平鋪式顯示器入門(mén)初探
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時(shí)間：2013-04-17
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為了要解決上述的問(wèn)題，有人發(fā)展出所謂的全黑屏幕技術(shù)，這種技術(shù)主要是將投射光源聚焦通過(guò)一個(gè)眾多黑色小洞所組成的黑洞矩陣，如此一來(lái)環(huán)境光源的影響就會(huì)被降低了，但是這種作法需要花費(fèi)比較高的光學(xué)輸出成本，從花費(fèi)上來(lái)看是比較不經(jīng)濟(jì)一些。平鋪式投影顯示器的主要缺點(diǎn)在于如果想要在比較明亮的環(huán)境光源情況下具有足夠的亮度，就必須要使用高增益屏幕。這種屏幕的最大強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)在鏡頭到屏幕上顯示影像處之間的，如上文所述，這種高增益屏幕具有觀賞角度位置影響亮度大小的問(wèn)題，所以一旦使用高增益屏幕，將可能造成同一片平鋪式顯示器上出現(xiàn)亮度大小不一的問(wèn)題，如此一來(lái)顯示器均勻度就會(huì)隨著觀賞角度的改變而出現(xiàn)變化，整體性能將會(huì)大打折扣。這個(gè)問(wèn)題可以透過(guò)使用統(tǒng)一增益（或是Lambertian）屏幕的方式來(lái)解決，這種屏幕可以在各種觀賞角度上都均勻地散射光線，不過(guò)也因?yàn)檫@種屏幕的亮度較低，所以只能夠適用于一些環(huán)境光源較低的場(chǎng)景，舉例來(lái)說(shuō)，像是一些控制室內(nèi)就相當(dāng)適合使用這一類(lèi)的屏幕。這種低亮度屏幕可以藉由使用一些輔助器具增強(qiáng)效能，像是將原本集中光線到一個(gè)較寬的水平圓椎改成集中光線到一個(gè)較狹窄的垂直圓椎，可以提升亮度到接近300 cd/m2，不過(guò)這個(gè)規(guī)格的屏幕還是無(wú)法在明亮環(huán)境中使用。
投影立方體顯示器的畫(huà)素尺寸可以輕易地藉由改變投影鏡片的焦距距離來(lái)做變化，不過(guò)通常會(huì)將畫(huà)素的尺寸設(shè)定在0.7到1.7mm的規(guī)格。另外值得注意的是這種顯示器并不會(huì)遭遇到因?yàn)橐暯遣煌斐缮势畹膯?wèn)題。
無(wú)邊框平鋪式顯示器
當(dāng)我們考慮設(shè)計(jì)一款無(wú)邊框式的平鋪式顯示器時(shí)，首先要考慮的就是在平鋪邊界上的畫(huà)素必須要保持一致性，不能出現(xiàn)跳動(dòng)變化的狀況，這種不一致的畫(huà)素將會(huì)造成觀賞品質(zhì)的下降。無(wú)邊框設(shè)計(jì)并非意味著平鋪式顯示器的邊緣都是看不見(jiàn)的，因?yàn)槿祟?lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的特性可以進(jìn)行自行調(diào)整，最多可以辨別到比眼球所看到正常解析度還要小上1/10的線性特征物，所以要制作出完全看不到邊框的顯示器是相當(dāng)難以達(dá)成的。然而無(wú)邊框設(shè)計(jì)提供了平鋪式顯示器一種新的制作概念，這種方式可以使得平鋪式顯示器的邊框簡(jiǎn)化到最輕薄的狀態(tài)。
