CN110611057B - 一种卷对卷转印oled柔性显示发光层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，所述方法是通过非接触的喷墨打印将预制的红、绿、蓝发光墨水打印在PET基膜表面，然后逐级升温干燥并涂敷压敏胶，得到转印膜，接着将转印膜的发光层面贴合在OLED基板的空穴传输层表面，送入卷对卷装置，经压合辊压合、卷取辊卷取而实现OLED柔性显示发光层的转印。本发明提供的OLED柔性显示发光层的转印方法，通过打印后逐级升温干燥，逐步挥发分散剂，提高了打印膜的均匀性，同时通过预先打印发光层转移膜，然后卷对卷转印，提高了打印精度，同时通过辅助压敏胶辅助，在压力下产生粘合性保证发光层与空穴传输层的良好结合。
Description
技术领域
本发明涉及柔性显示材料的技术领域，特别是涉及一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法。
背景技术
OLED，又称为有机电激光显示、有机发光半导体。OLED属于一种电流型的有机发光器件，是通过载流子的注入和复合而致发光的现象，发光强度与注入的电流成正比。OLED在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注入，迁移到发光层。当二者在发光层相遇时，产生能量激子，从而激发发光分子最终产生可见光。
OLED是一种利用多层有机薄膜结构产生电致发光的器件，它很容易制作，而且只需要低的驱动电压，这些主要的特征使得OLED在满足平面显示器的应用上显得非常突出。OLED显示屏比LCD更轻薄、亮度高、功耗低、响应快、清晰度高、柔性好、发光效率高，能满足消费者对显示技术的新需求。OLED的特性是自己发光，不像TFT、LCD需要背光，因此可视度和亮度均高，其次是电压需求低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低等，被视为 21世纪最具前途的产品之一。
随着显示技术的不断发展，柔性OLED显示以其质轻、可轻薄化、耐用和可收卷等优点，成为最具发展潜力的下一代显示技术。柔性显示技术的发展，对现有成型技术提出了新的要求。原有的在玻璃衬底层层沉积的技术以无法适应柔性显示的发展。其中，喷墨打印是近些年制备柔性OLED显示的新技术。然而，我们在研究将OLED材料制备成墨水时，存在较多的问题，如OLED不同功能印刷层的材质不同，存在界面打印结合牢固度较差的问题，而且由于不同功能层墨水溶剂性能不同，打印后层间存在界面互溶的现象，破坏了原有打印分布。特别是发光层打印后，容易与临近的界面互溶，使得高精度喷墨打印的RGB（红绿蓝）发光层难以高精度的分布，影响喷墨打印的精度。因此，研究新型OLED柔性显示制备方法，成为热点课题。
中国发明专利申请号201720388248.9公开了一种OLED柔性显示屏模组，包括，金属阴极层，设于金属阴极层上表面的电子传输层，设于电子传输层上的有机发光层，设于有机发光层上的空穴传输层，设于空穴传输层上表面的ITO阳极层；还包括两块PET柔性基板，其中一块PET柔性基板设于金属阴极层下表面上，另一块PET柔性基板设于ITO阳极层上表面上。中国发明专利申请号201510478923.2公开了一种柔性显示屏的制作方法、柔性玻璃基板及柔性显示屏；柔性显示屏的制作方法包括以下步骤：在柔性玻璃基板的一侧形成TFT层；在柔性玻璃基板的另一侧形成高分子增强层；将高分子增强层进行固化。在所述TFT层上形成显示层；在柔性玻璃基板的、TFT层所在的一侧形成封装层；该柔性玻璃基板的一侧设有高分子增强层；该柔性显示屏包括柔性玻璃基板、TFT层、高分子增强层、显示层和封装层。
为了提高OLED柔性显示发光层的打印精度，并且保证发光层薄膜的均匀性，有必要提出一种新型OLED柔性显示发光层的转印方法，进而提升OLED柔性显示的质量，促进OLED柔性显示的发展和应用。
发明内容
针对目前OLED柔性显示在喷墨打印发光层时容易与相邻的空穴传输层互溶，从而影响RGB（红绿蓝）发光层打印精度，而且发光层打印后，墨水中的溶剂需要快速挥发干燥才能连续制备，墨水滴中部向边部补偿挥发掉的溶剂，容易造成干燥后的薄膜边缘厚中间薄，影响发光层的均匀性的缺陷，本发明提出一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，以提高OLED柔性显示发光层的打印精度，并且改善发光层的均匀性。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，具体方法如下：
