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LED+激光投影电视产业分析报告
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正文目录
1.LED/激光投影电视产业4
1.1.LED/激光投影电视的优势4
1.2.LED/激光投影电视放量爆发4
2.新一代投影设备构成5
3.投影芯片产业链6
3.1.投影技术三种路线6
3.2.3LCD技术7
3.2.1.技术背景及来源7
3.2.2.技术原理7
3.2.3.技术特点9
3.2.4.技术发展趋势10
3.3.LCOS技术10
3.3.1.技术背景及来源10
3.3.2.技术原理11
3.3.3.技术特点12
3.3.4.技术发展趋势12
3.4.DLP技术13
3.4.1.技术背景及来源13
3.4.2.技术原理13
3.4.3.技术特点17
3.4.4.技术发展趋势18
3.5.投影技术三种路线对比和市场趋势18
4.结论及相关建议19
4.1.LED/激光投影产品将高速发展19
4.2.DLP技术方案提供商将深度获益20
4.3.整个LED/激光投影产业链将进入景气周期20
4.4.风险提示21
图表目录
图表1：
投影设备构成示意图6
图表2：
3LCD投影原理示意图8
图表3：
3LCD投影光机部件示意图8
图表4：
不同液晶材料应用示意图9
图表5：
三片式LCOS投影原理示意图11
图表6：
单芯片DLP投影原理示意图14
图表7：
DMD芯片工作原理示意图15
图表8：
DMD芯片工作状态示意图16
图表9：
色轮示意图17
图表10：
三种技术对比19
1.LED/激光投影电视产业
1.1.LED/激光投影电视的优势
随着视频业务快速崛起，人们对视频观看的变化呈现三个重要特征：
一是大屏化，二是高清化，三是观看位置多点化，也就是追求无处不在的观看体验。
这些变化趋势将深刻影响电视产业的发展，甚至将重塑整个电视行业。
我们认为LED/激光投影电视产品，较好的符合了时代对大屏化、高清化、无处不在的观看体验几个重要趋势性要求，也通过产品技术创新大幅度提升了相对于原有投影产品的不足之处，在视频业务快速崛起的背景下拥有强大的竞争力。
总结来看，投影设备作为家庭大型娱乐屏幕的载体，拥有全面竞争优势。
1、超大屏幕：
在家庭内部白墙就能当做屏幕，通常家庭墙壁空余面积能达到2.214米×1.245米，即可满足100寸屏幕的要求；如果家庭能保留一面2.66米×1.49米的墙面，则能实现120寸屏幕。
2、亮度高：
通过使用大功率激光光源，可以将光亮流明达到3000以上，达到现有LCD/LED电视亮度。
3、设备轻便：
投影设备普遍重量仅3-10公斤，尺寸相对于LCD/LED电视大大减小，能够实现便捷的搬移以更改观看地点。
4、成本低：
高端激光电视单品，获得足够市场订单进行大规模量产后能实现较低的成本，预计售价在2017年降至足以匹敌主流的高端大屏电视的价位；而普通入门级LED光源投影产品目前大多集中在1000-5000元水平，具有强大的竞争力。
5、寿命长：
与普通灯泡投影仪比，激光光源寿命长至20000-30000小时，基本满足10年使用，免去经常更换灯泡的痛苦。
1.2.LED/激光投影电视放量爆发
2016年我国投影机市场出货量保持200万台以上，继续稳居全球投影机第一大市场。
IDC发布的《中国投影机市场跟踪报告，2016年第四季度》显示，2016年全年中国投影机市场总出货量达到251万台，同比增长14.8%。
投影机应用场景依然是高端工程机、影院、教育和家庭娱乐四个方面。
根据中国投影网数据统计结果，投影市场呈现出三个重要变化：
1、微型投影机产品成为整个市场最主要的增长点，2016年市场出货量达到57万多台，同比增长120.9%，成为市场增长的主要动力。
2、激光光源产品加速爆发，2016年激光投影产品同比增长300%以上，出货量达到10万台量级。
激光显示技术因其色域广、寿命长、亮度高、能耗低，具有传统光源无可比拟的先天优势。
随着激光投影产品成熟度进一步提升和价格进一步亲民，我们预计2017年激光投影产品依然将保持高速增长。
3、应用场景中增长最快的属于家庭场景，2016年增速达到200%以上。
随着家用投影机技术的不断成熟和发展，现如今已经诞生出3D、4K、1080P、LED、无线、超便携、激光影院等新技术和概念，“把IMAX影院搬回家”已经成为家庭投影机最强力的宣传语。
因此，未来投影机市场增长最具潜力的三个要素是：
微型投影、激光光源和家用场景。
我们预计，2017-2018年将是激光电视产品快速扩大市场占有率，进入主流电视产品市场的时间，催化因素有三点：
