時代來臨,進步到由薄膜電晶體液晶顯示器(Thin film transistor liquid crystal display, TFT LCD)取代傳統的電子映像管(Cathode ray tube, CRT)。液晶監視器從
TFT-LCD 的顯示原理為以電信號控制光的開關,液晶介於前後二端透明並導電之銦 錫氧化物(ITO)電極間,經由加壓在 ITO 電極上的電壓的高低,控制液晶的排列方向,
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透前端的彩色濾光片(Color Filter),就會產生色彩變化並顯示出影像。
圖 3-1:TFT-LCD 顯示原理
資料來源:友達光電股份有限公司網頁
TFT-LCD 製程可分為三個部分(如圖 3-2):TFT 電路 Array 工程、上下板 Cell 工程、
及模組工程。分述如下:
圖 3-2:TFT-LCD 製程簡介
資料來源:中華映管股份有限公司網頁 1. TFT 陣列基板段(Array 段)
前段的陣列基板電路製程將薄膜電晶體製作於玻璃上,與半導體製程類似;進行步
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驟為:先清洗無鹼玻璃基板,再進行多層薄膜成膜工程(Thin Film Process),而製作 薄膜電晶體與透明電極層之製程為:
反覆經光阻塗佈、曝光、顯像、蝕刻及光阻剝離等程序,逐層堆疊出所需之線路與 元件,而形成薄膜電晶體 TFT(Thin Film Transistor)之陣列基板(如圖 3-3 所示)。台 灣目前 TFT-LCD 產業之薄膜製程相關人才多來自於半導體產業,具有豐富經驗與成熟技 術,因此製程良率可超過 95%。
圖 3-3:薄膜電晶體製程簡介
資料來源:中華映管股份有限公司網頁
2. 面板組裝段(Cell 段)
如圖 3-4 所示,Cell 段是以 Array 段的玻璃為基板,與洗淨後彩色濾光片(color filter;CF)的玻璃基板與 TFT 摩擦定向,並在 TFT 陣列基板上散佈間隔物作為支撐點,
之後組合陣列基板與 CF,在兩片玻璃基板間注入液晶(LC)。
面板組裝段工程是主要影響 TFT-LCD 面板良率的工程段,除不同材質之零組件組合 技術較困難,還需豐富經驗,故目前此階段之良率尚不達 85%,仍有待提升。
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圖 3-4:面板工程(cell engineering)簡介 資料來源:中華映管股份有限公司網頁 3. 模組組裝(Module 段)
最後連接組裝完成的 TFT-LCD 面板與驅動 IC(Driver IC)、印刷電路板(PCB),並裝 上背光源(Backlight Module)及固定框架(Frame),即完成液晶顯示器模組組裝,如下 圖 3-5。
模組組裝(Module)段是目前 TFT-LCD 廠需求最多人力的部分,因此人事成本較高,
部份公司採外包作業,或轉至人力成本較低的大陸設廠,一般而言,總體良率幾乎可達 99%。
綜合以上可知,LCD 面板的製程是冗長而且繁瑣的,使用的材料眾多,而且相互影 響,化學材料的使用與替代,基本上有”雖難進但也難出”的特性!
圖 3-5:LCM 模組工程 (Module Engineering)簡介
資料來源:中華映管股份有限公司網頁
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第二節 LCD 的產業結構與特性
液晶面板產業特性屬資本密集、技術密集、產品生命週期短、生產線技術更替速度 快、專利數多、國際化分工現象普遍,且價格處於波動不定之非穩定平衡狀態。(王昭 琪,2002)
液晶面板產業特性可歸納如下五點:
(一) 技術密集性,供應商進入障礙高。
(二) 資本密集性,供應商進入與退出障礙高。
(三) 生產設備汰換的壓力。
(四) 價格受市場供需影響。
(五) 國際分工。
TFT-LCD 產業結構分為上游材料製造,如背光源模組、玻璃基板、偏光板、ITO(氧 化銦錫)導電玻璃、彩色濾光片、間隔物、液晶材料、配向膜、相位差膜、驅動 IC、封 膠材料、及設備製造等;中游有 LCD 面板製造及 LCD 模組;下游為各類型資訊及電子等 應用產品,主要以通訊、電腦、及消費性電子應用為主,如下圖 3-6。台灣政府推動『兩 兆雙星』產業發展計畫,與韓國集團視垂直化經營模式不同,台灣是由上、中、下游組 成 TFT-LCD 產業之垂直分工體系,產生群聚效應,更突顯 TFT-LCD 產業在我國光電產業 的地位。
圖 3-6:TFT-LCD 產業結構
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TFT-LCD 產業具有高度協調性,上中下游間關係相當緊密,具有共生共容的特點,
目前發展逐漸由分工走向整合,台灣 TFT-LCD 產業未來發展方向有下列特色:
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韓國產業似乎比台灣廠商更能承受不景氣循環之考驗,他們盱衡台韓產業結構與廠 商特性分析理由如下:
一、韓國 TFT 面板廠商上下游垂直整合較為完整,關鍵原物料不虞缺乏或價格波動;
二、韓國廠商五代廠產能開展,生產較具經濟規模,生產採購原物料價格低;
三、韓國廠商擁有下游自有品牌、通路,有助於產銷協調。故未來我國廠商應加強 上下游產業鏈之整合,加速次世代 TFT 面板技術開發,掌握關鍵零組件、原物料,方能 在不景氣潮流中與韓國廠商力拼。
以上的分析見證了台灣本土的 LCD 產業深度不夠的隱懮,說明了培植本土材料產業 是產官學界已有的認知。
LCD 廠不斷的擴充產能,並以更大尺寸的玻璃基板來設新線,造成對新規格材料不斷 需求,和降低材料成本的需求,但有時得不到日商的材料支援,使得本土材料商因此有機 會參與這樣高進入障礙的行業。尤其是高彩度大尺寸液晶電視的量產,面臨了沒有日本 材料商願意支援(例如:彩色光阻),或是材料單價貴的嚇人的情形,此一情況在日本政府 干預日本材料商限制高階材料產品外銷的措施後,對國內高彩度但大尺寸液晶電視開發 形成制約。(雖然檯面上,沒有日商承認這樣的情形)
LCD 用特用化學品市場屬於日商寡占型市場,本土廠商技術不成熟,下游 LCD 業者 也多觀望,多不願做白老鼠。而且 LCD 廠投資大,折舊高,廠商停車試新材料的固定及變 動成本均高。良率更是影響下游廠商經營績效的關鍵因素,本土材料的推展必需考慮這 些因素。
進入電子行業,成為其材料供應商,門檻非常高, Clariant、 TOK、 JSR 、Toyo Ink, 這些 benchmark 廠都累積了幾十年的研發生產及行銷經驗。新進入者是韓商及在其之後 發展的台商。韓商的成功在於其產業的垂直整合成功,而發展出了航空母鑑級的面板大 廠 LGD 和 Samsung 及其企業版圖內,附屬專用的電子化學材料廠,台灣電子化學材料商 的進入則是在 2000 年之後,而且均未成熟。(郭宗鑫,2005)
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面板廠極需取得垂直整合的機會,並作快速的追隨者(Follower),當時 LCD 產業群聚效 應在台灣已漸漸形成。新材料的開發並持續保持領先和進一步的成本降低,是這個產業