【科技資訊分享】重塑顯示空間，OLED電視將進入噴墨列印時代 而噴墨列印可以在常溫常壓的環境下，在更大尺寸玻璃基板上快速連續地製備紅綠藍圖元陣列，為製備大尺寸OLED顯示幕創造了條件。然而，目前OLED印刷技術才剛剛起步，產業化印刷OLED還面臨著諸多挑戰。 前路漫漫，但曙光已現。 “中國在資訊顯示領域長期處於落後追趕的尷尬境地，而以OLED為代表的第三代顯示技術的誕生，為我們在顯示領域的彎道超車提供了契機。” 2月5日，在南京工業大學先進材料研究院江蘇省柔性電子重點實驗室，課題牽頭人秦天石教授一邊說著，一邊拿出兩個裝滿OLED粉末的小瓶子。 這是他的課題團隊，正在研發的黃光OLED材料，在手電筒的光照下，瓶子內的粉末，正發出耀眼的黃光。“該黃光材料可以提升顯示面板的色彩飽和度，同時有效降低面板能耗。”秦天石說。 OLED顯示技術是一種主動式發光技術，當驅動電壓施加在紅綠藍三基色圖元上，顯示面板會發出紅綠藍三色光，再通過不同排列組合產生人眼可視的全部色彩。與被動式液晶顯示技術相比，OLED技術無需背光源，亮度高、能效低、可視角度大、色彩鮮豔，成為最有發展潛力的下一代顯示技術。 目前，OLED面板主要有兩種製作工藝，一種是真空蒸鍍工藝，另一種則是噴墨印刷工藝。 “這兩種工藝有很大差別，主要在於製備OLED顯示幕的裝備和材料不同。”秦天石說，現階段量產OLED螢幕主要是依靠真空蒸鍍工藝來製備，即在高真空環境的腔室內，將OLED發光材料放在蒸發源上高溫加熱，材料受熱昇華成氣體，再重新凝結到基板上形成OLED圖元陣列。但蒸鍍工藝也存在一些難以克服的問題，蒸鍍過程中圖元周圍的掩膜版上會有很多材料殘留，造成材料浪費和腔室污染。 “更重要的是，蒸鍍裝備的製造難度大、成本高，達到高真空環境需要更嚴格的條件，所以蒸鍍工藝難以規模化製備大尺寸的OLED電視螢幕。即使個別廠商用蒸鍍工藝製備出一些高端產品，其成本和價格也遠超大眾的接受能力。” 秦天石說。 百裡挑一，從上百種分子構型中篩選出最佳發光材料 相比蒸鍍技術，噴墨印刷技術可大大提高生產效率和發光材料的利用率，顯著降低製造OLED顯示幕的直接成本，有效製備大面積OLED顯示幕。 但是，搭建印刷OLED生產示範線，面臨諸多挑戰。這也是印刷OLED顯示產業化立項的意義所在。 OLED發光材料是顯示技術的源頭活水。“目前成熟的OLED發光材料，主要是真空蒸鍍工藝的小分子發光材料，並不一定適用於印刷工藝。因此，如何通過分子設計，用溶劑使OLED材料溶解成墨水，並相容印刷製備工藝，是本課題需要攻關的難點之一。”秦天石表示，更重要的是，目前相容印刷工藝的OLED材料，大部分都是在歐美日韓的專利材料體系上研發出來的。開發出具有中國核心技術優勢的發光材料，迫在眉睫。 從2017年起，秦天石所在的南京工業大學團隊開始開發具有自主智慧財產權的新型發光材料。“我們在研究中發現，目前大部分商用的發光材料都是基於稀土元素銥和釕配合物體系的，這兩種元素在自然界分佈稀少，原料成本極高。” 於是，團隊嘗試開發金屬鉑基發光材料，雖然鉑屬於貴金屬，但市場價格比起以上兩種稀土元素低了很多。此外，鉑的化學穩定性比銥和釕好，這意味著做成顯示器件的話，其使用壽命會比銥和釕基配合物材料更長。同時，鉑基材料也更易於突破國外的專利壁壘。對此，他們在一點點摸索中尋找希望。 “例如，傳統銥基發光材料利用的是一種六配位元化學結構，我們最初也將鉑基材料設計成六配位的，但其發光效率並不高。隨著研究的深入，我們發現將其製備成四配位元結構，材料可以發出很好的深藍色磷光，發光效率是此前的3倍。”秦天石說，三年間，團隊共設計開發了百余種發光材料，最終才製備出一款高效深藍光磷光材料，可謂百裡挑一。 “強健”圖元圍欄，讓發光材料指哪打哪 我們在手機上、電視上看到的畫面，由許多肉眼難以察覺的彩色顆粒組成，這些顆粒就是“圖元點”。 