新型高清顯示技術優(yōu)劣對比 - 全文

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以LCD、PDP、DLP、LCoS為代表的新興顯示技術，代表了數寧電視時代電視機技術發(fā)展的方向，注定成為顯像管電視機的終結者。數字電視，特別是高清晰度電視機，也注定成為世界電視發(fā)展的潮流。隨著我國經濟水平的發(fā)展，特別是迎合2008年北京奧運會的契機，HDTV節(jié)目出現在我們身邊的時間并不遙遠。下面將分別介紹LCD、PDP、DLP、LcoS 4種新興的顯示技術的優(yōu)缺點和前景。

　　LCD——液晶電視

　　液晶電視和傳統(tǒng)的顯像管電視機比，液晶電視機具有很多優(yōu)勢：1、顯示質量高，無閃爍;2、無電磁輻射;3、畫面效果好，無變形，是真正的純平顯示;4、屏幕大小可伸縮性好。目前最大的LCD顯示屏可以大到65英寸，小的卻可以使用到數碼相機和手機上。其體積和重量均比CRT要小許多。5、清晰度高，可真正實現HDTV的效果;6、數字式工作方式，更完美的表現數字圖像信號;7、功耗小，只有同面積CRT電視機的1/10~1/7。

　　相對于同樣是平板電視成員的PDP電視，LCD電視也有一些PDP電視所沒有的優(yōu)點：

　　使用壽命更長，PDP顯示器的標稱壽命大多在2.5萬~3萬小時，而且是不可恢復的，這與LCD顯示器的5萬~7.5萬小時(可以通過更換背光管恢復)相比要遜色很多;

　　比PDP彩電功耗更低，更省電;

　　液晶電視作為3C產業(yè)融合的重要產品，吸引了眾多IT廠商和家電廠商的共同參與，將有助于液晶電視成本的降低，將市場做大。

　　PDP——等離子電視

　　在平板電視家族中，除了LCD以外，就是PDP了。PDP，即等離子顯示器，是繼LCD之后的最新顯示技術之一。 PDP屬于“自發(fā)光”的平面顯示技術.核心原理和日光燈發(fā)光原理類似，是在真空玻璃(即放電空間)中注入惰性氣體，然后再利用施加電壓的方式，使管內的氣體產生放電，應用離子效應而釋放出紫外線，照射涂覆在玻璃管管壁上的熒光粉，熒光粉就會被激發(fā)出可見光，而不同的熒光粉會被激發(fā)不同顏色的可見光。

　　PDP作為一種自發(fā)光顯示技術，不需要背景光源，因此有LCD顯示器的視角和亮度均勻性問題，實現了較高的亮度和對比度，而三基色共用同—個等離子管的設汁也使其避免了匯聚問題，可以實現非常清晰的圖像。

　　從目前的技術發(fā)展來看，PDP在屏幕尺寸上具有巨大的優(yōu)勢，2004年1月，三星宣布成功制造出了80英寸的PDP面板，這款80英寸(1766mm×1128mm)PDP的厚度僅為89mm，標準分辨率1920×1080，完全達到高清晰度電視的分辨率水平。它具有1000nits的亮度和2000:1的對比度，一改以往大尺寸PDP亮度和對比度不能同時處于最佳狀態(tài)的弊病。

　　除了亮度、對比度和可視角度優(yōu)勢外，PDP技術也避免了LCD技術中的響應時間問題，而這些特點正是動態(tài)視頻顯示中至關重要的因素。因此從目前的技術水平看，PDP顯示技術在動態(tài)視頻顯示領域的優(yōu)勢更加明顯，更加適合作為電視機或家庭影院顯示終端使用。PDP還具有超薄、重量輕、視角寬(大于1700)等優(yōu)點，而且PDP采用的也是完全的數字驅動方式，是真正的“數字”電視。

　　和其它幾種新興的顯示媒體不同，PDP只能作為直視式的電視機，不能像LCD、DLP、LCoS那樣作為投影電視的圖像源以提供更加巨大的畫面。由于PDP由上百萬的發(fā)光管組成，因此電能消耗非常大，42英寸的機型往往功耗高達300W以上，散熱問題是最大的問題之一，其使用壽命在幾種新興顯示技術中也是最短的，而且—旦損壞無法修復。由于等離子顯示屏上的玻璃極薄，所以它的表面易碎，也不能承受太大的大氣壓力變化，更不能承受意外的重壓。

