台灣光電產業2001年表現
2001年台灣光電產業雖然受全球景氣低迷之影響,但是因為CD-RW光碟機以及數位相機等產品有相當的成長性拉動下,加上大型TFT LCD產能陸續開出的挹注下,總產值達到4230億元新台幣的規模,較2000年成長了5.1%,2002年隨著全球景氣逐漸復甦,台灣光電產業由於有CD-RW光碟機以及DVD光碟片產能持續擴大,加上日本廠商在中低階產品的成本優勢不再而釋出如數位相機與大型TFT LCD代工訂單,2002年台灣光電產業產值可望成長為5823億元新台幣,成長幅度高達37.7%。
其中在顯示器產業部分,由於台灣在1998年開始展開大型TFT LCD投資計畫,也帶動上游零組件與其他平面顯示器產品跟進,造成目前顯示器產業處於供過於求的競爭態勢,大型LCD因價格大幅下滑而使廠商虧損連連,然而在相關業者逐漸量產階段下,顯示器產業以1156億元新台幣居台灣光電產業第二大產業地位,年成長率為12.6%,占光電產值比重的27.3%,但是其中中小型TN/STN LCD以及中小型TFT LCD的產值均出現衰退跡象。
為因應此局勢,2001年台灣平面顯示器廠商的投資與研發重心已漸漸從TFT LCD與相關零組件轉移至LTPS TFT(低溫多晶矽薄膜電晶體)以及OLED(有機發光二極體)等下一世代新興顯示器方向。
OLED是什麼?
OLED可依有機發光材料的分子大小進行區分,可以概分為小分子OLED以及高分子OLED,目前市場上可以見到的產品多是小分子OLED,而高分子OLED(稱之為PLED)本身具有低成本以及大量生產潛力,是未來OLED市場的主流(表一);OLED的產業結構包括上游的玻璃基板、ITO玻璃、EL材料、驅動IC,中游的OLED設計及生產製造、驅動IC構裝,下游的OLED組裝,以及周邊設備廠商。
表一 高分子與小分子發光材料之比較
項目 |
小分子OLED |
高分子PLED |
材料分子量 |
數百 |
數萬至數百萬 |
元件特性 |
發光效率可高於15 lm/W |
發光效率可高於20 lm/W |
加工方式 |
真空蒸鍍方式 |
放轉塗佈法或噴墨印刷法 |
優點 |
● 材料合成和純化較容易
● 彩色化技術較成熟 |
● 設備成本較低
● 元件構造較簡單
● 耐熱性佳
● 可應用於可撓式基板 |
缺點 |
● 設備成本較高
● 製程較為複雜
● 蒸鍍率低
● 對水分耐受性低 |
● 彩色化技術不成熟
● 材料純化不易 |
資料來源:工研院經資中心ITIS計畫
OLED目前雖然以小型面板應用為主,但是它在行動通訊與消費性市場的應用商機非常龐大,尤其OLED擁有亮度高、低耗電量、可全彩化、以及可以在螢幕上顯示動畫等利基優勢,被公認是中小尺寸的平面顯示器主流,其中最主要且廣泛的應用產品就是大哥大手機,遂成為2001年最多廠商投入生產的顯示技術之一,目前共吸引世界上90多家廠商投入研發此產品以及材料,其中摩托羅拉(Motorola)已經於2000年在美國推出全球第一支採用OLED面板的手機,採用先鋒(Pioneer)的面板,主要技術來源是美商柯達(Kodak),柯達是全球研發OLED技術執牛耳的大廠,擁有50多項獨到的技術專利,還有50多項專利在申請中,幾乎所有生產OLED面板的廠商都是依靠柯達取得技術授權,才有資格進軍OLED製造市場。
以OLED與LCD來比較,更可以看出OLED的優點(表二):
1.OLED反應速度較快、視角與亮度優
