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CN106564315B - 涂布方法、涂布设备及发光器件 - Google Patents

涂布方法、涂布设备及发光器件 Download PDF

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CN106564315B CN201610919798.9A CN201610919798A CN106564315B CN 106564315 B CN106564315 B CN 106564315B CN 201610919798 A CN201610919798 A CN 201610919798A CN 106564315 B CN106564315 B CN 106564315B
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Abstract

本发明公开了一种涂布方法、涂布设备及发光器件。该涂布方法包括：确定微针冒出的液滴的最下端到达第一位置则控制供液装置停止给微针供液；确定微针的端部到基板的距离达到第二距离，其中，第二距离为预先设置的；控制供液装置继续供液，并控制微针相对于基板运动而涂布图案。通过本发明提供了一种较优的图案形成方案，从而避免了采用现有技术中的喷墨打印设备容易造成喷嘴极易堵塞的技术问题。

Description

涂布方法、涂布设备及发光器件
技术领域
本发明涉及电子器件领域，具体而言，涉及一种涂布方法、涂布设备及发光器件。
背景技术
随着平板显示业的蓬勃发展，人们越来越追求高品质画质，以有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)为代表的新一代显示技术受到广泛的关注。而OLED以轻薄、柔性、广视角同样吸引人们驻足，但是以真空热蒸镀为主的OLED制成能耗大，大尺寸掩膜板尺寸偏差影响色彩精准性。与之相比，以量子点溶液通过湿法涂布工艺制作的量子点发光二极管(Quantum Dots Light-Emitting Diode,QLED)显然更具优势。
目前较为成熟的湿法涂布工艺如旋涂法(spin coating)，材料利用率只有5％左右，喷涂法(spray coating)的材料利用率约为90％，但是这些涂布工艺都不能直接做图案(pattern)，需要后期引入去膜工艺将相应位置的材料清除，或者在涂布前先施加阻挡的掩模板，这不仅浪费了材料，也使制作工艺变得复杂。目前研究的比较热门且可精确制备图案化图形的涂布工艺如喷墨打印(inkjet coating)，只要基板上预先设置好涂布区域，一般由像素界定层围挡一圈形成“堤坝”使材料可以很精准的落入，可用来制备如像素(pixel)般精细的图案。喷墨打印设备若要实现精密的区域涂布，设备造价会非常昂贵，且墨水调配也是个难点，设备与墨水若不匹配，打印出的液滴会有很多散点，即主液滴周围有很多小液滴，造成基板污染，打印量不能稳定控制，另外，打印停顿时，由于溶剂挥发会造成喷嘴堵塞。
发明内容
本发明实施例提供了一种涂布方法、涂布设备及发光器件，避免了在喷墨打印设备的喷嘴极易堵塞的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种涂布方法，该方法包括：确定微针冒出的液滴的最下端到达第一位置则控制供液装置停止给微针供液；确定微针的端部到基板的距离达到第二距离，其中，第二距离为预先设置的；控制供液装置继续供液，并控制微针相对于基板运动而涂布图案。
进一步地，在确定微针冒出的液滴的最下端到达第一位置则控制供液装置停止给微针供液之前，该方法还包括：控制微针的端部位于第二位置，其中，第一位置到第二位置的距离为第一距离，第一距离是预先设置的，相对于基板，第一位置在第二位置下方；控制供液装置开始供液。
进一步地，通过以下至少之一对微针的端部或者液滴的最下端的位置进行探测：激光、微针的出液口压力。
进一步地，第一距离用于控制液滴的大小，和/或，第二距离还用于控制微针到基板上的像素隔离柱的远离基板的上表面的高度，以让微针在经过像素隔离柱的上表面时抬起，且在经过基板的裸露表面上方时下落。
进一步地，第二距离小于等于第一距离，并且，第二距离大于0。
进一步地，第二距离用于控制液滴涂布图案的线条宽度。
