一種借助表面浸潤(rùn)特性提高電子印刷精度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子印刷領(lǐng)域，特別是一種提高電子印刷精度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]印刷電子技術(shù)是基于印刷原理的電子制造技術(shù)。在過(guò)去的50年中，硅基半導(dǎo)體微電子技術(shù)占據(jù)了電子技術(shù)的絕對(duì)主導(dǎo)地位。但由于硅基集成電路制造技術(shù)的日益復(fù)雜和所需要的巨大投資，硅基集成電路的制造完全壟斷在全世界少數(shù)幾家大公司手中。因此，在過(guò)去10多年中對(duì)溶液化有機(jī)與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料的研究開(kāi)發(fā)，催生了用傳統(tǒng)印刷技術(shù)制造各種電子器件的探索研究，由此而產(chǎn)生了印刷電子學(xué)。印刷電子既可以印刷無(wú)機(jī)電子材料，也可以印刷有機(jī)電子材料；既可以在硅、玻璃、不銹鋼襯底上印刷，也可以在塑料或紙襯底上印刷；即可以在剛性襯底上印刷，也可以在柔性襯底上印刷。印刷電子產(chǎn)品的最大特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)是大面積、柔性化與低成本，與硅基微電子產(chǎn)品形成強(qiáng)烈對(duì)比。印刷制作電子器件所需設(shè)備投資極低，而且印刷電子器件可以制作在任何襯底材料上。盡管印刷制作的電子器件性能不如硅基微電子器件，但成本上的優(yōu)勢(shì)和大面積與柔性化特點(diǎn)使印刷電子技術(shù)仍有硅基微電子器件所不能勝任的大量應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]但是在印刷電子制備過(guò)程中，一個(gè)非常重要的問(wèn)題是精準(zhǔn)對(duì)位，由于印刷工藝設(shè)備誤差，照成定位精度低，從而影響電子應(yīng)刷電路效果。其次，在進(jìn)行多層印刷時(shí)，需要反復(fù)定位同一個(gè)點(diǎn)，不同印刷層之間絲毫的對(duì)位誤差都會(huì)影響電子器件的工作性能。因此，非常有必要開(kāi)發(fā)出可以提高印刷精度的工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種借助表面浸潤(rùn)特性提高印刷精度的方法，實(shí)現(xiàn)電子印刷的高精度。
[0005]技術(shù)方案:一種借助表面浸潤(rùn)特性提高電子印刷精度的方法，首先，根據(jù)印刷信息在基板表面制備易浸潤(rùn)區(qū)域和非浸潤(rùn)區(qū)域圖形，印刷墨水在所述非浸潤(rùn)區(qū)域和易浸潤(rùn)區(qū)域的接觸角存在30° —170°的差值；然后，在所述易浸潤(rùn)區(qū)域進(jìn)行電子印刷步驟，當(dāng)噴射墨滴同時(shí)與所述非浸潤(rùn)區(qū)域和易浸潤(rùn)區(qū)域接觸時(shí)，在表面張力作用下噴射墨滴自動(dòng)離開(kāi)非浸潤(rùn)區(qū)域并覆蓋浸潤(rùn)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)電子印刷誤差的自動(dòng)糾正。
[0006]進(jìn)一步的，制備的所述非浸潤(rùn)區(qū)域圖形具有超疏水特性或超雙疏特性。
[0007]進(jìn)一步的，所述非浸潤(rùn)區(qū)域表面為微米級(jí)結(jié)構(gòu)或納米級(jí)結(jié)構(gòu)或微納米雙重結(jié)構(gòu)。
[0008]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種提高電子印刷精度的方法充分利用了基板表面不同區(qū)域?qū)τ∷⒛慕?rùn)性差異，來(lái)實(shí)現(xiàn)電子印刷墨水的零誤差效果。印刷墨水可以是溶劑型墨水也可以是水性墨水，根據(jù)印刷信息在基板上制備易浸潤(rùn)區(qū)域和非浸潤(rùn)區(qū)域圖形，使得印刷墨水在非浸潤(rùn)區(qū)域和易浸潤(rùn)區(qū)域的接觸角存在30° —170°的差值，利用兩區(qū)的浸潤(rùn)性差異實(shí)現(xiàn)噴射墨滴主動(dòng)停留在浸潤(rùn)區(qū)域。該方法無(wú)需借助物理結(jié)構(gòu)障壁，可避免由于障壁疏液性弱而產(chǎn)生的印刷成膜均勻性問(wèn)題。