　　韓國的大尺寸PDP面板生產在世界PDP產業(yè)中占有優(yōu)勢，日本的PDP產業(yè)雖然在最大顯示面板開發(fā)上略微滯后，但是在37~50英寸的PDP產品規(guī)格上最完整，處于PDP制造相關產業(yè)上游。

　　DLP——數字光學處理器

　　DLP技術是由美國德州儀器公司(TI)獨家開發(fā)的一種全數字化的顯示解決方案，是目前數字電視領域最先進和最成熟的顯示技術之一，DLP技術在整個投影顯示領域的市場份額已經超過了30%。

　　DLP技術的核心是數字微鏡器件(DMD)，它是一個拇指指甲大小的半導體器件。DMD由120萬(適合標清電視)或200萬個(適合高清電視)甚至更多(用于數字電影放映機)的精微鏡面組成，起著光開關的作用。每一個鏡面都能前后翻動(開啟或關閉)，每秒可達 5000次。輸入的影像或圖形信號被轉換成數字代碼，即由0和1組成的二進制數據。這些代碼再被用來推動DMD鏡面。

　　當DMD座板和投影燈、色輪和投影鏡頭協(xié)同工作時，這些翻動的鏡面就能將一幅天衣無縫的數字圖像反射到電視機屏幕上。一片DMD是由許多個微小的正方形反射鏡片(簡稱微鏡)按行列緊密排列在一起，然后貼在一塊硅晶片的電子節(jié)點上，每一個微鏡對應著生成圖像的一個像素，微鏡數量決定了一臺DLP投影機的物理分辨率。

　　微鏡由對應的存儲器控制在+100角和-100角2個位置上切換轉動。當微鏡處于+100角的時候，為開的位置，光源投射過來的光由這個微鏡反射，通過投影鏡頭投射到投影幕上，生成了圖像中亮的像素;當微鏡處于-100角時，為關的位置，此時光線無法反射到投影幕，就生成了圖像中暗的像素。目前，DLP投影機按其中的DMD裝置的數目分為單片DLP投影系統(tǒng)和三片DLP投影系統(tǒng)。

　　在一片DLP投影系統(tǒng)中，通過—個以60轉/秒高速旋轉的濾色輪來產生投影圖像中的全彩色，濾色輪由紅綠藍(RGB)三色塊組成。由光源發(fā)射的白色光通過旋轉著的RGB濾色輪后，白色光中的紅綠藍三色光會順序交替照射到DMD表面上。

　　當紅綠藍三色中的某一種顏色的光照射到DMD表面時，DMD表面中的所有微鏡會根據自己所對應的像素中此種顏色光的有無在開和關兩個位置上高速切換，而每一個微鏡切換到開位置的次數是由自己所對應的像素中此種顏色的數量而決定的。此種顏色的光由微鏡反射后，通過投影鏡頭投射到投影幕上，同樣當其他兩種顏色的光到達DMD表面時，所有微鏡會重復上述動作。由于所有動作都在極短的時間內完成，就在人的視覺系統(tǒng)中形成了一幅全彩色圖像。

　　在三片DLP投影系統(tǒng)中，使用3片DMD，每一片DMD分別反射紅綠藍(RGB)三原色中的一種，而不再使用濾色輪。

　　DLP在技術上擁有很多優(yōu)點：

　　DLP固有的數字化性質，是真正的數字化顯示設備;

　　DLP的數字化性質可以獲得具有精確灰度等級的圖像質量以及顏色再現。和透射式的LCD相比，因為它以反射式DMD為基礎，不需要偏振光，效率更高;

　　作為反射器件，它有超過60%的光效率，使得DMD系統(tǒng)比LCD投影顯示更有效率。這一效率是反射率、填充因子、衍射效率和實際鏡片“開”時間產生的結果;

　　由于每個微鏡每秒鐘可以翻轉5000次以上，因此沒有LCD存在的響應滯后的問題，因此更適合電視和電影;

　　無縫圖像優(yōu)勢，DMD上的微鏡面積為131μm2甚至更小，每個間隔只有1μm，不像LCD和PDP那樣存在較大的像素結構，再現的圖像更加完美;

