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乾貨:投影技術三種路線詳細介紹

現在主流智慧投影儀產品按照技術分類, 主要分為3類:3LCD、LCOS、DLP。 其中, 3LCD是日系品牌愛普生、索尼為代表傳統投影儀所應用的液晶透射技術方案;LCOS是基於LCD技術改進的液晶反射技術方案, 目前使用還非常少;DLP方案是基於TI公司的DLP晶片的機械反光陣列方案, 已經被越來越多產品採用, 基本已經成為事實上的標準。 我們將對不同技術方案進行介紹和分析。

3LCD技術

2.1. 技術背景及來源

3片式HTPS LCD液晶板, 簡稱3LCD, 誕生於1987年。 3LCD投影機的核心技術主要掌握在愛普生和索尼這兩家公司的手中, 但是由於索尼不出售3LCD的相關技術, 所以市面上除了索尼之外其他的所有3LCD液晶投影機的晶片均由愛普生提供。

目前採用3LCD技術的投影機品牌主要有愛普生、索尼、三洋、日立、三菱、松下、NEC、夏普等日系廠商。

2.2. 技術原理

3LCD背投是用三塊液晶面板分別作為紅、綠、藍三色光的控制層。 光源發射出來的白色光經過鏡頭組後會聚到雙色鏡組,

雙色鏡是在鏡片上鍍上多層光學膜, 使某些波長的光被反射, 而其餘的被透射。 紅、綠、藍三色光被雙色鏡組分離出來後投射到對應的液晶面板上, 三種顏色的光在透過各自的液晶面板時, 其光強被調製, 然後在合光棱鏡中聚合在一起, 由投影鏡頭投射到投影幕上形成一幅生動的全彩色圖像。 利用了液晶的電光效應, 通過加在液晶單元兩端的電壓大小來控制液晶分子的偏轉方向, 從而控制光線通過液晶單元的透過率, 以產生不同灰度層次及色彩的圖像。 總結來說:

顏色控制方面——使用分色鏡對白光光源進行RGB分離, 再通過不同灰度的三色組合, 形成各種顏色。

圖元控制方面——每個HTPS都含有上百萬的液態晶體,

每個晶體對應一個圖元點, 可以獨立的控制光線進出, 形成獨立圖元圖案。

灰度控制方面——液態晶體可被配置為開、關、或部分關閉的狀態來允許光線透過。 不同的開啟狀態影響光線通過量, 從而改變每個圖元點的灰度。

整個3LCD光機組成部件包括:高壓泵燈, 積分器照明系統和偏光轉環元件, 分色鏡, 液晶面板, 棱鏡和投射透鏡/防塵玻璃等部分, 各部分主要功能大概如下:

1、高壓泵燈:提供白色光源, 其工作壓力設定在200大氣壓以上, 光源尺寸向直徑方向收縮, 在實用的光源燈電壓下可以實現短弧光化, 因此接近于點光源, 便於光學系統的設計。

2、積分器照明系統和偏光轉環元件:通過"第1透鏡陣列", "第2透鏡陣列", 將從光源燈發出的光線明亮地照射到螢幕的各個邊角,

並且將從光源燈發出的光中橫波變為縱波, 從而使儘量多的光線通過後續HTPS元件。 採用該技術後, 亮度提高了約1.5倍。

3、分色鏡:將從光源燈發出的光分離成紅, 綠, 藍三原色, 它是在基礎玻璃板上塗刷一層能夠反射特定波長範圍的薄膜後形成的。 普通3LCD投影機中使用了2塊這種反射鏡, 分別完成從白光到紅光和藍綠光, 以及從藍綠光到藍光和綠光的分光步驟。

4、3LCD液晶材料選擇HTPS, 全稱是High Temperature Poly-Silicon (高溫聚矽), 它是有源矩陣驅動方式的透過型LCD。 HTPS具有小型, 高精細, 高對比, 驅動器可內置等特點, 其主要用途是投影機用燈泡。

