LCDTV用关键零组件之挑战

1、LCD TV用关键零组件之挑战郑福财 2004-3-26 13:36:20文章来源：电子与电脑LCD Monitor与LCD TV的应用不同，一为信息用主要是个人使用产品，TV是视讯产品主要是家庭使用产品，因此产品特性的需求亦有不同，主要差异在于尺寸、亮度、应答速度、色饱和 度、视角及分辨率等特性改良，而关键零组件发展则攸关LCD TV特性的实现。在主要关键零组件的开发上，彩色滤光片应朝高精细彩色光阻开发提高色饱和度，涂布技术改 善以降低成本，应加强开发符合IPS及MVA广视角专用的CF,以因应广视角趋势，在生产方式 方面五代线以上生产线应以 Full Sheet制程及附Photo Space

2、r CF较能取得市场利基，因此 应提高整板输出的良率并与下游厂商取得合作联盟的关系；在偏光板的发展，则由于 LCD TV 对视角的要求更广，因此未来 20吋以上产品将以IPS/MVA/S-IPS等广视角技术为主要趋势， 搭配偏光板贴附广视角补偿膜以补偿色偏及视角，将是主流产品，由于广视角补偿膜供货商为 独占市场(TN-WV Film富士写真)，因此偏光板厂商除了持续掌握上游材料的来源之外，并应 加强广视角技术及零缺点偏光板开发。背光模块则因为改采用直下式产品使CCFL丁管数的需求大幅上扬，全球主要由CCFL由日系厂商供应，其中 Haris on市占43%其次为Sa nken及 West分居其次

3、，在产能的供应上，随我国五代线的布局积极，纷纷来台设立生产据点，长期供 需将持稳。應用產品特性20022 册2006關鍵劉且件TV亮度(nits)500700CRB LQ PL對比500:11000:1PL, LC反應速度(msec)1571C, LC色匏和度75%90%CF； BL尺寸2(rGlass表1： LCD TV技术挑战来源 1 SID InforiMtion,投影显示（前投与背投）一LCD LCOS DLP投影机技术基本显影原理，主要是由卤素灯、或氙气灯等发光，集光至面板，将面板的影像经 反射或透射投射出影像，再经过分光、合光系统，最后将影像投射到屏幕显像。数字投影技术 目前有LC

4、D LCOS DLP又分为单板式与三板式，LCD目前都已三板式为主，DPL则以单板式 为主，由于三片式的DLP为新产品，唯一生产厂商德仪公司也未开始供应。目前LCD以稳定成熟的技术、成本的优势，主导投影机市场；DLP则因在体积及重量占上风，在超可携式（UltraPortable）机种成为主流。單位：台19992(MN)2IHH20022(H)3(RT3冷502,5(X12JHM)LCDSt HMM HI9M000U20lh(MN)1卿woDLP（單板式）6000284KOOfl42O)OO60()X1001350,000DLP（2板式）200M-DLP（3板戎）2,0002S0fl320045

5、0()15.000合計777,21,405,700表？：投影机（前投影）出货统计来涯：書士总研（一儿 CDLCD又称为穿透式技术，是目前市场的主流技术。LCD投影技术是自90年代起，由日商主导的投影技术（特别是EPSON卩占有超过五成的占有率），其显影原理类似幻灯机，系藉由高亮度卤 素灯泡，照射LCD面板，再将影像穿透面板后，经过投射镜头组的聚焦及放大影像后，投射于 屏幕上显示影像，投影机内部有 3片LCD面板，各片分别负责RGBE色的显像，将此3原色经 重迭影像后投射出彩色的影像。LCD投影技术的投射过程主要是将灯泡的光源，通过滤镜、分 光镜，再于折射镜头将影像投射至屏幕上。Di rh ro

6、le匚 u irLiiurCuter-UrrorMirrorRedDichrgicru-LightSourceBlueDichmcMirrorDiEroicMirnjrWavelengthSe lector图1： LCD pane I （二片式）投影显不结构图2： LCD影像合光模式（二）LCOS （Liquid Crystal On Silicon/反射式硅基液晶）LCOS技术是结合了半导体与LCD技术，就技术面来看，具有高分辨率、高亮度的特性，加上 产品结构简单，亦具低成本潜力，将是数字投影技术中的明星级产品。LCOS面板的结构有些类似TFT LCD，一样是在上下二层基板中间撒布 Spac

