大屏幕显示技术解析课件.ppt

1、第第8章章 大屏幕显大屏幕显示技术示技术1v8.1 大屏幕显示技术大屏幕显示技术 8.1.1 大屏幕显示技术概述大屏幕显示技术概述 8.1.2 被动发光型大屏幕显示系统被动发光型大屏幕显示系统 8.1.3 主动发光型大屏幕显示主动发光型大屏幕显示 8.1.4 投影型大屏幕显示系统投影型大屏幕显示系统v8.2 HDTV多媒体大屏幕显示墙多媒体大屏幕显示墙 8.2.1 HDTV多媒体大屏幕显示墙组成多媒体大屏幕显示墙组成 8.2.2 HDTV多媒体大屏幕显示墙的关键技术多媒体大屏幕显示墙的关键技术 8.2.3 HDTV多媒体大屏幕显示墙功能多媒体大屏幕显示墙功能v习题八习题八第第8章章 大屏幕显示

2、技术大屏幕显示技术 2v8.1 大屏幕显示技术大屏幕显示技术 8.1.1 大屏幕显示技术概述大屏幕显示技术概述 所谓大屏幕，一般相对使用环境（居室、所谓大屏幕，一般相对使用环境（居室、大厅、广场等）而言，从对角线大厅、广场等）而言，从对角线30英寸英寸（76 cm）到目前已实现的）到目前已实现的2000 英寸（英寸（50 m）不等，并无绝对标准。而且，随着时）不等，并无绝对标准。而且，随着时代的进步，其最大尺寸也无上限。本章所代的进步，其最大尺寸也无上限。本章所说的大屏幕泛指屏幕尺寸在说的大屏幕泛指屏幕尺寸在14 m2的显的显示器，示器，4 m2以上的称为超大屏幕。以上的称为超大屏幕。大屏幕显

3、示兼有大型、彩色、动画的优势，具有大屏幕显示兼有大型、彩色、动画的优势，具有引人注目的效果，信息量也比普通广告牌大得多，作引人注目的效果，信息量也比普通广告牌大得多，作为多媒体终端系统，其作用不可替代，其市场前景不为多媒体终端系统，其作用不可替代，其市场前景不可估量。大屏幕数字拼接板系统可以将各类计算机信可估量。大屏幕数字拼接板系统可以将各类计算机信号、视频信号在大屏幕数字拼接板上显示，形成一套号、视频信号在大屏幕数字拼接板上显示，形成一套功能完善、技术先进的信息显示管理控制系统，完全功能完善、技术先进的信息显示管理控制系统，完全可以满足指挥控制中心、调度中心、监控中心、会议可以满足指挥控制中

4、心、调度中心、监控中心、会议中心、竞技场馆、多媒体教室、道路交通信息显示等中心、竞技场馆、多媒体教室、道路交通信息显示等场合实时、多画面显示的需要。场合实时、多画面显示的需要。3实现大屏幕显示有两种途径：实现大屏幕显示有两种途径：v一种途径是采用单元显示器件按矩阵排布，构成大一种途径是采用单元显示器件按矩阵排布，构成大屏幕显示；屏幕显示；v另一种途径是将直视型或背投式显示器按纵、横矩另一种途径是将直视型或背投式显示器按纵、横矩阵排列，构成多影像（阵排列，构成多影像（multi-vision）系统，或称）系统，或称“电视拼接墙电视拼接墙”，简称，简称“电视墙电视墙”。4 大屏幕图像显示方式很多，

5、总体分为电大屏幕图像显示方式很多，总体分为电子式和机械式，电子式又分为直观型、投影子式和机械式，电子式又分为直观型、投影型及空间成像型，机械式又分为回转型、磁型及空间成像型，机械式又分为回转型、磁场型及开闭型，如场型及开闭型，如图图8.1所示。能够实现大屏所示。能够实现大屏幕图像显示的技术手段也很多，如前面几章幕图像显示的技术手段也很多，如前面几章提到的提到的CRT、PDP、LCD、LED、LDT技术技术等等。等等。5现 代 显 示 技 术第第8章章 大屏幕显示技术大屏幕显示技术 图图8.1 大屏幕图像显示技术大屏幕图像显示技术 6v对大屏幕显示系统的主要要求对大屏幕显示系统的主要要求：（1）

6、图像亮度）图像亮度 在大屏幕显示中，要求图像要有足够高的在大屏幕显示中，要求图像要有足够高的亮度。由于所要显示的图像是供许多人观看，如亮度。由于所要显示的图像是供许多人观看，如果亮度不高，致使坐在较远距离处的观众就看不果亮度不高，致使坐在较远距离处的观众就看不清楚；反之，图像清晰、层次分明，优美逼真。清楚；反之，图像清晰、层次分明，优美逼真。（2）保证足够的图像对比度和灰度等级。）保证足够的图像对比度和灰度等级。一般大屏幕显示器应有一般大屏幕显示器应有301的对比度。的对比度。7 在显示技术中，通常把数字、字母、汉字及特在显示技术中，通常把数字、字母、汉字及特殊的符号统称为字符；而把机械零件、

