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초고화질 해상도(UHD)의 OLED 스마트폰 시대 열릴까

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최근 스마트폰 기기를 통한 VR 컨텐츠 체험이 증가하는 추세로 인해 고해상도 스마트폰이 요구되고 있으나, 2014년 Galaxy Note4에 최초로 QHD OLED가 적용된 이후 3년 동안 OLED 스마트폰의 해상도는 여전히 QHD급에 머물고 있다.

OLED 스마트폰의 해상도를 결정하는 핵심은 발광층의 증착 공정이다. 현재 적용 되고 있는 상향식 증착 방식은 기판과 FMM(fine metal mask)를 수평으로 하여 증착 장비 상부에 배치한 뒤 하부의 리니어 소스에서 유기물을 증발시켜 RGB 발광층을 형성하는 방식이다.

UHD급 이상의 고해상도 OLED를 제조하기 위해서는 15um 두께 이하의 얇은 FMM이 필요하나 FMM이 얇아질수록 patterning, 인장, 용접등의 기술적인 이슈가 발생하여 양산적용이 어렵다.

이러한 문제들을 극복하기 위해 수직형 증착과 면소스 증착, 다양한 metal mask patterning 기술들이 개발되고 있다.

기판과 FMM를 수직으로 배치하는 수직형 증착기는 일본의 Hitachi에서 최초로 개발하였으며,  Canon tokki도 Finetech Japan 2013에서 6세대 수직 증착 방식의 장비를 공개한바 있으나 현재 양산에 적용되고 있진 않다.

 

<Finetech Japan 2013에서 공개 된 Canon tokki의 Gen6 vertical type evaporator>

하지만 최근 전자신문에 따르면 Applied Materials에서 6세대 flexible OLED용 수직 증착 방식의 증착 장비를 개발했다고 밝혔으며, 일본의 Japan Display에서 test 중이라고 언급한바 있다.

리니어소스가 아닌 면소스를 이용한 증착 방식도 검토되고 있다. 면소스 증착 방식은 유기물을 금속면에 1차로 증착하여 면소스를 만든 후, 이를 재증발시켜 기판에 유기물 박막을 형성하는 원리로써 지난 iMiD 2017에서 OLEDON의 황창훈 대표는 면소스 증착 방식을 통해 2250 ppi의 고해상도 OLED 구현이 가능하다고 언급하였다.

Metal Mask patterning 기술로는 전주도금(electro forming)과 laser patterning 기술이 주로 거론되고 있다. 전주도금 방식은 Wave Electornics와 TGO Technology, Athene등의 업체에서 개발하고 있으며, laser patterning 기술은 AP Systems에서 개발중에 있다.

이처럼 다양한 관점에서 진행되고 있는 고해상도 OLED 구현을 위한 개발이 현재의 문제를 극복하고 OLED 스마트폰의 UHD 해상도 구현에 기여할 수 있을지 많은 관심이 집중되고 있다.

<OLEDON사가 개발한 면소스 증착 기술 원리>

Is there possibility of High resolution(UHD) OLED Smart-phone generation?

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Recently VR contents experience through smart-phone device has been increased, therefore high resolution of smart phone is becoming necessary. However, OLED smart-phone resolution still remains at QHD level for 3 years since QHD OLED is applied to Galaxy Note 4 for the first time in 2014.

The core point that decides resolution of OLED smart-phone is evaporation process for emission layer. Bottom-up type evaporation method, which is applied to the recent devices is that substrate and FMM (fine metal mask) are horizontally arranged on the upper side of evaporator and vaporize the organic material from the lower linear source in order to form RGB layer.

Thin FMM measures less than 15um thick is necessary for making high resolution OLED like UHD level, however, as FMM gets thinner, it would be difficult to make mass production because technical problems will be occurred such as patterning, sealing and welding.

In order to solve these problems, various metal mask patterning technologies are being developed such as vertical type evaporation and plane source evaporation.

Vertical type evaporator that arranges board and FMM vertical is developed by Hitachi of Japan for the first time. And Canon Tokki exhibited Gen6 vertical type evaporator at Finetech Japan 2013, however it is not being used for mass production at the moment.

<Canon Tokki’s Gen6 vertical type evaporator which is exhibited at Finetech Japan 2013>

 

According to the recent ETNEWS, Applied Materials developed Gen6 flexible OLED vertical type evaporator and it is being tested in Japan Display.

Plane source evaporator is being tested but also the linear source type. Plane source evaporator method is that an organic material is first evaporated on the metal surface to produce plane source, then re-evaporated in order to form an organic thin film on the substrate.

In the past iMiD 2017, representative of OLEDON, Chang Hoon Hwang mentioned that 2250 ppi resolution OLED can be implemented through plane source evaporator.

