CN106206983A - 一种有机发光二极管结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种有机发光二极管结构，其包括基板、光学修饰层、平坦层、像素界定层和有机发光层。所述的光学修饰层设置于基板上，所述的平坦层设置于光学修饰层上，像素界定层呈矩阵均匀地分布在平坦层上，所述的有机发光层设置在平坦层上像素界定层的两侧；所述的光学修饰层包括间隔区和功能区。本发明的光学修饰层可以用来改善喷墨打印技术制备的有机发光二极管由于“咖啡环”效应引起的发光辉度不均的问题，光学修饰层按照功能的不同可以分为间隔区和功能区，其中功能区的作用是调节有机发光二极管每个像素发光的辉度，而间隔区的主要作用是避免通过不同功能区的光相互影响，从而保证显示器的分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及显示领域，特别是一种基于喷墨打印技术的有机发光二极管结构。
背景技术
近年来，高精度图案化在高性能微半导体、电子器件以及生物功能材料等的制备方面的研究受到了广泛关注。实现图案化的方法有光刻蚀法、电子束刻蚀法、微接触转印法以及喷墨打印法等。传统的光刻蚀法、电子束刻蚀法以及微接触转印法的制备工艺复杂且成本较高，使其在大面积图案化方面的应用受到限制，而喷墨打印技术更容易实现大面积复杂图案的直接书写和复合功能材料的图案化，且制备简便、成本低廉，使其成为最有前景的图案化方法之一。目前,喷墨打印技术已经被广泛应用于各类功能器件的制备。高精度图案的喷墨打印技术可以实现墨滴的准确定位，对于提高所得微图案的分辨率、改进微器件的功能至关重要。然而，由于喷孔直径的限制，使用现有普通喷墨打印机所打印图案的最小点直径或最窄线宽只20～30μm。同时，由于墨滴蒸发过程中的“咖啡环”效应，功能溶质在墨滴的中心和边缘的沉积密度不同，降低了所制备图案的均匀程度这些缺陷很大程度上限制了喷墨打印技术在高性能微器件制备方面的应用。
为了进一步提升材料的利用率、减小生产工艺的复杂性，喷墨打印技术越来越受到人们的重视。喷墨打印技术是通过微米级的打印喷头将空穴传输材料，如PEDOT/PSS(掺杂聚苯胺)，以及红、绿、蓝三色发光材料的溶液分别喷涂在预先已经图案化了的ITO衬底上的子像素坑中，形成红绿蓝三基色发光像素单元。这种非接触式打印方式不仅避免了对功能溶液的接触性污染，而且极大地节省昂贵的发光材料，而进一步通过使用有多个喷射口的喷头打印(128或256个喷射口)可以大幅缩短制膜时间。综上所述，与现有技术相比，喷墨打印技术在节约原料、降低成本方面优势显著。
随着喷墨打印技术的迅速发展，越来越多的厂家利用喷墨打印技术制造有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)以及有机发光显示装置。
其中，现有技术中基于喷墨打印技术的OLED器件包括基板、以及在基板上依次形成的金属电极、氧化铟锡ITO阳极、坝(bank)层、有机发光层以及阴极。
但是液滴在铺满像素坑之后，干燥成膜过程可以用“咖啡环”效应来解释:液滴在基板上铺展时，表面缺陷等原因会引起溶质在接触线处发生“钉扎”作用，液滴会继续保持此铺展形状，由于接触线处溶剂挥发速度快，溶液会从液滴中部向液滴边缘转移补偿挥发掉的溶剂，最终溶质在基板上沉积形成边缘厚中间薄的不均匀薄膜，即“咖啡环”。这种“咖啡环”效应回引起OLED的发光辉度不均。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种有机发光二极管结构，可以用来改善基于喷墨打印技术的有机发光二极管由于“咖啡环”效应引起的发光辉度不均的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种有机发光二极管结构，其包括基板、光学修饰层、平坦层、像素界定层和有机发光层。
