一、概况
随着科学技术的进步，家庭影院的兴起以及电视教学、卡拉OK歌舞厅、各种业务和国防上的需要，近几年大屏幕电视有了很大的发展。
目前投影电视是各种大屏幕电视中应用最广泛的一种。它的结构简单，显示的图像质量好，性能价格比较高。但是直到1988年中为止，它的心脏器件一直是高亮度CRT（阴极射线显像管）投影管一统天下。虽然CRT投影管的电、光性能极佳，但重量和体积均不能令人满意，所以CRT投影电视一直是比较笨重的，难以做成便携式。占地大，临时安装时三色配准复杂且不易准确，影响图像质量。这些缺点限制了CRT投影电视在住房不宽敞的家庭和流动场合中普及。
由于近几年来液晶显示技术的突破性进展，在1988年下半年日本已向市场推出了液晶式彩色投影电视新产品，其花色品种繁多，从简易型到高清晰度液晶彩色投影电视应有尽有，每片液晶光阀的像素数从数万个到一百多万个，一般水平清晰度达300～450线，亮度为几百至1000勒克司，最大屏幕尺寸（对角线）为300英寸，它们具有体积小（与家用幻灯机或录像机相近）、重量轻（10kg左右）和安装调整方便等优点。
二、液晶式彩色投影电视原理
液晶彩色投影电视由液晶光阀，光学系统，电路系统、光源和屏幕等几个独立部件组成。以下逐一作一简要说明：
1．液晶光阀
在液晶投影电视中采用液晶模块作投影光阀，这种模块称为液晶光阀。液晶是液态晶体的简称。它是一种既像液体（能流动）又像晶体（有晶体的光学性质）的物质。液晶分子的排列有一定的秩序，但这种秩序对外界条件（如电磁场）的变化很敏感。在电场作用下，液晶分子的排列发生变化，从而影响它的光学性质，这叫做电光效应。人们利用液晶的电光效应试制成多种液晶光阀，用于显示文字、数字、符号和图表，也能显示电视图像。液晶的种类很多，不同的液晶分子排列秩序也不一样。有些液晶在没有电场作用时是透明的，加了电场以后，由于电光效应，会变成不透明的。有的液晶原来不透明，加了电场后会变成透明的。透明度的变化随电场的不同而不同。液晶光阀就是利用这种特性来控制光通过的多少而显示图像的。液晶光阀本身不发光，只起调制外来投射光强弱的作用，所以用它作投影光阀器件是恰到好处的。
根据输入信息的方式不同，可将液晶光阀分成两大类：一类是模拟寻址式，包括光激励、激光寻址和电子束寻址；另一类是矩阵寻址式，包括简单矩阵和有源矩阵。后一类是在八十年代液晶平板显示技术基础上发展起来的新型矩阵扫描的液晶光阀，其中，简单矩阵是最普通的寻址技术，它的制造工艺比有源矩阵简易，但其性能（如响应速度、视角、对比度和清晰度等）较差，所以目前中、高档的液晶投影电视广泛采用有源矩阵寻址方式的液晶光阀。它具有良好的光阀特性，这是由于在它的每个像素处均附加了1～2个有源电子开关，该开关可采用二极管、薄膜晶体管（TFT）或其它非线性器件。在液晶投影电视中，广泛采用性能极佳的TFT有源矩阵寻址方式的液晶光阀。对液晶光阀的主要技术要求有：
（1）尽量提高耐光和耐热性。因为在强光照射和高温工作时，均会导致TFT的漏电流增大，使光阀性能下降，所以应尽量提高液晶光阀的耐光和耐热性，并相应改善其使用环境。
（2）提高液晶板的像素密度及减小其尺寸，这样就可采用小型和低价格的光学系统，使整个投影系统结构紧凑。此外，还应提高液晶板的生产率，增加每一批量的产品数，从而降低液晶光阀的成本。
（3）减少液晶光阀内的光吸收，这样有利于提高光源的利用率，增大对比度和亮度。
（4）增大开口率，减少液晶板内遮挡光的部分，提高光的透过率。
（5）增加像素数，提高清晰度。
（6）提高对比度。采用适当的液晶材料和驱动方式，实现高对比度显示。
