“相信随着研发力度的增加，材料以及工艺的突破，喷墨印刷终将成为OLED显示面板的主流选择。”在7月17日举办的UDE2023第四届国际半导体显示博览会上，《中国电子报》记者专访武汉国创科光电装备有限公司（以下简称“国创科”）市场部负责人韩宏伟时，他发表了上述观点。

印刷显示制备工艺简单，可适用于各种尺寸产品

目前，中小尺寸OLED主流技术均为FMM-OLED技术，我国OLED面板企业均采用这一技术路线。对于国内业者来说主要存在国外专利垄断、成本较高和大尺寸难以突破等问题。从技术角度来看，FMM-OLED采用的是真空蒸镀方法，主要是将有机材料加热升华，通过使用高精度的金属掩膜板分别图案化形成红、绿、蓝OLED器件的有机膜层。高精度金属掩膜板需要使用具有极低热变形系数的材料来制作，开孔的尺寸在微米级别，对位精度要求极高，因此成本高昂。同时，重力作用还会导致高精度金属掩膜板形变，任何微小的形变都会对对位和蒸镀区域产生重大的影响，且尺寸越大形变问题越严重，所以大世代线应用难度极高。

与FMM-OLED采用真空蒸镀不同的是，IJP－OLED采用的是喷墨打印技术将有机材料配置成溶液，然后通过高精度的喷头，精准地控制墨滴的体积(皮升级别，10-12L)和喷墨位置，将其打印在预先制备好的基板的像素坑内。真空干燥后形成OLED器件的有机膜层最终形成红、绿、蓝发光单元。可见，印刷OLED技术工艺非常简单，可以像“印刷报纸”一样来印刷显示屏幕，同时不需要昂贵的真空蒸镀机台，也不需昂贵的高精度金属掩膜板，可适用于各种尺寸的产品范围（TV/Monitor/Notebook/Tablet）。

在中大尺寸产品方面，目前全球主流的OLED技术则主要为WOLED和QD-OLED，无论是WOLED还是QD-OLED，其器件结构和发光结构都非常复杂。WOLED和QD-OLED同样采用的是真空蒸镀的方法，并利用金属掩膜板图案化。WOLED是在玻璃基板上形成整面白光OLED器件的有机膜层，然后通过图案化的阳极和彩色滤光片形成白、红、绿、蓝发光单元，其中白光OLED器件需要蒸镀约18-20层。QD-OLED与WOLED不同的是在下玻璃上形成整面多叠OLED器件的有机膜层发出蓝光，然后在上玻璃基板上通过打印的方式图案化的量子点光色转换层和整面封装层，最后搭配图案化的彩色滤光片形成红、绿、蓝发光单元，其中堆叠器件共需要蒸镀约22-24层。

相比之下，印刷OLED仅需要通过喷墨打印的方式形成5-6层有机膜即可形成红、绿、蓝发光单元，器件结构和发光结构都非常简单，材料利用率也高达90%，并且无需复杂的工艺制程与真空蒸镀设备。因此，在中大尺寸显示器应用中，印刷OLED生产预计比WOLED和QD-OLED成本都要低。例如，当在10代线上生产65英寸的电视时，与WOLED和QD-OLED相比，印刷OLED据推算可以将BOM成本降低10%-20%。同时，印刷OLED的竞争力也延伸至中小尺寸显示器市场，与６代线上１3.3英寸面板生产中使用的FMM OLED工艺相比，印刷OLED可将BOM成本降低约10%。另外，与WOLED、QD-OLED、FMM-OLED相比，IJP在设备和工厂建设方面的初始投资成本也更低，在生产过程中还具有较低的运营成本。

印刷显示开口率更高，产品有望实现更长寿命

开口率是像素有效的发光区面积与像素整体面积的比率。对于OLED显示来说，开口率越高，在显示相同亮度的条件下，像素OLED器件发光工作时对应的电流密度越小，器件衰减越慢，产品的寿命也就越长。因此，OLED显示需要尽量扩大发光区域面积，提升像素开口率。

FMM-OLED需要使用高精度金属掩膜板来定义像素的发光区域。高精度金属掩膜板是在整张金属板上在像素发光区对应的位置上进行开孔，在蒸镀EL材料时，EL材料可通开孔区域蒸镀在OLED发光区。而非开孔区域的金属起到支撑作用。前文讲到，高精度金属掩膜板对形变量的要求极高，非开孔区域的金属有一定的宽度要求，如果非开孔区宽度太小，强度受到影响，会引起形变，从而影响图案化工艺流程。因此，随着产品像素密度不断提高，像素总尺寸逐渐缩小，而非开孔区域面积无法缩小，只能减小开孔区域面积。因此高精度金属掩膜板的开孔比例越小，像素的开口率越低。