进一步地，该方法还包括：在涂布结束之后，上抬微针，在微针的端部与基板的距离大于第二距离时，控制供液装置停止供液。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种涂布设备，该设备包括：载物平台，用于放置基板；至少一个微针，用于出液，并被控制相对于基板运动而涂布图案；定距装置，用于对微针的端部到基板的距离进行定位；供液装置，用于对至少一个微针进行供液，其中，定距装置定位的微针的端部到基板的距离为进行供液的依据。
进一步地，定距装置包括以下至少之一：激光定位装置、至少一个微针的出液口压力探测装置。
进一步地，激光定位装置包括第一激光定位装置和第二激光定位装置，其中，第一激光定位装置出射的激光包括上激光和下激光。
进一步地，上激光用于定位微针端部，下激光用于定位液滴的最下端位置。
进一步地，第二激光定位装置用于定位微针的端部与基板的距离。
进一步地，微针的内径为1微米至1毫米，优选微针的内径与涂布图案的线条宽度的比值范围为1:0.5至1:1.5。
进一步地，微针外壁及端部表面设置有表面张力低于阈值的涂层，阈值为液滴可浸润在微针外壁及端部表面的涂层的表面张力。
根据本发明的再一个方面，还提供了一种发光器件,所述发光器件使用上述方法制造。
在本发明实施例中，确定微针冒出的液滴的最下端到达第一位置则控制供液装置停止给微针供液；在确定微针的端部到基板的距离达到预先设置的第二距离之后，控制供液装置继续供液，并控制微针相对于基板运动而涂布图案。采用本发明，先控制微针冒出的液滴的大小，然后根据微针端部到基板的距离的大小来控制是否给微针供液，从而保证了在涂布的过程中微针处于持续供液的状态，与现有的利用喷墨打印方法对基板进行图案的涂布相比，避免了设备在不持续的出液过程中易堵塞出液口的现象，降低了涂布图案时喷嘴出液口的概率，从而避免了采用现有技术中的喷墨打印设备容易造成喷嘴极易堵塞的技术问题，提供了一种较优的替代方案。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的涂布方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的涂布设备的结构框图；
图3是根据本发明实施例的微针就位的示意图；
图4是根据本发明实施例的涂布的示意图；
图5是根据本发明实施例的涂布结束的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本实施例中提供了一种涂布方法，图1是根据本发明实施例的涂布方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S102，确定微针40冒出的液滴50的最下端到达第一位置则控制供液装置停止给微针40供液；
步骤S104，确定微针40的端部到基板20的距离达到第二距离，其中，第二距离为预先设置的；
步骤S106，控制供液装置继续供液，并控制微针40相对于基板20运动而涂布图案。
通过上述步骤，可以首先控制液滴50的大小，然后再进行涂布，这样对保护微针40的出液口有益，例如，可以在一定程度上降低微针出液口堵塞的概率，提供了一种较好的涂布方案。
具体的，采用本发明，先控制微针40冒出的液滴50的大小，然后根据微针40端部到基板20的距离的大小来控制是否给微针40供液，从而保证了在涂布的过程中微针40处于持续供液的状态，与现有的利用喷墨打印方法对基板20进行图案的涂布相比，避免了设备在不持续的喷墨过程中易堵塞微针出液口的现象，降低了涂布图案时微针出液口堵塞的概率，从而避免了采用现有技术中的喷墨打印设备容易造成喷嘴极易堵塞的技术问题，提供了一种较优的解决方案。
上述实施例中的第一距离用于控制液滴50的大小，和/或，第二距离还用于控制微针到基板20上的像素隔离柱的远离基板20的上表面的高度，以让微针在经过像素隔离柱的上表面时抬起，且在经过基板20的裸露表面上方时下落。
上述实施例中的基板20可以是表面平整的基板20，也可以是表面设置有凹凸结构的基板20。当基板20为表面设置有凹凸结构时，比如TFT基板20上设置有多个像素隔离柱时，只需确定微针40的端部到基板20的裸露表面(两个像素隔离柱形成的凹凸结构，即子像素区域的底部)的距离是否达到第二距离。微针40涂布的时候，保证微针40端部不与基板20的像素隔离柱的远离基板的上表面接触即可。另外，上述的液滴50可以是包含发光材料的液体，其中，发光材料可以为量子点、荧光粉、荧光纳米微球(量子点与荧光物质混合物)，有机发光材料等。上述的图案pattern可以是涂布于像素隔离柱形成的子像素区域中的图案。
