目前,显示行业已量产的主流技术路线为LCD显示和蒸镀OLED显示技术,我国投资1.5万亿建起来的显示产业也是这两种技术路线。近两年来,LCD呈委缩状态,蒸镀OLED正成为主流,但大家要知道支持蒸镀OLED产线运转的核心装备“蒸镀机”却是最有可能成为我国“卡脖子“的环节,这个可真是“一卡就死”。国内目前OLED产线的蒸镀机全都是进口的,而且基本都是买的日本Canon Tokki这家公司的,而这样一套装备他们卖给我们是几十亿人民币(要知道一条G6的蒸镀OLED产线可不止只要一套蒸镀装备),而且还要排队买(你有钱也不一定买得到)。
为了解决前面介绍的材料和装备严重依赖进口问题,我国显示业界一直也在研究新的技术路线,比如印刷显示,就是把材料弄成墨水,用打印的方式做成器件,而在这条技术路线上喷墨打印机是关键核心装备。那怎么做出来呢?以前也没做过,而且做高端装备一直都是我们的薄弱环节。俗话说:三个臭皮匠顶个诸葛亮。基于国家重点项目合作的前期基础,来自高校华中科技大学、用户单位国内某面板企业,以及装备企业的科学技术专家、产业专家等一批国内显示行业顶尖的专家们在前期的合作基础上于2018年创造性的提出了高分辨率新型显示喷印工艺,并采用产学研用紧密合作的模式开始研发一种全新的设备——喷墨打印机。
由于原来国内没有任何基础,而且又是新工艺,大家都只知道需要这样一台类似打印的机器,但都没做过,前期是一个非常痛苦的过程,只能是慢慢摸索,反复实验,从小的做起。据武汉国创科的总经理陈建魁介绍,最开始他们设计的装备平台,由于准备不足,那个墨水根本就不往下滴,喷不出来,就算喷出来了,打印出来的图案也不一样,所以他们只得先做测量墨滴的装置,先让墨滴大小一致的连续喷出来。经过三年的努力,终于在2021年实现了比较大的突破,开发出了200型(200mm×200mm基板) RGB喷墨打印原型机,并成功实现了器件点亮。
做出小的来还不行呀,得往大的做呀。然后他们就开始做G4.5(730mm×920mm基板)的喷墨打印机。做大的就更难了,听他们说,一台G4.5的喷墨打印机要同时在设备上挂很多个喷头形成喷头阵列,让所有的喷头一起参与打印,要求墨滴大小均匀,滴下来的速度要快,并要求滴下来的墨滴准确地喷到指定位置。陈建魁总经理进一步介绍说,就相当于要在一块一平米的基版上,在几十秒内大概有上亿个大小均匀的墨滴准确滴到指定的位置,在这过程中不能出任何偏差(我们可以想像一下下雨天用筛子接雨,不仅要求所有雨滴从筛子里滴下去大小均匀一致,而且要快速的从指定的筛子孔里穿过,滴到指定的位置)。
在这过程中,他们不仅突破了微米尺度液滴精确测量、图案化规划与多液滴智能混合、流场协同控制等关键技术,还突破了阵列喷头拼接、智能工艺闭环、墨水与设备适配性测试、大尺寸基板气浮输送、巨量墨滴高效测量、真空固化工艺控制等几十种关键技术,这里面涉及机械、控制、光学、软件、流体力学等多种学科,而且需要这么多种学科交叉,反复实验测试。克服重重困难,在国家新型显示技术创新中心的组织下,2022年9月武汉国创科开发出了G4.5(730mm×920mm基板)高分辨率喷墨打印机,并成功在武汉TCL华星中试线上应用,实现了400PPI 的RGB、CF(彩色滤光片)功能层的高分辨率打印。
接着武汉国创科又开始攻克G6H(G6 Half,1500mm×925mm基板,OLED量产线尺寸)的喷墨打印机。据介绍,在今年10月开发出了G6H的实验平台,但要做出G6全尺寸的喷墨打印机,还需要攻克很多相关的技术,包括高分辨率喷头及控制技术、基板微变形转移与精确定位技术、高效率缺陷检测与智能调控技术等,希望能够通过新型举国体制,发挥政府的组织力量,由企业和政府共同投入开发,争取早日实现G6全尺寸喷墨打印机的国产化。同时,也希望在相关部门的支持下,以武汉国创科为代表的显示核心装备企业能够早日实现我国新型显示高端装备的量产,也助力我国新型显示行业早日实现由大到强的转变。
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