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次世代平面顯示器產品及生產技術發展策略研究

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出版作者 黃仲龍
出版單位 工研院IEK系統能源組
出版日期 2002/09/13
出版類型 產業報告
所屬領域 光電顯示
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摘要

  展望未來平面顯示器發展,LTPS具有低耗電、高解析度、零組件少,降低材料成本等優點,而OLED則具有自發光、不需背光源、構造簡單、低驅動電壓、省電等優點,未來甚至可能結合LTPS與OLED技術替代TFT LCD,因此LTPS與OLED是次世代平面顯示器中最值得注意的焦點。為強化我國平面顯示器產業競爭力,需建構完整上下游支援協力體系,目前國內生產設備的供給來源幾乎掌握在日本與美國等少數國家手中,造成廠商對進口設備的過度依賴,因此如何提高國產設備的自給率,為現階段我國在邁向光電產業發展上,值得深思的課題。

  有鑑於此,本研究主要探討國內外LTPS TFT LCD與OLED產品與設備發展現況與面臨的問題,並透過資料的蒐集與分析,掌握技術發展與市場趨勢,進而擬定產品及設備發展方向以供相關業者參考。

  在產品部份,2001年全球FPD產值將達到210億美元的水準,預估2005年全球FPD產值將接近500億美元,年複合成長率CAGR約為24%。若再進一步的分析2001年佔有最大的市場佔有率的面板技術是以a-TFT LCD遙遙領先達到FPD總體產值的6成以上,其次為TN/STN LCD 的20%,PDP佔有率約為5%,LTPS-TFT 約為5%至於OELD的市場佔有率2001年尚未達到1%。到了2005年,雖然受到LCD Monitor 等資訊市場持續擴張,a-TFT LCD市場佔有率從65%微幅成長到68%,TN/STN LCD則衰退到8%,PDP也成長到9%,至於LTPS-TFT與OELD則是個別達到9%與3%的成長。雖然僅佔2005年FPD產值的12%,但是另一方面OELD的年複合成長率CAGR卻是FPD產業中成長最為快速的產品,LTPS-TFT產值的年複合成長率CAGR估計也達到40%以上。

在LCD設備部份,2001年由於LCD面板產能過剩,以及主要應用市場如筆記型電腦、手機銷售成長遲緩,面板價格持續滑落,加上整體世界經濟不景氣與美國911恐怖攻擊事件的影響,大型TFT LCD價格急速滑落,造成台灣與韓國LCD面板廠投資意願降低,設備投資額比前一年減少8%、成為70億美元。2002年陸續出現第5代LCD面板新投資計劃,以應付大型監視器之市場需求,因此預估設備投資額將比前一年增加22.5%、達到80.4億美元,破1兆日圓大關。2003年將增加9.8%、而為88.2億美元。但是預測在2004年時將會再次發生LCD面板供過於求情況,設備投資額將比前一年減少8.4%,而2005年亦將減少15.9%、成為68億美元。

  在OLED製造設備市場部分,有數種技術趨勢將影響市場發展。首先在前段製程製造設備市場方面,東京電子(TEL)已開始出貨第5代電漿蝕刻/灰化設備,而且將應用在OLED設備開發,預定提供給大型OLED面板廠商。此外大日本網屏製造及美和製作所,過去只提供LCD前段製程設備與部份相關設備,但兩家公司皆宣布將提供包含成膜到封口的OLED整體生產線。在後段製程方面,Tokki與高分子材料廠商CDT簽署授權合約,未來將生產從遮罩蒸鍍設備到噴墨印刷成膜與封口設備。至於OLED的製造設備市場,2001年有325億日圓的規模;2002年則成長53.8%,為500億日圓。

  國內設備業者已切入TFT LCD設備市場,但多集中在清洗與烘烤等乾濕製程單機設備、玻璃切割裂片製程以後單機設備、單機檢查修整設備與自動化設備等,前段關鍵製程設備與連線設備較為缺乏。STN LCD設備國內發展較為成熟,除全自動曝光設備、組合對位設備與配向膜塗布設備(PI Coater)無法自製外,其餘設備應有能力供應。至於LTPS TFT LCD設備,由於製程較為複雜,關鍵製程設備國內無法提供,國內大都以提供單機乾濕式清洗設備與自動化設備為主,而OELD設備也都集中乾濕式清洗設備以及與機械機構較相關設備。

