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国内外OLED厂商布局剖析
 

【作者: 賴彥儒】2002年05月05日 星期日

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台湾光电产业2001年表现

2001年台湾光电产业虽然受全球景气低迷之影响,但是因为CD-RW光碟机以及数位相机等产品有相当的成长性拉动下,加上大型TFT LCD产能陆续开出的挹注下,总产值达到4230亿元新台币的规模,较2000年成长了5.1%,2002年随着全球景气逐渐复苏,台湾光电产业由于有CD-RW光碟机以及DVD光碟片产能持续扩大,加上日本厂商在中低阶产品的成本优势不再而释出如数位相机与大型TFT LCD代工订单,2002年台湾光电产业产值可望成长为5823亿元新台币,成长幅度高达37.7%。


其中在显示器产业部分,由于台湾在1998年开始展开大型TFT LCD投资计画,也带动上游零组件与其他平面显示器产品跟进,造成目前显示器产业处于供过于求的竞争态势,大型LCD因价格大幅下滑而使厂商亏损连连,然而在相关业者逐渐量产阶段下,显示器产业以1156亿元新台币居台湾光电产业第二大产业地位,年成长率为12.6%,占光电产值比重的27.3%,但是其中中小型TN/STN LCD以及中小型TFT LCD的产值均出现衰退迹象。


为因应此局势,2001年台湾平面显示器厂商的投资与研发重心已渐渐从TFT LCD与相关零组件转移至LTPS TFT(低温多晶矽薄膜电晶体)以及OLED(有机发光二极体)等下一世代新兴显示器方向。


OLED是什么?

OLED可依有机发光材料的分子大小进行区分,可以概分为小分子OLED以及高分子OLED,目前市场上可以见到的产品多是小分子OLED,而高分子OLED(称之为PLED)本身具有低成本以及大量生产潜力,是未来OLED市场的主流(表一);OLED的产业结构包括上游的玻璃基板、ITO玻璃、EL材料、驱动IC,中游的OLED设计及生产制造、驱动IC构装,下游的OLED组装,以及周边设备厂商。


表一 高分子与小分子发光材料之比较
项目 小分子OLED 高分子PLED
材料分子量 数百 数万至数百万
元件特性 发光效率可高于15 lm/W 发光效率可高于20 lm/W
加工方式 真空蒸镀方式 放卷涂布法或喷墨印刷法
优点 ● 材料合成与纯化较容易
● 彩色化技术较成熟
● 设备成本较低
● 元件构造较简单
● 耐热性佳
● 可应用于可挠式基板
缺点 ● 设备成本较高
● 制程较为复杂
● 蒸镀率低
● 对水分耐受性低
● 彩色化技术不成熟
● 材料纯化不易
资料来源:工研院经资中心ITIS计画

OLED目前虽然以小型面板应用为主,但是它在行动通讯与消费性市场的应用商机非常庞大,尤其OLED拥有亮度高、低耗电量、可全彩化、以及可以在萤幕上显示动画等利基优势,被公认是中小尺寸的平面显示器主流,其中最主要且广泛的应用产品就是大哥大手机,遂成为2001年最多厂商投入生产的显示技术之一,目前共吸引世界上90多家厂商投入研发此产品以及材料,其中摩托罗拉(Motorola)已经于2000年在美国推出全球第一支采用OLED面板的手机,采用先锋(Pioneer)的面板,主要技术来源是美商柯达(Kodak),柯达是全球研发OLED技术执牛耳的大厂,拥有50多项独到的技术专利,还有50多项专利在申请中,几乎所有生产OLED面板的厂商都是依靠柯达取得技术授权,才有资格进军OLED制造市场。


以OLED与LCD来比较,更可以看出OLED的优点(表二):


1.OLED反应速度较快、视角与亮度优

OLED具有170度以上的广视角,较TFT LCD视角有限的情况大幅改善,OLED的反应速度可以达到数微秒至10几微秒的程度,比TFT LCD约40毫秒快上1000倍,也优于STN LCD的100-200毫秒,所以在动作画面的呈现上,OLED明显优于LCD;尤其在低亮度的环境下OLED可以让使用者轻​​易看到显示内容。


2.OLED制程较简单、投资金额较小

TFT LCD的制程类似IC(积体电路)制程,程序较繁复,投资金额也相对较庞大,必须依赖大量的生产才能发挥规模经济效益,OLED的制程较简单,投资金额约在15-30亿美元,相较于TFT LCD的100亿元是进入门槛较低的产业,OLED的耐用性更是适合在工业用显示器产品上使用。


