高清晰背投电视中的液晶显示器

　　随着数字电视和高清晰度电视时代的到来，常规CRT背投影电视将无法胜任高清晰度和高亮度的需要。于是人们就把目光投向了数字显示技术，其中液晶(LCD)投影由于其成熟的技术和工艺，成为了人们的首选技术。

　　液晶投影技术从开始商业化到现在，已经经过了十多个年头。从最早的分辨率不足VGA、亮度不到100流明的视频投影机，发展到现在分辨率超过SXGA、亮度超过三千多流明的数据投影机。目前LCD投影机已经占据商用投影机的大部分市场，LCD投影机进入家庭也随着这一技术成本的降低而成为可能，特别是数字高清晰度电视的即将开播，使液晶背投影电视进入中国普通家庭将为时不远。

　　液晶投影电视的关键部件是液晶板和光学引擎，光学引擎也就是背投电视中的光学机芯。在光学引擎中，光源发出的光线通过分色镜被分解成红绿蓝三种颜色的色光，然后这三色光分别照明三个液晶板，通过合色镜和镜头，把三色图像投影到屏幕上，实现彩色图像的显示。光引擎中最关键的技术有几个，一是光的利用效率，另一个是三色光的色纯度。光源效率是灯源发出的光和最终投射到屏幕上光强的比例，效率越高，意味着投影屏幕上的亮度越高。反过来讲，在相同的屏幕亮度下，效率高的投影机可以使用功率低的灯源。这是非常重要的，因为灯源发出的光除了投射到屏幕上之外，其它能量将都被封闭在光引擎中，最终成为热量散发出来，而温度的提高将影响LCD寿命。此外三色光的色纯度关系到图像的色彩，在光引擎中，红绿蓝三基色的产生是由光学薄膜实现的，高质量的光学薄膜是保证投影机色纯度的基础。

　　和其它投影技术相比，LCD投影有其独特的优点。首先，LCD目前采用薄膜晶体管(TFT)作为图像寻址器件，其寻址方式和常规电视不同。传统电视机在显示图像时，图像通过一行行扫描得到，当显示完一行后，电视机就把这一行扔掉，而去显示下一行。因此上一行的图像会随着扫描线的离开而逐渐变暗，产生画面的闪烁。通常解决的方法是把扫描频率增加，所以人眼实际观测到的图像是一个交流信号。而TFT寻址不同，当LCD显示完一行图像后，相关的图像还保留在原来位置，因此LCD投影得到的图像是一个直流信号。其相互的区别就如同日光灯发出的光(交流)和太阳光(直流)一样，这一特性使LCD的图像更加接近自然。因此相对来说，LCD对人眼的刺激要小。其次，LCD投影采用三个液晶板投影，光源被分色后又合成，几乎很少有能量损失，最大限度地利用了光源的能量，使LCD投影较其它投影在亮度上要略胜一筹。而单芯片投影技术颜色通过调制器分时调制而得到，即在某一瞬间，人眼看到的是一种单色图像，经过颜色的快速变化实现彩色显示，这是一种“欺骗”眼睛的做法，它的缺点除了是一种和自然光不同的交变信号外，还存在能量利用率偏低以及快速运动存在色边缘等不利因素。

　　LCD背投影电视的寿命是很多人关心的问题，目前投影机中的背投影用灯源寿命已超过15,000小时。飞利浦公司表示，今后几年内背投影灯的寿命还将成倍增加。在LCD方面，LCD生产商也在不断地研究长寿命液晶芯片。LCD的寿命与光能和温度有关，在背投影应用中，由于灯源功率较低，光学引擎的温度和商用投影机相比已下降了很多，一般液晶板的温度控制在50度以下。由于背投影机的光输出在300～500流明就已经足够，因此LCD的寿命较商用投影机有成倍的提高。

　　在对比度方面，目前LCD背投影一般能达到400:1以上的对比度，这对一般用户已经足够。相对于人眼来说，当一幅图像的对比度达到100:1时，人眼已经无法区分它和高于100:1对比度之间的区别了。在一般居住环境下，人们观看电视节目时电视机能达到的对比度一般在50:1左右。为此无限制提高对比度并不能无限制提高图像的质量。在家庭使用中，居室内的灯光会把高对比度全部“吃掉”，而选择亮度适当高一点的液晶背投影电视，就能在环境光的包围中保持自己的图像对比度。此外液晶背投影由于亮度高，往往可以选择视角稍大的屏幕，也就是说你可以在侧面观看到比较清晰明亮的图像，这对于那些在餐厅吃饭而又想观看放置于客厅中的电视节目的人来说无疑是一个福音。

　　目前LCD背投影电视的发展很快，特别是欧美等国，随着数字高清晰电视信号的开播，对LCD高清晰度电视的需求量也不断在上升。国际的一些著名电视机厂商如索尼、日立、松下、三星等都在欧美相继推出了LCD背投影电视。目前LCD背投影电视的屏幕尺寸一般在40～60英寸之间。价格也从几年前的5,000～10,000美元下降到目前的3,000～4,000美元。随着液晶背投影电视价格的不断下降，居民住房面积的扩大，以及中国高清晰数字电视的推广，相信LCD背投影电视不久就会进入中国普通消费者家庭。

作者：李海峰

浙江大学光电显示技术研究所