國產(chǎn)單片液晶投影機(jī)技術(shù)發(fā)展之路

國產(chǎn)單片液晶投影機(jī)技術(shù)發(fā)展之路

　從2000年初以來的投影機(jī)DIY熱潮，催生了國產(chǎn)液晶投影機(jī)制造產(chǎn)業(yè)（非OEM類），并涌現(xiàn)出了一批國產(chǎn)中小投影機(jī)制造企業(yè)，據(jù)統(tǒng)計目前全國有一定產(chǎn)量的整機(jī)廠家約15家，配套鈑金加工、表面處理、光學(xué)冷加工、光學(xué)鍍膜、光學(xué)設(shè)計、電路設(shè)計開發(fā)、光源及其驅(qū)動設(shè)計生產(chǎn)、液晶及其驅(qū)動解決方案的從業(yè)廠家約50家等，市場份額在近3年保持了100%以上的年增長額度，頗似90年代發(fā)燒音響的消費熱潮和市場狀況。本文主要分析近年來國產(chǎn)液晶投影機(jī)技術(shù)發(fā)展的主流方向。

　　單片液晶投影機(jī)技術(shù)發(fā)展之路

　　首先要說明一點的是，單片液晶投影機(jī)的光利用率是很低的，而三片式液晶投影機(jī)在濾色片（對于三片式投影機(jī)，RGB三色光、三色屏分別照射、投影、成像避免了濾色片上66%的巨大光損失）及偏振片（三片式投影機(jī)：采用PBS轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，避免了在液晶入射偏振片上約50%的巨大光損失）上的光損失很小，光效一般比同規(guī)格的單片投影高出3倍以上。這也是三片式液晶投影機(jī)的巨大優(yōu)勢，但三片式方案一般成本較高（液晶投影與DLP投影、LCOS投影均如此），所以在DLP、LCOS投影技術(shù)中很少有民用的三片式方案。應(yīng)該說單片液晶投影機(jī)在光學(xué)技術(shù)上并不領(lǐng)先，但也不過時，目前單片投影技術(shù)還廣泛地應(yīng)用在液晶背投、DLP投影機(jī)、DLP背投、LCOS投影機(jī)上。

　　單片液晶投影機(jī)

　　目前國產(chǎn)投影機(jī)還主要是單片液晶方式，單片液晶投影機(jī)具有結(jié)構(gòu)較為簡單，成本較低，性能穩(wěn)定(合理設(shè)計情況下去，可靠性超過三片LCD及DLP投影機(jī))，對比度較高（可以通過合理的光學(xué)設(shè)計，超出同規(guī)格三片液晶投影機(jī)的水準(zhǔn),甚至超出液晶片本身的對比度水準(zhǔn)），目前國外還有像美國科視（專業(yè)、高可靠工程投影機(jī)）、日本夏普（視頻投影機(jī)）等保持生產(chǎn)，它的最大缺點是光利用率較低，所以一般單片液晶投影機(jī)不能輸出高亮度，不太適合電教、商務(wù)演示等用途，但在歌舞娛樂、影視商用、家庭影院等需要完善的視頻性能（解像度、色彩還原、合理的響應(yīng)速度、對比度等），但對亮度要求并不太高的環(huán)境下，有著廣泛的用途，加上目前在價格上明顯優(yōu)勢，國產(chǎn)單片液晶投影機(jī)在歌舞娛樂、家庭影院等市場中漸呈燎原之勢。

　　在液晶投影機(jī)的開發(fā)中，除了至關(guān)重要的光路外，液晶屏及其驅(qū)動的選用和開發(fā)也是關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　國產(chǎn)單片投影機(jī)從早期10萬像素機(jī)(如:2000年瑞誠套件4,解像度約為220*170*3)的出現(xiàn)，到近期推出的100~240萬像素(如:640*480*3,800*480*3，800*600*3，1024*768*3)的投影機(jī)，其像素陣列或分辨率的展現(xiàn)，全由液晶屏本身的像素點決定。10萬像素的投影機(jī)已為過眼云煙，33萬像素投影機(jī)也將會很快被100萬像素以上的機(jī)型替代。100萬以上像素的液晶屏中，又有傳統(tǒng)的4：3液晶屏和新型的16（15）：9液晶屏。這些液晶屏一般均為世界級的大公司所生產(chǎn)，如日立、松下、夏普、東芝、愛普生、LG、索尼以及***的元太、聯(lián)友等公司。目前國產(chǎn)的單片投影機(jī)（100萬像素以上），大多采用數(shù)字屏，其主流品種為：

