高級顯示器才AMOLED產(chǎn)業(yè)及技術(shù)發(fā)展趨勢

1、新一代顯示技術(shù)及管理新一代顯示技術(shù)及管理高級研修班高級研修班工信部工信部 目錄2pAMOLEDAMOLED現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢pOLEDOLED技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化pAMOLEDAMOLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展思考產(chǎn)業(yè)發(fā)展思考AMOLED現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢p AMOLED原理及優(yōu)勢p AMOLED市場現(xiàn)狀p AMOLED 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀p AMOLED未來發(fā)展及挑戰(zhàn)19631987199019971963年，Pope蒽單晶體1987年，Kodak，C.W.Tang 小分子雙層結(jié)構(gòu)OLED器件1990年，劍橋大學(xué)高分子OLED器件，并于1992年成立CDT19361936年，Destrian發(fā)現(xiàn)有機(jī)電致現(xiàn)

2、象1997年Forrest發(fā)現(xiàn)磷光電致發(fā)光現(xiàn)象日本Pioneer首次將OLED商品化20042004年研制成功中國大陸第一款全彩OLED屏AUO首次將AMOLED用于BenQ手機(jī)主屏2007200820102007年三星開始量產(chǎn)AMOLED產(chǎn)品SONY推出11” OLED TV產(chǎn)品C.W.Tang2008年國內(nèi)首條PMOLED量產(chǎn)線在昆山建立SONY和SMD分別展示27”和31”O(jiān)LED TV2009年LG量產(chǎn)15”O(jiān)LED TV2010年三星建立G5.5 AMOLED量產(chǎn)線三星展出世界上首款透明筆記本原型機(jī) 三星發(fā)布首款A(yù)MOLED屏的3D手機(jī)20112011年國內(nèi)首款12”AMOLED T

3、V成功點亮三星手機(jī)Galaxy 系列大賣，4個月銷量突破1000萬臺AUO展出32”O(jiān)LED TV2012年LG和SMD分別展出了55”O(jiān)LED TVAMOLED發(fā)展歷程AMOLED基本原理AMOLED是將OLED像素淀積或集成在TFT陣列上，通過TFT陣列來控制流入每個OLED像素的電流大小，從而決定每個像素點發(fā)光強(qiáng)度的顯示技術(shù)。其中，OLED像素包括陰極、有機(jī)發(fā)光層及陽極層的堆疊，TFT背板由TFT陣列層和基板組成。AMOLED的優(yōu)勢 真彩色 超輕 超薄 低功耗 快速響應(yīng) 超寬視角 高對比 指標(biāo)指標(biāo)AMLCDAMOLEDAMOLED產(chǎn)品的相對優(yōu)勢產(chǎn)品的相對優(yōu)勢發(fā)光方式發(fā)光方式被動發(fā)光被動發(fā)

4、光自主發(fā)光自主發(fā)光無需背光源，色彩鮮艷，對比度高無需背光源，色彩鮮艷，對比度高器件結(jié)構(gòu)器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜復(fù)雜簡單簡單全固態(tài)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低全固態(tài)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低視角視角受限制受限制接近接近180度度寬視角，側(cè)視畫面色彩不失真寬視角，側(cè)視畫面色彩不失真響應(yīng)時間響應(yīng)時間10-3秒秒10-6秒秒更適合動態(tài)顯示，無拖尾現(xiàn)象更適合動態(tài)顯示，無拖尾現(xiàn)象溫度范圍溫度范圍-20600C-40800C高低溫性能優(yōu)越，適應(yīng)各種特殊環(huán)境高低溫性能優(yōu)越，適應(yīng)各種特殊環(huán)境LCDAMOLED與與LCD相比，相比，AMOLED的結(jié)構(gòu)相對簡單，這的結(jié)構(gòu)相對簡單，這決定了決定了AMOLED先天具有優(yōu)異的性能和低廉先天具有

