結 論
：
- LCOS面板結合半導體及TFT-LCD製程，以台灣成熟的半導體產業及擁有TFT-LCD面板的製造背景，將是LCOS投影機最佳的發展地區，使得許多新的廠商有機會切入microdisplay這個領域，不再受限於EPSON、SONY、TI的控制。
- 現階段投影機市場仍以LCD投影機為主流，但反射式投影機(DLP、LCOS投影機)在多家廠商投入研發與量產後，未來成長性高，在各種不同市場區隔與產品需求條件下，LCD、DLP、LCOS投影機將各有擅場。
- LCOS投影機具有高開口率、高解析度，若LCOS面板良率能大幅提昇，降低成本，在LCOS面板投入的廠商眾多下，相較於LCD
面板及DMD晶片的取得較為容易，有利廠商產量的提昇，但目前技術尚未成熟，何時成為主流，仍需後續觀察。
- 在全球朝數位化、高解析度標準邁進的同時，電視機系統需要具備低成本、高解析度能力的新一代顯示器，才能滿足未來收視的需求，而LCOS投影機具備高開口率、高解析度的特性，在消費性市場(投影電視，家庭電影院，HDTV)將具發展潛力。
- 目前宣稱已投入或有LCOS投影機產品的廠商有中光電、光群、慧生、大億、致伸、前錦、世界巔峰，不過目前廠商的產量都不大，在面板良率不高及光路系統的設計上仍有瓶頸，因此仍需後續觀察。
LCOS投影機介紹
：
壹、LCOS投影機簡介
圖一 LCOS投影機的系統架構
資料來源：工研院光電所 寶來證券繪圖
LCOS投影機的主要結構(圖一)可分為光源模組、分光及合光系統和成像部分，從光源開始至螢幕之間，依序必須經過反射罩、鏡片陣列、PBS陣列、聚光鏡片、
雙色鏡、反射鏡、 偏極化分光鏡、合光稜鏡、投影鏡頭等光學元件。
一、光源模組
光源模組主要由燈泡、反射罩、鏡片陣列、
PBS陣列所組合而成，由於LCOS面板無法自己發光，所以需要光源照明，由燈泡發出的光經由反射罩反射後，成為平行光至光學系統，而鏡片陣列則將平行光源分佈重新整理，使光源的能量分佈均勻，PBS陣列的作用在於將P偏光轉換成S偏光，以提昇光使用效率。
二、分光合光系統
LCOS投影機的分光合光系統(圖二)主要包括分光鏡、偏極化分光鏡、聚光鏡、反射鏡、合光稜鏡等零組件，主要的功能是作分光合光的動作。其分光合光系統設計和LCD投影機不同之處在於需要在LCOS面板前放置偏極化分光鏡，將入射LCOS面板的光束與反射後的光束分開，因此LCOS投影機是屬於反射式投影機。
圖二 分光合光系統
資料來源：PIDA 寶來證券繪圖
分光主要是利用雙色鏡將光源中之R、G、B三原色分離，
R、G、B三原色通過LCOS面板前的偏極化分光鏡後，偏極化分光鏡會反射S偏光進入LCOS面板(如圖三)，當液晶為暗態時(圖三(1))，入射於LCOS面板的S偏光將被反射回來，無法進入合光稜鏡，而當液晶顯示為亮態時(圖三(2))，S偏光將改變成P偏光，穿透偏極化分光鏡後再透過合光稜鏡將三原色的光訊號合併成欲投影之影像。
圖三 LCOS面板的反射原理
資料來源：寶來證券繪圖
三、成像部分
成像部分在於將LCOS面板上的影像圖案成像在螢幕上，其中包含兩個部分，一是投影鏡頭，一是螢幕。投影鏡頭需要有相當的解析度解析出LCOS面板上的每一畫素，LCOS面板上的解析度越高投影鏡頭的解析度就要更好。
貳、關鍵零組件
一、LCOS面板
(一)LCOS面板結構
圖四 LCOS面板結構
資料來源：寶來證券繪圖
LCOS面板的主要結構為CMOS基板、ITO玻璃、配向膜(Alignment)、間隔物(Spacer)與液晶，而其製造程序可分為三大部分，分別為CMOS面板的形成、CELL製程、封裝及測試製程。
1.CMOS基板的形成