一是行业先锋公司快速将价格定位在足以与高端主流大屏LCD/LED电视竞争的水准，吸引相当部分大屏需求消费者购买，带动产业链生产大规模化；二是2017年激光电视产品将支持4K，观赏体验将进一步提升到极致；三是整个投影产品将接近电视份额5%的市场临界点，市场教育初步完成，市场影响力基本建立，将带动整个产业快速向上爆发。
2.新一代投影设备构成
整个新一代投影设备大概分为投影光机、投影仪主控设备、镜头以及投影面几个部分。
其中投影仪光机负责光处理，主控设备大致相当于OTT盒子，负责电信号处理，镜头负责将光投射到投影面，投影面负责最终向观众展示。
投影过程大概包括以下步骤：
1、高清数据的视频和声音数据通过高速网络传送到投影仪主控系统；
2、主控系统将数据传送到投影仪光机；
3、投影仪光机接收到主控系统发过来的视频信号之后，通过像素控制、色彩控制和灰度控制，将视频的电信号一个像素一个像素的还原为光信号；
4、光信号通过镜头发射出去，投影到白墙或是幕布上，形成活动连续的图像。
图表1：
投影设备构成示意图
其中，投影光机是整个投影设备最核心部分，我们将对投影光机中几种投影芯片和投影方案进行介绍。
3.投影芯片产业链
3.1.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。
我们将对不同技术方案进行介绍和分析。
3.2.3LCD技术
3.2.1.技术背景及来源
3片式HTPSLCD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。
3.2.2.技术原理
3LCD背投是用三块液晶面板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。
光源发射出来的白色光经过镜头组后会聚到双色镜组，双色镜是在镜片上镀上多层光学膜，使某些波长的光被反射，而其余的被透射。
红、绿、蓝三色光被双色镜组分离出来后投射到对应的液晶面板上，三种颜色的光在透过各自的液晶面板时，其光强被调制，然后在合光棱镜中聚合在一起，由投影镜头投射到投影幕上形成一幅生动的全彩色图像。
利用了液晶的电光效应，通过加在液晶单元两端的电压大小来控制液晶分子的偏转方向，从而控制光线通过液晶单元的透过率，以产生不同灰度层次及色彩的图像。
总结来说：
颜色控制方面——使用分色镜对白光光源进行RGB分离，再通过不同灰度的三色组合，形成各种颜色。
像素控制方面——每个HTPS都含有上百万的液态晶体，每个晶体对应一个像素点，可以独立的控制光线进出，形成独立像素图案。
灰度控制方面——液态晶体可被配置为开、关、或部分关闭的状态来允许光线透过。
不同的开启状态影响光线通过量，从而改变每个像素点的灰度。
图表2：
3LCD投影原理示意图
整个3LCD光机组成部件包括：
高压泵灯，积分器照明系统和偏光转环元件，分色镜，液晶面板，棱镜和投射透镜/防尘玻璃等部分，各部分主要功能大概如下：
图表3：
3LCD投影光机部件示意图
1、高压泵灯：
提供白色光源，其工作压力设定在200大气压以上,光源尺寸向直径方向收缩,在实用的光源灯电压下可以实现短弧光化,因此接近于点光源,便于光学系统的设计。
2、积分器照明系统和偏光转环元件：
通过"第1透镜阵列","第2透镜阵列",将从光源灯发出的光线明亮地照射到屏幕的各个边角，并且将从光源灯发出的光中横波变为纵波,从而使尽量多的光线通过后续HTPS组件。
采用该技术后,亮度提高了约1.5倍。
3、分色镜：
将从光源灯发出的光分离成红,绿,蓝三原色，它是在基础玻璃板上涂刷一层能够反射特定波长范围的薄膜后形成的。
普通3LCD投影机中使用了2块这种反射镜，分别完成从白光到红光和蓝绿光，以及从蓝绿光到蓝光和绿光的分光步骤。
4、3LCD液晶材料选择HTPS，全称是HighTemperaturePoly-Silicon（高温聚硅）,它是有源矩阵驱动方式的透过型LCD。
HTPS具有小型,高精细,高对比度,驱动器可内置等特点，其主要用途是投影机用灯泡。
图表4：
不同液晶材料应用示意图
5、棱镜：
分色棱镜能够将红,绿,蓝三原色在各自的LCD（HTPS）上绘制相应的RGB图像,重新合成为彩色图像。
为了实现此功能,棱镜通过4根三角柱组合,形成长方体状。
6、投射透镜/防尘玻璃：
为防止划伤TFT基板和附着污物而粘贴在屏面上的玻璃。
3.2.3.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。
3.2.4.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。
