Transcript 20121023 AMOLED产业及技术发展趋势_工信部(简)万

新一代显示技术及管理高级研修班——工信部
万博泉
清华大学/ 维信诺公司
2012.10.23
目录
AMOLED现状及发展趋势
维信诺OLED技术及产业化
AMOLED产业发展思考
2
 AMOLED原理及优势
 AMOLED市场现状
 AMOLED 产业现状
 AMOLED未来发展及挑战
AMOLED发展历程
1987年，Kodak，
C.W.Tang 小分子
双层结构OLED器件
1963年，
Pope
蒽单晶体
1963
1936
1936年，
Destrian
发现有机电致现象
C.W.Tan
g
1997年
•Forrest发现磷光电致
发光现象
•日本Pioneer首次将
OLED商品化
1987
2007年
•三星开始量产
AMOLED产品
•SONY推出11”
OLED TV产品
1997
1990
1990年，剑桥大学
高分子OLED器件，
并于1992年成立
CDT
2007
2004
2004年
•维信诺研制成功中国大陆
第一款全彩OLED屏
•AUO首次将AMOLED用
于BenQ手机主屏
2011年
•国内首款12”AMOLED TV成功点
亮
•三星手机Galaxy 系列大卖，4个月销
量突破1000万台
•AUO展出32”OLED TV
2012年
•LG和SMD分别展出了55”OLED
TV
2011~
2008~2010
2008年
•国内首条PMOLED量产线在昆山建立
•SONY和SMD分别展示27”和31”OLED
TV
2009年
•LG量产15”OLED TV
2010年
•三星建立G5.5 AMOLED量产线
•三星展出世界上首款透明笔记本原型机
•三星发布首款AMOLED屏的3D手机
AMOLED基本原理

AMOLED是将OLED像素淀积或集成在TFT阵列上，通过TFT阵列来控
制流入每个OLED像素的电流大小，从而决定每个像素点发光强度的显
示技术。

其中，OLED像素包括阴极、有机发光层及阳极层的堆叠，TFT背板由
TFT阵列层和基板组成。
AMOLED的优势
[ 快速响应 ]
[ 超轻 超薄 ]
轻薄
广色域
高对比
[ 超宽视角]
[ 真彩色 ]
AMOLED
低功耗
[ 低功耗 ]
广视角
快速响
应
[ 高对比]
AMOLED与LCD的对比
LCD
AMOLED
与LCD相比，AMOLED的结构相对简单，这
决定了AMOLED先天具有优异的性能和低廉
的成本。如果工艺成熟，其成本优势将会
很快显露出来。
AMLCD = 背光源 (Backlight) + TFT 背板 + 液晶盒 (Cell)
AMOLED = TFT 背板 + OLED器件
指标
AMLCD
AMOLED
AMOLED产品的相对优势
发光方式
被动发光
自主发光
无需背光源，色彩鲜艳，对比度高
器件结构
复杂
简单
全固态结构，结构简单，成本低
视角
受限制
接近180度
宽视角，侧视画面色彩不失真
响应时间
10-3秒
10-6秒
更适合动态显示，无拖尾现象
温度范围
-20－600C
-40－800C
高低温性能优越，适应各种特殊环境
TFT背板技术对比
a-Si TFT
LTPS TFT
μ-Si TFT
SPC
MIC/MILC
ELA
SLS
Oxide
SiOG
晶粒大小
N/A
10~20 nm
0.4~1.0 μm
数μm~数百
μm
0.5~1μm
(调整困难)
2~3.5 μm
(调整容易)
N/A
单晶
载流子迁移
率（cm2/Vs）
0.5~1.0
1~5
~20(n),
~20(p)
~60(n),
~60(p)
~110(n),
~50(p)
~185(n),
~80(p)
<10
270(n), 100(p)
大尺寸
>Gen.10
取决于
PECVD设
备
Gen.4
Gen.4
Gen.4量产
Gen.5以上较
难
Gen.4量产
Gen.5.5可能
Gen.4开发中
开发中
主要应用公
司
LCD厂商
SMD, LGD
LGD, SMD,
AUO
SMD, CMEL
Sharp
SMD, SONY,
TMD, LGD,
AUO等
SMD
LGD, SMD
Corning等
优点
大尺寸，成
本低，工艺
简单，均匀
性好
大尺寸，成
本低
大尺寸，成
本低，工艺
简单，重复
性好
