OLED喷墨打印
首要是运用溶剂将OLED有机资料消融
然后将资料直接喷印在基板外表构成R(红)、G(绿)、B(蓝)有机发光层
今日为我们预备的内容便是
喷墨打印进程中的资料以及其工艺、难点分析
喷墨打印聚合物资料
由于聚合物分子量较大，首要选用溶液加工成膜，如旋涂或印刷，而喷墨打印技能被证明是制备发光聚合物溶液的最佳办法。1990年，RichardFriend等人在剑桥大学卡文迪许实验室发现聚合物的电致发光特性，并制造了聚合物发光二极管(PLED)，尔后，PLED显现引起了人们极大的重视，被认为是最有期望运用于制造下一代平板显现器。
1998年，Hebner等人初次运用喷墨打印技能制备掺杂的聚合物发光薄膜及PLED显现屏。
同年，Bharathan和Yang等人运用Epson桌面印刷设备喷墨打印了水溶性导电墨水PEDOT，制备了单色PLED电子标签。
1999年，他们一起运用旋涂与喷墨打印两种工艺成功制备了双色PLED显现屏，并在美国SID上展现了第1台运用喷墨打印技能制造的全彩PLED显现屏，自此之后，美国Dupont显现公司等多家研制组织，运用喷墨打印技能先后研制出了各自的全彩PLED显现屏。
2000年，Kodayashi等人[22]运用Epson设备，在旋涂了电子传输资料聚二辛基芴(F8)的基板上，打印红、绿发光聚合物资料——对苯乙烯撑(PPV)溶液，他们成功地把发光资料印刷到薄膜晶体管上，并显现红、绿、蓝五颜六色图画。
2002年，Duineveld等人报导了依据喷墨打印制备的真五颜六色80ppi的有源(AM-PLED)和无源PM-PLED显现屏。
2004年，SeikoEpson公司运用拼接技能制成了对角线102cm，厚度仅2.1mm，寿数达2000h以上的喷墨打印全五颜六色PLED显现屏。
2010年，Singh等人制造了依据喷墨打印技能的OLED显现屏，发光资料是含铱原子的大分子磷光染料，空穴传输资料为聚(9-乙烯咔唑)，电子传输资料为PBD。他们制造的喷墨打印显现屏最大发光亮度达6000cdm-2，开关电压较低为6.8V(5cd·m-2)，量子功率相对较高为1.4%。通过改善染料化学结构和印刷薄膜的描摹，他们取得了最大发光亮度为10000cd·m-2的成果。
最近几年，人们为进步显现屏的像素分辩率、薄膜均匀性和延伸寿数等做出了很多的尽力，喷墨打印堆积光电资料的研讨越来越活泼，并且证明了显现屏的空穴传输层、发光层以及阴极资料，都可运用喷墨打印技能制备，为全印刷显现屏的完成打下了根底。
尽管高功率、可打印的聚合物发光资料已有较大开展，喷墨打印设备以及相关成膜工艺，基本上都能满意制备高分辩率显现屏的要求，可是，发光聚合物的功用依然需求研讨者持续尽力，开发出发光功率更高、寿数更长且本钱低价的聚合物资料，才干满意日益增长的市场需求。
喷墨打印小分子资料
现在，聚合物发光器材(PLED)的功率(6～8cd/A)和寿数一般较低，而小分子发光器材(SM-OLED)具有显着的功用优势，如高功率(84cd/A)和长寿数等。PLED在运用上依然存在局限性，而通过热蒸镀工艺加工的多层磷光小分子发光显现器材(SM-OLED)可到达更高的功率。
Xia等人把这些传统的热蒸镀小分子资料，通过喷墨打印的办法制造薄膜，并制备出功用较好的磷光小分子发光器材，喷墨打印小分子的研讨也因而引起了人们更多的重视。
取得高质量的功用薄膜是制造高功率、长寿数器材的必要条件。但一般的小分子资料成膜性较差，液膜在基板上枯燥进程中，简单产生去潮湿而构成不接连的薄膜，对此，能够通过两种途径来进步小分子本身的成膜性。一是添加分子体积和烷基链长，规划组成溶解性和成膜性好的分子;二是向小分子资猜中添加聚合物资料来进步成膜性。
此外，改动基板外表的物理化学性质，相同能够进步资料的成膜性。Sirringhaus等人在疏水资料图画化的亲水基板外表喷墨打印水溶性资料，取得了高分辩的聚合物电极。
Hendriks等人在热压雕花基板外表打印制造纳米银墨水导线，触摸角较小时，墨水通过毛细效果会被吸入通道。由于小分子溶液的流体特性首要取决于溶剂的性质，尽管人们很多研讨了溶剂对小分子成膜性的影响，可是溶剂对小分子成膜性的影响是十分复杂的。
