NanoMarkets Markets for OLED Materials 2010-2017 by sofiaie

VIEWS: 64 PAGES: 10

									NanoMarkets
thin film | organic | printable | electronics 
                                                                               www.na nomarkets.net
                                                         




                                                                                                      Page | 1 




     Markets for OLED Materials: 2010-2017 

                                                 Chapter One 
                                                         
                                                              
                                                  December 2009 
 

 

 

 




 


    NanoMarkets, LC | PO Box 3840 | Glen Allen, VA 23058 | TEL: 804-360-2967 | FAX: 804-270-7017
NanoMarkets
thin film | organic | printable | electronics 
                                                                                    www.na nomarkets.net
About the Report:

This report contains NanoMarkets latest analysis and forecasts of the OLED materials market. Our new 
appraisal of this market is viewed from the perspective of the world's ongoing economic problems and 
especially from the shift in the a pplications space; plans to launch large OLED display panels were put 
on hold by several s uppliers in 2009, while OLED lighting is exciting the attention of both lighting and    Page | 2 
OLED firms. These changes obviously have a s ignificant impact on what materials are needed in the 
OLED space and how materials firms can make money. 

What hasn't changed, however, is that almost all of the applications in which OLEDs are (or will be) 
used are badly in need of performance improvements. This typically translates into the need for better 
materials a nd with this in mind this report discusses the latest OLED materials and fabrication 
achievements, what the likely roadmap for OLED materials as a whole is likely to be, and what impact 
new materials developments a re likely to have on the OLED industry. 

The report a ddresses a ll of the segments of the OLED materials market and covers both polymers and 
small molecules, including materials for the latest solution processable small molecule approaches to 
OLED fabrication. It a lso covers materials for all layers of the OLED from the photoactive materials 
themselves, through the electrodes a nd encapsulation materials. Coverage includes the role of newer 
nanomaterials that appear to have commercial potential in the OLED space. 

As with all NanoMarkets reports, this report on OLED materials provides detailed forecasts of the 
materials covered broken out by type a nd by application. It also includes strategic profiles of the 
leading firms who are developing and selling OLED materials of all kinds. The audience to which this 
report is targeted s hould be strategic planners and marketing managers at materials firms of all kinds, 
electronics companies, display and lighting firms and the developers of OLED technology itself. 




 




    NanoMarkets, LC | PO Box 3840 | Glen Allen, VA 23058 | TEL: 804-360-2967 | FAX: 804-270-7017
NanoMarkets
thin film | organic | printable | electronics 
                                                                                   www.na nomarkets.net

Table of Contents

Executive Summary

E.1 Prospects for the OLED industry in the recession 
                                                                                                          Page | 3 
E.1.1 OLED displays 
E.1.2 OLED lighting 
E.2 Implications a nd opportunities for materials suppliers  
E.3 Materials strategies a nd materials related opportunities for OLED device makers 
E.4 Materials‐related opportunities for manufacturing equipment firms 
E.5 Firms to watch in the OLED materials business  
E.6 Summary of eight‐year forecast of OLED materials 

Chapter One: Introduction

1.1 Background to this report  
1.1.1 Speed bump: The effects on the OLED materials business of the global recession  
1.1.2 Making haste slowly: today s opportunities for the OLED materials business  
1.2 Goal and scope of this report  
1.3 Methodology and information s ources for this report  
1.4 Plan of this report  

Chapter Two: OLED Technology and Materials

2.1 Introduction  
2.2 Small molecule OLEDs vs. polymer OLEDs: A market perspective 
2.3 OLED materials choices: current choices and development roadmaps 
2.3.1 Photoactive materials  
2.3.2 Hole injection materials  
2.3.3 Transport layer materials  
2.3.4 Electrode materials  
2.3.5 Encapsulation and barrier coating materials  
2.3.6 Other materials  
2.4 OLED "Inks": state‐of‐the‐art and future developments  
2.4.1 Polymer Inks  
2.4.2 Small molecule inks  
2.5 Impact of stack design on OLED materials s election  
2.5.1 Top emitting vs. bottom emitting designs  
2.5.2 Adding additional materials layers  
2.5.3 Doping 
2.6 Substrates for OLEDs  
2.6.1 Glass  
2.6.2 Plastic  




