平鋪式顯示器入門初探
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為了要解決上述的問題，有人發(fā)展出所謂的全黑屏幕技術(shù)，這種技術(shù)主要是將投射光源聚焦通過一個眾多黑色小洞所組成的黑洞矩陣，如此一來環(huán)境光源的影響就會被降低了，但是這種作法需要花費比較高的光學(xué)輸出成本，從花費上來看是比較不經(jīng)濟一些。平鋪式投影顯示器的主要缺點在于如果想要在比較明亮的環(huán)境光源情況下具有足夠的亮度，就必須要使用高增益屏幕。這種屏幕的最大強度會出現(xiàn)在鏡頭到屏幕上顯示影像處之間的，如上文所述，這種高增益屏幕具有觀賞角度位置影響亮度大小的問題，所以一旦使用高增益屏幕，將可能造成同一片平鋪式顯示器上出現(xiàn)亮度大小不一的問題，如此一來顯示器均勻度就會隨著觀賞角度的改變而出現(xiàn)變化，整體性能將會大打折扣。這個問題可以透過使用統(tǒng)一增益（或是Lambertian）屏幕的方式來解決，這種屏幕可以在各種觀賞角度上都均勻地散射光線，不過也因為這種屏幕的亮度較低，所以只能夠適用于一些環(huán)境光源較低的場景，舉例來說，像是一些控制室內(nèi)就相當(dāng)適合使用這一類的屏幕。這種低亮度屏幕可以藉由使用一些輔助器具增強效能，像是將原本集中光線到一個較寬的水平圓椎改成集中光線到一個較狹窄的垂直圓椎，可以提升亮度到接近300 cd/m2，不過這個規(guī)格的屏幕還是無法在明亮環(huán)境中使用。
投影立方體顯示器的畫素尺寸可以輕易地藉由改變投影鏡片的焦距距離來做變化，不過通常會將畫素的尺寸設(shè)定在0.7到1.7mm的規(guī)格。另外值得注意的是這種顯示器并不會遭遇到因為視角不同造成色彩偏差的問題。
無邊框平鋪式顯示器
當(dāng)我們考慮設(shè)計一款無邊框式的平鋪式顯示器時，首先要考慮的就是在平鋪邊界上的畫素必須要保持一致性，不能出現(xiàn)跳動變化的狀況，這種不一致的畫素將會造成觀賞品質(zhì)的下降。無邊框設(shè)計并非意味著平鋪式顯示器的邊緣都是看不見的，因為人類視覺系統(tǒng)的特性可以進行自行調(diào)整，最多可以辨別到比眼球所看到正常解析度還要小上1/10的線性特征物，所以要制作出完全看不到邊框的顯示器是相當(dāng)難以達成的。然而無邊框設(shè)計提供了平鋪式顯示器一種新的制作概念，這種方式可以使得平鋪式顯示器的邊框簡化到最輕薄的狀態(tài)。
發(fā)光二極體的技術(shù)目前來說已經(jīng)可以應(yīng)用來作為大尺寸的平鋪式顯示器了，對這種最大尺寸的平鋪式顯示器來說，一般都是用在體育場或是實況轉(zhuǎn)播之類的場合，主要是提供遠距離觀賞的用途，在這種產(chǎn)品上的發(fā)光二極體間距大約是10-35mm左右。上述的這些發(fā)光二極體的尺寸都相當(dāng)?shù)男?，而且周圍又用黑色矩陣團團包圍住，所以在環(huán)境光源影響的降低上是有相當(dāng)不錯的成效。更甚者，發(fā)光二極體的光源表現(xiàn)相當(dāng)?shù)拿髁?，大概可以到達6500 cd/m2的水準，因此它們可以在明亮的環(huán)境光源情況下有相當(dāng)不錯的表現(xiàn)，甚至在太陽光底下都還是可以正常的顯示與運作。因為發(fā)光二極體平鋪式顯示器的影像主要都是由相當(dāng)小的，相當(dāng)明亮的發(fā)光二極體光點矩陣所形成的，而每一個光點都是相當(dāng)獨立的個體，所以如果觀看者的距離從遠處漸漸拉近的時候，就可能會發(fā)生顯示器的影像品質(zhì)下降的情況。發(fā)光二極體業(yè)者正苦思對策來解決這樣的問題，目前的作法是將紅/綠/藍的發(fā)光二極體封裝在一起，然后再用擴散板將其覆蓋起來，如此一來就可以減少上述的近距離觀賞造成影像品質(zhì)下降的問題。透過這樣的作法，即使是3mm的畫素間距，都可以達成最高的解析度，這些封裝好的發(fā)光二極體只占了顯示區(qū)域的40%而已。這種高解析度的發(fā)光二極體顯示屏幕可以產(chǎn)生較佳的影像品質(zhì)，不過在亮度上也做了一些犧牲，最大的亮度將會減少為1500 cd/m2，同時也會受到發(fā)光二極體模組散熱效率的限制以及增加了環(huán)境光源反射的影響層度。不過因為發(fā)光二極體模組的充填面積只有四成左右，所以當(dāng)觀賞距離真的拉到很近的時候，還是可以看到畫素的設(shè)計。
