发光器件的喷墨印刷方法和喷墨印刷装置与流程

本发明涉及喷墨印刷显示技术领域，特别是涉及一种发光器件的喷墨印刷方法和喷墨印刷装置。

背景技术：

有机发光二极管(oled)和量子点发光二极管(qled)器件，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备受关注。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。

喷墨打印是将功能层材料溶解到溶剂中制成墨水，再用喷墨印刷的方式准确沉积到每一个由像素定义层围成的像素坑中。沉积后，经过减压干燥，使溶剂完全挥发，只留下功能层材料，然后再对功能层材料进行烘烤，便完成一层功能层的制备。

随着对显示器件分辨率要求的提高，像素的密度越来越高，像素坑的设计越来越小。目前在提高喷墨打印头的落滴精度上有着明显的瓶颈，近几年内难有质的飞跃，因此，通过喷墨印刷制备高分辨率的显示面板时，常会有桥连缺陷产生。如图1所示，其中，1为基板、2为像素堤坝、3为墨水、4为桥连缺陷、5为墨滴，6为喷墨打印头，由于像素密度较高，墨水滴落时的偶然偏移或个别墨滴的体积过大，导致墨水溢出像素坑，使相邻像素坑内的墨水搭接在一起，形成桥连缺陷4。桥连缺陷不仅会影响最终的成膜厚度、形貌，甚至还会导致发光层像素混色的发生，严重影响了喷墨印刷的工艺稳定和产品良率。

技术实现要素：

基于此，提供一种发光器件的喷墨印刷方法，能够提高喷墨印刷的工艺稳定和产品良率。

一种发光器件的喷墨印刷方法，包括以下步骤：

提供基板，所述基板上设有像素定义层，所述像素定义层的显示区开设有多个像素坑；

将所述基板置于喷墨打印头的上方，且所述像素坑的开口朝下，所述喷墨打印头朝上打印发光功能层墨水，并沉积到所述像素坑中，干燥，形成发光功能层，得到发光器件。

上述方法将基板倒置于喷墨打印头的上方，通过喷墨打印头往上将墨水打印沉积到像素坑中，像素坑中的墨水由于体积较小，其自身重力较小，不会自由下落而留在像素坑中，而在打印过程中发生的桥连缺陷，由于重力作用、墨水的表面张力和分子间引力作用，会在像素定义层的像素堤坝处断开，并流回到各自的像素坑中而自愈，因此，本发明上述方法能够有效地减少桥连缺陷的发生概率，提高喷墨印刷工艺的稳定性和中发光器件的产品良率。

在其中一个实施例中，所述像素定义层远离所述基板的表面为疏水性的，所述像素坑的侧壁靠近底部的区域为亲水性的。

如此，可以促进墨水流回到各自的像素坑中。

在其中一个实施例中，所述干燥的步骤依次包括预烘干、减压真空干燥和烘烤；所述预烘干和/或所述减压真空干燥时，所述像素坑的开口朝下。

如此，在减压干燥之前进行预烘干，可以减少沉积在像素坑中的墨水中溶剂的含量，从而避免在将基板从喷墨打印头的位置转移至减压干燥装置的过程中，像素坑内的墨水因受气流或振动等影响而流入其他像素坑内，保证像素坑内墨水的完好性；在预烘干和/或减压干燥时，保持像素坑的开口朝下，可以避免在像素坑内墨水未干或未全干的情况下进行翻转，避免墨水从像素坑内流出。

在其中一个实施例中，所述预烘干的温度为70℃～90℃，时间为30s～180s；

所述减压干燥的温度为15℃～35℃，真空度为0.1torr～1000torr，时间为180s～600s。

在其中一个实施例中，将所述喷墨打印头朝上打印发光功能层墨水的过程中，将所述基板未设有所述像素坑的非显示区固定，且使所述显示区的像素坑露出，并给所述基板提供向上的支撑浮力。

