高清FULLHD家用投影机显示原理解析!

互联网 | 编辑: 2009-01-21 00:30:00原创 返回原文

DLP是“Digital Light Procession”的缩写,即为数字光处理,也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理,然后再把光投影出来。它是基于TI(美国德州仪器)公司开发的数字微镜元件——DMD(Digital Micromirror Device)来完成可视数字信息显示的技术。说得具体点,就是DLP

高清投影机显示方式分析解析

DLP是“Digital Light Procession”的缩写,即为数字光处理,也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理,然后再把光投影出来。它是基于TI(美国德州仪器)公司开发的数字微镜元件——DMD(Digital Micromirror Device)来完成可视数字信息显示的技术。说得具体点,就是DLP投影技术应用了数字微镜晶片(DMD)来作为主要关键处理元件以实现数字光学处理过程。其原理是将通过UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜,通过Rod将光均匀化,经过处理后的光通过一个色轮(Color Wheel),将光分成RGB三色(或者RGBW等更多色),再将色彩由透镜投射在DMD芯片上,最后反射经过投影镜头在投影屏幕上成像。

成像原理

光源通过色轮后折射在DMD芯片上,DMD芯片在接受到控制板的控制信号后将光线发射到投影屏幕上。DMD芯片外观看起来只是一小片镜子,被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内,事实上,这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的。以XGA解析度的DMD芯片为例,在宽1cm,长1.4cm的面积里有1024×768=786432个微镜单元,每一个微镜代表一个像素,图像就由这些像素所构成。由于像素与芯片本身都相当微小,因此业界也称这些采用微型显示装置的产品为微显示器。。

人们常常提到的DLP投影机弱点只有一个,即“彩虹效应”,具体表现是色彩被简单地分离出明显的红、绿和蓝三种单色,看起来像雨后彩虹一样。这是由于用一个旋转色轮来调制图像色彩而产生的,同时因为有些人的视觉系统特别灵敏,能察觉出一种彩色转换到另一种彩色的过程,而不是像大多数人那样靠视觉暂留现象把几种单色混合成新的色彩。除了某些用户能把色彩分离出来,还有些用户可能因为色彩的迅速变化,而产生眼睛胀痛和头痛的情况。而LCD投影机和三片式DLP投影机都不会有这种现象,它们在物理结构上就是把三个固定的红、绿、蓝图像叠加而成。

技术优点

DLP显示板的优点是它们有极快的响应时间。你可以在显示一帧图像时将独立的像素开关很多次。它使利用一块显示板通过逐场过滤(field-sequential)方式产生真彩图像。步骤如下:首先,绿光照射到面板上,机械镜子进行调整来显示图像的绿色像素数据。 然后镜子再次为图像的红色和蓝色的像素数据进行调整。(一些投影仪通过使用第四种白色区域来增加图像的亮度并获得明亮的色调。)所有这些发生得如此之快,以致人的眼睛无法察觉。循序出现的不同颜色的图像在大脑中重新组合起来形成一个完整的全彩色的图像。

对高质量的投影系统,可以使用3块DLP显示板。每块板分别被被打上红色、绿色和蓝色,图像被重组为一个单一的真彩色的图像。这种技术已经被用在一些数字电影院中的大型投影设备上。DLP显示板有高分辨率而且非常可靠。 它们的对比度大约是多晶硅LCD投影仪的两倍,这使它们在明亮的房间中更有效。

技术缺点:

DLP本身几乎没有什么问题,但是它们比多晶硅面板更贵。当你仔细观察屏幕上移动的点的时候,(尤其是在黑色背景上的白点),你会发现采用逐场过滤方式的图像将会分解为不同的颜色。使用投影机时,电机带动色轮旋转时会发出一定的噪音。现在市面上的一种新的固态滤色系统可以较好的解决这个问题。

3LCD技术

3LCD技术又称3片液晶显示技术是一种利用三片LCD面板的投影系统,利用分色镜将光源发出的白光分解为红、绿、蓝三种颜色的光束,三色光束分别透过各自的液晶板,然后通过棱镜重新合成后投影到屏幕上。

作为世界领先的微显示技术,3LCD具有许多技术上的优势:

