CN103227190B - 像素界定层及制备方法、oled基板、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种像素界定层的制备方法及通过像素界定层制备OLED基板、显示装置，属于有机电致发光二极管显示技术领域，其可解决现有的具有亲疏两性的像素界定层制备步骤繁琐的问题。本发明的像素界定层的制备方法，包括：步骤1、将混合溶液形成在基底上，形成混合液薄膜；所述混合溶液包括亲性材料、疏性材料以及溶剂；步骤2、对上述混合溶液薄膜进行热处理工艺，形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层；步骤3、通过构图工艺在像素界定材料层上形成包括像素界定层的图形。本发明步骤简单，容易实现。
Description
技术领域
本发明属于有机电致发光二极管显示技术领域，具体涉及一种像素界定层的制备方法及像素界定层、OLED基板、显示装置。
背景技术
有机电致发光二极管(OLED，Organic Light Emitting Diode)是一种有机薄膜电致发光器件，其具有制备工艺简单、成本低、发光效率高、易形成柔性结构等优点。因此，利用有机电致发光二极管的显示技术已成为一种重要的显示技术。
现有技术中，针对有机薄膜电致发光器件，其有机电致发光层形成方法有：一、真空蒸镀方法，适用于有机小分子，其特点是有机电致发光层的形成不需要溶剂，薄膜厚度均一，但是设备投资大、材料利用率低、不适用于大尺寸产品的生产；二、采用有机电致发光材料的溶液制成有机电致发光层，包括旋涂、喷墨打印、喷嘴涂覆法等，适用于聚合物材料和可溶性小分子，其特点是设备成本低，在大规模、大尺寸生产上优势突出。特别是喷墨打印技术，能将溶液精准的喷墨到像素区中，形成有机电致发光层。但是其最大的难点是有机电致发光材料的溶液在像素区内难以形成厚度均一的有机电致发光层。
在日本专利JP2008243406中公开了一种有机薄膜电致发光器件制备方法，其中，像素界定层（PDL）由两层组成，第一层（下层）由无机亲性材料（亲性材料对有机电致发光材料的溶液有吸引性）组成，第二层（上层）由有机疏性材料（疏性材料对有机电致发光材料的溶液有排斥性）组成，采用两层浸润性不同的材料组成的像素界定层，能够使有机电致发光材料的溶液精准地喷墨打印和形成厚度均一的有机电致发光材料薄膜；在制备像素界定层时需要先做无机亲性材料层，在无机亲性液材料层上制备有机疏性材料层，再将两层材料通过构图工艺制成像素界定层。同样，在欧洲专利EP0989778A1公开了在基底上形成两层结构的像素界定层的方法，通过使用等离子体共同处理，使之第一层（下层）具有高表面能（亲性材料），第二层（上层）具有低表面能（疏性材料），也能满足精确地喷墨打印和薄膜均一性的需求。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：两层结构的像素界定层制备要通过两步完成制备，步骤繁琐，需要投入不同的设备，尤其是涉及到亲性材料，特别是无机亲性材料时要用到等离子体增强化学气相沉积（PECVD），设备昂贵。此外，由于有机无机材料之间存在界面问题，易发生分层。
发明内容
本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的像素界定层的制备步骤繁琐的问题，提供一种步骤简单，容易实现的像素界定层的制备方法及像素界定层、OLED基板、显示装置。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种像素界定层的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将混合溶液形成在基底上，形成混合溶液薄膜；所述混合溶液包括溶剂以及溶解在溶剂中的亲性材料、疏性材料；
步骤2、对上述混合溶液薄膜进行热处理工艺，形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层；
步骤3、通过构图工艺形成包括像素界定层的图形。
本发明将亲性材料与疏性材料及其溶剂制成混合溶液，故其可以一步形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层，步骤简单，适用性更广。
优选的是，所述溶剂包括亲性材料溶解剂以及疏性材料溶解剂，所述亲性材料溶解剂的沸点高于疏性材料溶解剂的沸点；所述步骤2具体包括：
对混合溶液薄膜先在第一温度加热，后于第二温度加热，形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层，其中，第一温度高于疏性材料溶解剂的沸点且低于亲性材料溶解剂的沸点，第二温度高于亲性材料溶解剂的沸点。
