在今年Q2，JOLED宣布，已研發(fā)出全球首款采用印刷式技術的4KOLED 面板產品，該面板產品尺寸為21.6 英寸，已于 4 月開始提供樣品給醫(yī)療用顯示器使用，之后計劃將應用對象擴大至電視、游戲機等用途。
目前“印刷顯示技術”僅能實現(xiàn)部分印刷顯示器件，即實現(xiàn)了OLED材料的印刷，但在TFT背板的印刷上尚未形成突破。
與傳統(tǒng)的蒸鍍工藝相比，印刷式具有工藝簡單、成本低廉、材料利用率高和更適合大尺寸面板的優(yōu)點，一旦印刷OLED 跨越了量產的瓶頸，將迎來極大的發(fā)展機遇。
“印刷”和“蒸鍍”
OLED 的發(fā)光原理是在ITO 玻璃上制作一層幾十納米厚的發(fā)光材料——也就是人們通常所說OLED 屏幕像素自發(fā)光的材料，發(fā)光層上方有一層金屬電極，電極加電壓，發(fā)光層產生光輻射；從陰陽兩級分別注入電子和空穴，被注入的電子和空穴在有機層傳輸，并在發(fā)光層復合，激發(fā)發(fā)光層分子產生單態(tài)激子，單態(tài)激子輻射衰減發(fā)光，從而形成一個個的像素點。
發(fā)光材料在OLED 像素化的過程中起著至關重要的作用，目前其制造方法可分為蒸鍍和印刷兩種。
蒸鍍，是真空中通過電流加熱，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程作直線運動，碰撞基片表面而凝結，形成薄膜。
印刷顯示，就是使用印刷方式制作顯示器的有機材料膜層。具體而言，就是通過噴墨印刷設備上的多個印刷噴頭，將不同顏色的聚合物發(fā)光材料溶液精確的沉積在ITO 玻璃基板的隔離柱槽中，溶劑揮發(fā)后會形成100 納米左右厚度的薄層，構成可發(fā)光的像素。
印刷工藝相對于蒸鍍工藝有以下優(yōu)勢：
1.工藝更加簡單；
2.有機發(fā)光材料蒸發(fā)效率更高，材料利用率而蒸鍍時有機材料氣體無差別沉積在玻璃基板上，材料利用率低。
3.更容易處理大型基板，尤其是Gen8 及以上尺寸面板；而蒸鍍受限于設備與技術，很難制作大尺寸精細金屬掩模板，導致該工藝無法應用在大尺寸面板的制造上
4.制造成本更低，在OLED 面板的原材料使用上，印刷OLED 就比蒸鍍技術節(jié)省90%左右。
蒸鍍工藝印刷工藝
材料固體小分子溶液
工藝難度復雜簡單
材料使用效率10-20%80-90%
適用產品規(guī)格中小尺寸大尺寸，尤其是Gen8 及以上尺寸
制造成本昂貴便宜
印刷OLED 發(fā)展
材料方面，德國默克、美國杜邦、英國劍橋顯示以及日本住友化學等公司不僅擁有大量的專利，也建立了相應的生產線。
而5 月17 日日本JOLED 發(fā)布的首款印刷4K OLED 面板產品，并計劃2018 年初開賣，也標志著印刷OLED 技術正在加速走向商業(yè)化。
我國印刷 OLED 顯示材料方面，華南理工大學、中國科學院長春應用化學研究所、天津大學分別在熒光材料、磷光材料和載流子傳輸材料方面在國內外發(fā)表大量的相關研究工作。
華南理工大學基于自主發(fā)展的聚合物發(fā)光材料及印刷陰極材料，成功制備了首個全噴墨打印的彩色顯示器件，從原理上實現(xiàn)了全印刷技術器件。
國內印刷 OLED 顯示存在的主要問題在于材料廠商的參與缺位，優(yōu)勢技術集成度低，這成為我國印刷OLED 顯示產業(yè)發(fā)展遲滯的主要原因。
印刷OLED 專利（部分）