[0009]進(jìn)一步的，將非浸潤(rùn)區(qū)域制備成具有超疏水特性或超雙疏特性。在多層印刷需要反復(fù)定位時(shí)，浸潤(rùn)區(qū)域表面的第一層印刷墨水干燥后形成光滑的膜，在第二層印刷時(shí)，印刷墨水在該膜上的接觸角一般為小于90°，由于印刷墨水在超疏水特性或超雙疏特性的非浸潤(rùn)區(qū)域的接觸角大于150°，通過(guò)印刷墨水在第一層形成的膜與該非浸潤(rùn)區(qū)域的接觸角差異，使得印刷第二層時(shí)噴射墨滴也能夠完成位置的自動(dòng)糾正，以此類推完成多層印刷時(shí)的反復(fù)精確定位。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明借助表面浸潤(rùn)特性實(shí)現(xiàn)電子印刷誤差糾正過(guò)程的俯視示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明借助表面浸潤(rùn)特性實(shí)現(xiàn)電子印刷誤差糾正過(guò)程的側(cè)面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0013]—種借助表面浸潤(rùn)特性提高印刷精度的方法，本實(shí)施例中該方法用于印刷顯示領(lǐng)域。首先，根據(jù)印刷信息在基板表面制備易浸潤(rùn)區(qū)域和非浸潤(rùn)區(qū)域圖形，兩區(qū)域的浸潤(rùn)性差異主要體現(xiàn)在印刷墨水在這兩個(gè)區(qū)域的接觸角大??；傳統(tǒng)中，材料表面的接觸角小于90°為具有易浸潤(rùn)特性，材料表面的接觸角大于90°為具有非浸潤(rùn)特性。由于接觸角的差異，印刷墨水易于和易浸潤(rùn)區(qū)域接觸，而在非浸潤(rùn)區(qū)域黏附性極低。本實(shí)施例以某一像素單元為例，將像素單元之外的區(qū)域制備成非浸潤(rùn)區(qū)域，而將像素單元制備成浸潤(rùn)區(qū)域。在只需進(jìn)行單層印刷時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)電子印刷中噴射墨滴位置誤差的自動(dòng)糾正，非浸潤(rùn)區(qū)域和易浸潤(rùn)區(qū)域的接觸角差值滿足30° —170°的范圍即可，其接觸角差值越大，浸潤(rùn)性差異越顯著，自動(dòng)糾正的效果越好。
[0014]在易浸潤(rùn)區(qū)域進(jìn)行電子印刷步驟，當(dāng)噴射墨滴同時(shí)與非浸潤(rùn)區(qū)域和易浸潤(rùn)區(qū)域接觸時(shí)，在表面張力作用下噴射墨滴自動(dòng)離開(kāi)非浸潤(rùn)區(qū)域并覆蓋浸潤(rùn)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)電子印刷誤差的自動(dòng)糾正。自動(dòng)糾正過(guò)程如圖1、2所示，印刷區(qū)域?qū)?yīng)為易浸潤(rùn)區(qū)域10，其四周為非浸潤(rùn)區(qū)域11，當(dāng)噴墨打印設(shè)備向該像素點(diǎn)噴射墨滴12時(shí)，由于印刷工藝設(shè)備誤差造成噴射墨滴12與基板接觸初期時(shí)，噴射墨滴12會(huì)處于非浸潤(rùn)區(qū)域11和易浸潤(rùn)區(qū)域10交界處，如圖1 (a)所示。由于噴射墨滴12接觸的兩個(gè)區(qū)域存在浸潤(rùn)差異，噴射墨滴12在表面張力作用下會(huì)自動(dòng)離開(kāi)非浸潤(rùn)區(qū)域11并覆蓋浸潤(rùn)區(qū)域10，最后揮發(fā)成膜，如圖1(b)所示。如圖2(a)所示，本實(shí)施中，噴射墨滴12與基板接觸瞬間，與非浸潤(rùn)區(qū)域11的接觸角為110°，與易浸潤(rùn)區(qū)域10的接觸角為50°，形成不對(duì)稱形態(tài)；在表面張力作用下，噴射墨滴12自動(dòng)移動(dòng)離開(kāi)非浸潤(rùn)區(qū)域11，覆蓋易浸潤(rùn)區(qū)域10，如圖2(b)所示。
