OLED製造時間を1/10に短縮する

OLEDを一層迅速に製造できる技術が開発された。

韓国研究財団によると、ハンバッ大学ユン・ホンソク教授の研究チームは、高圧のAir Jetを噴射し、多層のOLED薄膜を希望する場所へ効果的に移動することができる高速スプレー技術を最初に開発した。

 

OLEDスプレー法は、多層の薄膜を基板から一度に剥がし、他の薄膜と結合させて素子を製造する。この際、薄膜が破れたり、しわくちゃになったり、角が剥がれたりするため、量産には対応しにくいのが実情だった。

 

<Air Jetを用いた高分子OLED多層薄膜のスプレー原理概念図、参考:韓国研究財団>

 

 

研究チームは、新技術であるAir Jetを用いた高速剥離技法を考案し、薄膜と基板の間の結合エネルギーを効果的に調整する原理を利用した。基板とOLED薄膜の間に音速に近いAir Jetを噴射すると、基板との結合力が効果的に低下し、薄膜に影響を与えずに噴射することができる。Air Jetを用いた高速スプレー技術は、OLEDを噴射する時間しかかからないため、工程時間は従来のOLEDに比べ、1/10程度に短縮された。OLED薄膜を溶液でコーティングして低価に製造できる。

 

ユン教授は「この研究は、Air Jetを用いてOLED薄膜を傷つけずに、効果的に噴射できるため、OLED素子を迅速に製造できる技術を開発したとも言える。OLED照明、広告、ディスプレイなど、様々な分野で使われているOLEDの製造コストを画期的に削減することができる。今後、太陽電池、半導体素子などの基礎電子素子に応用できると期待される」と研究の意義を説明した。

 

この研究成果は、韓国未来創造科学部と韓国研究財団における基礎研究支援事業の若手研究者支援事業により支援を受けて実施された。ナノ素材応用分野の国際学術誌(Nanoscale)6月9日付に掲載された。

OLED TVは、画質だけでなく、デザインと音質などの全領域において優れている

「従来のOLED TVが画質を中心としていたのであれば、現在のOLED TVは、画質だけではなく、デザインと音質など全領域で優れているTVだ」

 

先日の5日、韓国江原道横城郡で開催された「第12回ディスプレイ国家研究開発事業総括ワークショップ」の基調演説で、韓国LG Displayのユン・スヨン常務は、明暗と色表現力を含む優れた画質、自由なデザイン設計、音質向上など、OLED TVの特徴を紹介した。

 

 

ユン常務は「LCDとは異なり、自発光であるOLEDは、ピクセル単位で制御できるため、明確な黒を表現し、無限大のコントラストを実現できるので、表現の範囲がとても広い。夜空の星や月を表現する最適なディスプレイはOLEDだ」と述べた。また「OLED TVは正確な色表現力を持ち、自由に中間調表現ができるため、リアルな色を実現する」とOLED TVの優れた画質を強調した。

 

引き続き、CES 2017で多くの来場者の注目を集めた壁紙(Wall Paper)とCSO(Crystal Sound OLED)を紹介しながら「従来のOLED TVが画質を中心としていたのであれば、現在のOLED TVは、画質だけではなく、デザインと音質など全領域で優れているTVだ」と明らかにした。特にスピーカーを内蔵する方式については「デザイン改善の効果と共に口とサウンドの位置を一致させることで、没入感のある画面を実現することができる」と語った。

 

ユン常務は、実用化を目的に開発された77型UHD解像度、透過率40%、曲率半径80Rを実現する透明フレキシブルOLEDを紹介し、透明ディスプレイとフレキシブルが未来のディスプレイになる説明した。また、ソリューションプロセス用装置と材料を開発しているため、新しい形のアプリケーションとフォームファクタ(Form Factor)が必要になると語った。

 

最後に、韓国京畿道坡州市にあるP10工場については「今年末に完成予定のP10は、きちんと準備しているので新しいOLED TVが生産できる」と期待感を示した。

 

 

 

OLED光効率を改善するための新たなアプローチ、高偏光OLED

6月に開催されたUBI Researchの上半期セミナー「OLED市場分析と最新技術」で、韓国漢陽大学のキム・ジェフン教授は、高分子OLED発光層に微量のキラル(Chiral)分子を添加・発光する偏光を調整する方法により、光効率が60%まで向上したと述べた。

 

 