微针40的液滴50开始形成可以是在任何一个位置，作为一个可选的实施方式，可以首先探测微针40的端部是否位于第二位置，在微针40的端部位于第二位置时，开始供液。在这其中，第一位置到第二位置的距离可以认为是第一距离，该第一距离可以是预先设置的。第一距离的选择可以使根据实际的需要来进行。由于第一距离表示的是液滴50的开始部分到结束部分之间的距离，因此，在一个可选的实施方式中，液滴50的大小可以与第一距离有关，如果希望得到较大的液滴50，则可以调大第一距离，如果希望得到较小的液滴50，则可以调小第一距离。
探测的方式也有很多种，例如，通过以下至少之一对微针40的端部或者液滴50的最下端的位置进行探测：激光，或微针40的出液口压力。激光探测的方式可以是一种比较好的方式，精度相对较好，可以在实际应用中使用。
由于第一距离表征的是液滴50的大小，那么在一个可选的实施方式中，第二距离也可以用第一距离来进行衡量，例如，第二距离可以小于等于第一距离，并且，第二距离是大于0的。这样可以使涂布相对精确。
第二距离还用于控制微针到基板20上的像素隔离柱的远离基板20的上表面的高度，以让微针在经过像素隔离柱的上表面时抬起，且在经过基板20的裸露表面上方时下落。
在一个可选的实施例中，控制微针40到设置有多个像素隔离柱的基板20的裸露表面的距离为第二距离，并且同时控制微针40到该多个像素隔离柱的远离基板20的上表面的距离也为第二距离，也即让微针40在像素隔离柱处抬起，在没有像素隔离柱的基板20处下落，其中，基板20的裸露表面可以为未设置有像素隔离柱的基板20(可带有层结构)的上表面。
具体的，由于涂布的基板20可以应用于两种情况：若是涂布表面平坦的基板20，其上面没有设置像素隔离柱，此时可控制微针40端部到基板20的距离在第二距离时为微针40供液，并控制微针40相对于基板20运动而涂布图案；若是涂布有像素隔离柱的基板20，像素隔离柱可以使任何形状及高度比如在电致发光器件中，像素隔离柱的高度可以为1.5微米左右，剖面可以呈梯形，形如水库堤坝，其中间形成的凹面可以为设置有ITO电极面的基板20，微针40端部冒出的液滴50就涂布在这个凹面的设有ITO电极面的基板20上，基板20上除了可以设置有像素隔离柱，其上还可以设置其他用途的隔离结构，像素隔离柱和其它隔离结构这两者叠加的高度可以更高，以其他隔离结构为2微米为例，则叠加后的高度为3.5微米。
在一个可选的实施例中，涂布的图案的线条宽度可以为2微米，可选用内径为3微米的微针40，这时再涂布一列一列的像素(即像素隔离柱围成的基板20所在区域)时，为避免微针40的端部与基板20上的像素隔离柱或其他隔离结构发生碰撞，可以控制第二距离的大小，以控制微针40到基板20上的像素隔离柱的高度，可以控制微针40在像素隔离柱处抬起，并在基板20处下落。此时，每涂布一个图案pattern于基板20时，微针40需要略微提起、移动、下落，然后再涂布下一个图案pattern；在另一个可选的实施例中，还可以通过选用不同内径的微针40来控制涂布的图案的线条宽度，例如，倘若要涂布的线条仍为2um，可以选取10微米内径的微针40，这样微针40只需下降较少的距离就可以满足这个线条宽度，在涂布时就可以连续运行。由于基板20与隔离结构(材料可以为树脂或其他合适的材料)通常具有不同的表面化学特性，可以避免涂布的材料不在隔离结构表面附着。
作为一个可选的实施方式，第二距离可以用于控制液滴50涂布图案的线宽，例如，第二距离越小线条宽度(简称线宽)可以变宽，反之则变窄，从而可以控制线条的宽度。
具体的，在本实施例中，第二距离较大时，液滴50与基板20的接触截面比较小，那么涂布的线条宽度就会比较窄；如果第二距离比较小，即微针40端部非常接近基板20，此时涂布的线条宽度就会较宽。
通过上述可选的实施方式，可以解决涂布中的线条宽度难以控制的问题，在一个可选的实施方式，还可以增加对涂布结束之后的停止供液进行控制的步骤，例如，可以在涂布结束之后，上抬微针40，在微针40的端部与基板20的距离大于第二距离时，停止供液。此时可以在一定程度上使涂布的停止供液精确。
在本实施例中，还提供了一种涂布设备，图2是根据本发明实施例的涂布设备的结构框图，如图2所示，该设备包括：
至少一个微针40，用于出液，并被控制相对于所述基板20运动而涂布图案；
载物平台10，用于放置基板20；
定距装置，用于对微针40的端部到基板20的距离进行定位(在图中使用的是激光定位，这只是一个实施方式而已，还可以使用其他类型的定位装置。激光定位的时候可以使用激光定位组，这样比较精确，当然也可以使用其他的定位方式)；
供液装置(在图2中未示出)，用于对至少一个微针40进行供液，其中，定距装置定位的所述微针40的端部到所述基板20的距离为进行供液的依据，也即用于根据定位装置定位的微针40的端部到基板20的距离对至少一个微针40进行供液。
