CN108922915B - 像素界定层、显示基板及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了像素界定层、显示基板及制备方法，涉及显示技术领域。该像素界定层包括：界定层本体、以及设置于界定层本体内侧面处的温敏聚合物层，而温敏聚合物层具有共溶温度阈值，且温敏聚合物层的温度在大于和小于共溶温度阈值时，温敏聚合物层的亲、疏水性不同。通过改变温敏聚合物层的温度使其大于或小于其共溶温度阈值，以将温敏聚合物层由亲水性变为疏水性。从而确保位于由界定层本体所界定的像素区域内像素层原料液在干燥过程中始终与疏水性的温敏聚合物层接触，能够有效改善其在界定层本体内侧面上的钉扎效应，进而改善像素层的厚度均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及像素界定层、显示基板及制备方法。
背景技术
对于有机电致发光器件(Organic Light-Emitting Diode，OLED)、液晶显示器件(Liquid Crystal Display，LCD)等显示器件的制备，通常采用湿法成膜工艺，例如喷墨打印工艺，在由像素界定层界定的像素区域内打印有机溶液，经干燥后形成像素层。干燥过程中，由于有机溶液内部马兰戈尼对流导致的溶质迁移和界面钉扎效应，像素层会呈现边缘厚而中间薄的咖啡环现象，影响其发光均匀性。
相关技术中，通过使像素层的边缘部分形成非有效发光区域，剩余的厚度较均匀的部分作为有效发光区域，以确保像素层的发光均匀性。
发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
相关技术减少了有效发光区域的面积，不利于整体发光性能的提升。
发明内容
鉴于此，本发明提供像素界定层、显示基板及制备方法。具体而言，包括以下的技术方案：
一方面，提供一种像素界定层，设置于衬底基板上，用于界定多个像素区域，所述像素界定层包括：界定层本体、以及设置于所述界定层本体内侧面处的温敏聚合物层；
所述温敏聚合物层具有共溶温度阈值，且所述温敏聚合物层的温度在大于和小于所述共溶温度阈值时，所述温敏聚合物层的亲、疏水性不同。
在一种可能的实现方式中，所述共溶温度阈值为最低临界共溶温度；
所述温敏聚合物层的温度高于所述最低临界共溶温度时，所述温敏聚合物层呈疏水性；
所述温敏聚合物层的温度低于所述最低临界共溶温度时，所述温敏聚合物层呈亲水性。
在一种可能的实现方式中，所述温敏聚合物层的材质选自聚苯乙烯-聚乙烯甲基醚、聚己内酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚(N-异丙基丙烯酰胺)的至少一种。
在一种可能的实现方式中，所述共溶温度阈值为最高临界共溶温度；
所述温敏聚合物层的温度高于所述最高临界共溶温度时，所述温敏聚合物层呈亲水性；
所述温敏聚合物层的温度低于所述最高临界共溶温度时，所述温敏聚合物层呈疏水性。
在一种可能的实现方式中，所述温敏聚合物层的材质选自聚苯乙烯-聚异戊二烯、聚氧化乙烯-聚氧化丙烯、聚异丁烯-聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，所述温敏聚合物层通过化学掺杂的方式，形成于所述界定层本体的内侧面上。
在一种可能的实现方式中，所述温敏聚合物层通过化学接枝方式，形成于所述界定层本体的内侧面上。
另一方面，提供一种显示基板，包括：衬底基板，所述显示基板还包括：设置于所述衬底基板上的上述的任一种像素界定层；以及