For metal mask patterning technology, electro forming and laser patterning technology is highlighted. Electro forming method is developed by Wave Electronics, TGO Technology, Athene and so on. Laser patterning technology is being developed by AP Systems.

As such, development for high resolution OLED is receiving great attention whether it can solve the current problems and contribute to UHD resolution implementation for OLED smart-phone.

<Principle of plane source evaporation developed by OLEDON>

OLED deposition equipment market, who can replace Canon Tokki?

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OLED-applied products continue to expand in the smartphone market. Apple plans to launch new iPhones in application of OLED technology in late 2017, and Samsung Electronics will apply OLED to its entire smartphone production. Chinese set manufacturers are employing OLED for high-end smartphones, Samsung Display’s OLED production in China is also increasing.

In response to the growing demand for smartphone OLED, major display manufacturers such as Samsung Display, LG Display, Japan Display, BOE and CSOT are currently investing or planning to invest in Gen6 flexible AMOLED mass production lines.

The size of panel manufacturers’ Gen6 flexible AMOLED mass production lines to be set for two years between 2017 ~ 2018 is approx. 20 lines based on 15K, in which the deposition equipment, one of the key equipment for OLED mass production becomes a critical element for the production facility.

Currently, Samsung Display and LG Display are the sole manufacturers of flexible AMOLED, both of which are using Canon Tokki deposition equipment. Although SNU (merged into SFA), SFA, and ULVAC have also supplied deposition equipment for the mass production sized Gen4 ~ Gen5.5 to Chinese panel makers; Sunic system supplied Gen6 deposition equipment to LG Display in 2016, yet not reaching the mass production stage. Canon Tokki is the only deposition equipment supplier for Gen6.

As a result, panel makers want to purchase Canon Tokki equipment, but unfortunately Canon Tokki’s lack of capacity for mass-producing equipment cannot entirely satisfy the panel clients’ market demand.

Consequently SFA has taken over the SNU, securing a competitiveness of deposition equipment, and succeeded in winning the deposition equipment supply contract for the Gen5.5 mass production line at GVO and Royole in China. Sunic system also received additional deposition equipment order for Gen6 in the second half of 2016, and Applied Materials is also under development to supply deposition equipment to panel makers.

In summary, the deposition equipment market originally dominated by Canon Tokki continues to be challenged by new market players. It will be a great impact to the deposition equipment market if the new market players from the panel manufacturing industry can succeed in mass production with the deposition equipment supplied by new manufacturers.

<Panel manufacturers (left) and OLED deposition equipment manufacturers (right) producing or planning to produce OLED>

 

OLED 증착장비 시장, Canon Tokki를 대체할 수 있는 후보는?

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스마트폰 시장에서 OLED가 적용된 제품 비중이 지속적으로 확대되고 있다. Apple은 2017년 하반기 OLED를 적용한 신규 iPhone를 출시할 예정이고, 삼성전자도 모든 스마트폰 제품에 OLED를 적용할 것으로 전망된다. 중국 set 업체들도 high-end 스마트폰에 OLED를 채용하고 있으며, 삼성디스플레이의 중국향 OLED 생산량도 증가하고 있는 추세이다.

높아지고 있는 스마트폰용 OLED 수요에 대응하여 삼성디스플레이와 LG 디스플레이, Japan Display, BOE, CSOT등 주요 Display 제조업체에서 Gen6 규모의 flexible AMOLED 양산라인에 대한 투자를 진행중이거나 계획하고 있다.

2017~2018년 2년동안 예상되는 panel 업체들의 Gen6 flexible AMOLED 양산라인 규모는 15K 기준 약 20개 라인으로 OLED 양산라인에서 핵심장비중 하나인 증착장비 확보가 이슈가 되고있다.

현재 flexible AMOLED를 양산하고 있는 업체는 Samsung Display와 LG Display가 유일하며 두업체 모두 Canon Tokki의 증착장비로 양산중에 있다. SNU(SFA에 합병됨)나 SFA, ULVAC 에서도 중국 panel 업체에 양산용 증착장비를 공급한 이력이 있지만 Gen4~Gen5.5 규모이며, Sunic system은 2016년에 LG Display로 Gen6용 증착장비를 납품하였지만 아직 양산단계에는 이르지 못했다. 따라서 Gen6용 증착장비를 양산한 업체는 Canon Tokki가 유일하다.

이로 인하여 panel 업체들에서도 Canon Tokki의 증착기 구매를 희망하지만 Canon Tokki의 증착장비 양산 capa가 부족하기 때문에 모든 panel 업체들의 요구를 들어 줄 수 없는 상황이다.

