摘要：当今时代，国内印刷行业取得了重大突破性进展，高新技术不断改革创新，为印刷行业的技术发展谋求更大突破。目前，印刷产品随处可见，已经遍及到人们生活的各个方面，人们对印刷产品各方面的要求也都变得越来越高，印刷行业的技术现状和发展也备受人们关注。基于此，本文主要研究了印刷电子技术在OLED显示器件中的应用。
引言
印刷电子是将传统印刷方法用于制造电子元器件与电路，是印刷与电子的跨界融合。目前电子元器件与电路的制造方法是依赖光刻与腐蚀工艺，本质上是一种减材制造技术。印刷则是一种增材制造技术，即将功能材料添加到基材表面。传统印刷中，这些功能材料是黑色或彩色油墨。对于印刷电子，则是将功能电子油墨印刷到各种基材上。这些功能电子油墨可以是导电的、发光的、发电的、半导体的、传感的（温度、压力、湿度、气体等）。增材制造不再依赖基材本身的性质，可以在硬质材料如硅晶体、玻璃、陶瓷上印刷，也可以在柔性材料如塑料、纸张、布料上印刷，甚至可以在弹性材料上印刷，生成可以拉伸的电子元器件或电路。与传统减材制造方式比较，印刷电子具有大面积、柔性化、低成本的优点，而增材制造本身也是绿色环保的。
1印刷电子学简介
作为电子工业未来发展的热点，印刷电子学是指以影印（Gravure）、丝印（Screen）或喷墨（Ink-jet）等印刷方法，将金属、无机或有机材料转移到基板上，制成各种电子器件或电子线路。印刷电子学的终极目标是实现全印刷电路。目前主流的电子加工工艺，如化学/物理气相沉积和光刻技术，通常效率低，成本高，材料浪费严重，且对环境污染比较大。因此，可在常温、常压下以按需给料方式实现低成本制造的印刷电子学技术正越来越多地受到工业界和学术界的关注。数字化印刷设备和电子墨水是印刷电子学的两大支柱。影印、丝印及喷墨打印手段可以复合使用，但一般认为将以喷墨为主流。
2印刷电子技术的发展情况
印刷电子技术是传统印刷技术在电子元器件和产品制造上的应用。印刷电子技术是一种利用薄膜硅和半导体制造薄膜晶体管的技术，它可以替代一些硅晶芯片所提供的简单功能。该技术制作的电子元器件在功能上与同类硅基产品相似，但成本较低，具有集成电路和元器件、连接可靠等特点；此外，还具备产品轻便、灵活、体积小、重量轻，适合各种形状要求；节省材料和劳力，降低成本；绿色环保生产，有利于可持续性发展等特点。印刷电子技术的发展备受关注，其市场应用前景也十分广阔。它可在广泛范围内实现应用，如用于移动设备、RFID标签、柔性广告牌显示、集成智能系统等领域。目前，在绝大多数智能包装应用中，通过集成印刷电子技术，可以实现更多的“智能”属性，例如在质量信息记录、仓储、运输、销售过程等方面，具有灵活性、环保和低成本等优点。
3固体表面润湿理论
3.1低能表面
Zisman等人对低能表面的润湿进行过系统的研究。他们制备了一种比较理想的聚合物表面（表面光滑洁净，而且组成单一，无其他添加剂），并测量了不同化学极性的液体在该聚合物表面的接触角θ。他们研究了cosθ与液体的表面张力之间的关系，发现对于同系列的液体可得到某种线性关系，延长该直线与cosθ=1的水平线相交可得一交点，与该交点相对应的表面张力即为该固体表面的临界表面张力；若是不同系列的液体则得到的是一个狭窄的区域，取该狭窄区域的下限线交点相对应的表面张力为该固体表面的临界表面张力。临界表面张力是衡量固体表面被液体润湿程度的重要参数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过对表面进行受力分析，可知当某液体的表面张力小于某固体的临界表面张力时，该液体才能对该固体润湿。所以要实现充分润湿，需要尽可能大的固体临界表面张力和/或尽可能小的液体表面张力。
3.2高能表面
