【IT168 资讯】微镜、电脉球、有机二极管，这些是斯蒂芬•霍金电影的道具清单吗？不是，这些原来只是在科幻电影中出现的概念和科技元件已经近在咫尺了，它们都是目前计算机、投影机演示必用元件。

    今年海外的投影机市场已经闹起了一场革命，现在LCD投影机在销售中已经占据了第一的位置，而传统的CRT投影机退居次席，随着液晶投影技术的发展，它也越来越被消费者接受。本文就是对几种重要的演示技术进行介绍，读者可能在文中可以隐隐约约地感受到，CRT技术已经是昨日黄花了。与液晶技术、CRT技术相比，近期以来等离子演示技术也是发展得很快，它最大的画面已经可以达到76英寸（对角线），达到了大屏幕演示的标准。而从液晶技术到数码光源投影技术，各种演示技术百家争鸣，百花齐放，真是竞争大大提高了投影演示技术的进步，应该说每一种技术都有优点，也都各自具有自己的市场空间，毫无疑问，这对于消费者来说是百利而无一弊的事情。

    推动各种技术不断进步的最根本动力是——在更小的投影设备上投影出更加鲜锐的画面，或者是在更大的屏幕上投影出更加清晰亮丽的图像，正是技术专家在这两方面的追求使得消费者可以更快地享受各类先进技术的服务。对与CRT投影机来说，要实现以上的两点目标就有点力不从心，因为在画面水平长度每翻一番，CRT管的体积就会增加八倍，所以从技术优选的角度来讲，CRT技术并不适合当作大屏幕演示的主流技术。相比之下，液晶技术和等离子技术就刚好弥补了CRT技术的不足，投影更大的画面时候，液晶面板和等离子面板的体积并不会发生太大的变化，在这方面后两者具有更大的技术前进。

    实际上，现在演示技术流派真的很多，可以说是日新月异，它们都具有非常广阔的技术前景，对于提高画面质量的同时降低制造成本都有着非常重大的潜在影响。比如说，有人在打印技术中喷墨打印和终端转换技术中就提出使用纳米炭材料，通过这种材料的使用，可以制造出好像晶体一样轻薄的CRT管，虽然只是一个设想，但是这对于打印技术的发展是很有价值的。

    就目前成熟的投影演示技术水平而言，用户可以享受到很好的技术服务，无需翘首以盼，各种技术都有了相当成熟的产品，而且产品越来越完善，价格越来越低。在本文将会对四种投影演示技术作一个概括性的说明和对比，介绍它们的特点和最新的发展状况，希望它对消费者的选购演示产品时起到参考作用。

LCD技术

    现在的液晶板电视可谓春风得意，它们的机型非常轻巧优美，而且性能设计也不错，但是唯一美中不足的是它观看电影的效果并不是十分理想，这是因为液晶芯板中的液晶单元反映速度慢一些，那么在画面转换和刷新方面就比较迟缓，所以在演示视频和游戏画面有时候会出现时滞的现象。相比之下，CRT电视就没有这方面的问题了，CRT电视的刷新率是非常高的，不过液晶技术作为一种新兴的演示技术，可以一段时间来完善，它具有很大的上升空间。相信加以时日，液晶电视在屏幕刷新效果方面还是会很大的提高的。

    液晶单元具有旋转和折射光波的功能，而在一般的液晶面板中，位于液晶层和屏幕之间有一个偏光片，而在液晶面板之前也有一个偏光片。在不加电场的情况下，入射光经过偏光片后通过液晶层，偏光被分子扭转排列的液晶层旋转90度，离开液晶层时，其偏光方向恰与另一偏光板的方向一致，因此光线能顺利通过，整个电极面呈光亮。 当加入电场的情况时，每个液晶分子的光轴转向与电场方向一致，液晶层因此失去了旋光的能力，结果来自入射偏光片的偏光，其偏光方向与另一偏光片的偏光方向成垂直的关系，并无法通过，电极面因此呈现黑暗的状态。 其显像原理是将液晶单元置于两片贴附光轴垂直偏光板之透明导电玻璃间，液晶分子会依配向膜的细沟槽方向依序旋转排列，如果电场未形成，光线会顺利的从偏光板射入，依液晶分子旋转其行进方向，然后从另一边射出。如果在两片导电玻璃通电之后，两片玻璃间会造成电场，进而影响其间液晶分子的排列，使其分子棒进行扭转，光线便无法穿透，进而遮住光源。这样所得到光暗对比的现象，叫做扭转式向列场效应。

