面板技術與產業

一、技術發展
面板技術的起源，最早可追溯自1880年澳大利亞人Reinitzer發現液晶，1968年RCA研究人員首度將之應用於顯示器，自此，面板通常指的就是LCD。LCD技術來自於將液晶體合成物密封於兩片平板玻璃間，且於平板玻璃外表覆上偏光薄膜。接著將兩平板接上電源，平板間的電場使得其中電隅特性的分子改變方向，液晶顯示效應因而發生。液晶本身不發光，而是藉著光的動態散射，造成反射或散射，而為肉眼所觀察。
LCD依製程技術之不同可分為被動式矩陣LCD（passive-matrix LCD；PM-LCD） 和主動式矩陣LCD（active-matrix LCD；AMLCD）（O’Mara, 1993）。1970年時，PM-LCD已被用於手錶和可攜式計算機，但反應速度慢，因此不適合應用於電視影像。而AMLCD則能夠驅動單一畫素，而不影響相鄰畫素，因此在色彩品質及反應速度方面表現都比較好，而可應用於筆記型電腦及平面電視市場（Link, 1998）。在AM-LCD之範疇下，技術發展則從最早的TN（twisted nematic）至STN（supertwisted nematic）再到後來的主流TFT。TFT-LCD以薄膜電晶體個別對畫素定址，置於顯示行列之交叉點作為啟閉畫素之內的開關，亦即其彩色濾光片是內藏在TFT每一畫素中，直接以電晶體驅動，控制其電壓，使其達到高對比，快速反應及較廣視角等特性。
TFT-LCD的製作過程大致分為三個步驟：薄膜（array）製程、面板（cell）製程以及模組（module）製程等三部份。最後所完成的LCM（liquid crystal module）再出售給下游廠商，加工組裝成筆記型電腦、液晶顯示器及其他各種應用產品。複雜的製程也代表提升良率的挑戰。約佔TFT-LCD 70%之前段製程則類似於半導體製造（如薄膜電積法及蝕刻等），但處理的材料與重點則還是與半導體有相當差異。
通常半導體所使用的設備偏重於高度積體化，加工微細且較精密，而TFT-LCD使用的機器設備較重大畫面化，加工雖不如半導體精細，但不良率卻更敏感（玻璃基板約30吋，精密度約2微米），並且相較半導體更為笨重；例如，不同於8吋晶圓可以人工搬運，TFT-LCD之半成品因重量關係必須以機器車（car set）方式運作，因此相對而言，TFT-LCD的製程要求更高之自動化程度。TFT-LCD的生產設備也比較缺乏彈性，不像半導體設備可以隨市場需要生產不同種類用途的產品。「半導體產業重視technology integration，⋯⋯生產設備相當程度限制其生產產品範圍⋯⋯。TFT-LCD產業重視product integration，⋯⋯TFT-LCD產品規格很多，但都是使用相同的設備，因此各家可各自發揮其產品設計功能。」
TFT-LCD對潔淨室的等級要求也較高，需在Class 1 ∼ 10之間。以一個10吋級TFT-LCD為例，其解析度為640 × 480，則面板上共有307,200個畫素，通常若有5 ∼ 10個畫素有缺點，則此片LCD即算不良品。「基本上TFT-LCD是眼睛的東西，眼睛的東西基本上有瑕疵要讓人家接受的機會不大。⋯⋯所以你眼睛接受的東西，是很難騙人的。⋯⋯品質不好，大概是沒辦法生存的。」尤其是越朝向大畫面、高解析度要求時，品質之提升也就越困難。然而，成本的降低、品質的提升，卻也是面板廠永遠的挑戰。這裡可以與半導體做個比較。半導體產業的製程驅動很明顯，因為製程技術進步很快，使得業者很難在短期內追求機台的最適化，而設備的不斷推陳出新，也讓尖端製程的製造價格一直居高不下。TFT-LCD是產品驅動，因為應用面的侷限，加速推升業者的量產與自動化壓力，進而更趨向於成本競爭。換言之，半導體更趨向於尖端技術的追逐，而面板更會導向於成本與量產的競爭。
除了不斷面對製程精進要求外，技術創新也是廠商所需面對的重要挑戰。在1990年代時，面板產業不論是在上游材料、零組件或TFT製程和模組組裝技術方面，仍維持技術快速發展階段，領導廠商如Sharp、Hitachi、Samsung、LG等，都持續投入大量資金於產品研究開發上，以維持技術優勢。然而，雖然TFT-LCD技術處於高成長期，對於後進廠商而言，仍可透過市場公開管道取得設備、材料及產品設計原理；TFT-LCD之生產設備約九成來自於日本，一成來自於歐美。除了技術密集外，面板也是資本密集之產品，建置一條TFT-LCD的面板生產線至少需要新台幣150億元 ∼ 250億元左右。由於TFT-LCD後段組裝需大量人工，因此面板亦可稱屬於勞力密集產業。一般而言，每線約需人力三千名，周邊並可帶起三倍的就業機會。綜上前述，面板技術可說橫跨化學、物理、電子、材料各個領域，產業發展建構在高度資本密集、高度勞力密集、高度技術與知識密集之技術軌跡之上。市場潛力巨大，但相對之競爭情況亦很劇烈。特別的是，此產業之發展似乎在美國缺席下，自1990年起在東亞之日本、韓國與台灣之間快速擴散與發展。在下一節裡，我們就回顧日、韓、台等國在面板產業的發展。

