TFT-LCD 產業簡介

3.2.1 TFT-LCD 技術演變過程技術演變過程技術演變過程 技術演變過程

LCD 的歷史最早可追溯到 1888 年奧地利植物學家萊尼茲(F. Reinetzer)首先發現了 液晶分子，但 80 年以後美國 RCA 公司才發現液晶會受電流影響產生偏轉及出現折射現 象，並將此特殊性能，應用於顯示器上，因此液晶顯示器才正式問世。

美國雖然最早發展出液晶顯示器技術，但是真正發揚光大技術卻是日本，從 LCD 的演進的歷程，1970 年代是 2 吋以下小尺寸的時代，只能顯示簡單的數字或符號，例如 電子表等，1973 年日商夏普將液晶顯示器技術引進日本，請參閱附圖，推出全球第一台 液晶顯示器計算機，成功地將液晶顯示器商業化，開啟了日本 LCD 領導世界的新時代，

並吸引了日本的其他主要的家電廠商如松下、三洋、NEC 等廠商陸續加入。

1980 年以後，LCD 的各項功能及尺寸同步提升，逐漸地進入 8 至 10 吋的中小尺 寸時代，並從單色逐漸演變出多彩及全彩，反應速度越來越快及解析度越來越高，應用 範圍逐漸快速擴展到個人數位助理(Personal Digital Assistant :PDA)、電子字典、掌上型 遊樂器等。

1990 年代中期以後，TFT 躍升為面板的主流技術，同時開始跨足大尺寸面板的生 產，下游應用面擴增至筆記型電腦(Note Book :NB)、監視器等新市場，1994 年 20 吋大 尺寸 LCD 進入量產階段，讓 LCD 產品的應用進入全新的領域，更被喻為是資訊電腦產 業的第二次革命。

進入 2000 年以後，次世代面板生產線的投資成長加速，平均兩年就增加一個世 代，LCD 的主流應用也逐漸地的演進到電視機時代。2006 年底日本夏普的龜山八代生 產線投產，面板經濟切割尺寸跳升至 8 片 46 吋、6 片 52 吋，正式宣告 TFT 產業液晶電 視時代的來臨，目前除了與 PDP 電漿電視在 50 吋以上電視市場交峰外，同時還將滲透 到大型數位顯示看板的領域。

圖 3-1 夏普 1973 年推出全球第一台液晶顯示器計算機 資料來源:夏普公司網站

3.2.2 LCD 依技術上之分類依技術上之分類依技術上之分類依技術上之分類(三種三種三種三種 LCD 的比較的比較的比較的比較)

LCD 依驅動液晶的方式不同，有可區分為兩大類，一類為被動式(Passive Matrix) 薄膜電晶體顯示器，例如 TN-LCD(扭轉向列液晶顯示器) 、STN-LCD(超扭轉向列液晶 顯示器) ，另一類為主動式(Active Matrix)薄膜電晶體顯示器，例如 TFT-LCD，這三種 LCD 技術比較表，請參閱下表。其中 TFT-LCD 在視角、色彩、對比、反應速度、解析 度、動畫顯示等性能皆遠優於 TN、STN-LCD，在過去因為 TFT 的價格相對昂貴，可以 產生不同應用產品的區隔，但是隨者 TFT 大尺寸的產線投產，再加技術逐漸成熟，良率 逐漸提升，TFT 成本優勢逐漸明顯，遂開始大幅度取代 TN 及 STN 產品。另一方面，

TFT-LCD 依其製程技術不同，有可分為非晶矽( A-Si)及多晶矽(Poly-Si)兩種，一般常稱 的 TFT 面板是屬非晶矽的製程，如國內的友達、奇美、華映、彩晶等皆採此法，至於多 晶矽製程的代表技術為低溫多晶矽(Low Temperature Polysilicon :LTPS)，相較於非晶矽製