优选的是，所述的有机发光二极管是基于喷墨打印技术制备的。
优选的是，所述的光学修饰层设置于基板上。
优选的是，所述的平坦层设置于光学修饰层上。
优选的是，所述的像素界定层呈矩阵均匀地分布在平坦层上。
优选的是，所述的有机发光层设置在平坦层上像素界定层的两侧。
优选的是，所述的光学修饰层包括间隔区和功能区。
优选的是，所述的像素界定层的截面形状为正梯形。
优选的是，所述的功能区材料为商业化的结构单元、无机纳米粒子或有机纳米粒子。
优选的是，所述的间隔区材料是具有遮光功能的结构单元。
优选的是，所述的商业化的结构单元为导光板或扩散膜。
优选的是，所述的无机纳米粒子为ZnO或TiO2。
优选的是，所述的有机纳米粒子为碳纳米管。
优选的是，所述的具有遮光功能的结构单元为黑矩阵。
优选的是，所述的间隔区与像素界定层的图案相同。
优选的是，所述的功能区设置在基板上。
优选的是，所述的间隔区呈矩阵均匀地分布在功能区上。
具体的，光学修饰层的制备方法是：
一、在基板上贴合一层功能区材料，通过物理沉积、化学沉积、旋涂、喷涂、印刷的方式在功能区材料上设置一层间隔区材料；
二、曝光：用曝光装置的挡板遮挡显示区的间隔区材料，并对非显示区的间隔区材料进行曝光；
三、显影：利用显影液除去非显示区的间隔区材料，而保留分布于显示区的间隔区材料，得到光学修饰层。
优选的是，所述的功能区和间隔区呈矩阵均匀间隔地分布在基板上；
具体的，光学修饰层的制备方法是：
一、在基板上通过物理沉积、化学沉积、旋涂、喷涂、印刷的方式在功能区材料上设置一层间隔区材料，
二、曝光：用曝光装置的挡板遮挡显示区的间隔区材料，并对非显示区的间隔区材料进行曝光；
三、显影：利用显影液除去非显示区的间隔区材料，而保留分布于显示区的间隔区材料；
四、通过喷墨打印的方式在显示区的间隔区材料之间均匀的涂布上一层ZnO墨水或碳纳米管纳米粒子的墨水，烘烤，得到光学修饰层。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本发明的光学修饰层可以用来改善喷墨打印技术制备的有机发光二极管由于“咖啡环”效应引起的发光辉度不均的问题，光学修饰层按照功能的不同可以分为间隔区和功能区，其中功能区的作用是调节有机发光二极管每个像素发光的辉度，而间隔区的主要作用是避免通过不同功能区的光相互影响，从而保证显示器的分辨率。
通过功能区结构对于有机发光二极管出射光的折射或是散射作用，从光学角度上实现对出射光辉度的调节，预期的结果如图2所示，有机发光二极管发出的辉度不均匀的光21经过光学修饰层12折射或是散射作用，从光学角度上实现对出射光辉度的调节，得到发光辉度均匀的光22。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了实施方式中的有机发光二极管结构示意图；
图2显示了本发明预期的结果原理示意图；
图3显示了本发明一较佳实施方式的有机发光二极管结构示意图；
图4显示了本发明另一较佳实施方式的光学修饰层的示意图；
图5显示了图4中的光学修饰层制备过程示意图；
图6显示了图3的光学修饰层的示意图；
图7显示了图6中的光学修饰层制备过程示意图.
