LCD投影技術(shù)發(fā)展

一直以來人們都習(xí)慣性的認(rèn)為LCD技術(shù)誕生于日本，實際上這項技術(shù)最原始的推動者卻是美國企業(yè)。1968年美國RCA公司科學(xué)家G.H.Heilmeier根據(jù)動態(tài)散射效應(yīng)，將液晶做成顯示屏（Liquid Crystal Display，LCD）形成LCD產(chǎn)業(yè)的雛形，但卻一直沒有將該技術(shù)商品化。直到1973年，日本夏普成功開發(fā)出以LCD技術(shù)為顯示面板的計算器和手表，并帶動許多廠商如日立、NEC、東芝等加入LCD產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)行列。

LCD投影技術(shù)

而到1989年，將LCD技術(shù)應(yīng)用到投影設(shè)備的是愛普生，推出了全球第一臺LCD投影機。該技術(shù)是利用液晶在電極的作用下發(fā)生排列變化，使透過LCD芯片的光源通過鏡頭投射出圖像。盡管作為當(dāng)時的最新技術(shù)，LCD投影機還是基于單片結(jié)構(gòu)而存在性能和色彩方面的缺憾，開口率和分辨率都極低。但該技術(shù)直到1995年以單片形式LCD投影機才正式投入市場，緊接著1996年又推出了3LCD技術(shù)，在穩(wěn)定性和色彩表現(xiàn)方面有了突破。到2000年，三片板投影機是液晶板投影機的主要機種。其LCD單板投影機機體積小，重量輕，操作、攜帶極其方便，價格比較低廉。但其光源壽命短，色彩不夠均勻，分辨率較低。目前單板投影機的機型已經(jīng)很少。

2001年， LCD顯示技術(shù)有所突破，微透鏡技術(shù)提升了LCD投影機的光效率，使之達(dá)到了更高的亮度和對比度。活性矩陣液晶板上的每一個像素點上都有一個控制光開關(guān)的小的晶體管，不通明的晶體管將阻擋一部分通過像素點的光線，從而降低了光通量和圖像的亮度。微透鏡技術(shù)就是在液晶板的每一個像素點的背面都設(shè)置了一個小的透鏡，透鏡的作用就是在光線到達(dá)像素點以前，將光線進(jìn)行會聚，從而使通過像素點的光線避開像素點上的晶體光，避免了晶體管對光線的阻擋，從而提高了光通量和圖像的亮度。

2002年， 愛普生和索尼分別于推出新型的0.79/0.99英寸LCD面板，愛普生公司還發(fā)布了經(jīng)濟型、低價位的0.5英寸TFT多晶硅液晶面板并將之應(yīng)用于投影機產(chǎn)品。液晶面板尺寸的縮小理論上為液晶投影機成本的下降提供了基礎(chǔ)，同時還促成產(chǎn)品重量和體積的減小，使LCD機型在便攜性方面縮小與DLP機型的差距。此外，兩家公司仍就如何提高光效率進(jìn)行深入研究，并取得顯著成效：新型0.79/0.99英寸液晶面板雖然尺寸縮小，但光效率可與原有0.9/1.3英寸面板相媲美。同時，LCD技術(shù)還被積極地引入到背投產(chǎn)品中，以滿足家庭娛樂消費者對大屏幕顯示產(chǎn)品的需求。

2003年，LCD技術(shù)產(chǎn)品主要以“日系”廠商為主，技術(shù)已經(jīng)成熟，價格逐步下降，在諸多領(lǐng)域被廣泛認(rèn)可，特別是教育行業(yè)，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但LCD技術(shù)本身也有限制，例如，光源利用率低，亮度難以得到大幅度提升，尺寸和重量下不來 。

2004年，愛普生發(fā)布代表三片高溫多晶硅液晶投影技術(shù)的最新標(biāo)識，標(biāo)志著愛普生公司作為全球核心顯示技術(shù)供應(yīng)商的地位的確立。標(biāo)識上部圖像設(shè)計由紅、綠、藍(lán)三片液晶面板搭接而成。借此推廣LCD技術(shù)，鞏固LCD技術(shù)在市場中的地位。

