光電產業係指凡是製造應用光電技術之元件,或採用光電元件為關鍵零組件之設備、系統的所有產業。若以產品來分類可分為下面五項:

  1. 光資訊影像掃描器、光碟機、傳真機、雷射印表機、數位影音光碟

(DVD)

二、光電元件發光二極體(LED)、雷射二極體(LCD)、液晶顯示器(LCD)

光耦合器等

三、光學元件與器材照相機、鏡片、投影機、幻燈機、望遠鏡

四、光通訊光纖、光傳輸接受器及連接器

五、光學應用光電檢測與控制、雷射加工與醫療

 

根據光電協進會(PIDA)所作的統計資料指出,1997年我國光電總產值為新台幣一千六百三十六億元,其中如掃描器、發光二極體、光碟機等產品的產值,均已在世界前三名。就光電產業結構來看,光儲存類佔24.65%為最高,其次為光電顯示器19.41%、光學元件與器材類17.64%、光纖通訊2.18%、雷射與光學應用1.38%。在86年中因為光碟機的迅速發展,使光儲存類的成長率超過100%,而液晶顯示器在通訊器材(大哥大、呼叫器)、掌上型遊樂器、電子雞的熱銷下,生產量也持續大幅增加中。近年來,在光電產業的結構中以資訊產品的成長最快,超過光電總產值的四成以上,其次為光電元件約佔三成,光學元件排第三但佔有率由近三成下降到二成以內,目前我國光電產值主要集中在影像掃描器、液晶顯示器、發光元件、以及唯讀型光碟機,多偏重在資訊類產品,另外的光纖、光纜雖然目前比重不高,但因為Internet的迅速發展,光纖網路的鋪設使用會逐漸增加,在未來也會是有很大爆發潛力的項目。

1997年十大光電產品

單位:百萬元台幣

1997年排名

1996年排名

項目名稱

產值

成長率

1

4

光碟機

34,510

152.56%

2

1

掃描器

25,683

21.06%

3

3

LCD

22,800

41.10%

4

2

LED

18,770

21.10%

5

5

照相機

12,400

30.56%

6

6

傳真機

8,767

43.11%

7

7

VFD

7,600

5.56%

8

8

太陽眼鏡

4,763

-18.06%

9

9

CDCD-ROM

VCD

3,480

51.57%

10

10

光學元件

2,894

41.10%

141,667

43.29%

 

光碟片(CD)是利用光學原理來記錄及讀取資料內容的一種儲存媒體,由於資訊的傳輸從單純的文字到圖片、動畫、影像、音效,光碟片的容量已發展到650MB,相當於25萬張A4紙張大小的文、數字或74分鐘的CD唱片,因其高儲存容量的特性,主要應用在儲存影像、聲音等占用大記憶體空間的應用程式,並因其易尋找、保存期長及成本低等優點使之成為多媒體電腦最主要的儲存媒體,光碟片也由原本只能讀取、到CD-R(CD-Recordable 可錄一次光碟片)CD-RW(可重複讀寫光碟片)CD-R因資料只能改寫一次,原本並不十分被看好,但因為資料不能更改具有存證的功能,政府機構、公司企業會選擇其作為存檔之用,而且其價格遠較CD-RW便宜,同時日本方面已停止擴產,錸德(月產能700萬片)、中環成為最大的供應商;CD-R可分為綠片、金片、藍片,當中綠片的價格最低、市場占有率則最高。CD-RW並不能與CD-ROM完全相容,需要24倍數以上且具有Multi-Read的光碟機才能相容,在CD-RW光碟機價格持續下降的帶動下,CD-RW光碟片的需求也在逐漸上升,但由於CD-R可與現有的光碟機相容,價格又相對便宜,需求呈現穩定成長。

 

光碟機近年來成長快速,而且已是多媒體電腦中的必備產品,去年度光碟機出貨量660萬台產值256億元,成長102%擠下掃描器在光電產品中排名第一,根據資策會的估計,今年出貨量將達1758萬台,呈現跳躍式成長,產品結構自去年上半年的10倍速、12倍速、16倍速、20倍速到第四季的24倍速,今年更增快到32倍速、40倍速,但因為速度的提升已經很有限,而且光碟機在未來將會被DVD代替,因此廠商在光碟機上的競爭只好來自價格競爭。光碟機的關鍵性零組件包括光學讀取頭、晶片組及主軸馬達,占成本最多的光學讀取頭技術仍在日本手中,工研院光電所都已經與業者合作開發製造光學讀取頭及主軸馬達,晶片組的部份聯電、華邦、揚智也已投入此一領域。國內光碟機的前五大廠為源興、廣宇、英群、明痋B建痋A為降低成本生產線也逐漸外移中。

