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What is the investment cost for large-area OLED that will lead the premium TV market?

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■ Investment cost comparison and analysis for WRGB OLED, solution processed OLED and QD-OLED
■ Total OLED process equipment is expected to form a market of US$ 58.8 billion from 2018 to 2022, and inspection equipment market is estimated as US$ 8.4 billion

In the premium TV market, the market share of OLED TVs is steadily rising, and the number of OLED TV camps is gradually increasing. OLED TV adopts color filter to WRGB OLED, and currently LG Display only mass produces the OLED panels.

On the other hand, Samsung Display is developing QD-OLED (blue OLED + quantum dot color filter) to compete with WRGB OLED in the premium TV market. Blue OLED is a technology in which the blue light emitted from OLED passes through a quantum dot layer and a color filter to represent red and green colors.

<Expected structure of QD-OLED>

UBI Research analyzed the structure and investment amount of WRGB OLED and QD-OLED, which are the latest issues, in the‘AMOLED Manufacturing and Inspection Equipment Industry Report’ published on June 6. In addition, the investment amount of the solution process OLED, which has got the industry attention due to its possible implementation of real RGB in large-area OLED, is also analyzed and compared.

As a result of analyzing the equipment investment cost based on the 8th generation 26K, the QD-OLED investment cost is 3% higher than WRGB OLED and the investment cost of solution process OLED is 19% less than that of WRGB OLED.

In the QD-OLED investment cost, it is reflected that QD color filter is separately formed and its laminating process is added. For the analysis of solution processed OLED investment cost, color filter is excluded and ink-jet printer is applied instead of deposition equipment.

In addition, the report forecasts the overall OLED equipment market from 2018 to 2022. The total OLED overall equipment market is expected to reach US$ 106.7 billion from 2018 to 2022. The market for process equipment is projected as US$ 58.8 billion and inspection equipment market is to be US$ 8.4 billion.

Premium TV 시장을 주도할 대면적 OLED의 투자 비용은?

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최근 premium TV 시장은 OLED TV의 점유율이 지속적으로 상승하고 있으며 OLED TV 진영도 꾸준히 증가하고 있는 추세다. OLED TV는 WRGB OLED에 color filter를 적용한 구조로써, 현재 LG Display만이 유일하게 OLED panel을 양산하고 있다.

이에 Samsung Display에서는 premium TV 시장에서 WRGB OLED에 대항하기 위해 blue OLED + quantum dot color filter(이하 QD-OLED)를 개발하고 있는 것으로 알려졌다. Blue OLED는 OLED에서 발광 된 청색광이 quantum dot층과 color filter를 통과해 red와 green 색을 나타내는 기술이다.

<QD-OLED 예상 구조>

유비리서치는 지난 6일 발간한 ‘AMOLED Manufacturing and Inspection Equipment Industry Report’에서 최근 이슈가 되고 있는 WRGB OLED와 QD-OLED의 구조와 투자 금액을 분석했다. 뿐만 아니라, 대면적 OLED에서 real RGB를 구현할 수 있어 주목받고 있는 solution process OLED의 투자 금액도 함께 분석하여 비교했다.

8세대 26K 기준으로 장비 신규 투자비를 분석한 결과, QD-OLED 투자비는 WRGB OLED에 비해 3%가 많고 solution process OLED는 WRGB OLED에 비해 19% 적은 것으로 조사되었다.

QD-OLED 투자비에서는 QD color filter가 따로 형성되고 이를 합착하는 공정이 추가된 내용이 반영되었으며, solution process OLED 투자비에서는 color filter가 제거되고 증착 장비 대신 ink-jet printer가 투입된 내용이 반영되었다.

이 밖에 본 보고서에서는 2018년부터 2022년까지 OLED 전체 장비 시장도 예상하였다. 2018년부터 2022년까지 OLED 전체 장비 시장은 US$ 106.7 billion을 형성할 것으로 전망되며, 공정 장비는 그 중 US$ 58.8 billion, 검사 장비는 US$ 8.4 billion의 시장을 형성할 것으로 예상된다.

