CN108346677B - 像素结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种像素结构及其制作方法。该像素结构包括：基板；层叠于所述基板之上的底层；层叠于所述基板和/或所述底层之上的像素界定层，所述像素界定层设有与预设像素区域相对应的像素腔，所述底层位于所述像素腔的底部；所述像素腔内设有隔断，所述隔断将所述像素腔分隔为若干子像素腔；所述子像素腔包括由所述像素腔的内壁与所述隔断的侧壁围成的第一子像素腔；在所述第一子像素腔中，功能层墨水与所述隔断的侧壁的接触角α，大于所述功能层墨水与所述像素腔的内壁的接触角β；所述底层的厚度由所述像素腔的内壁向所述隔断的侧壁方向逐渐减薄。本发明的像素结构，能够改善并优化成膜效果，使制得的功能层厚度均匀。

Description

像素结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及印刷显示技术领域，特别是涉及像素结构及其制作方法。
背景技术
随着显示技术的逐渐发展，有机发光二极管(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。
为了制作高分辨率的OLED屏幕，常规做法是在像素中用隔断的方式将印刷完毕后的墨水进一步细分为2个或多个区域，以达到增加分辨率的效果。但是通过这种方式做的子像素，因为墨水向2侧边缘沉积，会导致边缘部分有过多的溶质沉积，而中间部分膜厚较薄，甚至无材料沉淀的现象。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。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够使功能层墨水均匀沉积，成膜均匀的像素结构。
一种像素结构，包括：
基板；
层叠于所述基板之上的底层；
层叠于所述基板和/或所述底层之上的像素界定层，所述像素界定层设有与预设像素区域相对应的像素腔，所述底层位于所述像素腔的底部；
所述像素腔内设有隔断，所述隔断将所述像素腔分隔为若干子像素腔；所述子像素腔包括由所述像素腔的内壁与所述隔断的侧壁围成的第一子像素腔；
在所述第一子像素腔中，功能层墨水与所述隔断的侧壁的接触角α，大于所述功能层墨水与所述像素腔的内壁的接触角β；所述底层的厚度由所述像素腔的内壁向所述隔断的侧壁方向逐渐减薄。
本发明通过大量的实验研究发现，采用现有的像素结构进行功能层制备时，功能层墨水的流动存在以下几个过程：
(1)功能层墨水印刷完毕后，由于像素腔中部(通常为隔断设置处)溶液厚度较大，溶液边缘挥发较快，溶质由中部向两边流动；
(2)随着液体厚度降低，其流动性Q逐渐下降；
(3)与球形液滴挥发不同，隔断的存在从一定程度上阻碍了回流液体从边缘向中部的补充，该现象会加快液体液面从中部的分离，液面从中部分离为左右两个部分后，溶质流动发生分割并分别开始向隔断处和像素边界处堆积；
(4)左右两边子像素相邻，隔断处挥发速度会远小于像素边界处挥发速度(Jc<Je)，溶质的沉积点也偏向于像素边界处，此时溶液厚度e已经远远低于初始厚度，且浓度与粘度亦越发增高，溶液流动性Q巨幅下降。
由此，在该过程中，墨水向像素边界处沉积，使像素边界处有过多的溶质沉积，而隔断处膜厚较薄，甚至无材料沉淀的现象，进而导致印刷制备的器件中部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。
基于该发现，本发明创新性的对像素结构从以下两方面进行改造：
(1)加大隔断的疏液体性质，以尽早完成墨水的分割，同时加大疏水性，使功能层墨水与所述隔断的侧壁的接触角α大于所述功能层墨水与所述像素腔的内壁的接触角β，由此在隔断处由表面张力带来的额外气压较大，液体更容易挥发，减少所述像素腔的内壁处(即像素边界处)和隔断处墨水挥发速度的差异，使溶质流动中心重新移动到子像素腔的中心偏隔断的位置，调整墨水沉积膜厚均匀度。
(2)为了限制墨水向像素腔的内壁处流动，所述底层的厚度由所述像素腔的内壁向所述隔断的侧壁方向逐渐减薄，厚度差的存在限制墨水中溶质向像素腔的内壁处沉积。
由此，本发明的像素结构，在不改变现有工艺的条件下，通过改变底层的形貌，并调整隔断侧壁与像素腔内壁的疏水性的方式，实现了对功能层成膜时溶质在底面的沉积厚度的调整，从而调整干燥后墨水在像素内的沉积方向，改善并优化成膜效果，使制得的功能层厚度均匀，达到增加器件制作良率、增强器件效果的目的。
在其中一个实施例中，接触角α较接触角β大10～20°。优选为接触角α较接触角β大14～16°。
在其中一个实施例中，接触角α为45～60°，接触角β为30～45°。