（7）对驱动信号有足够快的响应速度。
（8）良好的信号保持特性。
（9）能消除扫描电极和信号电极驱动电路中电场对对比度的影响等。
2．光学系统
液晶投影电视归属于光阀式投影电视，它采用类似幻灯放映机的原理，用液晶板做光阀替代幻灯胶片，然后用外加强光源把液晶板上受电视信号调制的图像投射到屏幕上。液晶式彩色投影机的光学原理可用图1方块图予以说明。图1中，从光源来的白光经过分色镜，分解为R（红）、G（绿）、B（蓝）三基色光，分别通过一块单色液晶片，这些片分别由R、G、B三基色信号控制其透光程度，构成三个液晶光阀，然后，经调制过的三基色光再由分色镜合成，通过投影镜头投向屏幕后成像。
用于液晶彩色投影机的光学系统主要有以下几种：
（1）单板式光学系统
它由一片彩色液晶板（附有滤色片）、会聚镜、投影镜、光源、反光器和屏幕等组成，如图2所示。该方式具有结构简单，成本低，小型和轻便等优点。其缺点是受目前液晶板的光阀性能所限，系统的清晰度和亮度较差。
（2）棱镜式光学系统
它由三个单色液晶片，分色棱镜、分色镜、投影镜、反射镜、会聚镜、光源、反光器和屏幕等组成，如图3所示。
（3）镜片顺序配置方式光学系统
它由三个单色液晶片、分色镜、投影镜、反射镜、会聚镜、光源、反光器和屏幕等组成，如图4所示。
（4）镜片交叉配置方式光学系统
为了缩短投影镜的后焦距和缩小光学系统，可将镜片顺序配置方式光学系统中的部分反射镜和分色镜用交叉分色镜替代，如图5所示。
上述后三种方式均比第一种复杂，但性能较好。虽然第三种方式比第二种和第四种方式体积大，但加工和调整较容易，所以用得较多。在设计时究竟选用那种光学系统，可按不同用途和要求来确定。
3．电路
由于在液晶投影机中采用了与CRT投影管工作机理截然不同的液晶光阀，因而使视频处理和显示控制部分的电路与传统电视机中的完全不同。液晶投影机较特殊的电路有：
（1）视频信号处理电路：包括亮度信号和色度信号的噪波抑制电路，γ校正电路和视频极性翻转电路等；（2）控制电路；（3）灯电源稳定器电路；（4）整机控制电路；（5）检测电路；（6）保护电路；（7）专用电源电路。
4．光源
液晶投影显示需要明亮的白光源。至今已有几种灯源可供选用，主要有氙弧灯，卤素灯和金属卤化物灯。对投影光源的主要要求是：
接近点光源；寿命长；色谱分布良好；色温稳定性好；发光效率高；价廉。
目前在液晶投影电视中用得最多的是金属卤化物灯。该灯发光效率高（80Im／W），色温高（6000～7000°K），寿命较长（约2000小时，这时其亮度下降至起始值的1/2），特别重要的是在其发光频谱中有许多峰值，只要这些峰点位置合适，就可产生较好的色饱和度，这种特性在彩色光阀式投影机中特别重要。其改进方向是进一步延长使用寿命和降低成本。
5．投影屏幕
投影屏幕是投影显示系统中的重要组成部分，它对投影效果影响很大。屏幕（特别是后投影屏幕）是一种复杂的光学部件，它能将投影光聚合起来，通过反射或透射方式传送给观众，这可大大提高显示系统对投射光的利用率。近年来屏幕技术已取得了长足进展。一般投影系统有两种方式：
（1）前投影：投影机和观众处于屏幕的同一侧，这时需采用反射屏幕。其缺点是室内灯光经屏幕反射后会降低投影图像的对比度，色饱和度和相对亮度。
（2）背景投影（或后投影）：投影机和观众处于屏幕的两侧，这时需用透射屏幕。这时室内灯光经屏幕透射后不会反射给观众，它仅降低图像的相对亮度，所以影响较小，缺点是需要较大的投影场地。在要求投影屏幕不太大和固定情况下，也可将投影机和屏幕装在一个机壳内构成一体化后投影方式。(倪志荣)