隨著數(shù)字電視和高清晰度電視時代的到來,常規(guī)CRT背投影電視將無法勝任高清晰度和高亮度的需要。于是人們就把目光投向了數(shù)字顯示技術(shù),其中液晶(LCD)投影由于其成熟的技術(shù)和工藝,成為了人們的首選技術(shù)。

液晶投影技術(shù)從開始商業(yè)化到現(xiàn)在,已經(jīng)經(jīng)過了十多個年頭。從最早的分辨率不足VGA、亮度不到100流明的視頻投影機(jī),發(fā)展到現(xiàn)在分辨率超過SXGA、亮度超過三千多流明的數(shù)據(jù)投影機(jī)。目前LCD投影機(jī)已經(jīng)占據(jù)商用投影機(jī)的大部分市場,LCD投影機(jī)進(jìn)入家庭也隨著這一技術(shù)成本的降低而成為可能,特別是數(shù)字高清晰度電視的即將開播,使液晶背投影電視進(jìn)入中國普通家庭將為時不遠(yuǎn)。

液晶投影電視的關(guān)鍵部件是液晶板和光學(xué)引擎,光學(xué)引擎也就是背投電視中的光學(xué)機(jī)芯。在光學(xué)引擎中,光源發(fā)出的光線通過分色鏡被分解成紅綠藍(lán)三種顏色的色光,然后這三色光分別照明三個液晶板,通過合色鏡和鏡頭,把三色圖像投影到屏幕上,實(shí)現(xiàn)彩色圖像的顯示。光引擎中最關(guān)鍵的技術(shù)有幾個,一是光的利用效率,另一個是三色光的色純度。光源效率是燈源發(fā)出的光和最終投射到屏幕上光強(qiáng)的比例,效率越高,意味著投影屏幕上的亮度越高。反過來講,在相同的屏幕亮度下,效率高的投影機(jī)可以使用功率低的燈源。這是非常重要的,因?yàn)闊粼窗l(fā)出的光除了投射到屏幕上之外,其它能量將都被封閉在光引擎中,最終成為熱量散發(fā)出來,而溫度的提高將影響LCD壽命。此外三色光的色純度關(guān)系到圖像的色彩,在光引擎中,紅綠藍(lán)三基色的產(chǎn)生是由光學(xué)薄膜實(shí)現(xiàn)的,高質(zhì)量的光學(xué)薄膜是保證投影機(jī)色純度的基礎(chǔ)。

和其它投影技術(shù)相比,LCD投影有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先,LCD目前采用薄膜晶體管(TFT)作為圖像尋址器件,其尋址方式和常規(guī)電視不同。傳統(tǒng)電視機(jī)在顯示圖像時,圖像通過一行行掃描得到,當(dāng)顯示完一行后,電視機(jī)就把這一行扔掉,而去顯示下一行。因此上一行的圖像會隨著掃描線的離開而逐漸變暗,產(chǎn)生畫面的閃爍。通常解決的方法是把掃描頻率增加,所以人眼實(shí)際觀測到的圖像是一個交流信號。而TFT尋址不同,當(dāng)LCD顯示完一行圖像后,相關(guān)的圖像還保留在原來位置,因此LCD投影得到的圖像是一個直流信號。其相互的區(qū)別就如同日光燈發(fā)出的光(交流)和太陽光(直流)一樣,這一特性使LCD的圖像更加接近自然。因此相對來說,LCD對人眼的刺激要小。其次,LCD投影采用三個液晶板投影,光源被分色后又合成,幾乎很少有能量損失,最大限度地利用了光源的能量,使LCD投影較其它投影在亮度上要略勝一籌。而單芯片投影技術(shù)顏色通過調(diào)制器分時調(diào)制而得到,即在某一瞬間,人眼看到的是一種單色圖像,經(jīng)過顏色的快速變化實(shí)現(xiàn)彩色顯示,這是一種“欺騙”眼睛的做法,它的缺點(diǎn)除了是一種和自然光不同的交變信號外,還存在能量利用率偏低以及快速運(yùn)動存在色邊緣等不利因素。

LCD背投影電視的壽命是很多人關(guān)心的問題,目前投影機(jī)中的背投影用燈源壽命已超過15,000小時。飛利浦公司表示,今后幾年內(nèi)背投影燈的壽命還將成倍增加。在LCD方面,LCD生產(chǎn)商也在不斷地研究長壽命液晶芯片。LCD的壽命與光能和溫度有關(guān),在背投影應(yīng)用中,由于燈源功率較低,光學(xué)引擎的溫度和商用投影機(jī)相比已下降了很多,一般液晶板的溫度控制在50度以下。由于背投影機(jī)的光輸出在300～500流明就已經(jīng)足夠,因此LCD的壽命較商用投影機(jī)有成倍的提高。

在對比度方面,目前LCD背投影一般能達(dá)到400:1以上的對比度,這對一般用戶已經(jīng)足夠。相對于人眼來說,當(dāng)一幅圖像的對比度達(dá)到100:1時,人眼已經(jīng)無法區(qū)分它和高于100:1對比度之間的區(qū)別了。在一般居住環(huán)境下,人們觀看電視節(jié)目時電視機(jī)能達(dá)到的對比度一般在50:1左右。為此無限制提高對比度并不能無限制提高圖像的質(zhì)量。在家庭使用中,居室內(nèi)的燈光會把高對比度全部“吃掉”,而選擇亮度適當(dāng)高一點(diǎn)的液晶背投影電視,就能在環(huán)境光的包圍中保持自己的圖像對比度。此外液晶背投影由于亮度高,往往可以選擇視角稍大的屏幕,也就是說你可以在側(cè)面觀看到比較清晰明亮的圖像,這對于那些在餐廳吃飯而又想觀看放置于客廳中的電視節(jié)目的人來說無疑是一個福音。

目前LCD背投影電視的發(fā)展很快,特別是歐美等國,隨著數(shù)字高清晰電視信號的開播,對LCD高清晰度電視的需求量也不斷在上升。國際的一些著名電視機(jī)廠商如索尼、日立、松下、三星等都在歐美相繼推出了LCD背投影電視。目前LCD背投影電視的屏幕尺寸一般在40～60英寸之間。價格也從幾年前的5,000～10,000美元下降到目前的3,000～4,000美元。隨著液晶背投影電視價格的不斷下降,居民住房面積的擴(kuò)大,以及中國高清晰數(shù)字電視的推廣,相信LCD背投影電視不久就會進(jìn)入中國普通消費(fèi)者家庭。

作者:李海峰

浙江大學(xué)光電顯示技術(shù)研究所

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