CN111883688B - 减压干燥装置及减压干燥方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减压干燥装置及减压干燥方法。该减压干燥装置包括密封腔体、抽气机构、盖板以及驱动机构，抽气机构设置在密封腔体的外部且与密封腔体连通，盖板设置在密封腔体的内部，盖板具有多个挥发通孔，多个挥发通孔用于与多个像素坑一一对应，驱动机构设置在密封腔体且内连接于所述盖板以用于驱动所述盖板运动。该减压干燥装置能够使像素坑内的发光材料薄膜的厚度更加均匀、表面更加平坦、改善最终成膜的形貌和提高膜厚均匀性。本发明的减压干燥装置通过改变像素坑内墨水在边缘和中间区域的挥发速率，在墨水内形成一种新的液体流动，来抵消部分毛细管流动，从而抑制咖啡环效应，改善成膜形貌和提高膜厚均匀性。

Description

减压干燥装置及减压干燥方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种减压干燥装置及减压干燥方法。
背景技术
发光器件如OLED、QLED等，因其色域广、对比度高、响应迅速、视角大、功耗低等优点，近年来作为下一代显示技术而倍受关注。发光二极管的结构包括：阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极。其中的空穴注入层、空穴传输层、发光层除了可以使用传统的蒸镀方法来制备外，还可以使用喷墨打印的方法来制备，即将发光材料溶解到有机溶剂中制成墨水，再用喷墨打印的方式准确沉积到每一个像素坑中(如图1所示，基板101上由像素界定层102(也即堤坝)分隔形成多个的像素坑，然后墨水103被准确沉积到像素坑中)。沉积后，经过减压干燥，使溶剂完全挥发，只留下发光材料，然后再对发光材料进行烘烤，便完成一层功能层的制备。
其中的减压干燥过程，通过降低环境的压力来降低有机溶剂的沸点，使得其挥发速率提高，达到去除溶剂的目的。减压干燥的过程对最终发光材料成膜的形貌有着显著的影响，而成膜的形貌将决定发光器件的效率和寿命以及像素内部的发光面积(电流倾向于从厚度较薄的地方经过，若像素坑内薄膜厚度差异较大，将只有薄的地方发光)。一般情况下，希望发光材料在像素坑内形成平坦、厚度均匀的薄膜。但是，当墨水在像素坑内开始挥发时，三相接触线附近优先沉积下来的发光材料使三相接触线发生钉扎效应(即干燥过程中三相接触线位置被固定，不向内收缩，使得墨滴的底面积维持不变)，如图1所示。此时，墨滴边缘挥发的溶剂需要由中间部分进行补充，因此在墨滴内部形成了由中心向边缘的毛细管流动，不断将发光材料溶质搬送并沉积到了三相接触线附近，最终形成了中间薄两边厚的发光材料薄膜。这种现象也被称为咖啡环效应，如图2所示，像素坑内部的发光材料薄膜104形貌整体偏凹。
由于像素内部膜厚中间薄两边厚，因此通电时，电流更倾向于从中间较薄的区域通过，导致像素只有中间部分发光。由于像素内的发光面积减小，使得整个显示面板的开口率显著下降，显示面板的整体亮度偏低。
发明内容
基于此，有必要提供一种使发光器件像素坑内的发光材料薄膜的厚度更加均匀、表面更加平坦、有利于改善最终成膜的形貌和提高膜厚均匀性的减压干燥装置及减压干燥方法。
一种减压干燥装置，包括密封腔体、抽气机构、盖板以及驱动机构，所述抽气机构设置在所述密封腔体的外部且与所述密封腔体连通，所述盖板设置在所述密封腔体的内部，所述盖板具有多个挥发通孔，多个所述挥发通孔用于与多个像素坑一一对应，所述驱动机构设置在所述密封腔体且内连接于所述盖板以用于驱动所述盖板运动。