晶粒尺寸可
调
工艺成熟，稳
定性好
结晶化尺寸可
控
室温工艺，
稳定性优越，
大面积一致
性好
迁移率高、均
匀性好
不需要补偿电
路
问题点
TFT
Stability
(Vth漂移),
Mobility低
重复性，
TACT Time
大尺寸玻璃
基板扭折问
题，
Ion/Mobility
低
金属残留，
漏电流高，
晶粒尺寸不
均匀
均匀性
大尺寸困难，
受到设备限制
均匀性，Mura
Mobility低，
工艺稳定性
差
大尺寸基板困
难
开发方向
补偿电路，
驱动设计
工艺优化
工艺优化
去除金属残
留技术开发
设备开发，补
偿电路
SLS Mask优
化
Auto focus
工艺优化
Tiling技术优
化
Samsung 40”
2004
Sony 27”
2007
LG 15”
2009
CMEL 7”
2008
Sony 11”
2007
Samsung 14”
2007
AMOLED
样品/产品
Samsung 19” Samsung 2.4”
2009
2007
非晶硅TFT背板
•
载流子迁移率低：每个像素的驱动电流要
求大约为10 μA，对于实际TFT尺寸来说，
驱动OLED需要TFT迁移率大于20 cm2/Vs
W=3mm
迁移率
(cm2/Vs)
电流
(mA)
多晶硅
100.0
15.0
非晶硅
0.7
0.1
需要大尺寸TFT (几百微米)
•
可靠性差：阈值电压漂移，需要补偿电路
AMLCD工作时TFT负荷约为0.1~0.2%，而
AMOLED工作时为100%，因此对阈值电压
漂移程度要求高的多。
低温多晶硅TFT背板
•
特点：
•
- 载流子迁移率高(50~100cm2/Vs，
问题：
- 晶界导致非均匀性，阈值电压和载流子
TFT特性优异，可以制作P型器件，
迁移率的差异导致OLED电流的差异，易产
有希望集成驱动电路
生显示mura , 工艺复杂，大尺寸困难。
CMOS TFT
钝化层
栅极
栅极
中间层
LDD
LDD
栅绝缘层
源极 多晶硅沟道
pMOS TFT
漏极
源极
多晶硅沟道
nMOS LDD TFT
漏极
氧化物半导体TFT背板
主要特点：迁移率较高10~30cm2/Vs,
能够用溅射法制造，工艺简单（类似
a-Si），可以使用低温工艺条件，容
易实现大面积生产。
主要问题点：有源层对水氧敏感，
制造工艺再现性差，TFT的重复性
及稳定性需提高。
 OLED原理及优势
 AMOLED市场现状
 AMOLED 产业现状
 AMOLED未来发展及挑战
中小尺寸FPD市场
中小尺寸FPD市场
中小尺寸FPD市场
大尺寸AMOLED出货量预测
数据来源：Display Search 2012 Q2
Display Search预测AMOLED电视2012年起步，约11万台，2014年后将快速增长，
2018年达到1800万台，年均增长率达到105%。
 OLED原理及优势
 AMOLED市场现状
 AMOLED 产业现状
 AMOLED未来发展及挑战
全球AMOLED产业化现状
国家/地区
厂商
产线
世代
基板尺寸(mm)
产能(K/月)
量产时间
韩国
三星移动显示(SMD)
A1-1
4.5G
730×920
27
2007 Q3
韩国
三星移动显示(SMD)
A1-2
4.5G
730×920
14
2009 Q2
韩国
三星移动显示(SMD)
A1-3
4.5G
730×920
48
2010 Q2
韩国
三星移动显示(SMD)
A2-1
5.5G
1300×1500
24
2011.Q2
OLED技术
TFT背板技术
FMM
LTPS(ELA)
FMM
LTPS(ELA)
韩国
三星移动显示(SMD)
A2-2
5.5G
1300×1500
32
2011 Q4
韩国
韩国LGD
E2
4.5G
730×920
8
2011 Q2
FMM
LTPS(ELA)
日本
日本索尼
-
3G
600×720
5
TBD
FMM
LTPS
中国台湾
台湾友达(AUO)
L3D Linkou
AMOLED
3.5G
620×750
7
2012.Q4
FMM
LTPS
中国台湾
台湾友达(AUO)
L4B
AMOLED
4.5G
730×920
30
TBD
FMM
LTPS
中国台湾
台湾新奇美(CMI)
TPO Hinschu
3.5G
1
620×750
-
TBD
FMM
