Základy velkoplošného zobrazování
ČVUT FEL, listopad 2008
Způsoby velkoplošného zobrazování
Projektory
projekční
ploché zobrazovače
neprojekční
CRT
PLASMA
LCD
LED
DLP
LCD
D-ILA, refl. LCD LASER ?
Projektory • • • •
Dnes dominují 2 hlavní technologie LCD – 3 x LCD – transmisní DLP – 1 x DLP – reflexní LCD – – – –
první objevy 1880 50. – 60. léta první patenty 1973 – SHARP první praktické nasazení LCD Cca 1989 – 1. LCD projektory (SHARP)
• DLP – 1992 start (patenty XEROX, vývoj TI) – 1996 první projektory
LCD projektory • Základní princip • Řízení polarizace světla el. napětím mezi 2 polarizačními filtry • Bez napětí – světlo prochází • Přiložené napětí světlo blokováno
světlo polarizátor
tekutý krystal
polarizátor
Otevřeno
zavřeno
LCD projektory • Zjednodušené schéma 3 x LCD • zdroj světla • 2 x dichroické zrcadlo • 3 x totální zrcadlo • 3 x LCD • hranol – prizma • objektiv
LCD projektory Vlastnosti a dosažitelné parametry • • • • •
Velikost LCD zobrazovačů 0,5" – 1,8" Světelný výkon 1500 – 15000 ANSI lumenů Hmotnost 1,5 – 30 kg Kontrast 400 : 1 až 2000 : 1 (on/off) Kontrast s použitím dynamické clony 10 000 – 60 000 : 1 • Rozlišení SVGA (800 x 600) – UXGA (1600 x 1200) • reflexní až 4096 x 2400 • Pro 16: 9 - 848 x 480 až 1920 x 1080 (Full HD)
LCD projektory Výhody 3 x LCD • dobrá světelná účinnost (až 18 lm/W) • vysoká barevná sytost (>CRT) • klidný obraz bez blikání (~diapozitiv)
Teoretické nevýhody • • • •
Konvergence Barevná homogenita po ploše Nižší odolnost proti prachu a kouři Dlouhodobá časová a tepelná nestabilita
DLP projektory - princip • Odrazná – reflexní technologie • Zrcátkový čip DMD – Digital Micromirror Device • Velikost cca 10 µm
Princip DMD • • • • •
Tři polohy Klidová On – světlo do objektivu Off – světlo mimo Výchylka 10 nebo 12º
Princip DMD • Velikost zrcátka 16µm (13,8 µm) • Mezera cca 1 µm • Vychylování elektrostatické • Výchylka 10 , 12 stupňů
Princip • 2 provozní stavy stavy – ano x ne • Digitální technologie • Vytváření šedé – PWM – pulsně šířková modulace (jednotky kHz) • Vytváření barev – 3 čipové x 1 čipové • Jednočipové – sekvenční vytváření barev (rotující barevný filtr) • Tříčipové – „klasické“ uspořádání
DLP projektory • Jednočipový projektor – zjednodušené uspořádání
DLP projektory – 3 chip • Tříčipový projektor – zjednodušené uspořádání
-
DLP projektory – výhody DMD • • • • • • • •
Elektronika z druhé strany Velké využití plochy – přes 90% „Filmová“ kvalita téměř bez mezer Chlazení z druhé strany (prach) - možnost uzavřít optickou sestavu „Digitální“ přesnost (linearita) převodu napětí – světlo Světlo není pohlcováno – možné velké světelné (tepelné) zatížení zobrazovače Vysoký kontrast (světlo neprochází) až 2000 : 1 Dlouhodobá stabilita (čas, teplo) a životnost – použití v nepřetržitém provozu 24/7
DLP projektory Výhody jednočipových projektorů • Jednoduché uspořádání • odolnost proti prachu, dýmu, (údržba - nemá filtry) • Kompaktní a lehká stavba projektoru – 0,9 kg • Dobrý poměr výkon/váha (lumeny / kg) • Konfergence free • 100% barevná uniformita