在其中一个实施例中，所述减压干燥装置还包括阀门，所述密封腔体具有抽气口，所述抽气口处设有所述阀门，所述抽气机构通过所述阀门连通于所述密封腔体。
在其中一个实施例中，所述抽气口的数量为多个，多个所述抽气口处均设有所述阀门，各个所述阀门均连接于所述抽气机构。
在其中一个实施例中，所述减压干燥装置还包括设置在所述密封腔体的内部的支承板，所述支承板用于供基板放置。
在其中一个实施例中，所述减压干燥装置还包括设置在所述密封腔体的内部的加热装置。
在其中一个实施例中，所述密封腔体的顶部设有开口以及用于打开或者关闭所述开口的腔盖。
在其中一个实施例中，所述减压干燥装置还包括夹料机构，所述夹料机构用于夹取所述密封腔体内的物件。
在其中一个实施例中，所述挥发通孔覆盖相应地像素坑3％-30％的区域。
一种减压干燥方法，包括如下步骤：
S1、将沉积有墨水的基板放置在密封腔体内；
S2、将所述密封腔体内的压力降低；
S3、待墨水的上表面下降至低于像素坑顶部时，控制盖板下降到所述基板上，并与像素界定层的上表面接触；
S4、待墨水中的溶剂完全挥发并形成发光材料薄膜；
S5、控制所述盖板向上运动，取出所述基板。
在其中一个实施例中，各个所述挥发通孔覆盖相应地所述像素坑3％-30％的区域。
在其中一个实施例中，所述挥发通孔的形状与所述像素坑的形状一致。
在其中一个实施例中，所述步骤S1之后还包括如下步骤：对所述基板上的墨。
上述减压干燥装置能够使像素坑内的发光材料薄膜的厚度更加均匀、表面更加平坦、改善最终成膜的形貌和提高膜厚均匀性。本发明的减压干燥装置通过改变像素坑内墨水在边缘和中间区域的挥发速率，在墨水内形成一种新的液体流动，来抵消部分毛细管流动，从而抑制咖啡环效应，改善成膜形貌和提高膜厚均匀性，由于膜厚均匀性得到提高，像素内部的发光面积能够有效增大，使得显示面板的开口率增加，让显示面板的发光亮度得到显著提高。
上述减压干燥装置通过设置在密封腔体的内部的加热装置对像素坑内的墨水进行加热，像素坑内的墨水受热后密度降低，便向上运动，周围未受热区域的墨水从下方进行补充，形成了密度差流动，由于密度差流动的方向与毛细管流动的方向相反，能抵消部分毛细管流动，从而抑制咖啡环效应，使最终成膜的膜厚更加均匀，形貌更加平坦，由于膜厚均匀性得到提高，像素内部的发光面积能够有效增大，使得显示面板的开口率增加，让显示面板的发光亮度得到显著提高。
附图说明
图1为背景技术中所示的基板上沉积墨水时示意图；
图2为图1中所示的像素坑内的发光材料薄膜成型示意图；
图3为实施例1中所述的减压干燥装置示意图；
图4为图3所示的减压干燥装置的盖板覆盖在像素界定层时的示意图；
图5为盖板覆盖在像素界定层时俯视示意图；
图6为图4所示的减压干燥装置工作时墨水挥发时状态示意图；
图7为图4所示的减压干燥装置墨水挥发后示意图；
图8为实施例2中所述的减压干燥装置示意图；
图9为图8所示的减压干燥装置的盖板覆盖在像素界定层时的示意图；
图10为盖板覆盖在像素界定层时俯视示意图；
图11为图8所示的减压干燥装置墨水挥发后示意图。
附图标记说明
101：基板；102：像素界定层；103：墨水，104：发光材料薄膜；105：钉扎；1：基板；2：像素界定层；3：墨水，4：发光材料薄膜；5：支承板；6：盖板；61：挥发通孔；7：密封腔体；71：抽气口；8：阀门；9：抽气机构；10：溶剂蒸汽；11：加热装置。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接固定在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参见图3所示，本实施例提供了一种减压干燥装置，该减压干燥装置包括密封腔体7、抽气机构9、盖板6以及驱动机构。
