DLP还是LCoS?微型投影机主流技术大比拼

上网时间: 2010年05月14日? 作者:吕奕航,资深工程师,3M中国研发中心? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:DLP? 微型投影机?

近年来,随着投影产业的蓬勃发展, 投影机市场日益扩大, 投影已经深入到普通大众的日常生活当中,在我们的身边,随处可见各式各样的投影,大到大型会议室,Imax电影院,小到今天要介绍的个人口袋式微型投影。 在产业迅猛发展的同时,投影的技术也得到了不断的革新,各式各样的新应用也应运而生。人们的各种奇思秒想在投影的平台上大肆绽放,可以说,作为显示技术的一种,投影产业的未来必将前途无量。本文会简单为大家介绍一下口袋微型投影机的概念,分类,主要技术,发展趋势,行业以及应用等等。

一、口袋微型投影机的概念

提及口袋式微型投影机,通常很多人会有一些误解,口袋式微型投影往往会和迷你投影机产生混淆。

通常所谓的口袋式微型投影机,在国外有个专门的单词(Pico-Projector)作为其名字。通常对该投影机的2个方面有一定的限制:a).尺寸: 通常尺寸为手机大小。b).电池续航:要求在不接电情况下至少有2个小时或以上的续航时间。此外,其一般重量不会超过0.2Kg,有些甚至还不需要风扇散热或超小静音风扇散热。可以随身携带(可放入口袋),屏幕可以投影至50寸或以上,因此,有时我们也会称之为袖珍式口袋投影机(pocket projector)。

而产生混淆的迷你投影机,国外一般称之为(Mini-Projector),其本身就是一个传统投影的缩小版,它与口袋微型投影机的区别在与:尺寸通常会略大,一般与一本字典大小相当,重量一般也会到0.5Kg或更重,绝大部分的迷你投影机随机没有电池,即使有电池的,由于其本身功耗比较大,也基本无法续航到半小时以上。此外,内置风扇一般可见,且有一定噪音。

二、口袋微型投影技术分类

大家如果对投影机有所了解,应该都知道投影机主要的工作原理都是由光源发出光,通过一系列的光学照明系统,将光源的光均匀的照射到显示芯片上,而信号通过电路系统在显示芯片上实现色阶以及灰阶,显示出图像,此后由投影前端的投影镜头将显示芯片上的图象放大投射到相应的屏幕上。在投影系统里面,光学主要分为成像光学系以及照明光学系,而其中最为关键的元器件则为显示芯片以及照明组件(即光源)。

因此,口袋微型投影机可以从2个方面进行分类:

1. 从光源的角度分类,微型投影可分为LED和激光光源。

2. 从显示芯片角度分,可分为LCoS技术以及DLP技术,其中LCoS对色彩的实现方式又分为色序型以及彩色滤光型2种方式。

三、口袋微型投影机的技术指标,主要技术,技术优劣介绍

1. 技术指标

a).尺寸

b).光电效率:单位功耗(每瓦)能输出的光通量(流明)

该指标是微型投影很重要一个指标,作为普通投影机,由于有电源供电,一般亮度为其非常重要指标,而微型投影,由于要兼顾亮度,电池续航,散热等等系统问题,因此,不简单将亮度而将亮度效率作为其关键指标。

c).分辨率:芯片的分辨率,例如VGA(640*480),QVGA(320*240)等。

d).色纯度:色彩表现力的指标,通常国际上有NTSC的色域范围衡量

e).对比度:衡量图像易分辨力的指标(简单定义显示的亮态暗态比值)

2. DLP技术

作为迷你投影机(mini-projector)的主要推动者,TI公司在口袋式微型投影(pico-projector)上也下足了力度,自2008年以来,最近DLP也推出了其最新一代的DMD芯片。

目前,在全世界,仅有美国德州仪器(TI)能够提供商品化的DMD芯片产品,其原理主要是通过对微反射镜的控制,达到对光进行开关,从而实现对色阶以及灰阶的,在小小的DMD芯片上,拥有近百万个比头发丝还细微型的小反射镜。

