CN107046106A - 像素界定层及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种像素界定层及其制备方法和应用，属于照明/显示面板技术领域。该像素界定层包括层叠的底层和顶层，所述底层主要由第一材料制备得到，所述顶层主要由第二材料制备得到，所述顶层对墨水的排斥性大小可根据温度的改变而变化。该像素界定层能够通过改变温度灵活切换像素界定层的表面亲疏水性，适合于多种墨水材料，实现OLED或QLED器件实用不同墨水所有功能层全部打印的目的。

Description

像素界定层及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及照明/显示面板的制备技术领域，特别是涉及一种像素界定层及其制备方法和应用。

背景技术

有机发光器件(OLED)作为下一代平板显示技术，近年来获得了较大的发展。目前，应用于手机等移动显示领域的小尺寸OLED器件，已经实现了量产，进入了市场化阶段。

但对于面向电视等应用的大尺寸OLED器件，由于材料、工艺尚不够成熟，目前仍处于开发阶段。

其中，基于溶液法印刷工艺的OLED技术，因为其高材料利用率、无需使用超精细掩膜版(FFM)以及低设备投入成本等优点，被认为是极具潜力的一种大尺寸OLED显示技术。特别是印刷OLED技术能将溶液精准地喷墨到像素区中，形成OLED器件的相关功能层。但是其最大的难点是如何获得一个合格的像素界定层(PDL)来帮助墨水在像素区内形成厚度均一的薄膜。

为了得到厚度均一的墨水薄膜，一种方法是，将像素界定层设为由两层组成，第一层(下层)由无机第一材料(第一材料对墨水有吸引性)组成，第二层(上层)由有机第二材料(第二材料对墨水有排斥性)组成，采用两层浸润性不同的材料组成的像素界定层，能够使墨水精准地喷墨打印和形成厚度均一的薄膜。与此相反的，另一种方法是，将像素界定层设为由两层组成，第一层(下层)由疏水性膜层组成，第二层(上层)由亲水性膜层组成，能够使墨水精准地打印薄膜。

但是，这些方法都存在一个共同的问题，即对同一像素界定层，其亲疏水性是一定的，缺乏变化和灵活性。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种像素界定层及其制备方法和应用，采用该像素界定层，能够通过改变温度灵活切换像素界定层的表面亲疏水性，适合于多种墨水材料，实现OLED器件实用不同墨水所有功能层全部打印的目的。

一种像素界定层，包括层叠的底层和顶层，所述底层主要由第一材料制备得到，所述顶层主要由第二材料制备得到，所述顶层对墨水的排斥性大小可根据温度的改变而变化；

所述第一材料选自：丙烯酸树脂，环化橡胶，酚醛树脂，聚对羟基苯乙烯及其衍生物，聚脂环族丙烯酸酯及其共聚物，双叠氮化合物，重氮萘醌化合物，和光致产酸剂中的至少一种；

所述第二材料选自：聚N-异丙基丙烯酰胺，和聚甲基乙烯基醚中的至少一种。

在实践工作中，本发明人发现，随着印刷OLED技术的发展，已经不仅仅局限于对某一单层的打印，逐步追求OLED器件所有功能层全部打印。因此，为了避免后一层膜对前一层膜的溶解、破坏，通常会在相邻层使用正交溶剂(互不相溶的溶剂)。这样就存在某些相邻层墨水材料溶剂的极性差别很大，而常规技术中的像素界定层往往对同一或者相似极性(疏水性相同或者相似)墨水材料有比较好的效果，而不会同时对极性溶剂的墨水和非极性溶剂的墨水都有效果。这样的像素界定层往往只适合其中的一种墨水材料，就需要牺牲材料的性能来更换溶剂进行匹配，大大限制了材料的开发和应用。

在发现了上述问题的基础上，本发明人积极寻求解决方案，最终发现，可以将像素界定层制备为层叠的底层和顶层，并在顶层中使用亲疏水性可随温度改变而变化的第二材料，就能够通过改变温度灵活切换像素界定层的表面亲疏水性，适合于多种墨水材料，实现OLED器件实用不同墨水所有功能层全部打印的目的。