在其中一个实施例中，所述底层在所述像素腔的内壁处的厚度与在所述隔断的侧壁处的厚度之差为300～1000nm。
在其中一个实施例中，所述底层在所述像素腔的内壁处的厚度为70～80μm；在所述隔断的侧壁处的厚度为69～79μm。
通过进一步合理控制底层在所述子像素腔的内壁处与在所述隔断处的厚度差，以及隔断与子像素腔内壁的疏水性，能够实现最佳的功能层沉积效果，使制得的功能层厚度均匀。
在其中一个实施例中，所述隔断的宽度为20～30μm；所述像素界定层的厚度为1～1.5μm，优选的可以为0.8～1.2μm。控制隔断和像素界定层的尺寸，能够配合调整功能层墨水的挥发性的同时，便于子像素区域的形成。
在其中一个实施例中，所述底层的表面与所述功能层墨水的接触角＜30℃。增加底层的亲水性，有利于功能层墨水的浸润，优化成膜效果。
在其中一个实施例中，所述像素界定层的上表面与所述功能层墨水的接触角＞90℃。为了避免功能层墨水溢出，像素界定层的上表面采用疏液性质。
在其中一个实施例中，所述底层、像素界定层依次层叠于所述基板。
在其中一个实施例中，所述隔断的材料为氮化硅(Si1-xNx)。
在其中一个实施例中，所述像素腔的内壁与所述基板的夹角为150～160°。
本发明还提供所述的高分辨率的像素结构的制作方法，包括如下步骤：
获取基板；
于所述基板上沉积所述底层；
于所述底层上涂覆隔断材料，刻蚀后形成所述隔断；
在所述基板和/或所述底层上涂覆像素界定层材料，刻蚀后形成所述像素界定层，所述像素界定层具有与预设像素区域相对应的像素腔；所述隔断将所述像素腔分隔为若干子像素腔；所述子像素腔包括由所述像素腔的内壁与所述隔断的侧壁围成的第一子像素腔；
在所述第一子像素腔中，功能层墨水与所述隔断的侧壁的接触角α，大于所述功能层墨水与所述像素腔的内壁的接触角β；所述底层的厚度由所述像素腔的内壁向所述隔断的侧壁方向逐渐减薄。
本发明还提供一种显示面板，包括所述的像素结构。
本发明还提供一种显示装置，包括所述的显示面板。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的像素结构，在不改变现有工艺的条件下，通过改变底层的形貌，并调整隔断侧壁与像素腔内壁的疏水性的方式，实现了对功能层成膜时溶质在底面的沉积厚度的调整，从而调整干燥后墨水在像素内的沉积方向，改善并优化成膜效果，使制得的功能层厚度均匀，达到增加器件制作良率、增强器件效果的目的。
附图说明
图1为本发明一实施例的像素结构示意图之一；
图2为本发明一实施例的像素结构示意图之二；
图3为采用上述像素结构进行功能层印刷时，功能层墨水的流动过程示意图；
图4为对比例的像素结构示意图；
图5为采用对比例的像素结构进行功能层印刷时，功能层墨水的流动过程示意图。
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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
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“及/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。
实施例
如图1和2所示，本实施例一种高分辨率的像素结构10，包括：
基板100；
层叠于基板100之上的底层300；
层叠于底层300之上的像素界定层200，像素界定层200设有与预设像素区域相对应的像素腔210，底层300位于像素腔210的底部；该底层300可为额外设置的层结构，或显示面板本身即需设置的功能层，如电极层等，在本实施例中，底层300即为电极层。
像素腔210内设有隔断400，隔断400将像素腔210分隔为若干子像素腔。具体地，在本实施例中该子像素腔包括两个第一子像素腔，两个第一子像素腔均由像素腔的内壁220与隔断400的侧壁围成。可理解，在其它实施例中，子像素腔也可包括仅由隔断400的侧壁围成的第二子像素腔，在第二子像素腔中，由于周围均有其它子像素腔存在，其中的功能层墨水能够较为均匀的挥发，成膜较为均匀。
在该子像素腔中，功能层墨水与隔断400的侧壁的接触角α大于功能层墨水与像素腔的内壁220的接触角β；底层300的厚度由像素腔的内壁220向隔断400的侧壁方向逐渐减薄。
在本实施中，为便于制作，将底层300覆盖整个基板100的表面，然后将像素界定层200设置其上，形成底部有底层300的像素腔200。可理解，在其它实施例中，可将像素界定层200直接全部或部分设置于基板100上。
采用像素结构10进行功能层印刷时，功能层墨水的流动过程如图3所示，
