单片LCD投影技术的新机遇

单片LCD投影技术的新阶段

    此前一直被贴上“山寨”标签的单片LCD投影产品正在重新焕发生机。如果您需要一款2000元上下，并且可以在室光下工作的720P、甚至1080p高清投影机，单片LCD产品将是唯一的选择。那么，是什么导致了单片LCD投影机，重新获得市场和行业的肯定呢？

    投影显示技术是什么呢？对此有着各种 “严格”的解释。但是，笔者想提供一个非常简洁，也利于最普通消费者理解的思路：投影就是利用放大镜，看我们所有其他的显示设备成像的画面。

    有了放大镜，哪怕是小小的手机的画面，看起来都是很大的。如果这个放大镜系统足够精致和出色，把一个5英寸手机画面放大到100甚至400英寸并不难。如果这个5英寸的显示画面亮度足够大；放大镜的放大效果，在边缘部分锐度、清晰度和亮度没有明显的不均匀性，那么放大后的100或者400英寸的画面也会足够漂亮。

    投影系统能够廉价的提供超大尺寸显示画面的关键就在于：原有显示画面的亮度足够高（这个前级画面是液晶、等离子、OLED、LED、CRT、DLP、LCOS，都可以）；画面放大系统（投影的光学镜头）效果要足够好。以上两点是一个好的投影系统的最核心部分。但是，这两部分的技术成熟性却不一样：光学镜头是一个古老的行业，从天文系统的巨大镜头、到眼外科手术用的微型镜头，各类出色的低成本产品层出不穷；与此形成鲜明对比的是，高亮度的、亮度足以满足数百英寸显示画面的、体积尺寸“较小”的显示系统却是一个科学难题。对后者问题的解决构成了不同投影技术的关键差异——如早期的CRT投影，现在的DLP系统、3LCD系统或者3LCOS系统，以及本文要讲的单片式LCD系统。

    被用于放大的投影前级画面要满足的条件主要是两个：一是亮度足够高，二是画面要尽可能小。后者主要是为了适应投影镜头的设计，同时也在很大程度上影响整个系统的成本。但是，前者，亮度才是投影系统效果的关键。对于现代投影系统，无论是DLP、3LCD、3LCOS还是单片式LCD，高亮度主要依靠光源系统实现。从光源角度看，投影需要的是高亮度的平行光源。但是，传统的灯泡光源，例如汞灯，都是点光源，只有光源中心位置，很小截面积下的光束才拥有足够高的均匀度。

    同时，汞灯等传统灯泡光源，提升亮度的成本很高。这些成本包括，第一，汞灯的发光效率低，也就是说发热量高，更高亮度的汞灯意味着更高的温度控制难度；第二，随着汞灯等灯泡产品亮度的增加，其稳定工作寿命也会下降；第三，灯泡产品亮度增加，灯泡产品自身的体积也会变大。这些问题都使得采用灯泡光源产品的投影提升亮度的成本很高——高档工程投影机不仅采用多组灯泡实现高亮度，同时更要采用复杂的水冷降温系统，以及被压缩到只有数百小时的灯泡寿命。

    提升投影系统亮度的另一个方法是加大前级画面的尺寸。比如工程投影机多使用一英寸以上的DMD或者lcos光阀，而普通商用机则使用0.5英寸上下的光阀产品。这个方法虽然能提升投影产品的亮度，但是更大尺寸的光阀产品成本更高、成品率也更低。这样的系统也意味着需要大口径的镜头——这也会增加系统成本；同时意味着要求光源在更大截面积内保持极佳的均匀性——这提升了光源成本。

    最后这一点是传统单片式LCD投影机“显示效果”非常不好的根本原因。因为单片式LCD投影机的思路是，利用大面积单片的带有三原色滤光膜的低温多晶硅技术LCD光阀成本低、制备容易、成品率高的特点，实现更低成本的“先进投影系统”。然而，传统光源技术根本无法保障4-6英寸，甚至更大尺寸下高亮、高均匀、平行光源的设计。这就使得，早期的单片式LCD投影机的亮度比较低、画面均匀性比较差，产品只能成为DIY玩家、以及KTV等低端应用市场的“廉价”产品。