5、棱鏡:分色棱鏡能夠將紅, 綠, 藍三原色在各自的LCD(HTPS)上繪製相應的RGB圖像,重新合成為彩色圖像。

為了實現此功能, 棱鏡通過4根三角柱組合, 形成長方體狀。

6、投射透鏡/防塵玻璃:為防止劃傷TFT基板和附著汙物而粘貼在屏面上的玻璃。

2.3. 技術特點

3LCD技術有優點包括:

1、色彩還原度較為精准:3LCD技術基於色彩的空間混合還原, 使得色彩更為逼真。 其三片HTPS分別負責視訊訊號的紅、綠、藍三個分量, 3LCD技術的成像和色彩還原的特點是先將三原色同時進行充分的空間混合, 再投射出不同色彩的圖像。

2、技術成熟度較好:3LCD技術推出至今已經接近30年, 各產品均經過長期應用、優化, 性能比較穩定。

3LCD技術有缺點包括:

1、原聲對比度低:因為HTPS採用透射式光路, 開口率最高也僅為75%, 光線經過之時有一定的損耗, 利用程度不高, 因此產生黑色畫面不夠黑的現象,畫面的對比度自然便偏低了。

2、防塵及液晶使用壽命問題:HTPS是採用高溫多晶矽組成的,這種高分子液晶材料長期在高溫下以及塵埃環境下工作有老化的過程。為了解決高溫,需要引入風扇散熱,從而無法實現密封環境,因此液晶無可避免的將發生畫面效果降低和壽命老化。

3、產品體積較大:受限於HTPS通過率不足,HTPS晶片不能做的很小,光路系統的體積難以縮小,投影機整體體積、重量都相對較大。

2.4. 技術發展趨勢

3LCD最急需解決的問題在於液晶透光率和防塵老化問題,這是3LCD技術努力革新的方向。從未來的發展來看,3LCD還將在高亮度、小型化、提升面板壽命和圖像刷新頻率上繼續努力,這也是3LCD一直努力的方向。從長期的發展來看,3LCD投影機還將會繼續在開口率、材料選用方面努力。只有提高了開口率,才能將光機做的更小,迎來更廣闊的市場空間。也只有改善HTPS是材料,才能解決液晶面板老化,需要防塵罩的尷尬。

LCOS技術

3.1. 技術背景及來源

LCOS技術是“矽基液晶”(Liquid Crystal on Silicon)技術的縮寫名稱,屬於新型的反射式micro LCD投影技術,其結構是在矽晶圓上長電晶體,利用半導體制程製作驅動面板(又稱為CMOS -LCD),是基於此前LCD技術的升級。

首批成型產品是由Aurora Systems公司于2000年開發出的,也有相當多公司後續跟進。但由於成本過高問題一直沒解決,最近幾年沒有太大的發展,僅有幾家高端投影機廠商使用。在家用投影儀市場上,索尼、JVC、LG等會採用LCOS技術。

3.2. 技術原理

LCOS可視為LCD的一種,但傳統的LCD是做在玻璃基板上,但LCOS則是長在矽晶圓上。LCOS結構是在矽晶圓上長電晶體,利用半導體制程製作驅動面板(又稱為CMOS -LCD),然後在電晶體上透過研磨技術磨平,並鍍上鋁當作反射鏡,形成CMOS基板,然後將CMOS基板與含有透明電極之上玻璃基板貼合,再抽入液晶,進行封裝測試。

LCOS利用CMOS半導體制程,將電路及平面的反射鏡做在非常平滑的矽晶片上做為基礎,然後再於此一平面的矽基上塗布LCD,並將液晶著床於矽晶片之上,然後再覆上一片非常薄的玻璃。實際應用時,是把光線由外部投射至晶片之上,再由晶片上面那層LCD的明暗變化來決定要反射多少的光線出去,而此一反射率之變化則是受到影像訊號的調製;因此,只要把影像訊號加諸於矽晶片,經由晶片反射出來的光線就會隨著視訊產生變化,再經由透鏡投射至銀幕。