在OLED領域中，通過印刷顯示技術替代原有有機材料蒸鍍的工藝。此種方式確實能大大提升材料利用效率，并且預期未來將有助于降低顯示屏制造的直接成本。
但相比蒸鍍方法，打印技術目前在器件最終光效、高分辨率圖形化等方面還存在差距，需要進一步提升才能達到生產水平。
印刷顯示是采用可溶液化加工的有機、無機、納米功能材料(包括金屬、半導體、電介質、光電材料等)，通過印刷或涂布技術，代替?zhèn)鹘y(tǒng)半導體工藝/真空工藝來制作顯示器。
目前主要應用方向是印刷OLED/印刷QLED；未來，TFT陣列也可采用印刷工藝來制作。
同時，印刷與柔性是一對天生的孿生兄弟，兩者可完美結合，最終實現(xiàn)Roll-To-Roll(卷對卷)的柔性印刷顯示技術，像印報紙一樣制造顯示屏。
印刷OLED 技術難點
雖然印刷OLED 的前景非常具有吸引力，但目前離量產仍有一段路要走，還要解決很多技術難點，其主要來自于工藝穩(wěn)定性的壓力，可分為以下三方面。
1墨水
墨水的穩(wěn)定性是印刷制成的關鍵因素，且除去其自身性質變化因素外，影響墨水穩(wěn)定性的較大的因素是氣泡。假設現(xiàn)有廠商能穩(wěn)定且大量提供無雜質墨水的前提下，墨水在運輸、灌入過程中會引入氣泡，而如何去除氣泡暫時還沒有良好的解決方法。
常規(guī)實驗室工藝為將墨水長時間負壓靜置，以便較大氣泡上浮至表面破裂。這種處理方法在工業(yè)上是否適用有待考證。同時靜置法能去除較大的氣泡，但是較小的氣泡能夠存在于液體中很長時間。
考慮到常用工業(yè)用噴頭單次出墨量為10pl，則其噴頭尺寸一般為20-30 um。則整個打印系統(tǒng)對微小氣泡異常敏感。
氣泡的存在不僅僅會存在氣栓現(xiàn)象，影響墨水的流動；同時因為氣泡可以移動和壓縮，則其會在噴墨頭內游動，造成單噴頭或多噴頭的出墨不穩(wěn)或無法出墨現(xiàn)象。
2噴頭
除去在小型研發(fā)機臺上部分會采用單噴頭單噴嘴系統(tǒng)外，在中型平臺以上一般均會采用單噴頭多噴頭嘴系統(tǒng)。該噴頭可以在印刷過程中用多噴頭進行噴印，從而在提高生產效率的前提下，能夠達到均化每個像素點內墨水體積的作用。
印刷上的穩(wěn)定性體現(xiàn)在為噴頭的穩(wěn)定性。
與蒸鍍不同，一般在印刷工藝前會對噴頭進行校準，其后再進行印刷。但是印刷過程中無法對噴頭狀態(tài)進行觀測（出墨速度快，需要專用高速攝像頭延時抓拍），則一旦噴印中1 個噴頭出現(xiàn)故障，則其不僅僅影響1 個像素，而是會影響1 列、甚至多列像素。
比如因為出墨較少導致功能層較薄，導致屏幕出現(xiàn)Mura（部分可通過TFT調節(jié)），或者印刷EML時偶然歪斜，出現(xiàn)紅綠像素混色現(xiàn)象（混色會連續(xù)性出現(xiàn)，之間影響整體印刷效果）。
3成膜
成膜亦是溶液法印刷的難點之一。墨水在印刷上去時已然在表面開始揮發(fā)，一般墨水邊緣揮發(fā)速度較快，則會出現(xiàn)咖啡環(huán)現(xiàn)象。
該現(xiàn)象在實驗室中已經有較為成熟的解決方案。但實驗室僅對30 mm x 30 mm大小的基板進行測試，現(xiàn)在面臨的難點是對于大尺寸面板的干燥問題。#p#分頁標題#e#
即便是在200 mm x 200 mm平臺上，大規(guī)模均勻成膜還是難點之一。
主要難點體現(xiàn)在印刷完基板中部和基板邊緣處揮發(fā)速度呈現(xiàn)較大差異，比如中間揮發(fā)較慢，邊緣揮發(fā)較快，則器件點亮時呈現(xiàn)明顯無法修復的Mura。
