高级显示器才AMOLED产业及技术发展趋势

1、新一代显示技术及管理新一代显示技术及管理高级研修班高级研修班工信部工信部 目录2pAMOLEDAMOLED现状及发展趋势现状及发展趋势pOLEDOLED技术及产业化技术及产业化pAMOLEDAMOLED产业发展思考产业发展思考AMOLED现状及发展趋势p AMOLED原理及优势p AMOLED市场现状p AMOLED 产业现状p AMOLED未来发展及挑战19631987199019971963年，Pope蒽单晶体1987年，Kodak，C.W.Tang 小分子双层结构OLED器件1990年，剑桥大学高分子OLED器件，并于1992年成立CDT19361936年，Destrian发现有机电致现

2、象1997年Forrest发现磷光电致发光现象日本Pioneer首次将OLED商品化20042004年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2007200820102007年三星开始量产AMOLED产品SONY推出11” OLED TV产品C.W.Tang2008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 TV2009年LG量产15”OLED TV2010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20112011年国内首款12”AMOLED T

3、V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 TV2012年LG和SMD分别展出了55”OLED TVAMOLED发展历程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 真彩色 超轻 超薄 低功耗 快速响应 超宽视角 高对比 指标指标AMLCDAMOLEDAMOLED产品的相对优势产品的相对优势发光方式发光方式被动发光被动发

4、光自主发光自主发光无需背光源，色彩鲜艳，对比度高无需背光源，色彩鲜艳，对比度高器件结构器件结构复杂复杂简单简单全固态结构，结构简单，成本低全固态结构，结构简单，成本低视角视角受限制受限制接近接近180度度宽视角，侧视画面色彩不失真宽视角，侧视画面色彩不失真响应时间响应时间10-3秒秒10-6秒秒更适合动态显示，无拖尾现象更适合动态显示，无拖尾现象温度范围温度范围-20600C-40800C高低温性能优越，适应各种特殊环境高低温性能优越，适应各种特殊环境LCDAMOLED与与LCD相比，相比，AMOLED的结构相对简单，这的结构相对简单，这决定了决定了AMOLED先天具有优异的性能和低廉先天具有

5、优异的性能和低廉的成本。如果工艺成熟，其成本优势将会的成本。如果工艺成熟，其成本优势将会很快显露出来。很快显露出来。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数数m数百数百m0.51m(调整困难调整困难)23.5 m(调整容易调整容易)N/A单晶单晶载流子迁移载流子迁移率（率（cm2/Vs）0.51.01520(n), 20(p

6、)60(n), 60(p)110(n), 50(p)185(n), 80(p)Gen.10取决于取决于PECVD设设备备Gen.4Gen.4Gen.4量产量产Gen.5以上较以上较难难Gen.4量产量产Gen.5.5可能可能Gen.4开发中开发中开发中开发中主要应用公主要应用公司司LCD厂商厂商SMD, LGDLGD, SMD, AUOSMD, CMELSharpSMD, SONY, TMD, LGD, AUO等等SMDLGD, SMDCorning等等优点优点大尺寸，成大尺寸，成本低，工艺本低，工艺简单，均匀简单，均匀性好性好大尺寸，成大尺寸，成本低本低大尺寸，成大尺寸，成本低，工艺本低，工

7、艺简单，重复简单，重复性好性好晶粒尺寸可晶粒尺寸可调调工艺成熟，稳工艺成熟，稳定性好定性好结晶化尺寸可结晶化尺寸可控控室温工艺，室温工艺，稳定性优越，稳定性优越，大面积一致大面积一致性好性好迁移率高、均迁移率高、均匀性好匀性好不需要补偿电不需要补偿电路路问题点问题点TFT Stability (Vth漂移漂移), Mobility低低重复性，重复性，TACT Time大尺寸玻璃大尺寸玻璃基板扭折问基板扭折问题，题，Ion/Mobility低低金属残留，金属残留，漏电流高，漏电流高，晶粒尺寸不晶粒尺寸不均匀均匀均匀性均匀性大尺寸困难，大尺寸困难，受到设备限制受到设备限制均匀性，均匀性，MuraM

8、obility低，低，工艺稳定性工艺稳定性差差大尺寸基板困大尺寸基板困难难开发方向开发方向补偿电路，补偿电路，驱动设计驱动设计工艺优化工艺优化工艺优化工艺优化去除金属残去除金属残留技术开发留技术开发设备开发，补设备开发，补偿电路偿电路SLS Mask优优化化Auto focus工艺优化工艺优化Tiling技术优技术优化化AMOLED样品样品/产品产品Samsung 40”2004Sony 27”2007LG 15”2009CMEL 7”2008Sony 11”2007Samsung 14”2007Samsung 19”2009Samsung 2.4”2007 W=3m mm迁移率迁移率(cm2