大部分液体的表面张力都小于高能界面的临界表面张力，所以对于普通液体来说都能在金属、玻璃、陶瓷等表面充分润湿。但有一类比较特殊的“双亲”有机溶剂却不能在高能表面上充分润湿，研究表明，这类液体不论如何都会在高能表面上形成一定大小的接触角。他们对这一现象的解释是，这类“双亲”有机溶剂在高能表面上形成了一层微观的吸附层，该吸附层上的有机溶剂极性基团朝向高能表面，而非极性基团则朝向外。因此被接触的高能表面被转换成为低能表面。只要有机溶剂的表面张力比该吸附层的临界表面张力高（无论原高能表面的临界表面张力为多少），该有机液体就只会部分润湿高能固体表面。这类“双亲”有机溶剂被称为“自憎”液体。
4印刷电子技术在OLED显示器件中的应用
随着智能化喷墨打印（ink-jetting）系统的不断改进，喷墨打印技术已直写微米级的电子线路和图形，是一种增材制造技术。由于避免了传统的减材工艺技术（如光刻），使工艺难度和材料损耗极大地降低。相比于传统的印刷技术（如丝网印刷），喷墨打印技术属于非接触式印刷，而且对位精度能达到亚微米级，因此是一种高效率、低成本、绿色友好的电子制造技术，特别适合个性化电子器件的小放量生产。喷墨打印一般有连续喷射模式和按需喷射模式两种工作模式。制备有机光电器件（OLED）时，由于需要喷射的液滴体积极小，且需频繁地调整打印设置，所以按需喷射模式的适用场合较广。而按需喷射模式又分压电喷墨和热喷墨两种喷墨方式，前者在喷墨打印OLED时更为常用。压电喷墨的打印机喷头内装有压电陶瓷，在驱动电压的作用下压电陶瓷下会发生形变将液滴挤出打印头，从而实现喷墨打印。压电喷墨打印机可通过控制驱动电压来精确地控制喷射墨滴的大小和出射速度，因此能实现很高的定位精度、打印精度和重复精度，而这些优势正是印刷OLED技术的核心需求。目前喷墨打印技术主要应用于制备OLED显示器件的有机功能层，主要是将红、绿、蓝三色发光材料的溶液打印到指定的子像素中。根据发光材料分子量的不同，OLED又可细分为聚合物OLED（PLED）和小分子OLED（SMOLED）两种。PLED由于其材料具有很好的可溶性，应用喷墨打印技术较早，但因材料稳定性等问题进展较慢。使用可溶性小分子发光材料的SMOLED近年才出现，但由于其材料的稳定性优势，发展十分迅速。目前OLED显示屏样机分辨率已达200dpi，超过了目前100dpi的市场标准，展示了喷墨打印技术制备高分辨率、大尺寸OLED显示屏的未来。
结语
由于市场对消费电子产品的要求非常高，OLED显示屏要求极低的错误率，每个子像素点的精度都要符合标准。能否准确地打印液滴主要与打印机的位移精度、重复精度和喷头质量有关。即使在不出现卫星液滴（从主液滴分裂出的细小液滴）现象的情况下，要实现多喷头长时间的稳定工作，必须优化液滴参数和打印机设置，其中最主要的决定因素是液滴参数的调控。目前，喷墨打印机的位移精度已达到亚微米级，压电喷头的垂直偏差角等参数也都已能满足量产大尺寸、高分辨率显示屏的要求。而新型多通道打印机的出现，进一步地缩短了工艺时间并提高成膜均匀性。以喷墨打印为核心的印刷电子技术即将成为OLED显示器件的主流制造技术。
参考文献：
[1]罗潺.碳纳米管/聚合物复合薄膜的制备、表征与应用[D].华南理工大学，2008.
[2]汪敏，王萌，武猛，等.聚合物发光材料喷墨打印成膜技术研究进展[J].高分子材料科学与工程，2007，23：9-13.
[3]刘南柳.湿法制备有机半导体器件及其应用研究[D].华南理工大学，2008.
论文作者:赵芳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/2
标签：表面张力论文; 表面论文; 材料论文; 液体论文; 技术论文; 临界论文; 固体论文; 《基层建设》2019年第31期论文;