スマートカーのルームミラーとサイドミラーはOLEDに変わる

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CEATEC JAPAN 2018が先週幕張メッセで開催された。IoTと先端センシング技術を中心に多くの日本企業が製品を展示した。日本の電子産業が大型ハードウェアから次第に小型先端部品産業とソフトウェア産業へ変化していることが見て取れた。

今回の展示会では、自律走行可能なスマートカーの核心技術も紹介された。Kyoceraは自動車の安全を強化するために、先端センシング技術を画像処理技術を用いて、死角による様々な事故を事前に予測・防止できるコックピット（cockpit）技術を紹介した。

 

また、車載用ディスプレイ事業では、クラスターとCID、ルームミラーディスプレイ、サイドビューディスプレイ搭載の次世代コンセプトカーを展示した。

 

高速走行時に瞬時に変わる外部の状況を映してくれる、ルームミラーディスプレイとサイドビューディスプレイにLCDが採用されると、応答速度が遅くなり、周りの車の位置が実際の位置より遠くに表示され、運転者が車線を変更する時に事故が発生する可能性がある。特に、夜間のコントラスト比が低いLCDでは、物体の形を確実に識別することができない。

それに対し、OLEDは高速な応答速度と高いコントラスト比を持っていることから、将来の自動車のルームミラーとサイドビューミラー市場を完全に掌握すると予想される。

 

【ICEL 2018】次世代発光材料で注目を集めているTADF

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モニターと仮想現実機器に次いで、自動車のサイドミラーにOLEDを採用するなど、OLEDがスマートとTVにとどまらず、その領域をさらに拡大している。様々な環境の新しいOLEDアプリケーションの数が多くなるほど、利用者を満足させるための技術開発も必須になってくる。

 

済州国際コンベンションセンターで10月15日から行われているICEL 2018で、多くの講演者はOLED市場のさらなる成長に伴い、OLEDの性能向上に向けた材料開発が必須であると説明し、その代案となる材料にTADF（Thermally Activated Delayed Fluorescence）挙げた。

 

まず、Samsung Displayのファン・ソクファン首席研究員は、OLEDパネルと材料市場の継続的成長について言及し、新しい蒸着工程用発光材料の一つとしてTADFが良い代案になれることを明かした。

 

 

ファン首席研究員によると、青色蛍光材料の効率は現在ほぼ飽和状態にあり、TADFを採用することで、理論上は100%の発光効率を実現できる。その上、高価な希土類金属を使用しなくてもいいという利点がある。実際にOLEDに採用するためには、材料の安定性向上とボロン（ホウ素）材料などを利用した色純度の改善、高い三重項エネルギーを有するホストの開発などが先行課題となる。

次に、TADFを開発している代表的企業CYNORAは、現在開発が進んでいる深青色TADFの性能を公開した。

CYNORAは深青色TADFの発光効率と色純度が、顧客企業に求められる水準に達していると言い、現在は寿命向上に向けた技術開発を最終目標に取り組んでいると伝えた。また、このようなノウハウを基に、緑色と赤色TADFの開発を急ぐ考えを示す一方、緑色TADFは一部の顧客企業にサンプル提供を行ったことを明かした。

 

他に、MerckもTADFに関するポスター発表を行い、TADFが青色蛍光材料を代替できる、最強の発光材料であることを見せつけた。青色TADFがOLED市場にいち早く参入し、OLEDの性能を一層アップさせられるのかに、OLED関連企業と研究機関の注目が集まっている。

【ICEL 2018】OLED TV性能向上に向けたLG Displayの挑戦課題は？

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10月15日から韓国済州国際コンベンションセンターで開催されているICEL 2018で、LG Displayのユン・スヨン研究所長は、OLED TVの性能向上と値下げに向けた挑戦課題を発表した。

ユン研究所長は「2016年のOLED TV市場の将来展望と比較すると、2018年のOLED TV市場の将来展望は、さらにポジティブに変化している」と言い、「2013年にLG Electronicsが唯一だったOLED TVセットメーカーは、2016年に10社、2018年に15社へと次第に増えるなど、多くのTVセットメーカーがOLEDを選択している」と明かした。

 

続いて、OLED TVは既に発展を遂げているが、今後さらなる発展を目指さなければならないと促し、挑戦課題として輝度と色再現率の改善、8K解像度の開発、寿命向上などの性能向上と値下げを強調した。

 

CYNORA、TADFの実用化に向けLG Displayとの共同開発契約延長を発表

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TADFを開発する企業CYNORAはLG Displayと共同開発契約を延長したことを発表した。この二社は、2年間深青色（Deep blue）TADFを共同開発しており、今回の契約延長でTADFの実用化に向けて協力を続ける予定である。