OLED具有170度以上的廣視角,較TFT LCD視角有限的情況大幅改善,OLED的反應速度可以達到數微秒至10幾微秒的程度,比TFT LCD約40毫秒快上1000倍,也優於STN LCD的100-200毫秒,所以在動作畫面的呈現上,OLED明顯優於LCD;尤其在低亮度的環境下OLED可以讓使用者輕易看到顯示內容。
2.OLED製程較簡單、投資金額較小
TFT LCD的製程類似IC(積體電路)製程,程序較繁複,投資金額也相對較龐大,必須依賴大量的生產才能發揮規模經濟效益,OLED的製程較簡單,投資金額約在15-30億美元,相較於TFT LCD的100億元是進入門檻較低的產業,OLED的耐用性更是適合在工業用顯示器產品上使用。
3.省電特性有利於切入手機市場
OLED採用自發光型材料,沒有LCD式背光板、不需背光模組,也因此面板厚度可以較薄,也較省電(節省燈源及耗電量),適合移動性且體積小的通訊產品如手機的應用,它的可撓曲性且適合新一代的攜帶型資訊產品如PDA、手機與電子書普遍應用的顯示材料。
OLED因為比TFT LCD更輕、更薄、構造更簡單,還具備材料成本更低、廣視角與高對比的特性,尤其亮度更高、還有灰階變化對於顯示快速動畫影像會有加成的效果,被光電廠商視為繼LCD之後最具潛力的新興顯示技術,尤其在行動通訊市場的高需求下,以及全球LCD產能在2001年出現大幅供過於求現象,迫使廠商開始尋求更高附加價值的產品項目。
表二 2吋等級手機用OLED與TFT LCD比較
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OLED |
TFT LCD |
壽命 |
紅:一萬小時
綠:數萬小時
藍:數萬小時 |
數萬小時 |
耗電量 |
100mW/平方英吋(被動式)
50 mW/平方英吋(主動式) |
120~200 mW/平方英吋
(使用背光) |
亮度 |
20~30 cd/平方米(實用時) |
50 cd/平方米(使用背光) |
模組厚度 |
0.7mm~1mm |
6mm |
反應速度 |
10微秒以下 |
數十毫秒 |
視角 |
170度 |
120~170度 |
對比 |
200:1~300:1 |
30:1~40:1 |
資料來源:Digitimes, 2002/2
《圖一 OLED 亮度高、耗電量少,無視角問題》 | 資料來源:照片提供\錸寶科技 |
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國外大廠研發進度
2000年日本大廠三洋發表一款5.5吋的全彩OLED面板產品;2001年新力(Sony)推出全彩13.3吋主動式大尺寸OLED面板,韓國大廠三星(Samsung)展出15吋全彩主動式OLED面板;中小尺寸OLED產品方面:三洋推出一款26萬色的OLED面板,2002年投產,日本TDK的被動式OLED面板已經於2001年年初量產,Seiko Epson 與Toshiba分別推出可以顯示26萬色的主動式OLED。
美商柯達(Kodak)與Sanyo Electric合資成立一家生產主動式OLED的公司-SK Display,採用300mm×400mm基板,預計2002年4月量產,產能是手機用1.5吋面板年產1000萬片、2.2吋面板年產500萬片,主要產品是1-7吋的主動式OLED面板,目標市場為手機、PDA、數位相機、攝影機與汽車導航器等產品,2004年以後才生產電視機用OLED,該公司預計2005年全球OLED市場為25億美元,該公司市佔率要達到30%。
