用戶需求增加、制造成本下降、技術不斷創新和新產品相繼問世,均使得投影產品的普及率不停攀升,而投影產品的定位從過去昂貴的專業設備轉變為現今大眾化影音產品。3LCD和DLP這兩大投影主流技術在影像表現和應用層面上各領風騷,兩大陣營也將其技術特色發揮得淋漓盡致,但這也讓消費者購買時左右為難。。。
“走,去看電影吧。”電影院的聲光效果精彩且極具震撼力。但是,你有時間在電影院里好上兩、三個小時嗎?那不如待在家里用PC或電視看DVD影片。只是,呆板的小屏幕局限了影片的特技效果,讓人無法忍受。如果客廳空間夠大,并且具備不錯的音響設備,那么,只要添購一臺投影設備,便能讓你在自家客廳里,輕松享受和電影院同等級的視聽享受。
近年來,由于平面顯示產品的大型化障礙逐漸被先進的技術所克服,因此大尺寸平面顯示器的應用領域已擴展至家用市場,并發展出如家庭影院等用途。放眼現今市場上的平面顯示產品,除了等離子電視、液晶顯示器也從過去筆記本電腦、PC用途擴展至家用電視,而各項投影技術的應用也從前投影市場延伸至背投電視市場,這也讓平面顯示市場呈現百家爭鳴之勢。而投影技術能提供更大尺寸和更具震撼效果的視覺體驗,因此日漸受到消費者的青睞。
兩大投影技術分庭抗禮
現今市場上的投影技術相當多樣,其兩大主流技術分別為LCD(Liquid Crystal Display)和DLP(Digital Light Processing)。LCD和DLP投影技術又分為單片和三片式,LCD投影技術目前均以三片式為主(因此業界廣泛稱之為3LCD技術),DLP則是以單片式最為普遍,三片式DLP投影技術多用于價格昂貴的高端應用,如數碼劇院。投影電視若依投影方向不同又可分為前投影顯示器(Front Projection Display)和背投影顯示器(Rear Projection Display)等。
兩項投影技術中,以3LCD的發展最早,并且其技術非常成熟,所呈現的畫面效果和色彩飽和度非常令人滿意。也因此,3LCD投影機非常適合色彩豐富的影像和動態畫面的輸出。而隨著投影市場的發展,大量商務應用也加速了投影機在小型化和高亮度上的突破,因此2002年許多便攜式投影機也紛紛面世。2004年,以德州儀器DLP投影技術為主的商用和家用投影機的全球市場占有率也突破47%,幾乎和3LCD陣營的市場占有率不分仲伯。據日本市場調查組織TSR的數據顯示,2004年DLP產品出貨超過260萬臺,而太平洋媒體協會(Pacific Media Associates;PMA)也統計,DLP產品2004年第三季度市場占有率便提高8%,第四季度更增加至14%。在產品占有率方面,2004年3LCD和DLP產品的市場占有率分別為53%和47%。從幾乎平分秋色的占有率來看,兩大陣營互相較近的意味相當濃厚。
下文中將以Epson的3LCD投影技術和TI的DLP投影技術為例,介紹其優點和應用領域。
3LCD
三片式LCD的技術架構是采用體型極小的高穿透式高溫多晶矽(High-Temperature Poly Silicon;HTPS)LCD顯示面板,利用分光原理,由分光濾鏡將影像光源分為紅、綠、藍(R、G、B)三色光,再分別透過投影機內部三片LCD面板將影像重疊聚合成一全彩的影像,最后透過鏡頭將影像投射至屏幕上。
3LCD投影技術特色
3LCD投影技術將顏色聚合后,其色彩非常正確,不會有色分離(Color Breakup)的現象產生,具備明亮、自然和柔和等優點。其三大特色分別如下:
1.自然的影像(Natural Images)
3LCD投影系統可準確控制R、G、B三色并構成影像的畫質,因此可讓使用者觀賞更自然生動的畫面,如人類膚色表現或黑色的色彩梯度均可細膩的呈現。
2.柔和的影像(Gentle on the Eyes)
由于畫面是由R、G、B三片不同色彩的HTPS LCD面板所投射出的影像所構成,因此快速移動畫面和影像將不會出現如彩虹現象(rainbow effect)等色分離現象。
