Stabilization plan of inkjet process through evaluation of rheological properties

Abstract

Recently, display products have been diversified into product forms such as bending or folding screen, and the panel gets thin and large to reflect the needs of consumers. To meet the needs of these customers, the cost of products is gradually increasing as manufacturers are using expensive equipment applying the latest technology. Accordingly, the display industry is striving to improve the existing costly production process to a low-cost process by applying alternative technologies. Among the OLED(Organic Light Emitting Diode) display production techniques, the deposition process needs the most improvement. There is an urgent need for improvement due to high equipment maintenance costs and waste of organic material. Consequently, the industry is paying attention to inkjet printing as a new technology that replaces the current deposition process, and the production cost can be reduced by 50% or more when applying inkjet. However, since there is no standard in the inkjet process, it is difficult for developers to take inkjet the process.

Therefore, this study focuses on the stabilization of the inkjet printing process by applying a suspension analysis method based on rheological properties. Based on the fact that the process results vary depending on the rheological properties of the suspension, the correlation between the rheological properties of various paints and the contact angle of samples was analyzed. It was found that the viscosity is increased with increasing contact angle. And additional experiments were conducted using a suspension with PMMA(Poly methyl methacrylate) particles. It was confirmed that the viscosity is increased with the volume fraction increased. We also found that increasing the particle volume fraction up to 15% can increase the viscosity value up to 100%.

Through these studies, we established an inkjet process stabilization methodology using the relationship between the rheological properties and the inkjet display. Using this, we laid the foundation for the company's inkjet process SOP(Standard Of Procedure).

최근 디스플레이 제품은 소비자의 니즈를 반영하여 더 얇고 더 커질 뿐만 아니라 화면을 구부리거나 접는 등 제품 형태도 다양화되고 있습니다. 이러한 고객의 요구를 만족시키기 위해 최신 기술이 적용된 고가의 장비를 사용하여 제품을 생산함에 따라 제품의 생산 원가가 점차 증가하고 있습니다. 이에 디스플레이 산업체들은 경쟁사 대비 생산원가 경쟁력을 갖기 위해 생산 라인에 대체 기술을 도입하여 기존 고가의 생산 공정을 저비용 공정으로 개선하려고 노력하고 있습니다. 디스플레이 제품 중 OLED(Organic Light Emitting Diode)제품 생산에서 가장 개선이 필요한 부분은 증착 공정으로, 특수장비 유지 보수비용 및 유기재료의 낭비가 많아 개선이 절실한 상황입니다. 이에 업계에서는 증착 공정을 대체할 기술로 잉크젯 프린팅을 주목하고 있으며, 잉크젯 기술 적용시 생산 원가를 50% 이상 절감 할 수 있습니다. 이와 같은 이유로 개발자들은 잉크젯 프린팅을 도입하기 위해 특수 잉크를 개발하고 독자적으로 프린팅 장비를 제작하고 있지만, 표준화된 규격이나 공정 기준이 없기 때문에 공정 안정화 및 양산 개발에 많은 어려움이 있습니다.

본 연구에서는 이러한 어려움을 해결하기 위해, 잉크의 유변학적 특성을 기준으로 잉크젯 프린팅 공정의 안정화 방안을 찾는 것을 목표로 연구 하였습니다. 공정 결과가 현탁액의 유변 특성에 따라 달라진다는 사실에 초점을 맞춰, 다양한 페인트의 유변 특성과 슬라이드 코팅된 샘플의 접촉각 사이의 상관 관계를 분석하는 실험을 진행하였습니다. 그 결과 유변학 특성 중 점도가 증가함에 따라 공정결과인 접촉각이 증가하는 것을 확인하였습니다. 그리고 다양한 크기의 PMMA(Poly methyl methacrylate) 입자를 부피비율에 따라 실리콘 오일에 분산시킨 현탁액을 제조하여 유변 특성을 분석한 실험결과, 입자의 부피분율을 조정하면 유변학 특성인 점도를 조절할 수 있는 것을 확인 하였습니다. 또한 입자 부피분율을 15%까지 상승 시키면 점도값을 100%까지 증가시킬 수 있음을 실험으로 증명 하였습니다.

이러한 공정결과를 유변학적 특성으로 예측할 수 있다는 점에 착안하여 잉크의 유변특성, 공정 결과, 장비 설정값 간의 관계를 연결한 잉크젯 공정 안정화 방법론을 제시하였으며, 이를 통해 회사의 잉크젯 공정 SOP(Standard Of Procedure)를 수립 할 수 있는 기반을 마련 하였습니다.