大屏幕拼接墙作为大屏幕显示的一种,近年来一直呈现快速增长的态势,连续多年保持了30%以上增长速度。在增长的同时,用户群体范围也更加广泛,从初始较为狭窄的电力、电信、金融等高端专业控制室应用,扩展到城市轨道交通、城市管理、能源、环保、工业、商业、娱乐等细分领域市场。在应用技术方面,目前主要有3大技术:DLP、LCD和PDP,其中DLP由于技术成熟,拼缝较小占据着拼接墙主流位置,PDP拼接紧随其后, LCD是近两年随着三星窄缝拼接模块的推出才进入该领域的技术,其无需更换灯泡,长寿命的特点受到更多关注,从而掀起了拼接墙领域新一轮市场之争。
作为显示设备,光源的选择是十分重要的。它直接决定了设备的结构、特性、应用、寿命、价格,甚至发展前景。下面我们来分别分析一下3大技术光源应用和发展。

投影灯泡
一、DLP
DLP (Digital Lighting Progress)是应用了数字微镜晶片(DMD)来做主要关键元件以实现数字光学处理过程。其原理是将光源藉由一个积分器(Integrator),将光均匀化,通过一个有色彩三原色的色环(Color Wheel),将光分成R、G、B三色,再将色彩由透镜成像在 DMD 上。以同步讯号的方法,把数字旋转镜片的电讯号,将连续光转为灰阶,配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来,最后在经过镜头投影成像。DLP相对于其他两种拼接的最大优点在于其拼缝最小,目前单元箱体之间的物理拼缝已经可以控制到0.5毫米以内,但是其缺点也是显而易见的,运行成本高,其内部光源灯泡使用寿命为6,000~10,000小时,长时间使用会加速老化,需要不断更换背投灯泡,而每个灯泡价格为几千元,给用户带来不小的运营开支,另外体积与重量也显得过大。不过仅凭拼缝最小这一项,DLP多年以来一直占据着拼接墙的主力位置,但是随着无需更换灯泡的LCD、PDP产品拼缝不断缩小,竞争也愈加激烈。为了应对挑战,去年巴可、科视等厂商推出了替代灯泡的LED光源用于DLP拼接,长达近6万小时的超长寿命完全免除了更换灯泡的额外支出烦恼,同时色域也更为宽广,色彩还原性、饱和度更好。目前TI面对LED光源 DMD芯片已经推出,新LED产品会去掉色轮等光学器件,成本进一步降低。今年三菱、巨洋、GQY等众多DLP厂商都会推出相应产品,新的拉锯竞争格局正在逐步形成。
面对LCD、PDP的竞争,DLP厂商对于LED都给予了厚望。去年巴可推出的LED投影采用Sense6颜色校准与稳定技术,可真正实现24×7使用,保证55,000小时LED使用寿命和5年免维护正常运行时间。三菱早在2007年就开发出了第一代LED光源产品,并利用三传感器智能化技术,可实现动态调整RGB三个LED灯的色彩,达到屏幕平衡一致。2009年,三菱重新设计了光学通道,采用专利技术,生产出第二代LED光源产品,亮度提高了25%-40%,预计今年4月推入市场。国内厂商也不落后,作为国内最早从事DLP拼接厂商之一的GQY公司即将推出高达150%以上的色域广度、寿命为5万多小时LED光源产品。巨洋、台达等厂商的相关产品也相继出现。
虽然厂商不断推出LED光源产品,但并不意味这项技术已经成熟,目前仍存在一些问题。三菱电机技术工程师陆嘉麟表示:目前LED亮度仍显不足,已经推出的产品亮度仅为500~600流明,只能满足最低亮度需要;R/G/B 三个LED灯衰减也不平衡,长时间运行会出现一定色差;另外缺乏大规模实际应用,长时间使用可靠性还未可知;当然成本和售价现在也比较高。因此在相当一段时间内,还会以传统灯泡光源为主。
在投影显示中,传统灯泡光源有金属卤素灯、超高压汞灯、氙灯三种。目前用在DLP拼接墙上的主要是超高压汞灯。
金属卤素灯是一种暖光源,见于早期的(2000年之前)DLP拼接墙应用,优点是价格便宜,缺点是半衰期短,一般使用1,000小时左右亮度就会降低到原先的一半左右,同时发热量大,对投影机的散热系统要求也比较高,不宜做长时间投影使用,已基本退出投影显示领域。
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氙灯是利用正负电极之间放电产生的电弧发光的一种光源,氙灯的光谱最接近自然光,可以提供比其他光源更优异的色彩。与超高压汞灯相比,具有随时开关的优点。但寿命较短,在2,000小时以内,附属整流电源也比较复杂,价格较贵,目前只应用在大型高亮度的投影机上。
超高压汞灯是一种冷光源,主要有UHE和UHP,UHE灯泡的优点是价格适中,在使用3,000小时以前亮度几乎不衰减。UHP灯泡的优点是寿命长,一般可以正常使用8,000-10,000小时以上,并且亮度衰减很小。与UHE相比,在相同功耗下,UHP灯泡能产生更大光量,且能有效地抑制闪烁情况的发生,价格也略高,目前广泛应用于DLP拼接墙系统。