（1）将OLED红光有机小分子与聚四氟乙烯乳液、乙醇混合分散，配成红色发光墨水；将OLED绿光有机小分子与聚四氟乙烯乳液、乙醇混合分散，配成绿色发光墨水；将OLED蓝光有机小分子与聚四氟乙烯乳液、乙醇混合分散，配成蓝色发光墨水；
（2）以PET为基膜，经过非接触的喷墨打印，将预制的发光墨水按高像素打印在PET基膜表面，然后经逐级升温干燥，进一步涂敷压敏胶，得到转印膜；
（3）将已印刷空穴传输层的OLED基板送入卷对卷装置，将转印膜的发光层面贴合在空穴传输层表面，经压合辊压合，在压敏胶粘合作用下，使发光层与基膜脱落，转印至空穴传输层的表面，经卷取辊卷取，从而实现发光层的转印。工艺示意图如附图1所示。
优选的，步骤（1）中所述OLED红光有机小分子为3,7-萘并硫氧芴发光材料；所述聚四氟乙烯乳液的固含量为30%；所述OLED红光有机小分子、聚四氟乙烯乳液、乙醇的质量比例为5-8：30-40：100。
优选的，步骤（1）中所述OLED绿光有机小分子为二芳杂环并茚芴发光材料；所述OLED绿光有机小分子、聚四氟乙烯乳液、乙醇的质量比例为4-6：30-40：100。
优选的，步骤（1）中所述OLED蓝光有机小分子为萘并-2,7-S,S-二氧二苯并噻吩；所述OLED蓝光有机小分子、聚四氟乙烯乳液、乙醇的质量比例为7-10：30-40：100。
优选的，步骤（2）中所述喷墨打印的分辨率为5760×1440dpi。
优选的，步骤（2）中所述逐级升温干燥分为五级，温度依次设置为40℃、50℃、60℃、80℃、100℃，每级的干燥时间依次为10s、8s、6s、4s、2s。
优选的，步骤（2）中所述压敏胶由丙烯酸酯与空穴传输材料分散得到，丙烯酸酯与空穴传输材料的质量比例为100:40-60。
优选的，所述空穴传输材料为N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-甲基苯基)联苯-4,4'-二胺中的一种或两种以上的组合。
优选的，步骤（3）中所述压合辊的直径为40-60mm，压合压力为50-80kN/cm，时间为5-8s。
公知的，OLED柔性显示为电子显示领域提供了广阔的发展空间，采用喷墨打印实现了OLED的大面积、稳定、连续多层印刷制备，对大范围推进OLED的应用提供了一个可靠的技术途径。目前在研究多层打印制备OLED时，由于层间材质和打印墨水不同，既要求层间紧密的打印结合，又需要打印后互不影响层间的打印结构，然而，我们在打印时，喷墨打印发光层容易与空穴传输层互溶，从而影响RGB（红绿蓝）发光层打印精度，而且发光层打印后，墨水中的溶剂需要快速挥发干燥才能连续制备，墨水滴中部向边部补偿挥发掉的溶剂，容易造成干燥后的薄膜边缘厚中间薄，影响发光层的均匀性。
针对上述问题，本发明创造性地将红光有机小分子、绿光有机小分子和蓝光有机小分子分别与聚四氟乙烯乳液、乙醇分散配制成墨水，乙醇作为应用极为广泛的有机溶剂，沸点为78℃，聚四氟乙烯乳液作为聚四氟乙烯的水分散液，有突出的耐热、耐寒及耐摩性，还有优异的电绝缘性，且不受温度与频率的影响，此外，还有不粘着、不吸水、不燃烧等特点，可用于织物及多孔金属的浸渍、成型薄膜、金属涂层及其它基材的涂层等，可在配制成墨水后用于OLED转印膜的制备。本发明通过在墨水中配制了聚四氟乙烯乳液、乙醇，逐级升温干燥，设置干燥温度由40℃-50℃-60℃-80℃-100℃逐步上升，乙醇与水逐步挥发，有效克服打印膜干燥时中间薄边缘厚的不均匀的问题。
进一步的，本发明预先经过非接触的喷墨打印制备转印膜，然后将转印膜的发光层面贴合在OLED基板的空穴传输层表面进行卷对卷转印，不仅克服了直接在空穴传输层打印互溶造成打印精度降低的问题，而且卷对卷工艺的生产率和自动化程度高，便于推广应用。
更进一步的，利用丙烯酸酯与空穴传输材料分散得到的压敏胶，是一类无需借助于溶剂、热量或其他手段，只需施以轻度指压，便可与被粘物紧密粘接的胶黏剂，这种胶黏剂对压力敏感的粘接性能是其最基本的特性，也是不同于其他胶黏剂的显著标志。压敏胶在较小的作用力下，就能在两物体表面之间形成比较牢固的粘接力，主要是范德华力，因此，粘接面形成后，粘接表面的结构没有被破坏。由于压敏胶使用方便，性能优异，本发明在转印膜制备中表面涂覆压敏胶，然后在转印膜与OLED基板卷对卷转印中通过压敏胶的辅助，在压力下产生粘合性，使得转印膜发光层与OLED基板空穴传输层能够良好结合。