CMOS基板主要是先利用化學機械研磨法(Chemical Mechanical
Polishing;CMP)來提高晶圓表面的平整度，再於最上層鍍上一層鋁作為反射鏡，所要求基板的特性為平坦性、高反射率、光阻絕效果。
2.CELL製程
包括Polyimide與Alignment的塗佈、灑間隔物、貼合、裂片、灌注液晶、封口，該製程的瓶頸在如何達到上下兩塊面板間的平坦性。
3.封裝及測試動作
(二)LCOS面板主要技術
LCOS面板的主要技術可分為三類，分別為背板技術(Back Plane)、液晶技術、液晶封裝技術
1.背板技術
所謂背板即COMS基板，在矽晶片上將驅動電路、控制電路及各個像素用COMS製程產出。目前CMOS基板技術大多採用SRAM或DRAM等電路的基本架構予以變化，雖然在電路密度上遠低於坊間的SRAM或DRAM產品，但因為LCOS面板的使用狀態必須承受數千瓦甚至數百瓦的強光照射，而一般SRAM或DRAM則是密封保護，且LCOS畫素是要推動液晶分子的轉動，而SRAM或DRAM的位元素僅需儲存電荷，因此在相關設計上有基本不同的要求，從而有不同的專利及技巧。
2.液晶技術
液晶材料的特性較為複雜，不同的封裝結構需選配特定的液晶成分使其光電特性最佳化。
3.封裝技術
由於LCOS面板要在不到1吋的對角線面積內，顯示百萬以上的像素，因此無論在潔淨度、Cell gap、Cell
gap的均勻度的控制、配項層的最佳控制及組合精度上均較一般STN、TFT-LCD製程嚴苛，因此LCOS的開發具高度進入障礙。
(三)LCOS面板的製造廠商
表一 LCOS面板製造廠商
| |
廠商 |
|
國外開發LCOS面板廠商 |
JVC 、Aurora、Three-Five
Systems、Displaytech、SpatiaLight、MicroDisplay、MicroPix、MicroVue |
|
國內發展LCOS面板廠商 |
工研院、TMDC |
資料來源：寶來證券彙整
1.JVC
目前LCOS面板技術中，JVC的D-ILA是屬於技術較為成熟的量化產品，目前台灣廠商中，致伸科技已與JVC建立起面板採購關係，並推出D-ILA數位投影機。目前D-ILA
0.9吋3片1組的面板價格約為900?1,000美元，不過在JVC的0.7吋新產品計畫中，有機會可以降低30％?50％的成本空間，隨著製程良率的再改善，還可能以30％?50％的比例持續降低成本。
2. MicroPix
與台灣碧悠電子、大億科技及激態合資成立的MicroVue，2001年4月已進行LCOS面板的小量試產，估計2001年Q3時，月產能可提高到5,000片，生產線全產能為2萬片。
3.Three Five Systems
與infocus合作，提供面板給infocus作為共同開發LCOS投影機，亦與Nikon、Mitsui合作，Nikon負責光學引擎的製作開發，Mitsui負責產品的銷售，也和AOE、Samsung合作，AOE負責光學引擎的製作開發，Samsung負責產品的組裝與銷售
4.Aurora System
Aurora System原本為LCD控制IC廠商，在取得研發S-Vision
的LCOS面板技術、專利、IP和研發團隊人才後，已經具備完整的數位顯示器技術，可以提供完整的投影機產品解決方案。目前與聯電及台灣多家投影業者合作，而聯電為了填補產能的空缺，將與Aurora
System合作，由Aurora
System設計LCOS晶片，聯電生產，若以8吋晶圓廠代工生產LCOS，每一片晶圓將可做出54~56片0.9吋的LCOS面板。
5.TMDC(台灣微型影像)
