目前國內 TFT-LCD 產業主要由奇美、友達、華映、瀚宇彩晶、廣輝、群創 及元太等 7 家廠商,除了元太是以小尺寸為產品外,其餘各廠之新建廠房均 以 5.0 代以上為生產標的。各廠在 2005 年新增產能,在 2005 年底前將會有 10 座 TFT-LCD 新廠加入生產行列,詳如(表一)說明:(元大京華-陳繼全提供 2005.02.21.)
表一:國內 TFT-LCD 產業新設廠房規畫表 廠商 Gen Mother glass
m.m
月產能(K) Mass production
友達 5.0 1100x1300 70 3Q05 6.0 1500x1850 90 1Q05 7.0 1870x2200 60 延後 奇美 5.0 1100x1300 145 4Q03 5.5 1300x1500 120 1Q05 7.5 2100x2300 30 延後 華映 4.5 730x920 90 1Q05 6.0 1500x1850 90 2Q05 瀚宇彩晶 5.0 1200x1300 120 1Q04 6.0 1500x1850 60 1Q07 廣輝 5.0 1100x1300 60 2Q03 6.0 1500x1850 90 3Q05 群創 5.0 1100x1300 65 4Q04
【資料來源:元大京華公司(2005.02)-濃霧漸散等待黎明的 TFT 產業專題報告】
1.4.1.簡述 TFT-LCD 的顯像原理
TFT LCD 是如何顯像的呢?簡單說,TFT-LCD 面板是由兩片玻璃基板中間夾著 一層液晶,上層的玻璃基板是彩色濾光片 (Color Filter)、而下層的玻璃則 有含有電晶體。當電流通過電晶體產生電場變化,造成液晶分子偏轉,藉以 改變光線的偏極性,再利用偏光片決定畫素(Pixel)的明暗狀態。此外,上層 玻璃因與彩色濾光片貼合,形成每個畫素(Pixel)各包含紅藍綠三顏色,這些 發出紅藍綠色彩的畫素便構成了面板上的影像畫面(圖一)。
圖一:TFT-LCD 的顯像原理圖
資料來源:錄自 TTLA TFT-LCD 產業危害認知與安全防護宣導影片
TFT-LCD 的製造流程包括 Array、Cell 及 Modul 三大部份,以下就分別予以說明.
首先 Array 製程,又可分為 Thin-film、Photo、Etch 三部份.
Thin-Film:
一片表面平滑沒有雜質的玻璃,是製造 TFT-LCD 最主要的原料,在製造之前要用 特殊的洗淨液(圖二),將玻璃洗淨,然後脫水乾燥。
圖二:Thin-Film 區 玻璃洗淨及脫水乾燥圖
資料來源:錄自 TTLA TFT-LCD 產業危害認知與安全防護宣導影片 要使玻璃基板鍍上金屬薄膜,需先將金屬材料放在真空室內,由高能量氣體離子 (Plasma)撞擊金屬(圖三),產生金屬原子,金屬原子就會被撞上玻璃,然後就形 成一層層的金屬薄膜了。鍍完金屬薄膜後,還要鍍上一層不導電層與半導體層。
在真空室內,須先將玻璃基板加溫,然後噴灑特殊氣體,讓電子與氣體產生電漿 經過化學反應後,玻璃上就形成了不導電層與半導體層了。
圖三:薄膜形成圖
資料來源:錄自 TTLA TFT-LCD 產業危害認知與安全防護宣導影片 Photo
薄膜形成後要在玻璃上製作電晶體圖案。首先要進入黃光室,噴上感光極強的光 阻劑(圖四),然後套上光罩在黃光區進行曝光,最後送到顯影區噴灑顯影液,這 樣就可以去除照光後的光阻,還可以讓光阻層定型。
圖四:Photo 區上光阻圖
資料來源:錄自 TTLA TFT-LCD 產業危害認知與安全防護宣導影片 Etch
光阻定型後,可進行濕式蝕刻,將沒有用的薄膜露出,也可用電漿的化學反應進 行乾式蝕刻,蝕刻後再將留下的光阻以去光阻液去除(圖五),最後就產生電晶體 所需要的電路了。
圖五:蝕刻後去光阻流程圖
資料來源:錄自 TTLA TFT-LCD 產業危害認知與安全防護宣導影片 第二階段-Cell 製程:
