台灣LCD TV驅動IC後發先至追韓趕日目標不遠
黃心婷】 2004.03
過去LCD TV向來鎖定30吋以下的產品為主，然而隨著面板技術逐漸成熟，未來各業者朝30吋以上發展的比例將逐漸提高(如表1)。
為了提供消費者比CRT TV更高品質的畫面，LCD TV面板灰階反應速度(Gray to Gray)將從IT產品的40～50ms，下降到10ms以下。亮度從450nits提升至500～600nits、對比度將從500：1提高到700：1、色飽合度將提高至80%以上。
此外，為了支援大型LCD TV面板快速動畫以及高畫質的表現，LCD TV面板對驅動IC的要求將較NB及Monitor面板更為嚴格。過去國內TFT LCD驅動IC業者所生產的產品，大部份都是以IT產品為主，未來投入LCD TV產品的比例將逐漸提升。
Monitor驅動IC已不符合TV等級要求
過去LCD TV面板的尺寸大部份集中在20吋以下，由於面板的尺寸與NB及Monitor相差不大，驅動IC的特性和LCD Monitor及NB的共通性頗多，因此大部份的業者都是將NB及Monitor面板用驅動IC做調整後，用到LCD TV面板上。然而，LCD TV面板尺寸逐漸加大、對動畫支援能力的要求逐漸提高，如果還是把Monitor以及NB面板用驅動IC用在大尺寸的LCD TV上，驅動IC將會面臨大畫面驅動、面板多階調化、面板構裝以及面板快速驅動等方面的問題，因此發展LCD TV專用型驅動IC的重要性將日漸彰顯。
提供驅動大畫面能力
由於顯示器面板的電容量會隨著面板尺寸變大而增加(如圖1)，相對的Source驅動IC的負載也將隨之增大。為了支援LCD TV高速動畫影像的功能，LCD Source驅動IC在設計上需要一個能快速驅動大電容的放大器(AMP)，才能在短短的幾微秒內(μs)對20吋以上面板快速充放電。
大型LCD TV面板用驅動IC除了要面臨對大電容面板快速充放電的問題之外，還必須解決驅動IC耗電量的問題(熱損失)。以20～40吋、WXGA等級的LCD TV面板而言，驅動IC的負載約為100～200pF。然而，驅動IC的負載一旦超過200pF不但會降低驅動的能力，同時會面臨驅動IC耗電量的問題。以負載200pF的驅動IC為例，驅動IC耗電量約為400mW。
以COF封裝、48mm、8 Sprocket Hole的驅動IC為例，熱阻抗約為100℃/W，IC驅動面板因熱損失產生的溫度約為40℃(400mW×100℃/W=40℃)。在背光模組方面，直下式燈管的背光模組(大型LCD TV或Monitor以直下式的燈管為主)，室溫下驅動IC的環境溫度約為50～60℃之間，IC正常操作溫度大約為90～100℃左右，因此以125℃的上限而言，已沒有太多的緩衝空間。
為因應此一問題，部份日系業者開始發展，透過雙邊驅動方式驅動電容量超過200pF的液晶面板，可使驅動IC的負載減少一半、降低耗電量，屆時每片面板驅動IC的需求量將是目前的2倍。
提高畫質處理能力
與面板畫質有關的D/A Converter的bit數方面，目前大多數的面板是以6bit和8bit為主。過去，一般的IC業者主要是利用8bit的驅動IC把面板較暗的地方做精細，以達到視覺上較高畫質的效果。然而此種方式在低階調區域的表現一直不是十分理想。加上RGB間γ值(輝度-階調特性)會有些許的偏差，必需加以補正否則會與CRT電視的畫質有很大的差距。因此未來LCD TV面板採用10bit驅動IC的比例將大幅增加，使面板呈現較佳的畫質。
LCD TV的調階數要達到10bit的方法，除了透過改變驅動IC的特性之外，過去部份業者曾考慮利用調整Controller來達到相同效果。以過去IC業者在Monitor產品的經驗而言，一般是透過控制Frame Rate來控制時間軸調變，以及改變Dis-Pattern來控制面積階調。然而，利用前者的方法會因為頻率變高、速度上升，容易產生Flicker，後者則會產生解析度變差、以及出現特異Pattern的Waving等問題，促使業者加快開發10bit驅動IC的時程。