TMDC為台灣廠商，計劃2001年底或2002年初正式導入LCOS面板量產工程。新廠約為4,000平方公尺、約1,200多坪的總面積，最大產能為每年100萬片，不過在初期試車的調整過程中，初估為每年10萬片產能供應水準。
二、光源系統
光源系統主要是由反射罩、燈泡、鏡片陣列、 PBS陣列所組合而成。
(一)反射罩
反射罩的幾何形狀與燈源裝置的設計有關，通常是由燈源製造者設計之後，再交由鍍膜廠商製造，亞洲光學、台膜科技等國內廠商都有能力製造。
(二)鏡片陣列
鏡片陣列主要的功能為將光分佈均勻且將光源的圓形照明分佈轉換為液晶板的長方形分佈，鏡片陣列由於較接近光源，需要有很好的耐熱特性，因此產品材質以玻璃為主，通常是以模造的方式來製造。
(三)PBS陣列
PBS陣列設計必須與鏡片陣列配合，才能充份將光源利用效率大幅提升，國內生產的廠商有瑞章、亞洲光學、帝晶、瑞章。
(四)燈泡
投影機用的燈泡主要方向為高發光效率、接近點光源、高功率、高色溫、高演色性、長壽命等特性。此外，光源模組體積小型化、容易點燈亦是發展的重點。目前用於投影機的光源主要有鹵素燈(halogen)，金屬鹵化物燈(Metal
Halide) ，氙燈(Xenon)及超高壓汞燈(Ultra High Pressure Mercury)四種。
表二 投影機光源系統基本特性比較表
|
光源類別 |
鹵素燈 |
金屬鹵化物燈 |
超高壓汞燈 |
氙燈 |
|
色溫(°K) |
3200?3400 |
6500?8000 |
6500?9000 |
5800?6500 |
|
使用壽命(hrs) |
50?100 |
1000~2000 |
2000?6000 |
1500?2000 |
|
發光效率(lm/W) |
20?35 |
60?80 |
60 |
32 |
資料來源：全球電子報2000/10
1.鹵素燈
投影機的光源要求要高效率與高色溫，但目前鹵素燈的效率只有20?35
lm∕W，壽命也僅約50?100小時，色溫在3200~3400°K附近（偏紅色），而且體積龐大，使用上不易。不過鹵素價格非常便宜，市面上也能輕易買到、更換容易，目前只可能用到低階的投影機上，甚至已經不用此類光源了。
2.金屬鹵化物燈
傳統上最高發光效率的白光光源是金屬鹵化物燈，但因為投影機光學系統結構的關係，金屬鹵化物燈不同於一般傳統照明用的長電弧燈，金屬鹵化物燈必須將電極間距改短，為短弧長的燈，受此影響壽命降到1000~2000小時，大約在60-80lm/W之間，色溫則在6500~800K之間。
3.氙燈
與鹵素燈一樣有很好的演色性，發光效率也同樣低，不同的是氙燈的弧長可以相當短，發光接近點光源，很適合用在投影機上，一般只被用在超大型的投影機上，如用來建構數位電影院的三片式DLP投影機。
4.超高壓汞燈
發光效率雖略遜於金屬鹵化物燈，不過由於填加水銀的特性，能夠在短弧長的條件下維持2000小時以上的壽命，而且在高水銀氣壓下，能發出光譜特性相當不錯的白光。Philips於1997年推出100W
UHP超高壓汞燈後，其高輝度、短弧長、長壽命特性，即被認為是投影機用最佳的光源，使得其他製燈大廠如Osram、Ushio、Matsushita、Phoenix等亦努力投入超高壓汞燈的開發，這些廠商都已經能夠量產供貨，使得UHP不再是唯一的選擇。
三、分光及合光系統
LCOS投影機的分光及合光系統中主要使用到的有分光鏡、偏極化分光鏡及合光鏡(X-cube)。
(一)分光鏡
分光鏡是在玻璃上鍍多層薄膜，為光學鍍膜產品，能將白光分離成R、G、B三種不同頻譜的色光，其所牽涉到的鍍膜技術在國內發展已有一段時間，以國內的技術水準供應國內廠商應無問題，國內生產的廠商有益進、瑞章、亞洲光學、青盈、台膜、利科。
