LPKFのレーザーガラス加工技術、UTGより厚いガラスも折り畳む。

今年下半期に発売されるサムスン電子の「Galaxy Z Fold2」にはSペンが適用されるという期待があったが、結果的には年を引き渡すことになった。

現在、三星電子の「Galaxy Z Filp」に適用されているカバーウィンドウ素材であるUTGは30 um厚さで、商用化されている一般のカバーガラスの厚さの300 umより1/10水準に薄い。 フォルダブルフォンに薄い厚さのUTGを使用して柔軟性の確保が可能だったが、フィルムのような特性によってSペンを適用するには耐久性に欠けるという問題が発生した。

これを保安するためにはUTGの厚さをさらに厚くして柔軟性も持つ技術が必要となると見られる。 ガラスの折れる部分を加工して厚い厚さでも柔軟性を確保する方式が代表的だ。

最近、ドイツのハイテク会社であるLPKFで開発して特許を出願したLIDE(Laser induced deep etching)技術が良い例になるものと予想される。 この技術はレーザーを利用した微細領域で形質の変更と化学的処理をして2段階の工程で、微細な亀裂なく30 umから900 umまでさまざまな厚さのガラスを加工することができると知られている。

LPKFはカバーウインドウガラスが折れる部分をレーザーで微細加工してガラスに柔軟性を付与して、微細パターンに反射率マッチングが可能なポリマーを使用してパターンが見えないように設計が可能だと説明している。

LPKFでLIDE関連別ブランドのVitrionのユーチューブの映像(https://youtu.be/Vh3rU4LRHaw)を見ると、500 um厚さを持ったカバーガラスをパターニングして1 mmの曲率半径を確保したことを確認することができる。

<LPKFのフォルダーブルOLED用カバーガラス、Source: LPKF>

こうしたガラス加工技術により、今後は現在よりも厚いカバーガラスがフォルダーブルフォンに適用され、Sペンもサポートできるかどうかの帰趨が注目される。

サムソンディスプレイ、A3ラインをY-OCTA製造が可能なラインに交換

モバイルに装着されるtouch panel技術はuser interface機能を遂行するために重要な技術である。 Flexible OLEDディスプレイのtouch技術は、外付け方式(Add-on type)から内蔵型方式(on cell type)へと変化している。

薄膜袋(TFE、thin film encapsulation)の上にtouch sensorが形成される内蔵型方式は、 各パネルメーカー別にY-OCTA(YOUM on-cell touch AMOLED)、ToE(touch on encapsulation)またはFMLOC(flexible multi-layer on cell touch)などの多様な名称で呼ばれる。 内蔵型方式は外装型方式と違って、別途のベースフィルムがなく封止層の上部に直接にtouch sensorが形成される。 このため内装型は外装型より工程難易度が高いが、OLEDパネルの厚さを薄く製作するのが有利で、工程コストも削減される効果がある。

最近、OLEDを利用したモバイルにこのような内蔵型方式のtouch技術を適用するため、各ディスプレイメーカーはライン改造の作業が段階的に進められている。 内蔵型方式のtouch 技術を適用するためには、4つのmask stepが追加されることになる。 工程stepの増加に対応する方法としては、増加される工程分の新規装備を追加で設置して対応する案、既存設備で共用で対応する案の2つがある。

サムソンディスプレイは既存のA3ライン(湯井)で内蔵型方式のtouch技術を使うため、既存の露光器を活用することを決め105K capacityのTFT生産ラインの改造作業を段階的に進めている。 既存工程のflow上では1500×1800mm2のmother glassでback plane工程が行われ、このglassをhalf-cuttingした1500x900m m2のglassをOLED工程で行うことになるが、half cuttingされたglassを再びback plane装備で工程するためにはcuttingされた2枚を連結して処理するjig製作方式を適用することになる。 改造後はA3 lineの生産capacityの減少が発生するだろう。 現在改造対象のA3 lineの105KはLTPS工程からLTPO工程に変更され、Y-OCTA工程と兼ねるようになる。 この場合LTPSからLTPOに変更して3つのmask stepが増え、Y-OCTAのために追加4つのmask stepが増加する。 Total 7つのmask stepが増加した結果で、A3 lineは改造後、従来の105K 生産capacityが概ね75K水準に減少すると 見られる。

