CN109119444A - 一种显示基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示基板，包括衬底基板和位于衬底基板上的晶体管阵列层，还包括位于晶体管阵列层上的像素定义层和位于像素定义层上的第一膜层；像素定义层远离衬底基板的一侧为可控性表面，像素定义层内聚合物分子的性质和排列方式受第一电极产生的电场影响，进而控制第一电极上方的可控性表面在喷墨打印步骤中具有亲水性，在干燥烘烤步骤中具有疏水性；第一膜层包括多个与第一表面接触的色块；本发明的显示基板采用可电控表面亲疏水性的像素定义层，达到无需挡墙即可进行图案化喷墨打印的效果，有效解决了喷墨打印偏差和咖啡环效应的问题；本发明还公开了一种显示基板的制造方法。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示基板及其制造方法。
技术背景
当前是显示技术快速更迭的时代，OLED显示技术成为行业热点，但成本过高、产率低等问题难以满足市场的需求，从技术的角度来看，主要还是由于制作工艺所导致的。目前，OLED显示面板主要为FMM蒸镀工艺(FMM，Fine Metal Mask，精细金属掩膜)，但材料利用率低、均匀性差等缺点导致其成本居高不下；而喷墨印刷工艺是一个更高效的技术，具有材料利用率高、可大面积化等优势，图1为现有喷墨印刷工艺的示意图。
通过喷墨印刷工艺制作像素时,必须在衬底基板01上设置挡墙11(Bank)结构来限定墨水的流动。如图2所示，一般挡墙11高度约在2μm左右，而且为了避免印刷时因相邻像素过近，或是打印错位而造成的相邻像素间墨水031的融合现象，挡墙11须有一定的宽度限制(通常约25μm以上)。如此一来，可视区利用率便被限制住，难以制作高解析度的显示器。
此外，咖啡环效应为喷墨打印过程中一种常见的现象，它会导致材料的不均匀沉积，影响打印图案的分辨率以及所制备器件的性能。原因是由于墨水031的液滴边缘溶剂蒸发速率大于中心蒸发速率，致使液滴内部产生流动而将悬浮的溶质粒子携带至液滴边缘，并在边缘沉积成较厚的环状干膜。而减轻咖啡环效应的方式之一是控制液滴蒸发行为，使液滴随着蒸发逐渐缩小，而非仅是液面高度下降，即可使干燥的膜厚形成较为均匀的分布，如图3所示。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种显示基板，达到无需挡墙即可进行图案化喷墨打印的效果，并解决了喷墨打印偏差和咖啡环效应的问题，本发明还提供了一种显示基板的制造方法。
本发明提供的技术方案如下：
本发明公开了一种显示基板，包括衬底基板和位于衬底基板上的晶体管阵列层，所述晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管和连接薄膜晶体管的第一电极；还包括：
位于晶体管阵列层上的像素定义层，所述像素定义层远离晶体管阵列层的一侧为可控性表面，所述可控性表面包括第一电极上方的第一表面；其中，当所述第一电极输入第一电压时，所述第一电极上方的第一表面具有亲水性；当所述第一电极输入第二电压时，所述第一电极上方的第一表面具有疏水性；所述第一电压和第二电压正负性相反；
位于像素定义层上的第一膜层，所述第一膜层包括多个色块，所述色块与所述第一表面接触，每个色块间隔像素定义层与第一电极相对。
本发明还公开了一种显示基板，包括衬底基板和位于衬底基板上的晶体管阵列层，所述晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管和连接薄膜晶体管的第一电极；还包括：
位于晶体管阵列层上的像素定义层，所述像素定义层远离晶体管阵列层的一侧为可控性表面，所述可控性表面包括第一电极上方的第一表面；
位于像素定义层上的多个第二电极，每个像素单元内的第一电极与至少一个第二电极相对应；其中，当输入第一电极的电压小于输入对应的第二电极的电压时，所述第一电极上方的第一表面具有亲水性；当输入第一电极的电压大于输入对应的第二电极的电压时，所述第一电极上方的第一表面具有疏水性；
位于像素定义层上的第一膜层，所述第一膜层包括多个色块，所述色块与所述第一表面接触，每个色块间隔像素定义层与第一电极相对。
优选地，所述可控性表面还包括除第一表面外的第二表面，所述第二表面具有疏水性。
