相比蒸镀技术，喷墨印刷技术可大大提高生产效率和发光材料的利用率，显著降低制造OLED显示屏的直接成本，有效制备大面积OLED显示屏。但是，搭建印刷OLED生产示范线，面临诸多挑战。这也是印刷OLED显示产业化立项的意义所在。

  OLED发光材料是显示技术的源头活水。“目前成熟的OLED发光材料，主要是真空蒸镀工艺的小分子发光材料，并不一定适用于印刷工艺。因此，如何通过分子设计，用溶剂使OLED材料溶解成墨水，并兼容印刷制备工艺，是本课题需要攻关的难点之一。”秦天石表示，更重要的是，目前兼容印刷工艺的OLED材料，大部分都是在欧美日韩的专利材料体系上研发出来的。开发出具有中国核心技术优势的发光材料，迫在眉睫。

  从2017年起，秦天石所在的南京工业大学团队开始开发具有自主知识产权的新型发光材料。“我们在研究中发现，目前大部分商用的发光材料都是基于稀土元素铱和钌配合物体系的，这两种元素在自然界分布稀少，原料成本极高。”

  于是，团队尝试开发金属铂基发光材料，虽然铂属于贵金属，但市场价格比起以上两种稀土元素低了很多。此外，铂的化学稳定性比铱和钌好，这意味着做成显示器件的话，其使用寿命会比铱和钌基配合物材料更长。同时，铂基材料也更易于突破国外的专利壁垒。对此，他们在一点点摸索中寻找希望。

  “例如，传统铱基发光材料利用的是一种六配位化学结构，我们最初也将铂基材料设计成六配位的，但其发光效率并不高。随着研究的深入，我们发现将其制备成四配位结构，材料可以发出很好的深蓝色磷光，发光效率是此前的3倍。”秦天石说，三年间，团队共设计开发了百余种发光材料，最终才制备出一款高效深蓝光磷光材料，可谓百里挑一。

  目前，团队已开发或评测出3种适用于印刷工艺的发光层材料，3种适用于印刷工艺的电荷传输层材料，以及5种新型发光金属配合物和电极材料。

  “强健”像素围栏，让发光材料指哪打哪

  我们在手机上、电视上看到的画面，由许多肉眼难以察觉的彩色颗粒组成，这些颗粒就是像素点。每个像素点包括红绿蓝三种颜色，红绿蓝通过不同的发光组合，形成所有颜色。像素点体积越小、排布越紧密，形成的画面就越细腻、真实。如何让发光材料形成一个个像素，均匀地分布在显示屏幕上，对印刷工艺是一大挑战。

  “喷墨印刷时，需要用溶剂将OLED发光材料溶解形成配方墨水，再将红黄蓝三种配方墨水按照一定的阵列分布，打印到相应的位置中。因此，在打印墨水之前，需要在基板上铺一层‘围栏’材料，从而使打印的每一滴墨水都准确进入预设的围栏中，实现高分辨全彩显示。而目前的围栏材料仍依赖进口，国产材料的溶剂耐受性差，在打印OLED墨水时，围栏容易被溶解，导致薄膜厚度不均匀、显示板颜色失真，例如该显示蓝色的像素，有可能会错误地显示出红色或绿色。这几年，我们在优化工艺让‘围栏’变得‘坚强’。”中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所团队印刷电子中心高级工程师张东煜说，他们以国产光敏胶为基础，调配墨水、控制曝光、显影的温度、时间，优化烘干等工艺，让国产围栏材料的抗溶解性增强。