LCD是Liquid Crystal Display的縮寫,中文意思為液晶顯示。在投影機(jī)陣營(yíng)中,目前主流的液晶顯示投影機(jī)均采用3片式HTPS LCD液晶板,簡(jiǎn)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(gè)很小的分支而已。HTPS是High-Temperature Poly Silicon的簡(jiǎn)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(jī)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(jī)和EVP領(lǐng)域中。
3LCD標(biāo)識(shí)
從1989年愛普生推出第一款液晶投影機(jī)VJP-2000以來(lái),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(wàn)片(每款3LCD投影機(jī)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(jī)的銷量已經(jīng)連續(xù)11個(gè)季度領(lǐng)先于DLP,并且優(yōu)勢(shì)還在逐步擴(kuò)大。在2008年度國(guó)內(nèi)銷售的57萬(wàn)臺(tái)投影機(jī)中,3LCD投影機(jī)占了30萬(wàn)臺(tái)。雖然低端市場(chǎng)和尖端市場(chǎng)表現(xiàn)不處于強(qiáng)勢(shì)地位,但是3LCD投影機(jī)在主流的中端市場(chǎng),特別是行業(yè)市場(chǎng)還占據(jù)著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),而行業(yè)市場(chǎng)則占據(jù)著投影機(jī)市場(chǎng)采購(gòu)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(jī)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(jī)的芯片均由愛普生提供。目前采用3LCD技術(shù)的投影機(jī)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(shí)包括DLP投影機(jī)的忠實(shí)簇?fù)碚呙骰扰_(tái)系和歐美廠商也曾推出過3LCD液晶投影機(jī),只不過后來(lái)因?yàn)槭袌?chǎng)等原因而專注于DLP陣營(yíng),推出的3LCD液晶投影機(jī)則越來(lái)越少。歡迎光臨小強(qiáng)家庭影院導(dǎo)購(gòu)網(wǎng)coachingnorthwest.com
從技術(shù)層面來(lái)講,3LCD投影機(jī)便是“色彩”的代名詞。相比單片式DLP投影機(jī),3LCD投影機(jī)色彩飽和度更高,色彩還原也更精準(zhǔn)。筆者先后測(cè)試過100多臺(tái)投影機(jī),毫不夸張的是,主流的3LCD液晶投影機(jī)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(fèi)者聽到3LCD投影機(jī)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(fèi)者也因?yàn)檫@些聲音考慮是否還堅(jiān)定的選擇3LCD投影機(jī)。
那么,3LCD投影機(jī)為什么會(huì)有這些優(yōu)缺點(diǎn)呢?這些優(yōu)缺點(diǎn)是真實(shí)存在的嗎?能否通過技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行改善現(xiàn)狀,給用戶更加滿意的體驗(yàn)度呢?為了解答大家的疑惑,筆者前段時(shí)間將愛普生EMP-1710投影機(jī)進(jìn)行了深度拆解,特別是對(duì)其核心的光學(xué)部件進(jìn)行解析,希望可以找到問題的答案(拆解文章點(diǎn)此)。而筆者之所以選擇這款投影機(jī)一是因?yàn)閻燮丈?LCD液晶面板的提供商,二是因?yàn)檫@是愛普生和市場(chǎng)上最主流的商務(wù)投影機(jī),綜合來(lái)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(diǎn)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(lán)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(jìn)行混合后投射出不同顏色的圖像。
手電筒投射出來(lái)的白光經(jīng)過分色鏡被分散成了紅綠藍(lán)三原色
在愛普生EMP-1710投影機(jī)的拆解中我們可以看到,手電筒投射出來(lái)的白光經(jīng)過分色鏡被分散成了紅綠藍(lán)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(lán)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(gè)HTPS如何實(shí)現(xiàn)這種功能的呢?其核心又是什么呢?
