从而可以根据实际情况在所述电极区上沉积如喷墨印刷功能层。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种像素储墨槽的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供一TFT背板,在所述TFT背板上涂覆疏液层,对所述疏液层依次进行烘烤干燥处理和亲液处理,以形成具有临时亲液性的疏液层;
在所述疏液层上沉积像素电极材料,对所述电极材料进行固化处理得到图案化电极,使得未被电极覆盖区域临时亲液性消失,而所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的像素储墨槽。
2.如权利要求1所述像素储墨槽的制备方法,其特征在于,所述疏液层采用含氟无机化合物制备而成。
3.如权利要求2所述像素储墨槽的制备方法,其特征在于,所述含氟无机化合物为氟硅无机物和氟碳无机物中的至少一种。
4.如权利要求1-3任一所述像素储墨槽的制备方法,其特征在于,所述亲液处理为氧气等离子处理、氮气等离子处理或UV处理中的一种。
5.如权利要求1-3任一所述像素储墨槽的制备方法,其特征在于,对所述疏液层进行前烘处理的方法为:在温度为100-150℃条件下烘烤5-15min。
6.如权利要求1-3任一所述像素储墨槽的制备方法,其特征在于,对所述电极材料进行固化处理的步骤中,包括将所述电极材料依次进行烘烤、烧结和干燥处理。
7.如权利要求1-3任一所述像素储墨槽的制备方法,其特征在于,所述TFT背板为刚性TFT背板或柔性TFT背板中的一种,其中,所述刚性TFT背板包括在刚性载体基板上依次形成的TFT阵列;所述柔性TFT背板包括在刚性载体基板上依次形成的柔性膜、水氧阻隔层和TFT阵列。
8.一种像素储墨槽OLED,包括TFT背板、图案化电极、有机功能层和阴极层,其特征在于,还包括疏液层,所述疏液层层叠设置在所述TFT背板上,所述图案化电极设置在所述疏液层上,所述有机功能层、所述阴极层依次沉积设置在所述图案化电极层表面;其中,所述图案化电极是由如权利要求1-7任一所述像素储墨槽的制备方法形成,且使得所述疏液层围绕所述图案化电极形成如权利要求1-7任一所述的具有疏液性的像素储墨槽。
9.如权利要求8所述的像素储墨槽OLED,其特征在于,所述有机功能层包括在所述述图案化电极层表面依次层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。
10.如权利要求8所述的像素储墨槽OLED,其特征在于,还包括在所述阴极层上设置的封装层,所述封装层包括在所述阴极层上依次设置的水氧隔离层、有机保护层和封装保护膜。
11.如权利要求10所述的像素储墨槽OLED,其特征在于,所述水氧隔离层为无机薄膜/有机薄膜/无机薄膜水氧隔离层,其中,所述无机薄膜为硅氮无机物和硅氧化合物。
12.一种如权利要求8-11任一所述像素储墨槽OLED的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供按权利要求1-7任一所述像素储墨槽的制备方法形成的图案化电极,使得所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的像素储墨槽;
在所述图案化电极表面依次沉积有机功能层,在所述有机功能层上蒸镀阴极层,形成OLED元件。
13.如权利要求12所述的OLED器件的制备方法,其特征在于,所述有机功能层包括依次制备的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。
14.如权利要求12或13所述的OLED器件的制备方法,其特征在于,还包括对所述OLED元件进行封装处理,所述封装处理的方法为:在所述OLED元件表面制备封装层,所述封装层包括在所述阴极层上依次设置的水氧隔离层、有机保护层和封装保护膜。
15.一种太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
在太阳能电池外部基板材料上涂覆疏液层,对所述疏液层依次进行烘烤干燥处理和亲液处理,以形成具有亲液性的疏液层;
在所述疏液层上沉积电极材料,对所述电极材料进行固化处理得到图案化电极,使得所述疏液层围绕所述图案化电极形成具有疏液性的储墨槽。
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