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柔性顯示器之所以千呼萬(wàn)喚難出來(lái),是因?yàn)槠溟_發(fā)面臨諸多難題,例如含硅電子元器件彎曲有難度,另外制造工藝的成本和消耗的時(shí)間也是一個(gè)難以逾越的障礙。這些年來(lái),很多公司都指望這項(xiàng)技術(shù)成為鏖戰(zhàn)未來(lái)的必殺技,三星、LG、索尼、惠普、E―Ink、Plastic Logic、康寧、杜邦等公司,以及亞利桑那大學(xué)柔性顯示器中心(FDC)、弗勞恩霍夫研究所等研究機(jī)構(gòu)都在致力于這一領(lǐng)域的研究,目前來(lái)說(shuō),柔性顯示器的制造已不是問(wèn)題。新興制造工藝和材料,使量產(chǎn)所涉及的很多難題有望被攻破,而且三星等公司的柔性產(chǎn)品已經(jīng)計(jì)劃在年內(nèi)量產(chǎn)。當(dāng)柔性顯示器真正實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化,那肯定不會(huì)只是噱頭那么簡(jiǎn)單,它必將帶來(lái)新一輪的顯示革命。
解決制造的難題
事實(shí)上,導(dǎo)致遲遲不能量產(chǎn)的首要原因來(lái)自廠商,他們需要解決如何將薄膜晶體管陣列附著到柔性基板上面,并以最大的成本效益進(jìn)行生產(chǎn)的問(wèn)題。剩下就是其余電子設(shè)備的問(wèn)題,例如當(dāng)柔性顯示屏嵌入到智能手機(jī)中,如果其他的電子元件如電池、外框等不能彎曲,那么柔性也就失去了意義。
解決問(wèn)題的第一步是為柔性顯示器打造更好的背板技術(shù)。當(dāng)前用于個(gè)人電腦和通訊產(chǎn)品的高性能顯示媒介,無(wú)論是液晶、OLED或電子紙技術(shù),都要求有源矩陣薄膜晶體管陣列來(lái)驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)的方式是將一個(gè)薄膜晶體管層(TFT)裝在玻璃面板上,形成基礎(chǔ)或基板,在其上構(gòu)造顯示器的其余部分。然而柔性背板并不能和LCD很好地兼容,當(dāng)屏幕彎曲的時(shí)候有可能會(huì)造成圖像扭曲,其困難在于如何將薄膜晶體陣列附著在可以彎曲的表面,但是OLED和電子紙顯示器則不然。
現(xiàn)在有兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性顯示。其中一種方式,由三星、LG顯示器和其他一些制造商支持,利用LCD工廠使用的現(xiàn)有的silicon-on-glass蝕刻工藝,將其應(yīng)用到柔性顯示器基板上。但是基于硅和其他非碳元素的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體,必須以高溫放置在基板上,這一工藝在玻璃上可以運(yùn)行正常但是會(huì)融化掉普通的塑料。針對(duì)這一問(wèn)題,一些制造商開始致力于耐熱材料的開發(fā),如不銹鋼制成的紙一樣薄的錫箔。
臺(tái)灣研究機(jī)構(gòu)工業(yè)技術(shù)研究中心(ITRI)開發(fā)了一種能夠承受高溫的塑料,不會(huì)在加工過(guò)程中融化。在加工過(guò)程中,將這個(gè)塑料層附著在玻璃襯底上,當(dāng)TFT陣列裝配好后,它就會(huì)自然脫落。據(jù)說(shuō)這種方式的好處是適合于現(xiàn)有的LCD生產(chǎn)線。
另一種方式是由柔性顯示器基板開發(fā)公司Plastic Logic提出的,將晶體管附著在柔性塑料薄膜上。該公司使用冷沉積工藝,并用有機(jī)半導(dǎo)體替代硅半導(dǎo)體,解決了耐熱的問(wèn)題。他們開發(fā)的半導(dǎo)體,使用的有機(jī)材料包括:碳基分子或聚合物鏈。他們采用溶劑將有機(jī)材料變成溶液,然后用溶液制成的有機(jī)半導(dǎo)體可以在室溫狀態(tài)下沉積到基板上。
在目前的柔性電子紙中,索尼開發(fā)的13.3英寸有機(jī)TFT驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品也受到關(guān)注。該產(chǎn)品為單色顯示,采用了臺(tái)灣E―Ink Holdings的電子紙,像素為2.130×1.596,其中的有機(jī)TFT是利用印刷技術(shù)制作的。對(duì)每層有機(jī)TFT,分別使用了平板膠印、旋涂及狹縫涂布三種印刷技術(shù)。僅用平板膠印法形成的是表面保護(hù)膜。像素電極在以濺射法成膜后,又用平面膠印形成了感光性樹脂。有機(jī)半導(dǎo)體層使用狹縫涂布法、柵極絕緣膜和層間絕緣膜用旋涂法成膜后,再利用普通光刻法形成圖案。
在制造工藝方面,柔性顯示器制造商同樣面臨兩難的選擇:堅(jiān)持傳統(tǒng)的、多用于制造今日LCD的離散式加工技術(shù),或者使用新興的印刷、連續(xù)卷繞工藝。
第一種方式,由ITRI和FDC推行,使用這種方式,制造商可以在他們已經(jīng)使用的制造傳統(tǒng)平板LCD的工藝基礎(chǔ)上修改,他們?cè)贚CD平板生產(chǎn)設(shè)備上的投資可以最大程度得以保留,并能夠更快進(jìn)入市場(chǎng)。但是這種方式很難擴(kuò)展至更大的基板,例如用于電視機(jī)的,其制造成本要比傳統(tǒng)基于玻璃的顯示器更高。
作為一種替代的方式,惠普的self-aligned imprint lithography(自動(dòng)對(duì)齊印刷技術(shù)SAIL),這種工藝將組成顯示器TFT層的晶體管陣列印刷在連續(xù)張塑料薄膜上,采用在工業(yè)領(lǐng)域被稱為“卷繞式工藝Roll-to-Roll”的技術(shù)。據(jù)稱SAIL技術(shù)與現(xiàn)在的離散式制造工藝比,能夠大大降低成本,并且可以擴(kuò)展到更大的規(guī)模。在今天,要建立一個(gè)有源矩陣顯示器工廠投資極大,如果能夠使用類似印刷的技術(shù),固定設(shè)備的成本將顯著下降,產(chǎn)能將更高,原料成本則會(huì)更低。雖然成本優(yōu)勢(shì)令人心動(dòng),但也有人對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的可行性表示憂慮。對(duì)于SAIL來(lái)說(shuō),最大的挑戰(zhàn)是作為一個(gè)全新的技術(shù),并不能利用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)施。這就像是平板工業(yè)在20年前所處的狀況一樣,一切都要從頭開始。
如果卷繞式制造方式被接受,惠普的技術(shù)將會(huì)處于領(lǐng)導(dǎo)地位。為了實(shí)現(xiàn)更低的制造成本,需要像惠普實(shí)驗(yàn)室無(wú)需蝕刻制造晶體管陣列的拆箱即用解決方案。而像SAIL這樣的技術(shù),所面臨的挑戰(zhàn)是,需要在壓低成本曲線的同時(shí),提供足夠的利益以說(shuō)服制造商讓他們投資全新的生產(chǎn)設(shè)備而不是改造現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。
正在快速發(fā)展中的印刷電子技術(shù)顯然已經(jīng)形成為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè),逐步引發(fā)了一場(chǎng)電子技術(shù)的革命。印刷電子技術(shù)的推進(jìn)應(yīng)用與材料科技、電子科技以及制造科技緊密相關(guān),從而近些年電子電氣和化學(xué)材料領(lǐng)域的相關(guān)國(guó)際知名公司如西門子(Siemens)、因特爾(Intel)、摩托羅拉(Motorola)、東芝(Toshiba)、索尼(Sony)、飛利浦(Phillips)、三星(Samsung),樂(lè)金(LG)、惠普(HP)、通用(GE)、霍尼威爾(Honeywell)及巴斯夫(BASF)、杜邦(DuPont)、拜爾(Bayer)、默克(Merck)等紛紛拆巨資開展印刷電子技術(shù)方面的研究。歐盟早在第5、第6、第7框架計(jì)劃下已持續(xù)投入了數(shù)十億歐元進(jìn)行了研發(fā),美國(guó)、日本、韓國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家也是如此。相關(guān)企業(yè)技術(shù)研發(fā)都致力于通過(guò)研究開發(fā)、集成制造不同功能的低成本印刷電子產(chǎn)品,來(lái)滿足日常生活的各種用途。一些知名咨詢公司如英國(guó)IDTechEx、德國(guó)PolyIC、美國(guó)NanoMarkets分析認(rèn)為未來(lái)20年新興的印刷電子產(chǎn)業(yè)可以達(dá)到3000億美元,市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)逐步比硅電子產(chǎn)業(yè)還要大。印刷電子技術(shù)不僅會(huì)影響電子業(yè)、封裝業(yè)、硅芯片業(yè)和顯示業(yè),而且對(duì)印刷電路板(PCB)和傳統(tǒng)印刷業(yè)等產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、升級(jí)都會(huì)造成巨大的影響。
二、印刷電子與傳統(tǒng)制造電子的比較
目前傳統(tǒng)的微電子集成電路技術(shù)發(fā)展已經(jīng)十分成熟,這是一種以半導(dǎo)體單晶硅為襯底材料的微電子集成電路技術(shù),硅基集成電路制造工藝包括薄膜沉積、高溫?zé)Y(jié)、光刻、腐蝕、封裝等,這種傳統(tǒng)制造電子所采用的蝕刻制備方法稱為“減法生產(chǎn)”。傳統(tǒng)集成電路制造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于精度高、性能好,缺點(diǎn)則是成本高,而且蝕刻環(huán)節(jié)產(chǎn)生大量重金屬?gòu)U液,造成環(huán)境污染。另外,電子制造工藝中的高溫?zé)Y(jié)環(huán)節(jié)對(duì)襯底材料有一定要求,柔性襯底材料,比如塑料薄膜、紙張、纖維等上面很難實(shí)現(xiàn)電子的制造。然而,印刷電子技術(shù)是將具有導(dǎo)電、介電或半導(dǎo)體性能的電子材料配成可以流暢印刷的功能油墨,按照所需電子線路設(shè)計(jì)印刷圖案,通過(guò)印刷的方式將這些特殊油墨印刷到襯底材料上。通過(guò)印刷方法將功能油墨層層疊加制備,完成對(duì)集成電路的各組成部件的制造,這種用印刷的方式制造集成電路的方式是一種“加成法”。
印刷加成制造技術(shù)工藝簡(jiǎn)單,成本低,可實(shí)現(xiàn)大面積、大批量生產(chǎn);免于蝕刻處理,沒有原材料浪費(fèi),環(huán)保無(wú)污染。雖然目前在產(chǎn)品精度和性能上還無(wú)法與傳統(tǒng)制作技術(shù)抗衡,但它對(duì)襯底材料沒有耐高溫、硬度等要求,因而應(yīng)用范圍更廣。很顯然,印刷電子制造技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)與長(zhǎng)處,可以補(bǔ)齊傳統(tǒng)電子制造技術(shù)中的“短板”,但它也有自身存在的缺陷與局限,并非所有的電子器件和產(chǎn)品都能通過(guò)印刷的方式進(jìn)行制造。因此,可以預(yù)測(cè)印刷電子技術(shù)并不能完全取代傳統(tǒng)的電子制造技術(shù)。隨著先進(jìn)功能材料研究研發(fā)和工藝技術(shù)上的不斷發(fā)展,印刷電子技術(shù)在產(chǎn)品精度等方面的性能已有很大的突破和提升。雖然,現(xiàn)在印刷電子與傳統(tǒng)的電子制造技術(shù)相比稍顯稚嫩,但是,印刷電子技術(shù)由于在“大面積、低成本、柔性化、環(huán)保”諸多方面的優(yōu)勢(shì),在以后的發(fā)展中探索、找準(zhǔn)適合自身的應(yīng)用與市場(chǎng)化發(fā)展空間將會(huì)獲得巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
三、印刷電子技術(shù)特點(diǎn)
印刷電子的制備工藝不單單是將印刷技術(shù)簡(jiǎn)單的在電子制造中的重復(fù),因此,在實(shí)際應(yīng)用印刷電子技術(shù)進(jìn)行電子制造過(guò)程中不要把印刷電子與傳統(tǒng)印刷完全等同對(duì)待。傳統(tǒng)印刷品如書刊、雜志、報(bào)紙的功能是用來(lái)看的,至于包裝印刷品其功能往往是用于運(yùn)輸、保護(hù)、展示或者其他,而印刷電子產(chǎn)品,根據(jù)其實(shí)際用途主要在于做導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體方面,無(wú)疑要求具備突出的電學(xué)方面功能。除了認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品形態(tài)與功能方面的區(qū)分,印刷電子與傳統(tǒng)印刷在制造工藝上也不能等爾視之。首先,從印刷材料的角度來(lái)看,印刷電子油墨與傳統(tǒng)印刷油墨顯然不是為了類似的需求進(jìn)行制備的。
