前言:根據日本市場調查機構富士總研資料,LCD用偏光板市場可由2001年的930億日圓,大幅成長123%至2002年的1,444億日圓,甚至於2006年時規模更將倍數成長至1,870億日圓。由此觀之,LCD用偏光板產業未來成長性甚大,且為因應下游產業之應用需求,偏光板產業也將持續投入新產品研發及產能擴增。

 一、為LCD顯示明暗之主要關鍵材料

 所謂的偏光板應用範圍相當廣,不但能使用在LCD作為偏光材料,亦可用於太陽眼睛、防眩護目鏡、攝影器材之濾光鏡、汽車頭燈防眩處理及光量調整器,其他尚有偏光顯微鏡與特殊醫療用眼鏡等,而現隨著TFT LCD產業成長日趨快速,應用於液晶顯示器也成為偏光板產業主要成長動力。

 偏光板為液晶顯示器重要關鍵零組件之一,每單位液晶顯示器均須使用上下2片偏光板。偏光板原理係將一般不具偏極性的自然光轉變成偏極光,當沒有偏光板時,光線可自由進出液晶槽,不受外加電場的影響,但在上下層各外加偏光板後,光線的透過就可用外加電場控制,使視覺上可以感受到明暗的變化,由此可知,偏光板功能即在於將非偏極光轉為偏極光,而液晶顯示器就是利用此偏極光加上液晶扭轉特性,來達到控制光線的通過與否,形成明暗。

 TAC膜、廣視角膜是重要零件

 偏光板基本結構是由幾層厚度僅數十μm薄膜材料貼合而成,其中最主要的偏光子是利用透光性良好的高分子薄膜(常用聚乙烯醇,即PVA)吸附上二色性物質(碘系、染料性等),幾秒內使碘離子或染料擴散滲入內層的PVA中,微熱後用人工或機械拉伸,直到數倍長度,且在變長的同時也將變得又薄又窄,原本PVA分子為任意角度無規則性分布,受力拉伸後分子就逐漸偏轉於作用力方向上,而附著在PVA上的碘離子或染料也就隨之有方向性,因此可吸收平行於其排列方向的光束電場分量,只讓垂直方向的光束電場分量通過。

 另外,在偏光子兩側有保護層,由於PVA膜在經過延伸之後,通常機械性質會降低,變得容易破碎,因此在偏光基體(PVA)延伸完後,會在兩側貼上三醋酸纖維素(TAC)所組成的透明薄膜,作為支撐保護偏光子且防止回縮,再則現多數15吋以上之TFT LCD均會要求再貼上一層光學補償膜以增加偏光板的廣角功能,最後在外層再加上一層離型膜及保護膜,以便與液晶槽貼合。

 二、配合LCD應用提升品質之特性

 由於LCD的顯示特性為非自發光,且為了達到顯示效果明亮、易辨視的要求,偏光板就必須具有清晰、高透過及高偏光性,且配合著TFT LCD朝輕、薄、易視、重視色彩、省電等方向發展,偏光板特性要求也將隨著升高。

 根據日東電工、力特等廠商資料指出,碘系、染料系材料的配方技術以及加工技術開發,對於性能提升有所幫助,理論上,偏光板單體最佳特性可達到偏光度100%、透過率50%,實務上目前廠商所開發出來的產品也已達到偏光度99.9%、透過率44%以上的水準,未來偏光板技術發展仍將以偏光特性改善如反射率、表面反射防止、視角特性等以及輝度提高等為主。

 另外,針對偏光膜的著色、視角、漏光等問題要求日趨嚴格,也需要各種光學補償膜去作補償。如STN LCD因液晶分子扭轉超過90度,造成使用直角偏光之偏光膜會有著色現象出現,解決方法之一為加上1片位相差膜;至於TFT LCD方面,由於現已廣泛應用於大尺寸產品,但因有液晶分子視角過窄問題,因此15吋以上產品均使用廣視角膜(視角擴大膜)以解決此項問題。

 各種廣視角技術比較

 目前全球主要之廣視角技術包括TN+Film(Twisted Nematic扭轉向列液晶+廣視角膜)方式、MVA(Multi-domain Vertical Alignment,多象限分割垂直配向)方式,以及IPS(In-plane Switching)方式等,其中TN+Film為目前使用最為廣泛的技術,但17吋以上面板採用VA/IPS等廣視角技術比例高。