优选的是，所述疏性材料溶解剂体积比占溶剂总体积的30%～60%。
进一步优选的是，所述亲性材料溶解剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中任意一种；
所述疏性材料溶解剂为四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷或丙酮中任意一种。
进一步优选的是，所述第一温度为10～30℃；所述第二温度为150～500℃。
优选的是，所述步骤2具体包括：
蒸干混合溶液薄膜中的溶剂，之后将其加热到疏性材料的玻璃化转变温度以上，形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层，其中疏性材料的玻璃化转变温度低于亲性材料的玻璃化转变温度。
进一步优选的是，所述蒸干混合溶液薄膜中的溶剂的温度低于疏性材料的玻璃化转变温度。
进一步优选的是，所述疏性材料的玻璃化转变温度为150～300℃；
优选的是，所述亲性材料为刚性聚合物，所述疏性材料为柔性聚合物。
进一步优选的是，所述刚性聚合物为聚酰亚胺、双酚A聚碳酸酯、主链中含有烷基的聚合物以及主链中含有环状刚性结构的聚合物中的任意一种；
所述柔性聚合物为聚硅氧烷、含氟的聚烯烃、含氟的聚环氧烷烃中的任意一种。
更进一步优选的是，所述含氟的聚烯烃为氟化聚丙烯、氟化聚1-丁烯、氟化聚4-甲基-1-戊烯中的任意一种；
所述含氟的聚环氧烷烃为氟化聚环氧乙烷或氟化聚环氧丙烷。
进一步优选的是，混合溶液中还包括光刻胶。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种像素界定层，所述像素界定层由上述方法制备的。
由于本发明的像素界定层是由上述制备方法制备的，故其步骤简单，使得工艺及其设备成本降低。
优选的是，所述像素界定层为所述像素界定层为从上部到下部亲性材料含量逐渐增高，疏性材料含量逐渐降低的结构。
优选的是，所述像素界定层包括上层为疏性材料层，下层为亲性材料层的两层结构。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种OLED基板，所述OLED基板包括上述像素界定层。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，所述显示装置包括上述OLED基板。
附图说明
图1为本发明的实施例2、3的像素界定层制备方法在基底上形成像素界定材料层后的结构示意图；
图2为本发明的实施例2、3、5的像素界定层制备方法所形成的像素界定层的结构示意图；
图3为本发明的实施例2的像素界定层制备方法所形成的像素界定层中采用喷墨打印法形成有机薄膜的原理示意图；
图4为本发明的实施例2的像素界定层制备方法所形成的像素界定层中采用喷墨打印法形成有机薄膜的结构示意图；
图5为本发明的实施例6的OLED面板示意图；以及，
图6为本发明的实施例6的OLED面板另一种示意图。
其中附图标记为：101、基底；102、第一电极；103、像素界定材料层；201、像素界定层；301、液体；401、有机薄膜；501、有机电致发光层；502、第二电极；5011、有机电致发光材料层；5012、空穴注入层；5013、空穴传输层；5014、电子传输层；5015、电子注入层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种像素界定层的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将混合溶液涂覆形成在基底上，形成混合溶液薄膜；所述混合溶液体系包括亲性材料、疏性材料以及溶剂；
步骤2、对上述混合溶液薄膜进行热处理工艺，形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层；
步骤3、通过一次构图工艺在像素界定材料层上形成包括像素界定层的图形。
本实施例将亲性材料与疏性材料及其溶剂混合，故其可以一步形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层，然后通过构图工艺形成像素界定层，与现有技术相比较步骤简单，适用性更广。
实施例2：
结合图1、2所示，本实施例提供一种像素界定层201的制备方法，其具体步骤如下：
步骤1、将混合溶液涂覆形成在基底101上，形成混合溶液薄膜；所述混合溶液包括亲性材料、疏性材料以及溶剂；所述溶剂包括亲性材料溶解剂以及疏性材料溶解剂（即亲性材料主要溶于低沸点溶解剂，疏性材料主要溶于高沸点溶解剂）。
