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产业快讯
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奈米技术对平面显示器产业带来的变革
CRT显示器由推出至今已经有大约六十多年的历史，其显示器的分辨率和能显示的大小，都随着历年来技术的革新而有所突破，但是想要制造更大尺寸的CRT显示器仍有其困难性与瓶颈，其中最重要的缺点是显示器的体积以及重量，都会急遽地随显示器的尺寸而上升，这个问题对于需要有效地利用空间、又想拥有宽广视觉享受的都市居民来说，的确是难以抉择，因此如何得到大平面又不占空间的高画质平面显示器，随即成为各大厂商必须要面对的问题。
这几年来电浆电视（PDP）以及液晶显示器（LCD）的出现提供消费者新的选择，大平面、薄却又不占空间的显示器产品相继推陈出新，但是在这些商品之中仍有一些缺点存在，例如电浆电视（PDP）的驱动电路需要极高的电压，因此相当耗费电能，且仍然十分笨重；而液晶显示器（LCD）的缺点则是液晶的反应时间不够快，所以往往会有残影的现象，尤其是越大尺寸的平面显示器，这方面的问题越是严重，这与人类视觉的机制有关，于此便不加详述；此外液晶屏幕（LCD）亮度和色彩的鲜明度亦不及CRT显示器来得鲜明，还有可视角不够宽广的问题，也使得显示器的效果无法达到完美。
奈米碳管提供下一世代平面显示器新希望
因此，许多人想要研发出超薄的平面CRT显示器，其中最成功的例子是利用电场来引发电子撞击的场发射显示器（FED），目前多是利用硅的合金（Silicide）来当成电子的发射端，不过由于材料本身上的限制，操作的电压、电流以及产品的可靠度往往不能达到要求，而且因为真空封装的问题也比较难制成大尺寸的平面显示器，不过封装的问题仍有其改善的空间，只是材料上的缺憾就需要更新的研究来克服。
直到十多年前奈米碳管（Carbon Nanotubes；CNT）的出现，让大家有了新的希望，参考(图六)、(图七)，原因如下：
- (1)高长宽比的几何特性以及本身低功函数的特色，使得奈米碳管能够在较低的操作电压之下提供足够的电流。
- (2)奈米碳管的尺寸极小，适合制造高分辨率的平面显示器。
- (3)物理和化学的强度极大，可靠度佳。
- (4)可以利用网印或是其他低温的方式成长，成本较低。
近年来许多产业界公司或是实验室，都投注了许多人力与物力在这方面的研发上，研究奈米碳管的成长机制以及相关的应用，使得这方面的研究有长足的进展。
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奈米显示器之应用与市场发展商机
由于奈米显示器的发展尚处于逐渐起步的状态，无论是技术或是材料上的研发都尚未完全成熟，所以虽然奈米显示器被推测具有相当的发展潜力，但实际在产品上却尚未有量产的例子。即使如此，我们仍预估使用奈米平面显示器的技术将可以大幅缩小平面显示器的制造成本，使奈米显示器在市场的价格上足以与其他平面显示器一争长短。又因为奈米显示器的显示原理与CRT显示器基本上是相同的，皆是利用加速的电子束撞击荧光粉以达到发光的效果，所以配合目前已经发展成熟的萤粉发光技术更是相得益彰，相信在不久的将来奈米技术成熟后，必能改变平面显示器原有的风貌。
奈米显示器将为电子产品带来新风貌
观看现在电子类产品消费市场，随身携带型的电子商品已经成为一般大众最爱的生活必需品，而且其汰旧换新的频率也出奇地高，从手机、PDA、数字相机和手提计算机到房车上的小型屏幕，都需要轻薄、省电且高分辨率、高画质的显示器；随着彩色液晶屏幕的发展和应用，让这些电子商品更加的多元化、也更受到大众的喜爱，然而相较于传统CRT显示器，彩色液晶屏幕像素、亮度、反应速度的不足以及耗电量大的缺憾，使得奈米显示器仍有机会与其一较长短。在不久的将来，高亮度、高分辨率而且全彩的奈米显示器，有希望以更低的成本进入平面显示器的市场，使现有的电子产品都改头换面一番。