二、全球競爭
1960年代時，美國的RCA與Westinghouse開發出AM-LCD技術，但是因為考量回收期間太長、研發成本太高等因素，而沒有繼續商品化的過程。在沒有任何一家大型美國公司願意持續投入AMLCD的研發工作情況下，日本接手而成為AM-LCD的主要發展基地，包括Sharp、NEC與Toshiba等，都投入大量研發資金。自此，日本便成為全球面板的主要甚至是唯一的研發與生產基地。
1985年日本成功開發TFT-LCD，接著在1990年投入製程量產，是為日本TFT-LCD量產元年，並於1992年，完成10吋大型液晶顯示器量產。沒多久，韓國廠商挾著半導體DRAM的成功經驗，並靠著日本「假日工程師」的技術指導，也進入TFT-LCD領域。涂敏芬、洪世章（2008）的研究指出，1991年之前，面板產業是屬於相對穩定的時期，而從1991到1994年間，因為TFT技術的崛起，面板產業開始呈現混沌、動盪狀態。除了技術的變化，韓國廠商的進入，也是改變產業均衡的重要原因。但原則上，在1995年以前，日本還是主導整個產業的發展，佔有高達80%以上的市場。但到了1999年，韓國超越日本，成為面板的世界第一。在這個日韓的競逐過程中，日本雖然一直保持技術上的領先，但因為供需常常逆轉所造成的「液晶循環」（Hung and Hsu, 2011），讓產業充滿不確定性，進而讓韓國有機會藉由大規模投資、規模量產，再加上韓元貶值等作法，逐步的搶奪市場佔有率。
1990年代之後的全球面板，除了日韓的強力主導外，台灣也成功崛起。實際上，台灣面板產業起源於1976年，敬業電子與美國Hughes Aircraft（休斯飛機）技術合作生產供手錶應用的TN-LCD。自此，台灣延續TN、STN、TFT的技術發展，1987年，工研院開始研發中小型TFT-LCD，1993至1997年實施「平面顯示器技術發展四年計畫」，開始進入大尺寸領域。1998年起，民間廠商開始大舉投入，這年也可算是台灣大型面板量產元年，並於2000年開始全面大量出貨。總計從1992到2000年的短短八、九年間，加上從CRT技術成功轉型的中華映管，台灣總共發展出元太科技、聯友光電、達碁科技、奇美電子、瀚宇彩晶、廣輝電子、統寶光電等八家面板廠商，進而形成可與韓、日三強鼎立的局面。以下我們就來探討，形塑台灣面板廠商競爭力的主要的制度基礎。

面板技術與產業

一、技術發展
面板技術的起源，最早可追溯自1880年澳大利亞人Reinitzer發現液晶，1968年RCA研究人員首度將之應用於顯示器，自此，面板通常指的就是LCD。LCD技術來自於將液晶體合成物密封於兩片平板玻璃間，且於平板玻璃外表覆上偏光薄膜。接著將兩平板接上電源，平板間的電場使得其中電隅特性的分子改變方向，液晶顯示效應因而發生。液晶本身不發光，而是藉著光的動態散射，造成反射或散射，而為肉眼所觀察。
LCD依製程技術之不同可分為被動式矩陣LCD（passive-matrix LCD；PM-LCD） 和主動式矩陣LCD（active-matrix ...