设置于由所述像素界定层所界定的像素区域内的像素层。
再一方面，提供了一种像素界定层的制备方法，所述制备方法包括：提供原料液，所述原料液包括界定层本体原料和结合有磁性纳米颗粒的温敏聚合物；
将所述原料液涂覆于衬底基板上，形成湿膜；
干燥所述湿膜，同时通过外部磁场诱导所述湿膜内的温敏聚合物向远离所述衬底基板的一侧迁移，得到固化膜层；
对所述固化膜层进行曝光显影，得到所述像素界定层。
再一方面，提供了一种像素界定层的制备方法，所述制备方法包括：
利用界定层本体原料，在衬底基板上形成界定层本体；
通过化学接枝方式，在所述界定层本体的内侧面上引入温敏聚合物，得到所述像素界定层。
还一方面，提供了一种显示基板的制备方法，所述制备方法包括：提供衬底基板；
按照上述制备像素界定层的方法，在所述衬底基板上形成像素界定层；
向由所述像素界定层所界定的像素区域内填充像素层原料液；
对所述像素界定层进行加热或降温，使所述像素界定层的温敏聚合物层由亲水性变为疏水性；
对所述像素层原料液进行干燥，得到固化的像素层。
在一种可能的实现方式中，通过局部加热或局部降温方式，对所述像素界定层进行加热或降温。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的像素界定层用于像素层的制备，通过改变温敏聚合物层的温度使其大于或小于其共溶温度阈值，以将温敏聚合物层由亲水性变为疏水性。从而确保位于由界定层本体所界定的像素区域内像素层原料液在干燥过程中始终与疏水性的温敏聚合物层接触，能够有效改善其在界定层本体内侧面上的钉扎效应，进而改善像素层的厚度均匀性。可见，利用本发明实施例提供的像素界定层制备像素层，避免了向像素层原料液中添加用于抵抗咖啡环现象的添加剂，确保像素层的基本性能不会受到影响，且简化了像素层的制备工艺。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
一方面，本发明实施例提供了一种像素界定层，该像素界定层设置于衬底基板上，用于界定多个像素区域。其中，该像素界定层包括：界定层本体、以及设置于界定层本体内侧面处的温敏聚合物层，温敏聚合物层具有共溶温度阈值，且，温敏聚合物层的温度在大于和小于共溶温度阈值时，温敏聚合物层的亲、疏水性不同。
本发明实施例提供的像素界定层用于像素层的制备，通过改变温敏聚合物层的温度使其大于或小于其共溶温度阈值，以将温敏聚合物层由亲水性变为疏水性。从而确保位于由界定层本体所界定的像素区域内像素层原料液在干燥过程中始终与疏水性的温敏聚合物层接触，能够有效改善其在界定层本体内侧面上的钉扎效应，进而改善像素层的厚度均匀性。可见，利用本发明实施例提供的像素界定层制备像素层，避免了向像素层原料液中添加用于抵抗咖啡环现象的添加剂，确保像素层的基本性能不会受到影响，且简化了像素层的制备工艺。
可以理解的是，本发明实施例所涉及的界定层本体，即为相关现有技术中常见的像素界定层，举例来说，界定层本体可以为聚酰亚胺类材料。与现有技术的像素界定层相比，本发明实施例提供的像素界定层仅仅是额外添加了特定含量的具有上述功能的温敏聚合物层。
其中，温敏聚合物层在像素界定层中所占的质量比可以为10％以内，例如3％、5％、7％、10％等，以在满足上述功能的前提下，避免影响像素界定层的基本性质。
研究发现，在像素层原料液的干燥过程中，由于位于像素区域内部的液滴与界面的接触线钉扎效应，导致液滴在形成干燥薄膜的过程中，出现边缘厚而中间薄的咖啡环现象(即攀爬现象)。并且，对于现有技术的像素界定层的内侧面来说，一般情况下，仅其靠近顶部的部分具有疏水性，而其他部分具有亲水性，这进一步增强了钉扎效应。特别是，对于面积较小的像素区域(面积越小，显示分辨率越高)，上述钉扎效应更加明显，严重制约了显示器件的发光性能。
