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投影拼接显示墙的组成及其种类


   大屏幕拼接是一个笼统的概念,目前大屏幕拼接主要有两种,一种是传统的显示墙硬拼接技术,另一种是采用边缘融合技术的无缝拼接技术。显示墙硬拼接技术主要采用多个箱体拼接而成,如CRT背投显示墙、LCD背投显示墙、DLP背投拼接墙以及等离子显示墙等,这种拼接技术目前拼接缝隙最小的可以小到就毫米以下,因为缝隙非常小了,所以大家也都叫“无缝”拼接,但实际是有缝隙的。 

    在大屏幕拼接中,背投影显示系统是一个相当庞大的群体,英文名称为“Rear Projection Display System”,其实它是投影显示的一种方式,投影显示分为正投影(Front Projection)和背投影两种方式,正投影最直接的应用就是投影机,而背投影产品现在主要有"背投式屏幕墙"和"背投式电视"两种应用,和普通投影 机相比,它有其独特优势:首先投影系统光路封闭,不受外界影响,亮度高、色彩丰富,画面质量更加艳丽。 

    让我们一起了解它的工作原理,就以背投式屏幕墙为例。背投影显示系统组件包括:投影机(LCD、DLP、CRT等种类)、背投影屏幕、反射镜、支架和箱体。其中投影机是投影显示系统重要部件,其性能参数主要有亮度、对比度、发分辨率等等,其指标性能对屏幕显示好坏起了决定性作用。 

    基于背投的组成原理及投影机的重要性,我们根据采用投影体种类的不同,可分为CRT(阴极射线管)、LCD(数字光处理)等几种。CRT背投属于背投阵营中的低端产品,而其它几种背投则对应地为高端产品,其中DLP背投亮度、色彩、可视角度较好,从体积来看,DLP及LCD均比传统CRT背投有明显的改善,而LCD背投清晰度较高;拼接缝较小。下面我们就这几种采用不同技术的投影机进行更深入的介绍。 

    CRT背投影显示单元 

   CRT 大屏幕显示单元是最早应用大屏幕拼接技术的显示产品产品,九十年早期,已经开始用电视机的显象管拼接,到九十年代中期,开始出现 CRT 的大屏幕背投无缝拼接。 

    CRT技术原理: 

    CRT 是英文 Cathode Ray Tube 的缩写,译作阴极射线管。作为成像器件,它是实现最早、应用最为广泛的一种大屏幕拼接显示技术,几乎被用于今天所有的计算机监视器和电视机。 

    阴极射线管式投影机也称为显像管式或投影管式投影机。这种投影机可把输入信号源分解成 R (红)、G (绿)、B (蓝)三基色信号,通过三个 CRT 管在大屏幕上显示出彩色图像。电子束的强度被输入信号控制,磁性偏转线圈控制电子束的扫描路径。当电子束来回扫描并且直接打在涂有荧光物质的屏幕的内表面时,这种荧光物质就会发光。屏幕通常以 60Hz 或更高频率刷新,大于人眼能够检测到的频率,所以一幅连续稳定的图像就产生了。通常所说的三枪投影机就是由三个投影管组成的投影机,它使用内光源,属主动式投影方式。 

    CRT技术成熟,显示的图像色彩丰富,还原性好,具有丰富的几何失真调整能力;但其重要技术指标图像分辨率与亮度相互制约,直接影响CRT投影机的亮度值,到目前为止,其亮度值始终徘徊在300lm以下。 

    CRT 大屏幕显示(电视)墙具有以下优势: 

    1、视频信号颜色鲜艳、饱和、逼真是其他显示技术达不到的。 

    2 、CRT 大屏幕电视墙显示技术使用历史悠久,技术成熟、稳定、成本低。 

    3 、CRT 大屏幕电视墙能长期连续工作。 

    CRT 大屏幕显示墙的发展走向 

   CRT 大屏幕电视墙投影显示技术具有历史悠久,技术成熟,电光特性好,显示的图像色彩丰富,还原性好,对比度高,解像度高,丰富的几何失真调整能力等优点。造价在所有的投影墙显示单元里好是最低的,但是其操作复杂,特别是会聚调整繁琐,机身体积大,目前在市场上已很少见了。主要应用在广告、娱乐演播、企业形象宣传,播放的内容以视频节目源为主。 

    LCD背投影显示单元 

   LCD投影技术是自90年代起,由日商主导的投影技术,其显影原理类似幻灯机,系藉由高亮度卤素灯泡,照射LCD面板,再将影像穿透面板后,经过投射镜头组的聚焦及放大影像后,投射于屏幕上显示影像。 

    LCD背投影显示单元中的投影机按照液晶板的片数分为三片式和单片式。目前,三片式投影机是液晶板投影机的主要机种,其原理示意图如下: 

三片式LCD板投影机原理是光学系统把光源发射的强光通过分光镜形成R、G、B三束光,分别透射过R、G、B三色液晶板;控制信号源经过A/D转换调制后,加到液晶板上,通过控制液晶单元的开启、闭合,从而控制R、G、B三色光路的通断,然后三色光经过合色光路,在合色棱镜中汇聚,最后经透镜投射后,在屏幕上形成彩色图像。 

