國產單片液晶投影機技術發展之路

　從2000年初以來的投影機DIY熱潮，催生了國產液晶投影機制造產業（非OEM類），并涌現出了一批國產中小投影機制造企業，據統計目前全國有一定產量的整機廠家約15家，配套鈑金加工、表面處理、光學冷加工、光學鍍膜、光學設計、電路設計開發、光源及其驅動設計生產、液晶及其驅動解決方案的從業廠家約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年代發燒音響的消費熱潮和市場狀況。本文主要分析近年來國產液晶投影機技術發展的主流方向。

　　單片液晶投影機技術發展之路

　　首先要說明一點的是，單片液晶投影機的光利用率是很低的，而三片式液晶投影機在濾色片（對于三片式投影機，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：采用PBS轉換系統，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，光效一般比同規格的單片投影高出3倍以上。這也是三片式液晶投影機的巨大優勢，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投影技術中很少有民用的三片式方案。應該說單片液晶投影機在光學技術上并不領先，但也不過時，目前單片投影技術還廣泛地應用在液晶背投、DLP投影機、DLP背投、LCOS投影機上。

　　單片液晶投影機

　　目前國產投影機還主要是單片液晶方式，單片液晶投影機具有結構較為簡單，成本較低，性能穩定(合理設計情況下去，可靠性超過三片LCD及DLP投影機)，對比度較高（可以通過合理的光學設計，超出同規格三片液晶投影機的水準,甚至超出液晶片本身的對比度水準），目前國外還有像美國科視（專業、高可靠工程投影機）、日本夏普（視頻投影機）等保持生產，它的最大缺點是光利用率較低，所以一般單片液晶投影機不能輸出高亮度，不太適合電教、商務演示等用途，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、合理的響應速度、對比度等），但對亮度要求并不太高的環境下，有著廣泛的用途，加上目前在價格上明顯優勢，國產單片液晶投影機在歌舞娛樂、家庭影院等市場中漸呈燎原之勢。

　　在液晶投影機的開發中，除了至關重要的光路外，液晶屏及其驅動的選用和開發也是關鍵技術之一。

　　國產單片投影機從早期10萬像素機(如:2000年瑞誠套件4,解像度約為220*170*3)的出現，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，其像素陣列或分辨率的展現，全由液晶屏本身的像素點決定。10萬像素的投影機已為過眼云煙，33萬像素投影機也將會很快被100萬像素以上的機型替代。100萬以上像素的液晶屏中，又有傳統的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，如日立、松下、夏普、東芝、愛普生、LG、索尼以及***的元太、聯友等公司。目前國產的單片投影機（100萬像素以上），大多采用數字屏，其主流品種為：

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

　　2）、7寸松下EDTCB18QCF液晶屏，該屏性能、尺寸與日立TX18D11VM1CAA相同，且數字接口定義完全相同，大多驅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，也可以由驅動板改變算法顯示主流的4：3電視節目。是非常理想的單片液晶投影機液晶屏。

　　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，是做單片投影機的優選品類（曾廣泛用于數家知名品牌的正投及背投產品）。

　　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的優選品種。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，選用哪種液晶屏對投影出圖像的分辨率和畫質是至關重要，對于分辨率和畫質的影響，大家都可以到書刊上找到解釋，在此不再重復。但在投影機的開發中，卻不能僅僅考慮分辨率和畫質，而作為單片投影機來說，還需要選用液晶屏的透光率較高。這是由于目前國內廠家開發的投影機，都屬透射式光路，而非反射式光路（三片LCD、DLP、LCOS投影機均采用反射式光路，區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，其亮度（光輸出）為240流明，而換為光透過率為6%的同規格液晶屏，在同一臺機器上所測量的亮度（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的光學設計是也非常重要的。在目前主流產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、左/右鏡像功能。有了這些功能，可使得液晶驅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、左/右鏡像功能，即只要給定相應的控制信號即可對其進行控制，而更多的數字液晶屏是不帶上/下翻轉、左/右鏡像功能的，這樣給開發者們帶來了極大的考驗。如果熟悉國產單片液晶投影機市場的不難發現，很多廠家的產品目前還不具備翻轉功能，而是根據客戶需要，生產不同的正放機型和吊裝機型，甚至干脆只有正放機型。這些設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品僅僅RC-1208VDT具有上/下翻轉、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，均離不開其對應的驅動板。對于不同的液晶屏，其驅動方式也不完全一樣。當然，在此所說的驅動板，實為信號處理板，而非液晶屏的陣列驅動。這是因為一般的液晶屏廠家都給液晶屏配備了陣列驅動，用戶只需要對信號進行變換，并滿足陣列驅動板的接口協議即可。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、左右鏡像控制端，某些屏陣列驅動板上還有PLA/NTSC制式轉換端等。而數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位進行處理。一般來說，數字屏具有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、左右鏡像控制端等。常用液晶屏驅動芯片有：

