光电产品在汽车市场的技术发展与应用（比较旧的文章）

依目前台湾IT厂商在车用电子的发展情势来看，许多IT厂商的重点主要放在车用电子关键元件布局上，先从车厂庞大的供应体系中较外围的一层进入，未来等待技术及时机成熟，再寻求机会往核心技术发展。以台湾在光电产业的竞争力，包括中小尺寸LCD面板、LED、传感器等关键元件，在汽车产业都具备不错的发展机会与前景。

让汽车更明亮时髦的LED

车用LED市场蓬勃发展，根据市场研究资料显示，光是全球车灯用LED市场便将从 2003年4亿美金的规模，预估2008年将倍数成长到8亿美元。近来全球汽车年出货量约6,000万台左右，若再计算汽车内部全面替换LED照明，预估将有近60亿颗需求，整体市场潜力更加可观。至于整体市场需求引爆点，则在于LED 何时会从欧系及高档车市场，扩散至全球及中低档车市场。未来在LED亮度改善、白光LED亮度提升、外部车灯皆改用LED之后，车用LED需求量将更为惊人。目前汽车使用LED比例仅5％，未来成长空间仍极为宽广。





LED在车用市场的应用，可以分为可见光LED及红外线LED：

　■可见光

　就产品应用范围可区分为车内照明、车外照明两大部分。汽车内部照明使用的LED包括：仪表板、空调、音响指示灯等局部照明用灯，估计每部车约需使用100200颗LED。汽车外部包括：第三煞车灯、倒退灯、尾灯、方向灯、侧灯等。由于LED具有省电、耐震、寿命长、色彩多变等优势，许多高级车款如：BMW、Ben-z、Audi等车厂已在内装改用，而外部因亮度问题，以第三煞车灯及美观用的装饰灯采用比例较高，第三煞车灯约有70％已经采用高亮度LED，至于尾灯、方向灯也在2005年开始淘汰传统灯泡，逐渐转向采用高亮度LED的趋势，但这部份现阶段采用比例约仅有56％，后续还有大幅成长空间。以使用车用LED的地区来分类，欧系汽车使用率达80％，日系汽车约25％。

　■ 红外线LED

　由于红外线LED的发光功率比可见光来得大，所以红外线LED可用来做通讯、感测、遥控及自动控制，目前已经广泛使用在家电产品的遥控器、感应器上，但市场趋近饱和，需求逐年下降。相较于可见光市场在LCD背光源与辅助照明市场的带动下蓬勃发展，不可见光LED虽也走入日常生活当中，但欠缺杀手级应用，红外线LED也受限于信息产品的成长趋缓，整体市场年成长率在10％以下而受到忽略。但在汽车应用方面，在物体侦测、防撞、智能型运输系统等应用领域，预期将有2成以上的年成长率。此外，红外线LED也可应用于DVD与汽车音响之短距离通讯、短距离区域网络等信息传输，尤其是DVD播放机以塑料光纤取代铜线作为传输线，可提高音效及质量，已成为主流，每台DVD需用一条塑料光纤、两个收发模块，其商机亦相当可观。

　LED的发光原理是施加电压在AlGaAs（砷化铝镓）、AlGaInP（磷化铝铟镓）及GaInN（氮化铟镓）等化合物半导体上，藉著电子与电洞结合释出过剩的能量而发光，发光现象不是藉加热发光，属于冷发光，经过封装后让LED具有较佳的耐震性，寿命长可达10万小时以上，比寿命平均约1,000小时的钨丝灯泡或约5,000小时的日光灯高出很多，相当符合汽车市场的高安规标准、高安全性的特性。LED没有灯丝、耗电量小、无须暖灯时间、产品反应速度快，十分适合广泛用于车用市场的环境。　汽车原厂与零组件供应商为一封闭供应体系，强调安全性及各种气候条件下的稳定性，目前车用LED主要由Osram、Lumileds及Stanley等欧美日系大厂供应。台湾LED厂商欲切入此市场，除了通过QS9000认证的门槛之外，尚须耗时3年以上进行车厂认证，目前台湾LED厂商以东贝科技的进度较快，已透过通路商Gentex建立合作关系。



▲图说：北美车用LED市场供应链

　在车用市场因为车子要适应各种不同环境，对于车用LED 质量要求较高，认证时间较长，目前台湾各汽车厂主要还是以国外LED厂商为主要采购对象，预估目前车用LED市场占台湾业者营收尚未超过1成。目前台湾LED厂商之间的技术差距很小，大部份台湾LED厂商都是走手机LED背光之路，彼此间难以创造产品差异化的优势，造成LED在手机市场上竞争激烈，若能改变策略尝试走其它产业路线，如：从显示照明、车用LED等产业切入，并进行LED设备或LED量测仪器的投资，取得成本竞争的有利条件，自然较有利于业务拓展并获取利润，在良性的经营循环之下，缩短与国外LED大厂的差距。



平面显示器让汽车更具娱乐效果

　消费者生活形态的转变、移动通讯产业快速发展，高科技的车用娱乐系统俨然成为汽车产业的新宠；过去传统卡式收音机也从成熟阶段迈入衰退阶段，取而代之的是多媒体影音播放系统、卫星导航系统、后座娱乐系统、车用监控系统，将室内的影音系统带进了车内装置。而其中的显示元件，不论是STN还是TFT，甚至是新兴OLED，皆展现蓬勃发展的现象，带动中小尺寸平面显示器的另一片商机。

