液晶显示器市场潜力深厚

上网时间: 2015年02月12日? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:价格趋跌制造商增资为未来铺路?

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自从近几年手提式电脑兴起,对显H示器的性能特点又有了新的要求。为了要达到携带方便的目的,这些显示器不但必须有更薄的扁平显示板,而且要求耗电量更低。传统显示器一般都是以阴极射线管(CRT)为主,但CRT的体积及重量均限制其在可携式器件方面的发展。

为了配合有关需要,于是各种扁平面板显示器(FlatPanelDisplay,FPD)便得到进一步发展,其中以液晶显示器(LCD)最为业界广泛采用。主要因为它的图象清晰、轻巧,能以低电压操作,亦可采用黑白或彩色显示。有关人士甚至预测,LCD在某些应用上,将会取代CRT。早在1973年,首部以LCD作显示器的电脑面世,正式打开液晶显示器的发展序幕。二十多年来的研究成果,带来了今天五花八门的应用,范围不再局限于电脑及手表,其他应用包括文字处理器、玩具、投影机、测试及通信仪器、信息报告板等等。除了供可携式电子产品应用外,制造商亦发展了各色各样的办公自动化设备及视听产品,例如投影机和电视。早期LCD是以单色显示为主,后来加上滤色器,可作全彩色显示。为了进一步拓展市场,现在各LCD制造商,正积极改善其产品的分辨率、视角、功耗、响应速度、亮度及反差等各方面。

有源寻址技术应运而生

现时,LCD的显示板以无源矩阵(PM)及有源矩阵(AM)两种为主,手提式电脑应用的LCD大多数是采用前者。最常见的包括扭曲向列(TN)和超扭曲向列(STN)两种,都是通过驱动与控制电路的控制,构成点阵图素的行与列。无源矩阵的生产技术比较容易掌握,而且造价较低,其应用包括计数机、文字处理器及其他静止图象显示器。

而有源矩阵一般利用薄膜晶体管(TFT),当中的行列控制器/驱动器对各个晶体管进行独立寻址,直接控制每个图素的开关,所以不但能提供更理想的解象及更快的响应时间,而且可改善反差及亮度,一般可应用于需要活动图象的显示器上。但由于涉及复杂的制造工艺和先进的生产技术,价格比无源矩阵的显示器约贵一倍。

一些制造商为了要降低有源矩阵LCD生产成本,尝试采用薄膜二极管(Thinfilmdiode)来代替TFT’可惜效果一般不太理想,速度和反差始终不及TFT。

目前,生产有源矩阵的TFTLCD,由于所需技术很高,投资额庞大,所以日本公司一般都占有优势。其他较小的公司唯有致力发展各种无源矩阵显示板。

为了解决TFT的高成本问题,一种采用称为‘有源寻址’(activead-dressing)技术的LCD应运而生,可用较低的成本,生产出高品质的显示器。它放弃了常用的行序寻址(row_sequentialaddressing)方式,而改用伪随机寻址(pseudorandomaddress?ing)。而其中一家最早发展这种技术的公司,是美国的Motif,这公司是由Motorola与InFocusSystems共同投资建立的。

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以TAB封装的驱动器有助发展更薄的LCD模组

有源寻址是彷照有源矩阵的寻址方法,但放弃采用高成本的晶体管,而采用一种精密的数学算法,发展成一系列正交行函数(orthogonalrowfunction),容许对每个图素进行同时寻址。

据报导,这种有源寻址方式能达到有源矩阵器件性能的90%。例如,无源矩阵的STN,其响应时间大约150毫秒,而利用有源寻址的STN,其响应时间便能达到50毫秒。有源寻址LCD成本比有源矩阵LCD低,却比无源矩阵LCD高,主要反映在复杂的有源寻址1C造价上。

在日本,佳能(Canon)亦发展了一种铁电体(Ferroelectric)的LCD,称为铁电液晶显示器(ferroelectricLiquidCrystalDisplay)简称FLCD。它亦是采用无源矩阵方式的,但由于铁电液晶可提供存储效应(memoryeffect),所以即使电源切断后,当中液晶分子的排列方式仍可维持不变,换句话说,显示屏上的影象无需从新扫描,便可得以保存,而当图象改变时,亦只需扫描改变的部分,毋须整个画面从新扫描。