本发明另一目的在于提供一种喷墨印刷装置，该装置包括：

基板承载机构，用于固定基板，所述基板上设有像素定义层，所述像素定义层的显示区开设有多个像素坑，且所述基板上的像素坑的开口朝下；

打印机构，具有喷墨打印头，所述喷墨打印头能够用于向位于其上方的所述基板喷墨打印。

在其中一个实施例中，所述基板未设有所述像素坑的非显示区与所述基板承载机构接触，以使所述基板的显示区露出。

在其中一个实施例中，所述喷墨印刷装置还包括气浮平台，用于给所述基板提供向上的支撑浮力；

所述基板承载机构能够相对所述气浮平台沿第一方向进行移动。

在其中一个实施例中，所述气浮平台包括第一子平台和第二子平台，所述第一子平台和第二子平台沿所述第一方向依次设置，且所述第一子平台和第二子平台之间形成喷墨打印空间，所述喷墨打印头能够通过所述喷墨打印空间向位于其上方的所述基板喷墨打印；所述喷墨打印头能够沿第二方向运动，所述第二方向与所述第一方向垂直。

在其中一个实施例中，所述喷墨印刷装置还包括传送平台，所述传送平台连接于所述气浮平台的一侧且位于所述第一方向上，所述传送平台与所述气浮平台的水平高度相同，且通过侧面相互连接；所述传送平台上设置有加热机构。

如此，可以在基板喷墨打印后，对沉积有墨水的基板进行预烘干，减少墨水中溶剂的量，避免在基板搬出喷墨印刷装置时，墨水受气流或振动影响而滴落或流入其他像素坑内。

在其中一个实施例中，所述基板承载机构包括基板抓持件，所述基板抓持件设置在所述气浮平台上垂直于所述第一方向的一侧，所述基板抓持件通过抓持所述基板的一侧边对所述基板的水平位置进行固定，并能够带动所述基板在所述气浮平台上沿所述第一方向进行移动。

如此，能够提高基板在气浮平台上的悬浮和移动过程中的运动稳定性，降低基板滑出气浮平台而破损摔碎的可能性。

在其中一个实施例中，所述基板抓持件包括抓持平面，所述抓持平面上设置有真空孔，将负压机构与真空孔连通，从而通过所述真空孔的吸附作用将所述基板的一侧边吸附固定在所述抓持平面上。

在其中一个实施例中，还包括减压干燥机构和转运机构；

所述转动装置包括真空吸附板、机械臂和底座，所述机械臂的一端与所述真空吸附板相连，另一端与所述底座相连；

所述减压干燥机构用于基板喷墨打印后，对基板进行减压干燥，所述减压干燥机构包括：腔体；

基板支承框，设置在所述腔体内，用于支承基板以使所述基板的非显示区域与所述基板支承框接触，且所述基板上的像素坑的开口朝下；

溶剂捕获板，设于所述腔体内且位于所述基板支承框的下方，所述溶剂捕获板与所述基板支承框相对设置。

附图说明

图1为传统喷墨打印过程的示意图；

图2为本发明一实施方式的喷墨打印过程的示意图；

图3为图2的喷墨打印过程中桥连缺陷自愈的效果示意图；

图4为本发明一实施例的喷墨印刷装置的结构示意图；

图5为本发明一实施例的喷墨印刷装置中的转运机构的结构示意图；

图6为本发明一实施例的喷墨印刷装置中的减压干燥机构的结构示意图；

图7为本发明一实施例的喷墨印刷装置中的烘烤机构的结构示意图；

图8为本发明另一实施例的喷墨印刷装置中的烘烤机构的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并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。

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。

本发明一实施方式发光器件的喷墨印刷方法，包括以下步骤s1～s2。

s1、请参见图2提供基板10，该基板10上设有像素定义层20，像素定义层20的显示区开设有多个像素坑(图未标示)。

s2、请参见图2，将基板10置于喷墨打印头30的上方，且基板10上的像素坑的开口朝下(即与重力方向相同)；喷墨打印头30朝上(与重力方向相反)打印发光功能层墨水301，并沉积到像素坑中，干燥，形成发光功能层，得到发光器件。

