全印刷OLED显示屏技术崭露头角

华南理工大学高分子光电材料与器件研究所 许伟

在有机全彩色显示屏领域，国内外研发与生产公司基本采用真空蒸镀和印刷技术制备显示屏，这是当前国际主流的发展技术。小分子的真空蒸镀技术比较成熟，目前已经实现产业化，并有中小尺寸的全彩色显示屏批量推出，应用在MP3、MP4、手机及小尺寸电视机等电子设备领域。但是，该技术设备投资和维护费用高昂、材料浪费严重，难以实现大面积，且成本居高不下，面对残酷的市场环境，难以形成竞争优势。

解决OLED高成本问题

印刷技术被认为是解决OLED高成本和实现大面积的有效途径，具有广阔的发展前景，这种技术可结合液体功能性材料和先进的印刷设备来制作OLED显示屏，可提高材料的利用率和生产效率，降低制造成本，提高产能。最常见的印刷技术有喷墨印刷(inkjetprinting)和丝网印刷(screenprinting)两种。典型的喷墨印刷设备有好几个印刷头，分别用于打印不同颜色的聚合物发光材料，每一个都带有数个微型喷嘴，把红、绿、蓝发光材料溶液分别精确地沉积在ITO玻璃基板的隔离柱槽中，溶剂挥发后形成纳米薄层(厚度在100纳米左右)，构成发光像素。喷嘴是用特殊的压电陶瓷做成，可以通过控制陶瓷上所加电压大小及时间长短来精确控制液滴大小，从而调控发光层厚度，由于这是一种完全的数字技术，故不需要任何加工。

喷墨印刷有许多优点，比如，分辨率相当高，具有灵活性，成本较低，并与几乎所有类型的基板兼容。另一种常用的印刷技术是丝网印刷，在OLED显示屏制备工艺中，丝网印刷主要用于加工显示屏的条状阴极(传统工艺一般采用真空蒸镀沉积形成条状金属阴极)，阴极材料采用可印刷的阴极浆料，如导电银胶、金胶。丝网通常由精细编织的多孔织物或在金属板架上伸展的金属网孔构成。丝网顶端有一块模板封住了阴极浆料不应穿过的网孔区域。丝网放置在基板顶端，精确对位后固定丝网，然后使用阴极浆料，采用一块橡皮刀片在丝网的网孔通透区域刮阴极浆料，然后吊离丝网，形成条状阴极，丝网印刷可与各种基板一起使用，它可以单次淀积厚膜。

国际研发投入加大

印刷技术有利于实现大面积OLED显示屏，降低制备成本，因此国际许多著名公司投入巨资研发这项技术，英国的PlasticLogic公司投资了1亿美元在德国的Dresden建立世界上第一个生产采用印刷的有机晶体管作为面板的显示器。日本东京的信息和通信大公司“凸版印刷株式会社”(ToppanPrinting)宣布了一项计划，它准备建设一条价值10亿日元的试验生产线，来研究包括滚筒印刷技术在内的印刷工艺，用于生产以英国剑桥显示技术(CDT)的聚合物发光二极管(PLED)技术为基础的显示器。美国加州Add-Vision公司发明的技术可以用丝网印刷的方法实现对空穴传输层、发光层和电子传输层进行加工。杜邦显示公司(DuPontDisplays)总裁William F.Feehery在SID2007报道了一项新技术，采用小分子溶液加工技术制备OLED显示屏，该技术解决了传统上小分子真空蒸镀工艺带来的高成本问题，同时解决了高分子材料寿命尚未达标的缺点，引起了业界的广泛关注。目前国际上印刷技术的主要工作和成果集中在印刷发光材料和功能层上，尚未有采用印刷阴极制备有机/高分子OLED显示屏的相关技术，因此还不能称之为全印刷OLED技术。

我国自主知识产权技术有突破

华南理工大学高分子光电材料与器件研究所在研究高性能高分子材料的基础上，完成了1.5英寸全彩色高分子OLED样机的制备，掌握了相关的核心技术。特别是华南理工大学光电所在OLED器件阴极界面关键材料方面的开创性工作，开发聚电解质类的电子注入材料，研究发光层与电子注入层、电子注入层与电极之间的界面特性，并获得了用高功函数的金属铝作为阴极材料时高效的红、绿、蓝发射，为显示屏电极容易受水氧侵蚀的难题提供了解决方案。自主开发了适用于制作有机发光二极管阴极的导电银胶，采用印刷工艺取代真空蒸镀工艺，实现了可以跟蒸镀工艺相媲美的高效红、绿、蓝、白光发射，从原理上实现了全印刷技术器件，完全突破了全印刷高分子OLED显示屏的关键技术。这项原理性技术已经申请了国际专利(美国)，确保拥有自主知识产权。

采用印刷工艺开发全彩色显示屏是一个崭新的技术领域，更是一个世界级的技术难题，目前全世界没有一家单位能够实现。该技术完全省去真空蒸镀这一环节，转而采用印刷的方式来制备显示屏的阴极，工艺简单，设备投资额节省60%%以上，材料节省90%%以上。因此，如果该技术能够成为现实，对整个有机发光领域的发展将起到极大的推动作用，更是平板显示技术上的一次革命。由于工艺简单、成本低廉，该技术的实现，将彻底打破液晶一统天下的格局。