7、er以加以隔绝后，再填充液晶于基板间 形成光阀，藉由电路的开关以推动液晶分子的旋转，以决定画面的明与暗。LCOS面板的上基板是ITO导电玻璃，下基板是则硅晶圆 CMOS!板，LCOS面板最大的特色在于下基板的材质是 单晶硅，因此拥有良好的电子移动率，而且单晶硅可形成较细的线路，因此与现有的HTPS LCD及DLP投影面板相较，LCOS是比较容易达成高分辨率的投影技术虽然LCOS面板技术相当具有潜力，不过就技术现况来看，LCOS虽然在分辨率上优于LCD及DLP技术，然而在重量、亮度及对比上均较为不如，加上在良率偏低的情况下，仍然不具成本 优势，因此目前LCOS在前投影机产品中较不具竞争力，不过在

8、画质要求较高、体积较大的背 投影电视而言，提供LCOS较佳的成长空间，也是目前 LCOS技术比较看得到的营运实绩。就以 LCOS技术较为领先的JVC而言，其主要的应用产品即以背投影电视为主。LCOS技术以其高画质的优点，加上耗电量低于 PDP电视，因此在背投影电视具成长潜力。Cliiriilr im lia taviRtflumfW Tiirwic sLCOS pane I与光学结构4： LCOS技术相关应用之产品(1)国内家电厂商陆续发表LCOS背投影电视台湾厂商目前主攻LCOS勺厂商以三洋及歌林为代表，由于目前市面上 LCD TV及PDP介格昂 贵，短时间内价格无法下降，但大尺寸电视的需求

9、却不断成长，因此低价的大尺寸电视将会相 当具有市场潜力，可因低价冲出销售量。三洋的 LCOS背投影电视，采用第二代LCOS芯片，结 合联电的IC设计、联诚的LCD制程，并由宽柏光电进行光机设计、普立尔负责光机制造，而 三洋负责组装以及影音技术的调整。LCOSt投电视价格能够下降，主要是因为光机的良率已经 改善，加上从上游到下游的制造都由台湾产业链完成，各种环节都能节省成本。目前加入台湾 背投影电视战局的品牌，有 LG Samsung志红、SONY三洋等品牌，而在2004年，EPSO也 将加入战局。以往背投影电视的市场局限在北美以及大陆等地。不过在桌上型背投电视受到亚 洲市场好评之后，LG Sa

10、mgsumg EPSO也积极经营亚洲市场。单片式LCOS背投影电视由于单片式LCOS光机引擎架构简单，在单片式 LCOS光机引擎与三片式光机引擎架构中，包括Condensor、P-S Converter 、UV/IR Filter 、光机上盖 /下盖、机构 - Others 、LampMechanism与Lamp等组件属于共通组件外，单片式 LCOS光机引擎中Polarizer 与Panel的使 用数量均只需一片，此外，单片式架构光机引擎除上述组件外，再增添 Mirror 、Moxtek、Rod 与Color Wheel等组件及可以组装一台成单片式 LCOS光机引擎，其光机引擎组件数目将近为3

11、片式光机引擎的一半；而三片式 LCOS光机引擎则还需要 R、G B三色的Polarzing Beam、Quarter Wave、Intergrator Lens 、Dichroic Mirror 、Blue Mirror 及 R、G B 三色的 CUT 等多样组件方可以组成。整体而言，单片式LCOS光机引擎的架构简单、使用组件数量少，有利于光机引擎的组装与量产，将有助于LCOS光机引擎价格的下降，可真正突显 LCOS低成本的竞争优势，另一方面，LCO刖以提供高分辨率，正符合未来数字电视的市场需求。因此单片式 LCOSw投影电视的成功开发，已成为 LCOS业发展的重要里程碑。相较于LCD与 DL

12、P两项技术，由于LCOS采用半导体制程，不但可以提供高分辨率及具竞争力 的面板组件成本，加上未来数字电视市场的成长潜力，自然吸引厂商投入LCOS发展，而LCOS所带来的经济效益，除高分辨率数字电视外、尚包括公司及个人投影机市场，甚至于消费性电 子产品，应用市场的规模将使其投入资本报酬率，有更高的前景。LJColor Fusion FiltersProjection lens Color SeparationFittersllltiminationSystem Routing prismsLOOS signaI panel投影显示结构来源：Phi I ips(3) In tel将改变数字电视市场