目前,油墨要求在傳統(tǒng)印刷中大多強(qiáng)調(diào)流變性與印刷方式的匹配,分散性與印刷效果的完美再現(xiàn)等方面,在印刷電子的應(yīng)用中,印刷材料還要與電子產(chǎn)品所需要的導(dǎo)電性能、透明度等相適應(yīng)。例如,目前為了實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的高精度、高分辨率,現(xiàn)有的材料已經(jīng)很難滿足其要求,使得用到的原材料必須納米化。這也使得把近幾年來(lái)研究較多的納米材料應(yīng)用技術(shù)與操作簡(jiǎn)單、成本低廉的印刷電子技術(shù)聯(lián)系起來(lái)成為可能。毫不夸張地說(shuō),印刷電子材料的發(fā)展決定著印刷電子的發(fā)展,材料研發(fā)的問(wèn)題目前國(guó)內(nèi)諸多科研院所都在進(jìn)行相關(guān)研究研發(fā)工作。例如,中科院化學(xué)所噴墨打印制備金屬納米顆粒導(dǎo)電透明膜的研究、中科院蘇州納米所柔性大面積印刷透明導(dǎo)電膜技術(shù)、北京印刷學(xué)院納米銀制備技術(shù)等。因此,印刷電子產(chǎn)業(yè)化工作與全面的了解、研究印刷電子材料是緊密相連的。傳統(tǒng)印刷設(shè)備不能簡(jiǎn)單的直接用于印刷電子領(lǐng)域,要經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母脑?。在產(chǎn)品的印前和印后處理等環(huán)節(jié),印刷電子也會(huì)有一些不同于傳統(tǒng)印刷的要求。
四、印刷電子制備工藝
隨著印刷電子制備工藝的不斷發(fā)展,根據(jù)不同的印刷電子需求絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、凸版印刷、膠版印刷、噴墨印刷等幾大印刷方式結(jié)合自身工藝特點(diǎn)在印刷電子技術(shù)領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。目前在印刷電子領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛的是絲網(wǎng)印刷電子技術(shù),絲網(wǎng)印刷電子具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)設(shè)備制備成本低,制版操作比較簡(jiǎn)單;(2)對(duì)基材和油墨的適應(yīng)性較強(qiáng),不同基材或者不同的表面均可以印刷,油墨無(wú)論是親油型還是親水型只要可從網(wǎng)孔中漏印下來(lái)均可實(shí)現(xiàn)印刷;(3)印刷至基材表面得到薄膜的膜厚較厚,可達(dá)到幾十微米,遠(yuǎn)遠(yuǎn)厚于其他印刷方式,這可在一定程度上提升電子器件的電學(xué)性能。另外,凹版印刷、凸版印刷、膠版印刷等傳統(tǒng)印刷工藝技術(shù)分別因其高速、含揮發(fā)性溶劑、接觸印刷、高精度等方面的突出優(yōu)勢(shì)也在印刷電子領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。目前,噴墨打印技術(shù)的推廣以及其優(yōu)越的非接觸印刷工藝特點(diǎn),在印刷電子領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。噴墨打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)非接觸多點(diǎn)打印,制備多功能印刷電子,在電子產(chǎn)品制造、科學(xué)研究研發(fā)等方面實(shí)現(xiàn)了諸多應(yīng)用。
五、總結(jié)
摘要:電子紙的下一個(gè)發(fā)展階段是提高再現(xiàn)彩色圖像的能力,一些專家將電致變色視為領(lǐng)導(dǎo)彩色電子報(bào)紙顯示的、最具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)。討論與其他電子紙顯示技術(shù)相比,電致變色技術(shù)是怎樣實(shí)現(xiàn)堆疊彩色的。
關(guān)鍵詞:電致變色技術(shù);電子紙;電子印刷
中圖分類號(hào):TN141.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
Electrochromics: Unlocking Color in Electronic Paper
Chris Giacoponello,Henrik Lindstrom
(Business Development and Marketing Dept. for NTERA, Inc., Dublin, Ireland)
Abstract: The next step in the evolution of e-paper is to improve its ability to reproduce color images. Some experts have pegged electrochromic technology as the strongest contender to lead to color e-paper displays. This article examines how electrochromics stack up when compared to other e-paper display technologies.
Keywords: electrochromics technologies; E-paper; EP
想想當(dāng)今社會(huì)中印刷的紙制品多么普遍。全球每年大約要生產(chǎn)出3億噸的紙和卡紙,每年要出版發(fā)行超過(guò)20億本書、3.5億本雜志和240億份報(bào)紙, 據(jù)估計(jì)每年印數(shù)達(dá)45萬(wàn)億頁(yè),并且其中絕大部分是彩色印刷。這真是個(gè)不可思議的數(shù)字!而這些數(shù)據(jù)甚至還不包括各種各樣的紙制品、包裝、海報(bào)、標(biāo)簽、卡片和標(biāo)志在內(nèi)。不同的用途引起不同的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,這是多么廣大的應(yīng)用市場(chǎng)。不論這些應(yīng)用范圍多么廣大,這些傳統(tǒng)的紙質(zhì)工業(yè)應(yīng)用仍然有著一些相同的特性:它們是柔性媒質(zhì),在其上打印對(duì)比度高,可讀性好;它們可以大規(guī)模低成本生產(chǎn)印刷;它們支持寬光譜范圍的自然色顯示。
信息顯示產(chǎn)業(yè)積極發(fā)展電子媒介來(lái)部分或更多地取代紙質(zhì)媒介現(xiàn)在扮演的角色,就必須要考慮到它的一些重要特征。首先,一定要像印刷紙一樣,在光學(xué)和人體工程學(xué)范疇內(nèi)為電子顯示器的使用者提供符合人的閱讀習(xí)慣;其次,電子紙必須能以低成本支持廣泛地使用(紙張成功地得以普及使用就是由于這個(gè)十足的理由);最后,又是最重要的,如果電子紙將要從小型的應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大到更廣大的市場(chǎng),它必須支持豐富、生動(dòng)的天然色。
本文分析了初期電子紙技術(shù)的出現(xiàn)和從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看這些技術(shù)在電子紙應(yīng)用上的適配性。因?yàn)椴噬佻F(xiàn)能力有關(guān)的物理局限,限制了這些初期電子紙技術(shù)的大規(guī)模采用,使這些技術(shù)只能應(yīng)用于小范圍內(nèi)(比如電子書)。本文將要探尋克服這些缺點(diǎn)的技術(shù)候選者,而且目前發(fā)展需要將這些長(zhǎng)期的解決辦法帶入市場(chǎng)。
電子紙的出現(xiàn)和印刷式電子制品
近來(lái),第一批含有初期電子紙顯示技術(shù)成分的商業(yè)化產(chǎn)品面世。迄今為止,這些技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象是電子閱讀器(便攜式電子閱讀裝置)和價(jià)格標(biāo)簽。
現(xiàn)在最廣泛應(yīng)用電子紙顯示技術(shù)的是EPD(電泳顯示器)。這些器件有著好的可讀性、低能耗而且兼容柔性襯底。一些公司比如SiPix Imaging公司(微單元電泳粒子)、E Ink公司(微膠囊成像薄膜)和Bridgestone公司(空氣間隙微粒系統(tǒng))已在制作EPD顯示器。
與此同時(shí),電子紙?jiān)陲@示市場(chǎng)正在尋找新的道路,基于印刷電子的新產(chǎn)業(yè)已經(jīng)嶄露頭角,并通過(guò)將電子技術(shù)引入紙和塑料的領(lǐng)域,對(duì)傳統(tǒng)的印刷行業(yè)產(chǎn)生巨大的沖擊。將智能電子技術(shù)和印刷產(chǎn)品(標(biāo)簽、包裝、磁卡以及告示牌)結(jié)合在一起的愿望,創(chuàng)造了基于功能式印刷的嶄新行業(yè)。通過(guò)使用傳統(tǒng)的諸如絲網(wǎng)印刷、苯胺印刷術(shù)、凸版印刷和平版印刷等印刷工藝,功能型電子墨在高速滾動(dòng)的印刷線路上以添加劑打印方式印刷。這樣就能在柔性襯底上創(chuàng)造出簡(jiǎn)單、低成本的電子器件和光電功能器件。
圖1電子紙和印刷電子顯示技術(shù)的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)
總的來(lái)說(shuō),這兩個(gè)市場(chǎng)趨勢(shì)提供了對(duì)這些新應(yīng)用的一些潛在要求。無(wú)論如何,電子紙和印刷式電子產(chǎn)品的主流采用方案需要像紙一樣的使用體驗(yàn)、低成本、可大量印刷和彩色化。圖1中通過(guò)產(chǎn)品的相關(guān)價(jià)值應(yīng)用復(fù)雜性的比較,闡明了已經(jīng)出現(xiàn)的市場(chǎng)契機(jī)、印刷式電子顯示器的未來(lái)價(jià)值取向,和電子紙顯示器的早期市場(chǎng)。
NanoChromicsTM技術(shù):印刷式電致變色彩色顯示器件
電致變色最新的發(fā)展技術(shù)是使用改良的多孔納米薄膜構(gòu)造的電極,這是由NTERA首先提出的,它有一些顯著的優(yōu)勢(shì)使之能應(yīng)用于高級(jí)數(shù)字顯示之中。這些優(yōu)勢(shì)包括:在光照條件下有良好的對(duì)比度(這一點(diǎn)類似于紙的光學(xué)特性)、快的轉(zhuǎn)換速度、長(zhǎng)時(shí)間顯示內(nèi)容時(shí)的極小功耗,而且它是一個(gè)兼容低成本、使用加色打印工藝制造和寬光譜范圍反射式結(jié)構(gòu)器件。
圖2NanoChromicsTM的印刷類紙顯示器結(jié)構(gòu)
圖2顯示的是一個(gè)單塊集成的NanoChro -micsTM顯示器結(jié)構(gòu)。它由多個(gè)多孔層堆疊組成,這些層依次打印在有透明導(dǎo)電層(ITO或PSS: PEDOT)的基底上。器件的每一層都有特定的功能。吸附染料的TiO2層通過(guò)染料分子的還原或氧化來(lái)改變器件顏色。白色反射層提高對(duì)比度而且使TiO2層與ATO層之間電絕緣。ATO層有著高電容,保持TiO2層內(nèi)的電荷注入和流出時(shí)的整個(gè)器件的電荷中性平衡。ATO下的導(dǎo)電碳層使器件電容進(jìn)一步增加,起著背電極的作用。
打印的最后一步(圖2中未體現(xiàn)),用液體或聚合物凝膠電解液套印多孔塑料結(jié)構(gòu),干燥之后用PET膜密封。在導(dǎo)電碳層下的透明導(dǎo)電層上加上負(fù)電壓器件就被接通。這引起TiO2層上染料分子的還原(著色)。加反電壓下,染料被氧化,器件褪色。
使電致變色器件著色和漂白的閾值電壓很低(只有1V)。這個(gè)可以用小的過(guò)電壓驅(qū)使表面吸收染料分子發(fā)生的電化學(xué)還原解釋,而且小的過(guò)電壓能驅(qū)使在塑料基膜孔中的電荷補(bǔ)償離子移動(dòng)。因?yàn)樗璧恼蛑绷麟妷汉苄?,器件的能量消耗也小,而且轉(zhuǎn)換速度在ms范圍內(nèi)。
通過(guò)控制電荷的注入可以連續(xù)調(diào)節(jié)著色量。使用吸收高密度染料的TiO2層結(jié)合優(yōu)化白色的反射鏡,得到高對(duì)比度的彩色。選用合適的染料分子的組合可以實(shí)現(xiàn)全光譜范圍的彩色。
噴墨打印是基于無(wú)毒、容易掌控的材料,例如碳、二氧化鈦、ATO、和小分子染料。所有的活性層通過(guò)傳統(tǒng)過(guò)程沉積,例如絲網(wǎng)印刷技術(shù)和持續(xù)輥式加工技術(shù)如苯胺印刷。這些打印式器件的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
NanoChromicsTM器件的性能、可靠性符合先進(jìn)器件所需要的性能。通過(guò)分子技術(shù)、材料和離子補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)電流技術(shù)的結(jié)合,NCDTM器件的性能滿足了商業(yè)化應(yīng)用。NCDTM器件在消費(fèi)產(chǎn)品應(yīng)用要求其壽命至少要達(dá)到10年,在實(shí)驗(yàn)室加快壽命測(cè)試中證明了其壽命至少能達(dá)到10年,且有4,000萬(wàn)次的循環(huán)數(shù)
印刷式單片電路結(jié)構(gòu)的柔性基底的轉(zhuǎn)變,提供了器件在柔性和低成本的解決方案。單片集成電路結(jié)構(gòu)在一個(gè)基底上構(gòu)造了所有層(像今天的打印式媒介),而且基于兩個(gè)平行空間分隔基體的傳統(tǒng)顯示器不可能具有如此的撓曲性。另外,基于單個(gè)基底全打印式器件具有成本優(yōu)勢(shì)和無(wú)后端裝配需求,這是相當(dāng)值得考慮的,它打開了和傳統(tǒng)印刷媒介競(jìng)爭(zhēng)的功能性應(yīng)用之門。圖3顯示的是打印在PET上的NCDTM器件。
打印式彩色器件展望
現(xiàn)在,大多數(shù)平板顯示器采用RGB彩色濾波器實(shí)現(xiàn)彩色顯示,如圖4所示,主動(dòng)發(fā)光型器件的RGB方案可以得到一個(gè)寬色域(是以光的疊加產(chǎn)生的),但如果將其應(yīng)用于反射型器件中,結(jié)果則很糟糕。
