CRT、LCD、DLP及LCOS投影技術(shù)優(yōu)勢對比

　　綜觀(guān)現在的投影機，從芯片的工作原理上無(wú)非就是CRT、LCD、DLP、LCOS這幾種。CRT作為一種技術(shù)最成熟的產(chǎn)品，其寬廣的色域是其它幾種投影機所無(wú)法媲美的！但其無(wú)法進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)導致其價(jià)格昂貴、笨重的體積、煩瑣的調整使其擺脫不了“廉頗老亦”的結局。但優(yōu)異的顯示性能，使其還在高端領(lǐng)域應用，這種投影機以SONY G90為代表，使其在航空、航海等領(lǐng)域的模擬器中大顯身手。目前在商業(yè)及家用市場(chǎng)，基本上被LCD、DLP投影機這兩種投影機所瓜分。但LCOS投影機也呈現出勃勃生機。

　　CRT、LCD、DLP及LCOS的原理、特點(diǎn)及技術(shù)發(fā)展：

　　1 、CRT投影機的原理、特點(diǎn)及技術(shù)發(fā)展：

　　CRT投影機又名三槍投影機，它主要是由三個(gè)CRT管組成。CRT（Cathode Ray Tube）是陰極射線(xiàn)管，主要是由電子槍、偏轉線(xiàn)圈及管屏組成。為了使CRT管在屏幕上顯示圖像信息，CRT投影機把輸入的信號源分解到R（紅）、G（綠）、B（藍）三個(gè)CRT管的熒光屏上，熒光粉在高壓作用下發(fā)光，經(jīng)過(guò)光學(xué)系統放大和會(huì )聚，在大屏幕上顯示出彩色圖像。

　?。▓D片為三槍CRT顯示原理圖）

　　2、 LCD投影機的原理、特點(diǎn)及技術(shù)發(fā)展：

　　液晶顯示技術(shù)利用了液晶的光電效應。液晶的光電效應是指液晶分子的某一排列狀態(tài)由于外加電場(chǎng)而改變液晶單元的透光率或反射率。LCD投影機利用金屬鹵素燈或UHP（冷光源）提供外光源，將液晶板作為光的控制層，通過(guò)控制系統產(chǎn)生的電信號控制相應像素的液晶，液晶透明度的變化控制了通過(guò)液晶的光的強度，產(chǎn)生具有不同灰度層次及顏色的信號，顯示輸出圖像，屬于被動(dòng)式投影方式。

　?。▓D片為三片LCD顯示原理圖）

　　目前市場(chǎng)上最常見(jiàn)的LCD投影機有三片機、單片機，通常三片機是用紅綠藍三塊液晶板分別作為紅綠藍三色光的控制層。光源發(fā)射出來(lái)的白色光經(jīng)過(guò)鏡頭組匯聚到達分色鏡組，紅色光首先被分離出來(lái)，投射到紅色液晶板上，液晶板上相應的像素接收到來(lái)自信號源的電子信號，呈現為不同的透明度，以透明度表示的圖像信息被投射，生成了圖像中的紅色光信息。綠色光被投射到綠色液晶板上，形成圖像中的綠色光信息，同樣藍色光經(jīng)藍色液晶板生成圖像中的藍色光信息。三種單獨顏色的光在棱鏡中會(huì )聚，由投影鏡頭投射到投影幕上形成一幅全彩色圖像。除了三片式LCD投影機外，還有一種單片機。它是在一片液晶板集成出紅綠藍三基色，然后在銀幕上進(jìn)行空間混色，這種單片機具有機體積小，重量輕，操作、攜帶極其方便，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但因其液晶單色開(kāi)孔率低，混色原理為空間混色，顆粒感較明顯等缺點(diǎn)，目前已經(jīng)基本被淘汰，目前僅在低檔投影機中使用。

　　近幾年液晶板技術(shù)也有了長(cháng)足的進(jìn)步，主要體現在以下幾個(gè)方面：1、微透鏡技術(shù)的使用：在液晶板的每一個(gè)像素點(diǎn)上都設計了1個(gè)微透鏡，它的優(yōu)點(diǎn)是提高了液晶的開(kāi)孔率，提高了LCD投影機的亮度，也使投影圖像的顆粒感有所減弱。2、隨著(zhù)0.5英寸液晶板的推出，LCD投影機相比較于DLP投影機在小型化方面的缺陷，目前也有了很大的改善，小尺寸液晶板的推出也為L(cháng)CD投影機大量工業(yè)化生產(chǎn)，降低價(jià)格鋪平道路。

