印刷显示器件的制备方法与流程

本发明涉及显示器件技术领域，特别是涉及一种印刷显示器件的制备方法。

背景技术：

溶液加工技术由于不需要昂贵的真空设备，可实现oled以及qled显示器低价格、大面积、规模化、高效率的生产而具有良好的发展前景。其中，喷墨打印技术通过将功能墨水有选择的沉积在对应像素内，不仅在无掩膜的情况下实现显示屏的彩色化，而且大大提高了材料的利用率，被认为是最能推动大面积柔性全彩显示屏产业化的图案化成膜技术。在所有溶液加工制膜过程中，都需要一个去溶剂干燥成膜的过程，这一过程决定了薄膜质量。通常情况下，液滴干燥过程常常会伴随“咖啡环现象”的发生，即干燥过程中液滴边缘接触线处溶剂挥发速度较快而形成由内向外的毛细流动，从而把溶质带到接触线处沉淀而形成薄膜周围厚中间薄的现象，如图1所示。对于光电显示器件而言，功能薄膜的不均匀性不仅会降低显示器发光均匀性，而且会严重影响其寿命。因此，调控墨水的干燥过程来提高打印薄膜的均匀性对于溶液加工的显示器尤为关键。

在实际喷墨打印制备显示器的过程中，液滴是在像素坑中沉积干燥成膜的。通常为了避免液滴的飞溅以及相邻像素点之间墨水的融合，像素界定层上半部分需要与液滴呈现疏液性质来保证打印分辨率；为了保证液滴在像素内的均匀铺展，需要将像素界定层下半部分进行亲水处理，提高液滴在像素内的浸润性，降低器件的漏电流。但这种具有分区域亲疏水特性的像素界定层的实现往往需要对多种材料进行反复多次对位、曝光、显影和刻蚀工艺，生产制作难度大，工艺复杂，制备成本居高不下。同时，对像素界定层底部的亲水处理也会增大液滴干燥过程中接触线在像素界定层边缘的钉扎效应，加剧“咖啡环”的形成，像素内薄膜的均匀性难以得到保证。这些问题在一定程度上限制了喷墨打印制备显示器的产业化进展。因此，现有技术有待改进和发展。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的是提供一种印刷显示器件的制备方法。

具体的技术方案如下：

一种印刷显示器件的制备方法，包括如下步骤：

s1、于衬底上沉积第一电极层；

s2、于所述第一电极层上制备像素界定层并形成像素坑；

s3、于所述像素坑内喷墨打印功能层墨水，然后置于第二溶剂的饱和蒸汽分氛围内进行蒸汽处理，所述功能层墨水包括功能层材料和第一溶剂；

将蒸汽处理后的器件置于室温条件下，空气或氮气环境下自然干燥；

然后再进行热处理，形成功能层；

s4、于所述功能层上沉积电子传输层以及第二电极层，封装后即得所述印刷显示器件。

在其中一些实施例中，所述第一溶剂的沸点大于200℃。

在其中一些实施例中，所述第二溶剂为所述功能层材料的良溶剂。

在其中一些实施例中，所述第二溶剂的表面张力小于所述第一溶剂的表面张力，所述第二溶剂的沸点大于所述第一溶剂的沸点。

在其中一些实施例中，所述蒸汽处理的时间不少于30min。

在其中一些实施例中，所述自然干燥的工艺参数为：干燥温度为25℃，在空气中自然干燥：空气湿度为50～60％，压强为标准大气压10⁶pa；在氮气环境中自然干燥：水、氧气含量均小于1ppm，手套箱内的压强为200～500pa。

