LCD投影机的工作原理(1)

LCD投影机的工作原理

三片式LCD（3LCD）之技术架构系采用体型极小的高穿透式高温多晶硅（High-Temperature Poly Silicon；HTPS）LCD显示面板，每一块HTPS都是由很多个像素组成，如分辨率为1024×768的HTPS就是由1024×768个像素组成以对应投射图像的像素点。液晶板投影机可分为单片式和三片式两种，投影仪的图象源不是计算机的话，最好先将图象源的设备打开；其次，如果你在使用投影仪时想要得到较好的声音效果而且又有独立的音响设备，这时候应该把音响设备打开；接下来，可以把投影仪打开了，投影仪需要预热一段时间才可以使用；对于大多数的情况，用户是用计算机与投影仪相连的，在这种情况下最后打开的是计算机。如果是将电源关闭，可以按照相反的顺序。现代液晶板投影机大都采用3片式LCD板(图1)。三片式液晶板投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。

三片式液晶板投影机比单片式液晶板投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。液晶板投影机体积较小、重量较轻，制造工艺较简单，亮度和对比度较高，分辨率适中，是目前市场上占有率最高、应用最广泛的投影机。每一个像素又包含了信号线、控制线、TFT和开口区。其中开口区包含了以特定方式排列的液晶分子，根据液晶分子在不同电压下排列方式的变化，改变透过像素光线的振动方向，并与偏振板相结合实现了从全黑到全白状态下不同灰阶的过渡。

每一个3LCD光路系统都是由3块HTPS构成。将灯光源发出的光通过分色镜A分出红色光，再通过分色镜B分为绿色光和蓝色光，三种颜色的光分别投射到三块相对应的液晶板上，并经过中间的棱镜将三原色光进行混合后投射出不同颜色的图像。

3LCD技术的成像和色彩还原的特点是先将三原色同时进行充分的空间混合，再投射出不同色彩的图像，又称为同时空间混合还原。

下面请看投影机的接口以及各个部件的介绍，相信对于大家理解其工作原理更有帮助。

3LCD投影机的结构（光学系统零部件）

1.超高压水银灯

光源灯有许多种类，从照明效率、寿命等方面考虑，投影仪的图象源不是计算机的话，最好先将图象源的设备打开；其次，如果你在使用投影仪时想要得到较好的声音效果而且又有独立的音响设备，这时候应该把音响设备打开；接下来，可以把投影仪打开了，投影仪需要预热一段时间才可以使用；对于大多数的情况，用户是用计算机与投影仪相连的，在这种情况下最后打开的是计算机。如果是将电源关闭，可以按照相反的顺序。目前投影机普遍采用超高压水银灯作为光源。由于其工作压力设定在200大气压以上，光源尺寸向直径方向收缩，在实用的光源灯电压下可以实现短弧光化，因此接近于点光源，便于光学系统的设计。

同时，在其分光中采用增大连续发光成分的方式，能够改善演色效果。这些特性是所有投影机用光源所追求的特性。

2.积分透镜

通过“第1透镜阵列”、“第2透镜阵列”，将从光源灯发出的光线明亮地照射到屏幕的各个边角的技术。

3.偏光转换元件

从光源灯发出的光中有各个方向的波，HTPS技术只让纵波通过，因而能够将光的横波变为纵波，使尽量多的光线通过HTPS。采用该技术后，亮度提高了约1.5 倍。

4.分色反射镜

这是将从光源灯发出的光分离成红、绿、蓝三原色的反射镜（滤光器）。它是在基础玻璃板上涂刷一层能够反射特定波长范围的薄膜后形成的。如下图所示，液晶板投影机可分为单片式和三片式两种，现代液晶板投影机大都采用3片式LCD板(图1)。三片式液晶板投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。

三片式液晶板投影机比单片式液晶板投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。液晶板投影机体积较小、重量较轻，制造工艺较简单，亮度和对比度较高，分辨率适中，是目前市场上占有率最高、应用最广泛的投影机。普通3LCD投影机中使用了2块这种反射镜。

5.分色棱镜

分色棱镜能够将从光源灯发出的光分离成红、绿、蓝三原色，并在各自的LCD(HTPS)上绘制相应的RGB图像，然后将其重新合成。反射红色、蓝色，透过绿色，合成颜色及图像。为了实现此功能，棱镜通过4根三角柱组合，形成长方体状。如果中央部分的分色镜面不连续，则会形成暗线和重影，因此需要有很高的加工精度和粘接技巧。

6.液晶面板

1. 液晶面板的种类

液晶面板有很多种类，性能各异。投影仪的图象源不是计算机的话，最好先将图象源的设备打开；其次，如果你在使用投影仪时想要得到较好的声音效果而且又有独立的音响设备，这时候应该把音响设备打开；接下来，可以把投影仪打开了，投影仪需要预热一段时间才可以使用；对于大多数的情况，用户是用计算机与投影仪相连的，在这种情况下最后打开的是计算机。如果是将电源关闭，可以按照相反的顺序。应根据用途选择最佳的产品。

2. 什么是HTPS？

HTPS是High Temperature Poly-Silicon（高温聚硅）的简称，它是有源矩阵驱动方式的透过型LCD。具有小型、高精细、高对比度、驱动器可内置等特点。其主要用途是投影机用灯泡。

3. HTPS的特点

HTPS就像其名字一样，各个像素中有采用聚硅生成的薄膜晶体管。这些像素晶体管通过改变扫描线的电压来切换导通/不导通，起到开关的作用。制造方法与半导体大致相同，由于经过高温处理，容易实现细微化（多像素、高开口率）；同时，由于能够在基板上生成驱动器，因此具有小型、高可靠性的特点。

7.关于透镜的F值

投影机中不仅有投射镜，内部还使用了很多的透镜。透镜的焦距除以口径后所得结果称为F值。

（F值）=（透镜的焦距）÷（口径）

该值与照相机光圈的F值相同，是表示透镜的亮度、在光学系统设计方面非常重要的值。F值越小光线越集中，图像越明亮，但是外围部分的象差（如图像歪斜等）也会变大。另一方面，如果F值设置太大，则亮度会下降，但是屏面的平行光入射较多。

8. 3LCD投影机的高亮度化和画质之间的关系

9.防尘玻璃

为防止划伤TFT基板和附着污物而粘贴在屏面上的玻璃。附着在防尘玻璃上的污物在投射时不会聚焦，因此看不见。