然而，手機面板的面積畢竟有限，無法支撐一個顯示產業，因此，OLED從小尺寸的應用在技術成熟後進入中大尺寸的應用市場是必然的趨勢，也是主流顯示器技術能夠存活的必然途徑。
不過，未來在中大尺寸應用市場以OLED取代LCD的競爭中，目前OLED高成本的真空蒸鍍製程是降低成本的一大障礙，因此開發低成本的OLED製程成為OLED能否取代LCD的關鍵。噴墨印刷不須在真空進行，高世代大型噴墨設備價格比真空設備低廉，採用按需供給(Drop on Demand)的圖案畫方式，材料使用率高，在大尺寸世代設備價格低廉與提高材料使用率的考量下，大尺寸OLED製造採用溶液式的噴墨印刷製程是降低OLED成本的最佳選擇。
本文從顯示器發展的趨勢探討OLED技術勝出的機會，從技術面檢討目前OLED製造成本高昂的問題與噴墨印刷OLED的解決方案，同時深入的回顧噴墨OLED的發展經歷、現況與未來展望。
顯示器發展趨勢與OLED發展瓶頸
每一種新技術要產業化成產品都必須經過市場嚴苛的考驗，新產品進到市場大致可以區分為兩大類：第一類為創新性應用(Innovative Application)，另一類為取代性應用(Replacement Application)。
創新性應用產品在市場上尚無參考比較，成功與否常決定於產品功能能否為客戶帶來全新價值感受，因此市場上能夠容許比較高的產品價格。而取代性應用則以現有產品技術為標竿，勝出的機會在於新技術是否能夠帶來比舊技術更高的價值感受，這些比較的標竿包括產品的價格、功能與產業環境。若以此準則來檢視顯示器發展的歷史就可以感受各種顯示技術發展的成敗興衰。
LCD取代CRT技術關鍵在於LCD找到了筆記型電腦的創新型應用，使LCD技術存活下來並且茁壯到取代CRT。已經退出舞台的電漿顯示技術PDP就找不到創新的應用空間，在取代性應用則面臨無法超越CRT、LCD的標竿而黯然下台。
當今顯示技術是LCD當道標竿，OLED技術要存活只有找到一個可以成為創新應用的產品舞台來擺脫LCD的競爭，使技術得以有繼續發展的空間，很幸運的，在LCD生產逐漸過剩與手機通訊改朝換代的產業環境配合機緣下，折疊手機產品為OLED找到一個折疊面板的藍海，OLED將以折疊手機應用為生存基礎，逐漸建立起有競爭力的技術與產業環境。
然而，手機是以攜帶性功能設計的行動裝置，面板尺寸面積畢竟有限，以產能面積來估算，到了2022年全球OLED規劃的產能達到8,300萬平方公尺，若只應用於折疊手機，無法支撐整個OLED產業。因此，OLED從折疊手機的小尺寸應用，在技術成熟後進入中大尺寸的市場是必然的趨勢，以創新性應用為基礎，擴大到取代性應用是主流顯示器技術能夠存活的必然途徑。
因為LCD面板無法彎折，因此OLED在折疊手機的應用，是創新型應用，客戶在意的是折疊面板本身功能能否符合產品需求，產品能否為客戶帶來全新的價值感受。然而，當OLED產品進入到監視器、電視等非折疊的中大尺寸應用時，OLED變成取代型的應用，這些應用就必須以LCD為標竿，來檢視OLED各項技術指標與價格競爭力。
從技術的角度來看，OLED面板可以從輕、薄、省電、反應快、色域廣等勝出沒問題，但是最終還得面臨成本的比較，意即最終產品價格競爭力是否與LCD相當或者更低是能否取代成功的關鍵。在2000年，OLED技術剛萌芽時，我們都認為OLED的結構比LCD簡單很多(圖1)，所以理當具有成本競爭力，但是近20年過去了，最終成本競爭力這一部分仍然很模糊，以目前的製程技術、材料使用率的角度來看，有不容樂觀的理由，若是OLED的成本無法與LCD抗衡，即使有諸多影像的技術優勢，要有絕對性的取代仍很困難，因此降低OLED的製造成本是OLED在站穩折疊手機軟性面板的應用基礎上，擴大到中大尺寸應用成功的關鍵。
降低OLED製造成本有三個途徑(圖2)：
1.產業規模化：從材料、設備建立完整規模化的產業鏈，並加速生產技術的建立與良率提升，以達到降低成本的目的。這部分目前OLED產業鏈由於面板廠龐大投資的牽引，逐漸建立中，降低成本的效果指日可待。
