小米3手机发布：LCD与AMOLED显示技术大对决

9月5日，小米在北京召开了发布会，本次发布会的主角自然是小米3。相信各位网友都对小米3抱有着很多期待，作为国产手机领先企业，小米先是将智能手机价格平民化，后又掀起了硬件配置战争，小米手机也被称为最具性价比的智能手机产品。

对于一款智能手机来说，首先吸引眼球的当属手机显示屏幕。此次小米3屏幕选择的是一块由夏普/LG打造的5英寸1080P，分辨率达到1920×1080，拥有441PPI的视网膜屏幕，采用IPS全视角、OGS单玻璃全贴合技术，并且选用康宁玻璃。雷军在发布会上称其为超灵敏触摸屏，采样率高达140点/秒，一般的触摸屏只有不到100点/秒。

虽然小米手机屏幕一直采用的是IPS广视角LCD屏幕，但是AMOLED作为手机屏幕的另一股力量，正逐渐扩大应用范围。同时我国也在布局发展AMOLED显示技术，那么接下来我们将看到LCD与AMOLED的大对决，以及我国AMOLED产业化之路：

一、LCD与AMOLED大对决：高性能、低成本

市场研究机构 NPD DisplaySearch 观察指出，平面显示器(FPD)市场正在从产能扩张转向技术提升演变；在成熟市场与技术应用之下， TFT LCD 仍是平面显示市场的技术主流，而 AMOLED 的生产技术虽然尚未成熟，其性能仍较LCD更高，尤其体现在曲面电视等新奇设计上，AMOLED已开始展现其特点。在两项显示技术逐渐直接竞争的状况之下，其各自发展目标都是更高的性能和更低的成本。

经过多年发展，TFT LCD生产技术已经很成熟，为了满足高解析度等高性能要求，面板厂必须同时提高大尺寸及中小尺寸面板产品的制造技术，并将其标准化以便大量制造。然而NPD DisplaySearch表示，目前小尺寸 AMOLED 产品的生产技术虽没有如TFT LCD的标准制造流程，但主导的韩国AMOLED面板厂及设备厂商正逐渐将其成熟化，另一方面，AMOLED TV面板的制造技术则呈现多样化及复杂化，短期内不会标准化的状况。

无庸置疑，高解析度是当前TFT LCD大尺寸及中小尺寸产品的最重要规格。然而怎样提高TFT LCD解析度？如何最佳从设计到生产的每一步生产流程达到高解析度？NPD DisplaySearch认为在达到高解析度的过程有以下为三点基本要素：

˙高开口率TFT像素设计(High aperture ratio TFT pixel design)；

˙高精度生产设备(High accurate process equipment)；

˙生产技术的最佳化(Optimized the process technologies)。

以上基本要素如下图表示，可以看到在达成高解析度的过程，面板设计上必须注意到开口率的提升，例如由50%提高到70%；而提升的同时许多设计元素必须变更。而同时亮度(Brightness)、对比(Contrast Ratio)、讯号干扰(Crosstalk)、面板驱动状态不稳(Flicker)等，都会因为开口率的变化而影响到画质。

而在提高开口率的同时，也比须同时在面板设计上考虑薄膜电晶体的大小必须再缩小、玻璃基板上的电极布线必须更缩小以及驱动芯片必须更缩小等等因素。

高解析度LCD面板生产与设计时必须考虑之要素

而 AMOLED 面板结构虽然较液晶面板更简单，但其制造技术与程序却更复杂。这时不能不提到领先者Samsung Display 的制造技术，NPD DisplaySearch 认为该公司已经完全掌握小尺寸AMOLED产品的生产技术，而建立起对其他面板厂而言相对困难的技术障碍。

Samsung Display最主要的成功关键在于其利用不断开发出OLED自发光像素排列的方式、例如由Strip RGB的排列方式一直到Pentile的排列方式不断的创新、再配合其成熟的FMM (Fine Metal Mask) 蒸镀技术，达到AMOLED的高解析度。OLED解析度透过不同的像素排列方式提高之后，大量生产的最后一关则只剩生产流程的最佳化，好让良率提升。

下图是Samsung 每一个世代的 Galaxy 智能手持装置AMOLED面板，由Galaxy S 到Galaxy S-II、再到Galaxy S-III，由Galaxy Note 再到Galaxy Note-II，三星不断的在OLED像素排列上开发出独到的创新，最后终于以Galaxy S-IV的Full HD解析度，也就是440 ppi (Pixel Per Inch)的超高解析度为AMOLED立下新的里程碑。

Galaxy 系列手持装置AMOLED面板的像素色彩排列

另一方面，在OLED TV面板的部分，尽管Samsung与LG等领先厂商宣称均已量产OLED电视，但NPD DisplaySearch 认为，直到目前为止OLED 电视的两大主流技术──WOLED和RGB，都还不能说是成熟的状态。

