大屏幕顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、自控技術(shù)在煤炭生產(chǎn)企業(yè)的迅速普及，礦井的自動(dòng)化裝備水平迅速提高，局部和全礦井自動(dòng)化系統(tǒng)在越來(lái)越多的礦井得到應(yīng)用。作為全礦安全和生產(chǎn)指揮中心的調(diào)度室，是全礦信息的匯集、處理、控制中心，各個(gè)子系統(tǒng)如安全生產(chǎn)監(jiān)控、工業(yè)電視、地面生產(chǎn)集中控制、人員安全監(jiān)測(cè)、水泵控制、膠帶控制、主扇控制、軌道運(yùn)輸信集閉等系統(tǒng)的畫(huà)面需要在調(diào)度指揮中心實(shí)時(shí)、多畫(huà)面顯示。大屏幕數(shù)字拼接墻系統(tǒng)可以將各類(lèi)計(jì)算機(jī)信號(hào)、視頻信號(hào)在大屏幕數(shù)字拼接墻上顯示，形成一套功能完善、技術(shù)先進(jìn)的信息顯示管理控制系統(tǒng)，為用戶提供一個(gè)交互式的人機(jī)界面，完全可以滿足煤礦調(diào)度指揮中心的實(shí)時(shí)、多畫(huà)面顯示需要。本文對(duì)主流的三代大屏幕數(shù)字拼接墻顯示技術(shù)和應(yīng)用情況作一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。

　　1、 CRT 拼接墻系統(tǒng)

　　CRT ( Cathode Ray Tube ）表示陰極射線管，是應(yīng)用最早的一種顯示技術(shù)。

　　CRT 投影機(jī)顯示的圖象色彩較好，還原性不錯(cuò)，具有較強(qiáng)的幾何失真調(diào)整能力，缺點(diǎn)是亮度較低，操作復(fù)雜，體積龐大，對(duì)安裝環(huán)境要求較高，并且難以做到40 仰以上的顯示面積。CRT 技術(shù)屬于早期的模擬技術(shù)，幾年前就已經(jīng)退出了主流的拼接墻市場(chǎng)，目前也只能偶爾在一些低端的市場(chǎng)上看到。

　　2、PDP 拼接墻系統(tǒng)

　　PDP ( Plasma Display Panel ）等離子顯示屏是一種利用氣體放電的顯示裝置。

　　PDP 顯示技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)比度和亮度都較高，箱體較其它顯示技術(shù)要薄，安裝調(diào)試較簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)也較明顯：分辨率低，且不能疊加；拼縫大，即使采用了最新邊緣結(jié)構(gòu)技術(shù)的拼縫也有3 mm ，而且只能是在做2 * 2 拼接時(shí)中間部分的拼縫實(shí)現(xiàn)這樣的拼接，外邊框5 cm 寬的拼縫仍舊無(wú)法消除；壽命和平均無(wú)故障時(shí)間都很短，如果以24 x 7 x 365工作方式運(yùn)行則會(huì)更加縮短其十分有限的使用壽命；耗電量大，發(fā)熱量也很大，因此背板上裝有多組風(fēng)扇用于散熱，這樣導(dǎo)致風(fēng)扇的噪音也較大。

　　PDP 顯示技術(shù)作為家用大屏幕電視和小面積的平板演示設(shè)備有較大的發(fā)展?jié)摿Γ�但其產(chǎn)品屬性決定了它不適合運(yùn)用在需要以24 沐7 丫365 這種工作方式運(yùn)行的監(jiān)控調(diào)度室。

　　3、 LCD

　　LCD ( Liquid Crystal Di 、play ）液晶投影機(jī)一般指的是以液晶板作為成像器件，利用液晶的觀點(diǎn)效應(yīng)，即液晶分子的排列在電場(chǎng)作用下發(fā)生變化，影響液晶單元的透光率或反射率，從而影響光學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)生具有不同灰度層次及顏色的圖象。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的液晶板投影機(jī)主要是三片式P LCD 的投影機(jī)。

　　3 . 1 顯示技術(shù)的核心原理

　　PLCD 技術(shù)利用模擬控制方式，其板通過(guò)模擬電壓的變化控制光閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉時(shí)間的長(zhǎng)短形成不同的灰度。模擬信號(hào)抗干擾性差，失真嚴(yán)重，因此在模擬電壓的準(zhǔn)確性控制上始終有不穩(wěn)定和欠準(zhǔn)確因素存在。

