现代家庭影院中的大屏幕显示器

作者：音响技术 李瑞麟

欢迎访问e展厅 展厅 1 电视机/机顶盒/投影机展厅 数字电视/智能电视, 机顶盒, 广告播放机... 随着人们生活水平的提高，居住条件的不断改善，艺术欣赏水平也在不断提高，在布置家庭影院的过程中越来越追求影院的真实感和临场感。作为家庭影院的显示器部分过去常常用29英寸或34英寸彩电，通过长时间使用越来越感到其表现力捉襟见肘，不能满足人们特别是发烧友的需要，从而转向大屏幕显示器。由于彩色显像管制造工艺上的限制，目前最多只能生产出38英寸的彩管，也只有索尼等极少厂家才能生产，且体积重量均很可观。在现代家庭影院中，显示器屏幕一般都在50英寸以上，有的前投影屏幕甚至达到以200英寸，和大型商业影院屏幕相差无几，所以大屏幕显示器只能选择其他途径。 由于电子显示技术的发展日臻完善，大量新产品陆续面世，性价比不断提高，给我们选择大屏幕显示器提供了很大的选择空间。 大屏幕显示器技术林林总总 大屏幕显示器从结构上可分为前投式、背投式及平板式。前投式是设置独立的屏幕，摄影机置于屏幕前方，其投射式是设置独立的屏幕，摄影机置于屏幕前方，其投射光路如商业电影院一般，投影面的大小可以通过镜头变焦或移动投影机益来调整，图1为一种安装在天花板睥前投式摄影机结构示意图。这种前投式的摄影机最大特点是投影面可以做到很大（譬如200英寸）最大不足是亮度低，一般在350~600流明之间，要求视听室较暗，放下窗帘，关上照明灯，才能保证收视效果，其次，价格高，外接线较多较长，调整较麻烦。 背投式则是投影部分与屏幕部分合成为一体。投影部分位于屏幕斜下方，投影管的光线通过一次或两次折射投影到屏幕上。屏幕尺寸固定，不可再变动。背投式的好处是一体化、移动、使用、调整与维护都很方便，而且普通背投性价比较高，屏幕尺寸从43英寸到60英寸，可以根据需要选择。缺点是对光线仍有一定要求，工作要在较暗的条件下进行，一些三枪背投机往往还出现中间较亮、较清晰，四角较暗、较模糊的现象，看起来很不舒服。图2为市场上拥有量最多的单面反射镜背投影结构示意图。 平板式是指显示器很轻很薄，如一平板，可以挂在墙上，目前主要是液晶电视及等离子电视，平板电视是近年来研制出的高端产品，下面还要详细介绍。 从投影技术上来分类，可以分为CRT、LCD、DLP、PDP等类别。 CRT是最早的商品化显示器，它的关键元件是阴极射线管（Cathode Ray Tube，简称CRT）。其中又有三枪及单枪之别，所谓三枪就是三支CRT管分别承担RGB（红、绿、蓝）三原色信号的还原。CRT管的荧光屏在高压电子束激发下发出一定色谱的光，通过一系列复杂的光路汇聚，反射在屏幕上，从而还原为原有的图像。单枪则是用一支CRT管承担三原色信号的还原工作，多用于家用普及型的前投式摄影机上，技术指标较低，售价也较低。目前市场上发展最多，降幅最快的当数三枪式背投。这种过去售价为两三万甚至四五万的大屏幕显示器，而今仅花费一万多甚至数千元便可请回家中，一圆家庭影院之梦。真可谓昔日王谢堂前燕，飞入录常百姓家。由于较高的性价比，简单便捷的使用方式，已有越来越多的朋友选择背投作为自己家庭影院的显示器了！ LCD（Liguid Crystal Display：简称LCD）即液晶显示器。其关键元件是液晶显示屏，由多晶硅材料制成，是一种介于固体与液体之间的液态晶体。当给液晶两端施加适当电压后，其内部分子在电场的作用下按一定方向及顺序排列，如在屏上方加上光源后，对光线产生不同的折射或反射，人的眼睛就可看到不同颜色的像素点。 图3是液晶显示屏原理图。经由偏振板、电极、液晶、配向膜和玻璃基板等组成。显示屏是将成千上万个液晶槽组成挑板夹在偏振板和玻璃基板之间。在玻璃基板上层与偏振板下层分别镀有一层导电膜作为电极，中间还涂覆了一层配向膜。当偏振板下层的电极与玻璃基板上层的电极不加电场时，中间的液晶分子按自然态排列成扭转型，光源的光线穿过液晶分子后产生φ的旋转角，透过下面的配向膜，使玻璃基板显示白色；当外加一定的电压时，旋转解为φ+1800、φ-1800的相互差3600的两个准稳定状态，光线无法通过，屏幕呈现黑色，此即液晶流体力学的背流效应（Backflow Effect）。若把液晶做成几十万、几百万基本单元，每单元为一像素，在各单元电极上根据图像的明暗变化，显示出相应的图像。 与CRT相类似，液晶显示器也分单板与三板，单板机工作时依靠一块液晶板经过彩色滤波装置得到全彩图像；三板机则是将光源先分解成RGB三原色，然后分别穿过各自的LCD板再经过光学透镜合成全彩科像。当然三板式在技术含量上要远高于单板机，但价格也要高出许多。 