聚合物显示器件的印刷技术研究

用印刷技术制备聚合物发光显示屏具有潜在的成本优势，是学术和业界都十分关注且发展迅速的领域。本申请采用聚合物（聚芴共聚物、咔唑共聚物等）或聚合物复合体系的发光材料，研究其各种溶液在喷墨打印等印刷过程中的流变性、溶液干燥成膜过程中分子间的相互作用、基板表面亲疏水特性、溶液与基板像素微结构的接触特性等基本科学问题，解决用印刷技术制备薄膜时容易产生厚度不均匀及针孔残留等关键问题，解决印刷多层薄膜的成膜性差和膜层之间的互扰问题，为获得成熟稳定的印刷工艺，实现高质量印刷制备有机发光显示屏奠定物理和工艺基础。此外，探索显示屏阴极的印刷制备方法，解决阴极浆料和界面聚合物材料的表征问题，研究印刷阴极工艺与器件性能相关联的基础物理问题，在研制全印刷发光显示屏（包括印刷阴极）过程中掌握其内在规律和实现技术突破，配备驱动线路，实现动态图像显示屏样机，争取自主知识产权，取得国际首创的科技成果。

经过4年课题组努力而认真工作，课题组已经全面完成了课题任务，达到了指标要求，取得了一批有应用价值的研究成果。基本弄清了OLED印刷墨水配制的基本规律，研究清楚了成膜性，掌握喷墨打印制备高质量、超薄聚合物薄膜的综合工艺条件，掌握了溶液调配、高质量打印、器件制备等主要环节之间的影响规律。通过深入研究溶液流变学过程，探索成功利用混合溶剂实现了印刷高质量有机小分子薄膜的技术方法，在无隔离柱基板衬底上，完成了图形化薄膜，为实现卷对卷低成本制备有机薄膜工艺奠定了基础。针对印刷OLED器件，设计优化了高效率器件结构，对红、绿、蓝光印刷型聚合物器件，获得了高效率发光，在1000cd/m2亮度下，红、绿、蓝光效率分别达到16.5cd/A，65.2 cd/A，29.6 cd/A，超过本领域美国CDT公司产品性能，完全满足课题任务书的要求。在此基础上，设计完成显示屏像素结构和驱动线路，研制了可印刷阴极浆料，解决了阴极溶剂对聚合物发光层的渗透影响等问题，实现了全印刷彩色OLED显示屏，得到了图像显示，而且显示屏亮度、效率等性能满足课题任务书要求。为了满足OLED显示屏大尺寸的未来要求，我们还研究了新型氧化物TFT材料及其阵列制备工艺，阵列性能超过日本发明的IGZO性能，在自主研制的氧化物新材料体系基础上，研究了4英寸以上氧化物TFT技术的彩色AMOLED，采用印刷与蒸镀相结合的工艺路线，实现了4.8英寸透明和柔性AMOLED显示屏，显示屏亮度超过400cd/m2，半亮度寿命超过20000小时，具有应用潜力。在课题完成期间，发表研究论文51篇（涉及发光材料、器件结构、薄膜工艺、驱动等内容），申请专利75件（涉及氧化物新材料体系、薄膜制备工艺、器件结构设计、驱动设计、TFT基板设计、阴极材料等内容），其中发明专利60件，实用新型15件；培养博士17人、硕士19人、副研究员2人，为我国显示领域培养了一批高端人才，在国际国内学术会议的邀请或分组报告16次。