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| 新世代中小尺寸平面顯示器爭霸戰 |
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OLED v.s TFT LCD
【作者： 廖專崇】 2004年05月05日 星期三
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根據資策會MIC最新的研究報告指出，國內2004年上半年中小尺寸面板出貨量預計可達1.87億片，較2003年上半年成長28％，並較2003年下半年的旺季成長2％，由於該市場的應用大宗手機在去年興起彩色化的風潮，彩色手機的銷售比重由第一季的37％，提升到第二季的67％，因此中小型彩色面板的市場潛力為各方所看好。一般市場的看法是CSTN面板由於畫質較差，將成為過渡的解決方案，畫質更好的TFT LCD或技術更為先進的OLED（Organic Light Emitting Display；有機發光顯示器）將成為未來市場的主流規格。
市場人士認為，TFT LCD會直接取代TN/STN LCD目前的市場地位，另外，由於新興的顯示器技術不斷推陳出新，功能特性也持續加強，許多新興顯示器技術皆有意搶佔此一市場大餅，其中又以OLED最有機會，隨著TFT LCD正式成為市場主流、全彩OLED產品逐漸問世，這兩個具有瑜亮情節的技術將正式在市場上對壘，由於在技術與市場上各有擅場，所以幾年後中小尺寸平面顯示器主流誰屬或者各有利基市場都還很難下定論。
OLED與TFT LCD技術比較
OLED與TFT LCD都是近來相當受矚目的平面顯示技術，OLED的發光原理，係在透明陽極與金屬陰極間蒸鍍有機薄膜，注入電子與電洞，並利用其在有機薄膜間複合，將能量轉成可見光。並且可搭配不同的有機材料，發出不同顏色的光，來達成全彩顯示器的需求。而TFT LCD的發光原理與之最大的差異在於LCD是被動發光，需要藉由背光模組的幫助才能將畫面顯示出來，(圖一)是OLED與LCD的基本構造比較圖，LCD所需要的材料結構較為複雜，不過由於OLED發展的時間較短，對於相關廠商來說提升良率還是現階段努力的重點之一。
＜資料來源：錸寶科技網站＞
在技術部份，與TFT LCD相較OLED擁有多項優勢，包括：自發光、高亮度、高發光效率、高對比、快速反應時間、廣視角、厚度小、低耗電、可使用溫度範圍大與具備可撓性等。許多特點都與可攜式產品訴求一致，所以在幾年前OLED剛導入商品化時，曾經引發市場的一陣驚艷，然而最近幾年產品推出時程並不順暢，導致當年的光環逐漸退色，一直到2003年下半年，由彩色雙螢幕手機帶來的市場需求，相關廠商在手機次螢幕上有部分斬獲後，才又重新引起市場的注意。
而事實上，OLED並非毫無缺點，從該技術推出開始，其使用壽命就是相關廠商的技術重點改善，相較於TFT LCD平均2萬小時以上的使用時間，大部分OLED廠商推出的產品都還在數千到1萬小時的使用時間左右，可靠度不夠高。另外，OLED產業算是一個全新的產業，所有的流程都必須重新摸索，所以目前普遍的生產良率還不高，大概只在TFT LCD廠第五、六代廠的良率水準，必須進一步提升產品良率，才能強化整體競爭力。
OLED發展現況
目前全球OLED面板供應商當中呈現少數廠商壟斷的局面，分別是東北Pioneer市佔率約40％，Samsung（三星）市佔率約33％，錸寶科技市佔率約23％，這三家廠商囊括超過96％的市場佔有率，其中東北Pioneer與Samsung自身擁有品牌，生產的產品多數提供給自有品牌的汽車音響與手機使用，只有錸寶沒有品牌的支撐。
OLED分為主動式與被動式，生產技術較簡單的被動式OLED應用領域以對色彩、解析度要求不高的汽車音響用顯示器，取代TN/STN-LCD及VFD等應用領域為切入點，包括行動電話、個人數位助理（PDA）、可攜式遊戲機、車用顯示器、電子辭典等其他消費性電子產品。主動式OLED技術可製作高解析度、大尺寸為主的高資訊量的全彩顯示器之應用產品為目標，如高階個人數位助理（PDA）、數位相機、電腦螢幕、筆記型電腦螢幕或電視等。
錸寶科技總經理室行政經理呂英裕表示，OLED算是個相當新興的產業，很多事情都還在摸索，為了建立完整的學習曲線，大多數廠商都是從零開始，先切入小型、單色、被動式的產品，再逐漸往大尺寸、全彩、主動式產品發展，經過三、四年的摸索期，OLED產品的市場需求從去年下半年開始出現明顯的成長，未來幾年將是OLED產業高度成長的時期。
OLED產業即將邁入高度成長期，也代表OLED產品即將進入主動式、全彩的階段，除了由Sanyo與Kodak合資成立的SK Display於去年3月柯達發表的數位相機上，搭載一款全彩主動式2.2吋OLED之外，多數廠商也陸續於去年下半年推出全彩OLED，呂英裕指出，錸寶也將於年底正式推出6萬5000色的全彩主動式OLED。
不過OLED產業畢竟還沒建立完整的學習曲線，呂英裕進一步強調，OLED在技術上需要克服的部分還很多，包括材料配方的調製比重、製程技術的改善、量率的提昇、封裝技術如何避免水氣的侵入等等。另外，市場的教育也是個重要的課題，該公司再要進入大陸市場之前，就花了將近一年半的時間與大陸的客戶溝通，讓其接受採用OLED的產品。
| 《圖三 錸寶科技總經理室行政經理呂英裕表示，OLED算是個相當新興的產業，大多數廠商都是從零開始。》 |
