CN109103221B - 像素界定层及其制备原料和制备方法、显示基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种像素界定层及其制备原料和制备方法、显示基板，涉及显示技术领域。该像素界定层的制备原料包括以下质量百分比的组分：5％‑30％的疏液性成膜聚合物、0.5％‑1％的亲液性磁性纳米颗粒、0.5％‑2％的光引发剂、0.1％‑1％的反应单体、0.1％‑1％的添加剂以及余量的溶剂。通过以上配比组成的各组分的协同作用，能够形成自顶部至底部呈现疏液性至亲液性梯度变化的像素界定层，能够有效避免像素原料溶液在像素区域顶部铺展而污染相邻像素，还可使像素原料溶液在像素区域底部均匀铺展开，以形成厚度均匀的像素层。在制备过程中，亲液性磁性纳米颗粒可通过外部磁场诱导至界定层本体的下部，以赋予界定层本体下部亲液特性，有效简化了制备工艺。

Description

像素界定层及其制备原料和制备方法、显示基板
技术领域
本发明涉及显示技术，特别涉及一种像素界定层及其制备原料和制备方法、显示基板。
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。一方面，为了避免有机溶液在像素区域顶部铺展而污染相邻像素，期望像素界定层的上部区域呈疏液性；另一方面，为了使有机溶液在像素区域底部均匀铺展开，以形成厚度均匀的像素层，期望像素界定层的底部呈亲液性。
目前，为了获得上述的自顶部疏液性到顶部亲液性的像素界定层，在制备像素界定层时，分别采用亲液性原料制备下半部分，而采用疏液性原料制备上半部分，并且分别进行图案化以形成像素区域。
然而，上述制备方法增加了工艺复杂性。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种像素界定层及其制备原料和制备方法、显示基板，可解决上述技术问题。具体而言，包括以下的技术方案：
一方面，提供了一种像素界定层的制备原料，所述制备原料包括以下质量百分比的组分：5％-30％的疏液性成膜聚合物、0.5％-1％的亲液性磁性纳米颗粒、0.5％-2％的光引发剂、0.1％-1％的反应单体、0.1％-1％的添加剂以及余量的溶剂。
在一种可能的实现方式中，所述添加剂选自阻聚剂、流平剂、消泡剂、稳定剂中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，所述亲液性磁性纳米颗粒包括：磁性纳米颗粒、包覆于所述磁性纳米颗粒外部的偶联剂、接枝于所述有偶联剂表面的亲液性聚合物。
在一种可能的实现方式中，所述磁性纳米颗粒为四氧化三铁纳米颗粒；
所述偶联剂为二氧化硅；
所述亲液性聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯-乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯。
另一方面，提供了一种像素界定层的制备方法，所述制备方法包括：提供衬底基板；
将上述的像素界定层的制备原料覆于衬底基板上，形成湿膜；
去除所述湿膜中的有机溶剂，同时通过外部磁场诱导所述湿膜内的亲液性磁性纳米颗粒向靠近所述衬底基板的一侧迁移，得到过渡膜层；
对所述过渡膜层进行图案化处理，得到所述像素界定层。
在一种可能的实现方式中，所述外部磁场为位于所述衬底基板下方的电磁铁。
在一种可能的实现方式中，通过调节以下操作条件的至少一种，来控制所述亲液性磁性纳米颗粒在所述像素界定层中的分布：
所述外部磁场的磁场强度、所述外部磁场的作用时间、所述亲液性磁性纳米颗粒的质量浓度。
再一方面，本发明实施例提供了一种像素界定层，所述像素界定层通过上述的像素界定层的制备方法制备得到。
在一种可能的实现方式中，所述像素界定层包括：界定层本体；以及掺杂于所述界定层本体下部的亲液性磁性纳米颗粒；
其中，所述界定层本体由疏液性成膜聚合物、反应单体在光引发剂作用下于溶剂中进行聚合反应制备得到，且掺杂有添加剂。
再一方面，本发明实施例还提供了一种显示基板，包括：衬底基板，设置于所述衬底基板上的上述的像素界定层；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。
