背投显示中光学技术及其进展
显示行业的光学原理应用
显示行业的光学原理应用光学原理在显示行业的重要性显示行业是一个广泛运用光学原理的领域，光学原理的应用不仅使得我们能够看到清晰的图像和文字，还提供了更真实、更逼真的观赏体验。
无论是在电视、电脑显示器、手机屏幕还是投影仪等设备中，光学原理都起着至关重要的作用。
本文将介绍一些在显示行业中常见的光学原理应用。
光反射的应用光反射是显示行业中一项重要的光学原理，它使得我们能够看到屏幕上的图像和文字。
在液晶屏幕中，液晶分子的排列可以通过施加电压改变，并控制光的通过。
当电压施加到液晶屏幕上时，液晶分子的排列发生变化，从而改变了光的传播路径。
光线从背光源上射入液晶屏幕，经过光栅和色彩过滤器的作用后，最终经过液晶层，通过反射到达用户的眼睛，形成图像。
这个过程中，光的反射起到了至关重要的作用，使得图像能够在屏幕上清晰可见。
光折射的应用光折射也是显示行业中常见的光学原理。
在投影仪中，光折射被用来将图像投射在投影屏上。
投影仪中的光源发出的光经过镜头，经过透镜的作用后，会发生折射，形成一个放大的图像。
这个图像可以被投射在投影屏上，使得观众能够清晰地看到。
光透射的应用光透射是在显示行业中广泛应用的另一种光学原理。
在液晶显示器中，光透射的应用使得我们能够看到屏幕上的图像。
液晶屏幕由一个液晶层和透明电极组成，液晶分子的排列可以通过施加电压改变。
当电压施加到液晶屏幕上时，液晶分子的排列发生变化，从而改变了光的透射效果。
背光源的光线穿过液晶层后，被透过屏幕的液晶分子控制，形成图像。
在这个过程中，光的透射起到了关键的作用，使得图像能够在屏幕上显示出来。
光的颜色与显示行业在显示行业中，光的颜色也是一个重要的因素。
光的颜色是由光的频率决定的，不同的频率对应不同的颜色。
例如，红色对应较低的频率，蓝色对应较高的频率。
在彩色显示器中，采用了三原色的原理，即红、绿、蓝三种颜色的光混合可以产生出各种颜色的图像。
通过控制这三种颜色的光的亮度和混合比例，可以实现各种各样的颜色显示。
光学技术中的新进展和发展方向
光学技术中的新进展和发展方向随着科技的不断发展，光学技术的应用范围越来越广泛，其在工业、医学、通讯等领域中的重要性也越来越受到人们的关注。
本文将探讨光学技术中的新进展和发展方向，引领读者了解光学技术的研究和应用领域，掌握相关技术前沿。
第一部分：新进展1.超分辨光学显微技术光学显微镜是化学、生命科学及材料科学研究中最基础的设备之一。
而传统的显微镜受到光学原理的限制，其分辨率不能超过Abbe极限，也就是200nm左右。
然而，超分辨光学显微技术的发展解决了这个问题，使得光学显微镜在可见光范围内的分辨率可以突破Abbe极限，达到数十纳米甚至数个纳米级别。
超分辨光学显微技术主要包括以下几种：结构光显微成像技术、单分子荧光成像技术、光学显微计算机成像技术等。
这些技术的发展，不仅扩大了光学显微技术的应用范围，还推动了生命科学、材料科学等领域的跨越式发展。
2.光子晶体技术光子晶体是一种介于晶体与光子学之间的新型材料，其表现出了许多独特的光学特性，如禁带、全反射等，被广泛应用于光纤通讯、激光器、光学传感等领域。
近年来，光子晶体的制备技术得到了很大的进展，包括自组装、凝胶法、离子束刻蚀等。
光子晶体技术的发展，将为光学器件的制备和光学通讯的发展提供更广阔的空间，也为人们对光学现象的理解提供了新的思路和手段。
第二部分：发展方向1.超材料技术超材料是一种新型复合材料，通过将多种材料组合在一起，制造出具有特殊光学性质的物质。
超材料技术具有较高的制备难度和技术门槛，但其带来的巨大优势同样不容忽视。
应用超材料可制造出具有负折射率、超透射等特殊光学性质的材料。
这一技术将为人们设计、制造出更高效的太阳能、LED、光谱仪等提供新的解决方案和方法。
2.量子光学技术量子光学技术是一种新兴的光学领域，其探索光的量子性，通过对量子光学效应的研究，开拓了新的光学研究和应用领域。
其中，量子纠缠、量子隐形传态、量子计量、量子密钥分发等是量子光学领域的重要研究方向。