其中，基底101通常为OLED显示装置的阵列基板的基底101，其上还可形成有第一电极102、薄膜晶体管驱动电路（图中未示出）等其他结构。
优选的，所疏性材料溶解剂（高沸点溶解剂）为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中任意一种；亲性材料溶解剂（低沸点溶解剂）为四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷或丙酮中任意一种。其中，亲疏性材料溶解剂的比例直接影响着亲性材料与疏性材料的分离结果，疏性材料溶解剂的含量越高，疏性材料就聚集在溶液薄膜表面越多，但是为了满足亲性材料溶解剂对亲性材料的溶解和上层疏性材料的含量，一般可以把疏性材料溶解剂的体积占溶剂总体积的30%～60%。
步骤2、对混合溶液薄膜先在第一温度加热，后于第二温度加热。当对混合溶液薄膜先在第一温度加热时，也就是低温加热时，由于疏性材料主要溶于低沸点溶解剂中，在低温条件下，随着低沸点溶解剂的挥发，疏性材料随之迁移到薄膜表面并析出；而当对第二温度加热时，也就是高温加热时，由于亲性材料主要溶于高沸点溶解剂中，在高温条件下，随着高沸点溶解剂的挥发，亲性材料也逐渐析出，最后形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层103。进一步的，第一温度高于疏性材料溶解剂的沸点且低于亲性材料溶解剂的沸点，第二温度高于亲性材料溶解剂的沸点。优选的，第一温度可以为10～30℃，第二温度可以为150～500℃。
步骤3、通过构图工艺在像素界定材料层103上形成包括像素界定层201的图形。
优选的，在混合溶剂中还包括光刻胶，此时步骤3不用再次涂布光刻胶层，而可直接对像素界定材料层103进行曝光、显影，这样可以进一步简化工艺步骤。
如图3、4所示，本实施例中形成的像素界定层201，上部的亲性材料含量小于上部的疏性材料含量，所以上部表现为疏性，对液体301有排斥性，故当对像素界定层201限定的像素区内喷墨打印时，即使液体301偏离像素区域时也会流入像素区内。由于像素界定层201的下部的亲性材料含量大于疏性材料含量，所以下部表现为亲性，对溶液有吸引性，故当液体301喷到像素区后自然形成液体301薄厚均一的有机薄膜401。进一步的，像素界定层上部表现为疏性，化学活性物质含量低，可以有效提高喷墨打印薄膜厚度的均一性，有利于提高OLED/PLED（高分子有机电致发光二极管）器件的寿命。
实施例3：
结合图1、2所示，本实施例提供一种像素界定层的制备方法，与实施例2的制备方法大体相同，本实施例的方法包括如下步骤：
步骤1、将混合溶液涂覆在基底101上，形成混合溶液薄膜；所述混合溶液包括亲性材料、疏性材料以及溶剂。
其中，与实施例1中的溶剂不同，本实施例的溶剂可以包括对亲性材料和疏性材料均可以溶解的至少一种溶解剂，也可以是至少两种分别能够溶解亲性材料、疏性材料的溶解剂。
步骤2、在完成上述步骤的基板上形成像素界定材料层103，具体包括如下步骤：
步骤201、蒸干混合液薄膜中的溶剂，形成固态薄膜。
优选的，所述蒸干混合溶液薄膜中的溶剂的温度低于疏性材料的玻璃化转变温度。即当温度小于疏性材料（柔性聚合物）的玻璃化转变温度时，溶剂就可以被蒸干所述蒸干混合溶液薄膜中的溶剂的温度一般为100℃以内。。
步骤202、之后将其加热到疏性材料的玻璃化转变温度以上，其中该加热温度低于亲性材料玻璃化转变温度，形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层103。
其中，随着加热温度升高到疏性材料（柔性聚合物）的玻璃化转变温度附近时，疏性材料（柔性聚合物）的链段容易运动并向薄膜表面聚集，然后随着退火温度时间的延长（退火时间一般为15min～60min），最终在固态薄膜表面形成一层疏性材料，在疏性材料下部为亲性材料。
若加热温度也达到亲性材料的玻璃化转变温度附近，则亲性材料（刚性聚合物）内部结构也会发生运动，但是其不会像疏性材料（柔性聚合物）运动那样剧烈，所以聚集到聚合物薄膜表面的仍然是疏性材料含量大于亲性材料含量。
其中，优选地，所述亲性材料为刚性聚合物，所述疏性材料为柔性聚合物。进一步优选的，所述刚性聚合物为聚酰亚胺、双酚A聚碳酸酯、主链中含有苯环的聚合物、主链中含有环状刚性结构的聚合物（由此主链不容易旋转拉伸）；所述柔性聚合物为聚硅氧烷、含氟的聚烯烃、含氟的聚环氧烷烃中的任意一种，例如为氟化聚丙烯、氟化聚1-丁烯、氟化聚4-甲基-1-戊烯、氟化聚环氧乙烷、氟化聚环氧丙烷等。
进一步优选，所述疏性材料的玻璃化转变温度为150～300℃。
步骤3与实施例1相同，此处不重复追述。
实施例4
如图2所示，本实施例提供一种像素界定层，所述像素界定层201是由实施例1、2或3中任意一种方法制备的。