7、黑白线条、殊的符号统称为字符；而把机械零件、黑白线条、图形则称为图形。显示字符、图形、表格曲线时对图形则称为图形。显示字符、图形、表格曲线时对灰度没有具体要求，只要求有较高的对比度即可，灰度没有具体要求，只要求有较高的对比度即可，而对图像则要求有一定的灰度等级。灰度级别越多，而对图像则要求有一定的灰度等级。灰度级别越多，图像层次越分明，图像越柔和，看起来越舒服。图像层次越分明，图像越柔和，看起来越舒服。（3）清晰度）清晰度 清晰度一般常用分辨力来表示。分辨力越高，清晰度一般常用分辨力来表示。分辨力越高，大屏幕图像就越清晰。大屏幕图像就越清晰。88.1.2 被动发光型大屏幕显示系统被动发光型大屏

8、幕显示系统 由于是被动发光，无外光源则不能看到由于是被动发光，无外光源则不能看到显示内容。对于室外应用，白天靠太阳光，显示内容。对于室外应用，白天靠太阳光，夜间需要人工照明。被动发光型显示系统的夜间需要人工照明。被动发光型显示系统的特征是显示发光不需要能量，而且几乎所有特征是显示发光不需要能量，而且几乎所有的被动发光型大屏幕显示均具有存储性，仅的被动发光型大屏幕显示均具有存储性，仅在显示内容更新时才消耗电力，维持显示内在显示内容更新时才消耗电力，维持显示内容无功耗。容无功耗。9v因此，对于广告、消息发布等显示内容更新因此，对于广告、消息发布等显示内容更新频率低的场合，总功耗非常低。这是被动发频

9、率低的场合，总功耗非常低。这是被动发光型大屏幕显示的突出优点。从多色性角度光型大屏幕显示的突出优点。从多色性角度看，看，磁反转型磁反转型占优势；从高分辨率角度看，占优势；从高分辨率角度看，磁泳成像磁泳成像占优势。占优势。1.磁反转型：早期采用的基本元件是借助电场力，使被磁反转型：早期采用的基本元件是借助电场力，使被磁化的平板发生反转来实现平板正面和反面内容的二值磁化的平板发生反转来实现平板正面和反面内容的二值显示元件。将大量的这种基本元件按矩阵排列，即可构显示元件。将大量的这种基本元件按矩阵排列，即可构成大型显示屏。在交通信息显示、商业广告、消息发布成大型显示屏。在交通信息显示、商业广告、消息

10、发布等显示内容更换频率不太高的场合广泛使用。开始只能等显示内容更换频率不太高的场合广泛使用。开始只能2色显示，目前已有多色显示的制品。色显示，目前已有多色显示的制品。2.磁泳成像显示（磁泳成像显示（Magneto Photo Display，MPD）是将磁铁矿石等黑色）是将磁铁矿石等黑色磁性微粒子混入乳白色液体中构成分散系，将其封入透明基板之间构成的磁性微粒子混入乳白色液体中构成分散系，将其封入透明基板之间构成的显示板，目前已有大型显示装置面世。例如，在显示板，目前已有大型显示装置面世。例如，在133.5 cm75 cm的显示的显示板表面，设置由电磁铁并排构成的磁头，对显示面进行扫描，对各个显

11、示板表面，设置由电磁铁并排构成的磁头，对显示面进行扫描，对各个显示点施加磁力进行显示。由于保持显示内容不需要能量，元件单价仅为点施加磁力进行显示。由于保持显示内容不需要能量，元件单价仅为LED的的1/40，与大型，与大型LED显示器相比，价格约为其显示器相比，价格约为其1/10。可显示精细的（点距。可显示精细的（点距为为1.3 mm）文字、图像等，也可以进行重写显示。采用有源矩阵驱动，还）文字、图像等，也可以进行重写显示。采用有源矩阵驱动，还能进行动态显示。由于是反射型，可作为室内外电子广告牌。能进行动态显示。由于是反射型，可作为室内外电子广告牌。103.静电吸引型静电吸引型 静电吸引方式显示

12、器是依靠静电力对箔静电吸引方式显示器是依靠静电力对箔的吸引，使其变换位置或变形等，从而改变的吸引，使其变换位置或变形等，从而改变其对光的反射性，由此进行显示的方式。静其对光的反射性，由此进行显示的方式。静电吸引方式又分为箔吸引型、箔变形等几种电吸引方式又分为箔吸引型、箔变形等几种类型。类型。11 箔吸引型显示（箔吸引型显示（Dye Foil Display，DFD）的）的原理如原理如图图8.2所示。在显示盒中注满着色的绝缘液体，所示。在显示盒中注满着色的绝缘液体，将右侧隔离环固定的金属箔浸渍在绝缘液体中，金将右侧隔离环固定的金属箔浸渍在绝缘液体中，金属箔与背面电极相连。由于金属箔与表面电极间形

