主题：喷墨技术在电子产品领域的应用
精工爱普生公司常务董事、研究开发本部总监赤羽正雄：

    这天我今天要讲的内容，去年四月份我在苏州进行一次演讲，主要是我们公司经贸转移，提高喷打打印机的价值。比如生产元器件的生产手段。本次大会的主办方当时听到我的演讲，希望我对这个话题进行更深一步的阐释。今天有很多来宾是第一次听到我讲这个话题，我就一些基础的内容进行说明，并且讲到现在最尖端的技术开发现状。

    很多人可能不了解爱普生集团。我们公司在全世界拓展事业，包括中国的亚洲地区，美国、欧洲、日本的销售比例持平。全球集团员工按照地区比例，包括中国在内的亚洲和大洋洲地区的员工占集团总体员工的64％，爱普生集团在中国地区的事业拓展情况，全体员工的64％在包括中国在内的亚洲地区，本公司集团员工，40％在中国国内工作，而且在中国国内集团的生产量占了集团总体产量的一半以上。在中国的销售占集团全球销售的7％左右。爱普生中国有限公司在北京市朝阳区。

    公司主要的事业领域，包括投影机、打印机以及系统仪器等信息产品占64.9％，包括半导体、显示屏、电子仪器等产品领域占集团的39％左右。爱普生在彩色打印机、液晶显示屏领域一直是引领世界潮流的先进领域。通过打印机，我们在世界占第二的位置。其他产品几乎占到了世界的前几名。

    首先讲一下喷墨打印机喷墨技术的基础内容。大家可能会非常喜欢我们公司的喷墨打印机，这是打印机在进行彩色打印的时候动像，打印四色或者六色的墨水。我们所拥有的喷打技术，如果只用于纸张上的打印是不是很可惜？因为它有更广泛的新的应用空间，这是我今天所要讲的超精微液体技术的起点。

    本公司的打印机机ML Chips打印头，上下用电极向它施加电压，像水枪一样把墨水喷射出来，这是其中之一的类型。仅仅喷射墨水是非常简单的事情，但是无论随时随地都能保证喷射同样比值的墨水是比较难的技术。喷射打印头前端的页面控制技术，页面如果处于不稳定的状态下，把墨水喷射出来，不可能笔直的喷射出来。但是在打印头减压，先把页面拉进来稳定之后再把它笔直的喷射出来。但是喷射出去之后，页面会产生震动，产生微粒，所以在打印之后再次坚决减压，控制页面的震动，让雾状达到最小的限度，笔直的喷射出去。动画演示的先拉，然后再推，再拉，可以笔直的打印出非常准确形状的墨滴。为了让它笔直的喷射出去，打印头前端喷色的形状必须要求是正圆形的。中间这个图示是本公司喷的形状，和其他两家公司比较，圆的周边非常平滑，所以利用本公司的打印头，利用微压电技术进行控制。

    根据打印头的控制方法区别，可以喷射大墨滴和超精微墨滴。超精微墨滴，喷墨的时候，进行减压，把页面拉回去，最小震动的时候喷射出来，可以打印出超精微的墨滴。这是本公司在实现墨滴微小化的技术改良过程。打印微小墨滴，非常细腻的打印效果，画纸也非常卓越，可以实现类似于照片的画纸。但是打微小墨滴的时候，打非常细腻的打印效果，在一定时间要打印非常多的墨滴，要把墨滴分成两行、三行打，这时打印速度就会变慢，我们把它分出来，大墨滴、中墨滴和中小微滴，我们改变墨滴的尺寸进行打印，可以进行快速的、非常准确、细腻的打印。这是打大墨滴的时候的技术示意图，两种墨滴同时在纸长进行重合，首先打出一个小墨滴，到达纸面的同时，对下一个大墨滴又重合上了，小墨滴干燥之前，后面的大墨滴已经重合上了，可以形成大号的墨滴。先打出小墨滴，然后出现中型的墨滴，到纸上的时候已经完全的重合。通过这种技术，我们可以打出非超精微，普通墨滴和大墨滴，可以打出多种尺寸的墨滴。通过这种技术的改良，实现了今天拥有的卓越喷墨技术。

