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1、DLP、PDP、LCD、LED视频监视设备一、DLP、PDP、LCD、LED视频监视设备监控操作终端室对集申监视的需求促进了大屏幕显示器在机房的应用。以前的 CRT己无法满足要求，而各种新型的显示方式已比较成熟，在机房中得到了越来越 多的应用。常见的显示形式有DLP、PDP、LCD、LED。(一) DLPDLP是一种投影技术，是digital light procession的缩写，意思为数字光处理， 这种技术要先将影像信号经过数字处理，然后再用光投影出来。它是基于美国德克 萨斯州仪器公司开发的数字微反射镜器件DMD来显示数字可视信息的，而DMD则 是digtal micromurror de
2、vice的缩写，表示数字微镜元件。DLP技术主要应用于投 影领域。在机房内则通过多块DLP背投影组成拼接大屏，常用于电力、公安、交通、 电信等行业中需要全景式监控的场合。DLP投影系统的组成:一个光源、一个颜色滤波系统、一个冷却系统及投影光学 元件(DMD)。lDLP投影系统的工作过程正如中央处理单元(CPU)是计算机的核心一样，DMP是DLP的基础。一个DMD 是由成千上万个微小的方形(l6mxl6m)镜片组成的一个半导体光反射开关，每个微 镜片仅相当于头发丝的1/5大小。镜片和建造在静态随机存取内存(SRAM)上的铰链 结构组成DMD。每一个镜片下有一个铰链，铰链结构允许镜片在两个状态之间
3、倾斜， +10为开，-10为关(最新的DMD镜片的打开角度可做到12)，从而可以控制 光线是否反射到镜头，每个微镜片通断一个像素的光。当镜片不工作时，它们处于 0的停泊状态。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 信号先转换为数字信号。视频信号通过处理被转换成一个全图形帧视频信号。信号 通过DLP视频处理变成的红、绿、兰(RGB)数据，然后系统将RGB数据格式化为全 部二进制的平面数据。一旦视频或图形信号是在一种数字格式下，就被送入DMD。 信息的每一个像素按照1:1的比例被直接映射在它自己的镜片上，系统提供精确的 数字控制，如果信号是640x480像素，器件中央的640x
4、480镜片就动作。这一区 域外的其他镜片将简单地的被置于关的位置。通过对每一个镜片下的存储单元以二进制平面信号进行电子化寻址,DN皿阵列 上的每个镜片被以静电方式倾斜为开或关态。决定每个镜片倾斜在哪个方向上为多 长时间的技术被称为脉冲宽度调制(PWM)。镜片可以在一秒内开关1000多次，可 控制的开关速度控制了每个像素反射光的多少，从而控制图像的灰度，因此DLP的 光学系统是比较简单的。通过聚光透镜以及颜色滤波系统后，来自投影灯的光线被 直接照射在DMD上。当镜片在开的位置上时，投影透镜将光反射到屏幕上形成一 个数字的方型像素投影图像2.DLP系统的种类DLP为了满足不同的市场需要，提供了三种
5、DLP系统:单片、双片和三片系统。 单片DLP系统可提供诱人的性能价格比;三片DLP系统可提供最高亮度的性能，能 显示高达几千流明的亮度;双片DLP系统依靠单片的颜色滤波系统和三片的分光透 镜概念可提供DLP的另外一种性能水平。(1) 单片DLP系统。在一个单片DN皿投影系统中，用一个色轮来产生全彩色投 影图像。色轮由几种颜色组成，基本的是3色色轮，由一个红、绿、蓝滤波系统组 成，它以60Hz的频率转动，每秒可提供180色场。当色轮转动时，在任一给定的 时间内有2/3的光线被阻挡。当白光射到红色滤光片时，红光透过而蓝光和绿光被 吸收。同样的道理，蓝色滤光片通过蓝光而吸收红、绿光绿色滤光片通过绿