NPD DisplaySearch预期自2015年开始，电视将会扮演OLED面板产业主要的成长驱动力量，因此OLED的未来可说是寄托于OLED电视；OLED面板厂商必须赶紧解决技术问题，才能量产OLED TV而与LCD电视开始竞争。目前的两大主流OLED TV的技术与生产程序事实上相当不同，这也是因为其OLED面板的结构差异相当大，如下图所示：

RGB OLED面板与White OLED面板结构与发光发色方式之差异

如此结构上的差异造就了制造技术与程序上的差异，换言之对于要发展OLED TV的面板厂商而言，必须两者择一。不过NPD DisplaySearch 认为在生产技术上所面临的挑战与解决方式是大同小异的。

以下为NPD DisplaySearch 所观察到的OLED电视面板生产的挑战和解决方案：

˙挑战1──稳定度高的高性能OLED发光材料(High performance OLED materials for TV)；

解决方案──目前韩国厂商已经开始大量采用磷光材料(Phosphorous type)。

˙挑战2──如何采用低温多晶矽(LTPS)和金属氧化物(Oxide TFT)技术来稳定背板(Backplane)生产技术；

˙解决方案──改变低温多晶矽与金属氧化物的材料成分，并将生产流程再最佳化。

˙挑战3──如何提高大尺寸OLED面板蒸镀(Evaporation)技术；

˙解决方案──必须依靠设备精准度的再提升以及设备工具的稳定性。

˙挑战4──OLED成本再降低；

˙解决方案──提升良品率，并降低OLED材料的消耗。

二、观察：TFT-LCD会被AMOLED取代吗

最近媒体和业内有一种说法，国外的AMOLED（有源有机发光显示）产品已经量产上市，TFT—LCD（薄膜晶体管液晶显示）技术与产品已经落后，即将被AMOLED技术替代。这在一定程度上引起了我国产业界的思想混乱。实际情况真是这样吗？

TFT—LCD取代CRT的关键，是技术基础

自1947年晶体管问世以来，电子器件领域技术演进的主脉，就是半导体技术替代真空电子技术。TFT—LCD技术之所以能脱颖而出、成为显示市场主流，关键在于顺应了半导体技术替代真空电子技术的大趋势。15年前，当京东方预感到CRT产业气数将尽、决定进入新型显示领域时，有人建议选择PDP，也有人推荐FED（真空微电子显示）。我们认为，无论PDP还是FED，都是以真空电子技术为基础，而TFT—LCD的技术基础是半导体，顺应了技术替代的大趋势，遂选择了后者，从而确立了京东方正确的战略发展路径。

TFT—LCD与AMOLED同属半导体显示

当前显示市场的主流技术TFT—LCD 是否将被新一代显示技术AMOLED取代？我的观点是：从CRT到TFT—LCD是技术的中断和开始；但从TFT—LCD到AMOLED是技术的延伸和发展。TFT—LCD、AMOLED以及包括柔性显示等新型显示技术，其基础技术都是半导体技术，因此可统称为半导体显示（Semi -Display）。

我将“半导体显示”这一新概念定义为：通过半导体器件独立控制每个最小显示单元的显示技术的统称。它有三个基本特征：一是以TFT阵列等半导体器件独立控制每个显示单元的状态；二是采用非晶硅、低温多晶硅、氧化物、碳等具有半导体特性的材料；三是采用半导体制造工艺。

我们还可从显示器件结构来说明。尽管AMOLED器件比TFT—LCD器件的结构更为简单，但其最重要部分半导体背板，是从TFT—LCD技术基础上发展来的，两者半导体显示的基本特征和技术基础并没有改变。随着多年的发展，TFT—LCD半导体背板技术已从第一代发展到第三代，从而为AMOLED技术发展提供了基础支撑，两者在材料、工艺和装备等方面的技术相关性和资源共享性高达70%。所以，AMOLED只是TFT—LCD技术的延伸和发展，两者的基础技术都是半导体。

通过内涵式整合，实现共生共赢

半导体显示产业的发展依赖两大关键驱动力：技术进步和市场应用。

随着市场应用拓展和细分，客户对显示器件性能提出更高要求：图像更真美、更省电、更轻薄、更便利、更时尚、更好性价比。作为目前显示市场主流，采用低温多晶硅材料（LTPS）、氧化物材料（Oxide）的“高性能显示器件”TFT—LCD器件和AMOLED器件应运而生。这些新型显示技术的出现，带动了材料、工艺和装备技术的进步；材料、工艺和装备技术的进步，又加速了它们的产业化和市场应用。