9、/Vs)电流电流(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 (几百微米几百微米)载流子迁移率低：载流子迁移率低：每个像素的驱动电流要每个像素的驱动电流要求大约为求大约为10 A，对于实际，对于实际TFT尺寸来说，尺寸来说，驱动驱动OLED需要需要TFT迁移率大于迁移率大于20 cm2/Vs可靠性差：可靠性差：阈值电压漂移，需要补偿电路阈值电压漂移，需要补偿电路AMLCD工作时工作时TFT负荷约为负荷约为0.10.2%，而，而AMOLED工作时为工作时为100%，因此对阈值电压，因此对阈值电压 漂移程度要求高的多。漂移程度要求高的多。 特点：特点

10、：- 载流子迁移率高载流子迁移率高(50100cm2/Vs，TFT特性优异，可以制作特性优异，可以制作P型器件，型器件，有希望集成驱动电路有希望集成驱动电路问题：问题：- 晶界导致非均匀性，阈值电压和载流子晶界导致非均匀性，阈值电压和载流子迁移率的差异导致迁移率的差异导致OLED电流的差异，易产电流的差异，易产生显示生显示mura , 工艺复杂，大尺寸困难。工艺复杂，大尺寸困难。CMOS TFT 主要特点：迁移率较高主要特点：迁移率较高1030cm2/Vs,1030cm2/Vs,能够用溅射法制造，工艺简单（类似能够用溅射法制造，工艺简单（类似a-Sia-Si），可以使用低温工艺条件，容），可以

11、使用低温工艺条件，容易实现大面积生产易实现大面积生产。主要问题点：有源层对水氧敏感，主要问题点：有源层对水氧敏感，制造工艺再现性差，制造工艺再现性差，TFTTFT的重复性的重复性及稳定性需提高。及稳定性需提高。氧化物半导体氧化物半导体TFT背板背板p OLED原理及优势p AMOLED市场现状p AMOLED 产业现状p 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%。大尺寸AMOLED出货量预测数据来源：Dis

12、play Search 2012 Q2p OLED原理及优势p AMOLED市场现状p AMOLED 产业现状p AMOLED未来发展及挑战全球AMOLED产业化现状目前，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国家国家/ /地区地区厂商厂商产线产线世代世代基板尺寸基板尺寸(mm)(mm)产能产能(K/(K/月月) )量产时间量产时间OLEDOLED技术技术TFTTFT背板技术背板技术韩国三星移动显示(SMD)A1-14.5G730920272007 Q3FMMLTPS(ELA)韩国三星移动显示(SMD)A1-

13、24.5G730920142009 Q2韩国三星移动显示(SMD)A1-34.5G730920482010 Q2韩国三星移动显示(SMD)A2-15.5G13001500242011.Q2FMM LTPS(ELA)韩国三星移动显示(SMD)A2-25.5G13001500322011 Q4韩国韩国LGDE24.5G73092082011 Q2FMMLTPS(ELA)日本日本索尼-3G 6007205TBDFMMLTPS中国台湾台湾友达(AUO)L3D Linkou AMOLED 3.5G6207507 2012.Q4FMMLTPS中国台湾台湾友达(AUO)L4B AMOLED4.5G73092

14、030TBDFMMLTPS中国台湾台湾新奇美(CMI)TPO Hinschu 13.5G620750-TBDFMMLTPS中国大陆京东方(BOE)Erdos5.5G1300150054K2013.Q4FMMLTPS中国大陆(Visionox)kunshan5.5G1300150030K2014.Q3FMMLTPS中国大陆(Visionox)kunshan2.5G400500Pilot2010.Q2 FMMLTPS中国大陆上海天马(Tianma)shanghai4.5G730920Pilot2011.Q1FMMLTPS中国大陆上海天马(Tianma)Xiamen5.5G1300150030201

15、3.Q1FMMLTPSp OLED原理及优势p AMOLED市场现状p AMOLED 产业现状p AMOLED未来发展及挑战中小尺寸产品发展方向来源:Intel-IDF2012 针对SmartPhone，2535cm查看距离，300ppi已达人眼感知极限2012年年 300ppi 2013年年 400500ppi中小尺寸产品发展方向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，高对比大尺寸，超薄，高对比& &高色域高色域(CES 2012)200920112012大尺寸产品发展方向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”OLED TVp 三星的大尺寸技术方案：LTPS TFT + SMS RGB蒸镀；p L

