探索色彩的秘密 3LCD投影技術(shù)深度解析

液晶面板種類繁多，HTPS只占其中的一部分

　　在種類繁多，性能各異液晶面板家族中，HTPS僅僅是一個(gè)很小的分支而已。HTPS是High-Temperature Poly Silicon的簡(jiǎn)稱，中文意思為高穿透式高溫多晶硅，俗稱高溫玻璃。從上圖中我們也可以看出，投影機(jī)使用的液晶面板和電視、電話、GPS等產(chǎn)品使用的液晶屏有著本質(zhì)上的區(qū)別，HTPS主要應(yīng)用在投影機(jī)和EVP領(lǐng)域中。

3LCD標(biāo)識(shí)

　　從1989年愛普生推出第一款液晶投影機(jī)VJP-2000以來，3LCD技術(shù)已經(jīng)走過了20年的發(fā)展歷程。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，3LCD核心元件HTPS面板的出貨量已經(jīng)突破了6000萬片（每款3LCD投影機(jī)均采用3片HTPS面板）。而另外一份公布的數(shù)據(jù)顯示，3LCD投影機(jī)的銷量已經(jīng)連續(xù)11個(gè)季度領(lǐng)先于DLP，并且優(yōu)勢(shì)還在逐步擴(kuò)大。在2008年度國(guó)內(nèi)銷售的57萬臺(tái)投影機(jī)中，3LCD投影機(jī)占了30萬臺(tái)。雖然低端市場(chǎng)和尖端市場(chǎng)表現(xiàn)不處于強(qiáng)勢(shì)地位，但是3LCD投影機(jī)在主流的中端市場(chǎng)，特別是行業(yè)市場(chǎng)還占據(jù)著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，而行業(yè)市場(chǎng)則占據(jù)著投影機(jī)市場(chǎng)采購(gòu)量的60%以上。

愛普生擔(dān)任了3LCD技術(shù)推廣宣傳的重任

　　目前3LCD投影機(jī)的核心技術(shù)仍然掌握在愛普生和索尼這兩家公司的手中，但是由于索尼不出售3LCD的相關(guān)技術(shù)，所以市面上除了索尼之外其他的所有3LCD液晶投影機(jī)的芯片均由愛普生提供。目前采用3LCD技術(shù)的投影機(jī)品牌主要有愛普生、索尼、三洋、日立、三菱、松下、NEC、夏普等，從上述描述中我們不難看出采用3LCD技術(shù)的均為日系廠商。其實(shí)包括DLP投影機(jī)的忠實(shí)簇?fù)碚呙骰�等臺(tái)系和歐美廠商也曾推出過3LCD液晶投影機(jī)，只不過后來因?yàn)槭袌?chǎng)等原因而專注于DLP陣營(yíng)，推出的3LCD液晶投影機(jī)則越來越少。歡迎光臨小強(qiáng)家庭影院導(dǎo)購(gòu)網(wǎng)www.tdntmepa.cn

　　從技術(shù)層面來講，3LCD投影機(jī)便是“色彩”的代名詞。相比單片式DLP投影機(jī)，3LCD投影機(jī)色彩飽和度更高，色彩還原也更精準(zhǔn)。筆者先后測(cè)試過100多臺(tái)投影機(jī)，毫不夸張的是，主流的3LCD液晶投影機(jī)顯示的100吋畫面效果完全可以媲美我們使用的22吋液晶顯示器。

　　當(dāng)然，也有一些消費(fèi)者聽到3LCD投影機(jī)在技術(shù)上還有一些不足之處，例如液晶面板老化，需要防塵等等，有些消費(fèi)者也因?yàn)檫@些聲音考慮是否還堅(jiān)定的選擇3LCD投影機(jī)。

