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矽晶显示技术的观点:现在与未来

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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

面对市场价格的剧烈波动下,液晶面板业者庞大的建厂与设备投资资金,只能促使大尺寸面板的降价,却对中小尺寸面板的制造成本无明显帮助;矽晶显示技术(Liquid Crystal on Silicon display, LCoS)也许是这种拼时代产线、拼产能之外,对移动设备更好的另一个显示技术的选择,LCoS芯片也可用于光通讯网络、移动设备微投影,或进而与主流DLP投影机竞争。

显示装置外观从3D立体进化成2D平面,下一阶段将缩成点状

禾鈶股份有限公司(Jasper Display Corporation;JDC) President & Executive Director Darwin Hu指出,显示装置的外观,从以往传统的CRT映像管电视╱显示器所呈现的3D立体形状,伴随着LCD、PDP显示技术的出现,演进到2D平面状的FPD平面显示器,将来随着矽晶显示技术(On-Silicon Display)像是DMD、LCoS、OLEDoS、IMOD、HTPS、3LCD等,显示装置外观将再度微缩到接近线型甚至点状,届时移动设备将告别面板尺寸而回归到外观、体积为主的选购潮流。他认为矽晶显示技术正是这种最领先、也最能承诺应用到移动设备与未来显示器的新科技。

现存的主流TFT LCD面板,在其背后都有巨额的资金与设备投资。从一座五代厂(切割玻璃尺寸1,100mm x 1,300mm)投资14亿美元,到一座十代厂(切割玻璃尺寸2,800mm x 3,000mm)需投资46亿美元。

投资金额越来越大,面板也必须越切割越大,但当前HDTV价格上剧烈变动,要降低制造成本并维持获利,对FPD产业而言,已面临到必须从制造、成本与代理结构毛利等全盘调整。OLED业者也不必然要重演TFT LCD割喉流血输出的模式。

Darwin Hu指出,当前面板业存在许多的挑战。首先,在于客户寻求一个「浸润式」的视觉体验。新一代显示规格普及速度越来越快,估计到2015年人们开始不满意FullHD的画质,必须发展QHDTV(4096x2160)、UHDTV(7680x4320)、3DTV以及Holo Display(半透明显示器),维系整个显示产业的需求动能。

其次,客户寻求Anyway、Anywhere、Anytime、Anysize以及Any Surface(任何表面)都能够观看HD画面。挑战三在于消费者寻求感兴奋的视讯互动体验,像YouTube与Facebook已成功的激发出人们对视讯互动、视讯分享和社群网络的经验与需求。

On-Silicon Microdisplay(矽晶微显示器),像LCoS 1P、LCoS 2P/3P组件,可应用到桌电、数码镜头╱摄录影机、波长选择开关(Wave Length Switch)、HMD头戴显示器、眼镜显示器、全像投影机、口袋投影机、手机微投影机、笔记本电脑投影模块、办公室投影机、家庭剧院投影机等应用。

回顾LCoS矽晶显示技术发展

Darin Hu指出,回顾LCoS矽晶显示技术起源于2001年,2004年Intel、Sony、JVC、Hitachi、Philips等纷纷进入LCoS领域,2006年Sony还卖出超过百万台LCoS背投影电视,但到2007年底,主要显示器业者均退出LCoS。2008年Sony改推投影机与LCoS影像芯片为切入点,随后Himax、Displaytech、Syndiant公司纷纷推出可放入掌中的LCoS迷你投影机,武汉全真光电(Spendid Display)推出71寸LCoS投影机,2010年禾鈶公司成立并买下所有eLCoS智财与相关资产。

迷你LCoS投影机优势在于以50~75cm观看距离内,可以轻易达到1080P投影输出效果。Darwin Hu指出,在这个市场区段,可定位成:1.家中的第二部TV或Smart TV。2.网页电影或旅游应用。3.移动办公室的智能显示器。4.互动化?3D在教育与娱乐方面的用途。为移动设备提供移动轻量化、低成本、低功耗(低光源输出)与HD输出能力。

依Techno System Research(TSR)2010预测,在3LCD、DLP与LCos三种投影机市场做市场分析比较,在嵌入式投影?小型装置以及微投影市场从2013年快速成长,LCoS在这个市场区段有最佳的位置。LCoS投影机出货数量从2012年开始明显成长,TSR预测到2015年光在嵌入式市场、小型装置、移动微投影机市场,配置LCos投影技术的装置出货量达420万台,且在全球投影机市场上,LCoS投影机出货量与市占率会追上DLP投影机