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的制备原料，通过以上配比组成的各组分的协同作用，能够形成自顶部至底部呈现疏液性至亲液性梯度变化的像素界定层，如此，一方面能够有效避免像素原料溶液在像素区域顶部铺展而污染相邻像素，另一方面，还可使像素原料溶液在像素区域底部均匀铺展开，以形成厚度均匀的像素层。其中，疏液性成膜聚合物、反应单体在光引发剂作用下于溶剂中进行聚合反应，可制备得到像素界定层的疏液性界定层本体，而添加剂均匀掺杂于界定层本体中以赋予界定层本体期望的特性，例如表面光滑性。在制备过程中，亲液性磁性纳米颗粒可通过外部磁场诱导至界定层本体的下部，以赋予界定层本体下部亲液特性，从而获得上部疏液而下部亲液的像素界定层，有效简化了制备工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的亲液性磁性纳米颗粒的制备流程图；
图2为本发明实施例提供的像素界定层的制备流程图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
需要说明的是，显示器件中，像素界定层包括：界定区(又称Bank区)，以及由界定区所界定的像素区域(又称像素开口区)。其中，界定区由像素界定层直接形成。为了解决目前在制备像素界定层的过程中，需要采用两种，甚至两种以上亲、疏液性不同的制备原料，并通过多次图案化工艺来形成而导致的工艺复杂，原料局限性等问题，本发明实施例提供了一种能够用来制备上部疏液性，而下部亲液性的像素界定层的制备原料。
其中，本发明实施例所涉及的像素界定层的上部或顶部，指的是像素界定层远离衬底基板的一侧，而像素界定层的下部或底部，指的是像素界定层靠近衬底基板的一侧。
一方面，本发明实施例提供了一种像素界定层的制备原料，其包括以下质量百分比的组分：5％-30％的疏液性成膜聚合物、0.5％-1％的亲液性磁性纳米颗粒、0.5％-2％的光引发剂、0.1％-1％的反应单体、0.1％-1％的添加剂以及余量的溶剂。
本发明实施例提供的像素界定层的制备原料，通过以上配比组成的各组分的协同作用，能够形成自顶部至底部呈现疏液性至亲液性梯度变化的像素界定层，如此，一方面能够有效避免像素原料溶液在像素区域顶部铺展而污染相邻像素，另一方面，还可使像素原料溶液在像素区域底部均匀铺展开，以形成厚度均匀的像素层。其中，疏液性成膜聚合物、反应单体在光引发剂作用下于溶剂中进行聚合反应，可制备得到像素界定层的疏液性界定层本体，而添加剂均匀掺杂于界定层本体中以赋予界定层本体期望的特性，例如表面光滑性。在制备过程中，亲液性磁性纳米颗粒可通过外部磁场诱导至界定层本体的下部，以赋予界定层本体下部亲液特性，从而获得上部疏液而下部亲液的像素界定层，有效简化了制备工艺。
对于像素界定层的制备原料中的各个组分来说，其质量配比的设置须至少满足以下条件：使形成的像素界定层具备期望的界定功能；使形成的像素界定层不影响显示器件的发光性能；使形成的像素界定层的亲疏液性满足自顶部至底部梯度变化的要求。
举例来说，疏液性成膜聚合物的质量百分比可以为5％、7％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、26％、28％、30％等；
亲液性磁性纳米颗粒的质量百分比可以为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％等；
光引发剂的质量百分比可以为0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％等；
反应单体的质量百分比可以为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％等；
添加剂的质量百分比可以为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％等。
在一种可能的实现方式中，该像素界定层的制备原料包括以下质量百分比的组分：10％-20％的疏液性成膜聚合物、0.8％-1％的亲液性磁性纳米颗粒、0.8％-1.5％的光引发剂、0.1％-0.5％的反应单体、0.1％-0.5％的添加剂以及余量的溶剂。
在另一种可能的实现方式中，该像素界定层的制备原料包括以下质量百分比的组分：5％-15％的疏液性成膜聚合物、0.5％-0.9％的亲液性磁性纳米颗粒、0.5％-1％的光引发剂、0.5％-1％的反应单体、0.5％-1％的添加剂以及余量的溶剂。
