CN110165055B - 有机薄膜图案的制作方法及有机薄膜图案、阵列基板及显示装置 - Google Patents

有机薄膜图案的制作方法及有机薄膜图案、阵列基板及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种有机薄膜图案的制作方法及有机薄膜图案、阵列基板及显示装置，涉及显示技术领域，能够解决现有技术中因咖啡环效应和攀爬现象导致形成的薄膜不均匀的问题；该有机薄膜图案的制作方法包括：在位于基板上的薄膜界定层中的凹陷部内形成墨滴，该墨滴为包含有机功能材料的凝胶溶液；对墨滴进行凝胶化；对凝胶化后的墨滴进行干燥形成有机薄膜图案。

Description

有机薄膜图案的制作方法及有机薄膜图案、阵列基板及显示 装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种有机薄膜图案的制作方法及有机薄膜图案、阵列基板及显示装置。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)显示器因其具有自发光、轻薄、功耗低、高对比度、高色域、可实现柔性显示等优点，已被广泛地应用于包括电脑、手机等电子产品在内的各种电子设备中。
现有技术中，OLED显示器在制作中一般采用喷墨打印的方式将墨滴打印至像素定义层中对应亚像素的开口区，然后通过后续的干燥等工艺除去多余的溶剂以形成有机发光功能图案层。
然而，参考图1，由于像素定义层的挡墙Bank在靠近底部的侧壁一般具有一定的亲液性，对墨滴具有很强的亲和力，从而使得在干燥的过程中，墨滴沿着挡墙的侧壁产生攀爬现象，同时因咖啡环效应墨滴中间的溶质快速迁移到边缘并在边缘堆积，导致干燥后的薄膜不均匀(一般包括中间薄边缘厚的U型结构、或者中间和边缘厚的W型结构)，进而影响有机发光器件的寿命。
发明内容
本发明的实施例提供一种有机薄膜图案的制作方法及有机薄膜图案、阵列基板及显示装置，能够解决现有技术中因咖啡环效应和攀爬现象导致形成的薄膜不均匀的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供一种有机薄膜图案的制作方法，所述制作方法包括：在位于基板上的薄膜界定层中的凹陷部内形成墨滴，所述墨滴为包含有机功能材料的凝胶溶液；对所述墨滴进行凝胶化；对凝胶化后的墨滴进行干燥形成有机薄膜图案。
可选的，所述在位于基板上的薄膜界定层中的凹陷部内形成墨滴包括：采用溶液法在位于基板上的薄膜界定层中的凹陷部内形成墨滴。
可选的，所述溶液法为喷墨打印工艺或者丝网印刷工艺。
可选的，所述采用溶液法在位于基板上的薄膜界定层中的凹陷部内形成墨滴包括：采用喷墨打印工艺将包含有机功能材料的第一墨滴打印至所述薄膜界定层的凹陷部中；采用喷墨打印工艺将呈凝胶体系溶剂的第二墨滴打印至所述薄膜界定层的凹陷部中；所述第一墨滴和所述第二墨滴互溶。
可选的，所述第二墨滴的体积为所述第一墨滴的体积的10％～40％。
可选的，所述采用溶液法在位于基板上的薄膜界定层中的凹陷部内形成墨滴包括：采用喷墨打印工艺将包含有机功能材料和凝胶体系溶剂的混合溶液的墨滴打印至所述薄膜界定层的凹陷部中。
可选的，所述对所述墨滴进行凝胶化包括：采用降低温度的方式，对所述墨滴进行凝胶化。
可选的，所述采用降低温度的方式，对所述墨滴进行凝胶化包括：采用降低操作基台的温度的方式，对所述墨滴进行凝胶化。
可选的，所述对凝胶化后的墨滴进行干燥形成有机薄膜图案包括：采用真空冷冻干燥的方式，对凝胶化后的墨滴进行干燥形成有机薄膜图案。
可选的，所述凹陷部的侧壁至少在靠近所述基板的部分具有亲液性。
本发明实施例另一方面还提供一种有机薄膜图案，采用前述的有机薄膜图案的制作方法形成。
本发明实施例再一方面还提供一种阵列基板，包括前述的有机薄膜图案；所述阵列基板包括多个有机发光二极管；所述有机薄膜图案为所述有机发光二极管中的有机发光功能层。
本发明实施例再一方面还提供一种显示装置，包括前述的阵列基板。
本发明实施例提供一种有机薄膜图案的制作方法及有机薄膜图案、阵列基板及显示装置，该有机薄膜图案的制作方法包括：在位于基板上的薄膜界定层中的凹陷部内形成墨滴，该墨滴为包含有机功能材料的凝胶溶液；对墨滴进行凝胶化；对凝胶化后的墨滴进行干燥形成有机薄膜图案。
