投影技术类型及其对比与发展趋势分析

一、投影技术三种路线

现在主流智能投影仪产品按照技术分类，主要分为3类：分别是3LCD、LCOS、DLP。其中，3LCD是日系品牌爱普生、索尼为代表传统投影仪所应用的液晶透射技术方案；LCOS是基于LCD技术改进的液晶反射技术方案，目前使用还非常少；DLP方案是基于TI公司的DLP芯片的机械反光阵列方案，已经被越来越多产品采用，基本已经成为事实上的标准。

二、3LCD技术

——技术背景及来源

3片式HTPS LCD液晶板，简称3LCD，诞生于1987年。3LCD投影机的核心技术主要掌握在爱普生和索尼这两家公司的手中，但是由于索尼不出售3LCD的相关技术，所以市面上除了索尼之外其他的所有3LCD液晶投影机的芯片均由爱普生提供。

目前采用3LCD技术的投影机品牌主要有爱普生、索尼、三洋、日立、三菱、松下、NEC、夏普等日系厂商。

——技术特点

3LCD技术有优点包括：

1、色彩还原度较为精准：3LCD技术基于色彩的空间混合还原，使得色彩更为逼真。其三片HTPS分别负责视频信号的红、绿、蓝三个分量，3LCD技术的成像和色彩还原的特点是先将三原色同时进行充分的空间混合，再投射出不同色彩的图像。

2、技术成熟度较好：3LCD技术推出至今已经接近30年，各产品均经过长期应用、优化，性能比较稳定。

3LCD技术有缺点包括：

1、原声对比度低：因为HTPS采用透射式光路，开口率最高也仅为75%，光线经过之时有一定的损耗，利用程度不高，因此产生黑色画面不够黑的现象，画面的对比度自然便偏低了。

2、防尘及液晶使用寿命问题：HTPS是采用高温多晶硅组成的，这种高分子液晶材料长期在高温下以及尘埃环境下工作有老化的过程。为了解决高温，需要引入风扇散热，从而无法实现密封环境，因此液晶无可避免的将发生画面效果降低和寿命老化。

3、产品体积较大：受限于HTPS通过率不足，HTPS芯片不能做的很小，光路系统的体积难以缩小，投影机整体体积、重量都相对较大。

——技术发展趋势

3LCD最急需解决的问题在于液晶透光率和防尘老化问题，这是3LCD技术努力革新的方向。从未来的发展来看，3LCD还将在高亮度、小型化、提升面板寿命和图像刷新频率上继续努力，这也是3LCD一直努力的方向。从长期的发展来看，3LCD投影机还将会继续在开口率、材料选用方面努力。只有提高了开口率，才能将光机做的更小，迎来更广阔的市场空间。也只有改善HTPS是材料，才能解决液晶面板老化，需要防尘罩的尴尬。

三、LCOS技术

——技术背景及来源

LCOS技术是“硅基液晶”（LiquidCrystal on Silicon）技术的缩写名称，属于新型的反射式micro LCD投影技术，其结构是在矽晶圆上长电晶体，利用半导体制程制作驱动面板(又称为CMOS -LCD)，是基于此前LCD技术的升级。

首批成型产品是由AuroraSystems公司于2000年开发出的，也有相当多公司后续跟进。但由于成本过高问题一直没解决，最近几年没有太大的发展，仅有几家高端投影机厂商使用。在家用投影仪市场上，索尼、JVC、LG等会采用LCOS技术。

——技术特点

LCOS技术有优点包括：

1、视觉效果好：运用LCOS技术，光利用效率明显提升，因此显著具备色彩鲜艳、灰度优秀、黑色深沉、画面明亮、网格化情况较少等优点。

2、体积小型化：随着LCOS大幅提升光利用效率，投影分辨率得到改善，硅芯片无需为透光率设计的过大，从而能够大幅缩小光机体积。

LCOS技术有缺点包括：

1、加工工艺复杂，良率过低：由于LCOS在开发中涉及整个元件的设计、制造到光学系统的整合，有较高的技术门槛。且每个业者所开发的LCOS，各有专用的ASIC、光学引擎等，零组件和生产各自为阵，无法标准化，目前加工良率仍然过低。