發(fā)光二極體的技術(shù)目前來(lái)說(shuō)已經(jīng)可以應(yīng)用來(lái)作為大尺寸的平鋪式顯示器了，對(duì)這種最大尺寸的平鋪式顯示器來(lái)說(shuō)，一般都是用在體育場(chǎng)或是實(shí)況轉(zhuǎn)播之類(lèi)的場(chǎng)合，主要是提供遠(yuǎn)距離觀賞的用途，在這種產(chǎn)品上的發(fā)光二極體間距大約是10-35mm左右。上述的這些發(fā)光二極體的尺寸都相當(dāng)?shù)男?，而且周?chē)钟煤谏仃噲F(tuán)團(tuán)包圍住，所以在環(huán)境光源影響的降低上是有相當(dāng)不錯(cuò)的成效。更甚者，發(fā)光二極體的光源表現(xiàn)相當(dāng)?shù)拿髁粒蟾趴梢缘竭_(dá)6500 cd/m2的水準(zhǔn)，因此它們可以在明亮的環(huán)境光源情況下有相當(dāng)不錯(cuò)的表現(xiàn)，甚至在太陽(yáng)光底下都還是可以正常的顯示與運(yùn)作。因?yàn)榘l(fā)光二極體平鋪式顯示器的影像主要都是由相當(dāng)小的，相當(dāng)明亮的發(fā)光二極體光點(diǎn)矩陣所形成的，而每一個(gè)光點(diǎn)都是相當(dāng)獨(dú)立的個(gè)體，所以如果觀看者的距離從遠(yuǎn)處漸漸拉近的時(shí)候，就可能會(huì)發(fā)生顯示器的影像品質(zhì)下降的情況。發(fā)光二極體業(yè)者正苦思對(duì)策來(lái)解決這樣的問(wèn)題，目前的作法是將紅/綠/藍(lán)的發(fā)光二極體封裝在一起，然后再用擴(kuò)散板將其覆蓋起來(lái)，如此一來(lái)就可以減少上述的近距離觀賞造成影像品質(zhì)下降的問(wèn)題。透過(guò)這樣的作法，即使是3mm的畫(huà)素間距，都可以達(dá)成最高的解析度，這些封裝好的發(fā)光二極體只占了顯示區(qū)域的40%而已。這種高解析度的發(fā)光二極體顯示屏幕可以產(chǎn)生較佳的影像品質(zhì)，不過(guò)在亮度上也做了一些犧牲，最大的亮度將會(huì)減少為1500 cd/m2，同時(shí)也會(huì)受到發(fā)光二極體模組散熱效率的限制以及增加了環(huán)境光源反射的影響層度。不過(guò)因?yàn)榘l(fā)光二極體模組的充填面積只有四成左右，所以當(dāng)觀賞距離真的拉到很近的時(shí)候，還是可以看到畫(huà)素的設(shè)計(jì)。
發(fā)光二極體的技術(shù)并不會(huì)遭遇到隨著視角變化造成色彩偏差的問(wèn)題，而且它們的視角特性也可以藉由改變發(fā)光二極體本身的光學(xué)設(shè)計(jì)或是擴(kuò)散設(shè)計(jì)來(lái)做調(diào)整。
為了產(chǎn)生同時(shí)具有色彩與亮度均勻特性的平鋪式顯示器，必須要采取一些特殊的方法術(shù)，舉例來(lái)說(shuō)，發(fā)光二極體必須要全部同時(shí)驅(qū)動(dòng)或是部分驅(qū)動(dòng)的方式，或是也可以利用兩者交替采用的方式來(lái)達(dá)成。上述這個(gè)問(wèn)題在背光模組產(chǎn)業(yè)中是相當(dāng)常見(jiàn)的，因?yàn)樵诖水a(chǎn)業(yè)中發(fā)光二極體的背光技術(shù)發(fā)展是相當(dāng)積極的，主要的動(dòng)力就是因?yàn)閲?guó)際間已經(jīng)訂定了法規(guī)，對(duì)于背光模組中光源產(chǎn)品的水銀含量必須逐年降低，而先前的冷陰極管都需要使用到水銀的添加物，發(fā)光二極體則不需要添加任何的水銀，所以背光模組產(chǎn)業(yè)對(duì)于發(fā)光二極體技術(shù)的發(fā)展投入了相當(dāng)多的心力。以目前技術(shù)來(lái)看，大尺寸的發(fā)光二極體顯示系統(tǒng)可以成功驅(qū)動(dòng)15位元的色彩，事實(shí)上在這種大尺寸的顯示屏幕上只需要8-10位元的色彩顯示就可以了，多出來(lái)的幾個(gè)位元色彩主要是用來(lái)提供影像電子校正所需之用。有了這種高精密的校正技術(shù)之后，發(fā)光二極體顯示器的色彩均勻性就可以維持一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的水準(zhǔn)。然而經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的使用之后，屏幕將會(huì)出現(xiàn)一些色彩不均勻的問(wèn)題，這是因?yàn)槊恳粋€(gè)發(fā)光二極體的老化時(shí)間不一所造成的，因此進(jìn)行發(fā)光二極體的校正是有必要的。
