AMOLED产业及技术发展趋势 万博泉 清华大学/ 维信诺公司 2012.10.23 新一代显示技术及管理高级研修班——工信部 AMOLED产业及技术发展趋势 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

AMOLED现状及发展趋势

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 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 1997年 Forrest发现磷光电致发光现象 日本Pioneer首次将OLED商品化 2007年 三星开始量产AMOLED产品 SONY推出11” OLED TV产品 1963年，Pope 蒽单晶体 C.W.Tang 1963 1987 1997 2007 2011~ 1936 1990 2004 2008~2010 1936年，Destrian 发现有机电致现象 1990年，剑桥大学 高分子OLED器件， 并于1992年成立CDT 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 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 [ 超轻 超薄 ] [ 快速响应 ] [ 超宽视角] [ 真彩色 ] [ 高对比] [ 低功耗 ] AMOLED 轻薄 广视角 快速响应 低功耗 广色域 [ 超宽视角] [ 真彩色 ] [ 高对比] [ 低功耗 ]

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 Stability (Vth漂移), Mobility低 a-Si TFT μ-Si TFT LTPS TFT Oxide SiOG SPC MIC/MILC ELA SLS 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) 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量产 Gen.5以上较难 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 去除金属残留技术开发 设备开发，补偿电路 SLS Mask优化 Auto focus Tiling技术优化 AMOLED 样品/产品 Samsung 40” 2004 Sony 27” 2007 LG 15” 2009 CMEL 7” 2008 Sony 11” Samsung 14” Samsung 19” Samsung 2.4” SLS (sequential lateral solidification) 连续侧向结晶；SPC 固相结晶。tile

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： 问题： - 载流子迁移率高(50~100cm2/Vs，TFT特性优异，可以制作P型器件，有希望集成驱动电路 - 晶界导致非均匀性，阈值电压和载流子迁移率的差异导致OLED电流的差异，易产生显示mura , 工艺复杂，大尺寸困难。 特点： - 载流子迁移率高(50~100cm2/Vs，TFT特性优异，可以制作P型器件，有希望集成驱动电路 栅绝缘层 pMOS TFT 中间层 钝化层 源极 漏极 多晶硅沟道 LDD nMOS LDD TFT 栅极 CMOS TFT

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 万总：大尺寸部分没有找到营收相关的资料 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 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， 国家/地区 厂商 产线 世代 基板尺寸(mm) 产能(K/月) 量产时间 OLED技术 TFT背板技术 韩国 三星移动显示(SMD) A1-1 4.5G 730×920 27 2007 Q3 FMM LTPS(ELA) A1-2 14 2009 Q2 A1-3 48 2010 Q2 A2-1 5.5G 1300×1500 24 2011.Q2 A2-2 32 2011 Q4 韩国LGD E2 8 2011 Q2 日本 日本索尼 - 3G 600×720 5 TBD LTPS 中国台湾 台湾友达(AUO) L3D Linkou AMOLED 3.5G 620×750 7 2012.Q4 L4B AMOLED 30 台湾新奇美(CMI) TPO Hinschu 1 中国大陆 京东方(BOE) Erdos 54K 2013.Q4 维信诺(Visionox) kunshan 30K 2014.Q3 2.5G 400×500 Pilot 2010.Q2 上海天马(Tianma) shanghai 2011.Q1 Xiamen 2013.Q1 厦门 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 800*1280 1280*800 ppi 306 316 326 286 197 267 亮度cd/m2 300 350 IMID 2012 Sansung 中小尺寸AMOLED

大尺寸产品发展方向 大尺寸，超薄，高对比&高色域 40” 30” 20” 2007 2008 2009~2011 2012~ SMD 55” Demo LG 55” Demo SMD 40” Demo (CES 2012) 40” LG 31” Demo AUO 32” Demo (FPDI 2011) 30” 大尺寸，超薄，高对比&高色域 SONY 21”, 27” Demo (CES2009) 20” SONY 11” XEL-1 LG 15” OLED TV 2007 2008 2009~2011 2012~

