[01360086]可印刷高介电常数绝缘显示材料关键技术研究

课题来源于广东省科技计划项目,所属专项为新型印刷显示技术与材料,所属专题为TFT阵列技术与驱动集成,项目名称为“可印刷高介电常数绝缘显示材料关键技术研究 ”。课题申报单位华南理工大学依托发光材料与器件国家重点实验室,面积超过2万平米,拥有仪器资产总值超过1.5亿元;在发光材料、器件和显示等方面取得了具有国际领先水平的研究成果,是我国印刷显示材料与工艺最核心的研究单位之一。参与单位创维设有国家级企业技术中心和国家级工业设计中心,累计申请专利5700多项,现有员工四万余名,品牌价值达997.66亿元。参与单位华南师范大学具有光电子材料与器件的完整研发平台,设备总资产达6000多万元。参与单位广州新视界光电科技有限公司是从事显示器件开发的高新技术企业。真空电子器件边际效益逐年递减,主要工业国家开始新型显示产业布局,促进了低成本印刷显示的发展。可印刷高介电材料技术是实现高分辨、低功耗印刷显示系统的关键环节之一,但目前市面上缺乏成熟的高介电印刷墨水材料;此外,高性能、高可靠的介电层印刷图形化面临挑战。项目从高介电墨水材料、薄膜及器件制备技术等角度出发开展研究,设计并制备出稳定可靠的氧化物墨水材料体系,通过对印刷工艺参数的系统优化,成功印刷制备了高性能的高介电氧化物薄膜,其烧结温度≤350℃,相对介电常数≥25,禁带宽度≥5.8eV,光学透过率≥90%,结合强度≥5B;基于高介电氧化物介电层的薄膜晶体管器件迁移率达到12cm2/Vs,开关比10E6。研究的创造性和先进性主要体现在以下几方面：（1）设计了一种基于sol-gel材料体系与水溶性聚合物的墨水体系,其具备热致凝胶特性,经印刷涂布的图形在打印机基板的热输入下发生凝胶化反应,固定了打印形貌,从而很好的克服了由毛细流动引起的沉积不均匀问题,使印刷制备高性能薄膜器件成为可能;（2）提出了基于热增益聚合物网络的低温烧结新思路,利用聚合物凝胶网络形成过程中的局部放热效应降低了所需要的烧结温度,有效减少了能量消耗;（3）设计了基于高介电氧化物的叠层堆栈型结构以实现界面缺陷阻断,很好地解决了高介电与高禁带宽度难以兼顾的器件集成难题,从而实现了高性能薄膜晶体管器件制备。 目前,氧化物墨水材料体系的成分已基本确定,技术成熟度为TRL8,所有原材料均无毒无害,成本较低,生产工序简单,可用于大规模印刷制备显示器件,有效缓解了市面上相关印刷浆料短缺的问题;印刷氧化物薄膜的工艺已经成熟,技术成熟度为TRL8,工艺流程的安全隐患小,已在创维公司的高分辨率、高刷新率显示屏中得到了初步应用,不足之处在于生产设备的自动化程度以及生产工艺的整合有待进一步提高;基于印刷介电层的薄膜晶体管的技术成熟度为TRL7,当前显示器件中印刷介电层研究刚刚起步,一般用于低端应用,在高端电子器件应用方面存在进一步研究的空间。综上,项目发展了可印刷高介电关键材料设计新思路,通过创新的工艺设计,提高了印刷介电层的性能,并实现了高性能薄膜晶体管的制备,建立了其材料设计相关基础,部分技术已实现产业化。