　　3 . 2 光效率

　　LCD 是一種穿透式光處理技術(shù)，有一個(gè)先天不足的問(wèn)題：亮度損失，光效率一般只有30 ％左右。

　　3 . 3 清晰度

　　由于LCD 技術(shù)元件之間的縫隙非常大，導(dǎo)致圖象會(huì)產(chǎn)生非常明顯的像素化效果，因此造成了“紗門(mén)效應(yīng)”( ScreenDoor ）。

　　3 . 4 響應(yīng)時(shí)間

　　PLCD 技術(shù)中的液晶分子反應(yīng)時(shí)間一般只有15 ms ，數(shù)字微鏡的反應(yīng)時(shí)間比液晶分子快1000 倍。因?yàn)橐壕Х肿拥姆磻?yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，所以在快速動(dòng)態(tài)顯示的圖象中，液晶投影機(jī)產(chǎn)生的圖象有拖尾、重影現(xiàn)象。


　　3 . 5 色彩均勻性

　　三片PLCD 投影機(jī)利用三片PLCD 板，每個(gè)PLCD 板對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)三色中的一種。燈泡產(chǎn)生的白光被分解為紅、綠、藍(lán)三色，每種顏色的光路并不相同，這種導(dǎo)致了每種光的亮度分配不同，而產(chǎn)生色彩的不均勻性。色彩均勻性的高低是衡量拼接墻技術(shù)高低的一項(xiàng)重要指標(biāo)，使用LCD 技術(shù)構(gòu)建的拼接墻系統(tǒng)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)“大花臉”現(xiàn)象，這嚴(yán)重影響了拼接墻的視覺(jué)效果。

　　3 . 6 色彩匯聚

　　PLCD 投影機(jī)三色光的光學(xué)路徑不同，光先經(jīng)過(guò)多個(gè)分光鏡和反射鏡，再垂直射人PLCD 板。三塊1 一CD 顯示矩陣是固定或者是通過(guò)精密的螺絲去調(diào)整，但是這種排列和調(diào)整存在一定的誤差。經(jīng)過(guò)多次反射的光線想完全垂直射人PI 一CD 板實(shí)際是不可能的，這樣就會(huì)使本應(yīng)是一個(gè)成像點(diǎn)的紅、綠、藍(lán)三色不能完全在同一點(diǎn)上顯示。而且會(huì)聚差的效果通過(guò)光學(xué)鏡頭后被成倍地放大。

　　3 . 7 光學(xué)結(jié)構(gòu)

　　目前LCD 投影機(jī)大都采用了三片液晶板成像結(jié)構(gòu)，三板結(jié)構(gòu)顯然需要更多的光學(xué)器件、鏡頭、濾鏡和微鏡以引導(dǎo)光源到液晶板上．并且必須用三組面板和數(shù)據(jù)格式化電子。因此其光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，這給系統(tǒng)減小體積和重量造成了一定障礙。

　　3 . 8 長(zhǎng)期可靠性

　　隨著時(shí)間的推移，LCD 投影機(jī)在光學(xué)性能和圖象可靠性方面均有著顯著變化：
　　( 1 ) LCD 光調(diào)制器的劣化而導(dǎo)致圖象質(zhì)量的缺陷，而且運(yùn)行初期就出現(xiàn)了這種現(xiàn)象；
　　( 2 ) LCD 在屏幕上看到的性能變化不是漸進(jìn)的。在正常的觀察條件下．它的出現(xiàn)是突然的而且不可接受的。即使圖象有微弱的變黃，對(duì)于肉眼而言也是非常明顯的，因此微黃的變化也是不可接受的。
　�。�3 ) LCD 的性能劣化，唯一解決辦法就是維修或更換光調(diào)制器，這將要求用戶把投影機(jī)送回制造商，而相關(guān)費(fèi)用將是昂貴的。

　　LCD 較早用于投影機(jī)，是一種相當(dāng)成熟的透射式技術(shù)．因此價(jià)格下調(diào)空間亦已很小。

4、DLP 大屏幕數(shù)字拼接墻系統(tǒng)

