התקדמות בפולימר עיבוד עבור תצוגות גמישות אורד

המהפכה הפולימרית ב-OLEDs גמישים

תצוגות אור אורגניות של דיוודה (OLED) נעו מתחנות מעבדה כדי מוצרים מסחריים בפחות מעשור.היום, טלפונים חכמים עם קצוות מעוקלים, טבליות מתקפלות, וטלוויזיות רולריות הכל להסתמך על המאפיינים הייחודיים של חומרים פולימרים כדי להשיג נדריות ללא יכולת הקרבה של איכות התמונה הנוכחית.

טכניקות עיבוד פולימר

הייצור של OLEDs גמיש דורש שיטות עיבוד שיכולים ליצור שכבות אורגניות אחידות, ללא פגם על תת-שכבות גמישות.בניגוד תצוגות קשיחות המבוססות על זכוכית, אשר מסתמכות על evaporation תרמית, תצוגות גמישות ליהנות מגישות ייצור מבוסס פתרון רציף ורציפות.שלוש טכניקות הופיעו כחשוב במיוחד: עיבוד פתרון, עיבוד רול-to-roll, הדפסה דיוג'ט.כל אחד מציע יתרונות ברורים עבור שכבות ספציפיות של OLED, ו-או-או-או-או-מודלים, ו-תרבותיים, יש דרישות תעשייתיות, ו-או-השנים, ו-החדשניים, יש החידושים האחרונים, יש החידושים האחרונים, כדי לענות על יכולות תעשייתיות, כדי לענות על יכולות מתקדמות כדי לענות על מנת לענות על מנת לענות על מנת לענות על יכולות תעשייתיות, וטכנולוגיות תעשייתיות.

פתרון עיבוד

עיבוד פתרון כולל חומרים פולימרים disting - כגון פולימרים עקרניים, שכבות תחבורה חור ושכבות הזרקת אלקטרונים - בפתרונות אורגניים כדי ליצור דיוקים.החרקים האלה מופקדים על תת-שכבות גמישות באמצעות ציפוי ספינים, ציפוי חריץ-די, או ציפוי בר. היתרון המרכזי הוא היכולת ליצור סרטים דקים עם שליטה מדויקת, אשר קריטי להשגת בהירות אחידה ופתרון רחב של פתרונות הנדסה משופרת.

פריצת דרך אחת הייתה השימוש של פותרים שאינם halogenated, שהם ידידותיים יותר לסביבה ותואמים עם ייצור גבוה כרכים. חוקרים מאוניברסיטת קיימברידג 'פיתחו מערכת מחוסנת המבוססת על tetralin ו- otho-xylene כי מניבה מכשירים פולימרים בעלי יעילות גבוהה של פולימרים OLED עם יעילות גבוהה מעל 30 lm / W, יתר על כן, מבוא של סוללת אוטוקו-ידידזה-ידידזה-הפחתת עלויות ייצור מופחתת אחת, ללא סגסוגת אחת, אשר ניתן לפשטות לפני כן, אשר יכול היה להפחית לחלוטין.

התקדמות קריטית נוספת היא השימוש בתוספים מקודמים בעלי נקודות גבוהות השולטים במורפולוגיה של הסרט במהלך ההייבוש.על ידי התאמת שיעור ההשתלה ואת האצולה של פולימר, יצרנים יכולים להשיג הפצה אחידה יותר של אתרי אינטרנט ⁇ ולהפחית את אובדן האנרגיה עקב ריכוז quenching. אלה עיבודים ממסים דחפו את היעילות הקוונטית החיצונית (EQE) של פתרון ירוק-uped 20% מעל מקביליהם.

רול-טו-Roll Manufacturing

רול-טו-גלגל (R2R) עיבוד הוא הגביע הקדוש של ייצור תצוגה גמיש כי זה מאפשר ייצור רציף, במהירות גבוהה על תת-שכבות גמישות כגון פוליאתילן terephthalate (PET) או פוליאתילן תנופטטה (PEN) במערכות R2R, את המצע מאספקה עובר דרך ציפוי, שכבת יבש, ושכבת טמפרטורה כדי להפחית את העלות באופן דרמטי על פני השטח.

