CRT、LCD、DLP及LCOS投影技術優(yōu)勢對比

綜觀現(xiàn)在的投影機，從芯片的工作原理上無非就是CRT、LCD、DLP、LCOS這幾種。CRT作為一種技術最成熟的產(chǎn)品，其寬廣的色域是其它幾種投影機所無法媲美的！但其無法進行工業(yè)化生產(chǎn)導致其價格昂貴、笨重的體積、煩瑣的調(diào)整使其擺脫不了“廉頗老亦”的結局。但優(yōu)異的顯示性能，使其還在高端領域應用，這種投影機以SONY G90為代表，使其在航空、航海等領域的模擬器中大顯身手。目前在商業(yè)及家用市場，基本上被LCD、DLP投影機這兩種投影機所瓜分。但LCOS投影機也呈現(xiàn)出勃勃生機。

1 、CRT投影機的原理、特點及技術發(fā)展：

　　CRT投影機又名三槍投影機，它主要是由三個CRT管組成。CRT(Cathode Ray Tube)是陰極射線管，主要是由電子槍、偏轉線圈及管屏組成。為了使CRT管在屏幕上顯示圖像信息，CRT投影機把輸入的信號源分解到R(紅)、G(綠)、B(藍)三個CRT管的熒光屏上，熒光粉在高壓作用下發(fā)光，經(jīng)過光學系統(tǒng)放大和會聚，在大屏幕上顯示出彩色圖像。

(圖片為三槍CRT顯示原理圖)

2、 LCD投影機的原理、特點及技術發(fā)展：

　　液晶顯示技術利用了液晶的光電效應。液晶的光電效應是指液晶分子的某一排列狀態(tài)由于外加電場而改變液晶單元的透光率或反射率。LCD投影機利用金屬鹵素燈或UHP（冷光源）提供外光源，將液晶板作為光的控制層，通過控制系統(tǒng)產(chǎn)生的電信號控制相應像素的液晶，液晶透明度的變化控制了通過液晶的光的強度，產(chǎn)生具有不同灰度層次及顏色的信號，顯示輸出圖像，屬于被動式投影方式。

(圖片為三片LCD顯示原理圖)

目前市場上最常見的LCD投影機有三片機、單片機，通常三片機是用紅綠藍三塊液晶板分別作為紅綠藍三色光的控制層。光源發(fā)射出來的白色光經(jīng)過鏡頭組匯聚到達分色鏡組，紅色光首先被分離出來，投射到紅色液晶板上，液晶板上相應的像素接收到來自信號源的電子信號，呈現(xiàn)為不同的透明度，以透明度表示的圖像信息被投射，生成了圖像中的紅色光信息。綠色光被投射到綠色液晶板上，形成圖像中的綠色光信息，同樣藍色光經(jīng)藍色液晶板生成圖像中的藍色光信息。三種單獨顏色的光在棱鏡中會聚，由投影鏡頭投射到投影幕上形成一幅全彩色圖像。除了三片式LCD投影機外，還有一種單片機。它是在一片液晶板集成出紅綠藍三基色，然后在銀幕上進行空間混色，這種單片機具有機體積小，重量輕，操作、攜帶極其方便，價格低廉等優(yōu)點，但因其液晶單色開孔率低，混色原理為空間混色，顆粒感較明顯等缺點，目前已經(jīng)基本被淘汰，目前僅在低檔投影機中使用。

　　近幾年液晶板技術也有了長足的進步，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1、微透鏡技術的使用：在液晶板的每一個像素點上都設計了1個微透鏡，它的優(yōu)點是提高了液晶的開孔率，提高了LCD投影機的亮度，也使投影圖像的顆粒感有所減弱。2、隨著0.5英寸液晶板的推出，LCD投影機相比較于DLP投影機在小型化方面的缺陷，目前也有了很大的改善，小尺寸液晶板的推出也為LCD投影機大量工業(yè)化生產(chǎn)，降低價格鋪平道路。

