單片LCD投影技術(shù)的新機(jī)遇

    此前一直被貼上“山寨”標(biāo)簽的單片LCD投影產(chǎn)品正在重新煥發(fā)生機(jī)。如果您需要一款2000元上下，并且可以在室光下工作的720P、甚至1080p高清投影機(jī)，單片LCD產(chǎn)品將是唯一的選擇。那么，是什么導(dǎo)致了單片LCD投影機(jī)，重新獲得市場(chǎng)和行業(yè)的肯定呢？

    單片LCD投影技術(shù)的新階段

    投影顯示技術(shù)是什么呢？對(duì)此有著各種 “嚴(yán)格”的解釋。但是，筆者想提供一個(gè)非常簡(jiǎn)潔，也利于最普通消費(fèi)者理解的思路：投影就是利用放大鏡，看我們所有其他的顯示設(shè)備成像的畫(huà)面。

    有了放大鏡，哪怕是小小的手機(jī)的畫(huà)面，看起來(lái)都是很大的。如果這個(gè)放大鏡系統(tǒng)足夠精致和出色，把一個(gè)5英寸手機(jī)畫(huà)面放大到100甚至400英寸并不難。如果這個(gè)5英寸的顯示畫(huà)面亮度足夠大；放大鏡的放大效果，在邊緣部分銳度、清晰度和亮度沒(méi)有明顯的不均勻性，那么放大后的100或者400英寸的畫(huà)面也會(huì)足夠漂亮。

    投影系統(tǒng)能夠廉價(jià)的提供超大尺寸顯示畫(huà)面的關(guān)鍵就在于：原有顯示畫(huà)面的亮度足夠高（這個(gè)前級(jí)畫(huà)面是液晶、等離子、OLED、LED、CRT、DLP、LCOS，都可以）；畫(huà)面放大系統(tǒng)（投影的光學(xué)鏡頭）效果要足夠好。以上兩點(diǎn)是一個(gè)好的投影系統(tǒng)的最核心部分。但是，這兩部分的技術(shù)成熟性卻不一樣：光學(xué)鏡頭是一個(gè)古老的行業(yè)，從天文系統(tǒng)的巨大鏡頭、到眼外科手術(shù)用的微型鏡頭，各類(lèi)出色的低成本產(chǎn)品層出不窮；與此形成鮮明對(duì)比的是，高亮度的、亮度足以滿足數(shù)百英寸顯示畫(huà)面的、體積尺寸“較小”的顯示系統(tǒng)卻是一個(gè)科學(xué)難題。對(duì)后者問(wèn)題的解決構(gòu)成了不同投影技術(shù)的關(guān)鍵差異——如早期的CRT投影，現(xiàn)在的DLP系統(tǒng)、3LCD系統(tǒng)或者3LCOS系統(tǒng)，以及本文要講的單片式LCD系統(tǒng)。

    被用于放大的投影前級(jí)畫(huà)面要滿足的條件主要是兩個(gè)：一是亮度足夠高，二是畫(huà)面要盡可能小。后者主要是為了適應(yīng)投影鏡頭的設(shè)計(jì)，同時(shí)也在很大程度上影響整個(gè)系統(tǒng)的成本。但是，前者，亮度才是投影系統(tǒng)效果的關(guān)鍵。對(duì)于現(xiàn)代投影系統(tǒng)，無(wú)論是DLP、3LCD、3LCOS還是單片式LCD，高亮度主要依靠光源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。從光源角度看，投影需要的是高亮度的平行光源。但是，傳統(tǒng)的燈泡光源，例如汞燈，都是點(diǎn)光源，只有光源中心位置，很小截面積下的光束才擁有足夠高的均勻度。

    同時(shí)，汞燈等傳統(tǒng)燈泡光源，提升亮度的成本很高。這些成本包括，第一，汞燈的發(fā)光效率低，也就是說(shuō)發(fā)熱量高，更高亮度的汞燈意味著更高的溫度控制難度；第二，隨著汞燈等燈泡產(chǎn)品亮度的增加，其穩(wěn)定工作壽命也會(huì)下降；第三，燈泡產(chǎn)品亮度增加，燈泡產(chǎn)品自身的體積也會(huì)變大。這些問(wèn)題都使得采用燈泡光源產(chǎn)品的投影提升亮度的成本很高——高檔工程投影機(jī)不僅采用多組燈泡實(shí)現(xiàn)高亮度，同時(shí)更要采用復(fù)雜的水冷降溫系統(tǒng)，以及被壓縮到只有數(shù)百小時(shí)的燈泡壽命。