背投影屏幕分
其它资料参考背投影屏幕分为光学型背投影屏幕和散射型背投影屏幕两大类。
光学型背投影屏幕是利用微细光学结构来完成光能分布，实现屏幕功能，通常是三种光学微结构的组合：菲涅尔透镜(Fresnel lens)、柱面镜(Lenticular lens)、黑条纹(Black stripe)。
而散射型背投影屏幕是利用微细粒子对光的散射作用来完成光能分布，实现屏幕功能。
传统的散射屏幕都是采用喷涂工艺，将散射粒子和其他粘性物质混合，然后均匀喷涂在有机玻璃表面，从而形成投影光的成像面。
由于散射粒子对光线在4π立体空间内均等散射，投影光进入散射屏幕的主方向不一致，造成屏幕中间亮、边缘暗，形成中心亮斑，即太阳效益。
正是因为传统散射屏幕存在亮度低、太阳效应明显的特征，使得人们形成了一些对散射屏幕的片面认识，本文纠正如下几点对散射屏幕的偏见。
一、散射屏幕一定存在太阳效应首先分析一下太阳效应产生的原因。
如果将投影机直接投射到一块透明玻璃上，会看到什么现象呢？您会透过玻璃直接看到耀眼的投影机光束，同时会看到玻璃上有很暗的图像。
这就是最典型的太阳效应。
图1 太阳效应形成示意图如图1所示，当投射光束到达玻璃时，光束的主方向不变，绝大多数的光能量仍然沿着主方向投射出去，只有极少部分的光能量在玻璃表面发生散射。
人眼与投影镜头的连线与玻璃相交的地方，因为光束的主方向直接进入人眼，所以亮度最强；玻璃上其他的地方，由于光束的主方向没有进入人眼，只有少量的散射光进入人眼，所以亮度很低。
将玻璃换成散射屏幕，如果光能量不能在屏幕上发生充分散射，投射光束主方向上的能量太高，散射光能力太弱的话，就会出现明显的太阳效应，即人眼与镜头的连线与屏幕相交的部分亮度明显高于屏幕上的其他部分，而且随着人眼的移动，亮斑也跟着移动。
荣鑫华文公司生产的GRC背投影显示屏幕是一种新型散射屏幕，它采用光管技术原理，如图2所示，投射光束到达屏幕表面以后，先通过特殊的光通道垂直屏幕表面到达屏幕的另一表面，然后产生充分散射，使得主光束的光能量显著降低，散射光强度显著增强，屏幕将投影镜头发出的点光源转换成为一个均匀的面光源，人眼从任何角度看到的都是一个均匀的发光体，从而有效克服了传统散射屏幕的太阳效应。
显示技术进展 6Lecture6 背光模组光学系统
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显示技术进展
边侧式背光板
在边侧式的背光板中，主要发光源有 发光二极管(Light Emitting Diode，LED) 电激发光元件(Electroluminescence，EL) 冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescence Lamp， CCFL)，为市场的主流产品 配置于有效发光面的外侧，经导光而正面投射，种类可分 为 使用导光板(Light Guide Plate)的方式 不使用导光板的方式。
資料來源：瑞儀光电
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显示技术进展
15吋TFT-LCD面板为例
冷阴极灯管的管径(外径/內径，mm)有2.2/1.7、 2.2/1.8、2.4/1.8、2.4/2.0、2.6/1.8、2.6/2.0 等六种 灯管內的气体压力(Pa)有10,000、9,333、8,000、 6,600等四种 灯管长度(mm) 界于300~336之间，其种类约有20 种
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显示技术进展
边侧式背光板(2)
集光部是将点灯灯管之照射光有效使其由一方输 出 导光部是将集光部的光源，全反射于透明导光板 的压克力板，使其成为平面光源
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显示技术进展
边侧式背光板(3)
