傳統(tǒng)的三大投影技術隨著時間的流逝,在當今這個技術不斷發(fā)展的世界里已經不能滿足人們的需求,于是新的投影技術勢必要被推出,并打破原來三大投影技術聯(lián)合起來構成的壁壘。這項新的投影技術就叫做——LCOS投影技術。接下來筆者將為各位詳細的介紹下這項LCOS投影技術的原理,應用以及前景。
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_\F\ 采用LCOS技術的投影機
何為LCOS投影技術?
一、LCOS投影技術
投影機技術基本顯影原理相仿,主要是由鹵素燈、氙氣燈等發(fā)光,集光至面板,將面板的影像經反射或透射投射出影像,再經過分光、合光系統(tǒng),最后將影像投射到屏幕顯像。LCOS(Liquid Crystal on Silicon)是一種全新的數碼成像技術,它采用半導體CMOS集成電路芯片作為反射式LCD的基片,CMOS芯片上涂有薄薄的一層]液晶硅,控制電路置于顯示裝置的后面,可以提高透光率,從而實現更大的光輸出和更高的分辨率。
1、LCOS面板:
LCOS面板的結構有些類似TFT LCD,一樣是在上下二層基板中間撒布Spacer以加以隔絕后,再填充液晶于基板間形成光閥,藉由電路的開關以推動液晶分子的旋轉,以決定畫面的明與暗。LCOS面板的上基板是ITO導電玻璃,下基板是則矽晶圓CMOS基板,LCOS面板最大的特色在于下基板的材質是單晶矽,因此擁有良好的電子移動率,而且單晶矽可形成較細的線路,因此與現有的HTPS LCD及DLP投影面板相較,LCOS是比較容易達成高解析度的投影技術。
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c)rm 圖一 LOCS面板結構圖
2、LCOS光學引擎架構:
由于LCOS技術仍在起步階段,目前并無標準制程,所以有多家廠商開發(fā)出不同的LCOS光學引擎架構。在這些不同的技術中,可概分為三片式及單片式二大類。
。1)三片式光學引擎
LCOS光學引擎目前以三片式為主,三片式是將光源經分光棱鏡將光束分為紅、藍、綠光后,再分別將光束投射入三片LCOS面板,將投射出的三色影像經過合光系統(tǒng)加以結合形成彩色影像。就Nikon設計的IBM 4-Cube光學引擎架構來看,由于三片式LCOS光學引擎除了需要三片面板外,并結合多項的分光、合光光學系統(tǒng),因此體積較大、成本也較高,不過由于可以達到較高的光學效率,又具備高畫質的特性,因此主要是朝高階的專業(yè)用途發(fā)展,主要的產品以JVC的多款投影機為主,除此之外,三片式光學引擎還有ColorLink采用的ColoRQuard架構、Philips的Prism架構,致伸發(fā)展的Dichroic-PBS架構,及Unaxis的ColorCorner架構等。
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圖二 IBM 4-Cube光學引擎架構
。2)單片式光學引擎
單片式Color Wheel光學引擎則是以快速旋轉的ColorSwitch將白光形成循序的紅、藍、綠光,并將三原色光與驅動程式產生的紅、藍、綠畫面,同步形成分色影像,再藉由人眼視覺暫留的特性,最后在人腦產生彩色的投影畫面。類似的技術有:Displaytech發(fā)表的Field Sequential Color、Philip所采用的Scrolling Color-Rotating Prism架構、及JVC采用的Spatial Color –Hologram架構。
)M|O;~q jiw`i 圖三 Color Wheel光學引擎架構
單片式的最大優(yōu)點就是因為面板數僅需一片,加上分光、合光的系統(tǒng)架構比較簡單,因此在成本上較具競爭優(yōu)勢,而且光學引擎的空間也相對較小。然而目前在技術上面臨一些困難,以Color Wheel而言,白光經偏極化后的光源僅為先前的1/3,亮度明顯降低;此外,由于LCOS面板得在紅、藍、綠畫面快速的切換下合成影像,因此面板反應速度的要求更高,使得生產的難度也相形提高。
接下來筆者為各位介紹下LCOS投影技術的成像原理。 K\Y6
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圖1 LCOS成像原理圖
LCOS的成像原理如圖1所示,其成像方式類似于三片式的LCD 液晶]技術,不過采用LCOS技術的投影機其光線不是穿過LCD面板,而是采用反射方式形成彩色圖像。它采用涂有液晶硅的CMOS集成電路芯片作為反射式LCD的基片。用先進工藝磨平后鍍上鋁當作反射鏡,形成CMOS基板,然后將CMOS基板與含有透明電極之上的玻璃基板相貼合,再注入液晶封裝而成。LCOS將控制電路放置于顯示裝置的后面,可以提高透光率,從而達到更大的光輸出和更高的分辨率。與其他投影技術相比,LCOS技術最大的優(yōu)點是分辨率高,采用該技術的投影機產品在亮度和價格方面也有一定優(yōu)勢。由于硅基板與對向基板的熱膨脹系數不同,難以組裝,使成品率較低、成本較高。
Zo}\gg3 和透射式LCD技術相比,LCOS可以很容易地實現高分辨率和充分的色彩表現,而且可以較大地降低成本。LCOS的用途十分廣泛,大到背投彩電,小至數碼相機都可以使用它作為顯像器件。目前,基于LCOS技術的投影機及投影電視在投影市場上還處在試探階段,沒有對其他類型投影機形成真正的競爭。
g[D,\ LCOS投影技術特色 wFoR,oXtL/ 與LCD、DLP、CRT、DLV投影機技術相比較,LCOS投影技術具有高解析度、高亮度、以及低成本潛力的諸多優(yōu)勢,必將成為投影技術的明日之星。筆者現將其具備的優(yōu)缺點總結如下:
Q%AS;(d 優(yōu)勢強項:
+"N<- 1、高解析度
&a2V-|G', LCOS投影技術最大的特色在于其面板的下基板采用矽晶圓CMOS基板,由于下基板的材質是單晶矽,擁有良好的電子移動率,而且單晶矽可形成較細的線路,因此比較容易達成高解析度的面板。
u1pYlu9IW 2、高亮度
2!~>)N LCOS為反射式技術,不會像HTPS LCD光學引擎會因為光線穿透面板而大幅降低光利用率,因此光利率率可提高至40%,與穿透式的HTPS LCD的3%相較,可減少耗電,并可產生較高的亮度。
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U%1 3、低成本
,uqbS LCOS光學引擎因為產品零件簡單,因此具有低成本的優(yōu)勢,再加上臺灣廠商大舉投入,相較于由Seiko Epson, Sony供貨的HTPS LCD面板、及德儀(TI)獨家供應的DLP面板,LCOS具有快速走低的供貨環(huán)境。
m;tY(kO 劣勢不足:
sP8-gkkor LCOS技術本身,仍有許多技術問題有待克服,例如:黑白對比不佳、三片式LCOS光學引擎體積較大。雖然LCOS擁有一些技術上的優(yōu)勢,不過目前在市場上LCOS投影機仍占少數,主要問題在于量產技術尚未克服,零件供貨上仍不穩(wěn)定,因此LCOS仍需以時日才能成為投影機的主流技術。
Jj^<:t5{rN 編輯總結:
RZ,<D I LCOS結合了LCD和DLP兩者的設計思想,屬于新型的反射式微型LCD投影技術。其最大的優(yōu)點就是省電、便宜與高解析度,非常適合于60英寸以上的大屏幕投影,筆者相信在不久的將來,LCOS投影技術一定會得到快速的發(fā)展,讓我們期盼著一個新的視覺影像時代的到來吧!