本实施例的像素界定层201可以是从下部的亲性材料含量大于疏性材料含量的慢慢过渡到上部的疏性材料含量大于亲性材料含量的结构，优选的，像素界定层201为从上部到下部亲性材料含量逐渐增高，疏性材料含量逐渐降低的结构。
当然，像素界定层也可以是上部是疏性材料，下部是亲性材料的两层结构。
由于本发明的像素界定层201是由上述制备方法制备的，只需要一步成膜工艺，故其步骤简单，使得工艺及其设备成本降低。
实施例5
如图2所示，本实施例提供了一种OLED基板，其中，OLED基板的像素界定层201是由实施例1、2或3中任意一种方法制备的。
本实施例OLED基板的制备方法，具体包括下述步骤：
步骤1、通过构图工艺在基底101上形成包括第一电极102（通常为阳极，当然若为阴极也可行）的图形；
步骤2、制备像素界定层201，制备方法采用实施例1、2、3中任意一种方法，此处不重复追述；
由于本实施例中的像素界定层201是实施例1、2或3中的制备方法制备的，故其工艺步骤简单，同时该像素界定层201的上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量，所以应用喷墨打印法制备的有机电致发光层501、空穴注入层5012以及空穴传输层5013的膜的厚度均一。
实施例6
如图5所示，本实施例提供了一种OLED面板，其中，OLED面板包括OLED基板，所述OLED基板的像素界定层201是由实施例1、2或3中任意一种方法制备的。
本实施例OLED面板的制备方法，具体包括下述步骤：
步骤1、通过构图工艺在基底101上形成包括第一电极102（通常为阳极，当然若为阴极也可行）的图形；
步骤2、制备像素界定层，制备方法采用实施例1、2、3中任意一种方法，此处不重复追述；
步骤3、在由像素界定层201限定的像素区中的第一电极102层上形成有机电致发光层501；
如图6所示，有机电致发光层501是指在电流作用下发光的结构，其可以是单层结构，也可以由多个不同的层组成；有机电致发光层501至少包括有机电致发光材料层5011，但其还可以包括：位于有机电致发光材料层5011与阴极（通常为第二电极502）间的电子传输层5014(ETL)和电子注入层5015(EIL)；位于有机电致发光材料层5011与阳极（通常为第一电极102）间的空穴注入层5012(HIL)和空穴传输层5013(HTL)等其他结构。
因此，步骤3还可以具体包括：
步骤301、在像素界定层201限定的像素区中的第一电极102层上形成空穴注入层5012；
步骤302、在空穴注入层5012上形成空穴传输层5013；
步骤303、在空穴传输层上形成有机电致发光材料层5011；
步骤304、在有机电致发光材料层层5011上形成电子传输层5014；
步骤305、在电子传输层5014上形成电子注入层5015。
步骤4、在有机电致发光层501上形成第二电极502层（通常为阴极，当然若为阳极也可行）。
其中，所述在像素界定层201限定的像素区中的阳极（第一电极102）层上形成空穴注入层5012，在空穴注入层5012上形成空穴传输层5013，在空穴传输层5013以及在形成有机电致发光材料层5011，均采用喷墨打印法形成。
所述在有机电致发光材料层5011上形成电子传输层5014，在电子传输层5014上形成电子注入层5015，以及在电子注入层5015上形成阴极（第二电极502层），采用蒸镀方法形成。
由于本实施例中的像素界定层201是实施例1、2或3中的制备方法制备的，故其工艺步骤简单，同时该像素界定层201的上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量，所以应用喷墨打印法制备的有机电致发光层501、空穴注入层5012以及空穴传输层5013的膜的厚度均一。
当然也可以采用上述同样的方法制备PLED（高分子有机电致发光二极管），PLED属于OLED中的一种，其与常规的OLED的区别在于其中使用的是高分子有机电致发光层。
实施例7
本实施例提供一种显示装置，所述阵列基板包括实施例6中所述的OLED面板。
该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
本实施例的显示装置中具有实施例6中所述的OLED结构，故其制备工艺简单、成本低。
当然，本实施例的有机电致发光二极管显示装置中还可具有其他的常规结构，如与阵列基板对盒的封闭基板、电源单元、显示驱动单元等。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (17)