חידושים אחרונים בטכנולוגיית R2R להתמקד שיטות ציפוי דיוק כי שמירה על אחידות על רוחב אינטרנט גדול.לדוגמה, ציפוי חריץ-die עם בקרת משוב סגור יכול להתאים את הפער ורמת זרם בזמן אמת, תוך ניכוי עבור וריאציות הנגרמות על ידי שרביט substrate או שינויים טמפרטורה. חוקרים במרכז Holst בהולנד הוכיחו R2R של ייצור גמיש של OLED עם קיבולת פעילה של 100 פיקסלים ו ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .

התפתחות חשובה נוספת היא שילוב של מערכות בדיקה באינטרנט המשתמשות בלמידה של מכונה כדי לזהות פגמים כגון שריטות, פיטורים, או עובי לא חד-ממדי במהלך תהליך R2R. זה בקרת איכות בזמן אמת מאפשר למפעילים להתאים פרמטרים תהליך באופן מיידי, צמצום פסולת ושיפור יעילות ציוד הכוללת. חברות כמו קייטeva ו- Applied Materials עכשיו משווקים כלי R2R המיועדים במיוחד לייצור OLED גמיש, עם יישומים הניתנים לשימוש בתצוגה לרכבת.

עם זאת, עיבוד R2R עדיין עומד בפני אתגרים בהתאמה של שכבות מודפסות מרובות עם דיוק הרשמה גבוה.היציבות המכנית של תת-המתח וההתרחבות התרמית במהלך ההייבוש עלולה לגרום לעיוותים העלולים להפחית את החלטת התצוגה.קדמה במערכות רישום דיגיטליות באמצעות סימני פידוקאליות והיערכות מבוססת המצלמה שיפרו את הדיוק של בתוך מיקרומטרים ±5, מספיק עבור תצוגות ניידות רבות ברזולוציה גבוהה.

הדפסה תוך

הדפסה אינקוג'ט מציעה יתרון ייחודי לייצור OLED גמיש כי זה מאפשר דפוס ישיר של חומרים ללא photolithography או מסכות. שיטה זו היא מועילה במיוחד עבור להפקיד תת-פיקסלים אדומים, ירוק וכחול על אותו תת-קרקעי, המאפשר תצוגות צבעוניות מלא.התהליך כולל הזרקת טיפות בגודל picoliter של פולימר דיו באמצעות מערך לא-מזום על תת-המצע, שבו הם יכולים להיות סרטים יבשים.

ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית ההדפסה שיפרה את אחידות נפח האטה ואת הדיוק של מיקום.דפסים תעשייתיים מחברות כמו פוג'יפיל דימטיקס וקונקיה מינוולטה עכשיו לספק נפחי טיפה עם coefficient של וריאציות של פחות מ-3%, ומבטיחות בהירות פיקסל עקבית.בנוסף, הפיתוח של הדפסות מרובות-jet עם מאות ננומטרים הפועלים במקביל גדל באמצעות, מה שהופך הדפסה תחרותית עם גודל קונבנציונאלי עבור שיטות קונבנציונאליות קטנות.

כדי להשיג הדפסה ברזולוציה גבוהה, החוקרים חקרו את השימוש של מבנים בנקאיים על תת-התכננת הידרופובית המגדירה את בארות פיקסל, הפתרון המוזנח הוא מוגבל לבארות, מונע התפשטות וצבע ערבוב.טכניקה זו, המכונה pixel-banking, כבר מעודנת עם פולימרים מחוסנים המספקים גישה מעולה וגלויה של ספירת אנרגיה גמישה ב-8.7.

חידוש נוסף הוא השימוש של הדפסה בגודל ירידה משתנה, שבו גדלים פיקסל שונים לקבל כרכים שונים של דיו כדי להשיג תנובה אחידה. Algorithms כי להתאים את נפח הירידה בהתבסס על תנאי יבשה מקומיים לפצות על אפקטים קצה כתמים על קפה. בשילוב עם לאחר מחיקה של צעדים כי שליטה קריסטליזציה, inkjet-rated פולימרים OLEDs הגיע לשיא שיא שופע ערכים עבור שימוש ב-50,000 מ"מ"מ-50,000 מתאים לשימוש בחוץ.