  在FPD製程與設備技術發展趨勢方面,隨著對TFT性能、發光效率與輕薄化要求不斷提高,生產線製程也由a-Si TFT逐漸發展到LTPS TFT以及OELD,本研究分別探討LTPS與OELD關鍵製程最新技術動向與設備發展現況。

  由於LCD製造設備研製是一個高投資、高風險的產業,在面臨製程設備不斷變化與進步情況下,想要投入此市場必須面對許多產品規劃與投入策略的問題,本研究透過問卷方式,分別調查LCD設備製造商與代理商,探討影響產業競爭影響力高低與國內設備業者競爭力。最後根據韓國FPD產業發展經驗,彙整訪談與分析結論,提供給有關單位作為參考。

目錄

====章節目錄====

第一章 緒論 1-1

  第一節 研究動機與目的 1-1

  第二節 研究範圍 1-3

  第三節 研究方法 1-4

  第四節 研究架構 1-5

  第五節 研究程序 1-6

第二章 產品定義與範圍 2-1

  第一節 產品定義 2-1

  第二節 LTPS TFT LCD設備與製程 2-2

    一、LTPS TFT LCD生產設備種類 2-2

    二、LTPS TFT LCD製程 2-4

  第三節 OLED製程與設備 2-16

    一、OLED製程 2-16

    二、OLED生產設備種類 2-27

第三章 FPD市場分析 3-1

  第一節 市場規模 3-1

    一、OELD市場規模 3-2

    二、LTPS-TFT市場規模 3-4

  第二節 廠商發展與動向 3-7

    一、OELD廠商發展現況 3-7

    二、LTPS-TFT廠商發展現況 3-13

    三、我國相關廠商產業動向 3-18

  第三節 主要應用產品現況與展望 3-26

    一、行動電話用市場與面板發展趨勢 3-26

    二、PDA用市場與面板發展趨勢 3-30

    三、LCD TV用市場與面板發展趨勢 3-37

    四、新興顯示器產品進入LCD TV市場潛在機會與進入障礙分析 3-46

第四章 國外設備市場分析 4-1

  第一節 全球LCD設備市場概況 4-1

    一、整體市場概況 4-1

    二、各地區市場概況 4-3

    三、各設備市場概況 4-7

    四、廠商銷售排名 4-11

    五、佔有率分析 4-12

    六、個別廠商概況 4-40

  第二節 全球OELD生產設備市場概況 4-54

    一、整體市場概況 4-54

    二、設備市場概況 4-55

    三、廠商概況 4-56

第五章 國內設備市場分析 5-1

  第一節 國內產業投資金額 5-1

    一、LCD產業廠商投資狀況 5-1

  第二節 國內設備廠商概況 5-5

    一、設備廠商名單 5-5

    二、設備商經營概況 5-8

    三、開發設備方式 5-11

  第三節 國內FPD設備代理商概況 5-13

第六章 技術發展現況與趨勢 6-1

  第一節 LTPS TFT LCD製程技術發展現況與趨勢 6-1

    一、LTPS TFT-LCD之最新技術動向 6-1

    二、電漿CVD技術 6-5

    三、準分子雷射回火(ELA)與離子植入(Ion Doping)技術 6-11

  第二節 LTPS TFT LCD設備發展現況與趨勢 6-20

    一、PE-CVD設備 6-20

    二、雷射回火設備 6-24

    三、離子植入設備 6-29

    四、熱處理設備 6-34

  第三節 OELD成膜與封裝技術之最新動向 6-42

    一、成膜技術 6-42

    二、封裝技術 6-46

  第四節 OELD製造設備最新動向 6-48

    一、製造高分子全彩OELD之噴墨列印法 6-48

    二、廠商開發動態 6-50

    三、噴墨列印新型噴墨頭 6-51

    四、其他成膜設備 6-52

第七章 競爭分析 7-1

  第一節 研究方法 7-1

  第二節 競爭力分析 7-5

  第三節 五力分析 7-8

    一、進入障礙 7-10

    二、同業競爭程度 7-10

    三、替代品威脅 7-11

    四、購買者議價力量 7-11

    五、供應者者議價力量 7-11

第八章 結論與建議 8-1

  第一節 結論 8-1

    一、全球市場概況 8-1

    二、國內市場概況 8-4

  第二節 建議 8-7

    一、LTPS 8-7

    二、OELD 8-7

    三、設備 8-9

  

