新利体育年 08 月 29 日 09:10 来源：中国塑胶 尽管还是一种寡居金字塔尖的研究性技术，但随着一些先驱探索者们的开拓，印刷电子应 用的无限可能性正被一点点发掘，可以说，这尽管还是一种寡居金字塔尖的研究性技术，但随 着一些先驱探索者们的开拓，印刷电子应用的无限可能性正被一点点发掘，可以说，这不仅是 一个充满想象乐趣与新奇体验的王国，更是一个尚待挖掘的大金矿。 印刷电子是继硅基集成电路微电子技术之后电子学领域一个新的发展方向。 采用印刷技术 生产微电子产品，可以像印刷报纸那样大批量制作，柔软的存储元件、各类传感器甚至可以弯 折的电池，都可以印刷出来。它最大的优势就是大面积、柔性化与低成本。 全球印刷电子技术目前尚处于初步发展阶段，欧洲是领头羊，韩国、日本和美国也取得了 较大进步，中国起步较晚。最近 5 年，一些“高大上”的研究成果的面市使该行业备受瞩目， 典型的如 2013 年出现的可弯曲手机、大尺寸弧形屏电视、透明手机与电视、透明薄膜太阳能 电池、柔软如纸的电子“纸”显示屏、全印刷的电子标签、谷歌眼镜与智能手表等。 塑料与印刷电子 印刷电子的发展基于溶液化有机与无机半导体材料的开发， 这种材料的最大特点是不依赖 于基底材料的导体或半导体性质，可以以薄膜形态沉积（蒸发、旋涂或印刷）到任何材料上， 从而实现电子印刷。其中，有机半导体材料是最早开发出来的溶液化半导体材料，聚合物是其 中一种，如 PEDOT/PSS 聚合物（导电率很高）可用作电导体和半导体，用于制造新型微电子产 品。 不过， 有机印刷电子仍是一个研究型行业，这种基于塑料的微电子产品被认为是未来工业 的发展平台，目前还未完全进入所有大众应用，但首批产品已投放市场，其广泛应用离不开先 进塑料技术的开发。 首个大众市场：OLED 据 2013 发布的专家报告介绍，手机和智能手机小型 OLED（有机发光二极管）显示屏已发 展成为有机印刷电子的第一个成功的大众市场。OLED 的发射层和导电层都采用有机分子或聚 合物。
德国公司 PolyIC 在该领域处于领先地位，开发了 RFID 标签及其印刷天线，并采用了导电透明 有机薄膜。 OE-A 路线图还提到另一个当前发展情况。一些高级轿车已装配了印刷天线及座席占用印 刷传感器，集成在椅套中，用于必要时触发安全气囊。传感器还探测重量，以此区分儿童与成 人。轿车还配备有倒车摄相头 OLED 显示器，而不是传统的后视镜，以及仪表盘上仪表组的照 明和几乎看不到的印刷窗除冰器。 轿车发展的下一步是采用有机显示器和触摸传感器来替代传 统的机械显示器和开关。奥迪公司已在研发 OLED 倒车灯，从而可替代当前的 LED 灯来实现节 能、省钱。大面积的 OLED 应用也在讨论之中，作为调光、变色头衬或用于突出门槛新利体育。 印刷电子 VS 印刷电路 在“印刷电路”中， “印制”的主要工序是光刻和腐蚀，而印刷电子则是直接将电气器件 制作到基材上。 印刷电子技术以新型油墨替代传统印刷油墨， 采用类似于传统喷墨印刷技术制备电子电路 和元器件。这里，具有关键性意义的新型“油墨”是具有导电、介电或半导体等性质的“电子 油墨” 。
与去年相比， 移动 OLED 显示屏的尺寸已变大， 以满足平板电脑和 “phablets” （手机平板） 的需求。 OLED 屏的发展也许不会有电视和照明面板那么大， 但就 OLED 材料行业的市场增长而 言其意义重大。中国 OLED 材料供应商的数量也在增加。虽然已有公司宣布推出了 55〞电视机 色彩鲜艳的高对比度大型 OLED 显示屏，或者已经上市（如三星和 LG 公司的产品） 。但是一万 美元的售价新利体育，恐怕只有技术发烧友对此感兴趣。 市场对有机印刷电子的前景充满信心。英国市场研究机构 SmithersPira 说，2012 年有机电 子产品的销售额达到了 90 亿美元，预计到 2025 年，全球年市场规模将达到 2000 亿美元，已 达到传统硅芯片现今订单水平。 塑料基柔性显示屏 在柔性基底材料上印刷电子形成的柔性显示屏， 如 OLED 显示屏将玻璃基板换成塑料基板， 就成为柔性显示屏，可以弯曲。将促进柔性显示屏大步向前发展的下一步是开发重量更轻、更 柔软，甚至可以卷取的电子书和平板电脑—不使用较重、易碎的玻璃罩。塑料就是最重要的柔 性基底材料之一。 印刷电子领域的先驱公司英国 PlasticLogic 在这方面取得的进步最大。他们已经掌握了加 载有机薄膜晶体管（OTFT）底板的技术，发展途中具有里程碑意义的去年美国消费电子展上展 出的极薄、易弯曲 10.7〞电子纸显示屏，分辨率达 150dpi、120 万像素。 PlasticLogic 公司最近又有了新的突破。6 月 4 日，该公司展示了其全塑料柔性 AMOLED （OLED 的一种） 显示模型系列的第二个产品。 这是全球首个已证明可工业化的全有机 AMOLED 显示屏， 采用 PlasticLogic 柔性 OTFT 背板技术新利体育。 这个产品的一个重要应用就是可穿戴电子产品， 如智能腕带。 据 IHS2014 报告称， 柔性 AMOLED 显示屏的市场到 2023 年将增加到 230 亿美元， 主要动力来自可穿戴柔性显示屏及物联网。 PlasticLogic 还与索尔维（Solvay）公司合作开发低功率柔性电子。索尔维电活性聚合物将 结合 PlasticLogic 公司的晶体管技术，为传感器、可穿戴和移动显示屏开发新系统。 将传感器印刷到薄膜上 PlasticLogic 和法国 ISORG 两家公司去年合作开发了全球首个塑料图像传感器， 该传感器在 今年欧洲印刷电子展上进行了展示，并获得了 IDTechEx“产品开发奖” 。该产品还赢得了二月 份在美国凤凰城举行的 FlexTech 大会的 Flexi 大奖。ISORG 公司是有机光电探测器和大面积图