חידושים חומריים אחרונים

בעוד טכניקות עיבוד מתקדמות, הביצועים של OLEDs גמישים בסופו של דבר תלוי בחומרי פולימרים עצמם.שנים האחרונות ראו פריצות דרך משמעותיות בשכבות פולימריות פולימרים מוליכים עבור אלקטרודות, וחומרים גמישים של התעלות.החידושים האלה לטפל במגבלות ארוכות טווח ביעילות, חיים, גמישות מכנית.

שכבות פולימר

פולימרים ארכיטיביים הם הלב של כל פולימר OLED.המשפחה המלומדת ביותר היא הסוג הפולקלורן (PFO) אשר מציע תשואה קוונטית גבוהה וכדאיות תהליך טובה. עם זאת, פוליפלואורנס סובלים מניידות אלקטרוניות נמוכה והם נוטים להשפלה תחת לחץ חשמלי.

פריצת דרך נוספת כוללת שימוש בחומרים מתוחכמים המופעלים תרמיים (TADF) שאינם פולימרים פלואורסנט קונבנציונליים, חומרי TADF יכולים לקצור גם צפירים חדים וגם משולשים, השגת 100% יעילות קוונטית פנימית. TADF המבוססים על מבנים מוליכים-מקלטים תורמים, כגון אלה המכילים תורמי carbazole ו- triazine מקבל, הראו את EQE מעל 20% ב-C2 שעות פעילות גופנית דיווחו על ידי iF.

תחום אחר של מחקר פעיל הוא פיתוח של פולימרים עמוקים כחול כחול פיקסלים הם קריטי עבור תצוגות צבע מלא אבל הם באופן מסורתי פחות יעיל ופחות יציב מאשר אדום וירוק. פיקסלים חדשים, כגון פולימרים מסוג חדש (dilfluorene)s, מציעים פליטה צרה spectra וטוהר צבע גבוה. על ידי שילוב של רשתות צדי ענק כדי לדכא לטווח קצר, כגון פולינרטורציה, אלה הוכחומים של חומרים גמישים של DUCL) עם קיבולת גבוהה של קרינת HDL.

פולימרים מוליכים לאלקטרודות

Indium tin oxide (ITO) כבר זמן רב אלקטרודה שקוף סטנדרטי עבור OLEDs, אבל המהירויות שלה עושה את זה לא מתאים עבור תצוגות גמישות. פולימרים מוליכים מציעים אלטרנטיבה קיימא, מתן הן מוליכות גבוהה וגמישות מכנית.הדוגמה הבולטת ביותר הוא פולי(3,4-ethylenedioxythiophene): pyrenesulfate (PED: ped) עם תוספת של oxysol (pol) דומה (ped) עם oxysol (D) oxyol) כמו oxysol) כגון: oxyDoxyDoxysol) עם OTDoxym (Doxym (OTD) oxyol) עם OTDoxytoxyol) OTD) OTDoxyol) oxytoxytoxytoxytol) oxytol (D) עם oxyol) oxytoxytoxytoxyol) עם oxyol (Doxyol) oxyol) OTPS (Doxyol) OTDoxytlixylenem) OTPS (Doxyol) oxythiophenol) OTDoxy

העבודה האחרונה התמקדה בשיפור היציבות של PEDOT:PSS בתנאים לחות.הטבע הhygroscopic של PSS מוביל לקליטת לחות והתנהגויות מופחתות לאורך זמן. חוקרים פיתחו PEDOT:PS ניסוחים באמצעות סוכני הפיכה סילניים שיוצרים רשת עמידת מים.

פולימרים נוספים מבטיחים הוא פוליאנילין (PANI) מטופחת עם חומצה קמפינג סוסטונית. סרטים PANI מעובדים מ פותרים אורגניים הוכיחו שקיפות גבוהה בספקטרום הנראה (>80%) ודבקות טובה ל substrates פלסטיק. יתר על כן, תכונות אלקטרו-כינרומטיות של PANI ניתנות לשימוש בחלונות חכמים, אך עבור יישומים תצוגה, היתרון העיקרי שלה הוא: mononey הוא זול יותר מ 20 אלקטרוניקה הנוכחית של חומצה פולי-A כבר משולב יעיל יותר מאשר .

