材料沉积喷墨打印及
涂层系统解决方案

我们的应用

基于Inkjet、EHD、Ultra-sonic等技术积累,搭建材料喷墨打印与涂层研究与 应用平台,从科研到产业为您提供解决方案。

<p>柔性显示屏、荧光防标签等应用。</p>

柔性显示器件

柔性显示屏、荧光防标签等应用。

典型案例

  • ▲ 聚合物发光显示器(PLED)

    聚合物发光显示器(Polymer Light-emitting Diode Display, PLED Display)因其材料发光颜色在全可见光区内可调、可溶液简单加工及适用于柔性大面积器件的生产而吸引了更多的目光。高质量聚合物薄膜的制备是PLED器件制作的关键,喷墨打印因为具有加工过程简单高效、材料利用率高、适用于溶液加工、适用于柔性衬底、易于卷对卷工艺的整合和自动化等优点,被认为是最具有应用潜力的技术。 MicroFab公司的Jetlab®Ⅱ喷墨打印技术,其可打印溶液的粘度范围在1~30cps,表面张力范围在28~65mN/m。在喷墨打印制备PLED显示屏的过程中,液滴定位小的偏差就会引起液滴错位,造成像素短路以及显示颜色混乱等问题。因此,打印过程中,喷射出的液滴飞行后如何精确的落入对应的RGB子像素中对于制备高性能PLED器件十分关键。决定液滴定位偏差的因素主要有打印平台移动误差引起的着陆位置偏差。随着技术的发展,现在的打印机精度也越来越高了,MicroFab研制的 Jetlab®xl-300的打印精度控制在±3μm,Jetlab®Ⅱ的打印精度控制在±1μm。

  • ▲ 高分子发光二极管(PLED)

    许多正在开发显示器制造方法的组织正在使用喷墨技术沉积发光聚合物。要使用这些材料构建有源元件,必须在结构中创建大约100纳米的均匀层,并且该结构必须在聚合物层上产生电场。无论是通过旋涂工艺还是喷墨沉积,聚合物通常以低浓度(0.5-2%体积)悬浮在挥发性有机溶剂(如二甲苯)中。沉积后,除去溶剂,聚合物膜留在基材上。MicroFab已经证明,当将发光聚合物溶液打印到涂有空穴注入层材料的表面上时,可以实现小至30μm的特征尺寸。上图是使用喷墨沉积来制造使用发光聚合物的像素化显示器。发光聚合物打印在彩色显示器中的80×100μm孔中。图片由杜邦显示器提供。

  • ▲ 有机发光二极管(OLED)

    近年来OLED因其广视角、节能、髙对比度等多种优点,为曲面超薄显示带来了新希望,可广泛应用于运动手环、智能手机的开发使用,达到随意折叠、便携使用。喷墨打印技术进行OLED器件的制备时,可获得厚度均匀的薄膜,器件的整个发光情况一致;工艺流程简单有效、可实现大面积印刷;定位精准、材料成本低;多喷嘴同时工作,避免多层溶液侵蚀。 MicroFab使用喷墨打印技术生产OLED显示器的研究已超过10年。MicroFab公司的Jetlab®Ⅱ打印技术,在进行OLED器件制备中,定位精准较高,最小定位误差可达到2μm。如图所示,使用Jetlab®Ⅱ打印出的PEDOT墨水液滴在无结构基板上成凸起形貌,点直径约为20μm。

  • ▲ 薄膜晶体管(TFT)

    有机薄膜晶体管(Organic Thin Film Transistors,简称TFT),不仅具备优异的柔性,同时还有诸多优势:例如单位密度小,加工工艺简单且具有较强的兼容性,可以实现高效的大面积制造,因此可广泛应用于柔性显示、柔性触摸屏、可植入医疗器械、软体机器人等方面。薄膜晶体管中,所有电极以及绝缘体和半导体材料部是聚合物溶液,其中,由于电极的体积非常小(单颗液滴的体积只有30 pL,直径约为38μm).可用喷印法进行制作。上图显示的是喷墨打印的有源矩阵显示电子设备,4800像素,工作频率为80Hz。由Plastic Logic提供。

  • ▲ 柔性有源矩阵有机发光二极体(AMOLED)

    由喷墨印刷的高迁移率有机薄膜晶体管驱动的柔性有机发光二极管显示器,像素密度为50 ppi,提取发射光的孔径比为39%。

  • ▲ 量子点致发光二极管(QLED)