LCOS投影技術分為單片式和三片式兩種。三片式的LCOS成像系統,首先將投影機燈泡發出的白色光線,通過分光系統系統分成紅綠藍三原色的光線,然後,每一個原色光線照射到一塊反射式的LCOS晶片上,系統通過控制LCOS面板上液晶分子的狀態來改變該塊晶片每個圖元點反射光線的強弱,最後經過LCOS反射的光線通過必要的光學折射彙聚成一束光線,經過投影機鏡頭照射到螢幕上,形成彩色的圖像。

不論從顏色控制、圖元控制還是灰度控制,LCOS技術與3LCD技術幾乎都相當,主要不同點在於3LCD採用液晶投射方案,而LCOS採用液晶反射方案。

3.3. 技術特點

LCOS技術有優點包括:

1、視覺效果好:運用LCOS技術,光利用效率明顯提升,因此顯著具備色彩鮮豔、灰度優秀、黑色深沉、畫面明亮、網格化情況較少等優點。

2、體積小型化:隨著LCOS大幅提升光利用效率,投影解析度得到改善,矽晶片無需為透光率設計的過大,從而能夠大幅縮小光機體積。

LCOS技術有缺點包括:

1、加工工藝複雜,良率過低:由於LCOS在開發中涉及整個元件的設計、製造到光學系統的整合,有較高的技術門檻。且每個業者所開發的LCOS,各有專用的ASIC、光學引擎等,零元件和生產各自為陣,無法標準化,目前加工良率仍然過低。

2、成本高昂:大量元件無法標準化,因此很難達到量產的經濟規模,加上良率難以提升,整體成本過高。

3.4. 技術發展趨勢

LCOS技術的優點在於色彩飽和度、對比度、亮度、解析度等非常高。但這樣的畫質和色彩表現,通常需要複雜的工藝和高成本作為支撐。因此各公司將提升良率降低成本作為最主要的發展方向。

DLP技術

4.1. 技術背景及來源

DLP的全稱是Digital Light Processing,中文意思為“數位光學處理技術”。DLP投影機的核心元器件DMD,全稱為Digital Micromirror Device,中文意思為“資料微鏡裝置”,通過控制從而鏡片的開啟和偏轉達到顯示圖像的目的。

DLP技術是由美國德州儀器的Larry Hornbeck博士所研發成功的。Larry Hornbeck博士于1987年將DMD研究成功,到了1993年這種以DMD為核心的光學系統才被命名為DLP。最早的DMD晶片使用的是類比技術驅動,反射面是採用一種柔性材料,在當時被稱為“變形鏡器件Deformable Mirror De-vice”。10年之後,Hornbeck博士正式以數位控制技術取代類比技術,開發出了新一代DMD器件,並將名稱改為“數碼微鏡器件(Digital Micromirror Device)”。1993年DLP投影機開始研發,1996年DLP產品才上市,而國內的DLP投影機正式進入市場銷售則是1999年之後的事情了。

作為DLP技術的擁有者,德州儀器並不生產投影機等終端產品,而僅僅為廠商提供DMD晶片和視頻處理晶片,這在一定程度上保證了DLP投影機市場的競爭的公平性。目前世界上非日系投影機品牌大多採用DLP技術,在日系品牌中包括三菱、日立、夏普等品牌中DLP投影機也佔據了較為重要的位置。

4.2. 技術原理

與LCD顯示方式類似,DLP技術也分為單晶片DLP和三晶片DLP,三晶片方案色彩對比度和明亮度顯著優於單晶片方案,但成本過高,多應用於特殊場景。目前,單晶片DLP方案應用較多。

DLP方案中核心部件為DMD晶片和色輪。

1、DMD晶片

DMD是DLP方案中最核心的元件,該器件是一種雙穩態空間光調製器,由一個按功能安裝在CMOS存儲單元微鏡陣列組成。通過把資料裝入位於微鏡下方存儲單元來獨立控制微鏡,以引導反射光並把一個視頻資料圖元空間映射到顯示器的一個圖元。