2.模組元件結構整合優化：過去OLED發展主要著重於面板結構的優化，包括有機材料發光效率與壽命提升、增加封裝製程的生產力等，未來對於包括圓偏光片、觸控與蓋板等功能性膜材的整合優化將有助於進一步降低成本。
3.新製程：開發新製程以取代目前昂貴的真空蒸鍍與薄膜封裝製程。
OLED在2000年左右萌芽時，就有溶液印刷與真空蒸鍍製程方向兩大流派，這兩大製程方向各有其優劣。當時溶液印刷製程僅有荷蘭飛利浦與台達電投資的翰立光電有生產線，在2007年，翰立光電結束後，全世界也就沒有溶液印刷製程的OLED生產線；另一方面，投入真空蒸鍍製程的廠家較多，目前大部分投入OLED生產的廠家也都採用真空蒸鍍方式，因此，真空蒸鍍製程技術相對成熟很多，帶動相對應的材料與設備技術也比較成熟。
成本昂貴為OLED真空蒸鍍製程發展瓶頸
OLED是自我發光的顯示機制，透過電子(Electron)與電洞(Hole)在有機發光材料複合，使發光材料發光，OLED元件是一種將電能轉換成光能的機制。為了增加光電轉換效率，OLED的陽極與陰極分別置入電洞注入層(Hole Injection Layer, HIL)、電洞傳導層(Hole Transporting Layer, HTL)、電子注入層(Electron Injection Layer, EIL)，以及電子傳輸層(Electron Transporting Layer, ETL)。彩色主動矩陣有機發光顯示器(Active Matrix OLED, AMOLED)每一個像素(Pixel)都需要有控制驅動電路，這個電路以目前用於高解析度LCD的低溫多晶矽(Low Temperature Polysilicon, LTPS)薄膜電晶體(TFT)技術最適合。其結構與製程如圖3所示：
AMOLED的製程可分為三大部分，驅動的LTPS TFT、OLED蒸鍍製程與封裝製程。驅動AMOLED的TFT與驅動LCD結構雖然有些差異，但是基本上都是塗布、顯影、蝕刻的黃光製程，採用的製程與設備與LTPS LCD相近。至於OLED蒸鍍製程與封裝製程則是OLED生產的核心，設備與製程都非常昂貴。
由於OLED有機材料對純度的要求非常高，因此層疊的有機層需在真空中以蒸鍍方式在基板上成膜，RGB不同顏色材料則藉由精密的金屬遮罩來定義，其製程與設備如圖4所示。
精密真空蒸鍍設備有真空環境的維持、遮罩在真空精密對位等技術挑戰，因此面板尺寸愈大，其設備價格就愈昂貴，目前全世界有OLED經驗，可以提供對應六代面板尺寸的真空蒸鍍設備廠寥寥可數。彩色OLED是靠精密的金屬遮罩來定義像素，因此，留在面板上的材料比例非常低，大部分昂貴的有機發光材料都浪費在遮罩與真空腔體，因此真空蒸鍍製程的材料利用率低與設備昂貴是OLED產品成本難以下降兩大原因。
噴墨印刷OLED製程逐漸興起
OLED真空蒸鍍製程成本高昂的問題來自真空與材料使用率低，而噴墨印刷技術正好是這兩個問題的解決方案。噴墨印刷技術發展已近半世紀了，1970年代即開始有作為電腦輸出的噴墨印表機上市，日本DNT在2006年即供應以噴墨印刷的彩色濾光片(Color Filter)製程設備給Sharp的八代廠。
因此，噴墨印刷技術在取代黃光製程的圖案化上已經有幾年的應用實績，惟OLED的幾個功能膜層肩負著光電特性要求，這比彩色濾光片只有光學要求複雜許多，因此應用於OLED的噴墨印刷技術發展比較緩慢。
在2003年左右，以溶液塗布為主要成膜技術的高分子OLED即開發噴墨印刷製程技術，當時包括Epson、CDT、Dow Chemical、DuPont等都有相關的計畫在進行，台達電投資的翰立光電也在既有的旋轉塗布線上架設噴墨印刷設備，進行噴墨彩色OLED的研發(圖5)。
惟當時LCD技術正興盛，噴墨印刷OLED的研發進展緩慢，因此並沒有產業化。但是這些研發持續進行中，韓國三星在成功地引進噴墨印刷技術到OLED的薄膜封裝製程(Thin Film Encapsulation, TFE)後，重新燃起業內對噴墨印刷應用於OLED圖案化的期待。
