噴墨印刷開啟OLED面板制造的新時(shí)代

桑愷陽(yáng) 林茂海 劉奔

如今在顯示技術(shù)快速更迭的時(shí)代，作為次世代顯示技術(shù)——OLED面板顯示技術(shù)，一度成為行業(yè)的熱門話題。就目前而言，因其成本過(guò)高、難以量產(chǎn)而難以滿足市場(chǎng)的需求，究其原因，技術(shù)層面上的制作工藝難逃其責(zé)。隨著噴墨印刷技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，OLED面板顯示技術(shù)煥發(fā)出新的活力。

目前，OLED面板顯示技術(shù)主要有兩種截然不同的制作工藝，一種是FMM蒸鍍工藝，另一種是噴墨印刷工藝，它們從制作設(shè)備和制作材料上都有很大的差異。蒸鍍工藝是在真空中，通過(guò)電流加熱、電子束轟擊加熱和激光加熱等方法，使被蒸材料蒸發(fā)成原子或分子，它們隨即以較大的自由呈作直線運(yùn)動(dòng)，碰撞基片表面而凝結(jié)，形成薄膜。而噴墨印刷OLED面板的主要材料是OLED有機(jī)材料（如圖1），然后通過(guò)高精度噴嘴將被溶劑融合的材料直接噴印在基板上，從而形成RGB有機(jī)發(fā)光層（如圖2）。噴墨印刷憑借其獨(dú)有的技術(shù)特點(diǎn)和制作優(yōu)勢(shì)，正逐漸成為OLED面板的主流制作工藝，將改變整個(gè)顯示行業(yè)的模式。

噴墨印刷 OLED面板的優(yōu)勢(shì)

噴墨印刷憑借其無(wú)需制版、非接觸、可變數(shù)據(jù)、無(wú)需套版、數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)得到了各行業(yè)的極大青睞。噴墨印刷技術(shù)因其在制造OLED面板上的優(yōu)勢(shì)，慢慢消除了掣肘OLED面板顯示技術(shù)快速發(fā)展的攔路石，使OLED面板顯示技術(shù)翻開了嶄新的篇章。

工藝簡(jiǎn)單，效率高

噴墨印刷通過(guò)高精度噴嘴將被溶劑融合的OLED有機(jī)材料直接噴印在基板上，從而形成RGB有機(jī)發(fā)光層。雖然蒸鍍工藝看似就是簡(jiǎn)單的“蒸”一下，實(shí)則工藝復(fù)雜，后續(xù)處理繁瑣，且成本高昂，遠(yuǎn)沒(méi)有噴墨印刷高速、便捷。

大尺寸和一致性

噴墨印刷工藝因?yàn)椴皇茉O(shè)備與大尺寸精細(xì)金屬模板的限制，且具有空間上的可重復(fù)性，因此在制作大尺寸顯示屏和“成品率一致性”上都有較大的優(yōu)勢(shì)，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)大尺寸屏幕的量產(chǎn)（如圖3）。

高亮度和寬色域

蒸鍍工藝在生產(chǎn)流程上需要濾光片，且濾光片可以吸收大量的光線，導(dǎo)致蒸鍍工藝下的OLED面板亮度較低，而噴墨印刷OLED面板可以將量子點(diǎn)以噴墨印刷方式取代RGB濾光片，可有效將OLED面板亮度提升300%的同時(shí)，也擁有更廣的顯示色域范圍。

其他

噴墨印刷OLED面板在延長(zhǎng)OLED材料壽命、提升大尺寸屏幕的良品率、提高能源效益上都有著顯著的優(yōu)勢(shì)。

噴墨印刷技術(shù)以不可比擬的優(yōu)勢(shì)迅猛發(fā)展，而借其東風(fēng)的各大OLED面板生產(chǎn)廠商如雨后春筍般出現(xiàn)，爭(zhēng)先進(jìn)入噴墨印刷OLED面板的研究階段，力求在這場(chǎng)產(chǎn)業(yè)變革中取得足夠分量的話語(yǔ)權(quán)（如圖4）。

在2017年底，日本顯示設(shè)備制造商JOLED宣布開始商業(yè)化生產(chǎn)21.6英寸4K OLED面板，其也成為首家采用噴墨印刷方式商業(yè)化生產(chǎn)OLED面板的公司。JOLED開發(fā)的OLED面板質(zhì)量輕、展現(xiàn)的色彩鮮艷，還有可能配備于播放設(shè)備、鐵路車輛和飛機(jī)用等顯示器。隨后，華碩宣布推出了一款便攜式的顯示屏ProArt PQ22UC，它采用的正是日本JOLED出品的21.6英寸4K OLED面板（如圖5）。

LG Display（LGD）目前采用的仍然是蒸鍍工藝，以此來(lái)生產(chǎn)WRGB OLED電視面板，但LGD認(rèn)為噴墨技術(shù)是降低生產(chǎn)成本的可行途徑（可實(shí)現(xiàn)更高效和更高品質(zhì)的直接放射RGB OLED電視）。LGD為此正積極地籌備著，LGD已經(jīng)建設(shè)了一條8.5代試產(chǎn)線，并開發(fā)了一款55英寸的噴墨印刷OLED原型，由日本東京電子（Tokyo Electron）提供所需的印刷設(shè)備，以及由默克（Merck）提供可溶性發(fā)光材料。