3 、DLP投影機的原理、特點及技術發(fā)展：

DLP技術專利為美國德州儀器（TI）公司擁有，目前DMD芯片、DMD控制器等核心部件還是由TI獨家提供。經(jīng)過幾年的發(fā)展，目前DLP技術的應用領域在逐步擴張，其應用領域涉及數(shù)字電影、大屏幕拼接顯示、前投式投影機一直到背投電視等大屏幕顯示的方方面面。 DLP技術的優(yōu)點有：DLP技術以反射式DMD為基礎，是一種純數(shù)字的顯示方式，圖像中的每一個像素點都是由數(shù)字式控制的3原色生成，每種顏色有8位到10位的灰度等級，DLP技術的這種數(shù)字特性可以獲得精確數(shù)字灰度等級以及顏色再現(xiàn)。與透射式液晶顯示LCD技術相比，投射出來的畫面更加細膩；不需要偏振光，在光效率的應用上較高；此外，DLP技術投影產(chǎn)品投射影像的像素間距很小，形成幾乎可以無縫的畫面圖像。正是基于以上原因，DLP投影機產(chǎn)品一般對比度都比較高，黑白圖像清晰銳利，暗部層次豐富，細節(jié)表現(xiàn)豐富；在表現(xiàn)計算機信號黑白文本時畫面精確、色彩純正，邊緣輪廓清晰。

（圖片為單片DLP顯示原理圖）

根據(jù)DLP投影機中包含的DMD數(shù)字微鏡的片數(shù)，人們又將投影機分為單片DLP投影機，兩片DLP投影機和三片DLP投影機。

　　目前市場上出現(xiàn)的DLP投影機，有許多都屬于單片機，這種單片DLP投影機主要適用在各種便攜式投影產(chǎn)品中，這種投影機的整個機身一般小于A4紙張的面積，專為流動行政人員而設計，外殼一般是典雅優(yōu)美的鎂合金外殼，不要看這種單片DLP投影機的體積小巧，但它的功能可強大的很呢，清晰度高、畫面均勻，色彩銳利，有了這種投影機，大家要工作時，可以隨時把它塞進公文包里，馬上出發(fā)，直接給客戶展示色彩絢麗、畫面清晰的效果。

　　兩片DLP投影機與單片DLP投影機相比，多使用了一片DMD芯片，其中一片單獨控制紅色光，另一片控制藍、綠色光的反射，與單片DLP投影機相同的，使用了高速旋轉的色輪來產(chǎn)生全彩色的投影圖像，它主要應用于大型的顯示墻，適用于一些大型的娛樂場合和需要大面積顯示屏幕的用戶。

　　三片DLP投影機，三片DMD芯片分別反射三原色中的一種顏色，已經(jīng)不需要再使用色輪來濾光了；使用三片DMD芯片制造的投影機亮度最高可達到12000ANSI流明，它拋棄了傳統(tǒng)意義上的會聚，可隨意變焦，調(diào)整十分便利；只是分辨率不高，不經(jīng)壓縮分辨率只能達到1280×1024這樣的標準，它常常用于對亮度要求非常高的特殊場合下。
目前，DLP技術正在向著低成本、高畫質(zhì)的方向發(fā)展，在降低成本方面，TI公司一方面改良自己的生產(chǎn)加工工藝，提高DMD的良品率，另一方面完善DMD產(chǎn)品系列，從而適合不同層次的產(chǎn)品應用需求。在提高DLP投影機畫面質(zhì)量的技術實現(xiàn)上，TI發(fā)布了SCR（Sequential Color Recapture，順序色彩重捕技術）技術用于提升投影機的亮度和色彩表現(xiàn)；2002年下半年，DLP投影機光路上采用六段式色輪，進一步提高了色彩和亮度。

4、 LCOS投影機的原理、特點及技術發(fā)展：

（圖片為三片LCOS顯示原理圖）

與LCD投影機最大的不同是LCD投影機是利用光源穿過LCD作調(diào)變，屬于穿透式，而LCOS投影機中是利用反射的架構，所以光源發(fā)射出來的光并不會穿透LCOS面板，屬于反射式。

