研究报告投影机产业分析

1、液晶投影机产业分析一、投影机产业介绍（一）投影机的分类投影机是利用光学投影方式将影像投射至大尺寸屏幕上的装置，若依所使用的光阀(Lighvalve)的不同，可分为 CRT、LCD(Liguid Crystal Display)、DLP(Digital Light Projector)、LCOS(Liquid Crystal on Sillicon)四种投影机，而 LCD 投影机因投影机时光线会通过LCD 面板，所以属于式投影机，而LCOS、DLP 则是靠光线反射的原理显像，所以称为反射式投影机。若依光线投影的方向可分为前投式(Front Projection)与背投式(Rear Project

2、ion)，前投式投影机是投影机与者在屏幕的同一边，主机与屏幕是分离的，背投式投影机是投影机与者在屏幕不同边，此外，前投式或背投式投影机依其使用光阀数目的不同，又可分为单片式、两片式与三片式两种。投影机的分类(二) 各类投影机的系统架构投影机以前较为普遍的方式是使用 CRT(阴极射线管)直接产生光源与影像，后来则利用灯泡产生光源，再利用LCD 或DMD(Digital Micromirror Device)、LCOS 等光源调变装置控制投影影像，使用 LCD 方式的为LCD 投影机，使用DMD 者为DLP 投影机，使用 LCOS 者为LCOS 投影机，因为 CRT 投影机不是的发展重点，因此仅就

3、 LCD 投影机、DLP 投影机、LCOS 投影机作一介绍。2.1 LCD 投影机：(1).基本原理：LCD 投影机基本原理资料来源：ALCD 投影机的基本原理，是利用LCD 面板来调变由光源发射出来欲投影至屏幕的光信号，以前投式(三片式)LCD 投影机来讲，为准确投影出影像的色彩，需先将光源分离成 R(红)、G(绿)、B(蓝)三色，再利用三片LCD 分别对 R、G、B 三种颜色的光作调变，最后再将R、G、B 三色合并成影像色彩，通过投影镜头投射至屏幕。(2). 系统架构：LCD 投影机的主可分为光源模块、分光及合光系统和成像部分，从光源开始至屏幕的间，依序必须经过 Reflector(反射罩

4、)、 egrator(镜片数组)、PBS 数组、Condense Lens(聚光镜片)、Dichroic Mirror(双色镜)、Folding Mirror(折射镜)、X-cube(双色棱镜)、Projection Lens(投影镜头)等光学组件。前投式液晶投影机(三片式)结构图资料来源：Epson、A(a) 光源模块：照明部分主要有灯泡、Reflector、 egrator、 PBS 数组，由于LCD 面板无法自己发光，所以需要光源照明，由灯泡发出的光经由 Reflector 反射后，成为平行光至光学系统，而egrator 则将平行光源分布重新整理，使光源的能量分布均匀，而因为光源投射出的

5、光会被LCD 的偏光板吸收，因此 PBS 数组将 P 偏光转换成 S 偏光，光效率率。(b) 分光合光系统：分光合光系统主要包括Condense Lens、Dichroic Mirror、Folding Mirror、X-cube 等零组件。主要的功能是作分光合光的动作，是利用 Dichroic Mirror 将光源中的 R、G、B 三原色分离，穿过三片 LCD 面板后，再通过 X-cube 将三色的光信号合并成欲投影的影像，而 Condense Lens 的作用为使光路维持收敛状态，让光能量平行传递，Folding Mirror 的作用则是反射光使光路改变。(c) 成像部分：成像部分在于将L

6、CD 板上的影像图案成像在屏幕上，其中包含两个部分，一是投影镜头，一是屏幕。投影镜头需要有相当的分辨率出 LCD 面板上的每一画素，液晶板上的分辨率越高投影镜头的分辨率就要更好。2.2 LCOS 投影机：(1) 基本原理：LCOS 投影机的基本原理与LCD 投影机相似，只是 LCOS 投影机是利用LCOS 面板来调变由光源发射出来欲投影至屏幕的光信号，与LCD 投影机最大的不同是LCD 投影机是利用光源穿过LCD作调变，属于式，而LCOS 投影机中是利用反射的架构，所以光源发射出来的光并不会LCOS 面板，属于反射式。LCOS 面板是以CMOS为电路基板及反射层，然后再涂布液晶层后，以玻璃平板

7、封装。LCOS 面板结构图资料来源：A(2) 系统架构：由于LCOS 面板是以CMOS为电路基板，因此无法让光线直接穿过，其分光合光系统设计和 LCD 投影机有些不同，通常需要在分光合光系统中利用偏极化分光镜(Polarization BeamSplitBS)，将入射LCOS 面板的光束与反射后的光束分开。(a)偏极化分光镜(PBS)的功能：PBS 是由两个 45 度等腰直角棱镜底边粘合的而成的棱镜，当非线性偏极化光入射 PBS 时，PBS会反射入射光的 S 偏光(垂射线平面)，并且让 P 偏光(平行入射线平面)通过。(b)主：LCOS 投影机结构图资料来源：工研院光电所LCOS 投影机与 L

