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微型投影机产品开发与市场趋势分析

2012-06-29 16:08:48 来源:华强电子网 点击:1694

摘要:  投影机的应用,在于利用LCD、DLP等技术搭配物理光源的投射原理,让小巧机身可以投射超过50~200吋的投射画面,而微投影机的技术大同小异,除在光机大幅简省空间外,光源的选用与投影技术的差异,亦会直接影响其效能表现,投影技术的演进也让相关产业发生结构性变化。

关键字:  LCD,  微投影机

投影机的应用,在于利用LCD、DLP等技术搭配物理光源的投射原理,让小巧机身可以投射超过50~200吋的投射画面,而微投影机的技术大同小异,除在光机大幅简省空间外,光源的选用与投影技术的差异,亦会直接影响其效能表现,投影技术的演进也让相关产业发生结构性变化。

微型投影机的技术原理,主要是利用显示面板的极度小型化设计,让投影机的尺寸变得迷你,同时透过降低料件与生产成本,以低价形式提高消费者对微投影机的市场接受度。

DLP、LCoS及Microvision PicoP 三大微投影技术各有优势

以具量产能力的微投影技术来区分,现有的微投影机产品在市场大致上由DLP(Digital Light Processing)及LCoS(Liquid crystal on silicon)两大技术阵营分据,在投影技术方面的应用差异,已决定了产品的效能与整合形式。

3M主推的LCoS微投影解决方案,具光机成本优势,在终端产品的整合应用相当多元。3M Microvision的PicoP解决方案,光机成本较高,市场上多以Microvision自行开发的独立型微投影产品为主。Microvision TI投入资源开发DLP关键组件,图中为前后代DLP芯片的尺寸差异,体积大幅压缩但性能未减。但实际上目前的微投影机显示技术,主要可分为3种,即是DLP、LCoS及Microvision PicoP。DLP主要是TI(Texas Instruments)主导的技术架构,并已获大量投影机采用;LCoS则具有价格与成本优势,在推广者方面以3M着力较深,目前产品主力多在低端市场;PicoP技术目前以SHOWWX+为主,但产品单价较高。

 

DLP技术以微机电制程为核心 高分辨率发展技术难度高

以DLP显像面板技术来说,主要是透过采半导体制程制作的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)微机电系统来加以生产,在呈现影像的性能方面具备高亮度、高对比优势,以技术观点检视DLP的显像面板,其上布满数量极多的MEMS镜片,每个小镜片之下同时设计1个晶体管来控制镜片显像时的偏角,在DLP显示技术方面,此镜片的整体数量即直接对应到呈现画面的每一个像素。[#page#]

观察市售的实际商品,以目前微投影机常见的TI DLP解决方案,若是0.55”的800x600 DLP显像面板,其面积范围内已设置了480,000个镜片,然而DLP技术要呈现彩色画面,光靠显像面板与镜片形式的MEMS设计是不够的,为了产生色彩3原色的色光混色效果,光机必须具备1片DLP显像面板,再搭配色轮或3色LED投射来产生Color Sequential色序法的颜色呈现效果,为利用直接之投射光源RGB三色轮流切换,或是利用RGB透镜让DLP输出之画面快速滤光达到所欲呈现之对应色光。也因为DLP的技术原理相当单纯,其光机的组成架构与相关设计显得异常简单,因此在光机的开发、生产成本方面可以有效降低,同时增加组装厂的生产效率与产品良率。

DLP显像技术并非无懈可击,DLP技术之投影质量,在显像成果方面具高对比、高动态表现是无庸置疑的,但DLP技术容易因混光形式而出现彩虹效应问题,必须在成像方面的光学与电学设计投入更多资源来加以改善。

另一个关键在于,DLP投影技术为利用MEMS半导体制程来制作关键显像组件,一般会采黄光蚀刻形式来制造高度精致、微小的镜片结构组态,但当MEMS制作的面板要因应分辨率提升时,对应的良率问题即直接影响核心组件的产制成本,对相关终端产品的开发业者而言,产品的效能表现完全与DLP的芯片效能绑在一起,即等于TI的制程技术即影响后续产品的演进效能与质量,因而较难开发出差异化的终端产品。

LCoS结合LCD与DLP架构 具成本优势

至于另一款关键显像技术LCoS,其显像原理结合LCD(liquid crystal display)与DLP架构,分辨率方面的效能表现较好,但影像对比与投射亮度表现,则较DLP略差一些。

LCoS的显像面板可说是HTPS(High Temperature Poly-Silicon)-LCD与DLP显像面板的整合设计,整体而言,LCoS采用DLP的镜片反射设计架构,避开HTPS-LCD的开口率设计问题,同时应用HTPS-LCD面板在晶体管控制的液晶架构,改善DLP的MEMS制程在提升分辨率方面可能造成的高成本、制作难度、产品良率降低...等关键问题。

LCoS显像面板既然兼具DLP与HTPS-LCD技术架构,因此呈现的画质与效果,一般都介于DLP与HTPS-LCD表现之间,且大多是应用于大屏幕投影,在设计光机时会搭配3片式的架构来进行开发,同时必须实行PBS(Polarization Beam Splitter)分光镜进行分光与偏极处理,这些技术架构会增加整体光机模块的零件成本,同时也大幅增加光机后端产线的组装难度。

但大屏幕应用的LCoS与随身LCoS微投影机光机,在设计上则有大幅改善空间,因为LCoS微型投影光机,目前的整合趋势是与DLP微投影光机同样采取导入R、G、B三色光的LED光源,来进行Color Sequential,进一步有效降低光机的内部结构复杂度,同时也能让产品的尺寸更小。

DLP、LCoS、PicoP光机成本仍是发展关键

由目前3大技术微投影机的产品售价来观察,以LCoS显像技术开发的光机成本最低、市场的零组件降价幅度也较显著,甚至其光机体积微缩速度,目前仅次于Microvision PicoP的激光扫描微投影技术!

另外,DLP显像技术的光机价格虽然较LCoS稍微贵一点,但TI主导技术核心使其价格策略可以紧追LCoS的光机成本,现有DLP与LCoS呈现市场拉锯;Microvision PicoP目前受限光机成本较高,导致终端产品多为独立型的随身投影设备,在整合应用方面较DLP、LCoS技术走得稍慢,虽然现在已经将核心技术释出给ODM厂商开发终端产品且略有起色,但短期内仍难与DLP与LCoS大军争逐主流市场。

最后再从DLP、LCoS及Microvision PicoP的现有终端产品合作伙伴来检视。目前表明实行DLP技术架构的手机大厂,包括Nokia、Samsung等多家移动电话品牌,Microvision PicoP则会与Motorola进行合作,而光机成本极具优势的LCoS,应会以大陆手机为应用大宗。比较可惜的是,PicoP虽在各方面表现极佳,但碍于光机成本较高且缺乏较有力的厂商支持,初期较难在微型投影市场有突出表现,但其技术发展仍值得持续关注。

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