====表目錄====

表1-1 問卷回收狀況 1-4

表2-1 LCD生產設備之分類 2-2

表2-2 LCD生產設備之世代演進 2-3

表2-3 OELD彩色化方式 2-17

表2-4 OLED生產設備之種類 2-27

表3-1 NTTDoCoMo 所推出的3G手機規格 3-8

表3-2 NEC中小尺寸TFT產品規格 3-16

表3-3 台灣TFT- LCD發展現況 3-23

表3-4 工研院各單位投入新興顯示器技術相關的研發課題 3-25

表3-5 主要手機廠商產品規劃 3-29

表3-6 PDA產品平均價格統計 3-33

表3-7 Samsung於EDEX Show所推出的產品規格 3-35

表3-8 大尺寸LCD廠商對LCD TV之佈局一覽表 3-43

表4-1 全球各項LCD生產設備市場概況 4-9

表4-2 2001年全球各單項LCD生產設備市場概況 4-10

表4-3 2001年全球LCD生產設備製造廠商銷售排名 4-11

表4-4 Tokki OELD生產設備一覽表 4-57

表4-5 TOKKI OELD設備開發藍圖 4-57

表4-6 ULVAC OELD生產設備一覽表 4-60

表4-7 ULVAC OELD設備開發藍圖 4-60

表4-8 DNS OELD設備開發藍圖 4-63

表4-9 美和製造所OELD生產設備一覽表 4-65

表4-10 美和製造所OELD設備開發藍圖 4-66

表4-11 光洋Thermal System OELD生產設備一覽表 4-68

表4-12 光洋Thermal System OELD無塵烤箱用途與特徵說明 4-68

表4-13 光洋Thermal System OELD設備開發藍圖 4-69

表4-14 島津製造所OELD生產設備一覽表 4-71

表4-15 島津製造所OELD設備開發藍圖 4-71

表4-16 TEL OELD生產設備一覽表 4-73

表4-17 TEL OELD設備開發藍圖 4-74

表4-18 Hyper Photon System OELD生產設備一覽表 4-76

表4-19 Hyper Photon System OELD設備開發藍圖 4-77

表4-20 NBC OELD生產設備一覽表 4-79

表4-21 NBC OELD設備開發藍圖 4-80

表4-22 NBC OELD生產設備一覽表 4-82

表4-23 NBC OELD設備開發藍圖 4-83

表4-24 芝浦Mechatronics OELD生產設備一覽表 4-85

表4-25 芝浦Mechatronics OELD設備開發藍圖 4-86

表5-1 台灣TFT-LCD廠商生產線規劃及投資狀況一覽表 5-3

表5-2 國內廠商生產線規模與相關投資規劃 5-4

表5-3 國產LCD生產設備廠商 5-6

表5-4 國內FPD設備廠商資本額 5-9

表5-5 國內FPD設備廠商生產地區比重表 5-11

表5-6 進口LCD生產設備代理概況 5-14

表6-1 行動機器顯示器技術定位 6-3

表6-2 LTPS TFT製程電漿CVD薄膜材料 6-8

表6-3 日本製鋼所ELA設備主要規格 6-26

表6-4 離子植入部位之植入劑量(dose)(cm-2) 6-30

表6-5 「ISDR」系列主要規格 6-32

表7-1 FPD設備競爭力指標內涵 7-6

表7-2 五力分析 7-9

表8-1 韓國政府與學術機構對FPD與設備工作項目 8-11

====圖目錄====

圖1-1 研究架構 1-5

圖1-2 研究程序 1-6

圖2-1 LCD剖面圖 2-4

圖2-2 電極圖案形成之製程 2-5

圖2-3 面板組裝之製程 2-6

圖2-4 模組構裝之製程 2-7

圖2-5 配向圖示 2-11

圖2-6 膠框圖示 2-11

圖2-7 間隔劑散布圖示 2-12

圖2-8 組合對位圖示 2-12

圖2-9 畫線器圖示 2-13

圖2-10 裂片器圖示 2-13

圖2-11 TAB圖示 2-15