请参见图2～3，在打印过程中，基板10处于倒置的状态，其上像素定义层20的开口朝下，由于像素坑中的墨水302由于体积较小，其自身重力较小，不会自由下落而留在像素坑中，而在打印过程中发生的桥连缺陷303，由于重力作用、墨水的表面张力和分子间引力作用，会在像素定义层20的像素堤坝处断开，并流回到各自的像素坑中而自愈。

其中，像素定义层20远离基板10的表面亲疏水性与墨水的亲疏水性相反，像素坑的侧壁靠近底部的区域的亲疏水性与墨水的亲疏水性保持一致。比如，当墨水为亲水性时，像素定义层20远离基板10的表面为疏水性的，像素坑的侧壁靠近底部的区域为亲水性的。如此，墨水与像素坑的底部是润湿的，而与像素定义层的像素堤坝的上表面(即像素定义层远离基板的部分)之间是不润湿的，在上述喷墨打印过程中发生桥连缺陷的墨水更加容易在像素定义层的像素堤坝的上表面处断开，流回到各自的像素坑中。

在一实施例中，沉积到单个像素坑中的墨水的体积为10pl～60pl。可理解，可通过像素坑的容量大小限定沉积到单个像素坑中的墨水的体积，具体地，例如像素坑的容量为10pl～60pl，打印时以沉积充满像素坑的要求进行打印即可。

较优地，沉积到单个像素坑中的墨水的体积为20pl～50pl。

在一实施例中，在步骤s2中的干燥步骤包括预烘干、减压真空干燥和烘烤。

其中，预烘干的温度为70℃～90℃，时间为30s～180s。

需要注意的是，由于墨水中含有一定量溶剂、流动性较大，容易因振动等原因而导致墨水从倒置的像素坑中流出或滴落，因此，在完成墨水沉积至像素坑中之后，减压真空干燥之前，需要对基板进行上述预烘干处理，以减少墨水中溶剂的量，避免在将基板从打印装置中搬至减压真空干燥装置的过程中，因气流和振动等因素影响而滴落或流入其他像素坑。

进一步地，在预烘干处理时，基板上的像素坑的开口朝下。

在一实施例中，减压真空干燥的温度为15℃～35℃，真空度为0.1torr～1000torr，时间为180s～600s。

可以理解，在基板上进行喷墨打印后，需要对其进行减压真空干燥处理，通过降低环境压力来降低溶剂的沸点，加速墨水中的溶剂的挥发速率，使墨水中的有机物析出并形成均匀、平坦的薄膜。

在本实施例中，在减压真空干燥处理时，基板上的像素坑的开口朝下，即减压干燥时，基板处于倒置的状态。在其他一些实施例中，减压干燥时，基板可以处于正置的状态。

在一实施例中，烘烤的温度为100℃～250℃。

较优地，在烘烤时，基板上的像素坑的开口朝下。

需要说明的是，发光器件的发光功能层可包括空穴注入层、空穴传输层和发光层等多个需要沉积在像素坑内的功能层，在形成如空穴注入层、空穴传输层和发光层时，可以重复上述步骤s2，以最大限度的减少桥连缺陷的发生，提高产品良率。

在一实施例中，将喷墨打印头30朝上打印发光功能层墨水的过程中，将基板10未设有像素坑的非显示区固定，且使显示区的像素坑露出，并给基板10提供向上的支撑浮力。

请参见图4，为本发明另一实施方式提供的一种喷墨印刷装置100，包括气浮平台110、基板承载机构120和打印机构130。

其中，气浮平台110，用于给基板10提供向上的支撑浮力。

基板承载机构120用于固定基板10，基板10上设有像素定义层20，像素定义层20的显示区开设有多个像素坑，且基板上的像素坑的开口朝下。

打印机构130具有喷墨打印头132，喷墨打印头132用于向位于其上方的基板10喷墨打印。

进一步地，基板10未设有像素坑的非显示区与基板承载机构120接触，以使基板10的显示区露出。

在本实施例中，基板承载机构120能够相对气浮平台110沿第一方向进行移动。也就是说，喷墨打印作业时，基板承载机构120能够带动基板10在气浮平台110上沿第一方向进行移动。