边侧式背光板是可以使用小口径的灯管和薄的导 光板，因此薄型化和轻量化是有可能的，但其灯 管发光效率的利用性不理想且辉度值也很低的
• 阳极光柱的损耗是与其灯管的长度成正比，随着其电压值的增 加，荧光灯的温度将会升至某一温度后，继续加大电压时，其 温度不会上升反而下降
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显示技术进展
专有名词(3)
电激发光背光元件(ElectroLuminescence BackLight Device)：是利用电压的激发作用，而自行 发出冷光的一种元件，亦是LCD模组中必要的背光 源元件
LCOS_新一代投影显示技术_龙辉
电子世界２００３年７期62・・阶梯教室近年来，数字家电产品已经初具规模，门类也相当齐全。
例如， ＤＶＤ、数码相机、数码摄像机、数字电视、数字电视机顶盒、互联网设备等都有了相当的市场份额。
这些与视频图像有关的产品，只有得到数字高清晰显示设备的支持，才能够发挥出应有的优势。
尤其是即将播映的ＨＤＴＶ数字高清晰度电视，更是需要具有高分辨率、高亮度、大屏幕的显示设备作为显示终端。
而传统的ＣＲＴ（阴极射线管）由于受到制造技术、体积、成本等方面的限制，已不适合用来实现高清晰、大屏幕的显示。
正是在这种情况下，各种投影显示技术应运而生。
所谓投影显示是指由图像信息控制光像，利用光学系统和投影空间把图像放大并显示在投影屏幕上的方法或装置。
投影又分为正投影和背投影。
正投影即观众和投影机同处一侧，投影屏幕在另外一侧，观众面向屏幕观看的方式。
而背投影则是投影机放置于投射屏幕的背面，观众在正面观看的方式。
由于背投影拥有受外界环境光影响小、整机调试简单等优点，已逐渐成为家庭显示器件的主流。
在背投影显示中按投影成像的原理不同又可分为投影管式投影、ＬＣＯＳ投影、穿透式ＬＣＤ投影、ＤＬＰ投影等。
投影管式投影又称ＣＲＴ投影，它是利用３只７英寸的ＣＲＴ管将分别代表图像信号的Ｒ、Ｇ、Ｂ电分量转换成三个单色光图像，经过一系列光学处理后，投影到光学屏幕上成像。
ＬＣＯＳ投影和穿透式ＬＣＤ投影二者均属于液晶投影，是利用液晶的光阀特性去控制光束成像，二者的主要区别是ＬＣＯＳ是反射式液晶投影，而穿透式ＬＣＤ投影为穿透式液晶投影。
ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）亦称数字光处理器，它是以ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＭｉｒｒｏｒＬＣＯＳ——新一代投影显示技术・龙 辉・Ｄｅｖｉｃｅ，数字微镜）作为核心器件的一种投影技术，利用微镜偏转角度的不同作为光阀控制反射光束在屏幕上成像。
由于ＬＣＯＳ投影显示技术具有光利用效率高、开口率高、制造技术成熟、无技术垄断等优点，正逐渐被越来越多的厂商所青睐，Ｐｈｉｌｉｐｓ、ＩＢＭ、Ａｕｒｏｒａ、Ｃｏｌｏｒｌｉｎｋ等大公司均推出了自己的ＬＣＯＳ方案并付诸实施，这预示着ＬＣＯＳ将很快占领背投市场，新一代的投影显示技术将在背投领域大展鸿图。
DLP投影技术解析
DLP的全称是Digital Light Processing，中文意思为“数字光学处理技术”。
DLP投影机的核心元器件DMD，全称为Digital Micromirror Device，中文意思为“数据微镜装置”，通过控制从而镜片的开启和偏转达到显示图像的目的。
DLP在投影机中应用主要是前投（也称正投）系统，和大屏幕和平板显示的背投领域属于不同的应用方式。
根据DMD数量的不同，可以将DLP投影机分为单片式DLP投影机，双片式DLP投影机和三片式DLP 投影机三种类型。
目前市场中几乎没有双片DLP投影机的存在，三片式DLP主要应用在高端工程、影院级投影机中，我们本文主要探讨的则是单片式DLP技术。
德州仪器DLP技术解析在探讨DLP技术之前，我们先对DLP和DMD的历史进行简单的了解。
DLP技术是由美国德州仪器的Larry Hornbeck博士所研发成功的。