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TFT LCD發展現況
目前中小尺寸TFT LCD國內廠商除了友達與元太之外，其他的LCD面板廠，對此領域的著墨並不深，全球中小型TFT LCD面板市場，還是以日系廠商為主，原因就是日系廠商的技術層次較高，加上日系面板廠大多數為基板尺寸較小的3代、3.5代廠，適合發展此類應用。
中小尺寸TFT LCD面板與大尺寸TFT LCD面板有一個很根本的不同，大尺寸產品要求多量少樣，而中小尺寸產品要求少量多樣，就這個角度來觀察，事實上中小尺寸平面顯示器產業的技術門檻較大尺寸平面顯示器高，日系面板廠除了少數還繼續投資新廠的之外，多數廠商都轉進這個領域，專注在個別設定的產品應用領域。
與OLED相較，TFT LCD面板則沒有尺寸的限制，所以在OLED突破2吋以上的技術與生產瓶頸之前，2吋以上的全彩平面顯示器應用市場，還是以TFT LCD為主流。然而在沒有新興應用出現之前，TFT LCD只能就本身的各項技術做改善，包括顯示的效率、模組的整合度與減低耗電量等，相關的半導體技術也可以扮演相當積極的角色。
NS小尺寸顯示器產品市場總監Euan Livingston表示，TFT LCD面板本身的耗電量並不高，LED的背光才是消耗電源的大戶，透過電源管理IC減少LED不必要的驅動，可以延長待機時間。另外，較多的畫素也會造成較多的電力消耗，NS就透過類似數學計算的方式，以12bit的色彩顯示方式，只消耗12bit色彩的耗電量，顯示18bit的效果。再者，強化半導體的整合，也有助於體積的縮小與耗電量的減低。
| 《圖四 NS小尺寸顯示器產品市場總監Euan Livingston表示，TFT LCD面板本身的耗電量並不高，LED的背光才是消耗電源的大戶。》 |
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在TFT LCD的技術改善上，儘管耗電量是個重要的課題，卻不是全部，在強調即時多媒體表現的趨勢下，動態影像的流暢、畫面的細緻與色彩的豐富等都是可以改善的重點；再者，成本的降低以提供市場物美價廉的選擇應該也是TFT LCD未來站穩市場的重點。
OLED與TFT LCD市場發展趨勢
在OLED與TFT LCD的市場發展趨勢部分，在我們所討論的中小尺寸上，手機面板是最大的應用，Samsung與錸寶的OLED產品也是以此市場為主要的目標；在TFT LCD部分，以日商為主的中小尺寸TFT LCD，應用則較為廣泛，包括PDA、車用顯示器等尺寸較大的應用領域，都是其目標市場。
而在技術方面，LTPS（Low Temperature poly-silicon；低溫多晶矽）技術在不管是OLED或TFT LCD的未來發展都相當關鍵，Polysilicon（多晶矽）是一種約為0.1至數個μm大小、以矽為基底的材料，由許多矽粒子組合而成。在半導體製造產業中，多晶矽通常經由LPCVD（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）處理後，再以高於900℃的退火程序，此方法即為SPC（Solid Phase Crystallization）。然而此種方法卻不適用於平面顯示器製造產業，此乃因為玻璃的最高承受溫度只有650℃。因此，LTPS技術即是特別應用在平面顯示器的製造上。
LTPS膜的製成遠比a-Si複雜許多，然而LTPS TFT比a-Si TFT的機動性高上100倍。並且可以在玻璃基板上直接進行CMOS 程序。以下列出幾種p-Si優於a-Si的特性：
@內標：(1)薄膜電晶体之遷移率更快，因此可直接在玻璃基板上製作驅動電路，有助於成本的降低。
(2)Vehicle for OLED：高遷移率代表可提供OLED Device較大之驅動電流，因此較適合作為主動型OLED顯示器之基板。
(3)模組緊密：由於部份驅動電路可製作於玻璃基板上，因此PCB上的電路相對簡單，可節省PCB之面積。
所以，可以將LTPS成熟運用於其面板製作上的一方，將取得較佳的優勢，以目前的進展看來，許多專住於中小尺寸的TFT LCD面板廠已經有能力利用LTPS技術於其產品上；另一方面，多數的OLED廠則還未能將LTPS技術導入該公司量產的產品中。
結論
OLED廠商相當積極的在全彩主動式的產品上發展，也即將有相關的產品問世。因此，從今年下半年開始，OLED與TFT LCD的戰火即將正式點燃，OLED雖然在許多先天條件上都占有優勢，不過TFT LCD發展的歷史較長，技術也較成熟，OLED若沒能在技術上力求突破，達成該技術本身的優勢，要在中小尺寸的市場中擊敗TFT LCD也不是件容易的事。
另外，OLED的許多特性，也為其應用開創了許多新的空間，像最近市場上推出的多款具備鏡子功能的手機就是利用其自發光特性的一個例子；未來可撓式的OLED面板，更可以開發出許多新興的應用；甚至雙面可發光的OLED面板，也會讓手機的設計發生顛覆性的改變。相較之下，TFT LCD的應用層面與空間就不那麼具想像力了，所以TFT LCD應該以改善目前的產品品質與降低成本為重點，一樣可以在現有的市場中獲的良好的發展。
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