大部分反射光在傳輸和吸收中損失,降低了總體的亮度,而其對(duì)人眼感知的色彩也有影響。事實(shí)上,反射型白光器件的最大光功率比同等的單色光器件的33%還要少。器件的亮度可以通過(guò)降低在濾光片中的光飽和度改善,但這同時(shí)會(huì)降低器件的色域。
圖3印制在PET上的NCDTM器件,與一片印有銀線的平板電池連接
圖4RGB彩色濾光片
進(jìn)一步講,反射型器件是產(chǎn)生富彩色最好的解決方法,它從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)色彩疊加。在這些領(lǐng)先的候選技術(shù)中能夠?qū)崿F(xiàn)色彩疊加的技術(shù)有Ch-LCD和電致變色。
Kent顯示公司演示了幾種RGB模式堆疊彩色Ch-LCD技術(shù)模型。最新Ch-LCD的聚合物矩陣小滴溶膠旋涂實(shí)驗(yàn)證實(shí)了發(fā)展打印疊層彩色器件結(jié)構(gòu)的可能性。印刷是使堆疊RGB Ch-LCD商業(yè)化的解決方案,可實(shí)現(xiàn)致力于戶外廣告業(yè)日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)。
這些初期疊層顯示器件是有前途的,他們?cè)赗GB濾光片實(shí)現(xiàn)彩色進(jìn)行了很大的改進(jìn)。然而,實(shí)現(xiàn)鮮艷自然的彩色還是存在一些技術(shù)障礙。特別是,顏色通過(guò)窄波長(zhǎng)光的反射(不是吸收)補(bǔ)償,限制了色域。另外,這還導(dǎo)致在配置在柔性基體上的器件有大的頻移。
最后,全打印式光吸收式自然彩色顯示器件為真彩色的產(chǎn)生提供了最好的解決方案。它可通過(guò)多色像素平面列陣或者CMY墨減色堆疊序列實(shí)現(xiàn)。盡管實(shí)現(xiàn)多色電致變色分子匹配存在一些困惑,電致變色器件有能力支持這兩種結(jié)構(gòu)。
圖5闡明了CMY減色堆疊全光譜打印式NCDTM電子紙顯示器的結(jié)構(gòu)。今天, 印刷式OTFT的發(fā)展和商業(yè)化為這種器件體系打開了門路。印刷式電子晶體管的發(fā)展讓人期待,一些公司在印刷式有機(jī)晶體管發(fā)展上取得一些成功,一些器件現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)80 cm2/V-sec的遷移率。我們期望在不久的將來(lái)會(huì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)全打印式NCD CMY/CMYK堆疊顯示器。
圖5堆疊的NCDTMCMY顯示器
結(jié)束語(yǔ)
使用EPD技術(shù)的電子讀物,比如Sony Reader和Amazon's Kindle,和印刷式電子學(xué)支撐的自動(dòng)架子標(biāo)簽的出現(xiàn),都清楚地顯示了電子紙顯示器時(shí)代的到來(lái)。想要將市場(chǎng)從局限的應(yīng)用環(huán)境(電子書、印刷式標(biāo)簽)到更廣闊的的應(yīng)用,需要電子紙顯示器有和打印紙一樣的使用體驗(yàn),而且還要支持低成本印刷,能夠?qū)崿F(xiàn)鮮艷自然色顯示。
反射式顯示器技術(shù)有著易讀的對(duì)比度。一些支持大批量全印刷式制造業(yè)和印刷式電子技術(shù)一致。彩色方面的一些限制上,彩色堆疊器件結(jié)構(gòu)上有了初步的成功。無(wú)論如何,實(shí)現(xiàn)全打印式減色彩色顯示器的電致變色技術(shù)是最理想的支持這三個(gè)重要性能的技術(shù)。
最后,為真正認(rèn)識(shí)到打印式媒體市場(chǎng)色彩的重要性后,要考慮以下方面:電子報(bào)紙和電子雜志被認(rèn)為是便攜式電子紙顯示器的目標(biāo)市場(chǎng)但報(bào)紙和雜志最主要的收入(和書不同)不是靠?jī)?nèi)容,而是靠廣告。在現(xiàn)在市場(chǎng)中,色彩對(duì)廣告能給予人深刻印象起著至關(guān)重要的作用。沒有任何一種電子紙顯示技術(shù)可以和印刷式彩色器件相匹敵,我們都將期待這些技術(shù)產(chǎn)品能夠得到應(yīng)用。
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市場(chǎng)認(rèn)知度與接受度不斷提高
30年來(lái),柔印在中國(guó)市場(chǎng)取得了初步的進(jìn)步,占據(jù)了一定的市場(chǎng)份額,特別是在瓦楞紙箱、無(wú)菌液體包裝(紙基鋁塑復(fù)合包裝材料)和紙杯餐巾紙領(lǐng)域的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,占據(jù)主導(dǎo)地位。但凹印在軟包裝領(lǐng)域仍是一枝獨(dú)秀,凸印也是標(biāo)簽印刷的主流,折疊紙盒印刷更非膠印莫屬,使得柔印在上述主要印刷市場(chǎng)所占份額很低。這也就導(dǎo)致柔印在整個(gè)中國(guó)印刷市場(chǎng)所占比例仍然很低(約9%),與歐美國(guó)家較多的柔印應(yīng)用形成鮮明對(duì)比。
盡管中國(guó)柔印的發(fā)展速度一直未盡如人意,但“襁褓”中的柔印卻一直備受業(yè)內(nèi)人士呵護(hù),正逐步走出柔弱的幼年期。材料技術(shù)、工藝技術(shù)和印前技術(shù)的持續(xù)改善,使柔印一改以往印刷效果粗糙的形象,步入高印刷品質(zhì)行列,加上其自身更加高效、環(huán)保、安全和衛(wèi)生的特性,市場(chǎng)認(rèn)知度和接受度也在不斷提高,主要體現(xiàn)為:紙箱預(yù)印越來(lái)越多地使用柔?。卉洶b凹印轉(zhuǎn)柔印的腳步開始邁動(dòng);標(biāo)簽印刷越來(lái)越多地采用柔印;印刷機(jī)械制造商越來(lái)越多地加入柔印機(jī)的研制行列;國(guó)際供應(yīng)商紛至沓來(lái),無(wú)一可以忽略中國(guó)的柔印潛力;高校開始講授柔印知識(shí)或開設(shè)柔印課程,教師和學(xué)生的柔印意識(shí)逐漸增強(qiáng)。
總而言之,中國(guó)印刷業(yè)已經(jīng)認(rèn)知柔印的特點(diǎn),而且開始主動(dòng)接受和包容柔印的一些缺點(diǎn)(如加網(wǎng)線數(shù)和分辨率較低等),做到揚(yáng)長(zhǎng)避短??梢?,中國(guó)柔印的發(fā)展已經(jīng)出現(xiàn)可喜的局面。待到柔印在中國(guó)的軟包裝、標(biāo)簽和折疊紙盒等印刷市場(chǎng)占據(jù)相當(dāng)份額時(shí),柔印在中國(guó)就將迎來(lái)飛躍式發(fā)展。
柔印產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善與多元化
中國(guó)柔印的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成,無(wú)論是印刷機(jī)和印刷機(jī)輔助設(shè)備還是印刷耗材,都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的“并駕齊驅(qū)”,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)充分,甚至達(dá)到了白熱化的程度。
柔性版的制作和供應(yīng)作為柔印產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分,具有鮮明的特點(diǎn):80%以上的柔性版制作有專業(yè)的制版公司擔(dān)當(dāng),所以制版公司是柔印產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。目前中國(guó)有大大小小的制版公司數(shù)百家,但專業(yè)化水平高且具有相當(dāng)市場(chǎng)美譽(yù)度的制版公司估計(jì)不超過(guò)30家。由于制版公司眾多,競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,但只有專業(yè)化和規(guī)?;闹瓢婀静艜?huì)走得更遠(yuǎn)、更好。
衡量產(chǎn)業(yè)鏈完善和成熟程度的另一個(gè)重要指標(biāo)就是人才的教育培訓(xùn)情況。中國(guó)的柔印人才還相對(duì)十分匱乏,人才培養(yǎng)的重?fù)?dān)主要落在印刷企業(yè)和供應(yīng)商身上。但隨著越來(lái)越多高校對(duì)柔印的重視,比如安排柔印的教學(xué)內(nèi)容或?qū)⑷嵊∽鳛楠?dú)立的一門課程進(jìn)行講授,部分高校還配置了柔印機(jī)和柔印制版設(shè)備等供學(xué)生實(shí)踐,相信柔印人才匱乏的局面很快就能得到改善。此外,高校與柔印界供應(yīng)商的聯(lián)系合作也越來(lái)越密切,柔印的最新技術(shù)能第一時(shí)間傳輸給學(xué)生。比如,自2011年來(lái),由富林特集團(tuán)柔印產(chǎn)品事業(yè)部聯(lián)合合作伙伴舉辦的三屆“大學(xué)柔印最新發(fā)展培訓(xùn)與實(shí)踐”活動(dòng),就得到了全國(guó)各地設(shè)置印刷包裝專業(yè)高校的積極響應(yīng)和參與。
近年來(lái),中國(guó)印刷技術(shù)協(xié)會(huì)柔性版印刷分會(huì)同樣大力推動(dòng)中國(guó)柔印的發(fā)展,規(guī)律地舉辦柔印技術(shù)交流會(huì)和柔印年會(huì),同時(shí)每?jī)赡赀M(jìn)行一次全國(guó)性的柔性版印刷質(zhì)量評(píng)比。
柔印產(chǎn)業(yè)鏈的日趨完善與多元化,有助于柔印技術(shù)進(jìn)步和成本降低,中國(guó)柔印的可持續(xù)發(fā)展也因此有了根本保障。
技術(shù)應(yīng)用與世界柔印發(fā)展水平同步
柔印自誕生以來(lái),一直在不斷地創(chuàng)新:從最初的橡皮版到感光樹脂版的問(wèn)世,再到數(shù)字柔性版和數(shù)字工藝流程的應(yīng)用;從實(shí)地色塊印刷到網(wǎng)目調(diào)圖像印刷;從平張版雙面膠貼版到無(wú)縫套筒無(wú)需貼版的革新;從環(huán)保溶劑代替不環(huán)保溶劑來(lái)制版;從溶劑制版到無(wú)溶劑制版(水洗柔性版、熱敏制版技術(shù)、激光直接雕刻制版技術(shù)等)的出現(xiàn);柔印機(jī)從齒輪有軸驅(qū)動(dòng)到電子無(wú)軸驅(qū)動(dòng);從低速到高速;從普通油墨到UV油墨;從低線數(shù)網(wǎng)紋輥到高線數(shù)陶瓷網(wǎng)紋輥;從塑料刮刀到鋼刮刀;從硬雙面膠到彈性雙面膠;從規(guī)則網(wǎng)點(diǎn)到調(diào)頻調(diào)幅網(wǎng)點(diǎn)再到混合加網(wǎng);從分步制版到柔性版自動(dòng)制版;從笨重的鋼版輥到輕質(zhì)套筒(套筒網(wǎng)紋輥和印版套筒)的應(yīng)用;從低分辨率到高分辨率網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)技術(shù)和數(shù)字柔性版平頂網(wǎng)點(diǎn)技術(shù)……
“三分印刷,七分印前”,這句業(yè)內(nèi)廣為流傳的話,著實(shí)反映了印前工藝的重要性。當(dāng)前柔印印前工藝主要包含圖案處理和制版兩方面。這里就數(shù)字柔性版平頂網(wǎng)點(diǎn)技術(shù)略說(shuō)一二。近年來(lái),平頂網(wǎng)點(diǎn)技術(shù)在柔印制版領(lǐng)域風(fēng)生水起,成為熱門話題。平頂網(wǎng)點(diǎn)制版技術(shù)因能明顯改善柔印網(wǎng)點(diǎn)的穩(wěn)定性和一致性,以及增大印刷操作寬容度等而廣受推崇。實(shí)現(xiàn)平頂網(wǎng)點(diǎn)的方式有5種:富林特的NExT、柯達(dá)的NX、麥德美的LUX、杜邦的Digiflow和艾司科的Inline UV。這些技術(shù)都有各自鮮明的特點(diǎn),但所涉及的額外材料或設(shè)備還是會(huì)給用戶的綜合制版成本帶來(lái)壓力。為此,富林特、麥德美、杜邦均投入了相應(yīng)的研發(fā)工作,目前都推出了無(wú)需借助額外材料或設(shè)備的平頂網(wǎng)點(diǎn)版材,如富林特的NEF和FTF版材、麥德美的ITP版材、杜邦的EPR和ESP版材。
客觀地說(shuō),國(guó)內(nèi)柔印技術(shù)的應(yīng)用總體上與歐美最高水平是一致的、同步的,并沒有出現(xiàn)國(guó)外任何柔印技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚未被采用和應(yīng)用的現(xiàn)象。
與其他印刷方式長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)互補(bǔ)
關(guān)鍵詞:空穴注入層;聚合物OLED;印刷電子
中圖分類號(hào):TN141文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
The Importance of Hole-Injection-Layer Technology in Polymer Organic Light-Emitting-Diode Displays
Brian Woodworth,Mathew Mathai,Ritesh Tipnis,Eric Boughner
Abstract: By improving cost and manufacturing efficiencies of OLED displays,hole -injection -layer technology could be one factor in enabling the commercialization of flexible OLED -based displays.
