LCOS投影技术详解(1)论文

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翻新时间：2013-12-18

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LCOS投影技术详解(1)论文

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（LiquidCrystalonSilicon）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TFTLCD，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HTPSLCD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。

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IBM4-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。

单片式光学引擎单片式ColorWheel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FieldSequentialColor、Philip所采用的ScrollingColor-RotatingPrism架构、及JVC采用的SpatialColor–Hologram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ColorWheel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。

LCOS的成像原理如图1所示，其成像方式类似于三片式的LCD液晶技术，不过采用LCOS技术的投影机其光线不是穿过LCD面板，而是采用反射方式形成彩色图像。它采用涂有液晶硅的CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片。

用先进工艺磨平后镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将CMOS基板与含有透明电极之上的玻璃基板相贴合，再注入液晶封装而成。LCOS将控制电路放置于显示装置的后面，可以提高透光率，从而达到更大的光输出和更高的分辨率。

与其他投影技术相比，LCOS技术最大的优点是分辨率高，采用该技术的投影机产品在亮度和价格方面也有一定优势。由于硅基板与对向基板的热膨胀系数不同，难以组装，使成品率较低、成本较高。