隨著各家業者紛紛興建次世代面板廠,使得面板成本不斷逐年向下降,再加上消費者使用習慣的轉變,液晶面板的需求逐年提昇,根據DisplaySearch預測,2003到2007年大尺寸面板市場需求複合成長率達27.3%,而在平面顯示器的市場需求逐漸增大下,使得Notebook、LCD顯示器及LCD TV用的關鍵零件LCD控制IC需求量也大幅增加。
影響液晶控制晶片出貨量的兩大市場分別是液晶監視器與液晶電視,根據DisplaySearch預估,2004年液晶監視器出貨量將達6,790萬台,而2005年將成長至7,410萬台,2006年可達9,930萬台。而在液晶電視市場方面,其預估2004年液晶電視出貨量將達810萬台,2005年達1,160萬台,2006年達1,820萬台,因此在此出貨量與成長率之下,液晶控制晶片將能持續成長。
但由於LCD控制IC市場競爭激烈,使得產品價格下跌幅度,以主流產品整合型SXGA為例,其價格從03年第一季的7~8美元到04年底已跌至3美元左右,不過受惠於需求量大增及高階產品不斷推出,整體市場也將由04年的0.83億顆成長至2005年的1.12億顆。
每台LCD TV皆需要一組控制IC,而LCD控制IC主要是由LCD Control Board及LCD Module兩部分所組成,其主要功能是將PC主機或影音設備所輸出類比/數位訊號藉由ADC/DVI轉換成系統可接收之形式,再藉由畫面控制器(Scaler)對轉換過的訊號做放大或縮小的動作,並將此數位訊號傳輸至LCD Module,而後在Display上將訊號顯示出來。
其主要元件及功能分述如下:(1)Tuner:接收來自地面廣播或Cable訊號;(2)視訊解碼器(Video Decoder):將傳統的複合波形輸入的TV影音訊號分離、解碼並轉為數位訊號,其內含梳形濾波器,可將複合端子、S端子或色差端子的類比訊號分離,並轉換為數位訊號;(3)解交錯掃描器(De-interlacer):傳統NTSC系統採用的是交錯式掃描(Interlace)的方式,解交錯掃描器的功用在於改良傳統交錯式掃描,改採循序方式掃描,好處在於能使畫面較穩定、不易閃爍、清晰且平滑;(4)畫面控制器:調整訊號使其符合水平與垂直畫面的解析度與形狀大小。(5)PLL:在ADC過程中負責訊號取樣,多數已整合至ADC元件中;(6)OSD:調整螢幕顯示亮度、對比、垂直水平位置、色溫等;(7)ADC:將輸入的類比訊號(RGB)轉換成數位;(8)DVI/HDMI:為接收數位影音訊號的傳輸介面;(9)TCON:決定驅動IC之動作時序;(10)MCU:利用撰寫程式以定義或控制視訊解碼器及解交錯掃描器,有時亦負責OSD外觀及字型。
以LCD TV所需的關鍵功能來看,主要包括位於前端負責轉換TV類比訊號的視訊解碼器、中端負責將電視訊號所用的交錯式掃描轉為數位顯示裝置所用的逐行循序掃描的解交錯式掃描器,以及後端的畫面控制器。
由上述所描述的基本架構來看,Video Decoder、解交錯掃描器與畫面控制器為三個主要關鍵技術,它與整體畫質表現息息相關。由於LCD TV控制IC的主要功能為數位電視影像處理,這包含畫面比例4:3或16:9的調整、畫素800×600或1080×720或1280×1024的調整、色彩的改善(如膚色的改善偏紅或偏藍的表現等)、對比的加強(如紅色鮮豔度的加強)諸如此類等。因此LCD TV控制IC在架構上最大不同點即是多了解交錯掃描器及視訊解碼器。對於LCD控制IC而言,基本上各元件均是相當成熟的產品,各家的競爭優勢是在於如何提供高度整合又符合經濟效益的產品。而LCD TV控制IC發展至今,隨著市場需求,目前LCD TV控制IC可分為幾項技術發展趨勢。
首先是符合高畫質、大尺寸面板需求的循序非交錯式掃描(Motion De-interlacer)產品技術,由於LCD TV現階段在畫質上仍無法大幅度超越CRT TV,因此屬於循序非交錯式掃描的Motion Adaptive De-interlacer晶片成為影像處理中最關鍵的IC,它可以創造出漸進式影校串流,也更適合大尺寸與高畫質的顯示面板。
其次則是因應成本控制所進行的晶片整合:即整合畫面控制器、解交錯掃描器、視訊解碼器成LCD TV控制系統單晶片(Controller SoC),在2004年時,畫面控制器與解交錯掃描器已經整合為Display Processor,而到了2005年,Display Processor可望與視訊解碼器進一步整合成系統單晶片,目前台灣業者如瑞昱、凌越、凌陽等都在進行整合解交錯掃描器與畫面控制器的階段,而外商捷尼(Genesis )及泰鼎(Trident)則是更領先一步,進行畫面控制器、解交錯掃描器、視訊解碼器的整合。
而未來除了朝向單晶片(SoC)設計以提升產品附加價值並降低成本外,由於數位介面已逐漸興起,因此從過去類比介面時代逐步整合包括ADC、畫面控制器、OSD與PLL外,外來也會將DVI介面納入,而若是控制IC同時具有ADC與DVI的功能,則成為雙模LCD控制IC。