(a)在刚印刷完毕时，功能层墨水表面均匀的挥发，其后随着像素腔的内壁220处挥发速率的加大，中部(在本实施例中即为隔断400的位置)的功能层墨水逐渐向边缘移动，使得溶质向边缘沉积，且沉积中心逐步外离。
(b)其后，随着液面的进一步下降，功能层墨水从隔断400中分离为左右两边，且因为像素腔的内壁220为较为疏水的材料，功能层墨水在分离时有较厚的厚度，同时功能层墨水在隔断400处接触角α大于像素腔的内壁220处的接触角β，由此隔断400处挥发速率加大，沉积中心向内偏移，并逐步固定在子像素腔的隔断400处。另外，由于底层300的厚度由像素腔的内壁220向隔断400方向逐渐减薄，形成厚度差，根据Navier-Stoke流体力学可知，功能层墨水的流速和厚度的三次方成正比，也即是说靠近隔断400处的溶液更容易流动，该部分流动的功能层墨水带动部分溶质反向向隔断400位置处加速进行沉积，以平衡墨水分离前在像素腔的内壁220处过量沉积的影响。
(c)随着液体厚度进一步下降，溶液虽然依然有向像素腔的内壁220处流动的趋势，但是因为厚度下降明显，则流速减少，最终形成均匀的薄膜。
由此，像素结构10，在不改变现有工艺的条件下，通过改变改变底部底层300的形貌，并调整隔断400与像素腔的内壁220的疏水性的方式，实现了对功能层成膜时溶质在底面的沉积厚度的调整，从而调整干燥后墨水在像素内的沉积方向，改善并优化成膜效果，使制得的功能层厚度均匀，达到增加器件制作良率、增强器件效果的目的。
在本实施例中，功能层墨水与隔断400的接触角α为55°，功能层墨水与像素腔的内壁220的接触角β为40°，底层300在像素腔的内壁220处的厚度80μm，在隔断400处的厚度为79μm，由像素腔的内壁220处向隔断400处平滑减薄。
通过进一步合理控制底层300在像素腔的内壁220处与在隔断400处的厚度差，以及隔断400与像素腔的内壁220的疏水性，能够实现最佳的功能层沉积效果，使制得的功能层厚度均匀。
可理解，在其它实施例中，也可根据沉积效果，采用其它接触角α、β或底层300的厚度设置，为了获得较佳的沉积效果，优选为接触角α较接触角β大10～20°，更优选为接触角α较接触角β大14～16°，接触角α优选为30～45°，接触角β优选为45～60°；底层300在像素腔的内壁220处的厚度与在隔断400处的厚度之差优选为300～1000nm。
在本实施例中，为进一步配合功能层墨水挥发性的调整，且便于子像素区域的形成，设置隔断400的宽度为25μm。可理解，在其它实施例中，也可采用其它隔断400的尺寸设置，优选宽度为20～30μm。另外，隔断400的高度需要大于印刷功能层的总体厚度，对于现有印刷AMOLED中，一般印刷功能层的总体厚度不高于200nm，隔断400高度优选大于所有印刷功能层干燥成膜后总体厚度的最少50～100nm，在本实施例中，隔断400的高度设置为350nm。隔断400的材料可采用如Si1-xNx等。
在本实施例中，底层300的表面与功能层墨水的接触角＜30℃。以增加底层300的亲水性，有利于功能层墨水的浸润，优化成膜效果。像素界定层200的上表面与功能层墨水的接触角＞90℃，以避免功能层墨水溢出。可理解，在其它实施例中，根据工艺的需要，也可采用其它接触角设置。
子像素腔的内壁220与基板100之间的夹角以及像素界定层200的厚度可根据需要进行设置。在本实施例中像素腔的内壁220与基板100之间的夹角为20～30°，像素界定层200的厚度为1～1.5μm，优选的可以为1μm。
采用像素结构10进行显示面板的制作，步骤如下：
(1)基板100通过清洗和TFT工艺后，通过溅射的方式制作底层300，即电极层，若为底发射结构则一般电极为ITO层，其中ITO在刻蚀时可以通过分段刻蚀的方式制作出梯度或阶梯形貌，若为金属(顶发射结构)，则可以通过多层溅射的方式制作不同厚度的电极。其后再沉积刻蚀的方式制作隔断400，隔断400可以为Si1-xNx。其中，底层300在像素腔的内壁220处的厚度80μm，在隔断400处的厚度为79μm，而隔断400的高度为350nm，宽度为25μm。
(2)以旋涂或Slit方式制作像素界定层200(一般为PI)，待干燥后，进行曝光显影，刻蚀形成像素腔210。
(3)对隔断400进行疏液处理，并通过UV或O2Plasma对底面ITO进行亲液处理。使得底部的底层300对上方功能层墨水形成接触角<30°、功能层墨水在像素界定层200顶部的接触角>90°，在像素腔的内壁220的接触角β为40°，隔断400处的接触角α为55°。制作完毕的像素结构10如图1和2所示。