3.省电特性有利于切入手机市场

OLED采用自发光型材料,没有LCD式背光板、不需背光模组,也因此面板厚度可以较薄,也较省电(节省灯源及耗电量),适合移动性且体积小的通讯产品如手机的应用,它的可挠曲性且适合新一代的携带型资讯产品如PDA、手机与电子书普遍应用的显示材料。


OLED因为比TFT LCD更轻、更薄、构造更简单,还具备材料成本更低、广视角与高对比的特性,尤其亮度更高、还有灰阶变化对于显示快速动画影像会有加成的效果,被光电厂商视为继LCD之后最具潜力的新兴显示技术,尤其在行动通讯市场的高需求下,以及全球LCD产能在2001年出现大幅供过于求现象,迫使厂商开始寻求更高附加价值的产品项目。


表二 2吋等级手机用OLED与TFT LCD比较
  OLED TFT LCD
寿命 红:一万小时
绿:数万小时
蓝:数万小时
数万小时
耗电量 100mW/平方英吋(被动式)
50 mW/平方英吋(主动式)
120~200 mW/平方英吋
(使用背光)
亮度 20~30 cd/平方米(实用时) 50 cd/平方米(使用背光)
模组厚度 0.7mm~1mm 6mm
反应速度 10微秒以下 数十毫秒
视角 170度 120~170度
对比 200:1~300:1 30:1~40:1
资料来源:Digitimes, 2002/2

《图一 OLED 亮度高、耗电量少,无视角问题》
《图一 OLED 亮度高、耗电量少,无视角问题》数据源:照片提供\铼宝科技

国外大厂研发进度

2000年日本大厂三洋发表一款5.5吋的全彩OLED面板产品;2001年新力(Sony)推出全彩13.3吋主动式大尺寸OLED面板,韩国大厂三星(Samsung)展出15吋全彩主动式OLED面板;中小尺寸OLED产品方面:三洋推出一款26万色的OLED面板,2002年投产,日本TDK的被动式OLED面板已经于2001年年初量产,Seiko Epson 与Toshiba分别推出可以显示26万色的主动式OLED。


美商柯达(Kodak)与Sanyo Electric合资成立一家生产主动式OLED的公司-SK Display,采用300mm×400mm基板,预计2002年4月量产,产能是手机用1.5吋面板年产1000万片、2.2吋面板年产500万片,主要产品是1-7吋的主动式OLED面板,目标市场为手机、PDA、数位相机、摄影机与汽车导航器等产品,2004年以后才生产电视机用OLED,该公司预计2005年全球OLED市场为25亿美元,该公司市占率要达到30%。


2002年开始量产小尺寸OLED面板的厂商包括三星、LG、三洋电机、日本精机(Nippon Seiki)、东芝(Toshiba)、Seiko Epson、先锋(Pioneer)等厂商,其中韩国LG电子已经开发出手机用0.9吋、1.4吋、1.8吋、2吋产品,以及用于个人数位助理(PDA)与汽车导航器产品的3.2吋、4吋以及8吋面板产品,目前已量产1.8吋手机用LED面板;三星以较大尺寸的8.4吋与15.1吋主动式OLED进军市场,2002年试产、2003年量产;先锋、三洋电机与TDK等日系厂商目前已经具备单色及彩色OLED产品,包括手机用小尺寸产品到大尺寸产品,其中先锋在2003年将量产大尺寸全彩OLED,三洋电机的全彩被动式OLED在2002年正式量产。


台湾厂商纷纷投入研发

包括铼宝、东元激光、胜园、悠景光磊、联宗光电、翰立光电、友达以及奇美都先后投入OLED材料及面板的研发行列,OLED是一个新的产业,目前台湾尚无力建立自己的OLED的上游产业以及周边支援产业,目前只有铼宝有投入上游材料的开发,目前台湾厂商集中焦点在OLED面板产品的生产制造上,其中以铼宝最为积极、进度也最快:


铼宝科技

成立于2000年8月的铼宝科技,是从铼德集团独立出来的,以OLED(有机发光二极体)以及PLED(高分子电机发光显示器)为主要产品;铼宝是台湾最主要的OLED厂商,并且吸引到包括英特尔(Intel)、杜邦(DuPont)、奇异(GE)、日本双叶电子、优派国际(View Sonic)及行政院开发基金等大型国际跨国知名企业投资,也成为法人股东。


