广东印刷显示技术及关键材料发展情况研究＊ 1

文/韦文求 肖练钢 李丹阳 陈诚

印刷显示技术是将电子材料配制成电子墨水，以印刷加工的方式制备电子器件与系统。它以有机发光二级管（OLED）/量子点发光二级管（QLED）显示材料、喷墨打印设备以及相关器件工艺的创新和发展为前提。相较于真空蒸镀技术，喷墨打印技术可在大气环境下制作有机发光器件，避免使用昂贵的高真空设备，材料利用率高于90%，适合柔性大尺寸领域，适用于量子点（QD）器件制作。凭借这些优势，印刷显示技术被认为是未来显示技术的重要发展方向，一旦具有价格竞争力的印刷OLED全面量产，将加速市场渗透，实现对蒸镀OLED的弯道超车。本文梳理了国内外印刷显示相关材料、装备以及工艺技术的发展现状，对喷墨打印技术面临的技术难点和挑战进行了分析，并结合当前广东省相关技术和产业发展情况，研究提出了几点对策建议。

一、国外印刷显示技术发展情况

整体来说，在印刷显示产业及其相关材料与设备工艺方面，欧美和日韩布局较早，掌握着产业链上游的关键材料和核心装备，具有较强的竞争优势。如，美国企业在印刷OLED材料、有机薄膜晶体管（OTFT）背板集成材料、量子点材料、喷墨打印设备等方面处于全球领先地位，韩国企业在全球蒸镀OLED市场的占有率最高，日本企业在中尺寸面板市场占据一席之地。

（一）欧美国家

美国于上世纪90年代初开始设立印刷显示相关领域的研究计划,先后投入数亿美元，用于资助相关领域的基础与应用研究，并成立了柔性与印刷显示合作联盟(FlexTech Alliance)，促进产业界、学术界、投资方以及联邦政府机构建立紧密的联系。美国的杜邦公司、Plextronics公司以及QD Vision公司，以及欧洲的默克集团、剑桥显示、Plastic Logic公司等在印刷OLED材料、OTFT背板集成材料与制造工艺方面拥有大量的专利，还建立了相应的生产线；美国QD Vision公司和Nanosys公司是硒化镉（CdSe）和磷化铟（InP）等QLED材料的主要上游企业；美国杜邦在发光材料和喷墨打印设备方面拥有20多年的经验，布局了大量技术专利；德国Plastic Logic是柔性显示屏大规模量产领域的领跑者。除了产业界，美国的斯坦福大学、英国的帝国理工学院和剑桥大学，以及德国海德堡创新实验室等大学和研究机构在印刷显示技术方面也有很多研究成果。

（二）韩国

韩国的LG和三星在蒸镀OLED市场占据全球制高点，其中LG是目前为止全球唯一实现量产OLED大尺寸面板的厂家；三星在中小尺寸方面稳居全球产销冠军长达十年，占据90%以上的市场份额。2015年以来，LG一直致力于研究和开发可溶性OLED材料，并通过收购杜邦的可溶性OLED材料技术和专利，强化其核心技术。此外，LG利用设备巨头东京电子的喷墨印刷技术和住友化学/德国MERCK 的材料技术，组建G8.5印刷OLED中试线，已开发55英寸印刷OLED样机。三星联合其他科研机构开展了印刷QLED材料研发，通过收购美国QD Vision公司，进一步强化了自身在印刷QLED显示产业上游核心材料方面的基础。2019年，三星利用美国Kateeva的喷墨印刷设备，整合自有印刷显示技术，推进印刷OLED/QLED材料与技术研发，建设了G8.5 QDOLED量产生产线，提升了竞争优势。