禾鈶(JDC)公司介绍与技术解决方案

禾鈶股份有限公司(Jasper Display Corp., JDC)于2010年3月成立于新竹科学园区,研发中心设于美国圣塔克拉拉,资本额为2,700万美元。核心技术为LCoS、OLEDoS等矽晶显示技术,目前公司的市场定位与解决方案为光通讯相位调变、WSS与ROADM光网络通讯、高解析投影显示技术、移动投影显示技术的应用。

产品部份提供SDK、硅片、微显示器与驱动IC,并应用于SOHO、企业、教育、娱乐、光通讯、工控应用、医疗╱生物科技等领域。在市场定位上,特别锁定26寸以下的超小型微投影技术,以及大于300寸提供QHD/UHD XL分辨率的超大型投影市场的研发与推广。

Darwin Hu指出JDC当初成立时就买下累积11年研发经验的原始SVision设计团队,累积完整的eLCoS IP,目前已通过包含11件美国专利、1件台湾专利与1件大陆专利,另外23件正在申请中。2012年上半JDC以130与180nm制程技术,率先推出像素尺寸仅3.74μm的LCoS投影矽芯片。

投影芯片0.7英寸可输出4Kx2K(4096x2160),0.33英寸时可输出FullHD(1920x1080)分辨率,SONY需要0.61英寸,成本也远低于同分辨率的德仪DLP投影芯片;0.22寸时可输出HD720p,还有其他客户合作中仅0.17寸、qHD(960x540)画面输出的案件。

禾鈶产品发展蓝图

Darwin Hu介绍JDC的产品时程表。针对利基应用的电信、工控、医疗与军事市场,禾鈶2011年已推出代号2K x 1K(1920x1080)的LCos芯片,2012年后将推代号4Kx2K(4096x2400)的LCoS芯片先针对医疗与军规市场,随后电信、工控使用的4Kx2K(4096x2400)的LCoS芯片会落在2013年。

针对一般消费者应用的公司与整合型口袋投影机市场,禾鈶早在2011年已推出代号2Kx1K(1920x1080)、0.55寸的LCoS投影芯片SP55;随后会有代号2Kx1K(1920x1080)、0.7寸的LCoS投影芯片SP70,以及针对家用、商用HD投影机市场的4Kx2K(4096x2400)、0.7寸的LCoS投影芯片Q4K70;2012年下半年,更会针对嵌入式应用市场以及微投影解决方案,进行代号720p、仅0.24寸的超微型LCoS投影芯片,预计2014年正式量产。

Darwin Hu指出,跟德仪DLP (0.45~0.55”)芯片相比,SP55&SP70均可达到1920x1080(FullHD),而德仪DLP芯片仅能到800x600(SVGA)~1024x768(XGA),照度部份若DLP芯片使用UHP光源才能占优势,达2,500~2,700流明(2D)或600~700流明(3D),若以LED为光源,则SP55与SP70单片或双片组合的亮度不输给DLP的表现,模块功耗上,SP55为60W、SP70为100W,但LED光源DLP芯片为60W,若用上UHP光源的DLP芯片则高达200~300W。LCoS SP55投影机约499、699美元,LCoS SP70投影机为799~999美元,以DLP投影芯片设计的投影机,起价从SVGA等级699美元,到XGA等级需1,500美元。而LCoS投影芯片用的是Polarization被动偏光式3D显示技术,一副3D眼镜仅需3~10美元成本,而DLP投影机使用主动式快门眼镜,一组成本至少100美元。

目前禾鈶也提供了三种LCoS投影SDK套件,分别是类似嵌入式系统╱移动设备大小的评估板,外型类似单枪投影机的1P-OE单LCoS芯片,以及2P-OE的双LCoS芯片投影机雏型。禾鈶也跟上游晶圆厂、封测厂、LED/Laser光源供应商、光组件等光学引擎供应商策略联盟,共同促成LCoS产业的持续蓬勃发展。禾鈶的专家人才库来自有专业经验的国际级团队,目前正向金融界进行较大规模的筹资,以及随时因市场变化随时调整下一代产品路线,提供客户您、产业以及禾鈶的三赢策略。