3.明亮的影像(Bright Images)
3LCD是將燈泡發出的光線分離成R、G、B三種顏色的光并分別通過LCD面板聚合投射成像。由于三色光為同時投射,因此其光效率非常高,使用者可以觀賞明亮和清晰的影像。
為了提供更為明亮的影像,Epson利用了兩項自身專利,一是Lens Array(累計透鏡),一是PS Converter(極化偏光轉換元件)。
Epson電子零件群電子零件技術服務部顯示技術經理張德群表示,一般燈光打出之后,中間部分都會比起周圍來的明亮,加上Lens Array之后,能將光線均勻分布,因此中間部分和四周的亮度會更接近,不但可節省光源,并增加約40%的亮度。此外,雖然光是四散的,但其仍可分為垂直軸向與水平軸向兩方向的向量,若使用偏光鏡片會將某方向光線完全阻隔,并不適合需求高亮度的投影機使用,而PS Converter可將光源軸向改變,讓垂直光源完全轉變為水平光源,因此光源亮度可加倍。
DLP
DLP即數字光處理,這種投影技術先把影像訊號經數字處理后,再把畫面投影出來。DLP的投影核心是由TI所開發的DMD(Digital Micro-mirror Device)數字微型反射鏡元件來處理畫面數據,這是在CMOS的標準半導體制程上,加上可改變角度的微鏡片以控制光線的反射。DMD芯片以矩陣排列許多微鏡片,而一個微鏡片就代表畫面中的一個像素,例如分辨率為XGA(1024*768)的DMD芯片上,就會有1024*768個微鏡片。
亮麗的視覺享受
1.影像不失真
DLP投影技術能利用微鏡片提供清晰、正確、不失真的影像。DMD微鏡片之間借由緊密地編排,其間隔可小于一微米,因此影像的像素和像素之間幾乎無法察覺其縫隙,可以避免影像的像素化(pixellation)和紗窗效應(Screen Door)現象。另外DLP的動態對比技術(Dynamic Black),可讓畫面的暗部細節非常明顯。DLP芯片監控并改變色彩的變化,其動態調整的方式讓消費者可看到更多暗部細節,最高的對比度可達到6000:1。DLP也可解決模擬電視惱人的烙印效應。
2.畫面明亮
DMD微鏡片能夠將更多的光源帶至屏幕上,以提高光效率,不論是家用視聽產品或商業簡報用途均可提供充足的亮度。而在數碼劇院的用途上,其影像亮度更可達到15000流明。
3.色彩豐富
不論是背投電視或家庭影院,DLP投影技術均可提供更為深邃的暗部細節和色調,而DLP Cinema投影技術更可提供高達35兆的色彩,幾乎是現在電影院中模擬投影技術的八倍之多,且全球已有285家電影院采用這種投影技術。其優點是電影所呈現的影像正是導演希望觀眾所看到的,不會有傳統電影母帶拷貝的影像變質問題。
更具魅力的產品特色
1.更小體積
DLP投影技術僅需一片DMD芯片核心便可以快速調變影像,如此可讓產品體積更小巧,光線更明亮,并空出更多的空間以供系統商加入其他功能。因此設計人員可集中心力在如何讓產品更小巧優雅。不但客廳中的DLP背投電視可省下不少空間,商務人員也可攜帶輕巧的行動投影裝置進行演示。
2.可靠性
DLP投影系統不易因為高溫、潮濕和震動等環境因素而影響影像品質。
3.多變性
DLP投影系統全數碼影像處理方式可提供更多彈性,不論是觀賞電視、家庭影院、上網、玩電子游戲或瀏覽數碼相機的影像,通通可利用DLP投影系統完成。
兩大技術比一比
3LCD投影技術中關鍵的LCD投影面板,目前全球只有兩家廠商可以生產,分別為日本的Seiko Epson和SONY。該兩家廠商領導3LCD技術開發,其產品從低檔到高檔,從商用到家用,清一色均使用3LCD投影技術,并受許多知名廠商歡迎。但另一方面,目前全球也有超過75家廠商采用DLP技術生產背投電視和投影機,而目前市場上背投電視和投影機僅DLP機型就超過350款。在2003年時,DLP背投電視只有18種,現在已有50種不同的品牌。并且DLP背投電視在美國市場占有率已達18%。3LCD陣營面對DLP陣營的快速崛起,尤其在移動商務等商務機型的坐大,于是利用在亮度、分辨率和體積縮小等方向的改善、調節HTPS LCD面板價格等積極作為以繼續保有其在投影市場上的主導優勢。