    液晶芯板从白色转换为黑色再转换为白色这一个过程大概需要16－25毫秒的时间，而从一个实物的阴影灰度效果转换成为另外一个实物的阴影灰度效果则需要三倍到四倍的时间。这样的一个响应速度对于非移动影像，比如说文档或图表等画面演示来说是没有什么问题的，但是对于用来演示影视内容的画面时，因为影像的变化比较快，所以视觉上就会觉得它的响应速度慢了一些，画面变化有点迟缓。

    对于这种缺陷，现在就有一些专家提出对液晶单元矩阵施加更大的电压使之运动的速度更快，从而使之可以取得更准确的色彩转换效果和更快速的响应率，这种处理叫做“过压加速方法”，不过这项技术并不是非常成熟，过大的电场可能会恶化色彩效果，不过目前它是获得了较多认同的一种新技术。另外台湾的光学专家还提出了另外的一种解决方法，叫做“固性技术”，它也同样可以起到加速液晶单元移动和反应速度的作用。

    液晶屏还有一个缺陷就是，它的亮度和色彩效果随着视角的变化而变化较大，相比之下CRT电视屏幕就没有这方面的问题，这是因为CRT电视屏幕的光线是漫射出来的，各个方向都有，所以在偏角看屏幕也不会有明显的视觉差异。而液晶单元则是棒状的，它们是被整齐地排列在一起形成像素矩阵，如果从偏角看过去的话，观众就有可能接受不到一部分光线。这就好像是看窗外的景色一样，如果观众的视角太小就有可能看不到窗外的事物。

    正是液晶屏存在着可视角度的问题，为了解决这问题，出现了各种各样的液晶显示器的广视角技术。其中有一种称为多域技术，通过该技术对液晶单元的重新构造使得液晶单元具有“多面性”。虽然经过这项技术的处理具有一定的效果，但是液晶屏幕还是会存在一定的视角问题，如果偏角太大的话仍会有看不见的情况，不过它能够在一定程度上减少了视角的边际递减系数。

液晶演示的技术原理#$[*160709.gif*#LCD原理图*#0*#0*#center*]$#

    液晶成像的主要原理是因为液晶单元可以通过闭合来传导光线。通过偏光过滤层（A）的过滤，光线到达了液晶层（B），液晶层的每一个单元都受到信号电路的控制或开或合，使得光线中的一部分色光可以通过，而其余色光就被滤除，没被滤除的色光就会继续前行到达第二块偏光过滤层（C），最后呈现在屏幕上面就形成了生动的画面。

技术前景与问题

    液晶单元矩阵通过重构后具有“多面性”，从而使得液晶单元又直射变成了相对漫射，从而提高视角的广度，但是它还是没有从根本上解决视角问题。
要提高液晶屏幕的响应速度，就要加速液晶单元的运动速度，有两种方法：一个是通过材料创新来提高液晶的运动固有的特性；一种是通过改变加载于液晶单元的电场电压来改变液晶单元的运动速度。

LCOS技术

    要提高液晶屏幕的响应速度，就是在液晶层下面铺一层硅片。不过这样做也有缺陷，成本增加了，这对于小型屏幕来说是有点难以承受的，而且就算画面被尽可能地放大，但是也没有到达一个实际的可视要求，由此就产生了LCOS技术，全称是反射式液晶投影技术，它是把电路板直接摆放在纯硅片上面。