具体的，双叠氮化合物是一类通式为RN3的化合物，R为脂烃基、芳烃基、酰基、磺酸基等。重氮萘醌化合物包括2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮-2,1,4-重氮萘醌磺酸酯、2,3,4-三羟基二苯甲酮-2,1,4-重氮萘醌磺酸酯、2,3,4-三羟基二苯甲酮-2,1,5-重氮萘醌磺酸酯、2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮-2,1,5-重氮萘醌磺酸酯等。光致产酸剂包括二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、硝基苄基酯、磺酸酯等。

在其中一个实施例中，所述第二材料为低临界溶解温度为10℃-60℃的温敏材料，所述温敏材料在低临界溶解温度进行相转变的温度范围不大于10℃。

在其中一个实施例中，所述底层的厚度为0.8μm-1.6μm，所述顶层的厚度为0.01μm-0.3μm；所述像素界定层具有容纳墨水的像素坑，所述像素坑的内壁为角度为10゜-70゜的斜坡。通过上述设置，能够让像素坑容纳更多的墨水，并且还可以继续缩小单独像素坑的面积来增加面板的分辨率。

本发明还公开了一种上述的像素界定层的制备方法，包括以下步骤：

配制混合液：将所述第一材料、所述第二材料、第一溶剂和第二溶剂混合，制得均一的混合液；所述第一溶剂用于溶解所述第一材料，所述第二溶剂用于溶解所述第二材料，所述第一溶剂和所述第二溶剂能够部分互溶，且所述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点；

形成薄膜：将上述混合液在基底上形成液态薄膜；

热处理：对上述液态薄膜进行热处理，首先在第一温度加热，使所述第二溶剂挥发，使所述第二材料随所述第二溶剂迁移至薄膜表面并析出；然后在第二温度加热，使第二溶剂挥发，得到主要由第一材料制备而成的底层和主要由第二材料制备而成的顶层，即为干膜；

图案化：通过构图工艺对上述干膜进行图案化处理，即得。

上述制备方法，通过将第一材料和第二材料溶于不同的溶剂中，再混合形成均一的混合液，能够通过一步工艺直接形成薄膜，再通过在不同温度下分步进行热处理，实现了将均一的混合液薄膜制备成为构成不同的底层和顶层结构，并利用第二材料的亲疏水性可随温度改变而变化的特性，就能够通过改变温度灵活切换像素界定层的表面亲疏水性，适合于多种墨水材料，实现OLED器件实用不同墨水所有功能层全部打印的目的。

在其中一个实施例中，所述混合液中还包括用于提高混合液稳定性的表面活性剂。根据具体需求，如所选用的第一溶剂和第二溶剂无法形成符合要求的均一混合液，可通过加入表面活性剂，提高混合液的稳定性。

在其中一个实施例中，所述第一溶剂选自：丙二醇单甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、环己酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的至少一种；

所述第二溶剂选自：水、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮和甲基异丁基甲酮中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述第一温度高于所述第二溶剂的沸点且低于所述第一溶剂的沸点，所述第二温度高于所述第二溶剂的沸点。

在其中一个实施例中，所述图案化步骤中，采用曝光、显影的方式对像素界定材料层进行图案化处理。可以理解的，所述图案化工艺按照本领域的常规方式处理即可。

本发明还公开了上述的像素界定层在制备OLED或QLED的基板、面板和/或显示装置中的应用。

上述OLED指Organic Light-Emitting Diode，即有机电致发光；QLED指量子点发光二极管。

将上述像素界定层应用于制备OLED或QLED的基板、面板和/或显示装置中，能够根据需求变换像素界定层顶层的亲疏水性来与不同的墨水材料进行匹配，加大了印刷OLED或QLED墨水材料和溶剂的使用范围(尤其是多层膜印刷工艺中)，使印刷OLED或QLED材料处于最佳溶剂组分进行打印，提高了材料的性能从而进一步提高印刷OLED或QLED器件的性能和稳定性。