產品差異性
對3LCD投影技術來說,由于芯片技術上的差異,對于高亮度如2500或3000流明以上的需求都可以輕松達成。EPSON電子零件事業群電子零件技術服務部執行經理高英億指出,以現今家用投影機對高畫質和高品質的需求來看,3LCD是優于其它投影技術的。臺灣廠商較少發展自由品牌,而是以系統組裝為其強項,其優點是組裝速度快、出貨快,并且價格也可壓低。然而3LCD投影技術在光學引擎生產中的良品率、制造過程上的模組化問題需要技術經驗的累積才得以解決,因此也令許多廠商敬而遠之。3LCD投影技術并非由單一廠商提供,能讓產品具備更大的差異性,而主要廠商如EPSON的產量已經在2004年底完成擴充,未來也將更具備足夠技術能力以充分支持系統廠商生產,這對所有對3LCD技術有興趣的廠家來說,無疑是個好消息。
另一方面,雖然DLP技術均由TI所提供,然而TI并沒有自己的品牌,只提供技術部分,不會發生和自身客戶競爭的情況,加上DLP的技術特性適合臺灣廠商生產,因此DLP日漸受到臺灣系統廠商的青睞。德州儀器DLP產品亞洲區業務總監Eric Braddom表示,DLP技術本身僅為一個光學元件,而就整個產品來說,很多部分需要客戶自己去完成,也可借此提高產品的差異性。對TI來說,DLP技術最大的優勢在于客戶。由于不同的客戶發展不同的市場和產品,比如便攜式投影機、家庭投影機或劇場用的投影機。因此DLP技術重點在于客戶可在自己的市場作創新。相對于3LCD悠久并成熟的發展歷史,DLP年級尚輕,將來仍具有創新的機會,并滿足市場供需。
壽命和亮度
若單純比較投影核心的壽命,DLP的DMD芯片由于是半導體制程,比起LCD顯示面板稍占優勢,其畫質和色彩穩定,不會隨著時間和使用次數而降低影像色彩和品質。但若以整機壽命進行比較的話,由于DLP投影技術依靠高速旋轉的色輪,只要一開機便不停高速轉動,因此色輪馬達的耗材壽命問題也成為消費者考慮的重點之一。另外,光效率也會影響消費者購買意愿。過去LCD技術常見光耗損的問題,經過EPSON改良HTPS LCD面板制程,提高LCD開口率后已獲得解決。而DLP技術在投射單一色光時會阻隔其它兩種色光,也將影響其光效率。三片式DLP光效率最佳,但其價格昂貴,是屬于高級應用的產品,例如電影院所使用的純數碼放映機就是三片式DLP投影設備。
當3LCD和DLP兩種投影機所投影出來的亮度相同時,DLP投影機所需的燈泡瓦數相對較高,由于高亮度金屬燈泡的溫度非常高,散熱效果的好壞將對燈泡壽命產生相當大的影響,而散熱時所產生的風扇噪音問題,也是投影機往后需要克服的重點。此外,LCD投影面板會隨著使用年限增長稍微影響畫面品質,而DLP由于是采用數碼方式播放,因此其影像品質較不易隨著時間而變化。
3LCD和DLP投影機各有市場,過去由于3LCD投影技術的先天限制,因此便攜式機型是由DLP投影技術以其小巧體型占有絕大優勢,然而借由3LCD投影技術的不斷改良,便攜式機型由DLP獨大的局面已不復存在。輕巧小體積的投影機主要問題在于噪音大。投影機主要的噪音來源為其散熱風扇,而DLP投影機由于需要另一顆高速馬達來轉動色輪,因此開機后同時有兩顆馬達在機身內部轉動,噪音問題較僅有散熱風扇馬達的3LCD投影機稍大。另外,體積大的投影機因為易于散熱,故風扇馬達轉速較低,透過其內部效果良好的隔音機制,相較于體積小巧的便攜式投影設備,更可達到安靜的效果,所以家庭影院均為體積較大的產品。
投影技術進軍平面顯示市場
除了辦公室和家庭應用之外,投影技術另一主要應用領域是背投電視,特別是50英寸以上的機型。大尺寸平面電視現今主要有LCD、PDP和背投影三種技術。LCD電視的發展由于TFT-LCD面板的技術瓶頸而受限制,和一般PC用的LCD顯示器相比較,最大差異在于LCD電視對亮度和反應速度的要求較高,并以寬屏幕和尺寸大型化為產品主要需求,而其標準化制程則提升了LCD電視的競爭優勢。但即使是七代面板廠所生產出來的玻璃基板最多也只能切出來兩塊50英寸以上的面板,并且其價格非常昂貴。因此目前LCD電視發展主要均以40英寸以下的平面顯示器市場為主。
