新型显示技术

液晶投影显示

摘要：本篇报告通过对投影显示技术的基本内容，各种投影显示器件的工作原理和结构进行了简要的介绍。为了更详细的说明，本篇中利用现代显示趋于LCD的投影显示器对各部分的内容做了更形象和详细的说明。并描述了LCD广泛应用的优势以及目前LCD投影显示所存在的弊端。

关键词：投影显示、背光式投影显示、LCD投影显示

Projected Display

Abstract：This report by the basic content of projection display technology,a variety of projection display devices of the working principle and structure of a brief introduction.For a more detailed description herein,this tends to show the use of modern LCD projector displays the contents of the various parts of the image and do a more detailed explanation.And describes the advantages of LCD wide range of applications and the current LCD projection display are drawbacks.

Projection is an important display.Current progressesin projection displays including projection LCD and various light valves are summarized.Future trends and mutual competitions are commented as well.

Keywords：Projected Display、Projected screen、LCD

一、投影显示技术简介

现代投影显示技术集光学、微电子、精密机械以及信号处理等技术为一体，利用微型显示器（微型空间光调制器）对光束进行调制产生图像，并应用光学系统进行放大投影，在大屏幕上形成高品质的图像，在现代信息社会中具有极其广泛的应用。投影显示的基本原理就是将一束光挡成各种影子照射在相应的屏幕上形成图像，它是一种基本的图像显示手段，在日常生活中到处可见。

㈠三种投影显示的结构及显示原理

外观大体相同的投影机因所使用的显示元件的不同，内部的光学系统各异，有着不同的种类。现在市场上推出的投影机大致可以分为以下3种方式。

（1)3LCD方式这是目前在全球范围内使用最广泛的方式。采用LCD（HTPS)作为光阀。从光源射出的光线通过特殊的分色镜分离成红、绿、蓝三原色，然后采用各色专用的LCD 绘制图像，经合成后投影。

（2）DLPTMx1方式显示元件采用DMDTMx2（Digital Micromirror Device）。DMD是一种由数十万～百数十万个微米级的微小型反射镜组成的半导体，每一个反射镜对应一个像素，通过反射来自光源的光线来投影图像。有单片、3片式。

（3)LCOS方式显示元件采用LCOS（Liquid Crystal On Silicon）。LCOS是一种反射型的液晶显示面板，特点是开口率高。配线部分和开关元件设在反射层的下面，因此不需要黑色矩阵部分，能够实现无缝连接的图像显示。有单片式、3片式。3LEC投影技术分析采用LCD（HTPS)作为光阀。从光源射出的光线通过一种能够仅让特定的光透过的反射镜（分色镜），分离成红、绿、蓝三原色，然后通过棱镜将经过各色专用液晶板控制的光线进行重新合成、投影。辨率元件的特性，实现了3-chip LCOS方式的高性能投影机、背投电视机。1-chip LCOS方式的情况下，采用通过把光分解成RGB来投影的旋转棱镜机构的光顺序驱动方式。

㈡背光投影显示的应用

1、单机单屏单画面应用模式

由一台投影机、一块背投屏和反射系统（可选）以及结构构成的单机单画面投影显示系统，是最简单的背投影系统，将信号源（视频或电脑图文）送入投影机，通过投影机投射到投影屏幕上，广泛应用于商务演示、多媒体教学、会议室等场合。

2、单机单屏多画面应用模式

在单机单屏的基础上，配合多画面图象处理器（Multi Vision Processors）构成的多画面投影显示系统。目前投影机的亮度和分辨率很高，使得他可以投射到很大尺寸的幕上，在特定的场合下，用一台投影机和多画面图象处理器构成的单屏多画面显示，即可满足多个信号显示的需要，又节省空间和节省投资。多画面图象处理器的工作原理类似于计算机视窗的显示，只是计算机视窗显示的多个画面是操作系统生成的，而投影显示中的多个画面（信号源）是外部输入的，这些信号源之间需要进行时基校正和同步。

3、多机单屏应用模式

由多台投影机、一块背投屏（仅限于散射屏幕）和反射系统（可选）以及结构构成的背投显示系统，加上图象处理器实现单、多画面显示。这种应用由于屏幕的太阳效应，是不推荐的。

4、多机多屏应用模式

多机多屏应用是指将多个独立的背投系统放在一起，各个投影显示画面之间是相互独立没有联系的，不使用图象处理器，只要将所有输入信号进行同步后直接输出到每台投影机上就可以了，每个显示画面仅仅能在自己的区域显示，不跨越投影屏边界，对投影屏之间的连接没有技术要求。

5、背投影显示墙

背投影显示墙有两种方式实现，一种是用标准的投影单元和图形控制器组成，另一种是根据客户需要和使用现场具体情况，选择适当的投影机、投影屏、图形控制器和投射方式及

结构方式设计制作-称做现场拼接。

二、以LCD投影显示为例说明该技术

LCD投影机利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。LCD投影机是液晶技术、照明科技以及集成电路的发展带来的高科技产物。其关键技术是液晶板的制造。

LCD投影机种类

LCD投影机有液晶板投影机和液晶光阀投影机两类。

液晶板投影机：液晶有活性液晶体和非活性液晶体。活性液晶体具有透光性，做成LCD 液晶板，用在投影机上。TFT是“thin-film transistor”的缩写，意为“薄膜晶体管”。TFT活性矩阵利用每一独立的晶体管控制LCD板上的每一个像素，由于TFT活性矩阵液晶板可产生更快的反应速度及对比度，是目前使用最广的液晶板。通过控制系统，可以控制通过LCD 的光的亮度、颜色、对比度等。LCD液晶板的大小决定着投影机的大小。LCD越小，则投影机的光学系统就能做得越小，从而使投影机越小。而要在越小的LCD上做到高分辨率，并且保持高亮度，其技术工艺越难。液晶板投影机是被动式的投影方式，利用外光源金属卤素灯或UHP灯（冷光源）。

液晶光阀投影机：它采用CRT管和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影机与液晶与液晶光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，它采用外光源，也叫被动式投影方式。液晶光阀是一种可控开关，主要由三部分组成：光电转换器、镜子、光调制器。通过CRT输出的光信号照射到光电转换器上，将光信号转换为持续变化的电信号；外光源产生一束强光，投射到液晶光阀上，由内部的镜子反射，能过光调制器，改变其光学特性，紧随光阀的偏振滤光片，将滤去其它方向的光，而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过，这个光与CRT信号相复合，投射到屏幕上。

LCD投影机工作原理

三片式液晶投影机的成像原理（参见上图）。以某液晶投影机的光路为例：首先光线通