为了解决上述技术问题，本发明实施例通过在界定层本体的内侧面处设置具有共溶温度阈值的温敏聚合物层，其具有温度刺激相应的亲疏水性变化，能够由亲水性转变为疏水性，能够有效改善钉扎效应。进一步地，在像素层制备过程中，通过对像素界定层的顶部至底部的加热过程进行控制，可使靠近顶部的温度较高，优先达到疏水性，而使靠近底部的温度相对较低，使其相对亲水，以与像素层原料液中溶剂挥发导致的液面降低趋势相匹配，并且随着液面的逐渐降低，界定层本体内侧面的疏水界面也逐渐下移，如此可进一步优化钉扎效应改善效果，获得厚度更加均匀的像素层。可见，本发明实施例提供的像素界定层，用于制备有机电致发光器件时，因为能够降低像素层边缘的成膜攀爬程度，进而能够改善整个像素层的成膜平坦度，进而有效提高有机电致发光器件的效率和寿命。
考虑到共溶温度阈值包括最低临界共溶温度(lower critical solutiontemperature，LCST)和最高临界共溶温度(upper critical solution temperature，UCST)，以下分别就两者所对应的温敏聚合物层给予阐述：
作为一种示例，该共溶温度阈值为最低临界共溶温度，其中，温敏聚合物层的温度高于最低临界共溶温度时，温敏聚合物层呈疏水性；温敏聚合物层的温度低于最低临界共溶温度时，温敏聚合物层呈亲水性。
当温敏聚合物层具有最低临界共溶温度时，通过对其加热使其升温，即可达到由亲水性向疏水性的转变。根据温敏聚合物层的特性，选用以下加热方式：热板式、红外式、电磁式、微波式等。
举例来说，具有上述的最低临界共溶温度的温敏聚合物层可采用下述材质的至少一种制备得到：聚苯乙烯-聚乙烯甲基醚共聚物、聚己内酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚(N-异丙基丙烯酰胺)的至少一种。
对于聚苯乙烯-聚乙烯甲基醚来说，其为聚苯乙烯和聚乙烯甲基醚的混合物，并且聚苯乙烯与聚乙烯甲基醚的质量比可以为任意比，例如：1:0.2、1:0.5、1:1、1:1.5、1:2.5等。
由于聚(N-异丙基丙烯酰胺)的最低临界共溶温度在32℃左右，与像素层的干燥温度窗口比较接近，所以，可以采用聚(N-异丙基丙烯酰胺)来形成温敏聚合物层。
作为另一种示例，该共溶温度阈值为最高临界共溶温度，其中，温敏聚合物层的温度高于最高临界共溶温度时，温敏聚合物层呈亲水性；温敏聚合物层的温度低于最高临界共溶温度时，温敏聚合物层呈疏水性。
当温敏聚合物层具有最低临界共溶温度时，通过对其降温，即可达到由亲水性向疏水性的转变。根据温敏聚合物层的特性，选用以下降温方式：冷板式、磁冷式等。
举例来说，具有上述的最高临界共溶温度的温敏聚合物层可采用下述材质的至少一种制备得到：聚苯乙烯-聚异戊二烯共聚物、聚氧化乙烯-聚氧化丙烯、聚异丁烯-聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
其中，聚苯乙烯-聚异戊二烯为聚苯乙烯和聚异戊二烯的混合物，并且，聚苯乙烯与聚异戊二烯的质量比可以为任意比，例如：1:0.2、1:0.5、1:1、1:1.5、1:2.5等。
聚氧化乙烯-聚氧化丙烯为聚氧化乙烯和聚氧化丙烯的混合物，并且，聚氧化乙烯与聚氧化丙烯的质量比可以为任意比，例如：1:0.2、1:0.5、1:1、1:1.5、1:2.5等。