现有的OLED柔性显示在喷墨打印发光层的打印精度低，并且发光层的均匀性差。鉴于此，本发明提出一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，将红、绿、蓝发光材料配制为墨水备用；以PET为基膜，经过非接触的喷墨打印，将预制的墨水按高像素打印在PET膜表面，然后经逐级升温干燥，进一步涂敷压敏胶，得到转印膜；将已印刷空穴传输层的OLED基板送入卷对卷装置，将转印膜的发光层面贴合在空穴传输层，然后经压合辊压合，在压敏胶粘合作用下，使发光层与基膜脱落，转印至空穴传输层的表面，经卷取辊卷取，从而实现发光层的转印。本发明提供的OLED柔性显示发光层的转印方法，通过在墨水中配制了聚四氟乙烯乳液、乙醇，在干燥时会逐步挥发分散剂，并打印后逐级升温干燥，提高了打印膜的均匀性，同时通过预先打印发光层转移膜，然后卷对卷转印，提高了打印精度，同时通过辅助压敏胶辅助，在压力下产生粘合性使得发光层与空穴传输层的良好结合。
本发明提出一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明通过在墨水中配制了聚四氟乙烯乳液、乙醇，在干燥时会逐步挥发分散剂，并且打印后采用逐级升温干燥，克服了打印膜移动形成中间薄边缘厚的不均匀问题。
2、本发明通过预先打印发光层转移膜，然后卷对卷转印，克服了直接在空穴传输层打印因互溶造成的打印精度降低的问题。
3、本发明通过压敏胶辅助，在压力下产生粘合性实现发光层与空穴传输层的良好结合。
附图说明
图1：实施例1卷对卷转印发光层的工艺示意图。
其中，1-已印刷空穴传输层的OLED基板；2-转印膜；3-压合辊；4-卷取辊。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）6重量份3,7-萘并硫氧芴发光材料与38重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成红色发光墨水；将5重量份二芳杂环并茚芴发光材料与38重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成绿色发光墨水；将8重量份萘并-2,7-S,S-二氧二苯并噻吩与38重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成蓝色发光墨水；
（2）以PET为基膜，经过非接触的喷墨打印，设置分辨率为5760×1440dpi，将预制的发光墨水按高像素打印在PET基膜表面，然后经五级升温干燥，每级温度依次为40℃、50℃、60℃、80℃、100℃，每级干燥时间依次为10s、8s、6s、4s、2s，进一步涂敷100重量份丙烯酸酯与45重量份N,N'-二苯基-N,N'-双(4-甲基苯基)联苯-4,4'-二胺分散得到的压敏胶，得到转印膜；
（3）如附图1，将已印刷空穴传输层N,N'-二苯基-N,N'-双(4-甲基苯基)联苯-4,4'-二胺的OLED基板（1）送入卷对卷装置，将转印膜（2）的发光层面贴合在空穴传输层表面，经直径为55mm的压合辊（3）在65kN/cm的压力下压合6s，在压敏胶粘合作用下，使发光层与基膜脱落，转印至空穴传输层的表面，经卷取辊（4）卷取，从而实现发光层的转印。
实施例2
（1）7重量份3,7-萘并硫氧芴发光材料与32重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成红色发光墨水；将5重量份二芳杂环并茚芴发光材料与32重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成绿色发光墨水；将9重量份萘并-2,7-S,S-二氧二苯并噻吩与32重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成蓝色发光墨水；
（2）以PET为基膜，经过非接触的喷墨打印，设置分辨率为5760×1440dpi，将预制的发光墨水按高像素打印在PET基膜表面，然后经五级升温干燥，每级温度依次为40℃、50℃、60℃、80℃、100℃，每级干燥时间依次为10s、8s、6s、4s、2s，进一步涂敷100重量份丙烯酸酯与55重量份4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]分散得到的压敏胶，得到转印膜；
