LCD技術發展趨勢

前言：在LCD液晶顯示器朝家電化發展，取代市場大量傳統CRT家用電視後，其實家用電視的各項影視需求，例如，需要更精細、大尺寸化的FullHD顯示畫面、更鮮艷的色彩表現、更快的反應速度…等要求，不斷驅動LCD產業朝技術極限發展，在這個產品不斷進化的過程中，越來越多顯示方面的技術與應用需求，也不斷加入新設計中予以實現…

本文：
LCD產品原本是針對電腦行動化需求而推出，由於LCD相較傳統CRT顯得更為輕薄，其運作原理也讓整體耗能，與CRT產品相較明顯降低許多，在空間、能耗…等多項優勢下，LCD自然而然逐漸汰換掉老舊又耗電CRT產品。

顯示裝置平面化 驅動LCD市場需求

觀察CRT（Cathode Ray Tube）與LCD（Liquid crystal display）的主要差異（此處不贅述兩者在成像原理的細節，僅就其顯示效能方面的直接比較），即便CRT在演色性、亮度、對比…等外在條件相對較佳，但實際上當CRT與LCD的效能差異不大時，CRT相對笨重、耗電，且產品尺寸在發展大畫面的趨勢上，就顯得出舊計術的弱勢與限制，反而LCD顯示器在發展大尺寸方面較CRT顯示器潛能表現得更好，因此造就幾乎全面汰換的趨勢，讓LCD顯示器技術成為家庭電視的主流技術。

而CRT顯示器被LCD大幅取代，看起來似乎只是電視平面化、薄化設計的趨勢使然，其實這部份論述可能還有一些觀點需釐清，就以平面顯示器（FlatPanelDisplay：FPD）產品來說，其中就包含電漿顯示器（Plasma Display Panel：PDP）、 微顯示投影（Micro Device Display）以及OLED與LCD…等幾種顯示技術的通稱。

其中，PDP為採用電場放電產色光的方式顯示，會有雖有對比高、色彩濃度高…等優勢，也具備大尺寸製作優勢，但實際上卻相對耗電，面板薄化設計不易、亦有使用壽命的問題，目前處於淡出市場的狀態。

而微投影主要技術有LCD、LOCOS、DLP…等，但市場擴展有限。至於OLED在大尺寸化與量產成本還有待投入更多研發資源，在眾FPD技術不管是市場或是技術面，反而LCD成為目前FPD產品中使用量最大、技術最成熟的產品。

16:9面板成為FPD市場主流

以往電視的檢視水平/垂直比例一直是4：3，而相關內容、素材、遊戲…等電視應用，也多以4：3比例為主，而會發展16：9的原因，其實一部分是因為電影寬螢幕的內容需求，因為4：3顯示器會讓螢幕上/下成無浪費的黑邊，對於影視觀賞效果，等於僅利用到畫面的7成空間，而16：9可讓畫面利用率再提昇。

另一種思考方向，來探討16：9規格快速導入市場的原因，其實是面板廠為了提高最佳面板切割比率，採取16：9比例裁切面板，可大幅降低面板切割造成的浪費問題，亦可大幅減少成本浪費。

以現有的生產模式觀察，採16：10進行面板切割，可以讓同尺寸液晶的玻璃基板進行切割後，使單一尺寸產生較大的餘裕，另更可讓可切割面板數兩成產量。在降低成本的前提下，讓面板業者更樂於生產16：9、16：10比例面板。

高解析度、高動態效果 再創一波技術升級

LCD顯示器較大的技術限制在於動態殘影與顯示反應速度，這個限制尤其在大尺寸化發展下，會讓LCD的技術缺陷放大，為了改善動態殘影問題，相關業者朝向開發120Hz的顯示技術。實際上，目前120Hz控制晶片已經相當成熟，對於強調高解析度同時要求顯示效果的HD、FullHD產品，目前大多已導入100/120Hz技術。

