低溫多晶矽(Low Temperature Poly-Si,LTPS)是承接非晶矽之後的LCD關鍵性技術，在實用化之後；陸續投入數位相機、攝影機、PDA和Mini Notebook 等。其相對於非晶矽的最大特色是移動度(mobility)高，終極可實現System on Glass的目標，在充份發揮量產的效應之後，亦具有製造成本的優勢，業界投入LTPS已逐漸昇溫(表一)，這當中不只是LCD而已，還包括有志於OLED的業者。在技術方面亦邁入第二代，將再提高LTPS的實用落伍。新代係指具高孔位比和驅動IC內藏的技術，第二代是指系統內藏的技術。(圖一)

若干系統製造商已開始使用LTPS的LCD面板。在大尺寸方面，松下、東芝、Sony和JVC都已推出6吋到10吋間LTPS面板的Mini Notebook；Olynpus、三洋電機、Sony和富士寫真部份數位相機機種亦開始採用；Sony和Compug的彩色PDA亦使用LTPS LCD。依Sony和Toyota合產的ST-LCD公司預測，在2003年時中小尺寸的TFT LCD中，將有八成是LTPS。這正是為何業界大力投入的原因。

《圖一　LCD面板技術的演進》

低溫多晶矽可達到系統面板的終端目的

《圖二　LCD面板對應於行動電話手機市場區隔的技術》

日本業界在九○年代未期已意識到無法在PC用的大尺寸面板上和南強競爭，遂以技術移轉的方式，和台灣業界合體，一方面抗衡南強業者，另一方面在取得權利金之後，有助於奧援LTPS的新一代LCD的開發，以區隔美日韓業者的技術能力和市場。Sharp、東芝、NEC、日立、松下和三菱六家公司甚至共同成立了液晶光論技術開發中心(ALTEDEC)，以結合業界的力量，開發新代LCD技術，不過三菱在最近已經退出。

第一代的LTPS是將驅動IC與DA轉換器內藏於玻璃上，是過渡時期的作法。為了持續強化LTPS的技術，第二代LTPS的定義是將除了CPU以外的所有晶片內藏於玻璃，如影像控制器、RAM和週邊界面等，其發展藍圖頗神似於IC。依東芝所投出的第一代～第三代的定義則有些不同。(表二)

現皆段業界所開發的重點存控在第二代，沿用IC 的製造和設計兩面著手，達到IC和LCD技術融合的目標，使LCD的畫質可以直逼CRT。在這種理念下，日本業界已開始運作IC和LCD研發人員的相互交流和共同合作。

第二代LTPS的研究重點大致有四個：(一)移動度提高，並重視低成本技術的養成；(二)提高可靠度，以落實量產能力(三)為因應微細化的要求，開發出高解析度的曝光裝置(四)設計高性能的電路。業界在2000年下半年開始，紛紛提出可行的解決方式。如使用金屬觸媒在玻璃基板的內面，促進結晶的成長，達到大粒徑化，稱為MILC(metal induced lateral crystallization)，可使移動度提高，達到300，並可降底成本。Sharp所提出的CG Silicon即使MILC的一種。Philips另開發出可解決milc結晶成長的缺陷。

用在手機面板省電效應顯著

東芝是LTPS LCD的先驅業者，另開發了SRAM內藏在面板的技術，可大富減少電力消耗。其方法是在畫素電極表形成SRAM，在靜態影像顯示時，可達到省電的效果。當行動電話手機邁入彩色化之際，同時滿足動態影像顯示和增加顯示顏色的TFT和TFD主動矩陣技術的引進是必要的，但其高耗電量卻不得不令業者卻步，而不被使用，只能採用耗電量較少的STN。東芝此一技術反射式設計，可解決此一問題。畫素電極裡形成SRAM，SRAM的共存3位元，各位元負責保持RGB的色料，遂可實現8種顏色的靜態影像。此時從週邊電路的接取讀取資料，不需要再寫入畫素，因而面板為列對，畫素數為144╳176，畫素間距為0.24MM，在4096動態影像顯示時，電力消耗為25MW，8色的靜態影像顯示只有1.3MW，預定在2001年內量產。

未來東芝仍將著手再改進此一技術，增加基板內藏電晶體的數目和強化電路性能，增加靜影像的顯示色數，以4-6bit灰階的4096色和6-bit灰階的26萬色為目標。顯示色數增加，電晶體等強度自然提高，製程的微調化不可或缺。

東芝在2000年的技術水準，移動度為100，4製程，未來採改良為200和0.25。

小尺寸面板比非晶矽成本便宜

三星近來在LTPS的關發上亦相當積極，視為LCD和IC技術的結合。該公司認為4吋面板的場合下，LTPS比傳統的非晶矽在成本上更為有利，又可提高解析度。在內藏於基板的驅動IC調數來決定。理論上，目前LTPS的成本要比多晶矽來得高，但在驅動IC內嵌於基板後，情況就大不相同了，以370╳L170的基板做比較，ltps比非晶矽的成本要增加100～１２０美元，不過驅動IC的生產亦要120美元，兩相抵消，LTPS反而有利。以4吋為例，在考慮良率的情形下，一片基板可生產20個4吋面板，每個面板需要6顆驅動IC，故共要120顆。假設驅動IC每顆1美元，共需120美元，恰和LTPS基板所增加的100～120美元相當，甚至整體判斷，LTPS還略為便宜一些。未來大型面板上，若再整合數位界面的控制電路，可再進一步降低成本。