程，LTPS 多了一道雷射回火處理，可加快電子的移動速度，比 A-Si 快一百倍，故可縮 小電晶體的體積，以利將驅動 IC(Driver IC)崁入基板內，有效節省成本及空間，並可提 高解析度及減輕面板重量，但其缺點因製程較複雜，良率較低，同時不易大尺寸化，目

TFT-LCD 的製程主要可分為三大階段:第一階段為電極圖案與基板製造(Array Process)、第二階段為液晶面板製造(Cell Process)、第三階段為模組(Module Process)。

Array 部份與半導體製程製程相似，使用的最重要零組件為玻璃基板，在基板上先以物 理及化學氣象沉積的方式，將電路放置於基板中，然後再經過多次的成膜、清洗、塗佈、

曝光、顯影、蝕刻、剝膜、檢驗等程序。Cell 是將電路基板與彩色濾光片貼合，再切割 成空玻璃，同時抽真空注入液晶，並在上下兩端貼合偏光板。Array 及 Cell 階段，涉及

化學及先進的光學技術，影響面板製造的良率，因此相關的設備投資金額最大，屬於技 術及資本密集型的製程。最後的 Module 階段為組裝製程，將面板與趨動 IC、背光模組、

印刷電路板、電源驅動器等零組件裝配在一起，此階段的製程比起前兩個階段要勞力密 集。

Array Process Array ProcessArray Process Array Process

Glass Substrate Cleaning Thin Film Deposition

Resist Coating Exposure

Glass Substrate Cleaning Thin Film Deposition

Resist Coating Exposure

Cell Process Cell Process Cell Process Cell Process

Polyimide Film Printing Rubbing

Polyimide Film Printing Rubbing

Cell Process PCB Soldering

Backlight Mounting

Burn-in TEST TFT LCD Panel

OLB PCB Soldering

Backlight Mounting

Burn-in

TEST

圖 3-4 :模組製程(Module Process) 資料來源:本文整理

例如電漿顯示器、有機發光二極體顯示器、場發射顯示器等，經常被市場拿來與 LCD 做比較及競爭。不過，因新次世代的顯示技術的商品化成本過巨及良率過低，導致各公 司的技術研發人員不得不重新檢視新技術的前瞻性、量產時機、產品競爭性，結果還是 持續的提升 LCD 的技術層次，也因此讓同一 TFT-LCD 顯示器，在幾年之間呈現截然不 同的畫質及性能。

在 2000 年前，TFT-LCD 的應用的觸角逐漸伸展至電視領域，當時夏普推出最大 的液晶電視面板尺寸為 28 吋，由於消費者對 LCD 的普遍印象仍留在靜態的監視器及筆 記型電腦等產品，對於動態及較高解析度要求的電視則採取懷疑及觀望的態度，同時當 時市場除有 CRT 電視外，尚有主流的 PDP 占領大尺寸電視主要市場。然而，隨著三星 在 2001 年推出 40 吋液晶電視樣品，同時 LGD 及夏普為了保持次世代技術的競爭力，

亦相繼加快次世代面板廠的投資，使得 TFT-LCD 的尺寸不斷地向 40 吋、50 吋、60 吋，

甚至於 100 吋推進，而實際的設備投資從六代、七代，演進到 2006 年第三季夏普龜山 第二廠率先投資的第八代廠，目前夏普正規劃於大阪縣堺市濱海區興建最先進及節能的 十代廠，並計劃於 2010 年量產。

除了主流尺寸大躍進外，LCD 在視角及反應速度方面亦有很大的改進，各種廣視 技術廣泛用於液晶電視機面板，透過提高驅動電壓方式可有效改善畫面遲滯的現象，至 於提高反應速度的關鍵技術，包含採用高速液晶、加速畫面掃描頻率等，將傳統掃描每 秒 60 幅畫面提升至 120 幅畫面。

第二，生產線切割彈性大，大小尺寸通吃

LCD 的產品應用層面廣泛，產品應用從 2 吋小尺寸的數位相機、手機、PDA，10 吋~20 吋中尺寸的 NB、Monitor，一直到 40 吋~50 吋大尺寸的液晶電視，均可見到 LCD 產品的蹤影，而且同一生產線可以在符合經濟切斷率原則下，做不同產品尺寸的調配，