对于疏液性成膜聚合物来说，其用于形成像素界定层的疏液性基体，其可以为含氟聚合物，进一步地，其可以为含氟亚克力聚合物，举例来说，该含氟亚克力聚合物可以为甲基丙烯酸甲酯(MMA)及甲基丙烯酸十二氟庚酯的共聚物(也可称为聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸十二氟庚酯))，其中，甲基丙烯酸甲酯在其中的质量百分比可以为85％-95％之间，例如90％，余量为甲基丙烯酸十二氟庚酯。
对于光引发剂来说，其用来在光照条件下引发反应单体聚合并交联，进而配合疏液性成膜聚合物，固化后形成像素界定层的界定层本体。作为一种示例，光引发剂可以为硝基苯胺、蒽醌、二苯甲酮中的至少一种。
对于反应单体来说，其可以在光引发剂的引发作用下进行聚合反应，作为一种示例，反应单体可以为二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。
对于添加剂来说，其可以选自阻聚剂、流平剂、消泡剂、稳定剂中的至少一种。举例来说，阻聚剂可以为对苯二酚、2-仲丁基-4，6-二硝基苯酚、对叔丁基邻苯二酚、2，5-二特丁基对苯二酚中的任意一种；流平剂可以为丙烯酸类化合物、有机硅类化合物和氟碳类化合物中的任意一种；消泡剂可以为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的至少一种；稳定剂可以为异戊醇、正己醇、丙三醇和正己烷中的至少一种。
对于有机溶剂来说，其为聚合反应提供理想的反应环境，示例地，有机溶剂可以选自N-甲基吡咯烷酮、二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、二甘醇、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙酸乙氧乙酯、二甲氧基乙醛、丙二醇甲醚醋酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇甲醚(简称PM)、乙酸乙二醇乙醚中的至少一种。
对于亲液性磁性纳米颗粒来说，其用来赋予像素界定层的下部呈现亲液性，其既要具有磁性，以便于在制备期间在外部磁场的作用下迁移至像素界定层的下部，还要具有亲液性。本发明实施例中，亲液性磁性纳米颗粒包括：磁性纳米颗粒、包覆于磁性纳米颗粒外部的偶联剂、接枝于有偶联剂表面的亲液性聚合物。
其中，磁性纳米颗粒用来提供磁性，亲液性聚合物用来赋予亲液性，而偶联剂用来使磁性纳米颗粒与亲液性聚合物进行稳定结合。
考虑到与疏液性成膜聚合物具有良好的相容性，示例地，磁性纳米颗粒可以为四氧化三铁纳米颗粒，作为磁性内核；偶联剂为二氧化硅，且作为中间成起到保护磁性内核的作用；亲液性聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMMA)，其为嵌段共聚物。
该亲液性磁性纳米颗粒的化学结构式如下所示：
Figure BDA0001769637390000061
其中，m为整数，取值范围为20～100；n为整数，取值范围为20～100，x为整数，取值范围为2～6。举例来说，m＝50，n＝50，x＝4。
针对上述结构的亲液性磁性纳米颗粒，并且图1示例了亲液性磁性纳米颗粒的制备流程，结合图1，可以采用下述方法制备得到亲液性磁性纳米颗粒：
在一种可能的实现方式中，将1g Fe3O4磁性纳米粒子(市售，粒径5nm)和0.1g硅烷偶联剂KH560在20mL水(H2O)和乙醇(CH3CH2OH)的混合溶剂中于80℃条件下搅拌2小时，制备得到表面黏附有SiO2薄层的Fe3O4/SiO2纳米粒子。然后，向上述反应体系中加入5mL氨水(NH3H2O)和0.5g正硅酸乙酯(TEOS)，室温反应12小时，过滤，乙醇清洗，纯水清洗，干燥，制备得到磁性Fe3O4/SiO2粒子。
将上述制备的磁性Fe3O4/SiO2粒子加入20mL的含有质量浓度为10％的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的甲苯(Toluene)溶液中，氮气中120℃回流12h，冷却后离心，收集下层沉淀，用50mL乙醇分散，离心分离收集下层沉淀，如此三次重复，收集沉淀，干燥，得到Fe3O4/SiO2-NH2粒子。将Fe3O4/SiO2-NH2粒子加入20mL二氯甲烷(CH2CL2)中，加入0.2mL三乙胺(TEA)，冰浴中冷却体系温度至0℃，缓慢滴入溴代异丁酰溴
