單片LCD投影技術的新機遇

單片LCD投影技術的新階段

    此前一直被貼上“山寨”標簽的單片LCD投影產品正在重新煥發(fā)生機。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，單片LCD產品將是唯一的選擇。那么，是什么導致了單片LCD投影機，重新獲得市場和行業(yè)的肯定呢？

    投影顯示技術是什么呢？對此有著各種 “嚴格”的解釋。但是，筆者想提供一個非常簡潔，也利于最普通消費者理解的思路：投影就是利用放大鏡，看我們所有其他的顯示設備成像的畫面。

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

    投影系統(tǒng)能夠廉價的提供超大尺寸顯示畫面的關鍵就在于：原有顯示畫面的亮度足夠高（這個前級畫面是液晶、等離子、OLED、LED、CRT、DLP、LCOS，都可以）；畫面放大系統(tǒng)（投影的光學鏡頭）效果要足夠好。以上兩點是一個好的投影系統(tǒng)的最核心部分。但是，這兩部分的技術成熟性卻不一樣：光學鏡頭是一個古老的行業(yè)，從天文系統(tǒng)的巨大鏡頭、到眼外科手術用的微型鏡頭，各類出色的低成本產品層出不窮；與此形成鮮明對比的是，高亮度的、亮度足以滿足數(shù)百英寸顯示畫面的、體積尺寸“較小”的顯示系統(tǒng)卻是一個科學難題。對后者問題的解決構成了不同投影技術的關鍵差異——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畫面要滿足的條件主要是兩個：一是亮度足夠高，二是畫面要盡可能小。后者主要是為了適應投影鏡頭的設計，同時也在很大程度上影響整個系統(tǒng)的成本。但是，前者，亮度才是投影系統(tǒng)效果的關鍵。對于現(xiàn)代投影系統(tǒng)，無論是DLP、3LCD、3LCOS還是單片式LCD，高亮度主要依靠光源系統(tǒng)實現(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，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，隨著汞燈等燈泡產品亮度的增加，其穩(wěn)定工作壽命也會下降；第三，燈泡產品亮度增加，燈泡產品自身的體積也會變大。這些問題都使得采用燈泡光源產品的投影提升亮度的成本很高——高檔工程投影機不僅采用多組燈泡實現(xiàn)高亮度，同時更要采用復雜的水冷降溫系統(tǒng)，以及被壓縮到只有數(shù)百小時的燈泡壽命。

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

    最后這一點是傳統(tǒng)單片式LCD投影機“顯示效果”非常不好的根本原因。因為單片式LCD投影機的思路是，利用大面積單片的帶有三原色濾光膜的低溫多晶硅技術LCD光閥成本低、制備容易、成品率高的特點，實現(xiàn)更低成本的“先進投影系統(tǒng)”。然而，傳統(tǒng)光源技術根本無法保障4-6英寸，甚至更大尺寸下高亮、高均勻、平行光源的設計。這就使得，早期的單片式LCD投影機的亮度比較低、畫面均勻性比較差，產品只能成為DIY玩家、以及KTV等低端應用市場的“廉價”產品。

    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)性能的關鍵。隨著LED光源系統(tǒng)的進步，這一技術訴求成為了可能。LED光源產品具有產品光效率高、產品光密度高、穩(wěn)定性好壽命長的特點，同時更具有產品體積非常非常小的“結構設計優(yōu)勢”。利用后者這個優(yōu)勢，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，并通過導光板技術，獲得一個截面積相對有限、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)�！�—實際上，這樣的光源技術原理，也是液晶電視、液晶顯示器、手機產品的基本顯示原理。只不過，用于投影的時候，這個系統(tǒng)的亮度被大大強化了而已。

全封閉光機

    因此，可以說現(xiàn)在的高亮度單片式LCD投影技術，就是“放大鏡”外加強化亮度和散熱設計的“手機顯示器”。這種產品的性能效果，一方面決定于上文提到的LED光源系統(tǒng)的進步和設計；另一方面取決于光源前端的LCD光閥的設計。

    近年來，小尺寸LCD顯示屏的技術進步日新月異：主要變現(xiàn)為采用低溫多晶硅技術TFT之后，驅動效率和開口率的提升；液晶面板制備工藝進步使得顯示像素密度的大幅度提升。這兩項技術共同決定了，在5英寸尺寸上實現(xiàn)720P像素顯示的液晶屏的開口率已經今非昔比——這一變化，徹底改善了傳統(tǒng)單片式投影系統(tǒng)畫面網格化嚴重的“核心致命缺陷”。