圖2-12 OLED基本結構 2-16

圖2-13 OLED發光原理 2-17

圖2-14 PMOLED及AMOLED製程 2-19

圖2-15 OLED剖面結構 2-20

圖2-16 PMOLED陰極分隔條的形成步驟 2-21

圖2-17 發光材料的圖案形成步驟 2-22

圖2-18 OLED畫素等效電路 2-23

圖2-19 Passive Matrix驅動方法的電極配製 2-24

圖2-20 Active Matrix驅動方法的畫素電路配置 2-25

圖2-21 OLED元件結構示意圖 2-25

圖3-1 FPD產業發展趨勢 3-2

圖3-2 OELD全球產值預估 3-3

圖3-3 OELD產品產值應用分佈圖 3-4

圖3-4 中小尺寸TFT-LCD全球產值預估 3-5

圖3-5 中小型TFT-LCD產值依面板技術分佈 3-6

圖3-6 中小型LTPS-TFT產品的應用分佈 3-6

圖3-7 OELD廠商佈局 3-12

圖3-8 各國TFT廠商在LTPS的投資比重 3-13

圖3-9 日韓LTPS廠商佈局 3-17

圖3-10 我國OELD總體產能規劃推估 3-19

圖3-11 我國平面顯示器發展體系 3-24

圖3-12 手機市場上的換機與新用戶數比較 3-27

圖3-13 手機市場發展趨勢 3-28

圖3-14 手機產品發展機會與進入障礙 3-30

圖3-15 全球PDA市場需求預估 3-32

圖3-16 PDA搭載各種面板趨勢預估(數量分佈) 3-34

圖3-17 2001年全球PDA面板主要供應商排名(銷售量) 3-35

圖3-18 2002年上半年ST-LCD產品規格統計 3-36

圖3-19 PDA產品發展機會與進入障礙 3-37

圖3-20 各尺寸LCD TV產品產量分析圖 3-39

圖3-21 20吋以下及20吋以上之LCD TV產品分佈比例分析圖 3-39

圖3-22 LCD TV 之技術演進歷程 3-41

圖3-23 各世代生產線與LCD TV之發展關連圖 3-46

圖3-24 LCD TV產品發展機會與進入障礙 3-47

圖4-1 全球LCD相關設備投資概況 4-2

圖4-2 全球LCD生產設備市場概況 4-2

圖4-3 全球AM-LCD、PM-LCD與CF生產設備市場概況 4-3

圖4-4 全球LCD生產設備各區域市場概況 4-4

圖4-5 日本LCD生產設備市場概況 4-5

圖4-6 亞洲LCD生產設備市場概況 4-7

圖4-7 全球各類LCD生產設備市場概況 4-8

圖4-8 2001年全球LCD洗淨設備市場佔有率概況 4-12

圖4-9 2001年全球LCD光阻塗布備市場佔有率概況 4-13

圖4-10 2001年全球LCD投影式曝光設備市場佔有率概況 4-14

圖4-11 2001年全球LCD近接式曝光設備市場佔有率概況 4-15

圖4-12 2001年全球LCD顯影設備市場佔有率概況 4-16

圖4-13 2001年全球LCD濕式蝕刻設備市場佔有率概況 4-17

圖4-14 2001年全球LCD乾式蝕刻設備市場佔有率概況 4-18

圖4-15 2001年全球LCD光阻剝離設備市場佔有率概況 4-19

圖4-16 2001年全球LCD濺鍍設備市場佔有率概況 4-20

圖4-17 2001年全球LCD電漿CVD設備市場佔有率概況 4-21

圖4-18 2001年全球LCD陽極氧化設備市場佔有率概況 4-22

圖4-19 2001年全球LCD離子摻雜設備市場佔有率概況 4-23

圖4-20 2001年全球LCD熱處理設備市場佔有率概況 4-24

圖4-21 2001年全球LCD雷射回火設備市場佔有率概況 4-25

圖4-22 2001年全球LCD配向膜塗布設備市場佔有率概況 4-26

圖4-23 2001年全球LCD燒成爐市場佔有率概況 4-27

圖4-24 2001年全球LCD配向設備市場佔有率概況 4-28

圖4-25 2001年全球LCD膠框印刷設備市場佔有率概況 4-29

圖4-26 2001年全球LCD間隔劑散佈設備市場佔有率概況 4-30

