显示器行业各公司受益于百年材料科学专家

PCI-cici
2020-02-23
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作者:Matt Winslow,首席运营官,Cerion高级材料,纽约,罗切斯特


乔治·伊士曼或许是美国创业史上最早、最知名的案例之一,他高中辍学,1888年创立了柯达(Kodak)公司。在接下来的一个世纪里,柯达通过新的发明设计让业余爱好者成功接触摄影而获得了巨大的成功。到1976年,柯达在美国销售了占市场90%的胶卷和85%的相机。它成功的核心为一些世界上最有才华的材料科学家和化学家。1920年,乔治·伊士曼意识到到公司对高质量化学品的依赖,成立了全资子公司田纳西·伊士曼公司(Tennessee Eastman Corporation),其主要职能是为柯达的胶卷产品生产化学品。到1994年,该子公司已成为一个独立的公司,伊士曼化学已经成长为财富500强的特种化学品公司,拥有超过14000名员工和近100亿美元的销售额。


了解了这段历史,对另一家有柯达渊源的公司正在为新一代成像技术开发材料,也就不足为奇了。有11年历史的特殊材料公司Cerion Advanced Materials,总部位于柯达的家乡纽约罗切斯特市。该公司发现,光学显示涂层专用纳米材料的需求正在显著上升。这是那些主要的平板电脑、智能手机和电视制造商在节能、图像清晰度和亮度方面的一场军备竞赛,在许多情况下,含有纳米材料的涂层往往是开启性能改善之门的关键。


Cerion在继续投资并扩大其技术专长。该专业技术能力包括纳米材料的精确设计,在多种有机溶剂中制备稳定的纳米材料分散体,以及熟练地将这些复杂材料的应用扩大到工业产品中。


合成工艺

该公司认识到,纳米材料的设备和加工通常类似于生产卤化银盐颗粒的溶剂型工艺,它是感光胶片的组成部分。达到产品的最佳性能,要求调整颗粒的大小和组成,也需要在精准条件下使用化学控制沉淀的技术来产生均匀的颗粒。今天,许多类似的概念被Cerion的科学家采用,来为那些对纳米颗粒感兴趣的公司设计定制的纳米颗粒分散体,当纳米颗粒被涂在显示器上时,可以增强光学性能。例如,添加氧化锆和二氧化钛纳米颗粒可以提高某些显示涂层的反射率(RI)。制造商感兴趣的是将诸如此类的材料结合起来以生产更高反射率的涂层,因为它们可以使显示器使用更少的光(能量)或具有更薄的外观。在透明光学镀层配方中,较大的、不均匀的纳米颗粒会对镀层的透明度产生负面影响,并在最终镀层中产生雾状效果。但经过精心设计后,含有纳米颗粒的配方可用于提高薄膜的透明度,并在光学涂层和装置中具有广泛的应用前景。


颗粒功能化

光学和感光复合涂层的制造依赖于胶体科学的基本原理。合成均匀的卤化银盐颗粒,只是开发感光材料的科学家和制造工程师们方程式的一部分。必须使卤化银表面功能化,让其对适当波长的光作出反应,并具有足够的敏感度,达成良好的分辨率。然后将这些乳剂涂在诸如醋酸纤维素膜、聚苯乙烯膜或其他材料(如涂有烯烃聚合物的纸张)的基底上。与薄膜乳剂一样,显示涂层的配方也需要颗粒表面功能化,以确保它与其他涂层组份的兼容性,这些组份在有无机纳米颗粒存在时可能会产生不利影响。通常需要“盖住”纳米颗粒,以确保它与其他化学物质的相容性。


超滤法

光学镀层配方要求不含杂质,胶片乳剂也是如此。杂质的存在会导致最终涂层的缺陷。在其他的方法中,通常采用超滤法技术,用一个半透膜来纯化卤化银材料。类似的工艺也可用于光学显示涂层,来对纳米粒子分散体进行纯化和浓缩。


结论

一个多世纪以来,柯达一直是美国创新的光辉榜样。现在虽然产品不同,但他们依赖微调纳米颗粒设计的核心技术,成功地将纳米材料融入了光学显示涂层,使之分散在各种溶剂中,并扩展了此过程的商业规模。