史冬梅1，楊斌1，劉紅麗2

　　(1.科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心;2.天津大學(xué))

　　隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能、可穿戴設(shè)備等信息技術(shù)的極速進(jìn)步，對(duì)作為信息窗口的顯示器件提出了柔性、輕薄、省電、可折疊、卷曲、超大尺寸等要求。印刷及柔性顯示具有輕薄、柔性、大面積、低成本、節(jié)能等特點(diǎn)，將給整個(gè)顯示產(chǎn)業(yè)帶來(lái)一次全面的革命。本文分析了該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并提出我國(guó)進(jìn)一步發(fā)展重點(diǎn)與對(duì)策建議。

　　一、關(guān)于印刷與柔性顯示材料與器件

　　1. 定義與內(nèi)涵

　　柔性顯示是基于柔性基材上制作柔性的TFT(薄膜晶體管)器件。其中新型OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)與QLED(量子點(diǎn)發(fā)光二極管)為自發(fā)光器件，其結(jié)構(gòu)不同于液晶顯示，可任意彎曲與折疊，因此OLED與QLED技術(shù)是柔性顯示必不可缺的組成部分。

　　印刷顯示技術(shù)是使用噴墨打印的方式，將OLED/QLED材料所配制的墨水，噴打在所需要的像素位置，實(shí)現(xiàn)顯示器件制作的技術(shù)，可用于制作大尺寸顯示面板。因此，對(duì)印刷顯示器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、改善工藝流程、提高器件良品率等有極大幫助。

　　印刷顯示與柔性顯示相輔相成，如將印刷顯示與柔性顯示相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)卷對(duì)卷的印刷柔性顯示器件制作，其工藝類似于印刷報(bào)紙式的卷對(duì)卷生產(chǎn)方式。制備過(guò)程中，顯示器的尺寸只受到一個(gè)維度的限制，使得柔性、低成本、大屏顯示成為可能。

　　2. 主要作用與意義

　　印刷與柔性顯示是新型顯示行業(yè)的一次技術(shù)變革，在以印刷及柔性顯示為主的顯示產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型中，國(guó)內(nèi)發(fā)展基本與國(guó)際先進(jìn)水平同步，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新，突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，可打破國(guó)外巨頭對(duì)顯示行業(yè)的技術(shù)壟斷，促進(jìn)我國(guó)顯示產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，從長(zhǎng)期的跟隨發(fā)展，轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿泻鸵I(lǐng)發(fā)展。

　　二、國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

　　1. 美國(guó)

　　美國(guó)于20世紀(jì)90年代初開(kāi)始印刷與柔性顯示相關(guān)領(lǐng)域的研究計(jì)劃。美國(guó)能源部和國(guó)防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局等先后投入數(shù)億美元，用于資助包括關(guān)鍵材料、器件、工藝技術(shù)以及系統(tǒng)原型等方面的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。成立了針對(duì)顯示、柔性與印刷電子技術(shù)發(fā)展的合作聯(lián)盟(FlexTech Alliance)，促使產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界、投資方以及聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)建立緊密的聯(lián)系。

　　相關(guān)大學(xué)與研究機(jī)構(gòu)的研究成果在風(fēng)險(xiǎn)投資的支持下，成立了眾多小型科技創(chuàng)新企業(yè)，進(jìn)一步推動(dòng)了關(guān)鍵材料、元件和制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。著名的企業(yè)如Dupont(印刷小分子OLED材料)、Plextronics(OLED發(fā)光材料)、QD Vision(量子點(diǎn)材料)等，著名的研究機(jī)構(gòu)有Stanford(OTFT)、Northwest Univ.(OTFT，Oxide TFT半導(dǎo)體和絕緣層材料)、UC Berkeley(OTFT工藝、印刷工藝和設(shè)備)等。