盡管可能會(huì)發(fā)生上述這些缺點(diǎn)，但是發(fā)光二極體還是囊括了市場(chǎng)上大多數(shù)的占有率。目前以陽(yáng)光下可被閱讀的大型顯示器來(lái)說(shuō)，發(fā)光二極體還是最重要的主流技術(shù)。
最新的無(wú)邊框平鋪式顯示器來(lái)自于ITransTM公司的獨(dú)門(mén)技術(shù)。它使用了聚碳酸酯樹(shù)脂經(jīng)過(guò)模具鑄造而成的導(dǎo)光板以擴(kuò)張陣列的方式妥善擺放于主動(dòng)矩陣式液晶顯示器的前面，如此一來(lái)就可以將顯示影像的尺寸擴(kuò)張到比原有的液晶顯示器面板更大的等級(jí)。這種技術(shù)所輸出的影像屏幕并不會(huì)看到任何的邊界或是框架，因此透過(guò)堆疊成陣列的方式就可以制造出畫(huà)素間距在邊界之間維持一定的影像，甚至連平鋪式顯示器之間的內(nèi)部畫(huà)素間距或者是平鋪顯示器內(nèi)的畫(huà)素間距都可以保持完全一致。上述的這個(gè)導(dǎo)光板也都是經(jīng)過(guò)良好的設(shè)計(jì)，因此最大輝度的值總是會(huì)出現(xiàn)在正向于平鋪式顯示器表面上，而整個(gè)平鋪式顯示器的輝度縱斷圖在不管哪一點(diǎn)上都會(huì)是一樣的數(shù)值。這種規(guī)格是一定要達(dá)成的目標(biāo)，如此一來(lái)才可以確保不管在哪一個(gè)視角上所看到的影像都是具有一樣的水準(zhǔn)。以目前技術(shù)而言，使用15寸XGA液晶顯示器的話，在每個(gè)平鋪式畫(huà)素上輸入25個(gè)液晶顯示器畫(huà)素，輸出間距是1.7 mm，最終可以產(chǎn)生出17寸的平鋪式顯示器，其解析度為204 × 152的全彩畫(huà)素。這個(gè)系統(tǒng)的輸出充填系數(shù)大約是95%，而且因?yàn)椴粫?huì)產(chǎn)生空間性的色彩細(xì)分現(xiàn)象，所以即使是用很近的距離來(lái)觀賞這個(gè)顯示器還是可以相當(dāng)容易地被辨識(shí)。不過(guò)也因?yàn)楦叱涮钕禂?shù)與一些光學(xué)差異的問(wèn)題，平鋪邊界內(nèi)或是邊界跟邊界之間畫(huà)素的可見(jiàn)性還是會(huì)被察覺(jué)到，所以對(duì)于這種顯示器來(lái)說(shuō)，與發(fā)光二極體顯示器相比想要讓邊框完全變成看不到將會(huì)具有相當(dāng)程度的挑戰(zhàn)，然而在大多數(shù)的情況下，這種顯示器的邊界不是很難被發(fā)現(xiàn)就是不會(huì)影響到所顯示的影像。
ITransTM公司主要使用的面板都是標(biāo)準(zhǔn)型的扭轉(zhuǎn)向列型主動(dòng)矩陣式液晶顯示器，這種顯示器在未施加電壓驅(qū)動(dòng)的時(shí)候會(huì)呈現(xiàn)全白的狀況。因?yàn)楣饩€經(jīng)由液晶顯示器轉(zhuǎn)送出去后的角度與單純經(jīng)過(guò)導(dǎo)光板的狀況會(huì)有些差異，所以將會(huì)造成光線亮度不守恒，產(chǎn)生光效能的耗損，大概會(huì)由原本面板的最大對(duì)比320：1下降到平鋪式顯示器輸出端的120：1左右。另一方面來(lái)說(shuō)，這種顯示器也有存在其它的好處，那就是假使上述的角度超過(guò)400的話，對(duì)比的值將會(huì)超過(guò)原來(lái)的液晶顯示器（也就是320：1），但是一旦角度在700左右的話，對(duì)比會(huì)落在大約25：1的數(shù)值。而且以視角改變?cè)斐缮势畹膯?wèn)題來(lái)說(shuō)，這種顯示器完全不會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象，灰階反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象也不會(huì)在這邊發(fā)生。
