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现有硬拼接显示技术中显示拼缝形成原因

2014年04月17日 15:39  来源:中国数字视听网  作者:法维视光电曹嘉灿  字体【   

【中国数字视听网讯】在室内大屏和超大屏显示领域,主流显示技术是背投影(DLP)拼接和液晶(LCD)及等离子(PDP)平板拼接等硬拼接显示技术,但是,现有的这几种硬拼接显示技术都存在程度不同的显示拼缝,由显示拼缝造成的叠加在大屏幕图像上的分割线严重影响显示画面连续性和完整性,对于一些应用较高的场合,显示拼缝的存在甚至会造成显示图像局部信息的丢失。这几种硬拼接显示技术中,DLP拼接的拼缝相对较小(现在可以做到≤1mm),PDP拼接次之,LCD拼接较大。显示拼缝缺陷是硬拼接显示的关键性缺陷,在要求较高的应用条件下甚至是否决性关键缺陷,国内外多年大量投入研究的结果也只能是将显示拼缝减少到了工艺极限所能达到的最低极限,但却无法实现从根本上消除显示拼缝,无法消除的显示拼缝的存在是硬拼接显示技术的遗憾与无奈,成为一个世界性难题长期困扰硬拼接显示技术领域,并在很大程度上影响和制约硬拼接显示技术的进一步推广普及应用。

令人欣慰的是,现在出现了一种改写拼接显示行业现状的全新的拼接显示技术,这就是由深圳市法维视光电科技公司最新开发成功的PSL(photicsseamless)光学无缝拼接显示技术,该技术巧妙地利用光学原理实现了显示拼缝的视觉消隐,一举填补了拼接显示行业的空白,在国内外首次实现了真正零拼缝拼接显示。

现有DLP拼接显示技术中的显示拼缝形成及不可消除性

图1

图1

如图1所示,为DLP拼接单元前屏结构及其拼接结构示意图。每一个拼接单元前屏结构由机箱、透明介质板、背投屏幕等构成,其中背投屏幕又由菲涅尔屏和柱镜屏组成,由投影光机发出的投影光经过透明介质板后在投影屏上成像,形成每一个单元的显示图像,因为背投屏幕厚度较薄,为了增加前屏强度和平整度,必须设置具有足够强度和厚度的透明介质板,为了使投影光能够到达背投屏幕的外缘,不能采用会形成任何遮光的机械连接方式来将柱镜屏、菲涅尔屏、介质板等光学部件与机箱连接成一个整体,而是通过强力粘接带将不影响光线传导的这几个光学部件的端面与机箱的侧面进行连接,但是为了保证足够的连接强度,除了需要粘接带与这几个光学部件端面及机箱侧面的粘接强度要足够高以外,粘接带本身还必须具有足够的厚度,而粘接带部分是不会形成图像显示的,这是DLP投影拼接形成不可消除的显示拼缝的一个因素,一般而言,要保证粘接带具有足够的强度,粘接带的厚度不能小于0.3~0.5mm,相邻两个拼接单元拼接后,所形成的显示拼缝宽度亦不会小于0.6~0.8mm,DLP投影拼接形成不可消除的显示拼缝的另一个因素是所谓物理拼缝的存在,物理拼缝是由于拼接单元的机械部件和光学部件的加工误差和大屏幕拼接显示器的工程安装误差造成的,在现在的工艺水平条件下,物理拼缝很难做到0.5mm以下,所以,两种因素造成的显示拼缝叠加,在工艺水平较高的情况下,总拼缝宽度可以做到≤1mm。

另外还有一个不可忽视的增加DLP投影拼接显示拼缝的因素,背投屏幕的材料一般为光学树脂,其受热线膨胀系数比较大,工作温度每变化10C°,背投屏幕的尺寸可以变化接近1‰,用常用的50吋DLP投影拼接单元计算,其背投屏幕水平尺寸近似为1000mm,则工作温度每变化10C°,背投屏幕的水平尺寸变化量接近1mm,这是一个不可忽视的数据,除非要求大屏幕拼接显示系统的工作环境为恒温,否则就要在设计和安装上人为地增大物理拼缝,为每个拼接单元的背投屏幕预留足够的受热膨胀空间,防止出现背投屏幕的受热挤压变形和结构安全问题,当然,这一问题也可以采用所谓“协弹性”设计技术来改善,但是这必将大大增加系统结构设计复杂性和成本。

