Den innovativa QD-bläckstråleutskriftstekniken utvecklad av professor Chen Hsueh-Shih, Institutionen för materialvetenskap och teknik, National Tsing Hua University, Taiwan, har rapporterats i internationella tidskrifter. Kredit:NTHU MSE, Taiwan
Det är allmänt känt att nedsänkning av ett skalat äpple i saltvatten förhindrar oxidation och brunfärgning, men visste du att saltvatten också kan skydda ömtåliga quantum dot (QD) material? En forskargrupp ledd av professor Chen Hsueh-Shih vid institutionen för materialvetenskap och teknik vid National Tsing Hua University i Taiwan har nyligen utvecklat världens första bläckstråleteknik för att använda saltvatten för att kapsla in QD-material, som inte bara motstår vatten- och syrekorrosion, men kan också tryckas enhetligt som en flexibel plastfilm på en mikro LED-array för användning i högupplösta böjbara skärmar för mobiltelefoner, glasögon, etc.
För att skapa ultratunna och böjbara skärmar med högre upplösning, högre ljusstyrka, och en längre livslängd för användning i glasögonen som används i förstärkt verklighet (AR) och virtuell verklighet (VR), och för klockor och andra bärbara elektroniska enheter, Äpple, Samsung, och andra stora paneltillverkare har investerat kraftigt i utvecklingen av mikro-LED för att ersätta de OLED-skärmar som för närvarande används.
Att arrangera miljontals mikro-LED-lampor mindre än 100 μm i storlek på ett substrat ger några stora svårigheter. Enligt Chen, många tillverkare använder en stämplingsmetod för att flytta miljontals röda, grön, och blå mikrolysdioder en i taget till substratet, men om bara några marker inte fastnar, skärmen kommer att störas av defekta pixlar.
Ett sätt att lösa detta problem är att använda bläckstråleutskrift för att skriva ut mikropixlar istället för att flytta mikrolysdioder, vilket är mer effektivt och kostnadseffektivt. Dock, när QD-lösningen matas ut från bläckstråleskrivaren, konvektion sker inuti dropparna, skjuta materialet till periferin, lämnar det ojämnt fördelat, med en ljusare färg i mitten och en mörkare färg i periferin, liknar till utseendet det så kallade "kafferingfenomenet" som ses i en droppe kaffe som tappas på en ljus yta.
Tillsätt oorganiskt salt i kvantpunktsbläck (QD), Prof. Hsueh-Shih Chens forskargrupp har gjort ett stort genombrott inom QD bläckstråleutskriftsteknik vid National Tsing Hua University. Kredit:NTHU MSE, Taiwan
Genom att tillsätta saltvatten (en natriumkloridlösning) till QD-lösningen, Chens forskargrupp inkapslade framgångsrikt QDs, som bildades till kristaller, vad Chen beskriver som att "gripa tag i kvantprickarna och kondensera dem till likformigt fördelade prickar." Dessa inkapslade QD:er är också mer stabila och korrosionsbeständiga, som äpplen blötlagda i saltvatten.
Teammedlemmen som kom på idén att blötlägga kvantprickarna i saltvatten var Dr Ho Shih-Jung, också av Institutionen för materialvetenskap och teknik vid National Tsing Hua University. Han observerade från mikrofotografier att QD-material utan tillsatt saltvatten sprids till oregelbundna former när det matas ut från en bläckstråleskrivare, men genom att tillsätta saltvatten, de krymper gradvis och konvergerar till enhetliga och vackra kristaller.
Prof. Chen Hsueh-Shih, Institutionen för materialvetenskap och teknik, National Tsing Hua University, Taiwan, har utvecklat en teknik som använder saltvatten för att kapsla in QDs för bläckstråleutskrift på böjbar plastfilm. Kredit:NTHU MSE, Taiwan
Enligt Ho, att tillsätta saltvatten till QD-lösningen gör det också möjligt att spraya mindre droppar, förklarar att droppstorleken för nuvarande QD-skrivare är cirka 30 μm till 50 μm, men genom att tillsätta saltvatten kan storleken minskas till så liten som 3,7 μm, vilket är ungefär 1/20 av diametern på ett människohår, därav bättre upplösning.
Denna innovativa forskning har publicerats i ett färskt nummer av ACS tillämpade material och gränssnitt , och materialet de har utvecklat patenteras för närvarande i USA och Taiwan.
