定義及名詞說明

1.定義：

液晶顯示器，一般簡稱為 LCD (Liquid Crystal Display)。其主要 原理乃利用液晶材料的特性，加上電路的驅動而促使液晶轉向，再以 控制外部光源穿透來達到明暗效果的光電顯示元件，它是一個能將電 子訊息轉變成光學訊號的光電裝置。LCD 與傳統電視機裡的映像管 (Cathode Ray Tube﹔CRT) 一樣可以顯示各種文字、影像、數字等，

人類可以透過視覺從中得到訊息。液晶(Liquid Crystal) 是 LCD 在生 產製造過程中的關鍵原料，利用液晶高分子的排列結構，改變入射光 偏極方向的特性而製成。液晶產生的方法有兩種，一種是將溶劑加入 液體中使其成為液晶，稱之為「液向性」(Lyotropic)；另一方法則是 將固體加熱使其成為液晶，這種方法稱之為「熱向性」（Thermo Tropic）。換句話說，液晶是一種介於液體和固體之間的物質，因此 有人稱其為「中相」［24］。

2.名詞說明

(1) LCD (Liquid Crystal Display)-液晶顯示器

(2) ITO Glass(indium-tin oxide Glass)-銦錫氧化玻璃,簡稱導電玻璃.

(3) FDP (Flat Panel Display)-平面顯示器

(4) TN-LCD (Twisted Nematic-LCD)-扭轉向列型液晶顯示器 (5) STN-LCD (Super TN-LCD)-超扭轉向列液晶顯示器

(6) TFT-LCD (Thin Film Transistor LCD)-薄膜電晶體液晶顯示器.

(7) LTPS TFT-LCD (Low Temperature Poly SiliconTFT-LCD) 低溫多 晶矽薄膜液晶顯示器。

(8) HTPS TFT-LCD (High Temperature Poly Silicon TFT-LCD) 高溫 多晶矽薄膜液晶顯示器。

(9) OLED (Organic Light-Emitting Diode)-有機電激發光顯示器.

(10) LCM (Liquid Crystal Module)–液晶顯示器模組 3.1.2 液晶面板的種類及應用

1.種類

液晶顯示器的種類繁多，一般依其驅動方式來分類，可分為被動

矩陣式(Passive Matrix Drive；PM) 與主動矩陣式驅動(Active Matrix Drive；AM) 兩類型，被動矩陣型主要有 TN 及 STN 兩種液晶顯示器，

而主動矩陣驅動型液晶顯示器是以 TFT-LCD 最為重要。它們主要區 別是：透過液晶分子扭轉原理，在視角、色彩、對比及動態顯示的品 質有高低層次的不同。

目前已應用的 TFT-LCD 製程有非晶矽(a-Si)與低溫多晶矽

(LTPS)、高溫多晶矽(HTPS)三種製程。尤以 a-Si 技術目前最為成熟，

投資及生產金額也最為可觀。它是利用半導體製程在導電玻璃上使用 非晶矽做成薄膜電晶體，透過電晶體的開關動作來控制驅動液晶畫素 的電壓，達到顯示的效果。所有筆記型電腦、監視器的液晶面板幾乎 都使用 a-Si。新一代研發的 a-Si-TFT 已擴展到家庭用 LCD TV 的領 域，故未來液晶顯示器價格會不斷下滑，必會取代傳統電視機內的映 像管(CRT)。低溫多晶矽(LTPS)顧名思義，就是以低溫方式製作多晶 矽，因其電子遷移率高，易形成小面積的薄膜電晶體，使得液晶顯示 器具有輕、薄、省電、反應快、高解析度及可靠度等特色，再加上周 邊電路可整合在玻璃基板上，因而減少驅動 IC 的使用數量，達到降 低成本的目的，故已成為繼非晶矽 a-Si TFT 面板大量普及後，全球 面板大廠努力開發的新技術，但由於製程需要較多道的光罩手續，故 在設備開發及良率提昇方面仍有待克服。

另外高溫多晶矽 TFT 為一吋以下且具高解析度的面板，主要用 在液晶投影機及搭配在攝影機上之觀景窗。除此之外，中小尺寸面板 有少數廠商開發出來有機電激發光(OLED)的顯示器，與 TFT 相比 較，它具有下列優點：