13、的风貌In tel预定在2004年元月初举行的消费性电子产品展中公布该公司在数字电视芯片领域的进 展；Intel的技术可使大屏幕平面电视利用一般投影式电视的技术，以远低于电浆电视或液晶 电视的成本而能够提供相仿或更优异的品质。In tel与其它大型芯片制造商将能够把半导体业 著名的摩尔定律移转至数字电视的领域，该公司预测低成本的显示屏技术未来将可大幅降低大 屏幕电视的售价，最早在2004年年底节庆时即可能进展到50英吋的电视只有7英吋的厚度， 售价仅为一千美元左右。由于电视显示屏领域目前还在迅速地转变中，其中有许多业者在竞争，但尚无明显的胜利者， 许多传统电视的制造商也在寻求其它成本比较低廉的

14、方案来替代电浆电视与LCD电视(目前高阶的家庭娱乐市场系由这两类电视所主宰)。分析家预测在明年的消费性电子产品展中，厂商 将会展示新款后端投影式的电视机，厚度只有10英吋，而重量比电浆电视与LCD电视来得更为轻巧。（三）DLPDLP(Digital Light Processi ng)光学引擎结构，是采用反射式与 LCD使用穿透式并不同。将DMD(Digital Micro-mirror Device) 黏贴在SRAM半导体上，透过电极控制每片镜子的倾斜角 度，以切换光的反射方向。DLP所使用的核心芯片DMD乃由数十万片面积16X16微米，比头 发的断面还小的微镜片所组成(属于德州仪器(TI)

15、专利)。如欲提高产品的分辨率，只要增加 DMM微镜片镜的数量即可，不须改变微镜片的大小；微镜片数越多，组件面积越大，反射的 光就随之增加。因此DMD是亮度与分辨率可以同时并存的组件。由于DLP是透过电极控制镜片倾斜角度来切换光的方向，据悉反射率高达 95%因完全采用数字控制，与液晶式相较，具备 亮度高、色调重现性正确、反应速度快、无噪声等优点，且由于构造简单所以重量通常较同等 级LCD机种较轻巧，对于产品在轻薄短小的发展有相当助益。CoilrC_v irt41 iRjatlRifrBpOiwCi! TlnwM utu7： DLP panel与光学结构1 -Chip DMD Projoctor2

16、-Chip OMD Projoctor3-Chip DMD 尸rojctor8：三种不同的DMD Ch ip显示结构DLP投影技术在德仪的积极推动下，近来发展迅速，目前在投影机市场已达三成的市占率，虽 然LCD投影机仍占有2/3的市场，不过DLP快速成长的态势，使得LCD投影机相形失色，而且 LCOS在技术尚未成熟下，DLP可凭借其技术优势，将可持续其先前的亮丽成长力道。然而各项 投影技术仍不断翻新，就市场三大主流技术而言，LCD技术在Epson及Sony的努力下，已开发出2公斤以下、2000流明的高亮度投影机，与 DLP技术的差距逐渐拉近；而LCOS在众多厂商 投入下，技术成熟也是早晚的事，

17、而以其高分辨率及制程简单所衍生的低成本潜力，亦是不容 小歔的竞争对手，可预见未来投影机市场必将是这三个技术相互角力的态势。單位：台200U2(HH2(10220032004(RT2,211,055237L7252/7800793,0824J82LCD39,6944228747,95453,46561398DLP9,90717,02035,467231229LCOS3502.054W8313706 氏 687226L0062,587,0572/1653203.445J 96表3：背投影电视出货统计来源：Stanford ResourcesPDPPDP自1964年开始发展，目前全球已有超过 8家的

18、面板厂商投入量产，显示原理主要的分野是 根据电流驱动方式来区分，可分为交流型 (AC type)与直流型(DC type)两种，领导厂商为日本 的Fujitsu与NHK虽然直流型所需的设备投资金额较小，但是由于量产不易，加上放电稳定 性不足等因素，因此在1992年后，可说是由交流型的电浆显示器主导整个市场。电浆电视， 也就是所谓的Plasma Display Panel Television，其发光原理与日光灯相同，简言之，即是在真空玻璃中注入惰性气体或是水银气体，再利用施加电压的方式，使气体产生电浆效应而释 放出紫外线(UV光)，藉由紫外线照射至涂布在玻璃管壁表面的荧光粉而激发出可见光，而此