2005年，愛普生公司推出了第五代液晶板，在英文當(dāng)中是“D4”的意思。第五代液晶板上所用的新技術(shù)叫做平坦化，是最先進(jìn)的3片液晶投影技術(shù)。 該技術(shù)使用了3片高溫多晶硅TFT液晶面板（HTPS），能夠?qū)崿F(xiàn)更加“明亮的圖像、自然的圖像、柔和的圖像”，并實現(xiàn)了產(chǎn)品的高畫質(zhì)、高可靠性和制造功效的完美結(jié)合。

2006年，由愛普生EMP-TW600上市推出的第六代液晶板，使液晶技術(shù)的發(fā)展再次實現(xiàn)了突破，第六代液晶板與第五代產(chǎn)品相比，在液晶板的開口率上實現(xiàn)了進(jìn)一步突破，隨之而來的則是亮度和對比度的進(jìn)一步提高。采用第六代液晶板的TW600，亮度能夠達(dá)到1600ANSI流明，遠(yuǎn)高于家用投影機市場上的同類產(chǎn)品，而結(jié)合自動Iris功能技術(shù)通過改變初始電壓下的液晶分子狀態(tài)可以獲得十分純的黑色，實現(xiàn)了高達(dá)5000:1的對比度，更是極大地削弱了DLP投影機以往在對比度方面的領(lǐng)先優(yōu)勢。

2007年，LCD技術(shù)取得突破，更高開口率的HTPS面板被主流投影產(chǎn)品采用：透光效率比上一代產(chǎn)品增加20%。在使用同功率燈源的情況下，圖像亮度大大增加。這樣即使整機使用的是較低瓦數(shù)的光源，圖像亮度也能得到保證。同樣，在使用面積較小的HTPS面板時，這項技術(shù)也可以保證獲得同樣分辨率，使未來投影機的圖像能夠更明亮、對環(huán)境更友好、性價比也更高。3LCD液晶面板進(jìn)一步小型化取得了進(jìn)展，最新的面板尺寸從0.55英寸縮減達(dá)到了0.47英寸，像素間隔也從之前的14μm 縮減到12μm ，光利用率卻特到了很大的提升，從48％提高到71％。

2008年，液晶投影機陣營又創(chuàng)造出一項前所未聞的新技術(shù)“4LCD”投影機技術(shù)。該技術(shù)采用四片，而不是此前廣泛應(yīng)用的三片技術(shù)，來大幅度提高光學(xué)引擎的光利用率，提升產(chǎn)品的亮度。4LCD技術(shù)和傳統(tǒng)的3LCD技術(shù)的不同之處在于，在三原色分光處理光學(xué)引擎中增加一枚新的液晶芯片用于處理“黃色”光束。通過對黃色光束的獨立處理，4LCD光學(xué)引擎能夠平均提高光利用率20%左右。

2009年，愛普生推出全球首款實現(xiàn)4K分辨率的高溫多晶硅（HTPS）TFT液晶面板。該面板在對角線尺寸1.64英寸的面板上共包含了4096x2160個像素點，為高畫質(zhì)Full HD分辨率(1920×1080)的四倍，非常適用于需要高分辨率的特殊應(yīng)用。 此外，4K級芯片有效的解決了當(dāng)前4K投影機體積龐大、價格昂貴等問題，將大大推進(jìn)4K投影機的普及進(jìn)程。而3LCD也將憑著這一優(yōu)勢擴大在高端工程投影機等領(lǐng)域的市場份額。此款芯片的推出了同時也反映出以愛普生為首的3LCD陣營夯實高端市場優(yōu)勢地位的決心和信念。

2010年，3LCD發(fā)布了全球第一款反射型高溫多晶硅（ReflecTIveHTPS）液晶面板，將投放全球主要市場。此面板對角線尺寸為0.74英寸，支持全高清（1920X1080）并且提升了對比度。新型反射型面板能提供10萬:1或更高3原生對比度，能再現(xiàn)明亮、自然、灰階豐富的畫面。它使用反射型電極代替了透射型電極，也使用了在透射型面板中提高對比度的技術(shù)。

DLP投影技術(shù)發(fā)展

1987年，德州儀器公司LarryHornbeck博士研發(fā)出第一塊數(shù)字顯微鏡裝置(DigitalMicromirrorDevice，DMD)，到1996年，數(shù)據(jù)光學(xué)處理（DigitalLightProcessing，DLP）技術(shù)正式商品化走向投影顯示市場，第一款DLP投影機面世，僅比LCD投影機晚了7年。