（3）将已印刷4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]的OLED基板送入卷对卷装置，将转印膜的发光层面贴合在空穴传输层表面，经直径为45mm的压合辊在70kN/cm的压力下压合7s，在压敏胶粘合作用下，使发光层与基膜脱落，转印至空穴传输层的表面，经卷取辊卷取，从而实现发光层的转印。
实施例3
（1）6重量份3,7-萘并硫氧芴发光材料与35重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成红色发光墨水；将5重量份二芳杂环并茚芴发光材料与35重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成绿色发光墨水；将8重量份萘并-2,7-S,S-二氧二苯并噻吩与35重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成蓝色发光墨水；
（2）以PET为基膜，经过非接触的喷墨打印，设置分辨率为5760×1440dpi，将预制的发光墨水按高像素打印在PET基膜表面，然后经五级升温干燥，每级温度依次为40℃、50℃、60℃、80℃、100℃，每级干燥时间依次为10s、8s、6s、4s、2s，进一步涂敷100重量份丙烯酸酯与50重量份4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]分散得到的压敏胶，得到转印膜；
（3）将已印刷空穴传输层的OLED基板送入卷对卷装置，将转印膜的发光层面贴合在空穴传输层表面，经直径为50mm的压合辊在60kN/cm的压力下压合6s，在压敏胶粘合作用下，使发光层与基膜脱落，转印至空穴传输层的表面，经卷取辊卷取，从而实现发光层的转印。
实施例4
（1）8重量份3,7-萘并硫氧芴发光材料与40重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成红色发光墨水；将4重量份二芳杂环并茚芴发光材料与40重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成绿色发光墨水；将7重量份萘并-2,7-S,S-二氧二苯并噻吩与40重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成蓝色发光墨水；
（2）以PET为基膜，经过非接触的喷墨打印，设置分辨率为5760×1440dpi，将预制的发光墨水按高像素打印在PET基膜表面，然后经五级升温干燥，每级温度依次为40℃、50℃、60℃、80℃、100℃，每级干燥时间依次为10s、8s、6s、4s、2s，进一步涂敷100重量份丙烯酸酯与40重量份N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺分散得到的压敏胶，得到转印膜；
（3）将已印刷N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺的OLED基板送入卷对卷装置，将转印膜的发光层面贴合在空穴传输层表面，经直径为40mm的压合辊在80kN/cm的压力下压合5s，在压敏胶粘合作用下，使发光层与基膜脱落，转印至空穴传输层的表面，经卷取辊卷取，从而实现发光层的转印。
实施例5
（1）5重量份3,7-萘并硫氧芴发光材料与30重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成红色发光墨水；将6重量份二芳杂环并茚芴发光材料与30重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成绿色发光墨水；将10重量份萘并-2,7-S,S-二氧二苯并噻吩与30重量份固含量为30%的聚四氟乙烯乳液、100重量份乙醇混合分散，配成蓝色发光墨水；
（2）以PET为基膜，经过非接触的喷墨打印，设置分辨率为5760×1440dpi，将预制的发光墨水按高像素打印在PET基膜表面，然后经五级升温干燥，每级温度依次为40℃、50℃、60℃、80℃、100℃，每级干燥时间依次为10s、8s、6s、4s、2s，进一步涂敷100重量份丙烯酸酯与60重量份N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺分散得到的压敏胶，得到转印膜；