13、属箔与背面电极相连。由于金属箔与表面电极间形成电容，会受到吸引力和恢复力的作用，其结果使成电容，会受到吸引力和恢复力的作用，其结果使金属箔靠近表面电极而显示明色。金属箔靠近表面电极而显示明色。DFD的优点是具的优点是具有明显的阈值特性，这是因为电压断开时金属箔被有明显的阈值特性，这是因为电压断开时金属箔被固定在背面电极上，只有当所加电压值达到一定的固定在背面电极上，只有当所加电压值达到一定的大小，表面电极对金属箔的吸引力超过其应变恢复大小，表面电极对金属箔的吸引力超过其应变恢复力时，箔才发生靠近表面电极的移动。显示用的金力时，箔才发生靠近表面电极的移动。显示用的金属箔多采用光刻法一次制成。属箔

14、多采用光刻法一次制成。12图图8.2 箔吸引型显示原理箔吸引型显示原理138.1.3 主动发光型大屏幕显示主动发光型大屏幕显示 主动发光型大屏幕显示的方式很多，主动发光型大屏幕显示的方式很多，以下讲述以下讲述LED、小型、小型CRT、放电管以及电、放电管以及电视拼接墙系统等。视拼接墙系统等。1.LED方式方式 LED电子显示屏以低功耗、长寿命、高可靠、高电子显示屏以低功耗、长寿命、高可靠、高亮度、控制灵活等独特优势而深受用户欢迎，被广泛用亮度、控制灵活等独特优势而深受用户欢迎，被广泛用于银行、证券、体育场馆、商场、机场、港口及城市交于银行、证券、体育场馆、商场、机场、港口及城市交通等各行业。通

15、等各行业。LED显示屏已成为当今信息时代的最佳信显示屏已成为当今信息时代的最佳信息显示媒体之一。息显示媒体之一。14vLED电子显示屏一般具有以下特点电子显示屏一般具有以下特点：系统设计模块化。系统设计模块化。将电路设计按功能划分为不同的模块，模块将电路设计按功能划分为不同的模块，模块与模块之间只需要极少的连接，极大地提高了系统的稳定性和可靠性。与模块之间只需要极少的连接，极大地提高了系统的稳定性和可靠性。具有良好的通用性、互换性，便于大规模生产、制造、安装、调试、具有良好的通用性、互换性，便于大规模生产、制造、安装、调试、维修、维护。使显示屏的制作更加系统化、标准化。维修、维护。使显示屏的制

16、作更加系统化、标准化。控制系统技术先进。控制系统技术先进。显示系统的核心部件全部采用超大规模集显示系统的核心部件全部采用超大规模集成电路，系统集成度极高，使控制功能大大增强，可靠性、安全性、成电路，系统集成度极高，使控制功能大大增强，可靠性、安全性、灵活性大大提高。灵活性大大提高。15显示屏信息可长距离传输。显示屏信息可长距离传输。采用采用RS-232/422/485标准接口标准接口设计，极大地提高了信息远距离传送的抗干扰能力，使显示屏更易于设计，极大地提高了信息远距离传送的抗干扰能力，使显示屏更易于远距离控制。在无中继条件下，单色屏、彩色屏最大通信距离可达远距离控制。在无中继条件下，单色屏、

17、彩色屏最大通信距离可达500 m，彩色屏最大通信距离可达，彩色屏最大通信距离可达300 m。可抗击。可抗击15 kV的静电压冲击。的静电压冲击。开放式软件开放式软件。显示屏使用显示屏使用Windows系列操作系统作为应用平台。系列操作系统作为应用平台。用户既可自行编制显示屏播放程序或专用程序，更可随心所欲使用市用户既可自行编制显示屏播放程序或专用程序，更可随心所欲使用市场上流行的各类优秀的图形、图像、动画、视频制作软件来任意编排场上流行的各类优秀的图形、图像、动画、视频制作软件来任意编排制作播出节目，真正实现了开放式软件结构。制作播出节目，真正实现了开放式软件结构。16可视性好、寿命长。可视性

18、好、寿命长。LED发光管管芯，发光发光管管芯，发光亮度高、色彩鲜艳、视角宽、无拉丝闪烁现象，使亮度高、色彩鲜艳、视角宽、无拉丝闪烁现象，使用寿命长，大于用寿命长，大于10万小时。万小时。安装使用简便。安装使用简便。采用标准化模块显示单元，可采用标准化模块显示单元，可根据应用要求任意组装成所需的尺寸，便于使用、根据应用要求任意组装成所需的尺寸，便于使用、安装和维护。安装和维护。显示方式多样化显示方式多样化。可根据应用要求，先是各类可根据应用要求，先是各类图案，具有上下移动、左右移动、横开纵开、瀑布图案，具有上下移动、左右移动、横开纵开、瀑布现实、快速切换，图文、动画、视频播放多种控制现实、快速切

