DLP技术与其它技术的比较.doc

看看TI 的DLP网站:上面有视频 /pico-projector/ /projector/ 也可以看看北京闻亭的相关网站: /dlp_zy.asp?id=182 DLP原理演示 /dlp_flash.html DLP技术与其它技术的比较 DLP技术与其它技术的比较 DLP技术与其它技术的比较 随着科技发展以及显示的要求，大屏幕系统在各行各业的应用也越来越多，对于大屏幕系统来说，显示技术主要有以下几种： 1. CRT显示技术。采用阴极射线管（CRT）技术的大屏幕投影显示屏，这种技术也是最早采用的大屏幕投影机技术。CRT投影显示技术的显示核心和亮度发光均由CRT完成，由于CRT投影技术的亮度和分辨率的矛盾，限制了其继续发展的机会。并且CRT投影技术要分别用三个投影枪（R、G、B）分别显示然后汇聚，使得投影的安装调试非常困难，现在CRT投影技术基本上被LCD、DLP以及新型的LCOS等技术所替代。 2. LCD显示技术。此技术是自90年代起，由日商主导的投影技术，其技术的发展也越来越成熟，并日趋完善，从单晶硅静态液晶发展到现在的多晶硅动态液晶，其技术有了长足的发展，目前主要用于桌面投影机、商务投影、以及小量的大屏幕投影拼接显示墙应用等。 3. DLP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。 4. LCOS显示技术。它是近几年来在LCD技术基础上发展的一种新的显示技术，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，此优点比较突出。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。 5. GLV显示技术。技术的原理和德仪（TI）开发的数字微镜装置（DMD）晶片有些类似，也是以微机电原理（Micro-Electromechanical System；MEM）为基础，靠着光线反射来决定影像的显现与否；而GLV的光线反射元件，则是由一条条带状的反射面所组成，依据基板上提供的电压，进行极小幅度的上下移动，决定光线的反射与偏折，再加上其反射装置的超高切换速度，以达成影像的再生。本技术尚处于研发阶段，没有形成产业。 一、CRT显示技术 七十年代，由于录像电影院应用的要求，投影显示技术也随之开始出现，并且得到了快速发展，在1974 年，CRT（Cathode Ray Tube）投影机就开始在市场上出现，早期的CRT投影机主要应用于录像片等视频信号的放映。随着投影机应用领域的不断扩展，它曾经发展到邮电、交通、银行、军事、教育等各各行业，应用领域有监控系统、公共信息发布、3D模拟显示、会议系统等。对于CRT显示技术的投影机，它将输入信号源分解成R（红）、 G（绿）B（蓝）三个CRT管的荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光系统放大、会聚、在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与CRT管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由三个投影管组成的投影机，由于使用内光源，也叫主动式投影方式。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。另外CRT投影机操作复杂，特别是会聚调整繁琐，机身体积大，并且价格昂贵，只适合安装于环境光较弱、相对固定的场所，不宜搬动，目前已经基本退出市场。 二、LCD显示技术 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，投影机内部有3片LCD面板，各片分别负责RGB三色的显像，将此3 原色经重迭影像后投射出彩色的影像。LCD投影技术的投射过程主要是将灯泡的光源，通过滤镜、分光镜，再于折射镜头将影像投射至屏幕上。LCD投影机也是目前投影机市场上的主要产品。液晶是介于液体和固体之间的物质，本身不发光，工作性质受温度影响很大，其工作温度为-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。 LCD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、携带极其方便，并且价格比较低廉。目前LCD显示技术的核心技术主要集中于 SONY和EPSON两家。 LCD为目前比较成熟的投影技术，不过由于受到产品性能的特性，在面临DLP、LCOS的竞争下，有以下几点主要技术问题仍待克服： 1. 亮度不足：由于受开口率的限制，光利用率低，此外单片式又加上彩色滤光片吸收的光源，光利用率低于10，因此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。 2. 尺寸、重量：相对DLP而言，LCD投影机就显得体积大、重量也较重，使得LCD在超可携投影机市场受到DLP的侵蚀。DLP大多余2公斤以下，而LCD大多超过2公斤。 