8、CD 投影机的主在导光及分光合光部分的设计大同小异，只是在LCOS投影机系统中，LCOS 面板前均多加了 PBS。而由光源所发出的光经由 Dichroic Mirror(双色镜)后分成 R、G、B 三色光，此三色光分别通过各自的 PBS 后，会反射 S 偏光进入LCOS 面板，当液晶显示为亮态时，S 偏光将改变成 P 偏光，最后以双色棱镜(Dichroic Prism)组合调变过的三道偏，投射至屏幕处得到影像。2.3 DLP 投影机：DLP 投影机是一种特殊光源调变方式的投影显示器，是由德州仪器公司(TI)所发展出来的投影系统，利用DMD(Digital Micromirror Device)

9、上的反射镜反射光线(DMD上共有 50 万片微小镜片)，将影像投射出去，属于反射式投影机。(1) 基本原理：DMD 基本原理资料来源：工研院光电所DLP 投影机是利用 DMD 上的反射镜面的偏转，使入射光产生不同角度的反射偏折，而达到反射光点 ON-OFF 的效果(图六)。(a)屏幕光点的形成：当加上正偏压于反射镜的偏转驱动电(图六(A)，使反射镜偏转+10 度，光束入射于反射镜上，经过适当的光路安排使得反射镜的反射光完全进入投影镜头，而将光束投影在屏幕上的某一位置，形成一个光点，即所谓的ON。(b)屏幕光点的：如果在反射镜的驱动电加上一个负偏压信号(图六(B)，那么反射镜将偏转-10 度，入

10、射的光束将不再进入投影镜头的接收范围内，屏幕上相对应位置即不会产生光点，这即是所谓的OFF。(2)系统架构：(a)单片式DLP 投影机：单片式 DLP 投影机资料来源：A由光源、彩色滤光片转盘、DMD及投影镜头所，光源借由透镜的聚焦，通过R、G、B 三色滤光片转盘，最射在 DMD上，DMD 上的每个反射镜为一个图素，每个反射镜都有一个内存和驱动电路与的对应，每个图素的内存会该图素的信号数字值，并将数字信号送给驱动电极来产生微小反射镜的的偏转，经过适当的光路安排使反射镜的反射光完全进入投影镜头，并将影像投射于屏幕上。(b)三片式DLP 投影机：三片式 DLP 投影机资料来源：A三片式的 DLP

11、投影系统不需要三色滤光片转盘，改用三颗分色棱镜来将原始光源的R、G、B区分出来，每光对应一颗DMD，最后再将RGB 三色光混合在一起形成全彩色。三片式的架构固然比较复杂，但是信号的处理比单片式容易，同时投影的亮度也比单片式高出三倍。二、投影机关键零组件各类型的投影机中，占成本最高的即所使用的光阀(LCD、LCOS、DMD)，其次为光源系统，以前投式LCD 投影机(三片式)的成本结构来看，两者已占了全部成本的 60%。三片式 LCD 投影机成本结构资料来源：工研院经资中心 IT IS,2000/10（一）、光阀-LCD、LCOS、DMD 的比较LCD、LCOS、DMD 的比较LCDLCOSDMD

12、生产产商EPSON、SONYJVC 、Aurora、Philips、 MicroPix 、SpatiaLight 、 Displaytech 、Three-Five System、MicropixelTI资料来源：工研院经资中心 IT IS 计划整理,2000/10. LCD 面板早期的LCD 投影机面板是以 a-Si TFT-LCD 为主，目前除了 Sharp 的 6.4panel(单片式投影机)是 a-Si TFT-LCD 外，其余均为高温多晶硅(High-temperature Poly Silicon, HTPS)制造工艺的小型panel，HTPS 较 a-Si 有更高速的电子移动速率

13、，可以得到更高分辨率的画面及较大的开口率，已占有 LCD 投影机的市场，目前高温多晶硅液晶panel 目前只有 Epson 及 Sony 有量产的能力，其中EPSON 占有 75左右供应量。2. LCOS 面板由于采用光反射原理，因此 LCOS 技术最大优点在于高开口率(可高达 90%)、高分辨率以及面板结构易于小型化，但由于仍处于技术开发阶段，标准制造工艺尚未确立，导致初期产品价格过高，因此尚无法充分展现其低成本的潜力，目前LCOS 面板占成本仍高达 38%。3. DMD：DMD 为反射式的组件，光效率大于 60%，而位于 DMD 上的细微镜片只有 16um2，距离约 1um，因此填满率约

