“观众”“中国式翻拍”还有多少功课要补

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有机发光二极管（下称OLED）显示屏具有自发光、反应快、视角广、耗电低、轻薄等优点，被认为是继液晶显示屏（LCD）之后的次世代显示技术，目前手机市场上各品牌的旗舰机型均已搭载OLED显示屏。

OLED显示屏有机薄膜的成膜方式主要有两种：真空蒸镀工艺和喷墨打印工艺。现阶段商业化生产的OLED显示屏主要采用真空蒸镀工艺，该技术工艺成熟，但是存在设备投资大、材料利用率低等缺点；喷墨打印工艺无需昂贵的真空蒸镀设备，具有材料利用率较高、适于大尺寸化生产等优点，被认为是大尺寸OLED显示屏实现量产的重要方式。

喷墨打印技术“三国鼎立”

在技术更迭快速的显示屏行业，国内外的各大显示屏生产商都意识到了喷墨打印OLED技术将凭借巨大优势改变整个显示行业的发展模式，因此争先加入技术研究行列。当前，日本、韩国、中国在喷墨打印OLED技术研究方面形成“三国鼎立”局面，其中日本的代表性企业包括精工爱普生、佳能等喷墨打印设备主要生产商以及面板制造商JOLED公司；韩国在显示面板领域处于全球领导地位的面板制造商包括三星和LGD（LGDisplay）；中国的主流面板企业主要有京东方、华星光电、广东聚华印刷等。

2017年底，日本JOLED公司宣布开始商业化生产21.6英寸4KOLED显示屏，成为全球首家采用喷墨印刷方式商业化生产OLED显示屏的公司。韩国三星公司采用kateeva提供的喷墨打印设备和杜邦公司提供的功能材料来开发8.5代生产线，用于生产55英寸面板。LGD基于日本东京电子的喷墨打印设备和默克的功能材料开发建设了8.5代生产线。

伴随着OLED显示屏市场需求的强势增长，国内的京东方、华星光电等面板生产企业在OLED显示屏领域持续发力。京东方是国内首家研究喷墨打印OLED技术的企业。华星光电、广东聚华印刷也围绕喷墨打印OLED技术进行了大量的研发与专利布局。华星光电投资日本JOLED公司，在喷墨打印设备领域开展深度技术合作。广东聚华印刷联合了龙头企业、重点高校及科研院所，致力于成为印刷显示产业关键技术的输出源泉。

成膜均匀攸关显示质量

喷墨打印OLED有机薄膜时，墨滴定位或体积的微小变化，都可能引起功能层厚度不均，从而导致发光亮度不均匀甚至短路完全不发光，这就要求喷墨打印形成的功能层要膜厚均匀，防止影响性能及使用寿命。

从空间上来看，成膜均匀性主要包括以下两大类：各像素坑之间的成膜均匀性以及单个像素坑内的成膜均匀性。在采用喷墨打印技术形成OLED器件多层薄膜结构的工艺过程中，以下工艺步骤将会直接影响墨水材料的成膜均匀性：

第一类是喷墨打印工艺。墨滴体积、滴落角度控制的精确性对各像素坑之间墨水材料的成膜均匀性有重要影响。理想的状态是打印头上的各个喷嘴将体积大小相同的墨滴均匀地喷入各个像素坑内，从而使得坑内的膜厚均匀一致。但是在实际喷墨过程中，受喷墨头喷墨精度的影响，例如从喷嘴喷出的液滴的体积不同、墨滴的滴落角度偏离了理想的滴落角度等，会导致像素坑之间的墨水体积存在差异。