抽气机构9设置在密封腔体7的外部且与密封腔体7连通，盖板6设置在密封腔体7的内部，盖板6具有多个挥发通孔61，多个挥发通孔61用于与基板1的多个像素坑一一对应。盖板6的挥发通孔61没有限定形状，但在最优情况下，如图5所示，各个挥发通孔61应与相应地像素坑的形状接近，并覆盖对应地像素坑20-30％的区域。
驱动机构设置在密封腔体7且内连接于盖板6以用于驱动盖板6运动。
在一具体示例中,减压干燥装置还包括阀门8。密封腔体7具有抽气口71，抽气口71处设有阀门8，抽气机构9通过阀门8连通于密封腔体7。
在一具体示例中,抽气口71的数量为多个。多个抽气口71处均设有阀门8，各个阀门8均连接于抽气机构9。参见图3所示，图3中示出了两个抽气口71以及两个阀门8。
在一具体示例中,减压干燥装置还包括设置在密封腔体7的内部的支承板5。支承板5用于供基板1放置。
进一步地，密封腔体7的顶部设有开口以及用于打开或者关闭开口的腔盖。腔盖在附图3-11中均未示出，腔盖与密封腔体7之间的连接可以是可转动连接如铰接，或者腔盖与密封腔体7之间为可拆卸式连接。
优选地，减压干燥装置还包括夹料机构。夹料机构用于夹取密封腔体7内的物件。夹料机构可以是多方位运动的机械手。
本实施例的减压干燥装置能够使像素坑内的发光材料薄膜4(参见图11所示)的厚度更加均匀、表面更加平坦、改善最终成膜的形貌和提高膜厚均匀性。如图3所示，沉积有墨水3的基板1放置在本发明的减压干燥装置的密封腔体7内，并被置于支承板5上，抽气机构9工作使得密封腔体7内的压力降低，墨水3中的溶剂逐渐挥发。如图4所示，待墨水3的体积有所减小、墨水3的上表面下降至低于像素坑顶部，驱动盖板6下降到基板1上并与像素界定层2的上表面直接接触，并使盖板6上的孔对准像素坑的正中心。如图5所示，由于各个挥发通孔61与相应地像素坑的形状接近，并覆盖对应地像素坑20-30％的区域，减压干燥时，如图6所示，像素坑边缘未开孔区域会形成溶剂蒸汽10的累积，像素坑边缘未开孔区域会形成溶剂蒸汽10的累积，所以溶剂蒸汽10浓度较高，该区域墨水3中溶剂的挥发速率较慢；而像素坑中心区域正对盖板6上的挥发通孔61，因此溶剂蒸汽10可以直接从挥发通孔61中逸散，所以溶剂蒸汽10浓度较低，该区域墨水3中溶剂的挥发速率较快，如此达到改变像素坑内墨水3在边缘和中间区域的挥发速率。由于墨水3的中间部分挥发速率较快，边缘部分挥发速率较慢，内部液体由边缘向中间补充，形成了与毛细管流动方向相反的流动，该流动能够抵消部分毛细管流动，抑制咖啡环效应，避免出现传统技术中的钉扎105(参见图1所示)，使最终成膜的膜厚更加均匀，形貌更加平坦，如图7所示。由于膜厚均匀性得到提高，像素内部的发光面积能够有效增大，使得显示面板的开口率增加，显示面板的发光亮度得到显著提高。
实施例2
参见图8所示，本实施例提供了一种减压干燥装置，该减压干燥装置在实施例1公开的减压干燥装置的结构基础上增加加热装置11。加热装置11设置在密封腔体7的内部。其中，盖板6为加热掩膜板。盖板6的挥发通孔61没有限定形状，但在最优情况下，各个挥发通孔61应与对应的像素坑的形状接近，并覆盖相应地像素坑3-15％的区域，如图10所示。加热装置11可以采用红外加热装置11。
