隨著大屏幕走進“視界”，“背投”一詞也可開始不斷地在我們的耳畔響起，那么，背投具體是怎么一回事呢？它的實現原理其實很簡單，在設備內部設置一部投影機，發出的圖像經透鏡放大后投射到屏幕背面，就是背投。正是基于這種原理誕生的背投，由于采用不同的投影機種類，可分為DLP(數字光處理)、LCD(液晶)、LCOS、CRT(陰極射線管)等幾種。 目前市面上主要是DLP，還有少量LCOS、LCD，CRT已經退出。

對于將在組建大屏幕墻的單位或部門的相關人員一定都在關注與大屏幕墻相關的各種技術問題，那么，我們現在就向大家簡要分析一下這幾種技術的應用及它們各自的優缺點！

背投拼接顯示墻按照成像技術原理分類

   DLP背投拼接：DLP(DigitalLightProcessing)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(DigitalMicromirrorDevice)。

   DMD是顯示數字可視信息的***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(ColorWheel)，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***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，***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***，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***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***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。

目前，大部分的大屏幕拼墻系統主要是指以DLP投影機為主并配以圖象處理器組成的高亮度、高分辨率、彩色逼真的電視墻。其功能強大，能顯示各種計算機（工作站）、網絡信號及各種視頻信號，畫面能任意漫游、開窗、放大縮小和迭加。且能夠長時間的連續運行，其應用領域隨著數字化時代的來臨越來越廣泛，當前應用較多的是監控、集中調度和通信系統，應用的行業主要分布在***110***、***的道路交通指揮、電力調度、***部門的監控、***及***所。

   LCOS背投拼接：LCOS為LiquidCrystalonSilicon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***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。

   CRT背投拼接：屬于背投陣營中的低端產品，也是***為成熟，***也比較低，但CRT背投體積較大，主要是靠熒光粉發光，很難提升亮度，容易使顯像管老化，時間長了，畫面會變暗，清晰度降低。因此，隨著其他技術的逐漸成熟，目前已很少應用。

單就體積來講，DLP及LCD均比傳統CRT背投有***，而且LCD背投清晰度較高；拼接縫較小。但LCD投影機存在著幾個致命缺陷，就是對比度低、光柵效應明顯、單臺投影機的顏色一致性差、長時間使用后色彩衰變快等等；這些缺陷也使得LCD投影技術無法占據背投拼接顯示領域的主流位置。目前只有少數工程使用LCD投影機作為拼墻系統的顯示設備。

中心議題：

背投顯示技術光路原理

解決方案：

LCD背投技術

DLP背投技術

LCOS背投技術

背投顯示技術正處于蓬勃發展時期，本文介紹了背投顯示技術的基本光路原理，以及當前技術背景下，幾種主要背投電視技術的應用和發展前景。并且對筆者所從事的LCOS背投領域做一下重點介紹。

1、背投顯示技術

背投(RearProjector)的定義是相對于傳統的前投(FrontProjector)而言的。二者的主要區別在于圖像光線的來源方式。前投系統中，觀察者和投影機位于反射屏幕的同一側，投影機投射出的光線照射到屏幕后，再經過反射到達觀察者；而背投系統中，觀察者和投影機位于顯示屏幕的兩側，從投影機發出的光線照射到半透明的顯示屏幕上，部分透過后形成圖像，所以觀察者看到的是透射出來的光，其原理如圖1：

圖1：背投原理圖

通常人們提到的多媒體投影機主要是指前投影機，與它們相比背投影的優勢在于背投系統中投影機和屏幕是一個整體，用戶使用時無需進行光學調整，像使用普通電視機一樣簡單。此外背投系統中光學投影機封閉在一個箱體內，投射到屏幕上的光線不會受到外界光線影響，因此在較暗或較亮的環境下都可以完好地顯示圖像。正是基于這些原理產生了背投電視，由于采用的不同的投影機種類，背投技術可以分為CRT(陰極射線管)、LCD(液晶)、LCOS(硅基液晶)、DLP(數字光處理)等幾種。到目前為止，CRT背投電視的技術***為成熟，生產規模較大，性價比高，依然是國內背投電視市場的主***品。但CRT背投是靠熒光粉發光，很難提升亮度，容易使顯像管老化，時間長了，畫面會變暗，清晰度降低。鑒于此，隨著其他三種技術的逐漸成熟，市場必將重新分割，誰將占據未來市場的主流呢？下面我將分別介紹一下LCD、DLP、LCOS三種背投電視投影技術。

