印刷OLED的時代來了嗎

1989年，溶液可處理的發(fā)光有機材料第一次以0.1 EQE（外量子效率）進(jìn)行了演示。從那時起，在材料合成/生產(chǎn)以及顯示器處理方面取得了巨大進(jìn)步。然而，到目前為止，商業(yè)化仍然難以實現(xiàn)，但這種狀況可能即將改變。

如果發(fā)生大的轉(zhuǎn)變，可能對大面積顯示器市場產(chǎn)生重要影響，特別是如果印刷能夠顯著降低生產(chǎn)成本，將會出現(xiàn)革命性的變化。

目前，生產(chǎn)OLED顯示屏主要有兩種方法，兩者都使用蒸發(fā)的有機物。在一個實例中，通過精細(xì)金屬掩模（FMM）蒸發(fā)發(fā)光層，以實現(xiàn)patterned的并排R，G和B發(fā)射器。這種方法適用于小型和中等尺寸的顯示器。實際上，今天，它完全主宰了這類產(chǎn)品的市場。

然而，該技術(shù)難以擴(kuò)展到大面積應(yīng)用領(lǐng)域。FMM通常非常薄，以最大限度地減少蒸發(fā)過程中的陰影效應(yīng)。這種薄度的缺點是廣域掩模在自身重量下會變得很脆弱，容易下垂或翹曲。這會扭曲掩模圖案。根據(jù)定義，F(xiàn)MM也會阻塞并因此浪費2/3的材料。被阻擋的材料進(jìn)一步增加了掩模的重量，從而進(jìn)一步加劇這種情況，形成了惡性循環(huán)。

業(yè)界已經(jīng)提出了許多方法來克服這些缺點，例如在基板上使用掃描器。但是，仍然沒有人能完全解決這些問題。因此，F(xiàn)MM未能過渡到大面積顯示器應(yīng)用。另一種方法是基于白色OLED（WOLED），這里，有機層沒有進(jìn)行圖案化處理。相反，它們是被毯式存放的。這樣，多個OLED堆疊形成在彼此之上以激發(fā)出白色光。在這種方法中，通常有兩個藍(lán)色層將驅(qū)動電壓分成兩個堆疊，同時保持亮度水平。

通常，WOLED會涉及多層的沉積。由于RGB顏色效果來自彩色濾鏡，因此，該系統(tǒng)效率較低（過濾器會浪費2/3的光）。反過來，就需要更高的亮度，導(dǎo)致更苛刻的驅(qū)動條件和更短的壽命。這種方法的主要優(yōu)點是可以擴(kuò)展到大面積。這就是為什么它是OLED電視的首選技術(shù)。然而，迄今為止降低生產(chǎn)成本已經(jīng)證明是復(fù)雜的，盡管它也取得了穩(wěn)步進(jìn)展。

兩種方法都依賴于蒸發(fā)的材料，這就產(chǎn)生了一個問題：為什么不使用打印技術(shù)？打印技術(shù)可以實現(xiàn)在具有高材料利用率的大區(qū)域面積上直接實現(xiàn)RGB圖案化處理。本文的后半部分，我們將介紹打印OLED的進(jìn)展和前景。

印刷OLED的材料足夠好嗎？

開發(fā)可溶液處理的OLED材料并非易事。首先，只有聚合物材料可以溶解。在早期階段，這將產(chǎn)生非常低的EQE和壽命。隨著時間的推移，業(yè)界開發(fā)出了聚合物/小分子甚至溶液可處理的小分子OLED材料。僅聚合物產(chǎn)品也得到極大改善。

結(jié)果是，全球業(yè)界經(jīng)過三十年的研究和開發(fā)努力，溶液可處理的OLED正成為一個可行的解決方案。最后，處于主導(dǎo)地位的可印刷OLED和商業(yè)蒸發(fā)OLED之間的Cd / A性能差距幾乎已經(jīng)被彌補。對于綠色和紅色材料，情況也是如此，對于通常在顯示器中使用的適當(dāng)顏色坐標(biāo)的藍(lán)色也是如此。

以前，從蒸發(fā)到溶液處理的任何過渡都會造成嚴(yán)重的性能損失，現(xiàn)在情況發(fā)生了改變，這些損失不再是必然的。因此，材料方面的性能進(jìn)步已經(jīng)消除，或者說至少極大地削弱了采用印刷的主要障礙。

