7-11 LCD背光模組增亮膜 突破3M獨佔局面

 首頁 院友點滴 工研院小故事 Vol. 7 7-11 LCD背光模組增亮膜 突破3M獨佔局面

成本,成本,成本

工研院機械所蔡禛輝博士指出,面板市場競爭激烈,在無法提高售價的情況下,只有降低生產成本,才能有獲利空間。

蔡禛輝博士表示,液晶模組在顯示器中負責顯示影像,本身不發光,因此需要背光模組做為顯示器的發光源。

「背光模組」佔面板材料成本三成左右,整合擴散片、增亮片、反射片等光學元件,扮演吃重角色,是液晶螢幕呈像品質及吸引消費者青睞的關鍵。而擴散片、增亮片、反射片等光學膜片,佔了背光模組材料成本四成左右,成為降低成本的主要目標。

市場、技術兩大挑戰

面板產業從2000年開始,已進入殺價競爭局面,每年面板產業要面對5-15%的降價壓力。台灣雖在生產量佔優勢,但其他方面則面臨很多挑戰。

蔡禛輝博士指出兩大挑戰。其一是市場面,整個LCD的應用由Notebook或是Monitor轉為消費性的電子產品,例如LCD TV。從IT終端應用轉到消費性電子應用,品牌變的很重要,台灣電視品牌遠遠不如日本,甚至韓國,因此是未來台灣面板產業的挑戰。

從2008年下半年不景氣,大陸政府推出家電下鄉,搭配政策鼓勵使用台灣面板,因此給了國內友達及奇美兩大廠商一些機會。

第二個挑戰是材料端跟技術端的掌握。台灣面板這幾年為了降低成本,很多材料端的關鍵零組件,很多自製,但這些關鍵零組件的上游原材料,其實很多還是無法掌握。例如玻璃面板原材料,幾乎都是美商康寧的天下;甚至偏光片,雖然台灣力特光電有生產,但還是授權日本的專利來生產,所以台灣尚未掌握基礎材料。

突破3M獨佔局面

工研院機械所分析面板上游關鍵零組件的成本結構,發現背光模組裡的「增亮膜」等其他材料,成本相當高,而且技術幾乎全由3M所掌握,幾乎佔了台灣市場的99%。機械所評估技術能量後,決定投入研發。蔡禛輝說:「我們覺得,以台灣的能力應該是可以做出來的」。

蔡禛輝分析技術團隊的三個突破點。第一,初期專利與技術掌握在3M手上,我們透過智慧資源平台,所謂的IRP去作專業的分析,發現微奈米的結構,具有相當大的機會。

機械所開發「函數型增亮膜」專利,突破3M專利屏障。蔡禛輝分析,3M專利是鍍的直線型零件片,而機械所開發的是一個彎曲型、有曲線的的零件片,避開了3M的限制。

第二點是製造。設計並取得了「函數型增亮膜」這個光學結構的專利,如果沒辦法製造,還是等同沒用。所以接著機械所還自行開發精密模具。接著問題又來了,怎麼做出模具呢?蔡禛輝指出,要作這個超精密模具加工的機台,幾乎都在日本,這類機台設備當時出口管制相當嚴格,而且售價奇高,一台要價七、八千萬,因此,機械所決定,連精密模具的加工機,也自己開發。

因此,機械所從精密模具加工機、模具,一直到函數型增亮膜的光學結構,一路下來,專利都獨立自主。

提升製程良率

對廠商而言,生產的良率會影響成本及獲利,因此,機械所第三個要突破的是,讓生產良率提升!

蔡禛輝說,「重點在於,怎麼讓模具不會沾黏。就像你在蓋印章,印泥會黏在印章上面,當你繼續蓋下一個的時候,沾了髒東西可能會影響到下一個,所以我們在模具做了表面處理,在快速運轉的過程中,也作線上即時檢測,減少瑕疵。」

分析機械所這項技術為面板產業帶來的影響,蔡禛輝說,「我想把他分成三方面,第一個就是當工研院投入開發這個技術的時候,國內的市佔率幾乎被3M掌控,佔99%,如今,我們這技術的推廣,已經促使3M的市佔率降到60%以下,第二部分,我們突破3M單一功能的膜片,帶領國內業界整合二合一的光學膜片。」

針對第三點,蔡禛輝說,「我們也帶動了台灣精密模具的高階成型設備,這種Roll to Roll的成型設備,先把模具刻在一個滾筒上面,利用這滾筒再下去跑,把結構印在這塑膠膜片上」

跨產業應用

機械所的技術團隊又把背光模組微奈米膜片技術往上延伸,針對液晶模組彩色濾光片(color filter)進行技術創新。蔡禛輝指出,目前的color filter採染料式,未來機械所技術團隊將以微奈米結構來作色彩分光,以無染料的color filter增加受光效果。如此一來,就不需要那麼多光源,LED的數目就可減少,成本也能下降。

機械所的無染料液晶模組彩色濾光片技術,對產業影響深遠,因此,又再度獲獎,得到2009年工研院傑出研究獎的肯定。而除了面板產業,機械所也已把背光模組裡的導光技術用到太陽能及LED照明產業。