 目前市面上的廣視角膜絕大多數是日商Fuji Film產品,Fuji Film亦擁有此一產品專利,此一TN+Film技術是在偏光子外層加一層特殊的薄膜(例如轉向膜),將左右視角從90度改善到120~140度,但是,採用此方式須面臨較低的對比及反應速度較慢2大問題,且仍無法獲得有效改善。雖然TN+Film不是最佳的廣視角解決方案,但它是最簡單的方法,且面板生產良率較採用IPS及MVA高,估計可達80%以上。

 MVA技術是在具高速反應能力的垂直配向(VA)方式上,對單位像素(unit pixel)經由2或4個象限分割配向,以達擴充視角目的,是Fujitsu專利,視角表現高於TN+Film,但低於IPS。在遊戲機及動畫等新興應用領域方面,MVA技術一般而言可以提供比TN+Film及IPS技術較短的應答時間,為未來具潛力之廣視角技術,採用MVA技術之面板生產良率估計約70%以上,但低於TN+Film方式。

 奇美電子在2002年開發出Super MVA技術,以因應液晶電視廣視角及高速應答的要求;友達亦取得Fujitsu同意開發MVA技術。為因應大尺寸LCD監視器及液晶電視的需求,三星電子開發出PVA技術、夏普發展出ASV技術,這些技術原理上都是屬於VA技術。

 日立(Hitachi)、LG.Philips、瀚宇彩晶、奇美電子集團中的日本IDTech,採用另一類廣視角技術IPS。IPS技術為日立專利,是利用橫向電界,使液晶於2片玻璃基板中水平地迴轉,以達廣視角功能。採用此技術可使視角擴大到160~170度,就如同CRT監視器的視角一樣好,但IPS方式在對比與反應速度方面的改善進展較慢,良率問題也是廠商量產時的一大考量。日立曾將IPS技術移轉給多家面板廠商,本身亦開發Super IPS、Advanced Super IPS等新技術。

 根據DisplaySearch統計資料指出,2002年上半14吋以下的面板商品,均未採用任何廣視角技術,14吋及15吋多採用TN+Film,至於15吋以上更大尺寸則集中於VA(包括MVA、PVA、ASV等)及IPS,此應與更大尺寸面板要求更廣視角有關。

 三、屬於寡佔市場之產業

 1998年前全球偏光板的生產廠商主要集中在日本,其產量佔全世界90%以上,全球前3大廠包括日東電工、三立、住友化學,幾乎已佔有大部份市場,其中TFT LCD用偏光板市場更是日本廠商的天下,據日本市調公司TSR資料指出,2000年大型TFT LCD用偏光板市佔率為日東電工58%、三立31%、住友化學11%。

 台灣面板廠商偏光板本土化

 自2001年起,台灣廠商力特在市場上異軍突起,因為來自三立(Sanritz)技轉的TFT LCD用偏光板技術發展漸趨成熟,加上配合台灣TFT LCD產能陸續開出,不斷尋求材料本土供應化以降低成本之發展,力特2條TFT LCD用偏光板生產線陸續加入營運,力特估計2002年該公司已成為全球大尺寸(指10.4吋以上)LCD用偏光板產能第二大供應商,全球市佔率將可從2001年的7%,倍增至2002年的15%。估計台灣TFT LCD面板廠商採用本土生產偏光板的比例,在2002年可達48%水準,2003年則將進一步挑戰55%。

 偏光板產業主要集中在少數幾家生產廠商,除了該產業跨入之技術障礙比背光板高之外,偏光板主要關鍵零組件為PVA膜、TAC膜及廣視角膜,而這些材料目前皆掌握在日商手中。有意跨入LCD用偏光板產業的廠商,不僅面臨技術門檻上的挑戰,尚有能否取得上游關鍵材料供應的問題須克服。

 以TAC膜為例,此為底片主要材料,技術多為底片廠商所擁有,過去TAC膜由Fuji Film獨家供應,目前其市佔率仍達7成左右,其餘3成市場則為Konica所供應,該項材料在2001年各廠商均有擴建動作後,2002年、2003年較無缺料之疑慮。較大的產能疑慮是在廣視角膜方面,在2002年上半即曾出現吃緊現象。

 Fuji Film擴大廣視角膜產能

 廣視角膜方面,僅Fuji Film具有量產能力,過去以來偏光板廠商如能取得Fuji Film的廣視角膜產能優先分配,即可強化自己的競爭優勢,Fuji Film因此於2002年9月下旬決定,將投資200億日圓擴大TFT LCD用廣視角膜產能,預估2005年時,Fuji Film廣視角膜產能將可達目前的5倍,以充分因應LCD監視器等產品的需求成長。Fuji Film在廣視角膜上的大舉投資,有助於消彌偏光片廠商及更下游的面板廠商,對廣視角膜未來產能不足的疑慮。