19、可 见光的颜色乃是由荧光粉的种类所决定；不同于其它显示技术的地方，在于其红蓝绿RGB三原色的发光体不是经由电子枪扫描或背光板的明暗 (如LCD或投影机)所产生的光，而是每个个体 独立发光，所以占用的空间即可大幅缩小，再加上每个独立的发光体在同一时间一次点亮，因 此画面特别清晰鲜明。9：全球PDP电视市场预估来源二 i Supp I i/Stanford针对目前市场热切关注大尺寸市场 PDP与LCOS之争，其它国内家电厂商如东元、三洋电、歌 林等均锁定发展LCOS与声宝策略不同。由于LCOS及 PDP现阶段的成本差距并不大，虽然 LCOS勺尺寸可大可小，但四十吋以下产品，未来仍是LCD TV的天

20、下，四十吋到六十吋在台湾、日本、韩国等市场地小人稠，一般家庭均以斗室为主，PDP节省空间的特质更为明显，LCOS除非在六十吋以上才有吸引力，但市场毕竟不大，因此声宝仍看好PDP发展。比较在显示器产业，从CRT到 LCD RPTV及 PDP 一直都是台、日、韩三国鼎立的局面。台商过去 均采取与日商合作以牵制南韩业者的策略，即使在光电产业上演类似戏码，也不会令人意外。目前PDP厂商仍以日本为主、LCD厂商仍以韩国为主。对PDP来说，则虽然在大尺寸市场仍处 领先，在四十二吋产品上。正因如此迅速在家用FPD市场取得领先地位，将是当务之急。所以，在这个以价格主导一切的市场上，如何降低成本以取得市场优势，

21、将是电浆电视所需优先 考虑的课题。值得注意的是，TFT-LCD是高度资金与技术密集的产业，和半导体、内存一样， 均属于周期性循环产业，发展起伏性高，企业往往抓不准周期变化，出现大幅亏损的状况。从 LCD的角度来看，若液晶电视能顺利发展，并顺利突破技术障碍，则由于LCD在画质细致度、耗电量、以及产品寿命等方面，均优于电浆电视，在两者价格相同时，消费者将优先考虑液晶 电视而非电浆电视，电浆电视被因而被迫使往更大尺寸发展。这也就是说，除非电浆电视的价 格能再快速大幅下降，否则，若液晶电视在四十吋市场站稳脚步，电浆电视将被迫往五十吋以 上发展。再者LCOSt视采用半导体制程、光机等投影性能，在 50吋

22、以上的大尺寸数字电视， 具有很高的画质及价格竞争优势，特别是与电浆电视(PDP)作比较，国内业者推出的50吋PDP零售价达28万元，歌林以16比9宽屏幕的LCOS6视，仅卖11.9万元，不到同级PDP的半 价格。而LCOS勺最大特色是由台湾厂商主导，不论研发、设计、生产、零组件，大部份由台 湾策略联盟厂商完成，也因此价格较为便宜，但推出时间仍较业界预期晚了一年以上，也让业者不得不积极追赶液晶电视及电浆电视。然而，这除了同样有技术问题必须克服外，投影机在超大尺寸发展与低价优势，LCD TVLCOS PDP的发展是否会受到挤压，业者将如何取舍，还值得进一步观察。 LCCJS LCDDMD911：

23、LCD/LCOS/DMD技术比较FcHlurrsHat-CRTLCD TVPDP TVRPTV1日H妙iiwllX卜o1Ligl碑 uriidh!1XooThrinv*1X曲色-KwnirAAfwldx厂AAKrfVPM： in nne0i nliif XihtfTihii fliAE- jA#（艸淀 r IcflKijiiipiior*J3!.oCofVjncAoSijiprikir.厶制 HhJ表4：各种显示器的性能优劣比较来源：TRI结论面对竞争激烈的TFT-LCD产业，国内的相关研发起步虽然早，但真正起飞是因日本受九七亚洲 金融风暴的冲击，愿意把技术移转到台湾，并促使国内在九八年展开跨世纪的大型TFT-LCD投资，短短四年内已把台湾挤进全球第二大生产国的行列，但相关零组件产并构建未臻完 全，除了背光模块起步较早外，其它如彩色滤光片、驱动IC、偏光片及玻璃基板内制化的比例仍偏低；虽然 2002 年可望提高到 50以上，但零组件的更上游材料依然掌控在少数外商手 中，对于我国迈向世界第一生产国及强化国际竞争力的路上，如何构建优质的产业