發(fā)光二極體的技術(shù)并不會遭遇到隨著視角變化造成色彩偏差的問題，而且它們的視角特性也可以藉由改變發(fā)光二極體本身的光學(xué)設(shè)計或是擴散設(shè)計來做調(diào)整。
為了產(chǎn)生同時具有色彩與亮度均勻特性的平鋪式顯示器，必須要采取一些特殊的方法術(shù)，舉例來說，發(fā)光二極體必須要全部同時驅(qū)動或是部分驅(qū)動的方式，或是也可以利用兩者交替采用的方式來達成。上述這個問題在背光模組產(chǎn)業(yè)中是相當(dāng)常見的，因為在此產(chǎn)業(yè)中發(fā)光二極體的背光技術(shù)發(fā)展是相當(dāng)積極的，主要的動力就是因為國際間已經(jīng)訂定了法規(guī)，對于背光模組中光源產(chǎn)品的水銀含量必須逐年降低，而先前的冷陰極管都需要使用到水銀的添加物，發(fā)光二極體則不需要添加任何的水銀，所以背光模組產(chǎn)業(yè)對于發(fā)光二極體技術(shù)的發(fā)展投入了相當(dāng)多的心力。以目前技術(shù)來看，大尺寸的發(fā)光二極體顯示系統(tǒng)可以成功驅(qū)動15位元的色彩，事實上在這種大尺寸的顯示屏幕上只需要8-10位元的色彩顯示就可以了，多出來的幾個位元色彩主要是用來提供影像電子校正所需之用。有了這種高精密的校正技術(shù)之后，發(fā)光二極體顯示器的色彩均勻性就可以維持一個相當(dāng)不錯的水準。然而經(jīng)過幾個月的使用之后，屏幕將會出現(xiàn)一些色彩不均勻的問題，這是因為每一個發(fā)光二極體的老化時間不一所造成的，因此進行發(fā)光二極體的校正是有必要的。
盡管可能會發(fā)生上述這些缺點，但是發(fā)光二極體還是囊括了市場上大多數(shù)的占有率。目前以陽光下可被閱讀的大型顯示器來說，發(fā)光二極體還是最重要的主流技術(shù)。
最新的無邊框平鋪式顯示器來自于ITransTM公司的獨門技術(shù)。它使用了聚碳酸酯樹脂經(jīng)過模具鑄造而成的導(dǎo)光板以擴張陣列的方式妥善擺放于主動矩陣式液晶顯示器的前面，如此一來就可以將顯示影像的尺寸擴張到比原有的液晶顯示器面板更大的等級。這種技術(shù)所輸出的影像屏幕并不會看到任何的邊界或是框架，因此透過堆疊成陣列的方式就可以制造出畫素間距在邊界之間維持一定的影像，甚至連平鋪式顯示器之間的內(nèi)部畫素間距或者是平鋪顯示器內(nèi)的畫素間距都可以保持完全一致。上述的這個導(dǎo)光板也都是經(jīng)過良好的設(shè)計，因此最大輝度的值總是會出現(xiàn)在正向于平鋪式顯示器表面上，而整個平鋪式顯示器的輝度縱斷圖在不管哪一點上都會是一樣的數(shù)值。這種規(guī)格是一定要達成的目標，如此一來才可以確保不管在哪一個視角上所看到的影像都是具有一樣的水準。以目前技術(shù)而言，使用15寸XGA液晶顯示器的話，在每個平鋪式畫素上輸入25個液晶顯示器畫素，輸出間距是1.7 mm，最終可以產(chǎn)生出17寸的平鋪式顯示器，其解析度為204 × 152的全彩畫素。這個系統(tǒng)的輸出充填系數(shù)大約是95%，而且因為不會產(chǎn)生空間性的色彩細分現(xiàn)象，所以即使是用很近的距離來觀賞這個顯示器還是可以相當(dāng)容易地被辨識。不過也因為高充填系數(shù)與一些光學(xué)差異的問題，平鋪邊界內(nèi)或是邊界跟邊界之間畫素的可見性還是會被察覺到，所以對于這種顯示器來說，與發(fā)光二極體顯示器相比想要讓邊框完全變成看不到將會具有相當(dāng)程度的挑戰(zhàn)，然而在大多數(shù)的情況下，這種顯示器的邊界不是很難被發(fā)現(xiàn)就是不會影響到所顯示的影像。
