技术介绍

DLP 技术

• DLP 技术是一种独创的、采用光学半导体产生数字式多光源显示的解决方案。它是可靠性极高的全数字显示技术，能在各类产品(如大屏幕数字电视、公司/家庭/专业会议投影机和数码相机(DLP Cinema))中提供最佳图像效果。同时，这一解决方案也是被全球众多电子企业所采用的完全成熟的独立技术。自1996年以来，已向超过 75 家的制造商供货500多万套系统。
• DLP技术已被广泛用于满足各种追求视觉图像优异质量的需求。它还是市场上的多功能显示技术。它是唯一能够同时支持世界上最小的投影机（低于2-lbs）和最大的电影屏幕（高达75英尺）的显示技术。
• 这一技术能够使图像达到极高的保真度，给出清晰、明亮、色彩逼真的画面。

• DLP技术如何工作
• 这一技术的发展贯穿微电子工程学到最终实现最佳画质商品化的整个过程。

1.半导体技术改变了世界



每一种DLP?投影系统的核心是光学半导体，即数字显微镜装置或称为DLP芯片，这是德州仪器公司Larry Hornbeck博士于1987年发明的。

DLP芯片可能是岂今为止是世界上最先进的光开关器件，含有200万个规则排列相互铰接的微型显微镜。每个显微镜的大小仅相当于头发丝的五分之一。

当DLP芯片与数字视频或图像信号、光源和投影透镜彼此协调之后，显微镜可将全数字图像投射到屏幕或其他表面上。我们将DLP及其外设的先进电子器件称之为Digital Light Processin 技术 (数据光学处理)。

2.数字光学处理I：灰度图像



DLP芯片的显微镜以微型链链固定，可沿DLP投影系统光源向前（ON）或向后（OFF）倾斜，在投影面上形成或亮或暗的像素。

输入半导体器件的图像比特流代码控制显微镜的接通或关闭，开关次数每秒可达几千次。当显微镜频繁接通关闭时，镜片反射浅灰色像素；呈常闭状态的显微镜反射深灰像素。

通过这种方法，DLP投影系统中的显微镜可反射1,024像素的灰色阴影，将输入DLP芯片的视频或图像信号转换成层次丰富的灰度图像。

3.数字光学处理II：添加色彩



DLT投影系统照明灯产生的白光穿过色轮打到DLP?芯片平面上。色轮将光滤为红、绿、蓝。单片DLP投影系统利用经色轮过滤后的光至少可以生成1670万种颜色。采用3片的DLP Cinema投影系统可生成的颜色不少于3500万种。

每个显微镜的开关状态与三个基本色块相协调。例如，投身紫像素的显微镜只负责在投影面上反射红蓝光；人的肉眼可将这两种快速闪动的光混在一起，在投影的图像上看到混合后的颜色。

4.应用与配置



每一种DLP?投影系统的核心是光学半导体，即数字显微镜装置或称为DLP芯片，这是德州仪器公司Larry Hornbeck博士于1987年发明的。

DLP芯片可能是岂今为止是世界上最先进的光开关器件，含有200万个规则排列相互铰接的微型显微镜。每个显微镜的大小仅相当于头发丝的五分之一。

当DLP芯片与数字视频或图像信号、光源和投影透镜彼此协调之后，显微镜可将全数字图像投射到屏幕或其他表面上。我们将DLP及其外设的先进电子器件称之为Digital Light Processin 技术 (数据光学处理)。

★.单片DLP投影系统



DLP芯片的显微镜以微型链链固定，可沿DLP投影系统光源向前（ON）或向后（OFF）倾斜，在投影面上形成或亮或暗的像素。

输入半导体器件的图像比特流代码控制显微镜的接通或关闭，开关次数每秒可达几千次。当显微镜频繁接通关闭时，镜片反射浅灰色像素；呈常闭状态的显微镜反射深灰像素。

通过这种方法，DLP投影系统中的显微镜可反射1,024像素的灰色阴影，将输入DLP芯片的视频或图像信号转换成层次丰富的灰度图像。

★.3片式DLP投影系统



DLT投影系统照明灯产生的白光穿过色轮打到DLP?芯片平面上。色轮将光滤为红、绿、蓝。单片DLP投影系统利用经色轮过滤后的光至少可以生成1670万种颜色。采用3片的DLP Cinema投影系统可生成的颜色不少于3500万种。

