CN107968108A - 像素界定层及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明一种像素界定层及其制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：提供基板，采用旋涂工艺于所述基板上涂覆光刻胶，所述光刻胶中添加有纳米颗粒；所述旋涂工艺的控制参数为：以95‑105转/min速度持续9‑11s，再以650‑750转/min速度持续9‑11s；采用分步曝光的方法蚀刻去除像素区域的光刻胶，即得所述像素界定层。上述像素界定层的制备方法在不改变现有工艺的条件下，对Bank溶液进行参杂改性使得在旋涂完毕后，单个子像素内Bank边缘亲疏液呈现差异的形式来调整同一子像素内墨水在不同边缘处的挥发速率，从而改善并优化成膜效果，达到增加器件制作良率、增强器件效果的作用。

Description

像素界定层及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及发光器件技术领域，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

随着显示技术的逐渐发展，OLED因为其优良的显示性能得到各方的关注。LG、三星和BOE等企业逐渐增大其在OLED显示技术上的投资。常规蒸镀方式制作OLED面临材料利用率低等问题，为进一步降低OLED屏幕生产成本，以印刷方式制作OLED也被各大厂商逐渐提上研发和生产日程。

在现有工艺中，在以打印方式制作OLED时，需要对印刷的像素区域制作像素界定层(PDL)，也叫Bank。Bank为一墨水槽，在印刷时，打印的功能层墨水在Bank中逐层沉积干燥，并最后通过蒸镀电极形成器件。现有Bank底部边缘为平滑形貌，同时为使得墨水的良好铺展，Bank底面一般为亲液性质。在实际制作过程中，因为打印完的基板由内基板中心到基板边缘上方溶剂蒸汽压不同，致使打印完后的墨水在干燥成膜时速率存在差异，甚至在单个子像素内，因为其左右挥发速率的不同导致成膜由内到外呈现梯度性不均匀现象。该成膜不均直接导致印刷制备的器件中心部分和边缘部分轻则呈现亮度、色域和寿命的上的差异，重责可直接导致器件短路、甚至击穿(图1)。

因此需要开发一种能够提高印刷成膜均匀性的像素界定层的制备方法。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种提高印刷成膜均匀性的像素界定层的制备方法。

具体的技术方案如下：

一种像素界定层的制备方法，包括如下步骤：

提供基板，采用旋涂工艺于所述基板上涂覆光刻胶，所述光刻胶中添加有纳米颗粒；所述旋涂工艺的控制参数为：以95-105转/min速度持续6-20s，再以650-750转/min速度持续6-20s(旋涂墨水中溶剂挥发速度很快，必须在20s以特定的速度旋转，才能保证沿所述基板中部至边缘，所述像素界定单元中所述纳米颗粒的浓度依次递增，否则溶剂迅速挥发、沉积与凝固，致使纳米颗粒的分布难以达到预期的效果)；

采用分步曝光的方法蚀刻去除像素区域的光刻胶，即得所述像素界定层。

在其中一些实施例中，所述旋涂工艺的控制参数为：以95-105转/min速度持续9-11s，再以650-750转/min速度持续9-11s(优选地将旋涂工艺参数控制在该范围内，能保证所述像素界定单元中所述纳米颗粒的浓度依次递增，且所述第一侧壁与所述墨水的第一接触角比所述第二侧壁与所述墨水的第二接触角小5-10°)。

在其中一些实施例中，所述纳米颗粒选自氮化硅或含氟聚合物。

在其中一些实施例中，所述纳米颗粒的尺寸为10-30nm。

在其中一些实施例中，所述光刻胶中所述纳米颗粒的浓度小于10wt％。

在其中一些实施例中，所述光刻胶中所述纳米颗粒的浓度为1-4.5wt％。

本发明的另一目的是提供一种像素界定层。

上述制备方法制备得到的像素界定层。

在其中一些实施例中，所述像素界定层包含若干个像素界定单元，每个所述像素界定单元包括用于承载墨水的子像素区域、靠近所述基板中部的第一侧壁以及靠近所述基板边缘的第二侧壁；所述第一侧壁与所述墨水的第一接触角比所述第二侧壁与所述墨水的第二接触角小5-10°。

在其中一些实施例中，沿所述基板中部至边缘，所述像素界定单元中所述纳米颗粒的浓度依次递增。

本发明的另一目的是提供一种有机电致发光器件，包括上述像素界定层。

本发明的另一目的是提供一种显示装置，包括上述有机电致发光器件。

本发明的原理和优点如下：

以印刷方法制作OLED器件时，会通过制作像素界定层PDL(Bank层)来限定墨水的流动。在常规工艺中，Bank的上部为疏液，而中部为亲液，液体在Bank上接触角为θ。在制作较大的器件时，对于单个像素内部墨水来说，其墨水靠近基板外侧边缘部分上方和靠近内测上方的气氛中溶剂的浓度不同，在两边接触角相同的情况下，其两边挥发速率J_out和J_in不同，且有：