    量子点电致发光二极管(Quantum dot light-emitting diode,简称QLED),是在电流激发下使量子点发光的器件。相对于传统LCD与OLED显示,量子点显示具有明显的优势:超NTSC的宽色域,显色能力更强;色纯度高,颜色还原能力强;发光波长可调,易合成与加工。而且其发光效率高,光、热及化学稳定性好。 喷墨打印技术是一种非接触、节约材料和可重复加工的滴涂溶液技术。它的优势在于可精确定位微米液滴、材料选择广泛、有效节省材料以及大面积生产化降低成本,而且不需要昂贵的掩膜板,非接触式加工不会对基板产生污染。此外,喷墨打印技术可以自动化地进行图案化加工。基于以上优势,目前喷墨打印技术已经在显示行业中得到了开发和应用。目前,喷墨打印技术是制作QLED平板显示屏的重要技术。 MicroFab公司的Jetlab®Ⅱ喷墨打印机,主要是由可精确移动的平台(x-y 轴精度为3μm)、喷头、储液系统(包括墨盒和连接喷嘴的连接器),气压控制系统,视觉观测模块系统、各种部件之间的连接器、计算机主机及软件等几部分组成。此外,该喷墨打印机还有加入了精确的温控系统,可以用准确地控制基板和喷嘴的温度。Jetlab®Ⅱ采用的是压电陶瓷喷嘴喷墨原理,其核心部件即MicroFab喷头(Nozzle)是由一个被压电驱动器包围的毛细玻璃管组成。毛细玻璃管露出外面的一端形成喷嘴(内径10-100μm),当给定一个电压脉冲时,压电驱动器通过逆压电效应产生一个声学压力波并穿过玻璃喷嘴进入液体中传播。而在喷嘴尖端,在压力波的作用下,液体加速并形成小液柱离开喷嘴,然后在惯性力的作用下液滴与小液柱断开,最后形成一个单独的下落液滴。喷墨打印液滴形成的过程由可视化频闪摄像机系统观测。水平的CCD照相机、喷墨打印喷嘴、闪频激光瞄准器被固定在同一光轴和同一平台上。捕捉图像的激光频闪器需要与CCD照相机同步耦合,其中延迟拍摄微米级液滴的能力是观测到液滴下落过程的关键技术。通过这一观测装置,可以获得液滴形成整个过程的照片。 研究发现,选取苯基环己烷(CHB)作为溶剂,得到可以稳定喷墨的红光量子点墨水。量子点在PVK表面可以形成咖啡环较小的薄膜,在PVK基板上喷墨打印点的直径为200μm,打印线宽为220μm,可成功制备量子点发光(QD-LED)器件。

  • ▲ 荧光量子点防伪标签

    随着科学技术的发展,对于防伪技术的要求也越来越高。一种理想的防伪技术应该是廉价的、无损的、不可复制的,以及便于鉴定和大批量生产的。虽然产业界已经开发了多种防伪技术,但能满足上述要求的技术却很少。福州大学研究团队采用MicroFab公司研发的Jetlab®Ⅱ高精度喷墨打印设备,并配合采用直径30μm的打印喷头制作出微米级量子点发光图案,创新性地在基板表面构建有随机分布的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微纳米颗粒,作为喷墨打印输运过程中的聚集钉扎点,强化微米级墨滴蒸发流动以及量子点组装过程中的差异性,形成不可复制的“花状”发光图案;成功应用于低成本、可柔性化、自然条件下隐蔽、具有多重防伪和商业化价值的不可复制的全彩荧光防伪标签。该团队还提出了一种方便可靠的基于人工智能的验证方法,能够快速辨别出具有不同清晰度、亮度、旋转、放大等不同参数的,且具隐蔽性的、不可复制的花状发光图案。

  • ▲ 钙钛矿荧光微阵列

    近年来,钙钛矿材料在背光、色彩转换和使用溶液工艺制造的防伪标签等应用中展现出了广阔的前景。上图为借助MicroFab Jetlab®Ⅱ高精度喷墨打印机可原位制备具的有理想形态的结晶钙钛矿-PVP纳米复合材料微阵列,一种在周围环境中隐形,与柔性基板兼容,且生产成本低廉的图案化荧光防伪应用。

  • ▲ 彩色转换膜

    目前量子点油墨主要使用昂贵的、有毒的、易燃的有机物质作为溶剂,针对此背景,厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室的解荣军教授课题组提出了以水作为溶剂,通过MicroFab Jetlab®4-xl喷墨打印设备利用卤化物和聚乙烯醇基水性油墨原位制备了绿色转换膜,该转换膜显示出90μm的高分辨率点阵,85%的高光致发光量子产额,并且在环境中具有空气和光稳定性,蓝色和红色转换膜也可以使用水性油墨进行喷墨打印制备,新型水性量子点油墨具有的高分辨率及高可靠性在mini/micro LED领域有很大前景。