    LCD背投影显示墙的优缺点 

  采用LCD投影技术的投影机分辨率、清晰程度较高,但在亮度的均匀性和寿命上相对弱一些,造价比DLP要低。但由于其不能7x24小时不间断连续工作、维护费用高、光效利用率低等问题,它的开机预热和关机后散热都需要时间,不能做到CRT背投那样随开随关。因而在专业背投领域很少应用。目前 ,LCD(Liquid Cristal Display)技术的核心主要集中于SONY和EPSON两家,产品在商用投影机(前投)领域应用广泛。 

    DLP背投影显示单元 

    DLP是纯数字化显示技术。 DLP(数码光处理)是在投影和显示讯息方面的一种革命性技术,根据美国Texas Instruments(TI)公司开发的数码微镜无件(DMD)设计而成,创造出显示数码视像讯息的最后一环,它采用发射光成像原理,实现图像处理全数字化,具有稳定可靠、维护方便、亮度高、显示图像平滑、细腻、精确的特点,DLP投影技术广泛用于桌面投影机、商务投影机、电影院放映,尤其在大屏幕投影拼接显示领域,它一直处理领导地位,在背投拼接墙领域DLP技术占据了近95%的市场份额。 

    DLP技术原理: 

    DLP(Digital Light Processing)指数字光处理技术,这种技术要先把影像讯号经过数字处理后再投影出来,其投影显示质量很好。与LCD背投的透射式成像不同,DLP为反射方式,其系统核心是TI(德州仪器)公司开发的数字微镜器件—DMD(Digital Micro mirror Device)。 

    DMD是显示数字可视信息的最终环节,它是在CMOS的标准半导体制程上,加上一个可调变反射面的旋转机构形成的器件。通常DMD 芯片有约130万个铰接安装的微镜,一个微镜对应一个像素。DLP背投的原理是用一个积分器(Integrator)将光源均匀化,通过一个有色彩三原色的色环(Color Wheel),将光分成R、G、B三色,微镜向光源倾斜时,光反射到镜头上,.相当于光开关的“开”状态。微镜向光源反方向倾斜时,光反射不到镜头上,相当于光开关的“关”状态。其灰度等级由每秒钟光开关,开关次数比来决定。因此采用同步信号的方法,处理数字旋转镜片的电信号,将连续光转为灰阶,配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来,最后投影成像,便可以产生高品质、高灰度等级的图像。 

    目前DLP的投影机主要有单片DMD机、双片DMD机和三片DMD机。根据各自不同的特点,有着不同的应用。其中单片式主要应用在便携式投影产品,三片式主要应用于超高亮度投影机,双片式则主要应用于大型拼接显示墙。 

   DLP数字光处理技术背投影显示单元,虽然亮度、色彩较好,但造价也最高,灯泡的寿命不能让人满意,灯泡一般工作大约6000小时时就需要更换,目前业界许多知名的公司相继推出了投影机双灯系统,该系统的出现,在一定程度上解决了由于投影机灯泡问题而引起的显示单元无法正常显示的问题。DLP数字光处理技术背投影显示单元 主要用于指挥自动化、工业控制、生产调度等行业。 

    LCOS背投影显示单元 

    LCOS 为 Liquid Crystal on Silicon 的缩写,即硅基液晶,是一种全新的数码成像技术。其成像方式类似于三片式的 LCD 液晶技术,不过采用 LCOS 技术的投影机其光线不是透过 LCD 面板,而是采用反射方式形成彩色图像。 

    LCOS 采用涂有液晶硅的 CMOS 集成电路芯片作为反射式 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。LCOS 将控制电路放置于显示装置的后面,可以提高透光率,从而达到更大的光输出和更高的分辨率。 

    在背投拼接墙领域,尚处在起步阶段,其技术还有待进一步完善,量产技术尚未成熟,在面板供货上也缺乏稳定,成品率比较低且其质量和稳定性都不能得到保证。虽然有日立、索尼等公司之前都推出了几款大有前途的LCOS产品,但真正用于拼接的为数还不是很多。 

   目前国内能提供LCOS液晶背投拼接墙的有展视科技、以及江西的鸿源数显等。早在2004年,展视就推出了LCOS大屏幕拼接墙,它利用新的光学及结构设计能支持7×24连续工作,解决了LCD透光率、分辨率、视角、寿命等问题,但由于是量少,LCOS技术的优势并没有在用户群中得到较好的推广。 

   不过,在今年举行的IS2007展展会上,江西鸿源数显展示了采用LCOS技术的背投影单元以及LCOS拼接墙,LCOS拼接墙是基于一个全新的显示技术上研发的新产品,相对于其他显示技术,LCOS在分辨率及亮度上有明显的优势,因而受得众多潜在用户的关注,此外,Sysview公司还在IS2007展展会上展示了LCOS投影芯片,并表示计划在不久的一段时间里在中国内地新建LCOS芯片生产基地。相信随着LCOS芯片的量产,在未来的一段时间里,LCOS技术的发展前景将会十分广阔。


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