Keywords:hole-injection-layer; polymer OLED; print electronic
電子技術(shù)正從作為商業(yè)和日常生活工具的地位不斷過(guò)渡,體現(xiàn)出新的功能,這些過(guò)渡在我們周圍的生活環(huán)境中潛移默化地發(fā)生和進(jìn)行。印刷電子設(shè)備(PE)將以指數(shù)規(guī)律對(duì)這一趨勢(shì)產(chǎn)生影響,它已導(dǎo)致信息處理、能量傳輸和通信的新方式的誕生(見圖1)。PE的繼續(xù)發(fā)展對(duì)于可提供低成本高效率產(chǎn)品和產(chǎn)品設(shè)計(jì)最優(yōu)化的趨勢(shì)是關(guān)鍵性的,因?yàn)橐阅壳暗碾娮又圃旒夹g(shù)是不可能得到這種綜合性的最優(yōu)化。
PE在電源、電路和發(fā)光諸方面新的低成本應(yīng)用預(yù)計(jì)將促進(jìn)該行業(yè)迅速發(fā)展,其行業(yè)產(chǎn)值可從目前的10億美元達(dá)到20年后的300億美元。PE在不久的將來(lái)具有印刷制造發(fā)光器件的可能性,使OLED可顯示高分辨圖像,功耗小于LCD屏。在視頻方面的另一應(yīng)用,包括印刷制造太陽(yáng)能組件,比硅基配對(duì)物有更好的性價(jià)比,還可印刷制造射頻識(shí)別器件。當(dāng)所有這些應(yīng)用在柔性基板上進(jìn)行設(shè)計(jì)和得以實(shí)施,無(wú)疑將獲得極大的性價(jià)比。
1在FPD行業(yè)中的應(yīng)用
采用有機(jī)導(dǎo)體(OC)材料的顯示器件,如果其關(guān)鍵參數(shù)諸如器件效率、壽命和工作電壓實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化,將可獲得平板顯示器(FPD)市場(chǎng)的重要部分。此外,為使其應(yīng)用在價(jià)格上具有競(jìng)爭(zhēng),可使用印刷或者溶液處理方法,制造技術(shù)對(duì)于降低價(jià)格是極為重要的。采用OLED技術(shù)的柔性顯示將是符合這些設(shè)備要求的最佳選擇。
OLED可以制造成多種式樣,而每一次有益的改進(jìn)都促進(jìn)了研究以及產(chǎn)品的商業(yè)化。某些OLED顯示擬采用小有機(jī)分子(SMOLED)混合制作發(fā)射層,這需要在制造設(shè)備方面投入相當(dāng)可觀的投資,因?yàn)闉榱双@得所需的每一種顏色,在極薄的光掩膜上進(jìn)行一系列的真空沉積工序的成本是很高的。另外在材料使用和能耗方面采用該制造方法是低效率的,致使其在成本方面毫無(wú)優(yōu)勢(shì),尤其對(duì)于大面積顯示。這也說(shuō)明該方法應(yīng)用到大尺寸基板上實(shí)施是非常困難的。
這種情況導(dǎo)致了對(duì)于由電致發(fā)光聚合物構(gòu)成的發(fā)光二極管(即通常所稱的PLED)的廣泛興趣,這種聚合物傳統(tǒng)上采用溶液處理技術(shù)(與墨水類似)。不僅因?yàn)槿芤禾幚砑夹g(shù)成本低,還由于多項(xiàng)應(yīng)用技術(shù),如噴墨印刷和接觸印刷是用于在柔性基板上淀積小有機(jī)分子的主要手段。另外,當(dāng)小有機(jī)分子(SMOLED)擬應(yīng)用到較大基板時(shí),基板尺寸被限制,這是由于它目前制造方法的固有極限所致,而上述印刷技術(shù)可在大尺寸或小尺寸兩種基板上制備PLED,在大尺寸基板方面還更具優(yōu)勢(shì)。因此,PLED技術(shù)作為柔性有源矩陣顯示的前面板制備技術(shù)十分具有潛力。
典型的雙層PLED器件結(jié)構(gòu)見圖2。它由制備在玻璃板或者塑料基板上的四層材料組成,在低逸出功函數(shù)的金屬陰極和透明陽(yáng)極――ITO之間制作由溶液處理獲得的發(fā)光聚合體薄層(LEP)和透明空穴注入層(HIL)。
2空穴注入層的重要性
如果PLED器件大批量用于制造有源矩陣顯示器,那么空穴注入層在提高效率、延長(zhǎng)壽命、降低電壓方面的重要性是不可忽略的??昭ㄗ⑷雽釉赑LED中的作用是:
①使空穴有效注入和通過(guò)這兩層之間的能量間隙將空穴從陽(yáng)極遷移到LEP(發(fā)光聚合體薄層)層;
②使陽(yáng)極表面實(shí)現(xiàn)平面化,以防止短路;
③大量電子從LEP層流出進(jìn)入陽(yáng)極而不產(chǎn)生復(fù)合。
這樣,有效的空穴注入層HIL使空穴和電子均勻地集結(jié)在發(fā)射層,以低輸入能實(shí)現(xiàn)最大程度的復(fù)合,這將導(dǎo)致器件性能在上述所有范圍的提高。一種理想膜的厚膜結(jié)構(gòu)和形態(tài)提供了空穴遷移到LEP和HIL界面的均衡導(dǎo)電通道,這可降低開啟電壓和提高發(fā)光性能。
多種工藝使用了空穴注入層材料,它們普遍是以聚乙烯(3,4四溴化乙烯)(PEDOT)為主要成分。另一類廣泛使用的空穴注入層材料是以聚合對(duì)二氨基聯(lián)苯/硼烷/氨酸碘三元系統(tǒng)的非質(zhì)子成分以及硅氧烷/咔唑?yàn)橹鞯腍IL材料,上述這些材料都可加工為溶液,已被制成商品銷售供印刷電子行業(yè)使用。然而,小分子(SM)顯示制造商們一直在繼續(xù)使用由某些氣相淀積系統(tǒng)制備獲得的對(duì)二氨基聯(lián)苯/F4TCNQ為主體的空穴注入層材料。
必須指出,可用于批量生產(chǎn)的HIL技術(shù)在對(duì)PLED的性能和壽命產(chǎn)生某些積極影響的同時(shí),也存在若干缺點(diǎn),這些缺點(diǎn)限制了上述這些材料的使用,最終影響了PLED的批量生產(chǎn)。這些限制包括:
①常規(guī)HIL的高酸性引起ITO退化和將銦溶化進(jìn)HIL層,這種陽(yáng)極和HIL界面的不穩(wěn)定將影響器件性能和降低它的壽命,此外,這還導(dǎo)致印刷這些材料時(shí)的困難,增加絲網(wǎng)印刷時(shí)的磨擦,甚至撕破印刷絲網(wǎng)。
②傳統(tǒng)的HIL材料具有吸濕性能,導(dǎo)致大量濕氣吸收,這對(duì)于器件是十分有害的。
③目前可批量生產(chǎn)工藝僅限于使用水性系列材料,這限制了顯示器件制造者對(duì)印刷工藝的選擇。因此,為了使PLED尋找到更合適的應(yīng)用,如用于制備對(duì)角線大于30in有源矩陣電視的前板,則需要對(duì)現(xiàn)有HIL材料的性能進(jìn)行升級(jí)和品種改良。
3Plexcore公司空穴注入層的制造和性能提高
Plextronics公司開發(fā)了Plexcore空穴注入層技術(shù),這是一種實(shí)現(xiàn)PLED顯示商品化的關(guān)鍵技術(shù),通過(guò)采用擴(kuò)大的聚合體設(shè)計(jì)平臺(tái)Plexcore空穴注入層材料的高可調(diào)性能可幫助克服現(xiàn)有技術(shù)的限制,這一點(diǎn)是非常重要的。因?yàn)槠骷Y(jié)構(gòu)和材料選擇的多樣性,如LEP,可滿足顯示制造商組成空穴注入膜層不但柔軟,而且在器件中與上下層材料結(jié)合一致和協(xié)調(diào)的需要。
Plexcore空穴注入層是一種復(fù)合成分系統(tǒng),它包括多邊聚乙烯(RRPT)聚合體(圖3),還有添加劑,復(fù)合成分溶液系統(tǒng)(包括水和有機(jī)溶液兩種),一種矩陣聚合體和另一種影響HIL特性或者薄膜性能的添加劑。這些特殊的成分和配比隨應(yīng)用在特殊OLED器件中的要求和其發(fā)射系統(tǒng)而改變。
該公司為科技人員研究改進(jìn)適合用于HIL產(chǎn)品材料的基本性能提供平臺(tái)。在過(guò)去的幾年中,用多于850種獨(dú)特的成分配比在大約2,750個(gè)器件中篩選出六種可實(shí)際使用的發(fā)射極。圖4表現(xiàn)了反復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果,利用調(diào)節(jié)Plexcore 空穴注入層的成分配比獲得期望的器件性能。顯示器制造的試驗(yàn)表明,該技術(shù)將幫助獲得產(chǎn)業(yè)化的高性能低成本AMPLED全色顯示,壽命和效率大大提高。
4 空穴注入層對(duì)大量商用設(shè)備的影響
測(cè)試器件性能獲得的數(shù)據(jù)表明Plextronics公司利用這一系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)解決了大批量生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題,從圖5 Plextronics公司的有源矩陣OLED進(jìn)展過(guò)程可看到通過(guò)成功采用HIL和相應(yīng)發(fā)射技術(shù)的改進(jìn),使器件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化, 同時(shí),研發(fā)能力也大大提高。這種在技術(shù)開發(fā)方面的努力將使器件壽命性能滿足OLED在顯示行業(yè)的商用。
5結(jié)語(yǔ)
印刷電子為發(fā)展柔性顯示的功能開創(chuàng)了一個(gè)新天地。OLED,特別是通過(guò)印刷方法制造的PLED顯示首當(dāng)其沖。如上所述的空穴注入層技術(shù)通過(guò)不斷改進(jìn)將提高這些顯示的效率和工作壽命,同時(shí)大大降低它們的制造成本。這些進(jìn)展將有助AMPLED顯示贏得FPD市場(chǎng)份額增加的可能。
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關(guān)鍵詞:CTP; 出版社; 選擇性; 應(yīng)用
1 從數(shù)據(jù)看我國(guó)CTP技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀
(1)根據(jù)2010年中國(guó)印刷及設(shè)備器材工業(yè)協(xié)會(huì)印刷器材分會(huì)的最新統(tǒng)計(jì),2009年國(guó)內(nèi)CTP制版機(jī)增加了近600臺(tái),保有量為2 200臺(tái)。按照這種發(fā)展速度,2010年底我國(guó)CTP制版機(jī)保有量或可達(dá)到3 000臺(tái)以上,CTP應(yīng)用高速發(fā)展[1]。(2)2010年我國(guó)膠印版材實(shí)際總銷售量為3.34億m2,比2009年增長(zhǎng)16.00%,其中傳統(tǒng)PS版銷售量為2.16億m2,比2009年僅增長(zhǎng)1.56%;CTP版銷售量為1.17億m2,比2009年增長(zhǎng)57.00%;CTP版使用量占比達(dá)35.03%??紤]到其中的出口因素,我國(guó)CTP版使用量在膠印版材使用總量中約占22.00%。(3)我國(guó)膠片進(jìn)口量占總量達(dá)80.00%,主要依靠進(jìn)口的局面沒有改觀,但印刷技術(shù)的變革使制版軟片的消費(fèi)量越來(lái)越少。按印刷器材分會(huì)的最新統(tǒng)計(jì),2010年軟片進(jìn)口9 784萬(wàn)m2,比2009年減少4.00%;進(jìn)口金額53 511萬(wàn)美元,比2009年增長(zhǎng)13.00%;進(jìn)口量減少而進(jìn)口金額卻大幅增加,可見進(jìn)口膠片價(jià)格上升幅度達(dá)18.00%,到2011年已經(jīng)遠(yuǎn)超該水平了。(4)至2009年9月,國(guó)內(nèi)裝機(jī)的商業(yè)型CTP設(shè)備總量超過(guò)1 500臺(tái),占了CTP設(shè)備保有量的近3/4?,F(xiàn)在,強(qiáng)調(diào)速度的報(bào)刊印刷基本普及CTP,強(qiáng)調(diào)質(zhì)量的商業(yè)印刷使用CTP非常積極,而書刊印刷則在商業(yè)印刷的帶動(dòng)下快步追趕,裝機(jī)量迅速增加[2]。
2 CTP技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)劣勢(shì)分析
2.1 優(yōu)勢(shì)
(1)節(jié)省出書時(shí)間,提高圖書生產(chǎn)效率。(2)增加圖書生產(chǎn)的柔性。(3)提高圖書質(zhì)量。(4)降低印刷直接成本:①膠片輸出費(fèi)用直接減少。②核片的人工成本下降,拼版費(fèi)用直接節(jié)省。③節(jié)省膠片管理和郵寄費(fèi)用
