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平面顯示器的明日之星 - OLED
 

【作者: 歐敏銓】   2002年05月05日 星期日

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過去個人電腦總要配上一台CRT顯示器,它往往占據桌面上一大塊空間,搬動時還得找孔武有力的大漢來出力才行,家裏客廳的電視機也是一樣,不過這個笨重的時代即將過去,取而代之的則是輕薄高彩的平面顯示器(Flat Pannel Display, FPD)。


目前的平面顯示器市場規模估計為310億美元,占整體顯示器市場的48.4%。未來平面顯示器的出貨額預計將以17.6%的平均年成長率成長,到2006年將占整體電子顯示器出貨額的近61%,由此可見平面顯示器向CRT市場滲透的態勢相當明顯。除了電腦、電視外,在這個電子世代中,還有各種電子產品不斷地推陳出新,從手機、PDA、電子紙張、Tablet PC,到充滿想像空間的資訊家電,而這些終端設備,無不需要個可溝通的人機介面,FPD正是最佳的選擇。


當前有多項FPD的技術在競逐,包括液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)、電漿顯示器(Plasma Display Panel)、有機電激發光顯示器(Organic Luminescence Display, OLED)、真空螢光顯示器(Vaccum Fluorescent Display, VFD)及研發中的場發射顯示器(Field Emission Display, FED)等等。其中無疑以LCD的技術發展最成熟,用途也最廣,隨著價格的日趨平價化,預估到2006年,LCD顯示器可能占桌上型電腦顯示器的25%,而2000年則僅約占4%,取代效應相當明顯。


即使LCD已成為今日的主流,但畢竟長江是後浪推前浪,在新一代的顯示器技術中又以OLED最受注目,極有可能在數年後威脅LCD的霸主地位,甚至取而代之。本期重點即在勾勒此一明日之星的願景,與其市場、技術的發展現況。為了解國內業者的進度與看法,本期專訪OLED技術上游的Kodak公司、國內OLED製造及應用主力大廠錸寶科技,及國內OLED驅動IC的設計公司巨盛科技,以勾勒出此一明日之星的願景,與其市場、技術的發展現況。


國內產業發展現況

目前投入OLED市場的主要國家,仍是LCD市場的三大重鎮:日本、韓國、台灣,以關鍵技術的掌握上來說,台灣仍落後日、韓一至兩年的時間,但由於OLED的市場在這兩、三年內還未成熟,量產的規模有限,在技術落差不大的情況下,台廠很有機會拉近這段差距,成為此一新興市場的領導業者。


就OLED的專利而言,Kodak擁有最主要的核心技術,柯達公司顯示器事業處處長黃豐復表示,對於授權的條件,柯達在日本是授予有品牌的大廠,對台灣的OEM廠商,除了考量是否具備一定經濟規模外,該事業集團的用心更是考量重點;柯達不希望給觀望者,希望和有心者一起把產品做成功。至今國內僅有錸寶科技及東元激光取得Kodak的被動矩陣式OLED(PM-OLED)相關技術授權,其他廠則準備在量產時機更成熟時才與Kodak談授權問題。國內各廠中以錸寶的企圖心最強烈,除了迅速擴增產能及爭取訂單外,為達成商業化的目標,對於上游尚不完整的技術空缺,則自行投入研發,並已有豐碩的成果,目前含申請中的專利超過百件,與Kodak或CDT不遑多讓。


錸寶科技行銷經理呂英裕表示,自行研發雖然辛苦,但所累積的技術實力足以成為產業門檻,甚至不排除將IP授權,成為另外的收入來源。可是要加速市場的成熟,單靠個別廠商的努力還是不夠,需要眾志成城。他指出,全球看好OLED市場而投入的上、中、下游廠商,到今年初已突破百家,雖然已有卡位競爭的態勢,但他認為對於整體產業的互補更有意義。而台灣OLED廠商由於投入的早,可以說是跟著這個產業一起成長,因此有機會擺脫台灣LCD產業在關鍵零組件、設備和製程技術上都得向別人伸手的窘境,這也使得LCD業者的量產成績再亮麗,所賺得仍是辛苦的加工錢,利潤往往還貼不足設備的投資費用。


LCD大廠虎視眈眈

其實台灣的LCD大廠並非忽視OLED的發展潛力,而是審慎且密切地在觀察。黃豐復指出,對於這些LCD大廠而言,目前OLED還像個學步的小孩,仍在以小尺寸測試市場的階段,而小尺寸的利潤有限,並不足以吸引他們投入。他分析LCD業者的心態是要做就做全彩的、大尺寸的,所以他們有實驗室人員在研究,但還不願投資設立生產線。


他認為當OLED的技術更成熟、市場趨勢更明朗時,這些廠商會積極進入,而且一進入就會建立起經濟門檻,而為了加快速度,他們應會與擁有成熟技術的廠商結合。目前TFT的生產機器有七至八成是來自日本,LCD廠商若在一開始即想嚴謹的控制製程,也會採用樣的模式;雖然OLED與TFT相比,一條生產線的投資資本只有十分之一,但未來的生產線仍可能會朝共通規格走,就地取材,以現有TN、STN的生產線來做OLED,這樣可以節省投資費用。


這會不會造成現階段投入廠商的地位不保呢?呂英裕認為旁觀者要成為主導者並不容易,而OLED與LCD之間雖有相似處,但OLED需要更多方面的經驗,包括化工、應用化學和電子電路等技術,不是一蹴可幾的。而一旦各廠確定要投入,他相信彼此合作的空間應更大於競爭。