但是，溶液可處理OLED的壽命仍然需要進(jìn)一步延長。準(zhǔn)確的基準(zhǔn)測試很困難，因為供應(yīng)商并不總是說同一種語言，并且會在“終身”一詞中表達(dá)不同的含義。每個都可以使用不同的亮度級別或壽命定義（T90，T50等）。盡管如此，仍然存在溶液可處理OLED材料的壽命滯后于蒸發(fā)材料的情況。這一差距可能會隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展而結(jié)束。

印刷OLED屏可以實現(xiàn)商業(yè)量產(chǎn)嗎？

在大面積和商業(yè)生產(chǎn)中處理溶液OLED材料一直都不是一件容易的事情。但是，如下圖所示，相關(guān)社區(qū)現(xiàn)在擁有廣泛的專業(yè)知識。這是因為它一直致力于印刷OLED研發(fā)，超過了15年的時間。實際上，早在2004年就出現(xiàn)了第一款帶有印刷OLED顯示屏的商品，那是一款小型無源矩陣顯示器。從那以后，出現(xiàn)了許多原型。這些原型通常針對大面積顯示器，例如電視，因為在該尺寸范圍內(nèi)印刷的好處更多。此外，大面積顯示器可以實現(xiàn)低PPI水平，從而放寬精細(xì)特征打印要求。當(dāng)然，也有小型高PPI挑戰(zhàn)者，但由于其背后的商業(yè)動機較弱，所以規(guī)模和影響力有限。

今天，噴墨打印的中型，例如21.6“，204 PPI OLED屏正在由一個日本財團(tuán)支持實現(xiàn)量產(chǎn)。該聯(lián)盟匯集了日本的材料供應(yīng)商、設(shè)備制造商和顯示器制造商。我們認(rèn)為該聯(lián)盟的目標(biāo)是將印刷OLED顯示屏學(xué)習(xí)曲線所涉及的早期風(fēng)險匯集起來。但是，一旦技術(shù)障礙得到充分克服，技術(shù)成熟，該聯(lián)合體很可能會向顯示器制造商轉(zhuǎn)讓或出售這項技術(shù)。

不過，對此感興趣的不僅限于日本和中國制造商。事實上，即使在今天，領(lǐng)先的OLED制造商也在積極開發(fā)印刷技術(shù)。事實上，有許多強有力的戰(zhàn)略動機使印刷OLED牢牢地列入了議程。首先，那些擁有FMM技術(shù)的人迫切地希望獲得或建立一種大型OLED顯示器技術(shù)。其次，現(xiàn)有企業(yè)擔(dān)心印刷技術(shù)有朝一日會使生產(chǎn)成本發(fā)生變化，從而重新配置競爭力圖譜以使其滯后。第三，他們認(rèn)為顯示印刷技術(shù)對量子點（QD）顯示器也是至關(guān)重要的。

在后一種情況下，將大量使用印刷技術(shù)。它將用于LCD和OLED上的QD濾色器顯示器。更重要的是，從長遠(yuǎn)來看，它將用于開發(fā)終極QLED（量子點發(fā)光二極管）。我們之所以說終極，因為這種顯示技術(shù)，盡管目前還不成熟，且存在諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，如提供完整的對比度，極寬的色域，薄度，靈活性等。

一般而言，印刷不再被視為不成熟或未來技術(shù)。材料方面的進(jìn)展已經(jīng)消除或大大縮小了采用印刷材料時傳統(tǒng)上必須支付的EQE費用。加工方的長期穩(wěn)定進(jìn)展也使商業(yè)化生產(chǎn)成為可能。

當(dāng)然，要取得更多進(jìn)展。工藝和TACT需要進(jìn)一步改進(jìn)。商用印刷OLED顯示屏的尺寸需要從顯示器擴(kuò)大到電視范圍。溶液可處理OLED的壽命需要進(jìn)一步擴(kuò)展，特別是如果最終產(chǎn)品具有延長的生命周期。打印分辨率需要變得更精細(xì)。

然而，這些持續(xù)的發(fā)展趨勢通常是漸進(jìn)的，并且?guī)缀醮嬖谟谒酗@示技術(shù)中。重要的是，印刷OLED已經(jīng)突破了足夠的技術(shù)障礙來展示其可行性。因此，印刷OLED已經(jīng)成為令人興奮的話題。我們認(rèn)為這是一個值得在未來幾年密切關(guān)注的領(lǐng)域。