    液晶屏幕虽然非常薄了，但是每一个液晶单元都非常的细小，这就产生了一个新的问题，为了在高分辨率演示中获得更准确和更高速的响应，液晶层就必须要具有一层活跃的矩阵底板，最起码是每一个液晶单元下面都要有一个晶体管，对于一个是1024×768的分辨率液晶矩阵来说，因为每一个像素矩阵下面都要有红、绿、蓝三色的晶体管，那么总数就是2359296个晶体管了，数量非常庞大。

    人们经常可以看到的液晶屏幕中，包括手提电脑或者台式机屏幕，它们都是采用非硅晶材料来作为底板，虽然它们的价格很低，但是它的效果也差一些，而且非硅晶材料比较粗糙，不能太过靠近液晶材料。这就产生了采用纯硅晶来做底板的LCOS技术，纯硅晶更加细小的，可以更加紧凑地组合在一起，演示效果也更好一些。

    非硅晶材料上大量的晶体管阻止了光线的发射，这就在很大程度上降低像素矩阵的密度，从而降低分辨率。而传送光线的那部分发生作用的效果也要取决于它的光阀孔径大小，从而就造成画面的亮暗度不够均衡。如果把液晶芯片置于硅晶片上，那么由于晶体管更小，这就使得液晶分子在电场中可以更快的移动和反应。

    背头电视市场已经出现了LCOS技术产品，和传统的DLP电视相比，LCOS这个后起之秀还是受到了众多行家和市场的热捧。和LCD面板不同的是，LCOS面板不但能够传送光线，而且在液晶层下面还有一层晶体管层，在晶体管层和液晶层之间还夹着一层薄薄的反射材料，那么光线被液晶单元处理过了之后都会反射出去，而不会渗漏掉。

    目前LCOS技术所面对的最大问题就是不能批量生产，如果以后可以实现产业化的话，相信价格会进一步下降，几年前每一块LCOS芯板的价格是600美元，最近已经下跌到了200美元左右，不过这个价格还是偏高了，按照现在演示产品市场的价格水平，它最起码要下跌到100美元以下才会有竞争力，否则是很难和基于其他演示技术的产品进行竞争的。

    在今年拉斯维加斯的电子产品展览会中，英特尔公司大张旗鼓地宣称要进入LCOS产品领域，行业巨人的表态不但证明了LCOS技术的可行性，同时更是让消费者看到了LCOS产品量产的进程正在加快。

LCOS的技术原理#$[*160716.gif*#LCOS原理图*#0*#0*#center*]$#

    LCOS技术的最大特点就是把液晶芯片放置于反射层后面。而硅晶片的分子结构更小，所以它可以使得液晶的响应速度可以提高很多，这是LCOS技术优胜于LCD技术的最大原因，这样一来，LCOS技术在投影影视画面时就会刷新得更快，不会产生延滞的现象。

    LCOS技术的工作原理是这样的，外光源通过具有色光选择和导向性外部的分光片（A），液晶层通过自身的旋转后就会滤除一部分色光，而其余的色光就会原封不动的通过而达到反射光片（C），根据施加于每一个液晶单元的电压的不同，色光又会被反射到下一个分光片（D），那么没有被滤除的色光最后就会通过而形成画面，而那些被滤除的色光就没有呈现在画面上。

技术前景与问题

    制造商如果能够实现LCOS的量产并且进一步加以完善的话，那么LCOS技术将会成为一项性价比非常高的演示技术。

OLED技术

    可能消费者认为LCD芯板是在众多投影技术中最薄的芯片，事实并非如此，基于OLED技术的芯片才是最薄的，它的全称是有机电光二极管演示技术，它要比液晶芯板薄很多，就好像是一层塑料薄膜那么厚而已。因为OLED芯片中的每一个矩阵分子都是被单独控制的，所以和CRT显示屏幕相比，它的鲜锐度更高一些，而且技术潜景也比LCD演示技术更广阔。OLED技术的响应速度可以和CRT屏幕相比，观众看不到任何的延滞和拖尾现象。

