編者：中噴網(wǎng) 墨宸

在開發(fā)和制造新產(chǎn)品時(shí)，您是否考慮過需要消除昂貴材料的浪費(fèi)，同時(shí)提高生產(chǎn)過程的能源效率所帶來的挑戰(zhàn)？

這是制造業(yè)多年來一直面臨的普遍問題，尤其是在有機(jī)發(fā)光二極管 (OLED) 顯示屏的制造領(lǐng)域。如果能夠以超高精度應(yīng)用材料，且?guī)缀醪划a(chǎn)生任何浪費(fèi)，那會(huì)怎樣？或者，如果能夠在無需大規(guī)模、昂貴設(shè)施的情況下，建立一條高效的生產(chǎn)線，那又會(huì)怎樣？

松下開發(fā)了一種名為“工業(yè)噴墨技術(shù)”的創(chuàng)新解決方案，實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)目標(biāo)。為了證明其重要性，松下的工業(yè)噴墨技術(shù)連續(xù)兩次榮獲國際信息顯示學(xué)會(huì) (SID) 杰出論文獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)項(xiàng)旨在表彰在全球最大的顯示會(huì)議——顯示周 (Display Week) 上發(fā)表的杰出研究論文。

這項(xiàng)技術(shù)是如何將不可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的？未來又將如何發(fā)展？為了解答這些問題，我們采訪了松下生產(chǎn)技術(shù)有限公司（PPE）的吉田秀宏、中谷周平和臼井之彌，他們率先開發(fā)了工業(yè)噴墨技術(shù)。

你們的工業(yè)噴墨技術(shù)有哪些創(chuàng)新特點(diǎn)？

吉田：傳統(tǒng)的OLED顯示屏制造方法是真空沉積法，需要非常大型的設(shè)備來產(chǎn)生真空，成本高昂，并且會(huì)帶來各種挑戰(zhàn)，尤其是在處理大型面板時(shí)。我們開發(fā)的噴墨打印法無需真空，而是使用超精密打印機(jī)在常溫常壓下“打印”RGB（紅、綠、藍(lán)）發(fā)光材料——OLED面板的核心組件。

中谷：噴墨技術(shù)是將發(fā)光材料轉(zhuǎn)化為墨水，然后將其以所需的量精確地噴灑到所需的區(qū)域，從而顯著提高材料的利用效率并大幅降低成本。該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能高效，能夠?qū)⒛鶆?、高速地噴灑到大型玻璃基板上，從而顯著提高大尺寸、高清OLED顯示屏的生產(chǎn)效率。

工業(yè)噴墨技術(shù)經(jīng)濟(jì)高效、節(jié)能環(huán)保，能夠處理大型面板，并能提供高質(zhì)量的輸出，在國內(nèi)外贏得了廣泛贊譽(yù)。除了連續(xù)兩次榮獲SID杰出論文獎(jiǎng)外，該團(tuán)隊(duì)今年3月還榮獲了日本最負(fù)盛名的技術(shù)獎(jiǎng)項(xiàng)之一——大河內(nèi)紀(jì)念技術(shù)獎(jiǎng)，這進(jìn)一步彰顯了松下高超的技術(shù)實(shí)力。

請描述您在開發(fā)過程中遇到的挑戰(zhàn)

吉田：這段旅程始于21世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)英國劍橋顯示技術(shù)公司發(fā)現(xiàn)了印刷OLED的潛力。當(dāng)時(shí)，各大廠商已經(jīng)廣泛供應(yīng)通用噴墨打印機(jī)，因此松下在該領(lǐng)域是后來者。項(xiàng)目啟動(dòng)后，我們成功利用打印機(jī)生產(chǎn)出全球首款3英寸頂部發(fā)光OLED顯示屏。然而，當(dāng)時(shí)的精度較低，生產(chǎn)的面板表面不均勻，并有條紋。

你是如何解決這個(gè)問題的？

吉田：傳統(tǒng)的打印機(jī)只有一個(gè)噴頭，需要多次來回移動(dòng)才能一次一行地噴印發(fā)光材料。這導(dǎo)致了條紋和不均勻的現(xiàn)象。我們通過引入一個(gè)擁有數(shù)十個(gè)噴頭的線型噴頭解決了這個(gè)問題，從而可以同時(shí)噴印多條線條。有了這種線型噴頭，現(xiàn)在可以一次性完成打印。

中谷：在墨水噴出相關(guān)的開發(fā)初期，我們遇到了各種基礎(chǔ)問題，例如墨水噴不出、墨水從噴嘴漏出等。為了確保能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確地噴出各種特性的墨水，形成超細(xì)液滴，我們從頭開始重新設(shè)計(jì)噴頭結(jié)構(gòu)，并與墨水制造商緊密合作，不斷嘗試。

改進(jìn)的工業(yè)噴墨線頭

吉田：雖然核心技術(shù)在2012年左右就已確立，但我們當(dāng)時(shí)面臨著打印頭本身良率低的挑戰(zhàn)。由于每臺機(jī)器需要數(shù)十個(gè)打印頭，因此所有打印頭都必須以高精度制造。整個(gè)團(tuán)隊(duì)齊心協(xié)力，不斷提升質(zhì)量，最終我們實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)，在2013年的CES上展出了全球首款56英寸4K OLED打印顯示屏。這引起了巨大的轟動(dòng)，人們不禁要問：“打印技術(shù)真的能生產(chǎn)出如此精美的成果嗎？”