　　3 、DLP投影機的原理、特點(diǎn)及技術(shù)發(fā)展：

　　DLP技術(shù)專(zhuān)利為美國德州儀器（TI）公司擁有，目前DMD芯片、DMD控制器等核心部件還是由TI獨家提供。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，目前DLP技術(shù)的應用領(lǐng)域在逐步擴張，其應用領(lǐng)域涉及數字電影、大屏幕拼接顯示、前投式投影機一直到背投電視等大屏幕顯示的方方面面。 DLP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有：DLP技術(shù)以反射式DMD為基礎，是一種純數字的顯示方式，圖像中的每一個(gè)像素點(diǎn)都是由數字式控制的3原色生成，每種顏色有8位到10位的灰度等級，DLP技術(shù)的這種數字特性可以獲得精確數字灰度等級以及顏色再現。與透射式液晶顯示LCD技術(shù)相比，投射出來(lái)的畫(huà)面更加細膩；不需要偏振光，在光效率的應用上較高；此外，DLP技術(shù)投影產(chǎn)品投射影像的像素間距很小，形成幾乎可以無(wú)縫的畫(huà)面圖像。正是基于以上原因，DLP投影機產(chǎn)品一般對比度都比較高，黑白圖像清晰銳利，暗部層次豐富，細節表現豐富；在表現計算機信號黑白文本時(shí)畫(huà)面精確、色彩純正，邊緣輪廓清晰。

　?。▓D片為單片DLP顯示原理圖）

　　根據DLP投影機中包含的DMD數字微鏡的片數，人們又將投影機分為單片DLP投影機，兩片DLP投影機和三片DLP投影機。

　　目前市場(chǎng)上出現的DLP投影機，有許多都屬于單片機，這種單片DLP投影機主要適用在各種便攜式投影產(chǎn)品中，這種投影機的整個(gè)機身一般小于A(yíng)4紙張的面積，專(zhuān)為流動(dòng)行政人員而設計，外殼一般是典雅優(yōu)美的鎂合金外殼，不要看這種單片DLP投影機的體積小巧，但它的功能可強大的很呢，清晰度高、畫(huà)面均勻，色彩銳利，有了這種投影機，大家要工作時(shí)，可以隨時(shí)把它塞進(jìn)公文包里，馬上出發(fā)，直接給客戶(hù)展示色彩絢麗、畫(huà)面清晰的效果。

　　兩片DLP投影機與單片DLP投影機相比，多使用了一片DMD芯片，其中一片單獨控制紅色光，另一片控制藍、綠色光的反射，與單片DLP投影機相同的，使用了高速旋轉的色輪來(lái)產(chǎn)生全彩色的投影圖像，它主要應用于大型的顯示墻，適用于一些大型的娛樂(lè )場(chǎng)合和需要大面積顯示屏幕的用戶(hù)。

　　三片DLP投影機，三片DMD芯片分別反射三原色中的一種顏色，已經(jīng)不需要再使用色輪來(lái)濾光了；使用三片DMD芯片制造的投影機亮度最高可達到12000ANSI流明，它拋棄了傳統意義上的會(huì )聚，可隨意變焦，調整十分便利；只是分辨率不高，不經(jīng)壓縮分辨率只能達到1280×1024這樣的標準，它常常用于對亮度要求非常高的特殊場(chǎng)合下。

　　目前，DLP技術(shù)正在向著(zhù)低成本、高畫(huà)質(zhì)的方向發(fā)展，在降低成本方面，TI公司一方面改良自己的生產(chǎn)加工工藝，提高DMD的良品率，另一方面完善DMD產(chǎn)品系列，從而適合不同層次的產(chǎn)品應用需求。在提高DLP投影機畫(huà)面質(zhì)量的技術(shù)實(shí)現上，TI發(fā)布了SCR（Sequential Color Recapture，順序色彩重捕技術(shù)）技術(shù)用于提升投影機的亮度和色彩表現；2002年下半年，DLP投影機光路上采用六段式色輪，進(jìn)一步提高了色彩和亮度。

　　4、 LCOS投影機的原理、特點(diǎn)及技術(shù)發(fā)展：

　　LCOS（Liquid Crystal On Silicon，硅上液晶或片上液晶）投影機的基本原理與LCD投影機相似，只是LCOS投影機是利用LCOS面板來(lái)調變由光源發(fā)射出來(lái)欲投影至屏幕的光信號。LCOS面板是以CMOS芯片為電路基板及反射層，液晶被注入于CMOS集成電路芯片和透明玻璃基板之間，CMOS芯片被磨平拋光后當作反射鏡，光線(xiàn)透過(guò)玻璃基板和液晶材料，經(jīng)調光后從芯片表面反射出來(lái)。

