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プレミアムTV市場をリードする 大面積OLEDへの投資額は?

■ WRGB OLEDとソリューションプロセスOLED、QD-OLEDへの投資額を比較分析
■ 2018年から2022年までのOLED製造装置市場は588億米ドル、検査装置市場は84億米ドル規模になる見込み

最近、プレミアムTV市場ではOLED TVのシェアが拡大を続けている。OLED TVは、WRGB OLEDにカラーフィルターを採用した構造で、現在は唯一LG DisplayがOLEDパネルを量産している。

そこで、Samsung DisplayはプレミアムTV市場でWRGB OLEDに対抗するために「青色OLED + 量子ドットカラーフィルタ(Quantum Dot Color Filter、QDCF)」を開発していると知られている。青色OLEDはOLEDから発される青色光が量子ドット層とカラーフィルターを通り抜け、赤色と緑色を実現する技術である。

 

<QD-OLED構造の予測>

UBI Researchは、先日6日に発行した『AMOLED製造・検査装置産業レポート』で、最近注目を集めているWRGB OLEDとQD-OLEDの構造や投資額を分析した。さらに、大面積OLEDでReal RGBを実現することができるということから、関心が高まっているソリューションプロセスOLEDへの投資額も分析し、比較を行った。

第8世代の26Kを基準に、装置への新規投資額を分析した結果、QD-OLEDへの投資額はWRGB OLEDと比べて3%高く、ソリューションプロセスOLEDへの投資額はWRGB OLEDより19%低いことが確認された。

QD-OLEDへの投資額には、個別に形成されたQDカラーフィルターを貼り合わせる追加工程に関する内容が、またソリューションプロセスOLEDへの投資額には、QDカラーフィルターが取り除かれたことや、蒸着装置の代わりにインクジェットプリンターが導入された内容が反映されている。

他にも、2018年から2022年までのOLED装置市場全体の予測も提供している。同期間中の市場規模は、1,067億米ドルに達する見込みで、そのうち製造装置は588億米ドル、検査装置は84億米ドルになると予想される。

<2018~2022年のOLED装置別市場シェアの展望>

仮想現実市場をリードする超高解像度OLEDの競争が始まった

最近、VR機器セットメーカーとOLEDパネルメーカーがモバイル機器より優れた解像度のOLEDを採用したVR機器とVR機器用に製造された超高解像度OLEDを披露し、注目を集めている。

先日CES 2018で公開されたVIVE PROは、最近の新製品発表会で韓国で公式にローンチした。VIVE PROは解像度において、前作であるHTC VIVEの448ppiより78%向上された615ppiのOLEDを搭載した。

<HTC VIVE Pro、参考: vive.com>

それだけではなく、最近はOLEDパネルメーカーもVR機器用超高解像度OLEDを多数披露している。SID 2018でLG DisplayはGoogleと共同開発した1443ppiのVR機器用OLEDを公開した。従来のOLEDは538ppi程度だったが、LG DisplayはWRGB + CF方式を取り入れ、UHD(3840 x 4800)解像度を実現した。

<SID 2018で公開されたLG Displayの1443ppi OLED>

Samsung DisplayもSID 2018で、解像度1,200ppiの2.43型OLEDパネル2つで製造されたVR機器を展示した。このVR機器には、昨年の858ppiより解像度がさらに向上されたRGB OLEDが採用された。

Sonyも先日5月に4,032ppiのVR機器用マイクロOLED「ECX339A」の実用化を発表した。サイズは0.5型で、240fpsまでのフレーム速度にも対応できると知られている。量産開始は2018年11月の予定だ。

VR機器は目とディスプレイの距離が非常に短く、解像度が低い場合にディスプレイのピクセルが格子柄に見える「網戸現象(Screen Door Effect)」が現れる。それによって目の疲れが悪化し、現実性が薄くなるため、パネルメーカーは高解像度OLEDの開発に集中しており、SonyやFacebook(Oculus VR)などのセットめーかーも高解像度OLEDをVR機器に採用している。

近頃は、セットメーカーだけではなく、OLEDパネルメーカーも様々な方式で従来より一層アップグレードされた高解像度のOLEDとVR機器を多く披露し、今後さらに高解像度のVR用機器が実用化されていくかに注目が集まる。

Sony、UXGA解像度の0.5型マイクロOLED商品化を発表

SonyはUXGA解像度の0.5型OLEDマイクロディスプレイ「ECX339A」を商品化すると発表した。Sonyはこの製品が世界最小6.3 um画素ピッチを達成し、以前製品の「ECX337A」(0.5型QVGA (1280 × 960))より1.6倍の高解像度化に成功したことを明らかにした。

<Sonyの0.5型マイクロOLED「ECX339A」、参考: sony.co.jp>

また、従来に比べて50%の電圧で動作する新しい駆動回路を採用し、低電力駆動とともにデュアルラインプログレッシブ(Dual-line progressive)駆動方式によって、240fpsまでのフレームレートに対応できると説明した。