Larry Hornbeck博士从1977年开始从事运用反射用以控制光线投射的原理研究，并于1987年将DMD研究成功。
DMD芯片最早应用在机票印票机中，到了1993年这种以DMD为核心的光学系统才被命名为DLP。
最早的DMD芯片使用的是模拟技术驱动，反射面是采用一种柔性材料，在当时被称为“变形镜器件Deformable Mirror De-vice”。
10年之后，Hornbeck博士正式以数字控制技术取代模拟技术，开发出了新一代DMD器件，并将名称改为“数码微镜器件(Digital Micromirror Device)”。
1993年DLP投影机开始研发，1996年DLP产品才上市，而国内的DLP投影机正式进入市场销售则是1999年之后的事情了。
从DLP的历史中我们不难看出，相对于LCD液晶显示技术而言，DLP技术非常年轻。
但是DLP技术的出现成功的打破了LCD液晶投影机的垄断局面，并在接下来的长时间内和3LCD技术平分秋色，各自占据半壁江山。
背光显示原理
背光显示原理背光显示原理是指在显示设备中使用背光源发光，通过液晶屏和光学透明层的组合，实现图像的显示。
背光显示技术广泛应用于液晶电视、电子显示器和手机等各种电子设备中。
本文将从背光原理、背光显示器的构成和工作原理等方面进行详细介绍。
一、背光原理背光显示原理是利用背光源发出的光线照亮液晶屏，通过液晶屏的调控来控制光的透过程度，从而实现图像的显示。
背光源一般采用冷阴极灯管（CCFL）或发光二极管（LED）作为光源。
冷阴极灯管是一种比较传统的背光源，它通过电流激发气体，产生紫外线，然后通过荧光粉转换成可见光。
而LED背光源则是近年来的新兴技术，它采用发光二极管作为光源，具有功耗低、寿命长和颜色鲜艳等优点。
二、背光显示器的构成背光显示器主要由背光源、液晶屏和光学透明层组成。
背光源负责发出光线，液晶屏则通过对光的调控来实现图像的显示，光学透明层则起到保护液晶屏和调节光线的作用。
1. 背光源：背光源是整个背光显示器的关键部分，它负责发出光线。
常用的背光源有冷阴极灯管和LED等。
冷阴极灯管具有高亮度和均匀的光线分布特点，但功耗较大；而LED背光源则具有功耗低、寿命长和颜色鲜艳等优点。
2. 液晶屏：液晶屏是背光显示器的核心部件，它通过调控液晶的透过程度来实现图像的显示。
液晶屏由许多液晶单元组成，每个液晶单元由液晶分子和电极构成。
液晶分子具有双折射特性，当电场作用于液晶分子时，液晶分子会改变光的偏振方向，从而实现对光的调控。
3. 光学透明层：光学透明层是位于液晶屏和背光源之间的一层透明材料，它主要起到保护液晶屏和调节光线的作用。
光学透明层能够提高光线的透过率和均匀性，使得图像显示更加清晰和真实。
三、背光显示器的工作原理背光显示器的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 背光源发光：背光源（如LED）发出光线，光线经过光学透明层后照亮液晶屏。
2. 液晶调控：液晶屏通过对液晶的调控来控制光的透过程度。
液晶屏的液晶分子在无电场作用时是无序排列的，此时光线无法通过液晶屏。
背光源光学部品的工作原理
背光源光学部品的工作原理
背光源光学部品的工作原理主要是通过电能转化为光能，产生背光的效果。
具体来说，背光源光学部品一般采用LED（Light Emitting Diode）作为发光源，当电流通过LED时，其内部发生电子跃迁，产生光子，从而发出光线，使LCD（Liquid Crystal Display）的显示内容得到照亮。
除了LED外，背光源光学部品还可以采用冷阴极荧光管、EL （Electroluminescence）等发光器件，它们的工作原理与LED类似。
不同的是，冷阴极荧光管采用电子轰击荧光层产生光线，而EL则是通过在一定电场下，使某些特定的物质产生电子跃迁，从而发出光线。
总之，背光源光学部品的工作原理就是通过发光器件将电能转化为光能，产生背光效果，使LCD等显示器件的显示内容得到展示。
DLP投影技术解析
