CN110265563A - 用于在其上喷墨打印发光层的基板、发光器件、和用于制备基板的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于在其上喷墨打印发光层的基板，其中，所述基板的表面包含由平面和多个凸出所述平面的分隔结构组成的打印区，其中，在所述打印区中不含有任何分隔结构的圆形区域的最大直径在5微米至10微米之间。本公开还提供了包含该基板的发光器件以及用于制备该基板的方法。

Description

用于在其上喷墨打印发光层的基板、发光器件、和用于制备基 板的方法

技术领域

本公开涉及显示装置领域，尤其涉及用于在其上喷墨打印发光层的基板、发光器件、和用于制备基板的方法。

背景技术

喷墨打印方法正在越来越多地应用于显示装置的制备中，特别是显示装置的发光层的制备中。打印方式形成的发光层较以往大范围蒸镀的方法，具有明显的色彩指向性提高的优势，对单个像素发光，为显示装置显示带来色彩方面的巨大进步。

喷墨打印发光层的基本步骤如下。首先准备好用于在其上喷墨打印发光层的基板。一般地，基板上设置有打印区和非打印区。发光层将形成在打印区上，并可以进一步形成例如像素。为此，打印区表面可以设置像素电极。此外，打印区表面可以根据需要进行过表面处理，以调整例如亲水性或疏水性。打印区的边界可以通过像素界定层来限定。向准备好的基板的打印区中，喷墨打印包含发光层材料的墨水，从而在打印区中形成墨滴。随后，将墨滴中的溶剂蒸发，从而在基板上形成所需的发光层。

为了发光均匀性，希望最终形成的发光层的厚度是均匀的。对于具有更均匀厚度的喷墨打印的发光层，仍存在着需要。

发明内容

在一个方面，本公开提供一种用于在其上喷墨打印发光层的基板，其中，所述基板的表面包含由平面和多个凸出所述平面的分隔结构组成的打印区，其中，在所述打印区中不含有任何分隔结构的圆形区域的最大直径在5微米至10微米之间。

可选地，所述分隔结构的高度在0.5至1微米之间。

可选地，所述分隔结构包括分隔墙，并且所述分隔墙的厚度为1微米以下。

可选地，所述分隔结构在所述基板上的正投影为十字形，并且在所述基板上划分正方形平面微区的阵列。

可选地，所述分隔结构在所述基板上的正投影为Y字型，并且在所述基板上划分正六边形平面微区的阵列。

可选地，所述基板是阵列基板，并且在所述分隔结构处，具有与所述阵列基板的源漏极同层形成的源漏极材料图案。

可选地，所述基板是阵列基板，在所述分隔结构处，具有作为所述阵列基板的像素电极一部分的金属图案。

在另一个方面，本公开提供一种发光器件，所述发光器件包含：

前述的基板；和

在所述基板的打印区中通过喷墨打印形成的发光层。

在又一个方面，本公开提供用于制备前述的基板的方法，所述方法包括：

形成所述分隔结构。

任选地，所述基板是阵列基板并且包含源漏极，并且所述方法包括：

形成所述基板中的所述源漏极，同时在所述打印区中与所述源漏极同层形成源漏极材料图案；以及

在所述源漏极材料图案处形成所述分隔结构。

任选地，所述基板是阵列基板并且包含像素电极，并且所述方法包括：

形成所述阵列基板中的所述像素电极，其中在所述像素电极中形成金属图案；以及

在所述金属图案处形成所述分隔结构。

附图说明

图1a和1b示出了相关技术中形成咖啡环的发光层。

图2中显示了根据本公开的实施方案的分隔结构的示意性剖面图。

图3a和3b示出了根据本公开的实施方案的分隔结构图案和其内切圆。

图4示出了示例性的形成有电路的基板的结构示意图。

图5显示了根据本公开的实施方案的一种分隔结构的具体构造。

图6显示了根据本公开的实施方案的另一种分隔结构的具体构造。

具体实施方式

目前，已采用喷墨打印方式形成发光器件中的发光层。具体地，将包含发光层材料的墨滴喷墨打印到基板上的打印区中。墨滴铺展在基板上，待墨滴中的溶剂挥发后，干燥形成发光层。

