多媒体液晶投影机中的光学薄膜

    前　言

    现代社会对信息需求的增加,为大屏幕显示设备的发展提供了广阔的空间与产业背景。目前国际上大屏幕显示主要有以下几种:(1)以CRT投射管为图象发生源的大屏幕投影系统;(2)90年代兴起的LCD(液晶显示板)为图象源的大屏幕投影显示系统;(3)目前正在研究的大屏幕等离子体显示屏(PDP显示技术)。综合分析,CRT显示技术亮度受限,等离子体显示技术受技术水平和成本限制,而液晶投影显示产业化发展迅速,LCD显示芯片的分辨力已从两年前的VGA显示发展到现在XGA为主的显示,而且整机的价格直线下降,市场日益扩大。国际上几乎所有的著名电器厂家(如:SONY、SANYO、NEC、SHARP、NATIONAL、PHILIPS、TOSHIBA、INFOCUS、PROXIMA等)都加入液晶投影显示机的生产。液晶投影显示已成为目前国际投影显示产业的主流产品。

    如图1所示为一典型的多媒体液晶投影机的光学系统,主要包括:金属卤化物灯,光学高反射镜,光学二向色镜、偏振合成棱镜、复眼透镜、照明光组,合色正方棱镜,投影物镜等。其原理为:由灯发出的光经冷光碗反射,由冷光镜反射可见光,透过红外和紫外光,经偏振分光棱镜和偏振转换系统起偏和偏振合成变成偏振光,然后由偏振分色系统把入射光分成红绿蓝三基色,分别投影到对应的液晶板上,经电信号调制后,变成红绿蓝图像信号,再由偏振光合色棱镜透射绿光,反射红光和蓝光,将三色光合成为全彩色图像,投影到银幕上。

    2　LCD投影机中的光学薄膜

    2.1　概述

    根据液晶投影机的光学系统原理图,我们可以看到其中包含一下光学薄膜:

    (1)分色薄膜:把一束白光分成红、绿、蓝三基色。陡峭的透反射特性过渡和良好的截止和通带特性可保证投影图像色彩的逼真及显示的高亮度。

    (2)紫外和红外截止滤光片:由于现在的投影系统其光能利用率很低,必须采用高功率的光源,其中包含大量的紫外线和红外线部分,会使整个系统特别是液晶的退化。紫外和红外截止滤光片可以提高投影机的寿命。

    (3)冷光镜:可把系统中产生热量的部分从光路中分离出来。

    (4)偏振分光薄膜:传统的偏振片存在着透过率低、偏振度低及易发热等缺点。采用光学薄膜制成的偏振器不但吸收小,而且偏振度可以提高一至二个数量级,使得系统的对比度可以改善。如再配以偏振转换系统,系统的能量利用率可以提高近一倍。

    (5)楔形分色片:在分色系统中,由于入射角有一定的发散角,要求分色薄膜的厚度分布有一定的渐变,以保证图像的颜色还原。