1.一种像素界定层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将混合溶液形成在基底上，形成混合溶液薄膜；所述混合溶液包括溶剂以及溶解在溶剂中的亲性材料、疏性材料；其中，所述亲性材料是指有机电致发光材料的溶液有吸引性；所述疏性材料是指对有机电致发光材料的溶液有排斥性；
步骤2、对上述混合溶液薄膜进行热处理工艺，形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层；
步骤3、通过构图工艺形成包括像素界定层的图形。
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，所述溶剂包括亲性材料溶解剂以及疏性材料溶解剂，所述亲性材料溶解剂的沸点高于疏性材料溶解剂的沸点；所述步骤2具体包括：
对混合溶液薄膜先在第一温度加热，后于第二温度加热，形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层，其中，第一温度高于疏性材料溶解剂的沸点且低于亲性材料溶解剂的沸点，第二温度高于亲性材料溶解剂的沸点。
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，所述疏性材料溶解剂体积占溶剂总体积的30％～60％。
4.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，
所述亲性材料溶解剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中任意一种；
所述疏性材料溶解剂为四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷或丙酮中任意一种。
5.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，
所述第一温度为10～30℃；
所述第二温度为150～500℃。
6.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，所述步骤2具体包括：
去除混合溶液薄膜中的溶剂，之后将其加热到疏性材料的玻璃化转变温度以上，形成上部的亲性材料的含量小于下部亲性材料含量，上部疏性材料含量大于下部的疏性材料含量的像素界定材料层，其中疏性材料的玻璃化转变温度低于亲性材料的玻璃化转变温度。
7.根据权利要求6所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述去除混合溶液薄膜中的溶剂的温度低于疏性材料的玻璃化转变温度。
8.根据权利要求6所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述疏性材料的玻璃化转变温度为150～300℃。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，
所述亲性材料为刚性聚合物；
所述疏性材料为柔性聚合物。
10.根据权利要求9所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，
所述刚性聚合物为聚酰亚胺、双酚A聚碳酸酯、主链中含有烷基的聚合物以及主链中含有环状刚性结构的聚合物中的任意一种；
所述柔性聚合物为聚硅氧烷、含氟的聚烯烃、含氟的聚环氧烷烃中的任意一种。
11.根据权利要求10所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，
所述含氟的聚烯烃为氟化聚丙烯、氟化聚1-丁烯、氟化聚4-甲基-1-戊烯中的任意一种；
所述含氟的聚环氧烷烃为氟化聚环氧乙烷或氟化聚环氧丙烷。
12.根据权利要求1～8中任意一项所述的像素界定层的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中还包括光刻胶。
13.一种像素界定层，其特征在于，所述像素界定层是由权利要求1～12中任意一种制备方法制备的。
14.根据权利要求13所述的像素界定层，其特征在于，所述像素界定层为从上部到下部亲性材料含量逐渐增高，疏性材料含量逐渐降低的结构。
15.根据权利要求13所述的像素界定层，其特征在于，所述像素界定层包括上层为疏性材料层，下层为亲性材料层的两层结构。
16.一种OLED基板，其特征在于，所述OLED基板包括权利要求13-15任一权利要求所述的像素界定层。
17.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求16所述的OLED基板。
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