当前拼接墙灯泡主要生产厂商为飞利浦和欧司朗,飞利浦的UHP应用最为普遍,如巴可、科视、GQY都等在使用;也有少数选择欧司朗OSRAM产品,如三菱电机;而巨洋则两种都在使用。巨洋方面认为,两者在质量上难分伯仲,在不同型号上有不同侧重,公司会综合考虑产品性能的稳定、故障率低等因素,选择用于适合的型号上。
世界主要投影灯泡厂商
名 称 规 格
比利时飞利浦PHILIPS UHP系列
德国欧司朗OSRAM VIP/VIPR系列
日本爱普生EPSON UHE系列
日本优志旺USHIO UMPRD/UMVRD/NSH系列
日本松下Matsushita HS/UHM系列
日本凤凰PHOENIX SHP系列
日本岩崎电气IWASAKI HSCR系列
日本日电NEC NUPNUA系列
美国奇异GE SHL系列

巨洋DLP拼接
经过多年发展,针对不同的应用和需求,厂商对于传统灯光模组进行了各种优化组合。如GQY公司目前就有双机双灯、单机双灯及单机单灯全系列产品供客户选择,同时双灯又有同时使用、单独使用、冷备份、热备份等多种工作方式。
巨洋推出的“倍显”技术,采用120W+300W梯级光源和光路结构设计,使双灯在需要的情况下纵向替换调整到合适位置,从而达到光源最佳投影效果。此设计将以往双灯结构中的70%的光利用率提升至95%以上,同时,巨洋的12级光源调节技术能够使灯源亮度的监控和调整更加便捷,以最佳节能方式适应从弱到强不同环境光亮度下的显示需求。
巴可采用两种不同功率灯泡:120/132W和180W,前者多应用于一般控制室,后者主要应用在电视背景墙中,因为电视背景墙需要3,200K色温,180W的灯泡能保证在3,200K色温时的亮度。巴可所有拼接墙都是双灯备份结构,能设置双灯冷/热备份、经济运行三种不同运作模式。
三菱电机的70系列能够提供用户预设最小运行亮度值和灯泡自动切换时间两种灯泡切换模式,采用了快速旋转镜进行光源切换,在1秒钟内完成全亮度输出。
在当前以传统灯泡主导,LED光源渐进的同时,另一种光源也一直被业内关注,就是激光。激光光源的特点是高亮度、高分辨率、数字化,显示图像具有更大的色域,其色域覆盖率可达荧光粉的两倍以上,可以达到人眼所能识别色彩空间的90%以上,且激光是线谱,具有很高的饱和度。三菱在激光显示方面具有领先地位,2006年2月15日就发布了激光背投电视LaserVUE,色彩绚丽,对比度很高,目前占据着激光背投电视市场75%的份额。据悉,就激光在DLP拼接墙的应用,三菱正在积极研发之中。目前面临的最大问题是成本高昂、短期内无法投入市场。
二、PDP
PDP(PLASMA Display Panel)即等离子显示屏,其发光原理与日光灯的发光原理相同,它采用了等离子管作为发光元件,屏幕上每一个等离子管对应一个像素,屏幕以玻璃作为基板,基板间隔一定距离,四周经气密性封接形成一个个放电空间,放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。当向电极上加入电压,放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象,也称电浆效应。气体等离子体放电产生紫外线,紫外线激发涂有红绿蓝荧光粉的荧光屏,荧光屏发射出可见光,显现出图像。当每一颜色单元实现256级灰度后再进行混色,便实现彩色显示。
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由于PDP中发光的等离子管在平面中均匀分布,这样显示图像的中心和边缘完全一致,不会出现扭曲现象,实现了真正意义上的纯平面并且没有任何图像失真。同时PDP是自发光显示技术,不需要背景光源,因此没有视角和亮度均匀性问题,实现了较高的亮度和对比度。而三基色共用同一个等离子管的设计也使其避免了聚焦和汇聚问题,可以实现非常清晰的图像,对于动态视频显示更为优质。不过自发光的等离子也存在一定缺点,如高电压高耗电,能耗大,最主要的是“灼伤”现象,这是由于PDP采用荧光粉自然发光,又以寻址方式的像素显示图像,长时间激发荧光粉容易老化,由于高温放电,长时间在同一位置显示同一图像,就会出现“灼伤”,因此不适宜用于长时间显示静态画面的环境。同时,还存在拼缝比DLP大,售价上相对价格较高的现象。
目前,用于拼接的等离子面板主要是由2006年被中国长虹收购的韩国欧丽安等离子显示器株式会社提供,其于1998年研发生产并推出第一代42英寸PDP拼接模块,被称为MPDP。经过十多年的发展,欧丽安不断完善MPDP技术包括光源。最新推出的第七代拼接显示单体OPM-4250亮度已经可以达到1700cd/m2,对比度30,000:1,在拼缝上也突破了之前的2毫米难关,达到了1毫米,做到几乎完全无缝的拼接效果,同时新品还针对不同应用推出三个型号,OPM-4250、OPM-4250X和OPM-4250R,首创适用于半露天环境和专为租赁使用的显示单体。
