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OLEDON、大型OLED TV製造用垂直型面蒸発源蒸着技術を開発
中小型OLED用と大面積OLED用面蒸発源蒸着技術を開発しているOLEDONのファン・チャンフン代表は、最近、77型以上の超大型OLED TVを製造できる垂直型面蒸発源蒸着技術を開発していることを明らかにした。関連技術についてファン代表は、垂直型面蒸発源蒸着技術を用いることで、第12世代（3300 x 4000 mm）相当の大型基板にたわみが生じることなく、77型以上のOLED TVを大量生産できると説明した。
従来のインライン型蒸着装置で75型以上のTVを製造する場合、基板に大きいたわみが生じるだけでなく、多くのリニア蒸発源を制御することが難しく、歩留まりが大きく低下する可能性がある。このような問題を解決するために、新しい第12世代用クラスター型蒸着技術の必要性を挙げると同時に、垂直型面蒸発源蒸着技術が適切な対策になると述べた。
OLEDONは面蒸発源蒸着技術の特許を保有しており、高解像度AMOLED製造用曲面蒸発源FMM 蒸着と大型OLED TV製造用垂直型面蒸発源蒸着技術に関する特許を出願した。
【iMiD 2017】次世代高解像度OLEDを実現するためのソリューション多数公開
先日18日から19日までの二日間、韓国ソウルにあるコンベンションセンターコエックスで開催された「IMID 2017」では、高解像度OLEDを実現するための様々なソリューションが公開された。現在実用化されている中小型OLEDの解像度がQHD程度に留まっていることから、今回公開されたソリューションはディスプレイ関係者らから大きな注目を集めた。
まず、面蒸発源FMM蒸着技術を開発している韓国OLEDONのファン・チャンフン代表は、Business Forumで「2,250ppiの超高解像度OLEDを製造するための唯一の解答は、現在開発中の面蒸発FMM蒸着技術だ」と発表した。ファン代表は「a-stepでShadow Distanceを測定したところ、0.38umという数値が出た。このようなShadow Distanceを持って初めて2,250ppiのOLED素子が製造できる。現在Shadow-Freeの工程条件を探っている」と述べた。
<点蒸発源と面蒸発源におけるShadow Distanceの差>
また、ファン代表は「ホスト材料とドーパント材料を金属面に同時蒸着（Co-Deposition）した後、蒸着された緑色のN型有機薄膜を再蒸発させることで、同一のPL波長を持つ薄膜を製造することができた。面蒸発源で製造した薄膜のカラー制御は、N型有機薄膜のドーパント分子の量によって変わるため、色の調整が簡単に行えると予想する」と明らかにした。
<OLEDONによる面蒸発源の同時蒸着資料>
最近、USPL（Ultra-Short Pulse Laser）方式を採用し、1,000ppiのFMMの開発に成功したことを発表した韓国AP Systemsは、今回825ppiの5.28型FMMと677ppiの4.72型FMMを展示した。関係者は「Burr-free Laser Processを開発し、製造工程で発生する熱によるバリ（Burr）の問題を解決し、このような方式で、1170ppiのFMMのみならず、様々な形状のFMMも製造できる」と述べた。
<AP Systemsによる825ppiの5.28型FMM>
最後に、韓国Philopticsは電気鋳造（Electro Forming）で製造したFMMを公開し、今回特に注目された1,200ppiのFMMは、VIPルームに展示された。関係者は「現在1,200ppiのFMMの製造するために、工程を安定化させることができた。来年の上半期にはパネルメーカーにサンプルを納品する予定で、今後2,000ppi相当のFMMを開発することを目指している」と語った。
<電気鋳造方式で製造されたPhilopticsのFMM>
今回iMiD 2017では、OLED画素を高解像度でパターニングするためのソリューションが公開された。最近は、仮想現実のコンテンツなど、高解像度OLEDが必要なコンテンツが増加することで、スマートフォン利用者の関心が徐々に高まっている。どのソリューションによって中小型UHD OLEDの時代が開花されるかに注目が集まる。
超高画質解像度（UHD）のOLEDスマートフォン時代の幕は開くのか
最近スマートフォン機器によるVRコンテンツ体験が増える傾向にあり、高解像度スマートフォンが求められているが、2014年に初めてGalaxy Note4にQHD OLEDが採用されて以来3年間、OLEDスマートフォンの解像度は変わらずQHD程度に留まっている。
OLEDスマートフォンの解像度を決定する鍵は、発光層の蒸着工程である。現在、採用されている上向式蒸着方式は、基板とFMM（Fine Metal Mask）を水平にして蒸着装置の上部に配置した後、下部のリニア蒸発源に有機物を蒸発させてRGB発光層を形成する方式である。
UHD以上の高解像度OLEDを製造するためには、厚さ15um以下の薄いFMMが必要となるが、FMMが薄くなるほどパターニング、引張、溶接などの技術的な問題が生じ、量産に採用することは容易ではい。
このような問題を改善するために、垂直型蒸着、面蒸発源蒸着、様々なメタルマスクパターニング（Metal Mask Patterning）技術が開発されている。
基板とFMMを垂直に配置する垂直型蒸着装置は日本の日立が初めて開発し、キヤノントッキもFinetech Japan 2013で、第6世代垂直蒸着方式の装置を公開したことがあるが、現在量産には採用されていない。
<Finetech Japan 2013で公開したキヤノントッキの第6世代垂直型蒸着装置>
しかし、最近の電子新聞によると、米国Applied Materialsが第6世代フレキシブルOLED用垂直蒸着方式の蒸着装置を開発したことを明らかにし、日本のジャパンディスプレイでテストしている。
リニア蒸発源ではなく、面蒸発源を用いた蒸着方式も検討されている。面蒸発源蒸着方式は、まず有機物を金属面に蒸着した上で面蒸発源を製造し、それを再蒸発させて基板に有機物薄膜を形成する原理である。iMiD 2017でOLEDONのファン・チャンフン代表は、面蒸発源蒸着方式を採用することで、2250ppi高解像度のOLEDを実現できると述べた。
Metal Mask Patterning技術としては、主に電気鋳造 （Electro Forming）とレーザーパターニング技術が挙げられている。電気鋳造方式は韓国のWave ElectronicsとTGO Technology、日本のアテネなどのメーカーが開発中で、レーザーパターニング技術は韓国AP Systemsが開発している。
このように様々な観点から高解像度OLEDを実現するための開発が、現在の問題を改善し、OLEDスマートフォンのUHD解像度の実現に貢献できるかという点に大きな注目が集まっている。
<OLEDONが開発した面蒸発源蒸着技術の原理>
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）。