用筆寫出來的柔性OLED

顯示設備已經從早期的陰極射線管監視器發展到平板顯示(例如,液晶顯示,有機發光二極管(OLED)顯示器和量子點顯示等)。隨著技術的發展和產品的迭代,顯示設備目前已經成為現代社會可供普通用戶使用的商業產品。但是,由於當前的顯示器(例如計算機,智能手機和導航等設備)以固定的矩形形狀製造,因此無法對其進行個性化改性以展示設計者和使用者的個性思想和設計。為了克服矩形顯示器的侷限性,科研工作者已經積極地研究基於印刷組裝工藝實現OLED和QLED的製備,包括絲網印刷、凹版轉移,噴墨打印等多種印刷工藝和製備方法。因此,近年來,柔性透明全息立體顯示器已經取得明顯的進展,並逐漸得到於各種應用。

目前,柔性顯示最具代表性的是OLED和QLED顯示。這兩種器件的組成結構類似,通常都是由陽極,空穴注入層(HIL),空穴傳輸層(HTL),發光層(EML),電子傳輸層(ETL),電子注入層(EIL)組成),和陰極組成。傳統的製備工藝多采用熱沉積和旋塗方法用於各個功能層的製備,包括HIL,HTL,EML,ETL和EIL。而蒸鍍和濺射蒸發方法用於形成陽極和陰極。儘管這些方法制備的較高質量的功能性薄膜,然而這些方法通常都需要掩膜或光刻工藝實現圖案化的製備,因此極大限制發光顯示的任意結構圖形和適應場景。

相比之下,基於溶液的筆畫方法具有形成任意圖案的優點,並且不受限於基板的常規圖形尺寸。另外,它還可以實現在塑料或紙或者剛性基底上製備功能性薄膜。因此,相比較於傳統的蒸鍍等製備工藝,更具優勢。最近,已經陸續有文獻報答使用毛筆書寫方式製備光伏,晶體管等器件。不過,毛筆的書寫僅用於一層或幾層,而不是用於構成設備的所有層,其餘的層使用傳統工藝沉積形成。特別是,特別是顯示器件的電極和功能薄膜層採用書寫方式仍是一個很大的挑戰。

近期,韓國京畿大學物理系的科研工作者們介紹了一種僅使用繪圖筆製造筆畫顯示器,完全避免了傳統的沉積工藝製備功能薄膜。根據介紹,作者使用六支裝有不同功能溶液的繪圖筆實現全書寫工藝製備顯示器件。並具體研究了書寫過程中的控制拉伸速度、拉伸次數和基材溫度對於每一功能層厚度和均勻性的影響規律。並以這種方式成功在玻璃、塑料和紙質基材上展示了製成的筆畫式顯示器。

圖 1 筆繪圖製備顯示器件的示意圖。a)帶有六種不同功能溶液的示意圖,包括陽極,空穴注入層(HIL),空穴傳輸層(HTL),發射層(EML),電子傳輸層(ETL)和陰極溶液;b)繪製設備的光學圖片;c)筆畫成膜原理圖及工作原理

圖2 筆畫成膜的工藝參數影響情況,依次使用筆畫成膜方式進行不同參數情況下的薄膜厚度情況,發現可以通過控制拉伸速度控制功能薄膜的納米厚度。

圖3 使用筆畫工藝製備的手寫發光顯示。a和b分別是在玻璃和塑料基底上寫成的RGB文本的照片圖像

圖4使用筆畫工藝製備的手寫發光圖像。手寫在紙上的顯示器圖片圖像,並且具有良好的柔性和撕裂特性。

參考文獻:Pen drawing display,Sang-Mi Jeong1,3, Taekyung Lim1,3, Jeeyin Park1, Chang-Yeol Han2,Heesun Yang2 & Sanghyun Ju,NATURE COMMUNICATIONS |(2019) 10:4334 | 。


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