一种有机薄膜的选择性定向沉积方法技术

本发明专利技术公开了有机薄膜的选择性定向沉积方法，包括以下步骤：将AMOLED基板的薄膜晶体管驱动电路串联到电化学沉积的电解池回路中；通过薄膜晶体管驱动电路控制电解池回路的通断电状态，同时电化学工作站输出电沉积信号；在通电状态的电解池回路的对应的像素电极上沉积得到有机薄膜。本发明专利技术通过控制电路的调节以及电解液的更换，可以依次定向沉积红、绿、蓝发光薄膜，制备彩色图案，为有机发光二极管(OLED)的像素制备提供了一种简单、经济的彩色化技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电材料领域，特别涉及一种有机薄膜的选择性定向沉积方法。
技术介绍
显示器的全彩色化是检验显示器在市场上是否具有竞争力的重要标志。利用红、绿、蓝(RGB)发光材料独立发光是目前采用最多的彩色化模式，该技术需要分别制作RGB发光子像素，图案化工艺比较复杂，在器件的制作成本中占有较大比重(50％)。目前最常用的有机薄膜的制备技术是金属掩模蒸镀，其适用于容易升华的有机小分子材料，该方法是利用精确金属掩模板与CCD像素对位技术，在高真空条件下，分别蒸镀红绿蓝三基色发光层从而实现图案化，该技术简单成熟，已被广泛应用在有机发光二极管(OLED)显示屏的制备中，但其所使用的设备复杂、成本高、材料浪费严重，另外，金属荫罩刻蚀技术直接影响着显示屏的画面分辨率以及画面质量，受金属刻蚀技术的限制，掩模蒸镀技术的图案化精度一般只能达到几十微米至几微米的水平，并且高分辨率的金属掩膜板厚度都很薄，使其在大尺寸的显示屏中很难精确对位。因此在OLED走向高分辨和大尺寸的产业化进程中，金属掩膜技术面临着更苛刻的图形尺寸精度和定位精度要求。近年来发展的喷墨打印技术是制备图案化像素非常有潜力的方法，该技术是通过打印喷头将微量溶液(几皮升)喷射到红绿蓝子像素坑中实现三基色发光图案化，可充分发挥高分子和某些小分子可溶液加工的特点，对基底基本没有选择性，操作简单，节省材料，是一种节能环保的彩色化成膜技术。但是喷墨打印还有一个亟待解决的难题——打印精度问题，对于喷墨打印而言，墨滴越小越难精确地滴到像素表面，实验表明，墨滴直径小于10微米时，很难冲破空气阻力滴落到衬底上。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种有机薄膜的选择性定向沉积方法，电聚合薄膜沉积位置精确可控，容易实现图案化，工艺简单，可常温常压条件下操作、成本低廉。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种有机薄膜的选择性定向沉积方法，包括以下步骤：(1)以AMOLED基板的m个像素电极作为工作电极，将AMOLED基板上的薄膜晶体管驱动电路串联到电化学沉积的电解池回路中；所述电化学沉积的电解池回路包括电化学工作站、参比电极、工作电极、辅助电极；m≥1；将所述辅助电极、工作电极置于电解液中；所述辅助电极与电化学工作站电连接；m个像素电极分别与薄膜晶体管驱动电路的m个驱动单元连接，薄膜晶体管驱动电路与电化学工作站连接；所述参比电极置于辅助电极、工作电极之间，参比电极与电化学工作站连接；(2)通过薄膜晶体管驱动电路控制电解池回路的通断电状态，同时电化学工作站输出电沉积信号；在通电状态的电解池回路的对应的像素电极上沉积得到有机薄膜。所述驱动单元由一个开关管、一个驱动管、一个电容组成，其中开关管的源极与驱动管的栅极连接，驱动管的源极与像素电极连接，电容的两端分别与驱动管的栅极与漏极连接；所述开关管的栅极与扫描线连接，漏极与数据线连接；所述驱动管的漏极与电源线连接；所述开关管用于寻址，所述驱动管用于控制发光器件的颜色以及灰阶，所述电容用于存储电荷。所述AMOLED基板为1×n阵列，n≥1。所述电化学工作站采用循环伏安法控制电沉积薄膜的沉积过程，像素电极相对于参比电极的电压范围为0～0.835伏，扫描速度为50毫伏/秒，扫描圈数为12圈。在像素电极基板上的第i列沉积有机薄膜的方法如下：将AMOLED基板浸泡到第j种电沉积单体的电解液中，对n列像素电极连接的扫描线施加正栅压；对第i列像素电极连接的数据线施加正栅压，其他列像素电极连接的数据线施加负栅压；电化学工作站给n列像素电极连接的电源线输入电沉积信号；其中，1≤i≤n；j≥1。所述有机薄膜为红光薄膜、蓝光薄膜、绿光薄膜中的任意一种。所述电解溶液为溶解于有机溶剂中的电沉积单体和支持电解质配置而成，电沉积单体浓度为10-5摩尔/升～103摩尔/升，支持电解质的浓度为10-3摩尔/升～102摩尔/升。所述电沉积单体前体中含有电活性基团，如咔唑、吡咯、乙烯、乙炔、噻吩、苯胺、二苯胺或三苯胺及其衍生物等，该基团可以在适当的电位或电流下发生电化学偶联反应。