1

高导互联印刷材料及其大面积显示应用

科技进步奖

1.华南理工大学

2.广东风华高新科技股份有限公司

3.深圳市华星光电技术有限公司

4.华南师范大学

5.广东聚华印刷显示技术有限公司

宁洪龙、吴海斌、姚日晖、 张鑫、付东、赵斌、陶瑞强、余磊、章勇、陈建秋、 罗文忠、陆旭兵、尚小东、王磊、彭俊彪

2

矿物-微生物间电子转移机制及其环境效应

自然科学奖

1.广东省生态环境技术研究所

2.香港理工大学

3.华南理工大学

李芳柏，周顺桂，李湘中，冯春华，刘同旭，袁勇，庄莉，李晓敏，刘承帅

主要完成单位

华南理工大学

广东风华高新科技股份有限公司

深圳市华星光电技术有限公司

华南师范大学

广东聚华印刷显示技术有限公司

主要完成人

（职称、完成单位、工作单位）

1. 宁洪龙（研究员、华南理工大学、华南理工大学，项目总负责人，负责项目的总体策划、关键技术指导、实施、协调。本人对本项目《主要技术发明》中所列的第1、2、3项技术发明作出贡献，是这几项技术发明的总体策划人。）

2. 吴海斌（高级工程师、广东风华高新科技股份有限公司、广东风华高新科技股份有限公司，主要负责项目电极材料的策划和技术指导，参与主要技术发明1、2的开发，对项目所列的1、2项技术发明做出贡献。）

3. 姚日晖（副教授、华南理工大学、华南理工大学，参与项目的策划和实施。负责印刷电极墨水的开发。 对项目所列的2、3项技术发明做出贡献。）

4. 张鑫（高级工程师、深圳市华星光电技术有限公司、深圳市华星光电技术有限公司，参与项目第3项技术发明的策划和实施。参与一种阵列基板的掺杂方法及制造设备研究，对印刷电极的应用提供基础，并进行大面积应用的验证。对项目所列的第3项技术发明做出贡献。）

5. 付东（高级工程师、广东聚华印刷显示技术有限公司、广东聚华印刷显示技术有限公司，负责项目印刷银电极部分的策划和实施。系统性地研究了印刷银电极的打印工艺，干燥工艺及烘烤工艺。参与项目工作时间占本人工作量的40%。对项目所列的第3项技术发明做出贡献。）

6. 赵斌（高级工程师、深圳市华星光电技术有限公司、深圳市华星光电技术有限公司，参与高性能a-IGZO薄膜晶体管的开发。重点研究印刷电极和半导体接触特性，并进行界面改性。对项目所列的第3项技术发明做出贡献。）

7．陶瑞强（未取得、华南理工大学、华南师范大学，参与项目调研、研发、文案撰写，参与印刷高导互联高精度图形化膜层制备与机制分析，对项目所列的第3项技术发明做出贡献。）

8. 余磊（未取得、广东聚华印刷显示技术有限公司、广东聚华印刷显示技术有限公司，负责项目印刷银电极部分实施和分析测试。并对印刷银电极在印刷OLED的应用做了系统性预研，包括优化印刷银电极的薄膜厚度及均匀性，方块电阻，表面粗糙度等。参与项目工作时间占本人工作量的40%。对项目所列的第3项技术发明做出贡献。）

9. 章勇（教授、华南师范大学、华南师范大学，参与高导互联烧结技术研究，提出了银纳米粒子与乙酸银、乙醇和乙二醇等混合形成银盐/银纳米粒子的复合墨水，实现了低温快速烧结的印刷电路方法；此外，提出了热烧结与电流焦耳热烧结相结合的印刷电极烧结方法。 对项目所列的第3项技术发明做出贡献。）

10. 陈建秋（未取得、华南理工大学、华南理工大学，参与项目调研、研发，器件的分析测试等工作，参与了高性能金属氧化物 TFT 器件单元及其阵列制备，对项目所列的第3项技术发明做出贡献。）

11. 罗文忠（工程师、广东风华高新科技股份有限公司、广东风华高新科技股份有限公司，负责项目主要技术发明1实施中的工艺及生产管理，解决了银粒尺寸和形貌控制问题，参与项目工作时间占本人工作量的40%。对主要技术发明1做出贡献。）

12. 陆旭兵（教授、华南师范大学、华南师范大学，参与项目器件结构与材料的策划与实施，参与印刷高导互联器件单元介电层的膜层制备与界面修饰。对项目所列的第3项技术发明做出贡献。）

