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奈米技術對平面顯示器產業帶來的變革
CRT顯示器由推出至今已經有大約六十多年的歷史，其顯示器的解析度和能顯示的大小，都隨著歷年來技術的革新而有所突破，但是想要製造更大尺寸的CRT顯示器仍有其困難性與瓶頸，其中最重要的缺點是顯示器的體積以及重量，都會急遽地隨顯示器的尺寸而上升，這個問題對於需要有效地利用空間、又想擁有寬廣視覺享受的都市居民來說，的確是難以抉擇，因此如何得到大平面又不佔空間的高畫質平面顯示器，隨即成為各大廠商必須要面對的問題。
這幾年來電漿電視（PDP）以及液晶顯示器（LCD）的出現提供消費者新的選擇，大平面、薄卻又不佔空間的顯示器產品相繼推陳出新，但是在這些商品之中仍有一些缺點存在，例如電漿電視（PDP）的驅動電路需要極高的電壓，因此相當耗費電能，且仍然十分笨重；而液晶顯示器（LCD）的缺點則是液晶的反應時間不夠快，所以往往會有殘影的現象，尤其是越大尺寸的平面顯示器，這方面的問題越是嚴重，這與人類視覺的機制有關，於此便不加詳述；此外液晶螢幕（LCD）亮度和色彩的鮮明度亦不及CRT顯示器來得鮮明，還有可視角不夠寬廣的問題，也使得顯示器的效果無法達到完美。
奈米碳管提供下一世代平面顯示器新希望
因此，許多人想要研發出超薄的平面CRT顯示器，其中最成功的例子是利用電場來引發電子撞擊的場發射顯示器（FED），目前多是利用矽的合金（Silicide）來當成電子的發射端，不過由於材料本身上的限制，操作的電壓、電流以及產品的可靠度往往不能達到要求，而且因為真空封裝的問題也比較難製成大尺寸的平面顯示器，不過封裝的問題仍有其改善的空間，只是材料上的缺憾就需要更新的研究來克服。
直到十多年前奈米碳管（Carbon Nanotubes；CNT）的出現，讓大家有了新的希望，參考(圖六)、(圖七)，原因如下：
- (1)高長寬比的幾何特性以及本身低功函數的特色，使得奈米碳管能夠在較低的操作電壓之下提供足夠的電流。
- (2)奈米碳管的尺寸極小，適合製造高解析度的平面顯示器。
- (3)物理和化學的強度極大，可靠度佳。
- (4)可以利用網印或是其他低溫的方式成長，成本較低。
近年來許多產業界公司或是實驗室，都投注了許多人力與物力在這方面的研發上，研究奈米碳管的成長機制以及相關的應用，使得這方面的研究有長足的進展。
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奈米顯示器之應用與市場發展商機
由於奈米顯示器的發展尚處於逐漸起步的狀態，無論是技術或是材料上的研發都尚未完全成熟，所以雖然奈米顯示器被推測具有相當的發展潛力，但實際在產品上卻尚未有量產的例子。即使如此，我們仍預估使用奈米平面顯示器的技術將可以大幅縮小平面顯示器的製造成本，使奈米顯示器在市場的價格上足以與其他平面顯示器一爭長短。又因為奈米顯示器的顯示原理與CRT顯示器基本上是相同的，皆是利用加速的電子束撞擊螢光粉以達到發光的效果，所以配合目前已經發展成熟的螢粉發光技術更是相得益彰，相信在不久的將來奈米技術成熟後，必能改變平面顯示器原有的風貌。
奈米顯示器將為電子產品帶來新風貌
觀看現在電子類產品消費市場，隨身攜帶型的電子商品已經成為一般大眾最愛的生活必需品，而且其汰舊換新的頻率也出奇地高，從手機、PDA、數位相機和手提電腦到房車上的小型螢幕，都需要輕薄、省電且高解析度、高畫質的顯示器；隨著彩色液晶螢幕的發展和應用，讓這些電子商品更加的多元化、也更受到大眾的喜愛，然而相較於傳統CRT顯示器，彩色液晶螢幕像素、亮度、反應速度的不足以及耗電量大的缺憾，使得奈米顯示器仍有機會與其一較長短。在不久的將來，高亮度、高解析度而且全彩的奈米顯示器，有希望以更低的成本進入平面顯示器的市場，使現有的電子產品都改頭換面一番。
此外，由於奈米碳管穩定的物理和化學性質，可以肯定未來奈米顯示器可以在軍事、氣候惡劣的沙漠、極地區域或是太空發展上佔有一席之地，因為目前使用的平面顯示器在惡劣的環境很少能發揮其正常功用，往往因為溫度、壓力或是撞擊的關係而縮短了產品的壽命，然而奈米顯示器則被期待可以克服這些外在的問題，在險峻的環境下繼續發揮應有的效用。