优选地，所述像素定义层包括至少一种聚合物分子，聚合物分子包括第一端和第二端，所述可控性表面在聚合物分子的第一端与可控性表面接触时具有亲水性，所述可控性表面在聚合物分子的第二端与可控性表面接触时具有疏水性。
优选地，所述像素定义层包含至少一种液晶聚合物分子，所述液晶聚合物分子具有苯环和氰基链。
本发明公开了一种显示基板的制造方法，包括以下步骤：
第一步:在衬底基板上形成晶体管阵列层，所述晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管和连接薄膜晶体管的第一电极；
第二步:在晶体管阵列层上形成像素定义层，所述像素定义层远离晶体管阵列层的一面为可控性表面；可控性表面包括第一电极上方的第一表面；其中，当所述第一电极输入第一电压时，所述第一电极上方的第一表面具有亲水性；当所述第一电极输入第二电压时，所述第一电极上方的第一表面具有疏水性；所述第一电压和第二电压正负性相反；可控性表面还包括除第一表面外的第二表面，所述第二表面具有疏水性；
第三步:对多个第一电极输入第一电压，向所述第一表面滴注墨水。
优选地，还包括所述第三步之后的第四步；
第四步：对多个第一电极施加第二电压,对墨水进行干燥烘烤，使墨水形成色块。
本发明还公开了一种显示基板的制造方法，包括以下步骤：
第一步:在衬底基板上形成晶体管阵列层，晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管和连接薄膜晶体管的第一电极；
第二步:在晶体管阵列层上形成像素定义层，像素定义层远离晶体管阵列层的一面为可控性表面；可控性表面包括第一电极上方的第一表面；可控性表面还包括除第一表面外的第二表面，所述第二表面具有疏水性；
第三步：在像素定义层上形成第二电极，每个像素单元内的第一电极与至少一个第二电极相对应；其中，当输入第一电极的电压小于输入对应的第二电极的电压时，所述第一电极上方的第一表面具有亲水性；当输入第一电极的电压大于输入对应的第二电极的电压时，所述第一电极上方的第一表面具有疏水性；
第四步对多个第一电极和第二电极输入电压，其中输入第一电极的电压小于输入对应的第二电极的电压，向所述第一电极上方的第一表面滴注墨水。
优选地，还包括所述第四步之后的第五步；
第五步：对多个第一电极和第二电极输入电压，其中输入第一电极的电压大于输入对应的第二电极的电压，对墨水进行干燥烘烤，使墨水形成色块
与现有技术相比，本发明能够带来以下至少一项有益效果：
1、采用可电控表面亲疏水性的像素定义层，达到无需挡墙即可进行图案化喷墨打印的效果；
2、像素定义层的第一表面在喷墨打印步骤中具有亲水性，有效解决了喷墨打印偏差的问题；
3、像素定义层的第一表面在干燥烘烤步骤中具有疏水性，有效解决了咖啡环效应的问题。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明予以进一步说明。
图1为现有喷墨印刷工艺的示意图；
图2为现有显示基板内挡墙结构的示意图；
图3为控制液滴蒸发行为以减轻咖啡环效应的示意图；
图4为本发明显示基板的结构示意图；
图5为本发明发生喷墨打印偏差后墨水自动移动的示意图；
图6为本发明另一实施例中显示基板的结构示意图。
具体实施方式
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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本发明显示基板的结构如图4所示，包括衬底基板01、位于衬底基板01上的晶体管阵列层(图未示)和覆盖晶体管阵列层的像素定义层02；晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管(TFT)和连接薄膜晶体管的第一电极(图未示)。显示基板还包括位于像素定义层02上的第一膜层，第一膜层由滴落在像素定义层02的上表面上的墨水031经干燥烘烤形成。
由于喷墨印刷的精度和相邻像素间墨水031融合现象，各第一电极在衬底基板01上的投影间间隔一定距离。像素定义层02远离晶体管阵列层的一侧为可控性表面，像素定义层内聚合物分子的性质和排列方式受电场影响，进而控制该第一电极上方的可控性表面在喷墨打印步骤中具有亲水性，在干燥烘烤步骤中具有疏水性，达到无需挡墙(Bank)即可进行图案化喷墨打印的效果，提升显示基板的解析度。
实施例1：