杜邦研究PLED已经有3年的时间,在购并了UNIAX公司之后,研发部分进度很快,但是量产经验一直无法突破,于是与具备多项OLED生产技术专利的铼宝合作以加快杜邦量产时间,于是杜邦在2001年4月入股铼宝(投资9亿1000万元新台币取得8%股权)并与铼宝技术合作,并签订未来5年的采购计划,未来铼宝所生产的PLED将全数交给杜邦,预计5年采购金额达到150亿元,铼宝也成为全球首家同时拥有OLED及PLED的厂商。


日本双叶电子属于50年历史的日本双叶开发集团,双叶投入OLED领域已经有9年的时间,在全球拥有77个与OLED相关的专利,不过仅止于研发、尚未商品化,双叶与铼宝在技术上可以互补、并将生产业务交给铼宝。


铼宝目前有两条小分子OLED生产线,基板尺寸分别为400mm×400mm、370mm×470mm,基板月产能分别为2.5万片与6万片,分别可生产被动式单彩OLED以及被动式全彩OLED面板产品,另外与杜邦合资兴建一条PLED生产线,第一条OLED面板生产线是在2000年第3季完成,铼宝的单彩(蓝、绿、红)OLED已于2001年11月量产;铼宝本身拥有80多个OLED专利,每年以增加50个专利的速度成长,铼宝对于整个产业的发展产生相当程度的主导力量;铼宝OLED市场定位是针对原本STN LCD的应用市场商机,其中游戏机与手机是铼宝看好的市场,铼宝预计2002年第二季时月产能达5万片的370mm ×470mm生产线正式量产后,铼宝将是全球OLED产能最大的制造商,铼宝并积极与具备低温多晶矽TFT技术的厂商合作。


铼宝2001年OLED营收在新台币2亿元以下,亏损金额在4亿元新台币以下,铼宝迅速扩增产能、并吸引到多家国外重量级厂商投资,资金募集不虞匮乏,2001年12月还获得台湾银行、合作金库银行与土地银行所共同举行的91亿元新台币联合授信案,将来在全球OLED的生产体系​​中可望扮演重要的角色。


铼宝2001年建厂等资本支出已达新台币60-70亿元,2002年亦将增加25亿元新台币的资本支出,铼宝新厂位于新竹工业区的厂房土地面积达20000坪,地上七楼地下三层的建筑,内含7000平方公尺的无尘室,可容纳多条OLED与PLED生产线,在大举投资以及积极争取游戏机与手机业者认同下(铼宝推出全球第2支使用OLED面板的手机,铼宝2001年年底接获台湾制造手机大厂大霸电子(DBTEL)手机OLED面板订单,出货量为数千片,其他手机制造厂商为潜在客户,广达也在其折叠式手机「E320」上采用铼宝的OLED面板),铼宝2002年OLED营业目标有挑战10亿元新台币的实力;铼宝预计在2003年会拥有3条小分子OLED生产线以及1条高分子PLED生产线。


东元激光

东元激光是东元集团转投资成立的,预计第一期先投资10亿元发展。已取得柯达(Kodak)技术移转的东元激光,是目前台湾厂商中除铼宝外获得柯达被动式OLED专利技术授权的厂商。


柯达主动式OLED的授权则待价而沽,不过柯达在与Sanyo合资成立SK Display以生产主动式OLED面板后,预期对于主动式OLED的授权会更谨慎。


东元激光位于台湾桃园的OLED建厂工作案预计时程进行中,2001年9月新竹湖口厂设备装机,并且运用柯达授权的技术与材料在工研院内建立200mm × 200mm的实验线,以开发与试做OLED技术与产品,2001年年底试产,2002年第一季进入量产,年产9万片5吋以下的手机用OLED面板,第一条生产线为5吋的中小型OLED生产线,良率估计为70%,年产值估计为21亿元,2002年损益两平,长期规划要投入150亿元投资金额建立15条生产线。


光磊

光磊在自行研发多年后,在LED大型看板与显示器驱动IC上累积了10多年经验,已具备生产被动式OLED能力,而且多了一项驱动IC的自主开发能力,但是尚未取得专利授权,光磊将与柯达继续谈判授权问题;光磊的OLED生产现在2001年年中装机架设完成,2001年年底完成试产,新厂规划的第一条OLED生产线月产能为4万片,3.3吋面板,预计2002年创造的营收为1亿元新台币;光磊2001年与工研院材料所共同开发的OLED发表会展出红、黄、绿、白色等16灰阶各式面版,面板尺寸是2.5吋与3.3吋,其中3.3吋面板是全台湾第一个实际展示的OLED显示器,光磊重心会放在17吋以上OLED全彩面板的开发,规划在2003年正式量产,预计OLED将在2006年占光磊总营收的3分之1 ,达到100亿元营收。