DMD是一種整合的微機電上層結構電路單元,利用COMS SRAM記憶晶胞所製成。DMD上層結構的製造是從完整CMOS記憶體電路開始,再透過光罩層的使用,製造出鋁金屬層和硬化光阻層交替的上層結構,鋁金屬層包括位址電極、絞鏈(hinge)、軛(yoke)和反射鏡,硬化光阻層做為犧牲層(sacrificiallayer),用來形成兩個空氣間隙。鋁金屬經過濺鍍沉積及等離子蝕刻處理,犧牲層則經過等離子去灰(plasma—ashed)處理,製造出層間的空氣間隙。

如果從技術角度來看,DMD晶片的構造包括了電子電路、機械和光學三個方面。其中電子電路部分為控制電路,機械部分為控制鏡片轉動的結構部分,光學器件部分便是指鏡片部分。當DMD正常工作的時候,光線經過DMD晶片,DMD表面佈滿了體積微小的可轉動鏡片便會通過轉動來反射光線,每個鏡片的旋轉都是由電路來控制的。每個鏡子一次旋轉只反射一種顏色,高頻旋轉之下形成視覺暫留效應,觀眾實際感知快速閃動的三原色光混合的顏色。

2、色輪(COLOR WHEEL)

它在DLP投影機中的作用是色彩的分離和處理,色輪通過高速旋轉將複合光過濾成紅、綠、藍三原色光。

色輪的表面是非常薄的金屬層,這層金屬層採用的是真空鍍膜技術,鍍膜的厚度根據紅綠藍三色的光譜波長相對應。白色光通過金屬鍍膜層時,所對應的光譜波長的色彩將透過色輪,其它色彩則被阻擋和吸收,從而完成對白色光的分離和過濾。總結來說:

顏色控制方面——使用高速轉動的色輪分別將光源光線變成RGB或者其他色域基色,再通過時間維度混合,利用人眼視覺暫留效應,形成各種顏色效果。

圖元控制方面——DMD微鏡陣列每一個微鏡對應一個圖元點,可以獨立的控制光線進出,形成獨立圖元圖案。

灰度控制方面——DMD微鏡“0N”狀態的反射鏡看起來非常明亮,“0FF”狀態的反射鏡看起來很黑暗,利用二位脈衝寬度調變可以得到灰階效果。

可以說,整個DLP方案都是基於TI公司的設計,雖然色輪及其他部件都有其他供應商,但核心DMD晶片目前只掌握在TI手中。

4.3. 技術特點

DLP技術優點包括:

1、畫面原生對比度高:DMD晶片採用的是機械式工作方式,鏡片的移動可控性更高,原生對比度較高。

2、體積小型化:DLP投影機採用的是反射式原理,實現高開口率更為簡單,相同配置的產品DLP光路系統更小,整個設備體積可以做到更小。

3、光路採用封閉式:DMD晶片採用的是半導體結構,在高溫下運作鏡片也不易發生太大的變化,所以DLP投影機採用封閉式光路,降低了灰塵進入了概率。

4、性價比高:單DLP晶片方案整體成本約160美元,年出貨量400萬片,幾乎佔領了除了愛普生、索尼等品牌以外全部的投影市場。

DLP技術有缺點包括:

1、色彩效果低、可能有彩虹效應:單晶片DLP投影系統採用的反射式結構,特別是在中低端產品中,單晶片DLP投影系統在圖像顏色的還原上比採用三原色混合LCD投影機稍遜一籌,色彩不夠鮮豔生動。此外,低速色輪還可能造成紅綠藍拖影的彩虹效應。

2、老型號晶片解析度低,新晶片支援4K但價格較高:受限於機械加工精度,DMD晶片過去最高只能實現1K解析度。TI近年來大力投入支持4K的新產品,2016年發佈DLP660TE產品,目前已經穩定供貨,但售價高於普通DLP晶片80%左右。