在其中一些实施例中，所述热处理的温度大于所述第二溶剂的沸点。

在其中一些实施例中，所述功能材料选自空穴注入材料、空穴传输材料或发光材料。

在其中一些实施例中，所述印刷显示器件为oled或qled。

上述印刷显示器的制备方法，将像素bank内喷墨打印的功能层墨水置于高沸点低表面能的溶剂饱和蒸汽环境内进行干燥来调控像素内墨水的成膜形貌。在干燥过程中，周围环境内的第二溶剂蒸汽会向墨水扩散，墨滴边缘处的饱和蒸汽扩散速率大于墨滴中心，从而在墨滴表面形成表面张力差，形成由边缘向中心的马兰哥尼流；同时，随着溶剂蒸汽的扩散，边缘处溶剂的沸点增大，接触线处溶剂挥发速率减慢，减小了溶质由内向外的毛细流动；二者的共同作用使得溶质随着溶剂的挥发均匀沉积，“咖啡环”得到抑制；此外，随着溶剂蒸汽的扩散，墨滴的表面张力降低，能提高墨水与像素bank的浸润性，使得墨水在整个像素区域的均匀成膜，有效抑制漏电流的产生。上述制备方法操作简单易行，在不需要优化像素界定层以及墨水配方的前提下，通过干燥环境的控制来提高了像素区域的成膜均匀性，有效的提高了显示器的性能。

附图说明

图1为“咖啡环”现象的过程原理示意图；

图2为本发明实施例功能层墨水打印于像素界定层的像素坑内的截面示意图；

图3为本发明实施例功能层墨水于第二溶剂的饱和蒸汽氛围内进行蒸汽处理及墨水流向示意图；

图4为本发明实施例功能层墨水蒸汽处理后进行自然干燥过程中溶质流向的示意图；

图5为本发明实施例功能层墨水完全干燥后形成功能层的形貌示意图；

图6为本发明实施例制备的显示屏器件结构示意图。

附图标记说明：

1、衬底；2、ito阳极(第一电极层)；3、像素界定层(bank)；4、功能层墨水；5、密闭容器；6、第二溶剂的饱和溶剂蒸汽；7、空穴传输/注入层(htl/hil)；8、发光层(eml)；9、阴极(第二电极)；10、封装层。

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。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。

本实施例一种印刷显示器件的制备方法，包括如下步骤：

s1、于衬底上沉积第一电极层；

s2、于所述第一电极层上制备像素界定层并形成像素坑；

s3、于所述像素坑内喷墨打印功能层墨水(如图2所示)，然后置于第二溶剂的饱和蒸汽分氛围内进行蒸汽处理(如图3、图4所示)，所述功能层墨水包括功能层材料和第一溶剂；

将蒸汽处理后的器件置于室温条件，空气或氮气环境下自然干燥；所述自然干燥的工艺参数为：干燥温度为25℃，在空气中自然干燥：空气湿度为50～60％，压强为标准大气压10⁶pa；在氮气环境中自然干燥：水、氧气含量均小于1ppm，手套箱内的压强为200～500pa。

然后再进行热处理，形成功能层(如图5所示)；所述热处理的温度大于所述第二溶剂的沸点

所述第一溶剂的沸点大于200℃；所述第二溶剂为所述功能层材料的良溶剂；所述第二溶剂的表面张力小于所述第一溶剂的表面张力，所述第二溶剂的沸点大于所述第一溶剂的沸点；

s4、于所述功能层上沉积电子传输层以及第二电极层，封装后即得所述印刷显示器件(如图6所示)。

将功能层墨水置于饱和蒸汽氛围内干燥，通过干燥过程中蒸汽对墨水的扩散改变了功能层墨水的物理性质，提高了功能层墨水的成膜均匀性。在干燥过程中，一方面通过在功能层墨水表面形成表面张力差，从而形成由外向内的马兰哥尼流动；一方面增大功能层墨水的沸点，减缓了由内向外的毛细流动，二者共同抑制“咖啡环”的形成，提高了薄膜的均匀性。此外，蒸汽的扩散降低了墨水的表面张力，提高了功能层墨水与像素界定层的浸润性，保证了墨水在像素内的均匀铺展，从而起到抑制漏电流产生的功效，同时，这种干燥方式不要求像素界定层下半部分进行亲液处理，方法相对简单易行，可大幅度降低制作难度和制作成本。

所述步骤s3中，所述显示器功能材料墨水可以是空穴注入材料墨水、空穴传输材料墨水、各色发光材料墨水，并且在上述的干燥方式下打印的墨水可以为单一溶剂组分的墨水，而所用的像素bank为具有疏液性质的单层像素界定层结构。这样，上述干燥方式下不需要优化打印墨水成分和像素界定层的结构就可以保证像素内成膜均匀性。

