一种借助表面浸润特性提高电子印刷精度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子印刷领域，特别是一种提高电子印刷精度的方法。
【背景技术】
[0002]印刷电子技术是基于印刷原理的电子制造技术。在过去的50年中，硅基半导体微电子技术占据了电子技术的绝对主导地位。但由于硅基集成电路制造技术的日益复杂和所需要的巨大投资，硅基集成电路的制造完全垄断在全世界少数几家大公司手中。因此，在过去10多年中对溶液化有机与无机半导体材料的研究开发，催生了用传统印刷技术制造各种电子器件的探索研究，由此而产生了印刷电子学。印刷电子既可以印刷无机电子材料，也可以印刷有机电子材料；既可以在硅、玻璃、不锈钢衬底上印刷，也可以在塑料或纸衬底上印刷；即可以在刚性衬底上印刷，也可以在柔性衬底上印刷。印刷电子产品的最大特点与优势是大面积、柔性化与低成本，与硅基微电子产品形成强烈对比。印刷制作电子器件所需设备投资极低，而且印刷电子器件可以制作在任何衬底材料上。尽管印刷制作的电子器件性能不如硅基微电子器件，但成本上的优势和大面积与柔性化特点使印刷电子技术仍有硅基微电子器件所不能胜任的大量应用领域。
[0003]但是在印刷电子制备过程中，一个非常重要的问题是精准对位，由于印刷工艺设备误差，照成定位精度低，从而影响电子应刷电路效果。其次，在进行多层印刷时，需要反复定位同一个点，不同印刷层之间丝毫的对位误差都会影响电子器件的工作性能。因此，非常有必要开发出可以提高印刷精度的工艺方法。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对上述现有技术，提出一种借助表面浸润特性提高印刷精度的方法，实现电子印刷的高精度。
[0005]技术方案:一种借助表面浸润特性提高电子印刷精度的方法，首先，根据印刷信息在基板表面制备易浸润区域和非浸润区域图形，印刷墨水在所述非浸润区域和易浸润区域的接触角存在30° —170°的差值；然后，在所述易浸润区域进行电子印刷步骤，当喷射墨滴同时与所述非浸润区域和易浸润区域接触时，在表面张力作用下喷射墨滴自动离开非浸润区域并覆盖浸润区域，实现电子印刷误差的自动纠正。
[0006]进一步的，制备的所述非浸润区域图形具有超疏水特性或超双疏特性。
[0007]进一步的，所述非浸润区域表面为微米级结构或纳米级结构或微纳米双重结构。
[0008]有益效果:与现有技术相比，本发明的一种提高电子印刷精度的方法充分利用了基板表面不同区域对印刷墨水的浸润性差异，来实现电子印刷墨水的零误差效果。印刷墨水可以是溶剂型墨水也可以是水性墨水，根据印刷信息在基板上制备易浸润区域和非浸润区域图形，使得印刷墨水在非浸润区域和易浸润区域的接触角存在30° —170°的差值，利用两区的浸润性差异实现喷射墨滴主动停留在浸润区域。该方法无需借助物理结构障壁，可避免由于障壁疏液性弱而产生的印刷成膜均匀性问题。
[0009]进一步的，将非浸润区域制备成具有超疏水特性或超双疏特性。在多层印刷需要反复定位时，浸润区域表面的第一层印刷墨水干燥后形成光滑的膜，在第二层印刷时，印刷墨水在该膜上的接触角一般为小于90°，由于印刷墨水在超疏水特性或超双疏特性的非浸润区域的接触角大于150°，通过印刷墨水在第一层形成的膜与该非浸润区域的接触角差异，使得印刷第二层时喷射墨滴也能够完成位置的自动纠正，以此类推完成多层印刷时的反复精确定位。
【附图说明】
[0010]图1是本发明借助表面浸润特性实现电子印刷误差纠正过程的俯视示意图；
[0011]图2是本发明借助表面浸润特性实现电子印刷误差纠正过程的侧面示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0013]—种借助表面浸润特性提高印刷精度的方法，本实施例中该方法用于印刷显示领域。首先，根据印刷信息在基板表面制备易浸润区域和非浸润区域图形，两区域的浸润性差异主要体现在印刷墨水在这两个区域的接触角大小；传统中，材料表面的接触角小于90°为具有易浸润特性，材料表面的接触角大于90°为具有非浸润特性。由于接触角的差异，印刷墨水易于和易浸润区域接触，而在非浸润区域黏附性极低。本实施例以某一像素单元为例，将像素单元之外的区域制备成非浸润区域，而将像素单元制备成浸润区域。在只需进行单层印刷时，为了实现电子印刷中喷射墨滴位置误差的自动纠正，非浸润区域和易浸润区域的接触角差值满足30° —170°的范围即可，其接触角差值越大，浸润性差异越显著，自动纠正的效果越好。