每個圖元點包括紅、綠、藍三種顏色，紅綠藍通過不同的發光組合，形成所有顏色。 “噴墨印刷時，需要用溶劑將OLED發光材料溶解形成配方墨水，再將紅黃藍三種配方墨水按照一定的陣列分佈，列印到相應的位置中。因此，在列印墨水之前，需要在基板上鋪一層‘圍欄’材料，從而使列印的每一滴墨水都準確進入預設的圍欄中，實現高分辨全彩顯示。 而目前的圍欄材料仍依賴進口，國產材料的溶劑耐受性差，在列印OLED墨水時，圍欄容易被溶解，導致薄膜厚度不均勻、顯示板顏色失真，例如，該顯示藍色的圖元，有可能會錯誤地顯示出紅色或綠色。 製備完成後，團隊將圍欄放到溶解性很強的丙酮溶液裡，超聲處理20分鐘，結果發現圍欄的性能、高度都沒有變。 此外，研發團隊還設計了不同直徑和間距的圍欄，例如，直徑為80微米、100微米和150微米的圓形圍欄。張東煜說，“不同直徑的圍欄，可以控制圍欄內圖元點的個數，以方便今後根據需求，製作不同解析度的顯示幕。” 開發出大面積發光薄膜，膜表面粗糙度小於5納米 列印均勻度對於列印效果至關重要，圍欄將融合了發光材料和溶劑的墨水，圈在一個個圓形的圍欄中，卻也迎來了另一個挑戰——“咖啡環”。 喜歡喝咖啡的人會發現一個有趣的現象，一滴咖啡蒸發後，會在液滴的邊緣形成一個比中間區域顏色深得多的暗環，這種不均勻的沉積現象就是“咖啡環效應”。 “這就對墨水的配方、墨滴間的距離、基板與膜層的處理溫度提出了很高的要求，為了讓膜層的均勻性好一些，我們在兩年時間裡，嘗試了三四十種小分子和聚合物添加劑，希望能將其摻雜在墨水中，讓墨水的擴散性更好一些，以均勻成膜。”項目團隊成員、南京郵電大學教授陳淑芬說，他們系統研究了溶劑和溶質配方對列印膜層品質及OLED器件性能的影響，並基於墨滴的密度、表面張力和黏度計算，最終確定了幾種更符合印刷工藝的需求的墨水溶劑配方，印刷製備圖案化的發光薄膜，且膜表面粗糙度小於5納米。 “我們希望，未來能攻克列印OLED的關鍵材料與共性技術的瓶頸，將越來越多地具有自主智慧財產權的國產材料與裝備，引進到列印OLED電視生產線中，為OLED電視螢幕國產化貢獻力量。”秦天石說。
以上資料來源來自：科技日報、每日頭條、ITW01 …………………………………………………………………………………………................... 專業 / 堅持 / 創新 / 突破 / 噴墨 客訂製作｜ 噴墨設備｜ 墨水開發｜ 功能性墨水 ｜繪圖機｜ 大型輸出機 ｜導帶繪圖機｜ 平台直噴機｜ 平板直噴機｜ 直噴機｜ UV繪圖機 ｜UV直噴導帶機｜ UV平台直噴圖機｜ UV平板直噴機｜ UV直噴機 ｜棉T直噴機｜ 深色棉T平台直噴機｜ PCB文字圖形平台直噴機｜ 玻璃平台直噴機 ｜直噴免塗層墨水｜ 烘烤型直噴免塗層墨水｜ 金屬蝕刻墨水｜ 薄膜印刷阻隔線路｜ 紡織顏料直噴墨水｜熱昇華墨水｜熱昇華螢光墨水｜磁磚平台直噴機｜ PCB印刷電路板文字墨水｜ 奈米銀導電墨水｜ 水轉印墨水｜ 薄膜印刷墨水｜ ｜阻隔線路、增光SiO2墨水 ｜LOW-E隔熱玻璃墨水 ｜潑水、抗污專用墨水｜ 不鏽鋼板、鍍鈦墨水｜ SiO2｜ TiO2｜ AR｜ AG｜ ink 產業應用 / 特殊需求 / 解決方案 玻璃｜建材｜ 磁磚｜ 面板玻璃｜ PCB板｜ 印刷電路｜ 水轉印｜ 仿釉料 ｜光觸媒｜ 特殊光學應用｜ 隔熱｜ 節能｜ 塑膠｜ 橡膠｜ ABS｜ PC｜ PE｜ PET｜ PP｜ PS｜ PVC｜ 非光亮面表面｜ 鋁板｜ 壓克力｜ 密著度｜ 覆著力｜ 表面保護｜ 面漆 ｜底漆｜ 金油｜ 塗層｜ CONTING 2021/2/19
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因Covid-19影響的印刷電子市場預測