3. LCoS技术

与DLP技术由TI一家公司垄断相比,LCoS的芯片商相对来说就比较多,例如Himax,Displaytech(Micron),Syndiant等等。此外LCoS技术平台比DLP开放许多,相对来说发展潜力更大。作为LCoS技术,其主要显像原理类似与液晶LCD,也是通过微电路控制电压,使液晶发生扭转,通过液晶对偏振光的控制,打到对光进行开关,从而实现色阶以及灰阶。LCoS(Liquid Crystal on Silicon)与液晶不同之处在于其本身是反射进行光控制,而液晶是透射光控制,这样LCoS本身从技术理论上开口率就要大于液晶。

作为LCoS技术,从08年开始发展到现在,也有当初的彩色滤光型(Color Filter)发展为目前的色序型(Color Sequential),其色彩表现力以及光利用效率都得到了大幅提升,目前色序型已经成为LCoS主流技术。

谈到LCoS技术,不得不提一下3M公司,作为全世界第一个发布光学引擎的3M公司同样是一家世界500强企业,其企业文化就以创新而著名,在显示技术领域,从投影仪的发明到08年推出全球首款光学引擎,3M公司也成为LCoS技术的一面大旗。此外,由于3M公司在液晶偏振光控制上的长期的技术领先,其本身又开发出一种偏振控制膜,利用该膜制成的PBS(Polarizing Beam Splitter)偏振控光元器件,可以使同性能的LCoS光引擎减少体积30%以上,工艺复杂性大大降低,此外,与普通LCoS光引擎相比,还可以将对比度大幅提高。

4.DLP技术与LCoS技术比较

说起DLP技术与LCoS的技术优劣,其实,在目前使用的会议室(教育)商用投影机,就有关于DLP技术与LCoS技术之争,当然作为微型投影,虽然大致的原理类似,但由于实现方式略有不同,还是有些不一样,下面也会从前述的几个技术指标上进行一一作详细比较。

a).尺寸:就目前而言,2种技术最终实现的产品尺寸都基本相同,没有太大的区别。从芯片角度上来看,由于液晶产业的蓬勃发展,LCoS的实现主要是标准液晶封装工艺,大致通过一些ITO玻璃印刷实现电路,而DLP的微反射镜阵列其实现方式是机械实现,每个微反射镜像素下有非常复杂的机械结构,因此,像素点距的减小对工艺提高要求非常高。难度相对要比LCoS实现大很多。

b).光电效率:目前,2种技术实现的亮度效率大致相同,每瓦的光输出7,8个流明。但是从2种技术本身上看,LCoS对信号的要求可以直接由电路接入,而DLP由于是由机械方式实现,在载有DMD芯片的主板上,还有相应的处理器(Processor)以及内存(Memory),这部分的功耗在光引擎整体中永远无法避免,可以认为是DLP技术在效率上的一个缺点,特别是在微型投影整体系统中,如果再考虑散热问题,LCoS芯片优势更明显。相对而言,LCoS的功耗可以做到小于0.1W,从长远来看,LCoS也会有一定的优势。

c).分辨率:与尺寸相同,DLP在同样大小的芯片上要实现分辨率的提高,同样是对工艺要求非常高,从第一代的DLP光引擎可以看到,320×480的分辨率已经落后与LCoS的640×480,虽然在第二代推出了800×480的芯片,但还是落后于LCoS技术,纯粹技术上看,发展前景LCoS要比DLP好。

d).色纯度:LCoS通过技术进步,目前通过色序型实现,理论上的实现发式已基本一致,因此色纯度上已经基本一致,都已经高于目前显示器以及电视。

e).对比度:DLP是通过微反射镜反射,而LCoS则是通过液晶扭转实现光开关,在开光完全上,液晶一直就存在暗态漏光问题,与传统商务投影机类似,DLP在对比度上的优势在微型投影上依旧存在,但由于在实际使用环境中,由于外界光对对比度影响对微型投影更大,因此,DLP在对比度上的优势相对与其商务投影机来说也相应削弱。另外,前面提到的3M公司的特殊PBS材料,其对比度也能做到250:1,与DLP技术的500:1即使在全黑外界环境下,也应该说差距不大了。

f).产业:DLP由于是Ti一家公司独有技术,因此,产业不确定性较大,相对于LCoS几家争鸣来比,以及将来技术上看,LCoS由于其特有的半导体产业基础,将来应该也会大有作为。

综上所述,笔者认为长远来看,如果Ti公司没有重大的技术突破或较好的市场策略,在将来,随着微型投影产业的井喷,LCoS会比DLP技术占有优势,就目前使用特殊偏振光控制膜的LCoS光引擎在性能上已经比DLP略胜一筹,随着技术的进步,相信作为一个更加开放的LCoS平台,一定会有不错的表现。