　　可靠性高，DLP系統(tǒng)結構堅固可靠，使用壽命遠遠超過顯像管、LCD、PDP等各種電視，DMD的使用壽命可以達到20年。

　　在美國，DLP占整個背投市場的份額大約在15%~20%之間，還有報道稱已經超過30%。1080p解像度5000:1對比度的xHD3的DLP背投樣機已經出現在CES 2004的展臺上，2004年年底批量生產。在美國，目前DLP市場基本是韓國廠商的天下。

　　LCoS——硅基液晶

　　LCoS，為Liquid Crystal on Silicon的縮寫，即硅基液晶，是一種全新的數碼成像技術，基成像方式類似于三片式的LCD液晶技術，不過采用LCoS技術的投影機其光線不是透過LCD面板，而是采用反射方式形成彩色圖像。

　　它采用涂有液晶硅的CMOS集成電路芯片作為反射式LCD的基片，用先進工藝磨平后鍍上鋁當作反射鏡，形成CMOS基板，然后將CMOS基板與含有透明電極之上的玻璃基板相貼合，再注入液晶封裝而成。LCoS將控制電路放置于顯示裝置的后面，可以提高透光率，從而達到更大的光輸出和更高的分辨率。

　　從技術角度講，在新興的顯示媒體中，PDP的前景最黯淡，存在的局限最多，而最有發(fā)展前途的當屬DLP和LCoS。就目前的技術發(fā)展而言，LCoS尚不如DLP成熟。

　　首先，LCoS顯示技術涉及到多個高技術前沿領域，主要有VLSI設計和工藝相關技術、液晶相關技術、光學引擎技術、新型光碟技術、圖像處理相關技術等，因此沒有哪一個公司可以掌握所有的關鍵技術。而DLP技術成熟，已經占領大量普通民用視頻設備領域，分辨率在1024×768水平的DLP產品價格已經很低廉，在2048×1024分辨率水平上的DLP也已經能夠供應市場，雖然由于價格因素目前主要應用在數字電影院的放映上，但是隨著4000×2000水平的DLP應用到數字電影放映中，2048×1024水平的高清晰電視投影機也會面世。其次，LCoS高分辨率帶來的大屏幕高清晰畫質還不能表現出來，和DLP成熟的技術比確實相差太遠。在LCoS投影系統(tǒng)中，光學引擎、機械結構、系統(tǒng)電路和LCoS芯片本身的任何缺陷都會影響圖像顯示效果。第三，LCoS微顯示器的開發(fā)和生產還沒有一個統(tǒng)一的標準，產業(yè)鏈還沒有完全形成，新技術的產業(yè)化、聯合加工、技術方案的改變等，使得LCoS系統(tǒng)的低成本優(yōu)勢還沒有體現出來。雖然理論上在分辨率、亮度等功能相匹配的情況下，三片式LCoS投影系統(tǒng)的成本可以低于單片DLP投影系統(tǒng)的價格，但是距離實現這個目標還有很遠的路要走。

　　在新興的顯示技術中，可以清晰地分成2個陣營，PDP和LCD是一種技術方向，側重于顯示器件本身的開發(fā)。DLP和LCoS代表著另一種方向，它們跳出了就顯示器件研制顯示媒體的框子，立足于微型芯片制造技術，在技術和成本上顯然和前者不在一個層次上。因此在PDP和LCD為韓國、日本及我國的***三分天下的時候，DLP為美國的TI公司所獨有就毫不奇怪了，畢竟在芯片制造商領域還是美國的天下。目前國際上有幾十家公司在積極開發(fā)LCoS微顯示器技術，但是只有索尼、JVC、飛利浦和日立公司有相關少量的產品推出。

　　同DLP一樣，LCoS在大屏幕高清晰度電視機市場有著無限的潛力，同時由于LCoS微顯示器體積小、功耗低，便于低溫加固，在各種軍用頭盔顯示器方面完全可以取代早期的微型CRT。在近眼顯示器領域，有著獨特的優(yōu)勢。近眼顯示器是一個特殊的應用方向和市場，目標產品包括頭盔顯示器HMD、手機顯示器、無線網絡終端、可穿戴計算機顯示器等。在軍事、醫(yī)療、娛樂等領域，LCoS微顯示器潛在的技術內涵將會形成各類便攜式高清晰顯示技術的核心。

　　其它新興顯示技術展望

　　OLED，即有機電致發(fā)光二極管，也被很多廠商叫做OEL，索尼稱為有機EL。OLED被稱為下一代平板顯示技術，目前2英寸左右的成品已經開始在數碼相機和手機等產品上得到應用，但是要想在電視機方面推出成熟的消費品，還有一段路要走。

