详情

印刷显示技术行业进展分析报告（2023年3~4月）

国家新型显示技术创新中心印刷显示创新平台 李雪

背景：4月1日-3日，2023国际显示技术大会(ICDT2023)在南京国际展览中心隆重举行，世界各地显示领域的顶尖企业和专家学者共聚共商，探索未来显示行业技术发展趋势。

大会同期举办显示技术展，由来自全球的80多家产商展示创新产品和技术。包括OLED、LCD、Micro-LED、Mini-LED、VR/AR等，以及印刷显示技术等重要的显示器件制备技术，喷墨打印可以在不需要掩模和高真空环境的情况下容易地构图，具有更高的材料利用率和更快的膜沉积，这可以大大降低制备成本。其广泛应用在上面显示产品的制备中。

本文介绍喷墨打印技术在本届大会上不同显示产品的应用。

喷墨打印OLED显示屏

TCL华星带来多个全球首款印刷OLED新品[1]，如图1，世界上最大的喷墨印刷OLED产品——65英寸8K IJP－OLED　TV成为ICDT2023最大亮点。这是迄今为止全球基于喷墨打印技术开发的最大尺寸、最高分辨率和刷新率的 OLED 产品。该屏幕采用 IGZO TFT 背板工艺，120Hz 驱动系统，搭配超高精度的喷墨打印技术，拥有 3300 万超高像素；新墨水材料将屏幕视角提升至 135°，DCI-P3 色域提高到 99% 以上，搭配百万级对比度。

图1 全球首款 65 英寸8K 印刷 OLED 显示器

同时，TCL华星还与北京大学深圳研究院开展合作，制备了一种基于柔性IGZO-TFT背板的17英寸可折叠印刷OLED显示器[2]。为了实现无mura的IJP面板，对像素中墨水的膜形态进行了优化，使其更平坦，并提高了R/G/B器件的效率。从而使打印的OLED显示器达到了400nit的亮度和90%以上的均匀性。该面板配合高效的阻隔特性封装技术，薄膜封装技术由CVD1/IJP Ink/CVD2组成，用于防止气体和水的渗透，通过了高温高湿条件下的可靠性测试。如图2（d）所示

同时，为了实现高图像质量，开发了具有内部补偿功能的4T1C像素电路和新型GOA电路，通过优化氧化物层和相邻膜层之间的界面，提高了柔性IGZO-TFT的电稳定性。因此，通过喷墨打印技术成功展示了17英寸柔性IGZO OLED原型。IGZO-IJP技术成功应用于可折叠笔记本显示器，弯曲半径为4mm。如图3所示，该面板具有各种优异的特性：高亮度、90%以上的均匀性和宽色域。

图2（a） 4T1C像素电路。（b） 柔性IGZO TFT的传输特性。（c） IJP技术。（d） 薄膜封装技术。

图3  17英寸可折叠IGZO印刷OLED NB面板及其性能

喷墨打印QLED显示屏

喷墨打印技术除了在OLED显示领域有较大的应用外，本届大会，BOE还介绍了喷墨技术在印刷QLED所具有的优势并且制备出了55英寸8K AMQLED显示器[3]。

量子点发光二极管由于其发射光谱窄、发射波长可调、色域宽等优点，在显示领域得到了广泛的研究。为了让QLED进入消费市场，全彩色显示器是必不可少的要求。对于QLED，量子点的发射层不能通过蒸发过程沉积。因此，喷墨打印技术成为实现大尺寸AMQLED显示器的首选工艺。

BOE在TFT背板设计及样机制备中，采用顶发射器件结构。这是因为与底发射器件结构相比，顶发射器件结构可以避免电路部分对光的阻挡，减小像素间距，然后增加孔径比，提高面板的显示亮度。此外，由于微腔效应，顶发射器件对每一层膜厚度都很敏感。在此基础上，BOE对QLED顶发射旋涂器件的结构进行了优化，最终确定了最佳器件结构（ITO/HI/HT/QD/ZnO/Al）。

在大尺寸原型的制备中，通过采用顶发射打印设备，使用160ppi的顶发射背板。通过综合考虑器件效率、薄膜形态和8K基板像素中的墨水量，我们优化了印刷工艺，在喷墨打印及成膜环节，重点对膜层的真空干燥时间、空腔的真空泵送速度以及发射层和电子传输层的卡盘温度进行了实验验证和连续优化，并探索了QLED器件中墨膜形成的最佳参数。最终实现了具有均匀和完整的电致发光形态的红、绿、蓝160ppi顶发射器件，如图4所示。