具体地，气浮平台110包括第一子平台112和第二子平114，第一子平台112和第二子平台114沿第一方向依次设置，且第一子平台112和第二子平台114之间形成喷墨打印空间，喷墨打印头132能够通过喷墨打印空间向位于其上方的基板10喷墨打印。

在本实施例中，喷墨打印头132设于喷墨打印空间内。

具体地，喷墨打印头132能够在喷墨打印空间内沿第二方向运动，且第二方向与第一方向垂直。

进一步地，气浮平台110的第一子平台112和第二子平台114的表面均匀设置有送气孔道1122，从而在喷墨打印过程中，可以均匀地向上吹气，从而为该基板10提供向上的支撑浮力，以平衡基板10的重力，使基板10保持水平。进一步地，送气孔道1122分布均匀，以使基板10各处所承受的送气管道1122向上的推力相同，以提高基板在气浮平台110上的平坦度，进而提高基板上形成的功能层的均一性。

在本实施例中，基板承载机构120具有基板抓持件(图未示)，基板抓持件设置在气浮平台110上垂直于第一方向的一侧，基板抓持件抓持基板10的一侧边对基板10的水平位置进行固定，并能够带动基板10在气浮平台110上沿第一方向进行移动。

进一步地，基板抓持件可以为具有吸附功能的吸附件，也可以为夹持件或机械抓手等。

较优地，基板抓持件为真空吸附件。

具体地，基板抓持件包括抓持平面122(图4中基板抓持件与基板10相接触的面即为抓持平面)，在抓持平面122上设置有真空孔(图未示)，真空孔的吸附作用将基板10的一侧边吸附固定在抓持平面122上。

本实施例的喷墨印刷装置100还包括传送平台140，传送平台140连接于气浮平台110沿基板10移动方向的一侧，传送平台140与气浮平台110的水平高度相同，且通过侧面相互连接。

进一步地，传送平台140上还设置有加热机构142。

在本实施例中，加热机构142为红外加热管。在其他实施例中，加热机构142可以为红外加热管，也可以为微波加热管等其他加热机构。

请参见图5，为本发明提供的一种用于基板转运的转运机构200，包括：真空吸附板210、机械臂220和底座230，其中，机械臂220的一端与真空吸附板210相连，另一端与底座230相连。考虑到基板10被倒置，其下表面上的像素定义层20上设置的像素坑内的墨水302未干燥成膜，上表面为玻璃基板，因此采用真空吸附板210吸附基板上表面(未有像素定义层的一面)的方式来进行基板10的搬运。

为了便于将基板倒置进行喷墨打印后像素坑内墨水的干燥，本发明提供的喷墨印刷装置还包括减压干燥机构。

请参见图6，为本发明一实施例的减压干燥机构300，包括腔体310、基板支承框320和溶剂捕获板340。

其中，基板支承框320设置在腔体310内，用于支承基板10以使基板10的非显示区域与基板支承框320接触，且基板10上的像素坑的开口朝下。

溶剂捕获板340设于腔体310内且位于基板支承框320的下方，溶剂捕获板340与基板10相对设置在，以用于捕获从沉积在基板10上的墨水中汽化的溶剂。

在本具体实施例中，基板支承框320具有矩形框体，并通过与基板10的非显示区接触以对基板10进行支承。可以理解，基板支承框320的框体形状可以根据基板的具体形状进行设计，其以能放置基板使基板保持水平状态，且与基板接触时，框体只与基板上的非显示区域(即基板上未设有像素坑的外围区域)相接触。