이에 SFA는 SNU를 인수하며 증착장비에 대한 경쟁력을 확보하였으며 중국의 GVO와 Royole에 Gen5.5 양산라인용 증착장비 수주에 성공하였다. Sunic system도 2016년 하반기에 추가 Gen6용 증착장비를 수주하였으며, Applied Materials에서도 증착장비를 panel업체에 납품하기 위해 개발 중에 있다.

이처럼 Canon Tokki가 선점하고 있는 증착장비 시장에 후발 증착장비 제조업체들의 도전이 계속 되고있다. Canon Tokki에서도 순차적으로 증착장비 양산 capa.를 늘릴 것으로 전망되는 가운데 후발 증착장비 제조업체들이 공급한 증착장비로 panel 업체들이 양산에 성공할 수 있는지 여부가 앞으로의 증착장비 시장에 큰 영향을 미칠 전망이다.

<OLED를 양산 또는 양산 예정인 panel 업체(좌)와 OLED 증착장비 업체(우)>

 

Looking Ahead to 2016 OLED Industry through Keywords

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  1. Flexible AMOLED Investment

In 2016, flexible AMOLED mass production line investment is expected to be actively carried out by Samsung Display, LG Display, BOE, and Japan Display. For Samsung Display to apply flexible AMOLED panel to the new Galaxy model, the mass production line investment is necessary. If they supply flexible AMOLED panel to Apple, volume of the flexible AMOLED mass production to be invested in 2016 is estimated to be grow significantly. LG Display also is expected to actively carry out flexible AMOLED line manufacturing equipment order for Gumi’s P6 line, as well as additional flexible AMOLED mass production line investment following Apple’s demand. BOE is estimated to seriously begin orders for Chengdu’s Gen6 45K flexible AMOLED mass production line.

 

  1. P10

With the announcement of new factory establishment and 1.84 billion KRW investment for part of facilities in Q4 2015, as the first step of the investment, LG Display began site construction for P10 line factory that can produce large area panel. However, the investment direction has not yet been decided. P10 could be directed to only producing large area LCD panel, large area OLED panel, small-to-medium size OLED panel, or large area and small-to-medium size OLED panel simultaneously. China’s Gen8 LCD facilities investment is quite advanced and BOE’s Gen10.5 LCD line investment has also been confirmed. As such how much LG Display’s large area LCD can bring profit has to be carefully considered. Additionally, with the increase of OLED TV consumption and the supply of OLED panel to Apple practically confirmed, OLED investment is essential. P10, Gen11 line, is the world’s largest factory site, and depending on the investment direction in 2016, it is estimated to affect OLED market’s opening time.

 

  1. Chinese OLED

Everdisplay is supplying AMOLED panel to some several Chinese set companies, and Visionox is also expected to actively supply AMOLED panel from 2016. As such, most of Chinese OLED panel companies’ OLED mass production preparation is anticipated to conclude in 2016. Accordingly, second investment by companies including Everdisplay, Visionox, and Tianma is analyzed to be possible and serious movement by China’s OLED industry could occur.

 

  1. Evaporation Equipment

Flexible AMOLED mass production line investment by Samsung Display, LG Display, Japan Display, and BOE, and other Chinese OLED panel companies’ additional installation are expected to be actively carried out from 2016. Amidst this, order of evaporation equipment, OLED production’s essential component, is expected to be an issue.

 

Evaporation equipment currently being used in mass production is mostly Japanese Canon Tokki’s. As this evaporation equipment has been verified in mass production, it is estimated that most companies, including Samsung Display, LG Display, BOE, and JDI, will want to order Canon Tokki’s evaporation equipment. However, as the production capa. of Canon Tokki’s evaporation equipment is limited, the issue is expected to be which panel company will be able to order early. At the same time, this could be a new opportunity for Korean evaporation equipment companies.

 

  1. Samsung OLED TV

At present, the TV industry trend is moving to OLED from LCD. Accordingly, Samsung Display is continuing research to resume their large area OLED for TV panel business. It is analyzed that Samsung Display possesses RGB OLED technology that uses SMS evaporation method, white OLED, and solution process OLED technology. However, as each technology has its drawbacks, they are carefully considering future directions. First, RGB OLED technology is estimated to lack Gen8 mother glass substrate evaporation equipment at present. Solution process OLED method has low material performance. For white OLED, as the key patents are owned by LG Display, technology that avoids these has to be first developed. Therefore, much attention is focused on which technology Samsung Display will use and invest in production line to enter the TV market.