Figure BDA0001769637390000071
0.18mL，冰浴中反应2h后，室温继续反应24h，过滤，乙醇冲洗，纯水冲洗，干燥，得到Fe3O4/SiO2-Br粒子。
将Fe3O4/SiO2-Br粒子加入到5mL中环己酮(CycloHexanone)中分散，然后充氮气置换出体系中空气，氮气氛围下加入0.2g甲基丙烯酸甲酯(MMA)、70mg联吡啶(Bpy)和20mgCuBr，氮气气氛下90℃反应12h，冷去后离心，收集下层沉淀，用50mL四氢呋喃分散，离心分离收集下层沉淀，如此三次重复，收集沉淀，干燥，得到Fe3O4/SiO2/PMMA粒子。
将Fe3O4/SiO2/PMMA粒子加入到5mL环己酮中分散，然后充氮气置换出体系中空气，氮气氛围下加入0.5g乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(EGMMA)、70mg联吡啶(Bpy)和20mg CuBr，氮气气氛下90℃反应12h，冷去后离心，收集下层沉淀，用50mL四氢呋喃分散，离心分离收集下层沉淀，如此三次重复，收集沉淀，干燥，得到最终的目标亲液性磁性纳米颗粒Fe3O4/SiO2/PMMA-PEGMMA，经测试，其粒径为10nm左右。
另一方面，本发明实施例提供了一种像素界定层的制备方法，如附图2所示，该制备方法包括：提供衬底基板。
将上述的像素界定层的制备原料覆于衬底基板上，形成湿膜。
去除湿膜中的溶剂，同时通过外部磁场诱导湿膜内的亲液性磁性纳米颗粒向靠近衬底基板的一侧迁移，得到过渡膜层。
对过渡膜层进行图案化处理，得到像素界定层。
在像素界定层制备过程中，通过外部磁场使亲液性磁性纳米颗粒向靠近衬底基板的一侧迁移，使其最终分布于像素界定层的下部，赋予其亲液性。可保证像素原料溶液不在顶部铺展污染相邻像素，并且在像素区域内部均匀铺展。
在一种可能的实现方式中，可以通过喷墨打印的方式将像素界定层的制备原料覆于衬底基板上。干燥湿膜的过程就是去除溶剂的过程，举例来说，可以通过干燥及减压的方式来处理湿膜，以除去其中的溶剂。上述图案化处理包括曝光、显影、固化等工艺，以在过渡膜层上形成多个像素区域，最终获得期望的像素界定层。
在一种可能的实现方式中，外部磁场为位于衬底基板下方的电磁铁，其可位于衬底基板的正下方，在去除湿膜中溶剂的同时开启电磁铁，即可使亲液性磁性纳米颗粒向靠近衬底基板的一侧迁移，从而使过渡膜层内部的亲液性磁性纳米颗粒的浓度自上而下呈递增分布。随后，经历包括前烘、曝光、显影、固化的图案化处理，形成正梯形的像素界定层结构。其中，曝光、显影过程中，可使用掩膜板进行。
在一种可能的实现方式中，上述电磁铁提供的磁场强度可以为0.01T～0.2T，磁场作用时间可以为10～100s。
其中，通过调节以下操作条件的至少一种，来控制亲液性磁性纳米颗粒在像素界定层中的分布：外部磁场的磁场强度、外部磁场的作用时间、亲液性磁性纳米颗粒的质量浓度。
通过控制亲液性磁性纳米颗粒在界定层本体内部的含量分布，可以实现界定层本体不同位置处呈现不同的亲疏液性。而为了使亲液性磁性纳米颗粒在像素界定层中的分布达到期望，可以在制备之前做前期正交试验，举例来说，可以提供一实验用界定层本体，其内分布有亲液性磁性纳米颗粒。在正交试验过程中，将以上三个因素：外部磁场的磁场强度、外部磁场的作用时间、亲液性磁性纳米颗粒的质量浓度作为实验条件，可以在其中一个实验条件确定的情形下，通过改变其余两个实验条件来改变其分布情况，或者，可以在其中两个实验条件确定的情形下，通过改变其余一个实验条件来改变其分布情况。
其中，亲液性磁性纳米颗粒分布于像素界定层中的分布长度可以与像素层的厚度相持平。
在一种可能的示例中，期望像素界定层的下半部分为亲液性，而像素界定层的上半部分为疏液性。
在另一种可能的示例中，期望像素界定层的自底部起1/3高度处的下部为亲液性，其余部分为疏液性。
另一方面，本发明实施例还提供了一种像素界定层，该像素界定层根据上述像素界定层的制备方法，利用上述制备原料制备得到。