如图4所示，像素定义层02的可控性表面包括第一电极上方的第一表面021和除第一表面021外的第二表面022，其中，第一表面021在衬底基板01上的投影与第一电极在衬底基板01上的投影重合，即第一表面021与第一电极间隔像素定义层02而相对，第二表面022为可控性表面的其余区域。
像素定义层02内包括一种或多种聚合物分子，聚合物分子包括第一端和第二端，当聚合物分子的第一端与可控性表面接触时，可控性表面具有亲水性，当聚合物分子的第二端与可控性表面接触时，可控性表面具有疏水性。
当某个像素单元内的第一电极输入第一电压时，该第一电极上方的第一表面021为亲水性表面。当某个像素单元内的第一电极输入第二电压时，该第一电极上方的第一表面021为疏水性表面，即上述像素定义层02为一种可电控表面亲疏水性的聚合物薄膜。其中，第一电压和第二电压正负性相反。
例如：第一电极的第一电压为+5V，第一电极所形成的第一电场具有由第一电极指向第一表面021的电场线，像素定义层02内的聚合物分子在第一电场下重新排列，使第一端与第一表面021接触，该第一电极上方的第一表面021为亲水性表面；第一电极的第二电压为-5V，第一电极所形成的第二电场具有由第一表面021指向第一电极的电场线，像素定义层02内的聚合物分子在第二电场下重新排列，使第二端与第一表面021接触，使该第一电极上方的第一表面021为疏水性表面。
由于第二表面022几乎没有受到第一电极的影响，第二表面022始终维持疏水性。但需要说明的是，由于电场影响，第一表面021和第二表面022交界处的亲疏水特性可能呈均匀过渡。
当本实施例中的显示基板用作显示器的彩膜基板时，第一膜层包括多个分立的色块，每个色块与像素定义层02的第一表面021直接接触，并间隔像素定义层02与第一电极相对，色块由滴落在可控性表面上的墨水031经干燥烘烤形成。第一电极可呈圆形、矩形或圆角矩形等多种形状，通过第一电极的形状和排布定义出色块的形状和排布。
优选地，色层包括第一色块、第二色块、第三色块，第一色块由喷嘴在可控性表面上滴入红色墨水031再干燥烘烤后形成，第二色块由喷嘴在可控性表面上滴入绿色墨水031再干燥烘烤后形成，第三色块由喷嘴在可控性表面上滴入蓝色墨水031再干燥烘烤后形成。
当进行喷墨打印时，通过薄膜晶体管控制部分第一电极的电压为第一电压，使第一电极上方的可控性表面具有亲水性；其余可控性表面具有疏水性。如图5所示，当发生喷墨印刷发生一定偏差时，部分墨水031落在第一电极所限定的第一表面021之外，由于内聚力、表面张力等因素，墨水031自动移动到亲水性的第一表面021，达成高精度的打印。
当对墨水031进行干燥烘烤时，调整第一电极的电压至第二电压，第一电极上方的可控性表面由亲水性转变为疏水性，减轻墨水031对基板的附着力，以控制墨水031的蒸发行为，如图3所示，使液滴随着蒸发逐渐缩小，使干燥后的膜厚形成较为均匀的分布，减轻咖啡环效应的不良影响。
本实施例中显示基板的制造方法，包括以下步骤：
第一步:在衬底基板01上形成晶体管阵列层，晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管和连接薄膜晶体管的第一电极；
第二步:在晶体管阵列层上形成像素定义层02，像素定义层02远离晶体管阵列层的一面为可控性表面；可控性表面包括第一电极上方的第一表面021，即第一表面021在衬底基板01上的投影与第一电极在衬底基板01上的投影重合；其中，当第一电极输入第一电压时，该第一电极上方的第一表面021具有亲水性；当第一电极输入第二电压时，该第一电极上方的第一表面021具有疏水性；第一电压和第二电压正负性相反；可控性表面还包括除第一表面021外的第二表面022，第二表面022具有疏水性；
第三步:对多个第一电极施加第一电压，使该些第一电极上方的第一表面021具有亲水性，向所述第一表面滴注墨水031；
第四步：调整上述多个第一电极的电压至第二电压，使该些第一电极上方的第一表面021具有疏水性，对墨水031进行干燥烘烤，使墨水031形成色块。
其中，第三步中墨水031的滴注可以按制程需要分区域进行，也可按墨水031种类不同分步骤滴注。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例中像素定义层02具体地为一种液晶聚合物薄膜，其中的液晶聚合物分子具有苯环和氰基链，使得液晶聚合物分子矢轴的第一端具有亲水性，矢轴的第二端具有疏水性。