    我们重新考虑喷墨技术的时候，它是喷射墨滴的技术。现在主要注重于如何笔直正确的喷射小墨滴。如何喷射是这个技术的重点，我们进行了跳跃式的飞跃，要打印墨水之外的东西，比如金属或者陶瓷材料、半导体材料。通过打印以上的材料，我们可以把喷墨技术，只限于打印机的技术，应用到另外一个领域，就是生产技术，这也是超精微液体技术的起点。我们公司拥有超越的技术，仅仅应用于纸张上是非常浪费的，有更广泛的空间，这也是超精微液体技术的起点。

    本公司提倡的超精微液体技术效率非常高的薄膜电子器件生产工艺，首先是超精微液体处理的工艺，为了让大家更容易理解，先说明一下在电子电路板上进行一般基础布线的时候的工艺流程。先做一个光眼膜，像布线的图形。在中间的图形上，在机板上抹一层金属膜，再抹一层感光材料，把光感膜加上去，最后需要在金属布线的时候，让感光材料留在那里，剩下的部分感光材料要全部去除，进行金属布线的图案处理。机板上有金属膜部分的布线，其他的材料都被去除掉了。感光材料最后被完全去除掉，也就是说把整个材料都涂在上面，通过曝光，把需要和不需要的地方区分，通过清洗把不需要的部分洗掉，通过反复重复以上的工艺流程。在生产过程当中，90％以上的材料要被去除掉，还要用水清洗，很多材料都要废掉，非常耗损。我们的构想是在需要布线的地方加上金属膜是不是就可以了呢？我们用喷墨技术，将金属液体打到图案上，通过退火、固化，然后进行金属布线，这样效率就会有所提高了。使用喷墨技术打印功能型材料，需要的地方进行技术布线，这就是超精微液体技术处理的概念。

    本公司提倡的超精微液体处理技术，是效率非常高的半导体生产工艺。起点是使用功能性液态材料，在机板上涂抹，利用数据进行进行布线，通过干燥、退火等处理，最后把半导体和陶瓷器件所需要的功能构成因素最后留在机板上，通过以上的生产工艺，整个生产工艺就会大幅度缩短，材料也会有很大的节省，而且耗能能源方面的消耗也会有很大的节约，而且生产材料小型化，很多方面大家都有很大的期待。

    我们的工厂是非常庞大的工厂，将来变成台式的小型工厂，在小房间里就可以生产半导体材料，这也是我们未来的构想。

    半导体生产工艺如何进行具体的应用，我讲一下应用事例。主要分两个方面。一方面是现在非常受人瞩目的OLED显示屏制造方面的应用，还有其它方面的应用事例。显示屏被开发出来几乎已经经过了一个世纪的时间，当中显示屏的主角还是显象管产品。液晶等离子以及OLED显示屏的基本构想。将来在电脑以及电视屏方面都有很大的应用领域，有液晶等例子显示屏结构，液晶是受光型的显示屏，在接受光源之后才能够发光。OLED和等离子自身可以发光。自身发光型的OLED和液晶相比，不需要背光源，所以不需要附加部件，在结构上会更简单。等离子需要加很大的电压，在耗电以及尺寸方面有很大的限制。OLED显示屏是未来的终极产品。

    一般来说，显示屏所需要的几项功能，首先是响应速度，视角、对比度、大屏化、清晰度和轻薄，使用寿命，还有低耗能。液晶的技术规格处于什么地位？等离子的几项技术性能。现在的OLED技术性能的比较，最大的缺点就是大屏化，不能进行非常细致的布线，还有使用寿命，这三个现在是OLED非常重要的三大技术难题。对于大屏幕化，为什么会很难呢？因为现在主要是用于小分子的有机材料，是用真空设备，无法实现大屏幕化。关于清晰度，现在也是处于非常难的研发，屏幕越大，位置、精度控制都需要非常高的技术。

    应用超精微液体处理技术，可以解决大屏幕化和高清晰度这两个课题。OLED显示屏，三染色的图案，通过改变颜色，增加颜色的浓度比，实现全色的显示。一个像素单位，一般是40微米左右的像素间距，在0.04毫米的显示屏间距，如果把有机材料通过喷打技术正确的进行喷射，现在的精度位置有一些偏差，还达不到很高的精度。有几个理由，首先是在40微米到30微米之间，在这个精度范围之内把材料递进去，用喷打技术，喷打位置可能有一些偏移。在40英寸大幅面上，宽度是一米左右，为了提高生产性，在打印的时候要进行高速打印，打印头如果快速的移动，打印出来的墨滴出页位置、出页精度也需要控制。因为要打到纸上，左右有些偏移也不会有很大的关系。如果打印到机板上，机板的位置已经固定，打印头和机板需要位置整合，正负在十几微米之间的误差。

