相比蒸鍍技術(shù)，噴墨印刷技術(shù)可大大提高生產(chǎn)效率和發(fā)光材料的利用率，顯著降低制造OLED顯示屏的直接成本，有效制備大面積OLED顯示屏。但是，搭建印刷OLED生產(chǎn)示范線，面臨諸多挑戰(zhàn)。這也是印刷OLED顯示產(chǎn)業(yè)化立項(xiàng)的意義所在。

  OLED發(fā)光材料是顯示技術(shù)的源頭活水�！澳壳俺墒斓腛LED發(fā)光材料，主要是真空蒸鍍工藝的小分子發(fā)光材料，并不一定適用于印刷工藝。因此，如何通過分子設(shè)計(jì)，用溶劑使OLED材料溶解成墨水，并兼容印刷制備工藝，是本課題需要攻關(guān)的難點(diǎn)之一�！鼻靥焓�表示，更重要的是，目前兼容印刷工藝的OLED材料，大部分都是在歐美日韓的專利材料體系上研發(fā)出來的。開發(fā)出具有中國核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)的發(fā)光材料，迫在眉睫。

  從2017年起，秦天石所在的南京工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)開始開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型發(fā)光材料。“我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，目前大部分商用的發(fā)光材料都是基于稀土元素銥和釕配合物體系的，這兩種元素在自然界分布稀少，原料成本極高。”

  于是，團(tuán)隊(duì)嘗試開發(fā)金屬鉑基發(fā)光材料，雖然鉑屬于貴金屬，但市場(chǎng)價(jià)格比起以上兩種稀土元素低了很多。此外，鉑的化學(xué)穩(wěn)定性比銥和釕好，這意味著做成顯示器件的話，其使用壽命會(huì)比銥和釕基配合物材料更長(zhǎng)。同時(shí)，鉑基材料也更易于突破國外的專利壁壘。對(duì)此，他們?cè)谝稽c(diǎn)點(diǎn)摸索中尋找希望。

  “例如，傳統(tǒng)銥基發(fā)光材料利用的是一種六配位化學(xué)結(jié)構(gòu)，我們最初也將鉑基材料設(shè)計(jì)成六配位的，但其發(fā)光效率并不高。隨著研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)將其制備成四配位結(jié)構(gòu)，材料可以發(fā)出很好的深藍(lán)色磷光，發(fā)光效率是此前的3倍。”秦天石說，三年間，團(tuán)隊(duì)共設(shè)計(jì)開發(fā)了百余種發(fā)光材料，最終才制備出一款高效深藍(lán)光磷光材料，可謂百里挑一。

  目前，團(tuán)隊(duì)已開發(fā)或評(píng)測(cè)出3種適用于印刷工藝的發(fā)光層材料，3種適用于印刷工藝的電荷傳輸層材料，以及5種新型發(fā)光金屬配合物和電極材料。

  “強(qiáng)健”像素圍欄，讓發(fā)光材料指哪打哪

  我們?cè)谑謾C(jī)上、電視上看到的畫面，由許多肉眼難以察覺的彩色顆粒組成，這些顆粒就是像素點(diǎn)。每個(gè)像素點(diǎn)包括紅綠藍(lán)三種顏色，紅綠藍(lán)通過不同的發(fā)光組合，形成所有顏色。像素點(diǎn)體積越小、排布越緊密，形成的畫面就越細(xì)膩、真實(shí)。如何讓發(fā)光材料形成一個(gè)個(gè)像素，均勻地分布在顯示屏幕上，對(duì)印刷工藝是一大挑戰(zhàn)。

  “噴墨印刷時(shí)，需要用溶劑將OLED發(fā)光材料溶解形成配方墨水，再將紅黃藍(lán)三種配方墨水按照一定的陣列分布，打印到相應(yīng)的位置中。因此，在打印墨水之前，需要在基板上鋪一層‘圍欄’材料，從而使打印的每一滴墨水都準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)設(shè)的圍欄中，實(shí)現(xiàn)高分辨全彩顯示。而目前的圍欄材料仍依賴進(jìn)口，國產(chǎn)材料的溶劑耐受性差，在打印OLED墨水時(shí)，圍欄容易被溶解，導(dǎo)致薄膜厚度不均勻、顯示板顏色失真，例如該顯示藍(lán)色的像素，有可能會(huì)錯(cuò)誤地顯示出紅色或綠色。這幾年，我們?cè)趦?yōu)化工藝讓‘圍欄’變得‘堅(jiān)強(qiáng)’�！敝袊�科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所團(tuán)隊(duì)印刷電子中心高級(jí)工程師張東煜說，他們以國產(chǎn)光敏膠為基礎(chǔ)，調(diào)配墨水、控制曝光、顯影的溫度、時(shí)間，優(yōu)化烘干等工藝，讓國產(chǎn)圍欄材料的抗溶解性增強(qiáng)。