　　2. 歐洲

　　歐洲是從事印刷與柔性顯示相關(guān)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化最早、最活躍的區(qū)域，將包含印刷與柔性顯示在內(nèi)的印刷電子產(chǎn)業(yè)作為提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要方向，在第六、七框架先后投入大量資金，以支持相關(guān)材料、工藝設(shè)備、元件和系統(tǒng)原型的研究。英國(guó)、德國(guó)、芬蘭、荷蘭政府都投入大量資源，資助相關(guān)的基礎(chǔ)、應(yīng)用研究及產(chǎn)業(yè)化，并成立了國(guó)家級(jí)的研發(fā)中心。

　　在此背景下，傳統(tǒng)大型的化學(xué)材料企業(yè)將印刷顯示材料納入重點(diǎn)發(fā)展方向，并孵化出很多包括工藝設(shè)備、材料、元件和應(yīng)用的小型高科技企業(yè)，如Merck(有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料)、FlexInk(有機(jī)半導(dǎo)體材料)、Plastic Logic(印刷有機(jī)晶體管背板集成制造、柔性顯示)、Cambridge Display Technology(印刷聚合物發(fā)光顯示材料與器件)等。著名研究機(jī)構(gòu)有英國(guó)劍橋大學(xué)(OTFT，PLED)、帝國(guó)理工大學(xué)(OTFT，PLED)、英國(guó)印刷電子中心(CPI)、荷蘭Holst Center、芬蘭VTT、德國(guó)海德堡InnovationLab等。

　　3. 日本

　　作為電子與傳統(tǒng)印刷產(chǎn)業(yè)的技術(shù)領(lǐng)先者，在20世紀(jì)90年代中期，日本就在印刷與柔性電子領(lǐng)域有布局，主要針對(duì)低成本顯示產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

　　2011年由大學(xué)、公司和研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合成立的日本先進(jìn)印刷電子技術(shù)研究聯(lián)盟，獲得新能源和工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織(NEDO)五年的資助，重點(diǎn)發(fā)展印刷與柔性電子材料與工藝關(guān)鍵技術(shù)。在傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)(集成電路與平板顯示)面臨技術(shù)、資金投入和業(yè)務(wù)等困難的情況下，印刷與柔性電子被認(rèn)為是能使日本廠商復(fù)活的關(guān)鍵技術(shù)。

　　一批日本研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在材料和工藝設(shè)備方面掌握了領(lǐng)先技術(shù)，并基于此實(shí)現(xiàn)了很多原型系統(tǒng)。著名的企業(yè)有JOLED、住友化學(xué)、TEL/EPSON、Toppan Printing等。

　　2015年，“產(chǎn)業(yè)革新機(jī)構(gòu)(INCJ)”聯(lián)合JDI、索尼、松下成立了“JOLED”公司。JOLED計(jì)劃于2016年下半年建設(shè)OLED面板的試產(chǎn)生產(chǎn)線，目標(biāo)為量產(chǎn)用于筆記本電腦、平板電腦的OLED面板。

　　在此方面，日本企業(yè)已取得的代表性成果有：NHK送放技術(shù)研究所展出了5英寸、分辨率為324×240的柔性AMOLED顯示屏;東芝公司開(kāi)發(fā)出了一款柔性AMOLED顯示屏，尺寸為11.7英寸，分辨率960×540;松下公司完成了55寸RGB印刷OLED樣機(jī)制作，并在CES展出該樣機(jī);JOLED完成了20寸高分辨樣機(jī)制作，并計(jì)劃實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　4. 韓國(guó)

　　韓國(guó)政府在2000年初開(kāi)始重視印刷與柔性電子發(fā)展，2006年成立了韓國(guó)印刷電子中心，投資740億韓元用于前沿核心設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，致力于把韓國(guó)建設(shè)成為印刷電子的世界中心，推動(dòng)工業(yè)界與學(xué)術(shù)界合作研究與開(kāi)發(fā)。

