漫谈投影机新技术 LCD和DLP技术大比拼(1)

    根据用途分类，投影机主要可分为商务用投影机，会堂/剧院用投影机，家庭用投影机，投影电视机。其中家用视频型和商用数据型，是我们普通用户接触到的投影机的主要应用类型。　　

    其中家用视频型投影机针对视频方面进行优化处理，其特点是亮度都在1000流明左右，对比度较高，投影的画面宽高比多为16：9，各种视频端口齐全，适合播放电影和高清晰电视，适于家用用户使用。

    商用数据型投影机主要显示微机输出的信号，用来商务演示办公和日常教学，亮度根据使用环境高低都有不同的选择，投影画面宽高比都为4：3，功能全面，对于图像和文本以及视频都可以演示，基本所有型号都同时具有视频及数字输口。

    投影机自问世以来发展至今已形成三大系列：LCD(Liquid Crystal Display)液晶投影机、DLP(Digital Lighting Process)数字光处理器投影机和CRT(Cathode Ray Tube)阴极射线管投影机。

    LCD投影机的技术是透射式投影技术，目前最为成熟。投影画面色彩还原真实鲜艳，色彩饱和度高，光利用效率很高，LCD投影机比用相同瓦数光源灯的DLP投影机有更高的ANSI流明光输出，目前市场高流明的投影机主要以LCD投影机为主。它的缺点是黑色层次表现不是很好，对比度一般都在500：1左右徘徊，投影画面的像素结构可以明显看到。

    DLP投影机的技术是反射式投影技术，是现在高速发展的投影技术。它的采用，使投影图像灰度等级、图像信号噪声比大幅度提高，画面质量细腻稳定，尤其在播放动态视频有图像流畅，没有像素结构感，形象自然，数字图像还原真实精确。由于出于成本和机身体积的考虑，目前DLP投影机多半采用单片DMD芯片设计，所以在图像颜色的还原上比LCD投影机稍逊一筹，色彩不够鲜艳生动。

    CRT投影机采用技术与CRT显示器类似，是最早的投影技术。它的优点是寿命长，显示的图像色彩丰富,还原性好，具有丰富的几何失真调整能力。由于技术的制约，无法在提高分辨率的同时提高流明，直接影响CRT投影机的亮度值，到目前为止,其亮度值始终徘徊在300流明以下，加上体积较大和操作复杂，已经被淘汰。

    投影机的投影方式

    外观大体相同的投影机因所使用的显示元件的不同，内部的光学系统各异，有着不同的种类。现在市场上推出的投影机大致可以分为以下3种方式。(限于固定像素方式，CRT方式除外)

    3LCD方式

    这是目前在全球范围内使用最广泛的方式。采用LCD(HTPS)作为光阀。从光源射出的光线通过特殊的分色镜分离成红、绿、蓝三原色，然后采用各色专用的LCD绘制图像，经合成后投影。　　

    3LCD投影方式

    采用LCD(HTPS)作为光阀。从光源射出的光线通过一种能够仅让特定的光透过的反射镜(分色镜)，分离成红、绿、蓝三原色，然后通过棱镜将经过各色专用液晶板控制的光线进行重新合成、投影。

    DLP方式

    显示元件采用DMD(Digital Micromirror Device)。DMD是一种由数十万～百数十万个微米级的微小型反射镜组成的半导体，每一个反射镜对应一个像素，通过反射来自光源的光线来投影图像。有单片、3片式。　　

    DLP投影方式

    DMD在结构上是在半导体基板上铺满反射镜、通过ON/OFF来使这些反射镜倾斜。DLP是指使用了DMD的光学系统的总称，使色轮旋转显示出与某个瞬间的色彩一致的画像，能通过每秒进行数千次的旋转来显示全彩色。

    LCOS方式

    显示元件采用LCOS(Liquid Crystal On Silicon)。LCOS是一种反射型的液晶显示面板，特点是开口率高。配线部分和开关元件设在反射层的下面，因此不需要黑色矩阵部分，能够实现无缝连接的图像显示。有单片式、3片式。　　

    LCOS投影方式

    显示元件采用反射型液晶元件LCOS(liquid crystal on silicon)。充分利用高分辨率元件的特性，实现了3-chip LCOS方式的高性能投影机、背投电视机。1-chip LCOS方式的情况下，采用通过把光分解成RGB来投影的旋转棱镜机构的光顺序驱动方式。