（三）日本

日本政府积极推动印刷显示资源的整合，在日本产业革新机构（INCJ）的资助下，日本显示、索尼和松下公司于2015年共同组建了一家新公司JOLED，该公司拥有OLED成膜、氧化物半导体TFT以及可挠式面板等核心技术，融合显示面板技术，开发了中尺寸（10英寸-30英寸）OLED 面板产品，成为了全球首家供应喷墨印刷OLED面板的厂商，也是目前世界上唯一一家可以使用印刷方式量产OLED面板的公司。此外，日本的东京电子株式会社、东丽株式会社等在喷墨打印设备方面具有领先优势。

二、我国印刷显示技术发展情况

我国高度重视印刷显示技术的发展，与国外相比，基本处于并跑水平。在国家重大专项、863计划、973计划等科技计划的支持下，国内多家高校与科研院所在印刷显示相关关键材料、器件及印刷工艺技术的基础研究方面积累了很好的基础，尤其在印刷聚合物发光材料与器件、量子点发光材料与器件、电子墨水材料技术以及喷墨打印技术等方面取得了大量的研究成果。如华南理工大学曹镛院士团队在电子墨水配制、印刷技术和器件系统整合等方面整体已经达到或接近国内外印刷显示的先进水平；中科院苏州纳米所印刷电子技术研究中心自行研发的量子点墨水具有非常好的稳定性；华中科技大学在电流体喷印技术与装备上取得了突破，并获国际日内瓦发明展金奖；福州大学等单位已掌握了高适应性量子点墨水配方，以及QLED薄膜喷墨打印技术；浙江大学-纳晶科技已经展示了印刷显示的原型产品。

在印刷显示产业化方面，TCL和京东方走在了全国前列。其中，TCL致力研究大中小尺寸可卷绕柔性屏的喷墨打印技术，先后研发出全球首款65英寸8K喷墨打印OLED、31英寸喷墨打印可卷绕柔性样机、31英寸4K RGB全量子点印刷QLED样机、17英寸喷墨打印式OLED卷轴屏样机等高技术产品，有望于2024年前在广州建成全球首条量产的 8.5代印刷OLED产线；京东方主要瞄准大尺寸刚性屏的喷墨打印技术，已推出首款采用喷墨打印技术的55英寸4K OLED显示屏。同时，我国在发光材料、喷墨打印设备、激光剥离设备、柔性基板等方面展开了大量研究，培育了诸如奥莱德、阿格蕾雅、鼎材科技、华睿光电、广东普加福、苏州星烁纳米、大族激光等大批优秀企业。

三、广东印刷显示技术发展情况

广东省委、省政府高度重视印刷显示产业，在全国较早组织开展了新型显示领域的科研攻关和产业培育。自2014年起，广东先后实施了“新型印刷显示技术与材料”重大科技专项、省重点领域研发计划“新型显示”重点专项等科技计划，并与科技部、广州市联动组织实施国家重点研发计划“新型显示与战略性电子材料”重点专项，在印刷显示发光材料、印刷显示薄膜晶体管、印刷显示设备以及印刷显示器件工艺等方面广泛布局，引导省内高校、科研院所以及相关企业积极参与到新型显示关键核心技术研发，涌现了阿格蕾雅、华睿光电、广东聚华、广东普加福、广州新视界、TCL华星以及大族激光等一批印刷显示知名企业，在印刷显示基础研究和产业化方面走在了全国前列。

通过实施重大重点专项，广东在印刷显示领域取得了一大批技术领先的科研成果，开发出包括全球首款65英寸8K喷墨打印OLED、17英寸喷墨打印式OLED卷轴屏等世界领先产品。在印刷显示关键材料方面，TCL集团实现了InP环保型量子点的千克级批量生产能力，制备的红绿量子点外电子效率指标国际领先，公司旗下华睿光电拥有自主知识产权的新型OLED关键材料部分也进入量产阶段。在印刷显示关键器件方面，华南理工大学彭俊彪教授联合广州新视界自主研发了稀土掺杂氧化物（Ln-IZO）TFT技术，并成功研制出首款基于喷墨打印与金属氧化物TFT驱动技术的全彩色AM-QLED，从墨水流变性质、基板表面性质、器件结构等方面解决了喷墨打印过程中薄膜均匀性、界面侵蚀等问题。在印刷显示核心设备方面，华南理工大学、大族激光分别围绕高介电常数材料薄膜的印刷制备、柔性印刷显示屏激光剥离技术与装备开展了研究，研发了激光剥离设备并实现量产应用。