　?。▓D片為三片LCOS顯示原理圖）

　　與LCD投影機最大的不同是LCD投影機是利用光源穿過(guò)LCD作調變，屬于穿透式，而LCOS投影機中是利用反射的架構，所以光源發(fā)射出來(lái)的光并不會(huì )穿透LCOS面板，屬于反射式。

　　采用LCOS技術(shù)的投影機通常都采用三片LCOS面板。LCOS面板是以CMOS芯片為電路基板，無(wú)法讓光線(xiàn)直接穿過(guò)，因此在LCOS投影機系統中，LCOS面板前均多加了PBS（Polarization Beam Spliter，偏極化分光鏡），將入射LCOS面板的光束與反射后的光束分開(kāi)。除了PBS以外，LCOS投影機的主要結構在導光及分光合光部分的設計與LCD投影機大同小異。

　　LCOS投影技術(shù)是2000年以后發(fā)展起來(lái)的最新投影技術(shù)，LCOS投影機在高分辨率投影方面非常具有潛力。目前市場(chǎng)上的LCOS投影機通常都是SXGA（1365×1024）或更高。由于LCOS的晶體管及驅動(dòng)線(xiàn)路都制作于硅基板內，位于反射面之下，不占表面面積，所以?xún)H有像素間隙占用開(kāi)口面積。而在穿透式LCD投影機中，作為像素點(diǎn)開(kāi)關(guān)控制的晶體管被做在液晶板上相應位置上，在光源透射過(guò)程中，晶體管本身將阻擋部分光線(xiàn)，因此采用透射式液晶技術(shù)的投影機的光源利用效率不高，僅有3～10％。故理論上LCOS不論分辨率或開(kāi)口率都會(huì )比穿透式LCD高，畫(huà)面上像素柵格結構幾乎不可見(jiàn)，光利用效率可達40％以上，從而達到更大的光輸出和更充分的色彩體現。相對于DLP微鏡帶來(lái)的銳利的數字畫(huà)面，LCOS投影機的像素邊緣顯得更加平滑，有效消除了圖像的鋸齒現象，適合喜歡自然、柔和畫(huà)面的用戶(hù)。

　　LCOS投影機的制造技術(shù)分為前道的半導體CMOS制造及后道的液晶面板貼合封裝制造。前道的半導體CMOS制造已有成熟的設計、仿真、制作及測試技術(shù)，所以目前良品率已達90％以上，成本極為低廉。后道的液晶面板貼合封裝制造，目前的良品率較低，據說(shuō)只有30％左右。在目前看來(lái)，LCOS投影機受其價(jià)格影響，銷(xiāo)量遠不及LCD和DLP投影機，但LCOS畢竟是技術(shù)成本最低的投影技術(shù)，液晶面板制造的成熟，為L(cháng)COS的良品率提供了提升的空間，產(chǎn)品的制造成本有望進(jìn)一步降低。

　　LCOS投影機目前在產(chǎn)品技術(shù)方面還面臨以下問(wèn)題。首先，LCOS投影機的對比度通常在500：1～800：1之間，不及DLP投影機。LCOS投影機的重量也無(wú)法同便攜式的LCD和DLP投影機相比較，目前最輕的LCOS投影機重約5.5kg，相對于LCD和DLP，LCOS更適合在固定的會(huì )議室或者家庭影院中使用。

　　LCOS是一個(gè)普遍的投影技術(shù)，包括有不同的種類(lèi)，如今正呈現兩極化發(fā)展：一是應用于大尺寸的背投影電視，這是目前LCOS的主流應用產(chǎn)品，二是應用于小尺寸的高分辨率可攜式產(chǎn)品，其中來(lái)自JVC的D-ILA技術(shù)較為成熟。在量產(chǎn)及成本問(wèn)題解決后，該類(lèi)產(chǎn)品將有機會(huì )在前投影市場(chǎng)上獲得更廣泛的應用。

　　CRT、LCD、DLP及LCOS投影芯片的參數比較：

　　CRT、LCD、DLP及LCOS投影芯片，各有各的技術(shù)特點(diǎn)，以CRT投影的色域為標準，從下圖可以明顯看出，LCD與其衍生出來(lái)的LCOS投影芯片的色域是非常寬廣的，其色域范圍要遠遠大于CRT及DLP芯片所能表現的范圍。

　?。ㄈN主流投影機芯片色域圖：黑三角為CRT電視標準；品紅色為DLP；黃色為L(cháng)CD和LCOS。）

　　作為對于色域范圍敏感的應用領(lǐng)域，三片式LCD及LCOS投影芯片是這些領(lǐng)域的首選。但由于其芯片上集成了大量的TFT（ThinFilmTransistor薄膜晶體管），在生產(chǎn)過(guò)程中難免有損壞、失效的TFT，其一直處在導通或截止狀態(tài)，不可避免的造成了影象中出現的亮點(diǎn)或暗點(diǎn)，而且，這種損壞的TFT還隨著(zhù)使用時(shí)間的延長(cháng)而繼續增多。這是目前LCD、LCOS芯片的軟肋。DLP的特點(diǎn)是高對比度及高可靠性。