上述减压干燥装置通过设置在密封腔体7的内部的加热装置11对像素坑内的墨水3进行加热，像素坑内的墨水3受热后密度降低，便向上运动，周围未受热区域的墨水3从下方进行补充，形成了密度差流动，由于密度差流动的方向与毛细管流动的方向相反，能抵消部分毛细管流动，从而抑制咖啡环效应，使最终成膜的膜厚更加均匀，形貌更加平坦，由于膜厚均匀性得到提高，像素内部的发光面积能够有效增大，使得显示面板的开口率增加，让显示面板的发光亮度得到显著提高。
本实施例的减压干燥装置能够使像素坑内的发光材料薄膜4的厚度更加均匀、表面更加平坦、改善最终成膜的形貌和提高膜厚均匀性。本发明的减压干燥装置通过改变像素坑内墨水3在边缘和中间区域的挥发速率，在墨水3内形成一种新的液体流动，尤其是在实施例1的基础上，通过设置加热装置11对像素坑内的墨水3进行加热，像素坑内的墨水3受热后密度降低，便向上运动，周围未受热区域的墨水3从下方进行补充，形成了密度差流动来抵消部分毛细管流动，从而抑制咖啡环效应，改善成膜形貌和提高膜厚均匀性，由于膜厚均匀性得到提高，像素内部的发光面积能够有效增大，使得显示面板的开口率增加，让显示面板的发光亮度得到显著提高。
实施例3
本实施例提供了一种使用实施例1所述的减压干燥装置的减压干燥方法，包括如下步骤：
S1、将通过喷墨打印沉积有墨水3的基板1放置在密封腔体7内，并被置于支承板5上，如图3所示。
S2、控制抽气机构9工作，将密封腔体7内的压力降低至0.1-50torr。
S3、待墨水3的体积有所减小、墨水3的上表面下降至低于像素坑顶部时，控制驱动机构驱动盖板6下降到基板1上，并与像素界定层2的上表面直接接触，并使盖板6上的孔对准像素坑的正中心，如图4所示。本实施例中，挥发通孔61的形状与像素坑的形状一致。
S4、待墨水3中的溶剂完全挥发并形成发光材料薄膜4；进行减压干燥时，像素坑边缘未开孔区域会形成溶剂蒸汽10的累积，如图6所示，所以溶剂蒸汽10浓度较高，该区域墨水3中溶剂的挥发速率较慢；而像素坑中心区域正对盖板6上的挥发通孔61，因此溶剂蒸汽10可以直接从挥发通孔61中逸散，所以溶剂蒸汽10浓度较低，该区域墨水3中溶剂的挥发速率较快。由于墨水3的中间部分挥发速率较快，边缘部分挥发速率较慢，内部液体由边缘向中间补充，形成了与毛细管流动方向(如图9)相反的流动，如图6中箭头所标注，该流动能够抵消部分毛细管流动，抑制咖啡环效应，使最终成膜的膜厚更加均匀，形貌更加平坦，如图7所示。
S5、控制驱动机构驱动盖板6向上运动，控制夹料机构取出基板1。由于膜厚均匀性得到提高，像素内部的发光面积能够有效增大，使得显示面板的开口率增加，让显示面板的发光亮度得到显著提高。
实施例4
本实施例提供了一种使用实施例2所述的减压干燥装置的减压干燥方法，包括如下步骤：
S1、将通过喷墨打印沉积有墨水3的基板1放置在密封腔体7内，并被置于支承板5上，如图9所示。控制加热装置11工作以对基板1上的墨水3进行加热，加热温度为30℃-45℃。基板1上的墨水受热，墨水3中溶剂的开始挥发。
S2、控制抽气机构9工作，将密封腔体7内的压力降低至0.1-50torr，此时各个像素坑内的墨水3中的溶剂开始加速挥发。
S3、待墨水3的体积有所减小、墨水3的上表面下降至低于像素坑内顶部时，控制驱动机构驱动盖板6下降到基板1上，并与像素界定层2的上表面直接接触，并使盖板6上的孔对准像素坑的正中心，如图9、10所示，此时，形成的密度差流动对干燥过程中的咖啡环效应进行抑制。本实施例中，挥发通孔61的形状与像素坑的形状一致。像素坑内位于挥发通孔61区域的墨水3受热后密度降低，便向上运动，周围未受热区域的墨水3从下方进行补充，形成了图9中箭头所示的密度差流动，由于密度差流动的方向与毛细管流动的方向相反，能抵消部分毛细管流动，从而抑制咖啡环效应，使最终成膜的膜厚更加均匀，形貌更加平坦。