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
本实施方式提出了一种有机发光二极管结构，可以用来改善基于喷墨打印技术的有机发光二极管由于“咖啡环”效应引起的发光辉度不均的问题。
为了实现上述目的，结合图1，一种有机发光二极管结构，其包括基板11、光学修饰层12、平坦层13、像素界定层14和有机发光层15。
优选的是，所述的有机发光二极管是基于喷墨打印技术制备的。
优选的是，所述的光学修饰层12设置于基板上11；
所述的平坦层13设置于光学修饰层12上；
优选的是，所述平坦层13主要成分为感光树脂；
所述的像素界定层14呈矩阵均匀地分布在平坦层13上；
所述的有机发光层15设置在平坦层13上像素界定层14的两侧；
优选的是，所述的光学修饰层12包括间隔区和功能区；
优选的是，所述的像素界定层14的截面形状为正梯形；
优选的是，所述的功能区材料为商业化的结构单元、无机纳米粒子或有机纳米粒子；
所述的间隔区材料是具有遮光功能的结构单元；
优选的是，所述的商业化的结构单元为导光板或扩散膜；
优选的是，所述的无机纳米粒子为ZnO或TiO2；
优选的是，所述的有机纳米粒子为碳纳米管；
优选的是，所述的具有遮光功能的结构单元为黑矩阵；
优选的是，所述的间隔区与像素界定层的图案相同；
优选的是，所述的像素界定层14的材料上部可以形成为疏液性，对有机发光层15材料的溶液具有排斥性，而下部形成为亲液性，对有机发光层15材料的溶液具有吸引性；采用上部和下部具有不同浸润性的像素界定层14，当有机发光层15材料落在具有疏液性的上部时，二者之间的排斥作用会使得液滴状有机发光层15材料容易朝向基板方向自动滑落回对应颜色的像素区域内，而不会流到相邻其他颜色的像素区域内。由此避免了相邻不同颜色的像素区域的有机发光层15材料混色的问题。
由于亲液性和疏液性是相对于有机发光层15材料材料来定义的，因此，无论有机发光层15材料材料为疏液性材料还是亲液性材料，像素界定层14的上部均由表面能小于有机发光层15材料的材料形成，而像素界定层14的下部则由表面能大于有机电致发光材料的材料形成，例如，当形成有机发光层15的墨水的溶剂为乙二醇乙醚时，像素界定层14的上部的形成材料可以包括聚硅氧烷类、氟碳氢类等，像素界定层14的下部的形成材料可以包括聚酰胺类聚合物、环氧树脂等。
备选地，像素界定层14可以由上下异性双功能像素分隔材料，例如，旭硝子双功能像素分隔材料制成，利用上下异性双功能像素分隔材料形成的像素界定层14上部具有疏液性而下部具有亲液性。
这里提供一个较佳的实施例，如图4和5所示，当基板11为彩色滤光片，且用喷墨打印技术制备的是白色有机发光二极管时，
优选的是，功能区123设置在基板11上；
所述的间隔区121呈矩阵均匀地分布在功能区123上；
具体的，功能区123的材料是导光板；
具体的，间隔区121材料是黑矩阵；
具体的，光学修饰层的制备方法是：
a、在基板11上贴合一层功能区123材料，通过物理沉积、化学沉积、旋涂、喷涂、印刷的方式在功能区123材料上设置一层间隔区121材料；
b、曝光：用曝光装置的挡板124遮挡显示区的间隔区121材料，并对非显示区的间隔区121材料进行曝光；
c、显影：利用显影液除去非显示区的间隔区121材料，而保留分布于显示区的间隔区121材料，得到光学修饰层；
在本实施例中，前述间隔区材料可应实际需要而相应选用业界已知的各类具有高光屏蔽性能的材料，较为优选的是黑矩阵光阻材料，特别优选采用可因具有选定波长的光线辐照而改性的黑色树脂材料，例如，分散有光屏蔽颜料的光敏树脂等，其具有低成本、易于使用，且在使用时不会引起环境污染等优点；
当采用黑色树脂材料作为黑矩阵光阻材料时，鉴于黑色树脂材料可能是正性光阻材料，亦可能是负性光阻材料，因而，在前述步骤b中，可选择性的对分布于所述显示区的黑矩阵光阻材料或分布于所述非显示区的黑色矩阵光阻材料进行曝光，并使之改性；此处所述的显影液亦可依据黑色矩阵光阻材料的种类而于业界已知的各类显影液中很容易地选取；
在本实施例中，间隔区和像素界定层都是光阻材料，需要间隔区和像素界定层具有相同的图案，需要使用同一套光照即可实现，通过曝光和显影实现图案化。
这里提供另一个较佳的实施例，如图3、6和7所示，当用喷墨打印技术制备的是红、绿、蓝三色分别发光的有机发光二极管时，
所述的功能区125和间隔区121呈矩阵均匀间隔地分布在基板11上；
具体的，功能区125材料为ZnO或碳纳米管纳米粒子；
