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In order to accelerate the mass production of solution processed OLED?

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At the latest OLED technology trends seminar organized by UBI Research in Seoul COEX on April 26th, professor Seo presented about the status of solution processed OLED for large-area TV production.

Professor Seo emphasized that there are four technical challenges to advance the mass production of solution processed OLED.

 

The first challenge is the development of materials that can form stable and flat thin films. When the emitting material for solution process is applied, the solvent causes a convection phenomenon due to solubility and boiling point. Therefore, it is difficult to make a flat film because the speed at which the solvent flows is different for each region.

 

The second is the development of cross linked HTL materials. Emitting material companies are mixing cross-linking agents into HTL materials for solution process to solve intermixing problems between layers. However, a pinhole is formed due to a cross linking reaction with the surrounding small molecular materials when crosslinked materials in small molecule type are used. This kind of pinhole lowers the uniformity of the thin film, and therefore it is necessary to develop crosslinked HTL materials that can improve the reproducibility and lifetime of OLED in solution process.

 

The third is the jetting condition. He proposed a jetting condition that can minimize the volume deviation of the emitting material for solution process every head since it is necessary to drop the emitting material for solution process of less than 4 pl to the desired position in the size of 20-50 um to realize 8K. Lastly, he commented that it is required to optimize the drying process of solvent. UBI Research described that the solution OLED process has a simple (5 layer) structure and high material utilization efficiency compared to the conventional deposition process. In addition, it is possible to manufacture large-area OLED with RGB structure without the division of mother glass at Gen8 or higher. When major panel makers adopt solution process, it is available to reduce the manufacturing cost of OLED due to the decrease of equipment and equipment scale as well as material cost and labor cost reduction. According to the 2018 Annual OLED Display Industry Report and 2018 Emitting material Industry Report published by UBI research, solution processed OLED is to be mass produced from 2019 in earnest, and the shipment is expected to be 0.2 million units in 2019 and 9.2 million units in 2022. Accordingly, the emitting material market for solution process is estimated to grow to US$ 110 million in 2022 from US$ 9 million in 2019.

용액 공정용 OLED 양산을 앞당기기 위해서는?

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지난 26일 코엑스에서 유비리서치가 개최한 OLED 최신 기술 동향 세미나에서 서민철 교수는 대면적 TV 제조를 위한 용액 공정용 OLED 공정 현황을 발표하였다.

서 교수는 용액 공정용 OLED의 양산을 앞당기기 위해서는 4가지의 기술과제가 남아있다고 강조하였다.

첫 번째 기술과제는 안정적이며, 평평한 박막을 형성할 수 있는 재료의 개발이다.

용액 공정용 발광재료가 도포 될 시, 용해도와 끓는점 등으로 인해 solvent는 대류 현상을 일으킨다. 이로 인해 각 영역마다 solvent가 날아가는 속도는 달라져 평평한 박막을 만들기 어렵다고 설명하였다.

두 번째는 가교형 HTL 재료의 개발이다.

발광재료 업체에서는 layer간 intermixing 문제를 해결하기 위해 용액 공정용 HTL 재료에 가교제를 혼합하고 있다. 그러나 저분자 계열의 가교형 물질을 사용할 경우, 주변의 저분자 물질과의 가교반응으로 인해 pinhole이 형성된다. 이러한 pinhole은 박막의 uniformity를 저하시키기 때문에 용액 공정 OLED의 재현성과 수명을 떨어트리기 때문에 이를 개선할 수 있는 가교형 HTL 재료의 개발이 필요하다고 언급했다.

세 번째는 jetting 조건이다.

서 교수는 4pl미만의 용액 공정용 발광재료를 20-50 um의 크기로 원하는 위치에 떨어트려야 8K를 구현할 수 있다며, head 마다 용액 공정용 발광재료의 부피 편차를 최소화 할 수 있는 jetting 조건이 요구된다고 말했다.

마지막으로 서 교수는 solvent의 건조 공정 최적화가 필요함을 언급하며 발표를 마쳤다.

유비리서치에 따르면, 용액 공정용 OLED 공정은 기존 증착 공정에 비해 OLED 구조가 단순(5layer)하며 재료 사용 효율이 높다. 또한, Gen8 이상에서 원장 분할 없이 RGB 구조의 대면적 OLED 제조가 가능하며, 주요 panel 업체가 solution process를 도입 할 시 설비 및 장비 규모 축소뿐만 아니라 재료비와 인건비 절감 등으로 OLED의 제조원가를 낮출 수 있다.

유비리서치는 2018 Annual OLED Display Industry Report와 Emitting material Industry Report를 통해 용액 공정용 OLED는 2019년부터 본격적으로 양산되어 2019년 20만 개, 2022년 920만 개 출하될 것으로 전망하였다. 이에 따른 용액 공정용 발광재료 시장은 2019년 900만 달러를 형성하여 2022년 약 1.1억 달러의 규모가 될 것으로 예상하였다.