高清晰背投電視中的液晶顯示器

　　隨著數(shù)字電視和高清晰度電視時(shí)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(gè)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(chǎng)，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(shí)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(gè)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(gè)，一是光的利用效率，另一個(gè)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(shí)，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(huì)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(cè)到的圖像是一個(gè)交流信號(hào)。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(gè)直流信號(hào)。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(duì)來說，LCD對(duì)人眼的刺激要小。其次，LCD投影采用三個(gè)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(shí)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(hào)外，還存在能量利用率偏低以及快速運(yùn)動(dòng)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(shí)。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(zhǎng)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(duì)比度方面，目前LCD背投影一般能達(dá)到400:1以上的對(duì)比度，這對(duì)一般用戶已經(jīng)足夠。相對(duì)于人眼來說，當(dāng)一幅圖像的對(duì)比度達(dá)到100:1時(shí)，人眼已經(jīng)無法區(qū)分它和高于100:1對(duì)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(shí)電視機(jī)能達(dá)到的對(duì)比度一般在50:1左右。為此無限制提高對(duì)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(huì)把高對(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(hào)的開播，對(duì)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(jià)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(jià)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(huì)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