自从1994年美国纽约证券交易所向日本富士通公司购入1200台电浆显示器(Plasma Display Panel,PDP)开始,电浆显示器具有重量轻、厚度薄、广视角的优点逐渐被世人重视,各国厂商纷纷投入电浆显示器的生产研发活动,在日本拥有庞大用户基础的类比广播卫星(BS),也于2001年改为数位广播,更带动了民众对于电浆显示器的注意。
PDP的原理与市况
电浆显示器系利用惰性气体在高电压之情形下,产生电浆效应而放出波长143nm之紫外线,利用紫外光照射萤光体时,使萤光体被激发而发出光线。电浆显示器的结构(图一),主要为两片玻璃基板,中间有阻隔壁、电极、萤光体、保护层等等。整体来说,电浆显示器是一种以矩阵(Matrix)形状布置的放电管集合体,每一个放电管与日光灯同样是冷阴极放电管,利用由电荷造成的记忆效应显示影像。PDP的每一个显示放电管即是显示器上的一个画素(Pixel),其构造就像是一个具有三层结构的日光灯,在间距只有0.1mm的上下两片(或称为前后两片)玻璃基板中填入特殊的气体(主要为氖【Ne】和氙【Xe】的混合气体);当由外部加上适当的电压,将因放电效应而放射出不可见的紫外线光,这些紫外线光激发RGB(红、绿、蓝)萤光体而发出各种色彩之可见光。
依据日本的统计,2000年PDP的市场仅有15万7千台,主要的销售地区为欧洲、美国,日本。预估PDP的市场将从2001年起开始大幅成长,从2001年42万台开始起跳,每年皆有100%以上的成长;2004年市场需求将会达到260万台的规模。市场需求增加,除了数位视讯的发展,吸引消费者更换之外,价格下跌的吸引力更大。原本PDP销售不佳主因即是价格过高,相较于同一尺寸的背投影电视,PDP的价格超过一倍有余。现在厂商致力降低价格,最终目标是将现在60吋级的产品,由现在的100万日圆降至20万日圆,预料将吸引众多消费者购买PDP产品。
《图二 PDP成本结构》 - BigPic:570x290 |
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PDP制作流程
表一
项目 |
Data IC |
Scan IC |
电压(V) |
80-150 |
100-200 |
电流(mA) |
25-75 |
100-400 |
放热(W) |
1-3 |
1-2 |
频率(MHz) |
20-40 |
12 |
封装型态 |
COB/COF |
QEP/COB/COF |
在电浆显示器成本中,材料占有相当大的比例,约58%,其次是设备摊提与人工成本。材料的部分,以驱动IC、电源供应等电子材料占有比例最高,达51%,而使用的玻璃将料、气体等化学材料占有35%,机构元件占有10%(图二)。
彩色AC型PDP面板制作为在其前玻璃基板(前板)上配置成对的放电电极(Bus电极),以便进行放电,在这些Bus电极上设置透明介电体层(Transparent Dielectric Layer),并在透明介电体层覆盖一层蒸镀MgO膜的保护层以保护电极。
另一方面,在其相对方向的后玻璃基板(背板)配置可将资料写入的资料电极(Data电极)或位址电极(Address电极)。接着在Address电极间安排条状的阻隔壁(Barrier Rib),防止与相邻Cell放电的Cross Talk,并在阻隔壁内壁涂上RGB萤光体,而完成后玻璃基板的制作,最后,再以密封材料将这两片基板黏合在一起,并于其内部封入放电气体(主要为Ne-Xe气)。
《图三 电浆显示器面板之制造流程》 - BigPic:561x309 |
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PDP主要零件及其供应商
玻璃基板
表二
项目 |
使用材料 |
要求特性 |
未来发展 |
玻璃基板 |
碱玻璃 |
对热之低膨胀性
高应力 |
薄型化、低价化
改使用一般玻璃 |
透明电极 |
ITO或SnO2 |
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Bus电极 |
Cr-Cu-Cr |
导电性、透过率 |
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诱电体层 |
低熔点玻璃浆料 |
低熔点、透过率 |
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Data电极 |
Ag浆料或Al |
导电性、表面反射率 |
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阻隔壁 |
含RuO2之玻璃浆料 |
低熔点、诱电率 |
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萤光材料 |
萤光体 |
辉度、涂布特性、色度、残光时间 |
耐制程之高温
延长使用寿命 |
驱动IC |
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高驱动电压 |
降低驱动电压
低价化 |