每个显微镜的开关状态与三个基本色块相协调。例如，投身紫像素的显微镜只负责在投影面上反射红蓝光；人的肉眼可将这两种快速闪动的光混在一起，在投影的图像上看到混合后的颜色。

大屏幕显示墙技术与市场纵览
• 在专业视听领域，大屏幕显示墙市场正如现在的天气一般热火朝天，参与该领域的国内外的厂商众多，技术流派也是百花齐放，DLP、3LCD、LCoS投影、PDP、LCD平板拼墙、LED显示屏等都以自己独特的技术特性占领着各自的目标市场。

最具先进性――DLP投影
• DLP的全称是Digital Light Processing，该项技术由美国德州仪器公司所开发。得益于其工作原理及特性，该项技术的可靠性很高。DLP投影系统的DMD芯片是一块极为精密的半导体光开关部件，由数量巨大显示微镜所组成，每个显示微镜由微型铰链固定，通过显示微镜向前以及向后倾斜，可实现或明或暗的投影象素。DLP投影系统的色彩，则由高速旋转的色轮来负责实现，投影系统的光源所产生的光透过色轮后可被滤为红色、蓝色以及绿色，三种颜色的灰度图象轮流高速显示，由人眼来完成三种灰度图象的叠加，以此产生彩色的图象。
• DLP投影系统的核心部件DMD芯片，具有耐热、耐潮湿、耐振动的特性，且相对于其他投影技术，DMD芯片不会因为长期使用而使投影图象产生变色等老化现象，因此，可靠性极高的DLP投影系统非常适合于应用在商用大屏市场，自从DLP技术诞生以来，基于该项技术的大屏显示系统也是攻城略地，快速占领了部分领域的大部分市场。
• 在大屏幕显示墙领域，DLP投影技术的应用目前有三个分支，分别是：DLP拼墙（箱体式拼接）、DLP硬拼（投影机阵列＋多组光学屏幕）、DLP软拼（投影机阵列＋边缘融合＋整体软幕）。

单片式DLP

主流DLP拼墙（箱体式拼接）：
• DLP拼墙由多个背投显示单元拼接而成，背投显示单元一般采用单片DLP投影系统，以及UHP灯泡。多个显示单元的协同工作需要专门的多屏处理器来完成，用户可以通过专门的软件来实现对DLP拼墙显示内容的控制。
• 背投显示单元从设计之初就保证了良好的散热，因此DLP拼墙可以7×24小时地全天候工作。DLP拼墙的分辨率由各显示单元的分辨率叠加而来，所以其往往可以获得超高的分辨率。DLP拼墙相比其他技术亦有劣势，因为要保证良好的散热，亮度无法做得很高，一般在600～2000流明；由于由各显示单元拼接而成，各显示单元之间难免会有屏幕拼缝，不过一般小于0.5mm。

1. DLP拼墙一般适用于需要不间断工作且位于室内环境光较暗的工作环境，目前主要应用于电力、电信、能源、金融、交通、公安、石油等监控系统；军事、人防、政府等指挥中心；会议室、展览、演出等市场。

辅助DLP硬拼（投影机阵列＋多组光学屏幕）：
• DLP硬拼的屏幕由多块光学屏幕拼接而成，光学屏幕的拼接数量不受限制，通过特制的铝制框架可将多个光学屏幕组合在一起。同DLP拼墙一样，DLP硬拼亦存在屏幕之间的缝隙，一般小于1mm。
• DLP硬拼的投影部分一般由三片式DLP正投影机组成，由于采用了氙气灯泡，相较于DLP拼墙有更为鲜艳的色彩以及更高的亮度，可达3000流明以上。除了以上优点，DLP硬拼的色彩均匀性也较好。但DLP硬拼并不能象DLP拼墙那样全天候地工作，连续开机一般不能超过24小时。DLP硬拼也对安装的条件有较高要求，一般要求有超过两米的安装距离，这在一定程度上限制了DLP硬拼在更多场合的应用。
• DLP硬拼可满足环境光较亮的情况下近距离使用，可用于会议、指挥、展览等工作环境，但因为不能7×24小时地全天候工作，DLP硬拼并不适宜用于监控中心等场合。

