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喷墨打印技术可造大屏OLED电视
 
慧聪网   2005年5月24日8时9分   信息来源:赛迪网-中国计算机报    

  用喷墨打印技术制造大屏OLED电视?听起来,就像天方夜谭一样。事实上,这已经开始变为现实,并为大屏OLED产品实用化打下了基础。




  赤羽正雄



  1973年4月加入精工爱普生公司,现任精工爱普生公司常务董事、研究开发本部总监。先后参与了磁存储设备、原子钟、声音合成电路以及丽音合成电路在内的研究与开发以及爱普生个人电脑业务的创建开发工作。现负责新设备与程序的研究开发,以及通过融合、扩展和增强核心技术来创建新业务领域的公司研发工作。

  

  OLED,作为与液晶显示、等离子并列的当前三大最新型显示技术之一,已经不再是新闻了。OLED(Organic Light Emitting Display,即有机发光显示器),与传统的LCD显示方式不同,它无需背光灯。采用非常薄的有机材料涂层玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光。

  从技术原理来看,OLED包括两种类型:小分子OLED和高分子聚合物OLED。目前,小分子OLED以柯达为代表,还有索尼、三洋、TDK、eMagin、先锋、三星、FED、精机、铼宝、东元激光 、NEC及Idemitsu Kosan等公司。

  而高分子聚合物OLED阵营则包括飞利浦、爱普生、DuPont、东芝等公司。

  OLED产品化遇瓶颈

  目前,小尺寸OLED显示屏已经在数码相机手机等领域得到了实际应用,而在显示器、电视方面等大尺寸方面,其应用也有了一定突破。早在2002年,OLED技术得到了快速发展,松下展示了17英寸OLED显示屏的样品,Sony推出了10.4英寸的OLED电视机原型。而在2003年的CES国际消费电子大展上,三洋展示了15英寸OLED电视机。

  不过,到目前为止,还没有哪个厂家推出了OLED的大幅面产品。

  为什么至今OLED大屏显示设备还没有实现产品化呢?据精工爱普生公司研究开发本部总监赤羽正雄介绍,这主要是因为目前存在三个技术难题:一是大屏幕化、二是高清晰度、三是产品使用寿命的问题。比如40英寸左右的大屏幕,宽度需要在一米左右,使用小分子有机材料的OLED生产需要真空镀膜,而真空镀膜需要很大的空间。而这一问题,限制了OLED的产品化。

  电路也可喷墨打印

  如何解决这个问题?

  喷墨打印技术,这种原本应用在打印机的技术,成为了OLED产品化的关键之一。赤羽正雄表示,精工爱普生使用高分子材料,当应用喷墨技术,把材料喷洒到需要的地方。通过这种方式,解决了大屏幕化和高清晰度问题。

  以上这种技术,就是爱普生的超精微液体处理技术(Micro Liquid Process Technology)。通过它,半导体电路也可以通过打印的方式制造出来。该技术充分利用微压电打印技术采用机械方式喷墨,对喷出液体不会产生显著影响和对墨滴控制相当精确的优点,同时配合有着特殊功能的液体,例如可以导电的液体金属、液体半导体、液体陶瓷等作为打印输出液体,最终会使半导体产品的制作流程变成一个“打印流程”。即先制备好有特殊性能的“墨水”,然后通过喷墨打印技术将需要的电路打印到介质上;特殊的墨水干燥后,就形成了固态的半导体电路,用户还可以根据需求将其转移到其他材料上。

  正是通过这种喷墨打印方式,OLED二极管可以均匀地分布在基板上,从而形成OLED显示屏,这一过程也可以造成更大尺寸的显示器。

  寿命问题亟待突破

  当然,有一个致命的问题,这就是寿命问题。这一问题的技术难度非常高,现在各个厂家能够达到的技术水平是2000~3000小时左右,但是电视使用寿命至少要达到10000~15000小时,厂家一般认为达不到这个水平就不能作为电视产品推向市场。

  而现在研发的OLED电视产品的使用寿命要提高3~4倍才能实际推出,爱普生的原定市场目标是要在2007年以前推出OLED大屏幕电视,推测到2007年有可能达到10000小时的使用寿命;要达到15000小时的使用寿命需要到2010年以后。

  由于种种问题,原定在2007年将实现OLED电视产品化的计划,将会推迟。不过,到2010年,将会有突破化进展。

  此外,喷墨打印还有一个正在研究、亟待解决的问题,那就是精确度问题。对于喷墨打印而言,墨滴越小就越难飞到介质上,实验表明,墨滴直径如果小于10微米(约0.5pl),就很难冲破空气阻力飞到介质上,而20微米左右的墨滴则可以精确控制。这基本上决定了目前超精微液体处理技术能实现的半导体电路还处于几十微米的水平,尚且无法和目前进军纳米系的蚀刻工艺相比。

  总的来说,喷打技术应用到生产中将实现一种环保、经济、有效利用材料的生产方式,此外还将拓展新的发展空间,喷打技术的成熟化将对IT产业以及其他电子产品市场做出很大的贡献。




  图1 OLED具有厚度薄、结构简单等特点


  图2 如果使用寿命提高,OLED将成为理想的显示屏


  图3 利用喷墨技术制造OLED显示器


   图4 通过柔性微电子技术,在纸上可显示动态画面,并任意弯曲

  

  显示器也能卷成一卷

  同液晶、等离子相比,OLED有着很强的生命力,它在亮度、对比度及清晰度上都将达到一个新的高度。OLED显示屏能够快速成像,视角接近180度,图像刷新率比液晶显示器快100~1000倍。除了图像质量的这些根本性改进外,这项新技术还具有令人着迷的特性,它耗电极低且显示器的重量小、抗震性好,这对于便携式设备而言十分有利。

  更重要的是,OLED显示器还可以任何弯曲。由于可弯曲的塑料也可以用作基质材料,所以OLED显示屏的外形不受限制,可以是任何形状,放到任意物体的表面。由于使用了新的基质材料,OLED显示屏比目前最薄的薄膜电晶体管(TFT)屏幕还要平整得多。它可以做出许多新的尝试,塑料显示屏可以放在以往无论如何也无法想象的地方,例如衣服上。

 
作者:唐川 
 
 
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