2002年開始量產小尺寸OLED面板的廠商包括三星、LG、三洋電機、日本精機(Nippon Seiki)、東芝(Toshiba)、Seiko Epson、先鋒(Pioneer)等廠商,其中韓國LG電子已經開發出手機用0.9吋、1.4吋、1.8吋、2吋產品,以及用於個人數位助理(PDA)與汽車導航器產品的3.2吋、4吋以及8吋面板產品,目前已量產1.8吋手機用LED面板;三星以較大尺寸的8.4吋與15.1吋主動式OLED進軍市場,2002年試產、2003年量產;先鋒、三洋電機與TDK等日系廠商目前已經具備單色及彩色OLED產品,包括手機用小尺寸產品到大尺寸產品,其中先鋒在2003年將量產大尺寸全彩OLED,三洋電機的全彩被動式OLED在2002年正式量產。
台灣廠商紛紛投入研發
包括錸寶、東元激光、勝園、悠景光磊、聯宗光電、翰立光電、友達以及奇美都先後投入OLED材料及面板的研發行列,OLED是一個新的產業,目前台灣尚無力建立自己的OLED的上游產業以及周邊支援產業,目前只有錸寶有投入上游材料的開發,目前台灣廠商集中焦點在OLED面板產品的生產製造上,其中以錸寶最為積極、進度也最快:
錸寶科技
成立於2000年8月的錸寶科技,是從錸德集團獨立出來的,以OLED(有機發光二極體)以及PLED(高分子電機發光顯示器)為主要產品;錸寶是台灣最主要的OLED廠商,並且吸引到包括英特爾(Intel)、杜邦(DuPont)、奇異(GE)、日本雙葉電子、優派國際(View Sonic)及行政院開發基金等大型國際跨國知名企業投資,也成為法人股東。
杜邦研究PLED已經有3年的時間,在購併了UNIAX公司之後,研發部分進度很快,但是量產經驗一直無法突破,於是與具備多項OLED生產技術專利的錸寶合作以加快杜邦量產時間,於是杜邦在2001年4月入股錸寶(投資9億1000萬元新台幣取得8%股權)並與錸寶技術合作,並簽訂未來5年的採購計劃,未來錸寶所生產的PLED將全數交給杜邦,預計5年採購金額達到150億元,錸寶也成為全球首家同時擁有OLED及PLED的廠商。
日本雙葉電子屬於50年歷史的日本雙葉開發集團,雙葉投入OLED領域已經有9年的時間,在全球擁有77個與OLED相關的專利,不過僅止於研發、尚未商品化,雙葉與錸寶在技術上可以互補、並將生產業務交給錸寶。
錸寶目前有兩條小分子OLED生產線,基板尺寸分別為400mm×400mm、370mm×470mm,基板月產能分別為2.5萬片與6萬片,分別可生產被動式單彩OLED以及被動式全彩OLED面板產品,另外與杜邦合資興建一條PLED生產線,第一條OLED面板生產線是在2000年第3季完成,錸寶的單彩(藍、綠、紅)OLED已於2001年11月量產;錸寶本身擁有80多個OLED專利,每年以增加50個專利的速度成長,錸寶對於整個產業的發展產生相當程度的主導力量;錸寶OLED市場定位是針對原本STN LCD的應用市場商機,其中遊戲機與手機是錸寶看好的市場,錸寶預計2002年第二季時月產能達5萬片的370mm×470mm生產線正式量產後,錸寶將是全球OLED產能最大的製造商,錸寶並積極與具備低溫多晶矽TFT技術的廠商合作。
錸寶2001年OLED營收在新台幣2億元以下,虧損金額在4億元新台幣以下,錸寶迅速擴增產能、並吸引到多家國外重量級廠商投資,資金募集不虞匱乏,2001年12月還獲得臺灣銀行、合作金庫銀行與土地銀行所共同舉行的91億元新台幣聯合授信案,將來在全球OLED的生產體系中可望扮演重要的角色。