第二类是减压干燥和烘烤工艺。在干燥过程中，墨水中的溶剂成分挥发速率以及腔体内的气压控制等，对基板表面不同区域的墨水材料成膜均匀性以及像素坑内的成膜均匀性有重要影响。墨滴喷入像素坑内后，受液体表面张力的作用，墨水呈现中间厚、边缘薄的状态，边缘区域的墨水挥发速率更快，会早于中间区域凝固，而中间区域仍处于液体状态的未凝固的墨水会流动到已经凝固的边缘区域上方并凝固，导致像素坑内干燥凝固后的膜层呈现中间凹陷的状态，也就是所谓的非均匀波纹或咖啡环现象。在烘烤过程中，玻璃基板不同区域的加热均匀性对基板表面墨水材料的均匀成膜同样有重要影响。

创新技术解决关键问题

喷墨打印工艺中的喷射精准性是影响各像素坑之间的成膜均匀性的主要因素；减压干燥工艺和烘烤工艺是影响单个像素坑内的成膜均匀性的主要因素。

为了解决喷墨精度不良所造成的膜厚不均问题，产业链上游的喷墨打印设备制造商以及中游的面板制造商，分别从喷墨过程控制、喷射引导件、膜厚检测补偿、干燥工艺等方面进行了改进。

针对喷墨步骤，打印设备制造商精工爱普生早期提交的专利申请（申请号：Jp2006-220016）通过检测工序获取从每个喷嘴喷出的液滴的滴落位置信息，修正精度不良喷嘴（例如产生飞行弯曲的喷嘴）造成的位置偏差，从而提高成膜均匀性。京东方提交了名为“一种设置在喷墨头与基板之间的导液组件”的专利申请（申请号：CN201810116439.9），该导液组件起到近似漏斗的功能，其与喷嘴相对的上部侧方具有较大开口，偏离的液滴能通过该较大的上部开口被导液组件接收并准确导入对应的像素坑内，从而提高了喷墨打印的精确性。

华星光电在2018年提出了一种喷墨打印系统（申请号：CN201810841055.3），该系统中设置检测模组用于检测膜层的厚度，可根据检测的膜层厚度数据分析膜层表面各处的膜厚差异，并据此修正打印下一块基板的墨滴数量。

针对干燥、烘干步骤，广东聚华印刷提交了名为“一种减压干燥过程中使用的冷凝板”的专利申请（申请号：CN201821931555.8），该冷凝板主体的一面设有凸起部和由凸起部围合形成的凹槽，通过凸起和凹槽的设置改变了基板上边缘与中间部分与冷凝板之间的距离，使得相应区域的溶剂挥发速度发生变化。

为解决像素坑内膜厚度不均的问题，OLED面板制造商主要从干燥工艺等方面进行了改进。三星提出在干燥单元中形成真空孔，通过真空和热量干燥油墨使得像素坑内滴落的油墨的外形和厚度均匀；京东方提出了一种干燥工艺，加热组件发出的热源束在经过掩膜板之后对像素坑内的墨水进行加热干燥，掩膜板的设计使得热源束的照射强度由中间向周边递减，从而使得中间区域的墨水挥发凝固速度快于边缘区域。国显光电也提出了类似的干燥装置（申请号：CN201910813250.X），用于干燥油墨的发射嘴发出的热源束的横截面上，热源束的能量密度由中心向周边递减，从而使得目标基板的像素坑中油墨中间区域的凝固速度快于边缘区域。

喷墨打印工艺势将成为OLED面板行业的主流技术，由于喷墨打印设备制造技术基本被国外企业垄断，我国在该领域的主要研发方向聚焦于工艺过程控制方面。以京东方、华星光电、广东聚华印刷为代表的国内企业较早地加入了该技术的研发行列，紧追产业发展潮流，但是与三星、LGD等国际一流面板制造企业还存在一定差距。国内企业应当在显示行业的变革中抓住机遇，在喷墨打印成膜工艺上进一步加大研发投入，逐步攻克该产业的“卡脖子”难题，占领先机，提高市场话语权，改变被国外企业掌控的OLED面板市场格局。（章增锋金华）

（编辑：晏如）

好了，关于“三星”OLED专利——给显示屏喷上“均匀”功能膜的内容就介绍到这。