3.3.LCOS技术
3.3.1.技术背景及来源
LCOS技术是“硅基液晶”（LiquidCrystalonSilicon）技术的缩写名称，属于新型的反射式microLCD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。
3.3.2.技术原理
LCOS可视为LCD的一种，但传统的LCD是做在玻璃基板上，但LCOS则是长在矽晶圆上。
LCOS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），然后在电晶体上透过研磨技术磨平，并镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将CMOS基板与含有透明电极之上玻璃基板贴合，再抽入液晶，进行封装测试。
LCOS利用CMOS半导体制程，将电路及平面的反射镜做在非常平滑的硅芯片上做为基础，然后再于此一平面的硅基上涂布LCD，并将液晶着床于硅芯片之上，然后再覆上一片非常薄的玻璃。
实际应用时，是把光线由外部投射至芯片之上，再由芯片上面那层LCD的明暗变化来决定要反射多少的光线出去，而此一反射率之变化则是受到影像讯号的调制；因此，只要把影像讯号加诸于硅芯片，经由芯片反射出来的光线就会随着视讯产生变化，再经由透镜投射至银幕。
图表5：
三片式LCOS投影原理示意图
LCOS投影技术分为单片式和三片式两种。
三片式的LCOS成像系统，首先将投影机灯泡发出的白色光线，通过分光系统系统分成红绿蓝三原色的光线，然后，每一个原色光线照射到一块反射式的LCOS芯片上，系统通过控制LCOS面板上液晶分子的状态来改变该块芯片每个像素点反射光线的强弱，最后经过LCOS反射的光线通过必要的光学折射汇聚成一束光线，经过投影机镜头照射到屏幕上，形成彩色的图像。
不论从颜色控制、像素控制还是灰度控制，LCOS技术与3LCD技术几乎都相当，主要不同点在于3LCD采用液晶投射方案，而LCOS采用液晶反射方案。
3.3.3.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。
3.3.4.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。
3.4.DLP技术
3.4.1.技术背景及来源
DLP的全称是DigitalLightProcessing，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DigitalMicromirrorDevice，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。
LarryHornbeck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DeformableMirrorDe-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（DigitalMicromirrorDevice）”。
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。
3.4.2.技术原理
与LCD显示方式类似，DLP技术也分为单芯片DLP和三芯片DLP，三芯片方案色彩对比度和明亮度显著优于单芯片方案，但成本过高，多应用于特殊场景。
目前，单芯片DLP方案应用较多。
图表6：
单芯片DLP投影原理示意图
DLP方案中核心部件为DMD芯片和色轮。
1、DMD芯片
DMD是DLP方案中最核心的组件，该器件是一种双稳态空间光调制器，由一个按功能安装在CMOS存储单元微镜阵列组成。
通过把数据装入位于微镜下方存储单元来独立控制微镜，以引导反射光并把一个视频数据像素空间映射到显示器的一个像素。
图表7：
DMD芯片工作原理示意图
DMD是一种整合的微机电上层结构电路单元，利用COMSSRAM记忆晶胞所制成。
DMD上层结构的制造是从完整CMOS内存电路开始，再透过光罩层的使用，制造出铝金属层和硬化光阻层交替的上层结构，铝金属层包括地址电极、绞链（hinge）、轭（yoke）和反射镜，硬化光阻层做为牺牲层（sacrificiallayer），用来形成两个空气间隙。
铝金属经过溅镀沉积及等离子蚀刻处理，牺牲层则经过等离子去灰（plasma—ashed）处理，制造出层间的空气间隙。
图表8：
DMD芯片工作状态示意图
如果从技术角度来看，DMD芯片的构造包括了电子电路、机械和光学三个方面。
