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搶占“第三代家庭投影”制高點,投影光閥3LCoS有何過人之處?

2024年,中國投影機(jī)市場喜憂參半。喜悅的是,在2024第四屆CSPC中國智能投影產(chǎn)業(yè)峰會”上,中國電子視像行業(yè)協(xié)會秘書長董敏先生指出,中國已成為全球投影產(chǎn)業(yè)最大的生產(chǎn)基地和創(chuàng)新源地。洛圖科技認(rèn)為,中國智能投影行業(yè)正處于新舊交替的周期轉(zhuǎn)化之中, 2024年市場規(guī)模仍將達(dá)到614萬臺。2024年全球投影機(jī)的出貨量接近2000萬臺,形成百億美元的大市場,中國占據(jù)全球30%的份額。

憂慮的是,第三季度中國智能投影儀市場出現(xiàn)增速回落,根據(jù)洛圖科技(RUNTO)相關(guān)報告,2024年第三季度,中國智能投影市場(不含激光電視)的全渠道銷量為127.0萬臺,同比下降9.7%;銷額為18.9億元,同比下降5.9%。

為何在長期投影機(jī)市場增長看好的大勢下,短期智能投影儀出現(xiàn)了銷量下滑的情況。在大型體育賽事、國產(chǎn)制作大片和3A游戲《黑神話:悟空》等大火的情況下,大屏彩電的銷售出現(xiàn)上升,反映大屏觀影需求的回暖。Counterpoint調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,第二季度,高端電視總出貨量同比增長45%,預(yù)計全年同比增長率為22%。大屏幕將推動2024年的增長,75英寸及以上高端LCD電視出貨量預(yù)計增長105%。特別是今年以來,年青人青睞的以激光電視為主要品類的100英寸高端彩電增長2倍以上。

2024年上半年,投影儀行業(yè)瘋狂向低端化內(nèi)卷,大量低端投影儀以低價方式搶占市場,破壞了消費者對投影體驗的認(rèn)知。而今年5月份,國家發(fā)改委、廣電總局等六部委聯(lián)合印發(fā)通知實施高清、超高清設(shè)備更新提升行動。隨著超高清時代的到來,現(xiàn)在家庭投影能力上已經(jīng)不能滿足了,但由于LCD和DLP光閥技術(shù)本身的缺陷,很難再進(jìn)一步提升或演進(jìn)。

家庭投影機(jī)市場發(fā)展的動力猶在,源于大屏趨勢和消費者兩大根本動力沒有改變。如何在投影“芯”動力—光閥技術(shù)創(chuàng)新,引領(lǐng)消費者對家庭投影產(chǎn)品的回歸。投影機(jī)必須在質(zhì)量和體驗上有革命性的提升,以LCoS技術(shù)驅(qū)動的“第三代家庭投影”呼之欲出。

聚焦超高清畫質(zhì)、便攜性和智能交互,第三代家庭投影升級方向已現(xiàn)

縱觀投影儀的發(fā)展歷史,我們看到最早的投影儀其實來自中國的民間藝術(shù)-皮影戲,漢代已經(jīng)出現(xiàn),也有了最早的記載。到了元代時,皮影戲曾傳到各個國家,這種源于中國的藝術(shù)形式,吸引了許多國外戲迷,人們親切地稱它為“中國影燈”。

公元1640年,一名叫奇瑟的耶穌教會教士運用鏡頭及鏡子反射光線的原理,將一連串的圖片反射在墻面上,發(fā)明了幻燈機(jī),這是最早的幻燈機(jī)。到1845年,隨著工業(yè)革命的蓬勃發(fā)展,幻燈機(jī)也進(jìn)入了工業(yè)化時代,光源改為煤氣燈,后改為電燈。

1972年,愛普生、索尼等公司生產(chǎn)出了最早的彩色投影機(jī),采用的是CRT技術(shù),即陰極射線管。其原理是把信號源分解成RGB三個通道,分別打到三個CRT管熒光屏上。至此第一代投影儀-CRT投影儀誕生,這代投影儀的優(yōu)點是成本低、色澤均勻,響應(yīng)快,缺點是體積大、噪音大、調(diào)試難、分辨率低。

1988年,第一臺LCD投影誕生,結(jié)束當(dāng)時投影市場只有CRT投影機(jī)的現(xiàn)象。1989年,愛普生生產(chǎn)出3LCD彩色投影機(jī)(燈泡機(jī)),在色彩和穩(wěn)定性方面具有更大優(yōu)勢,不過使用壽命較短,需要更換燈泡,維護(hù)成本較高。當(dāng)下,大多數(shù)現(xiàn)代 LCD 成像器的分辨率高達(dá) 1920x1200 (WUXGA);家庭影院型號通常使用 1920x1080 (1080p) 成像器。資料顯示,LCD顯示屏的技術(shù)進(jìn)步日新月異,主要改變?yōu)椴捎玫蜏囟嗑Ч?a href=http://zjgreman.com/technology/index.htm target=_blank>技術(shù)TFT之后,驅(qū)動效率和開口率的提升,液晶面板制備工藝進(jìn)步使得顯示像素密度大幅度提升,但是由于1LCD技術(shù)原理和特點,導(dǎo)致分辨率指標(biāo)、亮度指標(biāo)和對比度指標(biāo)等均面臨著很大的技術(shù)瓶頸。