　目前LCD面板五代厂产能陆续达到满载情况，基于单位成本的考量，大尺寸面板的生产都将转入五代厂来进行生产，至于原有的三代与3.5代厂，在成本无法与五代厂竞争下，将纷纷转而生产中小尺寸面板。中小尺寸面板应用广泛，除了可携式DVD播放机之外，包括：可携式电视、车用显示器与手机面板等，未来市场成长潜力非常大。由于中小尺寸面板主要应用在消费电子产品，往往必须配合客户进行Design-in，一旦厂商下单之后，不容易更换供应商，有助于稳定公司获利，未来将成为面板厂兵家必争之地。

　根据 Displaysearch研究报告指出， 2004 年全球中小尺寸面板营收与出货量皆创下新高，分别是 46 亿美元与 2.235亿片。至于汽车显示器模块，2004年第二季每月出货量达 92.8 万片，比起2003年同期成长了37％，其中 7 寸面板占 44.6％、6.5 寸面板占 33.5％、其它尺寸面板占 21.9％。以目前车用显示面板发展的情势看来，过去5.8寸的时代已经退潮，起而代之的是6.5寸、7寸的显示面板，并成车用显示器的主流。后座娱乐系统中的显示面板，可依照个人不同的喜好进行搭配，7寸以上的显示面板将是未来趋势。



▲图说：2004年全球TFT-LCD中小尺寸市场占有率

　由于汽车的工作环境需要能耐热、耐冷，动辄车用的测试条件就是40度85度的环境温度，而新兴LCD技术OLED具备在高低温状态下皆能正常工作的特性，被视为未来汽车显示面板的明日之星。不过，目前OLED应用技术才刚刚起步，尚需投入大量的研发资源，OLED采用磷光材料的发光效率会比使用萤光材料提高4倍，未来OLED只要能解决全彩化的障碍、成本过高等不利因素，在车用DVD娱乐、卫星导航等产品的发展潜力十分可观。



影像传感器让驾驶者视野减少死角

　随著光电、半导体制造技术迈入成熟阶段，使得数码相机、照相手机等数码消费产品大幅成长，并带动影像传感器需求。为配合终端产品发展，影像传感器在技术上也不断进步，微缩传感器尺寸、维持良好的感光度、灵敏度、良好讯号杂讯比，成为影像传感器厂商研发的重点方向，而汽车电子化的趋势下，使得影像传感器在汽车市场的运用也开始显现， 影像传感器作为汽车配件的应用比例也将快速提升。

　汽车在行使时，需要驾驶者眼观四面，但还是免不了在停车、倒车时造成因眼睛死角而造成擦撞。一般的汽车后视镜提供不到50度的可视范围，更别提大型车辆的视野角度，驾驶人根本就看不到正后方的情况，侧边死角范围也很大。

　随著影像传感器（Image Sensor;IS）应用于汽车市场中，可以提供更佳的安全功能，引发汽车市场对于传感器的强烈需求，目前较为广泛运用的是倒车雷达。基本上，倒车雷达可以全天候运作，但缺点是仅能告诉驾驶者障碍物的方向与距离，却无法判定障碍物的大小，若能将传感器、倒车雷达系统，及显示器加以整合，将能提供更精确的信息给驾驶者。

　过去，影像传感器被广泛应用在照相手机和数码相机，若能进一步应用在汽车配备，嵌入在汽车的表面上，监控汽车周围的环境，减少驾驶人的视觉死角，让驾驶更具有安全保障。而为解决夜间视线不佳问题，通常会以红外线作为辅助光源，不过由于价格高昂，目前的夜视系统多半只限于高阶车款上。

　车用影像传感器与一般的影像传感器构造相同，不过，车用传感器对于画质要求不高（30万画素左右），由于应用环境特殊，及必须具备防水、防震等功能，使得价格高于一般的传感器5倍以上，市场潜力无穷。



目前影像传感器可分CCD、CMOS：

　■CCD影像传感器：CCD是一种高感光度的半导体材料，在光线作用下，可将光线作用强度转化为电荷的累积，再通过模数转换芯片转换成数码信号（0与1的讯号），数码信号经过压缩以后再由快闪存储器或内置储存媒体来保存。

　■CMOS影像传感器：视为CCD传感器的替代产品，具备低成本及系统整合性高等优势， CMOS是经由矽晶圆制造而成，具有可见光及近红外线光谱的感应功能，藉由光电转换过程，将影像入射光转换成电压，并将每个画素上覆盖彩色滤光片即可。

　根据iSuppli统计，车用CCD & CMOS 影像传感器目前仅占传感器市场比例不到1％，但预估到2007年时，复合成长率将会超过40％，总销售量也会超过1,100万颗，未来每辆汽车上至少会装配5至10个影像传感器，若以一部汽车装备10个影像传感器，车用影像传感器市场规模约为16亿美元。　


▲图说：车用影像传感器销售量预估（单位：百万颗）

　在汽车走向智能化与安全化的趋势下，车用影像传感器在汽车的使用量将会越来越多。台湾厂商不应在这块具潜力的市场中缺席，不过值得注意的是，以之前对于车厂的经验观察，原本是选配的ABS、Air Bags、倒车雷达等配备，成为原厂标准配备时，势必将影响售后改装市场，导致后装市场需求萎缩。如何打进汽车原厂供应体系，将是未来有意进军此市场的业者必须面临的挑战。现阶段车用传感器的市场还需要继续开发，但是陆续进驻的竞争者已经相当多，如何做到与众不同（LCD与后视镜结合）突显产品差异化，将成为业者后续努力的目标。