5、優(yōu)異的性能和低廉的成本。如果工藝成熟，其成本優(yōu)勢將會的成本。如果工藝成熟，其成本優(yōu)勢將會很快顯露出來。很快顯露出來。AMLCD = 背光源背光源 (Backlight) + TFT 背板背板 + 液晶盒液晶盒 (Cell)AMOLED = TFT 背板背板 + OLED器件器件a-Si TFT-Si TFTLTPS TFTOxideSiOGSPCMIC/MILCELASLS晶粒大小晶粒大小N/A1020 nm0.41.0 m數(shù)數(shù)m數(shù)百數(shù)百m0.51m(調(diào)整困難調(diào)整困難)23.5 m(調(diào)整容易調(diào)整容易)N/A單晶單晶載流子遷移載流子遷移率（率（cm2/Vs）0.51.01520(n), 20(p

6、)60(n), 60(p)110(n), 50(p)185(n), 80(p)Gen.10取決于取決于PECVD設(shè)設(shè)備備Gen.4Gen.4Gen.4量產(chǎn)量產(chǎn)Gen.5以上較以上較難難Gen.4量產(chǎn)量產(chǎn)Gen.5.5可能可能Gen.4開發(fā)中開發(fā)中開發(fā)中開發(fā)中主要應(yīng)用公主要應(yīng)用公司司LCD廠商廠商SMD, LGDLGD, SMD, AUOSMD, CMELSharpSMD, SONY, TMD, LGD, AUO等等SMDLGD, SMDCorning等等優(yōu)點優(yōu)點大尺寸，成大尺寸，成本低，工藝本低，工藝簡單，均勻簡單，均勻性好性好大尺寸，成大尺寸，成本低本低大尺寸，成大尺寸，成本低，工藝本低，工

7、藝簡單，重復(fù)簡單，重復(fù)性好性好晶粒尺寸可晶粒尺寸可調(diào)調(diào)工藝成熟，穩(wěn)工藝成熟，穩(wěn)定性好定性好結(jié)晶化尺寸可結(jié)晶化尺寸可控控室溫工藝，室溫工藝，穩(wěn)定性優(yōu)越，穩(wěn)定性優(yōu)越，大面積一致大面積一致性好性好遷移率高、均遷移率高、均勻性好勻性好不需要補(bǔ)償電不需要補(bǔ)償電路路問題點問題點TFT Stability (Vth漂移漂移), Mobility低低重復(fù)性，重復(fù)性，TACT Time大尺寸玻璃大尺寸玻璃基板扭折問基板扭折問題，題，Ion/Mobility低低金屬殘留，金屬殘留，漏電流高，漏電流高，晶粒尺寸不晶粒尺寸不均勻均勻均勻性均勻性大尺寸困難，大尺寸困難，受到設(shè)備限制受到設(shè)備限制均勻性，均勻性，MuraM

8、obility低，低，工藝穩(wěn)定性工藝穩(wěn)定性差差大尺寸基板困大尺寸基板困難難開發(fā)方向開發(fā)方向補(bǔ)償電路，補(bǔ)償電路，驅(qū)動設(shè)計驅(qū)動設(shè)計工藝優(yōu)化工藝優(yōu)化工藝優(yōu)化工藝優(yōu)化去除金屬殘去除金屬殘留技術(shù)開發(fā)留技術(shù)開發(fā)設(shè)備開發(fā)，補(bǔ)設(shè)備開發(fā)，補(bǔ)償電路償電路SLS Mask優(yōu)優(yōu)化化Auto focus工藝優(yōu)化工藝優(yōu)化Tiling技術(shù)優(yōu)技術(shù)優(yōu)化化AMOLED樣品樣品/產(chǎn)品產(chǎn)品Samsung 40”2004Sony 27”2007LG 15”2009CMEL 7”2008Sony 11”2007Samsung 14”2007Samsung 19”2009Samsung 2.4”2007 W=3m mm遷移率遷移率(cm2

