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【科技資訊分享】重塑顯示空間,OLED電視將進入噴墨列印時代


輕、薄、功耗低、主動發光、無視角限制……在顯示領域,有機發光二極體(OLED)以這些特性,被寄予厚望,已經成為智慧手機顯示幕的主流。

OLED電視將進入噴墨列印時代
不過,現階段的OLED面板普遍採用真空蒸鍍製備工藝,其嚴苛的工藝要求與高昂的成品價格,限制了其在更大尺寸顯示產品上的大規模普及應用。

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。
近日,記者從科技部高技術中心獲悉,國內五所高校院所聯合攻關的國家重點研發計畫——8.5代印刷OLED顯示產業化示範專案中“基於產業化印刷材料器件與工藝開發”課題,已經取得一系列成果,例如開發或評測出超過10種面向印刷工藝的新型發光層、空穴傳輸層、電極層材料;製備出讓圖元點均勻分佈,且耐受列印溶劑溶解的圍欄(bank)材料研發出膜表面粗糙度小於5納米的大面積發光薄膜的印刷工藝


像列印文稿一樣,將發光材料打成圖元圖案

“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。



▲南京工業大學教授秦天石與團隊正在研發黃光OLED材料金鳳攝

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。


目前,團隊已開發或評測出3種適用於印刷工藝的發光層材料,3種適用於印刷工藝的電荷傳輸層材料,以及5種新型發光金屬配合物和電極材料。

“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。
圖元點體積越小、排布越緊密,形成的畫面就越細膩、真實。
如何讓發光材料,形成一個個圖元,均勻地分佈在顯示幕幕上,對印刷工藝是一大挑戰。

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。
這幾年,我們在優化工藝讓‘圍欄’變得‘堅強’。”中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所團隊印刷電子中心高級工程師張東煜說,他們以國產光敏膠為基礎,調配墨水、控制曝光、顯影的溫度、時間,優化烘乾等工藝,讓國產圍欄材料的抗溶解性增強。

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”。


當顯示薄膜上出現咖啡環,將意味著顯示的圖像色彩不均勻,嚴重的話,這些區域無法顯示圖像。

“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
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    隨著電子科技的發展,手機、平板等智能化電子設備極大的方便了人們的生活。但是這些智能終端也是一把雙刃劍,即給生活帶來便利,同時也產生了一些危害。 隨著數字終端的進步,數字閱讀人群有了極大提升,據國家新聞出版廣電總局公布的數字顯示,201 ...

  • 千萬色彩電子筆誕生 一支筆幾乎可畫出全

    再也不用帶著厚重的鉛筆盒或是一整套的色筆,有了Scribble電子筆,就能透過掃描物品,轉換出超過1,600萬種不同的顏色。 世界上幾乎沒有一個顏色是Scribble所書寫不出來的,內建填青綠色、黃色、紅色、黑色與白色五種顏色填充式墨 ...

  • 新革命!無墨水列印機 字體用「燒」的

    未來要列印文件可以不需要墨水,荷蘭代爾夫特理工大學的學生發明了一種新科技,他們利用雷射的熱能在紙上「燒」出字來,「不用墨水的印表機」預估將為印刷科技帶來革命性的變化。 使用傳統印表機時,也許您也有這種困擾。 旁白:「它們很貴,會 ...

  • 蝦咪!拿烤肉網來做居家裝飾也行!?

    鏘! 鏘! 鏘! 鏘!路過走過不要錯過! 華創噴墨研發團隊的研究新品,搶先曝光囉! 華創實驗室裡到底發生什麼事呢?! 這塊看起來像網子的東西該… 不會是最新型的烤肉網吧!? 還是漁網呢? 這是建材 ...

  • UV技術將成為越來越多標籤印刷企業的首選

    全世界對UV印刷的需求都在攀升,尤其是歐洲、美國和拉美地區。據歐洲的設備製造商預計:UV機型的年增長率將達到7%,UV乾燥裝置的年增長率為10%,UV油墨和上光油的增長速度最快,將達到14%據美國最大的油墨生產商統計,當地市場每年UV ...

