3LCD投影技術(shù)的工作原理與深層剖析
2005年初,全球最知名的五大消費及商用電子產(chǎn)品生產(chǎn)商--富士通、日立、松下、三洋和索尼---宣布與愛(ài)普生聯(lián)手向消費者和視頻顯示器專(zhuān)業(yè)用戶(hù)宣傳三片液晶投影(3LCD)技術(shù)的顯著(zhù)優(yōu)勢。同時(shí),3LCD集團(The 3LCD Group)也在2005年國際消費電子展(CES)上揭開(kāi)面紗。未來(lái)幾年內,3LCD技術(shù)將不斷進(jìn)步,3LCD產(chǎn)品供給量也將持續增加,3LCD集團將通過(guò)各種宣傳活動(dòng)、產(chǎn)品演示和行業(yè)信息更新等方式向消費者和專(zhuān)業(yè)人員宣傳3LCD技術(shù)的優(yōu)勢。此外,3LCD集團還將介紹3LCD技術(shù)區別于市場(chǎng)中其他顯示系統的獨有特性。全球領(lǐng)先的投影機生產(chǎn)商富士通、日立、松下、三洋和索尼與愛(ài)普生聯(lián)手向市場(chǎng)宣傳三片液晶投影(3LCD)技術(shù)的優(yōu)勢。較之單片液晶技術(shù),三片液晶投影(3LCD)技術(shù)可以實(shí)現明亮、自然的畫(huà)面, 銳利的細節表現和無(wú)色彩分離現象的豐富色彩。
明亮的圖像
3LCD方式是將燈泡發(fā)出的光分解成R(紅)、G(綠)、B(藍)三種顏色(光的三原色)的光,并使其分別透過(guò)各自的液晶板(HTPS方式)賦予形狀和動(dòng)作。由于經(jīng)常投射這三種原色,因此可以有效地使用光,顯現出明亮清晰的圖像。 能夠實(shí)現高光透率,明亮的和色彩還原逼真的投影機。
自然的圖像
3LCD方式是對光的三原色用R(紅)、G(綠)、B(藍)各自的液晶顯示板進(jìn)行控制后再加以合成顏色、可是每一點(diǎn)的顏色如實(shí)地再現其原色。 LCD還可以表現出微細的層次,并自然地再現圖像中的顏色變化部分特別是黑暗部分。
柔和的圖像
由于使用三個(gè)LCD顯示顏色,因此能再現不傷眼睛的圖像。 3LCD方式不會(huì )出現被稱(chēng)為“色分解”的彩虹似的花紋,可令人安心地長(cháng)時(shí)間欣賞圖像。
投影機的方式
外觀(guān)大體相同的投影機因所使用的顯示元件的不同,內部的光學(xué)系統各異,有著(zhù)不同的種類(lèi)?,F在市場(chǎng)上推出的投影機大致可以分為以下3種方式。
3LCD方式
從光源發(fā)出的入射光線(xiàn)被只投射特定波長(cháng)光線(xiàn)的特殊慮鏡分離為紅色、綠色和藍色。分離后的三原色分別由一個(gè)TFT(LCD)廣閥進(jìn)行調節,經(jīng)一個(gè)棱鏡進(jìn)行重新合成后被投射到顯示屏上。這種3LCD系統使光調節范圍更廣,從而具有廣泛的實(shí)際應用。
DLPTM*1方式
顯示元件采用DMDTM*2(Digital Micromirror Device)。DMD是一種由數十萬(wàn)~百數十萬(wàn)個(gè)微米級的微小型反射鏡組成的半導體,每一個(gè)反射鏡對應一個(gè)像素,通過(guò)反射來(lái)自光源的光線(xiàn)來(lái)投影圖像。有單片、3片式。DMDTM在結構上是在半導體基板上鋪滿(mǎn)反射鏡、通過(guò)ON/OFF來(lái)使這些反射鏡傾斜。DLPTM是指使用了DMDTM的光學(xué)系統的總稱(chēng),使色輪旋轉顯示出與某個(gè)瞬間的色彩一致的畫(huà)像,能通過(guò)每秒進(jìn)行數千次的旋轉來(lái)顯示全彩色。
LCOS方式
顯示元件采用LCOS(Liquid Crystal On Silicon)。LCOS是一種反射型的液晶顯示面板,特點(diǎn)是開(kāi)口率高。配線(xiàn)部分和開(kāi)關(guān)元件設在反射層的下面,因此不需要黑色矩陣部分,能夠實(shí)現無(wú)縫連接的圖像顯示。有單片式、3片式。
3LCD投影機的結構
超高壓水銀燈
光源燈有許多種類(lèi),從照明效率、壽命等方面考慮,目前投影機普遍采用超高壓水銀燈作為光源。 由于其工作壓力設定在200大氣壓以上,光源尺寸向直徑方向收縮,在實(shí)用的光源燈電壓下可以實(shí)現短弧光化,因此接近于點(diǎn)光源,便于光學(xué)系統的設計。 同時(shí),在其分光中采用增大連續發(fā)光成分的方式,能夠改善演色效果。這些特性是所有投影機用光源所追求的特性。
積分透鏡
這種技術(shù)能夠通過(guò)使光線(xiàn)投射過(guò)第一組鏡頭陣列和第二組鏡頭陣列從而在整個(gè)投影屏上投射出均勻的亮度。
偏光轉換元件
從光源燈發(fā)出的光中有各個(gè)方向的波,HTPS技術(shù)只讓縱波通過(guò),因而能夠將光的橫波變?yōu)榭v波,使盡量多的光線(xiàn)通過(guò)HTPS。采用該技術(shù)后,亮度提高了約1.5倍。
分光鏡(色彩分離)
3LCD系統中使用了兩個(gè)分光鏡(如下圖所示)以便將燈泡發(fā)出的光分離為紅色、綠色和藍色。這兩個(gè)分光鏡的玻璃基片上涂有一層薄膜,這層薄膜只反射特定波長(cháng)的光線(xiàn)。
分色棱鏡(色彩合成)
分色棱鏡是一種將光線(xiàn)分離紅色、綠色和藍色的棱鏡,其使用來(lái)自液晶板LCD面板的對應色彩形成圖像,然后再對它們進(jìn)行重新組合。色彩和圖像通過(guò)反射紅色和藍色,以及投射綠色光實(shí)現組合。棱鏡由四個(gè)三角柱構成的長(cháng)方體組成。三角柱在加工和粘合時(shí)需要極高的精確度,以便避免因離散性分色表面偏位而產(chǎn)生的暗線(xiàn)和重影。
液晶面板
液晶面板的種類(lèi)
液晶面板有很多種類(lèi),性能各異。應根據用途選擇最佳的產(chǎn)品。
什么是HTPS?
