国产单片液晶投影技术发展(二)

  　在液晶投影机的开发中，除了至关重要的光路外，液晶屏及其驱动的选用和开发也是关键技术之一。

    国产单片投影机从早期10万像素机(如:2000年瑞诚套件4,解像度约为220*170*3)的出现，到近期推出的100~240万像素(如:640*480*3,800*480*3，800*600*3，1024*768*3)的投影机，其像素阵列或分辨率的展现，全由液晶屏本身的像素点决定。10万像素的投影机已为过眼云烟，33万像素投影机也将会很快被100万像素以上的机型替代。100万以上像素的液晶屏中，又有传统的4：3液晶屏和新型的16（15）：9液晶屏。这些液晶屏一般均为世界级的大公司所生产，如日立、松下、夏普、东芝、爱普生、LG、索尼以及台湾的元太、联友等公司。目前国产的单片投影机（100万像素以上），大多采用数字屏，其主流品种为：

    1）、7寸日立TX18D11VM1CAA液晶屏，该款液晶屏的优势在于像素高（800X480），且屏幕为16(15)：9方式，可以做出目前流行的16：9终端显示设备。

    2）、7寸松下EDTCB18QCF液晶屏，该屏性能、尺寸与日立TX18D11VM1CAA相同，且数字接口定义完全相同，大多驱动板可以直接互换使用。由于这两款都是7英寸800x480的16：9液晶屏，既可以满足看16：9的大片，也可以由驱动板改变算法显示主流的4：3电视节目。是非常理想的单片液晶投影机液晶屏。

    3）、夏普LQ64SP1/2/3/4/5液晶屏，该类屏为6.4英寸800x600的4:3投影专用液晶屏,其光透过率高、开口率高，且像素较高，是做单片投影机的优选品类（曾广泛用于数家知名品牌的正投及背投产品）。

     4）、夏普 LQ64P312/311液晶屏，该款屏为6.4英寸640x480的4:3投影专用液晶屏，其尺寸和LQ64SP1/2/3/4/5类相同，只是其分辨率要低些。该款屏也是做单片投影机的优选品种。目前市面上另有夏普LQ64D343、RLCDP0019CEZZ、RLCDP0032CEZZ与此类似，均可选用。

    5）、夏普LQ08V3DG01液晶屏，该款为8英寸640x480的4:3液晶屏。该屏主要因为尺寸偏大，影响整机体积，只有很少厂家采用。

    6）、其他如：元太3.5英寸640X480液晶屏，东芝5.6英寸 640X480液晶屏及其他厂家的640X480—1024*768）液晶屏也可考虑采用，如：5寸元太P50CB4、4.7寸hannstar  HSD11150MX46-A，TMDISPLAY5.6寸LTD056ETOS,东芝4寸：LTM04C395、LTM04C380S、4寸LTM04C380K，4寸AND   ADNPSI04C380K-HB，6.3寸NEC  NL10276BC12-02 、NL10276BC12-01。 

    对于单片液晶投影机，选用哪种液晶屏对投影出图像的分辨率和画质是至关重要，对于分辨率和画质的影响，大家都可以到书刊上找到解释，在此不再重复。但在投影机的开发中，却不能仅仅考虑分辨率和画质，而作为单片投影机来说，还需要选用液晶屏的透光率较高。这是由于目前国内厂家开发的投影机，都属透射式光路，而非反射式光路（三片LCD、DLP、LCOS投影机均采用反射式光路，区分主要是光在显物体上的路径），而一般液晶板的总光透过率在4%---6%之间，不要小看这百分之几的差异，在投出画面亮度上却可反映出较大的变化。比如用一款光透过率为4%的液晶屏制作的投影机，其亮度（光输出）为240流明，而换为光透过率为6%的同规格液晶屏，在同一台机器上所测量的亮度（光输出）将提升到360流明。从此例可以看出，一款液晶屏对投影机的光学设计是也非常重要的。在目前主流产品所选用的液晶屏中，其光的透过率排序依次为：LQ64P312/311 > LQ64SP1/2/3/4/5 > LQ08V3DG01 > TX18D11VM1CAA > EDTCB18QCF。