2、成本高昂：大量元件无法标准化，因此很难达到量产的经济规模，加上良率难以提升，整体成本过高。

——技术发展趋势

LCOS技术的优点在于色彩饱和度、对比度、亮度、分辨率等非常高。但这样的画质和色彩表现，通常需要复杂的工艺和高成本作为支撑。因此各公司将提升良率降低成本作为最主要的发展方向。

四、DLP技术

——技术背景及来源

DLP的全称是DigitalLight Processing，中文意思为“数字光学处理技术”。DLP投影机的核心元器件DMD，全称为Digital Micromirror Device，中文意思为“数据微镜装置”，通过控制从而镜片的开启和偏转达到显示图像的目的。

DLP技术是由美国德州仪器的LarryHornbeck博士所研发成功的。Larry Hornbeck博士于1987年将DMD研究成功，到了1993年这种以DMD为核心的光学系统才被命名为DLP。最早的DMD芯片使用的是模拟技术驱动，反射面是采用一种柔性材料，在当时被称为“变形镜器件Deformable Mirror De-vice”。10年之后，Hornbeck博士正式以数字控制技术取代模拟技术，开发出了新一代DMD器件，并将名称改为“数码微镜器件(DigitalMicromirror Device)”。1993年DLP投影机开始研发，1996年DLP产品才上市，而国内的DLP投影机正式进入市场销售则是1999年之后的事情了。

作为DLP技术的拥有者，德州仪器并不生产投影机等终端产品，而仅仅为厂商提供DMD芯片和视频处理芯片，这在一定程度上保证了DLP投影机市场的竞争的公平性。目前世界上非日系投影机品牌大多采用DLP技术，在日系品牌中包括三菱、日立、夏普等品牌中DLP投影机也占据了较为重要的位置。

——技术特点

DLP技术优点包括：1、画面原生对比度高：DMD芯片采用的是机械式工作方式，镜片的移动可控性更高，原生对比度较高。

2、体积小型化：DLP投影机采用的是反射式原理，实现高开口率更为简单，相同配置的产品DLP光路系统更小，整个设备体积可以做到更小。

3、光路采用封闭式：DMD芯片采用的是半导体结构，在高温下运作镜片也不易发生太大的变化，所以DLP投影机采用封闭式光路，降低了灰尘进入了概率。

4、性价比高：单DLP芯片方案整体成本约160美元，年出货量400万片，几乎占领了除了爱普生、索尼等品牌以外全部的投影市场。

DLP技术有缺点包括：

1、色彩效果低、可能有彩虹效应：单芯片DLP投影系统采用的反射式结构，特别是在中低端产品中，单芯片DLP投影系统在图像颜色的还原上比采用三原色混合LCD投影机稍逊一筹，色彩不够鲜艳生动。此外，低速色轮还可能造成红绿蓝拖影的彩虹效应。

2、老型号芯片分辨率低，新芯片支持4K但价格较高：受限于机械加工精度，DMD芯片过去最高只能实现1K分辨率。TI近年来大力投入支持4K的新产品，2016年发布DLP660TE产品，目前已经稳定供货，但售价高于普通DLP芯片80%左右。

——技术发展趋势

DLP技术进一步将通过推进3DLP方案改善色彩效果，增强对4K高清支持能力，同时还需要兼顾成本，以保持性价比优势。

此外，TI公司在DLP领域内绝对垄断地位，对于产业长期发展是不利的。丰厚的利润将吸引更多半导体公司进入到DLP领域，增加供应商的多样性。

五、三种路线对比

整体对比来看，目前主流的三种投影技术体系，各自都有一定的优点和不足，我们进行对比分析。

三种投影技术对比

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

整体来看，DLP方案从技术能力和性价比方面都占据较大优势，加上市场推广成功，争取到了产业链大部分厂商的支持。我们判断，未来投影技术方案将成为DLP方案一家独大的局面。