錸寶2001年建廠等資本支出已達新台幣60-70億元,2002年亦將增加25億元新台幣的資本支出,錸寶新廠位於新竹工業區的廠房土地面積達20000坪,地上七樓地下三層的建築,內含7000平方公尺的無塵室,可容納多條OLED與PLED生產線,在大舉投資以及積極爭取遊戲機與手機業者認同下(錸寶推出全球第2支使用OLED面板的手機,錸寶2001年年底接獲台灣製造手機大廠大霸電子(DBTEL)手機OLED面板訂單,出貨量為數千片,其他手機製造廠商為潛在客戶,廣達也在其摺疊式手機「E320」上採用錸寶的OLED面板),錸寶2002年OLED營業目標有挑戰10億元新台幣的實力;錸寶預計在2003年會擁有3條小分子OLED生產線以及1條高分子PLED生產線。
東元激光
東元激光是東元集團轉投資成立的,預計第一期先投資10億元發展。已取得柯達(Kodak)技術移轉的東元激光,是目前台灣廠商中除錸寶外獲得柯達被動式OLED專利技術授權的廠商。
柯達主動式OLED的授權則待價而沽,不過柯達在與Sanyo合資成立SK Display以生產主動式OLED面板後,預期對於主動式OLED的授權會更謹慎。
東元激光位於台灣桃園的OLED建廠工作案預計時程進行中,2001年9月新竹湖口廠設備裝機,並且運用柯達授權的技術與材料在工研院內建立200mm × 200mm的實驗線,以開發與試做OLED技術與產品,2001年年底試產,2002年第一季進入量產,年產9萬片5吋以下的手機用OLED面板,第一條生產線為5吋的中小型OLED生產線,良率估計為70%,年產值估計為21億元,2002年損益兩平,長期規劃要投入150億元投資金額建立15條生產線。
光磊
光磊在自行研發多年後,在LED大型看板與顯示器驅動IC上累積了10多年經驗,已具備生產被動式OLED能力,而且多了一項驅動IC的自主開發能力,但是尚未取得專利授權,光磊將與柯達繼續談判授權問題;光磊的OLED生產現在2001年年中裝機架設完成,2001年年底完成試產,新廠規劃的第一條OLED生產線月產能為4萬片,3.3吋面板,預計2002年創造的營收為1億元新台幣;光磊2001年與工研院材料所共同開發的OLED發表會展出紅、黃、綠、白色等16灰階各式面版,面板尺寸是2.5吋與3.3吋,其中3.3吋面板是全台灣第一個實際展示的OLED顯示器,光磊重心會放在17吋以上OLED全彩面板的開發,規劃在2003年正式量產,預計OLED將在2006年占光磊總營收的3分之1 ,達到100億元營收。
勝園
勝園在2002年與工研院電子所簽訂主動矩陣式OLED開發契約,電子所將上述技術移轉給勝園,雙方將合作開發次世代全彩型OLED技術,為可攜式資訊用品應用OLED面板的市場鋪路,電子所已經在低溫多晶矽(LTPS)TFT技術研發多年,在經濟部科專計劃支持下研發主動式OLED技術,最大的特色是利用低溫多晶矽(LTPS)TFT技術驅動OLED,並直接將驅動IC製作在面板上,以達到體積小及降低成本的需求;勝園位於台中工業區的新廠已經於2001年年底啟用,2002年年初進行試產,並透過母公司勝華的豐富模組經驗,積極在後段模組規劃佈局,將率先開啟台灣國內代工OLED後段模組業務,後段模組的生產基地將與母公司勝華相同選擇中國大陸的蘇州新加坡工業區落腳;技術方面由勝華位於美國的技術研發中心尋求相關的合作機會。
悠景
悠景是仁寶進軍OLED手機重要零組件的來源,也是台灣國內唯一在日本橫濱「國際顯示器大展」中展出內含253灰階驅動IC在內的的手機用OLED面板,這項產品是台灣國內第一家開發出的產品,委託台積電(TSMC)代工生產,最大特色是具有動畫效果,在手機內可以玩遊戲,並將與仁寶搭配OLED手機;悠景從產品應用端來切入,考慮客戶需要的面板規格與應用需求來決定生產技術,與一般業者從實驗室起步的角度不同,2001年11月進行OLED模組的送樣工作,2002年第二季量產第一條單彩的OLED生產線,首條量產線的尺寸初步定在370mm×470mm的基板,月產能可達到9000片玻璃基板,如切成1.4吋與1.8吋手機用面板,產量可以達到90萬片,全彩OLED面板預計在2003年第二季量產。