מעבר לאלקטרודות חד-פעמיות, החוקרים חוקרים כעת בוחנים חומרים היברידיים המשלבים פולימרים מוליכים עם ננו-חוטי כסף או צינורות פחמן. אלה מורכבים מציעים את מוליכות גבוהה של ננו-חומרים מתכתיים עם עמידות של פולימרים. לדוגמה, סרט מורכב של PEDOT:PS עם 10% ננווטים כסף השיגו עמידות של 15 ⁇ /qs ו משדר של גמישות של 90% נשמרים לאחר מחזורים של 1000 היברידיים.

חומרים גמישים

OLEDs רגישים מאוד לחות וחמצן; אפילו כמויות דקות של מים פנוי יכול לגרום כתמים כהים ושפל מהיר. acapsulation זכוכית מסורתית הוא נוקשה, כך תצוגות גמישות דורשות שכבות של capsulation פיל דק (TFE) כי הם גם בלתי אפשרי וניתן לכופף. , טכנולוגיות encapsulation מבוסס פולימר-בסיס יש התקדמות משמעותית, לעתים קרובות באמצעות שינוי שכבות של אורגניות אורגניות כדי ליצור חומרים רב-מבריים.

שכבת שכבת אטומית (ALD) של תחמוצת אלומיניום או תחמוצת סיליקון על שכבת פולימר פולימר היא גישה נפוצה אחת.שכבת פולימר מתכננת את פני השטח התת-סטרי ומספקת גמישות, בעוד שהשכבה הלא אורגנית חוסמת לחות. חוקרים ב- Fraunhofer FEP פיתחה ערימה היברידית המכילה שלושה אדנים - כל אדי הוא שכבה של 100 מ"מ (R) לאחר 10 ימים) נשאר גבוה יותר מ-V2 (R) לאחר 10 שנים) לאחר מכן נשאר גבוה יותר מ-Vnach) לאחר מכן נשאר גבוה יותר מ-R2 (RV2RV2 של מים סגסוגת בגודל של אטומית) לאחר 10 שנים של אטומית) לאחר 10 שנים של אלומיניום (RVnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnb) לאחר ⁇ ) לאחר 10 שנים) לאחר 10.

חידוש נוסף הוא השימוש בפולימרים עצמיים בשכבה התפוצצה.חומרים אלה מכילים אג"ח קוהנדסי שיכול לפרוץ ולחדש תחת לחץ מכני, למנוע את התפשטות הסדקים. A Polyurethane מבוסס self-healing encapsulant, למד באוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס, שיקום תכונות לאחר שגרד, עם WVTR רק לאחר ריפוי.

עבור תצוגות אולטרה-bendable, החוקרים פנו פולימרים פלואורנטיים כגון Cytop, שיש להם ספיגה מים נמוכה מאוד (פחות מ 0.01%) ושקיפות מעולה. על ידי שילוב Cytop עם ALD-deposited סיליקון nitride, ערימה מחסום עם עובי כולל של רק 1 μm יכול לספק הגנה שווה ערך ליותר מ 10 מיקרומטר של ציפויים קונבנציונליים.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות התקדמות מרשימה, כמה אתגרים נותרו לפני פולימרים גמישים OLEDs יכול להחליף לחלוטין חלופות LCD קשיח OLED. אתגרים אלה לאורך יציבות חומרית, יכולת ייצור ושילוב עם גורמי צורה מתעוררים.

חיים וגמישות

החיים התפעוליים של פולימרים כחולים עדיין קצרים משמעותית מזו של אדום וירוק.ה photons כחול באנרגיה גבוהה להאיץ את ההשפלה פולימר באמצעות חמצון תמונה וניתוק אג"ח מושרה exciton. החוקרים מפתחים פי שלושהט-טרימנטציה upt-trit-plet-plet-plet-plet-trit-plet-plet-trit-plet-upation upconversion פולימרים אשר יכול להמיר אור כחול לפליטת אנרגיה נמוכה יותר, ביעילות להפחית את הפחתת צריכת האנרגיה, ביעילות להפחית את הנטלמנטיקה על שכבתית על ידי החמצן (או-מחדש) אשר הוכח על ידי ⁇ ) כבר 3 מטבולית (מחדש) כבר 3 מטבולית חומרים המכילים חומרים פולימרים כחולהחמצן (מחדשניים) הוכח על ידי ⁇ ) הוכח על ידי ⁇ ) עם ⁇ ) עם ⁇ כחולהת חומרים כימיים (מחדשהמת יתר על ידי ⁇ ) הוכח על ידי ⁇ כחולהחומרים כחולים של חומרים פולימרים כחולים של חומרים פולימרים כחולים יותר ויותר אנרגיה נמוכה יותר ויותר (מחדשניים (מחדשהתיקים) הוכחומטרטרקסטרינרמוסמחדשניים) הוכחומטרטרטרינר