Samsung 55 in OLED TV CR 150k:1 NTSC 124% Thickness 1.6mm Weight 3.5kg Structure LTPS+RGB Lighting Type Bottom Emission IMID 2012 Sansung OLED TV

LGD 55 in OLED TV CR 100k:1 ATSC 118% Thickness 1.6mm Weight 3.5kg Structure WOLED+CF(RGBW) Oxide IGZO Lighting Type 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： 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（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。 VYPER 蝮蛇战机

大尺寸TFT背板技术：氧化物 大尺寸应用主要问题点： 开发方向&进展： TFT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。 开发方向&进展： 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； 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 原理示意图 图形最小线宽 最大解析度 开口率 材料利用率 约15μm 2~5μm 10~20μm 约2.5μm 最大解析度 200~250 PPI 300~400 PPI 200 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 设备成本较低 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-Epson 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； 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OLED技术及产业化

2008，中国大陆第一条OLED大规模生产线投产 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 1996 1996，清华大学开始OLED研究 2006 2001，北京维信诺成立 2001 清华与昆山的合作为什么是平板产业少有的典型模式（产业起步阶段，存在较大风险的情况下，前瞻性） 2006， OLED产业遇到低谷 携手清华 创新昆山 2000左右，全球OLED技术处于起步期

维信诺：PMOLED量产线建设 单线运营效率最高，在全球率先实现盈利 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

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 2011.11 2011.04 2011.09 2011.10 图像显示 7.6”全彩AMOLED 图像显示 2011.04 2.8”全彩AMOLED 图像显示 3.5”全彩AMOLED 图像显示 2011.09 2011.10

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 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 研发成果就是产品， 没有成果转化的过程。 96年-2001年 2001-2008年 2008年— 清华大学 OLED实验室 基础研究 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 2008年— 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。 同时不是校办企业 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 管理团队 国际化团队 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

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！ 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！ 十几年的积累，辛苦和汗水，激情与执着，始终坚持自主创新的勇气和自信。 我们非常高兴，在2012年2月14日，在国家科技大会上，获得国家技术发明奖一等奖！ 展望未来： 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

OLED产业发展思考

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 产业拉动系数 房地产业 制造装 备技术 微电子 技术 光电子 半导体 工程技术 化学 材料 新型平板 显示技术 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 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。 所謂的「兩兆雙星」，係指將半導體產值與彩色影像顯示器兩項產業的產值在二００六年時，各自突破一兆元，並且推動數位內容與生技產業成為具發展潛力的兩個明星產業。

显示技术发展历程 第一代 CRT（显像管） 第二代 LCD ( 液晶） 新一代 OLED（有机发光） 第一代、第二代显示：缺乏自主核心技术 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， 2000年引进首条TFT-LCD生产线； 1960年日本诞生第一 1987年成为生产大国。 CRT 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 1960年日本诞生第一 台彩色CRT电视机。 2008年维信诺公司批 量生产PMOLED产品。 1991年日本TFT-LCD制作PC， 并开始建设TFT-LCD生产线。 OLED 上世纪90年代起，在大陆致力于发展CRT彩电产业时，国外已经瞄准下一代显示技术——TFT-LCD技术的开发。 中国大陆平板电视用面板长期依赖进口，发展受制于人。 1997年日本开始批量生产 PMOLED。

？ 我国显示产业发展历程 1978年引进首条彩色CRT生产线， 2000年引进首条TFT-LCD生产线； 1960年日本诞生第一 1987年成为生产大国。 CRT 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 1960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。 ？ AMOLED手机 上世纪90年代起，在大陆致力于发展CRT彩电产业时，国外已经瞄准下一代显示技术——TFT-LCD技术的开发。 中国大陆平板电视用面板长期依赖进口，发展受制于人。 2009年韩国开始批量生产 AMOLED。

全球显示行业投资转向AMOLED INCJ 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 康宁合资制造玻璃基板、有半导体、有OLED设备、有显示器、有模组、有彩电整机、有叫得响的自有品牌，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6．75亿元的业绩一枝独秀。

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。

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； 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。