(二)偏極化分光鏡
圖五 偏極化分光鏡
資料來源：寶來證券彙整
偏極化分光鏡的主要功能為將入射LCOS面板的光束與反射後的光束分開，是由兩個45度等腰直角稜鏡底邊黏合而成的稜鏡，當中黏合面度有多層膜，可分離P、S偏光，使P偏光穿透、反射S偏光，我國光學廠商較缺乏稜鏡相關的生產經驗與技術，目前亞洲光學的產品已通過日本廠商的認證，但尚未量產。
(三)合光鏡(X-Cube)
圖六 X-Cube
資料來源：寶來證券繪圖
X-Cube主要的功能再於將分光鏡所分離的三原色再行聚集，X-Cube由4個獨立稜鏡所組合而成，需要個別經過研磨、拋光、鍍膜後所膠合而成的完整元件，稜鏡的膠合技術是製造上最困難的部分，而我國光學廠商較缺乏稜鏡相關的生產經驗與技術，目前亞洲光學的產品已通過日本廠商的認證，但尚未量產。
表三 國內投影機光學元件生產廠商
|
國內廠商 |
|
|
分光鏡 |
益進、瑞章、亞洲光學、青盈、台膜、利科 |
|
X-Cube |
亞洲光學(已通過日本廠商認證) |
|
偏極化分光鏡 |
亞洲光學(已通過日本廠商認證) |
|
鏡頭 |
保勝、益進、先益、亞洲光學 |
|
Pbs陣列 |
瑞章、亞洲光學、帝晶 |
資料來源：ITIS
參、LCOS投影機的優勢與劣勢
表四 LCD、DLP、LCOS投影機的比較
|
分項 |
LCD投影機 |
DLP投影機 |
LCOS投影機 |
|
優勢 |
x 製程技術較完整
x
具備量產技術
x 光學引擎結構較簡單 |
x 易於輕型化
x
光利用率高
x 高解析度 |
x 可利用半導體製程大幅降低面板生產成本
x 開口率提高
x 高解析度 |
|
劣勢 |
x 光利用率低
x
開口率低
x 散熱問題 |
x 製程複雜
x
良率低
x 僅TI提供晶片組 |
x 不利於輕型化
x
較高光學元件成本
x 影像對比較差 |
資料來源：全球電子報 2000/10
一、優勢
(一)成本可降低
就關鍵零組件LCOS面板、DMD晶片、LCD面板而言，目前以LCD面板價格最低，其次為LCOS，最高為DMD晶片，不過由於LCOS投影機目前皆採三片式結構，因此LCOS投影機的成本反而成為最高，不過若LCOS面板製程良率可提升，則ITIS預估價格將從1999年的460美元降至2003年的73美元，成本可大幅下降。
(二)高開口率、高解析度
由於採用光反射原理，因次LCOS技術最大優點在於高開口率、高解析度。
二、劣勢
(一)不利輕型化
由於LCOS投影機在LCOS面板之前必須放置偏極化分光鏡，光學系統亦較複雜，因此體積與重量並不具優勢。
(二)光學元件成本較高
由於LCOS的光路系統相較於LCD投影機及DLP投影機複雜，因此光學元件成本較高。
(三)影像對比較差
由於LCOS投影機是將不要投影的光反射回去，造成系統內有較強的雜散光，因此在投影暗影像時，很難避免系統的雜散光，而偏極化分光鏡分分光能力不足亦會產生漏光，造成影像對比能力較差。
肆、市場分析
一、投影機市場規模仍小，但產品毛利率仍高
表五 投影機的產值及產量預估 單位：百萬美元/仟台
|
|
1999 |
2000(F) |
成長率 |
2001(F) |
成長率 |
2002(F) |
成長率 |
|
全球產值 |
3,823 |
4,765 |
24.64% |
5,289 |
11.00% |
6,288 |
18.89% |
|
國內產值 |
104 |
275 |
164.42% |
348 |
26.55% |
459 |
31.90% |