　　选用液晶屏的同时，还需要注意液晶屏本身的特殊功能，其主要为上/下翻转、左/右镜像功能。有了这些功能，可使得液晶驱动板的方案选择更加灵活。以上列举的液晶屏中，仅有夏普屏自带上/下翻转、左/右镜像功能，即只要给定相应的控制信号即可对其进行控制，而更多的数字液晶屏是不带上/下翻转、左/右镜像功能的，这样给开发者们带来了极大的考验。如果熟悉国产单片液晶投影机市场的不难发现，很多厂家的产品目前还不具备翻转功能，而是根据客户需要，生产不同的正放机型和吊装机型，甚至干脆只有正放机型。这些设计都会给使用者带来一些不便。而目前市面上类似性价比的产品仅仅RC-1208VDT具有上/下翻转、左/右镜像功能，我们期望其他的厂家尽快完善这一功能。

    液晶屏的使用，均离不开其对应的驱动板。对于不同的液晶屏，其驱动方式也不完全一样。当然，在此所说的驱动板，实为信号处理板，而非液晶屏的阵列驱动。这是因为一般的液晶屏厂家都给液晶屏配备了阵列驱动，用户只需要对信号进行变换，并满足阵列驱动板的接口协议即可。通常，模拟屏的接口主要有：R、G、B输入端，行、场同步信号输入端，及图像上下翻转、左右镜像控制端，某些屏阵列驱动板上还有PLA/NTSC制式转换端等。而数字液晶屏的接口就多一些，虽然输入的同样是R、G、B信号，但对于不同的屏，其灰度级数是不一样的，有些是6阶的，有些是8阶的（色彩、层次效果明显较好）。也就是说将R、G、B三基色信号各分成6位或8位进行处理。一般来说，数字屏具有TTL或LVDS接口，但由于厂家不同，各屏的引脚定义也不完全一样。但大致包括：6位或8位R、G、B信号，时钟信号、行场同步信号，以及有些屏自带的图像上下翻转、左右镜像控制端等。常用液晶屏驱动芯片有：

    1）、Pixelworks公司的:PW168、PW463、PW465等型号。
    2）、Genesis公司的:Gm5020、Gmzan3、gm5221等型号。
    3）、MXIC公司的:MX88L284、MX88L285等型号。
    4)、Syntek公司的:STK6005等型号。
    5）、Myson公司的:MTL005F等型号。
    6）、在市场上还有很多公司如Realtek、Mstar、Mst、Samsung等也有专用液晶驱动芯片。

    作为用于投影机的液晶驱动板，除了有驱动部分，还包括有视频数字解码和VGA信号处理等芯片。视频解码电路的设计，将是影响图像质量的关键，所以一般投影机厂家不会在图像质量处理上省钱。常用数字解码芯片有：
    1）、Philips公司的:SAA7115、SAA7114、SAA7111等型号。
    2）、 Samsung公司的:S5D0127等型号。
    3）、Ti公司的:Tvp5150、Tvp5156等型号。
    4）、Teckwell公司的:TW99、TW98等型号。

    将上述驱动芯片与解码芯片任意组合，都将可构成一套完整的液晶屏驱动方案。

    由目前国内单片液晶投影机的设计来看，不论从技术实力还是市场需求，都将会引导出更新的产品。而近年国产单片液晶投影机的液晶屏及驱动板的采用，其发展趋势为：

    1）、液晶屏的小尺寸、高像素化。为了缩小整机体积，满足更高的视频显示要求，提高市场竞争力，故此单片液晶片的选择将会在3.5~7寸范围内选择，而分辨率将会在640X480~1024X768之间选择。（注：如果是16：9的屏，则会在800X480、1280*720间选择）

    2）、驱动板的功能需要更加完善，包括图像上下翻转、左右镜像功能，电子梯形校正功能、色温调整功能，对于16：9的液晶屏还应包括有16：9/4：3 显示模式切换功能等其他辅助功能。

    3）、驱动板的信号接口丰富化,为了满足视频信号发展需要，以后的投影机信号源输入接口应该包括：VGA，DVI，HDTV，Cvbs，S-VIDEO，YCbCr,TV等。

    4）、视频信号的格式应满足PAL/NTSC 双制式，调试菜单应该多语言调试菜单，TV伴音制式也应该满足多国（或地区）的需要。                                    

整机控制：整机操作与安全保护的核心

    投影机出了前面所介绍的关键技术外，还有一项重要的技术——整机控制技术。投影机的整机控制包括：开/关机过程控制、光源散热系统控制、机内温度监测控制、报警提示及保护控制等方面。

    目前国内厂家多数直接利用液晶驱动板进行控制开关机，再配以单独的光源控制、光源散热控制、机内温度控制和安全报警保护等系统进行集成。这些完成单独功能的电路有些厂家直接购买成品电路板进行拼装，连线较为复杂，可靠性低，有些采用专用器件，但大多采用单片机自己编程实现这些功能。采用单片机设计，不仅可以完善这些功能，还可根据厂家自身的技术优势开发一些实用功能。目前国内单片投影机中常见的单片机设计框图如下：

