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抢占“第三代家庭投影”制高点,投影光阀3LCoS有何过人之处?

章鹰观察 来源:电子发烧友原创 作者:章鹰 2024-12-05 09:53 次阅读
电子发烧友网报道 文/章鹰)2024年,中国投影机市场喜忧参半。喜悦的是,在2024第四届CSPC中国智能投影产业峰会”上,中国电子视像行业协会秘书长董敏先生指出,中国已成为全球投影产业最大的生产基地和创新源地。洛图科技认为,中国智能投影行业正处于新旧交替的周期转化之中, 2024年市场规模仍将达到614万台。2024年全球投影机的出货量接近2000万台,形成百亿美元的大市场,中国占据全球30%的份额。

忧虑的是,第三季度中国智能投影仪市场出现增速回落,根据洛图科技(RUNTO)相关报告,2024年第三季度,中国智能投影市场(不含激光电视)的全渠道销量为127.0万台,同比下降9.7%;销额为18.9亿元,同比下降5.9%。

为何在长期投影机市场增长看好的大势下,短期智能投影仪出现了销量下滑的情况。在大型体育赛事、国产制作大片和3A游戏《黑神话:悟空》等大火的情况下,大屏彩电的销售出现上升,反映大屏观影需求的回暖。Counterpoint调研数据显示,第二季度,高端电视总出货量同比增长45%,预计全年同比增长率为22%。大屏幕将推动2024年的增长,75英寸及以上高端LCD电视出货量预计增长105%。特别是今年以来,年青人青睐的以激光电视为主要品类的100英寸高端彩电增长2倍以上。

2024年上半年,投影仪行业疯狂向低端化内卷,大量低端投影仪以低价方式抢占市场,破坏了消费者对投影体验的认知。而今年5月份,国家发改委、广电总局等六部委联合印发通知实施高清、超高清设备更新提升行动。随着超高清时代的到来,现在家庭投影能力上已经不能满足了,但由于LCD和DLP光阀技术本身的缺陷,很难再进一步提升或演进。

家庭投影机市场发展的动力犹在,源于大屏趋势和消费者两大根本动力没有改变。如何在投影“芯”动力—光阀技术创新,引领消费者对家庭投影产品的回归。投影机必须在质量和体验上有革命性的提升,以LCoS技术驱动的“第三代家庭投影”呼之欲出。

聚焦超高清画质、便携性和智能交互,第三代家庭投影升级方向已现

纵观投影仪的发展历史,我们看到最早的投影仪其实来自中国的民间艺术-皮影戏,汉代已经出现,也有了最早的记载。到了元代时,皮影戏曾传到各个国家,这种源于中国的艺术形式,吸引了许多国外戏迷,人们亲切地称它为“中国影灯”。

公元1640年,一名叫奇瑟的耶稣教会教士运用镜头及镜子反射光线的原理,将一连串的图片反射在墙面上,发明了幻灯机,这是最早的幻灯机。到1845年,随着工业革命的蓬勃发展,幻灯机也进入了工业化时代,光源改为煤气灯,后改为电灯。

1972年,爱普生、索尼等公司生产出了最早的彩色投影机,采用的是CRT技术,即阴极射线管。其原理是把信号源分解成RGB三个通道,分别打到三个CRT管荧光屏上。至此第一代投影仪-CRT投影仪诞生,这代投影仪的优点是成本低、色泽均匀,响应快,缺点是体积大、噪音大、调试难、分辨率低。

1988年,第一台LCD投影诞生,结束当时投影市场只有CRT投影机的现象。1989年,爱普生生产出3LCD彩色投影机(灯泡机),在色彩和稳定性方面具有更大优势,不过使用寿命较短,需要更换灯泡,维护成本较高。当下,大多数现代 LCD 成像器的分辨率高达 1920x1200 (WUXGA);家庭影院型号通常使用 1920x1080 (1080p) 成像器。资料显示,LCD显示屏的技术进步日新月异,主要改变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大幅度提升,但是由于1LCD技术原理和特点,导致分辨率指标、亮度指标和对比度指标等均面临着很大的技术瓶颈。