9、/Vs)電流電流(m mA)多晶硅多晶硅100.015.0非晶硅非晶硅0.70.1需要大尺寸需要大尺寸TFT (幾百微米幾百微米)載流子遷移率低：載流子遷移率低：每個像素的驅(qū)動電流要每個像素的驅(qū)動電流要求大約為求大約為10 A，對于實際，對于實際TFT尺寸來說，尺寸來說，驅(qū)動驅(qū)動OLED需要需要TFT遷移率大于遷移率大于20 cm2/Vs可靠性差：可靠性差：閾值電壓漂移，需要補(bǔ)償電路閾值電壓漂移，需要補(bǔ)償電路AMLCD工作時工作時TFT負(fù)荷約為負(fù)荷約為0.10.2%，而，而AMOLED工作時為工作時為100%，因此對閾值電壓，因此對閾值電壓 漂移程度要求高的多。漂移程度要求高的多。 特點：特點

10、：- 載流子遷移率高載流子遷移率高(50100cm2/Vs，TFT特性優(yōu)異，可以制作特性優(yōu)異，可以制作P型器件，型器件，有希望集成驅(qū)動電路有希望集成驅(qū)動電路問題：問題：- 晶界導(dǎo)致非均勻性，閾值電壓和載流子晶界導(dǎo)致非均勻性，閾值電壓和載流子遷移率的差異導(dǎo)致遷移率的差異導(dǎo)致OLED電流的差異，易產(chǎn)電流的差異，易產(chǎn)生顯示生顯示mura , 工藝復(fù)雜，大尺寸困難。工藝復(fù)雜，大尺寸困難。CMOS TFT 主要特點：遷移率較高主要特點：遷移率較高1030cm2/Vs,1030cm2/Vs,能夠用濺射法制造，工藝簡單（類似能夠用濺射法制造，工藝簡單（類似a-Sia-Si），可以使用低溫工藝條件，容），可以

11、使用低溫工藝條件，容易實現(xiàn)大面積生產(chǎn)易實現(xiàn)大面積生產(chǎn)。主要問題點：有源層對水氧敏感，主要問題點：有源層對水氧敏感，制造工藝再現(xiàn)性差，制造工藝再現(xiàn)性差，TFTTFT的重復(fù)性的重復(fù)性及穩(wěn)定性需提高。及穩(wěn)定性需提高。氧化物半導(dǎo)體氧化物半導(dǎo)體TFT背板背板p OLED原理及優(yōu)勢p AMOLED市場現(xiàn)狀p AMOLED 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀p AMOLED未來發(fā)展及挑戰(zhàn)中小尺寸FPD市場中小尺寸FPD市場中小尺寸FPD市場Display Search預(yù)測AMOLED電視2012年起步，約11萬臺，2014年后將快速增長，2018年達(dá)到1800萬臺，年均增長率達(dá)到105%。大尺寸AMOLED出貨量預(yù)測數(shù)據(jù)來源：Dis

12、play Search 2012 Q2p OLED原理及優(yōu)勢p AMOLED市場現(xiàn)狀p AMOLED 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀p AMOLED未來發(fā)展及挑戰(zhàn)全球AMOLED產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀目前，全球已有AMOLED量產(chǎn)線10條，在建的7條，僅SMD能大批量供應(yīng)AMOLED，產(chǎn)業(yè)主要集中在東亞地區(qū)，中國具備一定競爭潛力國家國家/ /地區(qū)地區(qū)廠商廠商產(chǎn)線產(chǎn)線世代世代基板尺寸基板尺寸(mm)(mm)產(chǎn)能產(chǎn)能(K/(K/月月) )量產(chǎn)時間量產(chǎn)時間OLEDOLED技術(shù)技術(shù)TFTTFT背板技術(shù)背板技術(shù)韓國三星移動顯示(SMD)A1-14.5G730920272007 Q3FMMLTPS(ELA)韓國三星移動顯示(SMD)A1-

13、24.5G730920142009 Q2韓國三星移動顯示(SMD)A1-34.5G730920482010 Q2韓國三星移動顯示(SMD)A2-15.5G13001500242011.Q2FMM LTPS(ELA)韓國三星移動顯示(SMD)A2-25.5G13001500322011 Q4韓國韓國LGDE24.5G73092082011 Q2FMMLTPS(ELA)日本日本索尼-3G 6007205TBDFMMLTPS中國臺灣臺灣友達(dá)(AUO)L3D Linkou AMOLED 3.5G6207507 2012.Q4FMMLTPS中國臺灣臺灣友達(dá)(AUO)L4B AMOLED4.5G73092