明砦q腦在台灣、馬來西亞、大陸蘇州、墨西哥都有工廠,光碟機的部份月產量約60萬台,是國內最大的廠商,OEM的比率約6成;源興在大陸東莞、英國蘇格蘭、馬來西亞皆有廠房,光碟機主要在東莞生產月產能約60萬台,OEM約占7成,今年預計出貨量將超過600萬台;英群現在的主要產品就是唯讀型光碟機產品已推到40倍速,可重寫式光碟機也有生產,今年預估光碟機出貨量可超過500萬台,下半年還將推出DVD-ROM;廣宇現有新竹廠及大陸廠,月產能在40萬台上下,和英群一樣自有品牌的比重較高;現在市面上的產品因24倍速的價格已經相當於成本,廠商除OEM訂單外已減少生產,但因為CD-ROM已經是末代產品,更高倍數的產品不會再一直推出(現為323640),但因為DVD-ROM的銷售情形並不如預期,光碟機的生命週期還可以再延續,只是價格的不斷下跌對於大廠會比較有利。

 

影像掃描器是一種能將文字、圖案、影像等資料,透過光學掃描動作將資料轉換成電腦可以辨識之訊號以供處理、儲存或輸出等之輸入裝置,目前普遍應用在桌上排版系統(Desk-top Publishing)OCR(光學字元辨識)PCFAXCAD/CAM(電腦輔助設計製造)及電子檔案資料庫等方面。影像掃描器為結合光學元件、電子電路、動態機械以及軟體技術的產品,依其技術層次與應用範圍可分為相機型影像掃描器(Camera Scanner)、桌上型影像掃描器(Desk-top Scanner)、掌上型影像掃描器(Hand-Held Scanner)、大型影像掃描器(Large-format Scanner)、滾筒式影像掃描器(Drum Scanner)等五類,其中桌上型又可分為平台式(Flat-bed)影像掃描器、饋紙式(Sheet-feet)影像掃描器以及幻燈片/底片(Film)影像掃描器三種。

 

1980年代由於電荷耦合元件(CCD)、數位/類比和ASIC技術的發展,大幅提高影像處理的能力。但起初因單價過高、影像品質不佳、產品規格未統一,市場規模一直無法擴大,到1992年才制定了TWAIN標準軟體介面統一了規格,各廠商的產品相容、應用層面提升、解決問題的能力、色彩掃描的解析度及光學文字辨識等都大為增強,普及度才逐漸增加。而之前居高不下的價格一直是掃描器在推廣上的問題之一,但從去年以來,掃描器也進入價格戰,300dpi(dot per inch)的價格已掉落到100美元以下,廠商幾乎已無利潤可言,600dpi的價格也在100美元左右,如力捷就已經停止生產300dpi的產品,在今年度600dpi掃描器會是市場主流,但價格預計在第四季也會見底,廠商勢必要朝解析度更高的產品發展來維持利潤。

 

若依掃描器的應用領域與市場區隔來看,可大致分為三類:一、個人及家用市場,以影像處理、瑩幕保護程式及繪圖為主,要求的解析度不高,選購的重點為安裝、操作簡單並可搭配適當的應用軟體;二、企業及辦公室市場,以製作投影片、幻燈片及文件資料管理為主,需以不同產品機型及應用軟體來滿足文字辨識及資料管理的要求;三、專業市場,以專業影像輸入及桌上排版系統為主,著重產品的品質、速度及尺寸大小。掃描器除了與一般資訊電子產品有相同的電子製程要求外,尚須光學機械部份的調整步驟,我國現在除了少數零件如CCDAD/DA(類比/數位)轉換器及搭配應用的軟體尚需進口外,其餘零組件廠商皆可自行開發或委託國內其它廠商生產;在掃描器的成本結構上,材料成本約占8成,其中CCD是最主要的零組件約占17%~21%

 

目前國內掃描器三大廠為力捷(Umax)、鴻友(Mustek)、全友(Microtek),在國外皆以自有品牌和HPAGFA相比較,由於價格的下降會使利潤減少,因此各廠商OEM的比重也在逐漸減少,自有品牌的比重約在6成以上。力捷目前