<新製品(左)と従来品(右)によるマイクロOLED解像度の比較、参考: sony.co.jp>

Sonyによると、従来のマイクロディスプレイにおける高解像度化は、画素ピッチの縮小による画質の低下と視野角特性の悪化などの問題があったが、Sonyのトランジスタのレイアウトやプロセスの最適化、補正回路によって、問題を改善したという。さらに、カラーフィルターをシリコン基板上に直接形成し、発光層との距離を縮めるとともに、カラーフィルターの色配置を工夫することで、視野角特性の向上と高解像度を実現したと説明した。

<新製品(左)と従来品(右)による構造と視野角特性のイメージ、参考: sony.co.jp>

ECX339Aの量産予定時期は2018年11月で、サンプル価格は50,000円(税抜き)で設定された。Sonyは今回の製品が、画質への要求が最も多いハイエンドカメラと仮想現実用HMD(Head Mounted Display)に採用されると予想した。

<ECX339Aの主要仕様、参考: sony.co.jp>

青色OLEDはOLED TVに使用されるのか

Samsung DisplayはLCD TVに続く次世代ディスプレイ技術として、青色OLED+QDCF(以下「青色OLED」)を選定し、開発に乗り出した。

青色OLEDはOLEDから発光された青色光がQDCF(Quantum Dot Color Filter)を通り抜け、赤色と緑色を表現する技術である(b)。OLED TVに採用しているWRGB OLEDは、白色光がカラーフィルターを通り抜けてRGB色を実現する方式である(a)。

UBI Researchが先日18日に発刊した『2018 OLED発光材料産業レポート』では、Samsung Displayが開発を開始した青色OLEDが、TV用OLEDパネルになれるかを予想した。青色OLED+QDCFの開発方向性と要求性能(効率と寿命)について分析を行い、特に青色OLEDの主要な材料である青色発光材料の現況と開発進捗状況(蛍光・りん光・TADF)を取り上げている。

Samsung Displayの青色OLEDは前面発光方式であるため、TFT方向に光を出す背面発光方式に比べて開口率が約70%増加し、従来のWRGB OLEDより8Kの解像度と高輝度の実現が容易である。また、色再現率の高いQD材料をカラーフィルターとして採用し、2012年に国際電気通信連合会(International Telecommunication Union、ITU)が制定したUHDの色域規格BT.2020に近づけると予想される。

今後プレミアムTV市場において、8KとBT.2020はディスプレイの必須条件で、WRGB OLEDも8KとBT.2020を実現するために積極的に開発を行っている。青色OLEDがWRGB OLEDがリードしているプレミアムTV市場で、どのような影響を与えるかのに期待が集まる。他にも、Soluble OLED材料とNear IR(近赤外線)材料など、新規材料の技術開発動向と重要事項を取り上げている。

超高画質のディスプレイカラーフィルター技術の開発

超高画質の鮮明度を持ちながらも、価格はもっと安価である次世代テレビの常用化を早めることができるカラーフィルターの技術が開発された。

韓国研究財団(理事長 チョウ ムジェ)はチュウ ビョンコン教授(高麗大)の研究チームが鮮明で解像度の高い色を現すことができる相補型プラズモンカラーフィルターを開発したことを明らかにした。現在ディスプレイ産業で主に使われているカラーフィルターは顔料や染料を利用した光吸収の方式である。これは有機材料を基盤としているので化学的な安定性が低く、RGBフィルターを其々製造しなければならないので単価が高い。その反面に、無機材料を使う光干渉方式のプラズモンカラーフィルターは安い費用で多様な色のフィルターを同時に製造することはできるが、ナノ構造物の二次元配列から発生する色の干渉現象のため、色の純度が低下する問題点がある。

<ホール( 陰刻)パターンと ドット( 陽刻)パターン構造の 開口比率による透過 スペクトラム、出処:韓国研究財団>

 

研究チームは陰刻パターンに陽刻パターンを組み合わせる相補型の設計方法で既存の定型化されたパターン模様を脱皮する逆発想を適用した。陽刻パターンは既存の陰刻パターンを反転させた形相で透過型カラーフィルターに応用するのが難しいというのが学会の一般的な見方だった。しかし、研究チームは特定の条件にて陽刻パターンが短波長の漏洩を効果的に遮断することによって純度の高い赤色の抽出が可能であることを確認した。

その結果、相補型として設計されたプラズモンフィルターで色を具現する領域が以前より30%広がる結果を確認することができた。

 

<製作されたホール(陰刻)パターンとドット(陽刻)パターン構造のプラズモニックカラーフィルター、出処:韓国研究財団>

<製作されたホール(陰刻)パターンとドット(陽刻)パターン構造のプラズモニックカラーフィルター、出処:韓国研究財団>

 

また、プラズモンカラーフィルターはナノパターンの幾何学的な変数だけ調節すれば、赤色、緑色、青色など、多様な色相の具現が可能である。既存の材料と製造の方法をそのまま使えるため、追加的な費用の発生なく、性能を向上させることができる。

