【導(dǎo)讀】昨日,小編跟大家簡單說了幾個全息投影系統(tǒng)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(fā)射式投影系列、3M 面向消費級家庭娛樂公共設(shè)置的投影系統(tǒng)。那么今天,小編還是繼續(xù)跟大家分享關(guān)于全息投影顯示技術(shù)相關(guān)內(nèi)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(jīng)過14年國際激光顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)化前期創(chuàng)新發(fā)展與技術(shù)沉淀,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(shù)據(jù)顯示,激光投影產(chǎn)品銷量已經(jīng)達到11萬臺,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(shù),在我國以中科院光電研究院為首提前20多年布局研發(fā)搶占先機,逐步引導(dǎo)了全球激光顯示技術(shù)的發(fā)展。在“中國制造2025“戰(zhàn)略推動下,未來極有可能由中國品牌引領(lǐng)全球激光顯示產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。
目前,微投影技術(shù)正在向著光電集成芯片的方向發(fā)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(shù))透射微投影、DLP(由德州儀器開發(fā)的數(shù)字光學(xué)處理技術(shù))以及LCoS(硅基液晶)反射式微投影 四種主要的顯示技術(shù)。
微視(MicroVision)發(fā)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(dǎo)體(ST)宣布合作開發(fā)、生產(chǎn)、銷售及推廣激光束掃描(LBS)技術(shù),其中LBS解決方案開發(fā)的內(nèi)容就包括微型投影儀和平視顯示器(HUD)。目前,在微電機系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)已經(jīng)在硅基片中構(gòu)成了完整的微顯示器,無須再制造附加的上層結(jié)構(gòu)。
MicroVision MEMS 掃描鏡結(jié)構(gòu)與原理
MEMS掃描鏡內(nèi)部構(gòu)造
MEMS鏡組件中有一個反射鏡懸浮在常平架(Gimbal Frame)內(nèi),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,用于提供磁場。在MEMS鏡組件工作時,只要給MEMS線圈施加一個電流,就能在常平架上產(chǎn)生一個磁力扭矩,并沿旋轉(zhuǎn)軸的兩個方向產(chǎn)生分量。扭矩的兩個分量分別負責常平架圍繞撓曲懸架旋轉(zhuǎn)和掃描鏡諧振模式振動,通過水平和垂直波的簡單疊加,從而使得MEMS鏡面產(chǎn)生雙軸轉(zhuǎn)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,掃描鏡系統(tǒng)在設(shè)計中使用了MEMS和小型激光器。
PicoP激光束掃描技術(shù)工作原理
PicoP掃描技術(shù)的工作原理
當需要顯示某種顏色的單個像素時, 系統(tǒng)中的激光器會打開。若由于圖像內(nèi)容而不需使用三個激光器中的某一個時,可將其關(guān)閉,從而最大程度地減小功耗。
這個系統(tǒng)可以產(chǎn)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的圖像。因此這種設(shè)計具有功耗低和體積小的特點。使用激光光源的另外一個優(yōu)勢是,圖像在任何投影距離點都處于聚焦狀態(tài),不需要任何調(diào)整。使用激光光源還能給顯示器提供很寬的色域,產(chǎn)生鮮艷生動的顏色,如下圖中的CIE色度圖。
激光光源可以提供很寬的色域,并且能夠產(chǎn)生鮮艷的色彩。
顯示引擎與視頻和MEMS驅(qū)動電路集成在一起。這種系統(tǒng)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)
- 電子平臺模塊(EPM)
在激光投影領(lǐng)域,索尼旗下就推出過一款混合光源1080p微型投影機,在之后又相繼推出面向家庭游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(fā)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(shù)。
PicoP掃描引擎內(nèi)部工作流程圖
二、全普光電MEMS微激光投影系統(tǒng)
從08年開始,全譜光電就已經(jīng)與美國微視(Microvision)達成戰(zhàn)略合作,將MEMS微激光顯示系統(tǒng)的技術(shù)進一步提升。
全譜光電所研發(fā)的MEMS微激光顯示模組,從起初的600x480分辨率、直至后來的960x640、1080x720,至今目前分辨率已達到1920x720,是現(xiàn)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(shù)結(jié)構(gòu)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(nèi)部光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生一顏色光強可變且具有高度空間相關(guān)性的單像素點激光束,以實現(xiàn)無需調(diào)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。
