学校用大面积显示设备选择研究

张元立

摘 要：目前，学校中的大面积显示设备越来越常见，而大面积显示设备也是学校一笔不少的投入。如何选择适合学校使用的大面积显示设备，这是值得探讨的问题。该文主要是对学校使用的大面积液晶显示设备、LED显示设备和120英寸投影仪进行研究，研究在什么环境应该如何选择大面积显示设备，从而为以后的选择大面积显示设备提供一些建议。

关键词：液晶显示设备 LED显示设备 眼睛分辨本领 点间距

随着硬件技术、集成电路及显示技术的飞跃发展，各种大面积显示设备在市场中也不断出现，而大面积显示设备在学校中更是越来越常见。该文結合学校大面积显示设备的实际情况，分析大面积显示设备的显示效果和使用环境，寻求投入一定的资金后，能达到一个较好的效果。为以后学校在选择大面积显示设备提供一些建设性建议。

1 大面积显示设备各种参数原理分析及介绍

点距，是显示设备的一个重要的硬件指标。点距指屏幕上相邻两个同色像素单元之间的距离，即两个红色（或绿、蓝）像素单元之间的距离，这种距离不能用软件来更改。点距分为实际点距、垂直和水平点距。由勾股定理知，水平节距=点距标称值×0.866（cos300）。显示设备的水平和垂直有效显示尺寸除以水平和垂直点距，得到两个方向上显示像素点数，就是显示屏物理上最大分辨率。

水平最大分辨率=显示设备水平有效显示尺寸/水平点距

2 基于光学系统分辨本领之眼睛分辨本领

2.1 学系统的分辨本领

几何光学中的像，实质上就是自物体发出的光波通过光学系统的传输左右而在一定平面上得到的衍射图样。为简单计，只限于讨论无像差系统或者像差校正到某一定的允限范围之内的优良光学系统的分辨本领，并假定被成像的物只是两个发光强度相等的独立发光（不相干）点。

2.2 眼睛的分辨本领

当用眼睛观察远处的物体时，视网膜上的像即为自物体发出的光通过眼睛瞳孔而产生的夫琅禾费圆孔衍射图样。

由于人眼的焦距很小，只要20 mm左右，所以即使对明视距离（眼睛前250 mm）处的物体进行观察，亦可估计其最小分辨角。在正常照度（约50 Lx），人眼瞳孔的直径为2～3 mm，而可见光中，人眼最灵敏的波长λ0=550 mm，于是得此时人眼的最小分辨角为

=2.4×10-4rad

若物体放在明视距离处，则相距为

&Y=250θ=250×2.5×10-4=6.3×10-2mm

3 眼睛分辨本领在选择大面积液晶显示设备中

眼睛分辨本领有限，瞳孔直径确定的情况下，可以确定出眼睛的分辨本领，即相应的分辨角。为了简化眼睛，我们将瞳孔直径取值为2 mm。

显示设备在正常照度下（50 Lx）和明视距离（250 mm）下，对应的分辨角为2.5×10-4rad，则能分辨最小为点间距为6.3×10-2 mm，而我们使用的显示器点间距为0.28 mm，所以在分辨率改变的情况下，我们也能感觉到显示设备清晰度在改变。

初步结论，在确定液晶设备显示面积的情况下，确定液晶设备的视距，根据眼睛的分辨本领，就能选择合适的液晶显示设备的点间距，从而确定显示设备的物理分辨率，以使达到一个较好的清晰度。

4 眼睛分辨本领在选择大面积LED显示屏中运用

基于眼睛分辨本领下，点间距与显示图像清晰研究。LED显示设备的点间距是一个十分重要的参数，点间距越小其成本越高。

将点间距作为人眼分辨本领的最小距离，若当在人眼分辨本领之内，继续提高点间距，人眼也无法发现其清晰度有所改变。所以根据人眼分辨本领和视距的联系，确定人眼能分辨的最小点间距。

以某LED显示屏为例，它分辨率为256×48；点间距为16 mm，可以根据眼睛的最小分辨角推导，d（点间距）=最小分辨角（2.5×10-4rad）×视距，带入公式可得，视距=64 m，在选择时，点间距大了一些，若点间距为8 mm，效果会大幅提升。

5 眼睛分辨本领在选择视频投影仪中运用

（1）投影仪又称投影机，是一种被动式投影方式，主要有三种分辨率模式，如表1。以某校一教楼的视频投影仪为例，型号主要是日立HCP-3020X，选用幕布大小为120英寸（对角线），长宽之比4：3，而视频投影仪所能支持的标准分辨率（支持的最大分辨率）为XGA（1024×768）。

（2）基于眼睛分辨本领，点间距和观看距离分析。

水平点距=水平有效长度/水平分辨率；点距=水平点距/0.866（cos300）；点距=最佳视距×最小分辨角。带入可得：

水平有效距离=120英寸×（4/5）×2.54 cm=243.84 cm；

水平点距=243.84 cm/1024=0.238125 cm=2.38125 mm；点距=2.38125 mm/0.866（cos300）=2.750 mm；最佳视距=点距/最小分辨角=2.750 mm/（2.5×10-4rad）=11 m

可知，使用视频投影仪观看幕布，距离幕布11 m时，恰好能分辨投影仪在幕布显示的点距，能较好地利用分辨率。

6 学校选择大面积显示设备初步建议

（1）选择大面积液晶显示设备时，可通过物理测量其长度和宽度是否准确，根据给出的点间距，估算物理分辨率是否和商家所提供的数据相同，检验其真实性。

（2）选择大面积LED显示设备时，根据其视距和人眼分辨本领推出能辨别的最小点间距，若选择的LED显示设备就无需再要求将点间距提高，从而使节省投入也能达到一定效果清晰度。

（3）在显示设备面积已经确定的情况，根据人眼分辨本领，推算出其大面积显示设备的分辨率，从而做到选择有根据，选择合适学校使用的显示设备。

参考文献

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