這是也是造成印刷 OLED 顯示面板無法達到市場化要求的主要問題。
設備
大規(guī)模量產印刷OLED 產品，需要在8.5 代以上噴墨印刷設備、可溶性OLED 材料及墨水、噴墨印刷技術、薄膜封裝技術、氧化物TFT 背板技術以及驅動補償技術等等實現(xiàn)全產業(yè)鏈的突破。
若采用高沸點溶劑，則在現(xiàn)階段依然需要真空設備。和常規(guī)Mask技術不同，印刷用的真空設備對真空度要求不高，但是為了穩(wěn)定成膜，對真空設備抽速和真空恒壓性能有很高要求。
以常規(guī)印刷OLED器件制成來看，除去array段與ITO圖形化與蒸鍍段相同外，印刷制成需要以下工藝流程：
1Bank（PDL）結構
在array上均勻制作一層Bank以限定溶液流動，制作方式可以為小型實驗平臺或Slit/ Slot Dye方式制作。
材料為光刻膠，其后通過曝光、顯影、刻蝕、清洗后才能形成可用圖案，則在該階段需要一張Mask。
2疊層結構
假設常規(guī)印刷OLED中HIL、HTL和EML為印刷層，則其制作完Mask后基本需要經過以下流程：
- HIL印刷，印刷完畢后真空干燥（聚合物需加熱交聯(lián)）；
- HTL印刷，印刷完畢后真空干燥（聚合物需加熱交聯(lián)）；
- EML 印刷，若RGB為同體系溶液，可一并印刷后真空干燥（聚合物需加熱交聯(lián)）；
即便在沒有聚合物的前提下，每層的制作最少經過打印-轉移至真空腔-真空腔干燥-轉移出等幾個步驟。
與傳統(tǒng)工藝相比，除去設備的增加外，印刷的時間過長亦提高了制作成本。
制作完EML后，再以蒸鍍方式制作ETL、EIL和電極，完成器件封裝。
在假設3個功能層真空條件且不需要Baking的條件下，則除去打印機外，額外需要設備為：
制作Bank：Slit 機器、Baking設備、真空Chamber、曝光刻蝕設備。
功能層：理想情況各功能層為同一材料體系、有相同的干燥工藝且不需要Baking交聯(lián)，則需要1個真空Chamber；若三層材料體系不同、干燥工藝不同且需要Baking，則需要3個獨立真空Chamber（可集成熱臺功能）。
廢液處理和收集設備：需注意的是大部分有機良溶劑為有機溶劑，呈現(xiàn)一定的毒性，無法直接排放。同時較高的沸點也使得該類液體回收困難。
工藝時長
印刷為溶液法制程，一般印刷OLED器件中需要印刷1-3層，其中1-2層為共用功能層，而第三層為EML層。
耗時較長主要表現(xiàn)為工藝處理時間較長。以常見OLED器件為例，因為需要制作3層功能層，則需要分別進行三次打印。
為了避免溶液在低溫揮發(fā)損壞噴頭，一般印刷用墨水沸點在150℃-250℃以上，造成該溶液揮發(fā)困難，則在現(xiàn)階段依然需要真空設備。
每次打印需要真空干燥，部分材料為了提高性能還需要烘烤。則為了打印1個OLED器件，其需要重復進行印刷-干燥-烘烤3次。干燥為低壓或真空，意味這需要真空Chamber。
易耗品
對印刷打印來看，其噴頭是易耗品。即便對于最便宜的Fujifilm噴頭其價格也在數(shù)千至數(shù)萬美金不等。
即便以研發(fā)平臺為準來看，印刷OLED設備最少需要5個噴頭來對應5個不同功能層，在產線上為了提高效率，對于同一功能層的印刷需要多個噴頭系統(tǒng)進行打印，則產線上噴頭使用數(shù)量在10個以上。無形中直接提高了生產成本和維護成本。
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