2、LCD背投技術

LCD(LiquidCrystalDisplay)背投的成像方式為穿透式，成像器件為液晶板，是一種被動式的投影方式。它利用外光源（金屬鹵素燈或UHP燈），因此只要提高燈泡的功率就可以提升亮度。它利用比較成熟的液晶投影技術，色彩還原性好，亮度和對比度都優于CRT背投。隨著技術的不斷發展，目前困擾業界的燈泡壽命問題，也將得到較好的解決。目前LCD背投沒有成為市場主流的原因主要在于其高成本。此外LCD背投，限于其工作原理上的原因，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。

LCD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，***經透鏡投射后，在屏幕上形成彩***像。

3、DLP背投技術

DLP（DigitalLightProcessing）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（DigitalMicromirrorDevice），DMD是顯示數字可視信息的***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（ColorWheel），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***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，***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，雙片式應用于大型拼接顯示墻而三片式主要應用于超高亮度投影機。一般DLP背投電視有普通彩電4-5倍的清晰度，而且有著高亮度、高對比度的優勢，可達到1000：1的對比度。此外，由于數字技術的采用，使圖像灰度等級提高，圖像噪聲消失，畫面質量更穩定。但是，德州儀器公司目前是全球DMD芯片的惟一制造商，造成投影機的供給領域薄弱，核心部件供應量不足，成品率較低，價格昂貴，因此在一定程度上***著這一產品的發展,此外從長遠看DLP投影技術在超高分辨率（2000線以上）方面受到制約。

4、LCOS背投技術

LCOS（LiquidCrystalOnSilicon）技術結合了半導體與LCD技術，其光學成像原理與DLP同為反射方式。與前述兩種背投技術相比，優勢在于高解析度、高亮度的特性，而且結構簡單，成本降低潛力大。雖然在目前的背投應用方面，相對于流行的LCD技術及近期熱門DLP投影技術而言，LCOS仍不能與其抗衡，短期內在這三大技術中暫時屈居第三，但是LCOS仍是相當被看好的、***潛力的投影技術，隨著其光學投影系統在重量、亮度上的不斷改善，必將在背投電視市場占據顯赫地位。此外，就我國高端背投彩電切入點來說，要建立自己的技術優勢，LCOS技術是目前的***。由顯示面板來看，在LCD技術領域日、韓占據著相當大的優勢，我國***地區也只是占據了部分中、低端市場，DLP技術更是由TI***控制著其核心器件DMD。而LCOS技術尚未成熟，此時開發LCOS，將有機會擺脫在LCD、DLP投影技術上受制于人的情況，因此可以說LCOS是我國在高端彩電技術上取得***地位的機會。目前我國***地區廠商在LCOS技術開發方面相當積極，聯電所主導的LCOS聯盟已經比較引人注目。ＨＤＴＶ的***應用，必將加快LCOS產業化進程。

LCOS顯示面板其中一面以ＣＭＯＳ芯片為基板，無法讓光線直接穿過,因此采用穿透式成像方式，因此其背投光學系統和LCD背投影機便產生了區別。通常LCOS光學系統中需要利用偏極化分光鏡（PolarizationBeamSplitter:PBS）,將入射LCOS面板的光線與反射的光線分開。PBS是由兩個４５度等腰直角棱鏡底邊粘合的而成的棱鏡，當非線性偏極化光入射PBS時，PBS會反射入射光的Ｓ偏振光（垂直入射線平面），并且讓Ｐ偏振光（平行入射線平面）通過。關于LCOS光學系統技術仍在起步階段，所以IBM、ColorQuad、Philip、Hologram等多家廠商都開發了不同的LCOS光學引擎架構。但主要可分為單片式和三片式兩大類，如下：

