大屏幕拼接墻顯示技術概述

　　在日常工作中，隨著對信息量的需求越來越大，現在很多政府部門和公共機構都在使用拼接墻來顯示信息。此外，拼接墻在展覽館、機場、航天、電力、電信等部門也都有很重要的用途。在國外，這種拼接墻還用于銀行的監控系統、污水處理的監管部門和公共交通的調度部門等。

　　中國電子視像行業協會大屏幕投影顯示分會秘書長趙漢鼎先生說過，“拼接墻不是可有可無的，而是可以大大地提高工作效率。比如在公共交通調度部門，使用拼接墻可以同時顯示很多畫面，從而對各個路段的交通狀況都一目了然，便于指揮調度。”可見，拼接墻在指揮調度等大型部門與場所正發揮著重要的作用，但對很多人來說，拼接墻仍是一種既熟悉又陌生的產品，對其種類和發展狀況并不了解。為此，我們這在里做一個系統的介紹。

　　拼接墻是一種集成系統，目前共有四種類型，比較常用的是投影和LED兩種。其中，投影目前常用到的有3LCD、DPL和LCOS。使用投影技術的拼接墻價格相對較低，并且畫面的質量和穩定性都比較高，因此性價比最高，是目前拼接墻領域的主流產品。LED拼接墻雖然價格比較高，但因為其耐受日曬和風雨的特點，被廣泛的用于室外進行數字顯示。
 
　　除投影和LED外，還有LCD液晶和PDP等離子，他們都有各自的優點。企業與政府部門在采購拼接墻時，應當結合其性能和用途進行綜合考慮。

背投影拼接顯示墻

　　大屏幕投影拼接是一個籠統的概念，目前大屏幕投影拼接主要有兩種，一種是傳統的投影顯示單元按照一定的排列方式組合而成的顯示墻體，我們稱之為硬拼接接，另一種是采用邊緣融合技術的無縫拼接。

　　其中，投影顯示墻硬拼接是由多個箱體拼接而成，按其核心部分－顯示光機采用的技術不同，它有LCD、其　　DLP、LCOS拼接墻等多種類型。目前，這種拼接技術的拼接縫隙最小的可以小到毫米以下，因為縫隙非常小，所以大家也都叫“無縫”拼接，但實際是有縫隙的。

　　投影顯示墻硬拼接所采用的箱體通常由以下幾個組件構成：投影機（LCD、DLP、CRT等種類）、背投影屏幕、反射鏡、支架和箱體。由于其原理都是利用背投反射成像，因此我們又把稱作背投影顯示單元，其中投影機是背投影顯示單元核心部件，其性能參數主要有亮度、對比度、發分辨率等等，其指標性能對整個大屏拼接系統顯示的好壞起了決定性的作用。

    基于背投的組成原理及投影機的重要性，我們根據采用投影體種類的不同，可分為CRT(陰極射線管)、LCD(數字光處理)等幾種。CRT背投屬于背投陣營中的低端產品，目前在實際應用中已經很少見到，面作為新興勢力的LCOS在近年來的應用正在逐年增加。

　　在以上的幾種產品中，DLP背投具有亮度、色彩、可視角度較好的特點，而LCD背投清晰度較高；拼接縫較小。LCOS則在分辨率上與高度上點絕對的優勢，下面我們就這幾種采用不同技術的投影機拼接顯示單元進行更深入的介紹。

LCD背投影顯示單元

    LCD投影技術是自90年代起，由日商主導的投影技術，其顯影原理類似幻燈機，系藉由高亮度鹵素燈泡，照射LCD面板，再將影像穿透面板后，經過投射鏡頭組的聚焦及放大影像后，投射于屏幕上顯示影像。

    LCD背投影顯示單元中的投影機按照液晶板的片數分為三片式和單片式。目前，三片式投影機是液晶板投影機的主要機種，其原理示意圖如下：

    三片式LCD板投影機原理是光學系統把光源發射的強光通過分光鏡形成R、G、B三束光，分別透射過R、G、B三色液晶板；控制信號源經過A/D轉換調制后，加到液晶板上，通過控制液晶單元的開啟、閉合，從而控制R、G、B三色光路的通斷，然后三色光經過合色光路，在合色棱鏡中匯聚，最后經透鏡投射后，在屏幕上形成彩色圖像。