　　那么，3LCD投影機(jī)為什么會(huì)有這些優(yōu)缺點(diǎn)呢？這些優(yōu)缺點(diǎn)是真實(shí)存在的嗎？能否通過技術(shù)手段來進(jìn)行改善現(xiàn)狀，給用戶更加滿意的體驗(yàn)度呢？為了解答大家的疑惑，筆者前段時(shí)間將愛普生EMP-1710投影機(jī)進(jìn)行了深度拆解，特別是對(duì)其核心的光學(xué)部件進(jìn)行解析，希望可以找到問題的答案（拆解文章點(diǎn)此）。而筆者之所以選擇這款投影機(jī)一是因?yàn)閻燮丈��?LCD液晶面板的提供商，二是因?yàn)檫@是愛普生和市場(chǎng)上最主流的商務(wù)投影機(jī)，綜合來看還是很有代表性的�！≡诹私�3LCD技術(shù)之前，我們先通過官方的一段的DEMO視頻了解其大致的光路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（點(diǎn)此看視頻）。通過視頻我們可以看到，投影燈泡散發(fā)的光經(jīng)過分色鏡被分成了紅、綠、藍(lán)三種色彩，再經(jīng)過鏡子折反射之后，光線集中到核心元器件HTPS之中，再經(jīng)過中間的棱鏡將三原色光進(jìn)行混合后投射出不同顏色的圖像。

手電筒投射出來的白光經(jīng)過分色鏡被分散成了紅綠藍(lán)三原色

　　在愛普生EMP-1710投影機(jī)的拆解中我們可以看到，手電筒投射出來的白光經(jīng)過分色鏡被分散成了紅綠藍(lán)三原色。從技術(shù)層面上看，白光首先經(jīng)過第一透鏡陣列(單元聚光透鏡組)，然后再經(jīng)過第二透鏡陣列(偏振光轉(zhuǎn)換透鏡組)提高偏振光的利用率。然后，光線便經(jīng)由分色鏡形成了紅綠藍(lán)三原色三束光線。當(dāng)然，三束不同色彩的光線還要經(jīng)過一體化棱鏡匯聚彩色光線，再經(jīng)過鏡頭調(diào)整才顯示我們最終看到的畫面。那么這個(gè)HTPS如何實(shí)現(xiàn)這種功能的呢？其核心又是什么呢？

拆解下來的3LCD投影機(jī)核心部件

　　在前文中我們提到了HTPS是High-Temperature Poly Silicon的簡(jiǎn)稱，中文意思為高穿透式高溫多晶硅。HTPS是由像素點(diǎn)所組成的，比如一款分辨率為1024×768的3LCD投影機(jī)的HTPS便由1024×768個(gè)像素點(diǎn)所組成，而每個(gè)像素點(diǎn)則由信號(hào)線、控制線、TFT和開口區(qū)四部分組成（關(guān)于HTPS的視頻）。其中信號(hào)線負(fù)責(zé)視頻信號(hào)的傳輸，控制線負(fù)責(zé)圖像信號(hào)的驅(qū)動(dòng)管理，TFT（Thin Film Transistor ，中文意思為薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管）,開口區(qū)內(nèi)充滿了以特定方式排列的液晶分子，這些液晶分子在不同的電壓下會(huì)改變排列方式，排列方式的又會(huì)改變透過像素光線的振動(dòng)方向，并與偏振板相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了從全黑到全白狀態(tài)下不同灰階的過渡。

0.7吋液晶面板提升了開口率

　　提到開口區(qū)，我們就不得不提到3LCD投影機(jī)中備受關(guān)注的“開口率”這個(gè)詞。開口率是指除去每一個(gè)像素的配線部、晶體管部（通常采用黑色矩陣隱藏）后的光線通過部分的面積和每一個(gè)像素整體的面積之間的比例。開口率越高，光線通過的效率越高。在早期液晶投影機(jī)中，開發(fā)者都為低開口率所帶來的“窗格”現(xiàn)象所頭疼。舉一個(gè)較為形象的比喻，一款XGA分辨率的投影機(jī)的HTPS中存在1024×768共768432個(gè)像素點(diǎn)，這些像素點(diǎn)之間之間由引線等進(jìn)行了分割。不過由于HTPS非常小，將像素點(diǎn)控制至0.28mm內(nèi)已經(jīng)非常困難，原來一個(gè)1024×768像素點(diǎn)陣的HTPS便有2592條外部引線，引線等占據(jù)了HTPS大概一半左右的面積，而正是這些引線造成了早期的3LCD投影機(jī)“窗格”現(xiàn)象的發(fā)生。

