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矽晶顯示技術的觀點:現在與未來

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禾鈶(Jasper Display Corporation;JDC) President & Executive director, Darwin Hu
禾鈶(Jasper Display Corporation;JDC) President & Executive director, Darwin Hu

面對市場價格的劇烈波動下,液晶面板業者龐大的建廠與設備投資資金,只能促使大尺寸面板的降價,卻對中小尺寸面板的製造成本無明顯幫助;矽晶顯示技術(Liquid Crystal on Silicon display, LCoS)也許是這種拼世代產線、拼產能之外,對行動裝置更好的另一個顯示技術的選擇,LCoS晶片也可用於光通訊網路、行動裝置微投影,或進而與主流DLP投影機競爭。

顯示裝置外觀從3D立體進化成2D平面,下一階段將縮成點狀

禾鈶股份有限公司(Jasper Display Corporation;JDC) President & Executive Director Darwin Hu指出,顯示裝置的外觀,從以往傳統的CRT映像管電視╱顯示器所呈現的3D立體形狀,伴隨著LCD、PDP顯示技術的出現,演進到2D平面狀的FPD平面顯示器,將來隨著矽晶顯示技術(On-Silicon Display)像是DMD、LCoS、OLEDoS、IMOD、HTPS、3LCD等,顯示裝置外觀將再度微縮到接近線型甚至點狀,屆時行動裝置將告別面板尺寸而回歸到外觀、體積為主的選購潮流。他認為矽晶顯示技術正是這種最領先、也最能承諾應用到行動裝置與未來顯示器的新科技。

現存的主流TFT LCD面板,在其背後都有巨額的資金與設備投資。從一座五代廠(切割玻璃尺寸1,100mm x 1,300mm)投資14億美元,到一座十代廠(切割玻璃尺寸2,800mm x 3,000mm)需投資46億美元。

投資金額越來越大,面板也必須越切割越大,但當前HDTV價格上劇烈變動,要降低製造成本並維持獲利,對FPD產業而言,已面臨到必須從製造、成本與通路結構毛利等全盤調整。OLED業者也不必然要重演TFT LCD割喉流血輸出的模式。

Darwin Hu指出,當前面板業存在許多的挑戰。首先,在於客戶尋求一個「浸潤式」的視覺體驗。新一代顯示規格普及速度越來越快,估計到2015年人們開始不滿意FullHD的畫質,必須發展QHDTV(4096x2160)、UHDTV(7680x4320)、3DTV以及Holo Display(半透明顯示器),維繫整個顯示產業的需求動能。

其次,客戶尋求Anyway、Anywhere、Anytime、Anysize以及Any Surface(任何表面)都能夠觀看HD畫面。挑戰三在於消費者尋求感興奮的視訊互動體驗,像YouTube與Facebook已成功的激發出人們對視訊互動、視訊分享和社群網絡的經驗與需求。

On-Silicon Microdisplay(矽晶微顯示器),像LCoS 1P、LCoS 2P/3P組件,可應用到桌電、數位相機╱攝錄影機、波長選擇開關(Wave Length Switch)、HMD頭戴顯示器、眼鏡顯示器、全像投影機、口袋投影機、手機微投影機、筆電投影模組、辦公室投影機、家庭劇院投影機等應用。

回顧LCoS矽晶顯示技術發展

Darin Hu指出,回顧LCoS矽晶顯示技術起源於2001年,2004年Intel、Sony、JVC、Hitachi、Philips等紛紛進入LCoS領域,2006年Sony還賣出超過百萬台LCoS背投影電視,但到2007年底,主要顯示器業者均退出LCoS。2008年Sony改推投影機與LCoS影像晶片為切入點,隨後Himax、Displaytech、Syndiant公司紛紛推出可放入掌中的LCoS迷你投影機,武漢全真光電(Spendid Display)推出71吋LCoS投影機,2010年禾鈶公司成立並買下所有eLCoS智財與相關資產。

迷你LCoS投影機優勢在於以50~75cm觀看距離內,可以輕易達到1080P投影輸出效果。Darwin Hu指出,在這個市場區段,可定位成:1.家中的第二部TV或Smart TV。2.網頁電影或旅遊應用。3.行動辦公室的智慧型顯示器。4.互動化?3D在教育與娛樂方面的用途。為行動裝置提供行動輕量化、低成本、低功耗(低光源輸出)與HD輸出能力。