胜园

胜园在2002年与工研院电子所签订主动矩阵式OLED开发契约,电子所将上述技术移转给胜园,双方将合作开发次世代全彩型OLED技术,为可携式资讯用品应用OLED面板的市场铺路,电子所已经在低温多晶矽(LTPS)TFT技术研发多年,在经济部科专计划支持下研发主动式OLED技术,最大的特色是利用低温多晶矽(LTPS)TFT技术驱动OLED,并直接将驱动IC制作在面板上,以达到体积小及降低成本的需求;胜园位于台中工业区的新厂已经于2001年年底启用,2002年年初进行试产,并透过母公司胜华的丰富模组经验,积极在后段模组规划布局,将率先开启台湾国内代工OLED后段模组业务,后段模组的生产基地将与母公司胜华相同选择中国大陆的苏州新加坡工业区落脚;技术方面由胜华位于美国的技术研发中心寻求相关的合作机会。


悠景

悠景是仁宝进军OLED手机重要零组件的来源,也是台湾国内唯一在日本横滨「国际显示器大展」中展出内含253灰阶驱动IC在内的的手机用OLED面板,这项产品是台湾国内第一家开发出的产品,委托台积电(TSMC)代工生产,最大特色是具有动画效果,在手机内可以玩游戏,并将与仁宝搭配OLED手机;悠景从产品应用端来切入,考虑客户需要的面板规格与应用需求来决定生产技术,与一般业者从实验室起步的角度不同,2001年11月进行OLED模组的送样工作,2002年第二季量产第一条单彩的OLED生产线,首条量产线的尺寸初步定在370mm×470mm的基板,月产能可达到9000片玻璃基板,如切成1.4吋与1.8吋手机用面板,产量可以达到90万片,全彩OLED面板预计在2003年第二季量产。


表三 台湾OLED厂商生产计画
公司 技术授权来源 投产产品种类 玻璃基板(mm) 投资金额(百万美元) 月产能(片) 量产时间

铼宝
柯达 OLED
OLED
PLED
400 x 400 370 x 470 240
-
15,000 80,000 2000年12月2002年第四季
东元激光 柯达 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
联宗 - OLED 200 x 200 370 x 470 30
18.9
12,000
-
2002年1月试产
2003年第二季
胜园   OLED 200 x 200 10 10,000 2002年下半年
翰立光电 CDT PLED 300 x 300 - 15,000 2001年12月
光磊   OLED 400 x 400 29 8,000 2003年
友达   LTPS
OLED
200 x 200 - - -
:资料来源:日本电波新闻、Digitimes整理,2002/4

其他厂商

台达电转投资成立的翰立光电开发PLED主要是考量PLED在亮度、视角、对比度、色彩、耗电与模组厚度并不逊色于OLED,PLED相关技术也渐渐成熟,未来可以大量制造并降低成本,翰立光电目前的PLED产品也进入试量产阶段;友达光电也广征OLED人才包括OLED研发及制程工程师,利用学术单位的实验室开始练兵,为设置一条实验生产线作准备;奇美电子的OLED团队也归队,在实验室研发OLED相关技术;南亚科技也成立研发小组研发相关技术;统宝光电也为成立实验室作准备;一向是OLED研发尖兵的工研院,光电所PLED小组成员也即将国防役届满后转到业界为量产作准备;相关厂商之所以动作不敢太快,主要是厂商在OLED的材料与制程技术与应用上有不确定性存在,加上OLED相关权利拥有者美国柯达公司在2003年时基本专利期限将届满,也使得厂商计划「2001年准备、2002年设厂、2003年量产出货」的目标。


台湾厂商的方向与警讯

避免过度集中投资被动式产品

OLED被誉为下一世代的显示器主流,也是台湾第一次有机会主导参与的光电明星产业,随着交通大学成立OLED研究中心与工研院光电所以及材料所的投入研发,以及上述台湾厂商投入OLED的盛况,已证明OLED产业在台湾国内渐渐成形,不过投入有过于集中之虞,而且目前开发的被动式OLED并不是未来的主流产品,有功率消耗大、且无法做大尺寸的限制与缺点,日本厂商已逐渐放弃被动式OLED的研发,是因为主动式OLED才是主要商机与潜力所在,台湾厂商不应该只一窝蜂地投入被动式OLED,而过多投资在此,反而延迟了主动式OLED的研发与量产时机,到时又如同TFT LCD一般在后苦苦追赶,甚至面临杀价竞争,得不偿失。