发明人发现，在喷墨打印发光层的情况下，在墨滴铺展并干燥为发光层的过程中，会由于“咖啡环效应”导致以下问题：在打印区中，周围部分形成的发光层的厚度大大高于中央部分形成的发光层的厚度，从而影响器件的发光均匀性。

咖啡环效应是指一滴咖啡滴落桌面时，其颗粒物质就会在桌面上留下一个染色的污渍，并且污渍的颜色是不均匀的，边缘部分要比中间更深一些，形成环状班的现象。

咖啡环效应的主要原因之一是墨滴中的液体流动。在平面上的墨滴的干燥过程中，由于墨滴边缘部分溶剂挥发速率较快，所以在干燥过程中在边缘部位的溶质或悬浮质浓度相对于在中央部位更高，即在墨滴内部存在溶质或悬浮质浓度梯度差。此时，位于墨滴中央部位的溶剂会往边缘部位迁移，形成沿墨滴底部从墨滴中央到边缘的补偿流。此外，由于挥发吸热的原因，导致墨滴边缘部位的温度低于中央部位，即墨滴中存在温度梯度。通常，有机溶剂的表面张力随着温度升高而降低。因此墨滴边缘部位表面张力高而中央部位表面张力低。表面张力的梯度会导致从表面张力低处向表面张力高处的沿墨滴底部的马兰戈尼(Marangoni)流。补偿流和马兰戈尼流携带溶质或悬浮质一起迁移，使得流溶质或悬浮质在墨滴边缘富集。两者共同作用的结果是干燥后，形成边缘厚度大中央厚度低的形态。此外，当墨滴较大时，可能由于钉扎效应的影响而得到中心处相比于周围微凸(但仍低于边缘处)的形貌。

当墨滴尺寸较大时，边缘厚度与中央厚度的落差明显。在制备发光层的情况下，咖啡环效应的存在将使得干燥后形成的发光层的呈现环状斑，进而导致发光不均匀，影响显示的质量。

在相关技术中，如图1a所示，包含发光材料的墨滴打印在基板上由堤坝层限定的凹陷中。在干燥后，由于咖啡环效应，形成如图1b所示的发光层，周围厚，中间薄，影响发光的均匀性。

发明人出人意料地发现，可以通过在基板上构造分隔结构，将图1a中的大液滴的底部的基板划分成若干小区域。当小区域的大小足够小时，将不会发生咖啡环效应，从而避免发光层厚度不均。不依赖于任何理论，分隔结构的存在影响了墨滴内部的前述补偿流和马兰戈尼流的流动，减小了墨滴干燥过程中发光层材料的梯度和富集，从而最终得到厚度基本均匀的发光层。

本公开提供一种用于在其上喷墨打印发光层的基板，其包含由平面和多个凸出所述平面的分隔结构组成的打印区，其中，在所述打印区中不含有任何分隔结构的圆形区域的最大直径在5微米至10微米之间。

本公开的基板是用于在其上喷墨打印发光层的基板。该基板适用于任何基板，只要是在最终的显示装置中，其上直接形成发光层即可。例如，其可以是阵列基板。例如，其可以是顶层上具有像素电极如像素阳极的基板，并且发光层将在阳极上形成。其顶层也可以是能够与发光层接触的其他功能层，本公开对此不作限定。基板表面可以经过表面处理。

该基板包含打印区。打印区是指进行喷墨打印的区域。打印区的范围可以由堤坝层限定。打印区由平面和多个凸出所述平面的分隔结构组成。或者可以说，打印区中，多个突出平面的分隔结构将基板划分为多个小区域，每个小区域的底部是平面。各个小区域是相互连通的。这样，当喷墨打印后，墨滴将接触底部的平面，并且各个小区域中的墨滴液体仍然是相互连通的。换言之，相当于在分隔结构的影响下，墨滴液体在基板上的多个“小区域”中形成了多个相互连通的“小墨滴”。本公开的特征在于，在所述打印区中不含有任何分隔结构的圆形区域的最大直径在5微米至10微米之间。

