北京交通大學(xué)徐征教授：印刷顯示技術(shù)并非新概念

最近一年來，印刷顯示技術(shù)、柔性顯示技術(shù)已成為產(chǎn)業(yè)界重點關(guān)注的發(fā)展方向。然而，究竟什么才是真正印刷顯示器件?對于電致發(fā)光顯示器件來說，如果要真正實現(xiàn)印刷顯示，就要解決發(fā)光顯示器件全生產(chǎn)過程的印刷工藝，包括TFT、透明導(dǎo)電層、發(fā)光層、各種功能膜層等都要實現(xiàn)印刷工藝。實現(xiàn)上述目標(biāo)，對器件的各類材料提出了巨大的挑戰(zhàn)，尋找較好可溶性或具有較好分散性和穩(wěn)定性的材料非常有難度，而有機材料則是其中最合理的選擇。

印刷顯示技術(shù)并非新概念

實際上，印刷顯示技術(shù)并非在近幾年才有的新概念。1977年，A.J.Heeger、A.G.Macdiarmid和H.Shirakawa用Ziegler-Natta催化合成了導(dǎo)電高分子聚乙炔，這一原創(chuàng)性的工作揭示了有機材料導(dǎo)電的事實：經(jīng)過適當(dāng)?shù)膿诫s，有機高分子是可以導(dǎo)電的。A.J.Heeger，A.G.Macdiarmid及H.irakawa因此獲得了2000年的諾貝爾化學(xué)獎，而印刷電子學(xué)技術(shù)也從此逐步發(fā)展起來。

近年來，隨著有機電致發(fā)光二極管(OLED)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的成熟，印刷電子在材料和裝備方面擁有更好的積累和發(fā)展基礎(chǔ)，應(yīng)用以及工藝均獲得了較快的發(fā)展。

印刷顯示材料是印刷電子學(xué)的其中一大支柱。印刷顯示材料不只是有機發(fā)光材料，還有金屬材料、無機材料。目前以金屬漿料較為成熟，但主要仍限于銀和銅材料;有機材料在有機半導(dǎo)體器件和有機光電器件中已取得大量應(yīng)用，但還存在相對可靠性略差，壽命需進一步提高及載流子遷移率較低等問題。

采用OLED材料是較成熟的技術(shù)方案

印刷顯示技術(shù)是將印刷電子學(xué)應(yīng)用于顯示領(lǐng)域，指以旋涂、絲印(Screen)或噴墨打印(Ink-jet)等印刷方法，將金屬、無機材料、有機材料轉(zhuǎn)移到基板上，制成發(fā)光顯示器件。印刷顯示技術(shù)的終極目標(biāo)是實現(xiàn)全印刷發(fā)光顯示器件，在常溫、常壓下以按需給料方式實現(xiàn)低成本制造。目前印刷顯示技術(shù)中，采用OLED材料來實現(xiàn)顯示是主流且比較成熟的技術(shù)。

從制備方法來說，一般而言O(shè)LED可分為兩種。一是小分子發(fā)光材料OLED，用蒸鍍方法制備，另一種是共扼高分子發(fā)光材料PLED，用印刷方法制備。目前科研工作者關(guān)注的可溶性小分子有機發(fā)光材料和量子點發(fā)光材料也均可以采用印刷方法制備。

對比目前應(yīng)用的真空蒸鍍制造OLED顯示屏的工藝，第一是材料利用率高達(dá)95%，而真空蒸鍍工藝材料利用率僅有20%。與蒸鍍工藝中有機材料無選擇性沉積不同，印刷顯示工藝只是在需要的地方才噴涂有機發(fā)光材料，極大提高了有機材料的利用率，也更加環(huán)保;第二是不受設(shè)備與大尺寸精細(xì)金屬掩模板的限制，印刷工藝可以制備大尺寸顯示面板;第三是由于印刷工藝不需要真空蒸鍍腔體和精密金屬掩模板等等，再加上節(jié)省材料及維護真空蒸鍍設(shè)備，可有效降低成本。另外，由于器件結(jié)構(gòu)相對簡單，功耗更低、良率更高，一直以來制約著OLED電視發(fā)展的高成本、低良率、大面積制備等問題會得到解決。