13. 尚小东（高级工程师、广东风华高新科技股份有限公司、广东风华高新科技股份有限公司，负责项目纳米银粉部分的策划和实施。负责印刷电极纳米银粉的表面修饰与改性应用，创新性提出银粉吸附分散，脱附改性的制备方法。参与项目工作时间占本人工作量的40%。 对项目所列的第2项技术发明做出贡献。）

14. 王磊（副研究员、华南理工大学、华南理工大学，参与了高稳定性的金属氧化物半导体靶材，并使用该靶材开发了底栅极背沟道刻蚀，底栅极刻蚀阻挡，顶栅极多种结构的薄膜晶体管，为本项目印刷银电极在薄膜晶体管中的应用提供了基础， 对项目所列的第3项技术发明做出贡献。）

15. 彭俊彪（教授、华南理工大学、华南理工大学，负责高精度印刷电极图形化技术的策划和开发，突破传统打印方式限制，获得 2.4 μm 短沟道，对项目所列的第3项技术发明做出贡献。）

项目简介

在大面积显示中，电极作为阵列中互联结构连接着器件单元，其互联区域的性能对信号高速传输方面起到关键性作用。印刷银电极具有低成本和大面积制备优势，能有效解决超高清和大面积显示器件互联层图形化的光刻技术应用中步骤多、耗时长和成本高等工艺难题，因而在未来电子和显示产品应用、发展方面具有广阔前景。

目前高性能的可印刷纳米材料被国外垄断，售价高昂；同时，印刷互联结构在高端电子器件及显示产品中的应用缺乏系统研究。本项目重点加强超细纳米粉体制备的稳定性，建立新电极浆料与墨水体系，并通过调控液相成膜与图形化工艺，实现了高导互联印刷电极在电子器件及大面积显示中的应用，藉此成功获得在广东省乃至中国的超高清大面积印刷显示领域的“弯道超越”。具体技术内容包括：（1）研制了具有自主知识产权的纳米银粉，获得10 nm级高精度粉末；优化出片层和纳米线等粉体形貌，实现了高致密导电层印刷；开发出高固含量电极浆料（≥80 %）与导电墨水（≥30 %），打破了国外在印刷电极材料领域的技术壁垒；（2）开发了新型喷墨印刷技术，利用微液滴强蒸发引起的融合延迟效应，在未经表面修饰的基板上，实现了线宽为12.5 μm的精细互联电极以及2.4 μm短沟道结构（相关文章引用率进入ESI前10 %）；此外，利用共溶剂墨水体系的微流体特性，调控 “溶胶-凝胶”转变过程，克服了“咖啡环”效应带来的印刷厚度不均匀性问题，实现了高平整互联电极（8 mm × 8 mm范围内仅存在15 nm以内的周期性起伏，被Materials Views China专题报道为当前最高水准），最终在低温（≤150℃）下获得了高结合强度（≥4B）、低粗糙度（≤8.9 nm）和低电阻率（≤2.39 μΩ·cm）的银电极薄膜；（3）开展了印刷银电极的大面积显示应用研究（深圳华星光电技术有限公司和广东聚华印刷显示技术有限公司），利用热诱导银纳米颗粒破除有机包覆层，改善印刷界面接触特性（接触电阻≤14.13 Ω·m）；采用正交溶剂体系克服印刷层对相邻功能层的溶剂损伤，实现了高性能印刷银电极显示器件制备（显示尺寸≥31英寸，分辨率为4 K，显示亮度≥300cd/m²，稳定性≥1万小时，指标处于国际先进水准）。通过上述研究，开创了可印刷高导互连关键材料设计新思路，并基于创新的工艺设计，提高了印刷图形化电极性能，实现了高导互连器件与阵列制备，建立了其材料设计相关基础。同时，部分技术已实现产业化。

项目自2014年立项以来，共发表论文44篇，授权专利14项。自2016年相关技术在深圳华星光电、广东风华高科、广东聚华印刷显示和广州新视界等公司得以应用，累积新增销售额23.05亿元，新增利润3.43亿元。其中，2016年成果导入初期，产品销售额仅为6936.75万元，2017和2018年大规模使用后，销售额分别增加16.6倍和15.6倍，达到115157.5万元和108449.56万元，三年总利润达到34269.7万元。