如图6所示，显示基板还包括位于像素定义层02上的第二电极041，每个像素单元内的第一电极与至少一个第二电极041相对应。对第一电极(图未示)和第二电极041施加电压，使像素定义层02内形成预定方向的电场，通过改变电场线方向改变液晶矢轴指向，切换与上述可控性表面接触的末端基，进而改变该第一电极上方的第一表面021的亲疏水特性。
当输入第一电极的电压小于输入对应的第二电极041的电压时，像素定义层02内产生的第一电场具有由第二电极041指向第一电极的电场线，液晶聚合物分子的氰基链接触可控性表面，第一电极上方的第一表面021具有亲水性；当输入第一电极的电压大于输入对应的第二电极041的电压时，像素定义层02内产生的第二电场具有由第一电极指向第二电极041的电场线，液晶聚合物分子的苯环面接触可控性表面，第一电极上方的第一表面021具有疏水性。
需要说明的是，第一电场和第二电场中电场线的具体形态由第一电极和第二电极041的形状、第一电极和第二电极041间的电压等因素决定。
具体地，每个第二电极041由环绕第一表面021的导电性材料构成，如第二电极041可呈圆环或矩形框等多种形状。当进行喷墨打印时，墨水031落在圆环或矩形框所限定的内部区域中。像素定义层02上设有纵横交错的第一电极线和第二电极041线，并由第一电极线和第二电极041线交叉限定了矩阵状排列的第二像素单元。每个第二像素单元内设有第二薄膜晶体管和第二电极041，第一电极线和第二电极线通过第二薄膜晶体管向第二电极041施加电压。由于第一电极线、第二电极线、第二薄膜晶体管在衬底基板01上的投影可以分别与晶体管阵列层内的扫描线、数据线、薄膜晶体管在衬底基板01上的投影重叠，因此，此设计不会减小显示基板的解析度或开口率。
本实施例中显示基板的制造方法，包括以下步骤：
第一步:在衬底基板01上形成晶体管阵列层，晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管和连接薄膜晶体管的第一电极；
第二步:在晶体管阵列层上形成像素定义层02，像素定义层02远离晶体管阵列层的一面为可控性表面；可控性表面包括第一电极上方的第一表面021；可控性表面还包括除第一表面021外的第二表面022，第二表面022具有疏水性；优选地，像素定义层02包括一种或多种液晶聚合物分子；
第三步：在像素定义层02上形成第二电极041，每个像素单元内的第一电极与至少一个第二电极041相对应；其中，当输入第一电极的电压小于输入对应的第二电极041的电压时，第一电极上方的第一表面021具有亲水性；当输入第一电极的电压大于输入对应的第二电极041的电压时，第一电极上方的第一表面021具有疏水性；
第四步:对多个第一电极和第二电极041施加电压，其中输入第一电极的电压小于输入对应的第二电极041的电压，向该些第一电极上方的第一表面021滴注墨水031；
第五步：对多个第一电极和第二电极041施加电压，其中输入第一电极的电压大于输入对应的第二电极041的电压，对墨水031进行干燥烘烤，使墨水031形成色块。
本发明的显示基板包括可电控表面亲疏水性的像素定义层02，达到无需挡墙即可进行图案化喷墨打印的效果，并且像素定义层02的第一表面021在喷墨打印和干燥烘烤步骤中具有不同的表面亲疏水性，有效解决了喷墨打印偏差和咖啡环效应的问题，本发明还公开了相应的显示基板的制造方法。
应当说明的是，以上所述仅是本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明的技术构思范围内，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些改进、润饰和等同变换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种显示基板，包括衬底基板和位于衬底基板上的晶体管阵列层，所述晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管和连接薄膜晶体管的第一电极；其特征在于，还包括：
位于晶体管阵列层上的像素定义层，所述像素定义层远离晶体管阵列层的一侧为可控性表面，所述可控性表面包括第一电极上方的第一表面；其中，当所述第一电极输入第一电压时，所述第一电极上方的第一表面具有亲水性；当所述第一电极输入第二电压时，所述第一电极上方的第一表面具有疏水性；所述第一电压和第二电压正负性相反；
