CN108944103A - 喷墨打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷墨打印方法，包括以下步骤：将基板降温至T1；在降温后的基板上喷墨打印功能性墨水，形成墨水液膜；将打印后的基板置于T2温度下，抽真空干燥，墨水液膜变为固体薄膜；对固体薄膜进行热处理，完成交联固化；其中，墨水熔点＜T1＜T2＜室温。本发明喷墨打印方法，减少打印过程中成膜不均匀的现象，并减少了咖啡环的产生，提高了每个像素内像素成膜均匀性。

Description

喷墨打印方法

技术领域

本发明涉及喷墨打印领域，特别是涉及一种喷墨打印方法。

背景技术

喷墨打印是在计算机控制下将功能材料的墨水按需逐滴喷射到对应位置上并形成图案的成膜方式，具有操作简单、非接触、无掩模、设备成本低、材料利用率高等优点，被认为是实现柔性大面积OLED/QLED显示器的有效途径。

近年来，喷墨打印制备显示屏得到了广泛的关注和发展，但印刷薄膜的均匀性仍是一个关键的问题。在喷墨打印过程中，特别是在打印大尺寸基板，喷墨打印头需要沿着打印方向多次往返移动喷墨才能将整个基板上的像素内铺满墨水，这样先后打印的墨水干燥的时间和干燥的氛围都存在较大的差异，造成基板上墨水干燥的不均匀。进一步的，打印完的墨水在干燥过程中常常会伴随咖啡环现象，形成两边厚、中间薄的不均匀薄膜，打印过程与干燥过程中的印刷薄膜不均匀和咖啡环现象会严重降低显示器的性能和显示效果。

现有的印刷工艺主要是通过优化墨水溶剂组份、bank性质和形状、干燥设备和条件等来提高印刷薄膜的均匀性，但是无法同时实现成膜均匀和减缓咖啡环效应现象。

发明内容

基于此，本发明提供一种喷墨打印方法，可以减少打印过程中不同区域由于打印前后干燥速率不同导致的成膜不均匀问题，进一步的，还能减缓打印完成后墨水在干燥时出现的咖啡环现象。

一种喷墨打印方法，包括以下步骤：

将基板降温至T1；

在降温后的所述基板上喷墨打印功能性墨水，形成墨水液膜；

将形成有墨水液膜后基板置于T2温度下，抽真空干燥，所述墨水液膜变为固体薄膜；

对所述固体薄膜进行热处理，完成交联固化；

其中，墨水熔点＜T1＜T2＜室温。

在其中一个实施例中，在T1的恒温条件下，在降温后的所述基板上喷墨打印功能性墨水。

在其中一个实施例中，T1＜15℃。

在其中一个实施例中，-10℃≤T1≤10℃。

在其中一个实施例中，所述功能性墨水的溶剂为共混溶剂或单一溶剂，所述单一溶剂的沸点高于200℃。

在其中一个实施例中，所述功能性墨水为OLED墨水，所述OLED墨水的溶剂为共混溶剂，所述共混溶剂包括高沸点溶剂和低沸点溶剂，所述高沸点溶剂选自3,4-二甲基苯甲醚、1,3-二甲基苯甲醚、1,2,4-三甲氧基苯、正十二烷、异佛尔酮和苯基环己烷的一种或几种；所述低沸点溶剂选自甲苯、对二甲苯、氯苯、苯甲醚、氮苯、均三甲苯和乙酸丁酯的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述功能性墨水为QLED墨水，所述QLED墨水的溶剂为共混溶剂，所述共混溶剂包括高沸点的非极性有机溶剂和低沸点的极性溶剂，所述高沸点的非极性有机溶剂选自卤代芳香烃及其衍生物的一种或几种；低沸点的极性溶剂选自为醇、酯和醚的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述高沸点的非极性有机溶剂选自邻二氯苯、间二氯苯和邻溴甲苯的一种或几种；所述低沸点的极性溶剂选自甲醇、异丙醇、2-甲氧基乙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙二醇一丁基醚和二丙二醇一甲基醚的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述基板为刚性基板或柔性基板。