　　注1：因沒(méi)有相關(guān)方面的資料介紹，所以該參數為類(lèi)比于LCD的參數。

　　注2：CRT沒(méi)有開(kāi)孔率這一參數，該參數為比照后三者的類(lèi)比參數。

　　注3：分辨率這一參數是在相同技術(shù)條件、生產(chǎn)工藝成熟的情況下的產(chǎn)品。

　　注4：易損件這一項參數的列舉是針對不同芯片相對于其它的元件出現故障的幾率而列舉的，并非該元件就是特別容易損壞的（或該元件在機器使用壽命終止前肯定要損壞的?。?/p>

　　注5：色輪電機僅在單片及兩片DLP機中存在，三片DLP投影機中無(wú)此元件。

　　CRT、LCD、DLP及LCOS投影市場(chǎng)占有率及發(fā)展：

　　現在市場(chǎng)上的投影機產(chǎn)品主要是LCD投影機和DLP投影機兩種。自1996年第一臺DLP投影機問(wèn)世以來(lái)，DLP投影機在中國投影機市場(chǎng)上的占有率已由2000年的15.4%上升到2002年26.4%。來(lái)自太平洋媒體協(xié)會(huì )（Pacific Media Associates）的信息顯示， DLP產(chǎn)品在2004年前投顯示器領(lǐng)域的全球市場(chǎng)份額取得了令人矚目的增長(cháng)，截至2004年終為止，DLP前投影產(chǎn)品的全球市場(chǎng)占有率達到47%，相比同年第三季度，增長(cháng)幅度創(chuàng )下了8%的空前新高，同時(shí)比2003年第四季度增長(cháng)了近14個(gè)百分點(diǎn)。據太平洋媒體協(xié)會(huì )的數據顯示，DLP技術(shù)在對視覺(jué)效果有極高要求的高端家庭影院市場(chǎng)（一萬(wàn)美元外加市價(jià)）中已達到77%的市場(chǎng)占有率。

　　正是DLP技術(shù)所獨有的優(yōu)勢——超凡的畫(huà)面清晰度、不燒屏、不褪色、豐富艷麗的色彩表現，以及領(lǐng)先業(yè)界的驚人對比度等等——才吸引了越來(lái)越多的使用者選擇該產(chǎn)品。

　　但是由于單片DLP產(chǎn)品的色域狹窄、多片DLP產(chǎn)品的成本問(wèn)題還是影響了DLP一大部分人的購買(mǎi)因素，LCD（液晶）投影機的優(yōu)點(diǎn)是分辨率高（達到XGA標準）、價(jià)格便宜、亮度高、畫(huà)面均勻，通常采用UHP冷光源，圖象色彩豐富，畫(huà)面層次感好，缺點(diǎn)是需要良好的散熱條件，可廣泛應用于教學(xué)、大型會(huì )場(chǎng)演示、商務(wù)辦公、多媒體影院及移動(dòng)辦公等領(lǐng)域。就目前而言，LCD的市場(chǎng)占有率還是遠遠高于DLP，可見(jiàn)部分人在選擇投影機時(shí)對顯色色域、靈活多樣的分辨率及價(jià)格上的需求。

　?。▎纹琇CD、三片LCD及單片DLP效果對比圖）

　　CRT投影機的優(yōu)點(diǎn)是顯示的圖像色彩豐富，還原性好，具有豐富的幾何失真調整能力，缺點(diǎn)是圖像分辨率與亮度相互制約，CRT投影機一般體積較大，許多CRT投影機質(zhì)量都在50Kg以上。

　　現在公認的主流投影技術(shù)是LCD和DLP，兩者幾乎已經(jīng)形成了平分秋色的格局。在底層技術(shù)領(lǐng)域，LCD技術(shù)和DLP技術(shù)依然主宰著(zhù)投影機市場(chǎng)，被寄予厚望的LCOS技術(shù)，由于其固有的一些技術(shù)缺陷仍然沒(méi)有得到很好地解決，更多地停留在工程樣機階段，短時(shí)間內很難在投影機領(lǐng)域有所作為。但LCOS技術(shù)一旦解決了制造工藝上的局限后，產(chǎn)品結構簡(jiǎn)單，具有低成本優(yōu)勢一定會(huì )從LCD與DLP的市場(chǎng)份額中搶得一杯羹，形成LCOS、LCD與DLP三分天下的格局。