19、换，图文、动画、视频播放多种控制方式。方式。17v选用选用LED电子显示屏的主要依据如下电子显示屏的主要依据如下：（1）显示信息类型：图形文字、动画视频等。）显示信息类型：图形文字、动画视频等。（2）显示信息方式：瞬间、展开、滚动、项次等近）显示信息方式：瞬间、展开、滚动、项次等近20种方式。种方式。（3）发光点阵类型：）发光点阵类型：5mm、3.7mm。（4）发光点阵颜色：单红或红绿双基色或全彩色。）发光点阵颜色：单红或红绿双基色或全彩色。（5）信息发送方式：微机）信息发送方式：微机RS-232/422/485接口发送、接口发送、VGA同步。同步。18v2.小型小型CRT方式方式 将许多平面

20、电子束小型将许多平面电子束小型CRT按马赛克形式按马赛克形式布置成显示屏，用于室外动态画面以及情报信布置成显示屏，用于室外动态画面以及情报信息的大屏幕显示。息的大屏幕显示。小型小型CRT的直径有的直径有20 mm、28 mm、34 mm等不等不同规格，目前采用新型电极结构，像素节距减小到同规格，目前采用新型电极结构，像素节距减小到7.5 mm。显示屏因场合、距离要求而异。显示屏因场合、距离要求而异。19v3.放电管方式放电管方式 广场、大街、大型建筑物壁面等设置的广场、大街、大型建筑物壁面等设置的宣传广告牌，在晴天太阳的直射下要求在宣传广告牌，在晴天太阳的直射下要求在50 m以内也能鲜明可见。

21、一般表面对太阳光的以内也能鲜明可见。一般表面对太阳光的反射辉度与太阳的高度有关，最大可达反射辉度与太阳的高度有关，最大可达1000 cd/m2。这时为了获得即使是。这时为了获得即使是51的对比度，的对比度，要求白色画面辉度也必须在要求白色画面辉度也必须在5000 cd/m2以上，以上，对于此类应用只能采用放电管方式。对于此类应用只能采用放电管方式。20v4.直观型大画面显示直观型大画面显示 直观型大画面显示与前面讲述的将大量直观型大画面显示与前面讲述的将大量发光元件按矩阵排布而构成的大屏幕显示器发光元件按矩阵排布而构成的大屏幕显示器不同，采用大屏幕拼接墙技术。该技术可以不同，采用大屏幕拼接墙技

22、术。该技术可以将各类计算机信号、视频信号在大屏幕拼接将各类计算机信号、视频信号在大屏幕拼接墙上显示，形成一套功能完善、技术先进的墙上显示，形成一套功能完善、技术先进的信息显示管理控制系统，为用户提供一个交信息显示管理控制系统，为用户提供一个交互式的人机界面，满足工矿企业指挥控制中互式的人机界面，满足工矿企业指挥控制中心、调度中心、监控中心等实时、多画面显心、调度中心、监控中心等实时、多画面显示需要。示需要。21 大屏幕显示墙（早期称电视墙）是由多大屏幕显示墙（早期称电视墙）是由多个电视机以矩阵排列（如个电视机以矩阵排列（如22、33）组成）组成一个大显示屏，每个子屏幕显示大图像的一一个大显示屏

23、，每个子屏幕显示大图像的一部分，共同显示一个大的图像，因大如墙壁，部分，共同显示一个大的图像，因大如墙壁，故称显示墙。故称显示墙。22 10多年前，显示墙刚出现时，只显示电视信号，多年前，显示墙刚出现时，只显示电视信号，称为电视墙（称为电视墙（video wall）；后来发展到能显示计）；后来发展到能显示计算机数据及图形，称为数据墙（算机数据及图形，称为数据墙（data wall）；近几）；近几年发展到显示多种媒体的信号，称多媒体显示墙年发展到显示多种媒体的信号，称多媒体显示墙（Multimedia Display Wall，MDW）；把）；把HDTV、PAL和和NTSC制普通电视以及计算机的

24、制普通电视以及计算机的VGA、SVGA、XGA等全在一个大屏幕上显示，称为等全在一个大屏幕上显示，称为“HDTV多媒体大屏幕显示墙多媒体大屏幕显示墙”。23 大屏幕显示墙技术近年来发展很快，社大屏幕显示墙技术近年来发展很快，社会需求量越来越大，它的图像面积大、亮度会需求量越来越大，它的图像面积大、亮度大、对比度好、彩色鲜艳、临场感特别强，大、对比度好、彩色鲜艳、临场感特别强，广泛应用于展览大厅、科学报告厅、车站、广泛应用于展览大厅、科学报告厅、车站、机场候机厅、商场、大厦、歌厅、政府机构机场候机厅、商场、大厦、歌厅、政府机构及各部门的监控单位。及各部门的监控单位。24v（1）CRT电视墙电视墙

25、 CRT电视墙是应用最早的一种显示技术。电视墙是应用最早的一种显示技术。CRT显示器显示的图像色彩较好，还原性不错，具有较显示器显示的图像色彩较好，还原性不错，具有较强的几何失真调整能力，缺点是亮度较低、操作复强的几何失真调整能力，缺点是亮度较低、操作复杂、体积庞大、拼缝大、对安装环境要求较高，并杂、体积庞大、拼缝大、对安装环境要求较高，并且难以做到且难以做到4 m2以上的显示面积。以上的显示面积。CRT技术属于早技术属于早期的模拟技术，几年前就已经退出了主流的拼接板期的模拟技术，几年前就已经退出了主流的拼接板市场。市场。25v（2）PDP数据墙数据墙 PDP器件是一种全新的显示器件，它装有成