1）、單片式

單片式LCOSColorWheel光學引擎示意圖如下，R、G、B色環快速旋轉將來自光源的***分成循序的紅、綠、藍單色光。這三原色光與驅動程序產生的紅、綠、藍畫面同步，便形成分色影像。頻率足夠快時，由于人眼視覺暫留的特性，觀察者便可以看見彩色的投影畫面。單片式光學引擎占用空間相對小，僅需一片面板，系統架構比較簡單，因此在成本上具競爭優勢。然而目前在技術上也面臨一些困難，以ColorWheel而言，***經過偏極化后，亮度明顯降低，能量僅僅剩余1/3。此外，由于LCOS面板要在紅、藍、綠畫面快速的切換下合成影像，對面板反應速度的要求更高。目前類似的技術有：Displaytech的FieldSequentialColor結構、Philip的ScrollingColor-RotatingPri***結構、以及JVC的SpatialColor–Hologram結構。

2）、三片式

三片式LCOS光學引擎是目前市場采取的主要方式。這里以筆者曾經調試的一套三片式LCOS光學引擎為例，介紹一下光路。以UHP燈泡為光源，光線首先經兩重復眼透境使光線均一化，然后經過一層PBS棱鏡和透鏡，接下來經紅、藍、綠三色光的分光光路，再分別將光束投射入到三片LCOS面板，反射的三色影像經過合色系統形成彩色影像，投射到屏幕。此系統中，用到了4個方棱鏡、4個PBS棱鏡、以及兩個復眼透鏡、和幾個反射鏡。由此可見三片式LCOS光學引擎除了需要三片面板外，還需要結合多項的分色、合色光學系統，因此體積較大、成本也較高。但是可以達到較高的光學效率，LCOS投影技術中，其面板的下基板采用CMOS基板，其材質是單晶硅，擁有良好的電子***率，而且單晶硅電路能做得很細，因此容易達到高解析度。此外，LCOS為反射式成像，不會像LCD光學引擎因光線穿透面板而大幅降低光利用率，因此有很高的光利率，可以較少耗電產生較高的亮度。并且具備高畫質的特性，因此主要是朝高階的專業用途發展，目前，三片式光學引擎還有ColorLink采用的ColoRQuard架構、Philips的Pri***架構等。

在此再簡單介紹一下LCOS顯示驅動的特點。LCOS顯示技術中需要一塊內建DRAM的圖像控制芯片，主要包括脈沖時鐘發生器、行驅動電路（移位寄存器和buffer）、列驅動電路（移位寄存器，buffer，鎖存器）、D/A轉換器和有源象素矩陣幾部分。采用有源矩陣結構豬層寫入數據，對于每個象素，其工作狀態相當于靜態驅動，這樣對比度較高，幾乎沒有Cross-talk。而其灰度等級由所加的脈沖寬度決定。每一個象素對應一個開關，并且在驅動芯片中一般占用四層金屬，其中下面兩層金屬用來走線，在上面實現行和列方向的驅動電路連接；上面兩層金屬用來做光***和反射面電極。視頻工作原理如下圖：每個象素是由一個MOS管和一個存儲電容組成。MOS管的寬長尺寸主要考慮饋通對電路邏輯性能的影響，存儲電容（圖中Cs）的容值由液晶的漏電常數和液晶自身電容值（圖中Clc）決定。

驅動電壓方面，采用了“逐場倒相”方式，把交互式電壓加到液晶單元，防止在單方向電場作用下，液晶分子極性化，電場取向特性實效。具體操作過程是在***場信號后，翻轉數據線的脈沖波形，把正脈沖信號變為負脈沖信號，而保持掃描脈沖信號不變。對液晶及其存儲電容進行充電時，為了省電我們在電路設計時選用了線性斜波的充電方式電。

驅動電路系統結構方面，有模擬和數字兩種。模擬方式中列方向通過橫向的移位寄存器控制與視頻相連接，行方向逐行開啟，象素矩陣通過垂直的移位寄存器控制與列線相連。數字方式結構中每一個象素使用一個DAC。為了解決DAC無法***在較小的像素內問題，我們可以加入鎖存電路從而每行使用一個DAC。

總的來說，CRT、LCD、DLP、LCOS這幾種背投電視技術各有優勢。考慮到消費能力，CRT在未來幾年內仍將占據我國背投市場的主體；LCD就技術成熟度、應用范圍方面看，是***有機會首先取代CRT成為主流的技術；DLP是技術新貴，目前由展會展出情況看，聲勢超過了LCOS（尤其在便攜式投影機方面，DLP已經形成一定的產業規模，本文主要闡述在背投電視中的應用，因此不在此詳細闡述）；而LCOS是***成本優勢潛力和圖像質量優勢的技術，隨著人們對顯示畫面尺寸要求提升，同時追求電視畫面更舒適、更清晰，LCOS將具有***的優勢。

