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LCD、DLP、PDP、CRT液晶显示屏原理详解及对比

前言:

如今大屏幕拼接系统已经被广泛地应用于各种领域,但依然有很大一部分用户对于大屏幕拼接产品的了解知之甚少,今天来普及一下有关大屏幕拼接市场的主流技术的知识,因为只有了解了这些才能更好地认识产品,从技术类型来分的话,大屏幕拼接产口可以分为, LCD液晶拼接单元、DLP背投拼接单元、PDP等离子拼接单元以及CRT阴极射线管四大类。凭借着各自的优势,在市面上的竞争十分胶着,到底这四大技术孰优孰劣,相信看完下面的详解与对比就知道了。

(一)拼接单元超薄、超轻LCD液晶拼接

LCD液晶显示器是Liquid Crystal Display的简称,LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。

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拼接(液晶拼接)是继DLP拼接、PDP拼接之后,近几年兴起的一项新的拼接技术,LCD液晶拼接墙具有低功耗、重量轻、寿命长(一般可正常工作5万小时)、无辐射、画面亮度均匀等优点,但其最大的缺点就是不能做到无缝拼接,对显示画面要求非常精细的行业用户来说,稍微有点一遗憾。

由于液晶屏在出厂时就会有一条边框,液晶拼接起来就会出现边框(缝),如单个21寸的液晶屏的边框一般有6-10mm,两个液晶屏接起来的缝就有12-20mm。为了减少液晶拼接的缝隙,目前业内有几种做法,一种是窄缝拼接,另一种是微缝拼接,微缝拼接即厂商将买回来的液晶屏的外壳拆掉,将玻璃与玻璃之间进行拼接,但这种做法的风险性较大,如果液晶屏拆的不好,会损害到整个液晶屏的品质,目前国内有极少数厂商使用这种方法。此外,三星推出了拼接专用液晶屏——DID液晶屏,DID液晶屏是专为拼接而设计的,在出厂时就把其边框做的很小。

(二)拼缝“无人能及”DLP背投拼接

DLP的全称为“DigitalLightProcession”,中文意思是数字光处理,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。说的具体一点就是,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将光分成RGB三原色,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。

DLP拼接墙由多个背投显示单元拼接而成,其最主要的特点是拼缝小,它的拼缝最小可以达到零点几毫米,可以做到真正意义上的“无缝”拼接,这也是其它两大技术LCD和PDP所不能匹及的。

从 DLP的技术原理上来说,具有以下优势:

(1)精确的灰度等级:它的数字性质可以获得具有精确数字灰度等级的精细的图像质量以及颜色再现。

(2)反射优势:因为DM:是一种反射器件,它有超过60%的光效率,使得DLP系统显示更有效率。这一效率是反射率、填充因子、衍射效率和实际镜片“开”时间产生的结果。

(3)噪音优势:DLP固有的数字性质能使噪声消失,因为DLP具有完成数字视频底层结构的最后环节的能力,并且为开发数字可视通信环境提供了一个平台,DLP技术提供了一个可以达到的显示数字信号的投影方法,这样就完成了全数字底层结构,具有最少的信号噪音。

(4)无缝图像优势:90%的象素/镜片面积可以有效地反射光而形成投影图像。整个阵列保持了象素尺寸及间隔的均匀性,并且不依赖于分辨率。越高的DMD填充因子给予出越高的可见分辨率,这样,加上逐行扫描,创造出比普通投影机更加真实自然的活生生的投影图像。

 (5)可靠性: DM已通过所有标准半导体合格测试。它还通过了模拟DMD实际操作环境条件的障碍测试,包括热冲击、温度循环、耐潮湿、机械冲击,振动及加速实验。基于数千小时的寿命及环境测试, DMD和DLP系统表现出内在的可靠性显示原理所带来的优缺点。

当然DLP拼接也有它的缺点:由于DLP拼接的光源是来自于灯泡,导致它的功耗大,散热量高,而且使用一段时间以后就会出现亮度降低,致使用户必须不断更换灯泡来保持最初的显示效果,而且它的单元箱体较大,安装时会带来一些麻烦等等,给用户的使用带来不便。