DLP projektory Nevýhody jednočipových projektorů • Barva – časový multiplex (blikání) 60 – 120 Hz • Pohyblivý prvek – CW (spolehlivost, hluk) • CW - nízká účinnost (cca 10 – 12 lumenů/watt příkonu lampy) • CW – zvláštní dynamické efekty – rainbow efekt (color breakup) • Rotující filtr - problém s barevnou sytostí a jasem barev • CW - kompromis – barvy x výkon • Business (přidán bílý segment) – jas x cinema (home, digital) barvy • Čip – „příliš rychlý“ – digitální artefakty – šum, často problém konverze snímkového kmitočtu 50 na 60 Hz • Dříve problémy s jasovou uniformitou – nyní vyřešeno
DLP projektory Vlastnosti a dosažitelné parametry • Velikost DLP zobrazovačů 0,7" – 1,2" • Světelný výkon 1000 – 6000 ANSI lumenů (1 x DMD), až 25 000 ANSI – (3 x DMD) • Hmotnost 1 – 15 kg (1 x DMD), 30 – 300 kg (3 x DMD) • Kontrast až 2000 : 1 (on/off) • Kontrast s použitím clony až cca 10000 : 1 • Rozlišení 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 720, 1400 x 1050, 1920 x 1080, 2048 x 1080, 1920 x 1200
DLP x LCD Parametr
DLP (1 chip)
LCD (3 x LCD)
optika (údržba) hmotnost účinnost výkon barvy bar. homogenita konvergence dig. artefakty životnost
jednodušší nižší nižší nižší méně syté no problem no problem více až 100 000
složitější vyšší vyšší vyšší syté vyřešeno vyřešeno méně do 10 000
Plazmové zobrazovače Teoreticky: Plazma je termín, který popisuje přechodný stav hmoty –plynu o nízkém tlaku . Plazmový displej je elektroluminiscenční plochý displej s maticovou strukturou. Využívá nízkoenergetického ultrafialového (UV) záření a pulzní šířkové modulace k vybuzení barevných fosforů. Prakticky: Matice samostatně řízených malých „zářivek“
Plazmové zobrazovače sběrnicová elektroda viditel né světlo
udržovací elektroda vrchní deska - sklo dielektrikum ochranná vrstva
výboj záření
žebro fosforová buňka (výboj) dielektrikum zadní deska - sklo adresová elektroda
Plazmové zobrazovače Vlastnosti a dnes dosažitelné parametry: Velikost – 37“ až 103“ (cca 94 – 262 cm) – standard 42“ – 50“ funkční prototypy – Panasonic 150“ ( LCD SHARP 108“) Rozlišení od SD 848 x 480 až po HDTV 1920 x 1080 Kontrast - až 10 000 :1 Počet jasových úrovní – až 14 bitů – 4096 pro každou barvu, tj. celkem 68,7 miliard Jas – cca 500 cd/m2 (závisí na velikosti svítící plochy – jako u CRT, výrobci dnes většinou neudávají)
Životnost – údaj výrobců – dříve 20 000, dnes 100 000 hodin
Plazmové zobrazovače Spotřeba : Test časopisu Stereo a Video (4/2007) 3 x plazma 50“ - 3 x LCD 52“ Měření spotřeby při testovacím obrazci Mé měření: Příkon – záleží na zobrazovaném signálů a hodnotě okolního osvětlení – např. 50“ TV Panasonic TH50PX700 – katalog 370W, skutečnost 90 – 420 W, při nízké hladině osvětlení – 100 – 150 W
Plazmové zobrazovače Výhody (oproti LCD plochým zobrazovačům): Světlo vzniká přímo v obrazových bodech - kvalita obrazu (jas, kontrast, barevnost nezávisí na pozorovacím úhlu) Vysoký kontrast až 10 000 : 1 (černá je černá) (LCD kontrast v ose 1200 :1, kontrast pro úhel 178° - 10 : 1) Rychlá odezva na pohyb v obraze Nevýhody: Při dlouhodobé (několik dní) reprodukci statického obrazu dochází k vypalování luminoforů Jas max. cca 500 – 1000 cd/m2 Blikání – řešeno zvýšením na 100 Hz
k o m u n i k a c e
o b r a z em
Děkuji za pozornost Ing. Petr Hrubeš
[email protected] www.avmedia.cz