DLP的全称是Digital Light Processing，中文意思为“数字光学处理技术”。
DLP投影机的核心元器件DMD，全称为Digital Micromirror Device，中文意思为“数据微镜装置”，通过控制从而镜片的开启和偏转达到显示图像的目的。
DLP在投影机中应用主要是前投（也称正投）系统，和大屏幕和平板显示的背投领域属于不同的应用方式。
根据DMD数量的不同，可以将DLP投影机分为单片式DLP投影机，双片式DLP投影机和三片式DLP 投影机三种类型。
目前市场中几乎没有双片DLP投影机的存在，三片式DLP主要应用在高端工程、影院级投影机中，我们本文主要探讨的则是单片式DLP技术。
德州仪器DLP技术解析在探讨DLP技术之前，我们先对DLP和DMD的历史进行简单的了解。
DLP技术是由美国德州仪器的Larry Hornbeck博士所研发成功的。
Larry Hornbeck博士从1977年开始从事运用反射用以控制光线投射的原理研究，并于1987年将DMD研究成功。
DMD芯片最早应用在机票印票机中，到了1993年这种以DMD为核心的光学系统才被命名为DLP。
最早的DMD芯片使用的是模拟技术驱动，反射面是采用一种柔性材料，在当时被称为“变形镜器件Deformable Mirror De-vice”。
10年之后，Hornbeck博士正式以数字控制技术取代模拟技术，开发出了新一代DMD器件，并将名称改为“数码微镜器件(Digital Micromirror Device)”。
1993年DLP投影机开始研发，1996年DLP产品才上市，而国内的DLP投影机正式进入市场销售则是1999年之后的事情了。
从DLP的历史中我们不难看出，相对于LCD液晶显示技术而言，DLP技术非常年轻。
但是DLP技术的出现成功的打破了LCD液晶投影机的垄断局面，并在接下来的长时间内和3LCD技术平分秋色，各自占据半壁江山。
投影仪显像原理及技术研究
投影仪显像原理及技术研究投影仪是我们生活和工作中不可或缺的电子设备之一，它可以将电子设备中的图像和视频投射到大屏幕上，使得观看极其清晰，并且不会出现图像失真等情况。
但是很多人并不了解投影仪的显像原理和技术研究，接下来我将为您详细解析。
一、投影仪的显像原理投影仪的显像原理是使用光学原理，将电子设备中的图像和视频信号转换成可见光源的，然后再使得可见光源投射出去。
具体的原理可以分成几个部分来解释。
1、图像转换成可见光源当我们在电子设备上观看视频或图片时，这些图像和视频都是由像素来组成的。
投影仪会将这些像素经过光电转化器（LCOS）装置转化成黑色和白色的光电信号，这些信号是无法看到的。
2、投影仪的光学引擎光学引擎是将电子设备中的图像和视频信号转化为可见光源的关键部分。
光学引擎一般由五个主要部件组成：聚光镜、色轮、透镜、激光光源和反射镜。
聚光镜用来将光聚焦到点上，色轮则用于排列红、绿、蓝三个颜色的滤光片，透镜主要是为了调整焦距和光路，激光光源则是光源的发光部分，反射镜用于调节像素的位置。
3、可见光源的投射经过上述两部分的处理，我们就可以获得一个可见的光源了。
接下来，这个光源就会被反射出去，经过透明屏（投影幕）后被聚焦在大屏幕上，形成清晰的图像和视频。
二、投影仪的技术研究在当前的市场上，主要有两种类型的投影仪：DLP（数字式光处理）技术和LCD（液晶）技术。
在这两种技术中，DLP技术更加先进，应用更为广泛。
1、DLPDLP技术的优势在于它不需要像素，因此像素间距能够更加紧密，色彩更加饱满。
此外，DLP技术的寿命也非常长，能够使用10年以上。
但是，DLP技术同样存在缺点，比如说颜色渐变不连续和图像锐利度降低等问题。
2、LCDLCD技术是更古老的一种投影技术，它的优势在于图像更加清晰、色彩更加真实，但是灯泡寿命较短，而且需要更多电源和电线。
此外，LCD技术相比DLP技术更容易发生像素死亡等问题。
三、总结投影仪是当前最为重要的电子设备之一，它的显像原理和技术研究都十分重要。
