最新LCD面板用光学膜片设计与发展趋势

高效能LCD面板用光學膜片設計與發展趨勢林暉雄[e-mail]:03-5916461微/奈米光學膜片技術部先進製造技術組工研院機械與系統研究所2008/07/10≣節能≣減碳≣環保≣人性化≣多功能2MSRLM600H.H.FrankLin目錄„平面顯示器BLU及光學膜市場趨勢„微/奈米光學膜片與消費電力效能之關係„有效運用微/奈米光學膜片提升LCD面板的電力效能„微/奈米結構整合型多功能光學膜片發展趨勢‹薄型化BLU發展趨勢‹整合型光學膜發展趨勢‹微/奈米結構光學膜設計技術¾滾壓式超薄導光膜技術¾手機按鍵導光膜技術¾AR奈米光學膜技術‹無染料式彩色濾光設計技術‹超高準直面光源模組設計技術平面顯示器BLU及光學膜市場趨勢4MSRLM600H.H.FrankLin平面顯示器光學膜市場趨勢•Althoughtheprismfilmunitandareademandhavepositivegrowthin2008,weforecasttheTFTLCDprismfilmmarketwillcontinuedroptoUS$922.5millionin2008ona30%Y/Ydecline.Notonlynewcomershaveseverepricecompetition,butalsoleadingplayershavejoinedthepricewartowinmarketshareback.Therefore,weexpectthisyeartobeatoughyearforprismfilmmakers.0.0200.0400.0600.0800.01,000.01,200.01,400.0$USMillion-40%-30%-20%-10%0%10%20%TFT-LCDPrism1,324.6922.5842.8796.7727.9653YoY13%-30%-9%-5%-9%-10%200720082009201020112012Q2’08QuarterlyLCDComponentsReport:DisplayOpticalFilm5MSRLM600H.H.FrankLin平面顯示器整合型光學膜市場趨勢•Multi-functionprism(MF-Prism)hasadvantagebyeliminatingdiffusersandcanperformgoodlightenhancementandslightdiffusion.Therefore,thiskindofprismstarttobeadoptedbyKoreapanelmakersinmonitorapplicationin2007.Inaddition,theprismwithreflectivepolarizerfunctionisalsoverypopularinportableapplicationforbetterbrightnessenhancement.•Weforecastthemulti-functionprismfilmmarketwillhaveUS$144.6millionin2008ona21%Y/Ygrowth0.050.0100.0150.0200.0250.0$USMillion-10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%110%120%130%TFT-LCDMF-Prism119.1144.6181.8201.6201.9200YoY120%21%26%11%0%-1%200720082009201020112012Q2’08QuarterlyLCDComponentsReport:DisplayOpticalFilm6MSRLM600H.H.FrankLin整合型光學膜市場•2005年6月MNtech開始量產UTE產品並交貨給三星，整合型光學膜開始進入市場。陸續有SKC、Shinwha等加入市場行列。•目前市場上每增加1家新進者，價格就會有5~10%不等的下降幅度。•IEK推估，2007年全球整合型光學膜市場規模約為8,300萬美元，較前一年成長近3.7倍，2008年為整合型光學膜市場元年，規模可大幅成長達2.3億美元，預測至2011年，難免競爭造成價格下滑的趨勢，預估計可達到10億美元。•跨入整合型光學膜廠商的類型，有稜鏡片廠商(如3M、MNtech、迎輝等)外，擴散膜的製造商(如SKC、Shinwha等)。•整合型光學膜的製造方法:–擴散膜廠商:在擴散膜片上，成形各種為結構，藉此以提高光學效能。–稜鏡片廠商:進行其微結構膜片上，塗上擴散粒子以達到擴散效果，並同時具備輝度增益的特性。•整合型光學膜最主要特點:替代稜鏡片與擴散膜片（尤其是具保護作用的上擴），未來稜鏡片與擴散膜片降價速度高於整合型光學膜，將可能侵蝕整合型光學膜原被相當看好的市場成長性。7MSRLM600H.H.FrankLin大尺寸TFT-LCD光學材料成本結構32”LCDTV(1366x768)WXGABLU:24.3%CF:16.8%BLU:18.5%CF:17.8%17”LCDMNT(1280x1024)SXGABLU:25.9%CF:14.8%15.4”WNB(1280x800)MostpanelmakershaveCFin-houseÆGoodcostcontrolBLU•HighestcostshareinL/ALCD:NB,MNT,TV•ConsistingofmanycomponentsfrommultivendorsÆHowtocontrolcost?BLU:excludinginverterSource:DisplaySearch8MSRLM600H.H.FrankLin19”WMNTBOMbreakdown(Gen5)→52%32”LCDTVBOMbreakdown(Gen6)→52%大尺寸TFT-LCD光學材料成本結構微/奈米光學膜片與消費電力效能之關係10MSRLM600H.H.FrankLin10產業現況/問題‹產業現況¾目前技術而言傳統之平面液晶顯示器整體之光能使用率只有3%~6%。