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液晶投影显示原理

2022.06.03

液晶显示屏的基本工作原理已在第五章第二节述及。它是利用液晶的电一光效应而制成的一种显示器件,即改变外加电场可使液晶分子排列改变,而产生对外来光的调制,达到电信号转为光信号的目的。液晶式投影电视的显示即是利用具有这种特性的无数个液品片(点)作为光透射开关(阀门)的组合,此类开关也称为液晶光阀。由于液晶片在外加电信号的作用下可改变其透光性,故在液晶片上会出现与驱动信号(如视频信号)相应的图案。当光源发出的光通过液晶片(受视频信号控制)和镜头后投射到屏幕时,屏幕上即会显示出所需画面。

液晶显示屏
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液晶光阀式投影机的光学系统因为只用一个投影透镜,所以可用变焦距透镜,画面大小调节和投影调整都很方便,没有 CRT式投影机那样的麻烦。液晶光阀式投影机种类很多,按照所用液晶片数量分为单片式和三片式两类:按光源的光束是否透过液晶光阀,又分为透射式和反射式。通常三片式的亮度比单片式要高,但价格也较贵,同样反射式的亮度也高于透射式。

按照液晶片的图像信号写入方法来分,液晶光阀式投影机又可分为电写入和光写入两种。电写入型透射式液晶光阀投影机就是通常所谓的液晶显示投影机,它是用电写人方法在三块液晶片或一块液晶片上分别产生 R、G、B电视图像,以此作为光的阀门,在相应的三基色强光源照射下,液晶片对光强度进行调制,并通过光学放大投影到屏幕产生大屏幕彩色图像。它与CRT式投影机相比,具有体积小、结构简单、质量轻和调整方便等优点。

从光源发出的白光经过分色镜分解成红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色光。其中,DM1能反射绿光而通过红光和蓝光,DM2能反射蓝光而通过红光。M1、 M2、M3均为反光镜。M1将光源的白光全部反射,UV/IR滤光镜为紫外线/红外线滤光镜,可滤除不可见光的干扰。经DM1反射的绿光再经M2反射通过聚光镜和液晶板(G),受液晶板(G)调制的绿光通过DM3、DM4和投射镜头将绿色图像投射到屏幕上。DM2反射的蓝光通过聚光镜和液晶板(B)形成受蓝光液晶板调制的蓝光。经DM3反射通过 DM4和投射镜头将蓝色图像投射到屏幕上。被液晶板(R)调制的红光则由M3和DM4反射后通过投射镜头将红色图像投射到屏幕上。三基色图像合成后就成为全彩色图像。

另一种LCD投影电视机的光学系统组成 。系统由3只CRT、3片液晶光阀、分色镜、偏振光棱镜、投影透镜组、外光源(金属卤灯、UV/IR滤光片等)及屏幕等几大部分组成。这是一种光写入式液晶光阀式投影机。 由电视机电路送入的红(R)、绿(G)、蓝(B)三色图像信号,分别加至3只CRT上,各自显示出基色光栅,发出红、绿、蓝三色光信号,经过各自的液晶片后,由偏振光分束棱镜和投影透镜组,对三色光作相加混色处理,再投射到屏幕上成像。每片液晶光阀均用专门的CRT投射管驱动,两者间采用光纤实现光学耦合。外光源目前普遍采用金属卤化物气体放电灯(简称金属卤灯)实现,但其高压达10kV以上,点亮时应注意散热。它是通过色轮转动,将灯泡射出的白光束经色轮上的RGB滤色片,滤出色光,再经透镜,最后在屏幕幕上形成彩色图像。单片式投影机结构相对简单,成本低,但彩色效果不及三片式投影机。


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