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闫晓剑：背投显示中光学技术及其进展 文章编号：１００６—６２６８（２００７）０６—００１５—０５
背投显示中光学技术及其进展
闰晓剑 （Ｉ￣ｌ ＪＩＩ长虹电器股份有限公司。绵阳６２１０００）
摘要：背投显示作为最早的大屏幕显示设备，长久以来不断经历着技术革新。本文就背投显示 中光学技术的发展作了简略的阐述。 关键词：ＣＲＴ背投；ＭＤ背投；投影镜头；投影管 ＬＣＯＳ背投；ＬＣＤ背投；ＬＥＤ光源；ＬＩＦＩ：激光光源 中图分类号：０４３ 文献标识码：Ｂ ；菲涅尔透镜屏幕；双凸透镜屏幕；ＤＬＰ背投； ：超高压汞灯
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｅａｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ＹＡＮ Ｘｉａｏ－ｊ Ｊａｎ （Ｓｉｃｈｕａｎ Ｃｈａｎｇｈｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１ ０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ｔｈｅ ｅａｒｌｉｅｓｔ ｂｉｇ ｓｃｒｅｅｎ ｄｉｓｐｌａｙ，ｒｅａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｃｏｎｔｉｎｕｏｒｓｌｙ ｅｖｏｌｕｔ ｉｔｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｉｍｐｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｒｅａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＲＴ ｒｅａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ；ＭＤ ｒｅａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ；ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｅｎｓ；ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｔｕｂｅ；ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｅｎｓ；ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ；ＤＬＰ ｒｅａｒ ｐｒ￣ｅｃｔｉｏｎ；ＬＣＯＳ ｒｅａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ；ＬＣＤ ｒｅａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ；ＬＥＤ ｓｏｕｒｃｅ；ＬＩＦＩ ｓｏｕｒｃｅ；ｌａｓｅｒ ｓｏｕｒｃｅ；ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅｒｃｕｒｙ ｌａｍｐ
背投显示作为大屏幕显示的重要部分，早在２０ 世纪８０年代初就已经有产品问世，到现在为止经 历了单管ＣＲＴ背投、三管ＣＲＴ背投和微显示背投 等几个重要阶段。下面就背投显示中光学技术的发 展和现状做简单的介绍。 １ ＣＲＴ背投的技术与发展 术还没有发展成熟，因此，镜头设计全部采用玻璃球 面。镜头的光圈很小，图像亮度低，聚焦差，同时还有 明显的失真现象，但是却最早实现了大屏幕显示。 随着ＣＲＴ背投各个关键部件及光学系统的持 续改进，单管式ＣＲＴ背投的显示缺点几乎被三管
１．１ ＣＲＴ背投光路 ９ ｎ或１３ｉｎ￣ 最早的ＣＲＴ背投是单管式的，采用９ｉｎ或１３ｉｎ 的投影管，如图１所示。由于当时塑料光学透镜技 图１投影管