通过上述设备，检测微针40到基板20的距离，再控制液滴50的大小进行涂布。这样对保护微针40的出液口有益，可以在一定程度上降低溶剂过早挥发造成的液滴50堵塞微针40的概率，提供了一种较好的涂布方案。
以下可选实施方式的效果在上述方法中已经进行过论述，在此不在赘述。
作为一个可选的实施方式，定距装置包括以下至少之一：激光定位装置30、至少一个微针40的出液口压力探测装置。
作为一个可选的实施方式，激光定位装置30包括第一激光定位装置31和第二激光定位装置32，其中，第一激光定位装置31包括上激光和下激光。
作为一个可选的实施方式，上激光用于定位微针40端部，下激光用于定位液滴50的最下端位置。
作为一个可选的实施方式，第二激光定位装置32用于定位微针40的端部与基板20的距离。
作为一个可选的实施方式，微针40的内径为1微米至1毫米，优选微针40的内径与涂布图案的线条宽度的比值范围为1:0.5至1:1.5。
作为一个可选的实施方式，微针40外壁及横截面涂布有表面张力低于阈值的涂料，阈值为液滴50可浸润在微针40外壁及所述端部表面的涂层的表面张力。
下面结合一个可选实施例对上述的可选实施方式结合说明。
该设备可以包括如下部件：
1、微针40(可以多个)；
2、可控制微针40XYZ轴移动的传动装置；
3、放置基板20的载物平台10(进一步优选可XYZ轴精密移动的载物平台10)；
4、激光定位装置30(两对，一对用于微针40就位-激光定位组1；一对位于涂布平面，与微针40垂直方向-激光定位组2)；
激光定位替代方案：若利用其他方式(如出液口压力探测等)来控制液滴50悬挂实现涂布也可以预料到。
5、供液装置(示意图2未画出)。
本实施例的涂布过程可以如下：
一、微针40就位。图3是根据本发明实施例的微针就位的示意图，下面结合图3进行说明。
激光定位组1(也即第一激光定位装置31)的上下激光开启，上下激光如图3中的虚线所示，位于上方的虚线表示上激光，该上激光对准微针40端部，供液装置开始出液，微针40端部有液滴50冒出，图3中位于下方的虚线表示下激光，当下激光探测到液滴50最下端位置时，供液装置停止供液，此时，上下激光之间的距离称为预定值1，该预定位置1相当于上述的第一距离。
预定值1是预先设定的，悬挂的液滴50大小由此预定值1间接控制。当液滴50悬挂且未下针涂布时，溶剂会挥发造成液滴50收缩，当下激光监测不到液滴50最下端时，供液装置会继续供液，使液滴50长大，直至下激光监测到液滴50最下端的信号。此机制可以有效保护微针40不堵塞。
二、涂布，图4是根据本发明实施例的涂布的示意图，下面结合图4进行说明。
涂布开始，微针40下落，下落方向如图4中的箭头所示，悬挂液滴50最下端与基板20接触，激光定位组2(即，第二激光定位装置32)监测到微针40的端部与基板20的间距为预定值2(对应于第二距离)时，供液装置开始出液，在可XYZ轴移动的传动装置的牵引下，微针40按照要求涂布相应的图案(pattern)。
例如：0<预定值2≤预定值1(两者相等时可以认为是点接触)，若基板20有预设的凹凸结构，则抬起微针40，以保证微针40不碰撞到基板20及凹凸结构。
预定值2也是预先设置的，此值间接控制液滴50涂布图案pattern的线条宽度。
三、涂布结束，图5是根据本发明实施例的涂布结束的示意图，下面结合图5进行说明。
涂布完毕，微针40上抬，上抬的方向如图5中的箭头所示，激光定位组2的上激光监测不到微针40信号时(即微针40端口与基板20两者的间距大于预定值2时)，供液装置停止出液。
上述实施例中的微针40的内径范围可以为1um-1mm，优选微针40的内径与涂布图案的线条宽度的比值范围为1:0.5至1:1.5。
涂布材料的粘度范围1-30cps，优选1-10cps。
在上述实施例中，通过选取内径不同的微针40、控制液滴50与基板20的接触位置，可以涂布不同宽度的图案(pattern)。由于从微针40就位到涂布结束整个过程中，微针40端部都有液滴50悬挂，使得微针40的出液口不易堵塞。利用多个微针40即可同时涂布多种涂层和不同线宽的图案，通过上述实施例涂布较为精密的图案(pattern)，而非整面涂布。与可精密涂布图案(pattern)的喷墨打印相比，该法不易堵塞微针40的出液口。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
采用本发明的技术方案，实现了如下技术效果：
依靠微针40下端液滴50的大小、微针40的孔径大小，本方法可以很方便的进行区域涂布(pattern)；且由于微针40下端一直悬挂液滴50，当液滴50的溶剂挥发造成液滴50变小时，供应装置会持续供液使液滴50恢复先前的体积，因此微针40的出液口不易堵塞。