  • 多用途,不挑材料,廣告用直噴墨

    大圖輸出(繪圖機)廣告專用直噴墨水(XDFink),多用途,不挑材料 南亞PP免圖層相紙,可以直接噴印。節省了PP相紙加工塗層貼合的成本,耗材更便宜 ! 溶劑耗材塗層瑕疵品,直接噴印沒問題! 墨水亮度極佳,免冷裱材 ...

  • 3macUV平台直噴機 台灣設

    還在用網版印刷嗎?專業數位噴印設備製造商華創噴墨科技推出最新研發的「3mac 6010 UV 平台式直噴機」,是100%台灣開發設計製造的新款平價機種,適合所有平面材料噴印需求的客戶,包含ABS、鋁板、PC、PE、PET、PP、PS、PV ...

  • 2015年台北廣告資材暨LED應用展

    訂於2015年7月24日~26日於台灣世界貿易中心展覽館一館A區舉行,非常歡迎您蒞臨參觀。 為了避免現場換證時的人潮及作業時間費時,致使您等侯過久,敬請填寫基本資料與問卷之後,自行列印確認函,並請於展覽期間攜帶確認函至現場領取參觀證,以 ...

  • 2015年台北國際禮品暨文具展

    2015年台北國際禮品暨文具展,4月23日至26日,台北貿易一館A0814,歡迎蒞臨!展覽日期2015年4月23日至26日,上午10時至下午6時1. 國內外業者憑名片免費換證參觀2. 一般民眾購票入場3. 未滿12歲孩童謝絕入場展覽地點台北 ...

  • 新機上市 強強滾 感謝彰化客戶訂購 U

    2015 3mac-6010 UV平台直噴機,新上市... 100%在台灣製造,值得您的信賴與肯定。 感謝客戶熱情支持!! ………………&hell ...

  • 新機上市 3mac-6010 UV平台直

    3mac-6010平台直噴機新款平價機種、高CP值,使用Wasatch Soft Rip 7.x。中型機款尺寸(噴印面積 60x100cm),小型機款價格。採用EPSON五代噴頭兩顆(DX5*2),適合有平面材料噴印需求的客戶。採用了智慧控 ...

  • 2015平台式切割機新運用機款

    採用具有自主知識產權的先進高端6軸高速運動控制系統, 可實現虛線切割、大壓輪壓痕、全新切割、半斷切割; 多種材料V-CUT開槽; 可預設儲存設備和數位化微調刀深刀壓; 可配置繪圖和光標等多種定位功能,可快速精確切割各類複雜異形圖形 ...

  • 2014台北世貿印刷展

    兩年一次的台北世貿印刷機材展,在台北世貿一館即將展出。 3mac展出最新EPSON六色機型(TJ-1626 繪圖機)與免護貝LED光固化UV機型(TJ-1972 繪圖機),機台價格超優惠是微利時代的最佳選擇 ! ...

  • 3mac最新廣告用直噴墨水,新

    印刷直噴墨水(DP ink),南亞PP免圖層相紙,可以直接噴印。節省了PP相紙加工塗層貼合的成本,耗材更便宜 ! 墨水亮度極佳,免冷裱材質不捲曲 ! 搭配3mac最新EPSON六色機型(TJ-1626 繪圖機),機台價格超優惠&六代 ...

  • 3mac最新EPSON六色機型新上市!!

    TJ-1626 繪圖機機台價格超優惠,六代噴頭成本超便宜 ! 搭配3mac最新廣告用直噴墨水DP ink(免塗層 PP PVC 銅版紙專用),墨水亮度極佳,免冷裱材質不捲曲,是微利時代的最佳選擇 ! ...

  • 2014禮品展,歡迎蒞臨指導!!

    第68屆台北國際禮品暨文具展將於4月24日至27日在世貿一館璀璨登場。 ...

  • 搬遷新廠通知 歡迎蒞臨指導!!

    本公司已遷移至:台南市仁德區義林路 256 巷 20 號交通位置圖 : 請點我電話:06-2490081 ...