此外，由于奈米碳管稳定的物理和化学性质，可以肯定未来奈米显示器可以在军事、气候恶劣的沙漠、极地区域或是太空发展上占有一席之地，因为目前使用的平面显示器在恶劣的环境很少能发挥其正常功用，往往因为温度、压力或是撞击的关系而缩短了产品的寿命，然而奈米显示器则被期待可以克服这些外在的问题，在险峻的环境下继续发挥应有的效用。
目前相关技术之发展趋势与产业应用现况
目前奈米平面显示器相关技术的发展都还算只是起步而已，许多公司如韩国的三星（Samsung）、美国的摩托罗拉（Motorola）、台湾的东元奈米等等，都已经投入不少资源以及人力在奈米平面显示器方面的研发上，也相继发表了一些研究的成果。
在奈米平面显示器方面，目前投入最多人力物力的，该是韩国的三星（Samsung）公司。三星公司的「先进技术研究机构」（Samsung Advanced Institute of Technology, SAIT）在1999年发表了全世界第一个九吋的彩色奈米平面显示器(图八)以及其规格(表一)，并在最近的论文中发表了32吋的单色奈米平面显示器(图九)。这些产品的技术虽然尚未成熟，还有许多可以改进的地方，也尚未进入量产阶段，但是这些研究成果却显示出奈米平面显示器的发展性以及潜力，预估初期发展的奈米平面显示器可以应用在小尺寸的显示用途，像是手机的屏幕或是汽车内的显示设备，待技术成熟之后可能可以生产大尺寸的平面显示器，取代现有的平面显示器。
此外，近年来东元集团也积极发展奈米碳管的技术，并与工研院的电子所、材料所、化工所技术合作，并预计要在两年内推出30～40吋的大尺寸平面电视，并将旗下主导奈米碳管研发的「东元信息公司」更名为「东元奈米应材公司」，投资12.5亿元做为厂房与研发资金，由此可见东元集团董事黄茂雄对于奈米平面显示器发展的重视以及期盼。
| 尺寸 | 9吋（23 cm） |
| 分辨率 | 576 x 240.pixels |
| 像素大小 | 390μm x 200μm |
| 阴极到阳极的距离 | 200μm |
| 操作电场 | 小于1.5~2V/μm |
| 亮度 | 200 cd/m2 at 3V/μm |
| 操作温度范围大。 | |
| 可视角大。 | |
| 反应时间快。 | |
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进入奈米显示器市场，国内厂商之机会与挑战
由于国内对于奈米技术的发展尚在起步当中，厂商对于奈米平面显示器的研发和投资也仍属少数，但是由东元奈米应用与工研院合作的角度来看，厂商与研究机构或是学校研究单位合作确实是不错的方式，因为许多研究机构或是学校的实验室已经对于相关技术有了相当程度的研发，只是并没有发展成商品。如果国内厂商可以把握机会针对自己的需求与这些单位合作的话，或许可以成功地完成技术的转移，并且将这些仍在研发阶段的技术进一步发展成可以量产的产品。
技术与成本将是业者最重要课题
然而对于国内厂商要使奈米平面显示器进入显示器市场，最大的挑战主要有三个：
1.现有平面显示器技术的门坎：
因为现有液晶屏幕（TFT-LCD）以及电浆电视（PDP）的技术都已经相当成熟，而且显示器的画质亦有相当高的水平，若是奈米平面显示器欲进入显示器的市场，必定要与其做比较，因此至少必须具有这些现有的平面显示器的大部分优点，而且不能有重大而不能被接受的缺点，更重要的是其制造成本一定要低于现有的平面显示器。
2.其他未成熟的平面显示器的竞争：
像是目前仍在研发中的有机发光显示器（OLED）或是高分子发光显示器（PLED）等等，也同样具有相当的发展潜力，如何拥有这些平面显示器的优点以及避免其缺点，将是奈米显示器可能遇到的重大挑战。
3.本身技术的成熟：
这也是最重要的一点，因为奈米平面显示器这项技术虽然广被认同具有相当的发展潜力，但是其技术的成熟度仍远远落后现有的平面显示器技术，因此，想要进军平面显示器的市场最重要的还是促使这项技术的成熟，使其开花成果，而这方面的问题则有待国内厂商以及相关研究机构的共同努力。
（作者郑晃忠为国立交通大学电子所教授兼半导体中心主任，林高照、赖瑞霖为国立交通大学电子所组件特殊制程与可靠度分析实验室研究生）
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