美科学家用“喷墨印刷”方式打造柔性 LED

目前一些手机业者成功制造折叠智慧手机，但有没有想过，若是未来手机屏幕可以卷放到钱包里，甚至当成手表？美国华盛顿大学圣路易斯分校（Washington University in St. Louis）的 McKelvey 工程学院正在进行实验，已开发出新材料，兼具 LED、OLED 两种技术优点，且有新制造方式，即透过喷墨打印机。

研究团队指出，使用有机小分子或高分子材料制成的 OLED，既便宜又灵活，能拉伸或弯曲，但性能相对较低，寿命也短；至于无机化合物 LED（Inorganic LEDs），像是 MicroLED，虽然拥有高性能及高亮度，但也非常昂贵，且不灵活。

为此，McKelvey 工程学院的研究团队，打算透过一种新材料，也就是名为有机金属卤化物钙钛矿（Organometal halide perovskite）的晶体材料，研发钙钛矿二极管，也就是所谓的 PeLEDs。

不过目前 PeLEDs 制造过程遇上难题。多数 PeLEDs 元件大多是都透过旋转涂布附着在基板。旋转涂布简略来说，由于有机金属卤化物钙钛矿为液体，通常会先滴一滴在基板上，接着透过旋转的方式，让液体扩散开来，使均匀散开，最终形成一层薄膜包覆基板。

此种方式难以用于大量生产，因钙钛矿材料旋转不见得顺利散开、包覆基板，有的常常会直接飞走；因此研究团队决定另辟蹊径，使用喷墨印刷的方式打造 PeLEDs。

研究团队指出，因为材料是液体状，采用喷墨印刷可以确保材料沉积在「需要的地方」，减少材料飞溅、浪费的可能性，且制造过程也加快许多，可从 5 个多小时减少至 25 分种以内。

另外，除了使用喷墨印刷外，为实现柔性 PeLEDs，研究团队也将钙钛矿晶体嵌入由聚合物黏合剂制成的有机聚合物矩阵，以解决这个问题；这将使 PeLEDs 本身具有弹性和可拉伸的特质。当然，这个过程充满挑战性，研究人员称，最大的障碍是确保不同层的材料不会相互混合，因为 PeLEDs 的所有部分都是由液体制成的。

目前研究团队已申请此成果技术和制造方式专利，研究成果发表在《Advanced Materials》期刊。研究团队称，PeLEDs 可能会是电子革命的第一步，可制作可穿戴设备，如测量血氧的脉搏血氧仪等。