UBI Research、OLED封止、TFEが主流

■ 全てのエッジタイプとフルスクリーンタイプのフレキシブルOLEDにTFEを採用する見込み

■ プラズマCVD(PECVD)装置、封止装置市場全体の62%を占有

 

UBI Researchが発刊した『2017 OLED封止アニュアルレポート』は、OLED封止技術の中で、薄膜封止(Thin Film Encapsulation:TFE)が2021年にOLEDパネル全体の約70%に採用され、主要封止技術になると予想した。

 

最近のOLEDディスプレイは、エッジタイプからベゼルを最小限にしてフルスクリーンを実現することがトレンドになり、フレキシブルOLEDがフルスクリーンの実現に最適なディスプレイに選ばれている。そのため、韓国のSamsung DisplayとLG Displayを始めとする中国パネルメーカーもリジットではなく、フレキシブルOLED量産ラインへの投資に注力している状況である。

フレキシブルOLEDは、薄くて曲げられる特性を持つため、ガラスを使用するフリット封止は適合しなくなり、TFEやハイブリッド封止(Hybrid Encapsulation)を採用しなければならない。

TFEは薄い有機物と無機物を積層して形成する構造を持っており、開発初期には11層積層構造で、複雑な工程と歩留まり率が低いという欠点があったが、現在は3層積層構造を開発し、生産性、歩留まり率、コストが大きく改善され、多くのフレキシブルOLEDに採用されている。

 

<TFEの開発履歴、「2017 OLED封止アニュアルレポート」>

 

一部のフレキシブルOLEDには、バリアフィルムを使用するハイブリッド封止も採用されているが、バリアフィルムの価格が高く、比較的に厚みがあるため、最近は全てTFEを採用している傾向がある。

 

UBI Researchチャン・ヒョンジュン先任研究員は「TFE封止は、エッジタイプとフルスクリーンタイプのフレキシブルOLEDパネルに引き続き採用されることになりそうで、関連装置と材料市場も成長し続ける」と明らかにした。

 

今回のレポートでは、TFEの主要装置は無機物を形成するプラズマCVDと有機物を形成するインクジェットプリンターで、特にプラズマCVDは、TFEだけでなく、ハイブリッド封止の無機膜を形成する際にも用いられる。そのため、プラズマCVD市場は、2017年から2021年まで68億2,000万米ドル規模の市場になり、封止装置市場全体の約62%を占有すると予想した。

 

<プラズマCVD装置市場規模、2017、「2017 OLED封止アニュアルレポート」>

 

 

本レポートは、封止の開発履歴、動向、主要パネルメーカーの動向を始めとする封止関連主要装置と材料市場をテーマにしている。

 

 

車載用ディスプレイに最適なOLED

先日の7月14日、韓国ソウル市内にあるコンベンションセンターコエックスで「最新ディスプレイ及び車載用ディスプレイ技術動向」をテーマに、UBI Research主催で次世代ディスプレイの最新技術現況を分析するセミナーが開催された。

 

 

 

今回のセミナーで自動車部品研究院のパク・ソンホン先任研究員は「視覚的な情報の提供が重要になり、ディスプレイへの興味が高まっている。OLEDは柔軟な設計が可能で、透明ディスプレイの実現が容易になるため、多く採用される」と今後の見通しついて説明した。

 

また、自動車のデジタル化が進むと述べながら「特に、2020年には中国が全世界の自動車消費市場の50%を占めると予想しており、派手なデザインを好む中国人の特性に合わせ、OLEDを含むディスプレイが多く採用される」と見込んだ。

 

最近話題になったサイドミラーを無くした自動車を紹介し「応答速度が速く、視野角が広いOLEDを採用する可能性が高い。信頼性問題が解決すれば、OLEDは車載用に最適化されたディスプレイになる」と説明した。

 