收稿日期：２００７—０４—２８ ＪＬｍ．，２００７，总第７６期 现代显示Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ １ ５
维普资讯 http://www.cqvip.com 闫晓剑：背投显示中光学技术及其进展 式ＣＲＴ背投完全克Ｎ７。新的三管式系统采用红、 绿、－￣＿－Ａ单色投影管会聚光路来代替单管ＣＲＴ 光路，如图２所示。
图２三管式系统 为了方便系统矫正像差，每只单色投影管的荧 光面也由最初的平面改为了ｐ．ｑ－￣。最值得一提的是 投影镜头采用了塑料非球面设计技术，将复杂的玻 璃球面镜头改用１片玻璃镜片和３片非球面塑料 镜片来代替，镜头的光圈达到了１．１左右，同时投 影镜头的成本降１＂Ｅ７很多，为背投电视的推广作出 了很大的贡献，如图３所示。 塑料 冷媒 投 塑料非 图３投影镜头 影 管 玻 ± 冗
１．２ ＣＲＴ背投屏幕 最早的单管式ＣＲＴ背投电视，不存在Ｒ、Ｇ、Ｂ
．的三色会聚问题。屏幕只需要将投影镜头发出的光 线聚焦在观察者的位置即可，菲涅尔透镜屏幕就是 用来实现这个功能的。当三管式ＣＲＴ背投电视出 现后，为了改善红、绿、蓝三色的亮度分布，屏幕厂 家专门开发了双凸透镜屏幕。 菲涅尔透镜屏幕的原理是利用其齿形面来拟合 一个大曲率的球面或非球面，起到一个平凸透镜的 作用。可以将光源发出的光线会聚到观察者的眼睛 附近，如图４所示。有些菲涅尔透镜屏幕为了提高垂 直视场角，在屏幕的另一面采用了横向的条纹设计。 菲涅尔透镜 ，／ １ 一 ；Ｌ 图４菲涅尔透镜屏幕的原理 双凸透镜屏幕的结构如图５所示。 焦点 图５双凸透镜屏幕的结构 双凸透镜屏幕的作用主要是对入射到屏幕的 红、绿、蓝三色光的能量进行重新分布。同时为７ｆ，ｉ￣ 除环境光线对图像的影响，在双凸透镜屏幕中还要 添加灰色染料以提高屏幕的对比度。 １．３ ＣＲＴ背投反射镜 ＣＲＴ背投的反射镜一般是采用高品质的银镜， 玻璃基材使用浮法玻璃，采用化学沉淀法镀制银反 射层，然后用铜层、漆层覆盖。但是由于银镜的反射 层在玻璃基材内表面，光线进入银镜会产生二次反 射，从而会影响图像的清晰度，所以在一些高端背 投电视上会采用反射层在玻璃基材外表面的表面 铝镜。表面铝镜采用磁控溅射技术在玻璃基材外表 面进行镀膜，然后在铝膜上再镀制多层Ｓｉ０２、Ｔｉ０２ 高反膜以提高反射率。
１６现代显示Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｊｕｎ．，２００７，总第７６－Ｊ￣
维普资讯 http://www.cqvip.com 闫晓剑：背投显示中光学技术及其进展 １。４高清ＣＲＴ背投 高清ＣＲＴ背投电视对系统的各个光学部件提 出了更高的要求，首先要求投影管的解析度达到 ６５０线以上，投影镜头的分辨率达到６Ｉｍ／ｍｍ以 上，屏幕的栅距也要达到一定的标准。长虹ＣＨＤ系 列ＣＲＴ背投在这些清晰度指标方面都超过了普通 高清ＣＲＴ背投的要求，如投影管的解析度一般在 ７２０线，投影镜头的分辨率达到１０Ｉｍ／ｍｍ，屏幕的 栅距达到了０．５ｍｍ。 ２ ＭＤ背投的技术与发展 ＭＤ背投是对ＤＬＰ、ＬＣＯＳ、ＬＣＤ等微显示背投 影技术的总称，相比ＣＲＴ背投有更高的亮度，更高 的清晰度。目前市场上的主流ＭＤ背投产品分为三 大类：ＤＬＰ背投、ＬＣＤ背投和ＬＣＯＳ背投。三类背 投技术各有优缺点，具体如表１所示。 随着各类ＭＤ背投微显示芯片厂商的不断努 力，ＤＬＰ、ＬＣＤ、ＬＣＯＳ都在克服着各自的缺点，如 ＤＬＰ的极致色彩使ＤＬＰ投影产品在色彩方面已不 亚于液晶投影技术，ＬＣＤ也利用动态光阑大大提高 了对比度，ＬＣＯＳ芯片在一些ＣＭＯＳ厂家、液晶封 装厂家持续的努力下也开始走向了规模化。 在平板电视迅速发展的今天，ＭＤ背投电视相 比之下有两个最主要的缺点：一个是ＭＤ背投电视 的寿命（即光源的寿命）：一个是ＭＤ背投电视的厚 度。为此，各个厂家都在研究开发新的技术来克服 ＭＤ背投电视的缺点。 ２。