前言

目前，小尺寸AMOLED顯示屏的有機(jī)發(fā)光部分使用的是FMM+（Fine metal Mask）蒸鍍的技術(shù)方案量產(chǎn)，代表廠商是三星，其絕大多數(shù)AMOLED產(chǎn)能都應(yīng)用在galaxy系列手機(jī)上。但是FMM+技術(shù)方案在大尺寸AMOLED顯示模組上卻無法使用，因?yàn)榻饘傺谀ぐ宓慕饘傩巫儐栴}，蒸鍍工藝中均一性難以保證，以及為了解決大尺寸mask難以對(duì)位的問題。另一家韓國面板廠LGD選擇了某種程度上的權(quán)宜之計(jì)，即使用白光OLED添加彩膜的方案，來實(shí)現(xiàn)RGB的圖形化顯示。但是由于其白光有機(jī)發(fā)光層仍然采用蒸鍍工藝的高真空制程，故設(shè)備昂貴；另一方面，材料利用率也較低，此外其在大尺寸的量產(chǎn)表現(xiàn)上一直良率不高，最終產(chǎn)品的價(jià)格高昂，所以市場(chǎng)的接受度一直無顯著提升。

最近幾年隨著噴墨打印設(shè)備和溶液型AMOLED材料性能的不斷進(jìn)步，噴墨打印AMOLED的技術(shù)開發(fā)不斷受到業(yè)內(nèi)關(guān)注。

噴墨打印制程工藝是將數(shù)十兆分之一升（皮升）的溶液（通常在一皮升到幾十皮升之間），以每秒數(shù)百次以上的頻率噴灑在特定的對(duì)象上，然后將溶劑去除形成干燥薄膜的成膜制程技術(shù)。比起傳統(tǒng)真空蒸鍍制程，其材料使用效率大大提升，此外，由于器件結(jié)構(gòu)簡單，沒有Mask對(duì)位等問題，理論上良率也可大幅度提升。

如下是常規(guī)的OLED器件結(jié)構(gòu)示意圖，目前的噴墨打印技術(shù)主要是替代OLED的底層，后面幾層仍然是采用蒸鍍制程。這主要是考慮到各層材料在成膜工藝中之間的互溶等工藝問題，現(xiàn)在還難以做到全部替代。

噴墨打印關(guān)鍵設(shè)備構(gòu)造

噴墨打印技術(shù)有兩種基本類型：連續(xù)式噴墨 (CIJ)和按需式噴墨 (DOD IJ)。連續(xù)式噴墨技術(shù)多用在噴碼機(jī)、部分?jǐn)?shù)字印刷機(jī)領(lǐng)域，本文不做詳述。DOD模式具有液滴尺寸小，墨滴落點(diǎn)精確可控等優(yōu)點(diǎn)，使其更易在圖形化要求高的領(lǐng)域得到應(yīng)用。在AMOLED顯示領(lǐng)域，DOD模式的噴墨打印技術(shù)可以以0到25kHz的頻率分散出150μm（液滴直徑） 甚至小至15μm的液滴。按需式噴墨頭從工作原理上主要分為壓電式、靜電式、熱發(fā)泡式、超聲波式4種，目前業(yè)界主要使用的是壓電式。

以下對(duì)其進(jìn)行簡要介紹：

為了更好理解按需式噴墨頭的工作原理，首先介紹壓電式噴頭的構(gòu)造，下圖是一個(gè)常規(guī)的壓電式噴墨打印頭的內(nèi)部構(gòu)造示意圖。壓電元件（通常為陶瓷材料）以水平片狀形式封裝在振動(dòng)板（同時(shí)也是隔膜）上，電極沉積在壓電元件上下兩面，電場(chǎng)方向與壓電元件的極化方向平行。當(dāng)電極兩端施加電壓時(shí)，壓電元件彎曲，導(dǎo)致振動(dòng)板向壓力腔內(nèi)部彎曲，將墨水從壓力腔中擠壓出去。電壓釋放后，振動(dòng)板恢復(fù)原狀，墨水容腔增大，墨水向回收縮，斬?cái)嗄?，形成墨滴噴出。每個(gè)噴頭通常包含有多個(gè)（如128或256等）等間距排列的噴嘴，每一個(gè)噴嘴的至少一個(gè)腔壁覆蓋有壓電材料薄膜，工作時(shí)，壓電材料薄膜由于逆壓電效應(yīng)，將施加在其上的電脈沖信號(hào)（即電能）轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，從而完成吸墨、噴墨的過程。由于壓電元件的形變程度與驅(qū)動(dòng)電壓成正比，通過電壓波形控制，能較容易地改變墨滴大小和噴射速度。

影響噴墨打印OLED品質(zhì)的主要因素

利用打印方式制備有機(jī)電致發(fā)光器件的工藝中，影響屏幕點(diǎn)亮效果的兩個(gè)最重要的因素就是干燥后的薄膜形貌和厚度均一性。

影響形貌的因素是割墻的材料屬性和結(jié)構(gòu)、界面處理工藝、墨水特性以及干燥工藝等；而厚度的均一性差異則主要取決于不同噴頭的液滴體積的均一性控制。設(shè)備、材料、工藝等都會(huì)對(duì)如上的多重因素造成影響，因此要達(dá)到良好的整屏點(diǎn)亮均一性效果，具有很大的難度。

如下圖所示，點(diǎn)亮的OLED瓶上沿著打印方向有一系列的明暗亮度不一的條紋，其主要是由于噴嘴間的噴墨體積不一致造成的一種顯示mura，業(yè)內(nèi)稱之為Suji mura，其通常為像素級(jí)別的寬度。研究發(fā)現(xiàn)，通常當(dāng)相鄰子像素間的墨滴體積偏差大于0.5%以上就可以在點(diǎn)亮產(chǎn)品上看到Suji mura。

對(duì)于噴墨打印技術(shù)來說，Suji mura是非常常見的，也是必須要克服的。其產(chǎn)生的原因比較明確，但是解決起來卻較復(fù)雜。主要和噴頭液滴體積的精確控制能力以及打印方式有關(guān)。液滴體積的精確控制，一方面要求噴頭的加工精度必須很高，所有噴嘴本身加工精度偏差必須在一定范圍內(nèi)。另一方面，還必須通過電壓波形的調(diào)節(jié)對(duì)每個(gè)噴嘴噴墨的體積進(jìn)行校準(zhǔn)，使其達(dá)到一定的偏差范圍內(nèi)。

Swath mura及產(chǎn)生原理示意圖

作者簡介：代青，博士，高級(jí)工程師。2011年畢業(yè)于中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所，現(xiàn)就職于BOE VOSBU新技術(shù)研發(fā)部。入職以來一直從事AMOLED溶液制程，尤其是噴墨打印技術(shù)相關(guān)的研究工作。作為核心成員參與或主持多個(gè)溶液制程技術(shù)的研發(fā)項(xiàng)目，其中包括集團(tuán)年度優(yōu)秀研發(fā)項(xiàng)目一等獎(jiǎng)一個(gè)，現(xiàn)作為PM主持集團(tuán)一個(gè)重大戰(zhàn)略專項(xiàng)項(xiàng)目。