微型投影技术应用与厂商发展现况分析

微型投影产品定义与分类

    微型投影装置泛指重量1公斤以下的可携式投影机，其又可分为口袋型投影机（Pocket Projector）与微型投影机或称微型投影机（Mobile projector or Pico projector）。前者外型与传统投影机相似，但重量与体积更为轻薄，亮度约在200lm以下，采用LED光源；后者外型又较前者更轻薄，厚度通常仅有1公分或是更薄，重量也在50公克以下，一般会结合其他行动装置，如移动电话、数字相机等，或是以独立微型投影机的形式存在。亮度仅有20lm以下，光源以雷射（Laser Diode）为主，但也有采用LED光源。本文内容将以微型投影为探讨之主轴。

    应用市场发展

    嵌入型微型投影机（Embedded Mobile Projector）

    微型投影机在概念上，可分为内建在各种行动装置的嵌入式与独立型两种方式，由于内建在行动装置的概念相当具有吸引力，吸引不少厂商关注。特别是移动电话业者，如Motorola等皆计划推出具有微型投影功能的移动电话，不过截至目前为止仍未有雏型机（Prototype）发表。

    独立型微型投影机（Stand alone Mobile Projector）

    目前发展进度较快则是以外接方式的独立型（Stand alone）微型投影机，透过连接线可以与移动电话、数字相机、MP4、笔记本电脑等连接。MicroVision、TI、3M等分别于2007年与2008年展出雏型机，其中TI与3M计划将于2008年第二季与第三季投入量产。

    尽管现在不少业者均看好移动电话嵌入型微型投影装置，但由于内建于移动电话可能导致耗电问题，初期外接式产品的市场机会较为看好，包括移动电话、数字相机、可携式影音播放器(Portable Media Player，PMP)等都可应用外接式产品，使得投影画质达到电视之质量。

    预期未来内建投影功能的移动电话上市，必然定位为高阶或商务机种；考虑市场区隔，产品定价势必属于中高价位，预估将落在600美元左右。由于目前外接式产品价格区间为200~300美元之间，价差1倍以上，对于移动电话汰换快速的用户，外接式产品在价格和实用性上都较有优势。

    其次，目前移动电话内建投影功能仍处于技术和规格无法兼顾之状况，移动电话厂商开出的要求是耗电量必须在1.5W以内，且亮度达到10lm以上，但短期内要两者兼具的难度很高。因此，预估2008~2009年将以外接式的微型投影产品为主，内建微型投影的移动电话产品正式上市则可能在2009下半年。

    根据厂商对微型投影机的发展计划，以行动商务、个人娱乐为主要应用范围。与口袋型投影机不同之处，微型投影机将更强调随时随地分享讯息、交换情报、分享个人兴趣等，因此口袋型投影机仍然以较正式的商务简报为主要用途，而微型投影机可以用在非正式、随机的场合。因此体积、重量与耗电量成为微型投影机发展之重要考虑因素。

    技术发展趋势

    微型投影技术可区分为LCD、DLP 、LCoS和MEMS 微型扫瞄器(Micro Scanner)等4种，前3者是利用现有的技术，发展已久，但目前仍无绝对之主流技术；后者是则新技术，由于在光学效率、成本及消耗功率上均占有优势，未来具发展潜力。光源上则是采用雷射或是LED，由于采用红绿蓝三种颜色的雷射或LED来形成彩色化，因此其中的光学架构也与传统投影机有所不同。

    微型投影技术在光源的使用上，目前推出的机种仍以雷射光源居多，由于雷射在光波的范围只有1至2nm，比LED光波范围10至20nm小，因此可以达到更高的色彩饱和度。目前仍有部分业者采用LED作为光源，但LED光学效率较差，平均转换仅达20%~30%，耗电量大，且绿光LED的色彩表现较差。

    然而雷射光源也有技术瓶颈待解决，包括雷射绿光反应速度不够快、投影产生「雷射班点」(Speckle) 现象等问题；而雷射的优势在于亮度高、光学效率达到70~80%，耗电量在1W至5W之间，较LED低，使用寿命长达2万小时，且光学引擎可以缩小到1公分，符合微型化的要求。

微型投影机厂商发展动态

    在发展厂商方面，目前积极发展微型投影技术的厂商有TI、Microvision、Explay、3M、Displaytech、Aurora、Light Blue Optics等，投入产品以投影引擎模块为主，因此仍须与消费电子系统厂商配合开发终端产品。其中TI、Displaytech、Aurora等原本即为显示组件厂商，由于近两、三年来薄型电视价格快速下降，每年平均下降20%至30%，严重压缩背投电视市场，导致许多电视机大厂逐渐退出背投电视的领域。因此微型显示组件厂商积极开发微型微型投影技术，希望藉此来弥补原先背投电视市场萎缩产生的缺口。

    TI

    TI于2007年3月举行的「2007 CTIA Wireless Convention」展出采用DLP技术的微型投影组件，大小如同指尖。其为一具有100万个微镜片之DMD（Digital Micromirror Device）芯片的投影技术，一个微镜片即代表一个画素。

    TI在微型投影技术的发展，建立在2006年推出DLP的口袋型投影机技术之上。目前口袋型投影产品已获得其他制造商如Mitsubishi、Samsung与Toshiba等采用。

    DLP投影技术的主要优势包括画质细腻自然，且不会生产「纱窗效应」；影像移动快速，让画面看起来清晰且明亮；与其他投影技术相较，具备长期放映后不会产生衰减、褪色或黄化现象的高度可靠性。因此，整体平均表现可谓TI DLP技术的竞争优势。