代表性论文

专著目录

论文1：< Critical Impact of Solvent Evaporation on the Resolution of Inkjet Printed Nanoparticles Film >

论文2：< Direct patterning of silver electrodes with 2.4 mu m channel length by piezoelectric inkjet printing >

论文3：< Capillary force induced air film for self-aligned short channel: pushing the limits of inkjet printing >

论文4：< Gel-Switchable Droplet Front for Large-Scale Uniformity of Inkjet Printed Silver Patterns >

论文5：< A facile synthesis of segmented silver nanowires and enhancement of the performance of polymer solar cells >

论文6：< Direct inkjet printing of silver source/drain electrodes on Amorphous InGaZnO layer for thin-film transistors >

论文7：< Highly Performance Flexible Polymer Solar Cells by Flipping the Bilayer Film of Ag Nanowires and Polyvinyl Alcohol on Polyethylene Terephthalate as Transparent Conductive Electrodes >

论文8：< Water-bath assisted convective assembly of aligned silver nanowire films for transparent electrodes >

论文9：< Reduced contact resistance of a-IGZO thin film transistors with inkjet-printed silver electrodes >

论文10：< A Novel Point-to-Point Interface Protocol for Thin Film Transistor-Liquid >

知识产权名称

专利1：<片状银粉的制备方法>（ZL201510359834.6）

专利2：<银电极浆料>（ZL201310357268.6）

专利3：<一种薄膜晶体管印刷电极的制备方法>（ZL201610665741.0）

专利4：<一种喷墨打印薄膜与基板界面观测与调控的方法>（ZL201710512228.2）

专利5：<一种低温喷墨印刷纳米金属图案的方法>（ZL201510244329.7）

专利6：<喷墨印刷金属图案及其制备方法>（ZL201510402413.7）

专利7：<一种溶剂蒸发退火增强金属纳米线透明导电薄膜性能的方法>（ZL201710345105.4）

专利8：<平面有序化的金属纳米线叠层透明导电薄膜的制备方法>（ZL201510054345.X）

专利9：<电荷产生层、电致发光器件及其制备方法>（ZL201710661330.9）

专利10：<一种阵列基板的掺杂方法及制造设备>（ZL201410768331.X）

推广应用情况

面向高端应用的纳米银粉、导电银浆等项目产品已经在多家公司被推广应用，成功应用在印刷片式电感器等多种规格产品。项目产品在推广应用以来，客户反馈良好，质量稳定，价格相对进口产品有明显优势，完全能够替代同类进口产品，目前已经批量使用。

项目所研发的银电极、薄膜晶体管工艺等相关技术，被深圳市华星光电技术有限公司导入到高端显示屏的开发及产品应用中。通过导入及借鉴相关技术方案，产品研发团队对印刷银电极发光的像素设计、像素不均匀性补偿技术、行驱动集成技术、迁移率对器件发光性能的影响规律、TFT阈值电压稳定性对驱动电路设计的影响规律等技术有了深入的理解，对于开发高端显示屏的功耗和成本等具有非常良好的促进作用，创造了显著的经济效益。

项目所研发的印刷银电极技术，被广东聚华印刷显示技术有限公司成功导入印刷OLED电视的整机开发及产品应用中。通过导入及借鉴该技术方案，产品研发团队对印刷银电极OLED发光的像素设计、像素不均匀性补偿技术、行驱动集成技术、迁移率对OLED器件发光性能的影响规律、TFT阈值电压稳定性对OLED驱动电路设计的影响规律等技术有了深入的理解，对于开发印刷OLED电视、降低印刷OLED电视的整机功耗和成本等具有非常良好的促进作用，创造了极大的经济效益。

项目所研发的金属氧化物TFT的高导互联印刷技术，被广州新视界光电科技有限公司成功导入及借鉴到技术方案中，产品研发团队对印刷互联层均匀成膜与高精度图形化、高性能导电墨水材料体系设计与低温金属化、高导电、高粘附、高可靠电极印刷、印刷电极与有源层的界面保护与接触优化等技术有了深入的理解，对开发全印刷金属氧化物TFT背板、降低印刷TFT背板的功耗和制备成本有非常良好的促进作用，创造了较大的经济效益。

    2016年成果导入初期，产品销售额仅为6936.75万元，2017、2018年大规模使用后，销售额分别增加16.6倍和15.6倍，达到115157.5万元和108449.56万元，三年总利润达到34269.7万元。

主要完成单位

单位1（科技进步奖填写）

单位2

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主要完成人