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問:目前微型投影可行的技術有哪些?
黃國聰(以下簡稱黃):目前可行的微型投影模組包括Microvision的LASER scanning技術、LCoS技術和德州儀器以MEMS製程為基礎的DLP技術等三大主流技術。其中以LCoS佔整體微型投影技術應用約70%比例為最高,而TI主推的DLP則佔30%左右,LASER scanning技術目前則仍僅以樣品出貨。
微型投影機的大小與光機引擎、面板技術有極大關係。目前各廠商推出的微型投影機,其微型面板多採用LCOS或DLP技術,主要的原因是這兩項技術的功耗小,且結構簡單。至於3LCD投影技術,由於需較複雜的分光、濾光和折射系統技術,因此未應用在微型投影機上。
《圖一 華寶通訊研發中心新技術開發部經理黃國聰》 |
問:微型投影技術與傳統投影有何不同?如何實現微型化設計?
黃:傳統的投影機,不論是3LCD、DLP或LCOS等技術,其分色、投影原理各有不同,並以高壓鹵素燈或是汞燈為白色光源,並透過分色鏡或色輪分離出R、G、B三原色。但是傳統光源因為高壓趨動、紫外光劣化光學元件及無法縮小投影光機設計等問題,無法應用在可攜式的設計需求。而LED取代傳統燈泡是光機微型化的關鍵之一。由於投影機改採用R、G、B三原色LED光源,LED光源體積小,加上搭配DLP、LCOS等技術可以有效簡化光機結構,因此使得投影機得以實現微型化、輕薄化,並且具備了許多傳統光源無可比擬的優勢,如可迅速開關投影、可電池驅動及LED生命週期長不需要替換燈泡等。
問:請比較不同微型投影技術間之優劣
黃:雷射技術具有色彩飽和度高、無須對焦的優勢,但必須克服安規、價格及對光(alignment)等問題。DLP技術由於是採用MEMS製程,當導入微型投影應用成為消費性電子產品時,其量產性及擴產性尚待努力,但相對其對比度高、光利用效率高是最大優勢。至於LCOS技術具高解析度優勢,結合半導體及液晶面板製程,可大量快速生產,特別是台灣廠商在此領域著墨已久,是技術成熟且可快速投入的領域。
問:手持裝置中的微型投影模組,能源效率該如何滿足實際需求?
黃:以手持式裝置近年發展而言,功能需求趨於複雜、應用也更多元,電力需求的增加速度已經大幅超越電池電量的成長速度。對於微型投影這樣高電力需求的應用來說,除了良好的電池電力規劃外,最好的方式是降低其所需功耗。一般智慧型手機的電池容量大約是1200mAh,以3.7V,能量轉換效率90%來看,電池滿載約可提供3.7Wh電量。若以平均50~70%容量而言,則不到2.5Wh。當系統播放MPEG-4檔案加上待機,其電流平均約達250~400mA、功耗約1~1.5W,如欲投影60分鐘,則微型投影單元模組包括微型顯示面板、LED、趨動IC及周邊電路功耗必須控制在1W以下,才有可能結合為手機的應用。
問:微型投影具潛力的嵌入式應用有哪些?
黃:最主要的應用為結合消費性電子產品或通訊產品,如手機或是PDA的個人用投影機或模組(Personal Projector)。行動投影產品還可進一步區分為獨立型態的「微型投影機」(Mini Projector)以及嵌入式的「投影手機」(Projector Phone)等兩種。
微型投影機由於輕便可攜、成本低廉,雖投影畫面尺寸及亮度無法與一般投影機相提並論,但對需要行動投影的商務使用者具有很大的吸引力。另外由於手機及NB各自已經成為技術匯聚的平台,未來微型投影機將會朝向於嵌入式應用的投影手機或是NB中發展。此外,微型化投影模組還將廣泛與各式電子產品結合,包括與消費性電子產品如VCD Player、DVD Player、DTV Tuner、DV、DSC等多媒體視訊撥放系統整合;與資訊產品如NB、PDA、Tablet PC、e-Book及MID、Netbook等資通訊產品顯示科技結合;或與車用單元如Head-up Display、Mobile TV等應用連結;以及與家電娛樂產品,如個人遊戲機、接目鏡、頭盔顯示器等產品延伸應用的想像;或者是結合手機虛擬鍵盤virtual I/O、Internet wireless LAN/BT及Audio等,成為無線多媒體的Player等,都是非常具有潛力的應用。
問:微型投影技術若要普及,合理的價格是多少?
黃:獨立型的投影機類似PMP加上投影功能,具備OS及多媒體播放能力,市場可以接受的終端價格約在300~500美元之間,BOM約120~200美元間;如屬於手持裝置或是NB的周邊設備,纇似縮小版的投影機,價格因為比價效應,不高於智慧型手機或是低價筆電的一半,依此推估市場終端價約150~250美元之間,BOM約50~80美元間。
具投影功能的手機現階段以高階的智慧型手機最有可能實現,最大的原因是因為金融海嘯造成原本高價的智慧型手機降價促銷,未來手機業者為了要維持高價手機的營收一定會想盡方法添加新應用或是新功能,投影功能目前看來有相當大的機會。高階智慧型手機市場終端可接受的價格約700~900美元而言,BOM約250~300美元間。
由上述微型投影或是投影手機的定位及市場售價回推,合理的投影模組含驅動IC及周邊(如散熱機構)等的報價,以2009~2010年而言產品發展初期,可以容許的空間約為45~55美元間,大約是高階的觸控LCM屏幕的1.5到2倍。預估未來相關應用蓬勃發展後,兩者價格會逐漸接近。
《圖二 本文共同受訪人包括華寶通訊新技術開發部經理黃國聰(左)、高級工程師王亮舒(中)、李政育(右)等人》 |
問:微型投影應用到手持裝置的系統整合方面,有哪些需注意的事項?
黃:首先是光機的元件必須盡可能的簡化,最佳的作法,是從零開始,將所需要的元件陸續加入,而不是將不需要的元件慢慢捨去;第二是鏡頭體機能盡可能縮小;第三是散熱機制,微型投影多以LED為照明來源,在手機上更需注意導熱機構的設計;第四是攻耗問題;第五是手持裝置的震動問題;第六則是EMI干擾問題。這些都是微型投影裝置系統設計上必須注意的地方。而微型投影技術未來不管在亮度、解析度與色彩方面,也都將會隨著技術的成熟而改進更多。
(整理\王岫晨、攝影\陳俊毅;本文共同受訪人尚包括華寶通訊新技術開發部高級工程師李政育、王亮舒等人)
黃國聰小檔案
現職:華寶通訊研發中心新技術開發部經理
經歷:自2003年起,擔任華寶通訊新技術開發部經理,職司新項前瞻技術研究與應用發展。研究涉略的領域包括A-GPS、無線通訊技術、天線設計、燃料電池及光學等相關技術。
所帶領之研發團隊開發出全球第一支投影手機、第一支GSM A-GPS手機,微型投影機並獲2007年德國IF獎等。
個人擁有包括微型投影手機在內等七項技術專利。
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