投影機如何選光閥，細說(shuō)三代投影光閥：LCD、DLP、LCoS

　　買(mǎi)車(chē)，先選什么?答案是發(fā)動(dòng)機，或者說(shuō)是動(dòng)力系統。買(mǎi)電腦和手機，先選什么?答案是CPU，也叫中央處理器。買(mǎi)電視，先選什么?答案是屏幕技術(shù)和尺寸。

　　每一種商品的選購，都有一個(gè)決定“乾坤”的關(guān)鍵部件!對于智能投影、家投大屏、激光電視、私家影院投影儀等產(chǎn)品，也不會(huì )例外：這些投影“入坑”，首先要明確的就是，投影機關(guān)鍵部件即“光閥”。目前1LCD、DLP、3LCD是市場(chǎng)最主流的光閥技術(shù)路徑。不過(guò)，在此之外，LCoS技術(shù)在“內行視角”卻更有價(jià)值。

　　特別是當投影機消費日漸進(jìn)入超高分辨率和超高刷新率標準的時(shí)刻，LCoS正在成為行業(yè)新寵。例如，消息稱(chēng)JVCKENWOOD公司將推出全球最小(較上一代產(chǎn)品體積縮小三分之一)的原生4K投影機“DLA-NZ700/RS2200”和“DLA-NZ500/RS1200”。2024年春上海海思也推出了鴻鵠3LCoS智能投影方案。

數字投影的代際發(fā)展

　　80年代末90年代初，愛(ài)普生推出第一款1LCD投影機，這標志著(zhù)LCD數字投影機時(shí)代的開(kāi)始‌，LCD投影成為第一代的數字投影，這也奠定了愛(ài)普生在投影機行業(yè)的地位。據資料顯示，LCD顯示屏的技術(shù)進(jìn)步日新月異，主要改變?yōu)椴捎玫蜏囟嗑Ч杓夹g(shù)TFT之后，驅動(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。不過(guò)，由于1LCD技術(shù)原理和特點(diǎn)，導致分辨率指標、亮度指標和對比度指標等均面臨著(zhù)很大的技術(shù)瓶頸。

　　多年以來(lái)，1LCD投影也在尋求發(fā)展，一直被貼上“山寨”標簽的單片LCD投影產(chǎn)品也正在重新煥發(fā)生機，2023年京東方與合作伙伴的共同努力下，推出全新LCD投影光機系列產(chǎn)品，核心亮點(diǎn)之一就是4K超高清分辨率，配備了5英寸的Real RGB像素LCD顯示屏。

　　1993年，德州儀器(TI)成立了DLP產(chǎn)品部，次年DLP技術(shù)首次應用于投影機，第二代的數字投影就此誕生。1996年，DLP投影機產(chǎn)品開(kāi)始銷(xiāo)售，隨后進(jìn)入中國市場(chǎng)。DLP投影相比1LCD投影在分辨率、亮度和對比度等各項指標均有突破。在家用智能投影細分市場(chǎng)中，TI有0.33英寸/0.47英寸等不同規格的產(chǎn)品。

　　目前家用智能投影市場(chǎng)中，1LCD投影和DLP投影依然是主流，銷(xiāo)量也是此消彼長(cháng)。剛剛結束的2024年雙十一促銷(xiāo)期間，洛圖數據顯示，DLP技術(shù)在整體線(xiàn)上市場(chǎng)的銷(xiāo)量份額達到47.0%，較2024年前三季度高出了19.4個(gè)百分點(diǎn)。1LCD技術(shù)銷(xiāo)量占比為50.1%，較2024年前三季度下降20.8個(gè)百分點(diǎn)。

　　不管是基于1LCD第一代數字投影和還是基于DLP的第二代數字，主要產(chǎn)品特點(diǎn)是200-1000的亮度，固態(tài)光源、體積縮小，功能增加和智能化、價(jià)格低廉;投影行業(yè)人士認為未來(lái)的第三代投影，其主要特點(diǎn)是高亮度2000-4000、4K分辨率、高對比度、功能更為豐富，差異化創(chuàng )新更為完善，切實(shí)滿(mǎn)足高品質(zhì)的100-200英寸巨幕需求及用戶(hù)多樣化影音娛樂(lè )的需求。

第三代投影光閥——LCoS：從生不逢時(shí)到“恰逢其時(shí)”

　　從技術(shù)優(yōu)勢看，LCoS是基于CMOS硅基半導體驅動(dòng)電路的反射式LCD液晶光閥顯示技術(shù)——其集成半導體技術(shù)和平板顯示技術(shù)優(yōu)勢于一身，可謂之“我本是高山”。但是在投影機市場(chǎng)發(fā)展早期，LCoS技術(shù)卻“空有屠龍術(shù)，天下無(wú)龍可屠”!

