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OLED屏幕将进入喷墨打印时代?

Upload time:2021-12-09

轻、薄、功耗低、主动发光、无视角限制……在显示领域,有机发光二极管(OLED)因这些特性,被寄予厚望,已经成为智能手机显示屏的主流。


不过,现阶段的OLED面板普遍采用真空蒸镀制备工艺,其严苛的工艺要求与高昂的成品价格,限制了其在更大尺寸显示产品上的大规模普及应用。


而喷墨打印可以在常温常压的环境下,在更大尺寸玻璃基板上快速连续地制备红绿蓝像素阵列,为制备大尺寸OLED面板创造了条件。然而,目前OLED面板印刷技术才刚刚起步,产业化印刷OLED面板还面临着诸多挑战。


前路漫漫,但曙光已现。近日,科技日报记者从科技部高技术研究发展中心获悉,“战略性先进电子材料”重点专项项目——国家重点研发计划8.5代印刷OLED面板显示产业化示范中的“基于产业化印刷材料器件与工艺开发”课题,已经取得一系列成果,例如开发或评测出超过10种面向印刷工艺的新型发光层、空穴传输层、电极层材料;制备出让像素点均匀分布,且耐受打印溶剂溶解的围栏材料;研发出膜表面粗糙度小于5纳米的大面积发光薄膜。


如同打印文稿,将发光材料打成像素图案

“中国在信息显示领域长期处于落后追赶的境地,而以OLED面板为代表的第三代显示技术的诞生,为我们在显示领域的弯道超车提供了契机。”在南京工业大学先进材料研究院江苏省柔性电子重点实验室,课题牵头人秦天石教授一边说着,一边拿出两个装满OLED粉末的小瓶子。


这是他的课题团队正在研发的黄光OLED面板材料,在手电筒的光照下,瓶子内的粉末正发出耀眼的黄光。“该黄光材料可以提升显示面板的色彩饱和度,同时有效降低面板能耗。”秦天石说。


OLED面板显示技术是一种主动式发光技术,当驱动电压施加在红绿蓝三基色像素上时,显示面板会发出红绿蓝三色光,再通过不同排列组合产生人眼可视的全部色彩。与被动式液晶显示技术相比,OLED技术无需背光源,亮度高、能效低、可视角度大、色彩鲜艳,成为最有发展潜力的下一代显示技术。


目前,OLED面板主要有两种制作工艺,一种是真空蒸镀工艺,另一种则是喷墨印刷工艺。


“这两种工艺有很大差别,主要在于制备OLED显示屏的装备和材料不同。”秦天石说,现阶段量产OLED屏幕主要是依靠真空蒸镀工艺来制备,即在高真空环境的腔室内,将OLED发光材料放在蒸发源上高温加热,材料受热升华成气体,再重新凝结到基板上形成OLED面板像素阵列。但蒸镀工艺也存在一些难以克服的问题,蒸镀过程中像素周围的掩膜版上会有很多材料残留,造成材料浪费和腔室污染。


“更重要的是,蒸镀装备的制造难度大、成本高,达到高真空环境需要更严格的条件,所以蒸镀工艺难以规模化制备大尺寸的OLED面板电视屏幕。即使个别厂商用蒸镀工艺制备出一些高端产品,其成本和价格也远超大众的接受能力。” 秦天石说

百里挑一,筛选出最佳发光材料


相比蒸镀技术,喷墨印刷技术可大大提高生产效率和发光材料的利用率,显著降低制造OLED显示屏的直接成本,有效制备大面积OLED显示屏。


但是,搭建印刷OLED面板生产示范线,面临诸多挑战。这也是印刷OLED显示产业化立项的意义所在。