3LCD及DLP分庭抗礼解读投影未来发展

 【中国数字视听网讯】3LCD以及DLP显示技术是传统投影仪市场的主流，但由于3LCD不易小型化，已经被LCOS技术取代，在微型投影市场与DLP技术分庭抗礼。目前，美国德州仪器(TI)是DLP的主要供货商，提供包含DLP显示以及主控芯片在内的产品。系统开发商几乎可以从TI那里一次性购足所需的关键器件，但缺点是供货商单一、产品价格较高。

LCOS阵营目前有四大供货商，包含台湾奇景/立景光电(HimaxDisplay)、收购了DisplayTech的美光科技(Micron)、收购Aurora的豪威科技(OmniVision)以及美商晶典科技(Syndiant)。在这其中，仅Himax同时生产以白光光源为主的ColorFilterLCOS与RGBSequentialLCOS显示芯片，剩余三家均以RGBSequential光源的LCOS显示芯片为主。由于在功耗、对比度以及光利用率方面的差异，以RGBLED光源为主的ColorSequential循序扫瞄方式将渐渐在未来取代白光光源，成为中高端产品的主要显示方式。不过目前其缺点是与白光相比价格仍然较高。

投影系统能够廉价的提供超大尺寸显示画面的关键就在于：原有显示画面的亮度足够高（这个前级画面是液晶、等离子、OLED、LED、CRT、DLP、LCOS，都可以）；画面放大系统（投影的光学镜头）效果要足够好。以上两点是一个好的投影系统的最核心部分。但是，这两部分的技术成熟性却不一样：光学镜头是一个古老的行业，从天文系统的巨大镜头、到眼外科手术用的微型镜头，各类出色的低成本产品层出不穷；与此形成鲜明对比的是，高亮度的、亮度足以满足数百英寸显示画面的、体积尺寸“较小”的显示系统却是一个科学难题。对后者问题的解决构成了不同投影技术的关键差异——如早期的CRT投影，现在的DLP系统、3LCD系统或者3LCOS系统，以及本文要讲的单片式LCD系统。

被用于放大的投影前级画面要满足的条件主要是两个：一是亮度足够高，二是画面要尽可能小。后者主要是为了适应投影镜头的设计，同时也在很大程度上影响整个系统的成本。但是，前者，亮度才是投影系统效果的关键。对于现代投影系统，无论是DLP、3LCD、3LCOS还是单片式LCD，高亮度主要依靠光源系统实现。从光源角度看，投影需要的是高亮度的平行光源。但是，传统的灯泡光源，例如汞灯，都是点光源，只有光源中心位置，很小截面积下的光束才拥有足够高的均匀度。

同时，汞灯等传统灯泡光源，提升亮度的成本很高。这些成本包括，第一，汞灯的发光效率低，也就是说发热量高，更高亮度的汞灯意味着更高的温度控制难度；第二，随着汞灯等灯泡产品亮度的增加，其稳定工作寿命也会下降；第三，灯泡产品亮度增加，灯泡产品自身的体积也会变大。这些问题都使得采用灯泡光源产品的投影提升亮度的成本很高——高档工程投影机不仅采用多组灯泡实现高亮度，同时更要采用复杂的水冷降温系统，以及被压缩到只有数百小时的灯泡寿命。

提升投影系统亮度的另一个方法是加大前级画面的尺寸。比如工程投影机多使用一英寸以上的DMD或者lcos光阀，而普通商用机则使用0.5英寸上下的光阀产品。这个方法虽然能提升投影产品的亮度，但是更大尺寸的光阀产品成本更高、成品率也更低。这样的系统也意味着需要大口径的镜头——这也会增加系统成本；同时意味着要求光源在更大截面积内保持极佳的均匀性——这提升了光源成本。

最后这一点是传统单片式LCD投影机“显示效果”非常不好的根本原因。因为单片式LCD投影机的思路是，利用大面积单片的带有三原色滤光膜的低温多晶硅技术LCD光阀成本低、制备容易、成品率高的特点，实现更低成本的“先进投影系统”。然而，传统光源技术根本无法保障4-6英寸，甚至更大尺寸下高亮、高均匀、平行光源的设计。这就使得，早期的单片式LCD投影机的亮度比较低、画面均匀性比较差，产品只能成为DIY玩家、以及KTV等低端应用市场的“廉价”产品。

寻找更为出色的“高亮、高均匀、平行光源”，是提升单片LCD显示系统性能的关键。随着LED光源系统的进步，这一技术诉求成为了可能。LED光源产品具有产品光效率高、产品光密度高、稳定性好寿命长的特点，同时更具有产品体积非常非常小的“结构设计优势”。利用后者这个优势，可以使用数十颗、甚至上百颗LED光珠形成有序的排列阵列，并通过导光板技术，获得一个截面积相对有限、但是亮度较高、均匀性较佳的光源系统。这样的光源系统非常适合于单片式LCD显示系统。——实际上，这样的光源技术原理，也是液晶电视、液晶显示器、手机产品的基本显示原理。只不过，用于投影的时候，这个系统的亮度被大大强化了而已。

全封闭光机

因此，可以说现在的高亮度单片式LCD投影技术，就是“放大镜”外加强化亮度和散热设计的“手机显示器”。这种产品的性能效果，一方面决定于上文提到的LED光源系统的进步和设计；另一方面取决于光源前端的LCD光阀的设计。

近年来，小尺寸LCD显示屏的技术进步日新月异：主要变现为采用低温多晶硅技术TFT之后，驱动效率和开口率的提升；液晶面板制备工艺进步使得显示像素密度的大幅度提升。这两项技术共同决定了，在5英寸尺寸上实现720P像素显示的液晶屏的开口率已经今非昔比——这一变化，彻底改善了传统单片式投影系统画面网格化严重的“核心致命缺陷”。

应用LED光源和新型液晶显示技术的单片式LCD投影系统的性能已经大大提升：主要是亮度和画面的网格效果的改善上。但是，LED光源的技术进步和LCD技术的进步，却没有抹杀掉单片式LCD的“廉价”优势。这构成了目前单片式LCD投影技术的主要市场机遇：性能提升和价格低廉。

在此，特别值得一提的是，应用于单片式LCD系统的LED光源组，由于体积依然显著大于传统LCOs、或者DMD、3LCD投影系统的光阀产品，这使得传统数字投影产品的主流产品，暂时无缘分享LED阵列光源的高亮度、低成本市场优势。