　　這是為什么呢?一方面，DLP技術(shù)和LCD技術(shù)的發(fā)展，時(shí)間上更早、長(cháng)期以來(lái)技術(shù)成熟度更高。這結合早期投影機主要用于專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域、商用市場(chǎng)，行業(yè)總需求有限的特點(diǎn)，讓“早起的鳥(niǎo)兒有食吃”的市場(chǎng)邏輯鮮明展現。

　　另一方面，2005年之前，擁有720p分辨率就是一臺高端投影機。直到2015年前后，國內投影市場(chǎng)銷(xiāo)量最大的機型依然是800*600分辨率的“娛樂(lè )投影儀”。市場(chǎng)消費對“低成本、低分辨率”產(chǎn)品的“熱愛(ài)”，讓LCD這種“成本優(yōu)勢更高”、或者DLP這樣“發(fā)展更早”的投影技術(shù)，盡顯優(yōu)勢。

　　但是，LCoS技術(shù)的優(yōu)勢必然如“皓日當空”，業(yè)內企業(yè)不會(huì )視而不見(jiàn)。所以，市場(chǎng)競爭力有限，也沒(méi)有妨礙LCoS技術(shù)的探索、進(jìn)步和實(shí)踐。當時(shí)間來(lái)到“超高清”時(shí)代，LCoS多年積累的底蘊與嶄新的4K/8K顯示標準在高分辨率、高刷新率、高對比度上的需求，“一拍即合”。

　　“超高清時(shí)代將成就LCoS技術(shù)的崛起!”這一點(diǎn)已經(jīng)成為業(yè)內前瞻之士的共識。LCoS與超高清的配合，就像是屠龍刀遇到了真龍，可謂恰逢其時(shí)。

高分、高刷、高對比：LCoS的“高山仰止”

　　目前，索尼、JVC等日系企業(yè)，紛紛提供基于3LCoS光學(xué)引擎的原生4K投影機產(chǎn)品。其分辨率上，索尼0.61英寸光閥達到3840x2160、JVC 0.69英寸光閥達到4096x2160的物理分辨率，且這些產(chǎn)品均提供120HZ的高刷新率。靜態(tài)對比度上，更是實(shí)現了數萬(wàn)：1、甚至15萬(wàn)：1的極高水平。但這類(lèi)產(chǎn)品由于體積較大，主要還是用于行業(yè)市場(chǎng)及少量高端家庭。

　　國內LCoS光閥市場(chǎng)上，鴻鵠LCoS投影方案亦主打8K/4K分辨率、高刷新率和高對比度的技術(shù)優(yōu)勢?；坌鲁?021年推出的LCoS芯片在0.26英寸實(shí)現分辨率1280*720P，刷新率高達300HZ以上;芯鼎微LCoS則具有最高12000ppi的像素密度，推出0.55英寸4K光閥產(chǎn)品;芯視元天目Ⅰ-040-B LCoS微顯示芯片，亦實(shí)現尺寸0.26英寸分辨率為720p的高性能;豪威集團新款OP03050 LCoS面板像素間距為3.0微米，分辨率為1560x1200，頻率為120Hz，尺寸更是只有0.23英寸……

　　由上可見(jiàn)，LCoS相關(guān)企業(yè)普遍目標是實(shí)現“小體積、高分辨率、高刷新”的技術(shù)特色，并在投影儀、車(chē)載HUD、VR/AR、3D打印、實(shí)驗儀器、光通信調制等應用場(chǎng)景實(shí)現廣發(fā)應用。LCoS技術(shù)已經(jīng)成為“微型光調制”市場(chǎng)快速崛起的新王。

　　特別是當娛樂(lè )視聽(tīng)市場(chǎng)，日益向4K和高刷升級的今天，包括4K大片、高刷游戲(如《黑神話(huà)：悟空》)等成為“真正代表未來(lái)的應用”，LCoS與智能投影、家用投影、家用大屏的匹配度，前所未有的提升了。——那么，LCoS如何成就的“高分、高刷、高對比度”神話(huà)呢?

　　高分辨率上，LCoS技術(shù)得益于兩大技術(shù)體系的優(yōu)勢：第一是，CMOS驅動(dòng)電路結構。這種單晶硅IC系統，天然具有更好的載流、電壓特性，并在線(xiàn)寬、線(xiàn)密度和體積上優(yōu)勢明顯。第二是，LCoS光學(xué)控制采用金屬高效反光層和液晶光閥層結合的方式。液晶層依靠電壓驅動(dòng)，表層布線(xiàn)簡(jiǎn)潔，極容易在反射體制下獲得更高的開(kāi)口率。且分子級運動(dòng)的液晶材料光學(xué)開(kāi)關(guān)，也不會(huì )因為尺寸縮小到微米，乃至亞微米，而發(fā)生性能顯著(zhù)衰退。