LTPS
中国大陆
京东方(BOE)
Erdos
5.5G
1300×1500
54K
2013.Q4
FMM
LTPS
中国大陆
维信诺(Visionox)
kunshan
5.5G
1300×1500
30K
2014.Q3
FMM
LTPS
中国大陆
维信诺(Visionox)
kunshan
2.5G
400×500
Pilot
2010.Q2
FMM
LTPS
中国大陆
上海天马(Tianma)
shanghai
4.5G
730×920
Pilot
2011.Q1
FMM
LTPS
中国大陆
上海天马(Tianma)
Xiamen
5.5G
1300×1500
30
2013.Q1
FMM
LTPS
目前，全球已有AMOLED量产线10条，在建的7条，仅SMD能大批量供应AMOLED，
产业主要集中在东亚地区，中国具备一定竞争潜力
 OLED原理及优势
 AMOLED市场现状
 AMOLED 产业现状
 AMOLED未来发展及挑战
中小尺寸产品发展方向
针对SmartPhone，25~35cm查看距离，300ppi已达人眼感知极限
来源:Intel-IDF2012
中小尺寸产品发展方向
2012年 300ppi → 2013年 400~500ppi
Sumsung中小尺寸 AMOLED
尺寸
inch
4.8
4.65
4.5
5.29
7.7
5.55
像素
720*1280
720*1280
720*1280
800*1280
1280*800
720*1280
ppi
306
316
326
286
197
267
亮度
cd/m2
300
350
350
300
300
300
IMID 2012 Sansung 中小尺寸AMOLED
大尺寸产品发展方向
SMD 55” Demo
LG 55” Demo
(CES 2012)
SMD 40” Demo
40”
LG 31” Demo
30”
AUO 32” Demo (FPDI 2011)
SONY 21”, 27” Demo (CES2009)
20”
SONY 11” XEL-1
2007
LG 15” OLED TV
2008
2009~2011
2012~
Samsung 55 in OLED TV
CR
NTSC
Thickness
Weight
Structure
Lighting Type
IMID 2012 Sansung OLED TV
150k:1
124%
1.6mm
3.5kg
LTPS+RGB
Bottom Emission
LGD 55 in OLED TV
CR
ATSC
Thickness
Weight
Structure
Lighting Type
100k:1
118%
1.6mm
3.5kg
WOLED+CF(RGBW)
Oxide IGZO
Bottom Emission
IMID 2012 LGD OLED TV
三星 Vs LG 55”OLED TV
 三星的大尺寸技术方案：LTPS TFT + SMS RGB蒸镀；
 LG的大尺寸技术方案：Oxide TFT + White OLED/CF
大尺寸TFT背板技术：LTPS(ELA)
大尺寸应用主要问题点：
1. 激光束拼接工艺控制困难，需大功率激光器；
2. TFT特性一致性较差，Mura控制比较困难 ；
3. 工艺复杂（8~11 mask），设备成本高、运行成本高。
开发方向&进展：
1. 补偿电路；
2. Coherent公司研制VYPER系列激光器，光束长度达750mm，
可以支持G5.5生产线；
3. SMD与设备厂商合作，正在进行可应用于G8.5 的ELA设备开
发，但尚未对外发布。
大尺寸TFT背板技术：氧化物
大尺寸应用主要问题点：
1. TFT稳定性；
2. 工艺性差，氧化物半导体化学敏感，S/D 刻蚀时，易受损；
3. 对水、氧和UV光等敏感。
开发方向&进展：
1. 改进工艺和设计，改进Oxide 半导体组成结构，提升TFT可靠性，包
括稳定性和重复性等；
2. 导入Etch Stop Layer (ESL) ，保护Oxide 薄膜，但多一道MASK；
3. 继续研究与a-Si TFT结构相同的Back Channel Etch (BCE)结构，以
减少MASK
大尺寸技术挑战： OLED技术方案
精细金属荫罩
激光热转印
喷薄打印
白光+彩膜
图形最小线宽