FLCD不但能提供良好响应时间及视角,最重要的是其造价比TFT低,而性能却可与TFT比媲。佳能现时是唯一生产FLCD的公司,彩色15英寸已于今年4月进入量产阶段,但暂时只供应日本市场,它能否对TFTLCD构成威胁,则有待观察。

LCD驱动器亦向小型化方向发展

在整个LCD模组中,除了显示面板及控制器外,另一个主要元件便是LCD驱动器。对于要设计一件高性能、小巧、轻便、省电的LCD电子产品,与它有不可分割的关系。香港摩托罗拉(Motorola)便是其中一家LCD驱动器的供应商,他们在90年开始研制及生产LCD驱动器,为配合各种应用所需,替各LCD制造商提供多种不同款色的驱动器。

为了方便携带,现今的LCD电子产品不但要省电、而且要更加小巧,所以元件方面的设计亦要配合有关需要。例如,摩托罗拉的MC141562共用驱动器(commondriver)及MC141563分段驱动器(segmentdriver)便可达到以上要求。

MC141562可提供100个共用LCD驱

动信号,而控制逻辑电压由2.7至5.5伏,并以115接脚卷带式自动接合技术(TAB)封装;而MC141563更以SLIMTAB方式封装,面积只有18毫米x8.5毫米,可提供高性能而又小巧的驱动器给其他LCD模组制造商,发展更薄、更轻便的LCD应用产品。

日本的LCD制造商,有些是专注生产显示面板的,其他元件则依靠有关制造商供应,但亦有不少是可以自已生产整个LCD模组的,日立(Hitachi)便是其中一家。他们在生产电子元件技术上,有相当丰富的经验。所提供的1C更把驱动器和控制器的功能二合为一。例如HD66712点阵液晶体驱动器/控制器,可用2.7V低电压操作,适合于多种以电池运作的低耗电量电子产品。

现时LCD增长速度惊人,相信无论是生产LCD面板的、发展LCD控制器的、抑或是生产LCD驱动器的公司,均将会致力研制更高性能的元件配合未来LCD发展所需。

日本制造商致力改良产品性能

日本现时有超过20家LCD,制造商,竞争激烈可想而知。为了要脱颖而出,他们均不断改善LCD本身存在的缺点,其中减低功耗是当前急务。LCD本身并不是发光体,所以一般都十分依赖背光照明,而背光照明的耗电量却很大,例如TFT笔记本型电脑中的充电电池,亦只能大约维持两小时。为了延长笔记本型电脑和其他LCD产品在户外的操作时间,制造商均致力减低LCD功耗。

夏普(Sharp)是一家最早发展LCD的公司。他们在降低LCD功耗方面,据称最近又取得突破性发展。设计人员把显示板的光透射率(lighttransmissionrate)增加一倍半,能更有效地运用背光照明。这种设计使显示器可维持高分辨率,但却比一般同类型产品,节省35%的功耗。此外,除了把驱动器电路电压从5.0V降低至3.3V外,他们亦加强综合驱动器的电路零件及减少其他元件数目,这比起同类型驱动电路部分的耗电量减少30%。因而使他们的8.4英寸彩色TFTLCD,不但更轻、更薄,而且功耗从3W降低至1W。

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这种产品现在已进入大量生产阶段,而拥有同样性能的10.4英寸亦快将应市。即将推出的10.4英寸TFTLCD,更将会利用高密度安装技术,把一般安放于显示面板三边的驱动1C,集中放于两边,所以新10.4英寸的LCD外围尺寸亦与8.4英寸相同。

其他日本制造商亦不甘人后,日立(Hitachi)所生产的TFT及STNLCD采用泠阴极荧光灯(ColdCath-odeFluorescentLamp,CCFL)亦有助降低功耗,他们所以亦能生产低于3W的10.4英寸TFTLCD。另外,由于LCD生产过程需要很高的品质控制水平。所以,日立单在无尘室上,已作了重大投资,令成品率从一般的50%提升至大约80%。