與傳統(tǒng)投影設(shè)備中的鹵化物燈相比,激光是一種非常高效的光源。激光投影系統(tǒng)的機械部件很少,激光束可以通過鏡面進行偏轉(zhuǎn),系統(tǒng)穩(wěn)定性好。運行時間長達1萬多個小時。
各像素點激光的顏色及亮度受圖像信號調(diào)制,在每個像素點上可產(chǎn)生1600萬種顏色(24位真彩)。這樣產(chǎn)生出來的圖像具有極其鮮亮的色彩。激光管可關(guān)可開。這樣的系統(tǒng)功耗小且圖像對比度高。
單像素點光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計保證了激光束的高度空間相關(guān)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微激光投影無需對焦。不管是以垂直或傾斜角度投影到平面上,還是投到任意三維體的表面,圖像都是清晰的,是真正意義上的隨時隨地,隨心所欲的投影技術(shù)。截至目前為止,市面上所有的投影設(shè)備當投影距離改變時都需要對焦,給便攜投影體驗帶來困擾。
全譜光電MEMS微激光投影技術(shù)的優(yōu)點:
結(jié)構(gòu)簡單、體積小,光路損耗?。s3%的損耗)、功耗低、色彩范圍廣、對比度大、分辨率高,無需對焦。
全譜投影系統(tǒng)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(shù)
ALPD是“Advanced Laser Phosphor Display” 的縮寫,即為先進的激光熒光顯示技術(shù)。ALPD用基于GaN藍光激光激發(fā)運動的熒光材料來產(chǎn)生一種或多種基色用于圖像顯示,是高亮度圖像顯示的最關(guān)鍵核心技術(shù)。
傳統(tǒng)的圖像顯示設(shè)備采用HID等高亮度燈泡的光源來顯示彩色圖像,但這些燈泡都面臨壽命短,效率低,含有毒材料等缺點。自LED發(fā)明以來,由于它的高效率和長壽命,迅速在圖像顯示設(shè)備如電視上得到應(yīng)用。但LED技術(shù)雖然不斷進步,能提供較大的光通量,但受限于較大的光學(xué)擴展量,其亮度不能提供高亮度顯示的要求,甚至不如一些傳統(tǒng)高亮度燈泡,如傳統(tǒng)投影機用的高壓汞燈。而激光具有很好的方向性,激光光斑可聚焦成一個微?。ㄗ畹涂傻綆讉€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(tǒng)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(zhuǎn)換效率及可靠性大大制約了激光在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。
ALPD熒光激光技術(shù)在保留了傳統(tǒng)激光的固有高亮度的優(yōu)點同時,采用了類似主流LED照明和顯示的藍光加熒光材料的基礎(chǔ)技術(shù)路線,創(chuàng)新性的發(fā)明了遠程旋轉(zhuǎn)熒光器件,巧妙的解決了熒光轉(zhuǎn)換熱淬滅問題,在高密度激光的激光激發(fā)下,仍然保持高轉(zhuǎn)化效率。同時采用GaN藍光激光和YAG及氮化物的熒光材料,有效的延續(xù)了LED的高可靠性和長壽命等優(yōu)點。ALPD激光光源同時具備了傳統(tǒng)激光和LED的優(yōu)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(shù)史上一次重大突破。
由于ALPD的高亮度、長壽命、優(yōu)畫質(zhì)及能耗比低的特點,ALPD技術(shù)為高亮度圖像顯示提供了一個有效的低成本,綠色環(huán)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(fā)展。
DLP背投系統(tǒng)常見光源對比
由于ALPD技術(shù)在關(guān)鍵指標上的技術(shù)優(yōu)勢,ALPD技術(shù)已應(yīng)用于各種高亮度的顯示產(chǎn)品中:
ALPD技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于投影機、大屏電視、數(shù)字影院等新的領(lǐng)域中
- 投影機: ALPD技術(shù)已被應(yīng)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(shù),此技術(shù)在投影機行業(yè)正在被迅速采用。
- 電視: ALPD技術(shù)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(lián)合開發(fā)Hecto TV現(xiàn)采用ALPD技術(shù),產(chǎn)品已引起廣泛的關(guān)注。
- 數(shù)字影院:ALPD技術(shù)已被應(yīng)用于數(shù)字影院高亮度投影機,多款采用ALPD技術(shù)的高亮度的數(shù)字影院投影機正在開發(fā)中。 ALPD技術(shù)以及由此衍生出來的技術(shù)已經(jīng)越來越成為高亮度顯示行業(yè)最重要的技術(shù)之一,且被不斷推廣并應(yīng)用到新的領(lǐng)域之中。
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