约15μm
2~5μm
10~20μm
约2.5μm
最大解析度
200~250 PPI
300~400 PPI
200 PPI
300~400 PPI
开口率
30~50%
70~80%
50~60%
60~70%
材料利用率
10~20%
20~30%
80~90%
60~80%
优点
已量产，设备成熟
可用于大尺寸
高解析度
可用于大尺寸
CF技术成熟
缺点
大尺寸困难
增加转印板成本
配套设备不成熟
可用于大尺寸
设备成本较低
材料受限
设备精度要求高
目前还不成熟
目前研发公司
已量产技术
SMD, Sony
原理示意图
CDT, Seiko-Epson
透过率问题
量产技术不成熟
LGD
柔性显示
 全球OLED显示市场稳步提升，年复合增长率预计达到30%以上，其
中AMOLED在中小尺寸市场得到快速提升；
 中小尺寸AMOLED成功量产，已开始大量出货，发展方向为更大尺
寸、高分辨率和柔性；
 大尺寸AMOLED应用初现端倪，SMD和LG分别推出55英寸OLED
TV样品，发展方向为大尺寸、超薄、高对比度和高色域；
 大尺寸AMOLED技术挑战，目前主要技术方向为LGD的Oxide TFT
+ White OLED CF 及SMD的LTPS + SMS技术，但目前均处于试产
阶段，最终方案取决于研发进展。
维信诺：发展历程
2012，在昆山的支持下，
筹建AMOLED生产线
2012
2010，建成我国第一条
AMOLED中试线建设
2010
2008，中国大陆第一条OLED
大规模生产线投产
2008
2006， OLED产业化
基地落户江苏昆山
2001，北京维信诺成立
1996，清华大
学开始OLED研
究
1996
2006
2001
2000左右，全球OLED技
术处于起步期
2006， OLED产
业遇到低谷
维信诺：PMOLED量产线建设
2005.05
2006.07
2007.09
2008.01
2008.10
2011
量产线筹备组和工程部
相继成立
产业面临低谷，维信诺逆势而为
首选设备商“雪上加霜”
元旦设备合同签订
8月设备搬入，10月底产品进入
市场
全球市场占有率第二，实现盈利
单线运营效率最高，在全球率先实现盈利
维信诺：全球PMOLED出货排名
2011年维信诺出货量为全球PMOLED市场的24%，居全球第二。
来源: DisplaySearch 2011Q4
AMOLED显示屏技术开发基础
 2010年5月建成中国大陆第一条AMOLED中试生产线，
2010年年底完成全套AMOLED工艺技术开发。
AMOLED显示屏技术开发基础
2011年开发4款AMOLED产品
2.8”全彩
AMOLED
图像显示
3.5”全彩
AMOLED
图像显示
2011.04
2011.09
7.6”全彩
AMOLED
图像显示
2011.10
12”全彩
AMOLED
图像显示
2011.11
规划建设5.5代AMOLED量产线
2012年规划建设一条5.5代AMOLED量产线，预计2014年投产
•
5.5代生产线月投片量3万片，年产AMOLED产品1亿支（以4英寸产品计算）
•
产品将主要应用于智能手机、平板电脑、超级本等消费类电子产品，以及工业仪
器仪表、医疗器械等特殊应用领域，占据全球10-20%市场份额
产学研合作机制
项目技术创新模式演变
96年-2001年
清华大学
OLED实验室
基础研究
2008年—
2001-2008年
•
•
•
•
北京维信诺
中试线：工艺技术开发；
研发中心：新技术开发
联合实验室：前沿技术开发
• 昆山维信诺
• PM量产线：制造销售
PMOLED产品；
• PM研发中心：新技术开发；
• AM研发中心：AMOLED
工艺技术开发；
• 整机、TP及其他业务；
• 联合实验室：前沿技术开
发。
研发成果就是产品，
没有成果转化的过程 。
专业化、职业化、国际化团队
技术团队
• 近三百名OLED工程技术人才；60余名专业人才具备5年OLED相关工
作经验；40多位博士或高级专业技术人才，具备超过10年的OLED器
件设计、工艺技术经验。
管理团队
• 二十位高级管理者，90%以上人员具备硕士以上学历，50%同时拥有
MBA学位，大多拥有10-20年的高级管理经验。
国际化团队
• 技术和管理团队中包括来自美国、韩国、日本、台湾的高级专业人才。
维信诺：知识产权