18、G的大尺寸技术方案：Oxide TFT + White OLED/CF大尺寸TFT背板技术：LTPS(ELA)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。激光束拼接工艺控制困难，需大功率激光器；TFT特性一致性较差，Mura控制比较困难 ；工艺复杂（811 mask），设备成本高、运行成本高。大尺寸应用主要问题点：开发方向&进展：大尺寸TFT背板技术：氧化物改进工艺和设计，改进Oxide 半导体组成结构，提升TFT可靠性，包括稳定性和重复

19、性等；导入Etch Stop Layer (ESL) ，保护Oxide 薄膜，但多一道MASK；继续研究与a-Si TFT结构相同的Back Channel Etch (BCE)结构，以减少MASKTFT稳定性；工艺性差，氧化物半导体化学敏感，S/D 刻蚀时，易受损；对水、氧和UV光等敏感。大尺寸应用主要问题点：开发方向&进展：精细金属荫罩激光热转印喷薄打印白光+彩膜原理示意图图形最小线宽约15m25m1020m约2.5m最大解析度200250 PPI300400 PPI200 PPI300400 PPI开口率3050%7080%5060%6070%材料利用率1020%2030%8090%60

20、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设备成本较低可用于大尺寸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材料受限设备精度要求高目前还不成熟透过率问题量产技术不成熟目前研发公司已量产技术SMD, Sony CDT, Seiko-EpsonLGD大尺寸技术挑战： OLED技术方案柔性显示 p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；p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；p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

21、为大尺寸、超薄、高对比度和高色域；p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。OLED技术及产业化：发展历程20012001，北京成立19961996，清华大学开始OLED研究2008201220062006， OLED产业化基地落户江苏昆山2008，中国大陆第一条OLED大规模生产线投产2012，在昆山的支持下，筹建AMOLED生产线2010，建成我国第一条AMOLED中试线建设2006， OLED产业遇到低谷2000左右，全球OLED技术处于起步

22、期：PMOLED量产线建设2005.052006.072007.092008.012008.10量产线筹备组和工程部相继成立产业面临低谷，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2011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：全球PMOLED出货排名2011年出货量为全球PMOLED市场的24%，居全球第二。来源: DisplaySearch 2011Q4AMOLED显示屏技术开发基础 20102010年年5 5月建成中国大陆第一条月建成中国大陆第一条AMOLEDAMOLED中试生产线，中试生产线，20102010年年底完成全套

23、年年底完成全套AMOLEDAMOLED工艺技术开发。工艺技术开发。AMOLED显示屏技术开发基础2011.092011.103.5”全彩全彩AMOLED图像显示图像显示7.6”全彩全彩AMOLED图像显示图像显示2011.1112”全彩全彩AMOLED图像显示图像显示2011.042.8”全彩全彩AMOLED图像显示图像显示2011年开发年开发4款款AMOLED产品产品规划建设5.5代AMOLED量产线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10-2

24、0%市场份额2012年规划建设一条5.5代AMOLED量产线，预计2014年投产产学研合作机制项目技术创新模式演变研 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：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件专利已获授权清华大学、有机发光项目清华大学、有机发光项目2012年年2月月14日，获颁国日，获颁国家技术发明一等奖！家技术发明一等奖！清华大学研究OLED技术十五年，公司创业十周年十年磨一剑，荣获国家发明一等奖2011年12月18日温家宝总理视察温家宝总理视察李克强副总理视察 2012年年5月月

25、22日，李克强副总理视察日，李克强副总理视察OLED产业发展思考显示器：国家战略性产业n 平板显示产业是跨电子、信息、新材料、节能领域的产业。n产业带动力强，对国民经济贡献大。行业产业拉动系数房地产业2.2汽车产业2.64平板显示产业4制造装备技术微电子技术光电子技术半导体工程技术化学材料技术新型平板显示技术台湾地区“两兆双星” 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。第一代CRT（显像管）第二代LCD ( 液晶）新一代OLED（有机发光）真空器件体积大抗震性差流动的液晶相需要背光源工作温度范围窄全固

26、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-48-显示技术发展历程第一代、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。CRT2000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-LCD1960年日本诞生第一台彩色CRT电视机。1991年日本TFT-LCD制作PC，并开始建设TFT-LCD生产线。OLED1997年日本开始批量生产PMOLED。2008年公司批量生产PMOLED产品。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。CRT2000年引进首条TFT-LCD生产线；2005年开