本发明还公开了一种OLED或QLED的基板、面板和/或显示装置，具有上述的像素界定层。

在其中一个实施例中为，具有上述像素界定层的OLED基板、面板和/或显示装置。

在其中一个实施例中为，具有上述像素界定层的QLED基板、面板和/或显示装置。

采用了上述像素界定层的OLED或QLED基板、面板和/或显示装置，具有更好的性能和稳定性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种像素界定层，包括层叠的底层和顶层，并在顶层中使用亲疏水性可随温度改变而变化的第二材料，就能够通过改变温度，灵活切换像素界定层的表面亲疏水性，可将温度的变化作为开关，根据需求变换像素界定层顶层的亲疏水性来与不同的墨水材料进行匹配，加大了印刷OLED或QLED墨水材料和溶剂的使用范围(尤其是多层膜印刷工艺中)，使印刷OLED或QLED材料处于最佳溶剂组分进行打印，提高了材料的性能从而进一步提高印刷OLED或QLED器件的性能和稳定性。

本发明的像素界定层的制备方法，通过将第一材料和第二材料溶于不同的溶剂中，再混合形成均一的混合液，能够通过一步工艺直接形成薄膜，再通过在不同温度下分步进行热处理，实现了将均一的混合液薄膜制备成为构成不同的底层和顶层结构。具有制备工艺简单，适用性广的优点。并利用了第二材料的亲疏水性可随温度改变而变化的特性，能够通过改变温度灵活切换像素界定层的表面亲疏水性，适合于多种墨水材料，实现OLED或QLED器件使用不同墨水所有功能层全部打印的目的。

附图说明

图1为实施例1中经热处理工序后得到主要由第一材料构成的底层和主要由第二材料构成的顶层示意图；

图2为实施例1中经图案化的像素界定层示意图；

图3为实施例2中墨水被打印进入像素坑后示意图；

图4为图3俯视图。

其中：100.基底；110.阳极图案；200.像素界定层；210.底层；220.顶层；300.墨水。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下实施例中的像素界定层，通过以下方法制备得到：

一、配制混合液。

将所述第一材料、所述第二材料、第一溶剂和第二溶剂混合，制得均一的混合液；所述第一溶剂用于溶解所述第一材料，所述第二溶剂用于溶解所述第二材料，所述第一溶剂和所述第二溶剂能够部分互溶，且所述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点。

所述第一材料选自：丙烯酸树脂，环化橡胶，酚醛树脂，聚对羟基苯乙烯及其衍生物，聚脂环族丙烯酸酯及其共聚物，双叠氮化合物，重氮萘醌化合物，和光致产酸剂中的至少一种；

所述第二材料选自：聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)，和聚甲基乙烯基醚(PVME)中的至少一种。

具体的，双叠氮化合物是一类通式为RN3的化合物，R为脂烃基、芳烃基、酰基、磺酸基等。重氮萘醌化合物包括2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮-2,1,4-重氮萘醌磺酸酯、2,3,4-三羟基二苯甲酮-2,1,4-重氮萘醌磺酸酯、2,3,4-三羟基二苯甲酮-2,1,5-重氮萘醌磺酸酯、2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮-2,1,5-重氮萘醌磺酸酯等。光致产酸剂包括二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、硝基苄基酯、磺酸酯等。

进一步的，所述第二材料为低临界溶解温度为10℃-60℃的温敏材料，所述温敏材料在低临界溶解温度进行相转变的温度范围不大于10℃。

所述第一溶剂为所述第一材料的溶解剂，第二溶剂为第二材料的溶解剂，且要求第一溶剂的沸点比第二溶剂的沸点高，第一溶剂和第二溶剂能够按照一定比例互溶。

具体的，所述第一溶剂选自：丙二醇单甲醚(PGME)、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、环己酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜等。所述的第二溶剂选自水、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、甲基异丁基甲酮等。

并且，可根据具体需求，通过加入表面活性剂，提高混合液的稳定性。可选的表面活性剂选自：十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠，季铵化物，脂肪酸甘油酯，聚山梨酯等。

二、形成薄膜。

将上述混合液涂覆在基底上形成液态薄膜，所述基底上具有阳极图案。

并且，基底通常为OLED显示装置的阵列基底，包括薄膜晶体管驱动电机，而阳极选自ITO、ZTO、纳米Ag薄膜和石墨烯等。

三、热处理。

对上述液态薄膜进行热处理，首先在第一温度加热，使所述第二溶剂挥发，使所述第二材料随所述第二溶剂迁移至薄膜表面并析出；然后在第二温度加热，使第二溶剂挥发，得到主要由第一材料制备而成的底层和主要由第二材料制备而成的顶层，即为干膜。