1987年,美國德州儀器公司研發(fā)出第一塊數(shù)字顯微鏡裝置(DMD芯片),到1996年,數(shù)據(jù)光學(xué)處理技術(shù)(DLP技術(shù))商品化走向市場,第一款DLP投影儀面世。至此,以LCD和DLP技術(shù)為特征的第二代投影儀出現(xiàn)。DLP投影相比1LCD投影在分辨率、亮度對比度等各項指標(biāo)均有突破。在家用智能投影細(xì)分市場中,TI有0.33英寸/0.47英寸等不同規(guī)格的產(chǎn)品。

LCoS是LCD的一種變體,通用電氣公司在1970年首次展示低分辨率的LCoS投影儀,直到 1998 年,JVC 才推出了其第一臺采用 LCoS 技術(shù)的 SXGA+ (1400x1050) 投影儀,該公司將其稱為 D-ILA(直接驅(qū)動圖像光放大器)。2005 年,索尼推出了其第一款 1080p 家庭影院型號 VPL-VW100,2006年,推出升級版VLP-VW50,帶來1080P顯示解像度及高達(dá)15,000:1的超高對比度。價格貴,均面向高端娛樂市場。

不管是基于1LCD第一代數(shù)字投影和還是基于DLP的第二代數(shù)字投影,主要產(chǎn)品特點是200-1000的亮度,固態(tài)光源、體積縮小,功能增加和智能化、價格低廉;投影行業(yè)專家表示,第二代家庭投影在畫質(zhì)方面具備較高分辨率對比度,未來第三代家庭投影,則是畫質(zhì)能力、音視頻和智能交互要躍升一個層級。

具體看,畫質(zhì)方面向高分辨率、高對比度和高刷新率演進(jìn),比如能夠支持4K、8K超高分辨率和60Hz到120Hz的超高刷新率,能夠滿足播放4K、8K視頻和大片,支持3A大制作游戲顯示需求;在音頻領(lǐng)域,由現(xiàn)在的二代家庭投影儀內(nèi)置360°環(huán)繞揚聲器,升級為基于星閃技術(shù)的多聲道音箱方案,與Audio Vivid菁彩聲一起構(gòu)建7.1.4多聲道環(huán)繞音箱系統(tǒng),提供類似影院級的沉浸式體驗和高保真音響效果。在智能交互方面,實現(xiàn)手機(jī)和大屏的直連交互和體驗融合也是重要趨勢。

在家庭投影儀領(lǐng)域,中國廠商是后進(jìn)入者,但是發(fā)展非常迅猛,極米、峰米、當(dāng)貝、堅果等主流投影機(jī)廠商分別推出了2K、4K家用投影儀設(shè)備。洛圖科技的調(diào)研顯示,在2024年雙十一大促期間,4K產(chǎn)品的在線銷售達(dá)到52個,銷售份額達(dá)到15.7%,較前三季度上升8.8%,顯示了消費者對于超高分辨率的中高端家庭投影機(jī)喜好度上升。

圖:海思鴻鵠LCoS芯片

2024年3月,在AWE展期間上海海思全球首發(fā)3LCoS投影解決方案,引起行業(yè)矚目。在第三代家庭投影啟動之際,LCoS技術(shù)緣何被看好成為第三代家庭投影的光閥主流技術(shù),源于其技術(shù)原理和中國相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的突破。
第三代投影光閥,LCoS技術(shù)比較DLP技術(shù)更勝一籌

目前,投影市場的主流技術(shù)主要包括DLP、LCD、3LCD等,很多廠商的高端投影儀都在使用DLP技術(shù)或者3LCD技術(shù),只有索尼、JVC兩家高端投影產(chǎn)品選擇LCoS成像技術(shù)。而LCoS技術(shù)因為顯示效果優(yōu)異,通常只有在影院級投影儀中才會出現(xiàn)。由于制造工藝要求高,良品率難以把控,制造成本較高,國際廠商LCoS投影儀售價一直居高不下。超高清時代將有可能成就LCoS技術(shù)的崛起。

LCoS,英文全稱是Liquid Crystal On Silicon,中文意思是“液晶硅上芯片”,它屬于新型的反射式micro LCD投影技術(shù),采用涂有液晶硅的CMOS集成電路芯片作為反射式LCD的基片,用先進(jìn)工藝磨平后鍍上鋁當(dāng)作反射鏡,形成CMOS基板,然后將CMOS基板與含有透明電極之上的玻璃基板相貼合,再注入液晶封裝而成。

海外專家認(rèn)為,對比LCD和DLP,LCoS 通常被認(rèn)為具有所有數(shù)字投影技術(shù)中最好的原始對比度和高分辨率。當(dāng)然,動態(tài)光圈和/或動態(tài)照明調(diào)制可以進(jìn)一步改善黑色和對比度