中国のBOEも、B7とB11で内蔵型のtouch工程を追加構成中だ。 BOEは内蔵型方式のtouch工程を追加する案で、露光装備などを追加購入して処理する方式で進められている。 この場合生産capaの大きな変動はないものと見られる。

<Production capacity comparing with before/after modifying at SDC A3 line>

QNED構造と製造技術に関する分析報告書の発行

UBIリサーチ(jp.ubiresearch.com)がサムスンディスプレイのQNED(quantum dot nanorod LED)公開特許41件を分析した「QNED構造と製造技術に関する分析報告書」を出版した。

本報告書に記載された内容は公開された特許41件中QNED製造に使用されるものと判断される完成度の高い技術を選別して、定性分析し構成した。

公開特許を分析した結果、QNED構造はTFTと画素、QD(quantum dot)-CF(color filter)で形成されていた。公開された特許でTFTの構造はすべて2Tr(transistor)に描かれていたが、電流駆動用TFTは少なくとも3つ必要であるため3Tr1C構造を使用と推定される。画素はnanorod LEDと電極、光効率を増大させるための光学構造で構成されていた。

これまで画素の電極構造は長方形であることが知られていたが、公開された特許を分析した結果、電極構造は円形であると推定される。特定の特許で円形電極に非対称波形を印加するとnanorod LEDの配列方向と整列特性が良くなった。 Nanorod LED配置電極と駆動は、同じ電極を使用していると判断される。

QNED製造に使用されるnanorod LEDはGaNで製作され、青色光を出すLEDであり、サイズが<1um x10umである。Nanorod LED配置の効果を高め、工程不良を減らすためにnanorod LEDの表面は絶縁膜と素子配向基で処理されているものと思われる。

Molecular Glasses、OLEDの寿命を向上させたOLEDIQ™材料特許登録

Molecular Glassesは、米国特許庁に「OLED devices with improved lifetime using non-crystallizable molecular glass mixture hosts」の特許を登録した。(特許番号U.S.10,593,886 B2)

<OLEDIQ™材料を適用して改善されたOLEDデバイスの寿命、Source:molecularglasses.com>

Molecular Glassesの今回の特許は非結晶性分子ガラスの混合物ホストを利用してOLEDの寿命を改善させた。OLEDの基本構造であるカソードとアノード、その間に配置された発光層、カソードと発光層の間に配置された電荷輸送層を含まれており、発光層は、ホスト材料とエミッタ(emitter)を含んでいる。

ホスト材料は、正孔輸送能力や電子輸送能力、ambipolar capabilitiesを含む高エントロピーアモルファス分子ガラスの混合物を含み、 ambipolar capabilitiesは正孔輸送能力および電子輸送能力を含んでいる。

Molecular GlassのCEO兼創設者であるMike Molaire氏は「OLEDIQ™材料は、非晶質の溶解性小分子としてドーパントエミッタの凝集を防止し、OLEDデバイスの寿命と信頼性を大幅に向上することができる」とし、「これは青色OLEDの効率と長寿命を実現させることができる理想的なプラットフォームになるだろう」と述べた。続いて、「OLEDIQ™材料は、従来の真空蒸着工程だけでなく、材料の変形なしにインクジェット工程にもすぐに適用することができる」と紹介した。

FlexiGoの「Foldy-200」、フォルダブルOLED信頼性確保の主要機器

最近、ディスプレイ業界で最大の話題はフォルダブルOLEDだ。フォルダブルOLEDの最大の課題は折り畳み耐久性であり、関連企業は20万回以上の折り畳み耐久性を備えた製品を開発するために努力している。