チュウ ビョンコン教授は“この研究は相補型の設計方法を通じて高い色再現性のプラズモンカラーフィルターを開発したものである。この研究がナノ光学素子を結合させた次世代ディスプレイの開発を早めるきっかけとなると期待される“と研究の意義を説明した。

この研究成果は未来創造科学部の韓国研究財団の基礎研究支援事業(個人研究)、教育部・韓国研究財団のBK21支援事業などの支援を受けて遂行された。国際的な学術誌である ネイチャーの姉妹誌の サイエンティフィック・リポーツに1月13日付けで掲載された。

Solution Process OLED TV 2019年の市場発売展望、Mid-end TV市場攻略

UB産業リサーチから11月14日発刊したSolution Process OLED市場への進入可能性分析レポートによると、solution processで製作されたOLED TVは2019年に市場に発売される見通しである。

Solution processは、大面積のOLED panelをGen8以上の機器で分割せずにRGB pixel構造で製造することのできる技術であり、主なAMOLED panel企業から積極的に開発を進めている。

しかし、solution processに適用される発光材料は、従来の蒸着材料をink化させるために、様々なsolventを混合のため、蒸着材料より純度が低く、発光効率が低下し、寿命が短いしかない。それにもかかわらず、solution processを主なpanel企業で積極的に開発している理由は、color filterを使用せず、発光材料を使用効率が高く、WRGB方式のOLED panelに比べて構造が単純なため、コスト削減ができるというからである。

報告書によると、「Solution process OLED用発光材料の開発が積極的に行われているが、プレミアム市場に進入するためには、WRGB方式より効率が良くなければならない。しかし、WRGBは効率を20%以上向上させることができるtop emission構造で開発中であり、蒸着材料も継続的に開発がされていて、solution process OLEDがWRGBの性能を超えることはかなり難しいと予想される。むしろ適度なレベルの寿命と効率をもとに、mid-end TV市場を攻略してLCDを代替するシナリオが最も有力である」と予想した。

今回、発刊されたSolution Process OLED市場への進入可能性分析レポートでは、solution processが適用できるOLEDとQLED、hybrid QDのイッシュと市場への進入可能性、今のsolution process OLEDとQD産業のsupply chain、主なsoluble OLED material企業の性能比較分析などを収録して企業からsolution process産業を把握することに役立つと期待される。

一方、Solution Process OLED市場への進入可能性分析レポートの55inch以上の大面積solution process OLED panel市場は、2019年から本格的に量産され始めて、2021年約US $ 1,000 millionの規模に成長して、全体の大面積OLED panel市場の約15を占めると見通した。

1611154

QLEDへの積極的な投資、QLED商用化への近道

10月14日、ソウルの中小企業会館で開催された「QLEDとソリューションプロセス(Solution Process OLED)の市場進出可能性に対する分析セミナー」でソウル大学のイ・チャンヒ教授と韓国セラミックス研究院のバン・ジウォン先任研究員がQLEDの現状況と開発動向、争点について意見を共有した。

ソウル大学校のイ・チャンヒ教授

ソウル大学校のイ・チャンヒ教授

イ・チャンヒ教授は、QLEDがOLEDより半値幅(FWHM)が20〜30nm程度狭く色純度が高いし、製作時の精度も高いレベルだということから色再現性で有利だと言いながら、現在のQLED用発光材料の効率がOLEDを追いつくほどの一定レベルまで到達したと明らかにした。しかし、QD(Quantum Dot)発光材料の寿命に対する安定性確保と重金属物質であるカドミウム(Cd)を使用しないCd-free QLEDの技術的な問題を核心争点として言及し、「業界でどれだけの資金と人材投資規模によって、商用化時点が5年、3年早まることも有りうる。」と言いながら、QLEDへの投資が商用化への近道であることを強調した。

セラミックス研究院のバン・ジウォン先任研究員

セラミックス研究院のバン・ジウォン先任研究員

韓国セラミックス技術院のバン・ジウォン先任研究員もQLED用発光材料の発光効率と安定性(stability)、ノントキシック(Non-toxic)QDについて、共通した意見を明らかにしてから、QDを使用し、blue-LED BLU(Back Light Unit)にQD CCL(Color Change Layer)を適用したQD-LCD、WOLEDにQD CCLとC/F(Color Filter)を適用したOLED、blue-OLEDにC/FなしでQD CCLを適用したOLEDなど、QD 材料を活用して様々な方向から接近していることを発表した。

このように、QLED関連学界でQLEDの可能性を積極的に論議したことに対し、ユービー産業リサーチのイ・チュンフン代表は、QLEDと関連し、「QLEDが開発されているだけにWOLEDも開発に努めることとなり、WOLED技術が今のボトムエミッション(bottom emission)方式からトップエミッション(top emission)方式に進化し輝度がさらに向上することになれば、QLEDはプレミアムTV市場への進入がますます難しくなるだろう。」と言いながら、「新しい技術が市場に進入することができる場合は、商用化されている技術と比較し、性能と効率、コストなど、どのような面で新たな技術が良いのかを検討してみなければならない。」と発表した。