키워드로 전망하는 2016 OLED 산업

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  1. Flexible AMOLED Investment

2016년에는 Samsung Display와 LG Display, BOE, Japan Display의 flexible AMOLED 양산라인에 대한 투자가 본격적으로 이루어 질 것으로 예상된다. Samsung Display는 신규 Galaxy모델에 flexible AMOLED panel을 적용하기 위해서는 양산라인 투자가 필수적이며, Apple에 flexible AMOLED panel을 공급하게 될 경우 2016년에 투자될 flexible AMOLED 양산라인의 규모는 상당히 커질 것으로 예상된다. LG Display도 구미 P6 line에 flexible AMOLED line 장비 발주가 본격적으로 이루어 질 것으로 예상되며, 이외에 Apple의 요구에 따라 추가적인 flexible AMOLED 양산라인 투자가 있을 것으로 전망된다. Japan Display도 Apple의 flexible AMOLED 공급업체 후보로 투자가 가능할 것으로 예상된다. BOE는 청두의 Gen6 45K flexible AMOLED 양산라인에 대한 발주가 본격적으로 시작될 것으로 전망된다.

 

  1. P10

LG Display가 2015년 4분기에 신규공장 건설과 일부 설비투자에 1조8400억원을 투입한다고 밝히며, 투자의 첫 단계로 대형 패널을 생산할 수 있는 P10 line의 공장 부지 조성을 시작했다. 하지만 아직 투자 방향을 결정하지 않은 상태이다. P10의 투자 방향은 대형 LCD 패널만 생산하거나 대형 OLED 패널을 생산하는 방향, 중소형 OLED 패널만 생산하는 방향, 대형과 중소형 OLED를 동시에 생산하는 방향이 있다. 중국의 8세대 LCD 설비 투자도 상당히 진행되고 있고, BOE의 10.5세대 LCD line도 투자가 결정되어 LG Display의 대형 LCD가 얼마나 수익을 거둘 수 있을지 고심해야한다. 또한 OLED TV의 소비가 늘어나고, Apple에 OLED 패널을 공급하는 것이 거의 기정 사실화 된 상황에서 공급량을 충족시키기 위해서 OLED 투자도 필수적이다. P10은 11세대 line 크기 공장 부지의 세계 최대 규모로 2016년에 있을 P10의 투자 방향 결정에 따라 OLED 시장의 개화 시기에 영향이 있을 것으로 예상된다.

 

  1. Chinese OLED

Everdisplay는 AMOLED panel을 중국의 일부 set업체에 공급하고 있으며, Visionox도 2016년부터 AMOLED panel을 본격적으로 공급할 것으로 예상되어, 대부분의 중국 OLED panel업체들의 OLED 양산 준비가 2016년에는 마무리 될 것으로 기대된다. 이에 따라 Everdisplay와 Visionox, Tianma등의 2차 투자도 가능할 것으로 예상되어 중국의 OLED 산업도 본격적인 움직임을 보일 것으로 예상된다.

 

  1. 증착 장비

Samsung Display와 LG Display, Japan Display, BOE의 flexible AMOLED 양산 라인 투자와 다른 중국 OLED panel 업체의 추가 증설이 2016년부터 본격적으로 진행될 것으로 예상되는 가운데 OLED 생산의 핵심 장비인 증착장비 발주가 이슈가 될 것으로 전망된다.

현재 양산에 적용중인 증착기는 대부분 일본의 Canon Tokki사의 증착기로 이미 양산라인에서 검증이 되어있기 때문에 Samsung Display와 LG Display, BOE, JDI등 대부분의 업체들에서 Canon Tokki사의 증착기 발주를 원할 것으로 예상된다. 하지만 Canon Tokki사의 증착기 제작 capa는 한정되어 있기 때문에 어떤 panel 업체에서 먼저 선점을 할 지가 이슈가 될 것으로 예상된다. 이와 동시에 국내 증착장비 업체들의 새로운 기회가 될 수 있을 것으로 전망된다.

 

  1. 삼성 OLED TV

현재 TV 산업의 트렌드는 LCD에서 OLED로 이동하고 있다. 이에 따라 삼성디스플레이는 TV용 대형 OLED 패널 사업을 재개하기 위한 연구를 지속하고 있다. 삼성디스플레이는 SMS 증착 방식을 사용하는 RGB OLED 기술과 white OLED, solution process OLED 기술을 모두 보유하고 있는 것으로 분석되지만 각 기술 마다 단점이 존재하기 때문에 어떤 방향으로 가야 할지 고심하고 있다. 먼저, RGB OLED 기술은 아직 Gen8 원장 기판에 증착하기 위한 장비가 아직 확보되지 않은 것으로 분석된다. Solution process OLED 방식은 재료 성능이 낮다는 점이 문제점으로 꼽히고 있다. White OLED 방식은 핵심 특허들을 LG디스플레이가 보유하고 있기 때문에 이를 회피하는 기술 개발이 선행되어야 한다. 이에 따라 삼성디스플레이가 어떤 기술을 적용해 생산 라인에 투자하고 TV 시장에 진입할 것인지 관심이 집중되고 있다.