不过随着拼接技术的不断发展,目前DLP拼接已经解决了频繁更换灯泡、功耗大、散热量高等一系列问题,这都要得益于LED光源的加入,采用了LED光源之后的DLP拼接单元,不仅在使用寿命上得到了较大的突破,同时在色彩以功耗等方面都有了革命性的改变,让DLP拼接继续保持市场领先的优势。

(三)技术优势最明显PDP等离子拼接

PDP是,PlasmaDisplayPanel的缩写,中文名称为等离子显示板。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了等离子体放电现象,气体等离子体放电产生紫外线,紫外线激发荧光屏,荧光屏发射出可见光,显示出图像,当使用涂有三原色荧光粉的荧光屏时,紫外线激发荧光屏,荧光屏发出的光则呈红、绿、蓝三原色。当每一原色单元实现256级灰度后再进行混色,便实现彩色显示。

从技术原理看,由于PDP屏幕中发光的等离子管在平面中均匀分布,这样显示图像的中心和边缘完全一致,不会出现扭曲现象,实现了真正意义上的纯平面。另外由于显示过程中没有电子束运动,不需要借助于电磁场,因此外界的电磁场也不会对其产生干扰,具有较好的环境适应性。

相对于LCD技术而言,PDP拼接不但做到了,屏幕越大图像的景深和保真度越高,同时其还避免了LCD技术中所遇到的响应时间的问题,而且PDP的拼缝要比LCD拼接小的多,虽然无法达到DLP拼接零点几毫米的拼缝,但是对视觉效果的影响几乎是可以省略不计的,而且PDP的屏体的是非常超薄的。

简单来说即是,PDP拼接技术,结合了LCD和DLP两大技术的所有优势,并同时克服了他们的缺点,特别是近几年,等离子技术克服了自身致命的缺点,“烧屏”现象以后。 

(四)传统的CRT

尽管显示器的新品层出不穷,但CRT(Cathode Ray Tube,阴极射线管)的基本工作原理一直沿用了几十年,直到今天也没有太大的变化,CRT是一种使用阴极射线管的显示器,主要有五部分组成:电子枪(Electron Gun),偏转线圈(Deflection coils),荫罩(Shadow mask),荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳。它曾是应用最广泛的显示器之一,CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超越的优点,而且现在的CRT显示器价格要比LCD显示器便宜不少。

CRT的工作原理:CRT(阴极射线管)显示器的核心部件是CRT显像管,其工作原理和我们家中电视机的显像管基本 CRT监视器[1]一样,我们可以把它看作是一个图像更加精细的电视机。经典的CRT显像管使用电子枪发射高速电子,经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度,最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光,通过电压来调节电子束的功率,就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。这种技术最早是1897年由德国人布朗发明。

彩色显像管屏幕上的每一个像素点都由红、绿、蓝三种涂料组合而成,由三束电子束分别激活这三种颜色的磷光涂料,以不同强度的电子束调节三种颜色的明暗程度就可得到所需的颜色,这非常类似于绘画时的调色过程。倘若电子束瞄准得不够精确,就可能会打到邻近的磷光涂层,这样就会产生不正确的颜色或轻微的重像,因此必须对电子束进行更加精确的控制。

显示器是一种复杂的设备,其扩展性和可靠性也十分惊人,在这一方面,电子控制起了很大的作用,任何机械都会有磨损,唯有用电子元件才能延长寿命,甚至能适应数千小时的工作。电子枪是显像管的核心,它发出的电子束击中光敏材料(荧光屏),刺激荧光粉就能产生图像。实际上,电子枪和大体积、功率强劲的二极管没有什么区别,其原理也适用于电视机和示波器。

CRT显示器和LCD液晶显示器的区别:

CRT显示器是靠电子束激发屏幕内表面的荧光粉来显示图像的,由于荧光粉被点亮后很快会熄灭,所以电子枪必须循环地不断激发这些点。

LCD显示器成像原理:LCD液晶屏幕本身是不发光的,这一点是液晶显示器与CRT显示器本质的区别,它依赖背光源组件,通过滤光膜及偏光膜等,把光线均匀照射到液晶屏幕上,把液晶屏幕照亮,液晶屏幕上的画面被显示出来。

LCD、DLP、PDP、CRT比对

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