(1) 厚度薄，僅有液晶顯示器的 1/3。

(2) 抗震性佳，能適應惡劣工作環境。

(3) 可自體發光，幾乎沒有視覺死角的問題。

(4) 反應速度比液晶快，比較適合使用在高畫質的電視機上。

(5) 低溫適應能力佳，舊有的液晶面板在零下 75°C 就會破裂故障，

而 OLED 只要電路未受損仍能正常顯示。

(6) 耗電量較液晶低，還可在不同材質的基板上製造，做成可彎曲的 顯示器，其應用範圍日漸廣泛。

不過，目前此技術還在起步中，其平均壽命僅有液晶顯示器的 1/3，且色彩較不均勻，成本也較 TFT 高。因此，僅使用在手機、

PDA、數位相機及 MP3 的小型面板上。

2.產品應用［10］

液晶顯示器可應用在非常多的電子產品上。例如：電子計算機、

時鐘、遙控器、溫度計、血壓計等產品，都使用低價位的 TN-LCD。

而 CSTN 成本較低,故廣泛使用於彩色手機和傳真機。TFT 則搭配使

中小尺寸的面板常使用的種類有 TN、STN、a-Si TFT、LTPS 及 OLED。

在 OLED 方面，雖然具有自發光、高亮度、高對比、良好的色彩表現度、

外，CSTN 近期色彩顯示已提昇至 65,000 色，同時反應速度也進步很多，

已拉近與 TFT 的性能差異。表 2 為中小尺寸面板性能比較表。

表 2 中小尺寸面板性能比較 (◎良好 ○中等 △尚可 ㄨ差)

TN CSTN a-Si TFT LTPS OLED

目前顯色能力 灰階 ㄨ 4096~6.5萬色 Δ 6.5~26 萬色 ○ 6.5~26萬色 ○ 4096 色 ㄨ 反 應 速 度 200ms ㄨ 50~75ms Δ 30ms ○ 30ms ○ ＜1ms ◎ 廣 試 角 ( 度 ) 90~120 Δ 90~120 Δ 120~160 ○ 120~160 ○ 160~180 ◎ 對 比 能 力 － ㄨ 40：1 ㄨ 70：1 ○ 100：1 ○ ＞100：1 ◎ 電 力 消 耗 Low ○ Low ○ High ㄨ Medium Δ Low ○ 壽 命 ( h r ) ＞30,000 ○ ＞30,000 ○ ＞30,000 ○ ＞30,000 ○ ＞10,000 ㄨ

價 格 最低 ◎ 中等 ○ 略貴 Δ 貴 Δ 最貴 ㄨ

資料來源：PIDA 2003/12，本研究整理 2005/3.

3.1.4 液晶顯示器的發明與發展［11］

西元 1888 年，澳大利亞的植物學家 Reinitize 在研究植物結晶

(Cholesterin)特性的過程中﹐發現將溫度加熱至 145℃時﹐結晶會呈現白色 狀態﹐而加熱至 175℃時，則呈現透明狀態﹐德國物理學家 O﹒Lehmann 研究之後，將之命名為液晶，此為液晶技術的濫觴。

1968 年，美國 RCA 首先發表了世界第一款以液晶為材料的手錶，使得 液晶正式邁向商業化的道路。

在美國 RCA 發表開發出 LCD 時，日本尚無個人或企業研究這方面的 技術，但經由媒體報導後，吸引了日本廠商介入液晶顯示器技術得開發。當 時參與研究的企業分成兩類，一是企業規模較大的電子業，另一類則是生產 電子錶與電子計算機為主的 Seiko Epson 與 Sharp。

在 Seiko Epson 研究開發部門工作的山崎淑夫根，於是根據文獻自行 調製液晶材料，開始累積 LCD 相關技術。1973 年 Seiko Epson 發表一款以 TN－CCD 技術所製造的電子錶，當時這支電子錶的裝置只有時、分、秒的 顯示功能而已，但售價卻高達 13 萬 8 千日圓。同年，日本的 Sharp 也成功 的開發出以 TN－LCD 技術所製成的電子計算機，成為全世界最早生產 LCD 電子計算機的廠商。在 1970 年 LCD 仍是 2 吋以下的小尺寸時代，主要應 用在各種儀表板的顯示功能。產品僅能顯示簡單的符號與數字，到了 1980 年代之後，由於人們對資訊有更多的需求，乃促使 LCD 功能與尺寸的提升，