<2018년~2022년 장비별 전체 시장 점유율 전망>

BLUE OLED, is rapidly emerging as a competitor of WRGB OLED

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In the premium TV market, the share of OLED TVs is steadily increasing, and the price gap with LCD is gradually decreasing. As a result, LCD TV (QD-LCD TV) companies using quantum dot technology are sluggish in the premium TV market.

OLED TV uses white OLED and OLED panel with color filter (hereafter referred to as WRGB OLED), which is mass-produced only by LG Display.

Samsung Display is known to actively develop blue OLED + QDCF (blue OLED), which is one of the technologies to compete with WRGB OLED in the premium TV market.

UBI Research predicted that Samsung Display would implement blue OLED + QDCF with top emission method and it would be more advantageous to implement 8K and BT 2020 than WRGB in its ‘2018 OLED Material Industry Report’ published on April 18.

<Expected stack structure for Blue OLED, 2stack (left), 3stack (right), 2018 AMOLED emitting materials Report, UBI Research>

8K and BT2020 are to be adopted for the premium TVs. Also, the development of blue materials is expected to be aggressively progressed according to Samsung Display’s development of blue OLED. The blue material currently used in OLED is a fluorescent material that is insufficient in the efficiency and lifetime than phosphorescent material used in red and green. Blue phosphorescent materials have been developed continuously but they have not been applied to mass production due to the scarcity of materials and technical barriers. Therefore, blue fluorescent materials are stacked two or more times to improve efficiency and lifetime for large area OLED, and blue OLED is expected to use more than 2 stack structure.

 

With this trend, the market for blue emitting materials is expected to continue to grow. In 2017, blue materials (host and dopant) formed market of US$ 70 million.  According to the 2018 AMOLED emitting material market track published by UBI Research, blue material is expected to grow at an average annual rate of 32% by 2022 and reach US $ 272 million sales.

<Blue material (host and dopant) market forecast, 2018 AMOLED emitting materials Market track>

BLUE OLED, WRGB OLED의 경쟁자로 급부상

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프리미엄 TV 시장에서 OLED TV의 점유율이 지속적으로 증가하고 있으며, LCD와의 가격 격차도 점차 감소하고 있는 추세로 quantum dot 기술을 적용한 LCD TV(QD-LCD TV)업체들이 프리미엄 TV시장에서 주춤하고 있는 상황이다.

OLED TV는 white OLED와 color filter를 적용한 OLED panel을 사용하고 있으며(이하 WRGB OLED) LG Display에서 유일하게 양산하고 있다.

삼성디스플레이에서는 프리미엄 TV시장에서 WRGB OLED에 대항하기 위한 기술 중 하나인 blue OLED + QDCF(이하 blue OLED)를 적극적으로 개발하고 있는 것으로 알려졌다.

유비리서치는 지난 18일 발간한 ‘2018 OLED 재료 산업 보고서’에서, 삼성디스플레이는 top emission 방식으로 blue OLED+QDCF를 구현할 것으로 예상했으며, 이에 따라 8K와 BT 2020을 구현하는데 WRGB 보다 유리할 것으로 분석한 바 있다.

<Blue OLED 예상 스택 구조, 2stack (좌), 3stack (우), 2018 AMOLED emitting materials Report, UBI Research>

TV의 트랜드가 8K, BT2020으로 진행되고 있으며, 삼성디스플레이의 blue OLED 개발에 힘입어 blue materials에 대한 개발도 적극적으로 진행될 전망이다. 현재 OLED에 사용되고 있는 blue재료는 형광물질로서 red와 green에 사용되는 인광물질보다 효율과 수명이 부족하다. Blue 인광재료 개발도 지속적으로 진행되 오고 있지만 재료의 희소성과 기술장벽으로 양산에 적용되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 대면적 OLED panel에는 형광 blue 재료를 2번이상 적층하여 효율과 수명을 향상시키는 stack 구조를 적용하고 있으며, blue OLED도 2 stack 이상의 구조를 사용할 것으로 예상된다.