单片式DLP

辅助DLP软拼（投影机阵列＋边缘融合＋整体软幕）：
• DLP软拼是真正从物理上消除拼接缝隙的一项技术，该项技术采用一块整体的软幕作为屏幕，投影部分则一般采用三片式DLP投影机以及氙气灯泡。
• DLP软拼的亮度高，画面尺寸大，色彩均匀性高，在消除物理缝隙的同时，通过采用边缘融合技术，亦消除了光学缝隙，很适合应用于对图象整体性要求高的场合。同DLP硬拼一样，受制于其所采用的投影机，DLP软拼的连续工作时间不能超过24小时。DLP软拼对安装环境也有较高的要求。
• DLP软拼的特性基本与DLP硬拼一致，所以应用场合也基本一致，只是DLP软拼消除了物理以及光学缝隙，因此可以更好地满足对图象整体性要求高的场合。

高压下退守――3LCD投影
• 目前3LCD投影的核心技术由日本EPSON和SONY两家所把持，SONY几乎不外供3LCD核心部件，所以在3LCD市场，核心部件的供应基本由EPSON主导。该项目上主导的投影技术，从90年代起开始发展，其工作原理与幻灯机颇为类似，由高亮度的卤素灯泡照射LCD面板，再将影像穿透面板后，经过投射镜头组的聚焦以及放大影像后，投射于屏幕上显示影像。投影机内部有3片LCD面板，各片分别负责红、绿、蓝三原色的显象，将此3原色经重迭影像后投射出彩色的影像。

3LCD

• 3LCD投影系统最为关键的部分是介于液体和固体之间的一种物质――液晶，其本身并不发光，工作性质受温度影响很大，正常工作温度为 -55 度～ +77 度。投影机利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。 3LCD 投影机色彩还原较好、分辨率可达 SXGA 标准，体积小，重量轻，操作、携带较方便，并且价格比较低廉。
• 3LCD 为目前比较成熟的投影技术，不过由于受制于产品特性，有以下几点主要技术问题仍待克服：
• 亮度不足：由于受开口率的限制，光利用率低，在亮度上仍有很大的改善空间，目前厂商以加大芯片尺寸来克服。1995 年以日本公司为首的 LCD 生产厂家研制出多晶硅（ Poly-silicon ）的技术，使得投影显示系统有更多的选择。多晶硅（ Poly-silicon ）技术采用柱状点阵，在 LCD 液晶板的前面加上了一组微凸透镜，将平行入镜光转变为交叉光，这样就解决了单晶硅 LCD 技术光路的透射效率低的问题，光线的透射率高达 95 ％，因此在同等光源的情况下，提高了亮度。
• 黑白对比： LCD 由于其液晶显影会有漏光的现象，因此无法作出真实的黑色，黑白对比不佳将影响画质的立体感，这必须藉由液晶排列来改善遮光效果，这点对家庭环境下的应用则显得相当重要。
• 散热问题：由于高亮度卤素灯泡的温度高，散热问题对灯泡的寿命影响相当大。
• 液晶本身的物理特性，决定了它的响应速度慢，随着时间的推移，性能会有所下降。
• 3LCD的技术特性，在一定程度上阻碍了其在商用大屏幕显示墙市场的发展，再加上同为投影类风头正劲的DLP以及快速发展的LCoS这两种投影技术的步步紧逼，3LCD的日子已经越来越不好过。

还欠东风－－LCoS投影
• LCoS的结构有些类似于TFT LCD，一样是在上下二层基板中间撒布Spacer从而加以隔绝，再填充液晶于基板间形成光阀，藉由电路的开关以推动液晶分子的旋转，以决定画面的明与暗。LCOS面板的上基板是ITO导电玻璃，下基板是矽晶圆CMOS基板，LCoS最大的特色在于下基板的材质是单晶矽，因此拥有良好的电子移动率，而且单晶矽可形成较细的线路，因此与现有的HTPS LCD及DLP投影面板相较，LCOS是比较容易实现高分辨率、高亮度的投影技术。
• 高解析度：LCOS投影技术最大的特色在于其面板的下基板采用硅晶圆CMOS基板，由于下基板的材质是单晶硅，拥有良好的电子移动率，而且单晶硅可形成较细的线路，因此比较容易生产出高解析度的面板。
• 高亮度：LCOS为反射式技术，不会像LCD光学引擎那样因为光线穿透面板而大幅度降低光利用率，因此光利用率可提高至40%，与穿透式的LCD的3%相较，可减少耗电，并可产生较高的亮度。