依Techno System Research(TSR)2010預測,在3LCD、DLP與LCos三種投影機市場做市場分析比較,在嵌入式投影?小型裝置以及微投影市場從2013年快速成長,LCoS在這個市場區段有最佳的位置。LCoS投影機出貨數量從2012年開始明顯成長,TSR預測到2015年光在嵌入式市場、小型裝置、行動微投影機市場,配置LCos投影技術的裝置出貨量達420萬台,且在全球投影機市場上,LCoS投影機出貨量與市佔率會追上DLP投影機

禾鈶(JDC)公司介紹與技術解決方案

禾鈶股份有限公司(Jasper Display Corp., JDC)於2010年3月成立於新竹科學園區,研發中心設於美國聖塔克拉拉,資本額為2,700萬美元。核心技術為LCoS、OLEDoS等矽晶顯示技術,目前公司的市場定位與解決方案為光通訊相位調變、WSS與ROADM光網路通訊、高解析投影顯示技術、行動投影顯示技術的應用。

產品部份提供SDK、矽晶圓、微顯示器與驅動IC,並應用於SOHO、企業、教育、娛樂、光通訊、工控應用、醫療╱生物科技等領域。在市場定位上,特別鎖定26吋以下的超小型微投影技術,以及大於300吋提供QHD/UHD XL解析度的超大型投影市場的研發與推廣。

Darwin Hu指出JDC當初成立時就買下累積11年研發經驗的原始SVision設計團隊,累積完整的eLCoS IP,目前已通過包含11件美國專利、1件台灣專利與1件大陸專利,另外23件正在申請中。2012年上半JDC以130與180nm製程技術,率先推出畫素尺寸僅3.74μm的LCoS投影矽晶片。

投影晶片0.7英吋可輸出4Kx2K(4096x2160),0.33英吋時可輸出FullHD(1920x1080)解析度,SONY需要0.61英吋,成本也遠低於同解析度的德儀DLP投影晶片;0.22吋時可輸出HD720p,還有其他客戶合作中僅0.17吋、qHD(960x540)畫面輸出的案件。

禾鈶產品發展藍圖

Darwin Hu介紹JDC的產品時程表。針對利基應用的電信、工控、醫療與軍事市場,禾鈶2011年已推出代號2K x 1K(1920x1080)的LCos晶片,2012年後將推代號4Kx2K(4096x2400)的LCoS晶片先針對醫療與軍規市場,隨後電信、工控使用的4Kx2K(4096x2400)的LCoS晶片會落在2013年。

針對一般消費者應用的公司與整合型口袋投影機市場,禾鈶早在2011年已推出代號2Kx1K(1920x1080)、0.55吋的LCoS投影晶片SP55;隨後會有代號2Kx1K(1920x1080)、0.7吋的LCoS投影晶片SP70,以及針對家用、商用HD投影機市場的4Kx2K(4096x2400)、0.7吋的LCoS投影晶片Q4K70;2012年下半年,更會針對嵌入式應用市場以及微投影解決方案,進行代號720p、僅0.24吋的超微型LCoS投影晶片,預計2014年正式量產。

Darwin Hu指出,跟德儀DLP (0.45~0.55”)晶片相比,SP55&SP70均可達到1920x1080(FullHD),而德儀DLP晶片僅能到800x600(SVGA)~1024x768(XGA),照度部份若DLP晶片使用UHP光源才能佔優勢,達2,500~2,700流明(2D)或600~700流明(3D),若以LED為光源,則SP55與SP70單片或雙片組合的亮度不輸給DLP的表現,模組功耗上,SP55為60W、SP70為100W,但LED光源DLP晶片為60W,若用上UHP光源的DLP晶片則高達200~300W。LCoS SP55投影機約499、699美元,LCoS SP70投影機為799~999美元,以DLP投影晶片設計的投影機,起價從SVGA等級699美元,到XGA等級需1,500美元。而LCoS投影晶片用的是Polarization被動偏光式3D顯示技術,一副3D眼鏡僅需3~10美元成本,而DLP投影機使用主動式快門眼鏡,一組成本至少100美元。

目前禾鈶也提供了三種LCoS投影SDK套件,分別是類似嵌入式系統╱行動裝置大小的評估板,外型類似單槍投影機的1P-OE單LCoS晶片,以及2P-OE的雙LCoS晶片投影機雛型。禾鈶也跟上游晶圓廠、封測廠、LED/Laser光源供應商、光組件等光學引擎供應商策略聯盟,共同促成LCoS產業的持續蓬勃發展。禾鈶的專家人才庫來自有專業經驗的國際級團隊,目前正向金融界進行較大規模的籌資,以及隨時因市場變化隨時調整下一代產品路線,提供客戶您、產業以及禾鈶的三贏策略。