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卷对卷(R2R)串行热转印显示屏(STPD)技术简解

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-05-29  浏览次数:176
核心提示:摘要:卷对卷(Roll to Roll/ R2R)串行热转印显示屏(Serial thermal printing light emitting display /STPD)是显示屏激光、烫

摘要:

卷对卷(Roll to Roll/ R2R)串行热转印显示屏(Serial thermal printing light emitting display /STPD)是显示屏激光、烫印、喷墨印刷后的又一创新技术。微间距技术(Micro-Led/µTP)仅是一硅酮模烫印方式。串行数码热转印是行业“古老”的产业技术。但STPD技术使其打印成像功能变异升华,实现打印机非原有RGB & YMCK模式、任意颜色材料可以数码热转打印成像,并兼具叠加、偏置、复合等变异打印功能;STPD可使多组合电极矩阵打印化、水氧阻隔层的无机化、交链体型化,能舍弃蒸镀光刻等重中之重传统工序;克服薄型化基膜的张力延伸和热延伸对像素点阵精度的影响、并降低其耐高温要求。因此STPD生产更易于R2R,更易于柔性化。STPD产业化工艺成熟、简单、可靠,设备投资、材料节省最大化。①

Summary : Roll to Roll(R2R)and Serial thermal printing light emitting display(STPD)is an another innovative technology for screen Printing after another hot stamping, laser, ink-jet. Micro-Led(µTP)is a non - digital - only hot stamping with Silicone mold. Serial thermal printing is the industry's traditional technology. But STPD sublimation print imaging technology has made it functional variation,to realize the new printing mode of non - original RGB & YMCK and any color material,both overlay offset printing, composite variation;STPD can make multi-group of electrode matrix print, water Oxygen barrier layer of Inorganic Chemical, the cross-linking of the body. Discard the most important traditional processes such as evaporation lithography. It overcomes the influence accuracy of pixel matrix from tension extends and the heat extended of the thinner base film and reduce the high temperature requirements. STPD therefore easier is to be R2R and easy more flexibility. STPD industrial production processes mature, simple and reliable, and maximize the investment in equipment and material saving.①

一、显示屏数码印刷技术现状:

采用印刷工艺开发全彩色显示屏是一个崭新的技术领域,更是一个世界级的技术难题,目前全世界没有一家单位能够实现。印刷的方式来制备显示屏工艺简单,设备投资额节省60%以上,材料节省90%以上。因此,如果该技术能够成为现实,对整个有机发光领域的发展将起到极大的推动作用,更是平板显示技术上的一次革命②。(参考引用2,下同)我国在“十三五”国家重点研发计划中已经把发展印刷OLED技术作为重点支持项目之一,草拟中的国家新材料重大工程中也已将印刷OLED技术列入。③

实践证明:以柯达、三星为代表的激光热转印专利技术④已成为过去式。以X-Celeprint为代表的微间距专利技术⑤正被谣言与谎言所造势⑥。喷墨印刷技术是已被列为发改委、工信部联合印发的《2014-2016年新型显示产业创新发展行动计划》,是当前国际国内最热门的烧钱折腾大戏。请听一个来自一线“疯子”工程师的吐血自白⑦,道出该技术真实的实施现状及产业化可行性:

1,喷墨印刷技术去除墨水气泡暂时还没有良好的解决方法。气泡的存在不仅仅会存在气栓现象,影响墨水的流动;同时因为头内游动,造成单喷头或多喷头的出墨不稳或无法出墨现象。