聚异丁烯-聚二甲基硅氧烷为聚异丁烯和聚二甲基硅氧烷的混合物，并且，聚异丁烯与聚二甲基硅氧烷的质量比可以为任意比，例如：1:0.2、1:0.5、1:1、1:1.5、1:2.5等。
对于温敏聚合物层在界定层本体内侧面上的形成方式，以下分别示例说明：
在一种可能的示例中，温敏聚合物层通过化学掺杂的方式，形成于界定层本体的内侧面上。通过化学掺杂的方式，使温敏聚合物层与界定层本体一体化形成，且分布于其内侧面上。
考虑到温敏聚合物层需尽可能地位于界定层本体的内侧面上，当采用化学掺杂的方式进行时，为了满足上述要求，可以使温敏聚合物层的制备原料在形成过程中向界定层本体的内侧面迁移。通过赋予温敏聚合物层制备原料一定的特性，来选择对其诱导而迁移的方式，举例来说，当赋予制备原料磁性时，可以采用外部电磁场诱导；当赋予制备原料电荷时，可以采用外部电场诱导。
以下就化学掺杂方式形成温敏聚合物层给予一种示例：
首先，提供原料液，该原料液包括界定层本体原料和结合有磁性纳米颗粒的温敏聚合物。其次，将原料液涂覆于衬底基板上，形成湿膜，然后，干燥湿膜，同时通过外部磁场诱导湿膜内的温敏聚合物向远离衬底基板的一侧迁移，得到固化膜层。然后对固化膜层进行曝光显影，得到像素界定层。
可见，通过外部磁场对湿膜内的温敏聚合物进行诱导，以使其迁移至远离衬底基板的一侧。其中，可以在湿膜中的溶剂挥发过程中即施加外部磁场，从而在湿膜干燥固化过程中使温敏聚合物固定于界定层本体的内侧面处。
其中，温敏聚合物和磁性纳米颗粒结合，以赋予温敏聚合物磁性，具体的，可采用溶胶-凝胶法在磁性纳米颗粒表面包覆活性层，例如二氧化硅壳层，然后利用原子转移自由基聚合方式，在二氧化硅壳层表面接枝温敏聚合物，例如聚(N-异丙基丙烯酰胺)，以形成结合有磁性纳米颗粒的温敏聚合物。
本发明实施例中，磁性纳米颗粒的粒径可小于30nm，进一步地，可小于20nm。磁性纳米颗粒可为超顺磁性，即，磁滞特性消失，不存在剩磁，进而不会对所制备的显示基板的发光性能造成影响。
举例来说，该磁性纳米颗粒可以为γ-Fe2O3纳米颗粒，其在存在外部磁场的条件下，由于磁致生热效应，对其周围的界定层本体进行加热。当其与具有最低临界共溶温度的温敏聚合物，例如聚(N-异丙基丙烯酰胺)结合时，通过磁致生热以实现升温，进而实现温敏聚合物由亲水性向疏水性的转变。
γ-Fe2O3纳米颗粒的粒径小于30nm时会呈现超顺磁特性。在一种可能的示例中，采用粒径小于30nm的γ-Fe2O3纳米颗粒作为磁性纳米颗粒，且其在像素界定层中的质量含量控制在5％以内，以避免影响像素界定层的基本性能。
在一种可能的示例中，将结合有γ-Fe2O3纳米颗粒的聚(N-异丙基丙烯酰胺)按照一定比例掺杂到界定层本体原料中，形成原料液。将原料液涂覆于衬底基板上，然后干燥使其中的溶剂挥发，在固化的后期阶段，可以采用外部磁场诱导聚(N-异丙基丙烯酰胺)迁移，以在固化的界定层本体的内侧面上形成一层聚(N-异丙基丙烯酰胺)，作为温敏聚合物层。
利用化学掺杂的方式形成的温敏聚合物层可以是单分子层，也可以是多分子层。
在另一种可能的示例中，温敏聚合物层通过化学接枝方式，形成于界定层本体的内侧面上。通过化学接枝的方式，使温敏聚合物层直接形成于界定层本体的内侧面上。
考虑到接枝时的稳定性，在接枝温敏聚合物层之前，可以对界定层本体的内侧面进行活化处理，例如，对界定层本体的内侧面进行等离子处理(例如采用Ar等离子体)，以在内侧面上形成活性中心。然后，在界定层本体的内侧面上引入偶联剂，例如乙烯基三乙氧基硅烷，其能够与活性中心进行反应，在界定层本体的内侧面上形成乙烯基。然后，采用自由基聚合的方式将温敏聚合物，例如聚(N-异丙基丙烯酰胺)与乙烯基进行化学接枝，即可形成温敏聚合物层。