6、色而吸 收红、蓝光。在这种结构中，DLP工作在顺序颜色模式。输入信号被转化为RGB数据，数据 按顺序写人DMD的SRAM。白光光源通过聚焦透镜聚焦在色轮上，通过色轮的光线 然后成像在DMD的表面。当色轮旋转时，红、绿、蓝光顺序地射在DMD上。色轮 和视频图像是顺序进行的，所以当红光射到DMD上时，镜片按照红色信息应该显 示的位置和强度倾斜到开，绿色和蓝色光及视频信号也是如此工作。人体视觉系 统集中红、绿、蓝信息并看到一个全彩色图像。通过投影透镜，在DN山表面形成 的小图像可以被投影到一个大屏幕上。(2) 三片DLP系统。另外一种添加颜色的方法是将白光通过棱镜系统分成三原 色。这种方法需要使用三
7、个DMD，一个DMD对应于一种原色。应用三片DLP投影 系统的主要原因是为了增加亮度。通过三片DMD，来自每一原色的光可直接连续地 投射到它自己的DMD上。使更多的光线到达屏幕，给出一个更亮的投影图像。因 为光线在整个电视场直接投到每个DND上，便每种颜色达到lObit灰度等级成为可 能。这种高效的三片投影系统将被用在大屏幕和高亮度应用领域。(3) 双片DLP系统。德克萨斯州仪器公司还开发了一种独特的双DMD结构，为 某些投影显示应用提供了理想的工具。这一系统利用了一般金属卤化物投影灯光谱 平衡输出的优点。应用来自单片DLP系统的顺序色轮的方法以及来自三片DLP系统的双色分光棱 镜的概念，双片
8、DLP系统利用了金属卤化物灯红光缺乏的优点。这一系统中的色轮 不用红、绿、蓝滤光片，取而代之的是两个辅助颜色品红和黄色。色轮的品红片段 允许红光和蓝光通过，同时黄色片段可通过红色和绿色。结果是红光一直通过滤色 系统，红光在所有时间内都通过，蓝色和绿色在品红一黄色色轮交替旋转中每种光 实质上占用一半时间。单片DLP系统中，红光只能通过1/3的时间，与此相比，双片系统红光输出是 原来的大约三倍。并且因为色轮现在只由两个而不是三个滤光片组成，在一给定的 视频画面中蓝光和绿光输出增加了大约50%。尽管一般金属卤化物灯红光缺乏，三 倍的红光输出以及蓝光和绿光输出50%的增大，使双片DLP系统有能力产生优
9、秀逼 真的颜色。由于更多的光在更长的时间内被收集，光学效率也提高了。双片DLP系 统的结构能够使每瓦输入得到大于引m的光谱平衡光输出。3.DLP的技术优势DLP是由数字电路驱动的光学系统。数字电路及光学元件汇聚于DMD，用一个 视频或图形输入信号，DLP可创造出数字投影图像。DLP有三个关键的优势超过现 在的投影技术:DLP的数字本质能实现数字灰度等级和颜色再现,并且把DLP置于数 字视频底层结构的最后一环;它以反射DMD为基础，所以DLP比与其竞争的透过式 LCD技术更有效；DLP有产生无缝、胶片式图像的能力，使图像更为好看。(l)DLP的数字优势。DLP固有的数字性质能使噪声消失，获得具有
10、数字灰度等 级的精细的图像质量以及颜色再生。它的数字性质也把DI, P置于数字视频底层结 构的最后环节。DLP比透射式液晶显示(LCD)技术更有效，信号每次由数字转换为模 拟(D/A)或从模拟转换为数宇(A/D)，信号燥声都会进入数据通道。转换越少噪声越 低，并且当A/D、D/A转换器减少时成本随之降低。DLP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。DLP的另一个数字优势是它的精确的灰度等级与颜色水平的再生，并且因为每 个视频或图像帧是由数字产生，每种颜色8位到10位的灰度等级，精确的数字图 像可以一次又一次地重新再现。(2)DLP的反射优势。DLP以反射式D
11、MD为基础，不需要偏振光。因为DMD是 一种反射器件，有超过60%的光效率，使得DLP系统比LCD投影显示更有效率。 这一效率是反射率、填充因数、衍射效率和实际镜片开时间产生的结果。LCD依 赖于偏振，如果其中一个偏振光没有用，这就意味着50刀的灯光甚至从来不进人 LCD，因为这些光被偏振片滤掉了。剩下的光被LCD单元中的晶体管、门、以及信 号源的线所阻挡。除了这些光损失外，液晶材料本身吸收了一部分光，结果是只有 一少部分入射光透过LCD面板照到屏幕上。(3) DLP的无缝图像优势。DLP封闭间隔的微反射镜使视频图像投影成具有更高 可见分辨率的无缝隙图像。DMD上的小方镜面积为256m2,每个