　　 DLP ( Digital Light Processing ）數(shù)字光處理技術(shù)是采用全數(shù)字技術(shù)處理圖象，依靠同分辨率一樣數(shù)量的DMD 戈Digital Micromirror Device ）數(shù)字微鏡反射光產(chǎn)生完整的圖象。因?yàn)樘幚磉^(guò)程是全數(shù)字的，所以DLP 投影機(jī)能產(chǎn)生高亮度、高對(duì)比度、豐富色彩的完美圖象。DLP 的出現(xiàn)使投影技術(shù)由模擬時(shí)代跨越到了數(shù)字時(shí)代，是技術(shù)上的重大突破。通過(guò)近幾年的廣泛應(yīng)用，在拼接墻領(lǐng)域( 84 ”以下顯示單元）基本取代了原來(lái)CRT 和PLCD 的市場(chǎng)，成為絕大多數(shù)廠家和用戶都采用的技術(shù)和產(chǎn)品。

4 . 1 數(shù)字優(yōu)勢(shì)

　 　DLP 技術(shù)是全數(shù)字方式，可以直接捕獲數(shù)字信息，外來(lái)信號(hào)源無(wú)需經(jīng)過(guò)數(shù)模（D / A ）轉(zhuǎn)換，直接調(diào)制成像，從而使信號(hào)的衰減減至最小，使噪音消失。DMD 微鏡每秒鐘可翻轉(zhuǎn)50 000 次以上，通過(guò)控制翻轉(zhuǎn)次數(shù)和每次翻轉(zhuǎn)停留的時(shí)間來(lái)產(chǎn)生不同灰度等級(jí)的圖象，呈現(xiàn)出更清晰、銳利、層次豐富的畫(huà)面顯示效果。

4 . 2 光效率

　　 DLP 充分利用了鏡面反射成像原理，光源有兩種工作方式，或者通過(guò)一個(gè)透鏡打到屏幕上，或者直接進(jìn)人一個(gè)吸光器，光利用率達(dá)到85 ％以上。Tl 公司已推出第四代的12 。偏轉(zhuǎn)角。．7 " DDR DMD 逐行掃描芯片，反射微鏡結(jié)構(gòu)從10 。改為120 ，能擷取更多來(lái)自燈泡的光源，有效提升亮度20 ％以上；微鏡內(nèi)部采用了Light eating 技術(shù)，減少暗部畫(huà)面的散射光線，再搭配CRlo 。。高反射鏡面制程，對(duì)比度可以提升5 。％以上。


4 . 3 清晰度

　　 數(shù)字微鏡設(shè)備（Digital Micromirror DeviceTM ）是DLPTM 技術(shù)的核心。在。．7 廳的半導(dǎo)體上集成了786 432 ( 1 024 火768 , XGA ）個(gè)數(shù)字微鏡，DMD 芯片每一個(gè)像素面積小至14 火14 仁mZ ，其中用于顯示的有效顯示面積為13 . 68 只13 . 68 拼mZ , 兩像素間隔為。．32 尸m 。DLPTM 技術(shù)展現(xiàn)的圖象非常的平滑，而且更加類(lèi)似于電影的效果。這是由于像素之間的縫隙非常地小，因此感覺(jué)到的分辨率會(huì)高于實(shí)際的分辨率。

4 . 4 響應(yīng)時(shí)間

　　DIJPTM 的DMD 數(shù)字微鏡反應(yīng)時(shí)間一般在15 一10 。卜S 之間，而PLCD 技術(shù)中的液晶分子反應(yīng)時(shí)間一般在15 ms ，因此數(shù)字微鏡的反應(yīng)時(shí)間比液晶分子快1 000 倍。

4 . 5 色彩均勻性

　　在單片DLP 投影機(jī)中，三種光有相同的光路，所以能有更好的色彩均勻性。色彩均勻性的高低是衡量拼接技術(shù)高低的一項(xiàng)重要指標(biāo)，使用DLP 技術(shù)構(gòu)建的拼接墻系統(tǒng)中避免了“大花臉”現(xiàn)象的產(chǎn)生，持續(xù)保持色彩的一致性。

4 . 6 色彩匯聚

　　 單片Dl 一P 投影機(jī)的三色光有相同的光學(xué)路徑，不存在匯聚問(wèn)題，所以單片Dl 尹投影沒(méi)有匯聚問(wèn)題，因此在色彩匯聚上總是優(yōu)于PI , CD 投影機(jī)。

4 . 7 光學(xué)結(jié)構(gòu)