利用化学接枝的方式形成的温敏聚合物层，可以是多分子层。
另一方面，本发明实施例还提供了一种显示基板，包括：衬底基板，设置于衬底基板上的上述的像素界定层；以及设置于由像素界定层所界定的像素区域内的像素层。
基于使用了上述像素界定层，当在像素区域内形成像素层时，更容易得到厚度均匀的像素层，进而使显示基板获得更佳的发光性能。
本领域技术人员可以理解的是，上述涉及的衬底基板可包括：基底以及设置于基底上的功能膜层，以薄膜晶体发光器件举例来说，其所采用的衬底基板可包括薄膜晶体二极管以及设于其上的阳极层。或者，以量子点发光器件举例来说，其所采用的衬底基板可包括透明导电电极基底、依次层叠设置于透明导电电极基底上的空穴传输层、量子点发光层、电子传输层以及金属电极。
再一方面，本发明实施例还提供了像素界定层的制备方法，由上述可知，根据温敏聚合物层的形成方式，可以采用不同的方法来获得像素界定层。以下示例说明：
作为一种示例，像素界定层的制备方法包括：提供原料液，原料液包括界定层本体原料和结合有磁性纳米颗粒的温敏聚合物。
将原料液涂覆于衬底基板上，形成湿膜。
干燥湿膜，同时通过外部磁场诱导湿膜内的温敏聚合物向远离衬底基板的一侧迁移，得到固化膜层。
对固化膜层进行曝光显影，得到像素界定层。
作为另一种示例，像素界定层的制备方法包括：
利用界定层本体原料，在衬底基板上形成界定层本体。
通过化学接枝方式，在界定层本体的内侧面上引入温敏聚合物，得到像素界定层。
可以理解的是，上述在衬底基板上形成的界定层本体已经界定了像素区域，其可采用如下方法制备得到：
在利用界定层本体原料于衬底基板上形成界定层本体时，采用掩膜板，使得所形成的界定层本体对应于像素区域位置处全部曝光即可。
再一方面，本发明实施例还提供了显示基板的制备方法，该制备方法包括：提供衬底基板。
按照上述的制备像素界定层的方法，在衬底基板上形成像素界定层。
向由像素界定层所界定的像素区域内填充像素层原料液。
对像素界定层进行加热或降温，使像素界定层的温敏聚合物层由亲水性变为疏水性。
对像素层原料液进行干燥，得到固化的像素层。
示例地，向由像素界定层所界定的像素区域内填充像素层原料液，可以包括：采用喷墨打印方式，向像素区域内填充像素层原料液。
其中，将填充有像素层原料液的衬底基板转移至成膜干燥设备内，然后向像素界定层加热或者降温，使温敏聚合物层由亲水性变为疏水性。然后进行减压干燥，挥发像素层原料液中多余的溶剂，得到固化的像素层。
可以通过局部加热或局部降温方式，对像素界定层进行加热或降温。在一种可能的实现方式中，所采用的温敏聚合物层具有最低临界共溶温度，通过对其加热使其升温，可达到由亲水性向疏水性的转变，进一步地，当采用局部加热方式时，其可以使界定层本体的顶部至底部的温度分布渐变，顶部温度相对较高，优先超过最低临界共溶温度，呈疏水性，而底部温度相对较低，呈一定的亲水性，以与像素层原料液溶剂挥发过程中液面降低的趋势保持一致，即，随着液面降低，其在像素界定层上的接触线也逐渐下移，疏水界面也逐渐下移，两者匹配，达到更佳的降低钉扎效应的效果，得到形貌均匀的像素层。
在另一种可能的实现方式中，所采用的温敏聚合物层具有最高临界共溶温度，通过对其降温，可达到由亲水性向疏水性的转变，进一步地，当采用局部降温方式时，其可以使界定层本体的顶部至底部的温度分布渐变，顶部温度相对较低，优先低于最高临界共溶温度，呈疏水性，而底部温度相对较高，呈一定的亲水性，以与像素层原料液溶剂挥发过程中液面降低的趋势保持一致。即，随着液面降低，其在像素界定层上的接触线也逐渐下移，疏水界面也逐渐下移，两者匹配，达到更佳的降低钉扎效应的效果，得到形貌均匀的像素层。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种像素界定层，设置于衬底基板上，用于界定多个像素区域，其特征在于，所述像素界定层包括：界定层本体、以及设置于所述界定层本体内侧面处的温敏聚合物层；