14、030TBDFMMLTPS中國臺灣臺灣新奇美(CMI)TPO Hinschu 13.5G620750-TBDFMMLTPS中國大陸京東方(BOE)Erdos5.5G1300150054K2013.Q4FMMLTPS中國大陸(Visionox)kunshan5.5G1300150030K2014.Q3FMMLTPS中國大陸(Visionox)kunshan2.5G400500Pilot2010.Q2 FMMLTPS中國大陸上海天馬(Tianma)shanghai4.5G730920Pilot2011.Q1FMMLTPS中國大陸上海天馬(Tianma)Xiamen5.5G1300150030201

15、3.Q1FMMLTPSp OLED原理及優(yōu)勢p AMOLED市場現(xiàn)狀p AMOLED 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀p AMOLED未來發(fā)展及挑戰(zhàn)中小尺寸產(chǎn)品發(fā)展方向來源:Intel-IDF2012 針對SmartPhone，2535cm查看距離，300ppi已達(dá)人眼感知極限2012年年 300ppi 2013年年 400500ppi中小尺寸產(chǎn)品發(fā)展方向Sumsung中小尺寸 AMOLED尺寸尺寸 inch4.84.654.55.297.75.55像素像素720*1280720*1280720*1280800*12801280*800720*1280ppi306316326286197267亮度亮度cd/m2300

16、350350300300300IMID 2012 Sansung 中小尺寸AMOLED LG 55” DemoSMD 55” DemoSONY 11” XEL-1LG 15” OLED TVLG 31” DemoSMD 40” DemoSONY 21”, 27” Demo (CES2009)AUO 32” Demo (FPDI 2011)20”30”40”20072008大尺寸，超薄，高對比大尺寸，超薄，高對比& &高色域高色域(CES 2012)200920112012大尺寸產(chǎn)品發(fā)展方向Samsung 55 in OLED TV IMID 2012 Sansung OLED TV CR 15

17、0k:1NTSC 124%Thickness 1.6mm Weight 3.5kg Structure LTPS+RGB Lighting Type Bottom Emission IMID 2012 LGD OLED TV CR 100k:1ATSC 118%Thickness 1.6mm Weight 3.5kg Structure WOLED+CF(RGBW) Oxide IGZO Lighting Type Bottom Emission LGD 55 in OLED TV 三星 Vs LG 55”O(jiān)LED TVp 三星的大尺寸技術(shù)方案：LTPS TFT + SMS RGB蒸鍍；p L

18、G的大尺寸技術(shù)方案：Oxide TFT + White OLED/CF大尺寸TFT背板技術(shù)：LTPS(ELA)1. 補(bǔ)償電路；2. Coherent公司研制VYPER系列激光器，光束長度達(dá)750mm，可以支持G5.5生產(chǎn)線；3. SMD與設(shè)備廠商合作，正在進(jìn)行可應(yīng)用于G8.5 的ELA設(shè)備開發(fā)，但尚未對外發(fā)布。激光束拼接工藝控制困難，需大功率激光器；TFT特性一致性較差，Mura控制比較困難 ；工藝復(fù)雜（811 mask），設(shè)備成本高、運行成本高。大尺寸應(yīng)用主要問題點：開發(fā)方向&進(jìn)展：大尺寸TFT背板技術(shù)：氧化物改進(jìn)工藝和設(shè)計，改進(jìn)Oxide 半導(dǎo)體組成結(jié)構(gòu)，提升TFT可靠性，包括穩(wěn)定性和重復(fù)

