全球硅基OLED产业发展研究报告.docx

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1、Mk半身体总示檀京 STNiXOCSTN4CD全球硅基OLED产业发展研究报告一、概述（一）发展背景自1897年德国K.F.布劳恩（KarIFerdinandBraun,1850年6月6日-1918年4月20日）发明阴极射线管（CRT,又称布劳恩管）以来，人类开始步入电子显示时代，此后的一百多年来，多种显示技术不断涌现，尤其是平板显示技术已深刻影响电子信息产业发展。到今天为止，平板显示技术在人们的工作、生活和学习过程中发挥着越来越重要的作用，是关系到国计民生的重要产业。而中国显示产业在近十余年的快速发展中，在全球显示产业中扮演着越来越重要的角色。到2022年，中国大陆地区TFT-LCD面板产能

2、约占全球的65%,同时AMOLED、MiCrO-LED、硅基OLED产业等均处于快速发展阶段。图1平板显示技术分类平期显示接京（FPD）TN-UO资料来源：显示技术简明词典1 .显示技术加速迭代近百年来，显示技术的发展不断加速，电子显示产品的发展也大致经历了如下几个历史阶段：第一个阶段：20世纪50年代开始，随着CRT技术的产业化，黑白CRT和彩色CRT相继成为人们生活中最重要的显示设备，CRT技术风靡半个多世纪。第二个阶段：20世纪90年代，CRT技术、等离子显示(PDP)技术、液晶显示(LCD)技术并行发展。2000年后，随着液晶显示(LCD)技术的完善及具备相关技术优势，液晶显示技术在竞

3、争中胜出，逐步成为市场上主流的显示技术。直到今天，液晶显示依然是最重要的显示技术。第三个阶段：进入21世纪后，随着电子技术、材料技术等学科技术的发展和生产工艺的日渐成熟，液晶显示不断往大尺寸化方向发展，有机电致发光显示(OLED)技术逐步实现产业化生产。同时，Micro-LED.硅基OLED(Micro-OLED)等技术快速发展，显示产业呈现百花齐放的发展态势。2 .硅基OLED技术优势硅基OLED(又称：OLEDOS、Micro-OLED),是以单晶硅作为集成式驱动背板而制作的前沿OLED显示器件。其主要工艺是将有机发光器件制作在已集成视频信号处理和像素驱动阵列的单晶硅集成电路芯片上，并为每

4、个像素配备输出电流可控的CMOS晶体管和电荷存储电容，从而实现有机发光器件与CMOS电路相结合的技术。硅基OLED具有自发光、高分辨率、高对比度、高色域、大视角、响应快、发光效率高、功耗低、厚度薄、质量轻、体积小、易于携带等诸多优异特性。硅基OLED十分适合应用于近眼显示类智能设备，例如AR/VR、头戴式视频播放器、头戴式家庭影院、头戴式虚拟现实模拟器、头戴式游戏机、飞行员头盔系统、红外夜视仪、头戴式医疗救护与医用诊断系统等。图2硅基OLED结构示意图 KBWfc 动电跳 AMRI帐 OLFDJtMN 遗明阳辍（公大极） 巅色过仪彩色H示 保护*片资料来源：奥雷德表1几种显示技术性能对比对比指

5、标LCDMicro-LED硅基OLED亮度3,OOOnit100zOOOnit100rOOOnit分辨率400PPI1,500PPIlz500PPI功耗高低低可视角度高高高寿命长氏长响应时间皂秒纳秒纳秒运行温度0C100C-100-120-1001C-120C对比度5000:01:00OOCO.资料来源：MiCro-LED技术路线图（二）硅基OLED产业链概况1 .硅基OLED产业链硅基OLED产业链包含上游原材料，中游OLED面板制造以及下游OLED应用，其中上游包括硅基板、驱动IC、光胶显影材料、封装材料等；中游为硅基OLED微显示器面板的制造；下游则是各种终端应用产品。图3硅基OLED显