　　1）、7寸日立TX18D11VM1CAA液晶屏，該款液晶屏的優(yōu)勢在于像素高（800X480），且屏幕為16(15)：9方式，可以做出目前流行的16：9終端顯示設(shè)備。

　　2）、7寸松下EDTCB18QCF液晶屏，該屏性能、尺寸與日立TX18D11VM1CAA相同，且數(shù)字接口定義完全相同，大多驅(qū)動板可以直接互換使用。由于這兩款都是7英寸800x480的16：9液晶屏，既可以滿足看16：9的大片，也可以由驅(qū)動板改變算法顯示主流的4：3電視節(jié)目。是非常理想的單片液晶投影機(jī)液晶屏。

　　3）、夏普LQ64SP1/2/3/4/5液晶屏，該類屏為6.4英寸800x600的4:3投影專用液晶屏,其光透過率高、開口率高，且像素較高，是做單片投影機(jī)的優(yōu)選品類（曾廣泛用于數(shù)家知名品牌的正投及背投產(chǎn)品）。

　　4）、夏普 LQ64P312/311液晶屏，該款屏為6.4英寸640x480的4:3投影專用液晶屏，其尺寸和LQ64SP1/2/3/4/5類相同，只是其分辨率要低些。該款屏也是做單片投影機(jī)的優(yōu)選品種。目前市面上另有夏普LQ64D343、RLCDP0019CEZZ、RLCDP0032CEZZ與此類似，均可選用。

　　5）、夏普LQ08V3DG01液晶屏，該款為8英寸640x480的4:3液晶屏。該屏主要因為尺寸偏大，影響整機(jī)體積，只有很少廠家采用。

　　6）、其他如：元太3.5英寸640X480液晶屏，東芝5.6英寸 640X480液晶屏及其他廠家的640X480—1024*768）液晶屏也可考慮采用，如：5寸元太P50CB4、4.7寸hannstar HSD11150MX46-A，TMDISPLAY5.6寸LTD056ETOS,東芝4寸：LTM04C395、LTM04C380S、4寸LTM04C380K，4寸AND ADNPSI04C380K-HB，6.3寸NEC NL10276BC12-02 、NL10276BC12-01。?

　　對于單片液晶投影機(jī)，選用哪種液晶屏對投影出圖像的分辨率和畫質(zhì)是至關(guān)重要，對于分辨率和畫質(zhì)的影響，大家都可以到書刊上找到解釋，在此不再重復(fù)。但在投影機(jī)的開發(fā)中，卻不能僅僅考慮分辨率和畫質(zhì)，而作為單片投影機(jī)來說，還需要選用液晶屏的透光率較高。這是由于目前國內(nèi)廠家開發(fā)的投影機(jī)，都屬透射式光路，而非反射式光路（三片LCD、DLP、LCOS投影機(jī)均采用反射式光路，區(qū)分主要是光在顯物體上的路徑），而一般液晶板的總光透過率在4%---6%之間，不要小看這百分之幾的差異，在投出畫面亮度上卻可反映出較大的變化。比如用一款光透過率為4%的液晶屏制作的投影機(jī)，其亮度（光輸出）為240流明，而換為光透過率為6%的同規(guī)格液晶屏，在同一臺機(jī)器上所測量的亮度（光輸出）將提升到360流明。從此例可以看出，一款液晶屏對投影機(jī)的光學(xué)設(shè)計是也非常重要的。在目前主流產(chǎn)品所選用的液晶屏中，其光的透過率排序依次為：LQ64P312/311 > LQ64SP1/2/3/4/5 > LQ08V3DG01 > TX18D11VM1CAA > EDTCB18QCF。

　　選用液晶屏的同時，還需要注意液晶屏本身的特殊功能，其主要為上/下翻轉(zhuǎn)、左/右鏡像功能。有了這些功能，可使得液晶驅(qū)動板的方案選擇更加靈活。以上列舉的液晶屏中，僅有夏普屏自帶上/下翻轉(zhuǎn)、左/右鏡像功能，即只要給定相應(yīng)的控制信號即可對其進(jìn)行控制，而更多的數(shù)字液晶屏是不帶上/下翻轉(zhuǎn)、左/右鏡像功能的，這樣給開發(fā)者們帶來了極大的考驗。如果熟悉國產(chǎn)單片液晶投影機(jī)市場的不難發(fā)現(xiàn)，很多廠家的產(chǎn)品目前還不具備翻轉(zhuǎn)功能，而是根據(jù)客戶需要，生產(chǎn)不同的正放機(jī)型和吊裝機(jī)型，甚至干脆只有正放機(jī)型。這些設(shè)計都會給使用者帶來一些不便。而目前市面上類似性價比的產(chǎn)品僅僅RC-1208VDT具有上/下翻轉(zhuǎn)、左/右鏡像功能，我們期望其他的廠家盡快完善這一功能。