最會耗損能源的是極化偏光片(損耗60%)與彩色濾光膜(損耗70%~80%)¾其消耗能源非常嚴重，世界各大廠提出各種新技術以提升其效率（IBM、Philips、Hitachi、Sharp等公司研發出可提高背光源能量利用率的架構，但背光源特性需要高準直出光）。¾以15吋TFT-LCD為例：導光板9.1%、增亮膜11.2%、彩色濾光片32%，成本共約52.3%。2007年全球彩色濾光片市場NT2,830億‹產業問題¾傳統之平面液晶顯示器整體之光能使用率只有3%~6%¾平面液晶顯示器產業目前僅能解決BLU效能與CF開口率效能，未能有效改善最耗能之元件：極化偏光片，彩色濾光片。60~70%90%30%80~95%40%80%100%4.2~5.7%11MSRLM600H.H.FrankLin60~70%90%30%80~95%40%80%100%4.2~5.7%95~100%90%70~75%80~95%40%80%100%25~33%傳統效能創新效能產業目標及解決方案-節能化IBM、Philips、Kodka、Sony3X效能Sharp、AUOG103M、Coretronic、Efun….12MSRLM600H.H.FrankLin•Powerconsumption省45%•重量減少46%Weight=135gThickness=2.3mmPowerconsumption=2.4W傳統背光模組Weight250gThickness5mmPowerconsumption4.4WLED光源及薄形導光板的導入LEDBLUv.s.CCFLBLU(12.1inchastheexample)產業目標及解決方案-薄形化有效運用微/奈米光學膜片提升LCD面板的電力效能14MSRLM600H.H.FrankLin有效運用微/奈米光學膜片提升LCD面板的電力效能0.88瓦8%硬碟小於2.2瓦1.32瓦2.2瓦1.1瓦3.3瓦以上30%以上面板小於20%其他系統12%穩壓器20%晶片組10%CPU14”NB耗電比例/瓦數組件因電腦不同零組件耗電差異極大，基於Intel晶片筆記本的平均功耗目前在10到12瓦之間，電池組可使用45瓦時，平均每4小時需充電一次。若面板的耗電由30%降至8~10%以下，電池組充電時間可延長至每5小時充電一次。15MSRLM600H.H.FrankLin有效運用微/奈米光學膜片提升LCD面板的電力效能•若面板的耗電由30%降至5%以下(六倍節能)–平均消耗3.3W÷6=0.55W–節省3.3-0.55=2.75W–1度電＝1000kW/h(千瓦小時)–以每天使用筆記型電腦8小時計算:•2.75W*8=22瓦小時–一年節能:•22W/h/天*(52*5)天=5720W/h=5.72kW/h=5.72度電–夏月營業用電3.465元/度，一台筆電一年節費:•5.72度電*3.465=19.8元–2007年大中華區筆記型電腦產業全年出貨規模為9,016萬台(資策會MIC產業分析)，一年電費可節省:•19.8元*9,016萬台=1773107.2萬元=約177億元–1度電排放0.69公斤CO2(經濟部能源局)，一年減碳:•5.72度電*9,016萬台*0.69公斤=35584.3萬公斤=355843公噸=35.6萬公噸16MSRLM600H.H.FrankLin有效運用微/奈米光學膜片提升LCD面板的電力效能‹薄形化–導光板減薄：0.8mm→0.4mm→0.3mm–光學膜減量:5片→3片→2片→1片‹消費電力效能化–多功能整合:二合一→三合一→五合一–面板光能效率提升：1.6X→3X→6X–面光源出光角度FWHM:30~50度→≤10度→≤5度→≤2度→≤1度‹降低成本–建廠成本降低:1/25→1/50–產品成本降低:1/3→1/2‹簡化製程:–以塑料模片取代玻璃製程BLU及光學膜技術最新發展趨勢‹薄型化BLU發展趨勢18MSRLM600H.H.FrankLinBLUStructure(LEDBLUForLCDTV)LargeTFTLCDpanel20”–50”LCDTVSource:PhilipsLumiledsSide-emittingLEDBLU32”BLU≦LightGuideTypeDirectType„LEDBLUhashighfreedomofdesignduetoLEDsmallvolumeandflexibleopticallensdesignforpackage.„LGPtypeofLEDBLUisextendedto32”upwithconceptofbulk-assemblydesignofLGP.Asaresult,largesizeBLUcanbeachievedbyBLU“puzzle”.LightpipepuzzleforL/ALEDBLUSource:ASTRISource:DisplaySearchQ1’08BacklightLampandBacklightUnitsReport19MSRLM600H.H.FrankLinDirectivityofOutputofWedgeBLUs„Turning(Inverse)prismsheetaccompanyingwithspecific-designedV-cutLGPcancontrolthedirectionofoutputlighttopropagatealmostalongtheverticalaxisofoutputsurfaceandthusprovidehighbrightnessillumination.„InconventionalNBBLUs,thegeneralLGPwithembosseddotsinthebottomsurfacescatterslightinwideang