LCD背投影顯示墻的優缺點

    采用LCD投影技術的投影機分辨率、清晰程度較高，但在亮度的均勻性和壽命上相對弱一些，造價比DLP要低。但由于其不能7x24小時不間斷連續工作、維護費用高、光效利用率低等問題，它的開機預熱和關機后散熱都需要時間，不能做到CRT背投那樣隨開隨關。因而在專業背投領域很少應用。目前 ，LCD(Liquid Cristal Display)技術的核心主要集中于SONY和EPSON兩家，產品在商用投影機(前投)領域應用廣泛。

DLP背投影顯示單元

   DLP是純數字化顯示技術。 DLP（數碼光處理）是在投影和顯示訊息方面的一種革命性技術，根據美國Texas Instruments（TI）公司開發的數碼微鏡無件（DMD）設計而成，創造出顯示數碼視像訊息的最后一環，它采用發射光成像原理，實現圖像處理全數字化，具有穩定可靠、維護方便、亮度高、顯示圖像平滑、細膩、精確的特點，DLP投影技術廣泛用于桌面投影機、商務投影機、電影院放映，尤其在大屏幕投影拼接顯示領域，它一直處理領導地位，在背投拼接墻領域DLP技術占據了近95%的市場份額。

DLP技術原理：

   DLP(Digital Light Processing)指數字光處理技術，這種技術要先把影像訊號經過數字處理后再投影出來，其投影顯示質量很好。與LCD背投的透射式成像不同，DLP為反射方式，其系統核心是TI(德州儀器)公司開發的數字微鏡器件—DMD(Digital Micro mirror Device)。

    DMD是顯示數字可視信息的最終環節，它是在CMOS的標準半導體制程上，加上一個可調變反射面的旋轉機構形成的器件。通常DMD 芯片有約130萬個鉸接安裝的微鏡，一個微鏡對應一個像素。DLP背投的原理是用一個積分器(Integrator)將光源均勻化，通過一個有色彩三原色的色環(Color Wheel)，將光分成R、G、B三色，微鏡向光源傾斜時，光反射到鏡頭上，.相當于光開關的“開”狀態。微鏡向光源反方向傾斜時，光反射不到鏡頭上，相當于光開關的“關”狀態。其灰度等級由每秒鐘光開關，開關次數比來決定。因此采用同步信號的方法，處理數字旋轉鏡片的電信號，將連續光轉為灰階，配合R、G、B三種顏色而將色彩表現出來，最后投影成像，便可以產生高品質、高灰度等級的圖像。

    目前DLP的投影機主要有單片DMD機、雙片DMD機和三片DMD機。根據各自不同的特點，有著不同的應用。其中單片式主要應用在便攜式投影產品，三片式主要應用于超高亮度投影機，雙片式則主要應用于大型拼接顯示墻。

    DLP數字光處理技術背投影顯示單元，雖然亮度、色彩較好，但造價也最高，燈泡的壽命不能讓人滿意，燈泡一般工作大約6000小時時就需要更換，目前業界許多知名的公司相繼推出了投影機雙燈系統，該系統的出現，在一定程度上解決了由于投影機燈泡問題而引起的顯示單元無法正常顯示的問題。DLP數字光處理技術背投影顯示單元 主要用于指揮自動化、工業控制、生產調度等行業。

LCOS背投影顯示單元

　　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。其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。

　　LCOS 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。

    在背投拼接墻領域，尚處在起步階段，其技術還有待進一步完善，量產技術尚未成熟，在面板供貨上也缺乏穩定，成品率比較低且其質量和穩定性都不能得到保證。雖然有日立、索尼等公司之前都推出了幾款大有前途的LCOS產品，但真正用于拼接的并不太多。 

    目前國內能提供LCOS液晶背投拼接墻的有展視科技、以及江西的鴻源數顯等。早在2004年，展視就推出了LCOS大屏幕拼接墻，它利用新的光學及結構設計能支持7×24連續工作，解決了LCD透光率、分辨率、視角、壽命等問題，但由于是量少，LCOS技術的優勢仍有待進一步的推廣。