   NanoMarkets, LC | PO Box 3840 | Glen Allen, VA 23058 | TEL: 804-360-2967 | FAX: 804-270-7017
NanoMarkets
thin film | organic | printable | electronics 
                                                                              www.na nomarkets.net
2.6.3 Foil  
2.7 Key points from this chapter  

Chapter Three: Markets for OLED Materials: Eight-Year Forecasts

                                                                                                     Page | 4 
3.1 Introduction  
3.2 Forecasting methodology  
3.3 Analysis of OLED materials requirements by application  
3.3.1 Low‐ information‐density displays  
3.3.2 Small‐format high‐density displays 
3.3.3 Large‐format high information density displays  
3.3.4 OLED lighting  
3.4 Eight‐year forecast of OLED display materials by materials type  
3.5 Eight‐year forecast of OLED lighting materials by materials type  
3.6 Eight‐year forecast of OLED materials by manufacturing process  
3.7 Eight‐year forecast of OLED substrates  
3.8 Summary of eight‐year forecasts of OLED materials  
3.9 Key points from this chapter  

Chapter Four: Supplier Profiles

4.1 OLED materials a nd the European chemical industry 
4.1.1 Agfa  
4.1.2 BASF and Ciba Specialty Chemicals 
4.1.3 H C Starck  
4.1.4 Merck/EMD  
4.2 OLED materials a nd the U.S. chemical a nd electronics industries 
4.2.1 DuPont  
4.2.2 GE Global Research  
4.2.3 Kodak  
4.3 OLED materials in Japan 
4.3.1 Idemitsu Kosan  
4.3.2 Mitsui Chemicals  
4.3.3 Sumitomo/Sumation  
4.4 Specialist OLED/OLED materials firms 
4.4.1 Novaled  
4.4.2 Plextronics  
4.4.3 UDC  
4.5 Substrate and encapsulation firms 
4.5.1 DuPont Teijin Films  
4.5.2 Vitex  
4.6 Other suppliers 

Abbreviations and Acronyms Used in This Report  
About the Author  


   NanoMarkets, LC | PO Box 3840 | Glen Allen, VA 23058 | TEL: 804-360-2967 | FAX: 804-270-7017
NanoMarkets
thin film | organic | printable | electronics 
                                                                                       www.na nomarkets.net




Chapter One: Introduction

1.1 Background to This Report                                                                                     Page | 5 

The  OLED  ma terials  ma rket is   the invisible  founda tion sitti ng  benea th  the  more promi nent 
OLED i ndus try. The da rling of the technology press for the past decade, OLEDs  hold forth the 
promise of  thinner, li ghter, bri ghter, a nd more effi cient displa ys .  Yet  the industry  remains a 
vexi ng  contradi ction,  wi th  well‐es tablished  applica tions  on  the  one  hand,  but  on  the  other 
hand  wi th  appli ca tions   tha t  seem  to  remain  forever  out  of  sight  over  the  horizon,  jus t 
tantalizingl y out of rea ch. 

There is  no  disputing  the allure  of  the  technology.  The emissi ve na ture  of  OLEDs elimina tes 
problems  of viewing angle and the rela ted shi fts in hue or contras t. The devi ces  onl y requi re a 
single substra te, unlike the two glass la yers  requi red for LCD or plasma  displa ys . The resul ting 
products  ca n be as toundingl y energy effi cient, wi th the potential to use one‐half to one‐third 
as much power to produce the same a mount of light as a  compa ct fluores cent lamp. 

In  spi te  of  these  advanta ges ,  OLEDs   ha ve  onl y  mana ged  to  gain  a  foothold  in  a  couple  of 
appli ca tions . Other uses continue to be in the s ta te of development, but progress  is slow. The 
problem, as will be dis cussed in this chapter as  well as  throughout this  report, is  tha t while the 
exis ting OLED industry is  well  es tablished and rela ti vel y ma ture, many new problems  must be 
sol ved in order to a chieve similar success in other appli ca tions . This will requi re new ma terials 
and process technologies, and thus presents  important opportuni ties for ma terials producers .   