　　不過現(xiàn)在，HTPS采用了更為先進(jìn)的細(xì)微加工技術(shù)，通過配線、元件部的優(yōu)化設(shè)計(jì)和縮小BM部的面積來提高開口率，據(jù)愛普生最新發(fā)布的一款第七代液晶面板公布的數(shù)據(jù)顯示，其開口率已經(jīng)高達(dá)75%。光的通過率高了，3LCD不僅解決了“窗格”現(xiàn)象，還有效的提升了投影機(jī)的亮度。

　　其實(shí)HTPS開口率的提升還能有效降低投影機(jī)的體積。由于光的通過率提升了，HTPS芯片便可以做的更小，而HTPS的縮小也減少了光路系統(tǒng)的體積，光路系統(tǒng)體積減少后，投影機(jī)整體體積、重量的降低也就更為簡(jiǎn)單。目前3LCD商務(wù)投影機(jī)重量已經(jīng)能控制在1.5千克左右，移動(dòng)辦公演示也更為方便了。

3LCD投影機(jī)的色彩為什么如此出色？

　　對(duì)于消費(fèi)者來說，3LCD投影機(jī)最大的魅力便是——“色彩”。我們常用液晶顯示器、液晶電視、手機(jī)屏幕大家都已經(jīng)能夠領(lǐng)略色彩的魅力了，隸屬于同一家族的HTPS在色彩上的表現(xiàn)自然也毫不遜色。

探索3LCD技術(shù)色彩的秘密

　　3LCD投影機(jī)之所以擁有出眾的色彩，和技術(shù)上的設(shè)計(jì)是分不開的。其三片HTPS分別負(fù)責(zé)視頻信號(hào)的紅、綠、藍(lán)三個(gè)分量，3LCD技術(shù)的成像和色彩還原的特點(diǎn)是先將三原色同時(shí)進(jìn)行充分的空間混合，再投射出不同色彩的圖像，又稱為同時(shí)空間混合還原。3LCD投影機(jī)的每個(gè)HTPS都含有數(shù)以萬計(jì)（甚至上百萬）的液態(tài)晶體，可被配置為開、關(guān)、或部分關(guān)閉的狀態(tài)來允許光線透過。在正常工作的時(shí)候，數(shù)以萬計(jì)（甚至上百萬）的液態(tài)晶體都像快門一樣工作。當(dāng)紅綠藍(lán)三色透過不同的HTPS面板時(shí)，液態(tài)晶體基于該時(shí)刻該像素的每種顏色需各要多少，即時(shí)地開啟和閉合。這個(gè)行為對(duì)光線進(jìn)行了調(diào)制，從而產(chǎn)生出了投射到屏幕上的圖像。從用戶實(shí)際感受來看，3LCD投影機(jī)的圖像看上去會(huì)更清澈，噪點(diǎn)更少，色彩還原也更為精準(zhǔn)。

　　作為顯示設(shè)備，大家最關(guān)心投影機(jī)的性能便是其畫面表現(xiàn)力這一方面。所以說很多人正式因?yàn)樯�彩表現(xiàn)力出色這一最大的特點(diǎn)而決定選擇3LCD投影機(jī)。歡迎光臨小強(qiáng)家庭影院導(dǎo)購(gòu)網(wǎng)www.tdntmepa.cn

　　當(dāng)然，除了色彩出色之外，采用新技術(shù)的3LCD液晶投影機(jī)還具有鏡頭位移功能，調(diào)校更方便。雖然部分功能由于剛推出不久，采用這些技術(shù)的產(chǎn)品價(jià)格偏高，但是筆者認(rèn)為無機(jī)面板和鏡頭位移等有可能是下一代3LCD的標(biāo)配。