(5) 提升生產(chǎn)管理水平:①促進(jìn)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)印前信息化管理。印刷數(shù)字化工作流程是建立在信息數(shù)字化基礎(chǔ)上的,CTP技術(shù)是印刷數(shù)字化發(fā)展的基礎(chǔ)。數(shù)字化工作流程及管理成為CTP技術(shù)運(yùn)行的必要條件和關(guān)鍵。CTP技術(shù)的應(yīng)用,將逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字原稿、數(shù)字打樣、可移植文件格式(PDF)輸出、色彩管理、數(shù)字工序管理、網(wǎng)絡(luò)傳輸,最終實(shí)現(xiàn)全程數(shù)字化。②規(guī)范出版社數(shù)字文檔,推動(dòng)數(shù)字出版。CTP技術(shù)帶來(lái)了數(shù)字化的管理理念。由于歷史的原因,傳統(tǒng)出版社對(duì)圖書制作的電子文件存檔存在著諸多不規(guī)范,如存檔版本情況、修改的部分內(nèi)容與整體內(nèi)容文件分離、制作軟件版本不規(guī)范等,這些都制約了出版社數(shù)字化管理的發(fā)展趨勢(shì)。CTP設(shè)備與配套工序之間要求企業(yè)對(duì)印刷過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化管理,同時(shí)也要求出版社的排版、設(shè)計(jì)和印制人員必須適應(yīng)數(shù)字化的管理要求。(6)有利于環(huán)保。CTP技術(shù)不需要輸出膠片,省去膠片曝光沖洗、修版、曬版等工藝環(huán)節(jié),可避免或減少大量化學(xué)藥液的使用和排放。雖然某些CTP版材還需要化學(xué)藥品的處理,但免后處理印版已經(jīng)逐步開始使用。當(dāng)前,低碳概念風(fēng)行全球,綠色印刷在中國(guó)被提到了前所未有的高度。隨著CTP技術(shù)的逐步完善,印刷給環(huán)境帶來(lái)的污染必將逐漸減少,真正實(shí)現(xiàn)綠色印刷[3]。
2.2 劣勢(shì)
(1)CTP系統(tǒng)要求印刷企業(yè)建立起印前系統(tǒng)和數(shù)字化的工藝流程,在提升印刷企業(yè)軟硬件同時(shí)對(duì)上游的出版社提出了更高要求。要想建立比較順暢的數(shù)字化流程,出版社需要投入不小的資金更新自身軟硬件環(huán)境。(2)由于省去了核片的流程,電子文件在重印輸出時(shí)出錯(cuò)的可能性仍然存在,基于這種擔(dān)憂,重印圖書的質(zhì)量把關(guān)完全在印刷廠,如果出版社介入則將增大編輯或者校對(duì)的工作量。(3)由于工藝有其特殊的延續(xù)性和依賴性,目前引進(jìn)CTP系統(tǒng)的企業(yè)仍然是各方面實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè),他們?cè)谟∷⑿袠I(yè)的話語(yǔ)權(quán)比較強(qiáng),短期內(nèi)大范圍應(yīng)用將自動(dòng)減少出版企業(yè)對(duì)印刷供應(yīng)商的選擇,這樣容易喪失出版社自身的工價(jià)定價(jià)權(quán)[4]。
3 CTP技術(shù)的選擇性應(yīng)用
3.1 從重印角度考慮,出版社最適合CTP技術(shù)的圖書,按順序依次有
(1)期刊雜志。以正文單色3.50印張、印數(shù)2 000冊(cè)的雜志為例,節(jié)省出片打樣費(fèi)用620.000元,折合單印張成本降低0.089元,占印制成本15.30%。(2)零散印刷活件,如書目、宣傳資料、一次性使用的資料。以正文彩色3.50印張,印數(shù)8 000冊(cè)的書目為例,節(jié)省出片打樣費(fèi)用3 000.000元,折合單印張成本降低0.107元,占印制成本13.50%。(3) 重印率極低的圖書,包括印量相對(duì)較少的圖書。以一本普通的20個(gè)印張、印數(shù)2000的圖書為例,節(jié)省出片打樣費(fèi)用1 032.000元,折合單印張成本降低0.026元,占定價(jià)的1.30%(按2.00元/印張定價(jià))。(4)改版速度快的圖書[5]。
3.2 從周期角度考
我們認(rèn)為最適合CTP技術(shù)的圖書,當(dāng)然是急稿,在傳統(tǒng)制版方式下,從書稿核紅到出書至少一周時(shí)間,若使用CTP技術(shù)出書,由于省去了出片、核片、膠片來(lái)回流轉(zhuǎn)、手工拼版、曬版、修臟,再加上機(jī)械曬版使試機(jī)時(shí)間縮短,整體出書周期能縮短3 d,這是傳統(tǒng)制版工藝不可想象的。
3.3 從圖書同時(shí)印刷角度考慮
對(duì)教材出版單位,由于各地分印,多地同時(shí)供應(yīng)膠片、且工藝需求不一致的情況下,分印的教材更合適CTP技術(shù),特別是彩色版教材。以10.00印張、印10 000冊(cè)的彩色教材來(lái)測(cè)算,節(jié)省出片打樣費(fèi)用8 400.000元,折合單印張成本降低0.084元,占定價(jià)的5.20%;以5.25印張、印10 000冊(cè)的黑白教材來(lái)測(cè)算,節(jié)省出片打樣費(fèi)用1 030.000元,折合單印張成本降低0.020元,占定價(jià)的2.80%。
應(yīng)該說(shuō),所謂的適宜也只是短期的最佳契合而已,隨著CTP技術(shù)的成熟和完善,我們對(duì)產(chǎn)品適宜性的考慮會(huì)逐步減少。
4 長(zhǎng)期規(guī)劃、分步啟動(dòng),促進(jìn)CTP技術(shù)的更廣泛應(yīng)用
第一步,雜志、內(nèi)部資料和急稿,我們直接安排CTP生產(chǎn)。雜志和內(nèi)部資料質(zhì)量要求不高,重印的可能性很?。词怪赜〉陌娴目赡苄院艽螅?,這種產(chǎn)品保留膠片的意義不大。急件直接迎合了CTP流程的要求,從核紅到膠片下廠能節(jié)省2~3 d的時(shí)間,突破了傳統(tǒng)圖書生產(chǎn)的極限,在這種情況下編輯很容易接受。
第二步,重印率較低或者印張較多的圖書,我們積極推薦CTP生產(chǎn)。重印率較低是考慮了傳統(tǒng)膠片的保存價(jià)值,印張多則完全考慮了成本節(jié)約的最大化,因?yàn)橛埗喙?jié)省的膠片輸出和打樣費(fèi)用更大,從而最大限度的拉低整本圖書單 印張價(jià)格。
第三步,分印教材大批應(yīng)用。因?yàn)榻滩姆钟〉囟啵l(fā)片時(shí)間緊,彩色版本多,這三個(gè)特點(diǎn)正迎合趕工期、最大限度降低輸出費(fèi)用、電子化的CTP技術(shù)。由于各地分印廠商實(shí)力差距較大,可以有選擇的在部分實(shí)力強(qiáng)的工廠大膽應(yīng)用,促使其他印廠積極改善和提高自身設(shè)備水平,提升合作印廠檔次。
第四步,質(zhì)量要求高的精品圖書和重點(diǎn)圖書。CTP技術(shù)的應(yīng)用,減少了傳統(tǒng)拼曬版人為操作的誤差,提高了網(wǎng)點(diǎn)還原效果,同時(shí)使得印前和印刷環(huán)節(jié)緊密結(jié)合,確保高質(zhì)量的印刷效果。真正達(dá)到工藝改善品質(zhì)的目的,這也是我們的最終的追求。
印機(jī)市場(chǎng)狀況
多年來(lái),我國(guó)印刷包裝機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品都由企業(yè)自產(chǎn)自售。自產(chǎn)自售的致命缺點(diǎn)是,龐大的銷售隊(duì)伍使企業(yè)的成本加重。一般大型企業(yè)在國(guó)內(nèi)的銷售網(wǎng)絡(luò)投入的人員均超過(guò)百人,至少每個(gè)省有一個(gè)常駐的銷售點(diǎn),加上銷售場(chǎng)地的租金,是一筆不可忽視的費(fèi)用。如果采用企業(yè)集團(tuán)聯(lián)盟,這樣的問(wèn)題就非常簡(jiǎn)單,銷售費(fèi)用可得到大幅度降低。
印刷包裝機(jī)械按照工序可分為印前、印刷和印后設(shè)備。全國(guó)印刷包裝機(jī)械有大大小小的印刷設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)有百余家,但是有規(guī)模的企業(yè)總數(shù)約68家;年銷售收入超過(guò)500萬(wàn)元的企業(yè)僅有38家。2011年,產(chǎn)品銷售收入同比增長(zhǎng)的占72%,同比減少的占28%;銷售收入同比增長(zhǎng)的占51.5%,同比減少的占29.4%,虧損占19.1%;盈利過(guò)億的企業(yè)僅有1家,盈利過(guò)千萬(wàn)的有14家。德國(guó)盡管也有數(shù)十家大大小小的印刷包裝機(jī)械制造企業(yè),而具有聲譽(yù)的名牌企業(yè)有3家,2011年的第一季度出口到中國(guó)的印刷包裝機(jī)械總價(jià)值高達(dá)1.171億歐元,其海外市場(chǎng)占整個(gè)企業(yè)銷售的80%,且主要出口國(guó)為美國(guó)。德國(guó)的實(shí)例告訴我們,制造名牌產(chǎn)品是占有市場(chǎng)的關(guān)鍵。這些基本數(shù)據(jù)說(shuō)明,印刷包裝機(jī)械的自產(chǎn)自銷時(shí)代已經(jīng)不復(fù)存在,走企業(yè)集團(tuán)化是我國(guó)印刷包裝機(jī)械行業(yè)的必由之路。
組建集團(tuán)化聯(lián)盟
由有實(shí)力、有影響、產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)硬的國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)牽頭,組建印刷包裝裝備制造銷售聯(lián)盟集團(tuán),在集團(tuán)內(nèi)設(shè)置工程研究中心和銷售總公司,實(shí)現(xiàn)大生產(chǎn)條件下的分工協(xié)作,生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)一步細(xì)化到零部件生產(chǎn)和整機(jī)組裝企業(yè)。工程研究中心吸納國(guó)內(nèi)外高科技印刷設(shè)備研究人員,負(fù)責(zé)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和試制;銷售總公司在全國(guó)建立銷售營(yíng)銷實(shí)體網(wǎng)絡(luò)和電子商務(wù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)一體化,為印刷企業(yè)解決技術(shù)難題和技術(shù)改造。
建立產(chǎn)學(xué)研有機(jī)結(jié)合的研究機(jī)構(gòu)
充分利用相關(guān)學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)的橋梁紐帶作用和海歸留學(xué)人員資源優(yōu)勢(shì),加強(qiáng)與國(guó)際知名印刷設(shè)備制造公司的技術(shù)合作與交流,共同研發(fā)產(chǎn)品和委托技術(shù)服務(wù),保證工程研究中心研發(fā)方向符合世界印刷設(shè)備發(fā)展趨勢(shì),通過(guò)合作取得雙贏和多贏,提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
建立符合企業(yè)未來(lái)發(fā)展目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要求的運(yùn)行管理體制,使工程研究中心的核心競(jìng)爭(zhēng)力得到顯著提升,并在此基礎(chǔ)上收入和現(xiàn)有利潤(rùn)每年保持20%的增長(zhǎng)幅度。工程研究中心的設(shè)計(jì)產(chǎn)品圖紙可以采用光盤輸出、數(shù)字打樣、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程服務(wù)等多種方式給我國(guó)大小印刷包裝機(jī)械制造廠家提供高質(zhì)量的柔性版印刷機(jī)、凹版印刷機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)及其印刷輔機(jī)產(chǎn)品,帶動(dòng)全國(guó)印刷技術(shù)的進(jìn)步。生產(chǎn)企業(yè)采用招投標(biāo)方式按照銷售公司的訂單進(jìn)行生產(chǎn)。