LCDに直交する形で採用された2枚の線形偏光板は、バックライトユニットから発される光を液晶の動きを通して透過又は遮断するために使用されている。また、1枚のOLED円形偏光板は、外光の反射を防止し、屋外での視認性を向上するために使用されている。

 

今まで、ディスプレイに関するメーカーは、偏光板で失われる50%以上の光を改善するために、素子構造及び光抽出技術、素材開発、発光メカニズムの開発に集中してきた。それに対してキム教授は「新たな観点からのアプローチが必要だ」と語り、偏光を用いてOLEDの光効率を向上する方法と研究結果を説明した。

 

<キラル分子が添加されたOLED構造のシミュレーション図>

 

キム教授は「OLEDの高分子材料は、一般的に液晶性を有するため、高い線形偏光光を作り出す。その光がキラル分子の添加された発光層を通過するようになると、円形偏光性が高い光になる」と説明した。また「理論上では光効率を100%まで引き上げられる。そうなると、低消費電力でもっと明るいOLEDを実現することができる」と付け加えた。

 

実際、キム教授の研究チームは、このような原理を導入して従来のOLEDに比べ、光効率が60%向上したOLEDを開発した。また、低分子材料を基盤とする円形偏光に関する研究計画も明らかにした。

 

今回の研究は「未来型ディスプレイの主要技術開発」事業からの支援で実施されており、研究結果は国際学術誌「Advanced Materials」最新号に掲載された。

OLEDON、面蒸発源FMMからAMOLEDの未来を発見!

2014年、Galaxy Note4に初めてQHD(約515ppi)OLEDが採用されて以来3年経過したが、OLEDの解像度はまだQHD解像度に留まっている。UHD以上の高解像度OLEDを製造するためには、15um以下のFMMが必要だが、様々な技術的な問題で、量産には採用できていない状況である。

 

6月30日に韓国ソウル市汝矣島にある全経連会館で開催されたUBI Researchの「上半期セミナー:OLED市場分析と最新技術セミナー」で、韓国檀国大学実験室ベンチャーのOLEDON代表ファン・チャンフン教授は、UHD以上の高解像度OLEDを製造する唯一の方法で、面蒸発源FMM蒸着技術を提示した。

 

ファン教授は「AMOLEDの解像度を向上するためには、有機分子ビームの蒸発角を10度未満に抑え、TFT素子のアスペクト比(Aspect Ratio)を1.0程度に維持しなければならない。現在、知られている線形蒸発源(Linear Source)の蒸発角度(入射角)は約40度であり、Shadow Distanceは約3um、SUHDレベルのAMOLEDパターニング工程を経る際に、パターンの幅、Shadow Distanceの割合、アスペクト比が増加する。結局、今のパターニング技術では、薄膜のUniformity(均一性)が減少してしまう」と述べた。

 

また、ファン教授は「線形蒸発源蒸着技術だと、QHD以上の解像度を実現するには限界があり、面蒸発源 FMM蒸着技術だけが、2000ppi以上のOLEDを製造できるたった一つの方法だ」と強調した。

 

<ファン教授が発表した2250ppi AMOLEDの技術的な問題点、参考:UBI上半期セミナー>

 

OLEDONの面蒸発源 FMM蒸着技術で測定したShadow Distanceは0.68~1.05um、入射角は13~19度で、解像度に換算すると最大1500ppiの素子を製造することができる。新たに開発したX面蒸発源では、Shadow Distance0.38~0.56um、入射角は7.2~80度で、解像度に換算すると最大3300ppiの素子を製造することができる。先日のSID2017でも、ジン・ビョンドゥ教授とファン・チャンフン教授のチームは、面蒸発源パターニング蒸着技術を採用し、世界で初めて測定したサブミクロン(Sub-micron)スケールのShadow Distance結果を紹介し、今後スケールアップのための開発で、大型OLEDディスプレイ生産に応用する場合、11K(2250ppi)以上のスーパーウルトラ(SUHD)解像度を持つマイクロAMOLED素子を製造できると発表したことがある(論文名:Plane Source evaporation techniques for Super ultra high resolution flexible AMOLED)。

 

<面蒸発源FMM蒸着技術によって収集されたSub-micron Shadowデータと入射角データ、参考:UBI上半期セミナー>

 

 

OLEDONは、今回の開発結果を基に、面蒸発源を活用した超高解像度のマイクロOLED素子を製造できる研究用面蒸発源 FMM蒸着機を檀国大学内で開発・設置する計画を明らかにした(OLEDON 公式ウェブサイトwww.oledon.co.krを参照)。