1987年,美国德州仪器公司研发出第一块数字显微镜装置(DMD芯片),到1996年,数据光学处理技术(DLP技术)商品化走向市场,第一款DLP投影仪面世。至此,以LCD和DLP技术为特征的第二代投影仪出现。DLP投影相比1LCD投影在分辨率、亮度和对比度等各项指标均有突破。在家用智能投影细分市场中,TI有0.33英寸/0.47英寸等不同规格的产品。

LCoS是LCD的一种变体,通用电气公司在1970年首次展示低分辨率的LCoS投影仪,直到 1998 年,JVC 才推出了其第一台采用 LCoS 技术的 SXGA+ (1400x1050) 投影仪,该公司将其称为 D-ILA(直接驱动图像光放大器)。2005 年,索尼推出了其第一款 1080p 家庭影院型号 VPL-VW100,2006年,推出升级版VLP-VW50,带来1080P显示解像度及高达15,000:1的超高对比度。价格贵,均面向高端娱乐市场。

不管是基于1LCD第一代数字投影和还是基于DLP的第二代数字投影,主要产品特点是200-1000的亮度,固态光源、体积缩小,功能增加和智能化、价格低廉;投影行业专家表示,第二代家庭投影在画质方面具备较高分辨率和对比度,未来第三代家庭投影,则是画质能力、音视频和智能交互要跃升一个层级。

具体看,画质方面向高分辨率、高对比度和高刷新率演进,比如能够支持4K、8K超高分辨率和60Hz到120Hz的超高刷新率,能够满足播放4K、8K视频和大片,支持3A大制作游戏显示需求;在音频领域,由现在的二代家庭投影仪内置360°环绕扬声器,升级为基于星闪技术的多声道音箱方案,与Audio Vivid菁彩声一起构建7.1.4多声道环绕音箱系统,提供类似影院级的沉浸式体验和高保真音响效果。在智能交互方面,实现手机和大屏的直连交互和体验融合也是重要趋势。

在家庭投影仪领域,中国厂商是后进入者,但是发展非常迅猛,极米、峰米、当贝、坚果等主流投影机厂商分别推出了2K、4K家用投影仪设备。洛图科技的调研显示,在2024年双十一大促期间,4K产品的在线销售达到52个,销售份额达到15.7%,较前三季度上升8.8%,显示了消费者对于超高分辨率的中高端家庭投影机喜好度上升。

图:海思鸿鹄LCoS芯片

2024年3月,在AWE展期间上海海思全球首发3LCoS投影解决方案,引起行业瞩目。在第三代家庭投影启动之际,LCoS技术缘何被看好成为第三代家庭投影的光阀主流技术,源于其技术原理和中国相关产业链的突破。

第三代投影光阀,LCoS技术比较DLP技术更胜一筹

目前,投影市场的主流技术主要包括DLP、LCD、3LCD等,很多厂商的高端投影仪都在使用DLP技术或者3LCD技术,只有索尼、JVC两家高端投影产品选择LCoS成像技术。而LCoS技术因为显示效果优异,通常只有在影院级投影仪中才会出现。由于制造工艺要求高,良品率难以把控,制造成本较高,国际厂商LCoS投影仪售价一直居高不下。超高清时代将有可能成就LCoS技术的崛起。

LCoS,英文全称是Liquid Crystal On Silicon,中文意思是“液晶硅上芯片”,它属于新型的反射式micro LCD投影技术,采用涂有液晶硅的CMOS集成威廉希尔官方网站 芯片作为反射式LCD的基片,用先进工艺磨平后镀上铝当作反射镜,形成CMOS基板,然后将CMOS基板与含有透明电极之上的玻璃基板相贴合,再注入液晶封装而成。