权威专业机构的报告表明，2011年全球显示产品年市场总额为1110亿美元，预计2018年为1600亿美元，平均年复合增长率为5.7%。其中，低温多晶硅TFT—LCD器件，年复合成长率为13%；氧化物TFT—LCD器件，年复合成长率为36%；低温多晶硅AMOLED器件，年复合成长率为31%；氧化物AMOLED器件，年复合成长率为135%。

上述数据较为客观地反映了显示领域各类技术和产品的大趋势。因此，我国显示产业的发展不能因为AMOLED技术开始产业化，就忽视已被市场广泛接受且仍具较大市场前景的TFT—LCD产业发展，应在半导体显示这一大范畴内统筹产业发展。

历经磨难而高速成长起来的中国显示面板企业今后的明智选择应该是：抓住技术创新推动价值创造和资源整合实现价值增值这两大关键，携手合作创建长期稳定盈利模式和可持续发展机制。

关于前者，我在几年前曾提出显示产业的“生存定律”：每3年显示产品性能提升1倍以上，企业才能生存下去。为了更好发展，我们的自主创新目标要努力高于这一定律。

在资源整合实现价值增值，应通过内涵式整合，实现价值增值。特别是，通过最大限度发挥TFT—LCD、AMOLED、柔性显示等技术的相关性和资源共享性，实现投资价值最大化。要将其有机联系起来，不能孤立分割、各行其是。

我有四点建议：一是政府与产业界联手制定中国半导体显示产业发展战略，进一步推进材料、装备国产化和应用创新；二是将“半导体显示”作为国家行业标准术语，推进行业标准化；三是在半导体显示领域推进国际合作，尊重知识产权，携手共赢；四是高效利用资源，把控投资节奏，避免无序竞争。

三、中国AMOLED产业化之路在哪里？

目前网上流传着这样一条消息，“苹果CEO库克在谈到AMOLED显示屏时，认为现在AMOLED在成本、分辨率和色彩方面还不能满足苹果的要求。库克说：“当你们在网购AMOLED屏幕手机时，用的却是液晶显示器，又如何能够感受到它的高色域呢？”在谈起这则逸闻时，接受记者采访的维信诺副总裁吴延德笑称：“这是典型的酸葡萄心理，同时也说明苹果开始对AMOLED感兴趣了。”

确实，近年来在两大韩厂三星和LG的推动下，AMOLED无论在中小尺寸的手机市场还是在大尺寸的电视市场，都显现出了超高的人气，甚至有人认为AMOLED将带动新一次显示技术革命。无论这个看法是否准确，由AMOLED带来的产业机会肯定是相当巨大的，作为全球最大显示市场之一，中国不应当错过这次机会。那么，中国显示企业应当如何抓住此次难得的发展机遇，也就成为相关业者仔细思考的重要课题。

应及早布局AMOLED

AMOLED产业化除了需要足够的技术储备之外，更需要具备产业化经验。

根据DisplaySearch的数据，AMOLED显示屏在中小尺寸市场的占比将从2012年的6.2%迅速提高到2015年的13%，3年将增长1倍多。目前，多数中国企业都明显感觉到AMOLED在显示市场来势凶猛，然而在产业化方面，无疑韩厂三星、LG走得更超前一些。

“发展AMOLED是十分必要的，虽然现在看来在技术上、工艺上取得突破并不容易，但不做的话等到市场大规模爆发就来不及了，中国应提早布局。”中国科学院欧阳钟灿院士针对当前持续升温的AMOLED市场指出，“从当前显示市场看，主流应用仍是TFT-LCD。很多人认为OLED技术已经成熟了，其实与已经非常成熟的TFT-LCD技术相比，OLED仍处于产业化初期，很多技术层面的优势还没有体现到产品应用上，仍需继续加大投入力度，进一步创新。”

其实，中国相关企业在加大TFT-LCD投入的同时，早已开始了对OLED核心技术的研发，维信诺、京东方、天马等企业都形成了一部分自有的核心技术。中国在CRT和LCD阶段都是走技术引进的路线，而OLED的发展走的是自主创新的路线，这为中国在新型平板显示领域实现跨越式发展奠定了坚实的基础。但是，产业化除了需要足够的技术储备之外，更需要具备产业化经验。吴延德表示，维信诺的小尺寸OLED量产已连续3年实现盈利，2012年的出货量占全球PMOLED出货量的29%，居全球首位。另外，维信诺自2010年开始进行LTPS TFT背板技术和AMOLED技术的储备，完成了AMOLED量产工艺集成，正在加快筹建AMOLED量产线，争取2013年下半年将AMOLED产品批量推向市场。这种从OLED核心技术创新，到小尺寸OLED中试和量产实现突破，再到LTPS TFT背板技术研究和AMOLED中试集成，直至AMOLED大批量产业化的发展路线，是推动中国新型平板显示产业实现跨越式发展的创新模式。

