印刷技術(shù)生產(chǎn)OLED？Piezo到底是什么技術(shù)呢？

什么是印刷技術(shù)生產(chǎn)OLED？

看這張圖！可以看到是用一種叫做PIEZO的技術(shù)來噴出填充的發(fā)光材料（RGB）到空的像素點里面。那么這種Piezo到底是什么技術(shù)呢？這技術(shù)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(shù)打印的照片、文檔。

目前OLED的生產(chǎn)設(shè)備：蒸鍍機

未來的打印技術(shù)：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(shù)原理其實不復(fù)雜，在噴嘴附近，有一個壓電材料，當(dāng)給予這個壓電材料一個電壓，它就會產(chǎn)生材料變形，然后將墨水腔里面的墨水?dāng)D出，當(dāng)然，制造OLED就是發(fā)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(jīng)有77寸了，怎么才能實現(xiàn)快速的生產(chǎn)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(chǎn)能問題

印刷技術(shù)生產(chǎn)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(xiàn)。當(dāng)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(yè)也有微壓電打印頭技術(shù)，它們實現(xiàn)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(dān)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(shù)生產(chǎn)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(shù)當(dāng)時有三種：液晶、等離子以及SED。SED是當(dāng)時佳能和東芝合作推出的產(chǎn)品。

CRT被淘汰是因為體積限制，并非畫質(zhì)不好！

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

SED的基本原理：一樣是電子轟擊熒光體發(fā)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(dāng)于每個像素是一個獨立的小的腔體，也用熒光粉發(fā)光顯示，所以畫質(zhì)在當(dāng)時是最好的。當(dāng)年的技術(shù)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(dāng)年SED電視機的產(chǎn)品設(shè)計其實很前衛(wèi)

當(dāng)年的展會上SED沒少DISS液晶

SED的一個優(yōu)勢是可以用佳能的噴墨打印技術(shù)，可以在很大的液晶玻璃板上實現(xiàn)印刷式的生產(chǎn)，和OLED是一樣的，只不過佳能的噴墨是熱發(fā)泡技術(shù)而已。但是在即將上市的關(guān)口，一個名不見經(jīng)傳的小公司把SED的兩家公司告上法庭，控告專利侵權(quán)。結(jié)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(zhì)：未來印刷技術(shù)會更便宜

過去的已經(jīng)過去，還好我們等來了OLED這種主動發(fā)光的技術(shù)，實現(xiàn)了高畫質(zhì)，而SED則消失在了歷史的洪流當(dāng)中，作為消費者，我們其實忍受了十多年液晶較差的畫質(zhì)、對比度、動態(tài)清晰度。但未來是光明的：印刷技術(shù)的OLED成本更低、產(chǎn)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(shù)

印刷顯示在大規(guī)模生產(chǎn)前所面臨的問題如下：

技術(shù)

現(xiàn)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(dāng)長的一段距離。

除去器件性能以外，現(xiàn)有印刷技術(shù)還面臨的問題有：

工藝穩(wěn)定性不高：在生產(chǎn)上穩(wěn)定性壓倒一切

對于噴墨印刷過程來說，其工藝上穩(wěn)定性的壓力來自于以下3個方面：

墨水

墨水的穩(wěn)定性是印刷制成的關(guān)鍵因素，且除去其自身性質(zhì)變化因素外，影響墨水穩(wěn)定性的較大的因素是氣泡。假設(shè)現(xiàn)有廠商能穩(wěn)定且大量提供無雜質(zhì)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(nèi)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。

印刷

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(chǎn)效率的前提下，能夠達到均化每個像素點內(nèi)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(dǎo)致功能層較薄，導(dǎo)致屏幕出現(xiàn)Mura（部分可通過TFT調(diào)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）。

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(jīng)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。

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?xí)r呈現(xiàn)明顯無法修復(fù)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(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(shè)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(fù)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(shè)備需求復(fù)雜

配套設(shè)備需求較多

若采用高沸點溶劑，則在現(xiàn)階段依然需要真空設(shè)備。和常規(guī)Mask技術(shù)不同，印刷用的真空設(shè)備對真空度要求不高，但是為了穩(wěn)定成膜，對真空設(shè)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：

制作Bank（PDL）結(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)

假設(shè)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(jīng)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(jīng)過打?。D(zhuǎn)移至真空腔－真空腔干燥－轉(zhuǎn)移出等幾個步驟。

與傳統(tǒng)工藝相比，除去設(shè)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(shè)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(shè)備為：

制作Bank：Slit 機器、Baking設(shè)備、真空Chamber、曝光刻蝕設(shè)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(shè)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。

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(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(shè)備最少需要5個噴頭來對應(yīng)5個不同功能層，在產(chǎn)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(chǎn)線上噴頭使用數(shù)量在10個以上。無形中直接提高了生產(chǎn)成本和維護成本。