J_out＞J_in

由此，内部墨水则带动内部溶质向挥发速度快的方向沉积，从而在导致了像素靠边缘方向有较高的针扎点，而在靠近中心部分，由于溶质向外传输，导致针扎点较低且膜较薄。功能层厚度的不均一会导致器件发光不均，形成Mura，在极端情况下甚至会导致短路，降低并损害器件寿命。

因为：

当θ≤90°。则J随着θ的减小而变大。则可以通过对Bank边缘接触角进行修饰，从而改变挥发速率J_out,

上述像素界定层的制备方法在Bank材料中添加纳米颗粒(10-30nm直径)，该纳米颗粒可以为亲液、疏液材料或两者混合。其后通过旋涂的方式在基板上进行涂覆。在离心力的作用下，纳米颗粒在Bank内部由内到外形成梯度型排布，其后再经过刻蚀后使得同一子像素内Bank左右两边呈现接触角的差异，从而在后续印刷墨水时调平左右挥发速率差，避免溶质在干燥时单向沉积(如图2、3所示)。

上述像素界定层的制备方法在不改变现有工艺的条件下，在制作Bank(像素界定层)时对Bank溶液进行参杂改性的方式，使得在旋涂完毕后，单个子像素内Bank边缘亲疏液呈现差异的形式来调整同一子像素内墨水在不同边缘处的挥发速率，使得液体在单一像素内能均匀挥发，从而改变液体内部溶质的流动方向，从而改善并优化成膜效果，达到增加器件制作良率、增强器件效果的作用。

附图说明

图1为现有技术在较大尺寸面板中印刷图案因为左右挥发速率不均造成的成膜不均匀流程示意图；

图2为本申请像素界定层中纳米颗粒分散效果示意图；

图3为本申请像素界定层不同侧壁差异化接触角后墨水内部溶质流动方向示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。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。

本实施例一种像素界定层的制备方法，包括如下步骤：

提供基板，采用旋涂工艺于所述基板上涂覆光刻胶，所述光刻胶中添加有纳米颗粒；所述旋涂工艺的控制参数为：以95-105转/min速度持续9-11s，再以650-750转/min速度持续9-11s；

采用分步曝光的方法蚀刻去除像素区域的光刻胶，即得所述像素界定层。

所述纳米颗粒选自氮化硅或含氟聚合物，所述纳米颗粒的尺寸为10-30nm，其在所述光刻胶中浓度小于10wt％(优选的浓度为1-4.5wt％)。

上述制备方法制备得到的像素界定层，包含若干个像素界定单元，每个所述像素界定单元包括用于承载墨水的子像素区域、靠近所述基板中部的第一侧壁以及靠近所述基板边缘的第二侧壁；所述第一侧壁与所述墨水的第一接触角θ1比所述第二侧壁与所述墨水的第二接触角θ2小5-10°。

沿所述基板中部至边缘，所述像素界定单元中所述纳米颗粒的浓度依次递增(如图2所示)。

旋涂工艺的影响：

成膜均匀度测算方式：在旋涂器件中部取10x10um的方块，并以该方块内薄膜的平均厚度为标准。其后测量整版成膜厚度。分别计算基准点正负10％和正负5％膜厚差内所有的薄膜占总面积比。

上述制备方法的原理为：

以印刷方法制作OLED器件时，会通过制作像素界定层PDL(Bank层)来限定墨水的流动。在常规工艺中，Bank的上部为疏液，而中部为亲液，液体在Bank上接触角为θ。在制作较大的器件时，对于单个像素内部墨水来说，其墨水靠近基板外侧边缘部分上方和靠近内测上方的气氛中溶剂的浓度不同，在两边接触角相同的情况下，其两边挥发速率J_out和J_in不同，且有：

J_out＞J_in

由此，内部墨水则带动内部溶质向挥发速度快的方向沉积，从而在导致了像素靠边缘方向有较高的针扎点，而在靠近中心部分，由于溶质向外传输，导致针扎点较低且膜较薄。功能层厚度的不均一会导致器件发光不均，形成Mura，在极端情况下甚至会导致短路，降低并损害器件寿命。