S4、待墨水3中的溶剂完全挥发并形成发光材料薄膜4；进行减压干燥时，像素坑边缘未开孔区域会形成溶剂蒸汽10的累积，如图6所示，所以溶剂蒸汽10浓度较高，该区域墨水3中溶剂的挥发速率较慢；而像素坑中心区域正对盖板6上的挥发通孔61，因此溶剂蒸汽10可以直接从挥发通孔61中逸散，所以溶剂蒸汽10浓度较低，该区域墨水3中溶剂的挥发速率较快。由于墨水3的中间部分挥发速率较快，边缘部分挥发速率较慢，内部液体由边缘向中间补充，形成了与毛细管流动方向(如图1)相反的流动，如图9中箭头所标注，该流动能够抵消部分毛细管流动，抑制咖啡环效应，使最终成膜的膜厚更加均匀，形貌更加平坦，如图11所示。
S5、控制驱动机构驱动盖板6向上运动，控制夹料机构取出基板1。由于膜厚均匀性得到提高，像素内部的发光面积能够有效增大，使得显示面板的开口率增加，让显示面板的发光亮度得到显著提高。
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 (8)

1.一种减压干燥装置，其特征在于，包括密封腔体、抽气机构、盖板以及驱动机构，所述抽气机构设置在所述密封腔体的外部且与所述密封腔体连通，所述盖板设置在所述密封腔体的内部，所述盖板具有多个挥发通孔，多个所述挥发通孔用于与多个像素坑一一对应，所述挥发通孔的形状与所述像素坑的形状一致，所述驱动机构设置在所述密封腔体且内连接于所述盖板以用于驱动所述盖板运动，所述挥发通孔覆盖相应地像素坑3%-30%的区域，所述减压干燥装置还包括设置在所述密封腔体的内部的加热装置。
2.根据权利要求1所述的减压干燥装置，其特征在于，所述减压干燥装置还包括阀门，所述密封腔体具有抽气口，所述抽气口处设有所述阀门，所述抽气机构通过所述阀门连通于所述密封腔体。
3.根据权利要求2所述的减压干燥装置，其特征在于，所述抽气口的数量为多个，多个所述抽气口均设有所述阀门，各个所述阀门均连接于所述抽气机构。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的减压干燥装置，其特征在于，所述减压干燥装置还包括设置在所述密封腔体的内部的支承板，所述支承板用于供基板放置。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的减压干燥装置，其特征在于，所述密封腔体的顶部设有开口以及用于打开或者关闭所述开口的腔盖。
6.根据权利要求5所述的减压干燥装置，其特征在于，所述减压干燥装置还包括夹料机构，所述夹料机构用于夹取所述密封腔体内的物件。
7.一种减压干燥方法，其特征在于，使用权利要求1-6任意一项所述的减压干燥装置，包括如下步骤：
S1、将沉积有墨水的基板放置在密封腔体内；
S2、将所述密封腔体内的压力降低；
S3、待墨水的上表面下降至低于像素坑顶部时，控制盖板下降到所述基板上，并与像素界定层的上表面接触，控制所述盖板上的挥发通孔的形状与所述像素坑的形状一致，且控制所述盖板上的各个挥发通孔覆盖相应地所述像素坑3%-30%的区域；
S4、待墨水中的溶剂完全挥发并形成发光材料薄膜；
S5、控制所述盖板向上运动，取出所述基板。
8.根据权利要求7所述的减压干燥方法，其特征在于，所述步骤S1之后还包括如下步骤：对所述基板上的墨水进行加热。
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