也就是说，在每个小区域的底部作与限定该小区域的分隔结构基本上相切的最大的内切圆，该圆的直径在5至10微米的范围内。因此，对于小区域中的每个小墨滴来说，其在基板上的铺展将受到分隔结构的限制，并且不会铺展为直径在10微米以上的墨滴。发明人发现，当墨滴铺展直径不超过10微米时，将不会发生明显的咖啡环效应，或者发生的咖啡环效应达不到影响显示均匀性的程度。由此，本公开的基板上形成的发光层厚度更均匀，得到更高的发光均匀性。

上述圆形区域的最大直径不小于5微米。当圆形区域的最大直径过小时，将影响墨滴在基板上即平面小区域中的铺展，也将影响发光层的发光均匀性。

分隔结构的高度，或者说垂直于基板方向上的厚度，优选在0.5至1微米之间。如果高度太低，对小墨滴铺展的限定作用不足，如果高度过高，则一方面不必要，另一方面可能影响发光层上的后续层的形成。

分隔结构典型地可以是分隔墙的形式，即从平面凸出的薄板状。分隔墙从基板平面凸出，起到限制小区域中的小墨滴的铺展的作用。分隔墙厚度优选为1微米以下。在此范围内时，尽管分隔墙占据了一定的基板面积并且有分隔墙的位置将没有发光层，但由于其厚度相对于发光层材料而言很窄，因此从视觉上不会对发光均匀性产生明显影响。不过，如果厚度过宽，则分隔墙本身占据基板面积过大，则会影响发光均匀性和整体发光亮度。分隔墙的厚度越小越好。其宽度最小值一般受限于其形成工艺。

图2中显示了分隔结构的示意性剖面图，其中显示了分隔结构的宽度w和高度h。图中所示分隔结构的截面形状为半椭圆形或半圆形，但也可以为其他形状，这主要取决于分隔的制备方式。

干燥的发光层(灰色表示)的高度低于分隔结构的高度。在整个打印区中，发光层通过一个大墨滴干燥形成，并且干燥过程中不发生咖啡环效应。因此，其高度在平面区域内基本上是相同的。

分隔结构一方面限定了平面圆形区域的最大直径，一方面允许各个小区域中的墨滴的连通。分隔结构优选排成规则的阵列，有利于其制备以及对小区域的控制。例如，如图3a所示，分隔结构在基板上的正投影为十字形，并且在基板上划分正方形平面微区的阵列。又例如，如图3b所示，分隔结构在基板上的正投影为Y字型，并且在基板上划分正六边形平面微区的阵列。图3a和3b中也示出了在该基板中的不含有分隔结构的圆形区域A。分隔结构的正投影的形状也可以是其他形状，本公开对此不作限定。

分隔结构可以称作分隔墙，或者当其正投有具有如上述的十字形或Y字型等形状时，可以称作分隔角。图4示出了示例性的形成有电路的基板的结构示意图。基板为TFT基板，并且控制电路的源漏极和栅极位于打印区周边。打印区中，具有十字形分隔角阵列，限定了多个小区域。

分隔结构可以通过多种方式形成，只要最终形成在基板上表面上的形貌符合本公开的要求即可。

图5显示了一种分隔结构的具体构造。基板可以是阵列基板，并且在打印区中，与源漏极同层形成源漏极材料图案，该图案与分隔结构图案对应。即，在分隔结构处，具有与阵列基板的源漏极同层形成的源漏极材料图案。随后，再在其上依次均匀覆盖一个或多个层。这些层可以是与源漏极层上的结构相同的中间层。中间层可以包括绝缘层、平坦化层等。随后可以是例如像素电极层如阳极层。在分隔结构处还有绝缘层，以与后续在发光层上方形成的另一像素电极层如阴极层绝缘。通过控制初始凸起的源漏极材料图案的形状、宽度和高度，即可得到想要的分隔结构。通常，由于后续中间层、阳极层、绝缘层的存在，源漏极材料图案的高度可以比最终形成的分隔结构稍高，而宽度可以比最终形成的分隔结构稍窄。例如，当分隔结构的高度在0.5至1微米之间且宽度为1微米以下时，源漏极材料图案的高度可以在1至1.5微米之间且宽度在200至500纳米之间。应注意，图5仅是示意性的。例如，绝缘层可以如图所示仅形成在分隔结构的上部，但也可以覆盖分隔结构的整个侧面，只要其可以保证阳极和阴极绝缘即可。