１ 微显示投影光源的发展 ＭＤ背投的光源一般采用的是超高压汞灯，目 前的超高压汞灯寿命有限，仅有不到１０，０００小时 的寿命，为ＭＤ背投的推广造成了很大的影响。为 了克服这一问题，各种背投新光源的研究在持续开 展之中。新光源技术主要有：ＬＥＤ、激光和ＬＩＦＩ。 ＬＥＤ光源是真正意义上的冷光源，因为它的光 谱中只有可见光部分，这样以ＬＥＤ为光源的背投 产品中就不需要Ｕｖ／ＩＲ滤波片了。目前ＬＥＤ芯片 按照ＩＴ界的”摩尔定律”在快速前进，大功率ＬＥＤ 单色光源的效率已经达到了６５１ｍ／Ｗ，白色ＬＥＤ的 光效率已经达到了１００１ｍ／Ｗ以上。为了方便投影 产品的使用，有很多ＬＥＤ厂家还在ＬＥＤ发光芯片 前端进行了光学设计，如Ｌｕｍ ＬＥＤ公司的ＤＯＭ ＬＥＮＳ等等。在ＭＤ背投上使用ＬＥＤ光源面临的最
表１ ＤＬＰ背投、ＬＣＤ背投和ＬＣＯＳ背投技术的优缺点 技术类型 ＤＬＰ ＬＣＤ ＬＣＯＳ 成像方式 单片反射式 三片透射式 三片反射式 开口率 ９０％以上 ５９％ ９Ｏ％以上 像素间距 １ ＬＬｍ ２￣３１ｘｍ ０．５１ｘｍ 对比度 ２０００：１ ８００：１ ２０００：１ 色彩 一般 丰富 丰富 会聚问题 无 有 有 影响寿命元件 无 芯片及偏光片 芯片及偏光片 防尘问题 无 芯片内容易进灰尘 芯片内容易进灰尘 响应速度 １５１ｘｓ １２ｍｓ ２．５ｍｓ 技术来源 德州仪器 爱普生 ＣＭ０Ｓ芯片厂 其他缺陷 ”彩虹”现象 ”纱窗”现象 规模化不足
Ｊｔｍ．，２００７，总第７６期 现代显示Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ １７
维普资讯 http://www.cqvip.com 闫晓剑：背投显示中光学技术及其进展 主要的问题就是Ｅｔｅｎｄｕｅ问题，因为ＬＥＤ发光芯 片不是一个点光源，它比超高压汞灯的电弧的面积 大得多，相应地Ｅｔｅｎｄｕｅ也大很多，根据照明系统 的Ｅｔｅｎｄｕｅ传递规律，如何有效地利用ＬＥＤ芯片 发出的光能是一个亟待解决的问题。提高ＬＥＤ光 源光能的利用率需要在ＬＥＤ照明系统设计方面有 大的突破。 图６是一个简单的ＬＥＤ光源ＤＬＰ背投光路设计。
蓝 棱镜 投影透镜 图６ 简单的ＬＥＤ光源ＤＬＰ背投光路
ＲＧＢ半导体固体激光光源也是倍受关注的一 种新光源技术，激光光源具有大色域、低功耗、无光 衰、长寿命等优点。由于其本身即是偏振光，因此， 也更适合ＬＣＤ、ＬＣＯＳ投影使用。图７是加拿大～ 家公司开发的用于ＤＬＰ投影的激光光源模组。
图７ 用于ＤＬＰ投影的激光光源模组 ２００７年ＣＥＳ展上ＬＵＸＩＭ公司推出了新型光 源ＬＩＦＩ，ＬＩＦＩ光源是将金属卤化物和惰性气体封闭 在一个密闭容器中，通过强电场将惰性气体分子电 离，离子态的气体将金属卤化物蒸发，然后混合在
一起发出白光。图８是ＬＩＦＩ光源模组。
图８ ＬＩＦＩ光源模组 表２中是几种新光源和超高压汞灯的主要参 数对比。
表２几种新光源和超高压汞灯的主要参数对比 超高压 光源类型 ＬＥＤ 激光 ＬＩＦＩ
汞灯
启动时间 １ｍｓ －３０ ６ ９０ （Ｓ）
使用寿命 ５０，０００ １００，０００ ２５，０００ ８，０００
（ｈ）
色域。相当于 １２０ ２００ １０２ ８０
ＮＴＳＣ（％）
光输出 －２，０００ ＾，２．０００ －５，０００ －５，０００
（１ｍ）
２．２超薄ＭＤ背投 为了将ＭＤ背投厚度变薄，有很多厂家都在尝 试开发超薄ＭＤ背投技术，这种技术一般都是通过 光学设计缩短光路来减小厚度，其中包括非球面反射 镜系统、自由曲面反射镜系统、反射镜成像系统等等。 图９是一种采用非球面反射镜来缩短光路的 超薄背投技术。整个系统使用了３面反射镜，其中 的非球面反射镜用来增大投影系统的视场。因为投 影系统的光轴和屏幕的法线没有重合，所以这种背 投的菲涅耳透镜屏幕分区域按照入射光线角度的 不同采用不同的设计。双面微结构的设计，如图１０ 所示。
１８现代显示Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｊｕｎ．，２１）ｔ）７，总第７６期