 

이러한 추세에 따라 blue 발광재료에 대한 시장도 지속적으로 성장할 것으로 예상된다. 2017년 blue 재료(host와 dopant)는 US$ 70 million의 시장을 기록했다. 유비리서치에서 발간한 2018 AMOLED emitting material market track에 따르면 blue 재료는 2022년 까지 연평균 32%로 성장하여 US$ 272 million의 규모가 될 것으로 전망했다.

<Blue 재료(host와 dopant) 시장전망, 2018 AMOLED emitting materials Market track>

Can BLUE OLED be used for OLED TV?

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Samsung Display selected blue OLED + QDCF (blue OLED) as next generation display technology following LCD TV, and started the necessary development.

Blue OLED is a technology, in which blue light emitted from blue OLED passes through a quantum dot color filter to represent red and green colors (b). The WRGB OLED used in OLED TV is a method in which white light passes through a color filter and implements RGB colors (a).

The ‘2018 OLED Materials Industry Report’ published by UBI Research on April 18 describes whether blue OLED, which Samsung Display has started to develop, can become TV OLED panels. The expected development direction and performance (efficiency and lifetime) of blue OLED + QDCF are analyzed. In particular, current status and development trends (fluorescence, phosphorescence, TADF) of blue emitting material, which is the core material of blue OLED, are covered.

Since blue OLED of Samsung Display is top emission type, the aperture ratio is increased by about 70% compared to the bottom emission, which emits light in the TFT direction, so that 8K resolution and high brightness are realized better than the conventional WRGB OLED. In addition, it is expected to reach BT. 2020, the UHD color standard, which was established by the International Telecommunication Union (ITU) in 2012, using QD material with high color reproduction rate as color filter.

In the future premium TV market, 8K and BT. 2020 are necessary conditions for display. WRGB OLED is also being actively developed to implement 8K and BT2020. Attention is focused on the impact of the development of blue OLED in the premium TV market led by WRGB OLED.

In addition, the report analyzes the market status and development trends of the related companies, including overall technology development directions and key issues for new materials such as soluble OLED materials and near IR materials.

BLUE OLED가 OLED TV에 사용될 수 있을까?

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삼성디스플레이가 LCD TV를 이을 차세대 디스플레이 기술로서 blue OLED + QDCF(이하 blue OLED)를 선정하고 개발에 착수 했다.

Blue OLED는 OLED에서 발광 된 청색광이 quantum dot층과 color filter를 통과해 red와 green 색을 나타내는 기술이다(b). OLED TV에 사용중인 WRGB OLED는 백색광이 칼라필터를 통과해 RGB 색상을 구현하는 방식이다(a).

유비리서치가 지난 18일 발간한 ‘2018 OLED 발광재료 산업 보고서’는 삼성디스플레이가 개발에 착수한 blue OLED가 TV용 OLED 패널이 될 수 있는지를 분석하였다. blue OLED+QDCF의 예상 개발 방향과 기대되는 성능(효율과 수명)을 분석하였으며, 특히 blue OLED의 핵심 재료인 blue 발광재료의 현재 동향과 개발 상황(형광, 인광, TADF)을 다루고 있다.

삼성디스플레이의 blue OLED는 top emission 방식이기 때문에 TFT 방향으로 빛이 방출되는 bottom emission 대비 개구율이 약 70% 증가되어 8K 해상도와 고휘도 구현이 기존 WRGB OLED보다 유리하다. 또한, 색재현율이 높은 QD 재료를 color filter로 사용하여 2012년 국제 전기 통신 연합인 International Telecommunication Union(ITU)가 제정한 UHD 색 규격인 BT. 2020에 도달이 가능할 것으로 예상된다.

