LCD驅動IC發展現況

在99年手機超乎預期的需求，全球手機出貨達2.84億支，相關驅動IC需求數量約同等數，佔TN/STN驅動IC當年全球出貨的87%。而筆記型電腦及桌上平面型液晶顯示器市場大幅成長，使得TFT LCD大量出貨，亦帶動TFT LCD驅動IC的需求成長。這突來的需求，造成全球LCD驅動IC產能突然間跟不上需求，且在預期LCD面板仍將有大量產能開出的狀況下，很多IC設計、製造及封裝測試的廠商亦投入動IC的行列。　

薄膜電晶體(TFT)液晶顯示器每一個像素(pixel)都有一個對應的電晶體來控制，藉由改變液晶分子上的電壓，使得由背光板照射出來的光線產生不同的極化。造成每一個像素顏色的改變。驅動IC的位置在控制IC和TFT之間，控制電晶體的匣極(gate)和汲極(source)來改變液晶電壓的大小，不同的電壓造成光的不同偏振，經由彩色濾光片產生不同的顏色。 　

圖一、驅動IC在TFT LCD模組中的位置

控制IC矩陣型的RAM儲存了每一個像素的資料，這些資料根據其所在的位址傳送到驅動IC中，驅動IC再將這些數位資料轉換成類比的電壓資料，經由序列輸出的方式將這些訊號傳送到每一個pixel的電晶體上。

圖二、TFT驅動IC、GATE負責打開ON/OFF，SOURCE負責將資料輸入

在TFT型面板中，採取雙掃描的方式來驅動，所以需要Gate驅動IC和Source驅動IC兩種驅動IC，。Gate驅動IC負責將掃描線觸發。Source驅動IC再將資料傳輸上去。

以384X256的TFT液晶顯示器為例，Gate驅動IC負責把橫向的每一列的電晶體喚醒，然後再由Source驅動IC將資料餵給這一列上的384個pixel。一個畫面約需要1/30sec時間，在這1/30sec時間內Gate必須驅動這256列，所以每一列只有0.13ms的時間來動作，換算成頻率約需10kHz以上。在這0.13ms內，Source驅動IC必須餵給384個pixel資料，每個pixel只有0.3μs時間，換算成頻率相當於10MHz左右。Gate驅動IC負責的只是一個ON/OFF數位訊號的動作，功能簡單，且所需頻率低，而source驅動IC卻是要供給資料，輸出電壓分成了幾個階乘的類比訊號，頻率較高且功能較複雜。如圖二所示。

以XGA LCD為例，其解析度為1024x768，一顆GATE驅動IC假設有256腳，要完成768條水平線的控制則需要三顆來完成。3x256=768。而一顆SOURCE驅動IC有384腳。要完成1024腳之外，每個點又有RGB三色的控制，所以需要1024x3之腳，SOURCE驅動IC總共需要8顆才足夠。如圖三所示，所以一片LCD面板總共需要11顆驅動IC。

圖三、驅動IC需求數量

目前LCD驅動IC並沒有標準規格，所需電路仍必須和LCD面板廠商配合。日韓廠商最早進入生產TFT液晶模組，所以如Sharp、NEC、三星等大廠，都有自己的LCD驅動IC部門。驅動IC所需要的製程為0.5~1μm技術能力即可生產，六吋晶圓廠即以足夠。數位IC標準製程所需電壓都在5V以下，但驅動pixel卻需要10~50V的電壓，所以驅動IC的製程有別於一般標準製程，需使用高壓製程。　

STN型面板因為其反應速度慢且亮度對比不足等缺陷，在中小尺寸的面板慢慢被TFT、OLED或著是LTPD等新發展的技術所取代。但在為來二三年內，仍然為因為手機和PDA等產品的成長而有一定的成長。其驅動技術分為文字顯示和圖形顯示兩種驅動IC。對於一片STN模組來說，只需要用到一或二顆驅動IC。其輸出電壓約在5~20V，生產需要二十幾道光罩的步驟，且需時約45天左右。　

LCD驅動IC的封裝　

LCD驅動IC的封裝和一般邏輯IC及記憶體IC都不同，需要特別的機台來做封裝，測試也是一樣。目前封裝方式有兩種，TCP捲帶封裝和COG封裝兩種。一般來講，TCP適用於TFT-LCD驅動IC的封裝。而COF適用於STN-LCD驅動IC的封裝。

IC封裝除了保護晶片電路以外，還要考慮如何和外部的線路溝通的問題。TFT液晶面板每個像素皆需要接線，所需要的腳數高達幾百支，且高解析度面板要求使得腳距愈小愈好。驅動IC為因應這種情勢，封裝很必需具備高腳數且腳距密集的要求。另外，由於TFT的電晶體線路是在玻璃上做出來的，而積體電路是如控制IC和電源管理等IC是在印刷電路板上，驅動IC正在其中，它的輸出電路要連接玻璃基板，而輸入端要連接印刷電路板，所以其材質必須要柔軟可曲折。再者，產品的趨勢是往輕、薄、小的方面發展，所以設計上也要儘量減少所佔的空間。

考量以上幾種因素，目前驅動 IC的封裝主要有兩種方法，TCP和COG。TCP都用於TFT液晶面板上。而COG都用於中小型的STN面板上。而目前發展的趨勢是COF。