NEC計畫在2003年中開發出10bit的驅動IC，Renesas的HD66370及HD66371已達10bit(如表2)，因此可看出10bit驅動IC將會是LCD TV Source驅動IC的主流。
mini-LVDS介面採用比例將逐漸提高
mini-LVDS介面的驅動IC由於外引腳所需的Pin數較少，以48mm的驅動IC而言，相較於RSDS及CMOS介面IC Pin數約可減少30%，Pin Pitch因此可較寬，Pitch達0.78mm(如表3)，如此即可解決大型面板構裝方面的問題。因此當LCD TV面板未來朝大尺寸、高解析度方向發展，mini-LVDS介面驅動IC被採用的比例將大幅提高。
利用Over Drive方式提高面板反應
對傳統驅動方式而言，面板畫面頻率大概為60Hz，因此每一畫面的反應時間(Frame time)約為16.7ms。過去由於液晶面板應用的範圍大多集中在Monitor及NB，對於畫面變換頻率不高的IT產品而言，數十ms的反應速度即可滿足需求。然而，TV產品由於必需具備支援高速動畫的功能，液晶面板的反應速度必須隨之提升，否則會出現殘影問題。為了提高面板的傳輸速度，一般業者除了透過改善液晶材料及面板製程等方式外，最常見的是利用Overdrive的驅動方式提高液晶面板的反應速度。
驅動IC需求大 台灣發展機會多
LCD TV面板用驅動IC需求預計將快速成長
2003年全球大尺寸面板用驅動IC需求約為12億6,000萬顆(如圖2)，其中LCD TV面板用驅動IC需求約為5,500萬顆。未來隨著次世代面板產能持續開出，LCD TV面板價格將有機會向下滑落，進而帶動LCD TV面板及驅動IC需求上升。再者由於過去電視的解析度多為VGA，然而隨著WXGA解析度的LCD TV面板需求比例逐漸增加，將進一步刺激LCD TV面板用驅動IC的需求持續成長。預計至2007年，LCD TV面板用驅動IC需求將超過4億5,000萬顆。
台灣業者市佔率將持續提升
2000年以前日系業者為全球驅動IC主要供應商，全球市佔率高達90%以上。由於與其他Memory產品相比，驅動IC的毛利較低，因此大部份日系業者生產驅動IC產品，皆以提供集團面板廠使用為主要目的。隨著日本面板業者在大尺寸TFT-LCD面板全球市佔率逐年下滑，導致日系驅動IC業者的全球市佔率亦逐漸減少。
反觀台灣驅動IC業者，由於技術能力快速提升，加上受惠於國內面板業者產能不斷擴充，促進出貨量及全球市佔率大幅增加，2003年第三季奇景及聯詠的全球市佔率分別達到7%及10%(如圖3)，台灣業者的整體出貨量比率也突破20%。
驅動IC產品由於客製化程度高，因此IC設計業者必須與客戶之間保持良好的互動關係，才能在設計之初取得面板的解析度、畫素等設計規格以利往後之產品開發。台灣面板業者過去多半以生產LCD Monitor及NB為主，因此台灣驅動IC業者亦以LCD Monitor及NB為主要出貨產品。未來隨著台灣面板業者逐漸提高TV產品的生產比例，將刺激台灣驅動IC業者在LCD TV驅動IC產品出貨比例提高。
LCD產業鏈漸完整 台灣業者舞台大
受到全球數位廣播陸續開播的刺激，LCD TV的需求也逐漸提升，進而帶動LCD TV專用驅動IC的需求大幅提升。隨著大尺寸LCD TV的比例逐漸增加，為了滿足大尺寸、高畫質LCD TV面板的需求，驅動IC將面臨驅動大畫面的能力、多階調、構裝方式、傳輸介面，以及面板反應速度等問題。因此，未來LCD TV專用驅動IC具備快速驅動大容量負電的運算放大器(AMP)、Overdrive、高灰階(10bit)、雙邊驅動，以及mini-LVDS介面的比例將逐漸增加。
台灣驅動IC的相關業者，雖然進入驅動IC生產領域的時間較日本以及韓國業者晚，而且過去的產品也大多以LCD Monitor及NB面板為主，LCD TV驅動IC的研發經驗較為不足。然而由於國內驅動IC相關產業的發展已相當健全，加上國內面板業者計劃生產LCD TV的比例逐漸升高的帶動下，將有助於國內驅動IC相關業者技術快速提升，開發更高品質的LCD TV專用驅動IC。
(本文作者目前任職於工研院IEK)
