三大獨家全息投影顯示技術解析
發布時間:2017-07-25 責任編輯:wenwei
【導讀】昨日,小編跟大家簡單說了幾個全息投影係統的微顯示模組幾個大廠的方案。德州儀器的DLP Pico 1080p高清投影、奇景光電的Lcos發射式投影係列、3M 麵向消費級家庭娛樂公共設置的投影係統。那麼今天,小編還是繼續跟大家分享關於全息投影顯示技術相關內容。
要知道,在之前的投影機市場,投影光源主要以led光源為主,自06年三菱推出首款40英寸激光電視樣機以來,經過14年國際激光顯示技術產業化前期創新發展與技術沉澱,到16年的時候,激光投影市場才逐漸被打開,就去年的市場數據顯示,激光投影產品銷量已經達到11萬台,相比上一年增長了4倍之多。激光顯示作為第四代顯示技術,在我國以中科院光電研究院為首提前20多年布局研發搶占先機,逐步引導了全球激光顯示技術的發展。在“中國製造2025“戰略推動下,未來極有可能由中國品牌引領全球激光顯示產業創新。
目前,微投影技術正在向著光電集成芯片的方向發展,從而衍生出各式各樣的微投影集成顯示芯片,其中最常見的就包括:MEMS光掃描微投影、LCD(液晶微型投影技術)透射微投影、DLP(由德州儀器開發的數字光學處理技術)以及LCoS(矽基液晶)反射式微投影 四種主要的顯示技術。

微視(MicroVision)發明的單個微型MEMS掃描鏡組件
從16年底,美國微視公司就與意法半導體(ST)宣布合作開發、生產、銷售及推廣激光束掃描(LBS)技術,其中LBS解決方案開發的內容就包括微型投影儀和平視顯示器(HUD)。目前,在微電機係統(MEMS)技術已經在矽基片中構成了完整的微顯示器,無須再製造附加的上層結構。
MicroVision MEMS 掃描鏡結構與原理

MEMS掃描鏡內部構造
MEMS鏡組件中有一個反射鏡懸浮在常平架(Gimbal Frame)內,常平架上有一個微加工的通電線圈。MEMS裸片周圍安裝有永磁體,用於提供磁場。在MEMS鏡組件工作時,隻要給MEMS線xian圈quan施shi加jia一yi個ge電dian流liu,就jiu能neng在zai常chang平ping架jia上shang產chan生sheng一yi個ge磁ci力li扭niu矩ju,並bing沿yan旋xuan轉zhuan軸zhou的de兩liang個ge方fang向xiang產chan生sheng分fen量liang。扭niu矩ju的de兩liang個ge分fen量liang分fen別bie負fu責ze常chang平ping架jia圍wei繞rao撓nao曲qu懸xuan架jia旋xuan轉zhuan和he掃sao描miao鏡jing諧xie振zhen模mo式shi振zhen動dong,通tong過guo水shui平ping和he垂chui直zhi波bo的de簡jian單dan疊die加jia,從cong而er使shi得deMEMS鏡麵產生雙軸轉動。
紅、藍和綠色激光二極管與 MEMS掃描鏡集成在一起形成一個緊湊的彩色顯示引擎。其中,掃描鏡係統在設計中使用了MEMS和小型激光器。

PicoP激光束掃描技術工作原理

PicoP掃描技術的工作原理
當需要顯示某種顏色的單個像素時, 係統中的激光器會打開。若由於圖像內容而不需使用三個激光器中的某一個時,可將其關閉,從而最大程度地減小功耗。
這個係統可以產生720p、1280×720的圖形顯示分辨率,亮度可達25lm,在1.1m的投影距離上可以形成對角線尺寸約為1m的(de)圖(tu)像(xiang)。因(yin)此(ci)這(zhe)種(zhong)設(she)計(ji)具(ju)有(you)功(gong)耗(hao)低(di)和(he)體(ti)積(ji)小(xiao)的(de)特(te)點(dian)。使(shi)用(yong)激(ji)光(guang)光(guang)源(yuan)的(de)另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)優(you)勢(shi)是(shi),圖(tu)像(xiang)在(zai)任(ren)何(he)投(tou)影(ying)距(ju)離(li)點(dian)都(dou)處(chu)於(yu)聚(ju)焦(jiao)狀(zhuang)態(tai),不(bu)需(xu)要(yao)任(ren)何(he)調(tiao)整(zheng)。使(shi)用(yong)激(ji)光(guang)光(guang)源(yuan)還(hai)能(neng)給(gei)顯(xian)示(shi)器(qi)提(ti)供(gong)很(hen)寬(kuan)的(de)色(se)域(yu),產(chan)生(sheng)鮮(xian)豔(yan)生(sheng)動(dong)的(de)顏(yan)色(se),如(ru)下(xia)圖(tu)中(zhong)的(de)CIE色度圖。

