光電半導體新應用及其設備產業發展趨勢

作者:邱琬雯

光電半導體元件邁入新應用

光電半導體元件常見的主要有三種:發光二極體(light emitting diode, LED)、雷射二極體(laser diode, LD)、太陽能電池(solar cell)。光電半導體為光/電訊號轉換的元件,運用光子、電子的交互作用,如激發輻射、吸收等機制。其中發光二極體(LED)的體積小、用電省、 亮度高、色彩飽和度高,可以調變出各種不同的色彩,因此常被用在各種照明燈具、交通警告號誌等。LED之照明應用市場雖大,但競爭趨於白熱化,找尋轉型升級之應用市場,為LED產業提升附加價值。

與此同時,顯示器產業從液晶面板之背光式機制走向OLED(有機發光二極體)自發光顯示面板,自發光顯示面板之高亮度、高色彩飽和度可使顯示品質更為提升。然而相較於LCD面板,OLED之有機發光材料使用壽命仍是最具疑慮之問題。因此能否從有機材料轉向無機材料,從各種號誌之LED排列圖案微縮到近眼式的顯示品質,成為LED產業關注的焦點。LED邁入顯示新應用,將是未來發展之重要趨勢。

LED邁入顯示應用新市場之趨勢發展,可由顯示器市場需求、LED的產品規格、量產成本競爭力等面向,一窺其優勢及機會何在。

顯示器未來應用潛力市場需求

自2016年起,全球經濟穩定成長,新興國家之市場需求興起,帶動消費性電子產品之市場動能。同時中國大陸在政府政策計畫性推動下,大規模投資高世代LCD面板之生產,而韓國廠商則全力押注新顯示技術OLED之投資。在歷經兩年的顯示器應用市場及投資市場好光景,去年的需求動能出現變化,然而面臨即將進入量產階段之面板新產能供給壓力,具成長潛力之新應用需求市場將成為關注之重點。

根據電子時報之資料,於2018~2023年之未來五年間,針對大尺寸面板及中小尺寸面板之出貨量進行估算。在中小尺寸面板出貨預估方面,以工控、車用面板及物聯網應用顯示(穿戴裝置: AR/VR、smart watch等)最具潛力,複合成長率預估為8%(圖1)。而在大尺寸面板出貨量預估方面,以車用面板、公共數位看板、工業及醫療等應用市場最具成長潛力,其複合成長率分別為15.8%、10.7%及6%(圖2)。其中,車用市場及公共看板應用最為看好,其複合成長率均在10%以上。

圖1  2018~2023年全球中小尺寸LCD面板出貨量CAGR預估 [2]
圖2  2018~2023年全球大尺寸LCD面板出貨量CAGR預估[2]

預估未來五年,中小尺寸LCD之手機、平板市場成長呈現衰退,除了因為市場已成熟飽和,另外由於手機、平板改採用AMOLED面板之比重將持續提升。預估2~3年後AMOLED產線之技術水準及良率將逐漸到位,瓜分掉LCD之市場。在大尺寸面板方面,LCD仍居市場主要佔比,但NB、平板及電視市場呈現飽和或微幅下滑。

不論中小尺寸或大尺寸面板,車載面板及工業應用等市場成長最為看好,然工業應用、車載應用進入門檻高,產品規格要求高及應用場域條件嚴苛,驗證期長,但產品生命週期較長,產品利潤亦偏高穩定。因應物聯網應用而成長之穿戴式裝置市場,為中小尺寸面板看好之潛力應用。而公共顯示數位看板應用則是大尺寸面板未來大幅成長之潛力市場。

綜整以上具潛力應用市場之產品規格及環境要求(見圖3),對於LCD面板將是極高之挑戰,這也造就未來次世代顯示技術崛起之機會。

車載面板及公共數位看板使用環境條件嚴苛,屬於戶外場域應用,耐水氧、耐高低溫之運作,在太陽強光下,具備可視性。車載面板為符合車內裝結構,同時要求異型曲面之設計。而在穿戴裝置之面板,為近眼顯示應用,則以顯示性能規格要求為主,高反應速率、高解析度及高對比,同時具備省電要求,以期達到長時可攜帶之使用方式。

圖3 具成長潛力之顯示應用規格需求

文章轉載自工業技術研究院機械工業雜誌月刊