    應用LED光源和新型液晶顯示技術的單片式LCD投影系統(tǒng)的性能已經大大提升：主要是亮度和畫面的網格效果的改善上。但是，LED光源的技術進步和LCD技術的進步，卻沒有抹殺掉單片式LCD的“廉價”優(yōu)勢。這構成了目前單片式LCD投影技術的主要市場機遇：性能提升和價格低廉。

    在此，特別值得一提的是，應用于單片式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)的光閥產品，這使得傳統(tǒng)數(shù)字投影產品的主流產品，暫時無緣分享LED陣列光源的高亮度、低成本市場優(yōu)勢。

技術增強后單片LCD投影產品的主要特點

    目前，市場上“標稱亮度3000-5000”流明的單片式LED光源LCD投影機已經非常之多，大致有十余家企業(yè)推出了類似產品，且均價在2000元出頭。這類產品已經成為廉價高清大屏的唯一選擇。但是，便宜還不是這類投影機產品唯一的特點。

    亮度，投影機最關心的技術指標，也曾經是單片式LCD投影機最核心的缺點。七八年前的KTV投影和DIY投影根本不入主流廠商法眼的根本原因也就在于亮度無法有效提升。而現(xiàn)在利用陣列式的led光源，既可以彌補傳統(tǒng)光源高熱、低壽命、低亮度的不足，又能很好的保持畫面亮度的均勻性，尤其是抑制光源系統(tǒng)在畫面四個角落的亮度輸出不足，同時還增強了系統(tǒng)的色彩表現(xiàn)。另一方面，新興的LCD面板技術，也提升了高像素面板的開口率、濾光膜透射率，提高了光源亮度的綜合利用水平。二者結合，LED光源下的單片式LCD投影機以亮度為中心的顯示效果提升明顯。

    分辨率，這是消費者除了價格和亮度之外另一個最關心的產品特征。投影機產品的分辨率主要和光閥產品有關。對于單片式LCD投影機，這個分辨率就是LCD面板的分辨率。近年來，液晶顯示技術最核心的進步就體現(xiàn)在像素密度上，例如蘋果手機的視網膜屏、如彩電領域的4K電視。這種技術進步直接使得單片式LCD投影機在成本不變的情況下，核心光閥的解析度從800*600躍升到了720P，甚至1080P。

明亮環(huán)境效果

    畫面網格化，這是所有液晶投影產品的主要缺點之一。即便是三片式的高溫多晶硅LCD投影系統(tǒng)，也難以根本克服這一現(xiàn)象。產生畫面網格化的原因在于液晶面板需要內部的支撐結構，也需要液晶柵格的隔離結構。衡量液晶投影系統(tǒng)網格化程度的主要指標是“面板開口率”：開口率越大，面板網格化越輕。近年來，LCD液晶顯示像素密度的提升的技術積累，有利于提升同等尺寸、同樣分辨率的液晶面板的開口率的。更高的產品開口率，這也是近年來液晶顯示技術進步的主要方向之一。這會顯著改善傳統(tǒng)單片式LCD投影產品的畫面網格化問題。

昏暗環(huán)境效果

    像素顆粒化的問題，有很多人將像素顆�；�和畫面網格化理解成同一個問題：如果是3LCD或者3Lcos、DLP等投影技術，這種理解方式是正確的——因為這些投影技術投射的像素點中紅綠藍等不同原色的“亞像素”在空間上是重疊的。但是，對于單片式LCD投影機，其紅綠藍亞像素在空間上是水平排列的：對于單片式LCD 技術的720P投影機在80-120英寸畫面上，一個亞像素大概會擁有高1毫米，寬0.5毫米的尺度。這樣的紅色或者藍色、或者綠色的小方塊，就是所謂的像素顆粒化的問題。但是，對于720P的單片LCD投影機，這個問題并不嚴重：因為這些投影產品像素密度足夠高、亞像素足夠小、面板開口率也足夠高，這三個因素綜合作用可以顯著降低，顆�；�像素對畫質的反作用。不過，此前的800*600分辨率為主的單片式LCD投影機，卻會因為像素顆�；瘑栴}的存在而不能投射出畫質理想的更大尺寸的畫面，比如120英寸——同樣的問題也困擾著3LCD、DLP、或者LCOS投影機：這些投影技術，低分辨率，如800*600的光閥芯片，也不能投射出畫質理想的更大尺寸畫面。而隨著1080p的單片式LCD投影機的增加，這種像素顆�；�的問題，在一百英寸級別的畫面投射上，將幾乎可以忽略。由此可見，影響網格化的主要因素是面板和光閥的開口率；影響像素顆�；瘑栴}的主要因素是畫面的物理分辨率和投影尺寸。這兩個問題既有關聯(lián)，又具有顯著的內涵區(qū)別。慶幸的是，單片LCD液晶投影技術的發(fā)展，已經同時顯著改善了這兩個單片式LCD投影的傳統(tǒng)缺陷。

