結 論:
- 數位投影技術將呈LCD、DLP、LCOS三足鼎立之勢,目前LCD以穩定成熟的技術、成本的優勢,主導投影機市場;DLP則因在體積及重量佔上風,在超可攜式(Ultra Portable)機種成為主流;而LCOS目前因面板供應仍未穩定,生產良率仍有待克服,未來有機會切入超高解析度的顯示應用領域。
- 投影機為數位投影技術的最主要應用領域,以商業用途為主;背投影電視為目前數位電視的主流,市佔率70%,由於可將微型顯示器的應用領域由有限的商業用途延伸到更廣闊的家庭視訊市場上,其成長力不容忽視。
- LCD投影技術分為單片式與三片式,目前業者朝向高量度、小型化發展,業者意欲藉由在技術上拉近與DLP的差距後,以其成本優勢繼續主導投影機產業。
前 言:
國內業者自2000、2001年開始投入LCD投影機產業後,近年產業呈現蓬勃發展之勢,在中強光電、明基、台達電相繼加入DLP陣營後,LCD與DLP二虎相爭的態勢漸趨白熱化。然而另一新興技術—LCOS,在聯電積極組成LCOS聯盟下,華人業者首次在投影技術上有機會握有主導權。這三項投影技術消長對國內投影相關業者的影響相當深遠,因此在此就數位投影產業與這三項投影技術進行探討,本篇將論及產業概況及LCD投影技術,往後將就DLP及LCOS技術發展,分別專刊探究其產品技術、與發展狀況。
數位投影機產業概況:
壹、投影技術將呈LCD、DLP、LCOS三足鼎立之勢
數位投影產業由在商業簡報及家庭電影院的應用需求帶動下,使得市場規模不斷擴張,早期的投影機係採用CRT為影像單體,透過投影鏡頭模組將畫面投射到螢幕上,形成大畫面的視覺效果,由於CRT投影機採用RGB分色投影方式,因此需要三組投影鏡頭,所以在體積、成本與重量上均相當大,而且安裝三槍的聚焦調整過程並不容易,需仰賴專業人員調整,因此CRT投影機已逐漸勢微。
然而因應三槍CRT投影機性能上的限制,為了改善投影機顯影性能、縮小體積提升可攜性、及降低成本,因此各項單槍數位投影技術應運而生。目前數位投影機主流技術可分為液晶(LCD)投影機、數位光源處理(DLP)投影機、及矽基液晶(LCOS)投影機。其中採穿透方式有LCD投影機,將光線直接透過鏡頭投射形成影像,而DLP與LCOS投影機則採反射投影技術,反射式係以高亮度光源投射至顯示元件上,經反射後透過鏡頭投射形成影像。
就Stanford Resources估計,目前投影技術所應用的微型顯示器以Sony及Seiko Epson領軍的HTPS LCD面板為主流,2001年出貨及營收佔總體微型顯示器的89%、及76%;此外,DLP在輕型化及高畫質的優勢下,已逐漸形成與LCD分庭抗禮的態勢;此外,LCOS由於採用半導體蝕刻製程,相對較容易達到超高解析度的要求,生產製程也較為簡單,具低成本的潛力,目前也已集結多方人馬相繼投入LCOS的開發,為未來投影技術的明日之星。
數位投影三大主流技術,在技術、性能上各有特色,而其實消費者在採購時並會不瞭解這些技術的差異,消費者在意的只是顯影效能、價位及可攜性(產品尺寸、重量),因此三項投影技術應就其產品特性,各自形成市場區隔。
表一 各種數位投影顯示技術比較表
技術 |
LCD |
DLP |
LCOS |
基本特性 |
屬穿透式,分為單、三片式兩種 |
屬反射式,分為單、三片式兩種 |
屬反射式,分為單、三片式兩種 |
廠商 |
以SONY和EPSON為主 |
TI是唯一生產廠商 |
JVC、Three-Five、Aurora、Sharp、Hitachi、Epson、Displaytech、Micropix? |
優勢 |
.中央與四周的亮度、焦距均一 .製程技術較完整 .具備量產技術 .光學引擎結構較簡單 |
.反應速度快 .易於輕型化 .光利用率高 .高解析度 |
.解析度提升較容易 .可利用半導體製程大幅降低面板生產成本 .開口率提高 .高解析度 |
劣勢 |