6、示产业链示意图2 .硅基OLED参与企业硅基OLED问世以来，最初主要是欧美企业参与其中，其中包括1996年成立的美国eMagin,2007年成立的法国MICR00LED,2010年成立的德国德累斯顿微显示器有限公司(WD)等。eMagin产品2001年即应用于F-15E战斗机，F-35第三代头盔以eMagin提供的OLED微型显示器替代了原有的LCD微型显示器。2005年英国MicroEmissiveDisplays(MED)发布第一款商业化微显示器eyescreen,并商业出货。SONY于2011年发布了其首款0.5英寸XGA(1024768)OLED微型显示器产品，并应用于其同品牌的A7

7、7、A65、NEX-7、NEX-5N等4款相机产品作为电子取景器用途。美国Kopin公司2017年首次引入OLED微型显示器，并于2018年开始提供2KX2K分辨率样品。国内最早进行硅基OLED产业化的是云南北方奥雷德，其于2008年注册成立。公司于2009年贯通生产线工艺，制备出了第一片全彩色OLED微型显示器样片，并通过了技术鉴定，其产品技术指标达到国际领先水平，2010年第一片合格产品下线，开始进入小批量试制阶段。近年来，国内有多家企业参与硅基OLED的技术研发与生产，主要包括合肥视涯、京东方、南京国兆、清越光电、芯视元、熙泰等企业。（三）技术难点硅基OLED的生产，包括阳极像素点制作、

8、有机发光材料镀膜、薄膜密封、彩色过滤层制作、玻璃贴片、分选切片封装等工艺流程。图4硅基OLED生产工艺流程2、阳极像素点 制作3、竹机发光材4薄腰密封5、彩色过滋层6鼓第贴片 制作7.分选切片封 装8.测试检依硅基OLED产品生产的技术工艺中存在三大重要生产环节，同时也是三个技术上的难点。1、阳极制作工艺阳极制作工艺的优劣对于提升产品亮度及良品率具有非常重要的意义。阳极像素点制作系将金属阳极制作在硅片上，主要包括光刻、金属镀膜工序。光刻工序将显示器像素图形从掩膜版转移到硅片上,确定显示器尺寸大小和对位标记。金属镀膜工序完成金属阳极的蒸镀,起到连接硅片驱动电路和OLED有机发光层的作用。硅基OL

9、ED项目结合了半导体及面板显示两个领域。在整个硅基OLED微型显示器的制备过程中，阳极像素制备是基础。硅基OLED微型显示器像素点尺寸及像素间距较小，对于显示器像素点的制作工艺有很高的要求。硅基OLED微型显示器的像素点制作以光刻为主要技术手段，根据单元显示器像素结构排布图形及结构，制备满足产品分辨率的像素图形。光刻技术直接影响到显示器的像素点结构和质量,进而影响硅基OLED微型显示器的光电特性和寿命。单独使用半导体行业工艺或传统OLED行业工艺均难以实现稳定可靠的硅基OLED阳极制备。2、蒸镀工艺有机发光材料镀膜系在制作完阳极的硅片上蒸镀空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极层在内的多层有机发

10、光材料薄膜，是影响显示器产品性能的关键工序。蒸镀工艺将多层有机发光材料依次蒸镀至驱动背板晶圆，从而得到能够自发光的OLED器件结构。其有机发光材料的选择、蒸镀膜厚、结构的搭配直接决定了硅基OLED产品的亮度、色域、画面的均匀性等性能指标。3、薄膜封装工艺有机材料在大气环境中遇水容易失效，产品屏体密封效果决定产品可靠性以及产品品质。薄膜密封是指在硅片表面生成致密的薄膜,以达到阻挡水分子、氧气分子的作用，属于OLED微型显示器的关键工序，成膜质量关系到整个OLED微型显示器的寿命和良品率。密封工艺是影响全球OLED量产的重大关键技术难题。OLED一旦接触潮气和空气，有机发光膜将失去发光功能，如何根