海外专家认为,对比LCD和DLP,LCoS 通常被认为具有所有数字投影技术中最好的原始对比度和高分辨率。当然,动态光圈和/或动态照明调制可以进一步改善黑色和对比度。

比较DLP技术,LCoS技术具备三大优势:一、LCoS在高分辨率优势明显,由于采用CMOS工艺,相对于DLP的MEMS工艺,演进空间更大,潜力更大,迈向超高清显示时代,LCoS优势更加明显;二、LCoS在高对比度方面优势明显,由于采用液晶偏振调灰阶,可以实现超过10000:1对比度,暗部细节表现更好;三、LCoS画质细腻优势明显,由于具备更高的填充率,图像栅格效应很小,图像质量更好。

DLP光阀,虽然也采用CMOS驱动结构,但是其表面以微机电反射镜为像素——虽然是微机电结构,但是本质依然是机械运动部件,无法做到液晶分子级的小体积。此外,DLP技术在4K上,原生分辨率能力不足,不得不采用“抖动技术实现虚拟像素倍增”。如0.47英寸光阀4K产品。而虚拟像素的倍增是要成倍数占用刷新率的,4K刷新率可能就降维到60Hz。

LCoS的优势主要来自于反射式成像拥有的70%以上,不亚于DLP的光效;以及非机械的LCD光学面极高的平整度。上海海思3LCoS解决方案采用影院级别的同源三片式架构,主要聚焦三大关键点:一是三片式架构,三个激光器全时点亮,具备更高光源利用率,比较单片DLP单个光源,光源利用率优势明显;二是三片式架构光源,产生的彩色流明与白色流明一样多,从而产生更明亮、更鲜艳的色彩,而DLP单片式架构,色彩亮度和白色亮度是不同的,色彩亮度偏低;三、三片式光学系统色彩稳定性高,从架构上避免出现彩虹效应。

我们注意到,当下中国年轻人喜欢视频交互、弹幕刷新很快,单片式DLP投影仪显示的画面会出现彩虹纹,视觉感官差,LCoS技术很好避免这个使用的痛点问题。

国内LCoS光阀产品创新叠起,为超高清时代到来打下基础

目前,在海外市场,JVC和索尼纷纷推出了4K LCoS投影机产品。今年10月,日本JVC推出了全球最小的原生4K投影机“DLA-NZ700”,可显示 4,096 x 2,160 像素图像和 80,000:1 原生对比度。JVC 0.69英寸光阀达到4096x2160的物理分辨率,且这些产品均提供120HZ的高刷新率。由于采用紧凑性设计,体积比上一代减少35%,适合家庭影院和商业展示等多种应用场景。

观察国内LCoS光阀市场,我们看到上海海思3LCoS投影方案亦主打高分辨率、高刷新率和高对比度的技术优势。芯鼎微公司已实现并量产全球唯一场色序型单片式超高清4K LCOS,0.55英寸的4K光阀产品,LCoS则具有最高12000ppi的像素密度;豪威科技在CES2024上展会上发布新品OPO03050,这款LCoS面板在单个芯片在单个芯片中集成了 LCOS 阵列、驱动威廉希尔官方网站 、帧缓冲器和接口,用于增强现实(AR)、扩展现实(XR)和混合现实(MR)眼镜和头戴式显示器。

国内专家对LCoS技术的乐观预期,正式源于对LCoS技术强大生命力。LCoS技术可以令设备实现小型化、高分辨率和高刷新率,未来在车载AR-HUD、可穿戴设备XR、VR/AR、3D打印、实验仪器、光通信调制等应用场景可是实现广泛应用。

中国电子视像行业协会秘书长董敏先生指出,中国智能投影产业的成功,关键在于核心技术和关键部件的攻坚创新、产业链生态的开放合作以及对智慧生活体验的连接和驱动能力。中外LCoS领域的知名厂商纷纷下场,LCoS光阀芯片破局已成,让我们期待一下明年中国厂商自主研发和设计的LCoS投影机产品批量上市,将积极推动第三代家庭投影的风口形成。

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