　　目前DLP 拼培墻所使用的投影機(jī)大都采用了單片成像結(jié)構(gòu)，比三板結(jié)構(gòu)的PLCD 投影機(jī)需要更少的光學(xué)器件，因此其光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)較簡(jiǎn)單，在系統(tǒng)的微型化方面有極大的優(yōu)勢(shì)。

4 . 8 長(zhǎng)期可靠性

　　DMD 芯片已經(jīng)被測(cè)試了超過(guò)IG 次循環(huán)，相當(dāng)于20 年連續(xù)使用壽命。而且目前DMD 已經(jīng)通過(guò)所有標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體合格測(cè)試和模擬DMD 實(shí)際操作環(huán)境條件的障礙測(cè)試，包括熱沖擊、溫度循環(huán)、耐潮濕、機(jī)械沖擊、振動(dòng)及加速實(shí)驗(yàn)。隨著時(shí)間的推移，DMD 投影機(jī)在光學(xué)性能和圖象可靠性方面均無(wú)顯著差異。

　　( 1 ) DMD 光調(diào)制器在整個(gè)測(cè)試期間，它的圖象質(zhì)量明顯保持不變。

　　 ( 2 ) DMD 的性能要么隨著時(shí)間的推移保持穩(wěn)定，要么隨著燈泡的更換而出現(xiàn)波動(dòng)，這一點(diǎn)主要表現(xiàn)在均勻度方面。目前主流的DLP 拼接墻廠商都擁有更換燈泡后自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度和色彩均勻性的技術(shù)，使得拼接墻在更換燈泡以后能繼續(xù)保持出廠時(shí)的優(yōu)良狀態(tài)。

　　( 3 ）對(duì)于DLP 數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)，只要求用戶定期更換燈泡，這樣就可以恢復(fù)圖象質(zhì)量，燈泡的更換工作在lmin 內(nèi)就可以完成，而且對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的成本來(lái)說(shuō)，燈泡成本只占很小的部分。

4 . 9 價(jià)格

　　對(duì)于DLP 數(shù)字光學(xué)處理技術(shù) ，系統(tǒng)的易耗品部分僅有燈泡。早期影響DLP 投影技術(shù)普及最主要的原因是DMD 芯片的價(jià)格。隨著市場(chǎng)容量的高速成長(zhǎng)，DMD 芯片生產(chǎn)工藝的成熟，成品率的提高，DLP 投影機(jī)價(jià)格也以每年20 ％以上的速度下降。DLP 性能不斷提高，價(jià)格卻很平穩(wěn)，可見(jiàn)其性價(jià)比的優(yōu)越所帶來(lái)的穩(wěn)固市場(chǎng)地位。

5 結(jié)語(yǔ)

　　綜合上述對(duì)幾種主流顯示技術(shù)的分析不難看出，CRT顯示技術(shù)由于亮度低、體積龐大、安裝調(diào)試復(fù)雜早已退也了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)；PDP 技術(shù)由于本身技術(shù)的特點(diǎn)而無(wú)法克服的寬拼縫和短壽命問(wèn)題也不能在大屏幕拼接顯示應(yīng)用市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用；LCD 作為成熟的第二代顯示技術(shù)，也因?yàn)槠涔庑�率低，長(zhǎng)期使用衰減嚴(yán)重的原因而導(dǎo)致市場(chǎng)份額的迅速下降；目前DLP 技術(shù)已占據(jù)了市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，在國(guó)際大屏蔽拼接顯示領(lǐng)域．主流廠商已經(jīng)全部采用了該技術(shù)。目前的DLP 技術(shù)非常符合煤炭行業(yè)用戶的使用需求，適合煤礦監(jiān)控調(diào)度中心24 x 7 x 365 不間斷工作的要求。首先，DLP 技術(shù)是純數(shù)字技術(shù)，符合數(shù)字技術(shù)在當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的潮流；其次．使用DLP 技術(shù)的拼接墻具有亮度和色彩的高度一致性．保證煤炭行業(yè)用戶在顯示一些采煤信息的圖表時(shí)不會(huì)出現(xiàn)偏差而導(dǎo)致操作人員的判斷錯(cuò)誤；最后，采用DLP 技術(shù)的拼接墻具有高性價(jià)比、低維護(hù)成本的特點(diǎn)，保障用戶投資的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益。相信今后以DLP 拼接墻為主流的大屏幕顯示系統(tǒng)勢(shì)必成為國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)的首選產(chǎn)品。

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