（3）将已印刷N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺的OLED基板送入卷对卷装置，将转印膜的发光层面贴合在空穴传输层表面，经直径为60mm的压合辊在50kN/cm的压力下压合8s，在压敏胶粘合作用下，使发光层与基膜脱落，转印至空穴传输层的表面，经卷取辊卷取，从而实现发光层的转印。
对比例1
对比例1与实施例1相比，未采用逐级升温干燥工艺，而是直接在100℃下干燥30s，其他与实施例1完全一致。
测试方法：
打印精度：将本发明制得的OLED柔性显示进行打印精度测试，主要应用光学显微放大和彩色CCD成像系统测试像素分辨率，用以表征打印精度。
厚度均匀性：采用X射线光电子能谱仪（XPS）结合惰性离子溅射深度剖析测量本发明制得的转印膜的厚度，得到薄膜厚度分布曲线，进而得到薄膜厚度偏差值，用以表征薄膜厚度均匀性。
测试结果如表1所示；
表1：
Claims (7)
1.一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，其特征在于，具体方法如下：
（1）将OLED红光有机小分子与聚四氟乙烯乳液、乙醇混合分散，配成红色发光墨水；将OLED绿光有机小分子与聚四氟乙烯乳液、乙醇混合分散，配成绿色发光墨水；将OLED蓝光有机小分子与聚四氟乙烯乳液、乙醇混合分散，配成蓝色发光墨水；
（2）以PET为基膜，经过非接触的喷墨打印，将预制的发光墨水打印在PET基膜表面，然后经逐级升温干燥，进一步涂敷压敏胶，得到转印膜，所述逐级升温干燥分为五级，温度依次设置为40℃、50℃、60℃、80℃、100℃，每级的干燥时间依次为10s、8s、6s、4s、2s，所述压敏胶由丙烯酸酯与空穴传输材料分散得到，丙烯酸酯与空穴传输材料的质量比例为100：40-60；
（3）将已印刷空穴传输层的OLED基板送入卷对卷装置，将转印膜的发光层面贴合在空穴传输层表面，经压合辊压合，在压敏胶粘合作用下，使发光层与基膜脱落，转印至空穴传输层的表面，经卷取辊卷取，从而实现发光层的转印。
2.根据权利要求1所述的一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，其特征在于，步骤（1）中所述OLED红光有机小分子为3,7-萘并硫氧芴发光材料；所述聚四氟乙烯乳液的固含量为30%；所述OLED红光有机小分子、聚四氟乙烯乳液、乙醇的质量比例为5-8：30-40：100。
3.根据权利要求1所述的一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，其特征在于，步骤（1）中所述OLED绿光有机小分子为二芳杂环并茚芴发光材料；所述OLED绿光有机小分子、聚四氟乙烯乳液、乙醇的质量比例为4-6：30-40：100。
4.根据权利要求1所述的一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，其特征在于，步骤（1）中所述OLED蓝光有机小分子为萘并-2,7-S,S-二氧二苯并噻吩；所述OLED蓝光有机小分子、聚四氟乙烯乳液、乙醇的质量比例为7-10：30-40：100。
5.根据权利要求1所述的一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，其特征在于，步骤（2）中所述喷墨打印的分辨率为5760×1440dpi。
6.根据权利要求1所述的一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，其特征在于，所述空穴传输材料为N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-甲基苯基)联苯-4,4'-二胺中的一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的一种卷对卷转印OLED柔性显示发光层的方法，其特征在于，步骤（3）中所述压合辊的直径为40-60mm，压合压力为50-80kN/cm，时间为5-8s。
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