　　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等也有專用液晶驅動芯片。

　　作為用于投影機的液晶驅動板，除了有驅動部分，還包括有視頻數字解碼和VGA信號處理等芯片。視頻解碼電路的設計，將是影響圖像質量的關鍵，所以一般投影機廠家不會在圖像質量處理上省錢。常用數字解碼芯片有：

　　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。

　　將上述驅動芯片與解碼芯片任意組合，都將可構成一套完整的液晶屏驅動方案。

　　由目前國內單片液晶投影機的設計來看，不論從技術實力還是市場需求，都將會引導出更新的產品。而近年國產單片液晶投影機的液晶屏及驅動板的采用，其發展趨勢為：

　　1）、液晶屏的小尺寸、高像素化。為了縮小整機體積，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）、驅動板的功能需要更加完善，包括圖像上下翻轉、左右鏡像功能，電子梯形校正功能、色溫調整功能，對于16：9的液晶屏還應包括有16：9/4：3 顯示模式切換功能等其他輔助功能。

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

　　4）、視頻信號的格式應滿足PAL/NTSC 雙制式，調試菜單應該多語言調試菜單，TV伴音制式也應該滿足多國（或地區）的需要。??? 國產投影機從無到有，經歷了愛好者DIY時代、手工作坊式時代，才走到了目前的專業化設計生產，已初具產業規模，其中的佼佼者充分地整合了現有的資源、協作、配套逐漸形成了一條產業鏈。現在的國產液晶投影機無論是體積、外觀造型、亮度等硬指標，還是畫面質量、可靠性等幾項軟指標，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，體積和造型媲美主流的三片液晶投影機，與早期的平看象風箱，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新的產品工藝美術設計理念及現代工業設計思路。早期的國產投影機在觀看時環境需暗到男女難辯，現在有的國產品牌已達到了電教的能接受的基本亮度水準，可以邊聽講邊做筆記，亮度達500～1200ANSI流明，提高了十多倍。畫質評判有了企業標準，主觀感覺部分機型的畫質已毫不遜色主流的三片機，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，有了質的飛躍。

　　總體來看，與國際主流投影機相比,目前的國產投影機價格優勢明顯，耗材低廉，但綜合性能平平，基本上進入了對品質要求不高(比如:亮度、體積)的娛樂場所，市場容量有限，要進入發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。部分國產投影機廠商對這類相對較“軟”的指標重視不夠，其實這些都是主流投影機的核心技術，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，國產投影機才能上檔次，具備好用、易用、耐用的特點，加上明顯的價格優勢，才會得到家用市場的青睞，登堂入室而進千家萬戶，甚至沖出國門，走向世界。

　　散熱及噪音

　　投影機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，其它的電路發熱較少。在投影機內，部件裝配緊湊，容積率很高，通過常規的自然散熱幾乎不可能，最常見的方式是通過風冷強制散熱。機內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，在投影機中使用更關心的是溫度上限，高上限的液晶屏散熱設計靈活，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90℃。光源組件由燈泡、反光碗、光匯聚系統組成，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，可能因熱應力而出現裂紋。