[0014]在易浸润区域进行电子印刷步骤，当喷射墨滴同时与非浸润区域和易浸润区域接触时，在表面张力作用下喷射墨滴自动离开非浸润区域并覆盖浸润区域，实现电子印刷误差的自动纠正。自动纠正过程如图1、2所示，印刷区域对应为易浸润区域10，其四周为非浸润区域11，当喷墨打印设备向该像素点喷射墨滴12时，由于印刷工艺设备误差造成喷射墨滴12与基板接触初期时，喷射墨滴12会处于非浸润区域11和易浸润区域10交界处，如图1 (a)所示。由于喷射墨滴12接触的两个区域存在浸润差异，喷射墨滴12在表面张力作用下会自动离开非浸润区域11并覆盖浸润区域10，最后挥发成膜，如图1(b)所示。如图2(a)所示，本实施中，喷射墨滴12与基板接触瞬间，与非浸润区域11的接触角为110°，与易浸润区域10的接触角为50°，形成不对称形态；在表面张力作用下，喷射墨滴12自动移动离开非浸润区域11，覆盖易浸润区域10，如图2(b)所示。
[0015]进一步的，预先在非浸润区域11制备规则的或者不规则的微米级结构或纳米级结构或微纳米双重结构，可采用有机材料或无机材料制备，其制备方法可以是:化学生长法、激光刻蚀法、化学刻蚀法、电化学生长法、物理沉积法以及其他微纳米加工工艺方法。通过上述方法制备的双重结构使得非浸润区域11实现超疏水特性或超双疏特性，超疏水特性即指水性墨水在该区域的接触角度大于150°，超双疏特性即指溶剂型墨水和水性墨水浸润角度均大于150°。当非浸润区域11具备超疏水特性或超双疏特性时，易浸润区域10适合进行多层电子印刷，以上述像素单元为例，在进行第一层印刷后，印刷墨水干燥后形成光滑的膜，在第二层印刷时，印刷墨水在该膜上的接触角一般小于90°。由于印刷墨水在超疏水特性或超双疏特性的非浸润区域的接触角大于150°，通过印刷墨水在第一层形成的膜与该非浸润区域的接触角差异，使得印刷第二层时喷射墨滴也能够完成位置的自动纠正，以此类推完成多层印刷时的反复精确定位，从而实现多层发光材料在像素内的精确沉积。
[0016]本方法中，可以通过设计易浸润区域10和非浸润区域11在基板表面的相对位置图形，来实现易浸润区域10表面相应的印刷信息。由于印刷墨水只在易浸润区域10实现沉积，因此易浸润区域10的形状就决定了最后的印刷图形。
[0017]以上所述仅是本发明的优选实施方式，根据本发明方法实现的任意印刷图像、印刷电子器件、以及由此方法演变的其他借助浸润性差异实现精确印刷的方法和技术均在本发明方法保护范围之内。
【主权项】
1.一种借助表面浸润特性提高电子印刷精度的方法，其特征在于:首先，根据印刷信息在基板表面制备易浸润区域和非浸润区域图形，印刷墨水在所述非浸润区域和易浸润区域的接触角存在30° —170°的差值；然后，在所述易浸润区域进行电子印刷步骤，当喷射墨滴同时与所述非浸润区域和易浸润区域接触时，在表面张力作用下喷射墨滴自动离开非浸润区域并覆盖浸润区域，实现电子印刷误差的自动纠正。2.根据权利要求1所述的一种借助表面浸润特性提高电子印刷精度的方法，其特征在于:制备的所述非浸润区域图形具有超疏水特性或超双疏特性。3.根据权利要求2所述的一种借助表面浸润特性提高电子印刷精度的方法，其特征在于:所述非浸润区域表面为微米级结构或纳米级结构或微纳米双重结构。
【专利摘要】本发明公开了一种借助表面浸润特性提高电子印刷精度的方法。所述方法根据电子印刷图像信息需要，在被印刷基板表面分别制备易浸润区域和非浸润区域，来实现印刷墨水在易浸润区域的精确定位。本发明所述的被印刷基板表面非浸润区域和易浸润区域对印刷墨水的浸润角度存在30°—170°的差值。所述的印刷墨水可以是溶剂型墨水也可以是水性墨水。本发明方法尤其适用于提高喷墨打印精度，借助浸润性差异纠正打印误差。本发明方法可以实现多层墨水的零误差定点打印。
【IPC分类】B41M5/50
【公开号】CN105082814
【申请号】CN201510566159
【发明人】吴俊 , 夏军, 王保平
【申请人】东南大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月8日