比較DLP技術(shù),LCoS技術(shù)具備三大優(yōu)勢:一、LCoS在高分辨率優(yōu)勢明顯,由于采用CMOS工藝,相對于DLP的MEMS工藝,演進(jìn)空間更大,潛力更大,邁向超高清顯示時代,LCoS優(yōu)勢更加明顯;二、LCoS在高對比度方面優(yōu)勢明顯,由于采用液晶偏振調(diào)灰階,可以實現(xiàn)超過10000:1對比度,暗部細(xì)節(jié)表現(xiàn)更好;三、LCoS畫質(zhì)細(xì)膩優(yōu)勢明顯,由于具備更高的填充率,圖像柵格效應(yīng)很小,圖像質(zhì)量更好。

DLP光閥,雖然也采用CMOS驅(qū)動結(jié)構(gòu),但是其表面以微機(jī)電反射鏡為像素——雖然是微機(jī)電結(jié)構(gòu),但是本質(zhì)依然是機(jī)械運動部件,無法做到液晶分子級的小體積。此外,DLP技術(shù)在4K上,原生分辨率能力不足,不得不采用“抖動技術(shù)實現(xiàn)虛擬像素倍增”。如0.47英寸光閥4K產(chǎn)品。而虛擬像素的倍增是要成倍數(shù)占用刷新率的,4K刷新率可能就降維到60Hz。

LCoS的優(yōu)勢主要來自于反射式成像擁有的70%以上,不亞于DLP的光效;以及非機(jī)械的LCD光學(xué)面極高的平整度。上海海思3LCoS解決方案采用影院級別的同源三片式架構(gòu),主要聚焦三大關(guān)鍵點:一是三片式架構(gòu),三個激光器全時點亮,具備更高光源利用率,比較單片DLP單個光源,光源利用率優(yōu)勢明顯;二是三片式架構(gòu)光源,產(chǎn)生的彩色流明與白色流明一樣多,從而產(chǎn)生更明亮、更鮮艷的色彩,而DLP單片式架構(gòu),色彩亮度和白色亮度是不同的,色彩亮度偏低;三、三片式光學(xué)系統(tǒng)色彩穩(wěn)定性高,從架構(gòu)上避免出現(xiàn)彩虹效應(yīng)。

我們注意到,當(dāng)下中國年輕人喜歡視頻交互、彈幕刷新很快,單片式DLP投影儀顯示的畫面會出現(xiàn)彩虹紋,視覺感官差,LCoS技術(shù)很好避免這個使用的痛點問題。

國內(nèi)LCoS光閥產(chǎn)品創(chuàng)新疊起,為超高清時代到來打下基礎(chǔ)

目前,在海外市場,JVC和索尼紛紛推出了4K LCoS投影機(jī)產(chǎn)品。今年10月,日本JVC推出了全球最小的原生4K投影機(jī)“DLA-NZ700”,可顯示 4,096 x 2,160 像素圖像和 80,000:1 原生對比度。JVC 0.69英寸光閥達(dá)到4096x2160的物理分辨率,且這些產(chǎn)品均提供120HZ的高刷新率。由于采用緊湊性設(shè)計,體積比上一代減少35%,適合家庭影院和商業(yè)展示等多種應(yīng)用場景。

觀察國內(nèi)LCoS光閥市場,我們看到上海海思3LCoS投影方案亦主打高分辨率、高刷新率和高對比度技術(shù)優(yōu)勢。芯鼎微公司已實現(xiàn)并量產(chǎn)全球唯一場色序型單片式超高清4K LCOS,0.55英寸的4K光閥產(chǎn)品,LCoS則具有最高12000ppi的像素密度;豪威科技在CES2024上展會上發(fā)布新品OPO03050,這款LCoS面板在單個芯片在單個芯片中集成了 LCOS 陣列、驅(qū)動電路、幀緩沖器和接口,用于增強現(xiàn)實(AR)、擴(kuò)展現(xiàn)實(XR)和混合現(xiàn)實(MR)眼鏡和頭戴式顯示器。

國內(nèi)專家對LCoS技術(shù)的樂觀預(yù)期,正式源于對LCoS技術(shù)強大生命力。LCoS技術(shù)可以令設(shè)備實現(xiàn)小型化、高分辨率和高刷新率,未來在車載AR-HUD、可穿戴設(shè)備XR、VR/AR、3D打印、實驗儀器、光通信調(diào)制等應(yīng)用場景可是實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

中國電子視像行業(yè)協(xié)會秘書長董敏先生指出,中國智能投影產(chǎn)業(yè)的成功,關(guān)鍵在于核心技術(shù)和關(guān)鍵部件的攻堅創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的開放合作以及對智慧生活體驗的連接和驅(qū)動能力。中外LCoS領(lǐng)域的知名廠商紛紛下場,LCoS光閥芯片破局已成,讓我們期待一下明年中國廠商自主研發(fā)和設(shè)計的LCoS投影機(jī)產(chǎn)品批量上市,將積極推動第三代家庭投影的風(fēng)口形成。

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