1.更高的图像

光能利用率高。

在3LCD系统中,红绿蓝三种颜色连续透射出来,所以光能的利用率高。3LCD投影系统的色域较其他投影系统更广。所以3LCD投影系统可以透射出更丰富更真实的颜色。

2.更自然的图像

完美的数字再现,无数字噪声, 对移动图像的表示更加完美。

器件的特性:根据LCD的输入输出特性,它能够在比较灰暗的背景下显示更多的灰阶,从而可以展现更多的图像细节。根据LCD的特性,3LCD系统可以表示更加精细的色阶。

3.更健康的图像

没有彩虹现象,对人的眼睛更加体贴。彩虹现象是颜色顺序(非同时)表示系统的特有现象。它的产生原因是由于显示物和观看者的眼睛的相对运动而产生的相互作用,当屏幕中的标题字幕快速变换或者是观看者的眼睛一直追随体育节目中快速运动的物体时,这种现实就会发生。

4.当播放移动图像时,更加流畅和清晰。

5.更稳定

在光学系统中没有运动零件,整机的工作温度低,关键元器件液晶板有两个公司可以提供

6.更先进的技术
真正的高清(1080p),接收12位数字信号

3LCD投影机的方式

这是目前在全球范围内使用最广泛的方式。采用LCD(HTPS)作为光阀。从光源射出的光线通过特殊的分色镜分离成红、绿、蓝三原色,然后采用各色专用的LCD绘制图像,经合成后投影。

索尼SXRD技术

SXRD是一种反射式硅晶底板,索尼公司2004年5月18日宣布已研发成功新一代的4K SXRD高清晰度液晶显示面板,它使得投影分辨率的实现了目前最高的4,096 x 2,160,对比度更是高达:4000:1,预示着新一轮的投影变革已经开始来临。产品如SONY QUALIA-004。

SXRD显像技术的特点:分辨率、亮度及对比度的表现力均超越传统的Full HD,再现高质素图像效果。并在显示屏制作过程中采用全新的完整晶片嵌入工艺,很好地提高了大尺寸显示屏的质量及生产效率。

高分辨率:885万像素(4K:高4096 × 宽2160)。Sony可通过优化每一个像素的驱动电路达成高分辨率显示效果,配合以Sony独有的信号刻录技术,可确保高品质、高分辨率轻易再现,甚至是在超过300英寸的大屏幕上,也可达成非凡的影院级质量及图像精度,杜绝粒状网纹效果。

高亮度

高亮度:达到同类产品的4倍。当灯光的亮度一定时,投影仪的亮度级数是与显示屏的尺寸成正比的。此新近研发的1.55英寸显示屏(原来为0.78英寸)直接扩大了发光区域的面积,使其达到原来的4倍,从而成功地将反射率由65%提高到72%。从而确保高亮度的轻易输出。

 

高对比度: 4000:1。通过在制作液晶单元时采用垂直阵列液晶材质、细小的液晶单元间隙及无机阵列层, SXRD应用产品可表现出优秀的对比度效果。同时,通过优化阵列层的制作工艺,可令阵列层更为持久耐用,并可达成4000:1的对比度表现力。

LCOS投影技术

LCOS是一种新型的反射式microLCD投影技术。与穿透式LCD和DLP相比,LCOS具有利用光效率高、体积小、开口率高、制造技术较成熟等特点,它可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现。由于LCOS尺寸一般为0.7英寸,所以相关的光学仪器尺寸也大大缩小,使LCOS-PTV的总成本大幅下降。HTPS-LCD目前仅有索尼(SONY)及爱普生(EPSON)拥有专利权,而DLP则是德州仪器的独家专利,LCOS则无专利权的问题.

虽然LCOS看起来简单,但要产品化还要有一个过程,并不是像想象的那样容易形成一个产业。LCOS技术一经推出便在全世界范围内造成极大影响,但由于制造工艺等方面原因,目前基于LCOS技术的产品还没有形成大规模量产,只有少数厂家开发出了应用于投影机的LCOS芯片和应用LCOS技术的投影机及背投电视机。LCOS技术在以后大屏幕显示应用领域具有很大优势,它没有晶元模式,且具有开放的架构和低成本的潜力。

近几年来,在LCD业界出现了许多新技术,其中较热门的技术是LCOS。LCOS最大的优点是解析度可以很高,在携带型资讯设备的应用上,此优点是其他技术无法与之看齐的。缺点是模组的制程较为繁琐,各生产阶段良率控制不易,成本难以有竞争力。目前只能停留在需要高解析度的特定用途中,如液晶投影器。但自今年3月后,业者中开始将其应用到手机产品中,而且将在第4季起正式供货。若果真如此,将是LCOS的最重要里程碑。

什么是LCOS LCOS(Liquid Crystal on Silicon)属于新型的反射式micro LCD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),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。
 

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