1.前言
影像顯示產業已經成為未來最具發展潛力的產業了,從NT/STN LCD、TFT-LCD、PDP、OLED、FED 及Microdisplay 等,凡是跟影像有關的產品與技術,都是影像顯示產業的一環。
台灣的影像顯示產業,是以TFT-LCD 為產業核心,以液晶面板的生產讓台灣成為全球最重要的平面顯示器的生產重鎮。
影像顯示產業已經成回台灣兩兆雙星之ㄧ,是台灣未來的重點發展產業,未來的影像顯示產業也不是只有TFT-LCD,只是目前TFT-LCD 的應用及產值是最大的而已,並不代表TFT-LCD 就是未來唯一的顯示技術。就產品的發產而言,TFT-LCD 在筆記型電腦及液晶顯示器的市場已經成功了,未來在液晶電視將面臨其他顯示技術更大的挑戰,液晶電視、電漿電視和背投影電視在電視機市場的爭奪戰才剛要開始。NT/STN LCD 在中小尺寸的應用最早也最為廣泛,但是近來面臨到TFT-LCD 及OLED 的威脅日益擴大,未來在新應用市場的開發上絕不能停止,否則處境將更為艱難。就技術而言,平面顯示器在發展早期的兩大目標:『向CRT 挑戰』及『向紙挑戰』,其中在液晶顯示器方面已經成功的取代CRT 顯示器成為主流,在CRT 電視方面更有液晶電視、電漿電視及背投影電視將向其挑戰,以平面顯示器在薄型化的優勢,取代CRT 電視應該是可以期待的。在技術應用方面,當然就是要向紙挑戰。配合塑膠基板材料的開發,未來將發展出向紙一樣薄的新世代顯示器應該是非常有機會的。
2.簡介
產品概述
自從1990 年開始,日本Toshiba 首度將TFT-LCD 應用在10.4 吋的筆記型電腦面板上,開始帶起了全球顯示器產業的革命。TFT-LCD 產業是ㄧ個非常有趣的產業,幾乎每前進一個世代,都會發生產能過剩,價格下滑,擴大產品應用領域,然後供不應求的情形開始發生,促使TFT-LCD 前進一個世代,『液晶循環』就因此而生了。
在1995 年以前,TFT-LCD 還只是單純的應用在筆記型電腦面板上,主要還是以日本為發展重心。但是自1996 年開始,TFT-LCD 進入了三代生產線,也開啟了液晶顯示器的應用,在發展初期由於材料及零組件價格昂貴,生產良率不高且又必須面臨與CRT 顯示器的競爭,發展過程非常艱辛。隨著韓國和台灣開始加入TFT-LCD 的生產,競爭可說更加激烈,但是韓國和台灣液晶面板廠商挾著量產技術的優勢及較低廉的人工成本,雖然在關鍵材料及零組件的取得成本稍高於日本,但是還是非常有競爭力,且淘汰了一些日本廠商。
2000 年開始進入四代TFT-LCD 生產線後,韓國開始取代日本在次世代玻璃基板規格的制定上取得主導權,成為大尺寸TFT-LCD 面板的霸主,台灣也成為成功的追隨者,與韓國在大尺寸液晶面板取的領先的地位,日本廠商則受限於生產規模及生產世代的影響,逐漸退出資訊用大尺寸液晶面板的生產,轉而開發中小尺寸及液晶電視的應用市場,市場走向分工的態勢逐漸明朗化。進入五代TFT-LCD 生產線,則由韓國和台灣獨領風騷,日本廠商並沒有投入五代生產線,也因此日本關鍵材料及零組件廠商開始向海外尋求擴廠機會,促使韓國和台灣在TFT-LCD 關鍵零組件的供應練更加完整。2004 年由於液晶電視的市場逐漸被開發出來,日本SHARP 率先啟動六代TFT-LCD 生產線,率領日本廠商重新出發,將在液晶電視的市場再與韓國和台灣廠商ㄧ較高下,2005 年TFT-LCD 產業將是六代和七代生產線共同競爭的一年,雖然說六代生產線的設備穩定度較高且有量產的經驗,但是最主要的關鍵還是在於液晶電視的市場。
3TFT-LCD 之產業沿革