    TI于2007年10月2至3日在美国圣地亚哥举办「SID Mobile Display Conference」再度展出第二代微型投影组件。第二代微型投影组件较先前展示的更小更轻，更容易整合到各种行动装置如移动电话、数字相机、与PMP等，最新的雏型机外型是薄型的移动电话，厚度仅约1公分。

    此外，2008年2月11日在西班牙巴塞隆纳「WMC 2008」展览中，TI宣布将生产DLP微型投影组件，预计将在2008年下半年投产。目前已有富士康、Sypro Optics、阳明光学等3厂商宣布将使用DLP投影模块进行微型投影装置之设计开发。

    Microvision

    Microvision在「CES 2008」展出如PDA大小、全彩的雷射投影装置。此微型投影机的核心为Microvision的PicoP显示引擎，体积约5cc，厚度大约7mm。Microvision所展示的PicoP显示引擎不仅可使用于外接式微型投影装置，同时也可以直接内建在行动消费型产品上，如移动电话、笔记本电脑、数字相机、摄影机、PMP、可携式游戏机，以及汽车显示器等。

    PicoP显示引擎主要由MEMS微型扫瞄器、红绿蓝雷射光源、光学组件与电子组件等所组成。PicoP显示引擎也包含驱动电路，功能是取得与处理数据讯号，以及个别画素色彩混合与定位的同步化。雷射光源为美国Novalux公司生产的半导体雷射NECSEL。

    Microvision开发出的单片式微镜雷射扫瞄显示技术（Single Micro-mirror Laser Scanning Display Technology），以MEMS扫瞄微镜控制光束导向微型投影机的投影表面，亦即PicoP显示引擎使用单一光束与小型的扫瞄微镜以产生影像，从小型投影装置投射产生大尺寸影像。由于Microvision采用单一的镜片来产生所有的画素，理论上尺寸可以更小、成本更低。

    每一色彩画素的产生是结合已调变的红蓝绿三种颜色雷射光源。每束光的强度均随着色彩与阴影调配而有所不同。例如，红色画素需要红光雷射点亮，同时蓝光与绿光雷射熄灭，紫色画素则需红光与蓝光雷射同时点亮，而绿光雷射熄灭。

    目前Microvision已经与多家客户签约，其中包括Motorola将把该技术应用于其微型投影机；以及几家未透露名称的汽车供货商与亚洲大型消费性电子制造商，都表示将应用于车载超小型投影机、移动电话、数字相机或PMP等产品上。Microvision计划在2008年推出一款单机可携式投影机，可以附接在iPod上，且2009年将开始把5立方公分的投影机模块整合在移动电话以及PMP之中。

    3M

    3M于2008年1月7日举行的「CES 2008」展出采用LED光源的微型投影引擎，可以整合至个人电子装置，整个大小相当于无线耳机，厚度仅0.5寸，且可以达到VGA等级的分辨率。此投影引擎采用先进的LCoS组件，并搭配3M的光学技术。

    目前3M已与台湾厂商奇景光电策略联盟，共同发展LCoS微型投影技术；3M开发与提供微型的LED投影引擎，奇景光电则提供单片式LCoS模块以及完整的驱动电路与相关电子部分。未来两公司将持续加强合作，不仅在产品开发方面，也包含开拓客户基础与市场发展。

    此微型投影模块可以广泛地应用在移动电话、PMP、数字相机，以及笔记本电脑等产品上。

    Explay

    2006年1月Kopin与以色列公司Explay宣布开发出超小型的Nano-Projection，其最关键在于低耗电的情况下，能够达到高亮度。而藉由结合Kopin的高穿透率微型显示器与Explay的Nano-Projector特殊设计的光学引擎，达成低耗电、高亮度、嵌入型投影引擎之目标。在「SID 2007」展览上，Explay亦展出新一代之「OiO」Nano-Projector。

    在显示组件上，Explay采用名为Advanced Spatial Light Modulator (ASLM)的单片式LCD微型显示器，并搭配微透镜数组技术(Micro-Lens-Array Technology)，以将光源调变的效率从25%提升至60%。Explay开发的高效率的绕射与折射光束成行技术有效地收集与修正光束，并将其引导至微型显示器，大幅度降低消耗电力。在光源的采用上，Explay采用雷射与LED混合光源系统，提供高效率与低成本光源。

    Displaytech

    Displaytech于2008年1月7日举行的「CES 2008」中，展出微型投影机，其采用Displaytech的FLCOS(Ferroelectric Liquid-Crystal-on-Silicon)微型显示器与OSRAM Opto Semiconductors的高亮度投影机用LED的组合，使微型投影机产生6至8lm的亮度，清晰地投射出30寸的画面。此外，Displaytech之LightView FLCOS面板，分辨率为SVGA(800 × 600)，提供高画质的影像。

    Displaytech已开发出LightView VGA、WVGA和SVGA (LV-VGA、LV-WVGA、LV-SVGA)微型显示组件，将可符合微型投影装置、行动通讯设备、头戴式显示器等下一代消费电子设备所需的高画质和效能，并能降低制造成本，缩短上市时间。该三种微型显示器都整合了温度补偿功能，能支持消费电子各种温度范围，耗电量亦低，一般只有100mw甚至更低。目前已有iView选择LightView LDP-SVGA微型显示器作为微型投影机的显示组件。