2,喷墨印刷技术喷头的稳定性。一旦喷印中1 个喷头出现故障不仅仅影响1个像素,而是会影响1列、甚至多列像素。

3,喷墨印刷技术墨水边缘挥发快,印刷物成膜出现咖啡环现象。

4,喷墨印刷技术工艺耗时较长,为了避免溶液在低温挥发损坏喷头,一般印刷用墨水沸点在150℃-250℃以上,造成该溶液挥发难,则在现阶段依然需要真空设备。

5,喷墨印刷技术设备需求复杂:须制作Bank(PDL)(槽穴)结构限定溶液流动;印刷为叠层结构时,须将前一涂层真空交联固化、以避免后涂层墨中的溶剂影响。

对采用喷墨印刷技术,行业中另有许多专家的真知灼见,专利、项目、文献天量,恕不一一。但不是“因为在喷墨印刷工艺成熟之后,量子点材料的印刷可以借此实现,只需将OLED墨水换成QLED(量子点材料)的墨水。”类。量子点墨水干固后其形状大小、晶态会变化吗?这直接影响到发什么颜色光,喷墨及喷嘴能否国产另说。“雾状物散射”“无机物同步裹带”“环保难题”也是“喷墨”技术的死穴。

惊闻,BOE(京东方)直接采用喷墨打印工艺研制出5英寸主动式电致量子点发光显示产品⑧。谨向所有为显示屏印刷技术作出努力的同行表示敬意!

 

当前显示屏数码印刷技术原理比较(数据出自本文著录参考)

二、卷对卷(R2R)串行热转印显示屏(STPD)技术简解:

1、打印原理简解

 

a. 行式打印原理:最常见的如同超市条码打印机,热敏头宽度即打印宽度;条码串(打印长度即纸带任意长度)即行打串。图中采用TTR色带的数码热转印。STPD技术是把显示屏发光材料、电极材料、传输材料、绝缘材料等制成油墨、由这种色带串式R2R打印显示屏。这种油墨可以包容无机物、不溶性有机物。

b.串式打印原理:把b中的s1、s2……看做a中的行打串,并列无间的行打串由热敏头来回移动串行打印(简称串打)。多行成串、多串成面。因此串打的面积理论上可以是“无限”的。

“热敏头来回移动串行式打印”是否如同有人对某显示屏印刷方式的描述“鸭子划水”(不留痕迹)? 但串打在显示屏印刷中会留下识别痕迹!

c.显示屏串式R2R打印机(R3R-STP)示意图①: 一种串式热转印打印机,是卷对卷、平台式、“龙门架”移动式热敏头(TPH)串式热转印打印机。打印机采由步进电机执行位置传感器读数定位法定位,控制一组或多组“龙门架”、一组或多组热敏头及其自动定位打印系统,满足承印物对多种类不同印刷物质的数码印刷、一次或多次完成打印。打印机含对承印物热延伸和张力延伸几何尺寸变化的自动强制纠差系统,实现承印物分段递进、平台多重打印、像素并置或叠加,卷对卷(R2R)数码印刷。打印面积机理上可以是“无限”的,最高打印清晰度最高2400DPI、软硬件合成控制像素定位打印精度±1μm。目标市场是显示器屏发光主辅材料的卷对卷(R2R)的数码印刷或其它大面积精细数码转印。

2、STPD技术应用

a. STP色带及STP-R2R打印机都是“搬运工”: STP色带是发光材料、传输材料、绝缘材料、电极材料、水氧阻隔材料等显示屏印刷物油墨的载体膜、数码热转移膜。结构如同条码炭带(TTR),生产工艺和设备也类同。但STP色带油墨层可以包含这些高熔点材料的晶态或非晶态、可溶或不可熔的有机或无机物、有机化的无机物、蒸镀的金属非金属;油墨层是上述材料的单层或多层R2R涂层结构;油墨层有合适的热灵敏度、可转移性、可交链性。油墨是STPD的核心技术,STP色带是串式热转印R2R打印机的绝配耗材。它们都是“搬运工”,实现点对点的精准、快速、干式、数码搬运,绝不含糊。即使色带打印过程中耗尽或断裂,也会自动无缝继续,较微间距技术“搬运工”似省心些。您一定见过出租车、火车站的出票,STPD技术就那么简单可靠!