12、间隔Im，给出大 于90%的填充因数。换言之，90%的镜片面积可以有效地反射光而形成投影图像。 整个阵列保持了像素尺寸及间隔的均匀性，并且不依赖于分辨率。而LCD最好也只 有70%的填充因数。越高的DMD填充因数给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生动的投影图像。DLP系统成功地完成了一系列规定的、环境的及操作的测试。它选择可靠的标 准元件来组成用于驱动DMD的数字电路。对于照明和投影透镜，无明显的可靠性 降低的现象。绝大部分可靠性测试集中在DND 上,因为它依赖于移动绞链结构。为 测试绞链失灵，大约100个不同的DMD被用于模拟一年的操作。一些DMD已经
13、通 过超过IG次循环的测试，相当于20年的操作。在这些测试以后检查这些器件，发 现在任何器件上均无绞链折断现象。DND已通过所有标准半导体合格测试。它还通 过了模拟DND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，DND和DLP系统表现 出内在的可靠性。简而言之，DLP是由数字电路驱动的光学系统。用一个视频或图 形输入信号，DLP创造出具有史无前例图像质量的数字投影图像。(二) LCD液晶显示器(LCD)英文全称为liquidcrystaldisplay，是一种采用液晶材料控制透 光度的技术来实现色彩的显示器。液晶显示器在
14、机房内取得了广泛的应用。新的电脑显示器基本上都采用液晶显 示器。而且液晶显示器可以做到40in以上的大尺寸，分辨率也是目前常用的几种显 示模式中最高的。液晶显示技术还可以实现投影显示。1液晶显示器简介液晶显示器以液晶材料为基本组件。由于液晶介于固态和液态之间，不但具有 固态晶体光学特性，又具有液态流动特性，所以可以说是一个中间态。液晶所产生 的光电效应，依赖于液晶的物理特性，包括它的黏性(visco-sity)、弹性(elasticity) 和其极化性(poIarizaMity)。光线射入液晶物质申，必然会按照液晶分子的排列方式行进，产生了自然的偏 转现象。至于液晶分子中的电子结构，都具备着很
15、强的电子共扼运动能力，所以当 液晶分子受到外加电场的作用，便很容易被极化产生感应偶极性(in duceddipolar), 这也是液晶分子之间互相作用力量的来源。而一般电子产品中所用的液晶显示器， 就是利用液晶的光电效应，藉由外部的电压控制，再透过液晶分子的折射特性，以 及对光线的旋转能力来获得亮暗变化(或者称为可视光学的对比)，进而达到显像的 目的。2液晶显示器的种类液晶显示器属于平面显示器的一种，依驱动方式可分为静态驱动(static)、单纯 矩阵驱动(simplematrix)以及主动矩阵驱动(activematrix)三种。其中，被动矩阵型(单 纯矩阵型)又可分为扭转式向列型(twis
16、ted nematic, TN)、超扭转式向列型 (supertwistednematic, STN)及其他被动矩阵驱动液晶显示器;而主动矩阵型大致可 区分为薄膜式晶体管型(thinfilmtransistor, TFT)及二端子二极管型 (metalinsuIatormetal，MIM)两种方式。TN、STN及TFT型液晶显示器因其利用液晶分子扭转原理之不同，在视角、彩 色、对比及动画显示品质上有高低层次之差别，故其应用范围亦有明显区别。以目 前液晶显示技术所应用的范围以及层次而言，主动式矩阵驱动技术是以薄膜式晶体 管型(TFT)为主流，多应用于笔记型计算机及动画、影像处理产品。而单纯矩阵驱动 技术目前则以扭转向列(TN)以及超扭转向列(STN)为主，目前的应用多以文书处理以 及消费性产品为主。在这之中，TFT液晶显示器所需的资金投入以及技术需求较高， 而TN及STN所需的技术及资金需求则相对较低。3液晶显示器