|
全球產量 |
813 |
1,184 |
45.63% |
1,511 |
27.62% |
1,870 |
23.76% |
|
國內產量 |
53 |
136 |
156.60% |
185 |
36.03% |
250 |
35.14% |
資料來源：工研院經資中心IT IS計劃整理,2000/10
受限於重要的關鍵零組件(光閥和燈泡)掌控於幾家大廠手中，供貨量有限，加上價格仍高，因此產值和產量目前並不大，以2001年的預估，全球產量為151.1萬台，產值為52.89億美元，而以國內而言，雖然目前產值及產量佔全世界的比重並不高，但成長率以2001年及2002年而言，可以有26%以上的成長，加上只要管理費用、成本控制統籌得當，一台投影機的代工毛利可以有15％到20％左右的水準，所以投入投影機生產的台灣廠商眾多。
二、產品趨勢
(一)解析度-以XGA為主流
以解析度而言，XGA為主流產品，預估2001年將佔全體市場的50%，不過在價格的考量上，SVGA仍有生存的空間，而SXGA機種由於提供非常高的解析度，所以
被定位在高階產品，市場的需求不會很大，不過在面板解析度改進提昇的趨勢下，SXGA產品仍具有潛力，尤其若LCOS面板製造商跨越光學系統設計及量產障礙，以其高解析度、高亮度及低面板成本，潛力不可小覷。
(二)可攜式是否重要
由於Notebook
PC的普及，加上投影技術進步使得投影機的體積不斷縮小、重量不斷減輕，對須要到客戶處做簡報的行銷業務人員而言，ultra-portable(3公斤以下)投影機極有可能成為notebook
PC的附屬配備，因此一般認為ultra-portable機種的市場在未來將快速大幅成長，不過在價格持續下滑的趨勢中，數位投影機將成為會議中心、公司辦公室或會議室的必備設備之一，投影機是否具有隨身攜帶特性可能不再那麼重要。
三、投影機的應用市場
簡單區分，投影機市場區分為消費性與商業性等兩個市場。若要區分更細的話，投影機市場的其實是可區分為消費性、商業性、大型場合、小型場合與高性能等五個市場，如表六所示。
表六 投影機的應用市場
|
應用市場 |
說明 |
|
消費性市場 |
投影電視，家庭電影院，HDTV，以背投式機種為主 |
|
商業性市場 |
一般會議室，銷售或簡報專用，SOHO，以攜帶型以下機種為主 |
|
大型場合 |
體育場，戲院，大型會議室，教堂，大型貿易展中心等，以高亮度為訴求重點 |
|
小型場合 |
教育機構，政府單位，一般展示館，金融交易所，旅館，Clubs，醫院等 |
|
高性能 |
電視牆，軍事用途，飛機或船上，CAD/CAM等，以高解析度為訴求重點 |
資料來源：MIC
為配合全球多數國家將於2006年全面收回傳統類比廣播頻道經營權，因此在電視播放系統部份需要具備低成本、高解析度能力的新一代顯示器，才能滿足未來收視的需求，數位投影技術、電漿顯示技術等，勢將取代現有映像管（CRT）電視市場，成為未來電視的主流，根據Cahners
In-Stat Group的預測，2001年全世界的數位電視銷售量為1,070萬台，預估2004年將成長近4倍，達4,400萬台，但成長力道樂觀。
而基於PDP價格仍過高且壽命有限，CRT
與LCD顯示器則受限於解析度及亮度的表現，而投影顯示器中的LCD投影機亮度與解析度亦較DLP及LCOS差，而DLP投影機雖然解析度可符合要求，但成本無法有效降低，而LCOS投影機因為具有高解析度的特性，因此未來在消費市場LCOS將具有發展潛力，主要的原因在於LCOS在解析度的提昇上，可在不變更重大製程的情況下輕易的達到UXGA(1600X1200)及HDTV(1920X1080)的標準，而成本不致提高太多，因此在大尺寸、高解析度的顯示器市場上，如消費市場，LCOS投影機有發展的潛力。
