目前,多媒体大屏幕投影机主要有4类:crt(阴极射线管)投影机、lcd(液晶显示)投影机、液晶光阀投影机和dlp(数字光处理)投影机。本文介绍lcd(液晶显示)投影机。
1 液晶显示投影机概述
液晶显示投影机主要由液晶板(包括驱动电路)、投影光路系统、投影光源、开关电源及信号处理电路组成。
1.1 lcd与lcd板
lcd是liquid crystal display(液晶显示)的缩写。液晶既有液体的流动性,又有晶体的光学各向异性,常称为"液态晶体"。液晶材料工作温度为一55一十77℃。液晶分子间作用力小,在电场作用下,分子排列变化,导致液晶对光的透射率和反射率变化,称为液晶的电光效应。液晶显示板就是基于这种效应而工作,其结构如图1所示。两玻璃基片之间充人扭曲向列相液晶材料,玻璃基片表面贴线偏振片。当某一象素的行电极加上扫描电压,薄膜晶体管(tft)导通,该液晶象素透光。玻璃基片之间的液晶单元类似于一个个光开关,控制着透过液晶象素光线的通、断。用输入信号顺序选通各个行电极并同步选通列电极,就可改变各个象素的明、暗,从而控制象素的灰度等阶,显示图像。
1.2 液晶投影机光路的基本结构
3片液晶显示投影机的光路原理如图2所示,由高亮度、高色温金属卤化物灯(uhe)发出的光经抛物线型灯碗反射形成平行光线,射人第一透镜阵列(单元聚光透镜组),经第二透镜阵列(偏振光转换透镜组)提高偏振光的利用率,再由反射镜1反射到分色镜1、分色镜2,以及反射镜2,3,4;分别射人r,g,b三个液晶板,然后由一体化棱镜汇聚3色光;投影镜头将3色合成图像投影在屏幕上。
光路中主要部件说明: 分色镜1 透射蓝光,反射红光和绿光。 分色镜2 透射红光,反射绿光。 聚光镜3 光路中红光反射次数多,光损失加大装聚光镜3,提高红光的亮度。
聚光单元透镜组 第一透镜阵列由一个个光轴相互平行的单元透镜组成,他们将光源出射光切割成许多子光束。并在第二透镜阵列的单元透镜上形成同样数量的二次光源像。这些二次光源像的光线,以相互平行的方式入射到偏振光转换棱镜,如图3所示。
偏振光转换透镜组 液晶板表面贴有线偏振片,只允许特定振动方向的偏振光射人液晶层,第二透镜振列所形成二次光源像的各个子光束却是自然光。偏振光分离膜将自然光分离为2个正交的偏振光。其中垂直偏振光s的入射角满足"布儒斯特"条件,经两次反射,仍为垂直偏振光s。水平偏振光p无阻挡地透过分离膜射人"半波片",振动方向旋转90°,变换为垂直偏振光s。则出射光都是同一振动方向的垂直偏振光s,再由重叠透镜将2束s偏光重叠射出。偏光转换系统就使入射自然光中2种偏光成分都用于照亮液晶板,提高了光源的利用率。
1.3 液晶显示投影机的光源
目前,液晶显示投影机普遍采用金属卤素灯、uhp(ultra-high performance,超高性能)灯和uhe灯。金屑卤素灯成本低、价格便宜;缺陷是发热量很大、半衰期很短。半衰期是指灯的亮度下降到设计亮度一半时所用的时间。金属卤素灯一般使用1kh,亮度就下降到设计亮度的一半左右。为克服金属卤素灯发热量大、半衰期短的缺陷,冷光源应运而生,出现了uhp,uhe金属卤化物灯。uhp,uhe灯比起金属卤素灯发热量小得多。其保证亮度的寿命是2kh。使用4kh以前,亮度几乎不衰减。金属卤化物灯是在高压水银(汞)灯基础上发展起来的。是一种阴、阳两极,极间距离很小(1~1.3mm)的短弧气体放电灯。汞灯发光光谱中红光成分偏少,不是标准白光。为保证投影光源彩色再现性良好,在其灯管中封入金属卤化物(金属溴化物或金属碘化物),故称金属卤化物灯。金属卤化物极易蒸发分解,其饱和蒸汽压也比较高,而且他的发光光谱中有足够的红光成分。金属卤化物灯点燃时,灯管内高温、高压环境下,金属卤化物的离子态在管壁与两极间循环,使饱和蒸汽压得以持续,防止阴极金属的溅射和蒸发。如果溅射和蒸发物沉积在灯管壁(主要是球型泡),会使灯管壁发黑,光源的发光效率降低。
2 液晶显示投影机的使用
(1)使用环境 环境光线对液晶投影机影响较大,室外阳光与室内照明会使投影效果变差。安
