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介绍

在信息化时代，显示技术作为人机交互 重要的手段在人们的生活中随处可见且不可或缺。显示技术从早期显像管（CRT）发展到近现代液晶（LCD），以及如今有机发光二极管（OLED）。OLED，即有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode），又称为有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display，OELD）。OLED由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。在OLED显示器的应用中，HIL和HTL是像素材料的通用层，常用旋涂进行制备，而微槽结构将影响其均匀性，非均匀的HIL/HTL层可以显著减小像素的有效发射面积。利用喷墨打印原位构建微槽可以有效的解决有效发射面积减少的问题。

华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室基于喷墨打印是使用配备压电驱动喷墨喷嘴（口径50μm）的Jetlab Ⅱ打印机，研究通过喷墨蚀刻原位图案微槽溶解处理OLED显示。

▲ 图1 MicroFab 高精度纳米材料沉积喷墨打印系统 Jetlab Ⅱ

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主要性能参数

可产生连续、单个波形,12点任意波形 任意控制打印液滴参数

喷头频率: 0-30kHz

喷口直径: 20-80μm

液滴范围: 0.5-1000pL

CV：小于1%

打印模式：Print-on-the-Fly、Point-to-Point printing

图像分析软件：液滴大小,直径,体积,速度,加速度,方向,偏转角

在溶液预处理的OLED显示器的应用中，采用喷墨蚀刻的方法，将特殊的氟化溶剂喷墨打印在绝缘聚合物层(CYtop)上，在原位形成微槽。溶剂蒸发后，留下微槽。表面微观结构是由溶解聚合物在接触线上的再沉积形成的。喷墨蚀刻工艺不仅消除了光刻技术的阴影掩模和照片曝光，而且可以在任何功能层上构建微槽结构。为设计新的面板结构、设备结构和沉积方法提供了更多的选择。通过在相同的膜位置以合适的液滴间距反复喷墨打印CYtop溶剂，通过溶剂蚀刻完全挤出CYtop材料形成微槽。在90纳米厚的CYtop薄膜上，通过喷墨蚀刻形成像素分辨率为140行/英寸的多个微槽。疏水的CYtop微槽和亲水的PVK的结合形成物理屏障和表面能屏障来接收和限制喷墨打印的发光液滴。将蓝色发射材料PF-FSO喷墨打印到微槽中，完成像素化显示。

▲ 图2（a）制作具有预图案bank结构的溶液处理OLED显示器；(b) 制作位于HTL层顶部的原位图案银行结构的溶液处理OLED显示器的示意图

在旋涂形成均匀的HIL/HTL层后，通过喷墨刻蚀工艺构建微槽，为后续喷墨打印发光材料做好准备。在面板结构、设备架构和沉积方法方面，原位微槽结构的形成为OLED显示器制造提供了更多的自由。CYtop溶剂均由Jetlab Ⅱ打印机（MicroFab Technologies Inc.）喷墨打印。

上图显示了喷墨打印多溶剂滴在CYtop薄膜上蚀刻的通孔。溶剂溶解聚合物，毛细管流动将溶解的CYtop从中心推至三相接触线。这个微槽的形成是由于咖啡环效应。微结构的大小可以通过改变聚合物薄膜的厚度和液滴间距来进行调整。如下图所示

▲ 图5 （a）喷墨打印的PF-FSO薄膜内部的表面轮廓溶剂蚀刻微槽；（b）PL和（c）OLED面板器件的EL图像

将蓝色聚合物PF-FSO喷墨打印到PVK层顶部的微槽中，制备了蓝色OLED器件。喷墨打印的PF-FSO固体薄膜表面轮廓如图5（a）所示。（b）中的PL图像可以看出，PF-FSO油墨被限制在凹槽内，并且没有油墨溢出凹槽。虽然PL图像显示PF-FSO填充微槽的宽度为44μm，但图4（c）中的EL图像显示有效发射宽度为26μm，只有接触电极的区域才会发光。 

▲ 图6 PF-FSO在（a）CYtop基板和（b）PVK基板上的接触角

图6所示，PF-FSO油墨在CYtop和PVK上的接触角分别为65°和9.8°。PF-FSO液滴从非湿润（亲冻干）区域排斥，并扩散到湿润（亲冻干）区域。亲水PVK上的疏水微槽作为物理屏障和表面能屏障来接收和限制喷墨打印的液滴。

结论

一种用于原位构建微槽结构以保存喷墨打印溶液的喷墨蚀刻工艺已成功开发用于溶液预处理OLED显示器的应用。该技术利用咖啡环效应来蚀刻微槽，通过消除阴影掩模和照片曝光，可以简化制造工艺步骤。此外，微槽结构可以根据需要构建在任何功能层上。通过在相同的膜位置以合适的液滴间距反复喷墨打印CYtop溶剂，通过溶剂蚀刻完全挤出CYtop材料形成微槽。在90纳米厚的CYtop薄膜上，通过喷墨蚀刻形成像素分辨率为140行/英寸的多个微槽。疏水的CYtop库和亲水的PVK的结合形成物理屏障和表面能屏障来接收和限制喷墨打印的发光液滴。将蓝色发射材料PF-FSO喷墨打印到微槽中，完成像素化显示。

参考文献：

[1] Song, Chen, Zhong, et al. In situ patterning of microgrooves via inkjet etching for a solution-processed OLED display[J]. Journal of Materials Chemistry C Materials for Optical & Electronic Devices, 2017.