印刷显示技术综述.pdf

2015-3-30 1 印刷显示技术综述印刷显示技术综述印刷显示技术综述印刷显示技术综述 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日  印刷加工与印刷电子 内容提要  印刷显示兴起的背景  印刷显示技术的储备  印刷显示的可行性与发展前景 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日  中科院印刷电子中心的相关工作 2015-3-30 2 什么是印刷电子 • 电子技术与印刷技术的结合 Printed (Printable) Electronics • 用印刷方法取代目前制作硅基集成电路的微纳米加工技术 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 卷对卷印刷 RFID （韩国顺天大学） 印刷电子加工方法的优势 •加成法（Additive）加工 工艺步骤少、低碳环保（低温工艺、无腐蚀） •与基底材料无关 •设备投资低 易于批量化 可采用塑料、纸基等低成本柔性衬底 加工设备与传统印刷机械差别不大 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 •易于批量化 可实现卷对卷（Roll-to-roll）连续生产 2015-3-30 3 印刷电子加工方法的劣势 •印刷图形分辨率有限 10-100微米 •可印刷的功能材料种类有限 •多层材料沉积与图形化受限 必须首先能够制备成墨水或油墨 受制于溶剂类型、表面形貌、对准精度 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 •需要干燥、退火、烧结 以恢复电子墨水材料原有的特性 印刷电子与硅电子的比较 硅芯片RFID 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 印刷电子产品的特点： 大面积、柔性化、低成本、绿色环保 （oe-a report 2009) 全印刷RFID 2015-3-30 4 印刷电子参考读物 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 2012年5月出版 印刷电子相关产业领域 显示 照明 物联网 智能包装 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 智能包装 光伏 电池 触摸屏 柔性印刷电路 2015-3-30 5 印刷电子产业发展趋势 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 印刷显示已经出现 •在液晶面板制程中印刷滤色单元 •在电子纸显示中制备像素单元 •在OLED显示中印制发光层 已采用印刷的显示技术领域： •在OLED显示中印制发光层 •在e-Book中制备背板驱动单元 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 Panasonic inkjet printed 55’ OLED TV （2013年）AUO inkjet printed 65’ OLED TV（2014年） 2015-3-30 6 印刷显示兴起的背景 1. OLED未来的不确定性 •LCD 不断改进，与OLED显示在色饱和度方面的差C不断改进，与O显示在色饱和度方面的差 距越来越小，而且量子点电视有可能后来居上 •OLED的轻薄优势在大尺寸平板显示市场并不能 形成特别的卖点 •OLED最大的劣势是高成本，原因： 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 OLED最大的劣势是高成本，原因： 高真空工艺，设备成本高 真空蒸发造成有机发光材料浪费严重（~90%） 要求严格的水氧阻隔封装（ ＜10-6g/m2/day) 印刷显示的优势  OLED的困局 •高缺陷率、低良率 •低材料利用率（＜10%） •高世代面板的金属掩模版制备困难  印刷OLED •降低因粒子污染造成的面板缺陷 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 •高材料利用率（ ＞ 90%） •无需金属掩模版 (Tokyo Electron Ltd., IDW’14, p.655) 2015-3-30 7 印刷显示与柔性显示 •柔性显示是后平板显示时代的显示技术 •柔性显示与目前的显示技术有明显的差异性 •柔性显示可以带来新的用户体验（可折叠屏） •伴随OLED腾飞的柔性显示 OLED 最适于柔性化也最适于印刷加工 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 OLED 最适于柔性化，也最适于印刷加工 柔性显示 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 2014年7月，LG Display 宣布开发出全球最大尺寸（ 18英寸）柔性OLED，分 辨率为HD级别（1200 × 810），近100万像素 2015-3-30 8 柔性显示 The first ever foldable AMOLED with on-cell touch has been unveiled by Taiwan‘s Industrial Technology Research Institute (ITRI) at the Touch 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 Research Institute (ITRI) at the Touch Taiwan 2014. The display can be folded 10,000 times over a curve of 7.5 mm radius. The thickness of the module is less than 0.1 mm. 印刷显示的技术储备（材料） 基板材料基板材料PI，PEN（＜ 350 ° C ）；超簿不锈钢、柔性玻璃 发光材料发光材料 聚合物发光材料（PLED）；溶液化小分子发光材料；可 交联小分子发光材料 背板驱动材料背板驱动材料 有机半导体、金属氧化物半导体、碳纳米管 电极材料电极材料 多种可以取代ITO并可以溶液化加工的透明导电材料 银或铜金属栅纳米银线导电高分子墨烯 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 （银或铜金属网栅、纳米银线、导电高分子、石墨烯） 封装材料封装材料ALD阻隔膜；PECVD多层复合阻隔膜；涂布式阻隔膜 2015-3-30 9 印刷显示的技术储备（装备） EPSON研制的2代线喷墨打印机 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 东京电子的4.5代线喷墨打印生产线 8代线喷墨打印设备（YIELDjet platform, Kateeva, 美国） 印刷显示的技术储备（工艺） 真空蒸发 喷墨打印 涂布 喷墨打印 方案1 方案2 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 方案2 2015-3-30 10 印刷显示的技术储备（工艺） 喷墨打印发光材料的厚度均匀性对发光的均匀性至关重要 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 （Takuya Sonoyama， “OLED Device Fabrication by Ink-jet Printing Technology” IDW’14 , p.651） 印刷显示大规模量产的可行性 •技术上的“可行性”已大部分得到验证 （全印刷？核心材料的性能？） •大规模量产的可行性尚未得到验证  可印刷的发光材料  量产设备  量产工艺（如何保证高良率） （全印刷？核心材料的性能？） 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日  量产工艺（如何保证高良率）  产业链 2015-3-30 11 印刷显示的发展前景 “目前O面板开发企业同时也在开发可实现的Sii及 IHS 2014年发布的AMOLED TV市场分析报告 “目前OLED TV 面板开发企业同时也在开发可实现的Soluble Printing及 Flexible Substrate技术。