拆解下來(lái)的3LCD投影機(jī)核心部件
在前文中我們提到了HTPS是High-Temperature Poly Silicon的簡(jiǎn)稱,中文意思為高穿透式高溫多晶硅。HTPS是由像素點(diǎn)所組成的,比如一款分辨率為1024×768的3LCD投影機(jī)的HTPS便由1024×768個(gè)像素點(diǎn)所組成,而每個(gè)像素點(diǎn)則由信號(hào)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(hào)線負(fù)責(zé)視頻信號(hào)的傳輸,控制線負(fù)責(zé)圖像信號(hào)的驅(qū)動(dòng)管理,TFT(Thin Film Transistor ,中文意思為薄膜場(chǎng)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(huì)改變排列方式,排列方式的又會(huì)改變透過像素光線的振動(dòng)方向,并與偏振板相結(jié)合實(shí)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(jī)中備受關(guān)注的“開口率”這個(gè)詞。開口率是指除去每一個(gè)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(gè)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(jī)中,開發(fā)者都為低開口率所帶來(lái)的“窗格”現(xiàn)象所頭疼。舉一個(gè)較為形象的比喻,一款XGA分辨率的投影機(jī)的HTPS中存在1024×768共768432個(gè)像素點(diǎn),這些像素點(diǎn)之間之間由引線等進(jìn)行了分割。不過由于HTPS非常小,將像素點(diǎn)控制至0.28mm內(nèi)已經(jīng)非常困難,原來(lái)一個(gè)1024×768像素點(diǎn)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(jī)“窗格”現(xiàn)象的發(fā)生。
不過現(xiàn)在,HTPS采用了更為先進(jìn)的細(xì)微加工技術(shù),通過配線、元件部的優(yōu)化設(shè)計(jì)和縮小BM部的面積來(lái)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(dá)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(jī)的亮度。
其實(shí)HTPS開口率的提升還能有效降低投影機(jī)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(jī)整體體積、重量的降低也就更為簡(jiǎn)單。目前3LCD商務(wù)投影機(jī)重量已經(jīng)能控制在1.5千克左右,移動(dòng)辦公演示也更為方便了。
3LCD投影機(jī)的色彩為什么如此出色?
對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō),3LCD投影機(jī)最大的魅力便是——“色彩”。我們常用液晶顯示器、液晶電視、手機(jī)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(jī)之所以擁有出眾的色彩,和技術(shù)上的設(shè)計(jì)是分不開的。其三片HTPS分別負(fù)責(zé)視頻信號(hào)的紅、綠、藍(lán)三個(gè)分量,3LCD技術(shù)的成像和色彩還原的特點(diǎn)是先將三原色同時(shí)進(jìn)行充分的空間混合,再投射出不同色彩的圖像,又稱為同時(shí)空間混合還原。3LCD投影機(jī)的每個(gè)HTPS都含有數(shù)以萬(wàn)計(jì)(甚至上百萬(wàn))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(lái)允許光線透過。在正常工作的時(shí)候,數(shù)以萬(wàn)計(jì)(甚至上百萬(wàn))的液態(tài)晶體都像快門一樣工作。當(dāng)紅綠藍(lán)三色透過不同的HTPS面板時(shí),液態(tài)晶體基于該時(shí)刻該像素的每種顏色需各要多少,即時(shí)地開啟和閉合。這個(gè)行為對(duì)光線進(jìn)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(shí)際感受來(lái)看,3LCD投影機(jī)的圖像看上去會(huì)更清澈,噪點(diǎn)更少,色彩還原也更為精準(zhǔn)。
作為顯示設(shè)備,大家最關(guān)心投影機(jī)的性能便是其畫面表現(xiàn)力這一方面。所以說(shuō)很多人正式因?yàn)樯时憩F(xiàn)力出色這一最大的特點(diǎn)而決定選擇3LCD投影機(jī)。歡迎光臨小強(qiáng)家庭影院導(dǎo)購(gòu)網(wǎng)coachingnorthwest.com
當(dāng)然,除了色彩出色之外,采用新技術(shù)的3LCD液晶投影機(jī)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(jià)格偏高,但是筆者認(rèn)為無(wú)機(jī)面板和鏡頭位移等有可能是下一代3LCD的標(biāo)配。
3LCD投影機(jī)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(jìn)行了數(shù)次換代升級(jí),產(chǎn)品的性能有了大幅提升。那么,3LCD投影機(jī)為什么需要防塵呢?下面我們就來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的了解。
3LCD投影機(jī)的防塵網(wǎng)