工程研究中心要確保擁有一流的印刷新設(shè)備研發(fā)隊(duì)伍;確保在新的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下能夠保持競(jìng)爭(zhēng)力,包括:逐步按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織公司運(yùn)作(產(chǎn)品、服務(wù)、運(yùn)營(yíng)、人才),加強(qiáng)國(guó)際合作,利用國(guó)際資源發(fā)展業(yè)務(wù),并不斷對(duì)國(guó)際市場(chǎng)高科技印刷材料進(jìn)行研究開發(fā)。工程研究中心聘用優(yōu)秀人才,以薪酬留人、事業(yè)留人、感情留人,采用股份制,建立保證工程研究中心長(zhǎng)久發(fā)展的人才吸引、項(xiàng)目激勵(lì)和良好發(fā)展的機(jī)制和體制。
工程研究中心可作為印刷包裝等院校的教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地,一方面,院校的相關(guān)科研成果可帶進(jìn)該中心孵化中試,加速產(chǎn)業(yè)化工作;另一方面,院校的教授及相關(guān)專業(yè)研究生可來(lái)工程研究中心合作研發(fā)項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和產(chǎn)學(xué)研的最佳結(jié)合。同時(shí),該中心可為全國(guó)設(shè)立印刷包裝專業(yè)的院校學(xué)生提供生產(chǎn)實(shí)習(xí)和實(shí)踐課程,使產(chǎn)學(xué)研有機(jī)地結(jié)合起來(lái),為中國(guó)的印刷包裝機(jī)械和印刷事業(yè)培養(yǎng)合格人才作出貢獻(xiàn)。
建立全國(guó)銷售網(wǎng)集中銷售和配送
充分利用互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)推動(dòng)生產(chǎn)銷售的信息化進(jìn)程,建成具有國(guó)際水平和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的高科技印刷設(shè)備制造集團(tuán)的下屬銷售總公司。實(shí)際上,阿里巴巴公司已經(jīng)為印刷包裝機(jī)械行業(yè)作出了典范。阿里巴巴為中國(guó)優(yōu)秀的出口型生產(chǎn)企業(yè)提供在全球市場(chǎng)的“中國(guó)供應(yīng)商”專業(yè)推廣服務(wù),此服務(wù)依托世界級(jí)的網(wǎng)上貿(mào)易社區(qū),順應(yīng)國(guó)際采購(gòu)商網(wǎng)上商務(wù)運(yùn)作的趨勢(shì),推薦中國(guó)優(yōu)秀的出口商品供應(yīng)商,獲取更多更有價(jià)值的國(guó)際訂單。加盟企業(yè)近3000家,超過(guò)70%的被推薦企業(yè)在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)成交,眾多企業(yè)成為國(guó)際大采購(gòu)商如沃爾瑪、家樂(lè)福、通用、克萊斯勒等的客戶。
【關(guān)鍵詞】 染料敏化太陽(yáng)能電池 電極 制作細(xì)節(jié)
在染料敏華太陽(yáng)能電池制作過(guò)程中,兩個(gè)電極[1]的制作是最重要的制作環(huán)節(jié),其制作程序直接影響電池的光電性能(光電轉(zhuǎn)換效率等)。
常用來(lái)制作染料敏化太陽(yáng)電池光陽(yáng)極的半導(dǎo)體材料主要有納米TiO2、ZnO、SnO2、和Nb2O5等氧化物[2]。在納米TiO2薄膜制備領(lǐng)域,目前有兩大研究熱點(diǎn):在柔性襯底上制備TiO2薄膜和制備規(guī)整有序的納米TiO2薄膜。為了改善電池的光電性能,人們采用了TiCl4表面處理、表面包覆和摻雜等物理化學(xué)修飾技術(shù)來(lái)改善納米TiO2電極的特性。TiCl4表面處理可改變TiO2導(dǎo)帶位置,增大光電子注入效率[3]。在納米TiO2表面包覆具有較高導(dǎo)帶位置的半導(dǎo)體或絕緣層以形成類似核-殼結(jié)構(gòu)的阻擋層來(lái)減少TiO2導(dǎo)帶電子和氧化態(tài)染料或電解質(zhì)中的電子受體的復(fù)合概率[4]。實(shí)驗(yàn)表明,在納米多孔薄膜中適當(dāng)?shù)膿诫s他類金屬離子可以增強(qiáng)電池的光電性能。劉秋萍等以Mg摻雜TiO2薄膜取得了7.12%的轉(zhuǎn)化效率,較未摻雜的電池短路電流提高了26.7%[5]。張盼盼等的研究也表明,在TiO2薄膜中摻雜Zn能提高TiO2導(dǎo)帶能級(jí),同時(shí)可延長(zhǎng)俘獲態(tài)電子的復(fù)合時(shí)間常數(shù),提高電池的開路電壓[6]。經(jīng)過(guò)二十多年的研究,在對(duì)燃料敏化電池的光陽(yáng)極、染料、電解質(zhì)、對(duì)電極等關(guān)鍵材料的研究取得一些列可喜成果之后,其光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到了15%的商業(yè)化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)[7]。
現(xiàn)有文獻(xiàn)一般敘述大體制作工序,在實(shí)際操作過(guò)程中需要有更具體的技術(shù)細(xì)節(jié)才能制作出高質(zhì)量的電極。因此我們對(duì)光陽(yáng)極的制作過(guò)程做了細(xì)致研究,以保證實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性與可重復(fù)性。
1 燃料敏化電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理(如圖1)
“染料敏化太陽(yáng)能電池”全稱“染料敏化納米多孔TiO2薄膜太陽(yáng)能電池”,是模擬自然界中的光合作用原理,采用吸附染料的納米多孔TiO2半導(dǎo)體膜作為光陽(yáng)極,并選用適當(dāng)?shù)难趸?還原電解質(zhì),用鍍鉑的導(dǎo)電玻璃作光陰極。其主要由納米多孔半導(dǎo)體TiO2薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解質(zhì)、對(duì)電極和導(dǎo)電基底結(jié)構(gòu)組成。
當(dāng)太陽(yáng)光照射到電池表面時(shí),鑲嵌在納米TiO2薄膜表面的光敏染料吸收光子,染料分子受到激發(fā)由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),后TiO2的導(dǎo)帶注入電子,此時(shí)染料自身轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸伒恼x子。注入到二氧化鈦層的電子富集到導(dǎo)電基底,并通過(guò)外電路流向?qū)﹄姌O,形成電流。染料正離子接受電解質(zhì)溶液中的電子給體得到電子,自身恢復(fù)為還原態(tài),使染料分子再生。電解質(zhì)中的被氧化的電子給體擴(kuò)散至對(duì)電極,在對(duì)電極表面得到電子,被還原,從而完成循環(huán),在整個(gè)過(guò)程中,表觀上化學(xué)物質(zhì)沒有發(fā)生變化,而光能轉(zhuǎn)化成了電能。
2 染料敏化太陽(yáng)電池電極的制作細(xì)節(jié)
燃料敏化電池的光陽(yáng)極是由導(dǎo)電玻璃基底、在基底導(dǎo)電面結(jié)晶而成的半導(dǎo)體氧化物薄膜和吸附于氧化物晶體顆粒上的光敏劑三部分組成,是實(shí)現(xiàn)光能向電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在光陽(yáng)極的制作過(guò)程中,對(duì)導(dǎo)電玻璃前期處理不規(guī)范,會(huì)使電池性能起伏嚴(yán)重,降低實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。故而,我們將對(duì)導(dǎo)電玻璃的前期處理做了規(guī)范,起到了良好的效果。
2.1 對(duì)導(dǎo)電玻璃的前期處理(如圖2)
切割導(dǎo)電玻璃:按絲網(wǎng)印刷機(jī)的網(wǎng)格大小制圖,按圖在玻璃無(wú)導(dǎo)電膜的一面上切割,玻璃刀的斜度為45°為宜,在剖開玻璃時(shí)兩手平行用力。
打孔:在制作光陰極時(shí)需要打孔,打孔位置應(yīng)預(yù)先標(biāo)記,根據(jù)工作面積大小選擇打孔數(shù)目,在對(duì)電極的工作面外側(cè)進(jìn)行打孔。常用的打孔設(shè)備有超聲波打孔機(jī),激光打孔機(jī)等。
清洗玻璃:用棉球蘸洗衣液清洗導(dǎo)電玻璃,在帶有導(dǎo)電材料一面,棉球應(yīng)沿一個(gè)方向擦動(dòng);然后,依次使用無(wú)水乙醇、丙酮、無(wú)水乙醇浸泡,并進(jìn)行超聲處理,每一過(guò)程持續(xù)30min左右。
燒玻璃:為了去除玻璃上的有機(jī)物質(zhì)制造電池的玻璃以450°的溫度燒結(jié),燒結(jié)時(shí)間為3小時(shí),取出玻璃時(shí)溫度降到120°。
2.2 制作光陽(yáng)極(如圖3)
(1)制備TiO2薄膜。目前制備TiO2薄膜的方法很多:浸漬法、旋轉(zhuǎn)法、高溫溶膠噴射沉積法、絲網(wǎng)印刷法、濺射法等多種技術(shù),本文著重運(yùn)用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備TiO2多孔薄膜電極,使TiO2膠體能夠更好的吸附在導(dǎo)電玻璃上,以達(dá)到電子外電路輸送效率更高的目的,過(guò)程如下:
①根據(jù)絲網(wǎng)版的印刷位置調(diào)整絲網(wǎng)印刷機(jī)的印刷范圍,利用網(wǎng)格圖,將定位玻璃板與TiO2薄膜電極一塊放到印刷臺(tái)上,手調(diào)定位板的位置,觀察玻璃基底處于絲印圖案正下方的位置。②確定位置后,抬起絲網(wǎng)版,用膠帶固定住定位玻璃板,并用鉛筆輕輕勾勒出玻璃基底的具置。③放下絲網(wǎng)版后,在絲印圖案邊沿一端滴加少量的TiO2膠體,將軟質(zhì)刮刀調(diào)整到一定的高度,使刮刀的壓力傾斜度約為45°,啟動(dòng)機(jī)器,讓軟質(zhì)刮刀在絲網(wǎng)版上刮動(dòng)一次,使膠體在刮刀的作用下通過(guò)網(wǎng)孔,均勻的沉積到導(dǎo)電玻璃上,盡量一次完成,多余的膠體回收利用。④抬起絲網(wǎng)版,輕輕移出夾在中間的薄膜電極,置于干凈處備用,及時(shí)用酒精溶液清洗絲網(wǎng)版及軟質(zhì)刮刀。若要制備多層不同粒徑的TiO2薄膜,可采用逐層印刷法,每印刷一層薄膜都必須燒結(jié)一次。
將印刷有多孔薄膜的基底放入馬弗爐內(nèi),膜面朝上,以每分鐘15℃的速度升溫,于450℃時(shí)溫恒煅燒15min,當(dāng)爐溫自然冷卻至350℃時(shí)恒溫10min,接而繼續(xù)以每分鐘15℃的速度升溫至450℃時(shí)恒溫15min,最后將電極在馬弗爐里面自然冷卻,120℃時(shí)用鑷子取出制備的多孔膜電極。燒結(jié)溫度不宜過(guò)高,主要除去膠體中的水分及有機(jī)物,使TiO2形成多孔的高比表面積形狀,以吸收更多的染料分子,增大光的捕捉效率,過(guò)高的燒結(jié)溫度反而會(huì)導(dǎo)致膠體薄膜的碳化,因此控制溫度是極其重要的。
(2)染料色素液的配制。敏化染料作為燃料敏化電池的光捕獲天線,它的性能是決定電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素,它不僅需要很寬的可見光譜吸收,以盡可能多的利用太陽(yáng)光,而且要緊密地吸附在薄膜電極表面和較好的穩(wěn)定性,以便于長(zhǎng)期循環(huán)使用。本文使用了N719商品染料。