串行数码热转印是行业“古老”的产业技术,但STPD技术使其打印成像功能变异升华,实现显示屏打印机非原有RGB & YMCK模式、任意颜色材料的数码热转打印成像,并兼具叠加、偏置、复合等变异打印功能。转印点阵的生成无须“掩模板”“槽穴”。大尺寸显示器制造不再受制于蒸发皿(VTE)、反应腔(OVPD)尺寸。

b.发光像素点阵的“负版”[Reverse Plate]转印层是最佳绝缘填补层,是单组或多组电极矩阵打印的必要先驱。发光像素点阵黑白稿合成图像的“负版”,兼有对叠层或非叠层结构“填平补缺”(严丝密缝)、电绝缘、隔绝水氧腐蚀作用。串行热转印热头的压力很大,每次热转印都能将本次及前面层的(点对点)“抹平”。 “负版”油墨是含高有机化无机物、含硅氟的寡聚物[Oligomer] 、低聚倍半硅氧烷[POSS] 寡聚物和它们的活性配合物。交链固化后想不电绝缘、隔绝水氧都难。更重要的在于:石墨烯粉体、银纳米线电极材料是无机的,由此内容物生产的串行热转印色带转印、是显示屏单组或多组电极矩阵(如每一色发光点阵有一组独立的被动矩阵电极)的最佳数字化印刷方式,而“负版”转印的绝缘填补、水氧阻隔物是其必要先驱。“负版”绝缘填补层有助数字化印刷的多组矩阵电极降低线密度、叠层折返、编线引头。

c.多组打印电极矩阵使发光像素点阵的扫描寻址、驱动、图像处理发生革命性的变化。其重大意义不但能舍弃蒸镀光刻等重中之重传统工序,也使显示屏制作中的耐高温薄膜(PI等)等等失去岗位; OLED行业所用各类膜的厚度远≥18μm;烫印行业所用膜的厚度=12μm;炭带(也误作“碳带”)行业所用膜的厚度=4.6μm;STP所用膜的厚度=2.5-2.8μm。柔性印刷显示屏生产得向行业外借鉴补充多少基础基本技能(薄膜厚度越小、展平越难)才能开展R2R研发?STPD技术能使柔性显示屏、而不是挠性显示屏粉墨登场!

三、结论

STPD生产更易于R2R,更易于柔性化。STPD产业化工艺成熟、简单、可靠,设备投资、材料节省最大化。在其他先进显示屏印刷技术遇及瓶径时,值得认真关注。

著录参考:

参考引用1: CN201410427428.4【串式热转印电致发光显示器】公开号CN105655369 (A);

CN201710206416.2【一种串式热转印打印机】

参考引用2:【印刷型OLED显示屏技术进展】 2012-10-29 16:01:04来源:电子工程专辑

参考引用3:【从喷墨印刷设备与工作原理说起】 2017-05-02 印刷OLED研发 Lee OLEDindustry

参考引用4: US20070077349【Patterning OLED device electrodes and optical material(Kodak)】; US20050051277【Laser transfer of organic material from a donor to form a layer in an OLED device(Kodak)】;

US20050048295【Donor film for flat panel display and method of fabricating OLED using the same(Samsung SDI)】。

参考引用5: US 201710092863 A1【OLEDS FOR MICRO TRANSFER PRINTING(X-Celeprint Limited, Cork)】

参考引用6:【传三星拟买Micro LED台厂镎创】2017-05-02 显示世界;

【苹果的台湾神秘兵团,独家曝光直击桃园龙潭研发基地】2017-05-04 财讯双周刊CINNO;

【真是误会大了!让小C君来告诉你苹果与MicroLED的真相现状】2017-04-30 张嘉弘CINNO;

【三星收购錼创谣言背后:谁来主导MicroLED的格局?】2017-05-03 OLEDindustry;

参考引用7:【一个“疯子”工程师的自白:干印刷OLED显示会经历这些痛】2017-05-15 OLEDindustry;

参考引用8:【量子点自发光显示国内实现零突破!京东方用喷墨打印工艺制备出5\x26quot;AMQLED】 CINNO 2017-03-20

参考引用9:【Micro-Transfer-Printing (μTP):Technology Overview】IEEE CPMT Orange County Chapter Meeting Irvine, CA Feb. 11, 2014

 

 
 
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