26、千上万个密器件是一种全新的显示器件，它装有成千上万个密封低压玻璃管，管内充有以氖为主体的混合气体。每个玻璃封低压玻璃管，管内充有以氖为主体的混合气体。每个玻璃管的背后都有红、绿、蓝三色磷光体，当玻璃管中的气体被管的背后都有红、绿、蓝三色磷光体，当玻璃管中的气体被激活后会发出紫外光，被紫外光投射到的磷光体产生可见光。激活后会发出紫外光，被紫外光投射到的磷光体产生可见光。可见，等离子平面显示器是由许多独立光源自行显示，整体可见，等离子平面显示器是由许多独立光源自行显示，整体构成图像的。因此，它较其它显示技术有着不可替代的优点：构成图像的。因此，它较其它显示技术有着不可替代的优点：适合于大画面显示，

27、且屏幕越大图像越清晰；属主动发光型适合于大画面显示，且屏幕越大图像越清晰；属主动发光型器件，亮度高，对比度强，观看距离远。器件，亮度高，对比度强，观看距离远。26v（3）LCD数据墙数据墙 LCD作为成熟的第二代显示技术，拥有清晰图作为成熟的第二代显示技术，拥有清晰图像、艳丽画面、低耗能、高寿命的特点；但像、艳丽画面、低耗能、高寿命的特点；但LCD数数据墙也因为光效率低、拼接缝隙过大，长期使用衰据墙也因为光效率低、拼接缝隙过大，长期使用衰减严重的原因而与减严重的原因而与DLP背投、背投、PDP数据墙三分天下。数据墙三分天下。27图图8.5 三星电子的三星电子的LCD数据墙数据墙28 CRT拼接

28、显示技术由于亮度低、体积庞大、安拼接显示技术由于亮度低、体积庞大、安装调试复杂，早已退出了市场竞争；装调试复杂，早已退出了市场竞争；PDP拼接显示拼接显示技术由于本身技术的特点而无法克服的宽拼缝、灼技术由于本身技术的特点而无法克服的宽拼缝、灼伤和短寿命问题也不能在大屏幕拼接显示应用市场伤和短寿命问题也不能在大屏幕拼接显示应用市场上广泛应用；上广泛应用；LCD拼接显示技术拼缝大、不能长期拼接显示技术拼缝大、不能长期使用；目前使用；目前DLP拼接显示技术已占据了市场的主导拼接显示技术已占据了市场的主导地位，在国际大屏幕拼接显示领域，主流厂商已经地位，在国际大屏幕拼接显示领域，主流厂商已经全部采用了

29、该技术。全部采用了该技术。29 目前的目前的DLP技术非常符合指挥控制中心、调度技术非常符合指挥控制中心、调度中心、监控中心用户的使用需求，适合中心、监控中心用户的使用需求，适合247365不间断工作的要求。首先，不间断工作的要求。首先，DLP技术是纯数字技术，技术是纯数字技术，符合数字技术在当今时代发展的潮流；其次，使用符合数字技术在当今时代发展的潮流；其次，使用DLP技术的拼接墙具有亮度和色彩的高度一致性，技术的拼接墙具有亮度和色彩的高度一致性，保证用户在显示一些信息的图表时不会出现偏差而保证用户在显示一些信息的图表时不会出现偏差而导致操作人员的判断错误；最后，采用导致操作人员的判断错误；

30、最后，采用DLP技术的技术的拼接墙具有高性价比、低维护成本的特点，保障用拼接墙具有高性价比、低维护成本的特点，保障用户投资的长远利益。户投资的长远利益。308.1.4 投影型大屏幕显示系统投影型大屏幕显示系统 大屏幕投影是指一台或多台以上的投影大屏幕投影是指一台或多台以上的投影机进行画面相互拼接，组成一面投影墙来显机进行画面相互拼接，组成一面投影墙来显示单个或多个图像。示单个或多个图像。基于投影机的大屏幕投影系统简称投影系统，基于投影机的大屏幕投影系统简称投影系统，它是信息电子、计算机、物理光学等技术的有机结它是信息电子、计算机、物理光学等技术的有机结合体。其基本组成包括投影机、背投屏、图像处

31、理合体。其基本组成包括投影机、背投屏、图像处理器等。器等。31 目前，国内实现大屏幕投影显示屏的投影机主目前，国内实现大屏幕投影显示屏的投影机主要有以下要有以下4种：种：CRT投影技术、投影技术、LCD投影技术、投影技术、DLP投影技术和激光投影技术，而数字光路真空管投影技术和激光投影技术，而数字光路真空管（Digital Light Valve，DLV）和栅状式光阀）和栅状式光阀（Grating Light Valve，GLV）是两种未来投影技）是两种未来投影技术，有着广泛的应用前景。术，有着广泛的应用前景。32v1.CRT投影显示技术投影显示技术 CRT投影机是投影机市场上技术比较成熟、价