量子點是印刷電致發(fā)光器件研究新方向

隨著OLED技術(shù)的發(fā)展，科研工作者又開始用量子點材料代替有機電致發(fā)光材料制備發(fā)光器件，也稱為量子點電致發(fā)光器件。由于OLED發(fā)光層為有機材料，有機物對氧氣、水汽非常敏感，穩(wěn)定性差;發(fā)熱效應(yīng)下的材料分解或者改性會導(dǎo)致器件壽命縮短。而且多數(shù)有機材料具有很高的空穴遷移率，但電子遷移率相對較低，導(dǎo)致了載流子注入的不平衡，制約了其發(fā)光效率的提高。以及發(fā)光色度隨電壓變化造成色漂移、色純度低等。因此，將量子點材料引入到OLED器件中期望彌補有機材料的不足。量子點作為無機發(fā)光材料，比有機發(fā)光材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和壽命構(gòu)成都更為穩(wěn)定。

理論上，QLED的“薄膜化點陣涂覆”則更適合于印刷技術(shù)，成品率也會更高、材料成本比真空蒸鍍節(jié)省九成，且大尺寸化的技術(shù)難度增長有限。因此成為當(dāng)前印刷電致發(fā)光器件研究的新方向。但是無機材料量子點存在可印刷工藝性較差，制備條件較苛刻，并且較難形成均勻膜層等，所以發(fā)展仍然需要一個過程。

量子點電致發(fā)光二極管的工作原理與有機電致發(fā)光器件是類似的復(fù)合發(fā)光機理。QLED電致發(fā)光器件的基本結(jié)構(gòu)和OLED器件也基本一樣，也就是用量子點材料取代有機發(fā)光器件中的有機發(fā)光材料。而量子點發(fā)光材料可以像高分子發(fā)光材料和可溶性小分子發(fā)光材料一樣采用合適的分散方式以印刷涂覆的工藝來制備顯示器件。

究竟什么是真正印刷顯示器件?

采用印刷工藝制備有機電致發(fā)光器件的工作已經(jīng)進行了多年，從OLED和PLED之別到今天的可溶性小分子電致發(fā)光材料和量子點電致發(fā)光材料的發(fā)展。該技術(shù)完全省去真空蒸鍍這一環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)而采用工藝簡單、節(jié)省設(shè)備投資和材料的印刷方式來制備有機電致發(fā)光器件一直是科研工作者追求的目標(biāo)。如果要是真正實現(xiàn)有機電致發(fā)光顯示器件的全印刷制備，就要解決有機電致發(fā)光顯示器件全生產(chǎn)過程的印刷工藝。

有機電致發(fā)光顯示器件主要是由薄膜晶體管TFT控制單元和有機電致發(fā)光單元組成，因此，這兩個組成部分應(yīng)當(dāng)都是用印刷工藝制備才是真正的印刷顯示器件?，F(xiàn)在對于薄膜晶體管TFT的印刷制備工藝，一種是有機材料的OTFT，另外一種是無機材料的TFT印刷方式制程。

美國賓州大學(xué)的團隊使用無機材料以印刷工藝制備出了TFT器件。印刷工藝如噴墨打印技術(shù)等，不僅在有機電致發(fā)光顯示器件制造領(lǐng)域有所應(yīng)用，也是LCD彩色濾光膜的新一代制造技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在節(jié)約原料、降低成本方面有一定優(yōu)勢。通過與真空蒸鍍工藝制作有機材料膜層的工藝對比，我們可以看到印刷顯示技術(shù)的優(yōu)勢所在。