LCD不仅可以制作前投影机，也可以制作平板电视显示器。用LCD制作的平板电视不仅重量轻，厚度薄，而且无辐射，无频闪，无扫描线，图像清晰完美，基本分辨率可达1280×768，可视角度可达1760，耗电少被誉为环保节能电视。但液晶极怕潮湿，较为娇气，而且价格昂贵，30英寸的显示器，国产的就要两万余元。30英寸以上的制作难度更大，其价格呈几何级数上升，故目前不适合作为家庭影院的首选。 DLP显示器（Digital Light Processing，即数字光学处理系统，简称DLP）， 这是目前世界上相当先进的数字光学技术。1996年，美国德克萨斯仪器公司秘密研发了一种视频领域划时代的数字投影芯片DMD（Digital Micromirror Divice，即数字微镜）。DMD芯片表面是由无数个不到12μm的微小胶片组成的镜片阵列，像素与微镜一一对应。这些微镜每一个都是特殊的微晶片，上面覆盖有微小的、形的铝质反射镜，可绕轴旋转+120~-120，微镜根据对应输入的数字信号的值决定该片微镜的“开”或“关”：当某块微镜以+120角向显示屏的光线系统倾斜时，光线被反射，对应的像素点“亮”；当某块微镜以-120角向显示屏光源系统倾斜时，光线无法被反射，对应的像素点“暗”。通过数字信号系统驱动这些数字微镜（每秒6000次以上），DMD反射表面就会形成一幅幅静/动态黑白影像。由于独特的反射原理和每片微镜的利用率达到90%以上的面积，因而可以获得极高的亮度（可达1000流明以上）和清晰度（可驼1024×768）是普通摄影机或显示器所无法比拟的。 由于单一白光从DMD射出后仅仅是一幅幅连续的、高质量的黑白影像。为了达到彩色效果，还必须在光线到达DMD之前经过一个特殊的滤色器——色轮，作用是给光上色。色轮依据送入DMD的数字信号的RGB作顺序旋转，利用人眼的视觉暂留原理组成一幅幅连续的高质量的彩色图像。 DLP摄影机的工作原理如图4所示。 DLP由于采用了与通常CRT、LCD完全不同的纯数字驱动方式，具有高清晰度（SVGA-SXGA）、高亮度（1000流明以上），亮度均匀（屏幕上各点亮度一致）。极高的图像精细度（缝隙小于1μm）等杰出的优点受到各方的广泛关注，在专业领域试用深受好评。但是该芯片的制造工艺极为复杂，工序中半成品淘汰率极高，故成品率很低，产量很小，且全世界仅德州仪器公司生产，故价格相当昂贵，初期仅少量用于军事领域。近两年国际一些知名摄影机生产企业陆续引进DMD芯片制成投影及背投影机，均获得成功。我国也于近年引进该芯片制作成功高清晰度光学反射式背投影机，可以媲美美国外同类产品，而价格低出不少。 PDP（Plama Display Panel，等离子显示器，简称PDP）是一种利用气体放电的显示装置，其工作原理类似普通日光灯，结构如图5所示。 这种屏幕采用了等离子管作为阵列组成发光元件阵列，解剖其一个像素单元可知，它是在前后两层平板玻璃中夹有荧光体、氧化镁（MgO）层，室中充以氖、氙等惰性气体。在显示电极加上高压后，氧化镁层激发产生等离子体，表面放电还产生紫外光（UV）。这些紫外光照射到下面的荧光体，被激发发出可见光。一个像素单元分别涂有一种颜色的荧光物质，三个像素单元分别涂上红、绿、蓝荧光体，组成一个像素组，数以十万计的像素组明暗和颜色变化的组合，产生各种灰度和色彩的图像。先进的等离子显示屏设计有应变亮度增强系统（即人工智能AI系统），能自动增加灰度的暗场景的放电次数，并可提供极为精密的亮度电平控制，极大地增强了黑色的再生能力，从而再现清澈、自然、明亮、生动的图像。新型的HD等离子显示屏可拥有1049088（即1366×768）个像素，可全面适应包括HDTV、DTV在内的信号源，支持所有的HD信号格式（包括1080I、720p、480p）完美再现HD的高清晰度图像。 等离子显示器另一突出优点是可以做到很大很薄很轻，可以像一幅工艺画一般挂在墙上，如飞利浦公司的42PW9982型等离子电视，屏幕达42英寸，其厚度仅11cm，重量仅31kg。 此外，它良好的视角（1600以上），极低的待机功耗（≤3W），丰富周全的接线端口，相当长的使用寿命（8年以上）都是可圈可点之处。可以说，它是目前家庭影院中最为理想的显示器，当然价格也是最昂贵的，尽管已多次降价，一台50英寸的显示器也在5万左右，即便这样的价位，绝大多数发烧友还是承受不起的。我们相信，随着人们生活水平的不断提高和生产规模的不断扩大，优异的等离子显示器会逐步步入普通家庭的。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/13/2004)