设计了环己基苯与十八烯的双溶剂量子点墨水体系, 研究了具有CdSe@ZnS/ZnS核/壳结构的绿光量子点(QDs)成膜规律及其发光特性。设计的高沸点、低表面张力的十八烯和低沸点、高表面张力的环己基苯所组成的双溶剂墨水体系增强了马兰戈尼流, 减弱了量子点在像素坑边缘的沉积, 实现了在像素坑中制备表面平整的量子点薄膜。研制的分辨率为240 PPI的倒置结构顶发射绿光量子点阵列发光器件启亮电压2.7 V, 最高亮度132 510 cd/m2, 最大外量子效率14.0%, 为采用喷墨打印工艺制备高性能量子点电致发光点阵器件提供了借鉴。

可靠的薄膜封装对提高有机发光二极管(Organic light-emitting diode,OLED)器件寿命至关重要。本文采用原子层沉积实现了致密Al2O3薄膜的低温制备, 并研究了喷墨打印PMMA墨水在Al2O3薄膜的均匀成膜以及Al2O3/PMMA交叠薄膜的水汽阻隔性能。实验结果表明, 当打印分辨率为300 DPI时, PMMA墨水在Al2O3薄膜表面均匀成膜, Al2O3/PMMA交叠薄膜具有良好的水汽阻隔性能和光学透过率。钙膜电学测试结果显示, 3对Al2O3/PMMA薄膜的水汽透过率低至8.34×10-5 g/(m2·d), 而光学透光率在可见光范围内高于95%, 表现出良好的OLED器件薄膜封装性能。

OLED显示已经在高端手机和电视领域获得成功应用,其未来的进一步发展得到学界和业界的广泛关注。目前OLED显示主要采用真空半导体技术制备高质量有机薄膜,可是其较低的材料利用率和较高的成本是制约OLED大规模发展的瓶颈。喷墨打印技术有可能突破这一瓶颈,成为未来在柔性显示中发挥其低成本、大面积、绿色制造工艺的优势。到目前为止,采用喷墨打印技术制备OLED显示屏仍然面临材料、薄膜工艺等诸多挑战。主要介绍了采用喷墨打印方法制备高质量有机薄膜和制备全彩色显示屏。

压电喷墨打印是制备印刷电子器件的主要手段之一, 其墨滴喷射状态直接受压电波形的影响, 因而压电波形对于器件打印具有重要意义。本文主要研究了压电波形对薄膜晶体管(TFT)电极打印效果的影响, 实验通过改变压电波形的加压速率和脉冲持续时间, 打印得到了一系列的电极样品, 并对其图形效果及表面粗糙度进行了测量。实验表明, 随着加压速率和脉冲持续时间的增大, 墨滴喷出动能增大, 最终打印的图形效果先改善后恶化, 表面粗糙度则随之增大。在加压速率取值为0.08～1.65 V/μs、脉冲持续时间取值为1.216～2.688 μs的区间内得到了失真程度较小的电极图形, 在加压速率及脉冲持续时间分别为0.25 V/μs、2.688 μs及0.65 V/μs、1.600 μs时, 电极图形化效果较好, 表面粗糙度分别为59.04 nm和59.27 nm。通过对压电波形参数的合理设置, 能够实现对打印图形效果的优化。

针对用于喷墨打印的圆管式压电喷头建立了计算模型, 并且根据它的驱动特点选择了合适的边界条件。介绍了仿真软件针对自由表面流动问题的计算原理。然后, 以乙二醇水溶液为例, 计算了压电喷头分配该溶液的分配过程; 利用液滴成像系统获取了不同时刻的液滴图像, 验证了建立的模型和数值算法的正确性。最后, 计算了压电喷头在不同输入位移、不同黏度以及不同表面张力下的液体分配过程。仿真结果显示: 液体分配性能与激励位移密切相关, 在72.5 mN/m的表面张力作用下, 10 nm的输入位移很难分配黏度为4.0 mPa·s 的液体, 而15 nm的输入位移在分配黏度为4.0 mPa·s 液体时却能够产生卫星液滴。因此, 对于某种液体寻找一个合适的激励条件非常重要, 过小的激励产生不了液滴, 过大的激励则会产生较大甚至多个卫星液滴; 增大黏度会延缓或阻滞液滴形成过程, 增大表面张力却能加快液滴形成过程。本文的计算方法对于研制新式喷头或者研究喷头的喷射能力均具有指导意义。

对不同的半色调混合像元比例通过彩色喷墨打印机输出后的光谱反射率曲线的光谱形态特征进行了研究。选择反射光谱形态指标，分析了125组不同半色调混合比例下光谱混合像元反射光谱形态指标的变化规律。研究结果表明，半色调混合元的光谱形态指标与半色调混合像元的比例间存在明显的关系；选择分析的4个光谱形态指标之间存在着较大的相关性，按照0.05及以上置信水平和相关系数>0.9的条件对光谱形态指标进行剔除，确定了不同基色不同特征波段中的有效光谱形态指标；在不同波段范围内，各光谱形态指标随半色调混合像元比例的变化规律存在差异性；使用回归分析，各基色特征波段的光谱形态指标与半色调混合比例符合一次线性与二次多项式关系，R2可达到0.9以上。

目前, TFT-LCD行业已经趋于成熟。各大面板厂都在提升自身产品的竞争力：高分辨率、高色域、轻质化、窄边框化以及高对比度等等。配向膜作为LCD面板的主要构成起着重要的取向作用, 其印刷的质量对产品良率起很大影响。喷墨打印作为大世代线配向膜印刷方法被越来越广泛的应用, 但是其带来的印刷性不良也多种多样。本文重点介绍了阵列基板的设计对配向膜的影响。通过实验验证得出, 阵列基板深孔设计对配向膜扩散起到了阻碍扩散的不良影响。从此结论出发, 从配向膜印刷工艺和设计提出改善方案并取得了改善效果。

彩色滤光片是液晶显示器件的重要组件，为了降低生产成本并提高显示性能，新型彩色滤光片制造技术的研发成为热点。喷墨打印具有快速、精准、材料利用率高等一系列优点，成为替代传统颜料分散法的新一代彩色滤光片制备技术。文章介绍了喷墨打印的基本原理，比较了喷墨打印成膜与传统涂布成膜的优缺点，分析了喷墨法制备彩色滤光片的技术关键，并根据目前的产业现状提出了努力方向。

作为液晶显示器件的重要组件，彩色滤光片影响着液晶显示的技术发展和制造成本的降低。文中介绍了液晶显示器使用彩色滤光片的基本结构及原理，比较并分析了各种滤光片彩色层制造方法的优势和局限性，指出喷墨打印制造彩色层是今后彩色滤光片技术发展革新的重要方向。根据国内外液晶产业发展现状，我国在大力发展TFT-LCD 的同时，也应关注CF制备的新技术和新工艺研发。