추후 프리미엄 TV 시장에서 8K와 BT2020은 display가 갖추어야할 필수조건으로 WRGB OLED도 8K와 BT2020을 구현하기 위해 적극적으로 개발 중에 있다. Blue OLED의 개발이 WRGB OLED가 주도하고 있는 프리미엄 TV시장에서 앞으로 어떤 영향을 미칠지 기대된다.

그 밖에도 soluble OLED 재료와 near IR 재료 등 신규 재료들에 대한 전반적인 기술 개발 동향과 핵심 이슈를 다루었다.

유비리서치 OLED 최신기술 동향 세미나 개최

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  • 최근 폴더블OLED와 solution processed OLED, 대면적 blue OLED, Micro LED, 양자점(Quantum Dots)등 가장 이슈가 되고 있는 차세대 디스플레이 관련 기술 및 전망 발표
  • 다양한 디스플레이 소재 기술에 관한 연구 및 주요 기술 동향 발표

유비산업리서치(http://www.ubiresearch.co.kr/, 대표 이충훈)는 오는 4월 26일(목) 서울 코엑스 전시장 3층 Hall E에서 ‘OLED 최신기술 동향 세미나’를 개최 할 예정이다.

CES2018에서 삼성디스플레이는 blue OLED에 quantum dot와 color filter를 사용한 새로운 구조의 OLED 패널을 공개했다. 이 구조의 OLED는 삼성디스플레이의 현재 사업인 모바일용 디스플레이가 아닌 TV용 대면적 OLED제작을 위한 패널이다.

삼성디스플레이가 blue-OLED 개발에 착수하기 위해 대규모 개발팀을 신설한 것은 LG디스플레이가 독보적으로 차지하고 있는 대면적 OLED 패널 사업에 진입하기 위한 사전 포석 단계로 볼 수 있다. 이번 세미나에서는 삼성디스플레이가 최근 공개한 계획인 blue-OLED의 사업화 가능성과 LG 디스플레이의 WRGB OLED와 비교하여 어떤 기술인지를 집중적으로 분석해 보고자 한다. 이를 위해 가장 중요한 해결 과제인blue OLED용 청색 발광 재료 개발 현황과 blue OLED용 quantum dot 재료 개발 현황을 면밀히 분석하여 전망할 예정이다.

또한 대면적 OLED 패널 이슈와 함께 모바일에서 새로운 Application에 대한 가능성으로 제시되고 있는 폴더블OLED개발 현황과 시장을 전망한다. 이를 통해 올초 계획인 2018년 연말 폴더블 OLED 스마트폰 출시와 관련한 다양한 예상이 가능할 것으로 기대한다.

그 이외에 또 다른 대면적 디스플레이 기술로서 이슈화되고 있는 solution processed OLED와 Micro LED등 차세대 디스플레이 기술 현황과 개발 이슈 사항 등을 다룰 예정이다.

이번 세미나는 빠르게 진화하는 디스플레이 시장의 기술 트랜드를 예측하여 업체들의 시장현황과 기술 변화를 파악하는데 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다.

금번 세미나의 세부 주제들로는 △’ OLED 스마트폰과 폴더블 폰 시장 전망’ △’OLED TV 프리미엄 시장 확대를 위한 핵심 기술 과제 – Solution Process OLED 가능성’ △ ‘폴딩 1R 구현을 위한 핵심기술 과제 – TFT, 기판, 인캡등’ △’BLUE OLED + QDCF TV 를 위한 핵심 기술 과제 : QD재료’ △’OLED TV용 Oxide TFT’ △ ‘OLED 청색 발광 재료 기술 동향 및 전망’ △ ‘Micro LED 프리미엄 TV 제조공정을 위한 핵심 기술 과제 등의 주제 발표가 예정되어 있다.

QD-OLED TV, is it to be the next generation premium TV?

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Samsung Electronics is currently occupying the premium TV market with QD-LCD TVs, which use ‘PL-QD (photoluminescence quantum dot) technology’. This technology has a mechanism in which the material stimulated by external light re-emits light.

The operating profit of the consumer electronics division (CE), which controls QD-LCD TVs, fell more than Korean won 1 trillion in last year and the operating profit ratio was only 3.6%.