材料掌握与量产技术待突破

另外台湾在目前尚无法掌握上游的材料与零组件自主,目前OLED的小分子材料大部分来自于日本及德国,最重要的Dopant材料掌握在美国柯达手中,PLED方面主要由德国Covion生产高分子材料,虽然OLED尚未发展出一套标准化的制程设备与标准化材料供应模式,但是台湾厂商以移植日本及美国的设备、技术与材料为主,必须要往更高阶层的产品开发与申请专利发展,免得受制于人。


OLED所使用的导电玻璃(ITO)目前全球只有5家厂商生产,台湾的OLED业者则全数依赖进口,对于成本因素无法自己掌握,也是一大隐忧,台湾厂商在生产OLED产品之际,除了支付引进技术的权利金之外,如果无法掌握材料的来源或自主权,则竞争力堪虑;加上台湾OLED设备商目前寥寥无几,是急需改进的现象,因为有设备商一起配合,可以在修改与设计上合作以缩短上市时程(time to market),掌握相关零组件及材料的自主性,是台湾厂商能否主导全球OLED市场的一大关键;目前工研院材料所已经接受经济部委托开发上游材料,并已在蓝光OLED的材料上提出多项美国专利申请,正进行红光材料的研发,2003年材料所将与电子所的低温多晶矽技术研发成果搭配,完成全彩的OLED开发工作。


以目前OLED的市场来看,除非是OLED的材料或量产技术有进一步的突破或是其他因素发生,使得当红的手机市场决定大量采用OLED面板,否则2002年OLED市场要突破2.5亿美元的目标并不容易达成;而且OLED是否会重演TFT LCD过度投资而导致价格惨跌的情况,是台湾众多投入OLED研发的厂商要密切注意的。


TFT LCD向下围堵威胁大

在平面显示器的市场上,目前大尺寸的市场以TFT LCD为主,中小尺寸还是STN LCD的天下,这两款平面显示器的技术品质稳定且价格低廉,现在每个人的手机萤幕都是STN LCD,若是现有的显示器业者如TFT LCD厂商反其道而行改变策略,开发小尺寸的面板来围堵OLED厂商的进军,则后果难料。


日本现在已经有TFT LCD厂商以第三代的尺寸机台来做小尺寸的面板,守住小尺寸的市场来迎战OLED厂商企图进军的市场,而小尺寸市场正是OLED能否打进显示器市场的关键之一,尤其OLED初期的市场切入点是著眼于小尺寸产品上凭借着OLED自发光、广视角、制程简单与反应快的优点,想抢占STN-LCD的市场,若此时技术已经成熟且良率稳定的TFT LCD要回来吃下小尺寸显示器的市场,将会对于OLED的普及率造成很大的影响;加上单色OLED面板要与技术已成熟且价格较低的STN面板竞争,挑战仍大,全彩的OLED必须依赖低温多晶矽(LTPS)的技术方能达成,台湾国内对于LTPS仍处于研发阶段,在技术自主上仍需克服。


加强国际性合作布局

由于OLED以及PLED产业规模虽不像TFT LCD产业来得庞大,但是也不是一般厂商可以随意进入的,除了资金与技术要够强之外,更必须要有国际性的策略伙伴,因为OLED将如同其他高科技产业一般走向大者恒大、强者恒强的方向,合纵连横是未来的趋势,台湾厂商应该在一开始就与国际大厂联盟,以因应未来的国际产业竞争局势。


柯达也因应经济部的要求,最快在2002年第一季在台湾设立OLED研发中心,与台湾厂商共同开发各项OLED应用产品,主要方向锁定手机与PDA方面,以配合台湾厂商在这两大资讯产品的成熟制造经验;台湾极有可能在全球的OLED产业中扮演举足轻重的角色,但是挑战也大,因为台湾过去都是在已经成熟的产业中发展,习惯切入利基型产品再加以改良,很少在一个全新的产业中站在时代最前端,创新将是台湾高科技业的竞争力再延伸;对于厂商来说,谁能尽早带动上游产业的发展,并率先满足消费者的需求,谁就是在OLED中获胜的赢家。


(本文作者为国立东华大学大陆研究所硕士)


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