UBI Researchが発刊した『Automotive Display Report – Application & Market Trend Analysis and The Market Forecast』では、2018年から自動車のクラスター(Cluster)やセンター インフォメーションディスプレイ(Center Information Display:CID)にOLEDパネルの採用が本格化すると予想されている。車載用ディスプレイの市場規模は、年平均成長率約17%で、2022年には約250億米ドルになると見込んでおり、そのうち、AMOLEDパネル市場は市場全体の約20%を占めると予想されている。

 

 

<車載用ディスプレイ市場におけるディスプレイ別占有率展望:2017~2022年>

 

2017年9月7日、ドイツ・フランクフルトで国際TADFシンポジウム開催

TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence)技術は、OLEDに効率的で安定的なエミッタ材料を提供する新しい技術で良く知られている。TADFエミッタは、OLED産業における次世代材料の発展に貢献し、多くのOLEDアプリケーションを創出できると期待されている。現在、TADFはOLEDを改善する主要技術として多くの注目を集めており、このTADF技術の重要性と次世代OLEDにおけるTADFの影響力は、ドイツのフランクフルトで開催される国際TADFシンポジウムで紹介される予定である(www.tadf-symposium.com)。

IFAカンファレンス直後、ヨーロッパと韓国の大学で世界的に有名な研究員が、TADF OLED素材の開発に関連するモデリングから分析、素子製作に至るまで、様々なテーマについて議論を展開する。OLED産業をリードしている韓国のLGとSamsungは、OLED産業に関する意見と高効率TADFが市場にどのような影響をを及ぼすかについて発表する。また、代表的なTADF材料の供給メーカーであるドイツCYNORAは、青色TADFエミッタの初の実用化について、進行状況と最終段階を公開する。

 

国際TADFシンポジウムは、9月7日にドイツのフランクフルトで開催される予定で、参加申込は8月15日まで受け付ける。

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。

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。

発光材料メーカーの競争力

UBI Researchは、主要発光材料メーカー9社による2016年実績と韓国内で出願又は登録された特許件数、ディスプレイメーカーの量産製品に供給を行っている材料数、2017年営業力予測に基づき、競争力を分析した。(出所:2017 AMOLED発光材料市場レポート、UBI Research)

 

<主要発光材料メーカーの競争力を分析したグラフ>

 

結果、2017年最も高い競争力を有すると予想されるメーカーはDoosanと分析された。Doonsanの競争力強化要因は、営業力向上と量産製品品数増加、一位の韓国LG Chemicalの次に活発な特許出願活動を行っているからだ。Doonsanは2016年に分析された順位より7段階上昇した。

 

2位に競争力が高いと評価されるメーカーは韓国Samsung SDI、3位には米国UDCが続いた。韓国Duksan NeoluxはGalaxy S8用フレキシブルOLEDに赤色燐光ホストを採用し、2016年より3段階上昇した4位となった。

 

【 新刊OLEDレポート紹介】モバイル機器用AMOLED材料および部品市場レポート

 

UBI Researchが4月にモバイル機器用AMOLED材料および部品市場レポートを発行した。本レポートはモバイル機器用リジッドAMOLEDとフレキシブルAMOLEDを製造するために必要である各種材料および部品のうち、主要な16種類を項目ごとで分類し、今後の市場を見通した。

 

 

本レポートによると、モバイルAMOLEDの製造に必要なガラスは基板用と封止用、フレキシブルAMOLEDの製造に必要なPolyimide(PI)基板を支えるキャリア用に分類し、2017年の市場は9,200万米ドルに、2021年には現在より2.6倍成長した2億3,600万米ドルにまで拡大すると予想される

また、本レポートでは、AMOLEDの一番外側に張り付けるカバーウィンドウ市場についても詳細な分析を行い、今後の市場を見通した。同市場は現在リジッドAMOLED用2DカバーウィンドウとフレキシブルAMOLED用3Dカバーウィンドウ市場、今後の折り畳み式スマートフォンに必須的なプラスチックカバーウィンドウ市場で構成される。

 

このカバーウィンドウ市場規模はフレキシブルAMOLED市場と共に急成長し、2021年には119億米ドルまで拡大すると予想される。

 

ドイツのサイノラ(CYNORA)、今後の研究開発目標は?