第三則是因應數位化潮流,整合數位電視調諧器(DTV Tuner)+高解析度多媒體介面(HDMI),根據In-Stat的研究數據,LCD TV的高度需求將帶動高速數位介面連結需求成長,預估高解析度多媒體介面IC從2005年起將快速攀升,在2008年出貨量將超過1億顆,不過其單價也會跌至4美元以下。
高解析度多媒體介面是由DDWG(Digital Display Working Group)制訂標準,並由Silicon Image主導推動,此項技術是希望能夠統一所有周邊裝置的傳輸介面,其最大傳輸率可達5Gbps,最大傳輸距離可達10~15公尺,並可以有效防堵盜拷內容,目前聯發科、凌陽都已經陸續搶進這市場。
根據IDC研究,2002年全球LCD控制IC市場為2.54億美元,其中屬於LCD TV用的控制IC的比例佔不到5%,但是到了2006年全球LCD控制IC市場較2002年成長一倍之多,達5.92億美元,其中屬於LCD TV用的控制IC的比例已經攀升到20%~25%之多,因此可以想見這塊市場大餅有多大。
目前LCD TV控制IC的主要供應商可分為兩大類,一是LCD TV家電大廠本身In-house解決方案,目前全球前四大LCD TV業者夏普(Sharp)、新力(Sony)、松下(Panasonic)、三星電子(Samsung)皆是如此,不過基於成本考量,除了高階機種仍採用廠內的In-house解決方案,其餘中低階機種則是導入專業IC設計公司,如捷尼、鼎雲(Pixelworks)、泰鼎。
而第二類則是專業的IC設計公司,其中又可分為國外與國內,其中國外業者如捷尼、鼎雲、泰鼎,可以提供全產品線的解決方案,其次為國內業者如凌陽、凌越、兆宏、創品、聯發科、凌陽、晨星、奇景等,由於跨入LCD TV控制IC的時間較短,產品技術及成熟度尚不及國際大廠,因為液晶電視控制晶片的技術關鍵是於影像解碼晶片與解交錯掃描晶片的表現。
加上目前所提供的解決方案並非完整,因此客戶絕大部分仍就僅限於國內,且是以30吋以下TV的規格機種為主,因此未來台灣廠商要推出30吋以上的解決方案,勢必還要下功夫強化此方面的能力。不過值得一提的是2005年,聯發科、晨星則相繼將縮放控制器、解交錯掃瞄晶片、影像解碼晶片等前後段晶片,整合為1顆系統單晶片,現階段聯發科是以27吋LCD TV為主,而晨星是以23吋以下LCD TV為主。
LCD TV控制晶片中以視訊解碼器、去交錯掃描器及縮效控制器為核心,控制晶片廠商則依據所擁有的不同技術分別於不同的單顆晶片或整合型晶片上佈局,主要業者佈局現況如下。
首先是畫面控制器,目前主要業者有意法半導體(STMicroelectronics)、晶捷、創品、鈺創為主,其中創品結束與捷尼在LCD Monitor的專利權訴訟後,開始轉往LCD TV佈局,2003年底開始針對30吋以下的畫面控制器晶片出貨,現階段客戶仍以國內LCD TV製造商為主,代表型晶片為兆宏的MX88L285、創品的p.HD及凌越的TP6761。
接著是解交錯掃瞄晶片,目前主要業者有捷尼、鼎雲、Oplus(以被英特爾購併)、Silicon Image、瑞昱、偉詮、凌越為主,其中瑞昱在2004年第二季推出0.15微米製程的解交錯掃描晶片晶片,進一步將朝向解交錯掃描晶片及視訊解碼器單晶片整合,代表型晶片為鼎雲的PW166或Oplus的Monet203。
然後是視訊解碼器,Video Decoder由於牽涉較多的視訊技術,對許多原本佈局於LCD Monitor的晶片商而言,要進入此產品佈局會有不小的困難存在。除了視傳這類具有視訊技術的廠商,目前主要業者有ATI、兆宏、碩頡、視傳。
而畫面控制器、解交錯掃描晶片整合型晶片,主要業者有鼎雲、凌泰、聯詠、兆宏、瑞昱、偉詮、創品。對於控制晶片商而言,整合型單晶片由於具有較高的單價及毛利,因此各廠商對於未來產品的佈局無不朝向整合型發展。以往台灣廠商較著墨於LCD Monitor領域,因此比較能夠掌握畫面控制器晶片技術,所以現階段整合型晶片佈局策略皆以畫面控制器整合解交錯掃描晶片再外掛其餘單顆晶片。
最後是畫面控制器、解交錯掃瞄晶片、視訊解碼器整合型晶片,目前有能力將Scaler、De-interlacer、Video Decoder3顆LCD TV核心控制晶片整合成系統單晶片者若還是以國外晶片商為主,包括捷尼、鼎雲、泰鼎、飛利浦(Philips)。其中泰鼎是最早推出第一代LCD TV整合型單晶片,而捷尼、鼎雲也陸續在2003年加入該行列,此外飛利浦的整合型單晶片也預計將於2004年底進入量產。
展望未來,短期之內,液晶電視仍舊會以30吋以下LCD TV的市場為主,所以台灣IC的設計廠商仍有1年的時間,以進行30吋以上LCD TV相關的研發工作,因為相較於LCD Monitor控制IC只需要專注於畫面控制器的功能,LCD TV控制IC則因TV控制板上還有其它許多核心元件的因素,例如解交錯掃描晶片、視訊解碼器以及用來配合歐/美規視訊系統功能的晶片,例如V-Chip、Close Caption及Teletext等,因此,國際大廠對於晶片商系統整合能力的要求也相對比較嚴苛。因此,國內業者除了需要提升本身產品的研發能力之外,如果能積極與國際大廠相互結盟,將會有助於走出另一片天。