　　液晶屏的使用，均離不開其對應(yīng)的驅(qū)動板。對于不同的液晶屏，其驅(qū)動方式也不完全一樣。當(dāng)然，在此所說的驅(qū)動板，實為信號處理板，而非液晶屏的陣列驅(qū)動。這是因為一般的液晶屏廠家都給液晶屏配備了陣列驅(qū)動，用戶只需要對信號進(jìn)行變換，并滿足陣列驅(qū)動板的接口協(xié)議即可。通常，模擬屏的接口主要有：R、G、B輸入端，行、場同步信號輸入端，及圖像上下翻轉(zhuǎn)、左右鏡像控制端，某些屏陣列驅(qū)動板上還有PLA/NTSC制式轉(zhuǎn)換端等。而數(shù)字液晶屏的接口就多一些，雖然輸入的同樣是R、G、B信號，但對于不同的屏，其灰度級數(shù)是不一樣的，有些是6階的，有些是8階的（色彩、層次效果明顯較好）。也就是說將R、G、B三基色信號各分成6位或8位進(jìn)行處理。一般來說，數(shù)字屏具有TTL或LVDS接口，但由于廠家不同，各屏的引腳定義也不完全一樣。但大致包括：6位或8位R、G、B信號，時鐘信號、行場同步信號，以及有些屏自帶的圖像上下翻轉(zhuǎn)、左右鏡像控制端等。常用液晶屏驅(qū)動芯片有：

　　1）、Pixelworks公司的:PW168、PW463、PW465等型號。

　　2）、Genesis公司的:Gm5020、Gmzan3、gm5221等型號。

　　3）、MXIC公司的:MX88L284、MX88L285等型號。

　　4)、Syntek公司的:STK6005等型號。

　　5）、Myson公司的:MTL005F等型號。

　　6）、在市場上還有很多公司如Realtek、Mstar、Mst、Samsung等也有專用液晶驅(qū)動芯片。

　　作為用于投影機(jī)的液晶驅(qū)動板，除了有驅(qū)動部分，還包括有視頻數(shù)字解碼和VGA信號處理等芯片。視頻解碼電路的設(shè)計，將是影響圖像質(zhì)量的關(guān)鍵，所以一般投影機(jī)廠家不會在圖像質(zhì)量處理上省錢。常用數(shù)字解碼芯片有：

　　1）、Philips公司的:SAA7115、SAA7114、SAA7111等型號。

　　2）、 Samsung公司的:S5D0127等型號。

　　3）、Ti公司的:Tvp5150、Tvp5156等型號。

　　4）、Teckwell公司的:TW99、TW98等型號。

　　將上述驅(qū)動芯片與解碼芯片任意組合，都將可構(gòu)成一套完整的液晶屏驅(qū)動方案。

　　由目前國內(nèi)單片液晶投影機(jī)的設(shè)計來看，不論從技術(shù)實力還是市場需求，都將會引導(dǎo)出更新的產(chǎn)品。而近年國產(chǎn)單片液晶投影機(jī)的液晶屏及驅(qū)動板的采用，其發(fā)展趨勢為：

　　1）、液晶屏的小尺寸、高像素化。為了縮小整機(jī)體積，滿足更高的視頻顯示要求，提高市場競爭力，故此單片液晶片的選擇將會在3.5~7寸范圍內(nèi)選擇，而分辨率將會在640X480~1024X768之間選擇。（注：如果是16：9的屏，則會在800X480、1280*720間選擇）

　　2）、驅(qū)動板的功能需要更加完善，包括圖像上下翻轉(zhuǎn)、左右鏡像功能，電子梯形校正功能、色溫調(diào)整功能，對于16：9的液晶屏還應(yīng)包括有16：9/4：3 顯示模式切換功能等其他輔助功能。

　　3）、驅(qū)動板的信號接口豐富化,為了滿足視頻信號發(fā)展需要，以后的投影機(jī)信號源輸入接口應(yīng)該包括：VGA，DVI，HDTV，Cvbs，S-VIDEO，YCbCr,TV等。

