微型投影技术.doc

背景介绍 手机可以做什么？这个问题在十年前大家也许会异口同声地回答打电话、发短信。但是在手机技术日新月异的今天，拍照、导航、看电视甚至辨别伪钞等多元化应用都已成为手机的新功能。其实，这就是摄影、导航等相关技术微型化、模块化和集成化的结果。 随着手机的相机模块的成熟与廉价，拍照功能已经成为手机的标准配置。但如何将手机拍下的相片和视频放大显示，并实时与朋友分享就成为人们新的需求。据著名电子产业调查公司iSuppli预计，到2010年整个图片和视频应用市场将达到140亿美元。 面对这一需求，微型投影技术正在快速崛起，成为业界发展的新热点。与手机的普通平板显示相比，微型投影器件无需特定的显示屏幕而只靠白色的墙壁、会议室的白板便能以小巧的身躯提供几十倍尺寸大小、更高分辨率、动态响应更好的数字图像，成为手机最佳的辅助显示嵌入式解决方案。更令人兴奋的是，微型投影芯片还可以搭载于游戏机、MP3播放机、数码相机、笔记本电脑和汽车车载显示等设备上，实现更多的应用。光的魔法:四大微型投影技术介绍 目前，微型投影技术的核心是微显示光电集成芯片(简称微显示芯片)和包括光源在内的微型投影显示光机系统(简称微型光机)，其中最为常见的也相对较为成熟的四种主流技术包括：MEMS光扫描微型投影技术、LCD(液晶微型投影技术)透射微型投影技术、DLP技术(由德州仪器公司开发的数字光处理技术)和LCOS(硅基液晶)反射微型投影技术。按照其微显示芯片的投影光学成像原理可分为扫描式、反射式和透射式三类，而按照光源的色彩配置及成像机制可分为红绿蓝三色色彩分时和白光空间三色合成两种。 1.投射投影LCD LCD透射微型投影技术阵营的代表厂商是韩国的DjinDisplay公司和日本爱普生公司。DjinDisplay采用的是液晶投影技术，LCD面板尺寸仅为0.24英寸，可以很容易地集成到手机里。而在CES2008展会上，韩国Innoswell公司也推出了一款采用爱普生D7液晶面板的超便携投影产品。与传统大屏幕LCD透射三片式投影显示不同，出于微型化和低成本的考虑，LCD透射微型投影主要采用单片式白光光源通过三色色彩空间合成的成像机制，光机系统也相对简单、成本较低，光源以成本较低的LED白光单色光源为主，受到偏光的限制，虽然芯片功耗不高，但光效率比其它芯片低，另外受到微加工工艺的限制，进一步缩小尺寸同时提高分辨率困难较大。相比之下，LCD透射微型投影技术已明显落后于其它竞争者。 2.激光扫描MEMS MEMS激光微型扫描投影技术由Microvision公司主导，以红绿蓝三色激光光源的色彩分时为色彩组合机制，通过动态调制MEMS微镜面反射色彩分时光源实现空间扫描，配合同步调制红绿蓝光源亮度来实现动态色彩灰度画面，其拥有投影光机系统简单和光损失率低等突出优点，而较为明显的问题来源于激光光源本身光源成本、功耗、光斑以及较为明显的扫描影像缺陷等问题仍待进一步改进。 3.反射投影LCOS LCOS反射微型投影技术的代表厂商众多，目前主要以3M、立景光电等企业为主，同样采用单片式解决方案，大大降低了发光部分的系统设计难度和成本；而光源配置分红绿蓝三色色彩分时和白光空间三色合成两种，其中白光空间三色合成是配合与LCOS微显示芯片像素一一对应的RGB三色真彩点阵膜来实现，相对三色色彩分时而言其光效率较低，但光源系统设计和芯片驱动简单因而成本较低，对液晶响应速度的要求较低，同样受到偏光的限制。只是虽然光效率低，但其成本也相对较低；相比之下，LCOS微显示芯片及其驱动的功耗最低，部分弥补了在系统整体效果上的不足；随着液晶响应速度的改进，最终采用红绿蓝三色色彩分时可以大大提高光效率与系统能耗的比率。 4.更先进的反射投影DLP DLP反射微型投影技术的代表厂商是德州仪器(TI)公司，在2007年10月，德州仪器就推出了最新一代微型DLP投影机的原型机，它可内置于厚度为1cm的超薄手机中。目前与其合作的厂商包括三星、LG、奥图码、ALCO、美隆、NEC、明基、Dreamarcade、Sypro及扬明光学等，它同样采用红绿蓝三色色彩分时成像机制，在消除扫描影像缺陷的同时，继承了MEMS光扫描微型投影的高光效率特征，而光机系统较MEMS光扫描微型投影略为复杂。 业界认为，配合红绿蓝三色LED光源是DLP微显示芯片的最佳组合，高速的DLP像素灰度调制结合LED光源三色分时，可以实现较高的光效率和成像效果。