作為OLED面板領(lǐng)域上統(tǒng)治級(jí)存在的三星公司，也在積極地尋求生產(chǎn)技術(shù)的升級(jí)。OLED面板噴墨開發(fā)商Kateeva在2016年籌集了8800萬(wàn)美元，開創(chuàng)了OLED面板噴墨設(shè)備市場(chǎng)的先例。然后正式推出了適用于大面積RGB OLED面板發(fā)光體沉積的噴墨設(shè)備，Kateeva將其新生產(chǎn)線命名為YIELDJet Explore，這些系統(tǒng)主要針對(duì)研發(fā)和試產(chǎn)線。三星正是采用 Kateeva的印刷設(shè)備和杜邦（DuPont）提供的發(fā)光材料來(lái)開發(fā)8.5代生產(chǎn)工藝，目標(biāo)是生產(chǎn)55英寸面板。其實(shí)早在2016年，Kateeva的韓國(guó)副總裁就曾表示，預(yù)計(jì)三星將在2018年采用Kateeva的設(shè)備開始量產(chǎn)OLED電視。

在噴墨印刷OLED面板不可阻擋的勢(shì)頭下，中國(guó)企業(yè)也不甘落后，將其定位為一個(gè)可行性目標(biāo)后，就積極投入到研發(fā)之中。2016年，TCL旗下的華星光電（CSoT）和天馬成立了廣東聚華印刷顯示技術(shù)有限公司，并將其作為開發(fā)OLED面板噴墨印刷的開放式創(chuàng)新平臺(tái)（如圖6）。同年，德國(guó)Cynora公司曾宣布將與聚華印刷合作并為其提供TADF OLED材料。TCL表示，預(yù)計(jì)將于2019年開始采用噴墨印刷技術(shù)量產(chǎn)OLED電視。在TCL看來(lái)，噴墨印刷還有一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)就是，將有助于公司加快QLED印刷技術(shù)的研發(fā)。而作為中國(guó)面板巨擘的京東方（BOE），在合肥建設(shè)了采用Kateeva噴墨沉積設(shè)備的研發(fā)/生產(chǎn)線，并于2017年5月份，在剛結(jié)束的洛杉磯國(guó)際信息顯示學(xué)會(huì)（SID）面板周上，展示了一款噴墨印刷出來(lái)的OLED面板，震驚四座。

從全球各大廠商的反應(yīng)可以看出，OLED面板工藝技術(shù)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型已經(jīng)勢(shì)在必行了，已然成為大勢(shì)所趨。中國(guó)企業(yè)若能抓住這次難得的機(jī)遇，積極地進(jìn)行研發(fā)，不斷地推陳出新，在OLED面板噴墨印刷的技術(shù)上取得領(lǐng)先，占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)，那么一直被韓國(guó)掌控的OLED面板市場(chǎng)局面可能發(fā)生巨大的變化。

噴墨印刷 OLED面板的發(fā)展趨勢(shì)

噴墨印刷OLED面板技術(shù)作為次世代的顯示技術(shù)，因?yàn)槠渚哂酗@著的優(yōu)勢(shì)，目前正處于快速的發(fā)展階段。但不可否認(rèn)的是，現(xiàn)階段的噴墨印刷技術(shù)與相關(guān)的設(shè)備和工廠建設(shè)仍舊不太成熟，而且僅在大尺寸面板市場(chǎng)取得了一些進(jìn)步，還無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)。因市場(chǎng)的爆發(fā)導(dǎo)致的產(chǎn)能嚴(yán)重不足，所以急需大規(guī)模產(chǎn)能建設(shè)，這都是亟待解決的問(wèn)題。

目前噴墨印刷工藝可以達(dá)到150ppi或200ppi，這已經(jīng)可以滿足電視機(jī)的生產(chǎn)（實(shí)際上對(duì)于8K 55英寸面板來(lái)說(shuō)這已經(jīng)足夠了），但是對(duì)于小尺寸顯示屏而言還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，比如智能手機(jī)。在韓國(guó)舉辦的OLED顯示研討會(huì)上，UniJet首席執(zhí)行官Kim Seok-Soon就表示，伴隨著噴墨印刷技術(shù)的新進(jìn)展，500ppi以上的顯示器投入生產(chǎn)已經(jīng)成為可能，中小尺寸OLED面板的生產(chǎn)在印刷技術(shù)上也順理成章的成為可行技術(shù)。現(xiàn)有的激光液滴測(cè)量工藝可以將精量控制在0.1微米以下，體積精度小于0.1%，550ppi的生產(chǎn)即將成為現(xiàn)實(shí)。期待噴墨印刷OLED面板技術(shù)為我們帶來(lái)全新的生活體驗(yàn)。

作者單位：齊魯工業(yè)大學(xué)