LCD技術雖起源於歐美,但將之發展形成產業的卻是日本。1973年日本夏普公司成功的開發出世界上最早的計算機用液晶顯示器,才證實了液晶顯示器產品的商用化價值。從此以後,在日本廠商不斷的從事技術發展,改良產品的功能,使得液晶顯示器已逐漸在各種產品上獲得廣泛的應用。液晶顯示器屬於光電顯示器元件之ㄧ種,顯示元件係指具有顯示訊號(包括數字、文字、圖形、動畫)功能之光電裝置,它能將電子訊號轉變為光學訊號,使人透過視覺收到訊號。早在1888年,奧國人Reinitzer就發現了液晶的現象,隨後經過Lehman及Friendel等人的努力,液晶的各種特性陸續被開發及研究出來,而液晶真正被應用在商業用途是在1968年,當時由美國RCA公司成功地將液晶應用在儀器的顯示面板上。1973年時,日本Sharp公司轉移RCA的專利,成功地開發出以LCD為顯示面板的計算機、手錶、儀表板等商業用品。之後,日本各廠商陸續加入LCD的生產行列,如Casio、Epson、Toshiba等。從此,LCD便開始成為全球顯示器產業的重要產品。
LCD產業之所以會如此迅速蓬勃地發展,日本廠商的全力投入應是主要因素。1970年代,屬於小尺寸(2英吋以下)LCD的發展階段,LCD的發展階段,LCD被應用在手錶、手機、儀表板等產品上,主要用途是以數字及符號之顯示為主。1980年代,屬於中小尺寸(10吋以下)的發展階段,液晶的技術也由早期的TN-STN等簡單矩陣式LCD發展至目前的單晶矽TFT主動式LCD。
其應用範圍也從早期的單色顯示產品發展至全彩顯示、高解析度的電腦顯示器、監視器及電視等產品。1990年代則正式進入大尺寸的時代。
1996年,日本研發出低溫多晶矽(Low Temperature Poly-Si, LTPS)TFT-LCD。目前日本及韓國正全力研發低溫多晶矽TFT-LCD的應用。因為低溫多晶矽TFT-LCD的生產設備及製造技術尚未十分成熟,因此目前單晶矽TFT技術仍會是TFT-LCD產業的主流技術。
1970年代為液晶顯示器小尺寸時代(2吋以下),主要用於儀表顯示器領域,產品僅能作一些簡單的數字與符號顯示。到1980年代,人們開始需要更多資訊,液晶顯示器的顯示解析度提高、尺寸加大,於是從TN(Twisted Nematic)型進化到STN(Super TN)型與TFT(Thin Film Transistor)型液晶顯示器,同時從亮暗顯示進化到灰階顯示,從單色顯示進化到全彩色液晶顯示器。尺寸方面,也從1970年的2吋發展到8吋以下的液晶面板。1980年代,液晶顯示器的發展以中小尺寸(10吋以下)為主,應用產品如個人數位助理(Personal Digital Asistant;PDA)、電子字典、掌上型遊樂器、液晶電視機、高資訊容量的儀表版等等,為液晶顯示器中小尺寸時代。
到了1980年代末年與1990年代初期,液晶顯示器開始進入大尺寸的時代(10吋以上),應用領域正式進入大尺寸的筆記型電腦領域,同時筆記型電腦應用的產值佔整體液晶顯示器的50%以上。1995年後,液晶顯示器的廠商並不滿足只侷限在12吋以下的應用市場裡,繼續往更大尺寸的領域發展,逐步跨入電腦監視器與家用電視機市場。
就短期而言,在各項平面顯示器中,a-Si TFT-LCD技術還是在所有產品中的最大宗,但在其往大型化發展的趨勢下,面臨相關替代性技術的威脅也將愈來愈大,其中PDP技術將與其競逐TV市場領域。而在中小尺寸部分亦將受到LTPS TFT-LCD往大尺寸發展的壓迫。
4市場競爭分析
表三 2007年第三季全球前五大電視品牌市佔率及成長率──依出貨量(略)
表四 2007年第三季全球前五大電視品牌市佔率及成長率──依出貨金額(略)
產業主要競爭對手(台灣、日本、韓國)
觀察各國廠商的發展動態,我們可以發現韓國廠商在產品價格走向與新世代製程規劃上居於領先地位,在未來仍將持續發揮其強大的量產能力,並主導市場產品(如Notebook 及LCD Monitor)之規格與價格的發展。
日本廠商則試圖以次世代液晶顯示技術開發與多樣化應用產品發展,如發展高解析度的大尺寸LCD TV市場、更輕薄的可攜式LCD應用產品及低溫複晶矽面板產品等,用以擺脫韓、台兩國廠商在生產成本於價格戰的威脅。並結合台灣技術移轉廠商之產能生產,持續供應日本廠商現有市場之TFT-LCD面板需求。
台灣廠商則是積極推動TFT-LCD上游關鍵零組件本土化策略,希望藉由供應鏈體系的健全來有效降低生產成本;另外在技術上,許多業者亦透過研發中心的設立,以及與政府研究單位的合作加強技術的自主性;而在產能擴充上,直追南韓,藉以縮小彼此的差距。