.光利用率低 .開口率低 .散熱問題 .黑白對比較差 .動態顯示受限 |
.需高密度、小體積光源 .製程複雜 .良率低 .僅TI提供晶片組 |
.黑白對比較差 .不利於輕型化 .較高光學元件成本 .影像對比較差 |
光機技術特性 |
發展較早,光機相關元件較為成熟 |
TI可提供光機與DMD晶片的Total Solution |
多家廠商爭相發展,但是光機規格尚未有標準化 |
潛在威脅 |
面板來源受限於SONY、EPSON |
TI目前較少將產品外賣 |
LCOS的良率有待進一步提高 |
資料來源:寶來證券整理;資策會MIC; 電子時報
就以infoComm展中廠商所推出的新機種來看,1公斤以下的投影機全部是DLP機種,而2-3公斤則DLP、LCD機種各半,3公斤以上的則是LCD機種佔大部份,就此產品結構我們可以看出投影機技術的發展脈絡。以目前技術發展的狀況,LCD以其穩定成熟的技術、成本的優勢,仍舊主掌一般市場;而DLP則因在體積及重量上佔上風,在超可攜式(Ultra Portable)機種上將成為主流;而LCOS目前因面板供應仍未穩定,生產良率仍有待克服,目前處於耕耘期,未來在量產技術克服後,憑藉其超高解析度的特性,有機會切入超高解析度的顯示應用領域。
圖一 投影機光閥亮度與重量分佈關係
資料來源:資策會MIC經濟部ITIS計畫
貳、投影機與背投影電視各領擅場
投影機以商業用途為主、背投影電視則以家庭劇院為重
數位投影技術目前主要應用在投影機及背投影電視上,不過主要應用仍在前投式投影機,根據Fuji Chimera Research調查顯示,預估2002年投影機應用於教育市場(商業簡報)規模有150萬台,為最大應用領域,而應用於家庭劇院則有34萬台。
表二 投影機(前投影)出貨統計 單位:台
|
1999 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
CRT |
5,000 |
3,650 |
2,500 |
2,000 |
- |
LCD |
610,000 |
800,000 |
980,000 |
1,200,000 |
1,850,000 |
DLP(單板式) |
160,000 |
280,000 |
420,000 |
600,000 |
1,150,000 |
DLP(2板式) |
200 |
- |
- |
- |
- |
DLP(3板式) |
2,000 |
2,500 |
3,200 |
4,500 |
15,000 |
合計 |
777,200 |
1,086,150 |
1,405,700 |
1,806,500 |
3,015,000 |
資料來源:富士總研
相對投影機而言,背投影電視的市場規模就小的多,其主要客層為家用消費族群,這可將微型顯示器的應用領域由有限的商業用途延伸到更廣闊的家庭視訊市場上,其成長力不容忽視。全球背投影電視預估2002年出貨量為259萬台,其中數位背投影機有9萬台,到2004年將可成長至36萬台;此外,就目前數位電視而言,背投影電視明顯比PDP TV、LCD TV受到消費者的青睞,背投影電視市佔率7成以上,主要是因為背投影電視是目前大尺寸電視中價格最具競爭力的。而背投影電視主要的應用領域為消費性用途(包括消費性電視、家庭電影院、高畫質電視),佔總體需求的98%以上,因此背投影電視主要用途為動態影像的播放,所以對色彩鮮豔度的要求、黑白對比的強化、與音響效果的結合、等性能,就顯得比偏向商用為主的投影機相對重要的多。
表三 背投影電視出貨統計 單位:台
|
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
CRT |
2,211,055 |
2,371,725 |
2,493,998 |
2,780,079 |
3,082,882 |
LCD |
39,694 |
42,287 |
47,954 |
53,465 |