人類的歷史，也是一部科技史。從燧人氏的鑽木取火、火藥的發明，到智慧型手機的問世，人類的生活就在科技的驅動之下，發展出不同的時代文明。同理，當代台灣的歷史，也可以看成是一部科技創新史。從早期的石化、鋼鐵、汽車、家電等民生科技，再到近期的電腦、網路、面板、半導體等資訊科技，各個階段的社會活動總是離不開科技的形塑，而各個階段的代表性企業，從台塑、裕隆，到宏碁、台積電，不只是經濟成長的主要動力來源，也是維持社會安定的重要基石。科技的創新，讓台灣得以脫離落後國家的困境，走入國際市場與社會，建立鮮明的台灣主體意識。科技就像可以點石成金的魔法棒，為了扭轉乾坤、改變命運，我們總是汲汲營營於找尋新科技，發掘創新的機會。
科技改變了台灣，台灣也改變了科技。台灣的卓越工程製造能力，促使個人電腦的普及流行，也讓半導體的垂直分工成為可行的獲利模式。2000年代中期聯發科的晶片組，讓中國的山寨機可以突破外國專利的束縛，加速低價手機的市場競爭與發展。沒有工研院的利他精神，台灣的創新系統就很難與中小企業發生相輔相成的效果。《西遊記》裡由太上老君所打造的天河定底神珍鐵，放在東海龍王的宮殿裡，就是一根定海神針，但落到孫悟空的手中，就變成了千變萬化的如意金箍棒。當科技走進台灣，有時就像將兩顆輕的原子核對撞後產生一顆較重的原子，並在過程中釋放出新能量的核融合效果；有時候又像是兩個互斥的磁鐵，找不到融合的空間。科技的發展，總是充滿各種社會可能性，有時回到過去、有時又回到未來，例如台灣硬碟機的發展，儼然看到台灣汽車工業許多場景的複製，而台積電的先進製程，則改變摩爾定律的進展，加速引領台灣走向新科技的未來。
這本書記錄的是1970年代之後，資訊科技在台灣地區發展的近半世紀故事。科技之事，族繁不及備載，我選了六個對象，在此書進行探討，並將它們連貫起來，在行動與制度、英雄與時勢的對話之中，鋪陳出科技創新的發展道路。本書的六個案例故事，不只分別對應到過去這幾十年間，最具有代表性的台灣科技興衰與成就，這些產業活動與組織創新，也都是剛好伴隨我的學術歷程而自然開展。
第一個科技案例是1970年代以後，在台灣蓬勃發展的個人電腦產業，這也是我1991年開始撰寫博士論文的研究對象。記得那時我這個菜鳥學生，常常奔波在各大電腦公司之間進行訪談，在跌跌撞撞的過程中，建立了我對台灣資訊業的初步印象。1995年我學成返國後，第一年的工作是在淡江國貿系，雖然只待了一年，但後來繼續兼任了好幾年，期間也指導了幾位淡江的研究生，他們所探討的對象也都跟個人電腦有關。我對電腦產業的研究一直延續到2000年代初期，這段期間也陸續出版了一些論文。個人電腦不只打開了我對於科技創新的研究興趣，也是讓我這個長期受社會科學訓練的學者，得以克服研究科技產業時常會遇到許多技術理解障礙的試金石。在個人電腦之後，科技創新就自然而然成為我研究的主軸。
因為研究個人電腦的關係，連帶引申出我對於硬碟機的注意，這也就是本書所收錄的第二個科技案例。在大家高聲談論電腦王國的時代，硬碟機就像是個空白鍵，雖然一開始的發展是敲鑼打鼓，但後來變成視而不見。我對硬碟機的研究，主要是我從淡江國貿轉往清華工業工程與工業管理、從商學院轉往工學院任職期間所進行。硬碟機的技術層次，比起個人電腦更深也更複雜。因為在清華工學院的耳濡目染與薰陶之下，讓我學會用工程的方法解構硬碟技術，進一步加深我對於「科技」兩個字的認識。事實上，科技管理領域的大師級人物如Steven Barley、Kathleen Eisenhardt等人，他們所任職的系所也剛好是跟清華工工相對應的史丹佛管理科學與工程學系。對我而言，走過清華工學院，就像是劉姥姥進大觀園，總懷著忐忑不安的心，但也因置身新奇環境而獲得學習成長的機會。
台灣硬碟機是個失敗的案例，在硬碟機之後，很多相關從業人員轉往光碟機產業發展，所以我的研究也就隨之轉往光碟機。然而這個轉變只有持續很短的時間，原因很簡單，因為1990年代晚期台灣科技產業的重心，很大程度集中在面板身上，當很多學生都被吸引到面板產業工作時，老師也就不能免俗的選擇研究面板技術，這也就是本書第四章所收錄的案例。記得我在清華的第一個EMBA學生就是統寶的工程師，他的碩士論文就是研究面板產業，也因為這個機會，讓我有幸可以參訪到當年最為先進的面板工廠。我對面板產業的研究橫跨了清華工工與清華科技管理之間的系所轉換，中間還插入了一年意外的中興企管之旅。在這段約莫六、七年的時間裡，我幾乎都是在研究面板技術與產業，因為有了先前硬碟機的歷練，所以對於面板技術的掌握就比較得心應手，而且也因為對於硬碟機的研究頗有心得，讓我在分析台灣面板的發展時，能夠有一個可以隨時拿來比較的對象。