    寻找更为出色的“高亮、高均匀、平行光源”，是提升单片LCD显示系统性能的关键。随着LED光源系统的进步，这一技术诉求成为了可能。LED光源产品具有产品光效率高、产品光密度高、稳定性好寿命长的特点，同时更具有产品体积非常非常小的“结构设计优势”。利用后者这个优势，可以使用数十颗、甚至上百颗LED光珠形成有序的排列阵列，并通过导光板技术，获得一个截面积相对有限、但是亮度较高、均匀性较佳的光源系统。这样的光源系统非常适合于单片式LCD显示系统。——实际上，这样的光源技术原理，也是液晶电视、液晶显示器、手机产品的基本显示原理。只不过，用于投影的时候，这个系统的亮度被大大强化了而已。

全封闭光机

    因此，可以说现在的高亮度单片式LCD投影技术，就是“放大镜”外加强化亮度和散热设计的“手机显示器”。这种产品的性能效果，一方面决定于上文提到的LED光源系统的进步和设计；另一方面取决于光源前端的LCD光阀的设计。

    近年来，小尺寸LCD显示屏的技术进步日新月异：主要变现为采用低温多晶硅技术TFT之后，驱动效率和开口率的提升；液晶面板制备工艺进步使得显示像素密度的大幅度提升。这两项技术共同决定了，在5英寸尺寸上实现720P像素显示的液晶屏的开口率已经今非昔比——这一变化，彻底改善了传统单片式投影系统画面网格化严重的“核心致命缺陷”。

    应用LED光源和新型液晶显示技术的单片式LCD投影系统的性能已经大大提升：主要是亮度和画面的网格效果的改善上。但是，LED光源的技术进步和LCD技术的进步，却没有抹杀掉单片式LCD的“廉价”优势。这构成了目前单片式LCD投影技术的主要市场机遇：性能提升和价格低廉。

    在此，特别值得一提的是，应用于单片式LCD系统的LED光源组，由于体积依然显著大于传统LCOs、或者DMD、3LCD投影系统的光阀产品，这使得传统数字投影产品的主流产品，暂时无缘分享LED阵列光源的高亮度、低成本市场优势。

技术增强后单片LCD投影产品的主要特点

    目前，市场上“标称亮度3000-5000”流明的单片式LED光源LCD投影机已经非常之多，大致有十余家企业推出了类似产品，且均价在2000元出头。这类产品已经成为廉价高清大屏的唯一选择。但是，便宜还不是这类投影机产品唯一的特点。

    亮度，投影机最关心的技术指标，也曾经是单片式LCD投影机最核心的缺点。七八年前的KTV投影和DIY投影根本不入主流厂商法眼的根本原因也就在于亮度无法有效提升。而现在利用阵列式的led光源，既可以弥补传统光源高热、低寿命、低亮度的不足，又能很好的保持画面亮度的均匀性，尤其是抑制光源系统在画面四个角落的亮度输出不足，同时还增强了系统的色彩表现。另一方面，新兴的LCD面板技术，也提升了高像素面板的开口率、滤光膜透射率，提高了光源亮度的综合利用水平。二者结合，LED光源下的单片式LCD投影机以亮度为中心的显示效果提升明显。

    分辨率，这是消费者除了价格和亮度之外另一个最关心的产品特征。投影机产品的分辨率主要和光阀产品有关。对于单片式LCD投影机，这个分辨率就是LCD面板的分辨率。近年来，液晶显示技术最核心的进步就体现在像素密度上，例如苹果手机的视网膜屏、如彩电领域的4K电视。这种技术进步直接使得单片式LCD投影机在成本不变的情况下，核心光阀的解析度从800*600跃升到了720P，甚至1080P。

明亮环境效果

    画面网格化，这是所有液晶投影产品的主要缺点之一。即便是三片式的高温多晶硅LCD投影系统，也难以根本克服这一现象。产生画面网格化的原因在于液晶面板需要内部的支撑结构，也需要液晶栅格的隔离结构。衡量液晶投影系统网格化程度的主要指标是“面板开口率”：开口率越大，面板网格化越轻。近年来，LCD液晶显示像素密度的提升的技术积累，有利于提升同等尺寸、同样分辨率的液晶面板的开口率的。更高的产品开口率，这也是近年来液晶显示技术进步的主要方向之一。这会显著改善传统单片式LCD投影产品的画面网格化问题。

