我國在量子點顯示技術領域具有較好的研究基礎，有望實現(xiàn)在新型顯示技術領域的彎道超車，在量子點技術中，噴墨印刷一直是難點問題，如何解決好噴墨印刷問題，一直以來是業(yè)界探索的問題。在2021中國國際量子點顯示產業(yè)大會上，寧波材料與工程研究所納米實驗室研究員向超宇以“基于印刷工藝的納米光電材料和器件”為主題，詳細介紹了他們在噴墨打印方面取得的突破。
寧波材料與工程研究所納米實驗室研究員向超宇
新型顯示作為萬億級別的戰(zhàn)略性產業(yè)，中國曾一度面臨“缺芯少屏”的局面。如今，產業(yè)規(guī)模全球第一、年均增長超20%的中國新型顯示產業(yè)正在為全球產業(yè)鏈注入持續(xù)動能，迎來重要的發(fā)展機遇。目前全球面板產業(yè)正加速向我國轉移，目前我國已形成年均超過4000億的產值，預計2023年G6以上產能接近全球70%；累計投入超過1.3萬億元，我國從“技術引進”逐步走向“技術引領”。
向超宇表示，從市場和消費者的需求來看，量子點發(fā)展方向主要體現(xiàn)在大尺寸、高畫質、柔性，這也將成為未來顯示技術的發(fā)展趨勢。從現(xiàn)有的技術看，OLED對于小尺寸市場的占有率非常高，以柔性方向為主。噴墨打印的印刷顯示是它未來很重要的發(fā)展方向。
他認為，由于印刷技術跟現(xiàn)有真空技術相比，它具備材料可重復利用，實現(xiàn)大面積的生產工藝以及綠色環(huán)保制備工藝的優(yōu)勢，因此它作為下一代新型技術性的革命，能夠實現(xiàn)顯示行業(yè)對未來顯示器的需求。因此，印刷QLED技術，滿足高質量高畫質、大尺寸、柔性產業(yè)鏈，也是產業(yè)的需求。
向超宇分享，他們團隊從材料到器件到噴墨打印，在某些關鍵問題也做了相應的工作：一是設計合適的材料體系和結構。高質量的量子點材料是量子點顯示領域的重要技術基礎，傳統(tǒng)的量子點具有高的發(fā)光效率，但并不適合直接用于電致發(fā)光器件，因此需要對材料組分、核殼結構、配體等進行了調整。這項工作也突破量子點材料的關鍵問題，建立了量子點核殼精細能級的設計新準則，得到了效率都超過10%的紅綠藍三基色器件；提出了反向能帶重構工程的設計新思路，把能級匹配設計的主體從器件轉移到量子點，從而使得器件壽命從實驗室級別的T50@100nits提升到了產業(yè)化需求的T95@1000nits；開發(fā)了CdZnSe的藍色高效量子點體系，把器件效率提升到20%以上，以此核心材料體系為主布局了25個PCT專利。
二是提高紅綠藍器件性能。向超宇介紹，器件的效率和壽命是QLED技術發(fā)展的關鍵指標，選用合適的器件結構可以使平衡注入，提高器件效率。紅綠藍三色器件當中，藍色的器件壽命是QLED研究中的關鍵難題。他也認為，提高紅綠藍器件性能，解決了電致QLED器件關鍵問題，提出了S-QLED器件結構，使用無機納米材料代替有機材料作為電子傳輸層，效率接近物理極限（EQE~25%），QLED器件的壽命首次接近商用化的水平；可全溶液法制備，為印刷工藝的產業(yè)化提供了技術基礎。
三是推動印刷工藝的產業(yè)發(fā)展。印刷技術是QLED技術實現(xiàn)產業(yè)化的重要途經，需要從材料、器件結構、印刷工藝等方面協(xié)同推動印刷技術的發(fā)展，縮小原型器件和印刷器件的性能差距，推動QLED產業(yè)化。這項工作也解決電致QLED產業(yè)化關鍵問題以及旋涂和印刷工藝的性能存在巨大的差異、QLED量產工藝可行性沒有得到驗證的問題。
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