廖鎔榆／工研院材化所
噴墨列印(IJP)製程在近年來逐漸吸引眾人的注意，同時也產生了許多技術挑戰。包括IJP設備精度、液滴尺寸、畫素設計與墨水配方等都大大地影響了材料噴印的表現。新穎的畫素融合設計，減少因畫素形狀而造成的混色，並可使用較大液滴噴印以節省時間。另一方面，墨水配方則必須兼顧黏度與表面張力等性質，以提升噴印薄膜的均勻度。
【內文精選】
日新月異的顯示器技術
科技的演進加速了數位化時代的來臨，顯示器作為數位化演算的呈現媒體，使人類能更加理解演算的成果，除了加強對數位化的渴望之外，對於行動、便攜與節能的需求，也驅動顯示器技術不斷的更新。
噴墨列印(Inkjet Printing; IJP)製程在近年來的能見度開始擴大。從日本JOLED公司於2017年宣稱成功量產IJPOLED（以噴印的方式量產OLED內堆疊多層可溶解性有機材料）面板開始，一直到近來三星顯示器可能推出QD-OLED（以噴印色轉換量子點材料搭配藍光OLED）的新面板技術，種種跡象顯示，IJP在顯示器製程中逐漸扮演重要角色。
IJP液滴與對應畫素尺寸
跟所有塗佈技術一樣，噴墨列印技術也有其適合應用的範圍。根據Organic and Printed Electronics Association (OE-A)的分類（如圖一），噴墨技術只能歸於中解析度(10~15 μm)以及中等的Throughput (<1 m2/s)。以常見的IJP實驗機台Fujifilm Dimatix DMP-2850為例，其最小的移動距離為5 μm，相當於5,080 dpi。
圖一、OE-A分類的印刷製程
圖二為一簡單畫素示意圖，在不考慮TFT所占面積與其他開口率的問題下，只假設畫素分隔材(Bank)寬度為10 μm，若次畫素設計為長條型，則會有長邊與短邊之分，若三個次畫素一樣大，則每個次畫素的面積會小於18.22 μm × 74.67 μm。
圖二、簡單300 ppi畫素示意圖
IJP的畫素設計
有鑑於過去長條形次畫素在IJP製程的多所限制，友達公司在2017年的SID發表了Two-pixel Fusion與Three-pixel Fusion的新穎畫素設計，如圖四所示。友達以167 ppi畫素為例，若是以傳統Single Pixel中長條形次畫素設計，其窄邊寬度(51 μm)扣掉畫素分隔層(Bank)的寬度（可能是10~20 μm），若小於墨滴直徑(Drop Diameter: 20 μm for 4 pL)加上精度(Accuracy: ±5 μm)，則無法噴印。
IJP墨水調配
除了前面提到的畫素設計與設備精度之外，另一個重大的挑戰是噴印用墨水的調整。根據前面提及實驗用機台Dimatix的資料，該公司的可拋棄式墨匣適用的墨水黏度需求在10~12 cP，表面張力需求在28~33 dynes/cm。
工研院材化所在IJP製程進展
工研院材料與化工研究所致力於IJPQLED（QD電激發光）與IJP-OLED的相關墨水材料與製程開發。在製程部分，已逐步建立起畫素分隔層與IJP墨水等相關設計參數，初步噴印一層電洞傳輸層(Hole Injection Layer; HIL)的單色OLED元件點亮如圖六所示所示…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》404期，更多資料請見下方附檔。