 

月產量約30萬台,大陸蘇州廠計畫從6月份開始試產,產品以600dpi、高階的1200dpi掃描器為主;鴻友目前的月產量約40萬台,在大陸的獨資廠月產能2萬台、合資廠月產能5000台,其中平台式掃描器就占90%;全友的月產能約在25萬台左右,上海廠產能約為3萬台,因為低階的產品都已移往大陸生產,毛利還能維持不錯的水準;另外致伸也很積極投入掃描器市場,在平鎮、東莞的廠房總計月產能可達到30萬台的水準,大騰則主要生產CIS影像掃描器,旭麗、明電則是以OEM的訂單為主。根據資策會的統計,1997年我國掃描器的總產量為9441萬台,產值為92100萬元,各項產品中平台式掃描器因用途廣、單價下降,其成長幅度最大(1996187萬台到1997799萬台),前四大廠鴻友、HP、力捷、全友的市場占有率就高達80%以上。在原材料影像感測器的部份,單色CIS(接觸式影像感測器)原是應用在傳真機上,而後發展出彩色CIS可用在掃描器上以降低成本,因此自從敦南發展出彩色CIS後就備受關注,起初受限於良率一直不佳而無法量產,在今年第二季後良率已有明顯改善,未來對低階的產品(300dpi600dpi)在獲利方面將會有幫助。

 

附表:影像感測器

面積型影像感測器

線型影像感測器

CCD

CMOS Sensor

CCD

CIS

感光能力強

解析度高

畫素數可超過百萬

需三種電壓—15V5V-9V

耗電量較高

解析度差約八萬畫素

消耗電力小,只需單一電壓5V

可模組化生產,組裝容易

以電荷耦合方式傳送訊號

畫素數介於20005000之間

光學掃描方式為透鏡縮小型,故較占空間

分為密接型及完全接觸型

光學掃描方式採原稿方式,故可縮減光學路徑減少體積

解析度較差

應用產品

監視攝影機、保全監視器

數位照相機、影像電話

掃描器、傳真機

 

 

數位靜態照相機DSC的基本結構包括了光學、電子及機械等三方面,藉由CCD將相機鏡頭所採取到的影像轉換為數位影像訊號,再記錄於Flash memory或儲存媒體上,傳統相機則是經由膠片上的感光劑受光後起化學變化,再經顯影液的浸泡後顯像,因此數位相機是不需使用底片就可儲存影像。目前DSC入門機種的畫質是35-40萬畫素(所表現的點陣約640480),雖然價格在第二季已降到300美元以下,但比傳統傻瓜相機的1-2千萬畫素解析度要差,即使是最低階的300dpi的掃描器也可達到百萬畫素,相較之下數位相機就貴得多了。在國外已有FujifilmNikonCanon等廠商推出百萬畫素以上的產品,但因關鍵技術仍在日商手中,國內廠商還是以中低階產品為主。

 

目前國內已量產的廠商包括普麗光電、鴻友科技、萬能光學及力捷電腦,為達到量產的規模,大部份都還是以OEM的訂單為主。目前數位相機的最大問題還是在解析度不夠高,雖然價格在降低但一般消費者的購買意願並不高;其次則是耗電量大,因為DSC強調即照即看的功能,較高階產品多採用LCD作為取景器,使用時就須連續趨動CCD,而CCD本身極耗電,若使用較大型的充電電池就無法符合體積輕薄、價格低廉的要求。根據工研院光電所的統計資料,1998年全球數位相機市場將成長到347萬台,以日本廠商約可占有60%的市場最大,國內廠商的總數估計可達到40萬台,占有率約為16%,這當中又以掃描器廠商最為積極。

 

液晶顯示器為光電產業中第三大產品,其產品的特性有低電壓、省電、輕薄、體積小及應用範圍廣,由於它將在未來逐漸取代傳統的監視器,因此除了光電廠中的碧悠、光聯、聯友光電、元太科技以外,已有七家集團包括聯電、永豐餘、中華映管、宏痋B奇美、東元皆欲投入此一市場。現有的液晶顯示器大致可分為下面三類:

 

一、TN(Twisted Nematic)扭轉向列型LCD—主要應用在手錶、時鐘、電子計算機、電話、傳真機及一般家電用品戥靜態趨動的數位顯示,其製程簡單,投資金額不大且技術已經成熟,每年複合成長率約6%;二、STN(Super Twisted Nematic) 超扭轉向列型LCD—在液晶技術提升後,STNLCD朝大型化、高

