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LCOS的产品现况与远景
 

【作者: 吳秉思】2001年09月01日 星期六

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在2001年电子产业景气跌落谷底时,若干具活力的新兴产品依然发挥能力,在市场上极为活跃,当中的一个代表便是微显示器(Microdisplay),一般系指利用矽晶圆制造并灌入液晶,做成模组的LCOS(Liguid Cyrgtal on Silicon)。


市场环境百家争鸣

正如微显示器其名,LCOS可以做得很小,轻薄、耗电量少。却可以达到大画面和高解析度的效果,可广泛应用在桌上型或携带性的产品上,非常具有市场潜力。从市场竞争的角度来看,LCOS是用来取代传统的高温多晶矽LCD。由于LCOS直接使用矽晶圆来制造,不必再另行投资设备,适合专业设计公司跨入,不必仿效日本LCD等具有垂直整合方式,唯LCOS亦在起步阶段,所需配合的主客观条件仍多,欲在市场上广为接受仍需努力。


经营模式迥异的LCD业界

LCOS业者既出自于小规模的设计公司,在经营的灵活度和技术开发均自己一手包办之外,部份历史较久远或另有基地投资事业的业者,则仍投入液晶工程或模组工程,如Three-Five和Kopin。有的业者在上述后段的工程上,是采取外包的方式和协力厂商共同合作。由于日本业界长期投入显示器的发展,具有丰沛的资源,在LCOS后段工程零组件供应和终端应用产品的提升上,扮演相当关键的角色。


这些LCOS业者,还是得利用以夷制夷的手段,取得有利的奥援。日本各大商社因此成为LCOS生产业者。支援销售上的助手,如佳友商事、日商Electronics、三井物产和菱电商事就分别是CMD、Displaytech、Kopin和Three-Five的合作伙伴。若以InViso的LCOS产品为例(图一),我们可以发现LCOS的开发及需要的零组件、光学系统等支援非常繁琐,一家公司欲从头到尾一手承揽,十分困难。


终止投影机关键元件遭垄断

LCOS的应用范围尽管很多,却反成这些小型开发业者的负担,未必能承担每一种应用,给予极好的支援。在2000年业界在投影机的应用上,逐渐建立组织,认为投影机正是LCOS初期可充份发挥的产品之一。当中的关键因素在于各种光电产品制造商,极欲跨入投影机的制造,唯在高阶技术和产品形象无法和美日业者相抗衡的情况下,利用LCOS此低价解决方式,恰可彰显台湾业者的产品差异性。


台湾业界在投影机显示元件的取得上,一向受制于日本高温多晶矽LCD业者和DMD元件制造商TI的垄断现象,LCOS正可打破此瓶颈。同理,国际级二产投影机业者,亦面临和台湾业者类似的处境,急需LCOS的产生来解套。另一方面,联电对LCOS在晶圆制造上的全力支援,亦使得投影机业者在货源短缺的疑虑渐失,而有更大的意愿采用LCOS,遂使LCOS投影机在2001年渐开花结果。


景气不佳造就产能增加的机会

相对于日本业界集中在LCD的发展,以Sony和Sciko Epson挂帅的高温多晶矽TFT技术为主流,美国则是以专业设计公司的态势集中在LCOS的开发,这些公司规模较小,无足够的能力建立如日系TFT业者从TFT制造、零组件生产、封装到销售等垂直整合的体系,顶多只能跨猎液晶和模组工程,且因出货量甚少,无法建立足够的经济规,发挥量产的效益。再者,LCOS启蒙阶段的1999~2000年间,适逢全球半导体景气巅峰,产能满载。


LCOS业者不易取得晶圆代工业者的襄助,是阻碍其发展的一大障碍。幸好在2001年景气直转而下,产能空乏,使得过去曾和子公司联友有共同代工Kopin的LCOS晶圆和模组的联电,决定全力支援LCOS业者的生产,使LCOS在绝处出现生机,得以和LCD奋力一博,使各LCOS业者推出的产品类型繁多(表一)。


LCOS虽在投影机上踏出具里程碑意义的第一步,但仍有许多地方有待努力。在性能方面,对比只有300~500:1,比其他技术差,同时它黑色的再现性亦不理想。


EVF应用上将和LCD对垒

除了投影机之外,观景窗EVF和头戴式显示器(HHD)是LCOS其他两种重要的应用,前者乃是以摄影机和数位相机为主。早期的EVF使用CRT,为了减少耗电量,除了必须缩小可观面积,同时降低了解析度,不算是理想的应用,所以后来改用多晶矽TFT-LCD。 EVF专用的CRT制造商只剩下Miyota一家,并在2000年停产。在停产前,Miyota便和Displaytech合作生产LCOS的EVF,以替代CRT生产线。除此之外,委托联电和联友从事前后段生产的Kopin,早以LCOS的EVF为主要收入来源,并成功地打入JVC、松下和三星等家电制造商。最近SONY亦决定采用Kopin和Displaytech的LCOS产品。于是在EVF的应用上,便形成LCOS和LCD对垒的态势。


EVF初期 创造大规模需求的应用市场

高温多晶的LCD逐出CRT在EVF市场势力的优势对抗LCD,在解析度方面,LCOS的画素间距比LCD小,居于有利的位置,在速度上亦较好。 Displaytech宣称在相同解析度下,LCOS的价格只有高温多晶矽的一半。 Mclaughlin Consulting Group在「Microdisplay Forecast and Competitive Postioning」的报告中,曾指出在众多如PDA与IA产品智慧型手机和DVD随身看等应用中,EVF确实是LCOS较成熟且能大量取代LCD的应用。


Infornation Display亦认为QVGA的EVF应是LCOS第一个可以衡量的应用产品。然而实际上LCOS在EVF的市场进展并不如预期地好,可归因于LCOS在供货量的稳定性仍不足,以及现存的高温多晶矽LCD面板的价格的下滑。业界必须设法克服LCOS性能不稳定的问题,并在控制器的供应上有安定的来源,方能取信于众经销产品制造商。


2002年HMD之应用产品可望商品化


HMD在可戴式PC(Wearable PC)亦是LCOS另外一个重要的应用,和EVF一样,同为近眼(Near Eye)的运用,但是市场的接受度却大不如EVF。 HMD首次上市约始于1995年前后,由Olympns、Sony、和Canon推出,采用高温多晶矽TFT-LCD,市场的销售状况不甚理想,除了和画质不够好、单价过高有关之外,消费者的认同度不足更是最大的障碍。


现在HMD 600美元以上的价格使其虽成为消费电子产品的主流产品,不过一般消费电子产品能够产生大量需求的价格点是要在200美元以下。理论上LCOS要比LCD更适合应用在HMD上,其最大的卖点依然是在性能和​​价格。以电力消耗为例,HMD至少得耗电1瓦,但是同尺寸的直线型QVGA反射式TFT-LCD却在5MW以下。日本业界估计最迟在2002年,就会有LCOS的HMD在市面上出现。


产品成熟度不足 业界仍有待努力

台湾业界利用LCOS而完成投影机设计的例子不胜枚举,使得业界对LCOS的讨论比过去频繁。事实上LCOS应用仍不只局限于投影机,所以小型LCD可以发挥的应用产品,理论上LCOS都可以渗透,如头戴式显示器(HMD)、行动电话手机面板、摄影机获数位相机的面板。甚至于LCOS却可以用投影的方式,打入20吋以上的监视器,解决平面LCD大型化不易的问题。惟LCOS起步不久,垂直面的各环节支援尚未成熟,使得低价化的速度不如预期地快。欲使LCOS广泛地被市场接受,业界仍需努力。


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