11、据OLED材料的特性，设计高效、低缺陷、高密度的薄膜密封技术来对OLED微型显示器进行有效密封，是制备硅基OLED微型显示器的关键问题。表2硅基OLED主要工艺环节及设备对良率的影响工艺环节工EiI样被避务及制白事的副已因未尤勤(Rff)工2光川工艺王要包含破控魅健健Hl设各PW).化竽气相汽积设缶(CVDh*九机、涿股显彩设,干注剂慢设番等Sm设番对产品的M王费是粒号物，的按，的导将船超出艘格会产生R示怠等IIKb导作失败JI光和濠岐艮能避啻H产品的箕主爨是关色尺寸的均一性和光道或本的蕾控，超出4m*M产品典O加及显示收累不均到惇设备川产品m主要是到倬购度及过程中产生的n当辕不鬟,归超出短格

12、会器响产品阴极盛解的均A性.号数产品产生亮度不均相就不真苹健设爸属于蜃空设备，对产居的Ibg王要是H粒内量.81件TRl的修庾切为性的菅控，如超比规格妾便产品的显示黑点加从而导露a洋邑生标偏移及a件失依HltXSH装工艺主费包合写离子IVS阻化掌，相元股也官(re).*7SRtSft(AuO、以及用于彩色送比5制作的ACtlI舒*、光矶,清济设苗等.设备讨产品的要响王费是铮轲我的青投，加里超出要求，会导致产品的NiI包不良加，从Inl号*8件失效和色戏无区设”产品的彰王曹体现在有色法无区M料的制作餐量的拉，如果发生科科的创育及成IW均加至号超出量控要求，产品会出觌Ile及显示股果不均等.博体工

13、2属体工艺王妻包含刀舱切副帆苓设青，由于采用亚垩村展厢保取71能成特W也商H产品的衣主98切副精度的拉，超出四格聆费产鼻无法显示面薄府掩懵废程娟工艺模里工艺王妻包含邦定机台.用试电化设笛等常理微电设品安说各封产品的千$响,询何情*和,内艮悯射的不如垦篇出依格.资料来源：清越光电注：光刻（背板）工艺良率较低的原因：硅基OLED显示器PPI高达4,000-8,000,对工艺、环境洁净度的要求非常高，光刻（背板）工艺易受异物颗粒影响导致最终产品出现黑点不良。硅基OLED光刻（背板）工艺主要制作微显示器的阳极图形，包括阳极反射层、像素限定层和金属引线层，每个膜层的工序都须经过成膜、涂胶、曝光、显影、干

14、法刻蚀和去胶6个步骤，由于易受异物颗粒影响，每道工艺都不可避免地产生一定的不良率。此外，硅基OLED的刻蚀环节需要刻蚀的膜层及工艺条件具有自身特点，比如光刻胶厚度不均在芯片制造中不会造成明显不良，而在硅基OLED则会导致点屏时出现局部显示不均（MUra条纹）等问题，导致不能直接沿用成熟的半导体制程，必须自行不断摸索、持续改进适合产品的生产工艺。因此相比其他工艺环节，光刻（背板）工艺环节良率较低。二、硅基OLED发展现状从目前国内外硅基OLED行业发展的现状来看，硅基OLED技术仍处于行业发展的初期，行业内具备大规模提供商用硅基OLED显示器的企业较少；但全球各大显示厂商均已在该领域进行了产线布

15、局，其中美国eMagin公司和法国MicroOLED公司的产品主要应用于军事领域，日本的索尼公司则已将硅基OLED产品用于消费电子领域，尤其是应用于苹果最新发布的MR产品。国内如云南创视界光电科技有限公司、云南北方奥雷德光电科技股份有限公司、南京国兆光电科技有限公司、合肥视涯信息科技有限公司等已建成或加快建设8英寸或12英寸的硅基OLED微显示器生产线。区域发展概况国外对硅基OLED微显示器的研究较早，公司和研究机构也比较多，如美国的eMagin和KOPin、法国的MiCrOOLED公司、日本的索尼等公司以及韩国的汉阳大学、日本的九州大学等研究机构。欧美国家公司较早进入产业化阶段，随后日本索尼和众多国内企业参与其中。包括美国eMagin公司、英国MicroEmissiveDiSPlayS(MED)公司、德国FraUnhOferIPMS研究机构、法国、日本索尼以及奥雷德、京东方和视涯科技等硅基OLED企业。1 .欧美美国eMagin是最早将硅基OLED微显示器量产的公司，在2001年eMag