19、性等；導(dǎo)入Etch Stop Layer (ESL) ，保護(hù)Oxide 薄膜，但多一道MASK；繼續(xù)研究與a-Si TFT結(jié)構(gòu)相同的Back Channel Etch (BCE)結(jié)構(gòu)，以減少MASKTFT穩(wěn)定性；工藝性差，氧化物半導(dǎo)體化學(xué)敏感，S/D 刻蝕時，易受損；對水、氧和UV光等敏感。大尺寸應(yīng)用主要問題點：開發(fā)方向&進(jìn)展：精細(xì)金屬蔭罩激光熱轉(zhuǎn)印噴薄打印白光+彩膜原理示意圖圖形最小線寬約15m25m1020m約2.5m最大解析度200250 PPI300400 PPI200 PPI300400 PPI開口率3050%7080%5060%6070%材料利用率1020%2030%8090%60

20、80%優(yōu)點已量產(chǎn)，設(shè)備成熟可用于大尺寸高解析度可用于大尺寸設(shè)備成本較低可用于大尺寸CF技術(shù)成熟缺點大尺寸困難增加轉(zhuǎn)印板成本配套設(shè)備不成熟材料受限設(shè)備精度要求高目前還不成熟透過率問題量產(chǎn)技術(shù)不成熟目前研發(fā)公司已量產(chǎn)技術(shù)SMD, Sony CDT, Seiko-EpsonLGD大尺寸技術(shù)挑戰(zhàn)： OLED技術(shù)方案柔性顯示 p全球OLED顯示市場穩(wěn)步提升，年復(fù)合增長率預(yù)計達(dá)到30%以上，其中AMOLED在中小尺寸市場得到快速提升；p中小尺寸AMOLED成功量產(chǎn)，已開始大量出貨，發(fā)展方向為更大尺寸、高分辨率和柔性；p大尺寸AMOLED應(yīng)用初現(xiàn)端倪，SMD和LG分別推出55英寸OLED TV樣品，發(fā)展方向

21、為大尺寸、超薄、高對比度和高色域；p大尺寸AMOLED技術(shù)挑戰(zhàn)，目前主要技術(shù)方向為LGD的Oxide TFT + White OLED CF 及SMD的LTPS + SMS技術(shù)，但目前均處于試產(chǎn)階段，最終方案取決于研發(fā)進(jìn)展。OLED技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化：發(fā)展歷程20012001，北京成立19961996，清華大學(xué)開始OLED研究2008201220062006， OLED產(chǎn)業(yè)化基地落戶江蘇昆山2008，中國大陸第一條OLED大規(guī)模生產(chǎn)線投產(chǎn)2012，在昆山的支持下，籌建AMOLED生產(chǎn)線2010，建成我國第一條AMOLED中試線建設(shè)2006， OLED產(chǎn)業(yè)遇到低谷2000左右，全球OLED技術(shù)處于起步

22、期：PMOLED量產(chǎn)線建設(shè)2005.052006.072007.092008.012008.10量產(chǎn)線籌備組和工程部相繼成立產(chǎn)業(yè)面臨低谷，逆勢而為首選設(shè)備商“雪上加霜”元旦設(shè)備合同簽訂8月設(shè)備搬入，10月底產(chǎn)品進(jìn)入市場2011全球市場占有率第二，實現(xiàn)盈利單線運營效率最高，在全球率先實現(xiàn)盈利：全球PMOLED出貨排名2011年出貨量為全球PMOLED市場的24%，居全球第二。來源: DisplaySearch 2011Q4AMOLED顯示屏技術(shù)開發(fā)基礎(chǔ) 20102010年年5 5月建成中國大陸第一條月建成中國大陸第一條AMOLEDAMOLED中試生產(chǎn)線，中試生產(chǎn)線，20102010年年底完成全套