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第3回OLED KOREA CONFERENCEで、サイノラ最高マーケティング責任者のアンドレアス・ハルディ博士(Dr. Andreas Haldi)は、「Efficient blue TADF emitter: material in high demand」をテーマに、今まで研究してきた結果と今後の開発の方向について発表を実施した。

アンドレアス・ハルディ博士によると、ディップブルーTADFエミッタ(deep-blue TADF emitter)は分類によるスペクトラムの特性開発とホスト(host)やゲスト(guest)の相互作用に関する徹底した分析で、ディップブルーTADFエミッタのEQE(1000nits基準)は15%から24%、寿命(500nits基準)は300hから1000hまで向上したそうだ。

しかし、ディップブルーTADFエミッタをOLEDに採用した場合、材料のクエンチング(quenching)によって、効率や寿命が低下する現象が発生したと説明した。サイノラはこのような問題を解決するために、パネルメーカーと共同開発を進めており、モバイルやテレビ用ディップブルーTADFエミッタの量産を目指している2017年12月までに、CIEyは0.2未満、EQE(1000nits)は15%以上、LT97(700nits)は100h以上に達する計画と付け加えた。

改善されたディップブルーTADFエミッタを使用すると、製造コストと消費電力が減少するとともに、解像度の向上されたOLEDディスプレイが製造できるようになるため、主要なパネルメーカー大規模な真空プロセスラインに導入できると期待していると述べた。

また、ライトブルーTADFエミッタ(light-blue TADF emitter)については、材料精製技術と注入層、輸送層、ブロック層を適正なデバイス構造に適用することができるホストとスタック(stack)を開発したと説明した。

今後の青色発光材料(ブルーエミッタ)の開発方向については、ELピークを最大に引き上げ、60nmのFWHMと460nmの波長域を持つディップブルーTADFエミッタを目指して開発する予定だと言い、発表を終えた。

サイノラはOLED用の熱活性化遅延蛍光(TADF)技術リーダー企業として数年にわたって研究してきた。OLEDディスプレイの性能改善の最大テーマである青色発光材料の開発に注力している。

CYNORA、OLED Korea ConferenceでEQEが24%向上されたTADF blueを適用した新しいOLEDデバイス発表

CYNORAは、ユービー産業リサーチが主催する第3回OLED Korea Conferenceで最新blue TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence)エミッタ(emitter)研究結果について発表する予定である。CYNORAは、TADF材料と関連し、数年間活発な研究を進めてきた代表的な先導企業として、OLEDディスプレイの性能改善の最大のイッシュである青色エミッタマテリアル(blue emitter material)開発に重点を置いている。CYNORAは、報道資料を通して、CYNORAの青色TADFエミッタ(blue TADF emitter)を適用すれば、デバイス製造会社は消費電力が減少して、解像度が向上されたOLEDディスプレイを生産できると述べた。

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<CYNORA>

CYNORAのCMOであるDr Andreas Haldiは、第3回OLED Korea Conferenceで、「Better Materials for Better Performance」セッションを通して、TADFエミッタの最新の研究結果について発表する予定である。Andreas Haldiは、24%のEQEと1,000時間の寿命(LT80)を持つsky-blue materialが適用され、性能が向上されたOLEDデバイスを発表する予定で、これまで報告された青色エミッション(blue emission)TADF技術の効率と寿命の側面で両方ともに最も優れた性能である。また、今年末に予定されている青色TADFエミッタ(blue TADF emitter)の商用化についての詳しい内容を発表する予定である。

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<CYNORA>

ユービー産業リサーチは、最近、OLED emitting material市場が急激に増加しており、2017年には約US$980ミリオンに達するだろうと展望した。また、CYNORAは、AppleがOLEDディスプレイを適用する時、高性能を持ったOLEDパネルの需要は大幅に増加するものと予測しながら、これに対応してパネル製造会社は、製品の競争で有利な位置を占めるため、高効率のblue pixelsの適用に拍車をかけていることを明らかにした。