4.4. 技術發展趨勢

DLP技術進一步將通過推進3DLP方案改善色彩效果,增強對4K高清支援能力,同時還需要兼顧成本,以保持性價比優勢。

此外,TI公司在DLP領域內絕對壟斷地位,對於產業長期發展是不利的。豐厚的利潤將吸引更多半導體公司進入到DLP領域,增加供應商的多樣性。

投影技術三種路線對比和市場趨勢

整體對比來看,目前主流的三種投影技術體系,各自都有一定的優點和不足,我們進行對比分析。DLP方案從技術能力和性價比方面都佔據較大優勢,加上市場推廣成功,爭取到了產業鏈大部分廠商的支持。我們判斷,未來投影技術方案將成為DLP方案一家獨大的局面。

因此產生黑色畫面不夠黑的現象,畫面的對比度自然便偏低了。

2、防塵及液晶使用壽命問題:HTPS是採用高溫多晶矽組成的,這種高分子液晶材料長期在高溫下以及塵埃環境下工作有老化的過程。為了解決高溫,需要引入風扇散熱,從而無法實現密封環境,因此液晶無可避免的將發生畫面效果降低和壽命老化。

3、產品體積較大:受限於HTPS通過率不足,HTPS晶片不能做的很小,光路系統的體積難以縮小,投影機整體體積、重量都相對較大。

2.4. 技術發展趨勢

3LCD最急需解決的問題在於液晶透光率和防塵老化問題,這是3LCD技術努力革新的方向。從未來的發展來看,3LCD還將在高亮度、小型化、提升面板壽命和圖像刷新頻率上繼續努力,這也是3LCD一直努力的方向。從長期的發展來看,3LCD投影機還將會繼續在開口率、材料選用方面努力。只有提高了開口率,才能將光機做的更小,迎來更廣闊的市場空間。也只有改善HTPS是材料,才能解決液晶面板老化,需要防塵罩的尷尬。

LCOS技術

3.1. 技術背景及來源

LCOS技術是“矽基液晶”(Liquid Crystal on Silicon)技術的縮寫名稱,屬於新型的反射式micro LCD投影技術,其結構是在矽晶圓上長電晶體,利用半導體制程製作驅動面板(又稱為CMOS -LCD),是基於此前LCD技術的升級。

首批成型產品是由Aurora Systems公司于2000年開發出的,也有相當多公司後續跟進。但由於成本過高問題一直沒解決,最近幾年沒有太大的發展,僅有幾家高端投影機廠商使用。在家用投影儀市場上,索尼、JVC、LG等會採用LCOS技術。

3.2. 技術原理

LCOS可視為LCD的一種,但傳統的LCD是做在玻璃基板上,但LCOS則是長在矽晶圓上。LCOS結構是在矽晶圓上長電晶體,利用半導體制程製作驅動面板(又稱為CMOS -LCD),然後在電晶體上透過研磨技術磨平,並鍍上鋁當作反射鏡,形成CMOS基板,然後將CMOS基板與含有透明電極之上玻璃基板貼合,再抽入液晶,進行封裝測試。

LCOS利用CMOS半導體制程,將電路及平面的反射鏡做在非常平滑的矽晶片上做為基礎,然後再於此一平面的矽基上塗布LCD,並將液晶著床於矽晶片之上,然後再覆上一片非常薄的玻璃。實際應用時,是把光線由外部投射至晶片之上,再由晶片上面那層LCD的明暗變化來決定要反射多少的光線出去,而此一反射率之變化則是受到影像訊號的調製;因此,只要把影像訊號加諸於矽晶片,經由晶片反射出來的光線就會隨著視訊產生變化,再經由透鏡投射至銀幕。

LCOS投影技術分為單片式和三片式兩種。三片式的LCOS成像系統,首先將投影機燈泡發出的白色光線,通過分光系統系統分成紅綠藍三原色的光線,然後,每一個原色光線照射到一塊反射式的LCOS晶片上,系統通過控制LCOS面板上液晶分子的狀態來改變該塊晶片每個圖元點反射光線的強弱,最後經過LCOS反射的光線通過必要的光學折射彙聚成一束光線,經過投影機鏡頭照射到螢幕上,形成彩色的圖像。