稱取36mg染料樣品放入50mL小燒杯中,用無(wú)水乙醇做溶劑,少量多次轉(zhuǎn)移到100ml容量瓶?jī)?nèi),快到刻線時(shí)用滴管定容,搖勻。最后放入小磁子,用黑色保鮮膜包裹容量瓶外側(cè),放在磁力攪拌器上攪拌24h充分溶解。
(3)電極的染料敏化。將燒結(jié)好的TiO2薄膜電極浸泡到已配好的染料溶液中,密封保存12小時(shí),使染料分子充分吸附在TiO2薄膜上,用鑷子取出電極,無(wú)水乙醇沖洗電極染料層表面,洗去吸附在表面的染料分子,防止吸附松脫的染料對(duì)電子輸送的干擾,用吹風(fēng)機(jī)吹干,剩余的染料溶液及無(wú)水乙醇回收保存以備下次使用。
2.3 制作對(duì)電極
取少量氯鉑酸用移液管均勻地涂在處理好的導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面上,待其晾干后,放入爐子中,使其在溫度300°的放置10分鐘,420°的放置20分鐘,然后降溫降到120°時(shí)可出爐。
3 結(jié)語(yǔ)
本文敘述和總結(jié)了制作染料敏華太陽(yáng)能電池電極的技術(shù)細(xì)節(jié)。對(duì)光陽(yáng)極納米多孔半導(dǎo)體薄膜和電解質(zhì)研究的深入,燃料敏化電池的光吸收效率和光電轉(zhuǎn)化效率不斷提升。隨著燃料敏化電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到15%商業(yè)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn),在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步減低成本、提高效率和穩(wěn)定性,其在社會(huì)生活中的應(yīng)用將會(huì)逐步推廣開來(lái),成為硅電池的有力競(jìng)爭(zhēng)者。
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關(guān)鍵詞: 平板顯示;液晶顯示;LED
中圖分類號(hào):TN99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引 言
近年來(lái)顯示技術(shù)發(fā)展很快,平板顯示器以其完全不同的顯示和制造技術(shù)代替了傳統(tǒng)的視頻圖像顯示器——主要為陰極射線管CRT(Cathode ray tubes),而平板顯示器與之的主要區(qū)別在于重量和體積(厚度)方面的變化,當(dāng)然顯示原理、制造材料、工藝以及視頻圖像顯示驅(qū)動(dòng)方面的各項(xiàng)技術(shù)都有不同。
平板顯示器具有完全平面化、輕、薄、省電等特點(diǎn),符合未來(lái)圖像顯示器發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著光電技術(shù)、材料科學(xué)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,平板顯示技術(shù)以TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示)為代表,還包含PDP(等離子體顯示)、OLED(有機(jī)發(fā)光顯示)、FED(場(chǎng)發(fā)射顯示)以及E-Paper(電子紙顯示)及其它新型顯示技術(shù)。平板顯示技術(shù)總體趨勢(shì)將朝著高畫質(zhì)高臨場(chǎng)感、互動(dòng)式多功能一體化、節(jié)能降耗和健康環(huán)保發(fā)展。
平板顯示產(chǎn)業(yè)是電子信息領(lǐng)域的核心支柱產(chǎn)業(yè)之一,是年產(chǎn)值超過(guò)千億美元的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),融合了光電子、微電子、化學(xué)、制造裝備、半導(dǎo)體工程和材料等多個(gè)學(xué)科,具有產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、多領(lǐng)域交叉的特點(diǎn),對(duì)上下游產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)作用明顯。我國(guó)與顯示技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)品產(chǎn)值約占信息產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的30%,彩電制造能力已占全球彩電產(chǎn)業(yè)總加工能力的47%,我國(guó)已成為新型顯示相關(guān)產(chǎn)品的制造大國(guó),已具備跨越式發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
1 等離子顯示的現(xiàn)狀及發(fā)展
等離子顯示,大屏幕的領(lǐng)先者,主要表現(xiàn)為等離子電視,是利用兩塊玻璃基板之間的氣體來(lái)顯現(xiàn)出色彩豐富而生動(dòng)的畫面。等離子電視是依靠高電壓來(lái)激活顯像單元的特殊氣體,使之產(chǎn)生紫外線來(lái)激發(fā)磷光物質(zhì)發(fā)光。等離子顯示具有超高對(duì)比度、高質(zhì)量運(yùn)動(dòng)圖像、廣視角等優(yōu)勢(shì),但等離子電視還有不少缺點(diǎn)需要克服,包括使用壽命相對(duì)較短、長(zhǎng)時(shí)間使用后有可能在屏幕上留下一些固定的影像、在高緯度地區(qū)無(wú)法工作等。高發(fā)光效率是目前PDP亟待解決的問(wèn)題,發(fā)光效率的提高可使模組成本和能耗顯著下降。
在CRT向平板的過(guò)渡階段,掌握等離子技術(shù)的廠商由于保守和壟斷,使得大部分廠商轉(zhuǎn)戰(zhàn)到了技術(shù)門檻較低的液晶陣營(yíng),從而使液晶電視得以大規(guī)模推廣,而規(guī)模優(yōu)勢(shì)又帶來(lái)了成本優(yōu)勢(shì),液晶電視的發(fā)展進(jìn)入了良性循環(huán)。相比之下,等離子錯(cuò)過(guò)了最佳發(fā)展時(shí)機(jī),也漸漸被市場(chǎng)邊緣化。
據(jù)了解,六年前市場(chǎng)上等離子電視有十來(lái)個(gè)品牌,外資品牌有松下、三星、LG、飛利浦等,國(guó)產(chǎn)品牌有TCL、海信、創(chuàng)維、海爾、康佳等。而如今國(guó)內(nèi)家電賣場(chǎng)和家電網(wǎng)上商城中等離子電視品牌逐漸減少,外資品牌有松下、三星,國(guó)產(chǎn)品牌有長(zhǎng)虹、海信。等離子電視品牌日漸減少,是因?yàn)檎莆蘸诵募夹g(shù)的松下等外資企業(yè)對(duì)國(guó)產(chǎn)品牌不提供技術(shù)支持,另外,等離子屏的生產(chǎn)企業(yè)少,這導(dǎo)致等離子屏緊缺,價(jià)格居高不下,特別是2008年和2009年, 日立、LG先后退出了等離子屏的生產(chǎn),猶如雪上加霜。等離子電視與液晶電視的銷量占比為3:97,市場(chǎng)占有率僅為3%。
今年,松下下調(diào)了等離子電視的出貨目標(biāo),由2011年的570萬(wàn)臺(tái)下調(diào)至250萬(wàn)臺(tái),并將等離子電視和液晶電視的銷量比重由原來(lái)的6:4改為4:6。與此同時(shí),松下還將其3家等離子面板工廠進(jìn)行了合并,只保留了日本本土的1家工廠。等離子電視銷售如今在中國(guó)要改變持續(xù)下跌的局面是很困難的。
2 液晶顯示的現(xiàn)狀及發(fā)展
液晶顯示是現(xiàn)在非常普遍的顯示方式。液晶顯示技術(shù)以其平板化、高分辨率、高對(duì)比度、無(wú)電磁輻射、低功耗、數(shù)字式接口、易集成和輕巧便攜等特點(diǎn),率先進(jìn)入平板顯示市場(chǎng)并不斷拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域[1]。液晶顯示是基于液晶電光效應(yīng)的顯示器件,包括段顯示方式的字符段顯示器件;矩陣顯示方式的字符、圖形、圖像顯示器件;矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性,在通電時(shí)導(dǎo)通,使液晶排列變得有秩序,使光線容易通過(guò);不通電時(shí),排列則變得混亂,阻止光線通過(guò)。
2.1 液晶顯示的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
全球TFT-LCD的發(fā)展正由成長(zhǎng)期向成熟期轉(zhuǎn)變,穩(wěn)步擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)模,繼續(xù)搶占TFT-LCD顯示的主流市場(chǎng)(如筆記本電腦顯示器面板、臺(tái)式電腦顯示器面板和液晶電視面板)的同時(shí),積極向應(yīng)用市場(chǎng)靠近,注重向個(gè)性化和專用化產(chǎn)品拓展。TFT-LCD實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化已近二十年,工藝技術(shù)和設(shè)計(jì)技術(shù)構(gòu)成相對(duì)成熟,但在降低成本和提升產(chǎn)品性能方面仍存在科技創(chuàng)新空間。
近些年,液晶顯示技術(shù)進(jìn)步很明顯,各種新穎面板的運(yùn)用以及各大廠商新技術(shù)的不斷發(fā)展(例如LED背光、四色技術(shù)、倍速技術(shù)),液晶顯示的色彩、動(dòng)態(tài)響應(yīng)有了明顯的改善。而同期的等離子電視,雖然同樣通過(guò)發(fā)展技術(shù),使得以前的一些缺點(diǎn)(諸如體積大、功耗大、易燒屏)得到了明顯改善甚至根治,但相對(duì)于液晶行業(yè)廠商眾多、競(jìng)爭(zhēng)激烈的局面,等離子開發(fā)廠商太少了,新品推出速度比液晶慢,可供選擇的機(jī)型少得多。來(lái)自中國(guó)電子視像行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2011年1~6月,我國(guó)彩電產(chǎn)量為5,315萬(wàn)臺(tái),其中液晶電視產(chǎn)量為4,480萬(wàn)臺(tái),同比增加16.6%,等離子電視雖同比增加45.7%,但產(chǎn)量也只有153萬(wàn)臺(tái)。就目前的市場(chǎng)狀況來(lái)看,等離子已經(jīng)沒有能力再與液晶一較高下了。
歷經(jīng)二十幾年的發(fā)展,中國(guó)LCD產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有,從無(wú)源跨入有源,已成為全球最大的TN/STN生產(chǎn)大國(guó)和產(chǎn)值排名世界第四的LCD產(chǎn)業(yè)區(qū)域,目前在中國(guó)大陸與LCD產(chǎn)業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)廠、科研院所大約有180家,約110條TN/STN-LCD生產(chǎn)線,7條TFT-LCD生產(chǎn)線(含京東方在韓國(guó)的三條生產(chǎn)線)和眾多的TN/STN/TFT模塊生產(chǎn)線。從地域分布來(lái)看,中國(guó)液晶產(chǎn)業(yè)主要分布在三個(gè)區(qū)域:以深圳為中心的華南地區(qū)、以上海為中心的華東地區(qū)以及以北京為中心的華北、東北地區(qū),這與中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)強(qiáng)勢(shì)分布區(qū)域相對(duì)應(yīng)。華南是中國(guó)最早形成LCD、LCM區(qū)域性的地區(qū),到目前仍是企業(yè)數(shù)量最多,投資成份最多元化的地區(qū),其生產(chǎn)線數(shù)量占到合國(guó)的70%以上。華東地區(qū)是近幾年剛興起的新區(qū),這個(gè)地區(qū)顯著的特點(diǎn)是企業(yè)的投資和規(guī)模都較大,日資和臺(tái)資企業(yè)較多,產(chǎn)值較大,銷售規(guī)模上億、上十億的廠多。東北、華北地區(qū)目前企業(yè)的數(shù)量和總體規(guī)模都小于另外兩個(gè)地區(qū),但隨著京東方在2003年成功收購(gòu)韓國(guó)現(xiàn)代TFT三條生產(chǎn)線、并在北京建TFT模塊生產(chǎn)線和五代TFT屏生產(chǎn)線、整合上下游產(chǎn)業(yè)鏈一系列大的動(dòng)作以及五代線建成后的帶動(dòng)和輻射影響,尤其北京8.5線的投產(chǎn)將帶動(dòng)這個(gè)地區(qū)成為對(duì)中國(guó)液晶產(chǎn)業(yè)有重要影響的區(qū)域。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定快速的發(fā)展,中國(guó)的液晶產(chǎn)業(yè)在未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間會(huì)保持一個(gè)良好的發(fā)展趨勢(shì)。目前,各級(jí)政府尤其是地方政府、企業(yè)、銀行對(duì)液晶產(chǎn)業(yè)的熱情和關(guān)注都很高,很多企業(yè)都有意在這個(gè)行業(yè)投資,這無(wú)疑對(duì)這個(gè)行業(yè)的發(fā)展具有很好的推動(dòng)作用和積極的意義[2]。