現在、CYNORAが開発している最新の深青色TADFの性能は、8月に開催されたIMID 2018で公開されたことがある。当時の説明によると、CIEyは0.13、EQEは20%（1000 nits基準）、LT97は15時間（700 nits基準）となる。

 

さらに、CYNORAは照明アプリケーション用淡青色（Sky blue）TADFとディスプレイ用緑色TADFも開発するという。CYNORAのGildas Sorin最高経営責任者（CEO）は「現在、CYNORAはOLED TV用深青色TADFの開発に集中している」と述べ、「今まで深青色TADFを開発しながら積み重ねてきたノウハウを活用し、照明アプリケーション用淡青色TADFとOLEDディスプレイ用緑色TADFを開発していく」と明かした。

車載用OLEDディスプレイの黄金時代が訪れる

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コネクテッドカーのディスプレイは、様々な情報を提供し利便性を図るため、段々大きくなっている。一般自動車に採用されるディスプレイには、クラスターとCID（Center Information Display）、RSE（Rear Seat Entertainment）、RMD（Room Mirror Display）がある。コネクテッドカーは、センターフェイシア（Center Fascia）に多くあるボダンがディスプレイになり、サイドミラーの代わりとしてカメラを用いたディスプレイがドアに取り付けられる。来年から発売開始されるAudiの電気自動車e-tronには、サイドビューディスプレイが搭載される。

 

UBI Researchイ・チュンフン代表によると、自動車メーカーがOLEDメーカーに積極的にアピールし、ディスプレイにOLEDを採用しようとする理由は、デザインと視認性、厚さなど、OLEDにしか持っていない多くの特長があるからである。

 

サイドビューカメラはドアに取り付けられるため、運転者の視線には広い視野角が必要となる。特に、夜間走行時に物体の形を確実に識別するには、正確な黒色をディスプレイに表示しなければならない。また、高速走行している自動車のミラーに映る画面は、速度によって瞬時に変わるため、応答速度が速いOLEDの採用が必須となる。気温が低い冬に、応答速度が遅いLCDを採用することはできない。それだけではなく、運転者の利便性を最大化するコックピット（cockpit）ディスプレイをダッシュボードに取り付けるためには、フレキシブルOLEDを採用しなければならない。

<BenzのF015 cockpit displayとAudiのe-tron side view display>

Audiは今年初めてAMOLEDを、後席用のリモートコントロールユニットディスプレイに採用し、新たなOLED応用市場を開拓した。Audiは全てSamsung Display製リジッドOLEDを採用する。

 

一方、TV用OLED市場のトップとなるLG Displayは、RGB OLEDを2段に積層したフレキシブルOLEDで、クラスター用ディスプレイとCID市場での成功を目指している。車載用ディスプレイの供給メーカーであり、市場シェア2位を占めるVisteonは、LG DisplayのpOLEDで、クラスター市場を迎える準備を行っている。12.3型pOLEDはLTPS基板から製造され、スマートフォン用OLEDよりOLED工程が複雑なため、モジュールを含むパネル価格は55型WRGB OLEDと同水準になり、少量でも超高価なプレミアム市場を創出できる。

<Visteonの12.3型pOLED>

 

UBI Researchが発行した『車載用OLEDディスプレイレポート』によると、Samsung DisplayとLG Displayがリードする車載用OLEDディスプレイ市場は、2023年に5億4,000万規模に成長すると予想される。

Foldable OLEDの核心、カバーウィンドウの競争激化

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<KOLON Industries（左）とSKC（右）の透明PIフィルム、参考：KOLON Industries>

 

Foldable OLEDの量産が今年末に開始されると期待される中で、Foldable OLEDの主要材料の一つであるカバーウィンドウの競争が激しくなる見込みだ。Foldable OLEDはディスプレイが折りたたれる特性から、従来のカバーウィンドウに使用されていたガラスは割れるため、続けて使用することができない。

従って、割れないカバーウィンドウとして透明PIと薄板ガラスの開発が、積極的に進められている。特に透明PIフィルムに関しては、Sumitomo Chemicalと韓国のKOLON IndustriesやSKCの競争が予想される。Sumitomo Chemicalは、Samsung Electronicsが来年発売予定のFoldableスマートフォンに採用されるFoldable OLEDカバーウィンドウ向け透明PIフィルムを供給する最初のメーカーになるという。