To ca pture the opportunities  presented by appli cati ons  such as  solid‐s ta te lighting and la rge‐
forma t color displa ys, i t will  be i mportant to unders tand OLED’s  his tory, i ts current s ta te, and 
where  i t  is  headed.  In  addition,  an  anal ysis  of  the  OLED  indus try  would  not  be  complete 
wi thout considering the role of the worldwide economy, i n pa rti cula r the impa ct of the recent 
recession and anti cipated recovery. 

        1.1.1 Making Haste Slowly
The ea rl y applica tions  for  OLEDs  were low‐density informa tion displa ys, such as  those on  ca r 
s tereos .  Passi ve ma tri x elements  were used  to  crea te single‐col or i cons or segmented alpha ‐
numeri c  readouts.  The small size and energy effi ciency  were appealing  to  designers , and  the 
vi vi d colors and excellent contras t ga ve the ea rl y displa ys dra ma tic impa ct. 




   NanoMarkets, LC | PO Box 3840 | Glen Allen, VA 23058 | TEL: 804-360-2967 | FAX: 804-270-7017
NanoMarkets
thin film | organic | printable | electronics 
                                                                                           www.na nomarkets.net

After a  few feints  in other di rections—electri c ra zors  and digi tal  cameras —OLEDs  next moved 
to  mobile phones .  The  fi rst  appli ca tions   were  the seconda ry  displa ys  where  passi ve  ma tri x 
technology was suffi cient to show phone numbers and da te‐and‐ti me informa tion. Eventuall y, 
the performance of a cti ve ma tri x OLED displa ys was good enough for the prima ry display, with 
full‐color  pi xelated  panels   providing  brilliant  colors   and  excellent  contras t.  The  thin  form  Page | 6 
fa ctor and power effi ciency a re  well sui ted for  mobile devi ce applica tions , and  the  relati vel y 
low  duty  cycle  (compa red  wi th  a   television  or  room  lighting)  minimized  problems   with 
di fferential  color aging and other  problems .  (The  fact  tha t  these displa ys  need a   pol ysilicon 
ba ckplane does  not increase the bill of ma terials cos t as  much as  it would for a  la rger displa y, 
so they remain a ffordable.) 

On a  revenue  basis,  main  displays  for mobile phones   remain  the leader  for  genera ting  OLED 
revenue for the nea r future. So wha t’s the next step for the indus try? 

The next appli cation  that will  genera te signifi cant business  for  OLED  manufa cturers  is almos t 
certain to be a rchi tectural  lighting. While this  ma y not be as  sexy as  a  big s creen television, i t 
has  grea t appeal  for i ts  thin form fa ctor and high effi ciency. Also, lighting devi ces  a re si mpler 
to  manufa cture  than  pi xela ted  displa ys,  so  i t  is   more  likel y  tha t  they  will  come  to  ma rket 
sooner.  Pent‐up  consumer  demand  for  OLED  televisions   remains   strong,  however,  so  this 
segment  appea rs   to  be  poised  to  surge  ahead  as  soon  as  they  can  go  into  production  a t 
competi ti ve pri ces . 

        1.1.2 Speed Bump: The Effects of the Global Recession
So  why  ha ven’t  these  next appli cations  taken  off  yet?  One  reason is  tha t  there a re  plenty of 
ma terial   and  process   challenges   to  be  conquered.  Both  uni versi ties   and  corpora ti ons   a re 
inves ting  time and money into improvi ng exis ting approa ches and  developing new  ones , but 
progress comes slowl y. 

The bigger  reason, however,  ma y  be  the  global economi c envi ronment.  Technology  research 
of all  sorts  s uffered under the recent recession, as  companies  struggled to deal  wi th massi ve 
losses  by  finding  wa ys   to  slash  cos ts .  Even  if  we  ha ve  turned  tha t  corner,  unemployment 
remains   high  whi ch  will  be  a   dra g  on  the  consumer  spending  tha t  helps   fuel   technology 
adva nces. The tight credi t ma rket is likel y to continue, whi ch in turn will make i t di ffi cult to get 
funding for new ventures. 