综上所述，本发明中通过在薄膜界定层中的凹陷部内形成包含有机功能材料的凝胶溶液形式的墨滴，通过对凝胶溶液形式的墨滴进行凝胶化(也即进行胶凝处理)，使得墨滴中的有机功能材料分子形成空间网状结构，墨滴的粘度增加，墨滴的溶液扰流降低，从而减缓了墨滴边缘扩散和向凹陷部的侧壁攀爬，进而降低了咖啡环效应和攀爬现象，提高了成膜的均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为现有技术中提供的一种薄膜图案的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种有机薄膜图案的制作方法流程图；
图3为本发明实施例提供的一种有机薄膜图案的制作过程中的结构示意图之一；
图4为本发明实施例提供的一种有机薄膜图案的制作过程中的结构示意图。
附图标记：
01-基板；02-薄膜界定层；10-墨滴；20-凹陷部；100-有机薄膜图案；101-第一墨滴；102-第二墨滴；PDL-像素定义层；Bank-挡墙。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明实施例提供一种有机薄膜图案的制作方法，如图2所示，该制作方法包括：
首先，需要说明的是，以下实施例均是以该有机薄膜图案为有机发光二极管的显示面板中的有机发光二极管的发光功能层(也即EL层)的形成为例进行示意说明的，但本领域的技术人员应当理解到，本发明并不限制于此，其他类似的薄膜图案也可以采用本发明的制作方法进行制作。
步骤S101、参考图3，在位于基板01上的薄膜界定层02中的凹陷部20内形成墨滴10，该墨滴10为包含有机功能材料的凝胶溶液，也即该墨滴中包含能够形成凝胶的胶体粒子。
实际中，优选的，采用溶液法在位于基板01上的薄膜界定层02中的凹陷部20内形成墨滴10。本发明中对于所采用的溶液法的具体形式不做限定，只要能够在凹陷部20内形成墨滴10即可；例如，在一些实施例中，该溶液法可以为喷墨打印(Ink Jet Printing，IJP)工艺；在另一些实施例中，该溶液法还可以为丝网印刷工艺；当然，考虑到制作过程以及成膜质量等综合因素，实际中一般优选的采用喷墨打印工艺，以下实施例均是以此为例对本发明作进一步的说明。
具体的，参考图3，针对OLED的显示面板而言，上述基板一般为形成有电子器件(包括薄膜晶体管、电容、信号线)的阵列基板，上述薄膜界定层02为像素定义层PDL，墨滴10用于形成有机发光二极管中的有机发光功能层；凹陷部20对应亚像素的开口区。
步骤S102、对墨滴进行凝胶化。
此处需要说明的是，上述对墨滴的凝胶化实质为胶凝的过程，参考图4中(b)，有机功能材料因溶解度不同发生自组装聚集，分子内通过氢键作用进行组装成线状结构，层与层之间通过分子间作用力(π-π作用力)连接，整体形成空间网状结构，墨滴的粘度增加，墨滴的溶液扰流降低，进而减缓了墨滴边缘扩散和向凹陷部的侧壁攀爬。
本发明中，对于凝胶化的具体形式不作限定，可以是通过改变温度、加入盐类、加入非溶剂等，具体可以根据实际情况进行选择。
当然，考虑到实际的制作工艺，为了避免在墨滴体系中引入不必要的成分导致其性能的不稳定；以及考虑考现有的大部分胶体粒子的胶凝过程，本发明优选的，采用降低温度的方式，对墨滴进行凝胶化。
可以理解的是，对于采用降低温度的方式对墨滴进行凝胶化而言，可以采用降低整个制作环境中的温度对墨滴进行降温；也可以采用降低操作基台的温度的方式，对墨滴进行凝胶化(对于喷墨打印工艺而言，此处的操作机台即为打印机台)，本发明对此不作具体限定。
考虑到降低整个制作环境中的温度对墨滴进行降温的方式，能耗较大，而且降温速度慢，本发明优选的，采用降低操作基台的温度的方式，对墨滴进行凝胶化。
步骤S103、参考图4中(c)，对凝胶化后的墨滴进行干燥形成有机薄膜图案100。
具体的，由于凝胶化后的墨滴粘度增加，墨滴的溶液扰流降低，抑制了墨滴在干燥过程中因流动而产生咖啡环效应和攀爬现象，从而保证了形成的有机薄膜图案的均匀性。