雖然看起來100/120Hz技術看起來只是提昇頻率這麼單純，但實際上相關的技術影響層面相當大，其中以影像處理晶片、面板素質、電視輸入訊號…等都會影響最終成品的展現效果，目前此也高階產品應用居多，對於一般中、低階產品設計，則較不傾向導入這類成本較高的設計方案。雖然120Hz的技術是針對LCD液晶電視大畫面需求開發，其實在未來發展中，部份以強調影音效果的IT、3C產品也計畫導入設計，例如，強調影音效用的筆記型電腦，或是電腦用顯示器…等。

而FullHD在藍光光碟影音內容市場逐漸走向規格化的同時，原有在高解析度影音光碟出現兩種規格競爭的態勢，已逐漸明朗，消弭消費者的採買疑慮，目前由藍光內容產業刺激下的FullHD需求，如升級換機、新購…等都會刺激新一代FullHD產品需求，業者的未來出貨開發重點也會以FullHD產品為主。

3D應用加值 未來發展尚待觀察

以往3D電視內容的應用就不多，而FPD發展3D應用，雖初期各大廠都以「加值」概念切入，例如，藉由外掛週邊展3D顯示效果，或是直接把3D顯示技術內嵌於液晶電視設計中，不管是如何實現，其裝置成本都會轉化成產品堆廣的負擔，讓製造成本因此增加。

目前發展3D顯示平面電視技術的廠商並不多，其3D效果的擬真反應有限，有些設計仍存在不能久看（如採左/右眼高頻錯視技術創造的立體視覺），或是部份採內嵌設計透過透鏡或是外掛設備強化3D效果，而其結果都會讓液晶電視的機體厚度、重量增加，姑且不論成本問題，其產品市場接受度就必須投入更多資源進行推廣。

而3D顯示技術發展的最大關鍵，就是市場仍缺乏一個殺手級的應用模式，例如，若是電玩業者開發出非3D顯示技術不可的搶手電玩，或是八大影業針對3D技術量產更豐富的3D影片內容，都是刺激3D顯示技術能否快速切入市場的關鍵因素，但目前短期觀察這些可能的應用與相關資源並不多，3D顯示技術能創造的產值即相當有限。

觸控技術整合 創造更便利的應用情境

觸控螢幕的話題，其實在美國蘋果電腦推出iPhone後就越來越熱門，目前重點觸控應用商品，多半集中在中、小尺寸產品上，例如，行動電話、個人隨身裝置、PMP、MID、NetBook、筆記型電腦…等，應用技術為電阻式與電容式觸控為大宗。在液晶電視方面的應用，則必須著眼於大尺寸需求，其觸控要求並未如中、小尺寸這般要求觸控精密程度，但至少使用的體驗必須要能快速反應觸控操作。

目前成熟、可行的技術解決方案相當多，尤其在大尺寸應用方面，例如，聲波感應式、紅外線式…等，在大尺寸應用都可以快速導入產品設計中，而由蘋果iPhone推出而爆紅的電容式觸控技術，雖初期受限製程無法擴大觸控面積的限制，但目前電容觸控技術主力開發廠商，以成功突破大尺寸觸控偵測的技術瓶頸，現在已有成功量產32？40吋螢幕整合觸控的實力，但大型螢幕的觸控產品市場仍處於起步階段，何種觸控解決方案能夠受到青睞，仍需持續觀察市場變化。

多點觸控還是單點觸控 端視應用需求而定

而蘋果電腦iPhone帶來的觸控商機，不只是單純觸按、感測這麼單純，其實關鍵的重點在於多點觸控（Multi-Touch）的功能應用，目前也吸引不少業者爭相投入技術開發。但以液晶電視產業的發展趨勢觀察，其實觸控技術的狀況有點類似3D顯示技術開發狀態，如果市場未能推出觸控的殺手級應用，技術導入產品的難度就會大幅增加，最明顯的成本關卡，就很難輕鬆跨越。

但多點觸控的需求，在大尺寸應用的部份可能有待觀察，因為大型螢幕在多點觸控的需求並不高，除非因應多人同時操作的協同應用情境，否則其實用價值有限，未來比較是朝向低成本、具快速反應的單點觸控應用為發展主力。

