背投顯示技術(shù)正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，本文介紹了背投顯示技術(shù)的基本光路原理，以及當(dāng)前技術(shù)背景下，幾種主要背投電視技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景。并且對(duì)筆者所從事的LCOS背投領(lǐng)域做一下重點(diǎn)介紹。  

1、 背投顯示技術(shù)  

背投(Rear Projector)的定義是相對(duì)于傳統(tǒng)的前投(Front Projector)而言的。二者的主要區(qū)別在于圖像光線的來(lái)源方式。前投系統(tǒng)中，觀察者和投影機(jī)位于反射屏幕的同一側(cè)，投影機(jī)投射出的光線照射到屏幕后，再經(jīng)過(guò)反射到達(dá)觀察者；而背投系統(tǒng)中，觀察者和投影機(jī)位于顯示屏幕的兩側(cè)，從投影機(jī)發(fā)出的光線照射到半透明的顯示屏幕上，部分透過(guò)后形成圖像，所以觀察者看到的是透射出來(lái)的光，其原理如圖1：  


  
圖1：背投原理圖  

通常人們提到的多媒體投影機(jī)主要是指前投影機(jī)，與它們相比背投影的優(yōu)勢(shì)在于背投系統(tǒng)中投影機(jī)和屏幕是一個(gè)整體，用戶使用時(shí)無(wú)需進(jìn)行光學(xué)調(diào)整，像使用普通電視機(jī)一樣簡(jiǎn)單。此外背投系統(tǒng)中光學(xué)投影機(jī)封閉在一個(gè)箱體內(nèi)，投射到屏幕上的光線不會(huì)受到外界光線影響，因此在較暗或較亮的環(huán)境下都可以完好地顯示圖像。正是基于這些原理產(chǎn)生了背投電視，由于采用的不同的投影機(jī)種類，背投技術(shù)可以分為CRT(陰極射線管)、LCD(液晶)、LCOS(硅基液晶)、DLP(數(shù)字光處理)等幾種。到目前為止，CRT背投電視的技術(shù)最為成熟，生產(chǎn)規(guī)模較大，性價(jià)比高，依然是國(guó)內(nèi)背投電視市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。但CRT背投是靠熒光粉發(fā)光，很難提升亮度，容易使顯像管老化，時(shí)間長(zhǎng)了，畫(huà)面會(huì)變暗，清晰度降低。鑒于此，隨著其他三種技術(shù)的逐漸成熟，市場(chǎng)必將重新分割，誰(shuí)將占據(jù)未來(lái)市場(chǎng)的主流呢？下面我將分別介紹一下LCD、DLP 、LCOS三種背投電視投影技術(shù)。  

2、 LCD背投技術(shù)  

LCD(Liquid Crystal Display)背投的成像方式為穿透式，成像器件為液晶板，是一種被動(dòng)式的投影方式。它利用外光源（金屬鹵素?zé)艋騏HP燈），因此只要提高燈泡的功率就可以提升亮度。它利用比較成熟的液晶投影技術(shù)，色彩還原性好，亮度和對(duì)比度都優(yōu)于CRT背投。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前困擾業(yè)界的燈泡壽命問(wèn)題，也將得到較好的解決。目前LCD背投沒(méi)有成為市場(chǎng)主流的原因主要在于其高成本。此外LCD背投，限于其工作原理上的原因，它的開(kāi)機(jī)預(yù)熱和關(guān)機(jī)后散熱都需要時(shí)間，不能做到CRT背投那樣隨開(kāi)隨關(guān)。  

   LCD 投影機(jī)按照液晶板的片數(shù)分為三片式和單片式。目前，三片式投影機(jī)是液晶板投影機(jī)的主要機(jī)種，其原理示意圖如下：


  
三片式LCD板投影機(jī)原理是光學(xué)系統(tǒng)把光源發(fā)射的強(qiáng)光通過(guò)分光鏡形成R、G、B三束光，分別透射過(guò)R、G、B三色液晶板；控制信號(hào)源經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換調(diào)制后，加到液晶板上，通過(guò)控制液晶單元的開(kāi)啟、閉合，從而控制R、G、B三色光路的通斷，然后三色光經(jīng)過(guò)合色光路，在合色棱鏡中匯聚，最后經(jīng)透鏡投射后，在屏幕上形成彩色圖像。  

3、 DLP背投技術(shù)  

DLP（Digital Light Processing）指數(shù)字光處理技術(shù)，這種技術(shù)要先把影像訊號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字處理后再投影出來(lái)，其投影顯示質(zhì)量很好。與LCD背投的透射式成像不同，DLP為反射方式。其系統(tǒng)核心是TI（德州儀器）公司開(kāi)發(fā)的數(shù)字微鏡器件—DMD（Digital Micro mirror Device），DMD是顯示數(shù)字可視信息的最終環(huán)節(jié)，它是在CMOS的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體制程上，加上一個(gè)可調(diào)變反射面的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)形成的器件。通常DMD 芯片有約130萬(wàn)個(gè)鉸接安裝的微鏡，一個(gè)微鏡對(duì)應(yīng)一個(gè)像素。DLP背投的原理是用一個(gè)積分器（Integrator）將光源均勻化，通過(guò)一個(gè)有色彩三原色的色環(huán)（Color Wheel），將光分成R、G、B三色，微鏡向光源傾斜時(shí)，光反射到鏡頭上，相當(dāng)于光開(kāi)關(guān)的“開(kāi)”狀態(tài)。微鏡向光源反方向傾斜時(shí)，光反射不到鏡頭上，相當(dāng)于光開(kāi)關(guān)的“關(guān)”狀態(tài)。其灰度等級(jí)由每秒鐘光開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)次數(shù)比來(lái)決定。因此采用同步信號(hào)的方法，處理數(shù)字旋轉(zhuǎn)鏡片的電信號(hào)，將連續(xù)光轉(zhuǎn)為灰階，配合R、G、B三種顏色而將色彩表現(xiàn)出來(lái)，最后投影成像，便可以產(chǎn)生高品質(zhì)、高灰度等級(jí)的圖像。  

目前DLP的投影機(jī)主要有單片DMD機(jī)、雙片DMD機(jī)和三片DMD機(jī)。根據(jù)各自不同的特點(diǎn)，有著不同的應(yīng)用。其中單片式主要應(yīng)用在便攜式投影產(chǎn)品，雙片式應(yīng)用于大型拼接顯示墻而三片式主要應(yīng)用于超高亮度投影機(jī)。一般DLP背投電視有普通彩電4-5倍的清晰度，而且有著高亮度、高對(duì)比度的優(yōu)勢(shì)，可達(dá)到1000：1的對(duì)比度。此外，由于數(shù)字技術(shù)的采用，使圖像灰度等級(jí)提高，圖像噪聲消失，畫(huà)面質(zhì)量更穩(wěn)定。但是，德州儀器公司目前是全球DMD芯片的惟一制造商，造成投影機(jī)的供給領(lǐng)域薄弱，核心部件供應(yīng)量不足，成品率較低，價(jià)格昂貴，因此在一定程度上限制著這一產(chǎn)品的發(fā)展,此外從長(zhǎng)遠(yuǎn)看DLP投影技術(shù)在超高分辨率（2000線以上）方面受到制約。