32、投影机是投影机市场上技术比较成熟、价格较低的一个产品。格较低的一个产品。CRT投影机也分前投式和背投式，但以背投式投影机也分前投式和背投式，但以背投式居多。居多。33 CRT投影机的基本原理：投影机的基本原理：投影管的电子束受图像信号的调制，带有图像信息的电投影管的电子束受图像信号的调制，带有图像信息的电子束在投影管阳极高压作用下高速度轰击投影管屏幕上的荧子束在投影管阳极高压作用下高速度轰击投影管屏幕上的荧光粉，使荧光粉发光。投影管是单色管，光粉，使荧光粉发光。投影管是单色管，3个投影管分别涂个投影管分别涂上红、绿、蓝荧光粉，红、绿、蓝上红、绿、蓝荧光粉，红、绿、蓝3个投影管发出的携带有个投影

33、管发出的携带有图像信息的红光、绿光、蓝光通过聚焦透镜汇聚成彩色光图图像信息的红光、绿光、蓝光通过聚焦透镜汇聚成彩色光图像信号，再通过投影光学系统投射到投影屏幕上形成彩色图像信号，再通过投影光学系统投射到投影屏幕上形成彩色图像。像。CRT背投影机由背投影机由3大部分组成：光学系统、电路系统、大部分组成：光学系统、电路系统、机械结构和机箱。机械结构和机箱。34 这种技术的投影机在工作时，把输入信号源分这种技术的投影机在工作时，把输入信号源分解成红、绿、蓝解成红、绿、蓝3个个CRT的荧光屏上，荧光粉在高的荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光，经系统放大、会聚，在大屏幕上显压作用下发光，经系统放大、会聚，

34、在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与示出彩色图像。光学系统与CRT组成投影管，通常组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由所说的三枪投影机就是由3个投影管组成的投影机，个投影管组成的投影机，由于使用内光源，也叫主动发光型投影方式。由于使用内光源，也叫主动发光型投影方式。35 CRT投影型可分为折射透镜方式和凹面镜方式，投影型可分为折射透镜方式和凹面镜方式，前者投影的光效率高，后者投影尺寸可以较自由地前者投影的光效率高，后者投影尺寸可以较自由地变化。总的看来，折射透镜方式更具有发展前景。变化。总的看来，折射透镜方式更具有发展前景。36v2.液晶投影显示技术液晶投影显示技术 液晶大屏幕显示器既包括直

35、观型，又包括投影液晶大屏幕显示器既包括直观型，又包括投影型。作为大屏幕显示器，从响应速度、颜色重现性、型。作为大屏幕显示器，从响应速度、颜色重现性、对比度、视角等方面考虑，采用单纯矩阵驱动仍有对比度、视角等方面考虑，采用单纯矩阵驱动仍有困难，只能采用有源矩阵驱动。由于受到制造设备、困难，只能采用有源矩阵驱动。由于受到制造设备、工艺等方面的制约，实现直观型液晶大画面显示需工艺等方面的制约，实现直观型液晶大画面显示需要解决的问题还很多，故投影型仍是液晶大屏幕显要解决的问题还很多，故投影型仍是液晶大屏幕显示的主流。示的主流。LCD投影机分为液晶板和液晶光阀两种投影机分为液晶板和液晶光阀两种。下。下面

36、分别说明几种面分别说明几种LCD投影仪的原理。投影仪的原理。37（1）液晶光阀投影机）液晶光阀投影机 采用采用CRT和液晶光阀作为成像器件，是和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影机与液投影机与液晶光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，晶光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，液晶光阀投影机采用外光源，也叫被动式投影方式。一般的液晶光阀投影机采用外光源，也叫被动式投影方式。一般的光阀主要由光阀主要由3部分组成：光电转换器、镜子、光调制器，它部分组成：光电转换器、镜子、光调制器，它是一种可控开关。通过是一种可控开关。通过CRT输出的光信号照射到光电转换器输出的光信号照射到

37、光电转换器上，将光信号转换为持续变化的电信号；外光源产生一束强上，将光信号转换为持续变化的电信号；外光源产生一束强光，投射到光阀上，由内部的镜子反射，通过光调制器，改光，投射到光阀上，由内部的镜子反射，通过光调制器，改变其光学特性，紧随光阀的偏振光片滤去其它方向的光，而变其光学特性，紧随光阀的偏振光片滤去其它方向的光，而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过。这个光与只允许与其光学缝隙方向一致的光通过。这个光与CRT信号信号相复合，投射到屏幕上。相复合，投射到屏幕上。38 目前，液晶光阀投影机是亮度、分辨率最高的投影机，目前，液晶光阀投影机是亮度、分辨率最高的投影机，亮度可达亮度可达6000 lm