於是陸續有廠商加入生產，在技術上不斷的進步同時也更複雜。從過去的 TN－LCD 逐漸發展到 STN－LＣＤ，再到目前的主流 TFT－LＣＤ。在色彩 上，從亮暗顯示進展到灰階顯示，從以前的單色畫面到現今的彩色面板，反

應速度、解析度等也不斷的提升。在面板尺寸的發展上，則從 2 吋以下的小 面板，逐漸發展至 8 吋為主的面板，再進ㄧ步擴充至 10 吋以下的中小尺寸 面板，應用範圍也不斷的擴大，包括ＰＤＡ個人數位助理、電子字典、掌上 型遊樂器、高資訊容量的儀表等等，故 1980 年代可稱為ＬＣＤ的中小尺寸 時代［12］。

1980 年代末至 1990 年代初期，LCD 產業持續朝更大尺寸發展，產業 界已出現 10 吋以上的 LCD，應用領域也不斷擴張，開始跨入大尺寸的筆記 型電腦領域，當時 LCD 產值當中有 50%是應用在筆記型電腦，由於當時市 場上成功推出筆記型電腦，使得 LCD 的需求量大幅的提升。隨著面板尺寸 的不斷加大，LCD 廠商也不斷的擴大其應用範圍，現今 LCD TV、電腦監視 器、手機、投影機等產品，皆逐漸採用 LCD 為顯示元件。在 1995 年以前，

LCD 產業始終由日本獨佔，供應全球高達 80%以上的面板需求，一直到 1995 年，韓國積極加入大尺寸 LFT-LCD 市場的競爭。日本獨佔市場的情況 才有轉變。尤其韓商的加入，不但壓縮了面板市場的毛利，也讓日本廠商備 感威脅，1997 年，亞洲金融危機爆發，日本經濟更是雪上加霜，無力投資 下一世代更大的顯示器面板，日本業者為了對抗南韓的威脅，開始向外尋求 合作對象，乃將生產 LCD 面板的技術移轉至台灣，希望透過與台灣合作來 對抗南韓，一方面可確保面板的供應無虞，另ㄧ方面藉由技術轉移來收取權 利金。從此，台灣開始大舉進入 TFT-LCD 市場。

台灣加入市場之後，全球 LCD 市佔率再度興起波瀾，成就了今日台灣、

日本、韓國三強寡占 LCD 的情況。而隨著大陸經濟的的崛起以及政府的政 策，中國大陸在 LCD 產業上正急起直追。

近年來，日本政府為防止智慧財產權的外流，於 2002 年 11 月訂定了

「知識產權基本法」，將知識產權訂定為國家的主要戰略，防止企業任意將 技術或專利移轉至海外。而日本廠商除了積極投入產業的研發與生產外，又 建立了非常完整的產業結構、先進的研發團隊及擁有多項的智慧財產權，這 些因素促使日本仍能持續坐穩 LCD 產業的領導地位。

3.1.5. 台灣液晶顯示器產業的發跡與成長［11］

1.液晶顯示器的發跡

敬業電子是台灣最早從事 LCD 生產的公司，於 1976 年即取得 美國休斯公司的技術合作與授權，首先設立 LCD 工廠，生產電子錶用 的 TN-LCD, 為台灣 LCD 產業開啟了新頁。

1978 年，另一個從事 LCD 製造的中相公司成立，該公司是由曾 經服務於美國休斯公司的李逸士先生所創立，它具有多年製造 LCD 的 經驗，也是最早將 LCD 技術帶回台灣的人，但礙於經費受限，向金融

機關貸款資金又屢遭限制，只能透過租賃找到規模較小的廠房，因而 所生產的產品難以與日本廠商競爭。1980 年初，日本廠商以殺價競爭 的方式搶占市場，台灣廠商由於無法有效將生產成本降低，在強敵環 伺之下，敬業電子遂於 1981 年結束營業，中相公司也換手經營，成 為今日的美相科技，這些結果對於剛起步的台灣 LCD 產業確實造成不 小的打擊。

當時積極投入 LCD 產業發展的還有西泰電子，西泰電子是ㄧ家生 產多元產品的公司，規模不大，大約有二、三百人。1983 年開始，西 泰將重心轉移至 LCD 的研發工作，因為當時西泰無法購買到日本機械 設備，於是決定自行開發，研發經費則由公司從其他產品的盈餘提撥，

然而西泰的發展並不順利，受限於本身自行開發的設備，良率不高，公

然而西泰的發展並不順利，受限於本身自行開發的設備，良率不高，公