3LCD技术是指将光源发出的白色光分解成R(红)、G(绿)、B(蓝)三种颜色(
光的三原色)的光,并使其分别透过各自的液晶板(
HTPS方式)进行成像。由于其可以充分利用光的这三种原色,因此可以更有效地利用光源,显现出明亮清晰的图像。采用3LCD方式的投影机有着图像明亮自然、观感柔和舒适等特点。3LCD为三片式投影连续成像技术,可有效避免
频闪和彩虹现象,减轻观看的
视觉疲劳。
技术综述
3
LCD的英文全称为3 liquid crystal display(液晶显示),3LCD投影机含有三片独立的LCD面板,分别对应
视频信号的红、绿、蓝三个分量。每个LCD面板都含有数百万计的像素点,可被设置为开、闭合、或部分闭合的不同状态来允许光线透过。每个单独的
液态晶体本质上都像一个快门或者
百叶窗。
三片式LCD技术架构系采用体型极小的高穿透式高温
多晶硅(
HTPS)
LCD显示面板, 每一块HTPS都是由很多个像素组成,如分辨率为1024×768的HTPS就是由1024×768个像素组成以对应投射图像的像素点。每一个像素又包含了
信号线、控制线、
TFT和开口区。其中开口区包含了以特定方式排列的液晶分子,根据液晶分子在不同电压下排列方式的变化,改变透过像素光线的振动方向,并与偏振板相结合实现了从全黑到全白状态下不同
灰阶的过渡。
每一个3LCD光路系统都是 由3块HTPS构成。将灯光源发出的光通过
分色镜A分出红色光,再通过分色镜B分为绿色光和蓝色光,三种颜色的光分别投射到三块相对应的液晶板上,并经过中间的棱镜将三原色光进行混合后投射出不同颜色的图像。
HTPS是High-Temperature Poly Silicon的简称,中文意思为穿透式高温多晶硅,俗称
高温玻璃。HTPS(高温多晶硅)装置是一个主动阵列投射式液晶板,这种液晶板在投影机中被用作
光阀。这种液晶板的性能优于其他系统中采用的液晶板,它能使投影机的结构更加小巧紧凑,分辨率更高,
对比度更高,而且能够加载内置
驱动器。HTPS(高温多晶硅)装置的各个象素均包括一个由多晶硅构成的薄膜
晶体管(
TFT)。这些像素晶体管通过改变
扫描线的电压发挥着传导开关的作用。薄膜晶体管的制造方式与半导体相同,由于
开口率高,它能够轻松实现小型化,并通过高温处理将驱动器嵌入基层,从而获得了极高的可靠性。
3LCD技术的成像和
色彩还原的特点是先将
三原色同时进行充分的
空间混合,再投射出不同色彩的图像,又称为同时空间混合还原。
工作原理
3LCD的
投影技术是一种透射式投影技术,将灯泡发出的光分解成红、绿、蓝三种颜色的光,每种颜色分别透过各自的液晶板,最后通过棱镜显现出明亮清晰的图像。3LCD的技术由爱普生与
索尼两家公司持有,并推出了多个尺寸与分辨率的
液晶面板。
3LCD投影技术的原理是先利用投影机内的分色镜将灯泡打出的白色光分解成R(红)、G(绿)、B(蓝)三种颜色(
光的三原色)的光,接着三色光束需要分别透过R、G、B三色液晶板。在这个过程中,
控制单元会通过控制液晶面板电路的开启和闭合来形成投影画面所需的颜色、形状和动作,最后这些“颜色、动作、形状”经由棱镜汇聚后,最终产生了在
投影幕上看到的图像。
分光
特定的
分光镜仅允许特定波长的光通过,并反射其他波长的光;光源发射出的白色光束分别依次通过分光镜,将白色光分为红、绿、蓝三原色;白色光通过第一个分光镜,并分离出红色光;剩余的光经过第二个分光镜,分离出绿色光,余下的即为蓝色光谱的光。
LCD面板成像
分离出的红绿蓝
三色光分别投射到三片高温多晶硅(HTPS)液晶面板(LCD)上,每片液晶面板上的像素可以接受来自成像芯片的
电信号,以控制透过该像素的光的多少。当像素关闭时,光不能透过,此时画面呈现黑色;当像素开启时,光可以全部透过,此时画面呈现白色,因为每片液晶面板上面的像素可以被精密控制,允许不同量的光透过,最终成像画面中每个像素三种原色的浓度可以被精密控制,从而呈现不同的颜色和亮度。
彩色画面合成
透过每片液晶板成像的单色画面(光束)经过特制棱镜,聚合形成全彩画面。
画面投射
棱镜合成的画面经过透镜组的处理和放大,最终呈现在投影机介质上形成可以观看的画面。
技术特点
色彩表现