折りたたみ試験は通常のフォルダブル素材の一部を固定板に固定し、他の一部は回転板に固定させて機械的に回転運動をする方式が代表的である。しかし、この方法はフォルダブル素材と回転板の軸が異なるため、回転運動時のフォルダブル素材が素材本来の回転パスではなく、回転板の回転経路に沿って行くように誘導されてフォルダブル素材に引張力が作用する可能性がある。これによりフォルダブル素材の正確な折りたたみ耐久性を評価することは難しことがある。

特に、FlexiGoで最近開発された「Foldy-200」は、チャンバー内の温度と湿度を変えてフォルダブル素材の正確な折りたたみ耐久性を試験することができるように設計された。また、チャンバーガラスを丸い形に製作して、内部と外部に熱線を設置して、高湿度で水滴などがチャンバーガラスでフォルダブル材料に落ちる問題を事前にブロックした。

「Foldy-200」は、17インチサイズ以下のフォルダブル素材を希望曲率半径の下での折りたたみとアウト折り畳み試験が可能である。また、micro&macro visionとsurface profiling、colorimeterなどの自動検査設備が搭載され、既存の折り畳み試験にかかっていた時間が大幅に減少することが期待される。

次期フルスクリーン表示のトレンドは、アンダーディスプレイカメラ

サムスン電子のGalaxy S8とAppleのiPhone X発売以来、ホームボタンが削除されたスマートフォンはスマートフォン市場のトレンドとなった。

無限に大きくなることができないスマートフォンの特性上、限られたスマートフォンサイズの中で大きな割合を持つディスプレイのサイズはスマートフォンセットメーカーの競争力と直結されている状況である。

最近発売されたサムスン電子のGalaxy S10はHIAA(hole in active area)技術が適用されたフレキシブルOLEDを搭載して大きな関心を集めた。しかし、ノッチのデザインやHIAAデザインはまだカメラのレンズがディスプレイの一部のスペースを占めるため、動画視聴やゲームをするのに邪魔になる可能性がある。

だから多くのパネルメーカーは完全なフルスクリーン表示の実装のためのアンダーディスプレイカメラ(under display camera)技術を開発中である。

アンダーディスプレイカメラ技術はフロントカメラが画面の背後に配置されて完全なフルスクリーン表示の実装が可能である。過去MWC China2019でOppoがこの技術が適用されたスマートフォンを初公開し、BOEとVisionoxもCIOC2019発表でアンダーディスプレイカメラが次期スマートフォンのトレンドになること予想した。

アンダーディスプレイカメラ技術を実装するための画面とカメラ・モジュール、アルゴリズム技術がすべて特別に設計されると予想される。具体的には、透過率を確保するためにカメラ付近の画素を低解像度にする技術や、従来よりもより大きな画素サイズのCMOSイメージセンサー搭載、写真の品質を向上させるためのアルゴリズムの技術の適用などである。

2017年から始まったフルスクリーンのスマートフォンのトレンドが、2020年以降アンダーディスプレイカメラ技術との完全なフルスクリーンのスマートフォンで花被泣く成り行きが注目されている。

JOLED、Solution Process OLED後工程の量産ライン構築開始

JOLEDが中型サイズのSolution Process OLED量産のため後工程ラインを千葉事業所に構築すると発表した。 JOLEDのSolution Process OLEDは路尾事業所からTFT工程から印刷工程までである”全工程”が進んだ後、千葉事業所でモジュール工程と最終検査まで行われる”後工程”が実施される。

JOLEDは月22万台の生産量を目標にしており、2020年に千葉事業所と能美事業所を同時に稼動する計画だ。

JOLEDのSolution Process OLEDは、自動車とハイエンドのモニター市場をターゲットとしており、大きさは10~32型範囲である。

一方、JOLEDは2018年12月5日から7日まで日本の東京で開かれた28th FINETECH JAPANでe-sports用と医療分野用専門21.6型FHD OLEDモニター、自動車用12.3型HD OLEDと12.2型FHD flexible OLEDなど多様な中型の大きさのSolution Process OLEDを披露した。