具体的，间隔区121材料是黑矩阵；
具体的，光学修饰层的制备方法是：
d、在基板11上通过物理沉积、化学沉积、旋涂、喷涂、印刷的方式在功能区125材料上设置一层间隔区121材料，
e、曝光：用曝光装置的挡板124遮挡显示区的间隔区121材料，并对非显示区的间隔区121材料进行曝光；
f、显影：利用显影液除去非显示区的间隔区121材料，而保留分布于显示区的间隔区121材料；
g、通过喷墨打印的方式在显示区的间隔区121材料之间均匀的涂布上一层功能区125材料ZnO墨水或碳纳米管纳米粒子的墨水，烘烤，得到光学修饰层。
在本实施例中，前述间隔区材料可应实际需要而相应选用业界已知的各类具有高光屏蔽性能的材料，较为优选的是黑矩阵光阻材料，特别优选采用可因具有选定波长的光线辐照而改性的黑色树脂材料，例如，分散有光屏蔽颜料的光敏树脂等，其具有低成本、易于使用，且在使用时不会引起环境污染等优点；
当采用黑色树脂材料作为黑矩阵光阻材料时，鉴于黑色树脂材料可能是正性光阻材料，亦可能是负性光阻材料，因而，在前述步骤e中，可选择性的对分布于所述显示区的黑矩阵光阻材料或分布于所述非显示区的黑色矩阵光阻材料进行曝光，并使之改性；此处所述的显影液亦可依据黑色矩阵光阻材料的种类而于业界已知的各类显影液中很容易地选取；
在本实施例中，间隔区和像素界定层都是光阻材料，需要间隔区和像素界定层具有相同的图案，需要使用同一套光照即可实现，通过曝光和显影实现图案化。
步骤g中烘烤，使保留于显示区的黑色矩阵光阻材料受到烘烤而固化。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本实施方式的光学修饰层可以用来改善喷墨打印技术制备的有机发光二极管由于“咖啡环”效应引起的发光辉度不均的问题，光学修饰层按照功能的不同可以分为间隔区和功能区，其中功能区的作用是调节有机发光二极管每个像素发光的辉度，而间隔区的主要作用是避免通过不同功能区的光相互影响，从而保证显示器的分辨率。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (10)
1.一种有机发光二极管结构，其特征在于，所述的有机发光二极管结构包括基板、光学修饰层、平坦层、像素界定层和有机发光层。
2.如权利要求1所述的一种有机发光二极管结构，其特征在于，所述的光学修饰层设置于基板上，所述的平坦层设置于光学修饰层上，所述的像素界定层呈矩阵均匀地分布在平坦层上，所述的有机发光层设置在平坦层上像素界定层的两侧。
3.如权利要求2所述的一种有机发光二极管结构，其特征在于，所述的光学修饰层包括间隔区和功能区，所述的间隔区与像素界定层的图案相同。
4.如权利要求3所述的一种有机发光二极管结构，其特征在于，所述的功能区材料为商业化的结构单元、无机纳米粒子或有机纳米粒子；所述的间隔区材料是具有遮光功能的结构单元。
5.如权利要求4所述的一种有机发光二极管结构，其特征在于，所述的商业化的结构单元为导光板或扩散膜；所述的无机纳米粒子为ZnO或TiO2；所述的有机纳米粒子为碳纳米管；所述的具有遮光功能的结构单元为黑矩阵。
6.如权利要求3所述的一种有机发光二极管结构，其特征在于，所述的功能区设置在基板上，所述的间隔区呈矩阵均匀地分布在功能区上。
7.如权利要求3所述的一种有机发光二极管结构，其特征在于，所述的功能区和间隔区呈矩阵均匀间隔地分布在基板上。
8.如权利要求6所述的一种有机发光二极管结构，其特征在于，光学修饰层的制备方法是：
一、在基板上贴合一层功能区材料，在功能区材料上设置一层间隔区材料；
二、曝光：用曝光装置的挡板遮挡显示区的间隔区材料，并对非显示区的间隔区材料进行曝光；
三、显影：利用显影液除去非显示区的间隔区材料，而保留分布于显示区的间隔区材料，得到光学修饰层。
9.如权利要求7所述的一种有机发光二极管结构，其特征在于，光学修饰层的制备方法是：
一、在基板上设置一层间隔区材料，
二、曝光：用曝光装置的挡板遮挡显示区的间隔区材料，并对非显示区的间隔区材料进行曝光；
三、显影：利用显影液除去非显示区的间隔区材料，而保留分布于显示区的间隔区材料；
四、通过喷墨打印的方式在显示区的间隔区材料之间均匀的涂布上一层功能区材料无机纳米粒子或有机纳米粒子的墨水，烘烤，得到光学修饰层。
10.如权利要求1所述的一种有机发光二极管结构，其特征在于，所述的有机发光二极管是基于喷墨打印技术制备的。
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