    LCD投影机介绍：

    LCD投影机是液晶技术、照明科技以及集成电路的发展带来的高科技产物。其关键技术是液晶板的制造。LCD投影机利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。　　

    LCD与DLP影像比较

    现在的LCD投影机最高支持分辨率可以达到1600×1200(UXGA)，使用时间可以延长至8小时以上，具有很高的亮度和高保真的图像色彩，可以方便地接入各种视频信号。它们体积小巧，重量轻，便于携带。使得投影机的发展进入了一个崭新的纪元。

    LCD投影机的底层技术——液晶板一直只有Sony和Epson两家公司具备研发和生产能力，经过多年发展，液晶板技术日臻成熟。液晶板技术一直致力于提高性能和降低加工成本两个方面。在提高性能方面它主要是通过提高开口率来提高光效率，另外还采用微镜阵列技术来提高液晶板的透光率，降低显示图像的像素化，使图像更细腻。目前LCD投影机在亮度指标和图像精细程度方面都已经达到相当高的水平。除了高端影院产品外，在普通应用产品和低端高性能投影机产品中，LCD产品保持了对单片DLP产品的亮度领先优势。LCD投影机的生产厂家主要为日韩厂商。主要有Sony、Epson、NEC、三洋和三菱等等。

    LCD投影机有液晶板投影机和液晶光阀投影机两类

    液晶板投影机：液晶有活性液晶体和非活性液晶体。活性液晶体具有透光性，做成LCD液晶板，用在投影机上。TFT是“thin-film transistor”的缩写，意为“薄膜晶体管”。TFT活性矩阵利用每一独立的晶体管控制LCD板上的每一个像素，由于TFT活性矩阵液晶板可产生更快的反应速度及对比度，是目前使用最广的液晶板。通过控制系统，可以控制通过LCD的光的亮度、颜色、对比度等。LCD液晶板的大小决定着投影机的大小。LCD越小，则投影机的光学系统就能做得越小，从而使投影机越小。而要在越小的LCD上做到高分辨率，并且保持高亮度，其技术工艺越难。液晶板投影机是被动式的投影方式，利用外光源金属卤素灯或UHP灯(冷光源)。

    液晶光阀投影机：它采用CRT管和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影机与液晶与液晶光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，它采用外光源，也叫被动式投影方式。液晶光阀是一种可控开关，主要由三部分组成：光电转换器、镜子、光调制器。通过CRT输出的光信号照射到光电转换器上，将光信号转换为持续变化的电信号;外光源产生一束强光，投射到光光阀上，由内部的镜子反射，能过光调制器，改变其光学特性，紧随光阀的偏振滤光片，将滤去其它方向的光，而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过，这个光与CRT信号相复合，投射到屏幕上。它是目前为止亮度、分辨率最高的投影机，亮度可达6000ANSI流明，分辨率为2500×2000，适用于环境光较强，观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所，但其价格高，体积大，结构复杂不易维修。

    LCD投影机原理：三片式液晶投影机的成像原理(参见下图)，以某液晶投影机的光路为例：首先光线通过滤光片，滤掉红外线和紫外线这样的不可见光，红外线和紫外线对LCD片有一定的损害作用。透过两片多镜头镜片将光线均匀化，并将UHP灯产生的圆锥形光校正为和投影图像近似的矩形光线。在两片镜子之间的棱镜用来将光线预先极性化，较之没有该棱镜的不对称光箱，它可以减少光线的损失。光线下一步被分光镜分为红、绿、蓝三原色并被分别反射到相应的液晶片上。在到达液晶片之前光线还需要透过一个凸透镜和偏振片，凸透镜的作用是将光线集中，偏振片则进一步将光线极性化，使得光线振动方向一致，可以被液晶片控制。最后光线经过液晶片，通过电路板驱动，液晶片上的各像素点有序开闭，产生了图像，并通过每原色光的调校产生了丰富的色彩。最后三路光线最终汇聚在一起由镜头投射出去。　　