不論從顏色控制、圖元控制還是灰度控制,LCOS技術與3LCD技術幾乎都相當,主要不同點在於3LCD採用液晶投射方案,而LCOS採用液晶反射方案。

3.3. 技術特點

LCOS技術有優點包括:

1、視覺效果好:運用LCOS技術,光利用效率明顯提升,因此顯著具備色彩鮮豔、灰度優秀、黑色深沉、畫面明亮、網格化情況較少等優點。

2、體積小型化:隨著LCOS大幅提升光利用效率,投影解析度得到改善,矽晶片無需為透光率設計的過大,從而能夠大幅縮小光機體積。

LCOS技術有缺點包括:

1、加工工藝複雜,良率過低:由於LCOS在開發中涉及整個元件的設計、製造到光學系統的整合,有較高的技術門檻。且每個業者所開發的LCOS,各有專用的ASIC、光學引擎等,零元件和生產各自為陣,無法標準化,目前加工良率仍然過低。

2、成本高昂:大量元件無法標準化,因此很難達到量產的經濟規模,加上良率難以提升,整體成本過高。

3.4. 技術發展趨勢

LCOS技術的優點在於色彩飽和度、對比度、亮度、解析度等非常高。但這樣的畫質和色彩表現,通常需要複雜的工藝和高成本作為支撐。因此各公司將提升良率降低成本作為最主要的發展方向。

DLP技術

4.1. 技術背景及來源

DLP的全稱是Digital Light Processing,中文意思為“數位光學處理技術”。DLP投影機的核心元器件DMD,全稱為Digital Micromirror Device,中文意思為“資料微鏡裝置”,通過控制從而鏡片的開啟和偏轉達到顯示圖像的目的。

DLP技術是由美國德州儀器的Larry Hornbeck博士所研發成功的。Larry Hornbeck博士于1987年將DMD研究成功,到了1993年這種以DMD為核心的光學系統才被命名為DLP。最早的DMD晶片使用的是類比技術驅動,反射面是採用一種柔性材料,在當時被稱為“變形鏡器件Deformable Mirror De-vice”。10年之後,Hornbeck博士正式以數位控制技術取代類比技術,開發出了新一代DMD器件,並將名稱改為“數碼微鏡器件(Digital Micromirror Device)”。1993年DLP投影機開始研發,1996年DLP產品才上市,而國內的DLP投影機正式進入市場銷售則是1999年之後的事情了。

作為DLP技術的擁有者,德州儀器並不生產投影機等終端產品,而僅僅為廠商提供DMD晶片和視頻處理晶片,這在一定程度上保證了DLP投影機市場的競爭的公平性。目前世界上非日系投影機品牌大多採用DLP技術,在日系品牌中包括三菱、日立、夏普等品牌中DLP投影機也佔據了較為重要的位置。

4.2. 技術原理

與LCD顯示方式類似,DLP技術也分為單晶片DLP和三晶片DLP,三晶片方案色彩對比度和明亮度顯著優於單晶片方案,但成本過高,多應用於特殊場景。目前,單晶片DLP方案應用較多。

DLP方案中核心部件為DMD晶片和色輪。

1、DMD晶片

DMD是DLP方案中最核心的元件,該器件是一種雙穩態空間光調製器,由一個按功能安裝在CMOS存儲單元微鏡陣列組成。通過把資料裝入位於微鏡下方存儲單元來獨立控制微鏡,以引導反射光並把一個視頻資料圖元空間映射到顯示器的一個圖元。

DMD是一種整合的微機電上層結構電路單元,利用COMS SRAM記憶晶胞所製成。DMD上層結構的製造是從完整CMOS記憶體電路開始,再透過光罩層的使用,製造出鋁金屬層和硬化光阻層交替的上層結構,鋁金屬層包括位址電極、絞鏈(hinge)、軛(yoke)和反射鏡,硬化光阻層做為犧牲層(sacrificiallayer),用來形成兩個空氣間隙。鋁金屬經過濺鍍沉積及等離子蝕刻處理,犧牲層則經過等離子去灰(plasma—ashed)處理,製造出層間的空氣間隙。