其中电子电路部分为控制电路，机械部分为控制镜片转动的结构部分，光学器件部分便是指镜片部分。
当DMD正常工作的时候，光线经过DMD芯片，DMD表面布满了体积微小的可转动镜片便会通过转动来反射光线，每个镜片的旋转都是由电路来控制的。
每个镜子一次旋转只反射一种颜色，高频旋转之下形成视觉暂留效应，观众实际感知快速闪动的三原色光混合的颜色。
2、色轮（COLORWHEEL）
它在DLP投影机中的作用是色彩的分离和处理，色轮通过高速旋转将复合光过滤成红、绿、蓝三原色光。
图表9：
色轮示意图
色轮的表面是非常薄的金属层，这层金属层采用的是真空镀膜技术，镀膜的厚度根据红绿蓝三色的光谱波长相对应。
白色光通过金属镀膜层时，所对应的光谱波长的色彩将透过色轮，其它色彩则被阻挡和吸收，从而完成对白色光的分离和过滤。
总结来说：
颜色控制方面——使用高速转动的色轮分别将光源光线变成RGB或者其他色域基色，再通过时间维度混合，利用人眼视觉暂留效应，形成各种颜色效果。
像素控制方面——DMD微镜阵列每一个微镜对应一个像素点，可以独立的控制光线进出，形成独立像素图案。
灰度控制方面——DMD微镜“0N”状态的反射镜看起来非常明亮，“0FF”状态的反射镜看起来很黑暗，利用二位脉冲宽度调变可以得到灰阶效果。
可以说，整个DLP方案都是基于TI公司的设计，虽然色轮及其他部件都有其他供应商，但核心DMD芯片目前只掌握在TI手中。
3.4.3.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。
3.4.4.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。
3.5.投影技术三种路线对比和市场趋势
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。
图表10：
三种技术对比
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。
4.结论及相关建议
4.1.LED/激光投影产品将高速发展
随着视频业务快速崛起，人们对视频观看的变化呈现三个重要特征：
一是大屏化，二是高清化，三是观看位置多点化，也就是追求无处不在的观看体验。
这些变化趋势将深刻影响电视产业的发展，甚至将重塑整个电视行业。
激光电视产品，较好的符合了时代对大屏化、高清化、无处不在的观看体验几个重要趋势性要求，也通过产品技术创新大幅度提升了相对于原有投影产品的不足之处，在视频业务快速崛起的背景下拥有强大的竞争力。
总结来看，投影设备作为家庭大型娱乐屏幕的载体，拥有全面竞争优势。
LED/激光投影电视正处在行业爆发的前夜，所有配置65英寸以上LED电视的用户将是潜在的激光电视用户。
我们预测，2017年投影仪中高端产品，激光投影仪单价将会突破10000元的大关，将是此类产品一个关键爆点；2018-2019年期间，由于产销量数量级的提高，激光电视配置抗光屏价格将会下降到5000-10000元，将形成第二个爆发点。
2020年之后，激光电视将全面平民化和普及化，原来只有在别墅区配置的产品，飞入寻常百姓家。
4.2.DLP技术方案提供商将深度获益
多种投影技术方案经过多年争夺，局势日渐明朗，DLP方案已经几乎成为事实上的投影标准。
目前DLP核心技术掌握在TI公司手中，未来一段时间内DLP将给TI公司带来丰厚利润。
但随着丰厚的利润将吸引更多半导体公司进入到DLP领域，将有更多竞争者进入DLP领域，同样受益于行业快速发展。
4.3.整个LED/激光投影产业链将进入景气周期
我们看好整个LED/激光投影产业链发展前景，从各个产业链条来看：
1）LED/激光电视整机
建议关注一级市场标的（深圳火乐，成都极米，光峰光电、光米等），A股标的（海信电器、四川长虹、海尔电器、迪威视讯等），新三板的艾洛维，台股的中光电等。
2）LED/激光电视屏幕
建议关注幕布涂层（大日本印刷、美国STEWART、英国HARKNESS），屏幕编织技术（日本OS、法国SCREENRESEARCH），国内幕布厂商（白雪、红叶、焦点等），目前没有发现A股相关标的。
3）LED/激光电视光机
建议关注LED光机一级市场（讯达、光景、安华），激光光机（深圳火乐，光峰光电，海信电器，还有台湾的中强光电），其中二级市场建议关注海信电器，水晶光电，利达光电，台股为中光电。
4）（短焦）镜头
建议关注镜头生产（美国柯达、康宁，日本理光、大原、保谷、奥林巴斯、松下等，德国的卡尔蔡司和荷兰的飞利浦），假设LED/激
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