The economi cs  don’t look to get much better for OLED in the nea r future, ei ther. Even wi thout 
the  massive  spending  underta ken  by  central  governments   a round  the  world  to  speed  the 
recovery  from  the  recent  recession,  many  experts  were  already  talking  about  signi fi cant 
inflation coming down the li ne. As  a  resul t, we expect that inflation will  become the order of 


   NanoMarkets, LC | PO Box 3840 | Glen Allen, VA 23058 | TEL: 804-360-2967 | FAX: 804-270-7017
NanoMarkets
thin film | organic | printable | electronics 
                                                                                                www.na nomarkets.net

the  da y,  forcing  companies   and  consumers   alike  to  s truggle  to  mana ge  rising  pri ces   and 
decreased buying power. The end result is  tha t it will be increasingl y diffi cul t and expensi ve to 
fund  the  s ta rtup  of  new  segments   of  the  OLED  industry,  such  as   lighting  and  la rge‐forma t 
displa ys . 
                                                                                                                            Page | 7 
         1.1.3 A Strong Foundation
The  existing  OLED  indus try  benefi ts  from  standing  on  the  shoulders  of  other  giants .  For 
exa mple, manufa cturers ca n use the same hi gh‐quali ty glass produced for the LCD indus try as 
subs tra tes  and top encapsulating la yers . The existi ng glass has excellent uniformi ty a nd plana r 
cha ra cteris ti cs, whi ch is  precisel y what is  needed as  subs tra tes for the thin film la yers  of OLED 
devi ces .  Glass  also is  i mpervi ous   to  oxygen and  wa ter  vapor, so i t  is  a   reliable solution  for 
encapsula tion. 

The process of using lasers  to anneal an amorphous silicon la yer  on  glass is well es tablished, 
providing  the  increased  electron  mobili ty  requi red  for  pi xelated  OLED  displays .  And  glass 
subs tra tes  wi th  ITO  coa ting  as  a   transpa rent  conductor  a re  rea dily  a vailable  from  many 
sources. Even the specialized materials  requi red for OLED devi ces  a re a vailable from a  va riety 
of sources  and in suffi cient quanti ties for exis ting producti on needs . 

The ca tch is  tha t the next s teps  requi re some technological  leaps , and there a re no shoulders 
handy to jump on to get there. 

For example, glass has cha ra cteris ti cs tha t a re less than opti mal for OLEDs . It’s rela ti vel y hea vy 
(on  a   wei ght  per  volume  basis),  rela ti vel y  ri gid,  and  relati vel y  fra gile.  At  present,  i t  is  not 
sui table  for  flexible  devi ces ,  either  as  conforma ble  displa ys ,  such  as  curved  dashboa rds   in 
automobiles,  or  as   displays   that  ca n  be  folded  or  rolled  for  s tora ge.  Va rious   plasti cs  and 
metals a re a vailable, but there is  not another i ndus try tha t needs  flexible substra tes  that a re 
impermeable  to  wa ter  vapor  and  oxygen  (with  the  exception  of  organi c  photovoltai cs ,  but 
tha t indus try is  in i ts  infancy compa red wi th OLEDs ). 

ITO is broadl y used as  a tra nspa rent conductor, but has  i ts own shortcomings. Plana ri zati on of 
ITO coatings  can be a  problem for OLED devi ces , whi ch can requi re a ddi tional  la yers  in order 
to get reliable performance. ITO can also be bri ttle, making i t less desirable for use in flexible 
displa ys .  A  va riety  of  al terna ti ve  ma terials  a re  under  investi ga tion  as   tra nspa rent 
conductors—especiall y  for  thin  film devi ces —but  there is  no existing indus try segment  tha t 
al ready relies on any of these alterna ti ves. 