5.LED光源以及激光光源

近年来,LED光源技术迅速发展,在照明、家电、IT产品、行业设备里中使用越来越广泛,不仅改善了产品的性能,更为节能环保做出了贡献。对于投影机而言,随着LED光源技术的提升,它也将迎来一个新的产业应用。

a).LED光源

LED(Light Emitting Diode),发光二极管,简称LED,是一种能够直接把电能转化为可见光的固态半导体器件。它具有易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点,以往被广泛应用于城市工程、大屏幕显示系统中,目前在液晶显示器,液晶电视中已经得到广泛采用。特别在LED进入液晶电视应用以后,随着LED产业在显示领域壮大,LED的发展也遵循着大家熟知的摩尔定律,成几何式的发展,成本,效率,产业链,等等,等等各个方面,已经非常成熟,相信在微型投影行业里,也将大放光芒!

b).激光光源

作为微型投影光源技术的另外一种,Microvision公司是该技术的主要代表公司,于09年推出了激光光源的微型投影仪。

就激光光源来看,其成像效果上,整体感觉要比LED光源方式实现的目前大部分投影仪都要好,但其同样存在成像散斑的问题。此外,高额的成本成为了制约其商业化的主要瓶颈。再则,由于激光本身对人眼的安全性问题,在微型投影主要的消费电子市场,其推广难度也可想而知。整体上来看,激光光源在成本上没有大幅下降的情况下,短期前景无法与LED光源相提并论。

在上面的介绍中已经可以看到,LED在成本,产业化,安全性,产业链等等方面都有激光无可比拟的优势,这些优势在目前LED迅猛发展的短期内笔者认为激光难以逾越,但作为激光,成像质量上的优势以及可以自动聚焦功能,期待其在不久的将来,能有更大的突破。

四、微型投影仪的发展趋势

从目前来看口袋式微型投影仪,在其应用上大部分还是以单机应用为主,基本的应用基本上都以MP3/MP4作为娱乐方面,PDF/PPT演示等作为商务方面应用,在最近的CES上又看到内嵌入手机的微型投影产品,作为将来的发展方向,以手机本身的市场容量,微型投影必定会在这里大放异彩,此外笔记本上的微型投影,不带屏幕的微型投影电脑以及许多目前仅仅在电源中看到的应用等等等等,都会成为微型投影技术绽放光彩的舞台。

微型投影,自21世纪开始,就有科学家以及一些大公司开始研究,作为投影产业的一个分支,其意义对于投影产业是非常巨大的。自3M发明投影仪以来的近半个多世纪以来,投影作为应用也仅仅局限在一些办公,商用的特殊场合下。虽然在2004年前后,大背投投影电视曾经试图进入消费电子行业,但最终由于液晶的惊人发展而销声匿迹,现如今,我们已经看到微型投影在单机消费电子上的许多应用,各家投影厂商也随之重磅出击,应该说微型投影时代已经来临,相信随着将来的内嵌式微型投影产品的越来越多面世,微型投影的将来一定更加光明,投影产业也将成为继液晶产业后显示领域的一个新热点!

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相关信息
  • DLP是什么意思
  • DLP是Digital Light Processing的英文缩写,翻译成中文意思是数码光路处理器,是TI提出的数字光处理技术,采用该技术可生产投影仪或背投电视。DLP背投为反射方式,其系统核心是数字微镜器件DMD(Digital Micro mirror Device)。

  • 什么是微型投影机
  • 微型投影机又称口袋式投影、TRT便携式投影机,主要通过LCOS RGB三色投影光机和720P片解码技术,把传统庞大的投影机精巧化、便携化、微小化、娱乐化、实用化,使投影技术更加贴近生活和娱乐。微型投影机虽然尺寸很小,但它的发展机会巨大,近年来出货量正在巨幅增长。

  • LCOS是什么
  • LCOS是英文Liquid Crystal on Silicon的缩写,中文意思是硅基液晶,是一种液晶显示器(LCD)的新兴技术。LCOS是由Aurora Systems融合半导体CMOS集成电路与液晶两项技术的优势,于2000年开发出的一种高分辨率、低价格反射式新型显示技术。

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