喷墨打印阴极
与蒸镀小分子原理相同，OLED器材的阴极一般也是通过真空蒸镀工艺制造，而用到的蒸镀设备和掩模板比较贵重。
用喷墨打印技能制备阴极，可大起伏下降本钱，最大的难题在于大面积均匀成膜。
在全印刷工艺制备OLED显现屏的研讨中，关键是可印刷阴极墨水的开发和大面积成膜技能的完成。其难度首要在于：
1
有必要确保阴极资料与有机功用层的亲和性，确保印刷的阴极能安稳成膜;
2
有必要确保印刷图画的精密度，确保显现图画的高分辩率;
3
有必要避免阴极胶浆对底层的损坏;
4
有必要确保载流子的有用注入，以确保的高亮度、高功率的显现功用。
喷墨打印OLED显现屏工艺
喷墨打印功用薄膜时，液滴距离(μm)和液滴体积(pl)需到达较高的精度才干满意薄膜的均匀性和厚度的要求。
液滴定位或体积的细小改变，都有或许引起显现屏像素坑发光亮度不均匀乃至短路彻底不发光，然后导致OLED显现屏呈现很多缺点。
OLED功用层不只要求膜厚均匀，并且还要坚持其本身的光电特性，所以薄膜构成进程中溶剂有必要枯燥去除;
相同，墨水中的其他添加剂也有必要去除至含量最低，避免影响有机半导体薄膜的功用。
因而，喷墨打印制备OLED显现屏技能的开展，不只带动了喷墨打印机/打印头的开展，也引起人们对墨水配方、墨水/基板界面触摸特性以及枯燥进程等课题的高度重视和深入研讨。
像素坑尺度与喷墨打印液滴的核算
OLED显现屏由像素阵列组成，每个像素又由红、绿、蓝3色的子像素坑组成，一般其几许形状为下图所示的圆角矩形。
而像素坑的尺度和个数是由显现屏的运用特色决议的：
关于高清电视机(HDTV)，在像素阵列为1080×1920、尺度为94～165cm的标准下，子像素坑的尺度分别为140和250μm;而关于移动设备如智能手机，其像素为广视频图画阵列(WVGA，480×800个像素)，7.37～9.65cm的标准下，子像素坑尺度分别为26μm和35μm。
由于五颜六色显现屏相邻的子像素坑发光资料的色彩不同，印刷时有必要避免溶液溢出到相邻像素坑中，所以在像素坑之间需求创建出低外表能的阻隔区，一般运用光刻胶树脂做阻隔资料。
向像素坑中打印墨水时，首先要考虑墨水体积是否满意薄膜厚度的要求。
由于像素坑的面积和深度是必定的，墨水体积既要铺满像素坑，又不能溢出像素坑，所以打印墨水的体积是有限的。
假定把浓度为1%(质量分数)的墨水印刷到像素坑中，要求薄膜厚度是70nm。
小像素坑的最大容积小于满意厚度需求的墨水体积(设液体与基板触摸角为70°)，即墨水填满像素坑后最大膜厚依然小于70nm，阐明墨水中固体含量过低，需求添加墨水的浓度并下降印刷体积。
大像素坑中到达70nm膜厚所需求的墨水体积小于最低潮湿体积(设墨水与基板的触摸角是15°)，即墨水不足以铺满像素坑，阐明墨水中固体含量过高，需求下降墨水的浓度并添加印刷墨水的体积。
在墨水浓度和液滴体积都确认的状况下，可依据膜厚要求核算每一像素坑需求的墨水体积和墨滴数量。由于液滴体积是由打印头直径决议的，则能够依据像素坑的尺度需求挑选相应的直径的打印头，像素坑尺度越小，挑选的打印头直径越小，技能要求也越高。
墨水成膜进程操控
喷墨打印OLED显现屏的溶液首要是由光电资料和溶剂等组成，需求从流体特性、铺展程度和枯燥成膜几个进程考虑墨水的制造：
1
确保墨水的安稳性，要求溶质的溶解度高或涣散均匀，确保液滴安稳以及资料在基板上成膜均匀;
2
溶液的流变性(粘度，外表张力及剪切速率)需满意喷墨打印设备的要求，并能够构成安稳的液滴，包含液滴无卫星点、重复性好、定位准确等;
3
溶剂不能蒸腾得太快，避免枯燥后的溶质阻塞打印头导致打印失效。
墨水的可打印性首要是由粘度、外表张力和剪切速率改变量决议的，而分子结构和分子量、固体含量以及挑选的溶剂是影响这些物理参数的首要因素。
喷墨打印设备对墨水粘度的要求一般在1～20cP之间。
关于聚合物墨水来说，溶质含量越高墨水粘度越大，固体含量一般在0.2%～2.5%(质量分数)之间;