對比單純矩陣趨動之商品開發,運用在資訊處理之字元處理機、筆記型電腦、電子記事本、資訊看板等產品,現階段日本仍掌握90%左右的STN平板供給市場,其技術層次較高;三、TFT(Thin Film Transistor)LCD—1985年主動矩陣之TFT彩色液晶顯示器開發成功,199210吋大型液晶顯示器量產,使LCD市場快速發展,TFTLCD因其反應速度最快、適用於動畫顯示,被運用於電視投影機、錄放影機、汽車導航系統、多媒體筆記型電腦、娛樂電玩等,TFTLCD是目前顯示效果最好的液晶顯示器,關鍵技術仍掌握在日本手中。

 

我國在LCD的生產上還是以小尺寸的TNSTN-LCD為主,技術已逐漸追上日韓,加上具生產成本優勢,廠商都可維持一定的獲利;TFTLCD是未來取代CRT監視器的LCD監視器最重要的元件,其製程前中段為面板(玻璃基板)的製造,後段是將面板、背光源、趨動IC等組裝成品,但其面板的主要原材料

包括導電玻璃、偏光板、彩色濾光等皆須自日本進口,我國廠商才剛切入部份

材料的生產。台灣在發展LCD上的優勢是擁有優異半導體製程技術,對投入TFTLCD較無進入障礙;我國為世界最大監視器生產國,且筆記型電腦也是全球第三大,因此來自下游的需求不成問題;雖然投資TFT-LCD廠需大量資金,

 

台灣企業向來自有資本比率高、負債比率低、財務結構相對較佳,資金來源較不成問題。至於在發展的劣勢方面,現有技術仍落後日、韓,尤其在TFT-LCD的中段製程難度高,需克服良率的問題才能達到經濟規模。

 

1997年全球LCD市場產值約101億美元,其中TN型約10億美元,中小尺寸STN型約11億美元,TFT型則為68億美元,很顯然TFT型占有絕對的優勢,未來的成長率估計將超過25%,這也是為何國內廠商紛紛欲投入生產,這當中除了自行開發外,也有與世界級大廠技術合作開發的,發展方向則為全彩色、低成本、低耗電、寬視角、輕薄化、及耐震耐熱等。近來LCD的價格下滑速度很快,雖然韓國方面的減產對穩定價格也些許助益,對我國廠商搶攻市場也有幫助,但最終還是要靠技術的提升、成本的降低才能真正在LCD市場上占有一席之地。

 

 

發光二極體簡稱為LED,其元件發光的方式是將電流通到化合物半導體晶體上,藉著電子與電洞結合發出能量而產生光,簡單分類LED可分為可見光及紅外光,而紅外光的波長在不可見光的範圍,雖無法作照明之用,但現今普遍用在遙控器及無線通訊上。可見光的部份早期因亮度不足,只用在電子產品的指示燈或大型看板,但目前已發展出高亮度產品,將可開始用在照明設備上;

和燈泡相比,LED是冷光即不經發熱就產生光,可製成小型燈泡,使用壽命高達十萬小時,是燈泡的三十倍,且耗電量很低,另有體積小、可視性佳、顏色多等特性若能成功取代照明設備,將會帶來很大的衝擊(現已開始用在新竹科學園區的交通號誌),同時LED適合作大型顯示螢幕,可應用在大型廣告看板上。

 

若就LED的生產流程來看,上游是製作原材料單晶、磊晶,中游則切割成各式晶粒,下游則封裝成各種產品如燈泡型LED、數字顯示LED、點矩陣顯示器,應用在顯示看板、指示燈。目前上游廠商最大的是國聯光電,中下游有光寶、光磊、億光等,但因磊晶的原材料幾乎全來自日本,國內自行供給的數量非常少,產業發展受到限制,因此如國聯、光寶等公司也已在去年採購大型有機金屬氣相磊晶設備(MOVPE),來提高我國超高亮度磊晶的產量。MOVPE可製造超高亮度全彩的發光二極體(紅、橙、黃、綠、藍及白光)、紅色雷射二極體(LD)、高速高功率紅外線發光二極體(IrDA)、微波通訊磊晶片(MMIC)、高效率太陽能電池,用途相當廣泛。在發光二極體的產品發展上,從最早的低亮度