JOLED、インクジェットOLED技術を多く紹介

FINETECH JAPANでJOLEDが初めてブースを出展した。PanasonicのインクジェットOLED技術を伝授され、OLEDパネル事業を展開しているJOLEDは、今年の初めから医療用モニターを販売している。来年にはAsusでJOLEDが製造したインクジェットOLED TVも販売する予定である。

展示品は医療用OLEDモニターとゲーム用OLEDモニターを含め、車載用OLEDとOLED TVの3種類となった。

 

JOLEDのインクジェットOLEDの最高輝度は共通して350 nitで、Full whiteは140 nitであるが、モニター用としては十分な輝度を確保していると考えられる。JOLEDは来年に量産ラインを構築し、20型台モニター用とTV用OLEDの生産を本格的に開始する予定で、2020年以降には車載用OLED事業を計画している。

JOLEDはインクジェット技術で製造したOLEDパネルを生産している唯一の企業である。この技術を日本と中国、台湾のパネルメーカーに提供し、ライセンス事業も同時に推進している。

【第28回 FINETECH JAPAN】Sharp、IGZOとOLEDを結合した未来戦略を発表

2018年12月5日から幕張メッセで開催された第28回FINETECH JAPANで、SharpのAtsushi Ban副社長は、キーノートセッションでIGZOとOLEDを結合した未来戦略を発表した。

 

 

Ban副社長は「全体ディスプレイ市場で、OLEDが占める割合はこれからさらに高くなる見込みで、OLEDならではの新しい価値はフレキシブル他ならない」と強調した。

 

続いて「SharpもOLEDならではの軽くて薄くてフレキシブルという特性を活かした様々な応用製品を計画している」と明かし、「2018年第3四半期から多気工場では第4.5世代のバックプレーンを生産開始し、堺工場では15Kの第4.5世代OLED用ガラス基板の投入とモジュール工程を進めている」と発表した。

 

 

また、Ban副社長はフレキシブルOLEDによる産業拡大の可能性を挙げ、SharpはIGZOを結合したFoldable OLEDの開発を次の目標にしていると明かした。特にIGZOは低消費電力と中大型での高画質提供が可能という利点があり、このようなIGZOが中大型Foldable OLEDやRollable OLEDと結合すると、新しい価値が創出できるようになると期待した。

 

最後に、SharpのIGZO開発ロードマップを紹介し、駆動能力をさらに向上したIGZOを開発すると表明し、発表を終えた。

OLEDWorks、フレキシブルOLED照明「LumiCurve Wave」を発売

OLEDWorksは最近、フレキシブルOLED照明を用いたLumiCurve製品群のプラットフォーム「Wave」の発売を発表した。

 

<OLEDWorksのWave照明、参考:oledworks.com>

Waveの基板にはCorning社の「Willow glass」が採用された。OLEDWorksの説明によると、Willow glassは厚さ0.1 mmの薄板ガラスで、固有の密閉・遮断特性があり、耐久性と寿命を低下させずに優れた光品質と色再現率を提供することができる。

Wave FL300C製品は、Warm whiteとNeutral whiteの2種類で発売された。Warm white製品の最大光速は300 lm、100 lmを基準とした効率は62 lm/W、色温度は3000 K、CRIは90となり、Neutral white製品の場合、最大照度は250 lm、100 lmを基準とした効率は47 lm/W、色温度は4000 K、CRIは90となる。寿命は両製品ともに50,000時間で、最小曲率半径は10 cmである。

現在、ディスプレイとしてモバイル機器とTVに積極的に採用されているOLEDは、面発光という固有の特徴から、照明市場で室内照明のみならず、車載用照明や展示用照明など、様々な分野に採用範囲を広げている。

新製品を発売しているOLEDWorksの他にも、照明用OLEDパネルの大規模な量産ができるLG DisplayもCES 2019で、多彩なOLED照明を披露することが予想されるなど、OLED照明市場が本格的に拡大していくかに注目が集まる。