本发明还包括一种发光器件,所述发光器件使用上述方法制造。采用上述的方法，可以低成本地制造发光器件。
上述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种涂布方法，其特征在于，包括：
确定微针(40)冒出的液滴(50)的最下端到达第一位置则控制供液装置停止给所述微针(40)供液；
确定所述微针(40)的端部到基板(20)的距离达到第二距离，其中，所述第二距离为预先设置的；
控制所述供液装置继续供液，并控制所述微针(40)相对于所述基板(20)运动而涂布图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定微针(40)冒出的液滴(50)的最下端到达第一位置则控制供液装置停止给所述微针(40)供液之前，所述方法还包括：
控制所述微针(40)的端部位于第二位置，其中，所述第一位置到所述第二位置的距离为第一距离，所述第一距离是预先设置的，相对于所述基板(20)，所述第一位置在所述第二位置下方；
控制所述供液装置开始供液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下至少之一对所述微针(40)的端部或者所述液滴(50)的最下端的位置进行探测：激光、所述微针(40)的出液口压力。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一距离用于控制所述液滴(50)的大小，和/或，所述第二距离还用于控制所述微针(40)到所述基板(20)上的像素隔离柱的远离所述基板(20)的上表面的高度，以让所述微针(40)在经过所述像素隔离柱的所述上表面时抬起，且在经过所述基板(20)的裸露表面上方时下落。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二距离小于等于第一距离，并且，所述第二距离大于0。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二距离用于控制液滴(50)涂布图案的线条宽度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在涂布结束之后，上抬所述微针(40)，在所述微针(40)的端部与所述基板(20)的距离大于所述第二距离时，控制供液装置停止供液。
8.一种涂布设备，其特征在于，包括：
载物平台(10)，用于放置基板(20)；
至少一个微针(40)，用于出液，并被控制相对于所述基板(20)运动而涂布图案；
定距装置，用于对所述微针(40)的端部到所述基板(20)的距离进行定位；
供液装置，用于对所述至少一个微针(40)进行供液，其中，所述定距装置定位的所述微针(40)的端部到所述基板(20)的距离为进行供液的依据。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述定距装置包括以下至少之一：激光定位装置(30)、所述至少一个微针(40)的出液口压力探测装置。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，
所述激光定位装置(30)包括第一激光定位装置(31)和第二激光定位装置(32)，其中，所述第一激光定位装置(31)出射的激光包括上激光和下激光。
11.根据权利要求10的设备，其特征在于，所述上激光用于定位所述微针(40)端部，所述下激光用于定位液滴(50)的最下端位置。
12.根据权利要求10的设备，其特征在于，所述第二激光定位装置(32)用于定位所述微针(40)的端部与所述基板(20)的距离。
13.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述微针(40)的内径为1微米至1毫米。
14.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述微针(40)的内径与所述涂布图案的线条宽度的比值范围为1:0.5至1:1.5。
15.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述微针(40)外壁及所述端部表面设置有表面张力低于阈值的涂层，所述阈值为液滴(50)可浸润在所述微针(40)外壁及所述端部表面的所述涂层的表面张力。
16.一种发光器件,其特征在于，所述发光器件使用权利要求1至7中任一项方法制造。
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