噴墨印刷是材料使用率非常高的圖案化技術，材料的使用是按需供給(Drop on Demand)的圖案畫方式，也就是說根據RGB的位置分別噴印上相對應的材料，對材料使用率來說，這比利用精密金屬遮罩的減法成膜方式有效率很多，同時不必在真空中操作，對於許多精密對位、傳輸、設備維護等操作都比真空設備容易，尤其在高世代大面積的應用，更顯現出其優勢，無怪乎包括韓國LG、日本JOLED、友達等都積極籌設建立相關技術，為未來大尺寸OLED製程布局。
以噴墨印刷取代真空蒸鍍製程最基本的是OLED的有機材料要能夠製備成溶液，並且在溶劑揮發後具有良好的成膜性，目前國際間包括Merck、BSF、Sumitomo、DuPont等都有相對應的材料。目前可以把OLED有機材料疊層中的HIL/HTL/RGB以噴墨印刷的方式成膜，EIL/ETL材料比較不成熟，故目前都還採用真空蒸鍍的製程。依此，噴墨印刷OLED的製程設計如圖6。
與真空蒸鍍製程比較，除了有機材料採用噴墨印刷/乾燥成膜製程的差異外，在噴墨製程前，TFT多了一道以黃光製程製作承載墨滴的擋牆(Bank)。擋牆圈圍的大小與將來顯示面板的解析度有關，90ppi(pixel per inch)的解析度，擋牆圈圍寬約75um，若解析度高一點到200ppi，則圈圍寬只剩約30um，面板解析度高低與產品觀看距離有極大的關係，手機面板幾十公分的觀看距離，解析度需高達300ppi以上影像看起來才能細緻，而電視觀看距離比較長，解析度250ppi就能達到非常好的影像效果。
噴墨印刷是將液滴經過噴墨頭的壓電效應噴出到擋牆圈圍內，太小的圈圍容易造成位置著陸(Landing)偏差，所以噴墨印刷OLED適合製作解析度比較低的面板，如20吋的監視器、30吋以上的電視等產品，噴墨印刷在小尺寸手機應用的高解析度面板，就會面臨到挑戰。因此，由這些技術特性推估，將來中小尺寸的OLED產品偏向用真空蒸鍍的製程技術，而中大尺寸的OLED產品偏向用噴墨印刷技術，兩者相輔相成來達到取代LCD的目標。
國際間對於噴墨印刷OLED的展示一直很熱絡(圖7)，技術也逐年的往產業化邁進，2014年友達發表65吋噴墨印刷OLED電視，解析度為34ppi，到了2018年，噴墨印刷OLED的展示更為熱絡，當年京東方發表噴墨印刷55"OLED電視、日本JOLED也發表55吋4K的電視，解析度80ppi，這可以看出，對於大尺寸的OLED電視面板來說，這幾個大廠都往噴墨印刷OLED做規劃。
談到OLED電視面板就不能不提韓國的LG，LG是目前唯一提供OLED電視面板的廠商，日前外電報導，LG Chem收購美國杜邦公司「可溶性OLED」材料技術，此次的收購範圍包括杜邦的可溶性OLED材料技術與工程專利等無形資產，以及研發與生產設備等有形資產，這顯示LG也朝噴墨印刷OLED規劃中。
噴墨印刷OLED的成本優勢主要在於較低的設備費用與高效率材料使用率所帶來的成本效益。DuPont在2011年評估，採用噴墨印刷技術生產50吋的成本甚至比LCD低40%；市調機構DSSC在2017年底更精確的估算，以55"UHD OLED TV在8.5代的生產成本比較，採用噴墨印刷能比蒸鍍型白光OLED成本低17%左右，如圖8所示，其中成本差距比較顯著的是設備折舊與材料成本。
從製造成本分析來看，噴墨印刷OLED在大尺寸的面板應用的確具有成本優勢，因此，OLED技術若能在折疊面板的應用站穩腳步，使技術得以逐漸成熟，再輔以噴墨印刷OLED技術突破成本的瓶頸，則OLED取代LCD的顯示技術改朝換代指日可待。
真空蒸鍍製造成本高 噴墨印刷發展利多
雖然折疊手機為OLED技術找到了一個可以擺脫LCD纏鬥的產品空間，但是，真正的要使OLED取代LCD，目前仍然需要克服OLED在中大尺寸真空蒸鍍製造成本高昂的問題。
噴墨印刷的溶液型OLED製程是解決真空蒸鍍製造成本高的解決方案，此技術已經發展數年，累積了一定的經驗與成果，國內外都有面板廠商正積極的往噴墨印刷OLED產業化推進，當然、噴墨印刷OLED不管在材料或是製程與設備上都仍有些問題需要克服，這些問題背後也意味著許多商機有待挖掘。一旦噴墨印刷OLED產品產業化成功後，就代表OLED取代LCD的時日不遠了。