在本具体实施例中，减压干燥机构300还包括基板支承框缓冲组件330，基板支承框缓冲组件330的一端固定于腔体310的顶壁上，另一端与基板支承框320连接。基板支承框320通过与基板10的非显示区接触，以对基板10进行支承。

基板支承框缓冲组件330具有弹簧缓冲件，缓冲弹簧的一端与所述腔体的顶壁相连，另一端与所述基板支承框相连。如此，可以对基板支承框和置于其上的基板起到良好的缓冲作用。

减压干燥机构300还溶剂捕获板升降组件350，溶剂捕获板升降组件350的一端固定在腔体310的底壁上，另一端与溶剂捕获板340连接；溶剂捕获板升降组件350能够自由地带动溶剂捕获板340上下移动。

减压干燥机构300还包括控温平台360和控温平台升降组件370，其中，控温平台360设于基板支承框320的上方，且以与基板10相对的方式设置在腔体310内，用于对基板10的温度进行控制和调节；控温平台升降组件370的一端固定于腔体310的顶壁上，另一端与控温平台360连接，控温平台升降组件370能够自由地带动控温平台360上下移动。

腔体310的侧壁上设有可开闭的门和排气管，排气管与外界排气装置相连接，且门与侧壁之间可密封，以使腔体呈一密闭的腔室。

采用本发明上述喷墨印刷装置100进行发光器件的喷墨印刷，请再次参照图4～图7，其工作过程如下：

s21、提供一基板10，基板10上设有像素定义层，像素定义层上开设有多个像素坑。

s22、请参见图4，将基板10置于喷墨打印头132的上方，且基板10上的像素坑的开口朝下，喷墨打印头132朝上打印发光功能层墨水，并沉积到像素坑中。

可以理解地，将基板10置于喷墨打印头132的上方可通过采用基板搬入或直接置于喷墨打印头上方等方式实现。

具体地，在本实施例中，采用基板搬入的方式将基板置于喷墨打印头的上方，然后采用采用喷墨印刷装置100对基板10进行喷墨打印：将基板承载机构120移动到传送平台140的两侧，然后通过机械手等手段将基板10从外部进入喷墨印刷装置100内，并置于基板承载机构120的抓持平面122上，并通过抓持平面122上的真空孔的吸附作用将基板10固定；基板承载机构120带着基板10从传送平台140沿第一方向移动至气浮平台110上，并在第一子平台112和第二子平台114上沿第一方向做往复运动(或递进运动)，打印机构130沿第二方向做递进运动(或往复运动)，同时，在此过程中，喷墨打印头132工作，将墨水301沉积到像素坑中。在喷墨打印过程中，气浮平台上的送气孔道1122始终向上吹氮气，以平衡基板10的重力，使其保持水平，提高成膜的均一性。

在进行喷墨打印作业的过程中，根据打印图案等的不同，基板10会不断在气浮平台的第一第打印区域和第二打印区域之间、以及气浮平台和传送平台之间来回移动；同样，喷墨打印头也会不断在气浮平台上沿第二方向来回移动。

具体地，当基板10沿第一方向在第一打印区域112和第二打印区域114之间做往复运动时，喷墨打印头132沿第二方向做递进运动；当基板10沿第一方向做递进运动时，喷墨打印头132沿第二方向做往复运动。

s23、干燥，形成发光功能层，得到发光器件。

具体地，在本实施例中，干燥的步骤依次包括预烘干、减压干燥和烘烤。

s231、预烘干：打印完毕后，基板承载机构120带着基板10移动到传送平台140，设置在传动平台140的加热机构142对基板10进行预烘干，预烘干的温度为70℃～90℃，时间为30s～180s，墨水301经预烘干后，溶剂含量减少，记为墨水302。