基于高速微机械电调制，DLP微显示芯片及其驱动芯片的功耗相比之下偏高，抵消了部分光利用率的优势，另外，由于芯片制造工艺的复杂和知识产权的约束，系统成本还有待于提高。应用为王:微型投影技术最新应用 CES2008展会后，包括三星和摩托罗拉在内的全球主要手机制造厂商相继宣称，计划2008年下半年在其部分高端产品中配备嵌入式微型投影显示模组，以提供真正意义上的便携投影多媒体显示功能。业界普遍认为微型投影显示模组将在未来两三年内成为相当数量手机产品的标准配置，有行业报告更是预测到2012年大约将会有5000万部投影手机进入用户手中。目前几种技术最终到底谁能胜出，手机厂商的采用和推广将是关键。 在天津国际手机展览会上，大陆厂商盛泰科技展出了全球第一台可量产的内建投影机手机，预计第三季上市销售，该手机采用了奇景光电(Himax)与3M公司合作的LCOS移动投影技术。 而手机大厂三星则规划第三季末推出内建投影机的手机，其采用的技术来自于德州仪器推广的DLP技术，其中的光机引擎则由台湾的扬明光所提供。 Microvision公司计划和摩托罗拉合作将基于宽角度MEMS扫描器技术的Pico投影机整合进手机，第一款装备投影模块的手机将在2009年面市。该公司面向PC和游戏机用的投影配件将于2008年底推出。 集成投影模块的手机其成本的增加不会高于150美元，而PC和游戏机用的投影配件的价格大约在200美元左右。索尼爱立信公司也在日前亮相的一份专利资料中显示，其已经拥有足够的技巧和实力在手机产品中配置Pico投影元件，资料显示了投影元件处理并展示画面的原理和设计，以及其如何调节投影画面的色彩、亮度以及聚焦等方面，从而获得清晰出色的效果。目前预计能够实现产品量产的大约时间为2010年。 LCD阵营的代表厂商是韩国的DjinDisplay公司。DjinDisplay采用液晶投影技术，仅需一个LCD面板就能进行三色输出，且面板本身只有0.24英寸，可以很容易地集成到手机里，该技术目前获得了韩国三星和LG的青睐。三星在3GSM 2008上就展出了基于该技术，外形尺寸约为70mm70mm21mm的LED投影仪。其影像投射距离为2m左右，内置电池可工作23小时。 目前四大技术都取得了一些厂商的支持，但都还需要解决很多技术上的问题，特别是功耗与亮度之间的矛盾是急待解决的问题。目前已经展示的微型投影产品的亮度大多都在100流明左右，而其待机时间一般只有1.5小时2.5小时。这与目前普通投影设备还有着非常大的差距。假设其使用在手机上，待机时间还将大幅缩短，这将大大阻碍微型投影模块的应用。对于微型投影技术的思考 其实上述内容总结起来我们可以归纳出4个不可回避的问题： 1.价格较高：目前在手机上实现投影功能的成本还较高，目前至少需要多花费200400美元的价格。 2.手机电池容量不足：以目前手机的平均电池容量来计算，连续播放十分钟左右的影片就会耗光电量。 3.技术成熟度与投影质量还偏低：目前手机投影画面分辨率最高只能支持854480，还不能满足一些专业要求(如PPT演示)，只适合回放低质量的视频或图片。 4.设备体积相对较大：因为放映镜头和散热的条件限制，目前投影手机的体积还偏大，还难以真正实现微型便携化。 那么，我们应该如何看待这一新兴技术呢？相比摄像头来说，投影功能是个高成本和相对复杂的功能，虽然部分厂商推出了投影手机的样机并宣称量产，但我们仍认为该类手机当前还处于市场导入阶段，实现快速发展的前提条件需要成本的进一步降低和手机电池容量的增大和续航时间的延长，使投影功能具备基本可接受的价格和初步的实用性，预计达到这个点至少应该到2009年，这是第一阶段。 在此其间，手机投影功能的定位应该是非专业投影领域，主要满足消费者在特殊场合下的娱乐和分享要求(例如飞机和咖啡馆等不便使用电脑的场合)；第二阶段，是在2010年以后，随着技术的进一步成熟，估计该功能会在投影质量上不断提升，但我们认为手机投影还应该是一个个人化的以娱乐游戏为主的功能，只可能小部分渗入专业展示领域。我们也看到台北Computex大会上华硕推出的一款集成了投影功能的概念型笔记本电脑G1，这也许是一个信号和趋势，如果投影模块的成本足够低，那么在专业展示场合也许笔记本电脑是比手机更为适合的投影功能载体。 写在最后 从目前技术发展及应用的情况来看，LCOS和DLP技术略为占优，非量产的样机已经推出，由于诺基亚、苹果等重要厂商都还没有明确表态支持哪个阵营，未来变数依然很大。在未来的两三年里，几种微型投影显示技术将继续在成本、功耗、微型化和光效率等四个关键领域展开