　　對比而言，傳統3LCD光閥，沒(méi)有CMOS驅動(dòng)結構、開(kāi)口率受限，進(jìn)而像素最小尺寸受限。DLP光閥，雖然也采用CMOS驅動(dòng)結構，但是其表面以微機電反射鏡為像素——雖然是微機電結構，但是本質(zhì)依然是機械運動(dòng)部件，無(wú)法做到液晶分子級的小體積;同時(shí)，DLP的反射微鏡不僅要實(shí)現成像角度的反射(即白色畫(huà)面)，也需要在另一個(gè)角度實(shí)現非成像反射(即黑色畫(huà)面)，這等于一個(gè)反射鏡“類(lèi)似于兩個(gè)LCD像素開(kāi)關(guān)”，讓其體積不能太小，否則會(huì )造成兩個(gè)反射角度光線(xiàn)之間的較多衍射干擾(實(shí)際上，在更微小的像素上，DLP技術(shù)一直通過(guò)提供更大的機械運動(dòng)角度，解決衍射問(wèn)題;但是機械運動(dòng)角度更大，也需要更大的空間結構)。

　　所以，LCoS的極高像素密度，是液晶分子、反射成像、CMOS驅動(dòng)結構等共同帶來(lái)的，是一個(gè)綜合性的優(yōu)勢。

　　在高刷新率上，CMOS單晶硅的IC級控制電路的反應速度是極高的，是普通顯示需求幾十倍。同時(shí)，液晶顯示技術(shù)持續進(jìn)步，在高刷上，不僅是LCoS得利甚多，包括游戲TV、游戲顯示器，都已經(jīng)向240+HZ的刷新率前進(jìn)。

　　這一點(diǎn)上，其實(shí)DLP技術(shù)具有天然的“極高刷新率”。這是微機電工藝的內在優(yōu)勢——但是，實(shí)際市場(chǎng)需求的是高分和高刷的結合：即4K+120HZ是真正高端視聽(tīng)、游戲享受的門(mén)檻。而DLP技術(shù)在4K上，原生分辨率能力不足，不得不采用“抖動(dòng)技術(shù)實(shí)現虛擬像素倍增”。如0.47英寸光閥4K產(chǎn)品。而虛擬像素的倍增是要成倍數占用刷新率的——例如，本來(lái)240HZ的1080P光閥，倍增4K分辨率時(shí)，4K刷新率就“降維”到了60HZ。(而且抖動(dòng)倍增的像素分辨率，較原生像素會(huì )有一定的清晰度損失。損失比，有業(yè)內人士認為，高達3成。)

　　即，抖動(dòng)高分技術(shù)，實(shí)際是以分辨率清晰度不及原生高分，同時(shí)大幅犧牲刷新率為代價(jià)的。不過(guò)，這一技術(shù)的好處也很明顯：成本更低。由此也可看到，在超高清時(shí)代，4K等高分和120HZ等高刷是具有“極緊密聯(lián)系”的性能點(diǎn)。

　　在對比度上，LCoS的優(yōu)勢主要來(lái)自于反射式成像擁有的70%以上，不亞于DLP的光效;以及非機械的LCD光學(xué)面極高的平整度。據悉，JVC最新4K LCoS機型DLA-NZ700/RS2200就通過(guò)同時(shí)改進(jìn)對齊控制和像素平整度，實(shí)現了 80,000:1的原生對比度。對比度方面，DLP技術(shù)主要的問(wèn)題在于，微機電結構的反射像素，雖然光效也達到70%以上，甚至更高，但是1)平整度上不及LCoS;2)微鏡邊沿的散射;3)像素微鏡關(guān)閉。本質(zhì)是將光線(xiàn)反射到鏡頭之外，這可能產(chǎn)生一定的衍射干擾。——LCoS技術(shù)恰擁有DLP技術(shù)反射式的高光效，但是沒(méi)有以上三個(gè)問(wèn)題，所以帶來(lái)了前所未有的高原生對比度體驗。

　　“高分、高刷、高對比”方面LCoS擁有高山仰止一般的優(yōu)秀性能。這是其在大屏超高清時(shí)代，更配消費者需求的關(guān)鍵，也是其在未來(lái)超高清投影時(shí)代“后發(fā)先至”的技術(shù)底氣。

第三代投影開(kāi)啟未來(lái)高質(zhì)量需求之門(mén)，LCoS當仁不讓

　　“上一代家用投影的核心消費概念是大屏——只要屏幕大就可以。甚至早期國內市場(chǎng)每年有30-40萬(wàn)的800*600分辨率娛樂(lè )投影消費。但是未來(lái)，家用投影的核心一定是‘高質(zhì)量升級’，即必然要實(shí)現大屏與4K高分、高刷、高對比度、高色域的結合。”

　　其中，高色域的核心是光源，是三色激光的進(jìn)一步普及。而高分、高刷、高對比度首先取決于光閥的品質(zhì)。因此，選擇更具有性能優(yōu)勢的光閥技術(shù)路線(xiàn)，正在日漸成為從投影產(chǎn)商到消費者的共識。在超高清時(shí)代來(lái)臨的背景下，LCoS投影技術(shù)正在迎來(lái)“最好”的時(shí)代。這也是年初上海海思鴻鵠3LCoS投影解決方案上新的原因。

　　家用投影要抓住大屏視聽(tīng)普及的機會(huì )，LCoS更要在超高清視聽(tīng)時(shí)代“一鳴驚人”!誰(shuí)能在這一輪消費升級中“執未來(lái)牛耳”，誰(shuí)就將是未來(lái)家用大屏的新王者!