昏暗环境效果

    像素颗粒化的问题，有很多人将像素颗粒化和画面网格化理解成同一个问题：如果是3LCD或者3Lcos、DLP等投影技术，这种理解方式是正确的——因为这些投影技术投射的像素点中红绿蓝等不同原色的“亚像素”在空间上是重叠的。但是，对于单片式LCD投影机，其红绿蓝亚像素在空间上是水平排列的：对于单片式LCD 技术的720P投影机在80-120英寸画面上，一个亚像素大概会拥有高1毫米，宽0.5毫米的尺度。这样的红色或者蓝色、或者绿色的小方块，就是所谓的像素颗粒化的问题。但是，对于720P的单片LCD投影机，这个问题并不严重：因为这些投影产品像素密度足够高、亚像素足够小、面板开口率也足够高，这三个因素综合作用可以显著降低，颗粒化像素对画质的反作用。不过，此前的800*600分辨率为主的单片式LCD投影机，却会因为像素颗粒化问题的存在而不能投射出画质理想的更大尺寸的画面，比如120英寸——同样的问题也困扰着3LCD、DLP、或者LCOS投影机：这些投影技术，低分辨率，如800*600的光阀芯片，也不能投射出画质理想的更大尺寸画面。而随着1080p的单片式LCD投影机的增加，这种像素颗粒化的问题，在一百英寸级别的画面投射上，将几乎可以忽略。由此可见，影响网格化的主要因素是面板和光阀的开口率；影响像素颗粒化问题的主要因素是画面的物理分辨率和投影尺寸。这两个问题既有关联，又具有显著的内涵区别。庆幸的是，单片LCD液晶投影技术的发展，已经同时显著改善了这两个单片式LCD投影的传统缺陷。

    寿命，这个要素直接关系着消费者的终身使用成本。早期的单片式LCD投影机的寿命并不理想，这也是市场不认可该类产品的重要原因。但是，现在多数单片式LCD投影企业愿意为该类产品提供2年甚至5年的整机质保。这充分证明了这类产品的寿命提升。实际上，投影机的寿命主要由光阀、光源和镜头电子部件决定。其中，最为关键的是光阀产品。早期单片式和3Lcd投影机都有使用几年画面变黄的问题：即达到有效使用寿命。产生这种问题的原因在于LCD屏的高温老化。换用LED光源之后，这种光源的效率更高、同等亮度所需功率更低、发热更少，结合更高耐热能力的LCD和更好的散热设计，使得单片式LCD投影产品寿命大幅提升。

    产品体积，对于单片式LCD投影机，这是一个无法破解的难题。因为普遍使用5英寸左右的液晶面板和较大的阵列式的LED光源板，单片式LCD投影机的体积至少会维持在高10厘米，长宽都超过20厘米的大小。难以实现单片式DLP投影机的紧凑设计。不过和多数三片式的LCOS、LCD投影比较，由于采用单片设计，单片式LCD投影的体积膨胀往往在可以接受的范围内。近年来，单片LCD投影机企业也加强产品工业美学设计，更多的横式产品，而不是早期的纵式产品成为市场主流，产品体积明显减小，更容易获得消费者的认可。

    更多更灵活的功能设计。制造和研发单片式LCD投影机产品的企业，多数都是行业后起之秀，很长时间内被冠以“山寨”之称。这些企业的生存除了产品便宜的优势外，更需要积极的产品创新。因此，直接能看电视的产品、智能产品、wifi产品、wifi热点功能产品、内置电池的便携产品层出不穷。虽然单片式LCD投影不是行业主流，但在功能创新上，始终走在巨头品牌的前面。

    上游产业的强大支撑。单片式LCD投影机的特色优势还表现上游产业上：传统的3LCD、3LCOS、dlp产品，市场上游都比较集中。其中，掌握DLP技术的核心光阀和驱动IC的只有德州仪器一家，3LCD技术则集中在索尼和爱普生两者手中，3LCOS实现大量制备的也仅有JVC和索尼两个企业。对比而言，制造单片式LCD投影机使用的低温多晶硅技术LCD面板的企业，全球有十余家，相应驱动IC也有很多企业提供。高性能的LED光球产品的供应商也很多。这使得单片是LCD投影的价格更透明、产业链更安全。此外，无论是DLP的DMD光阀、3LCD光阀还是LCOS光阀，都面临一个成品率的问题。尤其是高分辨率的LCOS和DMD光阀，成品率一直是重要的成本因素，关键的行业瓶颈。但是，单片式LCD产品使用的液晶面板，却可以轻松做到九成以上的成品率。

