隨著日漸提高的商務簡報需求,以及最近在教育市場中開始提高的投影機應用,商用投影機HTPS面板的需求量也一直持續攀升。同時,DVD放影機與數位廣播的普及也激發了顧客對於家用前投影機(Front projectors)與大螢幕LCD投影電視機(Large-screen projection TV)需求的快速成長。
長久以來HTPS LCD技術一直帶領三片式LCD投影系統前進投影機市場,而在液晶光閥(liquid-crystal light valve)的製造商中,以HTPS LCD技術為主的三片式LCD投影系統也擁有將近55%的全球市佔率。這是由於更先進的液晶與高開口率技術,才能提供具有良好光效率、高亮度表現以及豐富色彩重現能力,且不會對眼睛或環境造成傷害的低功率HTPS產品。
何謂HTPS?
HTPS是High Temperature Poly-Silicon的縮寫,翻譯成中文是“高溫多晶矽”的意思,一般俗稱高溫玻璃。它是LCD顯示家族中的一支,屬於主動點矩陣式LCD(Active Matrix LCD),因此,HTPS也是TFT(Thin Film Transistor;薄膜電晶體)的一種。
HTPS LCD為多晶矽TFT LCD的製程技術之一。之所以被稱為高溫玻璃,是因為在面板的製造過程中,有一道Laser Anneal(雷射退火)製程,它的溫度超過攝氏1000度。在多晶矽製程發展初期,為要將玻璃基板之非晶矽結構轉變成多晶矽結構,必須以攝氏1000度以上的高溫氧化技術,才能將非晶矽結構特性轉化為多晶矽結構。由於普通玻璃無法如此高溫處理,只有石英玻璃才能如此處理,其價格較為昂貴且尺寸皆較小,故於多晶矽製程發展初期,廠商基於成本考量,多走非晶矽路線。
此外,另有一種同屬於TFT LCD的LTPS LCD(Low Temperature Poly-Silicon;低溫多晶矽)。LTPS LCD之所以稱為低溫,是由於其製程溫度沒有那麼高,僅約攝氏500~600度之譜,且依各個製造商的製程而稍有差異。低溫多晶矽製程是利用準分子雷射作為熱源,雷射光經過投射系統後,會產生能量均勻分布的雷射光束,投射於非晶矽結構的玻璃基板上,當非晶矽結構玻璃基板吸收準分子雷射的能量後,會轉變成為多晶矽結構,因整個處理過程都是在攝氏600度以下完成,所以一般玻璃基板皆可適用。低溫多晶矽技術主要特點在於改變液晶構造以提昇傳統非晶矽液晶技術性能及降低製造成本。由於LTPS技術可提升電子遷移率達200(cm2/V-sec),有利於TFT元件小型化,並提高面板開口率,使得顯示亮度增加、降低耗電率。此外,低溫製程有利於使用玻璃基板,而可大幅降低生產成本。HTPS與LTPS其主要用途並不相同。
HTPS LCD應用領域
HTPS的應用領域,通常都是用來做為放大型的顯示產品。例如液晶投影機、背投影電視等。一般來說,手機或是電腦的LCD螢幕,都是屬於直視型,也就是使用者可以直接觀看螢幕並讀取資訊。HTPS雖然也是TFT的一種,但無法直接用於手機或電腦螢幕等用途。
HTPS LCD的應用大致分為下列三種:OHD(Over Head Display)、Helmet及LV(Light Valve)。其主要用途介紹如下:
- ●OHD:抬頭顯示器,將影像投影在擋風玻璃上(或是透明玻璃),用在汽車或是飛機上,在許多空戰片當中可以一窺其面貌;
- ●Helmet:此處是指專門用在虛擬幻境(Virtual Reality)頭盔裡之顯像;
- ●LV:可翻譯成光閥。當HTPS在液晶投影機中動作的時候,由於所有的光線都會透過HTPS,並由HTPS來決定光穿透的程度,因此,它被稱為“光之閥門”。
HTPS LCD與一般TFT LCD的差異
一般來說,HTPS LCD和一般的TFT LCD有三點不同,請見(表一):
HTPS LCD面版特色
HTPS LCD具有體積小、高解析度、高穿透度等優點,因此特別適合用來做為三片式穿透式液晶投影機。而使用HTPS LCD的三片式穿透式液晶投影機,具備了三項特色,可提供觀賞者明亮、柔和及色彩正確自然的視覺經驗。
自然的色彩(Natural Images)
三片式LCD投影系統可準確地控制R、G、B三色並構成影像之畫素,因此可讓畫面更自然生動,如(圖二)。
舒服的視覺(Gentle on the Eyes)
快速移動畫面與影像將不會出現色分離現象,例如彩虹現象(rainbow effect)等,如(圖三)。
充足的亮度(Bright Images)
由於HTPS LCD採三色光全時投射因此其光效率非常高,使用者可以觀賞明亮且清晰的影像。
目前生產HTPS LCD的廠商,共有Epson與及Sony兩家廠商,而其中以Epson的產能最大,自西元1987年開始生產以來,至2004年7月已累計生產了2000萬枚,目前Epson共有三座HTPS工廠,是全球最大的HTPS LCD生產商。
結語
隨著DVD影音光碟機與數位廣播系統的普及,高解析度影像源的數量也正逐漸增加,前投影機、大螢幕HDTV液晶投影電視,以及其他家用投影機市場也跟著迅速擴展。而數位投影機的市場持續擴大,商業簡報需求的增加,以及教室電腦化的需求均刺激市場的成長。此一成長也刺激消費大眾對於以三片式LCD設計技術為特色的家用前投影機與大螢幕HDTV液晶投影電視之需求,這些產品可以讓使用者以大螢幕畫質享受數位資訊內容。
開發HTPS LCD的廠商也將致力於生產開口率更高、對比率更高、更明亮且尺寸更小的面版產品,以設計出更亮、更小、更省空間的前投影機和大螢幕HDTV液晶投影電視,並同時具備價格競爭力。現在更有為家庭劇院投影機開發的HTPS TFT LCD面板,如1.8cm(0.7”)720p寬螢幕格式產品,以及1.4cm(0.5”)480p的寬螢幕等產品問世。從廠商卯足全力研發更新面版產品看來,往後的投影市場競爭將更為激烈,而更美的視覺饗宴也將讓挑剔的消費者成為最大贏家。(作者為台灣愛普生電子零件事業群影像顯示技術處技術經理)
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SONY公司利用MEMS(microelectromechanical systems微機電系統),開發出來了一種新型基於光柵閥技術(grating-light-valve)的投影原型機。相關介紹請見「投影技術再邁新台階,達到3000:1」一文。
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2003 年的回顧,我們將發現2004年投影機行業的技術發展起源於2003年提出的一系列想法,比如“梯形校正”“無線功能”“sRGB”等技術概念,甚至“經濟型投影機”的市場前景分析。你可在「暢想2005投影技術什?技術令人關注」一文中得到進一步的介紹。
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未來幾年內,3LCD技術將不斷進步,3LCD產品供給量也將持續增加,3LCD集團將通過各種宣傳活動推廣3LCD。在「眾廠商力推3LCD投影技術」一文為你做了相關的評析。
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