LCD是Liquid Crystal Display的縮寫,中文意思為液晶顯示。在投影機陣營中,目前主流的液晶顯示投影機均采用3片式HTPS LCD液晶板,簡稱3LCD,而這正是我們今天所探討的主題。
液晶面板種類繁多,HTPS只占其中的一部分
在種類繁多,性能各異液晶面板家族中,HTPS僅僅是一個很小的分支而已。HTPS是High-Temperature Poly Silicon的簡稱,中文意思為高穿透式高溫多晶硅,俗稱高溫玻璃。從上圖中我們也可以看出,投影機使用的液晶面板和電視、電話、GPS等產(chǎn)品使用的液晶屏有著本質(zhì)上的區(qū)別,HTPS主要應(yīng)用在投影機和EVP領(lǐng)域中。
3LCD標識
從1989年愛普生推出第一款液晶投影機VJP-2000以來,3LCD技術(shù)已經(jīng)走過了20年的發(fā)展歷程。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,3LCD核心元件HTPS面板的出貨量已經(jīng)突破了6000萬片(每款3LCD投影機均采用3片HTPS面板)。而另外一份公布的數(shù)據(jù)顯示,3LCD投影機的銷量已經(jīng)連續(xù)11個季度領(lǐng)先于DLP,并且優(yōu)勢還在逐步擴大。在2008年度國內(nèi)銷售的57萬臺投影機中,3LCD投影機占了30萬臺。雖然低端市場和尖端市場表現(xiàn)不處于強勢地位,但是3LCD投影機在主流的中端市場,特別是行業(yè)市場還占據(jù)著絕對的優(yōu)勢,而行業(yè)市場則占據(jù)著投影機市場采購量的60%以上。
愛普生擔(dān)任了3LCD技術(shù)推廣宣傳的重任
目前3LCD投影機的核心技術(shù)仍然掌握在愛普生和索尼這兩家公司的手中,但是由于索尼不出售3LCD的相關(guān)技術(shù),所以市面上除了索尼之外其他的所有3LCD液晶投影機的芯片均由愛普生提供。目前采用3LCD技術(shù)的投影機品牌主要有愛普生、索尼、三洋、日立、三菱、松下、NEC、夏普等,從上述描述中我們不難看出采用3LCD技術(shù)的均為日系廠商。其實包括DLP投影機的忠實簇擁者明基等臺系和歐美廠商也曾推出過3LCD液晶投影機,只不過后來因為市場等原因而專注于DLP陣營,推出的3LCD液晶投影機則越來越少。歡迎光臨小強家庭影院導(dǎo)購網(wǎng)099667.cn
從技術(shù)層面來講,3LCD投影機便是“色彩”的代名詞。相比單片式DLP投影機,3LCD投影機色彩飽和度更高,色彩還原也更精準。筆者先后測試過100多臺投影機,毫不夸張的是,主流的3LCD液晶投影機顯示的100吋畫面效果完全可以媲美我們使用的22吋液晶顯示器。
當(dāng)然,也有一些消費者聽到3LCD投影機在技術(shù)上還有一些不足之處,例如液晶面板老化,需要防塵等等,有些消費者也因為這些聲音考慮是否還堅定的選擇3LCD投影機。
那么,3LCD投影機為什么會有這些優(yōu)缺點呢?這些優(yōu)缺點是真實存在的嗎?能否通過技術(shù)手段來進行改善現(xiàn)狀,給用戶更加滿意的體驗度呢?為了解答大家的疑惑,筆者前段時間將愛普生EMP-1710投影機進行了深度拆解,特別是對其核心的光學(xué)部件進行解析,希望可以找到問題的答案(拆解文章點此)。而筆者之所以選擇這款投影機一是因為愛普生是3LCD液晶面板的提供商,二是因為這是愛普生和市場上最主流的商務(wù)投影機,綜合來看還是很有代表性的。 在了解3LCD技術(shù)之前,我們先通過官方的一段的DEMO視頻了解其大致的光路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(點此看視頻)。通過視頻我們可以看到,投影燈泡散發(fā)的光經(jīng)過分色鏡被分成了紅、綠、藍三種色彩,再經(jīng)過鏡子折反射之后,光線集中到核心元器件HTPS之中,再經(jīng)過中間的棱鏡將三原色光進行混合后投射出不同顏色的圖像。
手電筒投射出來的白光經(jīng)過分色鏡被分散成了紅綠藍三原色
在愛普生EMP-1710投影機的拆解中我們可以看到,手電筒投射出來的白光經(jīng)過分色鏡被分散成了紅綠藍三原色。從技術(shù)層面上看,白光首先經(jīng)過第一透鏡陣列(單元聚光透鏡組),然后再經(jīng)過第二透鏡陣列(偏振光轉(zhuǎn)換透鏡組)提高偏振光的利用率。然后,光線便經(jīng)由分色鏡形成了紅綠藍三原色三束光線。當(dāng)然,三束不同色彩的光線還要經(jīng)過一體化棱鏡匯聚彩色光線,再經(jīng)過鏡頭調(diào)整才顯示我們最終看到的畫面。那么這個HTPS如何實現(xiàn)這種功能的呢?其核心又是什么呢?