关于小分子来说，溶质含量对溶液粘度的影响很小，一般通过挑选高粘度溶剂和参加添加剂等办法进步溶液的粘度;溶剂的沸点和外表张力决议墨水的枯燥速率及其对基板的潮湿性，所以需求挑选物理性质恰当的溶剂，到达操控溶质在像素坑中的成膜描摹的意图。
墨水在像素坑中铺展的抱负状况是：
液体与像素坑基板触摸角小，一起与像素边际触摸角大，以确保液体在像素坑之内不会溢出。
这种潮湿特性是通过对像素基板(如ITO)和其边际资料(如PI)外表进行处理取得的，包含润饰基板资料的结构、制造基板的工艺及外表处理(如等离子、臭氧或溶液处理等)。
液滴在铺满像素坑之后，枯燥成膜进程能够用Deegan等人提出的“咖啡环”效应来解说：
液滴在基板上铺展时，外表缺点等原因会引起溶质在触摸线处产生“钉扎”效果，液滴会持续坚持此铺展形状，由于触摸线处溶剂蒸腾速度快，溶液会从液滴中部向液滴边际搬运补偿蒸腾掉的溶剂，终究溶质在基板上堆积构成边际厚中心薄的不均匀薄膜，即“咖啡环”。
通过参加高沸点溶剂的办法，可下降触摸线处溶剂的蒸腾速率，还能够构成向内的Marangoni流，使得溶质均匀堆积。上面的图b是白光干与的三维像素坑相片，从均匀的色彩可看出墨水构成了厚度均匀的薄膜。
能够运用白光干与仪丈量沿着像素坑某一方向(长轴或短轴方向)的薄膜厚度散布图。下面两张图是PEDOT：PSS墨水在像素坑中枯燥的薄膜沿某一方向的厚度散布图，图a是喷墨打印单一溶剂墨水的成果，薄膜中心均匀、边际突起，构成了咖啡环结构;
为了按捺这种溶质的不均匀堆积，喷墨打印了从头制造的PEDOT∶PSS墨水(参加高沸点溶剂)，边际墨水枯燥时刻变长，终究构成了下图b所示的膜厚均匀的散布曲线。
液滴定位误差与操控
喷墨打印机/打印头的重要技能指标包含液滴的定位精度，喷墨液滴体积，印刷可靠性和产值等。
液滴下落的方针方位由显现屏的几许图画确认，液滴体积首要由打印头直径决议。
由于显现屏的像素尺度一般在微米量级，分辩率越高要求液滴的体积越小、定位越准确。比如在像素分辩率为100～150ppi(子像素巨细约为85～55μm)，35.56cm的五颜六色显现基板上堆积1～2千万个直径约25μm液滴，液滴定位稍有误差，就或许引起整个像素基板的印刷错误，所以要求打印头尺度为10pl左右，液滴下落精度在±10μm内，才干取得印刷定位准确、高分辩率的器材。
液滴定位误差首要是由打印渠道的机械偏移和液滴在打印头出口的偏移视点引起的。用于制造喷墨打印显现屏的设备一般都具有专业的高精度印刷渠道(如气浮轴承渠道)，其能够到达机械位移精度的要求。
而液滴在打印头出口处的偏移视点受由打印头的规划和墨水的配方影响，由于用于出产显现屏的打印头都是通过专门规划制造的，对液滴偏移影响越来越小，液滴偏移角一般不超越10mrad。
通过打印头的规划和墨水的优化，液滴偏移视点可达±2mrad，对应的印刷分辩率则可到达200ppi。
此外，通过优化墨水的化学组成、调控基材外表的化学组成或物理结构等办法能够削减喷发墨滴的尺度或许操控墨滴在基材外表的铺展潮湿行为，也能够有用进步喷墨打印的分辩率。
在制造OLED显现屏中，这些进步印刷分辩率的办法都是非常重要的。
基板结构规划
下图是传统的无源有机发光显现屏(PM-OLED)基板(图A，B)和改善的基板(图C)的结构图。其基板是由通明衬底①、电极②、绝缘层PI③、阻隔柱RIB④顺次层叠构成的(图A)。
该基板结构尽管处理了运用蒸镀掩模板的高本钱问题，但该基板用于全溶液加工技能制备显现屏面对以下3个问题：
1
阻隔柱RIB④影响功用薄膜的质量;
2
功用薄膜的不均匀性简单引起阴极的开裂或气孔的呈现，导致显现屏呈现断路或短路;
3
电极②被刻蚀成条状，增大了通明电极的电阻，易引起器材电流注入困难和显现屏电流密度减小，导致显现屏驱动电压增大，发光亮度和发光功率下降。
Zheng等人规划了新式的合适全印刷的点阵显现屏基板：
在传统基板结构(图3A，B)的根底上，撤销阻隔柱RIB④，在通过简化的无阻隔柱RIB④的基板上，制备削减乃至无缺点的全印刷有机电致发光点阵显现屏;从加大电极条②的宽度(图C)和发光区内引进高电导率导线(图C)，从这两个方面优化基板结构，完成高亮度、高功率、长寿数、低本钱的有机电致发光点阵显现屏。