因为：

当θ≤90°。则J随着θ的减小而变大。则可以通过对Bank边缘接触角进行修饰，从而改变挥发速率J_out,

上述像素界定层的制备方法在Bank材料中添加纳米颗粒(10-30nm直径)，该纳米颗粒可以为亲液、疏液材料或两者混合。其后通过旋涂的方式在基板上进行涂覆。在离心力的作用下，纳米颗粒在Bank内部由内到外形成梯度型排布，其后再经过刻蚀后使得同一子像素内Bank左右两边呈现接触角的差异，从而在后续印刷墨水时调平左右挥发速率差，避免溶质在干燥时单向沉积(如图2、3所示)。

本实施例还提供一种有机电致发光器件，包括上述像素界定层。具体的制备方法为：

(1)在有ITO和TFT电路的基板上通过旋涂(Spin coating)方式涂敷Bank光刻胶并干燥。光刻胶可以为正性或负性，主要使用的光刻胶为PI材料，粘度约为5cp。光刻胶内部加入纳米颗粒，颗粒可以为SiNx等不导电材料。为避免因为纳米颗粒尺寸较小产生量子点发光，该纳米颗粒尺寸应该为10-30nm。同时为了避免较多纳米颗粒影响Bank成膜均匀性，纳米颗粒浓度应该不大于10wt％，优选的浓度应为1-4.5wt％。基板尺寸可以为任意旋涂工艺适用尺寸，本实例中用基板为正方形，200mm x 200mm基板。

(2)当基板涂覆上光刻胶后，Spin coating采取两段式工艺进行旋转，第一段SpinCoating转速为100转/min，持续时间10s，第二段Spin Coating转速为700转/min，持续时间为10s；在向心力作用下纳米颗粒由中心向边缘密度逐渐加大。

(3)光刻胶通过显影、固化和清洗后形成Bank结构。

(4)对Bank进行UV处理以增加底部ITO的浸润性。处理完后Bank高度为1-2um，底部角度为35°，顶部与液体接触角>90°，单个子像素Bank两侧面与墨水接触角差异<1％。

(5)采用打印机对Bank进行印刷打印并制作HIL层。

(6)HIL通过真空干燥并烘烤固化，HIL等溶液真空腔体内气压不大于1Pa。真空干燥时间为1min，烘烤温度为230℃，固化时间为5min

(7)重复HIL印刷过程并制作HTL和EML层。EML层可以是OLED或量子点。

(8)通过蒸镀方式制作ETL、EIL和电极层。

(9)涂敷封装胶，并用玻璃盖板进行封装。

(10)完成有机电致发光器件制作。

本实施例还提供一种显示装置，包括上述有机电致发光器件。

上述像素界定层的制备方法在不改变现有工艺的条件下，在制作Bank(像素界定层)时对Bank溶液进行参杂改性的方式，使得在旋涂完毕后，单个子像素内Bank边缘亲疏液呈现差异的形式来调整同一子像素内墨水在不同边缘处的挥发速率，使得液体在单一像素内能均匀挥发，从而改变液体内部溶质的流动方向，从而改善并优化成膜效果，达到增加器件制作良率、增强器件效果的作用。

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)

1.一种像素界定层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供基板，采用旋涂工艺于所述基板上涂覆光刻胶，所述光刻胶中添加有纳米颗粒；所述旋涂工艺的控制参数为：以95-105转/min速度持续6-20s，再以650-750转/min速度持续6-20s；

采用分步曝光的方法蚀刻去除像素区域的光刻胶，即得所述像素界定层。

2.根据权利要求1所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述旋涂工艺的控制参数为：以95-105转/min速度持续9-11s，再以650-750转/min速度持续9-11s。

3.根据权利要求1所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒选自氮化硅或含氟聚合物；所述纳米颗粒的尺寸为10-30nm。

4.根据权利要求1所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述光刻胶中所述纳米颗粒的浓度小于10wt％。

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，所述光刻胶中所述纳米颗粒的浓度为1-4.5wt％。

6.权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的像素界定层。

7.根据权利要求6所述的像素界定层，其特征在于，所述像素界定层包含若干个像素界定单元，每个所述像素界定单元包括用于承载墨水的子像素区域、靠近所述基板中部的第一侧壁以及靠近所述基板边缘的第二侧壁；所述第一侧壁与所述墨水的第一接触角比所述第二侧壁与所述墨水的第二接触角小5-10°。

8.根据权利要求7所述的像素界定层，其特征在于，沿所述基板中部至边缘，所述像素界定单元中所述纳米颗粒的浓度依次递增。

9.一种有机电致发光器件，其特征在于，包括权利要求6-8任一项所述的像素界定层。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求9所述的有机电致发光器件。