NEC是其中一家较迟发展LCD的公司,于1990年开始生产LCD>但成绩却相当骄人。他们只集中生产TFTLCD,生产线全设于日本国内,以鹿儿岛厂房为主。最近亦增加投资,在日本其他地方设立新厂房。显示板面积由5英寸至13英寸,应用亦是以笔记本型电脑为主,超过80%。

出口以美国及台湾市场为主,因为他们都是生产笔记本型电脑的主要国家。据美国有关报导,NEC亦将会于短期内推出只需1.5W功耗的10英寸TFTLCD。

单靠低功耗,对笔记本型电脑是不足够的,轻及薄亦是相当重要的。现时日本采用较薄的基板,可令10英寸TFT显示模组的厚度维持在9毫米至10毫米之间,而重量则可从一般的500克降至400克。日商下一个目标便是向8毫米进发。

在显示板面积方面,夏普的21英寸TFT是现时全球最大的品种。但日本公司在继续研究如何增加板面尺寸之余,亦发展一些更加轻便小巧的型号,作为手提摄录机及汽车电子导航地图等应用。为了配合某些产品所需,一些制造商甚至在液晶面板上再加一片触按式面板(touchpanel),可让使用者在屏上直接输入资料。

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LCD是笔记本型电脑其中一件最昂贵的元件

目前,日商掌握了大部分先进的LCD生产技术,即使有个别公司作出技术转移,一般亦不太愿意把自己努力研究的科技,转让给其他国家的制造商,因为他们知道这样做,将会创造新的竞争对手。

其他地区制造商之应变策略

由于生产LCD需要很高技术,制造过程复杂,尤其是有源矩阵LCD,成品率一般只能维持在50至60%之间。关键是日本公司能作出这方面的巨大投资,所以在LCD市场尽领风骚。有意挑战日本领导地位的,是一些韩国大集团,他们本身亦有生产电子元件的丰富经验,例如三星(SamsungElec?tronics)、乐金(LGElectronics)、现代(HyundaiElectronics)、OrionElectricCo、KoreraElectronics等等,因为他们亦有足够的资金和实力发展高档LCD,打破日本的垅断局面。

乐金电子(前GoldstarElectronics),于1985年开始生产LCD,为了致力拓展高档LCD市场,在93年底已正式停止生产TN及STN等型式的LCD,主要因为两者价格不断下跌,而且参予生产这类型LCD的厂家越来越多,所以他们决定改变发展方针,把资金转向发展较高档的TFT。现在正积极部署,并打算在今年10月正式大量生产,首先推出的是9.5英寸及10.4英寸。他们的生产仍会在韩国国内进行,生产中会引入一种与日本公司ALPS合作发展的新技术,称为超净技术(UltraCleanTechnolo?gy,UCT),当中包括一条非常洁净的生产线,所以相信UCT能进一步提高产量。

在市场方面,他们一向以美国为主,约占60%,其次是台湾。产品最主要是应用于笔记本型电脑。乐金电子元件经理金熹相表示,该公司的首要目标,是赶上日本公司现有的科技水平,而到97年或以后便希望可与他们直接竞争。金氏认为,即使竞争加剧,他们亦有信心其市场需求会相应增加,足以弥补价格下跌的影响。

LCD是笔记本型电脑其中一件最昂贵的元件

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注1:蓝色方块内的是有源矩阵LCD,绿色方块内的是无源矩阵LCD。

注2:除了上述词汇外,其他制造商往往会采 用一些自己专有的名称。例如夏普把上述的 FSTN称为TSTN,亦有厂商把STN及 DSTN统称为STN。

LCD始终是各类型扁平显示器之冠

近几年来,扁平面板显示器(FPD)越来越受重视,需求亦急剧增加。在众多种类中,液晶显示器依然一枝独秀,但其他类型扁平显示器亦按照本身特点,积极拓展自己的专营市场。

真空荧光显示器(VFD)和电发光显示器(EL),比起其他同类型FPD,可提供更理想的亮度及更宽视角,在某些市场仍有可为。而等离子显示器在大型扁平显示方面亦有一定的潜力,但始终市场空间有限,所以等离子显示器发展,在未来可能受到LCD的迎头痛击,因为LCD始终是膝上型电脑显示器的首选。