DLP技術(shù)的核心是由數(shù)以萬計被微型鏈鏈接固定的鏡片所組成的數(shù)字顯微鏡系統(tǒng)，這些鏡片沿光源前后傾斜，反射出或亮或暗的灰色陰影，經(jīng)過色輪過濾后投射出彩色圖像。

 最初的DLP芯片雛形分辨率僅16×16，而早期的DLP投影機亮度亦僅300流明，這意味著只有在較為黑暗的環(huán)境里才能看到它。盡管如此，DLP技術(shù)的兩個差異化的市場戰(zhàn)略還是給其技術(shù)發(fā)展做出了很好的指導(dǎo)作用，并且迅速占領(lǐng)市場，給LCD投影技術(shù)帶來很大壓力。一是“便攜化”戰(zhàn)略，從一開始，DLP投影機已經(jīng)嶄露出來的優(yōu)勢就是“便攜”，盡管早期的DLP投影機標(biāo)準(zhǔn)重量達(dá)10.5公斤，但較之同期的LCD投影機已算輕便。

 從1997年由富可視推出僅重6磅的LP420，投影機重量大大減輕。到1999年，在洛杉磯和紐約首次公映的《星球大戰(zhàn)一》上首次公開驗證DLP影院投影技術(shù)，從此DLP影院技術(shù)開始在全球測試使用。而到了2000年，樂普士公司推出世界上第一款低于3磅的DLP投影機，標(biāo)志著DLP技術(shù)開始引領(lǐng)便攜投影機市場。同年德州儀器DLP技術(shù)投影機出貨量達(dá)到了50萬臺，于此同時，神州數(shù)碼推出了首款中國品牌的DLP投影機。

2001年， DLP投影技術(shù)得到較大改善， TI公司發(fā)布了4項基于DLP技術(shù)的新技術(shù)，其中包括：新型DMD芯片、DDP1000DND控制器、DAD1000信號發(fā)生器和DLP Composer軟件開發(fā)工具。新型DMD芯片：TI新發(fā)布的2個DMD芯片包括0.7英寸的XGA芯片和0.55英寸的SVGA芯片，新的芯片具有高的亮度輸出、高對比度和高的圖象質(zhì)量等特點。

2002年，DLP子系統(tǒng)中使用的色輪有了很大的改進(jìn)，從原來的三段式色輪改進(jìn)為六段色輪，提高了色彩的還原；同時TI開發(fā)的SCR(sequential Color Recapture)新型色輪技術(shù)也開始用于投影產(chǎn)品，這將進(jìn)一步提升投影機的亮度和色彩表現(xiàn)；DMD芯片包含131萬個組合式反射微鏡，微鏡的傾斜角度已從原來的10度提高到12度，使采用DLP投影技術(shù)的產(chǎn)品可提供更高的亮度；DMD控制器LSI到DMD元件的數(shù)據(jù)傳送也開始采用DDR（Double data rate）新模式。其縮小DMD元件的芯片尺寸（以往DMD微鏡面積為16.7平方微米，每鏡間隔1微米，現(xiàn)在這兩個參數(shù)已減小至13.7平方微米、0.8微米），同時還加大作為DMD芯片基底的硅晶圓口徑并采用改良型封裝技術(shù)。

2003年，德州儀器推出了DDR DMD芯片組，在技術(shù)有三點改進(jìn)，一、微鏡的傾斜角度從10度增加到12度，這使得畫面亮度有～20%的提升。二、在微鏡下面，我們增加了一層黑色金屬（DM3）。這種工藝極大程度上減少了微鏡陣列下上層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的反射。采用DDR技術(shù)的投影機的對比度已經(jīng)超過了2000:1，而采用SDR技術(shù)的投影機只有800:1。三、相對于SDR芯片組，DDR芯片組具有更高的數(shù)據(jù)接收速率，使得圖像質(zhì)量大大提高，尤其是在視頻圖像上效果更為明顯。年底DLP?技術(shù)將完成從150mm到200mm晶片生產(chǎn)工藝的轉(zhuǎn)換，可促使每個晶片產(chǎn)出近乎兩倍的裸片，同時降低制造工藝的成本。相對于150mm的工藝，200mm工藝生產(chǎn)的破損點更低，因此產(chǎn)量將會提升。