进一步的，在所述步骤s3中，为了保证喷墨打印过程的稳定性，喷墨打印的功能层墨水需要具有较高的沸点，在本实施案例中进一步要求功能层墨水的第一溶剂具有不低于200℃的沸点。同时，第一溶剂较低的挥发速率也保证了干燥过程中第二溶剂饱和蒸汽对功能层墨水的充分扩散，在一定程度上调整功能层墨水物理成分而起到改善成膜均匀性的作用。

进一步的，在所述步骤s3中，所述第二溶剂需为功能层墨水中功能材料的良性溶剂，这样第二溶剂蒸汽扩散过程中不会造成溶质的析出而加速接触线的钉扎。同时，所用第二溶剂的表面张力需低于功能层墨水中第一溶剂的表面张力，但其沸点需大于第一溶剂的沸点。通过将符合要求的溶剂置于一密闭容器内进行40℃低温加热，溶剂不断挥发扩散可得到该溶剂的饱和蒸汽环境。为了确保第二溶剂在功能层墨水中较高的扩散浓度，一般蒸汽处理的时间随着第一溶剂的沸点增高而增加，在本实施案例中，第一溶剂的沸点不低于200℃，蒸汽处理的时间不少于30min。

如图3所示，喷墨打印的功能层墨水在疏水bank内墨水液面向外凸，在像水边缘曲率半径r大于像素中心处。根据开尔文公式像素边缘处的墨水的蒸汽压更大，即墨水的第一溶剂在像素边缘处挥发速率大于像素中心处的第一溶剂挥发速率，而周围饱和第二溶剂氛围中的第二溶剂蒸汽向功能层墨水的扩散时在像素边缘处的扩散速率快于像素中心处。这样，随着第一溶剂的挥发和第二溶剂向墨水的扩散，功能层墨水内第一溶剂的浓度逐渐减小，第二溶剂的浓度增大，由于像素边缘和中心处溶剂挥发和蒸汽扩散的速率不同，在像素边缘处第二溶剂的浓度大于像素中心处，而第一溶剂的浓度小于中心处。由于第二溶剂的表面张力小于第一溶剂，像素坑内中心处墨水液面的表面张力高于边缘处，存在表面张力梯度，从而产生从像素边缘向中心处流动的马兰哥尼流(marangoniflow)，与墨水挥发过程中的毛细流动形成一个回流，从而减缓溶质在像素边缘的沉积而抑制了“咖啡环”的形成。此外，由于第二溶剂的沸点大于第一溶剂，第二溶剂的扩散进一步降低了墨水中第一溶剂的挥发速率，减缓了毛细流动，即减缓了干燥过程中溶质向边缘出的迁移，能够减缓“咖啡环”的形成。因此，在第二溶剂的饱和蒸汽中干燥的墨水内部形成的马兰哥尼流以及降低的墨水挥发速率共同抑制了“咖啡环”的形成，提高了像素内的薄膜均匀性。同时，在干燥过程中，随着第一溶剂的挥发，第二溶剂的扩散，功能层墨水的表面能逐渐降低，提高了墨水与像素bank的浸润性，保证墨水在整个像素内的均匀铺展而与bank内壁不存在间隙，有效的抑制了漏电流的产生。

所述步骤s3中，将密闭容器内进行蒸汽处理后的器件取出，置于空气或者氮气下室温自然干燥。通常空穴注入材料墨水需置于空气中室温自然干燥，而空穴传输材料、发光材料等需置于氮气环境下室温自然干燥。为了保证自然干燥中溶剂挥发的均匀性，需要调控干燥环境的温度、湿度、气压保持稳定。

所述步骤s3中，将自然干燥的薄膜置于一定温度的加热板上进行热处理。其中，热处理的温度需高于蒸汽氛围第二溶剂的沸点，确保将薄膜中残留的溶剂去除干净，得到完全交联固化的薄膜。

重复步骤s3，依次在像素坑内喷墨打印制备空穴注入层、空穴传输层、发光层，最后进行所述步骤s4，在喷墨打印的有机功能成上依次蒸镀电子传输层和阴极，形成oled器件并进行封装，完成显示器的制备。

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。