LCD TV市場趨勢分析

講師：拓墣產業研究所資訊通訊研究中心主任柯維華

《圖一　拓墣產業研究所資訊通訊研究中心主任柯維華》

原本不被看好的2003年可說是低迷已久的全球半導體景氣反彈回升之關鍵點，儘管市場復甦的幅度並不明顯，但卻為2004年的嶄新開始帶來了進一步成長的希望。在這樣的經濟情勢之下，活力十足的消費性電子產品領域可說是備受各界矚目，其中LCD TV（液晶電視）更是被視為「殺手級應用」的新興產品。為完整剖析LCD TV的市場趨勢走向，拓墣產業研究所資訊通訊研究中心主任柯維華分別以供需趨勢、尺寸種類、價格、品牌等面向，勾勒此一產品之發展狀況。

柯維華指出，LCD TV的市場供需情況可由統計學與經濟學等兩個不同角度分析。以統計學的角度分析，各家市調機構的統計資料皆顯示，10吋以上LCD TV終端市場的需求在2003至2007年皆將呈現持續上揚的趨勢，預估2004年市場規模可達800萬台；而在歷經2004至2005年的緩慢成長之後，2006年又將會有一次幅度較大的躍升，達到2700萬台的規模。此外在LCD TV關鍵零組件──TFT-LCD面板供應情況方面，預估每兩年將呈倍數成長，其中台灣與韓國廠商將逐漸成為供應主力，目前屬於技術領先國家的日本則將逐漸淡出。

柯維華強調，影響TFT-LCD面板供應情況的關鍵因素在於終端產品面板尺寸的標準化（Normalization），而應用在LCD TV的面板雖然與LCD Monitor與筆記型電腦相較，在比例上仍有一段差距，市場規模較大的LCD Monitor仍是目前TFT-LCD面板的應用大宗，但也因為毛利較低，終端市場需求量的狀況對面板供應量的影響程度頗大。柯維華表示，以經濟學角度來看，價格高低是決定市場供需平衡的關鍵要素，此外面板製程技術的成熟度、廠商投入家數的多寡與消費者的需求高低等，都是是影響供需情況的變因。整體看來，2004年的LCD TV市場供應情況大致良好、價格也將下降，但生產情況與原料的供應仍有可能為整體市場帶來變化。

大尺寸LCD TV發展後勢可期

LCD TV螢幕的主流尺寸變化與其他種類TV的相互消長情況，也是市場觀察的重點。柯維華指出，傳統CRT TV（彩色映像管電視）對LCD TV來說仍是強勁對手，預估CRT TV市場在2004年以前仍將持續成長，其中因為消費者對價格的考量，30吋以下的CRT TV仍將維持一定的市場需求，但在大尺寸領域中，將逐漸與LCD TV縮小差距。目前LCD TV，因受限於面板廠的生產線佈局，仍以20吋以下產品為主流，2004年之後可望在20至30吋、30吋以上的產品比例上持續成長，甚至在2007年演變為大尺寸螢幕掛帥的局面，如(圖一)，且因為製程技術的演進所帶來的成本降低，LCD TV預料可逐漸取代PDP TV（電漿電視）與Projection TV（投影電視）在大尺寸TV領域中的地位，成為市場霸主。