2004年，德州儀器公司在InfoComm2004上宣布了一款新的SXGA+DLP芯片， 為用戶提供1400 x 1050 的分辨率，為單芯片產(chǎn)品中實現(xiàn)分辨率最高。DLP SXGA+ 技術(shù)提供高亮度和對比度，滿足商務(wù)、醫(yī)療、軍事應(yīng)用、固定安裝以及大型會議等場所對高端產(chǎn)品的需求。

2005年，德州儀器（TI）（NYSE: TXN）宣布將DLP?技術(shù)運用在 .55 XGA分辨率的芯片上，賦予此款XGA規(guī)格芯片（1024 x 768分辨率）極具競爭力的價格。在設(shè)計DLP? .55 XGA芯片零組件配套時，為確保零組件配套與現(xiàn)存的光學(xué)引擎能高度兼容，德州儀器與客戶密切配合，以達(dá)到降低投資成本與縮短產(chǎn)品上市時間的目標(biāo)。DLP? .55 XGA芯片同時也可與DDP2000 Imaging ASIC兼容，使影像復(fù)制極致發(fā)揮，將過去僅能在商用投影機上呈現(xiàn)的絕佳影像完美重現(xiàn)于家用投影機上。

2006年，DLP技術(shù)則在色彩還原方面進(jìn)行了改善，提出了極致色彩技術(shù)(BrilliantColorTM)，可以在同一時間內(nèi)達(dá)到最高六種顏色的處理能力，提高了DLP投影機的色彩飽和度與色彩還原準(zhǔn)確度。三片式DLP投影機被應(yīng)用于高端的工程和影院項目，彌補了過去LCD投影機無法解決的高分辨率和高穩(wěn)定性的技術(shù)空白。

2007年，德州儀器公司推出全新芯片組DarkChip? 4，進(jìn)一步鞏固DLP在圖像質(zhì)量與對比度的領(lǐng)導(dǎo)地位。此全新芯片組基于不同的應(yīng)用，可將原始對比度提升高達(dá)30%。在采用DLP DarkChip? 4的三片式1080P家庭劇院投影機，不僅可創(chuàng)造數(shù)萬億種顏色，原始對比度更高達(dá)15,000:1。在芯片大幅提升原始對比度的同時，屏幕上投射的圖像也就更具立體感。這種突破性技術(shù)與DLP其它的創(chuàng)新優(yōu)勢、明快的色彩、高分辨率、清晰度和全數(shù)字影像相結(jié)合，可以為DLP為主的投影機廠商提供獨特的市場競爭優(yōu)勢。

 2008年，DLP推出全球首款針對WUXGA數(shù)據(jù)投影機設(shè)計的0.95寸WUXGA DLP芯片，在16:10的屏幕高寬比中實現(xiàn)目前投影機市場上分辨率最高的1920×1200分辨率，圖像質(zhì)量的再次提升，將助力投影機制造商精確展現(xiàn)寬屏計算機的分辨率。

2009年，德州儀器推出DLP Pico高清投影芯片組，這標(biāo)志著便攜式高清娛樂進(jìn)入了新紀(jì)元。全新的DLP Pico高清芯片組實現(xiàn)了最小芯片與最佳圖像質(zhì)量的完美結(jié)合。移動辦公人員再也不用因為無法分享影像內(nèi)容而苦惱，因為全新的芯片組使最亮的投影產(chǎn)品可以很容易地被放于筆記本包中，隨身攜帶。

2010年，德州儀器推出DLP? LightCommander?。作為一套開發(fā)套件，DLP LightCommander能夠為用戶提供一個易用性高的多功能工具，用以將DLP技術(shù)融入到光處理應(yīng)用中。全新DLP?開發(fā)套件的推出滿足了眾多渴望使用DLP技術(shù)進(jìn)行試驗的開發(fā)人員的需求，而且DLP LightCommander 的特點還包括它是一個光學(xué)引擎、符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接口及應(yīng)用軟件。其模塊架構(gòu)的多功能性有助于加快需要高速空間光調(diào)制器的光、電和系統(tǒng)軟件的開發(fā)。DLP還推出DLP影院4K芯片增強版，能夠制造出世界上最亮、最高效的數(shù)字投影機。