拆解下來的3LCD投影機核心部件
在前文中我們提到了HTPS是High-Temperature Poly Silicon的簡稱,中文意思為高穿透式高溫多晶硅。HTPS是由像素點所組成的,比如一款分辨率為1024×768的3LCD投影機的HTPS便由1024×768個像素點所組成,而每個像素點則由信號線、控制線、TFT和開口區(qū)四部分組成(關(guān)于HTPS的視頻)。其中信號線負責(zé)視頻信號的傳輸,控制線負責(zé)圖像信號的驅(qū)動管理,TFT(Thin Film Transistor ,中文意思為薄膜場效應(yīng)晶體管),開口區(qū)內(nèi)充滿了以特定方式排列的液晶分子,這些液晶分子在不同的電壓下會改變排列方式,排列方式的又會改變透過像素光線的振動方向,并與偏振板相結(jié)合實現(xiàn)了從全黑到全白狀態(tài)下不同灰階的過渡。
0.7吋液晶面板提升了開口率
提到開口區(qū),我們就不得不提到3LCD投影機中備受關(guān)注的“開口率”這個詞。開口率是指除去每一個像素的配線部、晶體管部(通常采用黑色矩陣隱藏)后的光線通過部分的面積和每一個像素整體的面積之間的比例。開口率越高,光線通過的效率越高。在早期液晶投影機中,開發(fā)者都為低開口率所帶來的“窗格”現(xiàn)象所頭疼。舉一個較為形象的比喻,一款XGA分辨率的投影機的HTPS中存在1024×768共768432個像素點,這些像素點之間之間由引線等進行了分割。不過由于HTPS非常小,將像素點控制至0.28mm內(nèi)已經(jīng)非常困難,原來一個1024×768像素點陣的HTPS便有2592條外部引線,引線等占據(jù)了HTPS大概一半左右的面積,而正是這些引線造成了早期的3LCD投影機“窗格”現(xiàn)象的發(fā)生。
不過現(xiàn)在,HTPS采用了更為先進的細微加工技術(shù),通過配線、元件部的優(yōu)化設(shè)計和縮小BM部的面積來提高開口率,據(jù)愛普生最新發(fā)布的一款第七代液晶面板公布的數(shù)據(jù)顯示,其開口率已經(jīng)高達75%。光的通過率高了,3LCD不僅解決了“窗格”現(xiàn)象,還有效的提升了投影機的亮度。
其實HTPS開口率的提升還能有效降低投影機的體積。由于光的通過率提升了,HTPS芯片便可以做的更小,而HTPS的縮小也減少了光路系統(tǒng)的體積,光路系統(tǒng)體積減少后,投影機整體體積、重量的降低也就更為簡單。目前3LCD商務(wù)投影機重量已經(jīng)能控制在1.5千克左右,移動辦公演示也更為方便了。
3LCD投影機的色彩為什么如此出色?