具体的，所述第一温度高于所述第二溶剂的沸点且低于所述第一溶剂的沸点，所述第二温度高于所述第二溶剂的沸点。又因为所述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点，即第二温度高于第一温度。

四、图案化。

通过构图工艺对上述干膜进行图案化处理，例如，可以通过对像素界定层进行曝光、显影处理，得到经图案化的像素界定层。

实施例1

一种像素界定层，通过以下方法制备得到：

一、配制混合液。

将丙烯酸树脂(第一材料)、PNIPAAm(第二材料)、丙二醇单甲醚乙酸酯和丙二醇单甲醚的混合液(第一溶剂)和水(第二溶剂)混合，制得均一的混合液。

上述混合液中，聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)的低临界溶解温度为30℃到35℃之间，丙二醇单甲醚乙酸酯的沸点为145℃，丙二醇单甲醚的沸点为120℃，水的沸点为100℃。即述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点。

二、形成薄膜。

将上述混合液涂覆在基底100上形成液态薄膜，所述基底上具有阳极图案110。

三、热处理。

对上述液态薄膜进行热处理，首先在第一温度(100℃)加热，使所述第二溶剂挥发，使所述第二材料随所述第二溶剂迁移至薄膜表面并析出；然后在第二温度(150℃)加热，使第二溶剂挥发，得到主要由第一材料制备而成的底层210和主要由第二材料制备而成的顶层220，即为干膜，如图1所示。

四、图案化。

通过构图工艺对上述干膜进行图案化处理，得到经图案化的像素界定层，如图2所示。

通过上述方法制备得到的像素界定层，包括底层和顶层，其顶层由低临界溶解温度特性材料制备得到。可以通过控制环境温度来控制顶层的亲疏水性。

具体来说，该顶层材料主要为PNIPAAm，当温度T＝25℃的时候，水在其表面的接触角为0゜；当温度T＝40℃的时候，水在其表面的接触角为149.5゜。并且该过程是可逆的，可以不断地切换。

因此，利用该顶层材料的特性，在选取疏水性的墨水进行打印的时候，可以将温度控制在较低的25℃左右，而使用亲水性的墨水进行打印的时候则可以将温度控制在40℃左右。这样就可以保证无论使用多大极性的墨水进行打印，都可以通过控制温度来获得与其相对应的亲疏水性，来保证该墨水在像素界定层的表面获得比较大的接触角，从而保证打印的质量。

实施例2

本实施例考察采用本发明的像素界定层，对OLED打印工艺的影响。

打印OLED工艺的难点是在如何保证每个像素的墨水成膜均匀的前提下来尽可能地提高显示面板的分辨率。因此，打印墨水对像素界定层上表面接触角大小是攻克该难点的关键，以下通过具体计算来进行说明。

如图3、图4所述，图3中包括含导电阳极的基板100，像素界定层200，经打印的墨水300，图4中包括像素界定层200，位于像素坑内的墨水300。

其中，像素界定层的厚度为H，本实施例中H＝1.2μm，像素界定层的Tape角为θ1，该实施例中θ1＝45°，打印的墨水对像素界定层上表面(即顶层)的接触角为θ2，像素坑短轴距离为S1，像素坑长轴距离为S2，如图4所示，本实施例中，S1＝50μm，S2＝150μm。另外，打印喷嘴的直径为d＝30μm。

由此，可以通过对打印喷嘴的直径来近似计算打印一滴墨水的体积V1可通过下述公式计算：

V1＝4/3π(d/2)3＝14.13pL

注：pL表示皮升。

即当墨水被打印到像素坑中时，如果不考虑而此时像素坑上溢出的墨水部分，像素坑本身能够容纳的墨水的体积V2可通过下述公式计算：

V2＝1/2[S1S2+(S1+H)(S2+H)]H＝7.62pL

可以看出，此时V2<V1，即单独的像素坑是容纳不了一滴墨水的。

如果此时像素界定层的顶层为亲墨水材料，那么一滴墨水就会发生溢出现象；反之，如果像素界定层的顶层具有疏墨水特性，那么墨水就会如图3中所示，以凸起的形式存在于像素坑之上而不会发生溢出现象。