3. 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，这点对家庭视讯应用上则显得相当重要。 4. 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，而因应散热而产生的风扇噪音，对往家庭电影院发展的走向也是亟待解决的事。 5. 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，性能有所下降。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，及在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。 三、DLP显示技术 DLP（数码光处理）技术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。DLP技术在消费者、商业及投射显示工业应用上提供更高的投影质素。与已有的投影技术比较，DLP具备三种主要优点。DLP固有的数码性质能达成全无雪花的精确影像质素，灰度比例与彩色重播更佳，同时也可使DLP位於数码影视投射结构的最后一环。DLP的效率较液晶显示（LCD）技术更高，因为它采用DMD反射原理工作不需要极光。最后，微镜的紧密间隙令投射的影像产生更细致的无缝画面，分析力特别高。对电影投射、电脑幻灯片放映互动、多人及全球性合作等各方面，DLP在达成数码视像沟通上是今日和明日的唯一最佳选择。 DLP如何工作？ 正如中央处理单元（CPU）是计算机的核心一样，DMD是DLP的基础。单片、双片以及多片DLP系统被设计出来以满足不同市场的需要。一个DLP为基础的投影系统包括内存及信号处理功能来支持全数字方法。DLP投影机的其它元素包括一个光源、一个颜色滤波系统、一个冷却系统、照明及投影光学元件。 一个DMD可被简单描述成为一个半导体光开关。成千上万个微小的方形16x16um镜片，被建造在静态随机存取内存（SRAM）上方的铰链结构上而组成DMD。每一个镜片可以通断一个象素的光。铰链结构允许镜片在两个状态之间倾斜，+12度为“开”。-12度为 “关”，当镜片不工作时，它们处于0度“停泊”状态。 根据应用的需要，一个DLP系统可以接收数字或模拟信号。模拟信号可在DLP的或原设备生产厂家（OEMs）的前端处理中转换为数字信号，任何隔行视频信号通过内插处理被转换成一个全图形帧视频信号。从此，信号通过DLP视频处理变成先进的红、绿、蓝（RGB）数据，先进的RGB数据然后格式化为全部二进制数据的平面。 一旦视频或图形信号在一种数字格式下，就被送入DMD。信息的每一个象素按照1：1的比例被直接映射在它自己的镜片上，提供精确的数字控制，如果信号是640x480象素，器件中央的640x480镜片采取动作。这一区域处的其它镜片将简单的被置于“关”的位置。 DMD的构造 每个DMD包含数万至百万微型铝合金镜面，例如一个848600DMD的中央反射部分有508,800块可倾斜的镜面，以玻璃窗封密保护。这些镜面各安装在一个隐蔽的轭上与扭力铰连接，下面用柱支持，铰可让镜面转动10，支柱与下面的偏压/调校器连接使偏压和调校电压可供给每面镜。以上所有构造全部位於一个CMOS线路及一对电极上。 当一个电极上有了电压联合镜面结构的偏压/调校压即产生静电引力令镜面倾斜直到接触降落电极为止并保持相同电位。这时镜面是以电磁式锁定。在记忆细胞中置入一个数码的1即令镜面倾斜+12，如置入0即导致镜面倾斜-12。 DMD最多可内置20481152阵列，每个元件约可产生230万个镜面，这种DMD已有能力制成真正高清晰度电视。第一种大量生产的DMD将会是848600元件，可用於投射NTSC，PAL，VGA和SVGA图像，亦可显示16：9的讯源。 DLP的优点 对于目前大多数投影和显示应用，LCD技术是DLP最主要的竞争对手，但DLP技术拥有多项优势胜过LCD技术。 DLP是数字技术，每个微反射镜只会处于ON或OFF状态，LCD却是一种模拟技术。数字投影技术的优点是它能忠实而不断重复的产生影像，不会受到温度、湿气或震动等环境因素的影响。 DLP技术核心的微反射镜能以每秒5,000次速度开关，远超过LCD像素的开关速度，这能带来多项优点，其中最重要的就是DLP技术只需使用一个投影面板，就能同时调变红绿蓝三种光束；相形之下，LCD技术由于速度较慢，因此必须采用三片式投影面板架构，第一片面板用来调变红光，第二片调变绿光，第三片给蓝光使用。 单片面板架构有多项优点：首先，单面板架构只需一套简单轻巧的光学系统，使它能发展出体积重量都小于三片式面板系统的投影机和显示器。 简单轻巧的光学系统为DLP技术带来另一项优势：投影机或大屏幕电视内的光线管理要比三片面板架构更简单，这能为它带来更高的对比值。高对比值可以提供更丰富的画面细节，使画面更逼真，黑颜色会显得更黑，并让画面看起来更清晰锐利，人体视觉器官依赖对比值来分辨物体的边缘，因此高对比值影像看起来更锐利，采用DLP技术的投影机很容易就能达到2000:1以上的对比值。 