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有机发光平板显示因为具有低能耗、宽视角、高开关速率和高对比度等特点而显示出巨大的应用潜力。聚合物发光显示因为具有材料发光颜色在全可见光区可调、可溶液简单加工及适用于柔性大面积基底而吸引了更多的目光。在全色聚合物发光显示中需要对具有不同颜色的聚合物薄膜进行图案化。在聚合物发光薄膜图案化技术中,喷墨打印因为具有加工过程简单高效、适用于溶液方式加工、柔性的加工过程、易于整合和自动化等特点而被认为是最具有应用潜力的技术。本论文的工作针对喷墨打印图案化发光聚合物薄膜中存在的问题,实现了辅助喷墨打印溶液沉积的低表面能图案的软印刷加工,研究了喷墨打印沉积聚合物薄膜的均匀性和微结构调控问题,为实现喷墨打印加工高精度和高质量的发光聚合物薄膜提供了方法。
1、采用软印刷中的微转移技术实现了具有T型横截面的隔离柱结构的加工和图案化,并通过化学改性降低了隔离柱表面能。实验中以微转移技术在光刻胶/P4VP薄膜上形成的条纹状PS薄膜图案作为模板,实现了金属Ni/Au薄膜在P4VP薄膜表面的选择性化学沉积和图案化。该金属薄膜作为紫外光掩膜实现了对下层光刻胶的图案化,且金属薄膜和图案化的光刻胶薄膜构成了具有T型横截面的隔离柱结构。隔离柱的Au顶表面经过氟代硫醇分子自组装层改性,得到了低表面能n勺隔离柱结构。
2、实现了聚芴(PFO)和聚芴衍生物(F8BT)溶液的喷墨打印,得到了打印稳定性和可霞复性良好的PFO和F8BT的溶液。实现了喷墨打印的PFO和F8BT溶液在在具有低表面能隔离柱的ITO玻璃玻璃基底上的对准沉积,得到了相应的图案化薄膜,证明了低表面能图案可有效提高喷墨打印图案化精度。
3、研究了喷墨打印沉积在隔离柱间沟道内的溶液干燥形成薄膜过程中薄膜均匀性和微结构的调控方法。采用了三种方式改善沉积薄膜均匀性,包括采用可以形成Marangoni对流的溶液体系、采用高粘度溶液体系和逐行打印的溶液沉积方式。考察了溶液干燥速度、溶剂溶解性和溶液初始状态对沉积薄膜微结构的影响,发现采用加快干燥良溶剂的新鲜溶液的方法,可有效降低打印薄膜表面粗糙度和薄膜中分子有序聚集的的程度,得到光滑的无定形发光聚合物薄膜。
4、对喷墨打印沉积薄膜的均匀性调控方法和微结构调控方法进行了总结,确定了各调控方法间的相互关系,为薄膜均匀性和微结构协同调控方法选择确定了方向。
5、采用低表面能隔离柱辅助喷墨打印,实现了PFO薄膜和F8BT薄膜图案化,并将PFO和F8BT的图案化薄膜用于制作矩阵发光器件,得到了具有像素结构的电致发光器件,并实现了器件的电学性能和电致发光光谱的测量。隔离柱结构有效实现了金属阴极蒸镀过程中的分离和图案化。