有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,液晶顯示擁有從幾英寸到103英寸的產(chǎn)品線,隨著液晶顯示技術(shù)的不斷提高,價(jià)格的不斷下降,再加上更多的企業(yè)參與到液晶顯示的產(chǎn)業(yè)鏈上,以LED光源為主的液晶顯示將搶食更多的市場(chǎng)份額。
2.2 背光源的發(fā)展趨勢(shì)
液晶顯示器是被動(dòng)發(fā)光式顯示器,由于液晶顯示屏本身并不發(fā)光,所以為液晶顯示模組提供所有光源的背光源扮演著十分重要的作用。背光源是液晶顯示模組的關(guān)鍵零部件,其功能在于供應(yīng)亮度充分與分布均勻的光源,使液晶屏能夠正常顯示影像,顯示器的亮度、顏色、功耗等指標(biāo)嚴(yán)重依賴于背光源的性能[1]。
在背光源設(shè)計(jì)中,光源的選用是很重要的,所用的光源決定了背光源的功耗、亮度、顏色等光電參數(shù),也決定了其使用條件和使用壽命等特性。背光源的主要光源種類有:發(fā)光二極管(LED)、冷陰極熒光燈(CCFL)等。
近年來(lái),隨著LED在背光源行業(yè)內(nèi)的滲透,CCFL背光源逐漸向LED背光源過(guò)渡,LED背光源的市場(chǎng)占有率逐漸增大。
2.2.1 CCFL背光源的發(fā)展趨勢(shì)
CCFL剛剛問(wèn)世的時(shí)候,被認(rèn)為是具有跨時(shí)代意義的新型光源,也曾被認(rèn)為是TFT-LCD液晶屏理想的背光源,但因其技術(shù)上的缺陷,導(dǎo)致其壽命短、功耗大、色彩表現(xiàn)力不足,眾多液晶電視廠商探尋更為優(yōu)秀的替代品[3]。
隨著LED在背光源中的日益滲透,CCFL銷量日益萎縮,到2015年預(yù)計(jì)銷售量?jī)H有1KK。
2.2.2 LED背光源的發(fā)展趨勢(shì)
由于具有的綠色環(huán)保、長(zhǎng)壽命、快速響應(yīng)、高色彩飽和度等諸多優(yōu)點(diǎn),LED光源必將成為液晶顯示的主宰。LED目前發(fā)展迅速,性價(jià)比飛速提高,很快可以全面取代CCFL。CCFL背光與LED背光的性能比較如表2所示。
根據(jù)DS對(duì)CCFL和LED在背光源中的滲透預(yù)測(cè),到2016年CCFL將退出市場(chǎng),LED用量逐年增加,所以未來(lái)幾年LED仍然是主要的顯示光源。
3 OLED的現(xiàn)狀及發(fā)展
OLED具有可做面光源、節(jié)能、低熱量、重量輕、薄型化和可實(shí)現(xiàn)柔性顯示的優(yōu)點(diǎn)。由于OLED具有自發(fā)光的特性,所以無(wú)需背光源和濾光片。OLED還具有驅(qū)動(dòng)電壓低、抗震蕩、耐低溫等特性。但成品率和亮度還不理想,需要解決發(fā)光效率、壽命及低成本技術(shù)的問(wèn)題。除了AMOLED和PMOLED器件應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)之外,柔性顯示以及OLED白光照明將是OLED重要的拓展領(lǐng)域。
在OLED材料方面,OLED發(fā)光材料的發(fā)展非常迅速,紅、綠、藍(lán)三色材料的發(fā)光效率和發(fā)光壽命均基本滿足實(shí)用化需求。但色純度、發(fā)光效率、壽命的進(jìn)一步提高依然是今后一段時(shí)間內(nèi)的主要工作,特別是色純度好、發(fā)光效率高的深藍(lán)色材料仍然是OLED的主要瓶頸之一。此外,適用于AMOLED的有機(jī)材料的開發(fā)仍然有廣闊的研究空間。
在OLED器件設(shè)計(jì)和制備方面,PMOLED技術(shù)及其制造工藝已經(jīng)成熟,并進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化階段。中小尺寸的AMOLED顯示技術(shù)也已取得重要突破,進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化。大尺寸AMOLED顯示技術(shù)是當(dāng)前研究的重點(diǎn)方向之一,其核心技術(shù)仍是TFT基板的制備技術(shù)。
在一些中小尺寸背光源中,AMOLED逐漸嶄露頭角,逐年增加,根據(jù)預(yù)測(cè),到2019年AMOLED顯示產(chǎn)品將達(dá)到75.6KK,市場(chǎng)份額占10%。
我國(guó)在OLED機(jī)理研究、材料開發(fā)、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面,已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),做了大量的研究工作,尤其在材料和工藝技術(shù)開發(fā)方面取得了較大進(jìn)展和有價(jià)值的研究成果。我國(guó)在藍(lán)光配合物材料、有源有機(jī)發(fā)光顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)、小分子發(fā)光材料、界面材料等方面開展了卓有成效的研究工作,開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一系列紅色熒光材料,壽命超過(guò)15,000小時(shí)(初始亮度1,000cd/m2),具有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。我國(guó)開發(fā)的單層結(jié)構(gòu)器件突破了傳統(tǒng)的雙層和多層結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)化了材料、設(shè)備和工藝制備過(guò)程,大大降低了生產(chǎn)成本。在陰極結(jié)構(gòu)上,突破了柯達(dá)公司核心專利之一的LiF/Al陰極結(jié)構(gòu)技術(shù)壁壘,開發(fā)了堿及堿土金屬的氮化物和胺化物材料的新型陰極結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)的高分子發(fā)光材料主要依靠自己研制,雖然國(guó)內(nèi)材料總體性能還低于國(guó)外產(chǎn)品,但是發(fā)展很快,發(fā)光材料的效率得到大幅度提高,不過(guò)穩(wěn)定性還需要改善。我國(guó)在有源有機(jī)發(fā)光顯示用硅基、金屬氧化物基的TFT基板技術(shù)研發(fā)和驅(qū)動(dòng)IC開發(fā)方面也取得了較大的進(jìn)展。
總之,OLED技術(shù)已經(jīng)初步滿足實(shí)用化的要求,并在材料、彩色化、大尺寸、柔性顯示、照明方面都還有很大的發(fā)展空間。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,OLED未來(lái)將沿著中小尺寸大尺寸超大尺寸、無(wú)源有源、硬屏軟屏的方向發(fā)展。
4 FED的現(xiàn)狀及發(fā)展
FED是真空電子設(shè)備,工作原理和CRT類似。FED具有CRT的所有優(yōu)點(diǎn),但功耗低,是PDP的1/3,LCD的2/3。采用二極式碳納米管FED技術(shù),配合驅(qū)動(dòng)電路,可實(shí)現(xiàn)高亮度、低功耗、區(qū)域調(diào)光。在顯示方面,未來(lái)的工作朝改進(jìn)型Spindt技術(shù)、微納冷陰極技術(shù)或基于低逸出功材料的印刷技術(shù)方向發(fā)展,預(yù)期2012年前完成背光源或照明產(chǎn)品的中試甚至規(guī)模量產(chǎn),2015年開始進(jìn)行顯示產(chǎn)品的中試與量產(chǎn)。
我國(guó)自1985年開始研究場(chǎng)發(fā)射冷陰極,經(jīng)過(guò)二十多年的不懈努力,在新型場(chǎng)發(fā)射材料、場(chǎng)發(fā)射理論、場(chǎng)發(fā)射顯示器件的設(shè)計(jì)與制備方面開展研究工作,具有較好的基礎(chǔ)和研究特色,特別是在低逸出功印刷型LWF場(chǎng)發(fā)射顯示、新型納米線冷陰極場(chǎng)發(fā)射顯示和類金剛石場(chǎng)發(fā)射顯示研究方面取得了較大的進(jìn)展。在低逸出功印刷型和微納材料兩條技術(shù)路線上,已研制出彩色場(chǎng)發(fā)射顯示器和背光源原理性樣機(jī)。我國(guó)在場(chǎng)發(fā)射顯示陰極材料、陰柵結(jié)構(gòu)、器件制備等方面獲取重要知識(shí)產(chǎn)權(quán),為“十二五”開展場(chǎng)發(fā)射顯示研究打下良好的基礎(chǔ)。
5 電子紙的現(xiàn)狀及發(fā)展
電子紙(E-Paper)顯示技術(shù)的出現(xiàn)使平板顯示技術(shù)開拓了媒介產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用空間。
電子紙按種類可分為電泳顯示、膽固醇液晶顯示技術(shù)、雙穩(wěn)態(tài)向列相液晶顯示和電潤(rùn)濕顯示技術(shù)等幾種。目前電子紙的主流產(chǎn)品是電泳顯示電子紙。
電泳顯示由于其類紙顯示性能較好而得到人們的認(rèn)同,成為目前電子紙顯示商品化產(chǎn)品的主流技術(shù)。我國(guó)大陸的電泳顯示面板技術(shù)研究起步晚,但進(jìn)步快,國(guó)內(nèi)薄膜晶體管液晶顯示生產(chǎn)企業(yè)也積極投入TFT有源電泳顯示電子紙面板技術(shù)的研發(fā)。中國(guó)大陸采用電泳顯示電子紙顯示面板的電子書商品出現(xiàn)在2006年,市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)展迅速。此外,隨著新型液晶材料的發(fā)展,將有可能推動(dòng)新一代液晶電子紙的產(chǎn)生。電子紙的主要供應(yīng)商是臺(tái)灣元太科技(E-Ink國(guó)際控股公司)的子公司E-Ink,其市場(chǎng)份額占95%以上,處于壟斷地位,掌握了市場(chǎng)定價(jià)權(quán)。這幾年應(yīng)用電子紙的顯示屏價(jià)格也有所下降,但幅度不大,而且降價(jià)的動(dòng)力主要是出于做大市場(chǎng)以及與iPad的競(jìng)爭(zhēng),而不是同行之間的競(jìng)爭(zhēng)。
6 結(jié) 論
隨著現(xiàn)代顯示技術(shù)的日益更新,更多的顯示技術(shù)會(huì)不斷出現(xiàn),同時(shí)現(xiàn)有的顯示方式也會(huì)不斷創(chuàng)新,在未來(lái)的十年內(nèi),液晶顯示的需求不斷擴(kuò)大,液晶顯示仍然占據(jù)現(xiàn)代顯示的主導(dǎo)位置,尤其是LED光源的液晶顯示。
參考文獻(xiàn)
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