面板廠商可利用此彈性生產優勢，依市場現況適時調整產品結構，增加生產線的稼動 率，維持公司的獲利能力。

相較與 OLED 的主要產品為手機、MP3 等小尺寸面板，而 PDP 的主要產品別為 40 吋以上的大尺寸面板，很明顯的事實為只要 LCD 能推出量產的電視機，PDP 就逐漸

退出該尺寸的市場，LCD 這種面板尺寸的生產彈性，讓其產品應用面更大。因此，當主 流應用產品市場逐漸飽和時，廠商就會找尋新的產品及開拓新市場，例如目前熱賣的數 位相框，主係數位照相機逐漸代替傳統光學相機，因此改變大家觀看及儲存相片的習 慣，因而產生新的需求，LCD 廠商積極掌握及開拓此商機，以最快速搶進此新市場，有 效地去化產能，使得 2007 年的中小尺寸面板供不應求。

第三，上下游供應鏈完整

LCD 產業上中下游供應鏈完整，建立了 LCD 的盟主地位，這是其他顯示技術所 望塵莫及之處，LCD 技術發源自美國，但是日本加以發揚光大，從夏普最早將 LCD 導 入計算機、電子表等產品開始，三十幾年來，不但日本建立了完整的上中下游產業鏈，

同時由於技術的擴散，韓國、台灣、中國都已逐漸建立了各區域的上中下游產業鏈，不 像 OLED、PDP 產業一樣，技術掌握在少數幾家面板廠商手中，如此阻礙了 OLED、PDP 產業先進技術的開發及大量推展到不同產品的機會。

第四，產品降價速度快

由於 LCD 產業競爭激烈，面板及大部份零組件跌價快速，同時因價格下跌，帶動 最終產品的需求快速擴大，因此 LCD 占顯示器的市占率逐漸提高。

全球 TFT-LCD 面板生產商多達十幾家，預估到 2008 年底，三代以上的生產線至 少有 66 條以上，因此廠商間的產能競賽十分激烈，各國的領導廠商三星、LPD、夏普、

友達、奇美等競相設立最新世代的生產線，當市場出現供給大於需求時，產業鏈的各個 廠商會充滿了過多的庫存，為了消化現有庫存及產能，產品售價就會大幅降低，造成廠 商獲利衰退，甚至於虧損狀況，但售價降低又進一步刺激銷售，特別是當售價降低到所 謂的甜蜜點後，會引起產品銷售量更大幅度增加，使得奢侈品並為必需品，如此使得 LCD 滲透率不減反增。最明顯的例子為液晶電視的銷售量，雖然液晶電視的售價跌多漲 少，但是銷售量從 2004 年的 1,200 萬台，2005 的 2,800 萬台，2007 的 5,400 萬台，預計 在 2008 年將會超過 10,300 萬，產量規模會持續增長。

而且隨著液晶電視機的需求增加，原本在 40 吋薄形電視占有主導地位的電漿電視 開始感受到威脅，市場占有率逐漸被液晶電視所侵蝕，舉例來說，在 2005 年初，一台

42 吋液晶電視的價格約為 6,000 美元，相同尺寸的電漿電視約為 3,000 美元左右，是液 晶電視價格約為電漿電視的 2 倍，但是隨者 LGD 的七．五代線在 2006 年初的投產後，

42 吋液晶電視的價格開始向同尺寸的電漿電視靠近，到了 2007 年初，兩者幾乎已無價 差，2007 年底則價格約為 1400 美元左右，就已經低於電漿電視，2008 年及 2009 則預 計價格為 1,000 至 1,200 美元左右，迫使電漿電視陣營不得不將主力產品往 50 吋提升，

同時可預期隨著十代線投產，電漿電視將棄守 50 吋電視機的市場，而液晶電視得以在

同時可預期隨著十代線投產，電漿電視將棄守 50 吋電視機的市場，而液晶電視得以在