图4红色、绿色和蓝色喷墨打印设备的电致发光照片

图5 55英寸8K AMQLED显示屏的照片

基于上述设备结构和改进的打印工艺，BOE开发了一款分辨率更高的55英寸8K AMQLED显示器。显示器分辨率为7680×4320，高色域为116%NTSC，对比度为1000000:1。这表明该方案在大尺寸显示器领域具有广泛的应用潜力。显示器由氧化物TFT背板驱动，通过喷墨印刷工艺制备HI、HT、QD、ZnO等功能层。图5显示了55英寸8K AMQLED显示器的照片。8K显示器具有宽色域、高分辨率和对比度。8K显示器的成功制造验证了AMQLED大尺寸高分辨率显示技术量产的可能性，为未来量子点显示技术的发展提供了技术基础。

喷墨打印micro-LED 光转换膜

喷墨打印技术除了在OLED和QLED主动发光显示领域有较大的应用外，还在光转换上起到了光转换薄膜的制备及应用[4]。

micro-LED因其体积小、PPI高、功耗低、响应时间快、亮度高、对比度高等独特性能，已成为最有前途的显示技术。要实现商业应用，需要解决许多挑战。全彩技术是显示领域最重要的挑战之一。简单的方法是将红色、绿色和蓝色micro-LED相结合，实现全彩显示。随着分辨率的提高，转移过程存在许多问题，如转移速度低、重复性低、成本高等。另一种方法是使用蓝色或UV micro-LED来激发荧光材料。独特的荧光材料可以在蓝色或紫外线micro-LED下有效地实现红光和绿光。这种方法可以简化转移过程，因为只需要转移单色micro-LED。

在荧光材料中，胶体量子点（QDs）被认为是下一代显示器的杰出材料。量子点的优异特性是其波长可调、窄最大半峰宽、量子产率高和成本低。蓝色或紫外线micro-LED和红色/绿色量子点的组合可以成为未来一种有前景的显示技术。对于LED的微尺寸，需要对QDs颜色转换膜进行图案化。喷墨打印技术显示出在micro-LED上沉积量子点的良好前景。使用量子点喷墨打印，可以以一种有效而简单的方式实现全色micro-LED。

如图6所示，它显示了基于量子点颜色转换层的全彩micro-LED显示器。该结构包括蓝色micro-LED和通过使用喷墨打印技术的红色和绿色转换膜。使用黑矩阵限制了量子点光聚合物，这减少了红色和绿色量子点之间的串扰效应。同时，印刷QD光聚合物通过喷墨印刷形成均匀的膜。最后，将颜色转换膜粘合到蓝色micro-LED上。由于薄膜无法吸收所有蓝光，因此在薄膜上安装了滤光片以检查颜色转换。我们的研究结果表明，量子点颜色转换方法可以是实现全色micro-LED显示器的有效方法。

图6  蓝色micro-LED上的颜色转换层示意图

图7（a） 紫外光照射下的显微镜图像，以及（b）量子点薄膜的3D形态图像

图8（a） 绿色量子点和红色量子点颜色转换膜在蓝色micro-LED照明下的PL光谱。（b） CIE 1931色度图中具有蓝色micro-LED的这种颜色转换膜的色域

图7显示了紫外micro-LED照明下量子点颜色转换膜的显微镜图像和量子点膜的3D形态图像。使用积分球计算了它们的亮度，在1.19A/cm2的电流密度下，绿色和红色薄膜的亮度分别可达120.99 nit和127.37 nit。图8显示了CIE 1931色度图中绿色量子点和红色量子点颜色转换膜的PL光谱以及该颜色转换膜与蓝色micro-LED的色域。色域值可以达到113.17%的NTSC或84.5%的BT.2020。可见，量子点薄膜可以实现颜色转换并达到高颜色纯度。这种策略显示了一种很有前途的实现全彩micro-LED显示器的方法。

综上所述，喷墨打印的优点是无掩膜板、工艺简单、精度高、材料消耗低，对基底限制低，因此喷墨打印技术在主动发光OLED和QLED显示中可以直接制备发光层及功能层，实现有源驱动的大尺寸及折叠显示；同时，在micro-LED及AR/VR等其他转换发光器件中，喷墨打印技术中可以制备尺寸灵活的光转换层，实现多功能化的显示技术。

参考资料

1、https://sidicdt.org/col.jsp?id=140.

2、Han, Baixiang, et al. "17-inch Flexible IGZO OLED Display by Ink-Jet Printing Method." SID 2023.

3、Zhang, Yuanming, et al. " Development of the Ink-jet Printing Technology for 55 inch 8K AMQLED Display." SID 2023.

4、Lin, Yonghong, et al. " The full-color micro-LED display with quantum dots inkjet printing." SID2023.

（来源：本站，转载请注明出处）