過去LCD TV向來鎖定30吋以下的產品為主，然而隨著面板技術逐漸成熟，未來各業者朝30吋以上發展的比例將逐漸提高(如表1)。
為了提供消費者比CRT TV更高品質的畫面，LCD TV面板灰階反應速度(Gray to Gray)將從IT產品的40～50ms，下降到10ms以下。亮度從450nits提升至500～600nits、對比度將從500：1提高到700：1、色飽合度將提高至80%以上。
此外，為了支援大型LCD TV面板快速動畫以及高畫質的表現，LCD TV面板對驅動IC的要求將較NB及Monitor面板更為嚴格。過去國內TFT LCD驅動IC業者所生產的產品，大部份都是以IT產品為主，未來投入LCD TV產品的比例將逐漸提升。
Monitor驅動IC已不符合TV等級要求
過去LCD TV面板的尺寸大部份集中在20吋以下，由於面板的尺寸與NB及Monitor相差不大，驅動IC的特性和LCD Monitor及NB的共通性頗多，因此大部份的業者都是將NB及Monitor面板用驅動IC做調整後，用到LCD TV面板上。然而，LCD TV面板尺寸逐漸加大、對動畫支援能力的要求逐漸提高，如果還是把Monitor以及NB面板用驅動IC用在大尺寸的LCD TV上，驅動IC將會面臨大畫面驅動、面板多階調化、面板構裝以及面板快速驅動等方面的問題，因此發展LCD TV專用型驅動IC的重要性將日漸彰顯。
提供驅動大畫面能力
由於顯示器面板的電容量會隨著面板尺寸變大而增加(如圖1)，相對的Source驅動IC的負載也將隨之增大。為了支援LCD TV高速動畫影像的功能，LCD Source驅動IC在設計上需要一個能快速驅動大電容的放大器(AMP)，才能在短短的幾微秒內(μs)對20吋以上面板快速充放電。
大型LCD TV面板用驅動IC除了要面臨對大電容面板快速充放電的問題之外，還必須解決驅動IC耗電量的問題(熱損失)。以20～40吋、WXGA等級的LCD TV面板而言，驅動IC的負載約為100～200pF。然而，驅動IC的負載一旦超過200pF不但會降低驅動的能力，同時會面臨驅動IC耗電量的問題。以負載200pF的驅動IC為例，驅動IC耗電量約為400mW。
以COF封裝、48mm、8 Sprocket Hole的驅動IC為例，熱阻抗約為100℃/W，IC驅動面板因熱損失產生的溫度約為40℃(400mW×100℃/W=40℃)。在背光模組方面，直下式燈管的背光模組(大型LCD TV或Monitor以直下式的燈管為主)，室溫下驅動IC的環境溫度約為50～60℃之間，IC正常操作溫度大約為90～100℃左右，因此以125℃的上限而言，已沒有太多的緩衝空間。
為因應此一問題，部份日系業者開始發展，透過雙邊驅動方式驅動電容量超過200pF的液晶面板，可使驅動IC的負載減少一半、降低耗電量，屆時每片面板驅動IC的需求量將是目前的2倍。
提高畫質處理能力
與面板畫質有關的D/A Converter的bit數方面，目前大多數的面板是以6bit和8bit為主。過去，一般的IC業者主要是利用8bit的驅動IC把面板較暗的地方做精細，以達到視覺上較高畫質的效果。然而此種方式在低階調區域的表現一直不是十分理想。加上RGB間γ值(輝度-階調特性)會有些許的偏差，必需加以補正否則會與CRT電視的畫質有很大的差距。因此未來LCD TV面板採用10bit驅動IC的比例將大幅增加，使面板呈現較佳的畫質。
LCD TV的調階數要達到10bit的方法，除了透過改變驅動IC的特性之外，過去部份業者曾考慮利用調整Controller來達到相同效果。以過去IC業者在Monitor產品的經驗而言，一般是透過控制Frame Rate來控制時間軸調變，以及改變Dis-Pattern來控制面積階調。然而，利用前者的方法會因為頻率變高、速度上升，容易產生Flicker，後者則會產生解析度變差、以及出現特異Pattern的Waving等問題，促使業者加快開發10bit驅動IC的時程。
NEC計畫在2003年中開發出10bit的驅動IC，Renesas的HD66370及HD66371已達10bit(如表2)，因此可看出10bit驅動IC將會是LCD TV Source驅動IC的主流。