 

LG Display、世界初の77型透明フレキシブルOLEDディスプレイ開発に成功

 

<参考 : LG Display>

 

韓国LG Displayは、22日に「大型透明フレキシブルディスプレイR&D成果報告会」で、政府の主導による世界初の77型UHD透明フレキシブルOLEDディスプレイの開発に成功したと発表した。LG Displayが開発した77型透明フレキシブルOLEDディスプレイは、UHD(3840×2160)解像度を持ち、透過率40%、曲率半径80mm(半径80mmの円筒形に変更可能)を実現する。最初の目標である60型以上、曲率半径100mmを上回る成果である。

 

LG Displayは、77型透明フレキシブルOLEDディスプレイだけではなく、透明モードと透明性を遮断するOptical Shutter Filmが付着された55型透明ディスプレイを披露した。

 

今回の成果について、産業通商資源部のイ・インホ第1次官は、「韓国が1位の座を守っているOLED分野で、透明フレキシブル技術の開発により、今までスマートフォンやテレビに留まっていたOLEDパネルの活用分野が建築、自動車、医療分野など、大きく広がっていくと期待している。これを機に、他国との格差を拡大する基盤が固まる」と強調した。

 

LG Display最高技術責任者(CTO)のカン・インビョン専務は「今回の課題を果たすことで、大型OLEDの技術力を向上すると同時に、OLED産業分野や新市場の拡大に貢献できると期待している。今後も、未来のディスプレイ市場をリードする企業として、一層高い価値を提供するために努力する」と述べた。

 

透明フレキシブルディスプレイの国策課題は、産業通商資源部と韓国産業技術評価管理院の共同主観により、ディスプレイ産業の発展と世界1位の国家競争力確保を支援する目的で、開始された事業である。LG Displayは、2014年に18型透明フレキシブルOLEDディスプレイ、2015年に曲率半径30mmを持つ18型Rollable(丸められる)ディスプレイ、2016年に40%の透明度を持つ55型ディスプレイなどを開発してきた。

 

LG Display、OLED TV開発で日本ディスプレイ学会から「業績賞」を受賞

韓国LG Displayは、東京NHK技術研究所で開催された第24回有機EL討論会で、大型OLED TV生産を実現したWRGBの優れた技術力と大型OLED TV市場を開拓した功績が認められ、海外企業としては初めて「業績賞」を受賞したと16日に明らかにした。

 

LG DisplayがCES 2017で公開した55型の透明OLED、参考:LG Display

 

有機EL討論会は、東京大学と九州大学、ソニー、ジャパンディスプライ、JOLEDなど、OLEDに関わる日本の主要業界と学界の専門家が集まり、芸術、応用研究、実用化策を発表・討論する学会である。

 

有機EL討論会によると、LG Displayは、大型OLED TV生産を実現した技術力と大型OLED TV市場を開拓した功績が認められ、海外企業として初の業績賞を受賞した。

 

LG Displayが業績を認められたWRGB技術とは、TFT(Thin Film Transistor)基板の上に、赤(R)・緑(G)・青(B)の有機物を水平に配列するRGB方式ではなく、各々の有機物を垂直に積み上げ、白(W)素子を加え、4つが一つのサブピクセルを構成する方式である。

 

LG Displayは、この技術の採用で、2013年1月に世界初のOLED TVパネルを量産すると同時に大型OLED TV市場を開拓した。

 

LG Displayは、今回の受賞について「フラットパネルディスプレイを主導している日本で、大型OLEDパネルを生産しているLG Displayの技術力が認められたのは、非常に大きな意味を持つ」と強調した。

 

LG Display OLED TV開発グループのオ・チャンホ専務は、今回の受賞について「LG Displayが業界最高の専門家から、OLED技術力を認められたのは、大変喜ばしいことた。今後独自のOLED製品を開発し、ディスプレイ産業の発展に貢献できるように、努力を続ける」と述べた。

 

LG DisplayはSID 2017で、65型UHD壁紙OLEDパネルにおいて、優れた画質を実現した上で、更に応用範囲とデザイン面でもディスプレイの新しい可能性を開いた革新的な製品として高く評価され、今年のディスプレイ賞(Display of the Year)を受賞したことがある。

CYNORA、新しい高効率青色OLEDエミッタの性能を公開

 

TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)材料において、代表的な先進企業であるドイツCYNORAは、最近開発した青色エミッタの性能を公開した。CYNORAは、今回の成果に基づき、2017年末に初めてTADF製品の実用化を目指している。

 

OLEDパネルの製造メーカーにとって、高効率青色エミッタは、低電力と高い解像度を実現するために必要な材料である。そのため、高効率青色エミッタに対する要求は継続的に増加しているが、実際に対応する製造メーカーは中々ないのが実情だった。

 

先日SID 2017でCYNORAは、OLEDパネルの製造メーカーが求めるレベルに近い性能を持つ青色エミッタを公開し、来場者の注目を集めた。当時、公開した青色エミッタは、TADF技術を採用し、デバイスレベルで470nm以下の発光ピーク(Emission Peak)、90時間以上の寿命(LT97@700 cd/m2)、15%(@1000 cd/m2)EQEを持つ。

 

CYNORA最高科学責任者(CSO)のThomas Baumann氏は「CYNORAの高効率青色エミッタは、顧客に求められる範囲の性能を持ち、今まで発表してきた青色エミッタの中で、最も優れている結果を達成した。発光ピークを460nmに変化させることに傾注している」と今後の研究方向を述べた。

 

CYNORA最高マーケティング責任者(CMO)のAndreas Haldi氏は、「今回の研究成果で 、計画通りに今年の末には、高効率の青色エミッタを販売できる確信を持った。TADFの先進企業として位置付けるために、全てのカラーエミッタを始めとし、2018年には緑色エミッタを、2019年には赤色エミッタを発売する予定だ」と今後の計画を明らかにした。

第4世代発光材料「Hyperfluorescence」

蛍光材料としてもりん光材料としても、不十分と言えるOLED発光材料の特性を改善するために、現在開発しているTADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)の実用化まで、少し時間がかかっている。TADF技術で最も先進的な企業と高く評価されているKyuluxが、まだディスプレイに適合するTADFドーパントの実用化に至っていないからだ。

 

Kyulux最高技術責任者(CTO)のAdachi氏によると、TADF専用のホスト材料がまだ用意されていないことが、TADF実用化を遅らせている要因となるという。そのため、発光ピークの半値幅が広く、ディスプレイに適合していないのだ。Kyuluxがこの問題を解決し、TADF材料の実用化を急ぐために開発している材料が、第4世代発光材用である「Hyperfluorescence」だ。

 

<Kyulux CTOのAdachi氏>

 

Hyperfluorescence材料は、既存の蛍光材料ホストとドーパントにTADFドーパントを添加し、蛍光材料としてりん光材料の効果を発揮することを目指している。

 

<Hyperfluorescnce効果>

Adachi氏は、Hyperfluorescnce効果とは、TADFの広い半値幅と蛍光材料の低い輝度を同時に解決できる構造であると強調した(上図)。

 

<Hyperfluorescenceと一般的なFluorescenceの特性比較>

 

Kyuluxが一般的な緑色の蛍光材料を用いて製造したOLEDと、同じ材料にTADFを添加することでHyperfluorescnce構造に仕上げたOLEDを、一つの基板に作り合わせてみると、発光強度に顕著な違いが確認された(写真)。

 

Kyuluxは、2017年内にHyperfluorescnce材料の実用化を予定している。初めて適用する対象となるのは、PMOLEDである。

OLEDON、檀国大学と次世代超高解像度パターニング蒸着技術の共同開発に成功

先日のSID 2017で、韓国檀国大学ジン・ビョンドゥ教授と同大学兼任教授であり、韓国OLEDON代表ファン・チャンフン博士は、0.38umのShadow Distance(SD)を実現できる面蒸発源パターニング蒸着技術の共同開発に成功したと発表した。

 

ファン代表は、昨年開催された2016 IMIDビジネスフォーラムで、面蒸発源蒸着技術(Plane Source Evaporation)と厚さ100umのShadow Maskを用いて1.1umのShadow Distanceを実現できたと発表したことがある。当時、ファン代表は、「Step Heightを3umまで抑えると、理論上ではShadow Distanceを0.38umまで実現できるため、OLEDパネルの解像度を2250ppi以上に上げることができる」と説明した。

 

この発表は、実際に面蒸発源を採用し、SDを0.38umまで実現させた実質的な結果であるため、量産への採用可能性を一層高めることにつながり、今回SID 2017に来場した業界関係者から大きく注目を集めた。