23、年年底完成全套AMOLEDAMOLED工藝技術(shù)開發(fā)。工藝技術(shù)開發(fā)。AMOLED顯示屏技術(shù)開發(fā)基礎(chǔ)2011.092011.103.5”全彩全彩AMOLED圖像顯示圖像顯示7.6”全彩全彩AMOLED圖像顯示圖像顯示2011.1112”全彩全彩AMOLED圖像顯示圖像顯示2011.042.8”全彩全彩AMOLED圖像顯示圖像顯示2011年開發(fā)年開發(fā)4款款A(yù)MOLED產(chǎn)品產(chǎn)品規(guī)劃建設(shè)5.5代AMOLED量產(chǎn)線5.5代生產(chǎn)線月投片量3萬片，年產(chǎn)AMOLED產(chǎn)品1億支（以4英寸產(chǎn)品計算）產(chǎn)品將主要應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦、超級本等消費類電子產(chǎn)品，以及工業(yè)儀器儀表、醫(yī)療器械等特殊應(yīng)用領(lǐng)域，占據(jù)全球10-2

24、0%市場份額2012年規(guī)劃建設(shè)一條5.5代AMOLED量產(chǎn)線，預(yù)計2014年投產(chǎn)產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制項目技術(shù)創(chuàng)新模式演變研 發(fā) 成 果 就 是 產(chǎn) 品 ，沒有成果轉(zhuǎn)化的過程。專業(yè)化、職業(yè)化、國際化團(tuán)隊：知識產(chǎn)權(quán)截至2012年7月共申請專利412件，包括發(fā)明專利324件（國內(nèi)284件、國外40件），其中198件專利已獲授權(quán)清華大學(xué)、有機(jī)發(fā)光項目清華大學(xué)、有機(jī)發(fā)光項目2012年年2月月14日，獲頒國日，獲頒國家技術(shù)發(fā)明一等獎！家技術(shù)發(fā)明一等獎！清華大學(xué)研究OLED技術(shù)十五年，公司創(chuàng)業(yè)十周年十年磨一劍，榮獲國家發(fā)明一等獎2011年12月18日溫家寶總理視察溫家寶總理視察李克強(qiáng)副總理視察 2012年年5月月

25、22日，李克強(qiáng)副總理視察日，李克強(qiáng)副總理視察OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展思考顯示器：國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)n 平板顯示產(chǎn)業(yè)是跨電子、信息、新材料、節(jié)能領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)。n產(chǎn)業(yè)帶動力強(qiáng)，對國民經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)大。行業(yè)產(chǎn)業(yè)拉動系數(shù)房地產(chǎn)業(yè)2.2汽車產(chǎn)業(yè)2.64平板顯示產(chǎn)業(yè)4制造裝備技術(shù)微電子技術(shù)光電子技術(shù)半導(dǎo)體工程技術(shù)化學(xué)材料技術(shù)新型平板顯示技術(shù)臺灣地區(qū)“兩兆雙星” 兩兆：半導(dǎo)體、顯示器； 雙星：數(shù)碼技術(shù)、生物科技韓國三星以顯示產(chǎn)業(yè)為主業(yè) 歷史上重點發(fā)展CRT、TFT-LCD，下一步重點是OLED。第一代CRT（顯像管）第二代LCD ( 液晶）新一代OLED（有機(jī)發(fā)光）真空器件體積大抗震性差流動的液晶相需要背光源工作溫度范圍窄全固

26、態(tài)半導(dǎo)體薄膜器件可實現(xiàn)柔性顯示工作溫度范圍寬抗震性好-48-顯示技術(shù)發(fā)展歷程第一代、第二代顯示：缺乏自主核心技術(shù)OLED：跨越式發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)我國顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程1978年引進(jìn)首條彩色CRT生產(chǎn)線，1987年成為生產(chǎn)大國。CRT2000年引進(jìn)首條TFT-LCD生產(chǎn)線；2005年開始建設(shè)5代TFT-LCD線；2009年開始建設(shè)8代以上生產(chǎn)線。TFT-LCD1960年日本誕生第一臺彩色CRT電視機(jī)。1991年日本TFT-LCD制作PC，并開始建設(shè)TFT-LCD生產(chǎn)線。OLED1997年日本開始批量生產(chǎn)PMOLED。2008年公司批量生產(chǎn)PMOLED產(chǎn)品。我國顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程1978年引進(jìn)首條彩色CRT生產(chǎn)線，1987年成為生產(chǎn)大國。CRT2000年引進(jìn)首條TFT-LCD生產(chǎn)線；2005年開