发光二极管显示器(LED)不太适合做细小平板面积显示,相信只可占一个较次要的角色。至于机电显不(electromechanicaldisplay,EMD)及白炽显示(IND--incan?descentdisplay)在信息报告板方面大可占一席位,但在其他市场发展机会则很微。

尽管LCD占尽优势,其他扁平显示器只能在市场上占一个较小的比率,但预测数字显示,各类型扁平显示器在美国均会有所增长,只是幅度问题,这证明美国,甚至世界市场,对扁平显示器的需求将会更加殷切。而唯一预测销路下跌的是TN液晶体显示,但这并不代表液晶显示器市场将会放缓,从AM及STN的高速增长反映出,TN只是受到表现较理想、性能较佳的AM及STN所取代。

事实上,单是94年上半年,韩国LCD出口数字,比93年同期增加了172%。这数字足以令韩国制造商充满信心,难怪三星亦投资12亿美元在新的LCD生产设备。

除了上文曾提及的Motif外,美国制造商一向都对LCD的发展比较冷淡。但近年亦相继有美国公司参予发展。例如Xerox亦会于明年中正式生产有源矩阵(AM)LCD。此外,美国国防部亦有批出少量合约给一些美国公司,协助发展AM平板LCD作军事仪器之用。其他投资LCD的美国制造商,多是一些知名度不是太高的公司,例如Cherry、Dale、Plasmaco、Standish等等。

台湾方面,早在1976年,台湾的敬业电子公司与美国休斯飞机公司合作,生产手表LCD,成为台湾第一条液晶显示器生产线。但由于个别公司实力有限,技术发展受到一定的限制(台湾生产LCD的概况,请参阅随后的台湾部份)。

所以,除日本及韩国的大公司外,其他大规模发展高档LCD的外商都以一些大集团为主,例如Philips、Thomson、Siemens等等。可见要发展LCD,尤其是AM,涉及大量投资,非一般小型公司所能负担。

在中国国内,一般厂家都以生产低档消费品用LCD为主,包括单色及彩色STN及TN。TFT所需生产技术较高、投资额大,国内厂家一般不愿作出这方面的投资。而无源矩阵LCD,生产技术较为容易,而所需投资额亦相对较低,加上国内可提供较低的生产成本,所以可供应大量价格低廉的LCD产品。由于无论国内市.场,抑或出口市场,对一般性电子产品所采用的LCD,需求依然很大,所以目前国内生产LCD的厂家越来越多,据估计,全国有超过40家这类型的LCD厂商。

市场形势分析

面对韩国的竞争,日本制造商全无退缩迹象,他上门对市场前境均充满信心。例如夏普在日本三重县增设了一间耗资4.7亿美元的先进厂房,预计首期工程完成后,便在今年7月正式投产,相信95年生产总值会高达4.4亿美元,主要生产大型TFTLCD。

此外,夏普亦进军国内市场,与无锡市电子仪表工业公司合作,于无锡市成立一家名为无锡夏普电子元件有限公司,主要是生产STNLCD元件,除小部份作出口外,主要供应国内市场所需,可见国内对LCD亦有一定需求。

据夏普业务部总经理大谷氏表示,他们对LCD的市场潜力,抱有很大期望。因为他们认为LCD还可进一步应用于更多、更广泛的电子产品上。此外,现时高品质的LCD,价格始终处于高位,所以假如价格能够调低的话,相信LCD会更加普及,而且会有更多LCD相关的电子产品涌现市场。

夏普其中一个发展方向,便是利用尚品质LCD来发展高档多媒体电子产品,在摄录机上加上电视功能便是其中一个例子。事实上,现在日本市场,有一半的手提摄录机已备有LCD显示屏,可见LCD在这方面的普及程度。

在价格方面,大谷氏认为,各类型LCD价格下跌将无可避免,而TFTLCD的价格最主要受两个因素影响。首先,各日本制造商本身互相竞争,令价格下跌;此外,因为目前TFTLCD主要是应用于笔记本型电脑,但目前台式电脑无论在价格及性能上都十分吸引用家,所以笔记本型电脑如果想在市场上占一席位,必须要调低目前较高的造价。要增加市场竞争力,作为高品质笔记本型电脑的主要元件,TFTLCD价格下跌实无可避免。

