產業脈動 | 光電半導體新應用及其設備產業發展趨勢

作者:

邱琬雯

刊登日期:2020/05/28

摘要 

當LED微縮為Micro LED,將不再是單純的發光元件,而將變身為具有核心技術的高附加價值產品。Micro LED為看好之次世代顯示技術,其高亮度、高對比、高反應速率及強光可視、強健耐候性之特性,在新興成長之顯示應用領域具有極大之優勢。然而良率、成本為進入商業量產市場之關鍵。目前最關鍵之製程為巨量轉移,其精度、穩定性之要求對設備而言是極大之挑戰。此外,在檢測、缺陷修補亦是設備投入的重點。Micro LED為高度整合之產業,台灣具備LED、顯示器、半導體及電子設備之完整產業鏈,擁有厚實之技術實力,有機會在次世代顯示領域奪得一席之地。

When LED is reduced to Micro LED, it will no longer be a simple light-emitting element, but will be transformed into a high value-added product with core technology. Micro LED is a promising next-generation display technology. Its high brightness, high contrast, high response rate, visibility under strong light, and strong weather resistance have great advantages in emerging display applications. However, yield and cost are the key to entering the market. At present, the most critical process is mass transfer. Its accuracy and stability requirements are great challenges for the equipment. In addition, detection and defect repair are also the key points of equipment investment. Micro LED is a highly integrated industry. Taiwan has a complete industrial chain of LEDs, displays, semiconductors, and electronic equipment. It has solid technical strength and superior conditions to win a place in the next-generation display field.

關鍵詞(Keywords)

發光二極體、顯示器、設備

LED, Display, Equipment

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

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