科學家開發出鹽水封裝量子點材料的噴墨技術

陳學思教授

眾所周知，將削好的蘋果浸泡在鹽水中可以防止氧化和褐變，但鹽水也可以保護脆弱的量子點材料。

中國臺灣國立清華大學材料科學與工程系陳學思教授（Prof. Chen Hsueh-Shi）領導的研究團隊，最近開發出全球首創利用鹽水封裝量子點材料的噴墨技術，不僅可以抗水、抗氧腐蝕，還可以在微型LED陣列上均勻地印刷成柔性塑料薄膜，用於手機、眼鏡等高解析度可彎曲屏幕。

為了製造出解析度更高、亮度更高、壽命更長的超薄可彎曲顯示屏，用於AR增強現實和VR虛擬實境中使用的護目鏡，以及用於手錶等可穿戴電子設備，蘋果、三星等主要面板廠商紛紛投入巨資開發微型LED，以取代目前使用的OLED顯示屏。

在基板上布置數百萬個尺寸小於100微米（μm）的Micro-LED存在一些重大困難。據陳教授介紹，很多廠商採用衝壓的方法將數百萬個紅、綠、藍微LED逐一移到基板上，但如果只有幾個晶片沒有粘住，屏幕就會因像素缺陷而出現瑕疵。

鹽水封裝量子點材料的噴墨技術

解決這個問題的一種方法是使用噴墨列印來列印微像素，而不是移動微LED，這樣效率更高，成本更低。但是，當量子點溶液從噴墨印表機中噴出時，液滴內部會發生對流，將材料推向外圍，使其分布不均，中心顏色較淺，外圍顏色較深，外觀上類似於一滴咖啡滴在光面上看到的所謂 "咖啡圈現象"。

通過在量子點溶液中加入鹽水(一種氯化鈉溶液)，陳教授的研究團隊成功地封裝了量子點，而量子點形成了晶體，陳教授將其描述為 "抓住量子點，將其凝結成均勻分布的小點"。這些封裝後的量子點也更加穩定和耐腐蝕，就像泡在鹽水裡的蘋果。

量子點溶液中加入鹽水還可以噴出更小的液滴

中國臺灣國立清華大學材料科學與工程系的何世軍博士（Dr. Ho Shih-Jung）也參與了這項研究。他從攝影顯微照片中觀察到，沒有添加鹽水的量子點材料從噴墨印表機中噴出時，會散落成不規則的形狀，但加入鹽水後，它們會逐漸收縮，匯聚成均勻漂亮的晶體。

何世軍表示，在量子點溶液中加入鹽水還可以噴出更小的液滴。他解釋說，目前的量子點印表機的液滴大小約為30μm至50μm，但加入鹽水後，大小可以縮小到3.7μm，約為人的頭髮直徑的1/20，因此解析度更好。

這項創新研究已發表在最近一期的《美國化學學會應用材料與界面》科學期刊上，目前他們研發的材料已在美國和中國臺灣申請專利。