而在開口率低的時(shí)期,如果想增加3LCD投影機(jī)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(shí),也在一定程度上增加了熱量對(duì)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(zhǎng)期在高溫下工作有老化的過程。而作為HTPS基板的玻璃,長(zhǎng)時(shí)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(jī)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(lái)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(shí)灰塵也會(huì)粘附到液晶面板上,這樣不僅影響光線的通過率,還會(huì)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(jī)的消費(fèi)者都會(huì)發(fā)現(xiàn),在使用一段時(shí)間之后,3LCD投影機(jī)畫面會(huì)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(jì)原理的原因,3LCD投影機(jī)無(wú)法做到密封式光路設(shè)計(jì),只有在防塵上做足功夫。特別是在空氣質(zhì)量堪憂的中國(guó),廠商紛紛通過采用雙重過濾網(wǎng)、褶皺型過濾網(wǎng)、多個(gè)過濾網(wǎng)等方式來(lái)降低灰塵的通過率。從實(shí)際使用體驗(yàn)來(lái)看,重新設(shè)計(jì)的過濾網(wǎng)的確降低了維護(hù)周期,也使得3LCD投影機(jī)在防塵方面更為簡(jiǎn)單,給消費(fèi)者帶來(lái)的工作量更低。
對(duì)比度高達(dá)20萬(wàn):1的3LCD投影機(jī)
相對(duì)于DLP投影機(jī)2000:1的對(duì)比度而言,主流的3LCD投影機(jī)對(duì)比度僅在500:1——700:1之間。對(duì)比度偏低主要是因?yàn)镠TPS采用透射式光路,開口率最高也僅為75%,光線經(jīng)過之時(shí)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(duì)比度自然便偏低了。不過為了解決此問題,3LCD又開發(fā)了“動(dòng)態(tài)光圈”這一技術(shù),最新發(fā)布的愛普生TW4500動(dòng)態(tài)對(duì)比度已經(jīng)高達(dá)20萬(wàn):1。除了TW4500以外,動(dòng)態(tài)對(duì)比度10萬(wàn):1以上的投影機(jī)也基本上被3LCD陣營(yíng)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(fèi)者的需求。HTPS目前已經(jīng)發(fā)展到了0.74英寸C2FINE無(wú)機(jī)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(dá)到上萬(wàn)小時(shí),用戶每天使用5小時(shí)的話也可以使用五六年之久,而五六年后投影機(jī)行業(yè)必將面臨新的變革歡迎光臨小強(qiáng)家庭影院導(dǎo)購(gòu)網(wǎng)coachingnorthwest.com
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(gè)角度來(lái)看,3LCD也在一定程度上面臨著技術(shù)的飽和。那么3LCD未來(lái)又將會(huì)朝哪些方向繼續(xù)發(fā)展呢?下面筆者就和大家來(lái)做簡(jiǎn)單的展望分享。從未來(lái)的發(fā)展來(lái)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(chǎng)份額領(lǐng)先,但是在LED微型機(jī)和上萬(wàn)流明工程投影機(jī)還需要大幅加強(qiáng),因?yàn)閮H有主流的中端市場(chǎng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(chǎng)中均兵刃相見,貼身肉搏。從目前來(lái)看,其推出D7無(wú)機(jī)面板便是不錯(cuò)的嘗試性動(dòng)作。另外,3LCD陣營(yíng)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(wú)法將投影機(jī)做到手機(jī)大小,但是更小的3LCD投影機(jī)也指日可待。
3LCD的新一代HTPS
現(xiàn)階段的3LCD投影機(jī)很難解決高亮度、小型化、性價(jià)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(jī)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(jī)已經(jīng)全部升級(jí)到了寬屏。很多我們?cè)趯捚聊J较轮谱鞯奈臋n、視頻等文件在XGA投影機(jī)上展示甚至?xí)霈F(xiàn)變形的現(xiàn)象,嚴(yán)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(jī)。
從長(zhǎng)期的發(fā)展來(lái)看,3LCD投影機(jī)還將會(huì)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(jī)做的更小,迎來(lái)更廣闊的市場(chǎng)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(qiáng)大的對(duì)手。
當(dāng)然,從短期內(nèi)發(fā)展來(lái)看,筆者認(rèn)為目前的3LCD還將占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì),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(shí)間內(nèi)是難以改變的。關(guān)于3LCD技術(shù)的下一步動(dòng)作,我們PConline投影機(jī)頻道也將持續(xù)關(guān)注。