    LCD投影机特点：

    LCD的优点：首先在画面颜色上，现在主流的LCD投影机都为三片机，采用红、绿、蓝三原色独立的 LCD板。这就可以分别地调整每个彩色通道的亮度和对比度，投影效果非常好,能得到高度保真的色彩。在同样档次的DLP投影机，还只能用一片DLP，很大程度上由色轮的物理性质和灯的色温决定好坏，没什么好调整的，只能得到较为正确的色彩。但与同价位的LCD投影机相比，在图像区域的边缘，还是缺乏鲜艳的色调。

    LCD 的第二个优点是光效率高。LCD投影机比用相同瓦数光源灯的DLP投影机有更高的ANSI流明光输出，在高亮度竞争中，LCD依然占着优势。7公斤重量级左右的投影机中，能达到3000 ANSI流明以上亮度的，都是LCD投影机。

    LCD的缺点：LCD投影机明显缺点是黑色层次表现太差，对比度不是很高。LCD投影机表现的黑色，看起来总是灰蒙蒙的，阴影部分就显得昏暗而毫无细节。这点非常不适合播放电影一类的视频，对于文字到是与DLP投影机差别不是很大。

    第二个缺点是LCD投影机打出的画面看得见像素结构，观众好像是经过窗格子在观看画面。SVGA(800×600)格式的LCD投影机，不管屏幕图像的尺寸大小如何，都能看得清楚像素格子，除非用分辨率更高的产品。

    现在LCD开始使用起了微透镜阵列(MLA)，可以提高XGA格式的LCD板的传输效率，柔化像素格子，使像素格子细微而不明显，且对图像的锐利程度不会带来任何影响。它能使LCD的像素结构感觉可以减少到几乎与DLP投影机一样，但还是有点差距。

    DLP投影机简介

    数码光处理投影机是美国德州仪器公司以数字微镜装置 DMD芯片作为成像器件，通过调节反射光实现投射图像的一种投影技术。它与液晶投影机有很大的不同，它的成像是通过成千上万个微小的镜片反射光线来实现的。DLP芯片的核心技术一直控制在美国的德州仪器，DLP技术似乎在追逐着Intel Inside的道路，因为它要求所有采用DLP技术的投影机产品都必须打上DLP的标志。不管其是否会取得Intel在PC领域那样的成就，至少显示了其领导投影机底层技术的决心。DLP的生产厂家主要为欧美厂商，如ASK、惠普、丽讯等。

    DLP投影机分为：单片DMD机(主要应用在便携式投影产品)、两片DMD机 (应用于大型拼接显示墙)、三片DMD机(应用于超高亮度投影机)。

    DLP投影机原理：以1024×768分辨率为例，在一块DMD上共有1024×768个小反射镜，每个镜子代表一个像素，每一个小反射镜都具有独立控制光线的开关能力。小反射镜反射光线的角度受视频信号控制，视频信号受数字光处理器DLP调制，把视频信号调制成等幅的脉宽调制信号，用脉冲宽度大小来控制小反射镜开、关光路的时间，在屏幕上产生不同亮度的灰度等级图像。DMD投影机根据反射镜片的多少可以分为单片式，双片式和三片式。以单片式为例，DLP能够产生色彩是由于放在光源路径上的色轮(由红、绿、蓝群组成)，光源发出的光通过会聚透镜到彩色滤色片产生RGB三基色，包含成千上万微镜的DMD芯片，将光源发出的光通过快速转动的红、绿、蓝过滤器投射到一个镶有微镜面阵列的微芯片DMD的表面，这些微镜面以每秒5000次的速度转动，反射入射光，经由整形透镜后通过镜头投射出画面。　　

    DLP投影机特点：

    DLP投影机的技术是反射式投影技术。反射式DMD器件的应用，DLP投影机拥有反射优势，在对比度和均匀性都非常出色，图像清晰度高、画面均匀、色彩锐利，并且图像噪声消失，画面质量稳定，精确的数字图像可不断再现，而且历久弥新。

    由于普通DLP投影机用一片DMD芯片，最明显的优点就是外型小巧，投影机可以做得很紧凑。现市场上所有的1.5公斤以下的迷你型投影机都是DLP式，大多数LCD投影机要超过2.5公斤。

    DLP投影机的另一个优点是图像流畅，反差大。这些视频优点使其成为家庭影院世界中之首选品种