《圖二　LCD TV尺寸比例變化》 資料來源：JPM、Samsung、Citigroup、FPDS、TRI；2003/11

無論如何，LCD TV是否能成為市場中的殺手級產品，對消費者來說最為敏感的價格問題勢必是不可忽視的重點。柯維華指出，LCD TV在拓展市場上的一大瓶頸即是居高不下的售價，在短期之內很難趕上CRT TV的普及率；分析目前LCD TV的價格結構，面板的成本與廠商利潤約佔80％，且在螢幕尺寸不斷加大的趨勢下，面板價格也持續成長，但其餘IC零組件價格卻反而將呈現下跌局面。由此分析看來，LCD TV價格要朝向“平民化”目標邁進，除了期待面板成本能因製程技術之逐漸成熟而降低，廠商是否願意壓縮目前約達兩倍的獲利空間，換取更大的市場接受度，值得陸續觀察。此外，各大品牌廠商的產品策略也將是市場主導力量之一，柯維華表示，目前LCD TV一線品牌廠商由Sharp、Samsung、Sony穩居前三大，LG、Panasonic緊追在後；二線廠Philips、Toshiba、Sampo、Hitachi、BenQ、JVC與Mitsubishi與一線大廠之間則尚有一段距離；而未來將有Dell、Motorola、HP與Apple等品牌陸續加入競爭。柯維華特別指出，其中Dell的動作特別值得注意，該廠極有可能掀起一波低價戰，為LCD TV市場帶來更多發展活力。

LCD TV的設計新挑戰

講師：美國國家半導體產品應用工程師洪志明

《圖三　美國國家半導體產品應用工程師洪志明》

對LCD TV來說，LCD驅動IC和控制IC是除面板之外至為重要的關鍵零組件，其中控制IC的功能在於處理LCD TV之的影像色彩、亮度、飽和度，驅動IC則是控制螢幕像素的開關與光線走向。通常每一台LCD顯示器只要用到1顆控制IC負責影像信號的處理；驅動IC則隨產品螢幕尺寸而在數量上有所不同，隨著LCD TV螢幕畫素越高，所需的驅動IC數量也會增加。因此對LCD TV來說，面板後各種驅動IC與控制IC的電路設計良窳，可說是決定產品品質好壞的關鍵要素，也是備受各家LCD TV與相關IC設計業者關注的焦點議題。零組件科技論壇「LCD TV系統開發設計」的第二場課程，邀請美國國家半導體（National Semiconductor；NS）針對LCD TV的時脈控制（Timer Control Register；TCON）與垂直顯像驅動（Column Driver；CD）部分的電路設計，為學員介紹目前此一方面技術的最新發展趨勢。

NS平面顯示器產品應用工程師洪志明表示，TCON與CD電路設計是對LCD TV產品畫面顯示品質具備關鍵性的影響，而廠商如何在LCD 控制/驅動 IC零組件的低成本趨勢下，提出高效率、具競爭力的電路設計，是至為重要的產品策略考量之一。NS 為此建立名為RSDS（Reduced Swing Differential Signaling；差動訊號）的LCD TV號傳輸介面標準，並將此一標準下的電路設計開放業界參考，目前也獲得頗高的接受度。RSDS是由NS於1998年所建立的LVDS（低電壓差動訊號傳輸）架構所延伸，可減低EMI干擾問題、節省電路板空間，且具備面板內建匯流排介面（Intra-panel bus interface）、雙緣觸發時脈模式（Double edge clocking）等特色；如(圖二)。

《圖四　RSDS參考設計示意圖》 資料來源：NS

降低EMI之電路設計可大幅降低成本

洪志明指出，RSDS輸入介面的信號電壓振幅較傳統傳輸介面標準的3.3V降低許多，最小可到達0.2V，而EMI的發生主因通常為電路中電流大小變化所形成的電磁輻射，會隨著電流變化的大小程度與變化頻率而增加，所以當輸入的電壓振幅變小時，電流變化幅度也會減少，讓EMI程度減低；除此之外，由於RSDS介面採“differential pair input”，成對的輸入信號線所分別輸入的信號是反向的，因此信號線上所流通的電流也是反向，所輻射出來的EMI也會因其相互作用而抵消掉大部份。由於RSDS可大幅減低EMI程度的特性，在電路佈局中無須需額外再加入協助減低EMI的零件與電路設計，不但可節省電路板空間，也可有效達到降低零組件成本的目的。

除了減低EMI的優勢，RSDS亦具備R-LDC（Row Line Delay Compensation）的、獨立Gamma射線等特性；隨著LCD TV朝大尺寸的邁進，螢幕畫素與解析度也隨之不斷提高，此一參考設計對大螢幕LCD TV在輸入訊號延遲的改善與色彩飽和度的提升方面皆有顯著效果，其參考設計如(圖三)。洪志明表示，整體說來，在LCD TV朝向更輕、更薄、更低成本的趨勢邁進之下，精簡而高效能的電路設計對產品的市場競爭力提升是重要考量；藉由RSDS介面標準的開放參考，希望未來能刺激相關技術的更進一步提升，讓LCD TV市場成長能更加蓬勃。

