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苏州新型显示屏行业MES系统数字化转型方案

2026.01.15       阅读:15

新型显示是苏州重点发展的战略性产业(2023 年实现产值 1359 亿元),拥有华星光电、维信诺、龙腾光电、清越光电等龙头企业,形成了从上游材料设备到中游面板制造再到下游终端应用的完整产业链,布局了 LCD、OLED、Mini/Micro LED 等主流技术路线。


一、核心生产工艺与技术路线


1.主流显示技术工艺详解


  • 液晶显示(LCD,含 Mini LED 背光)


核心工艺:分为前段(Array)、中段(Cell)、后段(Module)三大部分

Array:基板清洗→薄膜沉积(CVD/ALD/PVD)→光刻→刻蚀→剥离→退火,形成 TFT 阵列(像素驱动电路)

Cell:彩色滤光片(CF)制备→液晶滴注(ODF)/ 灌注→贴合→封框→取向→切割

Module:偏光片贴附→背光模组组装(Mini LED 背光需额外的巨量转移与分区驱动工艺)→驱动 IC 绑定(COG/COF)→测试→老化→包装

关键技术:LTPS(低温多晶硅)、Oxide(氧化物半导体)、Mini LED 背光分区控制、量子点增强膜(QDEF)

工艺特点:成熟稳定、良率高、成本可控,适合中大尺寸显示;但需背光模组,厚度和柔性受限


  • 有机发光二极管(OLED,含柔性与印刷)


A.蒸镀 OLED(主流):

工艺:基板预处理→TFT 背板制备→蒸镀腔真空环境下,通过高精度金属掩膜板(FMM)将 RGB 有机发光材料逐层蒸镀到基板上→封装(阻隔水氧)→模组组装

特点:自发光、柔性、高对比度;但 FMM 成本高、蒸镀效率低、材料利用率低

B.印刷 OLED(下一代技术,苏州华星重点布局):

工艺:基板准备→TFT 背板→喷墨打印将 OLED 发光材料墨水精准沉积到像素区域→干燥固化→封装→模组

优势:无需真空腔和 FMM,线体长度减少 40%,能耗降低 3-4 亿度 / 年(G5.5 产线),材料利用率提升,适合大尺寸和柔性显示

C.Micro OLED(硅基 OLED,用于 AR/VR):

工艺:采用 CMOS 硅晶圆作为驱动背板,通过蒸镀技术制备 OLED 层,再进行晶圆级封装和切割

特点:超高像素密度(PPI)、自发光、体积小、功耗低


  • Mini/Micro LED(无机自发光显示)


A.Mini LED:

工艺(背光):LED 芯片分选→巨量转移(激光 / 静电吸附)→基板绑定→分区驱动电路制备→与 LCD 面板贴合

工艺(直显):像素阵列制备→封装→模组组装

特点:高亮度、高对比度、长寿命、低功耗,是 LCD 升级和 OLED 替代方案

B.Micro LED:

核心工艺:外延片生长→芯片制备→巨量转移(每分钟数万颗,精度 ±5μm)→键合→修复(不良像素替换)→封装→测试

技术瓶颈:巨量转移良率、全彩化实现、成本控制

优势:无机材料、寿命长、亮度高、响应快、柔性潜力大


  • 其他新型显示工艺


电子纸(EPD):微胶囊电泳、胆固醇液晶,适合低功耗、反射式显示

印刷电子 / 卷对卷工艺:适合大面积柔性显示,成本低、效率高


2.行业核心工艺特点总结


精度要求:微米 / 纳米级制程控制,如光刻线宽 < 5μm,巨量转移精度 ±5μm

环境控制:超洁净车间(Class 100/1000),严格控制温湿度、颗粒物、氧含量

工艺复杂度:数百道工序,多技术融合(半导体、光学、材料、精密制造)

设备自动化:高度自动化(>90%),关键设备(光刻机、蒸镀机、印刷机)进口依赖度高

能耗与环保:高能耗(电力、气体),需严格废水、废气处理;印刷 OLED 等技术更绿色

柔性制造:多品种小批量生产需求,需快速切换产品和工艺参数


二、新型显示行业核心特点


  • 技术密集与快速迭代:融合半导体、光学、材料、电子等多领域技术,技术路线持续演进(LCD→OLED→Mini/Micro LED→印刷显示)