競爭優勢分析
台灣優勢
1. PC 相關的周邊產業健全,有利於訂單的爭取。
2. 關鍵材料及零組件的垂直整合漸趨完備。
3. 五代生產線佈局積極。
4. TFT 模組外移大陸有助於成本的下降。
5. 技術的自主性提高。
台灣劣勢
1. 產品的重疊性高,造成過度競爭。
2. 日本的關鍵材料及零組件廠積極在台灣佈局。
3. TFT 設備對外國依存度高。
4. 技術研發人員嚴重短缺。
5. 缺乏品牌喪失創造附加價值的機會。
圖一 2006-2012全球按應用技術別電視出貨金額 (略)
業界商品規格主流
台灣廠商全球出貨規格分佈(略)
在新的平面顯示器中,還有另外一項新技術「OLED」。 OLED ( Organic Light Emitting Diode 有機發光二極體 ) ,又可稱為有機電激發光(Organic Electroluminescence,簡稱OEL)。利用此元件與技術所製成的顯示器具有輕薄、可撓曲式、易攜性、全彩高亮度、省電、可視角廣及無影像殘影……等優點,為未來平面顯示器的新趨勢。近幾年,此平面顯示新技術OLED更是吸引了產業及學術界的關注,進而從事開發與研究。
有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode,簡稱OLED)與 TFT–LCD「薄膜電晶體液晶顯示器」(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)是不同類型的產品。部分國外又稱 OLED 為有機電激發光顯示(Organic Electroluminesence Display, OELD)。
OLED具有自發光性、廣視角、 高對比、低耗電、高反應速率、全彩化、製程簡單等優點,OLED顯示器的種類可分單色、多彩及全彩等種類,而其中以全彩製作技術最為困難,OLED顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式(Passive Matrix,PMOLED)與主動式(active matrix,AMOLED)。
簡單分為OLED(organic light-emitting diodes)和 PLED(polymer light-emitting diodes),目前均已開發出成熟產品。PLED主要優勢相對於OLED是其柔性大面積顯示。但由於產品壽命問題,目前市面上的產品仍以OLED為主要應用。
OLED與LCD亮度與顏色比較(略)
工研院超彎曲主動式OLED螢幕輕鬆播放動畫
薄如糖果紙般的軟性塑膠螢幕也能播出動畫影片!工研院近日在「2008綠色顯示技術交流會」上,首次展示厚度僅0.2公分,彎曲半徑小於1.5公分的軟性主動式OLED面板,可在任意捲曲彎折過程中持續播映動畫。
工研院顯示中心程章林主任表示,未來將是資訊跟著人走的行動智慧生活,軟性顯示器具有輕薄、易攜帶、成本低及環保特性外,更讓未來的行動生活具備發展多樣創新應用的潛力,預估應用層面將從面板擴大至數位出版、複合式廣告媒體、文化創意、會展佈置、甚至建築設計等產業,深入生活不同層面,未來生活風貌也將有重大改變。
4.1吋主動式OLED是工研院今年在軟性面板最新突破性的研發成果,初步實現捲軸手機中拉出螢幕的夢想。厚度只有0.2公分,彎曲半徑可達到1.5公分以下,亮度達100nits,解析度為320×240。成功整合塑膠基板及有機發光二極體(OLED)等前瞻材料,達成軟性顯示器最困難的「主動式」技術。其製作方式為在玻璃基板與上方塑膠基板之間塗佈一層離型層,並運用既有的面板前段製程設備完成電晶體製作,最後再搭配OLED元件,完成軟性螢幕。
結論:不論是液晶還是電漿,在OLED面前都會被比下去,OLED才是薄型電視的最終型態,不看的時候捲起來收藏,要看的時候才拉出,體積可以只到同尺寸液晶的十分之一以上,在3D電視問世以前, OLED電視絕對是沒有敵手。