液晶屏拼接顯示墻

　　　液晶拼接幕墻是一種全新的大屏幕拼接方式，其最大的特點就是可以無限地拼接。

液晶原理簡析

    液晶是利用液狀晶體在電壓的作用下發生偏轉的原理。由于組成屏幕的液狀晶體在同一點上可以顯示紅、綠、藍三基色，或者說液晶的一個點是由三個點疊加起來的，它們按照一定的順序排列，通過電壓來刺激這些液狀晶體，就可以呈現出不同的顏色，不同比例的搭配可以呈現出千變萬化的色彩。液晶本身是不發光的，它靠背光管來發光，因此液晶屏的取決于背光管。由于液晶采用點成像的原因，因此屏幕里面構成的點越多，成像效果越精細，縱橫的點數就構成了液晶電視的分辨率，分辨率越高，效果越好。

   目前用于液晶拼接幕墻的屏幕較為先進的主要是DID TFT LCD液晶屏。 DID（Digital Infomation Display） TFT(Thin-Film Transistor) LCD(Liquid Crystal Display)是專用產品液晶屏。它是根據應用于安防、廣播電視、醫療、工業及公共媒體發布等領域轉業監視器的技術要求而設計和生產的，是繼NB、PC以TV之后的第四代LCD產品。其以卓越的顯示性能，已經成為人們認同的當前最高端、最理想的液晶監視器顯示屏。DID TFT LCD液晶屏具有高亮度、 高對比度、更好的彩色飽和度、更寬的視角、可靠性更好、純平面顯示、亮度均勻、影像穩定不閃爍、120HZ倍頻刷新頻率、更長使用壽命等特征。具體具有如下突出特征：

   · 高亮度
    與TV和PC液晶屏相比，DID液晶屏擁有更高的亮度。TV或PC液晶屏的亮度一般只有250~300cd/m2(≤ 20.1”)和400~500 cd/m2(≥ 26”)，而DID液晶屏的亮度可以達到300~500 cd/m2(≤20.1”)和700~800 cd/m2(≥26”)。

   · 高對比度
    DID 液晶屏具有1000：1（ <=20.1”）1500：1（ ≥ 26”）對比度，比傳統PC或TV液晶屏要高出一倍以上，是一般背投的三倍。

   · 更好的彩色飽和度
    目前普通LCD和CRT的彩色飽和度只有72％，而DID LCD可以達到92%的高彩色飽和度，這得益于DID新開發的色彩校準技術，通過這個技術，除了對靜止畫面進行色彩校準外，還能對動態畫面進行色彩的校準，這樣才能確保畫面輸出的精確和穩定。

   · 更寬的視角
    PVA（Patterned Vertical Alignment）技術即“圖像垂直調整技術”，利用這種技術，可視角度可達雙170°以上(橫向和縱向)。

   · 可靠性更好
    普通液晶屏為電視，PC顯示器設計，不支持日夜連續使用；DID液晶屏為監視器、廣告牌設計，支持在公眾場合日夜連續使用。

   · 純平面顯示
    LCD是平板顯示設備的代表，是真正的純平顯示器，完全無曲率大畫面，無變形失真。

   · 亮度均勻，影像穩定不閃爍
    由于LCD每一個點在接收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，而不像CRT那樣需要不斷刷新亮點。因此，LCD亮度均勻、畫質高而且絕對不會閃爍。

   · 120HZ倍頻刷新頻率
    專利的120Hz倍頻液晶顯示技術，能有效解決圖像快速運動過程中的拖尾和模糊，增強圖像的清晰度和對比度，使畫面更清澈，人眼長時間觀看也不易疲勞。

   · 更長使用壽命
    普通的NB、PC及TV使用的LCD液晶屏其背光源的使用壽命為1萬至3萬小時，而DID LCD液晶屏背光源的使用壽命均可達5萬小時以上，這就確保了拼接幕墻使用的每片液晶屏在長時間使用后的亮度、對比度和色度的一致性并且確保幕墻的使用壽命不低于5萬小時。

   · 超薄窄邊設計
    DID液晶屏在擁有超大顯示面積的同時，還有厚度薄，重量輕等優勢，可以方便地拼接、安裝。一般40英寸的DID LCD，其重量只有12.5KG，厚度不到10公分，拼接專用的液晶屏，其優秀的窄邊設計，使其邊緣只有1公分，相對于40寸的大屏幕來說，這么小的邊緣完全不影響幕墻的整體顯示效果。