(4)以喷墨印刷方式制作HIL，并进行热台或真空干燥处理。在干燥时，功能层墨水在像素结构10的像素腔210内的流动过程如图3所示。制作得到的HIL层，薄膜厚度均匀，无亮度、色域和寿命的上的差异。
(5)对印刷完毕的薄膜进行二次印刷以分别制作HTL和EML层并干燥，制作得到的HTL和EML层，均薄膜厚度均匀，无亮度、色域和寿命的上的差异；
(6)对印刷完毕的器件进行蒸镀并对应的制作ETL、EIL和金属电极。
(7)对制作完毕的器件进行封装处理，封装可以为普通玻璃盖板+干燥片形式，或者薄膜封装形式。
(8)完成整体器件封装。
对比例
本对比例一种像素结构20，采用现有技术的结构设置(如图4所示)，与实施例的主要区别在于：采用常规方式设置底层，未进行实施例的厚度差设置；未对隔断400进行疏水处理，功能层墨水与隔断的接触角α小于功能层墨水与像素腔的内壁的接触角β。
采用像素结构20进行功能层制备时，功能层墨水的流动存在以下几个过程，如图5所示：
(1)功能层墨水印刷完毕后，由于中间部位较大，溶液边缘挥发较快，溶质由中部向两边流动；
(2)随着液体厚度降低，其流动性Q逐渐下降；
(3)与球形液滴挥发不同，隔断的存在从一定程度上阻碍了回流液体从边缘向中部的补充，该现象会加快液体液面从中间的分离，液面从中间分离为左右两个部分后，溶质流动发生分割并分别开始向隔断处和像素边界处堆积；
(4)因为左右两边像素相邻，隔断处挥发速度会远小于像素边界处挥发速度(Jc<Je)，溶质的沉积点也偏向于像素边界处，此时溶液厚度e已经远远低于初始厚度，且浓度与粘度亦越发增高，溶液流动性Q巨幅下降。
由此，在该过程中，墨水向像素边界处沉积，制得的功能层在子像素区域的内壁处较厚，而在靠近隔断处较薄甚至空白，呈现亮度、色域和寿命的上的差异。
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)

1.一种像素结构，其特征在于，包括：
基板；
层叠于所述基板之上的底层；
层叠于所述基板和/或所述底层之上的像素界定层，所述像素界定层设有与预设像素区域相对应的像素腔，所述底层位于所述像素腔的底部；
所述像素腔内设有隔断，所述隔断将所述像素腔分隔为若干子像素腔；所述子像素腔包括由所述像素腔的内壁与所述隔断的侧壁围成的第一子像素腔；
在所述第一子像素腔中，功能层墨水与所述隔断的侧壁的接触角α，大于所述功能层墨水与所述像素腔的内壁的接触角β；所述底层的厚度由所述像素腔的内壁向所述隔断的侧壁方向逐渐减薄。
2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，接触角α较接触角β大10～20°。
3.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，接触角α为45～60°，接触角β为30～45°。
4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述底层在所述像素腔的内壁处的厚度与在所述隔断的侧壁处的厚度之差为300～1000nm。
5.根据权利要求4所述的像素结构，其特征在于，所述底层在所述像素腔的内壁处的厚度为70～80μm；在所述隔断的侧壁处的厚度为69～79μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的像素结构，其特征在于，所述隔断的宽度为20～30μm；所述像素界定层的厚度为1～1.5μm。
7.根据权利要求1-5任一项所述的像素结构，其特征在于，所述底层的表面与所述功能层墨水的接触角＜30℃。
8.权利要求1-7任一项所述的像素结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取基板；
于所述基板上沉积所述底层；
于所述底层上涂覆隔断材料，刻蚀后形成所述隔断；
在所述基板和/或所述底层上涂覆像素界定层材料，刻蚀后形成所述像素界定层，所述像素界定层具有与预设像素区域相对应的像素腔；所述隔断将所述像素腔分隔为若干子像素腔；所述子像素腔包括由所述像素腔的内壁与所述隔断的侧壁围成的第一子像素腔；
在所述第一子像素腔中，功能层墨水与所述隔断的侧壁的接触角α，大于所述功能层墨水与所述像素腔的内壁的接触角β；所述底层的厚度由所述像素腔的内壁向所述隔断的侧壁方向逐渐减薄。
9.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的像素结构。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求9所述的显示面板。
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