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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

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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

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  1. 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

  2. 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

  3. AMOLED现状及发展趋势

  4. AMOLED原理及优势 • AMOLED市场现状 • AMOLED 产业现状 • AMOLED未来发展及挑战

  5. 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 • 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 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

  6. 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。

  7. AMOLED的优势 [ 快速响应 ] [ 超轻 超薄 ] [ 超宽视角] [ 真彩色 ] [ 高对比] [ 低功耗 ]

  8. 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

  9. TFT背板技术对比

  10. 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 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。

  11. 低温多晶硅TFT背板 • 问题： • - 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 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 漏极 源极 多晶硅沟道 漏极 nMOS LDD TFT pMOSTFT

  12. 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。

  13. OLED原理及优势 • AMOLED市场现状 • AMOLED 产业现状 • AMOLED未来发展及挑战

  14. 中小尺寸FPD市场

  15. 中小尺寸FPD市场

  16. 中小尺寸FPD市场

  17. 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%。

  18. OLED原理及优势 • AMOLED市场现状 • AMOLED 产业现状 • AMOLED未来发展及挑战

  19. 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

  20. OLED原理及优势 • AMOLED市场现状 • AMOLED 产业现状 • AMOLED未来发展及挑战

  21. 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

  22. 中小尺寸产品发展方向 2012年 300ppi → 2013年 400~500ppi

  23. Sumsung中小尺寸 AMOLED IMID 2012 Sansung 中小尺寸AMOLED

  24. 大尺寸产品发展方向 SMD 55” Demo LG55” Demo (CES 2012) SMD 40” Demo 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~

  25. 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

  26. 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

  27. 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

  28. 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（8~11mask），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。

  29. 大尺寸TFT背板技术：氧化物 大尺寸应用主要问题点： • 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

  30. 大尺寸技术挑战： OLED技术方案

  31. 柔性显示

  32. 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；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。

  33. 维信诺OLED技术及产业化

  34. 维信诺：发展历程 1996，清华大学开始OLED研究 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 2012 2008，中国大陆第一条OLED大规模生产线投产 1996 2006， OLED产业化 基地落户江苏昆山 2008 2010 2006 2001，北京维信诺成立 2006， OLED产业遇到低谷 2001 携手清华 创新昆山 2000左右，全球OLED技术处于起步期

  35. 维信诺：PMOLED量产线建设 2005.05 2007.09 2008.01 2008.10 2011 2006.07 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

  36. 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

  37. 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。

  38. AMOLED显示屏技术开发基础 2011年开发4款AMOLED产品 12”全彩AMOLED 图像显示 7.6”全彩AMOLED 图像显示 2.8”全彩AMOLED 图像显示 3.5”全彩AMOLED 图像显示 2011.04 2011.11 2011.09 2011.10

  39. 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

  40. 产学研合作机制 项目技术创新模式演变 2008年— 96年-2001年 2001-2008年 • 清华大学 • OLED实验室 • 基础研究 • 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。

  41. 专业化、职业化、国际化团队

  42. 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

  43. 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

  44. 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

  45. 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

  46. OLED产业发展思考

  47. 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。 光电子 技术 材料 技术 微电子 技术 新型平板 显示技术 制造装 备技术 化学 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。 半导体 工程技术

  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 -48-

  49. 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。 2008年维信诺公司批 量生产PMOLED产品。 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。 1991年日本TFT-LCD制作PC， 并开始建设TFT-LCD生产线。 CRT TFT-LCD 1960年日本诞生第一 台彩色CRT电视机。 OLED 1997年日本开始批量生产 PMOLED。

  50. 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； 2005年开始建设5代TFT-LCD线； 2009年开始建设8代以上生产线。 1991年日本TFT-LCD制作PC， 并开始建设TFT-LCD生产线。 CRT TFT-LCD 1960年日本诞生第一 台彩色CRT电视机。 ？ AMOLED手机 2009年韩国开始批量生产 AMOLED。

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