目前,多媒体大屏幕投影机主要有4类:crt(阴极射线管)投影机、lcd(液晶显示)投影机、液晶光阀投影机和dlp(数字光处理)投影机。本文介绍lcd(液晶显示)投影机。
1 液晶显示投影机概述
液晶显示投影机主要由液晶板(包括驱动电路)、投影光路系统、投影光源、开关电源及信号处理电路组成。
1.1 lcd与lcd板
lcd是liquid crystal display(液晶显示)的缩写。液晶既有液体的流动性,又有晶体的光学各向异性,常称为"液态晶体"。液晶材料工作温度为一55一十77℃。液晶分子间作用力小,在电场作用下,分子排列变化,导致液晶对光的透射率和反射率变化,称为液晶的电光效应。液晶显示板就是基于这种效应而工作,其结构如图1所示。两玻璃基片之间充人扭曲向列相液晶材料,玻璃基片表面贴线偏振片。当某一象素的行电极加上扫描电压,薄膜晶体管(tft)导通,该液晶象素透光。玻璃基片之间的液晶单元类似于一个个光开关,控制着透过液晶象素光线的通、断。用输入信号顺序选通各个行电极并同步选通列电极,就可改变各个象素的明、暗,从而控制象素的灰度等阶,显示图像。
1.2 液晶投影机光路的基本结构
3片液晶显示投影机的光路原理如图2所示,由高亮度、高色温金属卤化物灯(uhe)发出的光经抛物线型灯碗反射形成平行光线,射人第一透镜阵列(单元聚光透镜组),经第二透镜阵列(偏振光转换透镜组)提高偏振光的利用率,再由反射镜1反射到分色镜1、分色镜2,以及反射镜2,3,4;分别射人r,g,b三个液晶板,然后由一体化棱镜汇聚3色光;投影镜头将3色合成图像投影在屏幕上。
光路中主要部件说明: 分色镜1 透射蓝光,反射红光和绿光。 分色镜2 透射红光,反射绿光。 聚光镜3 光路中红光反射次数多,光损失加大装聚光镜3,提高红光的亮度。
聚光单元透镜组 第一透镜阵列由一个个光轴相互平行的单元透镜组成,他们将光源出射光切割成许多子光束。并在第二透镜阵列的单元透镜上形成同样数量的二次光源像。这些二次光源像的光线,以相互平行的方式入射到偏振光转换棱镜,如图3所示。
偏振光转换透镜组 液晶板表面贴有线偏振片,只允许特定振动方向的偏振光射人液晶层,第二透镜振列所形成二次光源像的各个子光束却是自然光。偏振光分离膜将自然光分离为2个正交的偏振光。其中垂直偏振光s的入射角满足"布儒斯特"条件,经两次反射,仍为垂直偏振光s。水平偏振光p无阻挡地透过分离膜射人"半波片",振动方向旋转90°,变换为垂直偏振光s。则出射光都是同一振动方向的垂直偏振光s,再由重叠透镜将2束s偏光重叠射出。偏光转换系统就使入射自然光中2种偏光成分都用于照亮液晶板,提高了光源的利用率。
1.3 液晶显示投影机的光源
目前,液晶显示投影机普遍采用金属卤素灯、uhp(ultra-high performance,超高性能)灯和uhe灯。金屑卤素灯成本低、价格便宜;缺陷是发热量很大、半衰期很短。半衰期是指灯的亮度下降到设计亮度一半时所用的时间。金属卤素灯一般使用1kh,亮度就下降到设计亮度的一半左右。为克服金属卤素灯发热量大、半衰期短的缺陷,冷光源应运而生,出现了uhp,uhe金属卤化物灯。uhp,uhe灯比起金属卤素灯发热量小得多。其保证亮度的寿命是2kh。使用4kh以前,亮度几乎不衰减。金属卤化物灯是在高压水银(汞)灯基础上发展起来的。是一种阴、阳两极,极间距离很小(1~1.3mm)的短弧气体放电灯。汞灯发光光谱中红光成分偏少,不是标准白光。为保证投影光源彩色再现性良好,在其灯管中封入金属卤化物(金属溴化物或金属碘化物),故称金属卤化物灯。金属卤化物极易蒸发分解,其饱和蒸汽压也比较高,而且他的发光光谱中有足够的红光成分。金属卤化物灯点燃时,灯管内高温、高压环境下,金属卤化物的离子态在管壁与两极间循环,使饱和蒸汽压得以持续,防止阴极金属的溅射和蒸发。如果溅射和蒸发物沉积在灯管壁(主要是球型泡),会使灯管壁发黑,光源的发光效率降低。
2 液晶显示投影机的使用
(1)使用环境 环境光线对液晶投影机影响较大,室外阳光与室内照明会使投影效果变差。安
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