图6显示了另一种分隔结构的具体构造。可以在形成源漏极层时在打印区中不形成凸起。直到形成基板最上层的像素电极时，才形成凸起的分隔结构。具体地，在分隔结构处，具有作为像素电极一部分的金属图案。例如，在打印区中，在分隔结构处，形成ITO/Al/Ag/ITO结构作为凸起的分隔结构，其他部分则为ITO/Ag/ITO结构。通过控制Al图案的形状、宽度和高度，来得到想要的分隔结构。在分隔结构处还有绝缘层，以与后续在发光层上方形成的另一像素电极层如阴极层绝缘。同样，图6仅是示意性的。

当然，也可以通过其他方式形成本公开的基板的分隔结构。

本公开还提供一种发光器件，其包含本公开的基板和在基板的打印区中通过喷墨打印形成的发光层。发光器件的其他部分可以采用现有的发光器件的其他部分的结构。发光器件可以是例如OLED发光器件或QLED发光器件。其可以是顶发射型的，也可以是其他类型的。

本公开还提供用于制备基板的方法，所述方法包括形成所述分隔结构。可以以任何合适的方式形成所述分隔结构，从而形成包含由平面和分隔结构组成的打印区的表面。

在一个实施方案中，所述基板是阵列基板并且包含源漏极，并且所述方法包括：形成所述阵列基板中的所述源漏极，同时在所述打印区中与所述源漏极同层形成源漏极材料图案；以及在所述源漏极材料图案处形成所述分隔结构。

源漏极材料图案与要形成的分隔结构相对应。由于形成了凸出的源漏极材料图案，因此可以在源漏极材料图案处形成分隔结构。在源漏极材料图案处形成分隔结构可以通过在打印区中继续覆盖一个或多个层来完成。一个或多个层可以是平坦化层、绝缘层等，材料可以是树脂；一个或多个层还可以包含像素电极如阳极，其可以包括ITO层等。

在这种情况下，在打印区的平面区域，基板的表面层应是像素电极层，如ITO阳极层，从而与其上的发光层和发光层上的另一像素电极如阴极构成发光元件。然而，在打印区的分隔结构处，其表面不能也是上述ITO层，否则其可能与阴极发生短路。因此，需要在分隔结构处再覆盖一层绝缘层。作为实例，绝缘层可以与打印区周围的像素界定层一起形成。绝缘层可以通过本领域常规的工艺形成。

在另一个实施方案中，所述基板是阵列基板并且包含像素电极，并且所述方法包括：

形成所述阵列基板中的所述像素电极，其中在所述像素电极中形成金属图案；以及

在所述金属图案处形成所述分隔结构。

在一个进一步的实施方式中，形成像素电极包括：

形成底ITO层；

在所述打印区中形成金属图案；

在整个所述打印区中均匀地覆盖Ag层和顶ITO层，从而在所述金属图案处形成所述分隔结构，并且所述底ITO层、所述金属图案、所述Ag层和所述顶ITO层构成所述像素电极。金属图案可以例如是铝图案。

金属图案与要形成的分隔结构相对应。由于在像素电极中加入了凸出的金属图案，因此像素电极有金属图案的部分将凸出平面，从而可以在金属图案处形成分隔结构。同样，如上所述，分隔结构处的表面需要与像素电极绝缘。因此，需要在分隔结构处再覆盖一层绝缘层。作为实例，绝缘层可以与打印区周围的像素界定层一起形成。绝缘层可以通过本领域常规的工艺形成。