表三 台灣OLED廠商生產計畫
公司 |
技術授權來源 |
投產產品種類 |
玻璃基板(mm) |
投資金額(百萬美元) |
月產能(片) |
量產時間 |
錸寶 |
柯達 |
OLED
OLED
PLED |
400 x 400 370 x 470 |
240
- |
15,000 80,000 |
2000年12月2002年第四季 |
東元激光 |
柯達 |
OLED |
360 x 470 |
30 |
1,000,000 |
- |
悠景 |
- |
OLED |
100 x 100
370 x 470 |
5.8
4.5 |
2,000 8,000 |
2001年4月2002年第四季 |
聯宗 |
- |
OLED |
200 x 200 370 x 470 |
30
18.9
|
12,000
- |
2002年1月試產
2003年第二季 |
勝園 |
|
OLED |
200 x 200 |
10 |
10,000 |
2002年下半年 |
翰立光電 |
CDT |
PLED |
300 x 300 |
- |
15,000 |
2001年12月 |
光磊 |
|
OLED |
400 x 400 |
29 |
8,000 |
2003年 |
友達 |
|
LTPS
OLED |
200 x 200 |
- |
- |
- |
:資料來源:日本電波新聞、Digitimes整理,2002/4
其他廠商
台達電轉投資成立的翰立光電開發PLED主要是考量PLED在亮度、視角、對比度、色彩、耗電與模組厚度並不遜色於OLED,PLED相關技術也漸漸成熟,未來可以大量製造並降低成本,翰立光電目前的PLED產品也進入試量產階段;友達光電也廣徵OLED人才包括OLED研發及製程工程師,利用學術單位的實驗室開始練兵,為設置一條實驗生產線作準備;奇美電子的OLED團隊也歸隊,在實驗室研發OLED相關技術;南亞科技也成立研發小組研發相關技術;統寶光電也為成立實驗室作準備;一向是OLED研發尖兵的工研院,光電所PLED小組成員也即將國防役屆滿後轉到業界為量產作準備;相關廠商之所以動作不敢太快,主要是廠商在OLED的材料與製程技術與應用上有不確定性存在,加上OLED相關權利擁有者美國柯達公司在2003年時基本專利期限將屆滿,也使得廠商計劃「2001年準備、2002年設廠、2003年量產出貨」的目標。
台灣廠商的方向與警訊
避免過度集中投資被動式產品
OLED被譽為下一世代的顯示器主流,也是台灣第一次有機會主導參與的光電明星產業,隨著交通大學成立OLED研究中心與工研院光電所以及材料所的投入研發,以及上述台灣廠商投入OLED的盛況,已證明OLED產業在台灣國內漸漸成形,不過投入有過於集中之虞,而且目前開發的被動式OLED並不是未來的主流產品,有功率消耗大、且無法做大尺寸的限制與缺點,日本廠商已逐漸放棄被動式OLED的研發,是因為主動式OLED才是主要商機與潛力所在,台灣廠商不應該只一窩蜂地投入被動式OLED,而過多投資在此,反而延遲了主動式OLED的研發與量產時機,到時又如同TFT LCD一般在後苦苦追趕,甚至面臨殺價競爭,得不償失。
材料掌握與量產技術待突破