The use of pol ysilicon backplanes  extends  to other segments  besides  OLED displa ys , but they 
all  tend  to  be s mall devi ces,  wi th small  notebook  computer  displays  being  the la rges t  to be 


   NanoMarkets, LC | PO Box 3840 | Glen Allen, VA 23058 | TEL: 804-360-2967 | FAX: 804-270-7017
NanoMarkets
thin film | organic | printable | electronics 
                                                                                         www.na nomarkets.net

mass  produced.  In  order  to  make  any  headwa y  in  the  large  forma t  television  ma rket,  the 
OLED i ndus try will  need ei ther al ternati ves  for the semi conductor ba ckplane or wa ys  to s cale 
the pol ysilicon production process to la rger s creen sizes . 

The  Hol y  Grail  for  OLED  devi ce  production  is   roll ‐to‐roll   (R2R)  continuous   processing.  The  Page | 8 
promise is  for  grea tl y increased  ma terial use efficiency  while  grea tl y  reducing  the amount of 
time i t takes  to manufa cture a  devi ce. To be sure, va rious forms  of R2R printing a re extremel y 
ma ture at this  point, but they ha ve onl y limi ted appli ca tion in products  tha t a re even remotel y 
similar to OLEDs . As  a  resul t, processes mus t be developed to support this form of fabri cation. 
Mos t  of  the  approa ches  requi re  OLED  ma terials  in  solution—pri ntable  i nks —to  work,  and 
ma ny believe tha t this will mean the use of pol ymer‐based OLED materials . 

At  present,  however,  pra cticall y all  the  OLEDs  a re produced  using small  molecule  ma terials, 
applied  wi th  tradi tional   va cuum  deposi tion  techniques .  In  short,  the  current  production 
s ys tems  do not ha ve a pra cti cal  roadmap to get to la rge format displa ys . 

Some progress is being made, especiall y in the a rea  of OLEDs  for solid‐s ta te lighting. A number 
of organi za tions  ha ve s ta rted pilot production lines  for R2R OLED manufa cturing, including GE 
and  Fra unhofer  IPMS,  whi ch  will  presumabl y  lead  to  further  refinements  in  process  and 
ma terial technol ogy. 

Still , there is  a  long wa y to go in order to build up the OLED indus try beyond i ts current focus 
on mobile devi ce displa ys . This invol ves  considerable risk as resea rch and devel opment take a 
lot of ti me and resources  wi th no gua rantee of success  a t the other end. And with risk comes 
added expense and diffi cul ty in getting funding, which onl y serves  to slow down progress  tha t 
much more. 

And dela y  can be  cos tl y.  LED lighting al ready is progressing  rapidl y,  whi ch ma y  make i t more 
di ffi cult  for  OLED  products   to  find  competiti ve  ni ches   when  they  become  commerciall y 
a vailable.  And  LCD  fla t  panels   for  televisions  ha ve  alrea dy  become  as toundingl y  thin  with 
improved  picture  quality,  even as  pri ces   continue  to  tumble,  whi ch  will  make  i t  tha t  much 
more di ffi cul t for OLED TVs  to compete once they go into production. 

So while OLED technology conti nues  to ca pture the ima gination of the press , consumers , and 
even  manufa cturers ,  the  reality  remains   tha t  while it has  a s trong base on  whi ch  to build, i t 
will  take a  long ti me for i t to move to the next level . OLED li ghting is not likel y to hi t i ts  s tride 
for a t least  four  yea rs, and  while  there is even grea ter uncertainty for OLED  televisions ,  tha t 
segment is not likel y to ha ve si gnifi cant ma rket sha re any ea rlier than 2015.  




   NanoMarkets, LC | PO Box 3840 | Glen Allen, VA 23058 | TEL: 804-360-2967 | FAX: 804-270-7017
NanoMarkets
thin film | organic | printable | electronics 
                                                                                             www.na nomarkets.net

1.2 Goal and Scope of This Report
This  report a nal yzes  and forecas ts  the prospects  for OLED and rela ted ma terials in the coming 
eight  yea rs .  In  the  report,  we  review  the  ra nge  of  ma terials  currentl y  utilized  or  under 
development  for  OLED  li ghting  and  displa y  appli ca tions ,  including  i nteres ting  research 
underwa y  in  uni versi ties  and  i ndus trial   labs.  We  also  inves tiga te  how  the  OLED  ma terials  Page | 9 
ma rkets   a re  changing,  including  the  impa ct  of  demands   for  commercially  viable  mass 
producti on processes . 