[0015]進(jìn)一步的，預(yù)先在非浸潤(rùn)區(qū)域11制備規(guī)則的或者不規(guī)則的微米級(jí)結(jié)構(gòu)或納米級(jí)結(jié)構(gòu)或微納米雙重結(jié)構(gòu)，可采用有機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料制備，其制備方法可以是:化學(xué)生長(zhǎng)法、激光刻蝕法、化學(xué)刻蝕法、電化學(xué)生長(zhǎng)法、物理沉積法以及其他微納米加工工藝方法。通過(guò)上述方法制備的雙重結(jié)構(gòu)使得非浸潤(rùn)區(qū)域11實(shí)現(xiàn)超疏水特性或超雙疏特性，超疏水特性即指水性墨水在該區(qū)域的接觸角度大于150°，超雙疏特性即指溶劑型墨水和水性墨水浸潤(rùn)角度均大于150°。當(dāng)非浸潤(rùn)區(qū)域11具備超疏水特性或超雙疏特性時(shí)，易浸潤(rùn)區(qū)域10適合進(jìn)行多層電子印刷，以上述像素單元為例，在進(jìn)行第一層印刷后，印刷墨水干燥后形成光滑的膜，在第二層印刷時(shí)，印刷墨水在該膜上的接觸角一般小于90°。由于印刷墨水在超疏水特性或超雙疏特性的非浸潤(rùn)區(qū)域的接觸角大于150°，通過(guò)印刷墨水在第一層形成的膜與該非浸潤(rùn)區(qū)域的接觸角差異，使得印刷第二層時(shí)噴射墨滴也能夠完成位置的自動(dòng)糾正，以此類推完成多層印刷時(shí)的反復(fù)精確定位，從而實(shí)現(xiàn)多層發(fā)光材料在像素內(nèi)的精確沉積。
[0016]本方法中，可以通過(guò)設(shè)計(jì)易浸潤(rùn)區(qū)域10和非浸潤(rùn)區(qū)域11在基板表面的相對(duì)位置圖形，來(lái)實(shí)現(xiàn)易浸潤(rùn)區(qū)域10表面相應(yīng)的印刷信息。由于印刷墨水只在易浸潤(rùn)區(qū)域10實(shí)現(xiàn)沉積，因此易浸潤(rùn)區(qū)域10的形狀就決定了最后的印刷圖形。
[0017]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)的任意印刷圖像、印刷電子器件、以及由此方法演變的其他借助浸潤(rùn)性差異實(shí)現(xiàn)精確印刷的方法和技術(shù)均在本發(fā)明方法保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種借助表面浸潤(rùn)特性提高電子印刷精度的方法，其特征在于:首先，根據(jù)印刷信息在基板表面制備易浸潤(rùn)區(qū)域和非浸潤(rùn)區(qū)域圖形，印刷墨水在所述非浸潤(rùn)區(qū)域和易浸潤(rùn)區(qū)域的接觸角存在30° —170°的差值；然后，在所述易浸潤(rùn)區(qū)域進(jìn)行電子印刷步驟，當(dāng)噴射墨滴同時(shí)與所述非浸潤(rùn)區(qū)域和易浸潤(rùn)區(qū)域接觸時(shí)，在表面張力作用下噴射墨滴自動(dòng)離開(kāi)非浸潤(rùn)區(qū)域并覆蓋浸潤(rùn)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)電子印刷誤差的自動(dòng)糾正。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種借助表面浸潤(rùn)特性提高電子印刷精度的方法，其特征在于:制備的所述非浸潤(rùn)區(qū)域圖形具有超疏水特性或超雙疏特性。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種借助表面浸潤(rùn)特性提高電子印刷精度的方法，其特征在于:所述非浸潤(rùn)區(qū)域表面為微米級(jí)結(jié)構(gòu)或納米級(jí)結(jié)構(gòu)或微納米雙重結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種借助表面浸潤(rùn)特性提高電子印刷精度的方法。所述方法根據(jù)電子印刷圖像信息需要，在被印刷基板表面分別制備易浸潤(rùn)區(qū)域和非浸潤(rùn)區(qū)域，來(lái)實(shí)現(xiàn)印刷墨水在易浸潤(rùn)區(qū)域的精確定位。本發(fā)明所述的被印刷基板表面非浸潤(rùn)區(qū)域和易浸潤(rùn)區(qū)域?qū)τ∷⒛慕?rùn)角度存在30°—170°的差值。所述的印刷墨水可以是溶劑型墨水也可以是水性墨水。本發(fā)明方法尤其適用于提高噴墨打印精度，借助浸潤(rùn)性差異糾正打印誤差。本發(fā)明方法可以實(shí)現(xiàn)多層墨水的零誤差定點(diǎn)打印。
【IPC分類】B41M5/50
【公開(kāi)號(hào)】CN105082814
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510566159
【發(fā)明人】吳俊 , 夏軍, 王保平
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日