激光光源可以提供很寬的色域,並且能夠產生鮮豔的色彩。

顯示引擎與視頻和MEMS驅動電路集成在一起。這種係統形成了PicoP掃描引擎。
PicoP掃描引擎由兩個單元組成:
- 一體化光電模塊(IPM)
- 電子平台模塊(EPM)
在激光投影領域,索尼旗下就推出過一款混合光源1080p微型投影機,在之後又相繼推出麵向家庭遊戲主機用途的激光微型投影機MPCL1。在2014年2月,索尼公司就對外宣布正在研發一種高清分辨率的微型投影核心部件,該部件采用的正是美國MicroVision(MVIS)公司的PicoP移動投影技術。

PicoP掃描引擎內部工作流程圖
二、全普光電MEMS微激光投影係統
從08年開始,全譜光電就已經與美國微視(Microvision)達成戰略合作,將MEMS微激光顯示係統的技術進一步提升。
全譜光電所研發的MEMS微激光顯示模組,從起初的600x480分辨率、直至後來的960x640、1080x720,至今目前分辨率已達到1920x720,是現今市場上最具競爭力的微激光投影模組。
全普光電的MEMS微激光投影技術結構主要有兩大部分
一是由激光模組中的紅綠藍三基色(RGB)激光管通過內部光學係統產生一顏色光強可變且具有高度空間相關性的單像素點激光束,以實現無需調焦投影。
二是將單像素點激光束投射至同步掃描的雙軸MEMS微鏡上,利用像素陣列掃描模式的微鏡運動將圖像一點一點地“畫”在投影屏上。
與yu傳chuan統tong投tou影ying設she備bei中zhong的de鹵lu化hua物wu燈deng相xiang比bi,激ji光guang是shi一yi種zhong非fei常chang高gao效xiao的de光guang源yuan。激ji光guang投tou影ying係xi統tong的de機ji械xie部bu件jian很hen少shao,激ji光guang束shu可ke以yi通tong過guo鏡jing麵mian進jin行xing偏pian轉zhuan,係xi統tong穩wen定ding性xing好hao。運yun行xing時shi間jian長chang達da1萬多個小時。
各像素點激光的顏色及亮度受圖像信號調製,在每個像素點上可產生1600萬種顏色(24位真彩)。這樣產生出來的圖像具有極其鮮亮的色彩。激光管可關可開。這樣的係統功耗小且圖像對比度高。
單像素點光學係統的設計保證了激光束的高度空間相關性,所以投影出來的圖像總是聚焦的,清晰的。換言之,全普光電的MEMS微wei激ji光guang投tou影ying無wu需xu對dui焦jiao。不bu管guan是shi以yi垂chui直zhi或huo傾qing斜xie角jiao度du投tou影ying到dao平ping麵mian上shang,還hai是shi投tou到dao任ren意yi三san維wei體ti的de表biao麵mian,圖tu像xiang都dou是shi清qing晰xi的de,是shi真zhen正zheng意yi義yi上shang的de隨sui時shi隨sui地di,隨sui心xin所suo欲yu的de投tou影ying技ji術shu。截jie至zhi目mu前qian為wei止zhi,市shi麵mian上shang所suo有you的de投tou影ying設she備bei當dang投tou影ying距ju離li改gai變bian時shi都dou需xu要yao對dui焦jiao,給gei便bian攜xie投tou影ying體ti驗yan帶dai來lai困kun擾rao。
全譜光電MEMS微激光投影技術的優點:
結構簡單、體積小,光路損耗小(約3%的損耗)、功耗低、色彩範圍廣、對比度大、分辨率高,無需對焦。