    综上所述，单片式LCD投影在LED光源时代，尤其是得益于LCD显示技术的进步，产品性能已经显著改善，市场价值明显提升，该类正在成为一股投影市场不可或缺的技术力量。

单片式LCD投影产品的市场价值和风险

    对于提升单片式LCD投影的市场占有率，业界有着充分的理由。我国国内投影机市场，乃至全球市场都有一个特殊的规律，那就是大部分产品都是“廉价”产品。我国甚至超过三分之一的投影机销量来自于800*600分辨率的2000-3000元产品。这类产品广泛存在于教育、会议、廉价娱乐市场。

    但是，800*600分辨率的投影机系统，已经越来越与PC、笔记本、电视等产品的宽屏高清显示不相吻合。市场对高分辨率，尤其是高清级别的宽屏产品是有强烈需求的。只不过，这类型产品往往价格在5000元上下，甚至更高。这样的价格超过大多数低端市场的预算承受能力。

    那么有没有一种产品能够在预算允许的情况下，提供高亮、高清显示效果呢？答案是2000元上下，720p、甚至1080p的LED光源单片式LCD投影机恰巧符合市场需求。甚至，这类产品还拥有传统800*600的DLP、3LCD投影不具有的超长寿命光源、冷光源更节能的两项巨大优势。

    克服了亮度瓶颈、提升了画质质量、拥有LED冷光源寿命优势的单片式LCD投影机的市场价值是如此明显。不过，市场并没有像“理想”中那样接受这类产品。因为，这里还存在一个市场话语权的问题。

    投影机产业的核心话语权掌握在德州仪器、爱普生、索尼三个核心光阀和系统方案商手里面。从终端市场看，索尼、爱普生、日立、NEC、宏基、明基等品牌企业则掌控市场号召力；神州数码、鸿合、东方中原等渠道企业则掌控国内市场销售通路。而单片式LCD投影，始终没有能融入这个主流生态。这就使得，单片式LCD根本不能进入招投标领域（即便进入了也会被“群起而攻”），也就直接决绝了绝大部分的廉价投影市场：教育市场。

    但是，摆在单片式LCD投影面前的行业困境还不仅仅是这一个。未来，随着OLED技术的发展和成熟，更多的中小面板制造商将转入OLED工艺。这将使得单片式LCD投影所需要的LCD显示屏面临“绝产”的可能。而在此之前，如果单片式LCD产品不能形成足够大的市场规模，其上游屏幕供应者只有选择放弃这个“小众领域”，转入OLED工艺的显示产品——毕竟手机、平板电脑，才是真正的小尺寸显示产品的霸主。某种意义上，留给单片式LCD投影做大做强的时间已经不多了。

产品举例

    单片LCD式LED光源高亮投影机，是一种优秀的产品。但是，产品生存需要的不仅仅是技术优秀、成本低廉，他还需要行业、产业的多种因素的支持。这正是单片LCD投影产品所面临的发展瓶颈和风险所在。

    单片式LCD投影厂商，在过去超过10年的发展中，已经积累了诸如创荣、轰天炮这类小有名气的企业，近年来也兴起一批新的追随者，产品阵营逐渐丰富和多元化，市场运行也逐渐规范和标准化。某种意义上，这类产品从技术上已经渡过爬坡阶段、从产业资本上也已经完成初步积累，新的产品也已经获得了一定的用户支持，这恰是行业关键发展期的基本特征。

    在这样的一个特殊的产业阶段，重新审视这类产品的市场机遇：包括新技术的优势、廉价大屏的应用特点；行业困境：主要是市场话语权匮乏——对于单片式LCD投影厂商非常重要。

    由以上分析可以看出，眼下投影市场的基本格局是，单片式LCD投影正在享受着LED光源和LCD面板技术进步带来的行业红利，但是却依然改变不了“山寨”和“私生子”的标签，得不到行业的深度认可和行业市场体系的支持——KTV投影通路和淘宝之类的网购，似乎成了这类产品唯一的生存机会。尤其是在面临其上游面板供应商拥有整体转向OLED面板的倾向的背景下，单片LCD投影能否赢得未来依然是一个未知数。