LCOS投影技术完全解析
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作者：曾晶钰
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。
最新LCOS投影技术完全解析
何为LCOS投影技术？
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。
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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。
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（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。
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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。
接下来笔者为各位介绍下LCOS投影技术的成像原理。
最新LCOS投影技术完全解析(2)
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。
和透射式LCD技术相比，LCOS可以很容易地实现高分辨率和充分的色彩表现，而且可以较大地降低成本。LCOS的用途十分广泛，大到背投彩电，小至数码相机都可以使用它作为显像器件。目前，基于LCOS技术的投影机及投影电视在投影市场上还处在试探阶段，没有对其他类型投影机形成真正的竞争。
LCOS投影技术特色
与LCD、DLP、CRT、DLV投影机技术相比较，LCOS投影技术具有高解析度、高亮度、以及低成本潜力的诸多优势，必将成为投影技术的明日之星。笔者现将其具备的优缺点总结如下：
优势强项：
1、高解析度
LCOS投影技术最大的特色在于其面板的下基板采用矽晶圆CMOS基板，由于下基板的材质是单晶矽，拥有良好的电子移动率，而且单晶矽可形成较细的线路，因此比较容易达成高解析度的面板。
2、高亮度
LCOS为反射式技术，不会像HTPS LCD光学引擎会因为光线穿透面板而大幅降低光利用率，因此光利率率可提高至40%，与穿透式的HTPS LCD的3%相较，可减少耗电，并可产生较高的亮度。
3、低成本
LCOS光学引擎因为产品零件简单，因此具有低成本的优势，再加上台湾厂商大举投入，相较于由Seiko Epson, Sony供货的HTPS LCD面板、及德仪(TI)独家供应的DLP面板，LCOS具有快速走低的供货环境。[!--empirenews.page--]
劣势不足：
LCOS技术本身，仍有许多技术问题有待克服，例如：黑白对比不佳、三片式LCOS光学引擎体积较大。虽然LCOS拥有一些技术上的优势，不过目前在市场上LCOS投影机仍占少数，主要问题在于量产技术尚未克服，零件供货上仍不稳定，因此LCOS仍需以时日才能成为投影机的主流技术。
编辑总结：
LCOS结合了LCD和DLP两者的设计思想，属于新型的反射式微型LCD投影技术。其最大的优点就是省电、便宜与高解析度，非常适合于60英寸以上的大屏幕投影，笔者相信在不久的将来，LCOS投影技术一定会得到快速的发展，让我们期盼着一个新的视觉影像时代的到来吧！
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