等離子屏拼接顯示墻

等離子體：

    在了解等離子顯示原理之前，我們先得了解一下---Plasma/等離子體，當惰性氣體達到一定溫度，氣體內部電子充分電離，當正離子(+)、自由電子(-)數量基本相當，加上少量不帶電的中性粒子，該氣體即稱為等離子體。等離子體具有良好的導電性。

等離子原理簡析

    等離子顯示器是一種利用氣體放電發光的顯示裝置，其工作原理與日光燈很相似。它采用了等離子管作為發光元件，屏幕上每一個等離子管對應一個像素，屏幕以玻璃作為基板，基板間隔一定距離，形成一個個放電空間。放電空間內充入氖、氙等混合惰性氣體作為工作媒質，在兩塊玻璃基板的內側面上涂有金屬氧化物導電薄膜作激勵電極。當向電極上加入電壓，放電空間內的混合氣體便發生等離子體放電現象，也稱電漿效應。等離子體放電產生紫外線，紫外線激發涂有紅綠藍熒光粉的熒光屏，熒光屏發射出可見光，顯現出圖像。優點：顏色鮮艷、高亮度、高對比度；缺點：耗電與發熱量很大，嚴重灼傷現象，畫質隨時間遞減。

等離子顯示發展史

    等離子體顯示的概念最早由美國伊利諾伊州立大學的科學家于1964年7月提出，最早的實驗性樣品只是一些簡單的發光點陣。六十年代后期該項技術得到了進一步發展，但受到材料和工藝的限制，當時的屏幕尺寸很小，且顯示質量較差。

    不過，隨著電子計算機及信息產業的發展，為等離子顯示的進步提供了契機。獨特的發光原理和構造所帶來的諸多優點，使等離子顯示器逐漸被人們認同為最理想的大屏幕顯示技術。由于新工藝和材料的應用，等離子顯示技術已經日臻完善。目前全球共有七家廠商具備等離子屏(模塊)生產技術和能力，等離子顯示器正得到越來越廣泛的應用。

    現在的等離子顯示器機身可以做得比較薄，具有超大的顯示面積，在多種環境下均有卓越顯示性能，是目前最先進的大屏幕顯示設備之一。等離子顯示器的核心部件是等離子屏，其中每個像素單元由紅、綠、藍三個像素點組成，發光的外屏內表面熒光體類似于CRT顯像管內的熒光體，這種熒光體主動發光的顯示方式能夠提供生動豐富的色彩、極短的響應時間和非常廣闊的可視角度。每一個像素單元都由單獨的電極控制，視頻信號經轉化后，各電極做出響應，通過三種原色不同亮度的組合，每一個像素點能夠產生1670萬種以上的顏色。

等離子電視顯示特征

    高分辨率與傳統CRT電視機相比，PDP電視擁有更高的分辨率。PDP可以顯示XGA、SVGA、VGA等分辨率的電腦信號，同時可以顯示DTV或高清晰的HDTV信號。

    畫面無閃爍傳統CRT顯像管利用電子束對熒光層進行掃描，激發熒光體發光，由于掃描頻率限制，會產生閃爍及可見的掃描線。PDP每一個像素點由獨立電極控制，并配備雙倍掃描電路，因此即使是普通的電視信號或VCR錄像帶，也能呈現精細完美的畫面。

    精確的色彩還原能力高端等離子顯示器通常能顯示高達1,677萬種以上的色彩，提供了完美的色階，輔以豐富灰階，能夠呈現色彩更飽滿、更艷麗的畫面。

    寬屏顯示模式等離子顯示器屏幕比例多為16:9，而非傳統的4:3，這是為用戶欣賞大多數DVD影碟以及顯示未來的HDTV(畫面比例16:9)信號而準備的。當然，您也可以通過選擇4:3格式觀賞普通電視節目信號。
完美的純平面顯示PDP 等離子顯示器是真正的純平面顯示器。完全無曲率的大畫面，即使邊角部分也絕無變形和失真。

    亮度均勻大多數其他主流顯示技術都存在屏幕亮度不均勻的現象(如投影、液晶、CRT 等)，而由于PDP獨特的顯示原理，等離子顯示器的亮度非常均勻，不會出現邊角部分發暗的情況。