On the other hand, LG Electronics’ HE business division achieved a record operating profit of Korean won 1,566.7 billion and an operating margin of 8.1% through OLED TV. Sony also turned its operating profit into a surplus by quickly taking over the premium TV market with OLED TV.

OLED TV has had a positive effect in driving corporate sales growth.

Samsung Electronics has been developing EL-QLED, with EL-QD (electroluminescence quantum dot) technology, to increase its market share in the premium TV market. However, efficacy, lifetime and mass production technology of quantum dot, which is the material of QLED, is not yet secured.

Recently, QD-OLED TV technology, which uses blue OLED as a light source and that implements red and green colors through a quantum dot color filter (QDCF), is attracting attention.

<Expected structure for QD-OLED, Source: Samsung Display Blog>

By using QDCF, it is possible to easily make desired colors by adjusting the size of the QD material and improve the color reproduction rate. This is because the color gamut is enlarged to BT2020, so it is close to natural color and it is possible to deliver vivid picture quality more clearly. In addition, QD-OLED TV has a top emission structure, which makes it easy to secure the aperture ratio, thereby improving resolution and screen uniformity.

However, in QD-OLED TV, there are various problems to be solved such as lifetime and efficiency of blue OLED, and technology of ink-jet printing process. Given that the industry is still in the early stages of reviewing the business possibility, QD-OLED TVs are expected to go into mass production after 2020.

Attention is focused on the QD-OLED TV’s entry into the premium TV market and its impact.

QD-OLED TV, 차세대 프리미엄 TV가 될 수 있을까

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삼성전자는 현재 ‘PL-QD(photoluminescence quantum dot)기술’ 적용한 QD-LCD TV로 프리미엄 TV시장을 점유하고 있다. 이 기술은 외부 광에 의해 자극된 물질이 다시 빛을 내는 메커니즘을 갖는다.

이러한 QD-LCD TV를 관할하는 가전부문(CE)의 영업이익은 지난해 1조 이상 줄었으며, 영업 이익률은 3.6%에 그쳤다.

반면, LG전자의 HE사업본부는 OLED TV를 통해 영업이익 지난해 1조 5,667억원, 영업이익률 8.1%로 역대 최고치를 달성하였다. SONY 또한 OLED TV를 앞세워 빠르게 프리미엄 TV 시장을 점유함으로써 영업이익을 흑자로 전환시켰다.

OLED TV가 기업의 매출 상승을 이끄는 긍정적인 효과를 낳은 셈이다.

이에 삼성전자는 프리미엄 TV시장에서의 점유율을 높이고자 EL-QD(electroluminescence quantum dot) 기술을 적용한 진정한 의미의 EL-QLED를 개발에 박차고 있으나, 여전히 QLED의 재료인 quantum dot의 효율과 수명, 양산기술은 아직 확보되지 않은 것으로 알려졌다.

최근 blue OLED를 광원으로 사용하고 그 빛이 QDCF(quantum dot color filter)를 통과하여 red와 green 색을 구현하는 QD-OLED TV 기술이 주목받고 있다.

<예상되는 QD-OLED 구조, 출처:삼성디스플레이블로그>

QDCF를 이용하면 QD재료의 크기를 조절하여 원하는 색을 쉽게 만들 수 있으며, 색 재현율을 향상시킬 수 있다. 이는 색 영역을 BT2020까지 확대하여 자연색에 가까우며 더 선명하게 생생한 화질을 전달할 수 있을 것으로 보인다. 또한, QD-OLED TV는 전면 발광구조로 개구율 확보가 용이해 해상도와 화면 균일도를 향상시킬 수 있다.

그러나 QD-OLED TV에는 blue OLED의 수명과 효율, ink-jet printing 공정기술 확보 등 풀어나가야 할 여러가지 문제점들이 존재하고 있다. 이에 대해 관련 업계에서는 아직 사업 검토가 초기 국면임을 감안할 때, QD-OLED TV의 양산 시기는 2020년은 넘어야 할 것으로 전망하고 있다.