紅光到中亮度的綠光、橘光、黃光,再到高亮度的紅光、橙光、黃光、淺綠,

到現在的高亮度深綠及藍光,由工研院光電所在863月發展出的超高亮度藍光,在全球排名第四,僅次於日亞化學、豐田、三陽電機。因為綠光、藍光LED

 

的研發成功,即可以作出全彩的看板,目前將再繼續朝高亮度的白光發展,一旦高亮度白光LED研發成功,將可應用在日常照明上,以LED使用壽命長、較省電、發熱少,較現在的燈泡使用效率高很多,將會有很大的應用範圍。

 

LED在未來產品的發展趨勢上,將朝向小型化(PortablePocketable)、全彩(Full Color)、低成本、面板化發展,應用範圍包括資訊產品(指示燈、光源、背光源)、通訊產品(指示燈、光源、顯示面板)、消費性電子產品、看板、號誌、汽車(儀表板、煞車燈、車尾燈)等,另外尚有機發光體(Organic& Polymer LED)的研發,其主動發光、軟性、全彩、可調色、便宜、高亮度、可製作由個別光點構成之圖案,使用範圍更廣。目前LED的封裝廠也已到大陸設廠,但90%的晶粒從國外進口,對我國來說應是很大的市場。

 

表二、發光二極體的產品別及用途

 

 

 

 

發光二極體晶粒

LED chips

發光二極體、數字顯示器、點矩陣顯示器、傳真機光源顯示器、家電、通訊、電腦、汽車等消費性產品之指示用元件。

紅外線二極體晶粒

Infrared Emitting chips

紅外線發光二極體、光斷續器等供遙控之元件。

 

檢光二極體晶粒

Silicon Photodiode chips

檢光二極體、光電晶體元件、供家電、通訊、電腦、汽車等消費

檢光電晶體晶粒

Silicon Phototransistor chips

性產品遙控接收之元件。

發光二極體大型動態看板

The Module of LED Movie Displays

道路狀況顯示、鐵路交通顯示、室內顯示、戶外顯示。

 

 

數位式影音光碟片(Digital Versatile Disk)的單面容量為4.7GB,雙面為8.5GB,每面可儲存133分鐘,並且可以有不同的故事結局,音訊技術使用杜比AC-3立體環繞音效,最多可儲存8個聲音頻道32國語言字幕,影像處理方面則利用MPEGⅡ,因此無論在音效、畫質各方面皆勝過LDVCD,各大片商、獨立片廠也都陸續推出DVD的影片,為避免盜版將全球共分為6個區域,不同地區的片子需配合該區的機器才能欣賞影片,台灣則屬於第3區,目前以錸德、中環的產量、片源最多;自1996DVD推出以來,市場一直看好該產業會是未來光電產業中最具發展潛力的,將逐漸取代現有的光碟片,但價格偏高以及影音光碟機的規格沒有完全統一,造成產品推廣上的瓶頸,也因此遲至目前DVD還無法普及到一般的家庭用戶中。

 

我國光電產業在1987-1994年平均成長率17%,到1994年開始產值由新台幣621億元迅速增加到861億元、1073億元、到1997年已成長到1464億元,每年的成長率38%25%36%,可謂成長相當快速。我國LED發展仍以可見光為主,中下游產業在全球僅次於日本、美國,由於現在國內廠商是屬金字塔型,即下游廠商多但上游廠商供應不足,相當缺乏高亮度磊晶片,且關鍵技術(如光碟機、DVD讀寫頭)、材料多控制在日本手中,因此國內應多籌建高亮度磊晶片廠,或是藉策略聯盟來整合上下游產業。目前國內最主要的光電產業的公司相當多,已上市、上櫃的有光寶、光磊、碧悠、光聯、億光及敦南,在86年度如光寶的EPS5元、光磊近3元、光聯約2.8元、億光約3.5,業績都相當良好,各公司的擴展計畫也很多,光寶將在今年正式切入雷射二極體的生產,可應用在雷射指示器、密碼掃描器、及光碟機和DVD的讀寫頭;光磊也投資在現址擴增生產線,月產能可由10億顆增加到12億顆;光聯也在今年增設二條新生產線,投入超扭轉向列液晶顯示器(STN)開發,並增加一條TN型液晶顯示器的生產線。光電產業的範圍相當大,國內在電腦週邊產品的發展上也相當好,但技術依然落後日本,因此國內仍以OEM的比重較高;而上游磊晶原料也多依賴進口,是另一個我國廠商可以積極投入的領域。