喷墨印刷开启OLED面板制造的新时代

桑恺阳 林茂海 刘奔

如今在显示技术快速更迭的时代，作为次世代显示技术——OLED面板显示技术，一度成为行业的热门话题。就目前而言，因其成本过高、难以量产而难以满足市场的需求，究其原因，技术层面上的制作工艺难逃其责。随着喷墨印刷技术的高速发展和广泛应用，OLED面板显示技术焕发出新的活力。

目前，OLED面板显示技术主要有两种截然不同的制作工艺，一种是FMM蒸镀工艺，另一种是喷墨印刷工艺，它们从制作设备和制作材料上都有很大的差异。蒸镀工艺是在真空中，通过电流加热、电子束轰击加热和激光加热等方法，使被蒸材料蒸发成原子或分子，它们随即以较大的自由呈作直线运动，碰撞基片表面而凝结，形成薄膜。而喷墨印刷OLED面板的主要材料是OLED有机材料（如图1），然后通过高精度喷嘴将被溶剂融合的材料直接喷印在基板上，从而形成RGB有机发光层（如图2）。喷墨印刷凭借其独有的技术特点和制作优势，正逐渐成为OLED面板的主流制作工艺，将改变整个显示行业的模式。

喷墨印刷 OLED面板的优势

喷墨印刷凭借其无需制版、非接触、可变数据、无需套版、数字化等优点得到了各行业的极大青睐。喷墨印刷技术因其在制造OLED面板上的优势，慢慢消除了掣肘OLED面板显示技术快速发展的拦路石，使OLED面板显示技术翻开了崭新的篇章。

工艺简单，效率高

喷墨印刷通过高精度喷嘴将被溶剂融合的OLED有机材料直接喷印在基板上，从而形成RGB有机发光层。虽然蒸镀工艺看似就是简单的“蒸”一下，实则工艺复杂，后续处理繁琐，且成本高昂，远没有喷墨印刷高速、便捷。

大尺寸和一致性

喷墨印刷工艺因为不受设备与大尺寸精细金属模板的限制，且具有空间上的可重复性，因此在制作大尺寸显示屏和“成品率一致性”上都有较大的优势，在一定程度上可以实现大尺寸屏幕的量产（如图3）。

高亮度和宽色域

蒸镀工艺在生产流程上需要滤光片，且滤光片可以吸收大量的光线，导致蒸镀工艺下的OLED面板亮度较低，而喷墨印刷OLED面板可以将量子点以喷墨印刷方式取代RGB滤光片，可有效将OLED面板亮度提升300%的同时，也拥有更广的显示色域范围。

其他

喷墨印刷OLED面板在延长OLED材料寿命、提升大尺寸屏幕的良品率、提高能源效益上都有着显著的优势。

喷墨印刷技术以不可比拟的优势迅猛发展，而借其东风的各大OLED面板生产厂商如雨后春笋般出现，争先进入喷墨印刷OLED面板的研究阶段，力求在这场产业变革中取得足够分量的话语权（如图4）。

在2017年底，日本显示设备制造商JOLED宣布开始商业化生产21.6英寸4K OLED面板，其也成为首家采用喷墨印刷方式商业化生产OLED面板的公司。JOLED开发的OLED面板质量轻、展现的色彩鲜艳，还有可能配备于播放设备、铁路车辆和飞机用等显示器。随后，华硕宣布推出了一款便携式的显示屏ProArt PQ22UC，它采用的正是日本JOLED出品的21.6英寸4K OLED面板（如图5）。

LG Display（LGD）目前采用的仍然是蒸镀工艺，以此来生产WRGB OLED电视面板，但LGD认为喷墨技术是降低生产成本的可行途径（可实现更高效和更高品质的直接放射RGB OLED电视）。LGD为此正积极地筹备着，LGD已经建设了一条8.5代试产线，并开发了一款55英寸的喷墨印刷OLED原型，由日本东京电子（Tokyo Electron）提供所需的印刷设备，以及由默克（Merck）提供可溶性发光材料。

作为OLED面板领域上统治级存在的三星公司，也在积极地寻求生产技术的升级。OLED面板喷墨开发商Kateeva在2016年筹集了8800万美元，开创了OLED面板喷墨设备市场的先例。然后正式推出了适用于大面积RGB OLED面板发光体沉积的喷墨设备，Kateeva将其新生产线命名为YIELDJet Explore，这些系统主要针对研发和试产线。三星正是采用 Kateeva的印刷设备和杜邦（DuPont）提供的发光材料来开发8.5代生产工艺，目标是生产55英寸面板。其实早在2016年，Kateeva的韩国副总裁就曾表示，预计三星将在2018年采用Kateeva的设备开始量产OLED电视。

在喷墨印刷OLED面板不可阻挡的势头下，中国企业也不甘落后，将其定位为一个可行性目标后，就积极投入到研发之中。2016年，TCL旗下的华星光电（CSoT）和天马成立了广东聚华印刷显示技术有限公司，并将其作为开发OLED面板喷墨印刷的开放式创新平台（如图6）。同年，德国Cynora公司曾宣布将与聚华印刷合作并为其提供TADF OLED材料。TCL表示，预计将于2019年开始采用喷墨印刷技术量产OLED电视。在TCL看来，喷墨印刷还有一个显著的优势就是，将有助于公司加快QLED印刷技术的研发。而作为中国面板巨擘的京东方（BOE），在合肥建设了采用Kateeva喷墨沉积设备的研发/生产线，并于2017年5月份，在刚结束的洛杉矶国际信息显示学会（SID）面板周上，展示了一款喷墨印刷出来的OLED面板，震惊四座。

从全球各大厂商的反应可以看出，OLED面板工艺技术的产业转型已经势在必行了，已然成为大势所趋。中国企业若能抓住这次难得的机遇，积极地进行研发，不断地推陈出新，在OLED面板喷墨印刷的技术上取得领先，占据一定的优势，那么一直被韩国掌控的OLED面板市场局面可能发生巨大的变化。

喷墨印刷 OLED面板的发展趋势

喷墨印刷OLED面板技术作为次世代的显示技术，因为其具有显著的优势，目前正处于快速的发展阶段。但不可否认的是，现阶段的喷墨印刷技术与相关的设备和工厂建设仍旧不太成熟，而且仅在大尺寸面板市场取得了一些进步，还无法实现大规模的量产。因市场的爆发导致的产能严重不足，所以急需大规模产能建设，这都是亟待解决的问题。

目前噴墨印刷工艺可以达到150ppi或200ppi，这已经可以满足电视机的生产（实际上对于8K 55英寸面板来说这已经足够了），但是对于小尺寸显示屏而言还远远不够，比如智能手机。在韩国举办的OLED显示研讨会上，UniJet首席执行官Kim Seok-Soon就表示，伴随着喷墨印刷技术的新进展，500ppi以上的显示器投入生产已经成为可能，中小尺寸OLED面板的生产在印刷技术上也顺理成章的成为可行技术。现有的激光液滴测量工艺可以将精量控制在0.1微米以下，体积精度小于0.1%，550ppi的生产即将成为现实。期待喷墨印刷OLED面板技术为我们带来全新的生活体验。

作者单位：齐鲁工业大学