　　韓國(guó)公司在印刷與柔性顯示領(lǐng)域獲得的代表性成果有：SMD公司開(kāi)發(fā)出一款6.5英寸柔性全彩色AMOLED顯示屏;同年，LG公司展示了采用超薄不銹鋼襯底制備的4.3英寸柔性AMOLED顯示屏;三星在CES展會(huì)上展示了一款Windows Phone原型機(jī)，這款產(chǎn)品屏幕邊緣向下彎曲，能夠正常顯示圖像;LG公司推出全球首款為智能手機(jī)設(shè)計(jì)、塑料制成的6英寸柔性O(shè)LED顯示屏。2014年，LG展示了全球最大尺寸柔性O(shè)LED產(chǎn)品，尺寸達(dá)到18英寸，分辨率為HD級(jí)別;2015年，三星又推出兩款柔性O(shè)LED屏手機(jī)(Galaxy S6 Edge和Galaxy S6 Edge+)。

　　5. 其它地區(qū)與國(guó)家

　　臺(tái)灣地區(qū)、新加坡等也非常重視印刷與柔性電子的發(fā)展。臺(tái)灣地區(qū)是世界電子制造業(yè)重地，從2000年開(kāi)始著力于柔性和印刷電子的研發(fā)，臺(tái)灣地區(qū)產(chǎn)、學(xué)、研界成立“產(chǎn)業(yè)推動(dòng)聯(lián)盟”，將柔性電子產(chǎn)業(yè)定為未來(lái)三大重點(diǎn)發(fā)展的新科技之一，投入超過(guò)1億元新臺(tái)幣。

　　新加坡科技與研究規(guī)劃局在印刷與柔性電子相關(guān)的有機(jī)光電材料、柔性薄膜阻擋層材料、印刷集成工藝、器件應(yīng)用與原型系統(tǒng)研究方面有很大的資助。

　　三、我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀與水平

　　我國(guó)在印刷OLED顯示研究方面與國(guó)外相比，基本處于并跑水平。

　　在材料方面，華南理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、天津大學(xué)分別在熒光材料、磷光材料和載流子傳輸材料方面在國(guó)內(nèi)外知名期刊發(fā)表了大量的相關(guān)研究成果。特別是華南理工大學(xué)基于自主發(fā)展的聚合物發(fā)光材料及印刷陰極材料，成功制備了首個(gè)全噴墨打印的彩色顯示器件，從原理上實(shí)現(xiàn)了全印刷技術(shù)器件。2013，華南理工大學(xué)發(fā)布了4.8英寸全彩柔性O(shè)LED顯示器件，相關(guān)研究結(jié)果已在Nature Communications，Advanced Materials等國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表。

　　我國(guó)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出具有國(guó)際特色的有機(jī)電子墨水和全印刷電極材料，成立了全國(guó)印刷電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟。在墨水材料技術(shù)、電化學(xué)溶液成膜技術(shù)、噴墨打印技術(shù)、電濕潤(rùn)顯示技術(shù)、印刷顯示相關(guān)材料性能評(píng)價(jià)方面，也開(kāi)展了多年研究，擁有深厚的技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)。漢王推出了我國(guó)首款使用電子紙為顯示屏的電子書(shū)，采用5in的電泳顯示電子紙，分辨率為800×600dpi。

　　TCL集團(tuán)、深圳華星光電有限公司、天馬微電子集團(tuán)、廣州新視界光電科技有限公司等公司，一直致力于印刷及柔性顯示領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)，在柔性顯示基板技術(shù)、柔性封裝與阻隔膜技術(shù)、印刷背板驅(qū)動(dòng)技術(shù)等方面積累了許多研究經(jīng)驗(yàn)，著力于聯(lián)合企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)共同推動(dòng)量產(chǎn)型印刷及柔性顯示技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