14、90%，可提供较高的分辨率。DMD 为TI 所开发出来的技术，因制造工艺复杂且优良率偏低，虽然近年来TI 在产能的上有所突破，但是仍无法无限量供货，所以在选择供货对象上相当谨慎。（二）、光源系统目前液晶投影器使用的光源系统主要有卤素灯、金属卤化物灯(Metal Halide)、压 灯(UHP)，占投影机成本40%44%(三片式)目前 38%， 2000 年至 2003 年 LCOS 面板价格降幅高达 65%40%44%(单片式)扩产计划EPSON：目前 30 万片/月，2001 年增加至 45 万片/月Sony：目前 15 万片/月，2001 年增加至 30万片/月片1999 年 15 万片/

15、年，2000年 30 万片，借由缩小面板尺寸与由英寸厂转至英寸厂2000 年 30 万片/年、自2001 年第三季起倍增为最高 70 万片/年。投影机厂商取得的难易度卖方市场，不易大量取得投入生产 LCOS 的面板厂多仅三家，取得 TI(明棋、中光电、台达电)投影机需要使用极强的光源以获得足够的画面亮度，而且因为显示彩色画面，所以亦必须要有良好的演色性。传统上最具发光效率的白光光源为金属卤化物灯，但因为价钱较高且使用短电弧灯，因此不长，而卤素灯虽然单价较金属卤化物灯便宜，但、色温、发光效率皆居于劣势，而飞利浦所(Philips)开发出的压 灯(UHP)因为长且保有短电弧长、演色性佳的优点，使投

16、影机多使用此类灯泡作为光源，但因为制作上有许多技术频颈须突破，因此除了 Philips 外，能制造的厂商并不多，如Osram、Matsushida、Ushio。（三）、光学组件目前我国厂商已能供应的光学组件有Condense Lens、Reflector、Dichroic Mirror、FoldingMirror、Projection Lens(定焦镜头)等光学组件，至于 X-cube 仍仰赖国口。三、市场分析（一）、投影机市场规模仍小，但产品毛利率仍高投影机的产值及产量：百万/千台资料来源：工研院经资中心 IT IS 计划整理,2000/10受限于重要的关键零组件(光阀和灯泡)掌控于几家大厂

17、手中，供货量有限，加上价格仍高，因此产值和产量目前并不大，以 2001 年的，全球产量为 151.1，产值为 52.89 亿，而以而言，虽然目前产值及产量占全世界的并不高，但成长率以 2001 年及 2002 年而言，可以有 26%以上的成长，加上只要用、成本控制统筹得当，一台投影机的代工毛利可以有 15到20左右的水准，所以投入投影机生产的厂商众多。(二)、各类型投影机的优劣势19992000(F)成长率2001(F)成长率2002(F)成长率全球产值3,8234,76524.64%5,28911.00%6,28818.89%产值104275164.42%34826.55%45931.90%

18、全球产量8131,18445.63%1,51127.62%1,87023.76%产量53136156.60%18536.03%25035.14%LCD、DLP、LCOS 投影机的比较资料来源：全球电子报 2000/101、LCD 投影机-发展时间较长，制造工艺技术已标准化LCD 投影机由于发展时间较长，因此在制造工艺技术标准化程度与量产能力上均较 DLP 或LCOS 投影机为强，但是因为使用 LCD 面板，因此光利用率及开口率均较 DLP 或 LCOS 投影机低。2、 DLP 投影机-在可携式投影机市场占上风DLP 投影机因不需要像 LCD 及LCOS 投影机中使用到复杂的光学系统，来光使用的

19、效率，因此产品有小型、轻量化的特性，在可携式、超可携式投影机市场占有率高(目前 DLP 投影机重量可做到 3 磅，而LCD 投影机只能做到 5 磅左右)，不过因为 TI 掌控 DMD的技术，因此在价格及产量扩增上较不具优势。3、LCOS 投影机-技术仍处开发阶段目前仍于技术开发阶段，由于标准制造工艺尚未确立，LCOS 面板优良率并不高，导致目前产品价格仍过高，而且因为必须在 LCOS 面板的前放置 PBS 棱镜，因此整体构造较为庞大，在投影机体积与重量上不具优势，但因为具有高开口率、高分辨率，若未来LCOS 面板良率能大幅，降低成本，在 LCOS 面板投入的厂商众多下，相较于 LCD 面板及DMD的取得较为容易，有利厂商产量的。（三）、全球大厂的占有率分项LCD 投影机DLP 投影机LCOS 投影机优点*制造技术较完整*具备量产技术*光学引擎结构较简单*易于轻型化*光利用率高*高分辨率低面板生产成本*可利用半导体制造工艺大幅降*开口率提高*高分辨率缺点*光利用率低*开口率低*散热问题*制造工艺复杂*优良率低*仅 TI 提供组*不利于轻型化*较高光学组件成本*影像对比较差资料来源：工研院经资中心 IT IS 计划整理,2000/101999 年各厂商的市场占有率，若单单以LCD