    和OLED技术相似的是LED（发光二极管）演示技术，其实在很多电子手表上就安装了LED管，它可以在很低的电压下发出很亮的光，而且比白炽灯的效率更高一些。LED管的发光材料是被填充于夹缝里面的，这对于小屏幕演示来说是可行的，但是对于大屏幕来说就有点力不从心了。相比之下，OLED技术就弥补了它在这方面的不足，因为它的发光材料放在两个夹层中间，整个夹层面都可以发光，所以OLED适合用来制造大屏幕演示设备。

    目前OLED技术也逐渐出现了高分辨率化的趋势，比如说柯达的LS633就是集成了一块2.2英寸的OLED芯板。无论是在视角方面还是在光线不足时的画面质量，它全色彩效果和活性像素矩阵性能都明显优于LED技术产品。

    以前OLED的活性矩阵有一个最大的问题就是每一个像素对应着两个晶体管，不过现在改善了很多，因为采用了具有更高的电子活性的多晶硅底板，但是这种简化的技术处理带来了更高的成本。现在有的专家提出要采用非晶硅来重构，以降低成本，而且由IBM公司参与组建的一家研发公司就基于这种非硅晶技术制造出了一台20英寸的全色彩的OLED芯板，看来OLED屏幕将来不但可以瘦身，还可以降低成本。

    另外，OLED芯板的另一大问题就是材料的寿命比较短。如果用演示行业的标准来计算的话，那么OLED的发光材料的使用寿命是从开始到衰减到原来的发光亮度的一半时所经历的时间。去年的测试数据表明，OLED的红色和绿色发光材料的使用寿命只有10000小时－15000小时之间，而蓝色发光材料的使用寿命就更少，小于10000小时。这种不均衡的衰减过程会使得屏幕呈现出来的色彩随着时间的流逝而逐渐改变，使用的时间越长，画面也就越是发黄（因为蓝色衰减的太快了），就好像是快速发黄的老照片一样。

    针对这个致命的问题，各大公司和学校的研发机构都投入了很大资源来进行研究，希望可以找到一个延缓衰减速度的方法。据最新掌握的数据资料表明，现在红色和绿色发光材料的使用寿命已经达到或超过了20000小时，不过蓝色发光材料的使用寿命还是没有太大的改善。不过很多公司都看好OLED技术的发展前景，投入了巨大的资源进行开发和优化，相信在量产之前，包括发光材料的使用寿命在内的许多问题都会迎刃而解。

OLED的技术原理#$[*160725.gif*#OLED原理图*#0*#0*#center*]$#

    其实OLED芯板就好像是一块三明治面包一样，发光层被夹在中间，简单的演示画面可以采用被动寻址矩阵技术来控制电流，但是对于高分辨率画面而言就必须使用主动寻址矩阵来控制了。OLED比LCD芯板要薄很多，很大程度上因为它是单层式结构，而且它的内部的氧气和水气都会已经被排出，否则会影响发光效果。

    电源连接于芯板的正（A）负（B）两极，从而形成了一个由正极到负极的内部的电流，其中形成负电荷群（C）。正负电荷都分布在发光层上，然后发光材料在电场的作用下就会发光，其中由信号控制的电流就会控制放光材料的化学反应从而形成不同的色彩效果。

技术前景与问题

    研究人员已经部分地解决了OLED技术中发光材料的“短命现象”和色彩衰减的问题，而且业界也成功地采用了非晶硅这一新材料，尽管该材料在电子活性方面比多晶硅差一些，但是它的价格便宜许多，相信经过进一步努力后可以提高和改善其性能。

DLP技术

    德州仪器公司因为它在DLP（数码光源处理）技术方面的研究成果，确立了该领域中的领导地位，这项演示技术的核心是数码微镜芯片成像技术，它已经被广泛应用于各种便携式投影机和家庭影院投影机，前投和背投演示系统都有，取得了令人羡慕的市场化成绩，这是其他演示技术所不能比拟的。

