清華大學材料系研究團隊用鹽水為量子點材料「包膜」,不僅能抵抗水、氧侵蝕,還能均勻地用噴墨列印出比砂粒還小的微米級LED(Micro LED),印在塑膠膜上,就可造出各式可彎折的高解析手機、眼鏡等螢幕。這項創新的研發成果,最近登上《美國化學學會應用材料與界面》期刊封面,並且已申請美國及台灣專利。

清華大學材料系教授陳學仕表示,為造出更高解析、高亮度、超輕薄、可彎曲、壽命長的顯示器,以應用在擴增實境(AR)、虛擬實境(VR)眼鏡、手錶等穿戴式電子設備螢幕,面板大廠無不投入巨資全力研發微米級LED,來取代目前的OLED。但要把上百萬顆尺寸在100微米以下的微型LED排列在基板上,就牽涉到最困難的「巨量轉移」技術。

陳學仕提到,不少廠商採用「蓋印章」的方法,把數百萬紅、綠、藍3色的微型LED逐一搬移黏貼到基板上,但只要有幾個小點沒有黏到,螢幕就會出現壞點。於是有業者想到用噴墨列印的方式來排列微米級LED,以提高良率、節省成本。

陳學仕指出,量子點溶液經噴墨印表機噴出後,液滴內部會產生對流,把材料推到外圍,無法均勻分佈,「就像不小心滴落的咖啡滴,中心顏色比較淡,外圈顏色則比較深,這就是所謂的咖啡環現象。」研究團隊決定在量子點溶液中加入鹽水,也就是氯化鈉溶液,成功將量子點包覆住,形成結晶。經過「包膜」的量子點更穩定,「就像泡了鹽水的蘋果,不易受到水、氧的侵蝕。」

清華大學材料所博士何士融表示,他從顯微攝影中觀察到,沒加鹽水的量子點材料經噴墨印表機噴出後,四散為不規則形狀;加了鹽水後,量子點則會逐漸收縮聚合為一個均勻漂亮的晶體。

何士融說,加了鹽水的量子點還可以噴出更小的液滴。他表示,目前量子點噴墨印表機的液滴尺寸大約是30到50微米,但加了鹽水就可以噴出小至3.7微米的液滴,大約只有人類頭髮直徑的1/20,解析度更升級。

清大表示,這項創新的研發成果,最近登上《美國化學學會應用材料與界面》(ACS Applied Materials&Interfaces)期刊封面,並且已申請美國及台灣專利。#

清華大學材料系教授陳學仕研發量子點噴墨列印技術取得突破,登上國際期刊。(清華大學提供)
清華大學材料系教授陳學仕研發量子點噴墨列印技術取得突破,登上國際期刊。(清華大學提供)