其中，Soluble Printing运用有机发光层液体印刷 技术，可提高有机物的使用率，对比热沉积方式可提高生产率而 Flexible Substrate技术可制作Glass Substrate无法实现的Bendable及Foldable 型态的电视未来有机会成为TV市场的革新性产品因此，上述替代技上述替代技 术导入量产的时间术导入量产的时间将会是未来将会是未来OLED TV市场成败的分水岭市场成败的分水岭” 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 术导入量产的时间术导入量产的时间，，将会是未来将会是未来OLED TV市场成败的分水岭市场成败的分水岭 韩国发展印刷柔性显示战略 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 2015-3-30 12 日本成立印刷显示联盟 由Sony、Panasonic、Japan Display Inc（JDI）及日本官民基金“产业革新机构”合 组的OLED面板研发/ 生产公司“JOLED”于2015年1月5日正式开始进行营运 JOLED将集结SonyPanasonic等日本企业所拥有的OLED成膜技术氧化物半导体技JOLED将集结Sony、Panasonic等日本企业所拥有的OLED成膜技术、氧化物半导体技 术以及可挠式面板技术等全球最高水准的OLED面板相关技术，并将融合JDI的面板技术 ，研发使用于平板电脑 /笔电、以及电子广告牌等用途的OLED面板产品，目标为成为 OLED面板的领导厂商。

JOLED将采用Panasonic的“印刷式”量产技术，主要将生产10-20吋OLED面板 JOLED计划于2016年下半年设置OLED面板的试产产线，目标为在2017年下半年正式 量产使用于笔电、平板电脑的OLED面板因目前三星电子、LG电子所采用的生产方法 难于以低成本量产中尺寸OLED面板故采用“印刷式”量产技术的JOLED可望在中尺 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 难于以低成本量产中尺寸OLED面板，故采用印刷式量产技术的JOLED可望在中尺 寸OLED面板市场上取得高市占率 国内印刷显示技术发展动态 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 2014年国内已组织三次“印刷显示关键材料与技术”研讨会 2015-3-30 13 •2009年10月开始组建，为中国首个专注于印 刷电子技术的研究中心 •已形成66人的科研团队，其中固定科研人员 中科院苏州纳米所印刷电子中心 33人，研究生33人 •已建成1800平方米的实验室（研究中心1300 平米、工程中心500平米） •下设 9 个研究方向 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 印刷电子中心科研方向布局 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 2015-3-30 14 印刷电子中心的各种印刷设备 喷墨打印机（Dimatix 2831） Aerosol jet 喷墨打印机 桌面式凹版印刷机 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 喷墨打印机（MicroFab） 凹版、柔版印刷一体机 丝网印刷机 印刷电子中心已开发的相关技术 OLED 发光材料与 技术 研究可交联小分子发光材料，可实现OLED的溶液 化制备 印刷薄膜晶体管技 术 开发成功可印刷的半导体碳纳米管墨水材料与金 属氧化物半导体墨水材料，并通过印刷制备出薄 膜晶体管阵列，可用于印刷背板驱动电路 取代ITO的透明导 电膜技术 开发出新型混合印刷制备纳米银金属网栅透明导 电膜技术，已应用于触摸屏，并已成功取代ITO制 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 电膜技术 备出柔性OLED 水氧阻隔封装技术 开发成功低温PECVD沉积有机/无机复合阻隔膜技 术，阻隔膜的水渗透率已好于3.6×10-5g/m2/day 2015-3-30 15 金属网栅取代 OLED 中的 ITO 电极 90 T=88%,Rs=0.69Ω/□Ω/□ 80 85 90 T=87%,Rs=132.6Ω/□Ω/□ T(%) PET Ag grid/PET ITO/PET 崔铮, 苏州触控显示行业论坛，2015年3月27日 400500600700 80 Wavelength (nm) 与ITO在导电性与透光性方面的比较 金属网栅取代 OLED 中的 ITO 电极 60000 80000 100000 62500Ω/□Ω/□ ΩΩ/□/□) 4 6 8。