屬於TAB(Tape Automated Bonding)的一種，在晶片的上的接腳長金凸塊，金凸塊再和捲帶上的內引腳再經過熱壓合的動作來連接。一般LCD模組是由LCD的玻璃面板和印刷電路板構成，印刷電路板上有控制IC，電源管理IC等積體電路，此電路板位於玻璃面板下方，TCP封裝可將外引腳和玻璃面板接合。接合的線路彎曲下來接到電路板上。因為TCP所用的材質和底片很像，因此又稱為捲帶封裝，其內引腳距可達50μm，而外引腳可達60~80μm。同時因為其底片的特性，可達到輕薄的要求。

COG就是Chip On Glass。顧名思義，就是將晶片在玻璃基板上作封裝。將晶片以Flip Chip的方式倒過來直接將晶片上的接腳和玻璃基板上的ACF接合，ACF是玻璃基板和晶片接合的一種中間材料。由ACF再牽線到電路板上。COG最大的好處是構裝的材料少，可降低成本。但最大的缺點則是佔玻璃基板緣額面積。其腳距達40μm並不困難。　

小型STN LCD 主要用在手機及PDA等隨身電器用品上，這些隨身用品的電源都來自於電池，對於省電是非常要求的，LCD所需要的電量是電池上最大的負擔，因此低耗電性為驅動IC的重要條件。　

TFT LCD面板愈來愈大且解析度愈高的情況下，所需的像素也愈多，像素密度也愈高。所以驅動IC也朝向高腳數的趨勢發展。在面板發展到SXGA和UXGA級時，希望每顆IC能有480-500腳。同時，又不希望佔據太大的面積，所以腳與腳間的距離也由現今內引腳為50μm，發展至480腳時內引腳為40μm。至於封裝方面，則要求更輕，更薄，成本低且狹緣化發展。　

COF就是Chip On Film，這是目前正在發展的一種新的封裝技術。是屬於TCP技術的一種延伸。原本玻璃基板藉由TCP封裝驅動IC再和電路板連接。現在乾脆連電路板也不要了，控制IC、驅動IC、電源管理IC等構成LCD模組的積體電路全都封裝在連接玻璃基板的底片上，省去了一道還要連接電路板的步驟，如此更可達到輕薄的目的。

全球LCD驅動IC需求

目前大尺寸TFT LCD面板主要用在筆記型電腦及桌上型的平面顯示器，中小尺寸的面板則用在手機的面板、PDA、數位相機、汽車之衛星導航等上面。未來大尺寸部分仍舊佔TFT總產值八成左右，而小尺寸方面隨著彩色手機已成為未來的趨勢，且TFT具備快速反應的特性，手機上的應用成長性可期。　

在TN/STN方面，由於1999年的手機於大賣，使得這個幾乎已經被遺忘的領域再度被看重，然而，因為其色彩差，畫面反應速度慢，故而面臨了小尺寸TFT、OLED、LTPS等其他技術的競爭。　

國外廠商運用代工策略　

國外做LCD驅動IC以日韓廠商為主，這些廠商大都也是面板廠商。去年最大的為日本SHARP，市佔率為23.4%，其次為德州儀器，市佔率為21.5%。NEC和日本松下，各為19.6%和13%。除了日本TI百分之百外賣，一般做TFT LCD的廠商，如夏普、東芝、日立、三星等其LCD大都自給自足。意識到此波TFT-LCD擴產效應，對LCD驅動IC造成供需失衡，現有的LCD驅動IC廠皆展開擴產動作，其中以日本TI和NEC最為積極。　

日韓LCD驅動IC生產狀況 單位：萬顆

對日本廠商而言，LCD驅動IC是一個已經成熟的技術，生產LCD驅動IC主要是供自家面板所用。所求是能供給其所需的量。所以已有廠商開始走委外代工策略，委由台灣廠商代工。目前已有日立委託漢陽代工。並以投資漢陽十億日圓的方式確保產能。茂矽和夏普合資成立敦茂，立生以產能和日本TI交換製造技術等。　

在99年台灣廠商開始大舉介入LCD這塊市場之後，對TFT型LCD驅動IC的需求就大增。國外生產TFT大廠幾乎也都有生產驅動IC，但多半是自用，無法釋出外銷。國內以往因為LCD驅動IC高壓製程和特殊的封裝技術，並沒有在這方面投資生產。但近來，台灣在生產LCD驅動IC的上中下游生產體系已經儼然成型。聯電集團的聯詠率先供應TFT型驅動IC給聯友光電。聯電和台積電也在99年開發出高壓製程，茂矽和華邦電動作也很積極。下游的TCP捲帶封裝所需的捲帶，楠梓電已有生產，金凸塊廠商有慎立、頎邦、福葆等。

在IC設計業者考量到STN型驅動IC規格較統一，且TFT 型後段封裝墊高成本的問題，所以選擇STN型驅動IC為切入點，以此為入門練功之處，以後伺機再發展彩色STN型、OLED、LTPS等型未來有大成長空間的LCD驅動IC。　

LCD驅動IC為一成熟的產品，並不需要最先進的深次微米製程，雖然說在技術成長空間沒有這麼大，毛利並不特別高。但在穩定且大量的需求下，得以保有穩定的毛利。在需求最強烈的TFT型驅動IC方面，更為須和面板廠商配合，而使得驅動IC業者和面板廠商需保持一個良好的互動。一個IC設計業者要切入TFT型驅動IC，就必須和面板廠商簽契約。所以，一個穩定的配合關係使得價格不易暴漲暴跌。基於這兩個理由，我國廠商在評估過量大、穩定毛利等條件，這是一個適合台灣投入生產型態的產品。