    壽命，這個要素直接關系著消費者的終身使用成本。早期的單片式LCD投影機的壽命并不理想，這也是市場不認可該類產品的重要原因。但是，現(xiàn)在多數(shù)單片式LCD投影企業(yè)愿意為該類產品提供2年甚至5年的整機質保。這充分證明了這類產品的壽命提升。實際上，投影機的壽命主要由光閥、光源和鏡頭電子部件決定。其中，最為關鍵的是光閥產品。早期單片式和3Lcd投影機都有使用幾年畫面變黃的問題：即達到有效使用壽命。產生這種問題的原因在于LCD屏的高溫老化。換用LED光源之后，這種光源的效率更高、同等亮度所需功率更低、發(fā)熱更少，結合更高耐熱能力的LCD和更好的散熱設計，使得單片式LCD投影產品壽命大幅提升。

    產品體積，對于單片式LCD投影機，這是一個無法破解的難題。因為普遍使用5英寸左右的液晶面板和較大的陣列式的LED光源板，單片式LCD投影機的體積至少會維持在高10厘米，長寬都超過20厘米的大小。難以實現(xiàn)單片式DLP投影機的緊湊設計。不過和多數(shù)三片式的LCOS、LCD投影比較，由于采用單片設計，單片式LCD投影的體積膨脹往往在可以接受的范圍內。近年來，單片LCD投影機企業(yè)也加強產品工業(yè)美學設計，更多的橫式產品，而不是早期的縱式產品成為市場主流，產品體積明顯減小，更容易獲得消費者的認可。

    更多更靈活的功能設計。制造和研發(fā)單片式LCD投影機產品的企業(yè)，多數(shù)都是行業(yè)后起之秀，很長時間內被冠以“山寨”之稱。這些企業(yè)的生存除了產品便宜的優(yōu)勢外，更需要積極的產品創(chuàng)新。因此，直接能看電視的產品、智能產品、wifi產品、wifi熱點功能產品、內置電池的便攜產品層出不窮。雖然單片式LCD投影不是行業(yè)主流，但在功能創(chuàng)新上，始終走在巨頭品牌的前面。

    上游產業(yè)的強大支撐。單片式LCD投影機的特色優(yōu)勢還表現(xiàn)上游產業(yè)上：傳統(tǒng)的3LCD、3LCOS、dlp產品，市場上游都比較集中。其中，掌握DLP技術的核心光閥和驅動IC的只有德州儀器一家，3LCD技術則集中在索尼和愛普生兩者手中，3LCOS實現(xiàn)大量制備的也僅有JVC和索尼兩個企業(yè)。對比而言，制造單片式LCD投影機使用的低溫多晶硅技術LCD面板的企業(yè)，全球有十余家，相應驅動IC也有很多企業(yè)提供。高性能的LED光球產品的供應商也很多。這使得單片是LCD投影的價格更透明、產業(yè)鏈更安全。此外，無論是DLP的DMD光閥、3LCD光閥還是LCOS光閥，都面臨一個成品率的問題。尤其是高分辨率的LCOS和DMD光閥，成品率一直是重要的成本因素，關鍵的行業(yè)瓶頸。但是，單片式LCD產品使用的液晶面板，卻可以輕松做到九成以上的成品率。

    綜上所述，單片式LCD投影在LED光源時代，尤其是得益于LCD顯示技術的進步，產品性能已經顯著改善，市場價值明顯提升，該類正在成為一股投影市場不可或缺的技術力量。