    为了解决以上的课题必须在这个精度范围内把材料喷射出来。还有和打在纸长不一样，液体打在纸上会渗透到纸当中，可是如果打印到玻璃长，是无法渗透下去的，会向左右扩散。在0.05秒的范围内，20微米的液滴会扩散到100微米的宽度。如果按照这个定义，无法实现我们需要的40微米的精度打印，这时需要进一步革新现有的技术。白色的部分是需要打印的正确滴液位置，一般打印的情况下，液滴会扩散，液滴扩散了之后，中间的不同的颜色混在一起，就不会出现非常亮丽的色彩。当我们在旁边做一个液滴，把需要打印的位置围困起来，如果液滴在滴位不正确的时候，还是会向左右扩散。在这种情况下，不光是提高液体的高度，还在需要打印的地方进行亲水性处理。在液滴和不需要打印的部分进行输水性处理，就像雨披一样，雨滴不会渗透下去。

    通过以上的处理，可以把液滴喷射下来防止位置扩散。在需要打印的地方进行亲水性处理，在不需要打印的地方进行输水性处理。所有的墨滴都会滴到所要滴的位置上。

    开发了以上技术以后，应用这些新技术，就会打出右图这样的，通过进行亲水和输水的处理。所有的材料都会滴到所要滴的正确的位置。利用我们公司的革新改良的技术，40英寸的OLED大屏幕显示屏。我们开发的实验样品实际图像显示，把打印头排成一行有很多打印头，进行集中式的打印。运用这个技术以后可以解决大屏幕和清晰化这两个使用问题，这是改良后的性能标准。

    最后有一个课题，就是产品的使用寿命问题。到2005年厂家的占有差别，大家一般都在3000小时左右的标准。3000小时之后，亮度就会有所降低。使用寿命多少才对？如果看一天4个小时的电视，每天都看，看十年，一般需要15000小时。如果不需要十年，三年就可以的话，三分之一的时间也许就足够了。大家即使不看，电视一直在开着，一般来说，如果电视上需要一万小时左右的使用寿命，为了达到一万小时的时间，大家一般争取到2006－2007年可以达到技术要求。2008年，在北京要召开奥运会，现在生产OLED产品的厂家，大家都为了争取在北京奥林匹克运动会之前能够推出OLED大幅面的电视产品，使大家能够用OLED的产品欣赏北京召开奥林匹克运动会。

    在开发方向上，我们从2008年－2010年左右，2007年的时候，大约可以解决到一个程度，可是到2010年左右还有很多部分不确定的因素。在本届奥运会之前大家都在争取做出产品，OLED电视产品能够普及的话还需要一定的时间。未来OLED产品的电视可能会是这样的，为了争取未来实现这个理想，现在正在进行技术研发。

    液晶彩色屏的彩色滤光膜是利用喷打技术生产的，这是生产工艺。一般来说使用的颜料分散法，也是用一种光刻技术把半导体生产工艺进行反复形成，可以用喷墨技术取代。这个构想和OLED的产品工艺基本相同。等离子生产，用喷墨技术形成等离子电视，这是和富士通公司共同进行的研发，是纳米级的银离子，做成有机材料，然后用喷打技术喷射，进行布线，再用300度进行退火、固化之后，形成一个线的宽度为50微米，而膜厚2微米。电子滤在2微米欧姆的单位进行，利用这个工艺之后可以实现等例子的电视显示屏。

    利用喷墨技术进行封准芯片，是一个芯片，还有一个导线，上面还有衬垫，一般大家都用金线进行封装，因为有一个曲线的高度，需要有50微米的封装高度。右边是用喷打技术进行布线封装，填充材料，消除高度差，然后用喷打技术进行封装。喷打材料进行一行一行的喷打，稍微有一些技术误差，最左边有一些点状的误差。

    除此以外还有一项优越技术是生产晶体管的技术，利用喷打技术结合SUFTLA技术形成一种柔性的电子产品，将来我们的机板是硬的，形成柔性机板。在柔性机板上生产电子产品的时候，因为塑料薄膜对高温比较热，在低温条件下生产晶体管就会稳定，在机板上形成晶体管机板，形成0.02微米左右的精度，把它接下来，转印到一个柔性机板上。在硅片上形成一个TFT机板，对它进行照射，退火烧蚀，接下来转印到一个塑料机板上。