38、，分辨率为，分辨率为25002000，适用于环境光较，适用于环境光较强、观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及强、观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所，但其价格高，体积大，光阀不易维修。大型娱乐场所，但其价格高，体积大，光阀不易维修。39v（2）PLCD液晶板投影机液晶板投影机 PLCD（polycrystalline silicon TFT LCD多晶硅薄膜晶体管液晶板大屏幕投影机）多晶硅薄膜晶体管液晶板大屏幕投影机）主要采用主要采用p-Si（多晶硅）（多晶硅）TFT-LCD作为光阀，作为光阀，其研制始于其研制始于1986年，年，1989年曾用年曾用a-Si

39、 TFT液液晶显示板开发出晶显示板开发出40英寸一体型高清晰度投影英寸一体型高清晰度投影电视系统。电视系统。20世纪世纪90年代以来，许多公司先年代以来，许多公司先后将高清晰度液晶投影型大屏幕显示器投入后将高清晰度液晶投影型大屏幕显示器投入市场，形成与传统市场，形成与传统CRT投影显示竞争的局面。投影显示竞争的局面。40v液晶板投影技术是一种被动式的投影方式（参见图液晶板投影技术是一种被动式的投影方式（参见图8.6）。按照液晶板的片数，）。按照液晶板的片数，LCD投影机分为投影机分为3片机片机和单片机。利用外光源金属卤素灯或和单片机。利用外光源金属卤素灯或UHP（冷光（冷光源），若是源），若是

40、3块块LCD板，则把强光通过分光镜形成板，则把强光通过分光镜形成红、绿、蓝红、绿、蓝3束光分别透射过红、绿、蓝束光分别透射过红、绿、蓝3色液晶板；色液晶板；信号源经过模数转换，调制加到液晶板上，控制液信号源经过模数转换，调制加到液晶板上，控制液晶单元的闭合，从而控制光路的通过，再经镜子合晶单元的闭合，从而控制光路的通过，再经镜子合光，由光学镜头放大，显示在大屏幕上，其工作原光，由光学镜头放大，显示在大屏幕上，其工作原理如图理如图8.7所示。所示。UHP（Ultra High Performance）：）：由飞利浦照明开发的一种超高压水由飞利浦照明开发的一种超高压水银冷光源灯泡，一般应用于前投影

41、银冷光源灯泡，一般应用于前投影机，背投电视或电视墙设备领域。机，背投电视或电视墙设备领域。41图图8.6 PLCD投影机总体框图投影机总体框图42图图8.7 3片片PLCD投影机工作原理投影机工作原理 43 3片片PLCD投影机利用投影机利用3片片LCD板，每个板，每个LCD板对应红、绿、蓝板对应红、绿、蓝3色中的一种。灯泡产色中的一种。灯泡产生的白光被分解为红、绿、蓝生的白光被分解为红、绿、蓝3色，每种颜色色，每种颜色的光路并不相同，这种导致了每种光的亮度的光路并不相同，这种导致了每种光的亮度分配不同，而产生色彩的不均匀性。色彩均分配不同，而产生色彩的不均匀性。色彩均匀性的高低是衡量拼接板技

42、术高低的一项重匀性的高低是衡量拼接板技术高低的一项重要指标，使用要指标，使用PLCD技术构建的拼接板系统技术构建的拼接板系统中不可避免地会出现中不可避免地会出现“大花脸大花脸”现象，这严现象，这严重影响了拼接板的视觉效果。重影响了拼接板的视觉效果。44现 代 显 示 技 术第第8章章 大屏幕显示技术大屏幕显示技术 图图8.8 三片式三片式PLCD结构结构 45v（3）反射式液晶投影技术）反射式液晶投影技术 反射式液晶投影技术的典型器件是反射式液晶投影技术的典型器件是LCOS投影机，其结投影机，其结构是在硅晶圆上长电晶体，利用半导体技术制作驱动面板构是在硅晶圆上长电晶体，利用半导体技术制作驱动面

43、板（又称为（又称为CMOS-LCD），然后在电晶体上透过研磨技术磨），然后在电晶体上透过研磨技术磨平，并镀上铝当作反射镜，形成平，并镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将基板，然后将CMOS基板与含有透明电极的玻璃基板贴合，再注入液晶，进行封基板与含有透明电极的玻璃基板贴合，再注入液晶，进行封装，其结构如图装，其结构如图8.9所示。所示。46第第8章章 大屏幕显示技术大屏幕显示技术 图图8.9 反射式液晶投影机反射式液晶投影机LCOS的结构的结构 47vLCOS投影机的特点如下投影机的特点如下：1）开口率大，光能利用好。）开口率大，光能利用好。2）利于大量生产，成本相对较低。）利于大量生产

44、，成本相对较低。3）高分辨率，）高分辨率，12801024。vLCOS投影机的关键技术有：投影机的关键技术有：1）LCOS芯片设计制作技术。芯片设计制作技术。2）投影光学系统设计技术。）投影光学系统设计技术。3）PBS列阵透镜等光学元件制作技术。列阵透镜等光学元件制作技术。4）长寿命光源。）长寿命光源。48v（4）直接驱动图像光源放大器技术）直接驱动图像光源放大器技术 直接驱动图像光源放大器（直接驱动图像光源放大器（Direct-Drive Image Light Amplifier，D-ILA）技术）技术的核心部件是反射式活性矩阵硅液晶板，也的核心部件是反射式活性矩阵硅液晶板，也就是通常所说