3LCD投影機(jī)為什么需要防塵？

　　在20年的歷史中，3LCD技術(shù)也在不斷的發(fā)展，技術(shù)也已經(jīng)較為成熟了，解決了其前期液晶面板易老化等問題。雖然在某些方面沒有徹底改變（比如防塵），但是相關(guān)的技術(shù)也已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)次換代升級(jí)，產(chǎn)品的性能有了大幅提升。那么，3LCD投影機(jī)為什么需要防塵呢？下面我們就來進(jìn)行簡(jiǎn)單的了解。

3LCD投影機(jī)的防塵網(wǎng)

　　而在開口率低的時(shí)期，如果想增加3LCD投影機(jī)的亮度，必須要提高燈泡的功率，而我們知道，光和熱量是相存相依的，燈泡的功率和亮度在提升的同時(shí)，也在一定程度上增加了熱量對(duì)HTPS的損傷。HTPS是采用高溫多晶硅組成的，這種高分子液晶材料長(zhǎng)期在高溫下工作有老化的過程。而作為HTPS基板的玻璃，長(zhǎng)時(shí)間在高溫下工作也容易發(fā)生光學(xué)性能的變異。為了降低HTPS的溫度，減緩老化速度，3LCD液晶投影機(jī)的光學(xué)引擎均采用開放式的結(jié)構(gòu)布局，通過風(fēng)扇來降低芯片的溫度。但是由于空氣中又存在著一些懸浮的顆粒物，在散熱的同時(shí)灰塵也會(huì)粘附到液晶面板上，這樣不僅影響光線的通過率，還會(huì)降低芯片散熱效率，從根本上影響畫面效果和HTPS的壽命。

　　很多早期使用3LCD投影機(jī)的消費(fèi)者都會(huì)發(fā)現(xiàn)，在使用一段時(shí)間之后，3LCD投影機(jī)畫面會(huì)偏黃，這主要是由于灰塵的影響和HTPS老化所引起的。但是由于設(shè)計(jì)原理的原因，3LCD投影機(jī)無法做到密封式光路設(shè)計(jì)，只有在防塵上做足功夫。特別是在空氣質(zhì)量堪憂的中國(guó)，廠商紛紛通過采用雙重過濾網(wǎng)、褶皺型過濾網(wǎng)、多個(gè)過濾網(wǎng)等方式來降低灰塵的通過率。從實(shí)際使用體驗(yàn)來看，重新設(shè)計(jì)的過濾網(wǎng)的確降低了維護(hù)周期，也使得3LCD投影機(jī)在防塵方面更為簡(jiǎn)單，給消費(fèi)者帶來的工作量更低。

對(duì)比度高達(dá)20萬：1的3LCD投影機(jī)

　　相對(duì)于DLP投影機(jī)2000：1的對(duì)比度而言，主流的3LCD投影機(jī)對(duì)比度僅在500：1——700：1之間。對(duì)比度偏低主要是因?yàn)镠TPS采用透射式光路，開口率最高也僅為75%，光線經(jīng)過之時(shí)有一定的損耗，利用程度不高，因此產(chǎn)生黑色畫面不夠黑的現(xiàn)象，畫面的對(duì)比度自然便偏低了。不過為了解決此問題，3LCD又開發(fā)了“動(dòng)態(tài)光圈”這一技術(shù)，最新發(fā)布的愛普生TW4500動(dòng)態(tài)對(duì)比度已經(jīng)高達(dá)20萬：1。除了TW4500以外，動(dòng)態(tài)對(duì)比度10萬：1以上的投影機(jī)也基本上被3LCD陣營(yíng)所涵蓋。

    在經(jīng)過20年發(fā)展歷程的3LCD技術(shù)已經(jīng)非常成熟了，也已經(jīng)能夠滿足大部分消費(fèi)者的需求。HTPS目前已經(jīng)發(fā)展到了0.74英寸C2FINE無機(jī)配向型液晶面板，這種面板在開口率、光的通過率等均大幅提升，耐熱水平也有了明顯提升，液晶面板的使用壽命已經(jīng)可以達(dá)到上萬小時(shí)，用戶每天使用5小時(shí)的話也可以使用五六年之久，而五六年后投影機(jī)行業(yè)必將面臨新的變革歡迎光臨小強(qiáng)家庭影院導(dǎo)購(gòu)網(wǎng)www.tdntmepa.cn