しかし、透明PIフィルムのカバーウィンドウは、ガラスのカバーウィンドウの硬度と外観特性を満たせないため、改善が必要な状況にある。Samsung DisplayはSumitomo Chemicalの透明PIフィルムの他にも、多くのメーカーの透明PIフィルムを検討している。

Sumitomo Chemicalの透明PIフィルムと激しく競い合っているメーカーは、韓国のKOLON IndustriesとSKCである。KOLON Industriesは約10余年前から透明PIフィルムを開発しており、現在唯一透明PIフィルム量産設備を備えているメーカーである。SKCもフィルムの製造技術力を基に、2017年末に透明PIフィルムの設備投資を行った。

他に、薄板ガラスをFoldable OLED用カバーウィンドウとして開発する動きも出ている。主要メーカーにはAsahi GlassとドイツのSCHOTTがあり、厚さ0.1mm以下の実現に向けて開発を進めている。しかし、薄板ガラスも折りたたまれた状態では、耐久性に問題があると知られている。

Foldableスマートフォンの発売時期が迫ってきている中、OLEDパネルメーカーとカバーウィンドウ材料メーカーがどのような材料と構造、特性のFoldable OLED用カバーウィンドウを採用するかに業界の関心が集まっている。

 

ストレッチャブル（Stretchable）ディスプレイOLED、実用化を前倒し

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韓国のSamsung ElectronicsとLG Electronicsは、2013年からフレキシブルOLEDを採用したスマートフォンやスマートウォッチを発売し続けており、中国家電メーカーもフレキシブルOLEDを採用したた製品を発売し始めた。特に、スマートフォン業界の先導企業である米国Appleも、間もなくフレキシブルOLEDを採用したiPhoneを発売する予定で、フレキシブルOLED市場は今後一層拡大する見込みだ。

 

フレキシブルOLEDの形については、曲げられる（Bendable）ディスプレイから折り畳み式（Foldable）ディスプレイ、丸められる（Rollable）ディスプレイに変化すると予想されている。しかし、最近のディスプレイ業界では、これらを超えるような伸縮できる（Stretchable）OLEDの開発に挑んでおり、消費者の興味を引き付けている。

 

<OLED開発ロードマップ、出所：UBI Research>

 

ストレッチャブルOLEDは、フレキシブルOLEDが最終的に進化した形となり、ゴム紐のような伸縮性を持つOLEDを示す。

 

韓国Samsung Displayは、SID 2017でこのようなストレッチャブルOLEDを公開した。Samsung Displayの9.1型ストレッチャブルOLEDは、凸型（Convex）と凹型（Concave）を全て実現できる。当時のSamsung Displayは、凹型で画面が最大12mmまで伸びる状態においても、従来の画質を維持する技術を世界で初めて実現したと明らかにしたことがある。

 

<Samsung Displayが展示した9.1型ストレッチャブルOLED、参考：Samsung Display>

 

韓国LG Displayも、ストレッチャブルOLEDを開発する予定である。LG Displayは、先日6日に韓国高麗大学と共同でコンソーシアムを設立し、20%以上の伸縮性を持つバックプレーン（Backplane）、発光画素用材料、工程における源泉技術を4年間開発する予定と発表した。

 

他にも、伸縮性プラスチック基板材料、透明電極材料、伸縮性有機発光材料、伸縮性封止材料などを開発し、低温工程可能なTFT（Thin Film Transistor）と工程構造（Process Architecture）などを含む必須工程技術も確保する予定と付け加えた。

 

現在、ストレッチャブルに関する技術は、まだ量産には採用できない状況にあるか、もしくは延伸率が5%に過ぎないため、ストレッチング回数の繰り返しに制限がある。また、多くの源泉技術は海外企業が保有しているため、Samsung DisplayとLG Displayにおけるこのような動きは、後発メーカーとの技術格差を拡大するきっかけになると見込まれている。

 

ストレッチャブルOLEDは、形状に制限がないため、実用化した場合、従来のスマートフォンやタブレット、衣類、人間の肌など、様々な分野に採用できることから、今までとは異なる新しい領域のアプリケーションを創出すると期待されている。

[Analyst Column]有機ELができなければ、QLEDはありえない！

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QLEDが次世代テレビ技術でイシューとなっている。 （写真出典= Samsung Elec.)