多年來，DLP背投拼接一直都占據著整個大屏幕拼接市場的領導地位，背投拼接獨有的“零拼縫”的地位更是無人能撼動。但是作為極為專業的大屏幕顯示設備——背投拼接讓很多用戶無法走近它，今天投影時代網就背投拼接的拼接方式以及光源方面進行簡單的介紹，感興趣的用戶一定要關注一下。

簡單來說，背投拼接又可以分為：單機單屏單畫面背投顯示應用模式、單機單屏多畫面背投顯示應用模式、多機單屏背投顯示應用模式、多機多屏背投顯示應用模式、背投影顯示墻等幾種。

單機單屏畫面背投是由一臺投影機、一塊背投屏和反射系統（可選）以及結構構成的單機單畫面投影顯示系統，是***簡單的背投影系統，將信號源（視頻或電腦圖文）送入投影機，通過投影機投射到投影屏幕上，廣泛應用于商務演示、多媒體教學、會議室等場合；而單機單屏多畫面背投顯示就是在單機單屏的基礎上，配合多畫面圖象處理器（Multi Vision Processors）構成的多畫面投影顯示系統。

而多機單屏背投顯示則是由多臺投影機、一塊背投屏（***于散射屏幕）和反射系統（可選）以及結構構成的背投顯示系統，加上圖象處理器實現單、多畫面顯示；多機多屏背投顯示是指將多個***的背投系統放在一起，各個投影顯示畫面之間是相互***沒有聯系的，不使用圖象處理器，只要將所有輸入信號進行同步后直接輸出到每臺投影機上就可以了，每個顯示畫面僅僅能在自己的區域顯示，不跨越投影屏邊界，對投影屏之間的連接沒有技術要求。

背投影顯示墻是由多臺投影機、多個投影屏及圖像控制器構成的大屏幕顯示系統，一般用于一個畫面的超大屏幕顯示或特技顯示以及多個畫面的多窗口顯示（區別于多屏顯示）。所有輸入信號全部通過圖象控制器處理后分配輸出到每臺投影機上，每個顯示畫面可以（但不必須）跨越投影屏邊界，通常但不是必須，應保證圖象單元之間***小的縫隙。通常但不是必須，用背投顯示。

   DLP背投拼接光源小帖士

大屏幕拼接產品***早起源于1992年，燈源方面經過了金屬鹵素燈、超******燈、氙燈、LED光源等發展階段。目前***常用的是超******燈，包括像愛普生（Epson）的UHE燈泡和飛利浦（PHILIPS）的UHP燈泡，其中UHP使用壽命長、亮度衰減小，廣泛應用于目前的DLP拼接墻系統。

在這里筆者要重點介紹的是LED光源，LED光源技術是近年來DLP拼接大屏幕******性的突破，相對傳統光源，LED光源的優勢十分明顯，而且目前不少領導型廠商，包括GQY、威創、巨洋、巴可、科視等等都已經推出了采用LED光源的DLP拼接單元。

LED光源具有以下特點：

壽命長。DLP拼接大屏幕常用的UHP燈泡壽命在3000—6000小時之間，一個UHP燈泡數千元的成本,成為了背投拼接墻的***維護耗材，而LED光源有通常有5萬小時以上的壽命，使DLP拼接屏幕幾乎終生不用更換光源，節約了大量的應用成本。

色域廣。LED光源擁有更廣的色域，更高的色彩飽和度，更好的色彩表現力，帶來更出色的畫質，這是繼***色彩技術（BrilliantColor）之后，DLP投影在色彩方面的又一個進步。

不用色輪。在采用傳統光源的DLP投影機中，色輪是相對容易損壞影響整體壽命的部件，并且產生一定的噪音，采用三原色的LED光源后，DLP投影機就可以不使用色輪這個部件，從而減少噪音、改善整體壽命。

此外，LED光源還有低功耗、低發熱等優點，對保持DLP拼接大屏幕的整體亮度對比度一致性也有改善。