在出口市场方面,日本及韩国制造商均以欧、美为主,当中日本制造商更控制了美国LCD市场的90%。产品以9.4英寸最普及,因为这是一般笔记本型电脑所要求的尺寸,但假如价格继续下跌,10.4英寸亦会遂渐流行。但始终笔记本型电脑所需的显示面板不会太大,所以再发展较大的面板亦不再是应用于笔记本型电脑上。

现在大部分笔记本型电脑,都是采用无源矩阵LCD,主要因为成本较低。但多媒体的兴起,笔记本型电脑将会需要更高分辨率的显示器,来显示一些活动图象,加上其他资讯性电子产品,例如电视及投影机,对高品质显示器的需求越来越大,所以TFT在液晶体显示器市场所占的比率将会增加。预计TFTLCD在95年将会占整个LCD市场的40%,而且到2000年这数字将会增加到60%,成为LCD的主流。

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中国国内对LCD的需求主要是集中于单色及彩色STN及TN,应用产品则以文字处理器、传呼机及手提电话等通信装置为主。而TFT的造价目前依然过高,所以在国内市场未能普及。

总括而言,无论TFT及STN的需求仍将会继续上升,但各市场需求取向则有所不同,而各大小不同制造商亦会按照本身的专长项目,发展各市场所需的产品。日本和韩国制造商会以生产TFTLCD为主,其他较小规模的制造商则会以低成本方式,生产STN及TN等LCD。

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挂墙式LCD电视能否取替CRT地位则有待证明

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液晶显示器 不仅图象清晰而且体积小巧

香港厂家另辟新路向

面对日本的高科技,以及国内的廉价竞争,香港厂家唯有另谋出路。精电成立于1978年,是香港其中一家最早自行研制LCD的厂家,厂房分别位于香港、马来西亚及国内的沙湾和河源。起初以制造电脑及手表用LCD为主,自81年起便开始转向生产较高档工业应用的LCD,例如火车告示板、通信仪器、医疗仪器、导航系统、测试仪器等显示屏。

产品类型以STN为主,亦有生产少量TN,目前亦积极研究新的LCD生产技术。该公司负责人张树成表示,精电不断自行研究新的LCD技术,按客户个别需要,替他们生产LCD产品,客户主要来自欧洲及美国,其次是香港。由于国内市场对LCD的需求,依然以一般性电子消费产品为主,对工业应用LCD需求很低,所以张氏认为,如要拓展国内这方面市场,相信还要等一段时间。

精电所开拓的市场,由于数量不大,日本公司一般无意染指,而国内技术亦未能配合,所以香港厂家正向这市场空间进发。除了香港外,新加坡亦有厂家向这方面的市场发展。

LCD的未来展望

尽管各国LCD制造商依然雄心勃勃,LCD亦存在不少问题,例如,即使备有省电背光照明,LCD往往未能提供足够反差。此外,LCD亦会受到气温变化所影响,尤其是在寒冷天气下,反应一般比较慢,而且需要较长的加热时间。

面对这些问题,LCD在可携式电子产品应用上,可能受到另一种新威胁。冷阴极场式发射显示器(Field-emissionDisplay,FED),其运作概念与CRT相同,但却屏弃了CRT的高电压电子Qiang,而采用低电压放射器阵列。对LCD而言,冷阴极FED能提供更佳的反差、不受气温转变所影响,而且十分省电,例如10英寸彩色FED,耗电量便可维持在5W以下。

但现时LCD增长速度惊人,吸引不少制造商增加投资,发展新的技术。随着有关科技日趋精密,预料LCD在性能上的限制很快便可解决,有了新的解决方案,应用亦自然很快得到进一步扩展。预计到2000年,单是AMLCD销售量便可达150亿美元。LCD可能成为电子市场中,其中一个增长速度最快的工业。日本更有人预测,LCD将会于30年内取代CRT,成为最主要的显示器件。

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