2019年，松下成功推出了全球首條印刷OLED顯示屏量產(chǎn)生產(chǎn)線。這項(xiàng)技術(shù)有哪些優(yōu)勢使其量產(chǎn)成為可能？

臼井：精密的控制技術(shù)對于確保量產(chǎn)生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行和高質(zhì)量生產(chǎn)至關(guān)重要。我們開發(fā)了一套利用Drive Per Nozzle技術(shù)來抑制色彩不均的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以精確控制每個(gè)噴嘴的噴墨量，并自動(dòng)校正生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的細(xì)微差異。這些控制技術(shù)使我們能夠開發(fā)高精度、高產(chǎn)量的生產(chǎn)設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)所必需的穩(wěn)定質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

還有哪些領(lǐng)域可以利用這項(xiàng)技術(shù)？它的使用將如何改變我們的未來？

吉田：我們認(rèn)為有兩條發(fā)展路徑。一是進(jìn)一步提高分辨率。二是兼容高粘度油墨；一旦實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就能精確地涂抹分散顆粒的油墨，從而擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

我們對鈣鈦礦太陽能電池特別感興趣，它有望成為下一代太陽能電池。

利用本公司獨(dú)有的噴墨大面積涂敷技術(shù)，可將核心發(fā)電材料均勻地涂敷在大型玻璃基板上。這不僅實(shí)現(xiàn)了以往產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)的薄型化、輕量化設(shè)計(jì)，還能夠保持較高的發(fā)電效率。

中谷：噴墨技術(shù)的另一大優(yōu)勢在于其高材料利用率和由此帶來的設(shè)計(jì)靈活性。傳統(tǒng)的制造方法有時(shí)需要在整個(gè)表面涂覆材料，然后再去除多余的部分。相比之下，噴墨技術(shù)可以精確地將墨水噴灑在需要發(fā)電層的區(qū)域。這減少了昂貴材料的浪費(fèi)。

臼井：能夠?qū)⒉牧暇珳?zhǔn)地涂敷到目標(biāo)區(qū)域，這本身就創(chuàng)造了獨(dú)特的價(jià)值。例如，通過在發(fā)電層上采用條紋狀的涂層圖案，可以制作兼具發(fā)電功能和透光性的窗玻璃。噴墨工藝的一大優(yōu)勢在于，窗戶既能發(fā)電，又能保持窗戶的功能。當(dāng)然，從節(jié)能和可持續(xù)性的角度來看，制造過程中無需真空環(huán)境，并最大限度地減少材料浪費(fèi)也至關(guān)重要。

吉田：我們的噴墨技術(shù)為鈣鈦礦太陽能電池帶來了兩大價(jià)值：“大面積、高效率”和“高設(shè)計(jì)靈活性”。這將使太陽能電池能夠安裝在以前被認(rèn)為難以安裝的位置，例如建筑物的墻壁和窗戶，我們相信這將有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)。

使用噴墨技術(shù)制造的鈣鈦礦太陽能電池

提高透明度使得它們適用于窗戶

最后，請分享一下您希望通過創(chuàng)新技術(shù)創(chuàng)造什么樣的未來社會(huì)。

吉田：工業(yè)噴墨技術(shù)是一種非常獨(dú)特的高科技解決方案，能夠在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)精確的涂層。由于其材料利用率高，并且能夠根據(jù)后處理?xiàng)l件調(diào)整涂層量，我們能夠靈活地響應(yīng)客戶的詳細(xì)需求。另一個(gè)主要優(yōu)勢是從工藝開發(fā)到量產(chǎn)的交付周期短。

這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，我們認(rèn)為，與其從零開始創(chuàng)造新技術(shù)，不如通過應(yīng)用和改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)來開拓新市場。為此，我們需要融合各領(lǐng)域的知識和創(chuàng)意。正因如此，我們積極推進(jìn)開放式創(chuàng)新，并歡迎與全球合作伙伴攜手合作。

左起：中谷修平、吉田秀宏、臼井之也

中谷： 15年前，我們剛開始研發(fā)時(shí)，墨水漏出等問題一直困擾著我們。但我們從未放棄，不斷挑戰(zhàn)，最終開發(fā)出如今已獲得全球認(rèn)可的技術(shù)。然而，我們?nèi)晕催_(dá)成目標(biāo)。作為工程師，我們最大的成就就是實(shí)現(xiàn)制造世界頂級打印機(jī)的夢想，并通過這項(xiàng)技術(shù)為客戶帶來快樂。如果您正面臨挑戰(zhàn)，例如“我想精準(zhǔn)地應(yīng)用某些內(nèi)容”或“我正在尋找一種新材料的應(yīng)用方法”，請隨時(shí)聯(lián)系我們。我們堅(jiān)信我們能夠?yàn)槟峁椭?/p>

臼井：我們致力于開發(fā)超越客戶想象和期望的產(chǎn)品和系統(tǒng)。這不僅意味著創(chuàng)造高精度設(shè)備，還包括只需按下按鈕即可自動(dòng)執(zhí)行復(fù)雜流程的系統(tǒng)，以及配備自我診斷和校正功能的設(shè)備，這些功能可以檢測任何變化并保持最佳狀態(tài)。我們的技術(shù)將讓客戶驚嘆不已，并在未來進(jìn)一步豐富人們的生活。秉承這一愿景，我們團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)精進(jìn)技術(shù)。期待您一如既往的支持與信任。

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