ITransTM公司所開(kāi)發(fā)出來(lái)的顯示器標(biāo)準(zhǔn)亮度都在超過(guò)2000cd/m2的水準(zhǔn)，另外值得注意的是與一般的液晶顯示器一樣，該公司的產(chǎn)品并不會(huì)遭遇到影響烙印的問(wèn)題。
事實(shí)上，對(duì)于對(duì)比度只有120：1這個(gè)特性進(jìn)行質(zhì)疑是相當(dāng)合理的，因?yàn)橹挥邢袷怯迷诳刂剖覂?nèi)的顯示器是需要用到低亮度的規(guī)格，其它在本文中所討論的各種顯示器都是需要在明亮環(huán)境光源下使用的。以ITransTM公司所開(kāi)發(fā)的顯示器來(lái)說(shuō)，因?yàn)榻?jīng)過(guò)特殊的光學(xué)特性設(shè)計(jì)，可以使得環(huán)境光源被輸出面?zhèn)骰刂烈壕э@示器上面，所以只有少部分的環(huán)境光源會(huì)被散射至觀賞者的眼睛，這些散射回去環(huán)境光源的量甚至比起只有液晶顯示器本身的數(shù)值還要來(lái)得低一些（一般液晶顯示器本身最上層的偏光片就有防止反射的鍍膜層存在）。因此這些ITransTM公司所開(kāi)發(fā)出來(lái)的顯示器與電漿顯示面板，液晶顯示面板，投影屏幕或是專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)在室內(nèi)使用的發(fā)光二極體等等顯示器技術(shù)相比較之后，更能夠在明亮的環(huán)境光源情境下提供相當(dāng)良好的對(duì)比度。由于具有這么優(yōu)異的光學(xué)特性表現(xiàn)，這些顯示器在即使環(huán)境光源高達(dá)100000 lux的情況下都還是可以正常的運(yùn)作。
結(jié)語(yǔ)
平鋪式顯示器的市場(chǎng)是相當(dāng)獨(dú)特的，具有許多不同的變化，目前有許多技術(shù)正在發(fā)展都是為了能夠應(yīng)用于該領(lǐng)域，但是能夠滿(mǎn)足真正產(chǎn)品要求的技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較少一些，所以上文中所討論的各種專(zhuān)業(yè)技術(shù)都必定能夠在這一塊市場(chǎng)占有一席之地。表一提供了上述這些不同技術(shù)應(yīng)用于平鋪式顯示器的諸多比較，提供讀者做一參考。
圖一：屏幕技術(shù)有限公司的5 ×4平鋪式80吋顯示器，解析度為1020 ×608，此顯示器以2000 cd/m2的亮度于室內(nèi)具有陽(yáng)光照射的情境下使用。右下圖中所看到的是2006年世界杯足球賽時(shí)在英國(guó)劍橋大學(xué)的Grafton中心所擺放的顯示器播放情形，從圖中可以看到該中心上方具有一個(gè)玻璃屋頂，因此會(huì)遭遇陽(yáng)光直射進(jìn)入室內(nèi)的問(wèn)題，即使在這樣明亮的環(huán)境光源情況下本顯示器還是可以做正常的運(yùn)作。
圖二：上面這張照片中間所顯示的是兩個(gè)67吋的Lion UXP（UXGA-1600 × 1200）顯示器。這兩個(gè)顯示器都是使用Clarity公司的超效能液晶顯示器專(zhuān)利技術(shù)制作而成的，這個(gè)設(shè)施是位于一間廣播控制室中所使用。
評(píng)論