 

ＵＢＩリサーチの主席アナリスト、イ・チュンフン

 

最近、QLEDが次世代テレビ技術でマスコミでイシューとなっている。サムスン電子が、現在販売中のSUHDテレビの次期製品でQLEDテレビを指定したためである。しかし、QLEDテレビ用ディスプレイがelectroluminescence quantum dot技術を利用する製品であれば、ディスプレイのことについて知らないにもほどがある。

Quantum dot技術を利用するディスプレイは、光を出すメカニズムに基づいて2つに分類される。 photoluminescence quantum dotと、electroluminescence quantum dot技術である。photoluminescence quantum dot技術とは、外部の光によって刺激された物質がもう一度光を出すメカニズムで、現在LCDテレビに適用されているQD技術である。

バックライトから出る青色の光にquantum dot sheetを付けてバックライト・ユニットに使用している製品で、サムスン電子SUHDテレビがまさにこの製品である。photoluminescence quantum dotは色再現範囲が広く、NTSC基準110％以上の光を表現することができ、LCDテレビとしては最高の製品であることに間違いない。別のphotoluminescence quantum dot技術としては、color filterにquantum dotの物質を分散させて色を表現する方法を開発中である。

これに比べてelectroluminescence quantum dot技術は、電気を加えたとき、自ら光を出す自発光物質として有機ELと類似している。光を出す材料のみ無機物で、構造は有機ELと似ている。有機ELは、光を出すため正孔がHIL層を介して電極から入って来て、この正孔がHTL層を通じて発光物質に到達する。

電子がEIL層とETL層を経て発光材料に到着すると、電子と正孔によってエネルギー準位が急上昇した発光材料は、不安定な状態から脱するために光を発散して基底状態に戻る。HILとHTL、EIL、ETL層が有機ELに必要な理由は、電子と正孔が発光材料に到達するためのエネルギー準位の調節機能をするからである。

したがってelectroluminescence quantum dotが光を出すためには、有機ELと同様に、HILとHTL、EIL、ETL層が必要である。electroluminescence quantum dot技術を開発しているサイエンティストたちは、HILとHTL、EIL、ETL材料は、有機EL用を用いている。まだ専用の材料が開発されておらず、技術レベルはまだ初歩の段階である。技術という領域というより、まだ科学という領域に属しているのである。

さらにelectroluminescence quantum dotは溶液に分散させてプリンティングする方式を用いており、ink-jetまたは類似の危機の開発が不可欠である。もちろん、HILとHTL、EIL、ETLも溶液で塗布しなければならない。

ここで気になる点は、サムスン電子が言っているQLEDテレビがphotoluminescence quantum dotを使用している既存のQD技術であるか、electroluminescence quantum dotを使用している技術であるかである。一般的にQLEDはelectroluminescence quantum dot技術を意味するので、サムスン電子が本当にelectroluminescence quantum dotを使用しているQLEDテレビを数年以内に販売することができれば、科学の新記録を樹立する地上最高の革新企業になるに違いなく、非常に期待がされている部分である。

しかし、有機ELの発光物質を開発している材料メーカーはナンセンスだと一蹴している。溶液工程で製作する有機EL用発光材料と、HIL、HTL、EIL、ETL材料もまだ確実に開発されておらず、商用化には5年ほどの時間がかかるであろうとみているが、QLEDを数年以内に具現することは不可能であるということがメーカー共通の声である。QLED専用HIL、HTL、EIL、ETL材料は、まだ開発されていないのが業界の現実である。

プリンティング用機器においても、まだ商用化された製品がない。electroluminescence quantum dot技術を開発する学界でも、ようやく可能性がみえた程度であるとされている中、先走りすぎていると指摘している。

QLEDをするためには、経由するステップがある。溶液プロセスを用いるQLEDが商品化されるには、少なくとも溶液プロセス有機ELが出現してから次に進むしかない。有機ELが商品化されるまで到達した履歴を見ると、早くても10年かかる。

有機ELでテレビを作れないサムスン電子が、QLEDで3年以内にテレビを作ると語ったことについて、「さすがサムスンだ」と感心するべきか、それとも「どうしたサムスン？」と思うべきなのか……。

[Analyst Column] Green Light Lit for Korean Display Industry?

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Dr. Choong Hoon Yi, Chief Analyst of UBI Research

Source: UBI Research

Source: UBI Research

 

After the weak showing of 5 quarters, Korea’s display panel industry is distinctively showing trend of growth. According to Samsung Electronics and LG Display’s 1Q 2015 performance announcements, the total sales of Korean display of 1Q is approximately US$ 12,900,000,000. Compared to the previous quarter (QoQ) the sales showed a decrease of 9%, but compared to the same quarter of the previous year (YoY) it is a 20% increase.

 

The worst quarter of the last 2 years, in terms of sales performance, was 4Q 2013. Generally, 4Q which includes Christmas season shows best performance but in 2013 the numbers actually fell compared to 3Q. However, 2014 showed the more general flow of continued sales increase every quarter.