We  provide  an  in‐depth  review  of  current  commercializa tion  efforts   by  fi rms  that  ha ve 
focused  on  the  OLED ma terials, incl uding stra tegi c profiles  of  the leading suppliers  of  these 
ma terials.    In  addi tion,  the  report  contains  detailed  forecasts   of  ma jor  OLED  appli cation 
ca tegories, in both revenues and volume terms . 

This  report is  enti rel y interna tional in s cope.    The  forecas ts a re  worldwide forecasts  and  we 
ha ve  not  been  geographi call y  selecti ve  in  the  fi rms   tha t  we  ha ve  covered  in  the  report  or 
interviewed in order to collect informa tion.   

1.3 Methodology and Information Sources for This Report
This  report  is  based  on  extensi ve  interviews  wi th  the  movers   and  shakers   throughout  the 
OLED  communi ty, as   well as  extensi ve secondary  resea rch i ncluding an a nal ysis of  relevant 
appli ca tions  ma rkets.  To determine where  the opportuni ties a re,  we ha ve based  this   report 
on  both  prima ry and seconda ry  resea rch.    The secondary  research drew on  the  World  Wide 
Web, commercial da tabases, tra de press a rti cles , SEC filings , and other corpora te litera ture to 
fill   out  wha t  is   going  on  i n  this   sector.    The  forecas ting  a pproach  taken  in  this   report  is 
explained in more detail in Chapter Two. 

1.4 Plan of This Report
Cha pter  Two  of  this  report  provides   an  in‐depth  anal ysis  of  the  ma jor  appli ca tions   where 
OLEDs  a re being used now or  will  be  used in  the  future,  from  mobile phone displa ys  to fla t 
panel   televisions  and  solid‐sta te  lighting.  This  chapter  also  includes   detailed  eight‐yea r 
forecas ts  of  the  ma terials  tha t  ha ve  been  identified  for  use  in  making  OLEDs,  from  the 
emissi ve layer all the wa y out to encapsulation techniques .   

Cha pter  Three  provides   an  overview  of  the  key  ma terials  used  i n  OLED  devi ces ,  and  the 
implica tions  of  new developments in  ma terial science  that  could  ha ve a  major impa ct in  the 
industry over the forecas t period.  




   NanoMarkets, LC | PO Box 3840 | Glen Allen, VA 23058 | TEL: 804-360-2967 | FAX: 804-270-7017
NanoMarkets
thin film | organic | printable | electronics 
                                                                                     www.na nomarkets.net

In  Chapter Four, we profile  the  ma jor  companies invol ved in  the development and suppl y of 
the va rious OLED materials . 

 

Related Reports from NanoMarkets:                                                                             Page | 10 

 

      An Opportunity Analysis for OLED Lighting: 2009 to 2016 
      Nano‐143 
       

      OLED Materials Markets ‐ 2008 
      Nano‐060 
       

      OLED Lighting Markets ‐ 2008 
      Nano‐058 
 

 

About NanoMarkets: 

NanoMarkets tracks and  analyzes emerging market  opportunities in energy and  electronics markets. 
The  firm  has  published  numerous  reports  related  to  new developments in  power sources,  electronic 
device and  fabrication  techniques and electronics  materials.  NanoMarkets'  research  database  is  the 
industry's  most extensive source of information on thin film, organic and printable (TOP) electronics.  

 

Contact: 

Web: www.nanomarkets.net 

Email: sales@nanomarkets.net 

Tel: 804‐360‐2967 

 




    NanoMarkets, LC | PO Box 3840 | Glen Allen, VA 23058 | TEL: 804-360-2967 | FAX: 804-270-7017

								
To top