但也有業者持不同看法，以IT產業為例，中、大型觸控螢幕應用市場，眾廠商則相當期待微軟整合觸控應用的Windows 7產品推出，如果Windows 7可以成功將中型螢幕的筆記型電腦、桌上型電腦帶入觸控領域，那將成功經驗複製到大型液晶電視的成功率就能大幅增加。

環保節能趨勢 LCD節能設計成顯學

LCD最大的耗能來自背光模組，目前主流背光設計為採CCFL的冷陰極管背光素材，CCFL需要以高頻電壓驅動，而其間需經電壓轉換，轉換的過程損失的能源就轉化成熱能，不儘量費了能源，還間接造成系統需要增設風扇散熱，與增加了產品不穩定性。現階段常見的LCD節能設計，若在不改換背光燈源的前提下，大部分的作法都是朝提高電源轉換效率與增加CCFL燈管的發光效率方面。其中，以增加CCFL發光效率與提昇其光利用率的作法最為顯著。

例如，以往CCFL燈管多為直管設計，新的概念可採U型管或是其他造型設計，利用U型管的優勢在於，可讓驅動電路驅動更少的燈管，卻可創造更大的背光面積，因為CCFL每隻就需要1組驅動電路，利用U型管排列組合，可維持相同背光面積但CCFL使用數量卻驟減，大幅簡化系統設計。CCFL的光效率如何被善用，其實CCFL所發出來的亮度是一致的，只要能減少浪費，就可以達到使用相同管數卻得到更高亮度的優勢，例如，透過導光設計、反光板、增光膜…等設置，強化整體發光的可使用率。

另一方面，直接將背光源升級成LED模組，也是常見的省電手法。目前LED使用於置換背光源的設計相當常見，尤其在中、小尺寸產品方面，而大尺寸的設計其省電效益更高。利用LED小體積、低耗能的優勢，背光模組可用LED陣列取代原有的CCFL背光模組，雖然目前LED背光模組成本較高，但長期的使用成本已大幅降低，加上CCFL無法做到區域動態調光設計，LED卻可利用晶片控制區域明暗，節省的能源差異相當大。

節能產品成為行銷重點

隨著全球能源環境越來越嚴苛，各種節能、省電的要求越來越高，節約能源的議題成為產品開發的重點，也是業者行銷的新法寶。顯示器廠商推出強調節能、省電的產品，在市場銷售也有一定程度的誘因，尤其是對比CRT或舊式採CCFL背光設計LCD螢幕，其省電效益更被大幅放大。

以具節能設計的LCD螢幕產品為例，初期購買成本應會較非強調省電的設計產品增加15％左右，但因為電器本身就具備由能源節約優勢，實質省下的電費依舊相當誘人，通常只要不到一年就能將差價回本，長期觀察下來，選購節能商品還是比較划算的選擇。

而節能商品也帶來新的優點，因為使用能源更有效率，機體整體發熱量較低，對產品也具備較長壽的基礎條件，而若有政府政策推廣，其購買成本還有機會再壓低。

面對OLED市場競爭 針對性能特性持續強化

相對於LCD的發展現況，其實LED產品也正被其他FPD產品緊緊追趕，其中OLED為最有機會出線與 LCD對抗的新技術。OLED具備自發光、厚度薄、反應速度快…等優勢，這些技術條件，在LCD產品上都是未來發展的技術限制，例如，因為LCD內部需設置偏光膜、液晶再以玻璃封裝，又需背光模組輔助顯示，這些先天技術必備的設計元素，都造成LCD薄化設計的先天限制，而OLED卻都沒有這方面限制，反而極度領先。

目前，LCD與OLED的技術差距越來越接近，OLED的領先關鍵僅在製作成本，目前LCD為避免正面衝突，多半朝薄化、高對比、高反應速度…等基礎規格提升重點上努力，LCD若能在顯示效能達到市場要求，加上LCD較無OLED致命的色彩半衰期材料問題，LCD仍具備一定程度的市場競爭能力。