מידות גדולות

ככל שגדלי התצוגה עולים מעבר ל-50 אינץ', שמירה על זוהר אחיד וצבע לאורך כל הפאנל הופך לאתגר רב-משמעי. עיבוד פתרון לעתים קרובות תוצאות בריאציות ליד הקצוות או ב- substrate roll-seams. טכניקות הדפסה דו-ממדיות באמצעות ציפוי די-די בשילוב עם מערכות פלסבו-שליטה של ⁇ ⁇ מפותחות כדי לטפל במודלים אלה. Machine-learning כי לחזות עובי מתהליכים והתאמה בזמן אמתי בזמן יש מופחתת (reative) ל-a-A0.01.

עלויות ועומס

בעוד עיבוד פתרון מפחית את ההוצאות הון בהשוואה ל-Val evaporation, העלות של סינתזה פולימרית גבוהה ופתרון מחזור מחזור נשאר לא טריוויאלי. Flow שיטות כימיה המייצרות פולימרים מרשימים בכור מתמשך ולא אצווה-wise יכול להוריד עלויות על ידי 50% או יותר. חברות כמו נובוונד הוכיחו ייצור מתמשך של חומרים OLED במשקל נמוך במשקל נמוך בקנה מידה דומה, הם גישות לפולימרים.

שילוב עם מכשירים לבישים ומפוצלים

הגבול הבא עבור OLEDs גמיש הוא תצוגות מתוחות עבור אלקטרוניקה לביש. בעוד שריצה עכשיו הוא מלוטש היטב, מתיחה מציגה מצבי כישלונ חדשים כגון דלמנטום של שכבות ואובדן של מגע חשמלי באזורים מתוחים. למתוח פולימרנים כמו פולימרים פולימרים פולימרים פולימרים מתוחים כל כך נמוך עם PDSiloxane (PDMS) משולבים עם רשתות פולימרים מוליכים כי לשמור על מתח תחת חוקרים באוניברסיטת טוקיו מורכבת של קיבולת מוגבלת של .

אחריות וסוף החיים

אתגר מתפתח נוסף הוא הכדאיות של תצוגות גמישות.ערמת הרב-חומר המורכבת - כולל פולימרים מוליכים, שכבות ארכיטיביות, ציפויי מחסום - עושה הפרדה והחלמה קשה.אפשרויות פולימרים רב-חומריות מורכבות, כגון פולי(חומצה פולית) תת-סטריטים וקטוז מבוסס תאים, נחקרים.

Outlook

ההתקדמות בעיבוד פולימרים הפכה תצוגות OLED גמישות מסקרנות מדעית לטכנולוגיה מעשית מסחרית. עיבוד פתרון, ייצור רול-טו-אול-פול, הדפסה דיו-ג'ט תרמו כל אחד להפחתה והיקף, בעוד חידושים חומריים בפולימרים מזהמים, מוליכים אלקטרודות, ו encapsulation לפני כן שיפרו ביצועים ואמינות.

(ב) ◄ .

• (FLT:0)OLED-Info - נתוני שוק OLED גמישים וסקירה טכנולוגית
• חומרים טבע (FLT:0) - יעילות גבוהה של פולימרים פולימרים OLEDsFLT 1
• מרכז ה-Holst (Roll-to-roll) מודפס אלקטרוניקה גמישה FLT:1
• (ב) היום (בלטינית:0) ,Materials Today - פולימרים מוליכים לאלקטרודות גמישות
• (ב) חומרים פונקציונליים מתקדמים (FLT:0) - הפחתה של סרט דק עם פולימרים עצמיים