截至2012年7月共申请专利412件，包括发明专利324件（国
内284件、国外40件），其中198件专利已获授权
驱动电
应用类
TFT
背板
OLED
材料
OLED
器件
路
十年磨一剑，荣获国家发明一等奖
清华大学、维信诺有机发光项目2012年2月14日，
获颁国家技术发明一等奖！
清华大学研究OLED技术十五年，维信诺公司创业十周年
温家宝总理视察维信诺
2011年12月18日温家宝总理视察维信诺
李克强副总理视察
2012年5月22日，李克强副总理视察维信诺
显示器：国家战略性产业
 平板显示产业是跨电子、信息、新材料、节能领域的产业。
产业带动力强，对国民经济贡献大。
行业
房地产业
产业拉动系数
2.2
汽车产业
2.64
平板显示产业
4
台湾地区“两兆双星”
微电子
技术
制造装
备技术
光电子
技术
新型平板
显示技术
材料
技术
化学
半导体
工程技术
两兆：半导体、显示器； 双星：数码技术、生物科技
韩国三星以显示产业为主业
历史上重点发展CRT、TFT-LCD，下一步重点是OLED。
显示技术发展历程
第一代
CRT（显像管）
真空器件
体积大
抗震性差
第二代
LCD ( 液晶）
流动的液晶相
需要背光源
工作温度范围窄
新一代
OLED（有机发光）
全固态半导体薄膜器件
可实现柔性显示
工作温度范围宽
抗震性好
第一代、第二代显示：缺乏自主核心技术
OLED：跨越式发展的机遇和挑战
-48-
我国显示产业发展历程
1978年引进首条彩色CRT生产线，
1987年成为生产大国。
2000年引进首条TFT-LCD生产线；
CRT
1960年日本诞生第一
2005年开始建设5代TFT-LCD线；
2009年开始建设8代以上生产线。
TFT-LCD
台彩色CRT电视机。
1991年日本TFT-LCD制作PC，
并开始建设TFT-LCD生产线。
1997年日本开始批量生产
PMOLED。
2008年维信诺公司批
量生产PMOLED产品。
OLED
我国显示产业发展历程
1978年引进首条彩色CRT生产线，
1987年成为生产大国。
CRT
1960年日本诞生第一
台彩色CRT电视机。
2000年引进首条TFT-LCD生产线；
2005年开始建设5代TFT-LCD线；
2009年开始建设8代以上生产线。
TFT-LCD
1991年日本TFT-LCD制作PC，
并开始建设TFT-LCD生产线。
2009年韩国开始批量生产
AMOLED。
AMOLED
手机
全球显示行业投资转向AMOLED
JAPAN DISPLAY
4月2日三星成立Samsung Display，7月与AMOLED合并
韩国LGD正在加快8.5代AMOLED生产线建设
台湾友达、奇美等传统显示巨擘也在积极筹建4.5代或更高世代AMOLED生产线
日本国家产业先导机构出资70％，整合三大公司组建以OLED为主要发展目标的日本显示公司
三星的启示
玻璃基板/半
导体/OLED
设备
显示器
模组/彩电
整机
自有品牌
三星的全产业链模式正显示其独特优势
 在全球面板业深陷亏损泥潭的大环境下，三星面板2012年二季度以净利润6．75
亿美元的业绩一枝独秀。
 2002年开始进入PMOLED，并于2005年成为全球PMOLED全球第一；2005年
开始LTPS 背板技术研究，于2009年放弃PMOLED业务专注AMOLED产业，至
今一直垄断全球AMOLED产品市场。

创新能力、对OLED技术和产业的执着、坚持和积累
发展我国AMOLED产业的思考
产业环境
显示产业带动作用强，是真正的高投入、高风险的战略性新兴产业，我国
一定要大力发展，并且需要政府的积极引导和推动；
AMOLED发展势头迅猛，留给中国企业的时间不多；
AMOLED处于产业化初期，仅三星实现了大批量出货，其他厂商一再推
迟出货时间，说明实现AMOLED的产业化还有很多技术难题需要攻克；
从三星、LGD的人才之争中看出，AMOLED技术只能依靠自主创新，不
可能引进。
53
发展思考
AMOLED是我国显示产业升级换代、实现跨越式发展的战略性新兴产
业，国家应给予重点且集中的支持；
AMOLED必须走自主创新的道路，要建立技术创新基础条件，以创新
带动产业的发展；
 要注重上游装备和关键原材料配套产业的发展；
 面板企业与下游整机企业形成紧密的合作关系，实现面板、整机整合，
共同参与国际竞争。