LTPS的TFT元件較小，故有較大的孔徑比，可使光的透過度提高，增加產度，並可減少留光的負荷，更適合使用在扮帶式設備上。外部的PCB接腳亦較少，接線的連接點較少，使其產生缺陷的發生率較小，增加耐用度(表三)。上述優點便使得LTPS面板的用途大為擴充，可使10.4吋的LCD達到UXGA的高解析度，並可能使CAD系統行動化。

在小尺寸的市場上，似乎手機的市場最大，業者投入的資源最大，手機和PDA或掌上型電玩的設計理念並不完全一致，但大同小異。手機在耗電量較為苛求，必須在性能上和耗電量間取得一平衡點。PDA除了Wireless PDA機種之外，沒有手機街機的電力消耗，在這方面尚可有較大的預留空間，基本上，手機面板的設計技術可直接移植到PDA上，唯尺寸放大到4吋以上之後，生產的良率控制就需要謹慎。掌上型電玩強調動態影像的呈現，被動矩陣面板就不再適用。手機的產品高低階範圍大，需要各種不同型式的面板來支援，這種多樣式的面板亦符合PDA的產品發展需求，目前業界投入在手機用彩色面板的技術開發共有五大類，分別為STN、TFD、非晶矽TFT、LPTS TFT和OLED。並非每一個製造商都需要一次投入所有的五種，需視企業資源、產品策略等多項因素而定。由可互比較可初LPTS之地位。

省電效益顯著

此五大類面板技術各有其特色和無可取代性，十足反應無一專一技術可主宰市場的現象。最大的顧慮，在面板彩色化並加入動態影像顯示之後，其耗電量直逼RF模組，現階段手機彩色面板的影示以靜態影像為主，STN和TFD電的電力消耗約為數十mw。非晶矽TFT亦緊跟著投入低耗電的問題，包括充電和放電放大器的電流控制以切換器電路解決，可減少75%的電流消耗；驅動IC內藏RAM，可減少50%的電流消耗，如此可使NEC的4096色靜態影像的非晶矽TFT，減少7/8，皆為5mw，Sharp聲稱新開發的驅動方式可以降低為3mw以下，東芝則積極加入LPTS TFT，試裝面板8色靜態影像朧力消耗不滿2MW，4096色25MW，預計2001年6月量產。

在2003年多色面板的電力消耗將和STN相當。Sharp宣稱引進CG技術之後，2003年後可降低至1mw。東北Pioneer所開發的4096色OLED需要120mw，在採用高效率的發光材料之後，可在2002~2003年間降為數十mw。使用主動矩陣可改善動態影像品質，但耗電量上必須和現在的STN看齊，成為必遵循的準則。

STN爭取最後剩餘價值

在性能上吃虧的STN在多家業者跨入積極的研發之下，由256色一舉衝上6.5萬色。Sharp和日本印刷共同開發控制彩色濾光片厚度以增強色濃度和色再現性為過去的5倍，而達到此效果。Seiko Epson欲沿用印表機印刷的軟體技術，提高灰階(號稱可提高至26萬色)。在感應速度方面，為符合動態影像每秒至少1.5富畫框的水準，必須於60ms。Sharp開發的狹窄型液晶材料可達到此性能。Seiko Epson則認為該公司的STN技術可在2001下半年和2002年上半年分別達到符合每秒15和30畫框的目標。在輕率化方面，原使用0.15MM厚度的STN，Seiko Epson在2001年上半年率先跨入0.4mm，Sharp更在6月引進0.13mm量產。非晶矽TFT所使用的基板厚度一向比STN厚，目前的水準是0.17MM，NEC在2001年4月須開始在一部份的生產端上改用0.5MM。

STN在價格上較具優勢，小尺寸方面的應用上，性能仍有改善的空間。特別是在耗電量上和傳統單色STN較接近，容易被手機製造商所接受。在日本手機市場上，有相當吃重的比率是在電玩的操作，對動態影像性能要求較高，略有殘影的STN並非最理想的技術，可是在非日本的全球市場上，上述使用方式並未興起，STN足堪所有的應用要求。所以大部份的LCD製造商仍傾力在STN的開發上，以充份發掘剩餘價值。

未來的必然趨勢

由以上的陳述可知手機面板技術的競爭之激烈，尤其在遁入彩色化之後，原來的TPT LCD業者更大肄進行技術的改造，以加入此潛力雄厚的市場。Display Search估計2001年第1季時，tft佔所有彩色機種的20%；但在第4季時將躍昇為42%。已有數家業者投入ldts的技術，並結合反射式的技術，達到高畫質和低耗電的雙重目標。東芝和三菱已各自發表2.1吋的面板，Sharp則擁有獨自的CG技術，Seiko Epson、富士通和日立亦都有開發LPTS的計畫。目前業界認為，不論是現在生產或準備要生產的彩色LCD面板技術，諸如彩色STN、非晶矽TFT、MD-TFD都只是過渡時期的折衷技術，將來必然走向反射型LPTS；TFT彩色STN大致只能在低價手機上倖存；半透過式的非晶矽TFT無法同時兼顧電力消耗和色純度，下一代必得走向反射式；半透過式MD-TFD是下一代面板中最具優勢，大低可在省電和高畫質上兩全，但長久下來，將會走向反射式，和TFT方式相比，無法創造差異化，是最大的隱憂。

反射式LPTS具備高精細和高準確化特徵，可發揮多功能手機未來在小面板成熟之後，所累積的經驗將有助於LPTS在更大面板上取得更好的競爭力。