    DLP芯片就是一个存储器芯片一样，它是一个由硅晶材料构建半导体元件，在每一个存储节点都是一个方形微镜元件，专业名称是DMD（数码微镜元件）。数万个微小的四方镜面（16×16MM）组合在有铰式记忆系统上。每块镜能开关一个光的像素。铰可让镜面呈两种情况倾斜：开进+10度：关时-10度；当镜面不工作时停在静止的0度。根据应用，DLP系统可接受数码或模拟讯号。模拟讯号在DLP中或原厂器材前端处理器中转换成数码。任何错杂的影视讯号均会经过处理变成一个完整画幅的视频讯号，从这里，讯号通过DLP影视处理转变成累进的红、绿、蓝（RGB）数据，然后这些数据形成整个二位元比特（0和1）数据面。每个芯片的尺寸大概是1英寸甚至更小，但是它们的分辨率有时甚至可以达到1280×720之高，非常适合家庭影院的宽屏幕演示需要。

    每个微镜的开闭频率都很高，每秒中可以达到几千次。正是利用了DMD的快速响应能力，再配上红、绿、蓝三色的旋转色盘构造出了响应速度快而且具有全色彩演示能力的单芯片投影机，虽然同时投影出来的画面都是单一色彩的，要么是红色，要么是绿色或者蓝色，但是因为投影画面的切换速度很快，人脑就把各种颜色画面集成为一个色彩丰富的画面了。

    因为色彩过滤器只让红绿蓝三色通过并且投影出来，这也就是说光谱中有三分之二的色光被滤除了。这就产生了一个问题，对于亮度要求比较高的投影机来说，光源中有三分之二的亮度是没有被利用上的，实际输出亮度只是灯泡亮度的三分之一，DLP投影机就是一个“光老虎”。所以后来研究者又在色盘上分段，把白色光也利用上，因为白光也投影在画面上，那么画面也就更亮，色彩也更鲜艳。

    德州仪器公司后来进一步发明了连续色普再生系统，通过被螺旋分段的色盘把多余的色光重新反射回来色盘，从而实现再次利用，这就减少了原来把多余色光吸收所带来的浪费。该技术的可靠性还是相当高的，经过1万亿次的循环测试，微镜的铰都运作正常，在提高效率的同时还具有较高的实用价值。

DLP技术原理#$[*160727.gif*#DLP原理图*#0*#0*#center*]$#

    DLP系统通过控制各个微镜的倾斜度来调节光线，色光或是被滤除或是通过，最终达到进入光学成像系统。微镜技术是一项非常精密的技术，在一个0.9英寸的芯片上可以集成130万个独立的微镜，而且微镜的响应速度非常快，这使得DLP投影技术成为了最主要的家庭娱乐演示技术。就算是结构简单的单芯片投影机，它的性能和效果也是相当的不错。

    它的技术原理是这样的，光源通过了旋转的色盘之后就会到达微镜系统，当部分微镜（C）闭合而不反射的时候，那么通过透光镜头（D）后，对应在屏幕上的像素就会呈现出黑色，当部分微镜（E）开启而反射光线的时候就会通过透光镜头（D）并且在屏幕上显示出有色彩的像素。由于微镜倾斜变动的速度非常快，尽管色盘处理时红、绿、蓝三色分开处理，在屏幕上显示的以次为红、绿、蓝三色画面，但是观众在视觉上还是“看到”一个包含了各种颜色的画面。

技术前景和问题

    DLP芯片可以呈现出高分辨率的、宽屏幕的画面，所以DLP投影机非常适合于家庭娱乐演示。而传统的单芯片色盘已经被连续色普再生系统取代，这大大提高了亮度的利用率的同时还促使DLP投影机向小型化和低噪音两个方向发展。