采用LCOS技術的投影機通常都采用三片LCOS面板。LCOS面板是以CMOS芯片為電路基板，無法讓光線直接穿過，因此在LCOS投影機系統(tǒng)中，LCOS面板前均多加了PBS（Polarization                               Beam Spliter，偏極化分光鏡），將入射LCOS面板的光束與反射后的光束分開。除了PBS以外，LCOS投影機的主要結構在導光及分光合光部分的設計與LCD投影機大同小異。

LCOS投影技術是2000年以后發(fā)展起來的最新投影技術，LCOS投影機在高分辨率投影方面非常具有潛力。目前市場上的LCOS投影機通常都是SXGA（1365×1024）或更高。由于LCOS的晶體管及驅(qū)動線路都制作于硅基板內(nèi)，位于反射面之下，不占表面面積，所以僅有像素間隙占用開口面積。而在穿透式LCD投影機中，作為像素點開關控制的晶體管被做在液晶板上相應位置上，在光源透射過程中，晶體管本身將阻擋部分光線，因此采用透射式液晶技術的投影機的光源利用效率不高，僅有3～10％。故理論上LCOS不論分辨率或開口率都會比穿透式LCD高，畫面上像素柵格結構幾乎不可見，光利用效率可達40％以上，從而達到更大的光輸出和更充分的色彩體現(xiàn)。相對于DLP微鏡帶來的銳利的數(shù)字畫面，LCOS投影機的像素邊緣顯得更加平滑，有效消除了圖像的鋸齒現(xiàn)象，適合喜歡自然、柔和畫面的用戶。

LCOS投影機的制造技術分為前道的半導體CMOS制造及后道的液晶面板貼合封裝制造。前道的半導體CMOS制造已有成熟的設計、仿真、制作及測試技術，所以目前良品率已達90％以上，成本極為低廉。后道的液晶面板貼合封裝制造，目前的良品率較低，據(jù)說只有30％左右。在目前看來，LCOS投影機受其價格影響，銷量遠不及LCD和DLP投影機，但LCOS畢竟是技術成本最低的投影技術，液晶面板制造的成熟，為LCOS的良品率提供了提升的空間，產(chǎn)品的制造成本有望進一步降低。

LCOS投影機目前在產(chǎn)品技術方面還面臨以下問題。首先，LCOS投影機的對比度通常在500：1～800：1之間，不及DLP投影機。LCOS投影機的重量也無法同便攜式的LCD和DLP投影機相比較，目前最輕的LCOS投影機重約5.5kg，相對于LCD和DLP，LCOS更適合在固定的會議室或者家庭影院中使用。

LCOS是一個普遍的投影技術，包括有不同的種類，如今正呈現(xiàn)兩極化發(fā)展：一是應用于大尺寸的背投影電視，這是目前LCOS的主流應用產(chǎn)品，二是應用于小尺寸的高分辨率可攜式產(chǎn)品，其中來自JVC的D-ILA技術較為成熟。在量產(chǎn)及成本問題解決后，該類產(chǎn)品將有機會在前投影市場上獲得更廣泛的應用。

CRT、LCD、DLP及LCOS投影芯片的參數(shù)比較：

CRT、LCD、DLP及LCOS投影芯片，各有各的技術特點，以CRT投影的色域為標準，從下圖可以明顯看出，LCD與其衍生出來的LCOS投影芯片的色域是非常寬廣的，其色域范圍要遠遠大于CRT及DLP芯片所能表現(xiàn)的范圍。