PDP電視是利用惰性氣體在真空中放電所產生的等離子效應,借由激發玻璃管壁上的熒光粉發出可見光來產生影像。其優點為尺寸大、體積薄、廣視角和體積輕等,但無標準化制程和價格昂貴為其最大弱勢。
至于背投電視,則是將投影裝置放置于機身中,將影像經過反射投影在屏幕上以產生影像。早期主要的CRT投影技術,由于聚焦清晰度、分辨率與明暗對比均不足,因此已漸漸被其他投影顯示技術取代。
背投與LCD夾擊 PDP屈居弱勢
比較這些大尺寸平面電視,LCD電視、PDP電視與背投電視在性能表現上各有優劣。PDP電視與背投電視主要專攻50英寸以上大尺寸顯示市場,LCD電視目前則以40英寸以下市場為主。日后隨著價格的下滑與面板尺寸的突破,三者間的差異將漸趨縮小。也因此,使用者對價格與畫質表現的要求將決定何者能在此一市場中脫穎而出。
與CRT電視相比,目前LCD電視的價格仍高,因此市場無法大幅度攀升,但未來隨著價格下滑,預計在大尺寸平面電視中的增長速度將最為快速。PDP雖然發展較LCD電視早,但礙于價格昂貴,因此僅得到金字塔頂端消費群體青睞,但由于LCD面板尺寸的增大與產量的大量提高,將明顯壓縮其生存空間,除非PDP能夠降低價格,否則難以維持市占率。
以42英寸的LCD與42英寸的PDP電視來做比較,雖然PDP電視較為便宜,但將來LCD電視的價格下降速度將更快。另外,以單位尺寸的成本相較,投影技術價格更為經濟。以北美市場為例,由于數字電視發展較成熟,客廳中以背投電視為中心的家庭娛樂平臺,尺寸都在47英寸以上,并且同時兼具電視、DVD播放以及家庭數碼影像中心的功能,單位成本相對LCD電視或PDP來說,更為吸引人。對于PDP生產商來說,需時時刻刻注意其產品良品率,而背投電視重點在其光學引擎,系統商可輕松量產。因此將來PDP電視在面臨上有背投電視的壓力,下有LCD電視進逼的狀況下,其生存空間也將受到壓縮。
背投電視前景看好
數字電視的開播更推升了背投電視的市場,特別是效能與畫面品質改善,使得越來越多消費者轉而使用背投電視。背投影電視最大優勢便在于單位尺寸的成本較為低廉,一旦克服了體積、重量以及光源壽命等問題后,在大尺寸顯示器市場中,其成長前景將無可限量。
投影技術新興應用
DLP--All in One即時影院(Instant Theater)
運用DLP技術的即時影院投影產品,可讓消費者以同一款產品便可擁有家庭影院的享受。Eric Braddom表示,即時影院產品是結合DLP投影機、DVD播放機和音響系統于一身的平價產品,免除連接零件與接線的困擾,主要針對消費者鐘情大屏幕、價格合理與操作簡單等需求而設計,只要一個按鍵就可以輕松享受電影院般的震撼效果。
DLP--攜帶方便的口袋型投影機
DLP口袋型投影機結構小巧,體積只有121*47*97mm,重量僅400克,以電池驅動,利用LED光源(發光二極體),因此不必熱機,一開機便可使用。可用于觀賞電影、數碼照片和玩電子游戲等。
3LCD--結合無線傳輸的多媒體液晶投影機
Epson的無線傳輸多媒體液晶投影機,是第一部對應802.11g無線傳輸規格的投影機,將傳輸速度由過去11Mbps提升到54Mbps。另外,配合NON-PC時代,以隨身CD、存儲卡即插即用的功能,可讓匯報更輕松。透過無線數據傳輸技術,其資料傳輸速度可比同類產品提高四倍,讓影像傳送更為流暢。而一部筆記本電腦也可同時與四部投影機做無線連接,方便使用者于會議中清楚陳述內容。
總結:
用戶需求增加、制造成本下降、技術不斷創新和新產品相繼問世,均使得投影產品的普及率不停攀升,應 用范圍也不斷擴展。而更為寬廣的發展空間也讓投影產品的定位從過去昂貴的專業設備轉變為現今大眾化影音產品。未來隨著技術的進步,投影市場肯定會有更多精彩的產品,值得消費者期待。