目前相關技術之發展趨勢與產業應用現況
目前奈米平面顯示器相關技術的發展都還算只是起步而已，許多公司如韓國的三星（Samsung）、美國的摩托羅拉（Motorola）、台灣的東元奈米等等，都已經投入不少資源以及人力在奈米平面顯示器方面的研發上，也相繼發表了一些研究的成果。
在奈米平面顯示器方面，目前投入最多人力物力的，該是韓國的三星（Samsung）公司。三星公司的「先進技術研究機構」（Samsung Advanced Institute of Technology, SAIT）在1999年發表了全世界第一個九吋的彩色奈米平面顯示器(圖八)以及其規格(表一)，並在最近的論文中發表了32吋的單色奈米平面顯示器(圖九)。這些產品的技術雖然尚未成熟，還有許多可以改進的地方，也尚未進入量產階段，但是這些研究成果卻顯示出奈米平面顯示器的發展性以及潛力，預估初期發展的奈米平面顯示器可以應用在小尺寸的顯示用途，像是手機的螢幕或是汽車內的顯示裝置，待技術成熟之後可能可以生產大尺寸的平面顯示器，取代現有的平面顯示器。
此外，近年來東元集團也積極發展奈米碳管的技術，並與工研院的電子所、材料所、化工所技術合作，並預計要在兩年內推出30～40吋的大尺寸平面電視，並將旗下主導奈米碳管研發的「東元資訊公司」更名為「東元奈米應材公司」，投資12.5億元做為廠房與研發資金，由此可見東元集團董事黃茂雄對於奈米平面顯示器發展的重視以及期盼。
| 尺寸 | 9吋（23 cm） |
| 解析度 | 576 x 240.pixels |
| 像素大小 | 390μm x 200μm |
| 陰極到陽極的距離 | 200μm |
| 操作電場 | 小於1.5~2V/μm |
| 亮度 | 200 cd/m2 at 3V/μm |
| 操作溫度範圍大。 | |
| 可視角大。 | |
| 反應時間快。 | |
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進入奈米顯示器市場，國內廠商之機會與挑戰
由於國內對於奈米技術的發展尚在起步當中，廠商對於奈米平面顯示器的研發和投資也仍屬少數，但是由東元奈米應用與工研院合作的角度來看，廠商與研究機構或是學校研究單位合作確實是不錯的方式，因為許多研究機構或是學校的實驗室已經對於相關技術有了相當程度的研發，只是並沒有發展成商品。如果國內廠商可以把握機會針對自己的需求與這些單位合作的話，或許可以成功地完成技術的轉移，並且將這些仍在研發階段的技術進一步發展成可以量產的產品。
技術與成本將是業者最重要課題
然而對於國內廠商要使奈米平面顯示器進入顯示器市場，最大的挑戰主要有三個：
1.現有平面顯示器技術的門檻：
因為現有液晶螢幕（TFT-LCD）以及電漿電視（PDP）的技術都已經相當成熟，而且顯示器的畫質亦有相當高的水準，若是奈米平面顯示器欲進入顯示器的市場，必定要與其做比較，因此至少必須具有這些現有的平面顯示器的大部分優點，而且不能有重大而不能被接受的缺點，更重要的是其製造成本一定要低於現有的平面顯示器。
2.其他未成熟的平面顯示器的競爭：
像是目前仍在研發中的有機發光顯示器（OLED）或是高分子發光顯示器（PLED）等等，也同樣具有相當的發展潛力，如何擁有這些平面顯示器的優點以及避免其缺點，將是奈米顯示器可能遇到的重大挑戰。
3.本身技術的成熟：
這也是最重要的一點，因為奈米平面顯示器這項技術雖然廣被認同具有相當的發展潛力，但是其技術的成熟度仍遠遠落後現有的平面顯示器技術，因此，想要進軍平面顯示器的市場最重要的還是促使這項技術的成熟，使其開花成果，而這方面的問題則有待國內廠商以及相關研究機構的共同努力。
（作者鄭晃忠為國立交通大學電子所教授兼半導體中心主任，林高照、賴瑞霖為國立交通大學電子所元件特殊製程與可靠度分析實驗室研究生）
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