实际中，为了有效的保证有机薄膜图案100的成膜均匀性，优选的，采用真空冷冻干燥的方式，对凝胶化后的墨滴进行干燥形成有机薄膜图案。
具体的，可以将具有凝胶化后的墨滴的基板放置于真空冷冻干燥设备(VacuumCooling Dry)中，进行降温，并缓缓抽真空让整个墨滴体系的溶剂降低，直至完成干燥。
综上所述，本发明中通过在薄膜界定层中的凹陷部内形成包含有机功能材料的凝胶溶液形式的墨滴，通过对凝胶溶液形式的墨滴进行凝胶化(也即进行胶凝处理)，使得墨滴中的有机功能材料分子形成空间网状结构，墨滴的粘度增加，墨滴的溶液扰流降低，从而减缓了墨滴边缘扩散和向凹陷部的侧壁攀爬，进而降低了咖啡环效应和攀爬现象，提高了成膜的均匀性。
在此基础上，为了保证形成的有机薄膜图案100的均匀性，实际中，优选的，可以设置前述位于基板01上的薄膜界定层02中的凹陷部20的侧壁至少在靠近基板01的部分具有亲液性，从而使得凹陷部20的侧壁对其内部的墨滴10具有较强的亲和能力，以保证后续经干燥形成的有机薄膜图案100具有较好的均匀性。
此处需要说明的是，上述凹陷部20的侧壁至少在靠近基板01的部分具有亲液性是指，可以是整个凹陷部20的侧壁均具有亲液性，例如薄膜界定层02可以采用亲液性材料制成；还可以是凹陷部20的侧壁中仅在至少在靠近基板01的部分具有亲液性，而远离基板01的部分为疏液性，例如薄膜界定层02可以是分别采用亲液性材料和疏液性材料依次形成的双层结构。
另外，以下以采用喷墨打印的方式形成OLED的显示面板的有机发光二极管中的有机发光功能层为例，对有机发光功能层在干燥过程中出现的攀爬现象和咖啡环效应的机理做进一步说明。
对于攀爬现象而言：
像素定义层PDL采用顶部表面能较小而底部表面能较大的双功能材料，像素定义层PDL的顶部表面能小使得表层具备疏液性从而保证(用于形成有机发光功能层的)墨滴不会溢流，像素定义层PDL的底部表面能大使得底层具备一定的亲液性，从而保证墨滴在开口区内铺展完全以避免墨滴在靠口区内的像素电极上铺展不完全而产生的针孔漏电现象。
然而，由于像素定义层PDL只有顶部表面很薄一层具备疏液性，而从顶部往下的大部分厚度均具备亲液性，两侧的像素定义层PDL对墨滴具有很强的亲和力，这样由于墨滴在干燥过程中会沿着像素定义层PDL亲液层攀爬至疏液层高度形成边缘厚，中间厚的不均匀薄膜，这种不均匀的薄膜容易导致器件像素内发光不均匀，进而影响器件的寿命表现。
对于咖啡环效应而言：
墨滴在干燥的过程中边缘被固定在了基底(也即像素定义层的开口区内的像素电极)上，固定在基底上的墨滴的不规则性导致了墨滴边缘的蒸发速率相对于墨滴中心的蒸发速率较快，墨滴边缘处的水流在相同的时间内损失的较多，为了保持墨滴的边缘仍然固定在基底上，墨滴中形成了从中心流向边缘的补充液流，并在补充液流的带动下，墨滴中的溶质物质被迁移到了墨滴的边缘，在边缘形成了堆积，咖啡环结构便因此形成了，造成膜厚中间薄、周围厚的现象。
另外，以下对上述“采用喷墨打印的方式，在位于基板01上的薄膜界定层02中的凹陷部20内形成墨滴10”的具体方式，做进一步的解释说明。
具体的，可以是采用喷墨打印工艺将包含有机功能材料和凝胶体系溶剂的混合溶液的墨滴10打印至薄膜界定层02的凹陷部20中；也即通过一次喷墨打印工艺将包含有机功能材料和凝胶体系溶剂的混合溶液形成的墨滴10打印至薄膜界定层02的凹陷部20中。
还可以是采用喷墨打印工艺将包含有机功能材料的第一墨滴101打印至薄膜界定层02的凹陷部20中；采用喷墨打印工艺将呈凝胶体系溶剂的第二墨滴102打印至薄膜界定层02的凹陷部20中；第一墨滴101和第二墨滴102互溶。
此处需要说明的是，上述通过两次喷墨打印工艺形成墨滴10的情况下，如图4中(a)所示，可以先形成上述第一墨滴101，再形成第二墨滴102，第一墨滴101和第二墨滴102互溶形成墨滴10(图4中(b))；也可以是先形成第二墨滴102，再形成第一墨滴101，第一墨滴101和第二墨滴102互溶形成墨滴10(图4中(b))；本发明对此不作具体限定，实际中可以根据需要选择设置，当然，一般优选的，先形成上述第一墨滴101，再形成第二墨滴102。
另外，为了保证后续形成的有机薄膜图案100的具有较好的均一性以及稳定的功能，本发明优选的，第二墨滴102的体积为第一墨滴101的体积的10％～40％。