根据市场消息，除了维信诺已启动AMOLED5.5代量产线建设工作，京东方等国内TFT-LCD面板企业也积极投入到AMOLED的产线筹划和建设中。目前在全球范围内，只有三星一家实现了AMOLED的量产，但还处于产业化初期，如果中国企业能把多年的OLED技术储备迅速导入量产，依然能够获得巨大商业利益。

上下游整体发展才是根本

AMOLED产业良性发展需要下游品牌、上游核心装备和原材料全产业链进步。

但是，不可回避的是，中国OLED产业仍然存在很多问题。一是进入AMOLED开发的企业目前还处于研发阶段或产线建设阶段，没有形成产业化能力，特别是没有形成一个从研发到生产，再到应用的完整闭环。二是支撑产业发展相对滞后，无论是下游品牌企业还是上游的关键设备、材料，都是制约AMOLED产业健康、可持续发展的关键。

那么，中国OLED产业应当如何才能健康发展呢？“从发展模式上来看，显示行业最成功的无疑是三星模式，它得益于整个集团的有力支撑，包括下游品牌的强大实力。三星在显示技术上形成了上下游相互促进的良性循环，这种模式十分适合需要核心技术创新的面板显示产业。”吴延德指出，“中国AMOLED产业的良性发展也需要全产业链的整体进步，目前下游没有强大的品牌支撑，上游缺乏核心装备、核心原材料，因此未来中国AMOLED显示产业进步必须解决好这两方面的问题。”

随着面板技术的发展，特别是大尺寸化的发展，关键设备环节将变得愈发重要。吴延德告诉记者，具体到核心装备，TFT背板制程的曝光机、涂胶机、干刻设备、气相沉积设备、激光退火设备、离子植入机等都十分关键。此前中国在发展半导体、太阳能和LED等行业中，形成了部分设备的自主研发和制造能力，但这些设备要想转到OLED应用领域还需一个过程。国内如借鉴其他行业发展 经验，下定决心开发，经过三至五年还是有可能形成一批有实力的企业的。可以说，这些核心装备是中国AMOLED产业全产业链健康发展的短板，虽然目前中国企业已形成一定的理论基础和样机开发经验，但是显示器件厂商与设备厂商必须紧密合作才有可能实现快速突破。建议国家通过以扶持显示器件厂商、带动装备厂商发展的模式进行装备开发。至于模组化设备如触摸屏贴合、IC绑定机等，中国设备厂相对比较成熟，未来的主要工作是在升级换代上下工夫，使之更精更快。

技术路线选择要慎重

中国企业在进入OLED产业时，应当结合自身技术特点和市场经验，理性选择。

技术路线的选择也是中国AMOLED企业应当关注的要点之一。三星和LG都投入到了OLED产业，但选择的技术路线不同，RGB技术阵营以三星为代表，LG则力挺白光搭配彩色滤光片技术，这也导致了两家企业此后发展路径的不同。

不难发现，三星之所以能够率先实现AMOLED量产并独领产业风骚，原因之一就在于它对OLED技术和产业的执著和专注，使之走出了一条适合AMOLED产业发展的道路。首先，发现OLED可替代TFT-LCD的前瞻性机会，导入PMOLED，把OLED器件结构、材料研究和PMOLED量产做好。进而积累LTPS TFT 背板技术，全力以赴发展AMOLED产业，采用低温多晶硅(LTPS) TFT背板驱动+RGB高精密金属掩膜版OLED 蒸镀的技术路线。其次，按照从4.5代、5.5代，再到6代和8代的量产渐进发展路线。最后，在核心显示器件发展的同时，培养了大批本土核心装备和原材料厂商，促使三星手机成为手机行业全球之首，成就了韩国以AMOLED显示器件为核心、有国际竞争力的光电显示产业，超越日本成为全球显示技术领先者。虽然大尺寸OLED TV面板技术和产业化方案还存在技术路线之争，但是三星、LG、索尼和松下等企业在纷纷发布55英寸以上OLED TV样品和小批量产品，已经让业界人士看到了OLED产业快速成长壮大的曙光。

在发展初期，OLED技术在成本和良率上还存在不确定性，此时的技术之争未必是坏事，随着AMOLED产品不断完善，技术也会不断进步，在成本降低的同时，产品性能也会提高，这对产业发展将大有裨益。总体来说，低温多晶硅(LTPS)TFT背板+RGB高精密金属掩膜版OLED蒸镀技术路线的优势在于色彩和亮度，这已经在中小尺寸AMOLED产品中获得了验证。但是白光OLED和氧化物TFT背板技术，工艺简单、成品率高、成本较低，大尺寸化相对容易。中国企业在进入OLED产业时，应当结合自身技术特点和市场经验，理性选择，才能起到事半功倍的效果。