2005年，清華科管所迎來第一屆博士班學生，敏芬也就在那時開始跟著我從事研究工作。因為同時間史欽泰院長從工研院退休後，轉而加入清華科管所行列並擔任科管院院長一職，因為這一層的關係，敏芬在尋找她的博士論文題目時，工研院很自然的走進了她的個案清單。再加上我曾經在《工研院三十年》一書中，撰寫其中的一章，也因此對於工研院有些基本認識，最後我們就決定來探討工研院的創新歷程。原本的計畫是完成一本工研院的專書，但計畫總趕不上變化，很多原因讓這個構想未能付諸實現。但不管如何，從2005到2010年五年多時間裡，我們幾乎都在研究工研院，本書的第五章記錄的也就是這段期間最主要的研究成果。
2011年，也就是適逢民國百年，政大發起「中華民國發展史」寫作計畫，我受邀撰寫其中的科技發展一章，我邀請很會寫故事的李傳楷老師跟我一起合作，當時我們也一起撰寫大陸山寨機發展的論文。因為這個計畫的機會，讓我得以好好回顧並整理台灣科技產業歷年來的發展，在結合當時我很感興趣的互動觀點之後，提出了對於台灣科技新族群的興起與演化過程的另類解釋。在這個時間點，我也跟我的好同事林博文老師進行了許多科技政策的研究計畫，我的博士班學生詠青也在這時加入，協助我蒐集了許多台灣科技業的風雲實錄，這些都是我完成本書第六章的重要資料來源與源頭活水。
到了2016年，也就是在完成《創新六策》一書之後，我開始有了將我對於台灣科技產業的研究彙整成書的想法，再加上我從2016年起，借調到科技部服務，在一個接一個幾乎無間斷的會議中，每天想的與做的都是關於科技的現在與未來，因此寫書的動機也變得更加強烈。但對於如何落實這個構想，總覺得還欠缺了重要的一環，也就是半導體的發展，特別是現今被認為是台灣最有競爭力的企業台積電。在我的博士生俊彥的協助下，我開始專注於研究台積電；也就在這個時候，我覺得我對於行動與制度之間關係的掌握才真正成熟。其實從1996年我來到清華大學以後，對於台灣半導體與台積電的關注，一直是個現在進行式，每年我在EMBA與MBA的「策略」課堂裡，最大宗的在職生就是來自於半導體，我所指導的學生裡也陸陸續續都會有台積電的員工。對於半導體與台積電的研究，可以說一直都是我在清華大學工作的日常事務，希望本書第七章所描述的台積電創新過程，能夠忠實反映出我從學生們身上所學習到的寶貴知識。
除了以上的台灣科技多樣面貌外，我在本書的第一章裡將科技管理的相關理論，做了一個全面性的回顧，並據此導引出我對於全書的分析邏輯與解釋各章之間的相關性。在本書的最後一章，我則彙整本書所有的案例、故事與素材，提出一個新的「創新路徑」分析架構，來統整行動與制度、英雄與時勢之間的歷史走向與動態關係。另外，我將各章關於台灣科技業發展的研究方法獨立拉出來成為本書的「附錄」，我的目的不只是清楚交代本書的研究過程，也是提供其他有志於質性研究的同儕或學子，一個可以參考的專文。
本書終於完成了，要感謝的人很多，除了以上所提及的學生、同事外，還包括曾經修過我課的許多清華學子們，他們都在課堂上聽過我對於台灣科技產業的研究心得，他們也是給我最多回饋的讀者。我要特別謝謝清華科管所2019年入學的學生，因為我在「創新與技術策略」課程裡，曾指定他們每週閱讀一章本書的初稿，學生們除了協助我找出很多錯字之外，也提了很多問題，讓我可以更精進很多的分析。也謝謝我的博士生淑珍與朱康，在本書出版前的最後階段，幫助我完成最後的校稿工作以及許多繁瑣的行政流程。身為質性工作者而言，也都不可避免的一定會感謝曾經接受過我們訪談的對象，他們的想法與經歷，都是不可取代的研究素材。謝謝清華大學給了我一個可以自由思考、恣意揮灑的工作環境，也謝謝科技部這麼多年來的經費支持，讓我與我的研究生們可以從事我們認為有趣的研究題目。
能夠將自己多年來的研究心得成書並與大家分享，是一件很高興的事，特別是在例行的研究工作之中，因為與不同人事物的緣分，而投入創作台灣科技發展的另類事蹟與故事。回首既往，科技萬千、台灣爭渡，這是一個由英雄與時勢共同打造的創新路徑。
「無限事，從頭說。」