关于玻璃基板,XGA以上的高精细面板,大多使用高应变点玻璃,但如果是40英吋VGA等级的话,由于碱石灰玻璃亦能充分确保精度,故目前采用便宜的碱石灰玻璃厂商占大多数。旭硝子、康宁、日本电气硝子、日本板硝子、中央硝子皆供应PDP用的玻璃基板,目前旭硝子居于领先的地位,它供应的PD200,除了具有550℃以上高应变点的特性外,因钠含量少,有较高电阻的特点。
电极
在电极方面,前板的透明电极可使用ITO(氧化铟锡)或是SnO2(氧化锡)薄膜,Bus电极可以使用Cr-Cu-Cr,后板的Address电极可以使用Ag(银);但因为使用的制作方式仍有变数,可能会因为面板PDP厂商使用的制程不同而更动材料。
表三
材料 |
主要供应商 |
玻璃基板 |
旭硝子、康宁、日本电气硝子、日本板硝子、中央硝子 |
透明电极 |
旭硝子、康宁、日本电气硝子、日本板硝子、本庄光学 |
Bus电极 |
旭硝子、康宁、日本电气硝子、板硝子 |
诱电体层 |
康宁、日本板硝子、中央硝子 |
阻隔壁 |
旭硝子、奥野制药、日本电气硝子、住友金属、JSR、DNP、东丽、杜邦、日立化成、东京应化、Noritake |
保护层 |
Tateho化学、宇部兴产 |
萤光材料 |
化成Optonix、日亚化学 |
驱动IC |
日本德仪、NEC、富士电机、日立 |
诱电体层
诱电体层以低熔点玻璃粉为主要成分,日本电气硝子、旭硝子等均有供应。保护层覆盖在电极上,主要的功用在于产生放电电子、限制过多的放电电流、维持放电的状态,所以必须具有绝缘性与高透光性,目前具有此特性的材料是MgO(氧化镁)。
阻隔壁
阻隔壁是间隔每一放电的空间,同时具有支撑的功能,有印刷法、喷砂法、转写法等众多制作方式,主流的方法尚未确定;但是目前使用的材料都是以含有RuO2之玻璃浆料为主,除了旭硝子、日本电气硝子等玻璃厂有供货之外;奥野制药、住友金属、JSR、DNP、东丽、杜邦、日立化成、东京应化、Noritake也从事生产。
驱动IC
PDP操作的电压高,相对地,驱动IC所使用的电压也较高;拥有高压制程的公司很少,产能不足,使得驱动IC之价格高居不下。
PDP驱动IC输出的Pin数较少,每一片PDP面板所使用的驱动IC较LCD多,VGA级PDP须使用30颗Data IC,8颗Scan IC;如果产品的解析度增加,使用的IC将更多,驱动IC占整体PDP的材料成本将超过20%;业界希望在2002年,驱动IC的价格能下降一半,降低整体PDP材料成本。驱动IC的市场随着PDP的市场兴起,将逐渐扩增,2003年的市场规模将会达到2亿2千万美元。目前的供应商有日本德仪、NEC、富士电机与日立等。
我国目前有达碁、华映、台塑三家厂商投入电浆显示器面板生产的行列,另外声宝、明碁、松下、大同、普腾多家家电厂商也开始生产下游产品;但是上游部分,仅有合邦电子、中国制釉、友士、叙丰、美祈、群录自动化、联星科技等投入设备与材料的研发;与日、韩两国相较,投入的程度尚且不足。
结论
电浆显示器是未来最有潜力的大型显示器,日韩台三地厂商正积极投入。由富士通、日立与SONY合资成立的FHP,在宫崎县的第一工厂,月产能可达一万片,第二工厂月产能达六万片,总计FHP年产能可达80万;PIONEER有甲府、静冈两工厂,年产能可达十四万片;NEC位于鹿儿岛的工厂,未来将扩产至三万片,可生产33吋及50吋面板之玉川工厂正在试验中;松下的茨木工厂在2002年将提高至三万片,同时,委由东丽生产后面板,而高槻工厂目前有四千片的月产能,预期2002年将提高到20-30万片。韩国方面,三星SDI,位于天安的工厂今年四月开始量产,月产能达二万片,初期投资206亿日圆,在2005年前将再投资900亿日圆,将年产能扩产至150万片,生产37吋、42吋、50吋、55吋、63吋及65吋的产品;LG初期投资167亿日圆,月产1万5千片的龟尾工厂今年二月开始量产,在2005年前将再投资800亿日圆,将年产能扩产至110-140万片,生产36吋、40吋、42吋、50吋、及60吋的产品。台湾方面,达碁位于龙潭之PDP工厂,将在9月开始量产,年产能一万片,预计生产32吋、42吋、50吋的产品;中华映管目标为生产46吋及50吋的产品,预计到2002年开始量产(表四)。
国内厂商才投入电浆显示器面板的制造,材料仍需仰赖进口,同时电浆显示器之制程尚未完全确立,未来制程发展及成本降低,与材料的开发息息相关,国内厂商欲发展电浆显器必须与相关材料厂商相结合,共同研发,建立完整的上中下游关系,我国的电浆显示器产业方有竞争力与日韩一拼。
表四
公司 |
2001年产能 |
工厂 |
未来计画 |
三星SDI |
18万台 |
韩国‧天安 |
150万台(05年) |
LG电子 |
15万台 |
韩国‧龟尾 |
150万台(05年) |
达碁 |
4万台 |
台湾‧龙潭 |
- |
中华映管 |
- |
台湾‧桃园 |
- |
台塑 |
时线 |
台湾‧三峡 |
计画设置量产线 |
FHP |
80万台 |
日本‧宫崎 |
- |
Pioneer |
14万台 |
日本‧甲府、静冈 |
- |
NEC |
1万台 |
日本‧鹿儿岛 |
3万台 |
松下 |
6万台 |
日本、大阪 |
30万台(02年) |