　　4）、視頻信號的格式應(yīng)滿足PAL/NTSC 雙制式，調(diào)試菜單應(yīng)該多語言調(diào)試菜單，TV伴音制式也應(yīng)該滿足多國（或地區(qū)）的需要。??? 國產(chǎn)投影機(jī)從無到有，經(jīng)歷了愛好者DIY時代、手工作坊式時代，才走到了目前的專業(yè)化設(shè)計生產(chǎn)，已初具產(chǎn)業(yè)規(guī)模，其中的佼佼者充分地整合了現(xiàn)有的資源、協(xié)作、配套逐漸形成了一條產(chǎn)業(yè)鏈?，F(xiàn)在的國產(chǎn)液晶投影機(jī)無論是體積、外觀造型、亮度等硬指標(biāo)，還是畫面質(zhì)量、可靠性等幾項軟指標(biāo)，與過去不可同日而語，如瑞誠“魅影E”超靈巧家庭影院用液晶投影機(jī)，體積和造型媲美主流的三片液晶投影機(jī)，與早期的平看象風(fēng)箱，豎看象電腦的不倫不類外觀比，“瘦身”效果明顯，算是登堂入室了，這主要得益于較早引入了創(chuàng)新的產(chǎn)品工藝美術(shù)設(shè)計理念及現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計思路。早期的國產(chǎn)投影機(jī)在觀看時環(huán)境需暗到男女難辯，現(xiàn)在有的國產(chǎn)品牌已達(dá)到了電教的能接受的基本亮度水準(zhǔn)，可以邊聽講邊做筆記，亮度達(dá)500～1200ANSI流明，提高了十多倍。畫質(zhì)評判有了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主觀感覺部分機(jī)型的畫質(zhì)已毫不遜色主流的三片機(jī)，有影有聲就不錯已真的成為了歷史。可靠性也由臺臺回“娘家”的尷尬，到95%以上的開箱合格率，有了質(zhì)的飛躍。

　　總體來看，與國際主流投影機(jī)相比,目前的國產(chǎn)投影機(jī)價格優(yōu)勢明顯，耗材低廉，但綜合性能平平，基本上進(jìn)入了對品質(zhì)要求不高(比如:亮度、體積)的娛樂場所，市場容量有限，要進(jìn)入發(fā)展空間巨大的家用市場還必需邁過諸如散熱及噪音、防塵、漏光等門檻。部分國產(chǎn)投影機(jī)廠商對這類相對較“軟”的指標(biāo)重視不夠，其實這些都是主流投影機(jī)的核心技術(shù)，它們之間互為矛盾互相牽扯，要求一個滿意的平衡點，實屬不易。但只有處理好這些問題，國產(chǎn)投影機(jī)才能上檔次，具備好用、易用、耐用的特點，加上明顯的價格優(yōu)勢，才會得到家用市場的青睞，登堂入室而進(jìn)千家萬戶，甚至沖出國門，走向世界。

　　散熱及噪音

　　投影機(jī)的熱量主要來自光源及其附屬的功率電路，液晶屏被動吸收光能而積累熱量，其它的電路發(fā)熱較少。在投影機(jī)內(nèi)，部件裝配緊湊，容積率很高，通過常規(guī)的自然散熱幾乎不可能，最常見的方式是通過風(fēng)冷強(qiáng)制散熱。機(jī)內(nèi)的部件對溫度敏感的等級依次為液晶屏組件、電路組件、光源組件。液晶屏受液晶材料及偏光片材料的限制，分常溫0～50℃、寬溫-20～70℃、超寬溫-40～90℃三種類型，在投影機(jī)中使用更關(guān)心的是溫度上限，高上限的液晶屏散熱設(shè)計靈活，可以很好地兼顧噪音及防塵。耐溫等級可以從液晶屏使用手冊中查到，也可以自行實驗測試，常用的屏我們實測過一些，如夏普的LQ050A3AD01極限在85℃，夏普的LQ64P312、LQ64SP1/2均在55～60℃，而日立的TX18D11VM1高達(dá)90℃。光源組件由燈泡、反光碗、光匯聚系統(tǒng)組成，燈泡及其反光碗的耐溫等級較高，燈泡的石英電弧管工作溫度在900℃左右，新型的陶瓷電弧管能在1200℃工作。反光碗的玻璃基材耐溫600℃，相對薄弱的是其上鍍的多層高溫介質(zhì)膜，一般400℃能工作3000小時左右，并保持80%以上的反光率。聚光鏡基材能耐高溫，但如其較厚，工作時前后表面溫差過大，可能因熱應(yīng)力而出現(xiàn)裂紋。