具体的，如果第二墨滴102的体积大于或等于第一墨滴101的体积的10％，使得最终混合形成的墨滴10中具有足够含量的凝胶体系溶剂(也即具有足够含量的胶体粒子)，从而保证后续有效的凝胶化，进而明显的改善干燥后形成的薄膜产生的攀爬现象以及咖啡环效应；如果第二墨滴102的体积小于或等于第一墨滴101的体积的40％，使得最终混合形成的墨滴10中具有足够含量的有机功能材料，使得后续干燥后形成薄膜中具有足够含量的有机功能材料，从而保证薄膜具有稳定的功能；因此，实际中优选的，第二墨滴102的体积为第一墨滴101的体积的10％～40％。
本发明实施例还提供一种有机薄膜图案，采用前述的有机薄膜图案的制作方法形成，具有与前述实施例提供的有机薄膜图案相同的结构和有益效果。由于前述实施例已经对有机薄膜图案的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种阵列基板，包括前述的有机薄膜图案；当然该有机薄膜图案采用前述的有机薄膜图案的制作方法形成，具有与前述实施例提供的有机薄膜图案相同的结构和有益效果。由于前述实施例已经对有机薄膜图案的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。
本领域的技术人员应当理解到，上述阵列基板包括一般多个有机发光二极管；上述有机薄膜图案为该阵列基板中的有机发光二极管中的有机发光功能层。
当然，前述的基板01为设置有电子器件(例如薄膜晶体管、电容等)的基板，前述薄膜界定层02即为阵列基板上的像素定义层PDL，薄膜界定层02中的凹陷部20为像素定义层PDL上针对单个亚像素的开口。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括前述的阵列基板，也即包括前述的有机薄膜图案；该有机薄膜图案采用前述的有机薄膜图案的制作方法形成，具有与前述实施例提供的有机薄膜图案相同的结构和有益效果。由于前述实施例已经对有机薄膜图案的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种有机薄膜图案的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
采用溶液法在位于基板上的薄膜界定层中的凹陷部内形成墨滴，所述墨滴为包含有机功能材料的凝胶溶液，所述凹陷部的侧壁至少在靠近所述基板的部分具有亲液性；
对所述墨滴进行凝胶化；
对凝胶化后的墨滴进行干燥形成有机薄膜图案；
其中，所述采用溶液法在位于基板上的薄膜界定层中的凹陷部内形成墨滴包括：
采用喷墨打印工艺将包含有机功能材料的第一墨滴打印至所述薄膜界定层的凹陷部中；
采用喷墨打印工艺将呈凝胶体系溶剂的第二墨滴打印至所述薄膜界定层的凹陷部中；
所述第一墨滴和所述第二墨滴互溶，所述第二墨滴的体积为所述第一墨滴的体积的10％～40％。
2.根据权利要求1所述的有机薄膜图案的制作方法，其特征在于，所述对所述墨滴进行凝胶化包括：
采用降低温度的方式，对所述墨滴进行凝胶化。
3.根据权利要求2所述的有机薄膜图案的制作方法，其特征在于，
所述采用降低温度的方式，对所述墨滴进行凝胶化包括：
采用降低操作基台的温度的方式，对所述墨滴进行凝胶化。
4.根据权利要求1所述的有机薄膜图案的制作方法，其特征在于，所述对凝胶化后的墨滴进行干燥形成有机薄膜图案包括：
采用真空冷冻干燥的方式，对凝胶化后的墨滴进行干燥形成有机薄膜图案。
5.一种有机薄膜图案，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述有机薄膜图案的制作方法形成。
6.一种阵列基板，其特征在于，包括权利要求5所述的有机薄膜图案；
所述阵列基板包括多个有机发光二极管；
所述有机薄膜图案为所述有机发光二极管中的有机发光功能层。
7.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求6所述的阵列基板。
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