45、的反射式液晶板，所以也有人就是通常所说的反射式液晶板，所以也有人将将D-ILA技术称为反射式液晶技术。技术称为反射式液晶技术。49 3.数字光处理投影技术数字光处理投影技术 数字光处理（数字光处理（Digital Light Procession，DLP）技术是采用全数字技术处理图像，依靠）技术是采用全数字技术处理图像，依靠与分辨率一样数量的数字微镜元件（与分辨率一样数量的数字微镜元件（Digital Micromirror Device，DMD）反射光产生完整）反射光产生完整的图像，如图的图像，如图8.10所示。美国德州仪器公司研所示。美国德州仪器公司研发的发的DMD单元为单元为DLP技术的

46、实现提供技术保障，技术的实现提供技术保障，开辟了投影机产品的技术发展数字时代。开辟了投影机产品的技术发展数字时代。50（a）DMD光学像素工作原理光学像素工作原理 （b）DMD的构造的构造 图图8.10 DMD的原理与构造的原理与构造51v DLP投影机是以投影机是以DMD芯片作为成像器件，通过芯片作为成像器件，通过调节反射光实现投射图像的一种投影技术，其电路调节反射光实现投射图像的一种投影技术，其电路框图参见图框图参见图8.11。图图8.11 DLP投影机电路框图投影机电路框图52 DLP投影机与液晶投影机有很大的不同，它的投影机与液晶投影机有很大的不同，它的成像是通过成千上万个微小的镜片反

47、射光线来实现成像是通过成千上万个微小的镜片反射光线来实现的，每个微镜代表一个像素，开或关的状态就可投的，每个微镜代表一个像素，开或关的状态就可投射一幅画面中的一个像素。光束通过一个高速旋转射一幅画面中的一个像素。光束通过一个高速旋转的的3色透镜后，再投射在色透镜后，再投射在DMD部件上，然后通过光部件上，然后通过光学透镜投射在大屏幕上完成图像投影。因此，学透镜投射在大屏幕上完成图像投影。因此，DMD装置的微镜数目决定了一台装置的微镜数目决定了一台DLP投影机的物理分辨投影机的物理分辨率，平常所说投影机的分辨率为率，平常所说投影机的分辨率为600800的的SVGA模式，所指的就是模式，所指的就是

48、DMD装置上的微镜数目就有装置上的微镜数目就有600800=480000个，是相当复杂和精密的。在个，是相当复杂和精密的。在DMD装置中每个微镜都对应着一个存储器，该存储装置中每个微镜都对应着一个存储器，该存储器可以控制微镜在器可以控制微镜在10两个位置上切换转动。两个位置上切换转动。53v目前，目前，DLP投影机按其中的投影机按其中的DMD装置的数目装置的数目分为单片式分为单片式DLP投影系统（主要应用在便携投影系统（主要应用在便携式投影产品）、两片式式投影产品）、两片式DLP投影系统（应用投影系统（应用于大型拼接显示墙）和于大型拼接显示墙）和3片式片式DLP投影系统投影系统（应用于超高亮度

49、投影机）。（应用于超高亮度投影机）。54v现以现以1024768分辨率为例，讲述分辨率为例，讲述DLP投投影机原理：影机原理：在一块在一块DMD上共有上共有1024768个小反个小反射镜，每个镜子代表一个像素，每一个小射镜，每个镜子代表一个像素，每一个小反射镜都具有独立控制光线的开关能力。反射镜都具有独立控制光线的开关能力。小反射镜反射光线的角度受视频信号控制，小反射镜反射光线的角度受视频信号控制，数字光处理器数字光处理器DLP把视频信号调制成等幅把视频信号调制成等幅的脉宽调制信号，用脉冲宽度大小来控制的脉宽调制信号，用脉冲宽度大小来控制小反射镜开、关光路的时间，在屏幕上产小反射镜开、关光路的

50、时间，在屏幕上产生不同亮度的灰度等级图像。生不同亮度的灰度等级图像。55 DMD投影机根据反射镜片的多少可以分为单投影机根据反射镜片的多少可以分为单片式、双片式和片式、双片式和3片式。以单片式为例，片式。以单片式为例，DLP能够能够产生色彩是由于放在光源路径上的色轮（由红、绿、产生色彩是由于放在光源路径上的色轮（由红、绿、蓝组成），光源发出的光通过快速转动的红、绿、蓝组成），光源发出的光通过快速转动的红、绿、蓝过滤器投射到一个镶有微镜面阵列的微芯片的表蓝过滤器投射到一个镶有微镜面阵列的微芯片的表面，这些微镜面以面，这些微镜面以5000次次/s的速度转动，它们通过的速度转动，它们通过反射投射过来