另外台灣在目前尚無法掌握上游的材料與零組件自主,目前OLED的小分子材料大部分來自於日本及德國,最重要的Dopant材料掌握在美國柯達手中,PLED方面主要由德國Covion生產高分子材料,雖然OLED尚未發展出一套標準化的製程設備與標準化材料供應模式,但是台灣廠商以移植日本及美國的設備、技術與材料為主,必須要往更高階層的產品開發與申請專利發展,免得受制於人。
OLED所使用的導電玻璃(ITO)目前全球只有5家廠商生產,台灣的OLED業者則全數依賴進口,對於成本因素無法自己掌握,也是一大隱憂,台灣廠商在生產OLED產品之際,除了支付引進技術的權利金之外,如果無法掌握材料的來源或自主權,則競爭力堪慮;加上台灣OLED設備商目前寥寥無幾,是急需改進的現象,因為有設備商一起配合,可以在修改與設計上合作以縮短上市時程(time to market),掌握相關零組件及材料的自主性,是台灣廠商能否主導全球OLED市場的一大關鍵;目前工研院材料所已經接受經濟部委託開發上游材料,並已在藍光OLED的材料上提出多項美國專利申請,正進行紅光材料的研發,2003年材料所將與電子所的低溫多晶矽技術研發成果搭配,完成全彩的OLED開發工作。
以目前OLED的市場來看,除非是OLED的材料或量產技術有進一步的突破或是其他因素發生,使得當紅的手機市場決定大量採用OLED面板,否則2002年OLED市場要突破2.5億美元的目標並不容易達成;而且OLED是否會重演TFT LCD過度投資而導致價格慘跌的情況,是台灣眾多投入OLED研發的廠商要密切注意的。
TFT LCD向下圍堵威脅大
在平面顯示器的市場上,目前大尺寸的市場以TFT LCD為主,中小尺寸還是STN LCD的天下,這兩款平面顯示器的技術品質穩定且價格低廉,現在每個人的手機螢幕都是STN LCD,若是現有的顯示器業者如TFT LCD廠商反其道而行改變策略,開發小尺寸的面板來圍堵OLED廠商的進軍,則後果難料。
日本現在已經有TFT LCD廠商以第三代的尺寸機台來做小尺寸的面板,守住小尺寸的市場來迎戰OLED廠商企圖進軍的市場,而小尺寸市場正是OLED能否打進顯示器市場的關鍵之一,尤其OLED初期的市場切入點是著眼於小尺寸產品上憑藉著OLED自發光、廣視角、製程簡單與反應快的優點,想搶佔STN-LCD的市場,若此時技術已經成熟且良率穩定的TFT LCD要回來吃下小尺寸顯示器的市場,將會對於OLED的普及率造成很大的影響;加上單色OLED面板要與技術已成熟且價格較低的STN面板競爭,挑戰仍大,全彩的OLED必須依賴低溫多晶矽(LTPS)的技術方能達成,台灣國內對於LTPS仍處於研發階段,在技術自主上仍需克服。
加強國際性合作佈局
由於OLED以及PLED產業規模雖不像TFT LCD產業來得龐大,但是也不是一般廠商可以隨意進入的,除了資金與技術要夠強之外,更必須要有國際性的策略夥伴,因為OLED將如同其他高科技產業一般走向大者恆大、強者恆強的方向,合縱連橫是未來的趨勢,台灣廠商應該在一開始就與國際大廠聯盟,以因應未來的國際產業競爭局勢。
柯達也因應經濟部的要求,最快在2002年第一季在台灣設立OLED研發中心,與台灣廠商共同開發各項OLED應用產品,主要方向鎖定手機與PDA方面,以配合台灣廠商在這兩大資訊產品的成熟製造經驗;台灣極有可能在全球的OLED產業中扮演舉足輕重的角色,但是挑戰也大,因為台灣過去都是在已經成熟的產業中發展,習慣切入利基型產品再加以改良,很少在一個全新的產業中站在時代最前端,創新將是台灣高科技業的競爭力再延伸;對於廠商來說,誰能盡早帶動上游產業的發展,並率先滿足消費者的需求,誰就是在OLED中獲勝的贏家。
(本文作者為國立東華大學大陸研究所碩士)