人類的歷史，也是一部科技史。從燧人氏的鑽木取火、火藥的發明，到智慧型手機的問世，人類的生活就在科技的驅動之下，發展出不同的時代文明。同理，當代台灣的歷史，也可以看成是一部科技創新史。從早期的石化、鋼鐵、汽車、家電等民生科技，再到近期的電腦、網路、面板、半導體等資訊科技，各個階段的社會活動總是離不開科技的形塑，而各個階段的代表性企業，從台塑、裕隆，到宏碁、台積電，不只是經濟成長的主要動力來源，也是維持社會安定的重要基石。科技的創新，讓台灣得以脫離落後國家的困境，走入國際市場與社會，建立鮮明的台灣主體...

自序

第一章　時勢照英雄：科技三疊話創新
第一節 科技如何管理？
第二節 從策略管理到科技管理
第三節 進出行動與制度之間

第二章　電腦的爭渡：追求成長的行動
第一節 企業要如何成長？
第二節 企業成長策略：階層、市場、網絡
第三節 台灣個人電腦
第四節 策略行動的變化
第五節 結語

第三章　硬碟的殞落：撞見制度的阻力
第一節　為何台灣做不好硬碟機？
第二節　技術體制遇上國家系統
第三節　硬碟機產業與技術
第四節　台灣硬碟機
第五節　台灣硬碟機的制度基礎
第六節　結語

第四章　面板的相應：發揮制度的優勢
第一節　為何台灣可以快速長出面板產業？
第二節　技術在地化對上技術國際化
第三節　面板技術與產業
第四節　台灣面板的競爭力來源
第五節　結語

第五章　前瞻工研院：改造制度的行動
第一節　行動如何改造制度？
第二節　把變革放進制度裡：策略的角色
第三節　科專體系的轉變
第四節　拼湊、連介、傳播策略
第五節　結語

第六章　演繹新族群：行動/制度的協奏
第一節　新型態組織如何誕生與成長？
第二節　結合策略創新與制度建構觀點
第三節　從家族企業到科技新貴
第四節　科技族群的誕生與發展
第五節　結語

第七章　照映台積電：進出制度的行動
第一節　台積電如何應對摩爾定律？
第二節　制度遇見行動
第三節　半導體技術與摩爾定律
第四節　台積電：進出摩爾定律
第五節　進出制度的行動：台積電的啟示
第六節　結語

第八章　卻顧所來徑：調和行動與制度
第一節　行動與制度的交會
第二節　創新路徑
第三節　創新路徑的構成
第四節　規則、資源與行動
第五節　結語

附錄　研究方法：質的分析
第一節　量化與質性的比較
第二節　選擇質性理由
第三節　研究對象
第四節　資料來源
第五節　資料分析
第六節　信度與效度
第七節　後語

參考文獻

自序

第一章　時勢照英雄：科技三疊話創新
第一節 科技如何管理？
第二節 從策略管理到科技管理
第三節 進出行動與制度之間

第二章　電腦的爭渡：追求成長的行動
第一節 企業要如何成長？
第二節 企業成長策略：階層、市場、網絡
第三節 台灣個人電腦
第四節 策略行動的變化
第五節 結語

第三章　硬碟的殞落：撞見制度的阻力
第一節　為何台灣做不好硬碟機？
第二節　技術體制遇上國家系統
第三節　硬碟機產業與技術
第四節　台灣硬碟機
第五節　台灣硬碟機的制度基礎
第六節　結語

第四章　面板的相應：發揮制...