如此通过预烘干处理，减少了墨水301中溶剂的含量，从而避免在基板10从喷墨打印装置100搬出的过程中，像素坑内的墨水受气流和/或振动等影响而滴落或流入其他像素坑。

s232、减压干燥：经过预烘干后，将基板10置于减压干燥机构内进减压真空干燥。

具体地，预烘干后，基板承载机构120解除对基板10的真空吸附，采用图5所示的转运机构200通过真空吸附板210对基板10上表面(无像素定义层的一面)的吸附，将基板10搬出喷墨印刷装置100，并转运至图6所示的减压干燥机构300内，将基板10放置于基板支承框320上，基板10上像素坑的开口朝下，且基板支承框320与基板10四周的非显示区域接触。然后控温平台360在控温平台升降组件370的带动下下移至与基板10的上表面(无像素定义层的一面)接触，控温平台360通过接触式传热调整基板的温度至15℃～35℃，基板支承框缓冲组件330确保控温平台360施加在基板10上的力不会过大，从而避免基板10破裂。溶剂捕获板升降组件350的带动溶剂捕获板340上升至与基板10上保持2mm～20mm的距离，然后通过排气装置(真空泵)将腔体310内的气体排出，使腔体内的压力降低至0.1torr～100torr，进行减压干燥处理，并保持180s～600s。像素坑内的墨水302经过减压干燥后，形成不含溶剂的薄膜304。

可以理解，基板10上的墨水301经过预烘干成为墨水302后，可以采用正置的干燥方式进行减压真空干燥，也可采用本发明的倒置干燥方式，优选地，采用基板倒置的方式进行减压真空干燥。

s233、烘烤：经过减压干燥处理后，需要对基板10上的薄膜304进行烘烤，完成发光功能层的制备，烘烤温度为100℃～250℃。

可以理解，经过减压干燥处理后，可以采用正置的干燥方式进行烘烤，也可采用本发明的倒置烘烤方式，优选地，采用基板倒置的方式进行烘烤。

具体地，可以采用接触式传热和红外辐射两种方式的烘烤机构进行烘烤。

在本实施例中，采用图7所示接触式传热的烘烤机构400对基板10进行烘烤。

请参见图7，烘烤机构400包括腔室410、设置在腔室410内的基板载置框420和基板载置框缓冲组件430、加热平台440和加热平台升降组件450。

其中，基板载置框缓冲组件430的一端固定于腔室410的顶壁上，另一端与基板载置框420连接，用于对基板载置框420和置于基板载置框420上的基板10起缓冲作用；加热平台440设于基板载置框420的上方，并以与基板相对的方式设置，加热平台升降组件450的一端固定于腔室410的顶壁上，另一端与加热平台440连接，能够带动加热平台440自由的上下移动。

将基板10倒置于基板载置框420上，基板载置框420与基板10的非显示区域接触，加热平台升降组件450带动加热平台440下降，并与基板10的上表面接触，通过热传导直接对基板10进行加热烘烤。

在其他实施例中，采用图8红外辐射传热的烘烤机构500对基板10进行烘烤。

请参见图8，烘烤机构500包括腔室510、设置在腔室510内的基板载置框520、基板载置框固定组件530和红外加热装置540。

其中，基板载置框固定组件530的一端固定于腔室510的顶壁上，另一端与基板载置框520连接。

红外加热装置540设于基板载置框520的下方，并以与基板相对的方式设置，红外加热装置540包括红外加热管542和红外加热管固定组件544，红外加热管固定组件544的一端固定于腔室510的底壁上，另一端与红外加热管542连接。

将基板10倒置于基板载置框520上，基板载置框520与基板10的非显示区域接触，红外加热装置通过红外辐射热传导对基板10进行加热烘烤。

本发明通过采用上述喷墨印刷装置、减压干燥机构等进行高分辨率发光器件的制作，能够有效减少喷墨过程中由于墨滴落点偏移所导致的桥连缺陷，提高成膜的均匀性和平坦性，最终提高工艺的稳定性和产品的良率。

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。