《圖五 RSDS設計範例（1280×768）》 資料來源：NS

LCD TV背光驅動設計解決方案

碩頡科技系統設計部高級工程師黃世中

《圖六　碩頡科技系統設計部高級工程師黃世中》

目前LCD TV背光源解決方案是以冷陰極螢光燈管（Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL）為主流，CCFL因具備電氣與光學特性穩定、壽命長、耐震耐衝擊性、具調光性、小型量輕、低發熱量、低耗電等特性，適用需要較大尺寸面積與較長時間之背光照明的LCD TV，也是目前較為成熟且普及度較高的LCD背光源解決方案；由於CCFL背光板材料與製造技術專利權目前主要由日本廠商所掌握，台灣業者可著墨的領域則在於CCFL背光模組的驅動電路設計；零組件科技論壇「LCD TV系統開發設計」的第三場課程，即邀請碩頡科技以LCD TV背光驅動電路為主題，為學員介紹設計要點與技術趨勢。

碩頡科技系統設計部高級工程師黃世中指出，要設計高效率的LCD背光板驅動電路，除了要充分了解背光源的發光特性，由於不同LCD產品在照明條件上的需求也有所差異，針對不同應用進行不同的電路規劃考量亦屬必要；舉例來說，LCD顯示器所使用的背光燈管較少、對亮度需求較低，可攜式產品LCD螢幕背光則須著重輕、薄、短、小與低耗電量，LCD TV背光則是多燈管、高亮度與高可靠度的需求，驅動電路需更著重穩定性的設計。可參考的背光驅動電路結構有三種：一是電路操作容易、穩定性高的「Buck-Royer」，二是使用元件少、效率高且變壓器輸出電壓較低的「Direct-Driver」與電磁干擾低、效率高且功率密度較大的「Piezo-Transformer」，如(圖四)。

《圖七　LCD背光功率電路結構，注釋:（A）Buck-Royer；（B）Direct-Driver；（C）Piezo-Transformer》 資料來源：碩頡科技

著重多燈管設計的LCD TV背光電路

黃世中表示，較大尺寸的LCD TV在背光設計上通常有以下的需求考量：包括燈管電流平衡、低干擾、高效率、均勻亮度、較長燈管壽命、寬範圍調光比、連接燈管、高對比度與電路安全保護機制，而針對以上的需求採用適當的電路設計，對於LCD TV產品的畫面顯示表現可說有關鍵性的影響，也可延長產品使用的壽命。LCD 背光燈管的壽命平均在5萬小時以上，且燈管亮度會隨著使用時間的拉長而逐漸衰減，黃世中指出，為讓平均使用時間較長的LCD TV壽命能延長，目前有較CCFL背光源亮度更持久的EEFL（External Electrode Fluorescent Lamp；外部電極螢光燈管）技術問世；EEFL與CCFL的最大不同在於燈管兩側的電極結構，如(圖五)，除使用壽命較長的特性，在多燈管連接方面的效能亦高於CCFL。在CCFL背光板中，一個升壓器（Inverter）只能驅動一至兩支燈管，一旦螢幕尺寸加大、所需的Inverter數量也增加，相對也使整體背光模組的功率消耗較大，反之EEFL背光板所需的Inverter數量則可減少許多，消耗的功率也較小，在未來應可取代CCFL成為LCD TV背光源新主流。此外，LCD TV背光驅動電路在安全性上的考量，亦是設計時不可忽視的要素之一；黃世中亦強調，未來隨著LCD TV尺寸加大的趨勢，高電壓驅動方式以及系統化整合等，都是提高LCD TV影像品質、降低成本的背光驅動電路設計考量。

（整理＼鄭妤君）

《圖八　EEFL與CCFL比較圖》 資料來源：碩頡科技