3LCD是将灯泡发出的光线分离成R、G、B三种颜色的光并分别通过LCD面板聚合投射成像。由于三色光为同时投射,因此其光效率非常高,此时的色彩亮度就是红绿蓝三色画面亮度输出值之和,所以使用者可以观赏明亮和清晰的影像。
2、准确细腻色彩表现
由于3LCD投影机所采用的
显示芯片(LCD 面板)在处理色彩上的优势,其能够处理和呈现更加复杂的色彩信息,拥有更加细腻精准的色彩表现。因此其色彩还原往往更加准确,过渡更加细腻自然。
图像对比度
以爱普生为代表的3LCD投影机厂商为新型3LCD投影机配备改进的无机液晶面板和
自动光圈控制等技术,大幅增强了 3LCD 投影机的整体对比度表现同时,随着激光
光源技术的采用,新型固体光源技术的
独特优势进一步增强了 3LCD 投影的对比度表现。
图像稳定性佳
3LCD因为是3片式
成像系统,能够实现三原色同时处理,
实时成像,最终输出的是全时全彩的图像画面,无传统
色轮DLP方案的彩虹现象(也即色彩
分离现象),也无所有单片DLP方案可能存在的不同程度的画面闪烁问题。
3LCD投影机全时全彩成像的特性决定了像素上对比度和色彩变化的
控制过程是连续且不间断的,因此不会出现像素变化时的闪烁和噪点问题。
单片DLP方案的投影机需要DMD芯片上像素的高速开关变化来控制像素显(以改变单个像素的对比度和色彩表现),类似新型
OLED显示屏的
PWM调光;因此会存在不同程度的像素闪烁和噪点问题。
图形锐利清晰度
3LCD技术的投影机一般都采用较大尺寸的液晶面板芯片,同分辨率(像素开孔)下其单个像素的面积也更大,
通光量也就更大,最终能够呈现更加明亮清晰的画面。同时由3LCD方案单个像素的通光量
远大于同阶DLP方案的DMD芯片单像素通光量,其单个像素的显示会更加清晰,图像整体也会显得更加锐利。
光处理效率高
3LCD投影机产品采用高质量的
光机光学处理镜片模组,其能尽可能提高从光源到画面的光学处理效率,降低光路中的光源处理损失;因此本质上达到同样的画面亮度(包含色彩亮度),3LCD投影方案所需要的光源功率往往低于同样表现的DLP方案的功率,实际上更加
节能环保。
安装灵活性好
正因为3LCD方案能够兼容复杂的光学处理模组和结构,其能够结合所采用的
光学镜头实现大范围的
光学变焦和镜头位移,实现真正的无损光学画面位移和调整,而非多数 DLP方案所宣传的智能算法调整。
性价比高
综合考量3LCD方案,能够在有限成本内提供相较于DLP方案更加优秀的核心
使用价值(包含色彩、对比度等画质表现和易用的功能性表现),其对于家用用户来说性价比其实更高。
应用场景
3LCD技术是一种
透射式投影解决方案,它使用相对简单的光学
结构设计:3片芯片和一个合色棱镜。在全球投影市场达1亿片出货的3LCD核心投影芯片是具有
高可靠性和强大技术,是实现锐利精美画面的最佳方式。
3LCD技术在商用办公、教育、居家、娱乐、展览、会务、活动、
数字互动等诸多领域已经开展了广泛的应用。
家庭娱乐
3LCD投影机的优异彩色亮度、对比度表现以及易用的功能性表现,使得它成为家庭用户在客厅中观影或搭建
家庭影院的不二之选。
数字媒体艺术场景
上海EPSON teamLab无界美术馆
沉浸式光影音乐互动,让其被称为全球十大必看展览之一,而将梦境投影到现实中来的,“
光影魔术师”
爱普生Epson提供的470台激光
工程投影机,所有这些投影机都采用Epson 3LCD
核心技术,真实还原色彩,制造梦境,与teamLab独创的
投影系统相结合,一同为观赏者呈现美轮美奂的光影视觉享受。
商业空间
北京华尔道夫酒店为宾客更好的用餐体验,为每桌客人提供了专享的3LCD
爱普生投影机以烘托出星空氛围,用先进的动画投影将神秘的太空近距离呈现在宾客面前,多彩神秘的星云及漫天星河飘动在桌面上,投影机甚至还可对桌面的不同物体的温度做出多样化的互动反应,给宾客带来美轮美奂的下午茶体验。
商用办公
3LCD投影机还广泛的应用于各大企业、政府机构的中小型会议室以及大型
会议厅当中
教育
3LCD投影机不仅可以投影大尺寸画面,还兼具护眼的特性,适配了教学场景,让学生在长时间观看大屏幕课件的同时也不用担心会对眼睛造成伤害。3LCD投影机广泛的应用于中小学、高中及大学的教学中。