完成薄膜電晶體玻璃基板後,就要進行液晶面板的組合了。液晶面板是由薄膜電 晶體與彩色濾光片所組成,首先要將玻璃洗淨。在組合的過程中,首先要為佈滿 電晶體的玻璃基板和彩色濾光片塗上一層化學薄膜,再進行配向的動作。在組合 兩片玻璃基板之前,要先在類似球狀的間隙子(圖六)固定間隔,通常液晶面板在 組合時,會留下一個缺口,以利後續灌入液晶,接著就以框膠及導電膠封在兩片 玻璃邊緣,就完成玻璃的組合了。
圖六:CELL 區間隙子固定間隔方式圖
資料來源:錄自 TTLA TFT-LCD 產業危害認知與安全防護宣導影片 較先進的技術為,在玻璃周圍塗上框膠(圖七),加入液晶,再將上下兩片基板組 合(ODF)。封完邊框之後,就將液晶面板放到真空室,透過剛才預留缺口把液晶面 板的空氣抽掉,然後灌入液晶,再將缺口封閉。最後貼上兩片垂直方向的偏光片,
整片液晶面板就算完全完成。
圖七:上框膠後加入液晶圖
資料來源:錄自 TTLA TFT-LCD 產業危害認知與安全防護宣導影片 第三階段-Module 製程:
偏光片貼附後,要開始在液晶面板二側搭載驅動 IC,再將驅動 IC 的入力端與電 路板藉著焊錫焊接導通,這樣信號就可以順利發出,進而控制面板上的影像了。
然後再組裝背光源;接著將 Cell 與鐵框以螺絲固定;最後將組立完成的 Module 做老化測試(圖八),在通電及高溫的狀態,篩選出不良的產品,品質優良的產品 就可以出貨了。
圖八:Module 區面板老化測試圖
資料來源:錄自 TTLA TFT-LCD 產業危害認知與安全防護宣導影片
1.4.2.目前我國液晶顯示器產業結構
目前我國液晶顯示器產業結構,可分為上游材料、中游面板及下游應用等 三部份,而在產品中又可分為 TN-LCD、STN-LCD 及 TFT-LCD 等三類產品,茲 將此三類產品之各產業結構敘述如下(表二):
針對 2004 年產業之檢討,對於講究速度即競爭力的面板廠商而言,短短的 一年中產業總會有很大的變動,而 2004 上半年和下半年的市場景氣可以用兩個 不同的世界來形容。以 17 吋的面板價格為例,從年初原本一片兩百三十多塊美 金,跌到目前的一百六十多塊,整整跌了超過四分之一,且目前仍在持續探底 中,使得部份廠商已將原有的利潤回歸市場。
產業競爭的強弱可說是引發技術進步的重要觸媒,由於激烈的競爭,使得 廠商不得不更精進本身的技術,以尋求市場生存的空間。尤其在顯示器產業中,
原本就存在許多可相互替代的技術。伴隨著產業競爭的加劇,TFT 顯示技術在大 尺寸顯示技術的地位獲得了進一步的確立。以 TFT 與 PDP 市場的競爭來說,隨 著全球第六代、第七代 TFT 生產線逐漸進入市場,屆時大規模玻璃基板的優勢,
將會使 TFT 對 PDP 造成較大的市場壓力,加上 TFT 的上下游零組件供應體系較 完整,生產成本有機會快速下降,低價優勢將能加速市場的接受度。
觀察中感受到的主要變化,這些變化對不同的人而言,可能是機會也可能 是挑戰,但對於台灣面板業者來說,則主要是後者。廠商間的合作一直是國內 業者最不擅長的策略操作,但在這聯盟資本主義的年代,建立合作關係已是廠 商不可或缺的核心能力;另一方面,日本業者逐漸重回面板戰場,國內業者將 面臨更大的壓力。因此,藉由這一年面板業重大變化的回顧,希望能提供一些 省思。
1.4.4. 產業未來遠景
展望 2004 年.依據元大京華投資顧問公司陳繼全經理(2005.02.21-濃霧漸 散等待黎明的 TFT 產業專題報告)所述,台灣面板五大廠於 2004 年共創造 4500 億的產能,而在各家競相投入第六代、第七代的趨勢中,TFT-LCD 成為未來國內 產業最大的產業之主流地位已不容置疑。
因此;在如此龐大的投資中,如何避免災害的發生;如何在所有災害尚未 發生前就能藉由周密的工安防範系統,找出所有潛在性危害,就成了 TFT-LCD 產業的主要課題,災害的種類極多,本文將僅就製程設備裝移機的安全防範作 一系統性的說明,期對所有 TFT-LCD 的同業在此方面能提供一些幫助。