61,398 |
DLP |
9,907 |
17,020 |
35,467 |
100,206 |
231,229 |
LCOS |
350 |
2,054 |
9,638 |
31,570 |
69,687 |
合計 |
2,261,006 |
2,433,086 |
2,587,057 |
2,965,320 |
3,445,196 |
資料來源:Stanford Resources; 工研院經資中心
LCD投影技術探討:
壹、技術簡介
在目前數位投影技術中,LCD技術的開發最早,也是目前市場的主流技術。LCD投影技術是自90年代起,由日商主導的投影技術,其顯影原理類似幻燈機,係藉由高亮度鹵素燈泡,照射LCD面板,再將影像穿透面板後,經過投射鏡頭組的聚焦及放大影像後,投射於屏幕上顯示影像,而LCD投影技術可分為單片式及3片式二種,單片式(見圖一)主要是利用光線通過面板、濾光片以呈現全彩影像;而3片式(見圖二)是投影機內部有3片HTPS LCD面板,各片分別負責RGB三色的顯像,將此3原色經重疊影像後投射出彩色的影像。LCD投影技術的投射過程主要是將燈泡的光源,通過濾鏡、分光鏡,再於X-prism折射鏡頭將影像投射至螢幕上。
由於單片式的彩色濾光片會吸收光源,使得單片式LCD投影機的影像亮度比3片式的低,不過在產品重量上則有明顯的優勢,較適合企業用可攜式投影機市場。
圖二 單片式LCD投影機
資料來源:SONY,資策會MIC經濟部ITIS計畫整理,2001年5月
圖三 三片式鏡片合成LCD投影機結構圖
資料來源:SONY,資策會MIC經濟部ITIS計畫整理,2001年5月
貳、技術問題
LCD為目前最成熟的數位投影機技術,不過由於受到產品性能的特性,在面臨DLP、LCOS的競爭下,有以下幾點主要技術問題仍待克服:
- 亮度不足:由於受開口率的限制,光利用率低,此外單片式又加上彩色濾光片吸收的光源,光利用率低於10%,因此在亮度上仍有很大的改善空間。
- 尺寸、重量:相對DLP而言,LCD投影機就顯得體積大、重量也較重,使得LCD在超可攜投影機市場受到DLP的侵蝕。
- 黑白對比:LCD由於其液晶顯影會有漏光的現象,因此無法作出真實的黑色,黑白對比不佳將影響畫質的立體感,這必須藉由液晶排列來改善遮光效果,這點對家庭視訊應用上則顯得相當重要。
- 散熱問題:由於高亮度鹵素燈泡的溫度高,散熱問題對燈泡的壽命影響相當大,而因應散熱而產生的風扇噪音,對往家庭電影院發展的走向也是亟待解決的事。
參、高亮度、小型化為主要發展方向
LCD投影技術在面臨DLP的快速崛起,尤其在商用超可攜性機種的坐大,以LCD投影技術為主軸的Sony, Epson自然不會任憑坐擁的主流市場逐漸被DLP所取代,因此不斷在亮度、解析度及光機尺寸縮小…等方向進行努力,而且Sony, Epson也以更積極的態度與投影機業者合作推出新機種,為了提升產品的成本競爭力,HTPS LCD面板近期已開始降價,降幅預估將有30-40%。就業者這些作法,可以看出LCD投影業者意欲藉由在技術上拉近與DLP的差距後、擴大其成本上的優勢,繼續主導投影機產業。
雖然LCD受到投影技術先天限制下,難以企及1公斤以下的產品區隔,DLP在此區隔擁有其絕對的優勢,然而在LCD技術不斷改善下,近期Epson 0.7吋面板推出後,可進軍可攜式投影市場,日前Epson已成功開發出1.9公斤、亮度2,000流明的LCD投影機,與DLP機種的性能相當,在規格相近的情況下,產品售價便成為消費者採購的決定性因素,而成本優勢則是LCD投影機的強項,顯然LCD投影業者已逐漸實現上述的產業發展藍圖,在目前TI仍未全面性開放DLP技術的DMD面板貨源、LCOS仍有待克服技術瓶頸下,LCD投影機仍將持續其在投影機產業的主流地位。
•相關產業:
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