（三種主流投影機芯片色域圖：黑三角為CRT電視標準；品紅色為DLP；黃色為LCD和LCOS。）

作為對于色域范圍敏感的應用領域，三片式LCD及LCOS投影芯片是這些領域的首選。但由于其芯片上集成了大量的TFT（ThinFilmTransistor薄膜晶體管），在生產(chǎn)過程中難免有損壞、失效的TFT，其一直處在導通或截止狀態(tài)，不可避免的造成了影象中出現(xiàn)的亮點或暗點，而且，這種損壞的TFT還隨著使用時間的延長而繼續(xù)增多。這是目前LCD、LCOS芯片的軟肋。DLP的特點是高對比度及高可靠性。

四種投影元件的性能對比表：

注1：因沒有相關方面的資料介紹，所以該參數(shù)為類比于LCD的參數(shù)。

注2：CRT沒有開孔率這一參數(shù)，該參數(shù)為比照后三者的類比參數(shù)。

注3：分辨率這一參數(shù)是在相同技術條件、生產(chǎn)工藝成熟的情況下的產(chǎn)品。

注4：易損件這一項參數(shù)的列舉是針對不同芯片相對于其它的元件出現(xiàn)故障的幾率而列舉的，并非該元件就是特別容易損壞的（或該元件在機器使用壽命終止前肯定要損壞的！）

注5：色輪電機僅在單片及兩片DLP機中存在，三片DLP投影機中無此元件。

CRT、LCD、DLP及LCOS投影市場占有率及發(fā)展：

現(xiàn)在市場上的投影機產(chǎn)品主要是LCD投影機和DLP投影機兩種。自1996年第一臺DLP投影機問世以來，DLP投影機在中國投影機市場上的占有率已由2000年的15.4%上升到2002年26.4%。來自太平洋媒體協(xié)會（Pacific Media Associates）的信息顯示， DLP產(chǎn)品在2004年前投顯示器領域的全球市場份額取得了令人矚目的增長，截至2004年終為止，DLP前投影產(chǎn)品的全球市場占有率達到47%，相比同年第三季度，增長幅度創(chuàng)下了8%的空前新高，同時比2003年第四季度增長了近14個百分點。據(jù)太平洋媒體協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，DLP技術在對視覺效果有極高要求的高端家庭影院市場（一萬美元外加市價）中已達到77%的市場占有率。

正是DLP技術所獨有的優(yōu)勢——超凡的畫面清晰度、不燒屏、不褪色、豐富艷麗的色彩表現(xiàn)，以及領先業(yè)界的驚人對比度等等——才吸引了越來越多的使用者選擇該產(chǎn)品。

但是由于單片DLP產(chǎn)品的色域狹窄、多片DLP產(chǎn)品的成本問題還是影響了DLP一大部分人的購買因素，LCD（液晶）投影機的優(yōu)點是分辨率高（達到XGA標準）、價格便宜、亮度高、畫面均勻，通常采用UHP冷光源，圖象色彩豐富，畫面層次感好，缺點是需要良好的散熱條件，可廣泛應用于教學、大型會場演示、商務辦公、多媒體影院及移動辦公等領域。就目前而言，LCD的市場占有率還是遠遠高于DLP，可見部分人在選擇投影機時對顯色色域、靈活多樣的分辨率及價格上的需求。

（單片LCD、三片LCD及單片DLP效果對比圖）

CRT投影機的優(yōu)點是顯示的圖像色彩豐富，還原性好，具有豐富的幾何失真調(diào)整能力，缺點是圖像分辨率與亮度相互制約，CRT投影機一般體積較大，許多CRT投影機質(zhì)量都在50Kg以上。

現(xiàn)在公認的主流投影技術是LCD和DLP，兩者幾乎已經(jīng)形成了平分秋色的格局。在底層技術領域，LCD技術和DLP技術依然主宰著投影機市場，被寄予厚望的LCOS技術，由于其固有的一些技術缺陷仍然沒有得到很好地解決，更多地停留在工程樣機階段，短時間內(nèi)很難在投影機領域有所作為。但LCOS技術一旦解決了制造工藝上的局限后，產(chǎn)品結構簡單，具有低成本優(yōu)勢一定會從LCD與DLP的市場份額中搶得一杯羹，形成LCOS、LCD與DLP三分天下的格局。