其中，该像素界定层包括：界定层本体；以及掺杂于界定层本体下部的亲液性磁性纳米颗粒。其中，界定层本体由疏液性成膜聚合物、反应单体在光引发剂作用下于溶剂中进行聚合反应制备得到，且掺杂有添加剂，并且，添加剂在界定层本体中均匀分布。
可以理解的是，界定层本体上具有多个开口区，以作为像素区域。
本发明实施例提供的像素界定层，通过向像素区域内填充像素原料溶液，例如采用喷墨打印方式进行填充，随后进行固化即可。由于像素界定层的自顶部至底部呈现疏液性至亲液性梯度变化，如此，一方面能够有效避免像素原料溶液在像素区域顶部铺展而污染相邻像素，另一方面，还可使像素原料溶液在像素区域底部均匀铺展开，提高成膜均一性，以形成厚度均匀的像素层。
再一方面，本发明实施例还提供了一种显示基板，该显示基本包括：衬底基板，还包括：设置于衬底基板上的像素界定层；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，且彼此互不影响的像素层，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。
上述显示基板可通过以下制备方法制备得到：提供衬底基板。
按照上述像素界定层的制备方法，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，进行干燥，得到固化的像素层。
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 (8)

1.一种像素界定层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供衬底基板；
将像素界定层的制备原料覆于所述衬底基板上，形成湿膜，所述像素界定层的制备原料包括以下质量百分比的组分：5％-30％的疏液性成膜聚合物、0.5％-1％的亲液性磁性纳米颗粒、0.5％-2％的光引发剂、0.1％-1％的反应单体、0.1％-1％的添加剂以及余量的溶剂；
去除所述湿膜中的有机溶剂，同时开启位于所述衬底基板下方的电磁铁诱导所述湿膜内的所述亲液性磁性纳米颗粒向靠近所述衬底基板的一侧迁移，得到过渡膜层，所述过渡膜层内部的所述亲液性磁性纳米颗粒的浓度自上而下呈递增分布；
对所述过渡膜层进行图案化处理，得到正梯形的所述像素界定层。
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，所述添加剂选自阻聚剂、流平剂、消泡剂、稳定剂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述亲液性磁性纳米颗粒包括：磁性纳米颗粒、包覆于所述磁性纳米颗粒外部的偶联剂、接枝于所述偶联剂表面的亲液性聚合物。
4.根据权利要求3所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述磁性纳米颗粒为四氧化三铁纳米颗粒；
所述偶联剂为二氧化硅；
所述亲液性聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯-乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯。
5.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，通过调节以下操作条件的至少一种，来控制所述亲液性磁性纳米颗粒在所述像素界定层中的分布：
外部磁场的磁场强度、所述外部磁场的作用时间、所述亲液性磁性纳米颗粒的质量浓度；
所述外部磁场为所述电磁铁。
6.一种像素界定层，其特征在于，所述像素界定层通过权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到。
7.根据权利要求6所述的像素界定层，其特征在于，所述像素界定层包括：界定层本体；以及掺杂于所述界定层本体下部的亲液性磁性纳米颗粒；
其中，所述界定层本体由疏液性成膜聚合物、反应单体在光引发剂作用下于溶剂中进行聚合反应制备得到，且掺杂有添加剂。
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6或7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。
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