在重大平台建设方面，广东较早组建了印刷OLED 显示技术集成与研发公共开放平台。2014年TCL华星光电、天马微电子、南京中电熊猫、华南理工大学等共同成立了广东聚华印刷显示技术有限公司，该公司专注于印刷显示公共开放平台与印刷OLED关键技术研究，目前已建成G4.5印刷显示公共平台，已完成5寸400 ppi超高分辨率印刷OLED样机开发以及底发射QLED样机开发，并联合TCL华星先后开发出全球首款结合量子点和OLED双重优势的31英寸喷墨打印H-QL ED显示样机和全球首款31寸喷墨打印可卷绕柔性OLED样机。广东聚华印刷显示技术有限公司和广东聚华新型显示研究院先后获工信部和科技部批复牵头组建国家印刷及柔性显示创新中心和国家新型显示技术创新中心，进一步凸显了广东在新型显示领域的龙头地位。

四、广东印刷显示技术存在问题及对策建议

当前，广东印刷显示整体技术水平处于国内领先、国际先进，但在产业链上游的关键材料和核心装备方面仍存在发展相对滞后、国产化率较低、国外专利壁垒等问题，同时，与欧美日韩等发达国家和地区相比，广东印刷显示产业在基础研究、源头创新以及高端人才等方面存在较大差距。为进一步提升广东印刷显示技术水平，加快推动印刷显示产业高质量发展，研究提出以下几点建议：

一是加强政策引导和顶层设计。政府应加强战略部署与统筹规划，强化关键材料和核心装备的支撑保障，推动印刷显示材料、装备、器件、工艺上下游产业间的协同发展。同时，鉴于印刷显示产业相关材料与装备研发周期长、投入大等特点，政府应强化政策引导，持续加大研发投入和科研攻关力度，鼓励和支持生产企业积极探索使用自主的新材料，建立健全风险兜底金融保险机制，推动政策链、产业链、创新链和资金链有机结合。

二是大力推动国家技术创新中心等平台建设。抓住国家新型显示技术创新中心落户广东的契机，整合区域内外的材料、工艺、器件、装备等优势力量，积极构建新型显示产业生态链，协同开展关键材料、核心装备等研发。以技术为导向,以市场为牵引，为上下游企业提供开放共享的技术研发、材料与设备中试验证等服务，打造成为我国新型显示核心技术供给源头、区域产业聚集发展和创新型人才培育高地。加强印刷显示材料和墨水的开发，聚焦核心材料短板，以应用为目标，在印刷显示材料方面形成自己的技术特色，争取建立自主印刷材料配套体系；支持印刷装备的开发，促进材料与加工装备的深度融合，提高材料应用的自主变通和改造能力。

三是加快推进自主技术开发。充分发挥产学研协同创新优势，强化各环节之间的融合衔接，形成无缝对接的技术研发链。提高高校、科研院所原始创新的积极性，在核心材料的分子结构设计、合成制备、性能表征、器件结构设计、装备设计等方面形成自主知识产权。完善科技创新成果转移机制，从产业需求端验证并推进核心材料发展，推动创新成果无障碍过渡到技术开发阶段，缩短转移转化时间。

四是加强印刷显示人才培养力度。围绕印刷显示产业需求，充分发挥高校人才培养优势，鼓励高校通过多层次、多方式培养相关高科技人才。推动成立新型显示本科生、研究生相关专业，针对企业需求设计课程体系，通过校企合作方式培养一批专业硕士、工程博士等高端创新人才。推进新型显示学生生产实习基地建设，聘请企业技术专家进入课堂，强化理论知识与创新实践的结合，提升学生专业素质。