全譜投影係統搭載最先進的MEMS微激光模組
三、光峰光電ALPD激光熒光顯示技術
ALPD是“Advanced Laser Phosphor Display” 的縮寫,即為先進的激光熒光顯示技術。ALPD用基於GaN藍光激光激發運動的熒光材料來產生一種或多種基色用於圖像顯示,是高亮度圖像顯示的最關鍵核心技術。
傳統的圖像顯示設備采用HID等高亮度燈泡的光源來顯示彩色圖像,但這些燈泡都麵臨壽命短,效率低,含有毒材料等缺點。自LED發明以來,由於它的高效率和長壽命,迅速在圖像顯示設備如電視上得到應用。但LED技ji術shu雖sui然ran不bu斷duan進jin步bu,能neng提ti供gong較jiao大da的de光guang通tong量liang,但dan受shou限xian於yu較jiao大da的de光guang學xue擴kuo展zhan量liang,其qi亮liang度du不bu能neng提ti供gong高gao亮liang度du顯xian示shi的de要yao求qiu,甚shen至zhi不bu如ru一yi些xie傳chuan統tong高gao亮liang度du燈deng泡pao,如ru傳chuan統tong投tou影ying機ji用yong的de高gao壓ya汞gong燈deng。而er激ji光guang具ju有you很hen好hao的de方fang向xiang性xing,激ji光guang光guang斑ban可ke聚ju焦jiao成cheng一yi個ge微wei小xiao(最低可到幾個微米直徑)的光斑,它的亮度不僅比LED有100~1,000倍的提升,比傳統的高亮度氙氣燈也有很大的提升。但其高昂的成本,低電光轉換效率及可靠性大大製約了激光在顯示領域的應用。
ALPD熒光激光技術在保留了傳統激光的固有高亮度的優點同時,采用了類似主流LED照zhao明ming和he顯xian示shi的de藍lan光guang加jia熒ying光guang材cai料liao的de基ji礎chu技ji術shu路lu線xian,創chuang新xin性xing的de發fa明ming了le遠yuan程cheng旋xuan轉zhuan熒ying光guang器qi件jian,巧qiao妙miao的de解jie決jue了le熒ying光guang轉zhuan換huan熱re淬cui滅mie問wen題ti,在zai高gao密mi度du激ji光guang的de激ji光guang激ji發fa下xia,仍reng然ran保bao持chi高gao轉zhuan化hua效xiao率lv。同tong時shi采cai用yongGaN藍光激光和YAG及氮化物的熒光材料,有效的延續了LED的高可靠性和長壽命等優點。ALPD激光光源同時具備了傳統激光和LED的優點,又解決了兩者的缺點,是一種顛覆性的新品類光源,是照明技術史上一次重大突破。

由於ALPD的高亮度、長壽命、優畫質及能耗比低的特點,ALPD技術為高亮度圖像顯示提供了一個有效的低成本,綠色環保以及長壽命的解決方案,極大地推動了高亮度圖像顯示的發展。

DLP背投係統常見光源對比
由於ALPD技術在關鍵指標上的技術優勢,ALPD技術已應用於各種高亮度的顯示產品中:

ALPD技術已被廣泛應用於投影機、大屏電視、數字影院等新的領域中
- 投影機: ALPD技術已被應用到投影機中,CASIO在2010年6月推出的XJ-A130已采用光峰光電的ALPD技術,此技術在投影機行業正在被迅速采用。
- 電視: ALPD技術在大屏幕電視中也被廣泛使用,2013年6月,韓國LG與光峰光電聯合開發Hecto TV現采用ALPD技術,產品已引起廣泛的關注。
- 數字影院:ALPD技術已被應用於數字影院高亮度投影機,多款采用ALPD技術的高亮度的數字影院投影機正在開發中。 ALPD技術以及由此衍生出來的技術已經越來越成為高亮度顯示行業最重要的技術之一,且被不斷推廣並應用到新的領域之中。
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