所述温敏聚合物层具有共溶温度阈值，且，所述温敏聚合物层的温度在大于和小于所述共溶温度阈值时，所述温敏聚合物层的亲、疏水性不同；
所述温敏聚合物层采用结合有磁性纳米颗粒的温敏聚合物制备得到；
所述磁性纳米颗粒为粒径小于30nm的γ-Fe2O3纳米颗粒，所述磁性纳米颗粒在所述像素界定层中的质量百分含量小于5％。
2.根据权利要求1所述的像素界定层，其特征在于，所述共溶温度阈值为最低临界共溶温度；
所述温敏聚合物层的温度高于所述最低临界共溶温度时，所述温敏聚合物层呈疏水性；
所述温敏聚合物层的温度低于所述最低临界共溶温度时，所述温敏聚合物层呈亲水性。
3.根据权利要求2所述的像素界定层，其特征在于，所述温敏聚合物层的材质选自聚苯乙烯-聚乙烯甲基醚、聚己内酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚(N-异丙基丙烯酰胺)的至少一种。
4.根据权利要求1所述的像素界定层，其特征在于，所述共溶温度阈值为最高临界共溶温度；
所述温敏聚合物层的温度高于所述最高临界共溶温度时，所述温敏聚合物层呈亲水性；
所述温敏聚合物层的温度低于所述最高临界共溶温度时，所述温敏聚合物层呈疏水性。
5.根据权利要求4所述的像素界定层，其特征在于，所述温敏聚合物层的材质选自聚苯乙烯-聚异戊二烯、聚氧化乙烯-聚氧化丙烯、聚异丁烯-聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的像素界定层，其特征在于，所述温敏聚合物层通过化学掺杂的方式，形成于所述界定层本体的内侧面上。
7.根据权利要求1-5任一项所述的像素界定层，其特征在于，所述温敏聚合物层通过化学接枝方式，形成于所述界定层本体的内侧面上。
8.一种显示基板，包括：衬底基板，其特征在于，所述显示基板还包括：设置于所述衬底基板上的权利要求1-7任一项所述的像素界定层；以及
设置于由所述像素界定层所界定的像素区域内的像素层。
9.一种像素界定层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供原料液，所述原料液包括：界定层本体原料和结合有磁性纳米颗粒的温敏聚合物；
将所述原料液涂覆于衬底基板上，形成湿膜；
干燥所述湿膜，同时通过外部磁场诱导所述湿膜内的温敏聚合物向远离所述衬底基板的一侧迁移，得到固化膜层；
对所述固化膜层进行曝光显影，得到所述像素界定层；
所述磁性纳米颗粒为粒径小于30nm的γ-Fe2O3纳米颗粒，所述磁性纳米颗粒在所述像素界定层中的质量含量小于5％。
10.一种显示基板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供衬底基板；
按照权利要求9所述的方法，在所述衬底基板上形成像素界定层；
向由所述像素界定层所界定的像素区域内填充像素层原料液；
通过局部加热或局部降温方式，对所述像素界定层进行加热或降温，使所述像素界定层的温敏聚合物层由亲水性变为疏水性；
对所述像素层原料液进行干燥，得到固化的像素层。
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