    指纹传感器，在软性机板上，利用指纹凹凸的特点测量电容量，根据电容量的变化检测指纹的图形，这项技术还处于研发阶段，在塑料薄膜机板上实现，现在可以获取的图形精度是这样的。半导体非常著名的国际固体电路会议上，在全世界率先发表的生产2000只晶体管，加工到柔性机板上，应用了我们公司的SUFTLA技术，转印到软性的机板上。今年3月份在德国的巴塞尔博览会上发布的产品，也是应用显示屏的手表，显示部分是曲面的，这也是一个很大的特点。电泳型的产品是几十微米的胶囊，氧化碳是白色的粒子，通过导电性对它施加电压，在液体之后白色的微粒可以自由移动，在往上或者往下的时候，色彩会变化。手表就是利用这种生产技术原理生产出来的，有两个特点，第一是切断电源之后，所显示的图形，在一定时间内有储存功能，可以保证继续显示。一般来说，在几个月的时间都能够保证记忆效果。还有反射性的技术，所以对人的眼睛非常柔和，就像人看纸张上的文字的视觉效果。应用超精微液体具体技术的应用，是无线的柔性胶纤。这是在标签上加了一个电泳型的显示屏，标签可以显示图像。如果我们应用喷打技术，还可以进行多层电路板的生产，大家一般想到机板，都是一块非常硬的板，可以把它生产到塑料薄膜，可以应用喷打技术进行多层电路辐射。这是20层电路板的生产布线工艺，在板上进行20次利用喷打技术进行喷射，在0.2微米的厚度可以形成20层的电路板的布线。未来电路板就不再是硬板了，可能打印机里也有硬板，手机里也有一块主板，将来我们可以在手机的外壳上直接打印出一个电路，这也是我们未来研发的中长期的构想目标，在外壳上直接进行直绘电路图案。这是我们公司的中长期研发构想。如果实现了这个理想，大家使用银行卡，可以是柔性的显示屏，而且非常小，耗电小，还有指纹传感器。这种卡片可能是大家未来使用线路卡未来的产品。应用喷墨技术，应用超精微液体处理，这两项技术结合之后，可以在工业范围有很大的应用领域，而且我们对这个寄有很大的期望。

    总结一下我今天所讲的内容。应用喷墨技术，为了提升打印机的液晶价值，把喷墨技术应用到以外的领域，比如电子零器件的生产工艺，为此还需要超精微液体处理技术，可以把流程大幅度缩短，非常节能，工艺流程很简单，生产设备小型化，而且非常环保，非常适应外来变化的革新技术，可以应用到OLED产品。即使在现在这个领域，如果精度非常高的精体管，可以不到半导体工厂设备，而是用非常简单的设备生产，比如这就是台式工厂，用它来生产半导体晶体管。右边是放原料库，通过它传输原料，传输带，在塑料薄膜上进行直接喷打，生产电子纸张或者晶体管的半导体产品。电子纸张也是非常受人瞩目的，新闻杂志大家读完一次就不再需要的印刷物品非常多，对于这个产品，我们用电子纸张替代，在纸张上进行自动的改写，可以用打印机打印出来，这样有更多的使用范围。非常多的应用领域也是我们未来公司的研发构想。奥运会之前是无法推出来的，不过在不久的将来，大家到电器店的时候买一个大屏幕的电视，不需要卡车送到家里去，未来买软的平面，就像买一张海报一样卷起来就可以拿回家了。回家之后把柔性电视铺到墙上就可以看了。但是要问电视信号转换器在哪儿？未来的电视上，这是未来的终极构想，是这种理想产品。在家里的场景，墙上是一个薄膜电视，院子里有一个相机，把院子里的场景直接通过墙上的墙壁放映出来，从家里看感觉不到墙壁的存在，家里和院子是合成一体的了。也有人问我家里的小宠物狗会不会以为这是院子，直接扑上去，小狗会不会受伤，也许会有这种疑问，未来的电视可能感觉不到墙壁和房屋的界限，这也是我们未来想要追求的终极理想。

    通过以上产品的介绍，是我们现在为什么要把喷墨技术应用到更广泛的领域，喷射什么，通过这个思维构想，喷打技术有更广泛的应用空间。