HTPS(高溫多晶硅)裝置是一個(gè)主動(dòng)陣列投射式液晶板,這種液晶板在投影機中被用作廣閥。這種液晶板的性能優(yōu)于其他系統中采用的液晶板,它能使投影機的結構更加小巧緊湊,分辨率更高,對比度更高,而且能夠加載內置驅動(dòng)器。
HTPS的特點(diǎn)
HTPS(高溫多晶硅)裝置的各個(gè)象素均包括一個(gè)由多晶硅構成的薄膜晶體管(TFT)。這些像素晶體管通過(guò)改變掃描線(xiàn)的電壓發(fā)揮著(zhù)傳導開(kāi)關(guān)的作用。薄膜晶體管的制造方式與半導體相同,由于開(kāi)口率高,它能夠輕松實(shí)現小型化,并通過(guò)高溫處理將驅動(dòng)器嵌入基層,從而獲得了極高的可靠性。
HTPS的構造
TFT(薄膜晶體管)基層是通過(guò)采用先進(jìn)的圖層技術(shù)在硅板上形成的一個(gè)非常薄的材料層,這個(gè)材料層被設計成必要的式樣(如下圖所示)。這種技術(shù)被稱(chēng)作照相平板印刷技術(shù)(Photo-lithography),這種技術(shù)通過(guò)材料層的重疊形成薄膜晶體管元件和驅動(dòng)電路。
防塵玻璃
TFT(薄膜晶體管)面板上覆蓋著(zhù)玻璃片,以防止TFT面板受損和吸附灰塵。在防塵玻璃片上無(wú)法看到灰塵,因為在投影時(shí),灰塵處于聚焦范圍之外。
微透鏡陣列(MLA)
LCD(HTPS)中有光線(xiàn)通過(guò)部分(開(kāi)口部)和光線(xiàn)不通過(guò)部分(如配線(xiàn)部分等),該技術(shù)能夠將光線(xiàn)集中到開(kāi)口部,使盡量多的光線(xiàn)通過(guò)屏面。在光線(xiàn)射入側的基板上,滿(mǎn)滿(mǎn)地排列著(zhù)大小與一個(gè)像素面積大致相同的透鏡。使用這種技術(shù)后,開(kāi)口部特別小的屏面能夠提高多達1.5倍~1.6倍的亮度。
開(kāi)口率
開(kāi)口率是指除去每一個(gè)像素的配線(xiàn)部、晶體管部(通常采用黑色矩陣隱藏)后的光線(xiàn)通過(guò)部分的面積和每一個(gè)像素整體的面積之間的比例。 開(kāi)口率越高,光線(xiàn)通過(guò)的效率越高。HTPS采用先進(jìn)的細微加工技術(shù),通過(guò)配線(xiàn)、元件部的最優(yōu)化設計和縮小BM部的面積來(lái)提高開(kāi)口率,使投影機的高亮度化變得更容易。 例如:以0.7英寸型的XGA(1024×768像素)產(chǎn)品為例進(jìn)行比較,采用更加先進(jìn)的細微加工技術(shù)后,實(shí)現了開(kāi)口率比傳統細微加工技術(shù)的基板提高10%以上。
3LCD集團由業(yè)界領(lǐng)先的顯示器生產(chǎn)商組成,致力于向消費者和視頻成像專(zhuān)業(yè)人士宣傳3LCD技術(shù)的優(yōu)勢和特點(diǎn)。集團成員將在其產(chǎn)品和宣傳材料中使用由愛(ài)普生公司授權的3LCD標識。目前采用3LCD的生產(chǎn)商已經(jīng)有AVIO、愛(ài)普生、富士通、日立、康佳、三洋、創(chuàng )維、索尼、優(yōu)派等等。