LCOS投影技術(shù)發(fā)展

在當(dāng)前的投影機市場上，LCD和DLP仍然占據(jù)了絕大多數(shù)的投影機市場份額，但LCOS的異軍突起也不容忽視。LCOS的英文全稱是LiquidCrystalonSilicon，即硅上液晶，通過名字便可以知道這是一項從LCD 發(fā)展起來的技術(shù)，可以看作是取LCD和DLP兩家之長的改良型技術(shù)，其基本原理和LCD相似，區(qū)別在于它利用的是與DLP相似的反射式架構(gòu)。

早在上世紀(jì)九十年代，應(yīng)用LCOS技術(shù)首批成型產(chǎn)品是由Aurora Systems公司成功推出。在問世初期，LCOS技術(shù)被普遍看好，進(jìn)入1995年，便有諸多廠商開始研發(fā)自己的LCOS技術(shù)，JVC公司就很快開發(fā)出名為D-ILA的LCOS專利技術(shù)。到了01年，LCOS廠商已擴至JVC、索尼、日立、三洋、3M、飛利浦、三星等9家企業(yè)，而我國臺灣也繼LCD之后掀起了LCOS技術(shù)的生產(chǎn)熱潮。

可到了2004年，在進(jìn)軍LCOS的征途中，就像LCOS芯片設(shè)計廠商MicroDisplay的首席執(zhí)行官桑迪普所說的，許多廠商都倒下了。而就在一年前，英特爾還宣布要用LCOS產(chǎn)品給IT產(chǎn)業(yè)帶來一場革命，宣稱采用英特爾 LCOS技術(shù)的電視機將在04年年底上市銷售。這一預(yù)期卻使得英特爾顯得狼狽不堪，在多次推遲后，最終于10月份宣布放棄LCOS產(chǎn)品。

與此同時，試圖將LCOS技術(shù)投入商業(yè)化生產(chǎn)的大公司諸如飛利浦、惠普、東芝和英特爾等都將這一計劃擱置了起來。主要是因為，它們都無法將LCOS產(chǎn)品達(dá)到原定的價格和性能指標(biāo)，無法完成大批量生產(chǎn)。

雖說其發(fā)展陷入了低谷，而且一度面臨崩盤，不過還是有一些廠商并未完全放手此領(lǐng)域。像索尼、JVC以及臺灣的IT企業(yè)就在步履維艱中堅持了下來，下大力研發(fā)背投產(chǎn)品，并將LCOS顯示技術(shù)成功應(yīng)用在高端家庭影院級投影產(chǎn)品上。

到了2006年，索尼和JVC的LCOS產(chǎn)品就在北美市場取得戰(zhàn)略性成功，進(jìn)入07年，索尼、JVC和佳能等日系廠商開始將LCOS產(chǎn)品導(dǎo)入中國市場，以示創(chuàng)為首的幾大臺灣企業(yè)也開始重操舊業(yè)，這多少讓業(yè)界對LCOS重拾信心。

在日本廠商對于這項技術(shù)始終堅持，索尼的SXRD技術(shù)、JVC的D-ILA技術(shù)都是各自獨家的LCoS技術(shù)，在多年的醞釀后，終于在2010年開始爆發(fā)。而這兩家廠商的LCoS技術(shù)主要應(yīng)用于中高端的1080p投影機市場，國內(nèi)的LCoS技術(shù)則主要應(yīng)用于微型投影機市場。

憑借著LCoS技術(shù)在對比度上的先天優(yōu)勢，對于強調(diào)高對比度的家用投影機來說，無疑是非常適合的。以JVC HD350復(fù)刻版機型為例，其具有的25000:1的原生對比度，相比于其他品牌更高的動態(tài)對比度數(shù)值，能在原生對比度上獲得如此高的數(shù)值，實屬不易。同時，結(jié)合了3LCD與DLP優(yōu)勢的LCoS技術(shù)，將高對比度、廣色域，以及高光利用率結(jié)合，也成為家用投影機中最具優(yōu)勢的技術(shù)。

此外，由于LCOS面板尺寸小、具有“顯示屏幕尺寸大、分辨率高、對比度高、耗電低、成本低、零輻射、綠色環(huán)�！钡绕叽髢�(yōu)勢，可用于取代LCD在便攜式投影產(chǎn)品上廣泛應(yīng)用，如果能將這一優(yōu)勢利用好了，再解決了批量生產(chǎn)的問題，并將成本低的優(yōu)勢展現(xiàn)出來，LCOS的前景還是比較光明的。