    提升投影系統(tǒng)亮度的另一個(gè)方法是加大前級(jí)畫(huà)面的尺寸。比如工程投影機(jī)多使用一英寸以上的DMD或者lcos光閥，而普通商用機(jī)則使用0.5英寸上下的光閥產(chǎn)品。這個(gè)方法雖然能提升投影產(chǎn)品的亮度，但是更大尺寸的光閥產(chǎn)品成本更高、成品率也更低。這樣的系統(tǒng)也意味著需要大口徑的鏡頭——這也會(huì)增加系統(tǒng)成本；同時(shí)意味著要求光源在更大截面積內(nèi)保持極佳的均勻性——這提升了光源成本。

    最后這一點(diǎn)是傳統(tǒng)單片式LCD投影機(jī)“顯示效果”非常不好的根本原因。因?yàn)閱纹�式LCD投影機(jī)的思路是，利用大面積單片的帶有三原色濾光膜的低溫多晶硅技術(shù)LCD光閥成本低、制備容易、成品率高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)更低成本的“先進(jìn)投影系統(tǒng)”。然而，傳統(tǒng)光源技術(shù)根本無(wú)法保障4-6英寸，甚至更大尺寸下高亮、高均勻、平行光源的設(shè)計(jì)。這就使得，早期的單片式LCD投影機(jī)的亮度比較低、畫(huà)面均勻性比較差，產(chǎn)品只能成為DIY玩家、以及KTV等低端應(yīng)用市場(chǎng)的“廉價(jià)”產(chǎn)品。

    尋找更為出色的“高亮、高均勻、平行光源”，是提升單片LCD顯示系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。隨著LED光源系統(tǒng)的進(jìn)步，這一技術(shù)訴求成為了可能。LED光源產(chǎn)品具有產(chǎn)品光效率高、產(chǎn)品光密度高、穩(wěn)定性好壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，同時(shí)更具有產(chǎn)品體積非常非常小的“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)”。利用后者這個(gè)優(yōu)勢(shì)，可以使用數(shù)十顆、甚至上百顆LED光珠形成有序的排列陣列，并通過(guò)導(dǎo)光板技術(shù)，獲得一個(gè)截面積相對(duì)有限、但是亮度較高、均勻性較佳的光源系統(tǒng)。這樣的光源系統(tǒng)非常適合于單片式LCD顯示系統(tǒng)。——實(shí)際上，這樣的光源技術(shù)原理，也是液晶電視、液晶顯示器、手機(jī)產(chǎn)品的基本顯示原理。只不過(guò)，用于投影的時(shí)候，這個(gè)系統(tǒng)的亮度被大大強(qiáng)化了而已。

全封閉光機(jī)

    因此，可以說(shuō)現(xiàn)在的高亮度單片式LCD投影技術(shù)，就是“放大鏡”外加強(qiáng)化亮度和散熱設(shè)計(jì)的“手機(jī)顯示器”。這種產(chǎn)品的性能效果，一方面決定于上文提到的LED光源系統(tǒng)的進(jìn)步和設(shè)計(jì)；另一方面取決于光源前端的LCD光閥的設(shè)計(jì)。

    近年來(lái)，小尺寸LCD顯示屏的技術(shù)進(jìn)步日新月異：主要變現(xiàn)為采用低溫多晶硅技術(shù)TFT之后，驅(qū)動(dòng)效率和開(kāi)口率的提升；液晶面板制備工藝進(jìn)步使得顯示像素密度的大幅度提升。這兩項(xiàng)技術(shù)共同決定了，在5英寸尺寸上實(shí)現(xiàn)720P像素顯示的液晶屏的開(kāi)口率已經(jīng)今非昔比——這一變化，徹底改善了傳統(tǒng)單片式投影系統(tǒng)畫(huà)面網(wǎng)格化嚴(yán)重的“核心致命缺陷”。

    應(yīng)用LED光源和新型液晶顯示技術(shù)的單片式LCD投影系統(tǒng)的性能已經(jīng)大大提升：主要是亮度和畫(huà)面的網(wǎng)格效果的改善上。但是，LED光源的技術(shù)進(jìn)步和LCD技術(shù)的進(jìn)步，卻沒(méi)有抹殺掉單片式LCD的“廉價(jià)”優(yōu)勢(shì)。這構(gòu)成了目前單片式LCD投影技術(shù)的主要市場(chǎng)機(jī)遇：性能提升和價(jià)格低廉。

    在此，特別值得一提的是，應(yīng)用于單片式LCD系統(tǒng)的LED光源組，由于體積依然顯著大于傳統(tǒng)LCOs、或者DMD、3LCD投影系統(tǒng)的光閥產(chǎn)品，這使得傳統(tǒng)數(shù)字投影產(chǎn)品的主流產(chǎn)品，暫時(shí)無(wú)緣分享LED陣列光源的高亮度、低成本市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。