恢復液晶投影機亮度的方法探討

梁 前 張路民 蔣先德

桂林旅游高等專科學校 廣西桂林 541006

液晶投影機在教育行業的應用十分廣泛，由于使用率高，投影機在使用幾年后，往往會出現亮度降低的現象。究其原因，一是燈泡老化，二是光通道上灰塵積累較多降低了光通量，三是光通道中器件損壞。前兩種情況一般是通過更換燈泡、除塵的方法解決，方法簡單，容易實施，而后者解決起來難度較大，光通道中偏振光轉換器(PCS)損壞是其常見原因[1]。

PCS是光通道中的重要組件之一，出現故障后最快捷的解決辦法是更換PCS。實際上投影機更新換代較快，原機型PCS找不到替換的情況并不少見，機器因此作報廢處理太可惜；另外，更換原裝PCS價格一般都在千元以上，而與購買一臺價格在5 000元左右3 000流明的普通液晶投影機相比，價格也不菲。對此筆者通過探討，采用非原裝PCS代用等方法，對某一機型共29例作了實際維修，取得了較好的效果。

1 故障現象分析

在投影機使用現場，如用眼觀察到亮度只有新機器的60%左右，通過更換新燈泡、一般性除塵無明顯改善，即可考慮拆機檢查各零部件的狀態。這時，可以打開投影機后蓋、移開電路板檢測PCS組件。

我校所用液晶投影機有六大品牌11種機型，其中某一機型的29臺投影機全部出現PCS燒壞的故障，其他品牌的投影機出現PCS損壞故障的不多。從出現故障的29個實例觀察，PCS的損壞特征明顯，圖1所示是一個典型的實例。

圖1

圖2

PCS在光通道中的位置如圖2所示。燈泡發出的光源經兩組微透鏡陣列后變得較為均勻，光線再通過緊貼第二組微透鏡陣列的PCS部件后，轉變為偏振光，經靠近PCS的凸透鏡聚集后送往后面的二向分色鏡等其他組件，最終投射到屏幕上。PCS的作用是把燈光轉變為偏振光，而透射式液晶顯示器件只能在偏振光下工作。

為了更好地解決問題，我們需要了解PCS的工作原理、結構特點(如圖3所示)。PCS主體為磨成45度的條狀玻璃棱片，45度斜面經鍍多層偏振膜后再用粘膠合成一平板，在輸出光的一側貼有一條狀的半波片[2]。光線到達PCS的偏振膜時，會被分離為兩個正交的偏振光S和P。其中垂直偏振光S經兩次反射后仍為垂直偏振光；而水平偏振光P可直接穿過偏振膜到達半玻片，經半波片后偏振光P會被旋轉90度而成為偏振光S[3]。如無半波片，光源中只有偏振光S可被有效利用。

圖3

半波片是用厚度約為0.25 mm 的聚乙烯醇膜或非晶體材料制成，如果長時間在溫度超過70℃的環境中工作，較容易燒壞[2]。從拆開投影機后觀察到的情況看，PCS所處位置離光源位置較近，工作時溫度較高。圖1中明顯可見的黑色斑塊，為半波片在高溫下工作時間過長被燒壞所致。由于半波片作用是將水平偏振光P轉為S偏振光，因此，如果沒有半波片會在一定程度上降低光的利用率。

2 恢復方法

根據以上分析，我們依PCS的損壞程度，分別按不同方法進行了處理。

2.1 故障特征

PCS中部的半波片脫落，四周變黑；條狀玻璃45度斜邊偏振膜鍍層顏色變深，結合力變弱。用放大鏡觀察45度斜邊偏振膜鍍層的狀態，無明顯損壞跡象，可確定主要是結合面上的膠質被燒壞所致。視覺上觀察到的亮度只有正常狀況下的50%左右。

故障分析和處理方法：造成亮度下降的原因有二，一是半波片已失效，二是半波片燒壞后出現黑斑阻擋了光的通過。二者都造成了光通量減少。由于半波片是無法替換的，因此我們用刀片刮去殘余的半波片，并用酒精清洗去除黑斑。經這樣處理后，亮度可恢復到正常狀況下的70%左右。

2.2 故障特征

除上述現象外，還伴有條狀玻璃松動及緊靠PCS的微透鏡陣列輕微開裂，但拆除后基本上可以恢復原狀。

處理方法：采用上述方法處理后，恢復時如可固定緊，不出現松脫，裝上即可正常使用；如出現松脫，可用502膠粘牢后再安裝。選用這種膠主要是考慮到它黏膜薄接近透明，對透光度影響小。這樣處理后，亮度同樣也可恢復到原來的70%左右。

2.3 故障特征

除出現第一類現象外，PCS條狀玻璃出現多處松動、斷裂，以及緊貼PCS的微透鏡陣列出現數條裂縫，拆此組合件時多塊脫出，較難拼合恢復。

處理方法：由于PCS和微透鏡陣列均嚴重開裂或破碎，單用膠粘接已難固定緊。我們用一種其他機器上使用、幾何尺寸稍小的PCS板，貼放在微透鏡陣列上后，在四周用耐高溫的膠粘牢。選用的膠是天目牌704硅橡膠，其耐溫范圍為—60～250 ℃。由于有完好的PCS作托板，即使微透鏡有碎塊也較易用502膠粘上。用前面兩種方法處理過的機器，用一段時間后，最終也需要更換代用PCS。

機器原裝PCS與代用PCS的光學、幾何參數較難相同，因此難以完全恢復到原來的亮度。達到較好效果時，亮度一般能恢復到原來的80%左右。

3 實際效果與效益

經過三年多對各機器使用情況的處理與觀察，代用PCS組件裝入投影機后，亮度和對比度一般可達到新機器的70%～85%，只有一例需再次更換。代用PCS板采購成本150元，費用只是原裝板的13%(按1 200元計)。這樣的處理過程，一般只需兩三天即可完成，可以把對教學的影響降低到最低限度。

[1] 韓景福.MD投影機中的光學元器件(二):偏振光分光器與偏振光轉換器[J].現代顯示,2010(1):5-7,15.

[2] 韓景福.MD投影機中的光學元器件(一):偏振片與波片[J].現代顯示,2009(12):5-9,12.

[3] 張景生.投影機使用與維修[M].北京:國防工業出版社,2008.