 

According to this quarterly performance, it is analyzed that 2015 Korean display panel will fit the growth pattern; YoY of this quarter and previous quarter shows 14% and 20% of growth respectively.

 

Source: UBI Research

Source: UBI Research

 

The reason for Korean display industry’s recovery trend is LG Display’s continued positive performance. Comparing the market share in sales between Samsung Display and LG Display, LG Display is leading the market for the past 3 quarters occupying more than 50%.

 

The elevation in LG Display’s performance is seen to be from Apple iPhone 6’s improved performance. However, as the iPhone 6’s shipment increases, it is likely that the rival Samsung Electronics’ Galaxy sales will fall, leading toward the possible slowdown of Samsung Display’s performance.

 

Samsung Display and LG Display’s success will inevitably differ depending on the market share of world leading smart phone companies that they supply, Samsung Electronics and Apple. However, the Korean display industry, no matter which Korean company comes ahead, is expected to continue its growth.

[Analyst Column] Encapsulation Technology, Where is it Going?

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Yi Choong Hoon Yi, Chief Analysis / UBI Research

인캡사진

OLED market is heating up again. Rigid OLED market growth was temporarily stalled but with Samsung Electronics and LG Electronics’ new flexible (plastic) OLED products, Galaxy S6 Edge and G Flex 2 respectively, the smart phone market’s temperature is rising. In order to maintain the storm that iPhone brought, Apple is preparing to release smart watch equipped with LG Display’s plastic OLED. Additionally, LG Elec. is targeting the premium TV market with their 55 inch and 65 inch UHD OLED TV.

OLED panel leading company Samsung Display decided on Gen 6 line’s additional investment for flexible OLED production expansion. LG Display also decided on supplemental extension of Gen 4 line in Paju responding to the shortage of plastic OLED supply. Furthermore, JDI is joining in and expected to begin Gen 6 flexible OLED line establishment soon.

Recently announced Samsung Display’s decision to invest in large OLED line is the most encouraging news. Frontline leader in OLED display, Samsung Display mass produced 55 inch OLED panel using RGB OLED and LTPS TFT technology. However, halting the production, Samsung Display explored for technology with better business value and recently selected to produce large OLED panel using WRGB OLED technology.

OLED panel production technology can be largely separated into 3 parts: TFT, OLED, and encapsulation. Large OLED panel production technology is very difficult to obtain yield compared to small panel. Therefore, while the above 3 technologies are important in producing good panel, technology that can acquire good yield for mass production can guarantee business value. Particularly, as encapsulation is the last process, the final yield depends on the encapsulation method.

In that case, what encapsulation technology is most suitable for large area OLED panel production? As OLEDNET article published on January 12 mentions, from the technology trend perspective the answer is hybrid encapsulation technology. This technology is completed with device’s passivation film, moisture proof top plate that can cover the top, and organic material that adhere the top and passivation film. From the design trend perspective, the technology must be able to bend. Recently, the TV market is moving toward curved design, and to respond to rollable display as well the top plate has to be metal rather than glass. (Reference, 2015 OLED Encapsulation Report, UBI Research)

Hybrid encapsulation technology can be further divided into film method and dam & fill method depending on the adhesive structure between top plate and passivation film. Film method is being applied to mass production by LG Display, and dam & fill method was developed led by Sony. This method dispenses adhesive polymer liquid after organic dam installation on the panel border. This can only be used when the top plate is glass. LG Display completes the process by sealing the metal plate laminated with adhesive film to the device. A best suited technology for curved TV and rollable TV production.

The OLED panel for TV production technology decided by Samsung Display was initially known to select WRGB OLED structure similar to LG Display, but TFT and encapsulation technology have not yet been revealed. However, TFT technology is highly likely to be oxide TFT. (Reference February 27 OLEDNET article) LTPS TFT has high investment cost compared to oxide TFT and has low business value at similar performance.

What is left is encapsulation technology. For this technology also a method already commercialized by LG Display, film lamination method, is most suitable since metal plate is favorable for curved design. Metal plates is strong against external shocks and favorable for heat sink. Glass has lower heat conductivity compared to metal and requires additional protection against heat; this means that production cost can only increase. Considering design, protection against external shocks, and reduced heat sink cost, LG Display’s hybrid encapsulation technology that uses metal plate is the most ideal. Therefore, the direction that Samsung Display should also head toward is metal plate and film using method.

Although small OLED for mobile technology developed by Samsung Display became the norm, it is estimated that LG Display’s technology will become standard for large OLED panel production.