LCoS

• 前期LCoS受制于超高的制造工艺要求，一直在大规模量产上受到限制，但现在不光有SONY和JVC能够真正大规模商业化量产，台湾产商从2001年开始在LCoS领域进行大规模投入后，目前已有南科的立景光电、竹科的联晟光电及台湾微型影像等公司可以商业化量产，已基本解决LCoS的大规模制造的问题，LCoS在投影市场的快速发展已有可能，但这几年LCoS的商业化推广都未获成功，如何解决市场化的问题，将直接关系到LCoS这项优秀的技术能否得到发展和应用。

难入主流－－PDP平板拼接大屏
• PDP （ Plasma Display Panel ），即等离子显示屏。 PDP 是一种利用气体放电的显示技术，其工作原理与日光灯很相似。它采用了等离子管作为发光元件，屏幕上每一个等离子管对应一个像素，屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性封接形成一个个放电空间，放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。当向电极上加入电压，放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象，也称电浆效应。气体等离子体放电产生紫外线，紫外线激发涂有红绿蓝荧光粉的荧光屏，荧光屏发射出可见光，显现出图像。当每一颜色单元实现 256 级灰度后再进行混色，便实现彩色显示。PDP 是一种自发光显示技术，不需要背景光源，因此没有视角和亮度均匀性问题。

PDP

• PDP等离子具有单屏亮度均匀、色彩均匀以及安装初期亮度较高的优点，但同时也有较明显的缺点：显示静态图象容易产生残影甚至烧屏，亮度衰减较快，且无法逆转，可靠性较低，耗电相较其他技术偏高。PDP等离子拼接大屏也难以做到无缝拼接，仅有韩国ORION公司独家掌握等离子无缝拼接技术，其余厂家还未有相关技术推出，因此价格比较昂贵。在现今技术水平下，PDP无法克服的缺点严重阻碍了其在商用大屏幕显示市场的应用。

一定生命力－－LCD平板拼接大屏
• PDP （ Plasma Display Panel ），即等离子显示屏。 PDP 从结构来看， LCD显示屏是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。
• 背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

LCD

• LCD大屏幕拼接系统在监控领域得到兴起，一方面，在于家电行业液晶电视的一路走高，在其它行业的应用也渐为潮流。另一方面，液晶屏的相关参数在提高，价格也在下滑，液晶拼接系统相对DLP系统成本低，这也是LCD拼接系统应运而生的个中原因。
• 但其两大软肋之处无法成就其为主流。一、由于液晶屏在出厂时就有一条边框，液晶屏拼起来就会出现边框（缝），如单个21寸的液晶屏的边框一般有6-10毫米，两个液晶屏拼起来的缝就有12-20毫米。二、因为LCD的成像原理，在长时间工作过程中的高温直射，使其无法7X24小时连续工作。

无可取代－－LED显示屏
• PDP （ Plasma Display Panel ），即等离子显示屏。 PDP 从结构来看， LED是light-emitting diode的缩写，在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
• LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前有红、绿、蓝三种基本颜色。只有红色组成的显示屏叫单红色显示屏 ；把红色和绿色的LED放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；把红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个象素的显示屏叫三色屏或全彩屏。

美国纳斯达克LED大屏

• 制作室内LED屏的二极管尺寸有φ3.7和φ5矩阵块两种，3.7和5都是二极管的直径，（单位：毫米）另外常常采用把几种不同基色的LED管芯封装成一体。室外LED屏的象素尺寸多为12-32毫米，每个象素由若干个各种单色LED组成，常见的成品称象素筒，双色象素筒有2红3绿、2红4绿、4红8绿、6红15绿等组成，三色象素筒用2红1绿1蓝、4红2绿1蓝等组成。
• 显示屏屏体矩阵部分由许多的发光二极管组成的。首先将发光管集成像素，像素再集成模块，模块再组装成大屏。发光管采用无色透明的大椭圆形硅胶封装，管内安装曲面反光碗，使亮度和对比度大大提高，色彩更加艳丽！
• 无论用LED制作双色或三色屏，欲显示图象，需要构成象素的每个LED的发光亮度都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。一般256级灰度的图像，颜色过渡已十分柔和，所以，多色及全彩LED屏当前都要求做成256级灰度，如多色屏则可显示65536种颜色，全色屏则可显示16.8兆种颜色。单色屏不存在灰度问题。