此外，根据定义，单片面板系统绝不会失焦，但采用三片面板的LCD系统却可能受到环境因素的影响而失焦，使得屏幕画面看起来有些模糊。单片面板系统所提供的画面却能永远保持清晰锐利。 观众对于影像画质的好坏还会受到另外一项因素影响，就是它看起来与电影相似的程度，在观看动态视讯时更是如此。在DLP技术中，微反射镜的反射面积远大于它们之间的距离，因此它能提供很高的填满率（fill factor)，投影画面看起来也更加完美自然。另一方面，若和像素之间的距离相比，LCD技术的像素面积却没有那么大，使得画面看起来有点颗粒的感觉，这种情形就像是透过格状玻璃看图片一样 。 LCD画面固有的颗粒现象微反射镜拥有很高的开关速度，因此就本质而言，它更有能力将画面的快速动作准确再生，这是它为DLP技术带来的另一项优点；LCD技术由于开关速度较慢，快速移动的影像画面看起来会有些模糊不清。 若和其它技术相比，例如电浆、映像管和LCOS等，DLP技术也有多项重要优势。 DLP可靠性 DLP非常可靠，对于一种在本质上属于机械性的技术来说，这确实令人惊讶。实验室测试结果显示，DMD的预期寿命时间超过100,000小时，客户反应结果也多半证实了这项预测。此外，DLP技术全部采用无机材料，不会像有机技术一样，因为长时间曝露在热源或光源下而逐渐劣化。2002年五月，美国罗彻斯特大学的孟赛尔色彩科学实验室 （Munsell Color Science Laboratory at the University of Rochester) 进行一项研究计划，对五部可携式商业资料液晶投影机和两部DLP投影机的画面可靠性进行比较，他们把画面可靠性定义为：投影机画面品质下降到无法接受地步的所需工作时间。接受测试的投影机必须日夜不停连续工作4,000小时；测试期间结束后研究人员发现，所有液晶投影机都出现清楚可见而令人不悦的画面瑕疵，采用DLP技术的投影机却没有这些问题。研究人员认为LCD技术的影像品质会下降，主要是因为偏光板和面板内的有机材料长期曝露在光源和热源之下。 四、LCOS显示技术 随着LCD显示技术的发展，市场上出现了将半导体与LCD技术相结合的反射式液晶投影新技术 LCOS（Liquid Crystal on Silicon）。LCOS面板最大的特色在于基底的材质是单晶硅，因此拥有良好的电子移动率，而且单晶硅可形成较细的线路，是比较容易实现高解析度的投影结构（LCOS结构如下图)，反射式成像也不会因光线穿透面板而大幅降低光利用率，因此光效率提升;另外因产品结构简单，故LCOS技术在理论上还具有低成本优势。 LCOS结构LCOS技术从问世之初就凭借其高解析度、高亮度、低成本的优势成为业界关注和讨论的焦点，并吸引了众多厂家参与研制。但是两年多来，LCOS技术发展缓慢，基本仍处于研发阶段，离市场对它的预期相差甚远（今年6月在美国拉斯维加斯举办的首届投影行业峰会上，曾就LCOS技术的优劣和发展前景展开过深入的探讨）。 目前技术本身仍有许多问题有待克服，比如：黑白对比不佳；三片式LCOS光学引擎体积较大；现有LCOS光学引擎在产品重量、亮度上仍不甚理想。另外LCOS产品量产尚未实现，面板供货仍不稳定，同时由于良率偏低，成本优势也无从发挥。因此，现阶段LCOS产品在前投影机市场上竞争力较弱，市场份额微乎其微。LCOS如今正呈现两极化发展：一是应用于大尺寸的背投影电视，这是目前LCOS的主流应用产品，二是应用于小尺寸的高阶可携式产品。未来在量产及成本问题解决后，该类产品将有机会在前投影市场上获得更广泛的应用。 五、GLV显示技术 在投影机产品技术的发展中，随着液晶技术的发展及产业制造技术的成熟，液晶显示器已被市场看好，逐渐成为投影机市场中的主技术流技术，目前不仅广泛应用于用途携带式资讯产品用途，而且在高亮度、特大屏幕的影视投影用途中，也正逐渐取代传统的CRT投影机。正因为看好液晶投影机在未来各种用途场合中的应用市场，美、日、韩台等主要厂商，均在积极开发相关液晶投影技术，包括穿透式高温多晶矽液晶显示器（HTPS LCD）、数字光源处理器（DLP）技术，以及从去年以来颇受重视的反射式液晶（LCOS）技术。但这些液晶技术的投影机目前都有较大的遗憾，那就是液晶面板产品合格率偏低，量产有瓶颈，使用中灯源寿命偏短。针对液晶技术投影机的这些不足，美国斯坦福大学和Silicon Light Machine公司研发的专利技术栅状式光阀（Grating Light Valve），简称GLV技术，正逐渐受到业界的关注，未来将发展成下一代数字投影机的主流技术。 所谓GLV技术，原理和德仪（TI）开发的数字微镜装置（DMD）晶片有些类似，也是以微机电原理（Micro- Electromechanical System；MEM）为基础，靠着光线反射来决定影像的显现与否；而GLV的光线反射元件，则是由一条条带状的反射面所组成，依据基板上提供的电压，进行极小幅度的上下移动，决定光线的反射与偏折，再加上其反射装置的超高切换速度，以达成影像的再生。 简单来说，GLV装置和多数液晶投影面板元件最大的差异点在于，不论是穿透式LCD、DLP或LCOS等现有投影面板元件，均是以面为显示区域，而GLV却是一线型排列的