    1）、开机检测：检测开机的信号，有些是检测解码板给出的开机信号，有些是直接检测红外遥控的开机信号或机身按键信号。检测解码板的开机信号比较通用，因为开发者可以减少红外遥控信号及机身按键信号的开发，而直接利用原解码的开关机信号。而这种设计将会给待机状态的解码板完全供电，是采用早期电视机控制的同类设计办法。比较新型的设计是将开关机信号直接与主板分离，在待机状态时，仅整机控制部分电路工作，解码板电源断开，有效减少解码板故障率。(注：由于投影机的画面调整等全包含于解码板上，故此一般整个红外遥控核心都在解码板上。)

　　2）、开机控制：在检测到开机信号后，并不是立即执行开机动作。而是需要对系统进行自检。自检包括：机内温度检测、风机运行情况检测、光源检测等其他项目。在自检正常后，才执行风机快速运转操作、点灯操作、点屏操作。在这期间，同样会对温度、电压、风机运行状况、光源情况等进行实时监控。在开机时段，为了使投影机正常启动，都会将其他操作进行禁止，在开机正常后才进行解禁。

    3）、风机控制与检测：他们是一组对应控制关系，首先是启动控制，再进行检测，根据检测情况再进行实时控制，以确保投影机系统安全可靠工作。

    4）、温度检测：该项检测是一个单独的项目，它本质上是独立的。即只要一到温度极限，则立即关闭系统，以安全保护系统。但也有将其与风机运转进行联动控制的，即风机的运转再不仅是受本身好坏或运行状况的控制，还将受到温度的控制，即智能风机控制系统。

    5）、安全保护：该部分其实是一个执行部分，他对所有的影响整机安全的参数都进行实时控制处理，以急时提示用户进行相关操作处理或关闭系统、禁止系统运行等。

    6）、操作禁止与开启：该项设置主要是防止用户在开机或关机运行时段进行误操作而有效保护投影机。

    7）、警音控制与监听音：警音是指投影机在对某种状态下发出的对应提示音，指明投影机目前的工作状态，在国产单片投影机中，有些采用 “嘟~~嘟~”警音提示，叫了半天用户不知所云，仅对专业的人群如维修工程师有提示作用，有的警音采用了人性化的语音提示，也有些还采用OSD显示，既将报警提示以浅显易懂的图形叠加显示在屏幕上，全球通用不存在语言方面的障碍。使用语音提示，可直观地告诉用户投影机出现的故障点及危险程度，非常亲切友好。监听音是指投影机中附加有对显示信号的音频放大播放功能，而某些厂家的投影机关闭投影机后，都还有伴音，这种设计是欠科学的，即待机状态电路也在通电工作，白白浪费电能，与日益提倡的绿色环保精神背道而驰。所以，设计较周全的机型，在待机状态下，机内几乎不工作，耗电应在2~4W以下，国际公认的努力目标是小于1W。

    8）、关机检测和关机操作：执行的是开机检测和开机控制的逆过程。液晶投影机，基本都作了二次关机的设计，预防误触开关机键，不想关机而被关机，因为投影机的开关不象彩电，关机后可以立马又开机，投影灯泡热启动电压很高，而电路往往不能提供如此高的触发电压，灯泡的冷却一般需要3~5分钟，也即投影机的再启动最少间隔3~5分钟，很不方便。故此，对于关机时都将对第一次执行的关机动作进行一次提示予以确认，如果是误操作，可进行相应的操作返回，有的机型可直接返回，如确认关机，再按一次关机键即可。（注：每个厂家设计的二次关机操作都不一样，但在产品说明书上均有详细介绍。）

    整机控制系统中，一般都采用AT89C2051、AT89C51或PIC16F73等芯片。一般而言，这个顺序代表了功能、性能的档次高低。AT89C2051的电路复杂、成本低，可靠性一般，而AT89C51虽然I/O口较多，但对承担整机控制还是有些不足，常常是功能可以做得多些，但基本上都需要外围器件支持，硬件多，且性能一般。由PIC系列单片机组成的整机控制系统，具有高可靠性、高稳定性，且电路简单，整个电路几乎都可由单片机本身完成，是单片投影机整机控制的优选方案之一。

    虽然投影机的整机控制不是关键的核心技术，但对整机的稳定性和功能扩展都起着重要作用。不论是在自己组装投影机，还是选购投影机，这些知识都是很有必要了解的。