 

現在、OLEDパネルの量産技術は、約3umのShadowを生成し、QHD(約600ppi以上)解像度を実現するには限界があった。3umのShadowは、UHD(約800ppi以上)AMOLEDパターニング工程を行う際に、隣接した微細パターンが重ね合され、微細パターンの密度が低下する。そのため、現在のOLEDパネルは、QHD解像度のみ生産している。

 

OLEDONが開発した面蒸発源パターニング蒸着技術が、量産に採用されると、Shadow Distanceを0.38~0.56umの範囲まで縮めることができるため、解像度は従来の約8倍まで上がる。また、規模を拡大するための開発を続け、大型OLEDパネル生産産業にも採用されたら、3300ppi以上の超高解像度を持つスーパーウルトラHD(SUHD)解像度のマイクロAMOLED素子が製造できるようになる。

 

 

 

<面蒸発源蒸着技術によって収集されたShadow Data>

 

ファン代表は「高真空環境で金属面に有機物を蒸発及び蒸着し、有機分子薄膜を形成した後、再び蒸発を行い、基板にコーティングのため蒸着するというアイディアから、有機分子ビームの蒸発角を最小限に抑えられる条件を発見した」と述べた。

 

<ファン代表がSID2017で発表した面蒸発源の原理>

 

最近、ディスプレイの解像度への関心が高まりつつあり、OLEDONによる研究結果は、関連業界に大きい変化をもたらすと見られている。

 

ファン代表は、蒸着装置専門メーカーを始め、25年間新しいコンセプトの蒸着技術開発に取り組んでおり、面蒸発源による蒸着技術関する特許(下向式熱的誘導蒸着による線状の有機素子量産装置:登録番号101206162000)を取得した。

【SID 2017】BOE、世界初の真のQLEDを展示

中国BOEは、25日(現地時間)米ロサンゼルスで開催されたSID 2017で、世界初のElectroluminescence Quantum Dot技術が採用された2種類のQLEDディスプレイ(5型、14型)を展示し、来場者の大きな関心を集めた。

 

BOEの5型QLEDディスプレイは、320×240(80ppi)の解像度を持ち、低温ポリシリコン(LTPS) TFTを採用しており、14型QLEDディスプレイは、960×540(80ppi)の解像度を持ち、 酸化物(Oxide)半導体TFTを採用している。

 

<BOEが展示した5型(左)、14型(右)QLEDディスプレイ>

 

今回展示されたBOEのQLEDディスプレイが特別な理由は、今まで韓国Samsung ElectronicsによるPhotoluminescence Quantum Dot技術が採用されたSUHD TVとは異なり、バックライトの無いElectroluminescence Quantum Dot技術が採用されたディスプレイだからである。

 

一般的に量子ドットを利用するディスプレイメカニズムは、Photoluminescence Quantum Dot技術とElectroluminescence Quantum Dot技術、二つに分類される。

 

Photoluminescence Quantum Dot技術は、外部から光による刺激を受ける物質が再び光を放出するメカニズムを持つ。Samsung Electronicsは、この技術をバックライトから発される青色光にQDシートを張り付けた状態で活用することで、LCD TVに採用している。

 

一方、Electroluminescence Quantum Dot技術は、電機をかけると自ら発光するメカニズムで、発光材料のみ無機物であり、構造はOLEDと同様である。

 

UBI Research李・チュンフン代表は、以前アナリストコラムで、「Photoluminescence Quantum Dot技術は、ディスプレイの色再現率を向上するために、現在のLCD TVに採用している。確かに優れた製品を完成したが、Electroluminescence Quantum Dot技術を採用したものこそ、真のQLEDディスプレイと言える」と述べたことがある。

 

BOE関係者は、QLEDディスプレイについて「従来のOLED構造に有機物の代わりに無機物を用いることで信頼性を確保し、色再現率もOLEDに比べ高いという特徴を持つ。100% インクジェット印刷方式で製造するQLEDは、蒸着方式で製造するOLEDに比べ、コスト削減と大型に有用である」と説明した。

 

業界では今からQLEDディスプレイ量産開始まで最低5年以上はかかると予想されていたため、BOEによる研究結果とElectroluminescence Quantum Dot技術を採用したQLEDの実用化がどのぐらい早まるか、またディスプレイ産業にどのような影響をもたらすかなどに注目が集まる。