對于消費者來說,3LCD投影機最大的魅力便是——“色彩”。我們常用液晶顯示器、液晶電視、手機屏幕大家都已經(jīng)能夠領(lǐng)略色彩的魅力了,隸屬于同一家族的HTPS在色彩上的表現(xiàn)自然也毫不遜色。
探索3LCD技術(shù)色彩的秘密
3LCD投影機之所以擁有出眾的色彩,和技術(shù)上的設(shè)計是分不開的。其三片HTPS分別負責(zé)視頻信號的紅、綠、藍三個分量,3LCD技術(shù)的成像和色彩還原的特點是先將三原色同時進行充分的空間混合,再投射出不同色彩的圖像,又稱為同時空間混合還原。3LCD投影機的每個HTPS都含有數(shù)以萬計(甚至上百萬)的液態(tài)晶體,可被配置為開、關(guān)、或部分關(guān)閉的狀態(tài)來允許光線透過。在正常工作的時候,數(shù)以萬計(甚至上百萬)的液態(tài)晶體都像快門一樣工作。當(dāng)紅綠藍三色透過不同的HTPS面板時,液態(tài)晶體基于該時刻該像素的每種顏色需各要多少,即時地開啟和閉合。這個行為對光線進行了調(diào)制,從而產(chǎn)生出了投射到屏幕上的圖像。從用戶實際感受來看,3LCD投影機的圖像看上去會更清澈,噪點更少,色彩還原也更為精準。
作為顯示設(shè)備,大家最關(guān)心投影機的性能便是其畫面表現(xiàn)力這一方面。所以說很多人正式因為色彩表現(xiàn)力出色這一最大的特點而決定選擇3LCD投影機。歡迎光臨小強家庭影院導(dǎo)購網(wǎng)099667.cn
當(dāng)然,除了色彩出色之外,采用新技術(shù)的3LCD液晶投影機還具有鏡頭位移功能,調(diào)校更方便。雖然部分功能由于剛推出不久,采用這些技術(shù)的產(chǎn)品價格偏高,但是筆者認為無機面板和鏡頭位移等有可能是下一代3LCD的標配。
3LCD投影機為什么需要防塵?
在20年的歷史中,3LCD技術(shù)也在不斷的發(fā)展,技術(shù)也已經(jīng)較為成熟了,解決了其前期液晶面板易老化等問題。雖然在某些方面沒有徹底改變(比如防塵),但是相關(guān)的技術(shù)也已經(jīng)進行了數(shù)次換代升級,產(chǎn)品的性能有了大幅提升。那么,3LCD投影機為什么需要防塵呢?下面我們就來進行簡單的了解。
3LCD投影機的防塵網(wǎng)
而在開口率低的時期,如果想增加3LCD投影機的亮度,必須要提高燈泡的功率,而我們知道,光和熱量是相存相依的,燈泡的功率和亮度在提升的同時,也在一定程度上增加了熱量對HTPS的損傷。HTPS是采用高溫多晶硅組成的,這種高分子液晶材料長期在高溫下工作有老化的過程。而作為HTPS基板的玻璃,長時間在高溫下工作也容易發(fā)生光學(xué)性能的變異。為了降低HTPS的溫度,減緩老化速度,3LCD液晶投影機的光學(xué)引擎均采用開放式的結(jié)構(gòu)布局,通過風(fēng)扇來降低芯片的溫度。但是由于空氣中又存在著一些懸浮的顆粒物,在散熱的同時灰塵也會粘附到液晶面板上,這樣不僅影響光線的通過率,還會降低芯片散熱效率,從根本上影響畫面效果和HTPS的壽命。
很多早期使用3LCD投影機的消費者都會發(fā)現(xiàn),在使用一段時間之后,3LCD投影機畫面會偏黃,這主要是由于灰塵的影響和HTPS老化所引起的。但是由于設(shè)計原理的原因,3LCD投影機無法做到密封式光路設(shè)計,只有在防塵上做足功夫。特別是在空氣質(zhì)量堪憂的中國,廠商紛紛通過采用雙重過濾網(wǎng)、褶皺型過濾網(wǎng)、多個過濾網(wǎng)等方式來降低灰塵的通過率。從實際使用體驗來看,重新設(shè)計的過濾網(wǎng)的確降低了維護周期,也使得3LCD投影機在防塵方面更為簡單,給消費者帶來的工作量更低。
對比度高達20萬:1的3LCD投影機