 2003年全球前3大偏光板廠均分別再新增1條年產能至少600萬平方公尺TFT LCD用偏光板生產線的規劃。第一大廠日東電工於2002年9月決定擴大LCD用偏光片產能,預計2004年的年產能達到3,800萬平方公尺,是2002年的1.6倍。

 偏光片供需分析

 在偏光板市場供需方面,以15吋TFT LCD用偏光板價格來看,由2001年初的1套(上下2片)23美元,一路走滑至第四季約17美元,2002年第一季一套約15~16美元,第二季下跌5%,第三季因供需較不吃緊,且因受面板價格下降連帶影響,第四季價格約14美元上下。由主流尺寸15吋TFT LCD用偏光板價格的變化,不難看出面板上游零組件價格長期而言是走跌趨勢,廠商獲利關鍵在擴大產能及降低生產成本。

 以1片15吋TFT LCD面板,上下2片偏光板面積約0.14平方公尺計算,考慮切割效率及良率等因素,偏光板實際產能大於需求,日本市調機構富士總研資料亦顯示,2002年全球TFT用偏光板產業的產能超過需求。但真正影響產出的主要關鍵,在於大廠市場價格策略以及上游關鍵零件的供給。

 之前偏光板產業雖然供過於求,但價格未出現明顯的下跌,主要原因是該產業屬於寡佔市場、前3大廠即已涵蓋9成的市佔率,只要大廠對於價格達成共識即可持穩在一定水準,另外更上游關鍵零件的供應,亦是決定整體偏光板供需的關鍵因素,必須列入考量,因為偏光板及更上游的TAC膜、廣視角膜供應廠商的寡佔特性,除非偏光板或上游零件有新廠商大舉投入,否則今後價格滑落幅度應比其他更競爭的LCD零組件小。

 四、台灣廠商概況

 力特光電

 力特為目前台灣唯一具有全製程生產TFT用偏光板技術之廠商,成立於1998年3月,主要股東為力捷集團,其技術團隊來自化學業界及工研院所組成,LCD用偏光板技術係採二階段自日本三立株式會社(以下簡稱日本三立)移轉。

 第一階段係1998年4月與日本三立簽訂TN/STN 用偏光板技術移轉合約,並於1999年5月試產成功,同年9月開始量產,第二階段係2000年10月與三立簽訂TFT 用偏光板技術移轉合約,並於2001年5月試產成功,成為台灣第一家擁有全製程生產TFT用偏光板之廠商,目前力特與日本三立採取策略聯盟方式,以產能互享、技術共同開發、市場共同經營模式來提高市佔率,力特估計目前在台灣偏光板市場佔有率約5成左右。

 產能規模方面,力特目前擁有1條TN/STN用偏光板生產線、月產能30萬平方公尺,以及2條TFT用偏光板、合計月產能84萬平方公尺,預計2002年底時,年產能可達1,360萬平方公尺,較2001年底成長近6成。至於後續新增產能規劃,為因應台灣TFT LCD第五代廠陸續開出產能之所需,公司預計未來將陸續新增多條TFT LCD用偏光板生產線,產能規模尚在規劃中,目前已開始建廠規劃,可在短時間內搬入、安裝好生產設備。

 協臻光電

 協臻光電為台灣第二大偏光板廠,主要以TN/STN用偏光板生產為主,目前也開始積極進入TFT LCD用偏光板市場,該公司對外界採取較低調的態度,因此資訊亦較不透明。

 結論

 偏光板為LCD重要關鍵零組件之一,其功能在於將非偏極光轉為偏極光,而液晶顯示器就是利用此偏極光加上液晶扭轉特性,來達到控制光線的通過與否,形成明暗。現隨著TFT LCD產業成長日趨快速,應用於LCD也成為偏光板產業主要成長動力,據富士總研資料指出,LCD用偏光板產值將由2001年的930億日圓,大幅成長123%至2002年的1,444億日圓,2006年時更將倍數成長至1,870億日圓,整體產業未來成長性不容忽視。

 惟以該產業目前產能仍存在著供過於求,加上面板價格下跌影響,長期價格不易上漲,廠商欲跨入LCD用偏光板產業除了技術障礙外,能否取得上游材料供應亦是須克服的問題,當前全球市場主要集中在前幾大廠商,屬於寡佔產業,價格大致上取決於面板供需、大廠共識以及更上游關鍵零件的供給情形。
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