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第1页:深度解析显示技术发展史及其发展特点(二)
第2页:5-1 投影电视的分类
第3页:5-2 投影电视的组成
第4页:5-3 三枪式CRT背投影电视机与普通CRT 电视的区别
第5页:5-4 三枪背投影电视机与普通CRT 电视的异同
第6页:5-5 LCD背投影电视机
第7页:5-6 数字光路处理器投影电视
5-5 LCD背投影电视机
5-5-1 透射式液晶背投影电视机特点
液晶投影电视机(简称LCD-PTV)主要依靠投射型TFT-LCD器件产生图像,其原理同平板液晶相同,只是最终成像的方式不同,目前其画面质量已接近CRT但其有不少缺点:
a、透过率低,一对偏振片的透过率只有约0.3;
b、开口率低,不到0.4,光利用率3%;
c、价格高
5-5-2 LCOS 投影电视
LCOS (Liquid Crystal on Silicon)属于新型的反射式微LCD投影技术 ,其结构是在硅单晶圆片上,利用半导体技术 制作驱动面板(又称为CMOS-LCD),然后将单晶片用研磨技术 磨平,并镀上铝当做反光镜,形成CMOS基板,然后将CMOS基板与含有透明电极的玻璃基板贴合,在充入液晶,进行封装测试。
由于LCOS 面板是以CMOS 芯片为电路基板,因此无法让光线直接穿过,其分光合光系统设计和LCD有些不同。通常需要在分光合光系统中利用偏极化分光镜(Polarization Beam Spliter,PBS),将入射LCOS 面板的光束与反射后的光束分开。
PBS是由两个450等腰直角棱镜底边粘合而成的棱镜,当非线性偏极化光入射PBS时,PBS会反射入射光的S偏振光(垂直入射线平面),并且让P偏振光(平行入射线平面)通过。
与穿透式LCD及数字逛处理器DLP 相比,LCOS 的优点:
a、光利用效率高。LCOS 与LCD投影显示器类似,主要差别就是LCOS 属于反射成像光利用率可达40%以上,与DLP相当而穿透式LCD仅3%—10%;
b、体积小。LCOS 可将驱动IC等外围线路完全整合在CMOS基板上,减少外围IC 数目及封装成本,并使体积缩小;
c、开口率高。由于LCOS 的晶体管及驱动线路都制作在硅基板内,位于反射面之下,不占表面积,仅像素间隙占用开口面积。LCOS 开口率90%以上;
d、制作技术 成熟;
e、LCOS 的尺寸一般为0.7英寸,所以相关的光学器件尺寸也大大缩小,使LCOS -PTV总成本下降;
f、LCOS 目前无专利问题
下面对LCOS 投影电视系统及主要部件分别介绍
1、LCOS -PTV系统组成
LCOS -PTV与LCD-PTV的主要结构在导光及分光合光部分的设计大同小异,只是在LCOS -PTV中,LCOS 面板前多加了PBS。而由光源发出的光经双色镜后,分成R、G、B三色光,此三色光分别通过各自的PBS后,会反射S偏振光进入LCOS 面板,当液晶显示为亮时态时,S偏振光将改变为P偏振光,最后以双色镜组合挑变过的三道偏振光,投射至屏幕处得到图像,三片式LCOS 背投影电视机具有较高的亮度 。
在需要结构紧凑的场合,也可使用三片LCOS 屏,而共用一个PBS和一个分光复合三色棱镜组合(TPA)。在整个光学系统里,PBS首先将发自金属卤化物灯的光束起偏振,起偏后的S偏振光进入TAP,并在TPA中将光束中的蓝光在BC里面反射,在经AB 面的全反射,照到蓝LCD屏。来自蓝LCD屏的反射光被调制后变成P偏振光,沿着与入射S偏振光相同的光路返回。其它颜色的光也经过同蓝相同的方法,由各自的光路返回。最终汇合,照射在屏幕上成像。LCOS 的显示芯片是整个系统的核心,它决定了显示模式、显示分辨率 、色彩方式以及色深。
2、LCOS 芯片结构
有源NMOS矩阵 中每个像素由一个NMOS晶体管及一个存储电容构成,矩阵 的上下侧为行驱动电路,左侧为列驱动电路。
5-5-3 液晶投影电视机的光源
光源对液晶投影电视机的亮度 和图像质量有重大影响,是非主动发光式投影电视的关键部件。
光源种类有碘钨灯、短弧氙灯、短弧型金属卤化物灯及高压汞(水银)灯。
氙灯:优势,发光光谱特性好(接近太阳光谱)和点光源。劣势,效率低和价格高,最近开发的小型高效的氙灯已经用在反射式投影电视上了。
金属卤化物灯:使用较多,330W-575W的此类灯在大屏幕 投影电视中使用广泛,250-300W的已被高压汞灯代替。
高压汞灯:这种等的峰值亮度 约为109cd/m2,是卤化物灯的两倍,投影电视的主流。
碘钨灯很少使用。
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