單片式LCD投影產品的市場價值和風險

    對于提升單片式LCD投影的市場占有率，業(yè)界有著充分的理由。我國國內投影機市場，乃至全球市場都有一個特殊的規(guī)律，那就是大部分產品都是“廉價”產品。我國甚至超過三分之一的投影機銷量來自于800*600分辨率的2000-3000元產品。這類產品廣泛存在于教育、會議、廉價娛樂市場。

    但是，800*600分辨率的投影機系統(tǒng)，已經越來越與PC、筆記本、電視等產品的寬屏高清顯示不相吻合。市場對高分辨率，尤其是高清級別的寬屏產品是有強烈需求的。只不過，這類型產品往往價格在5000元上下，甚至更高。這樣的價格超過大多數(shù)低端市場的預算承受能力。

    那么有沒有一種產品能夠在預算允許的情況下，提供高亮、高清顯示效果呢？答案是2000元上下，720p、甚至1080p的LED光源單片式LCD投影機恰巧符合市場需求。甚至，這類產品還擁有傳統(tǒng)800*600的DLP、3LCD投影不具有的超長壽命光源、冷光源更節(jié)能的兩項巨大優(yōu)勢。

    克服了亮度瓶頸、提升了畫質質量、擁有LED冷光源壽命優(yōu)勢的單片式LCD投影機的市場價值是如此明顯。不過，市場并沒有像“理想”中那樣接受這類產品。因為，這里還存在一個市場話語權的問題。

    投影機產業(yè)的核心話語權掌握在德州儀器、愛普生、索尼三個核心光閥和系統(tǒng)方案商手里面。從終端市場看，索尼、愛普生、日立、NEC、宏基、明基等品牌企業(yè)則掌控市場號召力；神州數(shù)碼、鴻合、東方中原等渠道企業(yè)則掌控國內市場銷售通路。而單片式LCD投影，始終沒有能融入這個主流生態(tài)。這就使得，單片式LCD根本不能進入招投標領域（即便進入了也會被“群起而攻”），也就直接決絕了絕大部分的廉價投影市場：教育市場。

    但是，擺在單片式LCD投影面前的行業(yè)困境還不僅僅是這一個。未來，隨著OLED技術的發(fā)展和成熟，更多的中小面板制造商將轉入OLED工藝。這將使得單片式LCD投影所需要的LCD顯示屏面臨“絕產”的可能。而在此之前，如果單片式LCD產品不能形成足夠大的市場規(guī)模，其上游屏幕供應者只有選擇放棄這個“小眾領域”，轉入OLED工藝的顯示產品——畢竟手機、平板電腦，才是真正的小尺寸顯示產品的霸主。某種意義上，留給單片式LCD投影做大做強的時間已經不多了。

產品舉例

    單片LCD式LED光源高亮投影機，是一種優(yōu)秀的產品。但是，產品生存需要的不僅僅是技術優(yōu)秀、成本低廉，他還需要行業(yè)、產業(yè)的多種因素的支持。這正是單片LCD投影產品所面臨的發(fā)展瓶頸和風險所在。

    單片式LCD投影廠商，在過去超過10年的發(fā)展中，已經積累了諸如創(chuàng)榮、轟天炮這類小有名氣的企業(yè)，近年來也興起一批新的追隨者，產品陣營逐漸豐富和多元化，市場運行也逐漸規(guī)范和標準化。某種意義上，這類產品從技術上已經渡過爬坡階段、從產業(yè)資本上也已經完成初步積累，新的產品也已經獲得了一定的用戶支持，這恰是行業(yè)關鍵發(fā)展期的基本特征。

    在這樣的一個特殊的產業(yè)階段，重新審視這類產品的市場機遇：包括新技術的優(yōu)勢、廉價大屏的應用特點；行業(yè)困境：主要是市場話語權匱乏——對于單片式LCD投影廠商非常重要。

    由以上分析可以看出，眼下投影市場的基本格局是，單片式LCD投影正在享受著LED光源和LCD面板技術進步帶來的行業(yè)紅利，但是卻依然改變不了“山寨”和“私生子”的標簽，得不到行業(yè)的深度認可和行業(yè)市場體系的支持——KTV投影通路和淘寶之類的網購，似乎成了這類產品唯一的生存機會。尤其是在面臨其上游面板供應商擁有整體轉向OLED面板的傾向的背景下，單片LCD投影能否贏得未來依然是一個未知數(shù)。