支持电解质多为无机盐，可由常用阴离子和阳离子的自由组合而成，其中支持电解质的阴离子可以是高氯酸根离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、六氟砷酸根离子；支持电解质的阳离子是钾离子、锂离子、四甲基铵离子、四乙基铵离子、四正丁基铵离子。有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、三氯甲烷、二氯甲烷、碳酸丙烯酯、三氟硼酸乙醚中的一种或其组合。本专利技术的原理为：在主动矩阵发光二极管(AMOLED)中，每一个子像素都对应有由薄膜晶体管TFT组成的驱动电路，该驱动电路起到一个调控回路电流大小的作用，即可以作为电路的开关。因此将AMOLED基板中的驱动电路与电化学沉积技术相结合，利用TFT驱动电路的开关功能控制子像素电极的通断电状态来控制电极反应的发生或禁阻，可以选择性地在相应的像素上定向沉积发光薄膜。利用TFT驱动电路控制红、绿、蓝三个区域的子像素电极在红绿蓝三种染料中的通断电状态，即可分别制备红绿蓝三种颜色的子像素，从而实现像素的彩色化。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术设备简单，可在常温常压下进行；原料非常节省，可一次完成发光聚合物的合成和精确沉积；易实现大面积发光薄膜的制备。(2)本专利技术的电聚合薄膜沉积位置精确可控，容易实现图案化。薄膜的性质(形貌、厚度等)可由聚合条件方便调控。(3)本专利技术的通过改变发光分子可以方便的调节薄膜的发光颜色，为全色显示提供平台。附图说明图1为本专利技术的实施例的电化学沉积的电解池回路连接示意图。图2为本专利技术的实施例的AMOLED基板的电路图。图3为本专利技术的实施例的薄膜晶体管的结构示意图。图4(a)为本专利技术的实施例的薄膜晶体管的输出曲线图；图4(b)为本发明的实施例的薄膜晶体管的转移特性曲线图。图5为本专利技术的实施例的与像素电极相连的电源线Vdd端施加的电沉积电压信号的波形图。图6(a)、图6(b)、图6(c)分别为正栅压下薄膜晶体管TFT控制条件下电沉积单体OCNzC(红)、OCBzC(黄绿)、OCPC(蓝)在200微米*200微米的金(Au)纳米粒子修饰的像素电极上的循环伏安曲线；图6(d)为负栅压下薄膜晶体管TFT控制条件下电沉积单体OCNzC(红)在200本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机薄膜的选择性定向沉积方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以AMOLED基板的m个像素电极作为工作电极，将AMOLED基板上的薄膜晶体管驱动电路串联到电化学沉积的电解池回路中；所述电化学沉积的电解池回路包括电化学工作站、参比电极、工作电极、辅助电极；m≥1；将所述辅助电极、工作电极置于电解液中；所述辅助电极与电化学工作站电连接；m个像素电极分别与薄膜晶体管驱动电路的m个驱动单元连接，薄膜晶体管驱动电路与电化学工作站连接；所述参比电极置于辅助电极、工作电极之间，参比电极与电化学工作站连接；(2)通过薄膜晶体管驱动电路控制电解池回路的通断电状态，同时电化学工作站输出电沉积信号；在通电状态的电解池回路的对应的像素电极上沉积得到有机薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种有机薄膜的选择性定向沉积方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以AMOLED基板的m个像素电极作为工作电极，将AMOLED基板
上的薄膜晶体管驱动电路串联到电化学沉积的电解池回路中；所述电化学沉积
的电解池回路包括电化学工作站、参比电极、工作电极、辅助电极；m≥1；
将所述辅助电极、工作电极置于电解液中；所述辅助电极与电化学工作站
电连接；m个像素电极分别与薄膜晶体管驱动电路的m个驱动单元连接，薄膜
晶体管驱动电路与电化学工作站连接；所述参比电极置于辅助电极、工作电极
之间，参比电极与电化学工作站连接；
(2)通过薄膜晶体管驱动电路控制电解池回路的通断电状态，同时电化学
工作站输出电沉积信号；在通电状态的电解池回路的对应的像素电极上沉积得
到有机薄膜。
2.根据权利要求1所述的有机薄膜的选择性定向沉积方法，其特征在于，
所述驱动单元由一个开关管、一个驱动管、一个电容组成，其中开关管的源极
与驱动管的栅极连接，驱动管的源极与像素电极连接，电容的两端分别与驱动
管的栅极与漏极连接；
所述开关管的栅极与扫描线连接，漏极与数据线连接；所述驱动管的漏极
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马於光，刘琳琳，王蓉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44