相對于DLP投影機2000:1的對比度而言,主流的3LCD投影機對比度僅在500:1——700:1之間。對比度偏低主要是因為HTPS采用透射式光路,開口率最高也僅為75%,光線經(jīng)過之時有一定的損耗,利用程度不高,因此產(chǎn)生黑色畫面不夠黑的現(xiàn)象,畫面的對比度自然便偏低了。不過為了解決此問題,3LCD又開發(fā)了“動態(tài)光圈”這一技術(shù),最新發(fā)布的愛普生TW4500動態(tài)對比度已經(jīng)高達20萬:1。除了TW4500以外,動態(tài)對比度10萬:1以上的投影機也基本上被3LCD陣營所涵蓋。
在經(jīng)過20年發(fā)展歷程的3LCD技術(shù)已經(jīng)非常成熟了,也已經(jīng)能夠滿足大部分消費者的需求。HTPS目前已經(jīng)發(fā)展到了0.74英寸C2FINE無機配向型液晶面板,這種面板在開口率、光的通過率等均大幅提升,耐熱水平也有了明顯提升,液晶面板的使用壽命已經(jīng)可以達到上萬小時,用戶每天使用5小時的話也可以使用五六年之久,而五六年后投影機行業(yè)必將面臨新的變革歡迎光臨小強家庭影院導(dǎo)購網(wǎng)099667.cn
雖然僅僅存在了20年,但是3LCD技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了七代發(fā)展,3LCD技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常成熟了。但是從另外一個角度來看,3LCD也在一定程度上面臨著技術(shù)的飽和。那么3LCD未來又將會朝哪些方向繼續(xù)發(fā)展呢?下面筆者就和大家來做簡單的展望分享。從未來的發(fā)展來看,3LCD還將在高亮度、小型化、提升面板壽命和圖像刷新頻率上繼續(xù)努力,這也是3LCD這20年一直努力的方向。雖然市場份額領(lǐng)先,但是在LED微型機和上萬流明工程投影機還需要大幅加強,因為僅有主流的中端市場是遠遠不夠的。如果想高中低全面發(fā)展,3LCD也必須解決、自身的不足,和DLP甚至LCoS在不同的市場中均兵刃相見,貼身肉搏。從目前來看,其推出D7無機面板便是不錯的嘗試性動作。另外,3LCD陣營今年還推出了只有0.55吋的L3P05X-91G00的新型面板,雖然這種芯片無法將投影機做到手機大小,但是更小的3LCD投影機也指日可待。
3LCD的新一代HTPS
現(xiàn)階段的3LCD投影機很難解決高亮度、小型化、性價比等問題,所以其也調(diào)整了短期內(nèi)的發(fā)展方向——“寬屏”。眾所周知,目前投影機的主流分辨率還是1024×768,而我們?nèi)粘K褂玫墓P記本電腦屏幕、顯示器、電視機已經(jīng)全部升級到了寬屏。很多我們在寬屏模式下制作的文檔、視頻等文件在XGA投影機上展示甚至?xí)霈F(xiàn)變形的現(xiàn)象,嚴重影響了正常的演示。正是基于這些方面的因素,3LCD正在大張旗鼓的推廣寬屏化,包括愛普生等廠商已經(jīng)推出了數(shù)款物理分辨率為1200×800的投影機。
從長期的發(fā)展來看,3LCD投影機還將會繼續(xù)在開口率、材料選用方面努力。只有提高了開口率,才能將光機做的更小,迎來更廣闊的市場空間。也只有改善HTPS是材料,才能解決液晶面板老化,需要防塵罩的尷尬。但是相信3LCD解決了這兩大問題之后,DLP和LCoS都將面臨更強大的對手。
當(dāng)然,從短期內(nèi)發(fā)展來看,筆者認為目前的3LCD還將占據(jù)一定的優(yōu)勢,畢竟成熟的技術(shù)和良好的色彩、卓越的品牌影響力這些因素在短時間內(nèi)是難以改變的。關(guān)于3LCD技術(shù)的下一步動作,我們PConline投影機頻道也將持續(xù)關(guān)注。