mini-LVDS介面採用比例將逐漸提高
mini-LVDS介面的驅動IC由於外引腳所需的Pin數較少，以48mm的驅動IC而言，相較於RSDS及CMOS介面IC Pin數約可減少30%，Pin Pitch因此可較寬，Pitch達0.78mm(如表3)，如此即可解決大型面板構裝方面的問題。因此當LCD TV面板未來朝大尺寸、高解析度方向發展，mini-LVDS介面驅動IC被採用的比例將大幅提高。
利用Over Drive方式提高面板反應
對傳統驅動方式而言，面板畫面頻率大概為60Hz，因此每一畫面的反應時間(Frame time)約為16.7ms。過去由於液晶面板應用的範圍大多集中在Monitor及NB，對於畫面變換頻率不高的IT產品而言，數十ms的反應速度即可滿足需求。然而，TV產品由於必需具備支援高速動畫的功能，液晶面板的反應速度必須隨之提升，否則會出現殘影問題。為了提高面板的傳輸速度，一般業者除了透過改善液晶材料及面板製程等方式外，最常見的是利用Overdrive的驅動方式提高液晶面板的反應速度。
驅動IC需求大 台灣發展機會多
LCD TV面板用驅動IC需求預計將快速成長
2003年全球大尺寸面板用驅動IC需求約為12億6,000萬顆(如圖2)，其中LCD TV面板用驅動IC需求約為5,500萬顆。未來隨著次世代面板產能持續開出，LCD TV面板價格將有機會向下滑落，進而帶動LCD TV面板及驅動IC需求上升。再者由於過去電視的解析度多為VGA，然而隨著WXGA解析度的LCD TV面板需求比例逐漸增加，將進一步刺激LCD TV面板用驅動IC的需求持續成長。預計至2007年，LCD TV面板用驅動IC需求將超過4億5,000萬顆。
台灣業者市佔率將持續提升
2000年以前日系業者為全球驅動IC主要供應商，全球市佔率高達90%以上。由於與其他Memory產品相比，驅動IC的毛利較低，因此大部份日系業者生產驅動IC產品，皆以提供集團面板廠使用為主要目的。隨著日本面板業者在大尺寸TFT-LCD面板全球市佔率逐年下滑，導致日系驅動IC業者的全球市佔率亦逐漸減少。
反觀台灣驅動IC業者，由於技術能力快速提升，加上受惠於國內面板業者產能不斷擴充，促進出貨量及全球市佔率大幅增加，2003年第三季奇景及聯詠的全球市佔率分別達到7%及10%(如圖3)，台灣業者的整體出貨量比率也突破20%。
驅動IC產品由於客製化程度高，因此IC設計業者必須與客戶之間保持良好的互動關係，才能在設計之初取得面板的解析度、畫素等設計規格以利往後之產品開發。台灣面板業者過去多半以生產LCD Monitor及NB為主，因此台灣驅動IC業者亦以LCD Monitor及NB為主要出貨產品。未來隨著台灣面板業者逐漸提高TV產品的生產比例，將刺激台灣驅動IC業者在LCD TV驅動IC產品出貨比例提高。
LCD產業鏈漸完整 台灣業者舞台大
受到全球數位廣播陸續開播的刺激，LCD TV的需求也逐漸提升，進而帶動LCD TV專用驅動IC的需求大幅提升。隨著大尺寸LCD TV的比例逐漸增加，為了滿足大尺寸、高畫質LCD TV面板的需求，驅動IC將面臨驅動大畫面的能力、多階調、構裝方式、傳輸介面，以及面板反應速度等問題。因此，未來LCD TV專用驅動IC具備快速驅動大容量負電的運算放大器(AMP)、Overdrive、高灰階(10bit)、雙邊驅動，以及mini-LVDS介面的比例將逐漸增加。
台灣驅動IC的相關業者，雖然進入驅動IC生產領域的時間較日本以及韓國業者晚，而且過去的產品也大多以LCD Monitor及NB面板為主，LCD TV驅動IC的研發經驗較為不足。然而由於國內驅動IC相關產業的發展已相當健全，加上國內面板業者計劃生產LCD TV的比例逐漸升高的帶動下，將有助於國內驅動IC相關業者技術快速提升，開發更高品質的LCD TV專用驅動IC。
(本文作者目前任職於工研院IEK)
posted by C.H. Chen @ 4:01 PM
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