　　OLED電視不需要液晶電視所必需的光源，同時具有等離子電視的高清晰度，而且屏幕更薄，甚至可以做成1mm厚卷起來。這種電視的原材料比較便宜，可以用塑料、聚酯薄膜或膠片作為基板，又不需要光源，今后價格肯定要低于等離子電視和液晶電視。

　　目前，三洋已經生產出了使用OLED屏幕的手機;索尼也一直在開發(fā)OLED電視，宣稱2005年就將推出13英寸左右的樣品。2003年，我國***地區(qū)的IETECH公司成功研制出了20英寸的OLED顯示屏，讓人們看到了OLED在大屏幕顯示領域的潛力。

　　FED，即場發(fā)射顯示技術，也是被許多廠商看好的一種未來大屏幕顯示技術，是一種具有較長歷史卻進展相對比較緩慢的顯示技術。早在1928年場發(fā)射電極理論就被提出，直到1968年才開始有場發(fā)射電極應用于顯示器的研究，1991年第一款FED顯示器產品由法國的一家公司展出。

　　該技術的顯示原理類似于CRT，都是由陰極發(fā)射電子，撞擊熒光屏發(fā)江。只是FED中的陰極射線管被場發(fā)射陣列平面陰極代替，因此顯示器由平面陰極和熒光顯示屏兩部分組成，實現了平面顯示。FED在實現了平板顯示器的輕薄結構的同時卻繼承了CRT的高性能，可以實現高亮度、高響應速度、真彩色、寬視野，同時避免了CRT的電磁輻射和X射線輻射。

　　2002年三星公司已經研制出了32英寸的FED面板，同年伊勢電子了展出了40英寸FED面板，2003年摩托羅拉成功開發(fā)出使用碳納米管的FED面板，除已經發(fā)表的15英寸樣品以外，還將加緊試制30英寸產品，在生產超過30英寸的大尺寸面板模塊時，與液晶面板相比，成本大約可以降低30%左右，FED也已經開始了大屏幕應用歷程。

　　GLV顯示系統(tǒng)，即“柵狀光閥”成像系統(tǒng)，是一種全新的高精度光電調制器。由美國CLM公司開發(fā)，由于財務困境于2000年轉讓給索尼。GLV柵狀光閥是依靠靜電驅動微型機械部件，對入射光的強度和反射方向進行控制的器件，屬于“微機電子系統(tǒng)”。GLV是一個線陣式硅芯片器件，只能產生一條豎直的線陣式像素，要變成一個平面圖像還要依靠光學的掃描方法。電視圖像中垂直像素的多少，由GLV線陣器件的像素數目決定，索尼公司開發(fā)的GLV是1080個像素排成豎列的一維畫面器件。將此經由1080組GLV光柵反射的激光帶，再用光學棱鏡水平旋轉投射到屏幕上，就可以形成一幅1920×1080的高清晰度電視圖像。

　　水平像素的多少，由光柵所加電視信號的行像素決定。GLV每個晶片長度為20μm，寬度為5μm。GLV光柵調制器結構比較簡單，采用不同的投射光路，既可以組成與等離子電視厚度相差不大的背投電視，也可以做成正投影裝置，但目前該技術尚處于實驗階段。

　　新興電視中將消失的名詞

　　在新興顯示媒體中，很多概念甚至將消失得無影無蹤，在顯像管電視機宣傳中為一些商家不斷炒作、一些發(fā)燒友津津樂道的名詞，將不復存在。

　　逐行掃描：這個名詞是顯像管電視機專有的名詞，對于LCD、PDP、DLP或者LCoS這些新興的顯示媒體而言，圖像傳輸和顯示都是整幅的圖像，沒有所謂行結構。

　　磁化：也是顯像管電視機專有的概念，對于LCD、PDP、DLP或者LCoS來說，不必擔心磁化問題。

　　地磁校正：對于大屏幕顯像管電視機，由于地磁的影響，擺放的時候要求考慮方向性，否則圖像會發(fā)生一些問題，影響正常觀看，好一點的電視機都帶有地磁校正

　　物理純平：對于顯像管電視機，在所謂的純平狀態(tài)下，幾乎所有的電視機都存在枕型失真和匯聚不準問題。而LCD、PDP、DLP和LCoS這些新興的電視機，都是平面的，先天就不存在上述缺陷。