什么是印刷技術生產OLED？

看這張圖！可以看到是用一種叫做PIEZO的技術來噴出填充的發光材料（RGB）到空的像素點里面。那么這種Piezo到底是什么技術呢？這技術其實不稀奇，叫做微壓電噴墨打印，愛普生的打印機就是用這種技術打印的照片、文檔。

目前OLED的生產設備：蒸鍍機

未來的打印技術：什么是Piezo？

每一個微小的噴嘴都是通過壓電材料變形來噴出墨水

像打印海報一樣打印OLED大屏電視機面板

微壓電的技術原理其實不復雜，在噴嘴附近，有一個壓電材料，當給予這個壓電材料一個電壓，它就會產生材料變形，然后將墨水腔里面的墨水擠出，當然，制造OLED就是發光材料。

單個微壓電打印頭其實不大

這張圖片是單個的微壓電打印頭，并不大，只有幾厘米長，但是OLED的電視機，最大已經有77寸了，怎么才能實現快速的生產出來OLED電視機那么大的面板呢？

這種可以交錯排列的微壓電打印頭可以解決寬度問題，高密度排列還可以解決產能問題

印刷技術生產OLED，和液晶一樣其實受限與玻璃的尺寸

答案在這張圖，可以用多個打印頭陣列的方式來實現。當然我們提供的示意圖是愛普生的，實際上還有柯尼卡美能達、理光等企業也有微壓電打印頭技術，它們實現的原理是一樣的。打印照片的分辨率可以達到1200dpi，所以不用擔心顯示器的精度問題，無論是4K的電視機，還是6寸、300ppi以上的手機屏，都可以用這種技術生產出來。

我們把時間回溯到十幾年以前。那個時候，CRT由于要抽真空，所以無法做大，正在推出歷史舞臺。新的技術當時有三種：液晶、等離子以及SED。SED是當時佳能和東芝合作推出的產品。

CRT被淘汰是因為體積限制，并非畫質不好！

淘汰CRT，并不是因為它畫質不好！只是因為太厚、太沉、做不大，而當時32寸-40寸尺寸的5代線-6代線的液晶可以實現經濟切割，成本下降，成品更大、體積更薄，畫質也算能接受。但是液晶并不是畫質最好的顯示技術，事實上畫質最好的顯示技術其實是SED！

SED的基本原理：一樣是電子轟擊熒光體發光

SED的核心專利其實在佳能手里。在原理上，它也沒有背光，其實是相當于每個像素是一個獨立的小的腔體，也用熒光粉發光顯示，所以畫質在當時是最好的。當年的技術展覽上，液晶陣營的三星董事長李健熙看過SED之后，給了“確實不錯！”的評價。

當年SED電視機的產品設計其實很前衛

當年的展會上SED沒少DISS液晶

SED的一個優勢是可以用佳能的噴墨打印技術，可以在很大的液晶玻璃板上實現印刷式的生產，和OLED是一樣的，只不過佳能的噴墨是熱發泡技術而已。但是在即將上市的關口，一個名不見經傳的小公司把SED的兩家公司告上法庭，控告專利侵權。結果居然是這個小公司勝利，佳能和東芝的SED計劃夭折，否則今天市場上我們還有更多的選擇。

OLED回歸高畫質：未來印刷技術會更便宜

過去的已經過去，還好我們等來了OLED這種主動發光的技術，實現了高畫質，而SED則消失在了歷史的洪流當中，作為消費者，我們其實忍受了十多年液晶較差的畫質、對比度、動態清晰度。但未來是光明的：印刷技術的OLED成本更低、產能更高，相信普及之后可以讓OLED電視取代LCD走進千家萬戶。

印刷OLED技術

印刷顯示在大規模生產前所面臨的問題如下：

技術

現在打印的器件性能總體上接近于旋涂器件，但是離蒸鍍器件還有相當長的一段距離。

除去器件性能以外，現有印刷技術還面臨的問題有：

工藝穩定性不高：在生產上穩定性壓倒一切

對于噴墨印刷過程來說，其工藝上穩定性的壓力來自于以下3個方面：

墨水

墨水的穩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，影響墨水穩定性的較大的因素是氣泡。假設現有廠商能穩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。則整個打印系統對微小氣泡異常敏感。

氣泡的存在不僅僅會存在氣栓現象，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或無法出墨現象。

印刷

除去在小型研發機臺上部分會采用單噴頭單噴嘴系統外，在中型平臺以上一般均會采用單噴頭多噴頭嘴系統。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。

印刷上的穩定性體現在為噴頭的穩定性。

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Mura（部分可通過TFT調節），或者印刷EML時偶然歪斜，出現紅綠像素混色現象（混色會連續性出現，之間影響整體印刷效果）。

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，一般墨水邊緣揮發速度較快，則會出現咖啡環現象。

該現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，現在面臨的難點是對于大尺寸面板的干燥問題。

即便是在200 mm x 200 mm平臺上，大規模均勻成膜還是難點之一。

主要難點體現在印刷完基板中部和基板邊緣處揮發速度呈現較大差異，比如中間揮發較慢，邊緣揮發較快，則器件點亮時呈現明顯無法修復的Mura。

工藝耗時較長

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，造成該溶液揮發困難，則在現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。

設備需求復雜

配套設備需求較多

若采用高沸點溶劑，則在現階段依然需要真空設備。和常規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：

制作Bank（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。

印刷為疊層結構

假設常規印刷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）；

－ HTL印刷，印刷完畢后真空干燥（聚合物需加熱交聯）；

－ 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）；

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，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。

易耗品的增加

對印刷打印來看，其噴頭是易耗品。即便對于最便宜的Fujifilm噴頭其價格也在數千至數萬美金不等。

即便以研發平臺為準來看，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進行打印，則產線上噴頭使用數量在10個以上。無形中直接提高了生產成本和維護成本。