以下通过实施例来进一步说明本公开。

实施例1：

在无机层(如SiOx)基底上，通过压印方法，在形成源漏极层的同时，在50*100μm面积的打印区中同层形成36个十字形源漏极材料图案。源漏极材料图案的高度为1.2μm，宽度为0.4μm，间距为10.4μm。随后，在源漏极层上，通过CVD和光刻等方式形成无机材料、树脂材料的PVX、Resin层，厚度各自为0.2μm、1μm。最上层为ITO/Ag/ITO材料的阳极层。在打印区，形成从底平面上凸起的分隔结构，其高度为0.7微米，宽度为0.8μm，间距为10μm。随后在打印区周边形成像素界定层，同时在分隔结构上部形成绝缘层。最终的分隔结构的高度为0.8μm。

向打印区中喷墨打印10μl墨滴。干燥后，发光层的高度为约30nm，高度差不超过10nm。

随后再在发光层上形成阴极层，制备顶发射发光器件。

实施例2：

在已经制备好Resin的基底上，通过沉积、光刻、刻蚀等方法，形成ITO层。随后，在50*100μm面积的打印区中，通过沉积、Photo、蚀刻等方法，形成36个十字形铝线图案。十字形铝线图案的高度为0.7μm，宽度为1μm，间距为10.1μm。通过沉积、光刻、蚀刻等方式形成Ag层和ITO层，厚度分别为0.1μm、0.05μm。在打印区，形成从底平面上凸起的分隔结构，其高度为0.7μm，宽度为1.1μm，间距为10μm。随后在打印区周边形成像素界定层，同时在分隔结构上部形成绝缘层。最终的分隔结构的高度为0.8μm。

向打印区中喷墨打印10μl墨滴。干燥后，发光层的高度为约30nm，高度差不超过10nm。

比较例1：

在平面基板上，在50*100面积的平面打印区中，通过喷墨打印10μl墨滴，形成发光层。该发光层边缘高度为50nm，中央高度为10nm，边缘处形成宽度为1.5μm的咖啡环。

与比较例1相比，实施例1和2的具备本公开的分隔结构的基板上形成的发光层厚度均匀，能够提供更加均匀的发光。

显然，本领域的技术人员可以对本公开实施例进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种用于在其上喷墨打印发光层的基板，其中，所述基板的表面包含由平面和多个凸出所述平面的分隔结构组成的打印区，其中，在所述打印区中不含有任何分隔结构的圆形区域的最大直径在5微米至10微米之间。

2.根据权利要求1所述的基板，其中，所述分隔结构的高度在0.5至1微米之间。

3.根据权利要求1所述的基板，其中，所述分隔结构包括分隔墙，并且所述分隔墙的厚度为1微米以下。

4.根据权利要求1所述的基板，其中，所述分隔结构在所述基板上的正投影为十字形，并且在所述基板上划分正方形平面微区的阵列。

5.根据权利要求1所述的基板，其中，所述分隔结构在所述基板上的正投影为Y字型，并且在所述基板上划分正六边形平面微区的阵列。

6.根据权利要求1所述的基板，其中，所述基板是阵列基板，并且在所述分隔结构处，具有与所述阵列基板的源漏极同层形成的源漏极材料图案。

7.根据权利要求1所述的基板，其中，所述基板是阵列基板，并且在所述分隔结构处，具有作为所述阵列基板的像素电极一部分的金属图案。

8.一种发光器件，所述发光器件包含：

权利要求1-7中任一项所述的基板；和

在所述基板的打印区中通过喷墨打印形成的发光层。

9.一种用于制备权利要求1-5中任一项所述的基板的方法，所述方法包括：

形成所述分隔结构。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述基板是阵列基板并且包含源漏极，并且所述方法包括：

形成所述阵列基板中的所述源漏极，同时在所述打印区中与所述源漏极同层形成源漏极材料图案；以及

在所述源漏极材料图案处形成所述分隔结构。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述基板是阵列基板并且包含像素电极，并且所述方法包括：

形成所述阵列基板中的所述像素电极，其中在所述像素电极中形成金属图案；以及

在所述金属图案处形成所述分隔结构。