在其中一个实施例中，打印原理为压电喷墨、静电喷墨、热气泡喷墨的其中一种。

与现有方案相比，本发明具有以下有益效果：

上述喷墨打印方法，在喷墨打印前对基板进行降温处理，温度为T1，并在打印完成后的干燥过程中保持低温，温度为T2，温度范围限定为：墨水熔点＜T1＜T2＜室温。其中，降温温度T1、T2的大小取决于墨水溶剂的性质。T1＞墨水熔点，具体大小由墨水熔点决定。当墨水为单一溶剂时，溶剂的熔点即为墨水的熔点；当墨水为高低沸点共混溶剂时，墨水的熔点为低沸点墨水的熔点。T1越临近墨水熔点，溶剂的挥发速率越慢，减少了打印过程中不同区域由于打印前后干燥时间和干燥氛围差异导致的成膜不均匀的现象；T1＜T2＜室温，T2的大小由T1决定，在T2温度下，墨水为液态，溶剂挥发干燥，像素边缘的液滴挥发速率与中心处墨水的挥发速率差异减小，减弱了由内向外的补偿毛细流动，减少了咖啡环的产生，提高了每个像素内像素成膜均匀性。因此，本发明通过对温度的调控，实现了印刷薄膜既能成膜均匀，又有效抑制咖啡环现象。方法可操作性强，便于推广使用。

附图说明

图1为实施例的喷墨打印流程示意图；

图2为实施例低温打印时溶剂挥发示意图；

图3为室温打印时溶剂挥发示意图；

图4为实施例低温干燥过程溶剂挥发示意图；

图5为实施例低温干燥后像素内薄膜示意图；

图6为对比例1干燥过程溶剂挥发示意图；

图7为对比例1干燥后像素内薄膜示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的喷墨打印新方法作进一步详细的说明。

实施例

本实施例提供一种喷墨打印方法，如图1所示，包括以下步骤：

(1)将基板降温至T1；

(2)在降温后的所述基板上喷墨打印功能性墨水，形成墨水液膜；

(3)将打印后的所述基板置于T2温度下，抽真空干燥，所述墨水液膜变成固体薄膜，其中，墨水熔点＜T1＜T2＜室温；

(4)对所述固体薄膜进行热处理，完成薄膜交联固化。

具体的，步骤(1)中，T1＞墨水熔点。在后续打印过程中，基板上的墨水处于溶液状态，基板的降温幅度主要取决于功能性墨水溶剂的性质。T1越临近墨水熔点，溶剂的挥发速率越慢，减少了打印过程中不同区域由于打印前后干燥时间和干燥氛围差异导致的成膜不均匀的现象。优选的，T1＜15℃，进一步优选的，-10℃≤T1≤10℃。

功能性墨水的溶剂可以是高低沸点混合的共混溶剂，也可以是沸点较高的单一溶剂。进一步的，单溶剂的沸点需要大于200℃。打印墨水需要较高的沸点，这样在打印过程中墨水的挥发速率相对较慢，减小了随着喷头处墨水中溶剂挥发溶质析出造成喷嘴的堵塞问题，提高了打印的稳定性。此外，采用高低沸点共混溶剂体系，利用墨水中高低沸点的不同挥发速率，在液滴内部形成由外向内的马兰哥尼流毛细流动(Marangoni flow)，促使干燥中溶质的均匀沉积。

对于OLED显示器件来说，常用的高沸点溶剂有：3,4-二甲基苯甲醚、1,3-二甲基苯甲醚、1,2,4-三甲氧基苯、正十二烷、异佛尔酮和苯基环己烷的一种或几种；常用的低沸点溶剂有：甲苯、对二甲苯、氯苯、苯甲醚、氮苯、均三甲苯和乙酸丁酯的一种或几种。

对于QLED显示器来说，非极性的量子点通常溶解在非极性的有机溶剂中来提高量子点的分散均匀性和稳定性，非极性的有机溶剂通常为高沸点的卤代芳香烃及其衍生物的一种或几种，进一步的，选自邻二氯苯、间二氯苯和邻溴甲苯的一种或几种；为了优化量子点墨水的粘度和表面张力，一般会在打印墨水中添加粘度调节剂或表面张力调节剂，通常为小分子量的低沸点极性溶剂，选自醇、酯和醚的一种或几种，进一步的，选自甲醇、异丙醇、2-甲氧基乙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙二醇一丁基醚和二丙二醇一甲基醚的一种或几种。

基板可以是刚性基板，也可以是柔性基板，优选为玻璃基板或PET基板。在本实施例中，使用玻璃基板。墨水溶剂为：苯基环己烷(CHB)，T1为5℃。

步骤(2)中，在温度为T1的基板上打印墨水。如图2所示，由于低温下墨水溶剂挥发速率大幅下降，先打印的墨水在整个基板打印过程中溶剂挥发量小，与如图3所示的室温打印溶剂挥发速率相对比，可知，低温下打印，前后打印墨水的溶剂氛围差异较小，在打印过程中前后打印的不同区域墨水的干燥速率基本一致，从而减少打印过程中不同区域由于打印前后干燥时间和干燥氛围差异导致的成膜不均匀问题。优选的，为提高成膜均匀性，在温度为T1恒温条件下的基板上打印墨水。