ITransTM公司主要使用的面板都是標準型的扭轉(zhuǎn)向列型主動矩陣式液晶顯示器，這種顯示器在未施加電壓驅(qū)動的時候會呈現(xiàn)全白的狀況。因為光線經(jīng)由液晶顯示器轉(zhuǎn)送出去后的角度與單純經(jīng)過導(dǎo)光板的狀況會有些差異，所以將會造成光線亮度不守恒，產(chǎn)生光效能的耗損，大概會由原本面板的最大對比320：1下降到平鋪式顯示器輸出端的120：1左右。另一方面來說，這種顯示器也有存在其它的好處，那就是假使上述的角度超過400的話，對比的值將會超過原來的液晶顯示器（也就是320：1），但是一旦角度在700左右的話，對比會落在大約25：1的數(shù)值。而且以視角改變造成色彩偏差的問題來說，這種顯示器完全不會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象，灰階反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象也不會在這邊發(fā)生。
ITransTM公司所開發(fā)出來的顯示器標準亮度都在超過2000cd/m2的水準，另外值得注意的是與一般的液晶顯示器一樣，該公司的產(chǎn)品并不會遭遇到影響烙印的問題。
事實上，對于對比度只有120：1這個特性進行質(zhì)疑是相當(dāng)合理的，因為只有像是用在控制室內(nèi)的顯示器是需要用到低亮度的規(guī)格，其它在本文中所討論的各種顯示器都是需要在明亮環(huán)境光源下使用的。以ITransTM公司所開發(fā)的顯示器來說，因為經(jīng)過特殊的光學(xué)特性設(shè)計，可以使得環(huán)境光源被輸出面?zhèn)骰刂烈壕э@示器上面，所以只有少部分的環(huán)境光源會被散射至觀賞者的眼睛，這些散射回去環(huán)境光源的量甚至比起只有液晶顯示器本身的數(shù)值還要來得低一些（一般液晶顯示器本身最上層的偏光片就有防止反射的鍍膜層存在）。因此這些ITransTM公司所開發(fā)出來的顯示器與電漿顯示面板，液晶顯示面板，投影屏幕或是專門開發(fā)在室內(nèi)使用的發(fā)光二極體等等顯示器技術(shù)相比較之后，更能夠在明亮的環(huán)境光源情境下提供相當(dāng)良好的對比度。由于具有這么優(yōu)異的光學(xué)特性表現(xiàn)，這些顯示器在即使環(huán)境光源高達100000 lux的情況下都還是可以正常的運作。
結(jié)語
平鋪式顯示器的市場是相當(dāng)獨特的，具有許多不同的變化，目前有許多技術(shù)正在發(fā)展都是為了能夠應(yīng)用于該領(lǐng)域，但是能夠滿足真正產(chǎn)品要求的技術(shù)相對來說是比較少一些，所以上文中所討論的各種專業(yè)技術(shù)都必定能夠在這一塊市場占有一席之地。表一提供了上述這些不同技術(shù)應(yīng)用于平鋪式顯示器的諸多比較，提供讀者做一參考。
圖一：屏幕技術(shù)有限公司的5 ×4平鋪式80吋顯示器，解析度為1020 ×608，此顯示器以2000 cd/m2的亮度于室內(nèi)具有陽光照射的情境下使用。右下圖中所看到的是2006年世界杯足球賽時在英國劍橋大學(xué)的Grafton中心所擺放的顯示器播放情形，從圖中可以看到該中心上方具有一個玻璃屋頂，因此會遭遇陽光直射進入室內(nèi)的問題，即使在這樣明亮的環(huán)境光源情況下本顯示器還是可以做正常的運作。
圖二：上面這張照片中間所顯示的是兩個67吋的Lion UXP（UXGA-1600 × 1200）顯示器。這兩個顯示器都是使用Clarity公司的超效能液晶顯示器專利技術(shù)制作而成的，這個設(shè)施是位于一間廣播控制室中所使用。
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