巨盛電子總經理張盛發則指出,OLED產業的當務之急並不是卡位競爭,最重要的是要能將它拉拔長大。若大家都在觀望的話,這產業的發展會如牛步,能不成明日黃花就不錯,更別掛上明日之星的光環;而要刺激市場成長,也和整體景氣息息相關,惟有景氣重振,讓OLED業者能順利的募資,才能加速技術上的突破。另外一個關鍵則是產業分工的落實,目前大家是各玩各的,並沒有一套標準的作法,這對於OLED量產的良率或成本自然造成極大的限制。


表一 被動式矩陣驅動與主動式矩陣驅動的比較
驅動方式 被動式矩陣驅動 主動式矩陣驅動
畫質表現 畫面亮度會隨著垂直掃描數增加而降低。 可以提供高亮度、高解析度的可能性
電力消耗 要提高亮度或是顯示面積增大時必須以高電壓驅動 低電壓驅動,電力消耗較低
元件小型化 外加驅動IC增加面板面積 驅動IC在每個畫素下方,面板面積較小
元件結構 有機發光材料 + 單純電壓驅動,製程簡單 低溫多晶矽 + 有機發光材料,製程較複雜

市場前景與瓶頸

預估2001年全球OLED市場大約為1.1億美元,雖比2000年的0.7億美元大幅成長,但與TFT LCD今年可望超越180億美元相比,仍只是九牛一毛而已。黃豐復表示,業者本來認為OLED市場到2005年就會很高,但依現在的實際需求來看,市場要到2005年才會被接受,預計再三年,也就是在2008年才會廣泛被應用。


錸寶則希望能將此一市場發展時程加速催化。呂英裕分析到了2005年市場會更活絡的原因之一,即是柯達部分專利的十五年保護期限將到期,屆時未獲授權的業者有如脫疆野馬,開始會有積極作為。但對於已獲專利授權的錸寶來說,目前仍有很大的市場先機,因為會大力推動市場,以拉大與後來者的差距。


呂英裕表示,錸寶目前鎖定的客戶群是手機與遊戲機的業者,都已有訂單進來(圖一)。今年只看到Motorola有出一款OLED手機,但他相信從明年開始,很多手機將會開始使用OLED面板。所謂「耳聞不如見面」,當消費者實際用用OLED手機,才會發現它的好處。所以明年可說是市場認知年,錸寶希望能在後(2004)年就看到市場開始起飛。


《圖一 OLED 應用層面廣泛,如遊戲機面板》
《圖一 OLED 應用層面廣泛,如遊戲機面板》資料來源:照片提供\錸寶科技

若依驅動方式,OLED可分為主動矩陣式OLED(AM-OLED)及被動矩陣式OLED(PM-OLED),雖然主動式的OLED能做出高解析度、低耗電、全彩式的顯示器,但開發的前提是必須掌握低溫多晶矽(LTPS) TFT的技術,以提供元件阻抗值較小的電晶體,這部份的技術仍在發展中。日、韓廠商近來陸續推出展示性的主動式全彩產品,但目前商業化的產品仍以被動式的OLED為主,呂英裕即指出,依市場分析資料顯示,到2005年時,七成市場是被動式,主動式仍屬於中高階產品的市場,而在被動式的商業化進度上,錸寶的動作甚至比日本更快。


至於發展主動式的客觀條件上,3G可說是決定主動式發展的成敗關鍵。市場則預估到2010年時有一半的手機會採用OLED面板 ,因此日本手機供應商松下公司即將重點放在OLED的開發上,松下執行副總裁Takashi Kawada曾表示:「松下堅信OLED顯示螢幕將是3G手機的必然選擇。」因為隨著3G環境的成熟,未來會是無線寬頻多媒體的時代,對於影像呈現的要求會更嚴格,主動式的發揮空間也愈大。目前台廠得先克服LTPS的技術瓶頸,工研院即已發表相關技術,但呂英裕表示,研究成果要能商業化往往得花上一段時間,廠商能否承受此一時間壓力將是問題所在。


OLED的開創性契機

過去高科技的發展模式一直是美國提出觀念、日本發展應用,台灣則從事生產代工,但面對大陸的掘起,台灣的代工優勢已漸消失,要生存,就得站上更高階的位置。


國內TFT業者近年來採取積極擴廠策略,市佔率急速提升,今年台灣將成為僅次於南韓的全球第二大TFT-LCD生產基地。相對於LCD,台灣對OLED技術的掌握程度更高,可以說是從基礎開始做起,具有很大的發展潛力。另外,台灣在發展LCD的過程中,也陸續建立起了一些可以用在OLED上的關鍵零組件,再加上國外的發展也是在起步中,所以台灣很有機會在OLED市場上取得一席之地。


正因為台灣在OLED技術並沒有落後日本很多,所以很多日商願意來談策略聯盟,而不同角度的資源要能整合,才能達到經濟規模,也才能帶動市場的需求。但台灣廠商多數仍有著重即時利的陳習,對於新技術的投資態度遠遠不如美、日,欠缺積極的創造精神與遠見,這或許是整體文化上的限制,非一朝一夕可改,但不論是呂英裕所說的錸寶精神:「我們正在寫歷史」,或許多的IC Design House的身上,我們已可看到台灣電子業的開創性契機。


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