  • 产业链长且协同要求高:从上游材料(玻璃基板、有机材料、LED 芯片)、设备(光刻机、蒸镀机、检测设备)到中游面板制造,再到下游终端(手机、电视、AR/VR、车载),各环节高度协同

  • 高投入与规模效应:单条面板产线投资数百亿元,需达到一定产能才能实现盈利;苏州拥有 4 条面板制造产线苏州市人民政府

  • 质量与良率决定竞争力:显示面板价值高,微小缺陷会导致产品降级或报废,良率每提升 1% 都会带来显著经济效益

  • 绿色制造成为趋势:行业积极推进节能减排,印刷 OLED、卷对卷工艺等技术大幅降低能耗和碳排放

  • 应用场景多元化:从传统手机、电视到车载显示、AR/VR、电子纸、透明显示、可穿戴设备,市场需求呈现多样化


三、MES系统定位与核心价值


制造执行系统(MES)是连接计划层(ERP)与控制层(设备自动化系统 EAP/PLC)的核心枢纽,实现从订单到产品交付的全流程数字化管控,为新型显示企业提供:


  • 生产过程透明化:实时监控设备状态、工艺参数、生产进度、质量数据

  • 全流程追溯:正向(成品→原料 / 设备 / 人员)和反向(原料→所有成品)追溯,满足客户和监管要求

  • 工艺优化与良率提升:通过 SPC 统计过程控制、异常预警和工艺参数分析,实现闭环控制

  • 柔性生产与快速响应:支持多品种小批量生产,快速切换产品和工艺

  • 能耗与成本控制:实时监控能耗数据,优化生产排程,降低生产成本


1.生产计划与排程


  • 接收 ERP 订单,结合产能、设备状态、物料库存、工艺约束,自动生成最优生产计划和工单

  • 支持紧急订单插入、订单变更和动态调整,提高设备利用率

  • 适配新型显示多工艺路线(如同一产线生产不同尺寸、不同技术的面板)


2.工艺管理与控制


  • 建立完整的工艺参数数据库(Recipe),支持不同产品、不同工序的工艺参数管理

  • 实现工艺参数的自动下发、防错和监控,确保关键参数在控制范围内

  • 支持工艺变更管理(ECR/ECO),记录变更历史和影响范围

  • 对关键工艺(如蒸镀、印刷、巨量转移)进行实时监控和参数分析


3.设备管理


  • 实时监控设备运行状态、OEE(设备综合效率)、故障报警

  • 设备维护计划管理(预防性维护、预测性维护),减少停机时间

  • 设备参数监控与分析,优化设备运行效率

  • 设备与工单关联,实现设备使用追溯


4.质量控制与管理


  • 全流程质量检测数据采集(AOI/AFM/EL 测试等)

  • SPC 统计过程控制,对关键质量指标进行监控、预警和分析

  • 不良品管理(分类、原因分析、处理流程),实现闭环改进

  • 支持客户质量要求管理和质量报告自动生成


5.物料与仓储管理


  • 物料批次管理、先进先出(FIFO)控制

  • 物料追溯(从原材料到成品的全链条)

  • 智能物料配送(AGV 自动配送),减少等待时间

  • 在线库存监控,优化库存水平


6.数据采集与可视化


  • 通过 EAP/OPC UA 与设备对接,实现工艺参数、设备状态、产量、质量数据的实时采集

  • 建立生产看板(Dashboard),提供关键指标(良率、OEE、产能利用率)的可视化展示

  • 支持移动端监控,方便管理人员随时掌握生产情况


7.追溯与合规管理


  • 为每件产品赋予唯一的 MES ID(数字身份证),贯穿整个生产过程

  • 实现全流程追溯(原料、设备、人员、工艺参数、检测数据)

  • 满足 RoHS、REACH 等环保法规和客户合规要求


8.能耗与绿色制造管理


  • 实时监控水、电、气等能耗数据

  • 分析能耗与生产的关系,优化生产排程,降低单位产品能耗

  • 支持碳排放数据统计和报告


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