并且墨水对像素界定层上表面的接触角θ2越大，所能容纳的墨水滴数越多，并且可以继续缩小单独像素坑的面积来增加面板的分辨率。

通过上述说明，我们可以看出，本发明的像素界定层，能够通过控制环境温度来控制像素界定层顶层对墨水材料的亲疏性，这样就可以很好的保证无论打印多少层墨水材料，打印怎样亲疏水性的墨水材料都能获得比较大的墨水对像素界定层表面接触角，来顺利地进行打印并保证器件的性能。

实施例3

一种OLED或QLED基板，通过下述方法制备：

步骤1，通过构图工艺在基板上形成第一电极的图形；

步骤2，按照本发明的方法，制备像素界定层，即得。

由于本实施例中的像素界定层是利用本发明的方法制备得到的，所以其具有能够通过改变温度灵活切换像素界定层的表面亲疏水性的特点，即该基板可以通过使用温度控制表面对墨水材料的亲疏性来获得所需的接触角。

因此，使用该基板可以用于多层膜打印甚至是全膜层打印，并获得很好的成膜性能。

实施例4

一种显示面板，其中，该显示面板包括基板，所述的基板的像素界定层由本发明的方法所制。

该显示面板可以是OLED或者QLED，所采用的制备工艺为印刷工艺。

实施例5

一种显示装置，所述的阵列基板包括上述实施例的OLED或QLED显示面板。该显示装置包括：手机、电视机、平板电脑、显示器、VR、电脑、车载显示器或任何具有显示功能的产品或部件。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种像素界定层，其特征在于，包括层叠的底层和顶层，所述底层主要由第一材料制备得到，所述顶层主要由第二材料制备得到，所述顶层对墨水的排斥性大小可根据温度的改变而变化；

所述第一材料选自：丙烯酸树脂，环化橡胶，酚醛树脂，聚对羟基苯乙烯及其衍生物，聚脂环族丙烯酸酯及其共聚物，双叠氮化合物，重氮萘醌化合物，和光致产酸剂中的至少一种；

所述第二材料选自：聚N-异丙基丙烯酰胺，和聚甲基乙烯基醚中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的像素界定层，其特征在于，所述第二材料为低临界溶解温度为10℃-60℃的温敏材料，所述温敏材料在低临界溶解温度进行相转变的温度范围不大于10℃。

3.根据权利要求1所述的像素界定层，其特征在于，所述底层的厚度为0.8μm-1.6μm，所述顶层的厚度为0.01μm-0.3μm；所述像素界定层具有容纳墨水的像素坑，所述像素坑的内壁为角度为10゜-70゜的斜坡。

4.权利要求1-3任一项所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

配制混合液：将所述第一材料、所述第二材料、第一溶剂和第二溶剂混合，制得均一的混合液；所述第一溶剂用于溶解所述第一材料，所述第二溶剂用于溶解所述第二材料，所述第一溶剂和所述第二溶剂能够部分互溶，且所述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点；

形成薄膜：将上述混合液在基底上形成液态薄膜；

热处理：对上述液态薄膜进行热处理，首先在第一温度加热，使所述第二溶剂挥发，使所述第二材料随所述第二溶剂迁移至薄膜表面并析出；然后在第二温度加热，使第二溶剂挥发，得到主要由第一材料制备而成的底层和主要由第二材料制备而成的顶层，即为干膜；

图案化：通过构图工艺对上述干膜进行图案化处理，即得。

5.根据权利要求4所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述混合液中还包括用于提高混合液稳定性的表面活性剂。

6.根据权利要求4所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自：丙二醇单甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、环己酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的至少一种；

所述第二溶剂选自：水、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮和甲基异丁基甲酮中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述第一温度高于所述第二溶剂的沸点且低于所述第一溶剂的沸点，所述第二温度高于所述第二溶剂的沸点。

8.根据权利要求4所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述图案化步骤中，采用曝光、显影的方式对像素界定材料层进行图案化处理。

9.权利要求1-3任一项所述的像素界定层在制备OLED或QLED的基板、面板和/或显示装置中的应用。

10.一种OLED或QLED的基板、面板和/或显示装置，其特征在于，具有权利要求1-3任一项所述的像素界定层。