欧丽安等离子MPDP中国总代德浩电子副总经理李伟表示,随着MPDP OPM-4250的推出,MPDP在拼接效果、色彩质量、亮度等方面的优势更加明显。BIC技术防灼伤功能更可将老化问题降低90%以上,寿命更是提升到了80,000小时,保证了系统长时间不间断工作;今后,MPDP会推出拼缝更小,单体面积更大的产品。在光源上,会进一步提高屏幕的显示亮度和亮度的完美均匀性。

等离子拼接
三、LCD
LCD意即Liquid Crystal Display,是利用液状晶体在电压的作用下发生偏转的原理进行显示的技术。由于组成屏幕的液状晶体在同一点上可以显示红、绿、蓝三基色,它们按照一定的顺序排列,通过电压来刺激这些液状晶体,就可以呈现出不同的颜色,不同比例的搭配可以呈现出千变万化的色彩。液晶本身是不发光的,它靠背光管来发光,因此液晶屏的光源来自于背光管。液晶的背光源分为冷阴极光源和热阴极光源。在实际生产制造中主要采用冷阴极光源(Cold Cathode Fluorescent Lamp;CCFL)作为液晶产品的背光。此光源色域好,色温稳定,光转换效率较高,发热量低。随着技术发展,近两年又出现了LED发光二极管的背光源,效果更为理想,只是目前的光亮度有待提高。
同辉佳视技术总监牛大军对于液晶技术有着很深的了解,他表示,冷阴极荧光灯管(CCFL)的背光设计主要有两种:“侧入式”与“直落式”,侧入式因光导设计使得光折损率较高,仅适合8英寸~15英寸的TFT LCD面板。在大尺寸上面时,主要采用的是直落式。当前直落式CCFL作为主导技术被广泛应用,在常规亮度下,有着相当不错的表现。不过要实现高亮度,就会出现一些问题。由于是利用背光管发光,提升画面亮度,就必须增加光管数目,然而光管过密排置不利于散热,需增加厚度来扩充散热空间,然而厚度增加就等于部分牺牲LCD的优点轻薄。同时,大尺寸上使用CCFL光管,光管的长度也必须应英寸数增加而增长,然而较长的CCFL光管,其光管的中间位置与两端将容易产生亮度和色度不均的问题,为了持续保持光均,则必须用上扩散膜来强化光均度,但扩散膜也会带来光透率的折损,使亮度减低,亮度减低的结果只好以增加光管数的方式来补强,这会使散热更难,造成背光模组的厚度,甚至是用电增加。所以寻找新的背光技术成为改变LCD画质的一个方向之一,其中LED就是可行方案之一。[Page]

等离子拼接
LED背光相比CCFL,具有更好的色域,色彩还原性、饱和度及寿命上都超越CCFL,而且LED的亮度只需用脉波宽度调变方式就可调节,并可用相同方式来抑制LCD显示上的残影问题,而CCFL的亮度调节就较为复杂,且必须以另行方式抑制残影。同时LED对冲撞的抗受性也要高于CCFL。不过,当前LED的发光效率并不高,以相同的用电而言,LED并不及CCFL,因此散热问题会比CCFL严重,此外LED属点型光源,与CCFL的线型光源相较实更难控制光均性,为了达到尽可能的光均,必须对LED进行精挑严选,将特性一致(波长、亮度)的LED用于同一个背光中,因此挑选成本也相当高昂。所幸的是,LED的发光效率还在提升中,目前已可至100ml/W以上,如此色彩饱和度可以更佳,使背光的排置更宽松,进而让用电与散热问题获得舒缓,在制造良品率提升后,挑选特性一致的LED之成本也会降低。当前LED光源在家用LCD电视上已经得到应用,不过在LCD液晶拼接目前还未有成品推出。
对此GQY高级工程师金展翔认为:相对家用的液晶电视,专业的液晶拼接墙市场较小,新技术的跟进肯定会缓一步。随着LED光源技术的飞速进步和成熟,预计将在一、两年内会出现在专业的拼接液晶上,并逐步取代传统灯管。
OLED(Organic Light Emitting Diode)为有机发光二极体,被称为下一代显示技术,OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同,无需背光灯,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄,可视角度更大,并且能够显著节省电能。当前三星电子、三星SDI、LG飞利浦都十分重视这项新的显示技术,但是,目前它的寿命和价格是限制它在LCD方面发展的瓶颈。
当前LCD液晶拼接屏主要由韩国三星提供,与PDP和DLP相比,具有画面细腻、分辨率高、厚度薄、重量轻、低能耗、长寿命、后续维护成本低廉等众多优点。前几年没能在拼接市场得到规模应用的主要原因是双边拼缝过大。不过随着三星SDI主导的DID拼接显示屏幕面板实现了最低整机6.7毫米的双边拼接接缝,众多厂商纷纷跟进,在去年受到热捧,液晶拼接短时间内就成为了DLP和PDP强有力的竞争对手。目前液晶拼接产品3毫米双边厚度的显示单元的量产也被三星排上议事日程,在2010年有望正式面世,届时三种技术的竞争将全面展开。