喷墨打印的打印头包含多个喷嘴，打印方式可以为压电喷墨、静电喷墨、热气泡喷墨中其中一种。

(3)将打印后的所述基板置于T2温度下，抽真空干燥，形成固体薄膜；

其中，T1＜T2＜室温。本发明中室温为20-30摄氏度，优选为25摄氏度。如图4所示，在温度为T2低温基板上，像素边缘处的墨水厚度小于中心处，则在低温基板与墨水热量传导过程中，像素边缘液滴传递的热量快于中心处，那么相对于室温干燥，本实施例干燥过程中，像素边缘液滴溶剂的挥发速率下降的比中心处多，减小了边缘与中心处溶剂挥发速率差，减弱了液滴内部由内向外的毛细流动，有效的减弱了咖啡环现象，有利于像素内薄膜均匀性的提高，在真空下干燥，有利于加快溶剂的去除，加快干燥速度。图5为低温基台上干燥后像素内的均匀薄膜。同时，在低温基台上，墨水的粘度增大，溶质的迁移速率降低，也有利于溶质的均匀沉积。

本实施例中，T2为15℃。

(4)对所述固体薄膜进行热处理，完成薄膜交联固化。

抽干的打印薄膜需要进一步热处理。真空干燥完成后，先取消对基板的低温处理，然后充气恢复至大气压。取出基板置于热台上加热处理，去除残余的溶剂，打印薄膜完全交联固化。

本实施例中，热处理的温度为230℃，处理时间为30min。

对比例1

本对比例提供一种喷墨打印的方法，包括以下步骤：

(1)将基板降温至T1；

(2)在降温后的所述基板上喷墨功能性墨水，形成墨水液膜；

(3)将打印后的基板置于室温下干燥，所述墨水液膜变为固体薄膜；

(4)对所述薄膜热处理，完成交联固化。

本对比例在室温下干燥，如图6所示，像素边缘的液滴干燥速率大于中心处，形成由内向外的补偿毛细流动，从而把溶质带到液滴边缘沉积而形成如图7所示的中间薄、两边厚的不均匀薄膜，出现咖啡杯现象。虽然在低温下喷墨打印，减少了打印过程中不同区域的成膜均匀性差异，但此方法不涉及到每个像素内成膜的均匀性。

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本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)

1.一种喷墨打印方法，其特征在于，包括步骤：

将基板降温至T1；

在降温后的所述基板上喷墨打印功能性墨水，形成墨水液膜；

将形成有墨水液膜的基板置于T2温度下，抽真空干燥，所述墨水液膜变为固体薄膜；

其中，墨水熔点＜T1＜T2＜室温。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印方法，其特征在于，在T1的恒温条件下，在降温后的所述基板上喷墨打印功能性墨水。

3.根据权利要求1所述的喷墨打印方法，其特征在于，T1＜15℃。

4.根据权利要求1所述的喷墨打印方法，其特征在于，-10℃≤T1≤10℃。

5.根据权利要求1-4任一项所述的喷墨打印方法，其特征在于，所述功能性墨水的溶剂为单一溶剂，所述单一溶剂的沸点高于200℃。

6.根据权利要求1-4任一项所述的喷墨打印方法，其特征在于，所述功能性墨水为OLED墨水，所述OLED墨水的溶剂为共混溶剂，所述共混溶剂包括高沸点溶剂和低沸点溶剂，其中，所述高沸点溶剂选自3,4-二甲基苯甲醚、1,3-二甲基苯甲醚、1,2,4-三甲氧基苯、正十二烷、异佛尔酮和苯基环己烷的一种或几种；所述低沸点溶剂选自甲苯、对二甲苯、氯苯、苯甲醚、氮苯、均三甲苯和乙酸丁酯的一种或几种。

7.根据权利要求1-4任一项所述的喷墨打印方法，其特征在于，所述功能性墨水为QLED墨水，所述QLED墨水的溶剂为共混溶剂，所述共混溶剂包括高沸点的非极性有机溶剂和低沸点的极性溶剂，所述高沸点的非极性有机溶剂选自卤代芳香烃及其衍生物的一种或几种；低沸点的极性溶剂选自为醇、酯和醚的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的喷墨打印方法，其特征在于，所述高沸点的非极性有机溶剂选自邻二氯苯、间二氯苯和邻溴甲苯的一种或几种；所述低沸点的极性溶剂选自甲醇、异丙醇、2-甲氧基乙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙二醇一丁基醚和二丙二醇一甲基醚的一种或几种。

9.根据权利要求1-4任一项所述的喷墨打印方法，其特征在于，所述基板为刚性基板或柔性基板。

10.根据权利要求1-4任一项所述的喷墨打印方法，其特征在于，在降温后的所述基板上喷墨打印功能性墨水的打印方法为压电喷墨打印、静电喷墨打印或热气泡喷墨打印。