印刷OLED则无掩膜板限制，可实现更高开口率。因此，针对于像素密度较高的OLED产品而言，印刷OLED技术可实现更高像素开口率，且像素密度越高，像素开口率优势越明显。正如前文所讲，开口率越高，在显示相同亮度的条件下，像素OLED器件发光工作时对应的电流密度越小，器件衰减越慢，所生产出来的产品也就有望实现更长的寿命。

喷墨印刷有哪些难点？

墨水：墨水的稳定性是印刷制成的关键因素，且除去其自身性质变化因素外，影响墨水稳定性的较大的因素是气泡。假设现有厂商能稳定且大量提供无杂质墨水的前提下，墨水在运输、灌入过程中会引入气泡，而如何去除气泡暂时还没有良好的解决方法。

喷头：除去在小型研发机台上部分会采用单喷头单喷嘴系统外，在中型平台以上一般均会采用单喷头多喷头嘴系统。该喷头可以在印刷过程中用多喷头进行喷印，从而在提高生产效率的前提下，能够达到均化每个像素点内墨水体积的作用。

成膜：成膜亦是溶液法印刷的难点之一。墨水在印刷上去时已然在表面开始挥发，一般墨水边缘挥发速度较快，则会出现咖啡环现象。

10余年苦攻关

国产产商破解喷墨打印工艺

武汉新城核心区，武汉国创科光电装备有限公司（以下简称“国创科”）正在加速研发新一代G6型喷墨打印设备，预计明年推向生产线，这意味着在不久的将来，手机、电视等屏幕，都可以像打印照片一样，喷墨“打印”出来。

15年前，来自华中科技大学的一支科研团队，锚定自主造屏，率先把目光锁定了喷墨打印技术，10余年的持续攻关和技术积累，终究有了突破。2020年底，该团队研发的第一台200型喷墨打印装备成功验收，也是这一年，这支团队走出学校实验室，创办国创科，持续攻关更大尺寸OLED显示面板的装备开发。

10余年苦攻关，研发难度超出了预想。在国创科二楼展厅，一整片专利墙汇聚了国创科的上百张专利证书，去年公司还成功入选“光谷瞪羚”“高技术十强”企业。

去年9月，国创科研发的国内首台G4.5高分辨率新型显示喷印设备进入武汉华星光电中试生产线，以全新“打印”技术来生产显示面板，该款设备可以“打印”730×920平方毫米的OLED屏。就是这一系列设备，让中国在OLED屏制造技术上，不仅能够完成国产化替代的使命，而且有了弯道超车希望。

国创科总经理陈建魁介绍，使用真空蒸镀工艺，材料利用率较低，且需要真空、高温环境，对设备工作环境要求高，不适合生产大屏，而公司聚焦的新型显示喷印技术，可定点喷印发光材料，材料利用率高达90%，造屏材料成本仅为蒸镀工艺的1/3；设备在常温常压下工作，生产屏幕的尺寸不受限制。

“实现这样的精度，难度非常大。”陈建魁表示，这相当于在基板上有上亿个像素坑需要喷印，“就像下雪时，拿一个筛子让每朵雪花都通过筛孔一样难。”

目前，国创科正在开发新一代G6型喷墨打印设备，预计明年推向产线，该设备可“打印”1500×1850平方毫米尺寸的屏幕。

“一台制造OLED面板的G6型真空蒸镀设备预计需要1亿美元，而一台G6型喷墨打印设备只需要约1亿元人民币。这中间的价差惊人。”陈建魁表示，国创科正加速推进喷墨打印技术和设备的研发进程，希望在2026年能够完成G8型设备的广泛应用。

与此同时，国创科团队原创的新型显示电流体喷印技术在全球领先，喷印分辨率可达0.2微米，可实现面向VR超高分辨率打印。

“新型显示本身具有较大发展潜力，我们相信OLED将成为全球新型显示产业里的主流产品，在关键技术领域，我们对于印刷显示非常有信心。”陈建魁坚定地认为，喷墨印刷技术高材料利用率以及大尺寸适应性，对于后续显示产品的应用发展具有较大的推动作用。

文章来源： 长江日报，新型显示国创中心，智能头条