[发明专利]一种应用于薄膜器件的控温打印系统及其优化方法

说明书

本发明公开了一种应用于薄膜器件的控温打印系统，包括中央控制系统、压电喷墨系统、移动控制系统和膜层优化系统，压电喷墨系统包括压电驱动模块和压电喷头；移动控制系统包括移动控制台，压电喷头固定在移动控制台上以随着移动控制台的运动而给整个器件印刷基板喷射液滴；膜层优化系统包括变温承物台、温控调节器、平行光源、光线接收器、光强分析模块和相机，变温承物台包括多个温控单元，每个温控单元均与温控调节器电连接。还提供了相应的优化方法。能够控制器件印刷基板各处的温度大小，使其墨滴沉积处可按照印刷时间的前后顺序呈现一定的温度梯度差异，进而控制各区域的溶剂挥发量一致，提高成膜的均匀性，且可以进行补偿优化，提高质量。

技术领域

本发明涉及印刷电子领域，更具体地说，涉及一种应用于薄膜器件的控温打印系统及其优化方法。

背景技术

喷墨打印技术作为一种无接触、无压力、无掩模的印刷技术，可以将很小的液滴(体积为皮升或者飞升)精确喷涂在所需的位置，溶剂挥发干燥固化后形成薄膜。喷墨打印工艺具有低成本、大面积、绿色环保等优势，使该技术逐渐成为湿法制备微电子器件，如有机电致发光OLED器件(特别是有机全彩显示屏)、LCD中的彩色滤光片、有机薄膜场效应晶体管、LED封装和可穿戴电子器件等，受到学术界和产业界越来越广泛的关注。

但是，器件级电学薄膜的印刷制备仍然面临着诸多挑战，低温可溶性功能材料(悬浮液、溶液)的喷墨打印不仅仅要满足微液滴释放条件，还要在固化后实现溶质的均匀分布，控制墨滴的溶剂挥发速度和墨滴间的溶质迁移，可这对于导电薄膜来说一直缺乏可靠的调控手段。由于干燥微环境和喷射前后时间段不同的影响，其挥发速率和干燥时间也存在巨大差异，溶质沉积表现出明显的位置相关性。

在这其中，存在一个易被忽视的问题未被解决：先打印的墨滴由于外露时间较长导致溶剂挥发量大于后喷射墨滴，无法保证每个墨滴的挥发速率相同，在沉积到基板上后，初打印端溶剂挥发量大于后打印端，使得后打印端的溶剂补充初打印端，最终的结果便是成膜后初打印端膜较厚、后打印端膜较薄，造成成膜不均匀，极大地影响器件膜层的成膜质量。

针对喷墨打印过程中的膜层厚度监测及优化，现有专利中已经有部分针对该方面的相关技术方案，例如CN112179279A等早期专利。然而，进一步研究表明，现有专利中涉及的技术仍存在以下不足：一是他们大多是在打印完后对纸张或器件基板等承印物进行整体的膜层厚度估算，并在下一块承印物印刷时做出统一的厚度调节，这会造成材料的浪费和打印效率的降低；二是未考虑到由于干燥微环境和喷射前后时间段不同的影响，其挥发速率和干燥时间也存在巨大差异。

发明内容

本发明的目的在于克服喷墨印刷制备器件膜层的过程中，由于先打印的墨滴外露时间长导致挥发量大于后喷射墨滴的弊端和器件膜层初打印端厚、后打印端薄的弊端，提供了应用于薄膜器件的控温打印系统及其优化方法。采用本发明的技术方案能够实时控制器件印刷基板各处的温度大小，使其墨滴沉积处可按照印刷时间的前后顺序呈现一定的温度梯度差异，进而控制各区域的溶剂挥发量一致，提高了成膜的均匀性。

为了实现本发明目的，本发明提供一种应用于薄膜器件的控温打印系统，包括中央控制系统、压电喷墨系统、移动控制系统和膜层优化系统，压电喷墨系统、移动控制系统和膜层优化系统均与中央控制系统连接，

压电喷墨系统包括压电驱动模块和压电喷头，压电喷头和压电驱动模块电连接，且压电喷头与器件印刷基板相对设置；

移动控制系统包括移动控制台，压电喷头固定在移动控制台上以随着移动控制台的运动而给整个器件印刷基板喷射液滴；