　　四、我國(guó)進(jìn)一步發(fā)展重點(diǎn)與對(duì)策

　　我國(guó)未來(lái)在新型顯示技術(shù)領(lǐng)域，需要繼續(xù)以印刷及柔性的材料和器件為重點(diǎn)，保持我國(guó)在該方向的優(yōu)勢(shì);同時(shí)，由于我國(guó)在相關(guān)設(shè)備方面落后于歐美日韓等國(guó)家，需要通過(guò)廣泛的技術(shù)交流、合作以及人才引進(jìn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和提升，力爭(zhēng)使我國(guó)在顯示技術(shù)和產(chǎn)業(yè)層面上達(dá)到國(guó)際一流水平，在國(guó)際顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占有主動(dòng)權(quán)。為此，需要進(jìn)一步：

　　1. 做好頂層設(shè)計(jì)

　　將產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、資金鏈進(jìn)行有機(jī)整合，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，為形成我國(guó)完整的印刷及柔性顯示產(chǎn)業(yè)鏈，占領(lǐng)下一代顯示產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略高地提供核心技術(shù)支撐。

　　2. 創(chuàng)新管理機(jī)制

　　創(chuàng)新機(jī)制，建設(shè)國(guó)家級(jí)印刷及柔性顯示技術(shù)創(chuàng)新中心。集中全國(guó)優(yōu)勢(shì)科研資源，建設(shè)一個(gè)從基礎(chǔ)到應(yīng)用及成果轉(zhuǎn)化的印刷及柔性顯示技術(shù)創(chuàng)新體系。改變以往分散、競(jìng)爭(zhēng)的研發(fā)生態(tài)，解決目前存在的企業(yè)與高校、科研機(jī)構(gòu)均缺乏印刷顯示材料產(chǎn)業(yè)化所必備的中試、量產(chǎn)條件，以及研發(fā)基礎(chǔ)分散，不能形成合力等問(wèn)題。集中資源，匯集項(xiàng)目，多渠道籌集資金，高效組織管理。

　　3. 部署重點(diǎn)任務(wù)

　　重點(diǎn)包括：印刷及柔性顯示戰(zhàn)略發(fā)展與規(guī)劃;核心共性關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新;建設(shè)產(chǎn)業(yè)孵化器，帶動(dòng)我國(guó)全行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新;加強(qiáng)人才培養(yǎng);建設(shè)生態(tài)圈及支持產(chǎn)業(yè)鏈;建立專利池，做好標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

　　4. 做好產(chǎn)業(yè)化示范

　　以產(chǎn)業(yè)化需求為導(dǎo)向，探討并實(shí)現(xiàn)技術(shù)孵化和轉(zhuǎn)移的創(chuàng)新模式，吸引海內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)入技術(shù)創(chuàng)新中心來(lái)孵化，為國(guó)內(nèi)從事印刷及柔性顯示及相關(guān)技術(shù)研發(fā)的企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)等提供中試、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、測(cè)試、評(píng)估等服務(wù)工作。

　　5. 實(shí)施知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略

　　把握住未來(lái)技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)，實(shí)施自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，在關(guān)鍵材料與器件技術(shù)兩個(gè)方向上齊頭并進(jìn)，讓關(guān)鍵材料的突破來(lái)帶動(dòng)器件技術(shù)的發(fā)展，讓器件技術(shù)的需求來(lái)引導(dǎo)關(guān)鍵材料的開(kāi)發(fā)。

　　6. 開(kāi)展共贏的國(guó)際交流與合作

　　以協(xié)同創(chuàng)新為目標(biāo)，利用跨行業(yè)、跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)力量，建立技術(shù)、人才、項(xiàng)目的交流合作機(jī)制，推動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新資源共享，面向全球開(kāi)展開(kāi)放的科技合作，以國(guó)際科技合作帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)合作，推動(dòng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)市場(chǎng)的全球化。

　　本報(bào)告為科技創(chuàng)新戰(zhàn)略研究專項(xiàng)項(xiàng)目“重點(diǎn)科技領(lǐng)域發(fā)展熱點(diǎn)跟蹤研究”(編號(hào)：ZLY2015072)研究成果之一。感謝廣東聚華印刷顯示技術(shù)有限公司宋晶堯研發(fā)總監(jiān)的支持。

　　本文特約編輯：姜念云