位于像素定义层上的第一膜层，所述第一膜层包括多个色块，所述色块与所述第一表面接触，每个色块间隔像素定义层与第一电极相对。
2.一种显示基板，包括衬底基板和位于衬底基板上的晶体管阵列层，所述晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管和连接薄膜晶体管的第一电极；其特征在于，还包括：
位于晶体管阵列层上的像素定义层，所述像素定义层远离晶体管阵列层的一侧为可控性表面，所述可控性表面包括第一电极上方的第一表面；
位于像素定义层上的多个第二电极，每个像素单元内的第一电极与至少一个第二电极相对应；其中，当输入第一电极的电压小于输入对应的第二电极的电压时，所述第一电极上方的第一表面具有亲水性；当输入第一电极的电压大于输入对应的第二电极的电压时，所述第一电极上方的第一表面具有疏水性；
位于像素定义层上的第一膜层，所述第一膜层包括多个色块，所述色块与所述第一表面接触，每个色块间隔像素定义层与第一电极相对。
3.根据权利要求1或2所述的显示基板，其特征在于：
所述可控性表面还包括除第一表面外的第二表面，所述第二表面具有疏水性。
4.根据权利要求1或2所述的显示基板，其特征在于：
所述像素定义层包括至少一种聚合物分子，聚合物分子包括第一端和第二端，所述可控性表面在聚合物分子的第一端与可控性表面接触时具有亲水性，所述可控性表面在聚合物分子的第二端与可控性表面接触时具有疏水性。
5.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于：
所述像素定义层包含至少一种液晶聚合物分子，所述液晶聚合物分子具有苯环和氰基链。
6.一种显示基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步:在衬底基板上形成晶体管阵列层，所述晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管和连接薄膜晶体管的第一电极；
第二步:在晶体管阵列层上形成像素定义层，所述像素定义层远离晶体管阵列层的一面为可控性表面；可控性表面包括第一电极上方的第一表面；其中，当所述第一电极输入第一电压时，所述第一电极上方的第一表面具有亲水性；当所述第一电极输入第二电压时，所述第一电极上方的第一表面具有疏水性；所述第一电压和第二电压正负性相反；可控性表面还包括除第一表面外的第二表面，所述第二表面具有疏水性；
第三步:对多个第一电极输入第一电压，向所述第一表面滴注墨水。
7.根据权利要求6所述的显示基板的制造方法，其特征在于：还包括所述第三步之后的第四步；
第四步：对多个第一电极施加第二电压,对墨水进行干燥烘烤，使墨水形成色块。
8.一种显示基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步:在衬底基板上形成晶体管阵列层，晶体管阵列层包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的多个像素单元，每个像素单元内设有薄膜晶体管和连接薄膜晶体管的第一电极；
第二步:在晶体管阵列层上形成像素定义层，像素定义层远离晶体管阵列层的一面为可控性表面；可控性表面包括第一电极上方的第一表面；可控性表面还包括除第一表面外的第二表面，所述第二表面具有疏水性；
第三步：在像素定义层上形成第二电极，每个像素单元内的第一电极与至少一个第二电极相对应；其中，当输入第一电极的电压小于输入对应的第二电极的电压时，所述第一电极上方的第一表面具有亲水性；当输入第一电极的电压大于输入对应的第二电极的电压时，所述第一电极上方的第一表面具有疏水性；
第四步对多个第一电极和第二电极输入电压，其中输入第一电极的电压小于输入对应的第二电极的电压，向所述第一电极上方的第一表面滴注墨水。
9.根据权利要求8所述的显示基板的制造方法，其特征在于：还包括所述第四步之后的第五步；
第五步：对多个第一电极和第二电极输入电压，其中输入第一电极的电压大于输入对应的第二电极的电压，对墨水进行干燥烘烤，使墨水形成色块。
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