OLED 光源 VDMA 旗下 OE-A （有机印刷电子协会） 发布的有机印刷电子发展路线图指出的四大应用领 域（电子纸和 OLED 显示屏、OLED 光源、有机光伏产品，以及补充传统硅类微电子产品的电子 元件）中，OLED 光源可能是讨论最激烈、最具挑战性的领域，因为它们要与成熟的 LED 和卤 灯激烈竞争，来推动节能。 与 LED 和卤聚光灯不同，OLED 可以实现大面积动态颜色可控发光。OLED 能够采用使建筑 美观的方式固定在表面上，甚至是家中熟悉的物体上，从而将它们转化为主动光源。OLED 灯 已用于设计研究高级产品，如 Osram 和 Philips 公司的产品。 有机光伏产品和电池 有机光伏产品（OPV）正在与由氧化钛与染料敏化混合太阳能电池，以及纯有机即聚合物 基电池组成的复合替代品同步发展。它们均已投放市场。但是，由于它们的效率相对较低，所 以并不打算为公共电网供电，而是作为当地的电源（能量收集） ，为移动数据和消费电子装置 及测量站电池充电。 在 OE-A 路线图的长期展望中， 也设想了 2021 年前在车辆和建筑领域的应 用（建筑集成光伏产品） 。 发展阻力与动力 不过， 柔性有机电子以及柔性有机光伏产品发展仍面临一些技术障碍，如需要气密封装来 阻止大气中的水蒸气进入，因为水蒸气会腐蚀电极薄膜，缩短有效使用寿命。到目前为止，只 有采用硬质玻璃罩才能达到这种封装要求。 形状可自由改变的太阳能电池和柔性显示屏的适用解决方案是采用层合薄膜作为阻隔层， 其中非晶二氧化硅透明层似乎非常适合。在许多地方正在联合研发，如在 FraunhoferPolymerSurfaceAlliance（Polo）和日本国家先进科学研究所（AIST） 。 OE-A 路线图中指出，应用开发的推动力来自 4 个主要工业领域：汽车、制药、消费电子 产品，以及食品、医药和其他消费品的智能包装。 采用印刷射频激活识别（RFID）标签，智能包装就可以实现商品管理，使大规模后勤工作 更加高效。此外，采用印刷、动态及时显示，就能实现有史以来最佳的与消费者的交流，吸引 对敏感商品冷却链间隙的注意力， 或将高级制品的数据链接到可追溯供应链中来保证其线 月
像传感器（印刷电子）领域的先锋企业。 据报道，展会上，一幅小型蒙娜丽莎图像被直接放在传感器上。这款大面积传感器能够直 接读取和传输图像，但其厚度和重量却相当轻薄，厚度不到一毫米（约 150 微米） ，重量只有 2.7 克， 该产品在大面积传感器技术领域里具有广泛的应用空间。 传统有最小焦距限制的 CMOS 图像传感器是无法做到这一点的。 此次合作是基于 ISORG 首创的有机印刷光电探测器（OPD）沉积技术，即将有机印刷光电 探测器沉积到塑料有机薄膜晶体管（OTFT）背板上（由 PlasticLogic 开发） 。二者的结合创建了 一个柔性的传感器系列，即一个柔性的传输背板新利体育。 据致力于印刷电子研究、咨询与展览的英国 IDTechEx 预计，到 2020 年，柔性印刷传感器 的整体市场价值将超过 70 亿美元新利体育。该技术的潜在应用非常广泛，或许今后，我们的屏幕也能 够直接当做扫描仪和指纹识别装置来使用了。 ISORG 联合创始人 LaurentJamet 表示： “几年前，我们还很难想象把一个塑料片变成摄像 头，但现在，这个想法已经成真了。 ” 事实上，印刷传感装置并不是一个新东西。例如，在全球运送的许多疫苗现在都有一个印 刷的温度标签，如果在运输和贮存过程中冷却链出问题会警示医疗人员。但是，这些标签不是 电子装置：如果温度太高，印墨发生化学反应，使颜色产生变化。 电子感测器通常较为复杂，所以制造过程更具挑战性。有多层材料，而且装置需要金属互 联件。要根据材料性能、成本和解析度选取制造工艺。多年来，印刷（尤其是丝网印刷）技术 一直用于制造高级陶瓷材料感测器。存在的问题是，这些感测器需要一个烧结过程，所以与塑 料元件不相容，塑料存在熔化和变形问题。 相比之下，新传感器采用印墨，可以直接印刷在塑料基材上。它们具有柔软、细小、轻量 的优点，而且在有些情况下可以采用卷到卷设备制造。这意味着，这些传感器可以安装到以前 无法安装传感器的地方。例如，安装到曲面、超薄装置或抗振装置上。 尽管仍有许多柔性传感器处于研发阶段， IDTechEx 指出了正在兴起的并已接近工业化水平 的几种技术。它们是：塑料上的印刷气体传感器、印刷温度传感器、柔性光探测器、柔性压电 传感器、柔性数字 X 射线 年将是一些此类传感器交付给最终用户的一年。