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未来前途无量 LCOS投影技术深度解析

2010年04月09日 09:23   来源:中国数字视听网   作者:天使鱼   字体【

  传统的三大投影技术随着时间的流逝,在当今这个技术不断发展的世界里已经不能满足人们的需求,于是新的投影技术势必要被推出,并打破原来三大投影技术联合起来构成的壁垒。这项新的投影技术就叫做——LCOS投影技术。接下来笔者将为各位详细的介绍下这项LCOS投影技术的原理,应用以及前景。

一、LCOS投影技术

  投影机技术基本显影原理相仿,主要是由卤素灯、氙气灯等发光,集光至面板,将面板的影像经反射或透射投射出影像,再经过分光、合光系统,最后将影像投射到屏幕显像。LCOS(Liquid Crystal on Silicon)是一种全新的数码成像技术,它采用半导体CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片,CMOS芯片上涂有薄薄的一层液晶硅,控制电路置于显示装置的后面,可以提高透光率,从而实现更大的光输出和更高的分辨率。

  1、LCOS面板:

  LCOS面板的结构有些类似TFT LCD,一样是在上下二层基板中间撒布Spacer以加以隔绝后,再填充液晶于基板间形成光阀,藉由电路的开关以推动液晶分子的旋转,以决定画面的明与暗。LCOS面板的上基板是ITO导电玻璃,下基板是则矽晶圆CMOS基板,LCOS面板最大的特色在于下基板的材质是单晶矽,因此拥有良好的电子移动率,而且单晶矽可形成较细的线路,因此与现有的HTPS LCD及DLP投影面板相较,LCOS是比较容易达成高解析度的投影技术。

图一 LOCS面板结构图

  2、LCOS光学引擎架构:

  由于LCOS技术仍在起步阶段,目前并无标准制程,所以有多家厂商开发出不同的LCOS光学引擎架构。在这些不同的技术中,可概分为三片式及单片式二大类。

  (1)三片式光学引擎

  LCOS光学引擎目前以三片式为主,三片式是将光源经分光棱镜将光束分为红、蓝、绿光后,再分别将光束投射入三片LCOS面板,将投射出的三色影像经过合光系统加以结合形成彩色影像。就Nikon设计的IBM 4-Cube光学引擎架构来看,由于三片式LCOS光学引擎除了需要三片面板外,并结合多项的分光、合光光学系统,因此体积较大、成本也较高,不过由于可以达到较高的光学效率,又具备高画质的特性,因此主要是朝高阶的专业用途发展,主要的产品以JVC的多款投影机为主,除此之外,三片式光学引擎还有ColorLink采用的ColoRQuard架构、Philips的Prism架构,致伸发展的Dichroic-PBS架构,及Unaxis的ColorCorner架构等。

 

图二 IBM 4-Cube光学引擎架构

  (2)单片式光学引擎

  单片式Color Wheel光学引擎则是以快速旋转的ColorSwitch将白光形成循序的红、蓝、绿光,并将三原色光与驱动程式产生的红、蓝、绿画面,同步形成分色影像,再藉由人眼视觉暂留的特性,最后在人脑产生彩色的投影画面。类似的技术有:Displaytech发表的Field Sequential Color、Philip所采用的Scrolling Color-Rotating Prism架构、及JVC采用的Spatial Color –Hologram架构。

图三 Color Wheel光学引擎架构

  单片式的最大优点就是因为面板数仅需一片,加上分光、合光的系统架构比较简单,因此在成本上较具竞争优势,而且光学引擎的空间也相对较小。然而目前在技术上面临一些困难,以Color Wheel而言,白光经偏极化后的光源仅为先前的1/3,亮度明显降低;此外,由于LCOS面板得在红、蓝、绿画面快速的切换下合成影像,因此面板反应速度的要求更高,使得生产的难度也相形提高。

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