如果從技術角度來看,DMD晶片的構造包括了電子電路、機械和光學三個方面。其中電子電路部分為控制電路,機械部分為控制鏡片轉動的結構部分,光學器件部分便是指鏡片部分。當DMD正常工作的時候,光線經過DMD晶片,DMD表面佈滿了體積微小的可轉動鏡片便會通過轉動來反射光線,每個鏡片的旋轉都是由電路來控制的。每個鏡子一次旋轉只反射一種顏色,高頻旋轉之下形成視覺暫留效應,觀眾實際感知快速閃動的三原色光混合的顏色。

2、色輪(COLOR WHEEL)

它在DLP投影機中的作用是色彩的分離和處理,色輪通過高速旋轉將複合光過濾成紅、綠、藍三原色光。

色輪的表面是非常薄的金屬層,這層金屬層採用的是真空鍍膜技術,鍍膜的厚度根據紅綠藍三色的光譜波長相對應。白色光通過金屬鍍膜層時,所對應的光譜波長的色彩將透過色輪,其它色彩則被阻擋和吸收,從而完成對白色光的分離和過濾。總結來說:

顏色控制方面——使用高速轉動的色輪分別將光源光線變成RGB或者其他色域基色,再通過時間維度混合,利用人眼視覺暫留效應,形成各種顏色效果。

圖元控制方面——DMD微鏡陣列每一個微鏡對應一個圖元點,可以獨立的控制光線進出,形成獨立圖元圖案。

灰度控制方面——DMD微鏡“0N”狀態的反射鏡看起來非常明亮,“0FF”狀態的反射鏡看起來很黑暗,利用二位脈衝寬度調變可以得到灰階效果。

可以說,整個DLP方案都是基於TI公司的設計,雖然色輪及其他部件都有其他供應商,但核心DMD晶片目前只掌握在TI手中。

4.3. 技術特點

DLP技術優點包括:

1、畫面原生對比度高:DMD晶片採用的是機械式工作方式,鏡片的移動可控性更高,原生對比度較高。

2、體積小型化:DLP投影機採用的是反射式原理,實現高開口率更為簡單,相同配置的產品DLP光路系統更小,整個設備體積可以做到更小。

3、光路採用封閉式:DMD晶片採用的是半導體結構,在高溫下運作鏡片也不易發生太大的變化,所以DLP投影機採用封閉式光路,降低了灰塵進入了概率。

4、性價比高:單DLP晶片方案整體成本約160美元,年出貨量400萬片,幾乎佔領了除了愛普生、索尼等品牌以外全部的投影市場。

DLP技術有缺點包括:

1、色彩效果低、可能有彩虹效應:單晶片DLP投影系統採用的反射式結構,特別是在中低端產品中,單晶片DLP投影系統在圖像顏色的還原上比採用三原色混合LCD投影機稍遜一籌,色彩不夠鮮豔生動。此外,低速色輪還可能造成紅綠藍拖影的彩虹效應。

2、老型號晶片解析度低,新晶片支援4K但價格較高:受限於機械加工精度,DMD晶片過去最高只能實現1K解析度。TI近年來大力投入支持4K的新產品,2016年發佈DLP660TE產品,目前已經穩定供貨,但售價高於普通DLP晶片80%左右。

4.4. 技術發展趨勢

DLP技術進一步將通過推進3DLP方案改善色彩效果,增強對4K高清支援能力,同時還需要兼顧成本,以保持性價比優勢。

此外,TI公司在DLP領域內絕對壟斷地位,對於產業長期發展是不利的。豐厚的利潤將吸引更多半導體公司進入到DLP領域,增加供應商的多樣性。

投影技術三種路線對比和市場趨勢

整體對比來看,目前主流的三種投影技術體系,各自都有一定的優點和不足,我們進行對比分析。DLP方案從技術能力和性價比方面都佔據較大優勢,加上市場推廣成功,爭取到了產業鏈大部分廠商的支持。我們判斷,未來投影技術方案將成為DLP方案一家獨大的局面。

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