根据以上分析,DLP投影拼接的显示拼缝的存在是客观的,原理性的,是不可能完全消除的,事实上,在要求大屏幕拼接显示系统的具有恒温工作的条件下(可喜的是,大部分高端应用满足这一条件),≤1mm的显示拼缝在现有工艺水平条件下可以说已基本达到极限。

现有DLP拼接显示技术工程实例(显示图像中存在较明显分割线):

图

现有PDP拼接显示技术中的显示拼缝形成及不可消除性

 

图2

 

图2

如图2所示,为PDP拼接显示单元结构及其拼接结构示意图。PDP显示屏由前基板和后基板两部分组合而成,后基板上设有障壁阵列,障壁之间的空间形成放电空腔,空腔壁上涂覆荧光粉,以形成图像显示像素阵列,PDP显示屏正常工作时,由设在后基板上的寻址电极和设在前基板上的扫描电极及维持电极(后基板上的寻址电极与前基板上的扫描电极及维持电极相互正交)共同作用下达到点火电压,在寻址电极和扫描电极及维持电极之间产生高压放电,激发空腔壁上的荧光粉发光,并以PWM方式控制每个空腔壁上荧光粉的发光占空比,即控制每一个图像显示像素的发光亮度,从而实现图像显示功能。

要实现PDP显示屏的上述显示功能,有一个必要的条件,就是必须将由前基板和后基板叠合后所形成的内部空间抽成真空,再充入特定的惰性气体,这就要求必须实现前基板和后基板所形成的内部空间的严格密封。为此,在PDP显示屏的边缘处设有限制壁,在限制壁之间的空腔中填入低熔点玻璃粉浆料,再通过高温烧结形成PDP显示屏的封接框,以此实现前基板和后基板之间的密封。但是,如图2中所示,封接框部分只能实现密封功能,不存在发光像素,不存在图像显示,即PDP显示屏的边缘部分是一定存在一定宽度的非图像显示区域的,另外,为了将完整地组装成一片PDP显示屏,还需要必要的机械结构将各部件组装成一个整体,这机械结构主要包括机械和外框,其外框的厚度也会增加PDP显示屏的非图像显示区的宽度,再将PDP显示屏进行拼接构成拼接显示器时就形成了两倍PDP显示屏非图像显示区宽度的显示拼缝。

对于一般的PDP显示屏,不仅要实现前基板和后基板的密封,还需要在生产制造过程中实现对其密封后的内部空间进行抽真空和充入惰性气体的操作,这就需要在PDP显示屏的设计上预留实现这种操作的充排气工艺孔,而为了不影响图像显示,一般该工艺孔是需要设置在显示屏边缘的非图像显示区的,这无疑将会使PDP显示屏的非图像显示区宽度大大增加,所以一般的PDP显示屏的非图像显示“边框”的宽度都在10~20mm以上。

但是,通过采用韩国欧丽安公司的CN101053054A专利技术,将上述充排气工艺孔分散地设置于图像显示区,使PDP显示屏边缘部分的设计可以只考虑设置上述封接框,可以将PDP显示屏的非图像显示区宽度减小到最低程度。

根据现在的工艺能力,为确保前基板和后基板的密封强度,封接框的宽度可以做到≤1mm的水平,双边拼接后,加上外框厚度和物理拼缝的显示拼缝可以做到≥2.5mm水平,这个拼缝宽度也是客观需要的,是原理性的,不可消除的,且已基本达到工艺极限。

现有等离子拼接显示产品实际达到的显示拼缝水平:

42吋等离子拼接

42吋等离子拼接

0吋等离子拼接

60吋等离子拼接

现有PDP拼接显示产品工程实例(显示图像中存在较明显分割线):

应用图

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