圖4-27 2001年全球LCD組合對位設備市場佔有率概況 4-31

圖4-28 2001年全球LCD液晶注入設備市場佔有率概況 4-32

圖4-29 2001年全球LCD切割/裂片設備市場佔有率概況 4-33

圖4-30 2001年全球LCD偏光板貼片設備市場佔有率概況 4-34

圖4-31 2001年全球LCD之TAB構裝設備市場佔有率概況 4-35

圖4-32 2001年全球LCD之COG構裝設備市場佔有率概況 4-36

圖4-33 2001年全球LCD基板檢查設備市場佔有率概況 4-37

圖4-34 2001年全球LCD陣列檢查設備市場佔有率概況 4-38

圖4-35 2001年全球LCD點燈檢查設備/探針市場佔有率概況 4-39

圖4-36 2001年全球LCD修整設備市場佔有率概況 4-40

圖4-37 OELD製造設備市場的變遷與預測 4-55

圖4-38 真空蒸鍍與封口設備的全球市場變遷 4-56

圖4-39 Tokki生產設備所支援之OELD製程 4-58

圖4-40 ULVAC生產設備所對應之OELD製程 4-61

圖4-41 DNS生產設備所對應之OELD製程 4-63

圖4-42 美和製造所生產設備所對應之OELD製程 4-66

圖4-43 光洋Thermal System生產設備所對應之OELD製程 4-69

圖4-44 島津製造所生產設備所對應之OELD製程 4-72

圖4-45 TEL生產設備所對應之OELD製程 4-75

圖4-46 Hyper Photon System生產設備所對應之OELD製程 4-78

圖4-47 NBC生產設備所對應之OELD製程 4-80

圖4-48 Noritake生產設備所對應之OELD製程 4-83

圖4-49 芝浦Mechatronics生產設備所對應之OELD製程 4-86

圖5-1 2002年國內FPD產業投資分布 5-2

圖5-2 國內FPD設備廠商研發人力分佈 5-10

圖5-3 國內FPD設備廠商設備開發方式 5-12

圖6-1 行動式顯示器動向 6-2

圖6-2 高性能化LTPS技術 6-4

圖6-3 Couplenar型LTPS TFT剖面結構 6-7

圖6-4 PE-CVD和ELA連續處理示意圖 6-14

圖6-5 PE-CVD a-Si薄膜之ELA結晶模型 6-15

圖6-6 新開發離子注入設備概念圖 6-18

圖6-7 ULVAC群組式電漿CVD設備示意圖 6-21

圖6-8 ULVAC電漿CVD與回火串聯設備 6-22

圖6-9 ELA設備外觀 6-26

圖6-10 雷射Line Beam形狀 6-27

圖6-11 『ISD』系列與『ISDR』系列比較圖 6-31

圖6-12 『ISDR-SC』設備構造 6-32

圖6-13 玻璃基板昇溫曲線圖 6-36

圖6-14 Inter-back式設備結構 6-37

圖6-15 連線式設備結構 6-38

圖6-16 批式型熱壁式設備所支援基板尺寸 6-39

圖6-17 氣體加熱機構 6-41

圖6-18 小分子OELD構造與成膜封裝製程 6-42

圖6-19 OVPD反應爐之概念 6-44

圖6-20 墨水分佈位置精度模式圖 6-46

圖6-21 噴墨列印法之高分子全彩OELD成膜示意圖 6-49

圖6-22 CTC開發新型噴墨頭與一般之噴墨印表機噴墨頭 6-52

圖8-1 悠景公司規劃藍圖 8-8

圖8-2 設備商能力階層圖 8-10

圖8-3 機械系統廠商能力階層圖 8-15
章節檔案下載
第一章 緒論
6
0 元/點
第二章 產品定義與範圍
27
0 元/點
第三章 FPD市場分析
47
0 元/點
第四章 國外設備市場分析
87
0 元/點
第五章 國內設備市場分析
15
0 元/點
第六章 技術發展現況與趨勢
53
0 元/點
第七章 競爭分析
11
0 元/點
第八章 結論與建議
16
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