    超薄的機身設計PDP 在擁有超大顯示面積的同時，機身超薄，方便安置在任何場所和位置。一般等離子顯示器機身厚度僅為8)11cm，42”等離子的整機重量也僅為30Kg左右。超輕超薄的優點使等離子顯示器成為室內大屏幕顯示的最佳設備。

    超寬觀看角度由于PDP自身帶有發光源,無需外部光源來發光，這種主動發光的特性使PDP的可視角度極為寬廣，在水平和垂直雙方向上都高于160度。

LED

的原理介紹

　　LED是light-emitting diode的縮寫，在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱LED。

　　顯示屏屏體矩陣部分由許多的發光二極管組成的。首先將發光管集成像素，像素再集成模塊，模塊再組裝成大屏。發光管采用無色透明的大橢圓形硅膠封裝，管內安裝曲面反光碗，使亮度和對比度大大提高，色彩更加艷麗！

　　LED的發光顏色和發光效率與制作LED的材料和工藝有關，目前有紅、綠、藍三種基本顏色。只有紅色組成的顯示屏叫單紅色顯示屏 ；把紅色和綠色的LED放在一起作為一個象素制作的顯示屏叫雙色屏或彩色屏；把紅、綠、藍三種LED管放在一起作為一個象素的顯示屏叫三色屏或全彩屏。

　　制作室內LED屏的二極管尺寸有φ3.7和φ5矩陣塊兩種，3.7和5都是二極管的直徑，（單位：毫米）另外常常采用把幾種不同基色的LED管芯封裝成一體。室外LED屏的象素尺寸多為12-32毫米，每個象素由若干個各種單色LED組成，常見的成品稱象素筒，雙色象素筒有2紅3綠、2紅4綠、4紅8綠、6紅15綠等組成，三色象素筒用2紅1綠1藍、4紅2綠1藍等組成。

    無論用LED制作雙色或三色屏，欲顯示圖象，需要構成象素的每個LED的發光亮度都必須能調節，其調節的精細程度就是顯示屏的灰度等級�；叶鹊燃壴礁撸�顯示的圖像就越細膩，色彩也越豐富，相應的顯示控制系統也越復雜。一般256級灰度的圖像，顏色過渡已十分柔和，所以，多色及全彩LED屏當前都要求做成256級灰度，如多色屏則可顯示65536種顏色，全色屏則可顯示16.8兆種顏色。單色屏不存在灰度問題。

LED拼接屏目前主要有以下幾個種類：

　　室內雙色LED顯示屏 ：雙色顯示屏廣泛用于金融、郵電、電信、電力、醫院、部隊、公安、商場、財政、稅務等部門和場所。

　　室外雙色LED顯示屏 ：室外雙色顯示屏廣泛應用于廣場、商業中心、公路等人口密集的戶外場所。具有亮度高、可全天侯顯示、顯示內容和方式修改靈活方便、顯示功能強大、功耗小壽命長等特點。

　　室內全彩LED顯示屏 ：全彩色也稱為三基色：即由紅、綠、藍三原色組成最小的顯示單位。與計算機顯示器的工作原理一致。能真實的還原色彩紅、綠、藍、各256級灰度構成16.7M（百萬）種顏色，能實時顯示色彩豐富的動態圖象。

　　室外全彩LED顯示屏 ：全彩色也稱為三基色：即由紅、綠、藍三原色組成最小的顯示單位。與計算機顯示器的工作原理一致。能真實的還原色彩紅、綠、藍、各256級灰度構成16.7M（百萬）種顏色，能實時顯示色彩豐富的動態圖象。

　　多年來，LED顯示屏依靠其獨特的低價、低耗、高亮度、長壽命等優越性一直在平板顯示領域扮演著重要的角色，并且在今后相當長的一段時期內還有相當大的發展空間。LED顯示屏具有高亮度、可拼接使用、方便靈活、高效低耗等優點，使得它在大面積顯示，特別是在體育、廣告、金融、展覽、交通等領域的應用相當廣泛。LED顯示屏從單色至全彩的廣跨度品種提供，為其適應廣泛的應用提供了基礎，并且由于其高亮度、高可靠性、超強抗環境光的能力，使得LED顯示屏在諸多戶外以及特殊應用場合有著不可替代的地位。