伍、投入LCOS投影機的台灣廠商
台灣有愈來愈多的廠商相繼投入數位投影機的製造生產，在高溫多晶矽液晶面板和DMD晶片掌控於幾家大廠的情況下，LCOS投影機被認為是台灣投影機產業的另一絕佳發展方向，因此有愈來越多廠商投入LCOS投影機的行列，日前聯電亦積極與投影機廠商進行策略聯盟，整合上下游廠商，以攻佔長期被TI、Sony、EPSON獨占的投影機市場。目前宣稱已投入或有LCOS投影機產品的廠商有中光電、光群、慧生、大億、致伸、前錦、世界巔峰，不過目前廠商的產量都不大，在面板良率不高及光路系統的設計上仍有瓶頸，因此仍需後續觀察。
一、中光電
中光電為國內投影機產量較大的廠商，除了液晶投影機外，DLP投影機為TI第1家授權的投影機廠商，在LCOS投影機上，藉由與聯電的策略聯盟下，在LCOS投影機的生產上應有不錯的利基，除了與聯電策略聯盟外，亦朝向光學引擎及光學元件的開發。
二、光群
LCOS投影機於2001年第4季小幅量產，預估產量約500台，2001年投影機部門仍處於虧損的狀態，預估虧損0.23億元。LCOS面板主要與Aurora
System合作，光學引擎已有專利，在投影機關鍵零組件的鏡片(PBS、分光鏡及合光稜鏡)有設計的能力，但仍需委外生產。光群的優勢再於掌握握有光學元件如鏡片、稜鏡的技術優勢，加上與世界巔峰策略聯盟，結合世界巔峰在系統組裝和通路經營的基礎，已經整合起初步的投影機事業策略聯盟。
三、慧生
擁有專業設計、開發光學引擎的能力，近期成功開發亮度高達3,000流明的LCD投影機光學引擎，而預計LCOS投影機預計最快於第3季量產，2001年的出貨目標為1000多台，同時以JVC及Three
Five的LCOS面板進行開發。
四、大億
大億科擁有製造液晶投影光學引擎的能力，目前已完成自行研發成功的0.9吋三片式高階LCD投影光學引擎，希望於半年內進入量產。在LCOS投影機方面，大億科技與ViewSonic合作，ViewSonic持有大億科技20％的股份，將授予大億科技LCOS投影機引擎及專利性燈源集光技術，由大億科技進行商品化工程研發及量產，並結合大億科技0.9吋液晶投影光學引擎自有技術，共同研發更新一代投影顯示器產品。
五、致伸
在2001年CeBIT展中致伸首度展示其採用JVC開發的D-ILA面板的LCOS投影機，致伸科技目前已與JVC建立起面板採購的關係，光學引擎亦自行研發，已推出D-ILA數位投影機，公司預計2001年第4季開始出貨。
六、前錦
前錦科技在2001年CeBIT展中已展出的LCOS投影機，為使用3片0.97吋LCOS面板，具備1,500流明亮度、XGA（1,024×768）解析度，整機長、寬、高尺寸大小為356×252×182mm，重量則為4.5公斤。在LCOS投影機關鍵零組件的掌握上，如LCOS面板來源部份，前錦已和Aurora
System取得業務默契，在光源燈泡部份，前錦和日商松下（Matsushita）及台灣國喬光技也達成合作開發計畫。
七、世界巔峰
在穿透式LCD投影機開發進度上，由於受限於日方LCD面板供應量有限，世界巔峰已從2000年起計畫性暫時中止LCD投影機的進度，全力投入LCOS投影機的開發。日前與光群合資成立投影機的新公司，以世界巔峰長期耕耘投影機系統開發和通路經營的經驗為基礎，加上光群雷射長期投注於光學領域的專業能力，以及在LCOS面板領域的投資，希望建立起上下游資源整合的整體效益，在前景看好的數位投影機領域作好卡位動作。