QD-OLED TV가 프리미엄 TV시장에 진입하여 어떠한 지각변동을 불어 일으킬 것인지 귀추가 주목된다.

[LED/OLED EXPO 2015] Low Cost OLED Lighting Panel Production, QD Film Provides the Solution?

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One of the reasons that OLED lighting is not becoming commercialized, despite its diverse advantages compared to other lightings, is its high price. The most fundamental way to reduce OLED lighting panel cost is investment in OLED lighting panel mass production line. Price reduction for components and materials is also an important factor.

 

The OLED lighting panel that is currently being mass produced has red/green/blue or yellow/blue stack structure. Also the use of tandem structure of more than 2 stacks to increase efficiency makes the process complex, lowers the yield, and increases the amount of materials used, and is becoming a key factor in increasing the production cost.

 

At LED/OLED Expo 2015, Cheorwon Plasma Research Institute (CPRI) displayed technology that produces white by applying light extracting film that contains red and green quantum dot (QD) material on blue OLED. CPRI forecasts that this technology of QD film applied blue OLED will be the solution for lowering OLED lighting panel production cost.

 

CPRI’s senior researcher Yong Hwan Yoo explained, “When QD light extracting film is applied to blue OLED, the evaporation processes are reduced compared to existing RGB or YB tandem structure OLED lighting. This could lead to production cost reduction as the yield increases and material cost decreases. If the QD purity improves, as well as blue material’s lifetime and efficiency, it is anticipated that the efficacy will match that of RGB or YB tandem OLED lighting panel.”

 

CPRI exhibited LED caps to be used for mascots at the opening/closing ceremonies of PyeongChang 2018 Winter Olympics, ultimately aiming for manufacturing them using OLED lighting panel instead of LED.

 

 

[LED/OLED EXPO 2015] Low cost OLED lighting panel 제조, QD film이 해결책?

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OLED lighting이 다른 조명들에 비해 다양한 장점을 가지고 있음에도 불구하고 상용화 되지 못하고 있는 이유 중 하나는 높은 가격이다. OLED lighting panel의 가격을 낮출 수 있는 근본적인 방법은 OLED lighting panel 양산라인 투자이며, 그 밖에 부품과 재료에 대한 비용 절감도 중요한 요소이다.

현재 양산중인 OLED lighting panel은 red/green/blue 또는 yellow/blue의 적층 구조로서 양산되고 있다. 또한 효율을 높이기 위해 2stack 이상의 tandem 구조를 적용하는 방법이 사용되어 공정이 복잡해지고 수율이 낮아지며 재료사용량이 증가하는 등 원가 상승의 핵심 요인이 되고 있다.

LED/OLED Expo 2015에서 철원 플라즈마 산업기술연구원(CPRI)는 blue OLED에 red와 green QD(quantum dot) 재료를 포함한 광추출 film을 적용하여 white를 구현하는 기술을 선보이며 QD film을 적용한 blue OLED가 OLED lighting panel의 원가절감 솔루션이 될 수 있을 것으로 내다봤다.

CPRI의 유용환 선임연구원은 “Blue OLED와 QD 광추출 film을 적용하면 기존의 RGB또는 YB tandem구조의 OLED lighting보다 증착 process가 감소하기 때문에 수율이 상승하고 발광재료 사용비용이 줄어들어 원가절감이 될 수 있다. QD의 순도가 개선되고 blue material의 수명과 효율특성이 개선된다면 RGB 또는 YB 적층의 OLED lighting panel만큼의 효율도 가능할 것으로 기대된다.” 라고 밝혔다.

CPRI는 2018년 평창 동계올림픽의 개/폐회식 때 마스코트용으로 활용하기 위한 LED 모자를 전시하였으며, 최종적으로는 LED 대신 OLED lighting panel로서 제작하는 것을 목표로 개발 중에 있다.

<IoT가 적용된 LED 모자>