LCD投影技術(shù)的發(fā)展瓶頸和進(jìn)步

在投影機(jī)沒(méi)有出現(xiàn)之前，我們都以幻燈機(jī)為主。其實(shí)現(xiàn)在的投影機(jī)也是特殊形式的幻燈機(jī)，有學(xué)者研究表明，投影機(jī)、動(dòng)畫(huà)、電影的發(fā)展是分不開(kāi)的。

最早利用的光影技術(shù)始于十七世紀(jì)一個(gè)名為阿塔納斯珂雪耶穌會(huì)教士發(fā)明的“魔術(shù)幻燈”，后來(lái)已經(jīng)變成玩具，而它的現(xiàn)代名字叫投影機(jī)。最初，這種技術(shù)主要用在娛樂(lè)上，利用光與影的原理將故事放在一個(gè)屏幕上講，有點(diǎn)類似于唐朝的皮影戲。但是，后來(lái)隨著光影技術(shù)的發(fā)展，投影機(jī)與電影、動(dòng)畫(huà)分離出來(lái)。

投影機(jī)始祖——CRT投影技術(shù)

CRT投影機(jī)的歷史可以追溯到上世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用在商務(wù)飛機(jī)上，進(jìn)行錄像帶的播放。到了80年代，個(gè)人電腦的迅速發(fā)展，使得文本和數(shù)據(jù)展示的市場(chǎng)需求越來(lái)越大，促使了CRT投影技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展。投影技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始滲透到會(huì)議室、教師和劇院等。80年代中后期，隨著計(jì)算機(jī)工作站和圖形處理軟件的廣泛應(yīng)用，也就相應(yīng)地產(chǎn)生了能投影高分辨率圖形和動(dòng)畫(huà)的圖形投影機(jī)。1989年第一臺(tái)LCD投影機(jī)面世，結(jié)束了投影機(jī)市場(chǎng)上只有CRT一種技術(shù)的局面。1994年，家用投影市場(chǎng)萌芽，CRT投影機(jī)相對(duì)于當(dāng)時(shí)的LCD投影機(jī)技術(shù)更成熟，因此開(kāi)始進(jìn)入高端家庭影院。但在1996年3LCD技術(shù)推出、第一款DLP投影機(jī)橫空出世，CRT投影技術(shù)便開(kāi)始走下坡路，并迅速淡出人們的視線。

LCD投影技術(shù)

說(shuō)到LCD投影技術(shù)，就必定要說(shuō)到愛(ài)普生。作為液晶投影機(jī)核心的液晶芯片是整個(gè)投影系統(tǒng)的心臟。愛(ài)普生在液晶投影機(jī)的發(fā)展歷史中最重要的貢獻(xiàn)之一就是研制成功了世界上第一塊LCD投影板芯片，并于1989年制造出世界上第一臺(tái)LCD投影機(jī)VJP-2000，由此開(kāi)創(chuàng)了LCD投影機(jī)的新時(shí)代。

經(jīng)由技術(shù)和產(chǎn)品的不斷進(jìn)步，液晶投影在全球數(shù)字投影機(jī)技術(shù)中的領(lǐng)頭羊位置也保持到了今天。和后起之秀DLP和LCOS技術(shù)先比，LCD的市場(chǎng)份額高達(dá)55%以上。

液晶投影技術(shù)的分類

在液晶投影機(jī)的技術(shù)演進(jìn)過(guò)程中，其技術(shù)種類也出現(xiàn)過(guò)分化。除了現(xiàn)在占據(jù)絕對(duì)主流的三片式高溫多晶硅液晶板(HTPS)技術(shù)外，還出現(xiàn)過(guò)單片式的技術(shù)、液晶光閥投影機(jī)等。

單片液晶投影機(jī)的工作原理如圖：

單片式液晶投影機(jī)以普通的小屏幕液晶顯示器用面板為顯示核心芯片，配以必要的其他設(shè)備組成完整的工作光路，通過(guò)鏡頭系統(tǒng)提供大尺寸的現(xiàn)實(shí)畫(huà)面，為用戶展示具有震撼力的影像效果。在光路上，這種產(chǎn)品受制于芯片面積過(guò)大的影響體積難以縮小，光路的總光效利用率也很低，內(nèi)部的光學(xué)、機(jī)械部件的工藝結(jié)構(gòu)精確在0.1mm。主要光學(xué)部件的選擇時(shí)，比如投影燈泡、反光碗、反光鏡、投影鏡頭、聚焦鏡、菲涅爾鏡等，擁有著成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，能夠提供良好的產(chǎn)品體驗(yàn)。

液晶光閥投影機(jī)是一種歷史上出現(xiàn)的技術(shù)形態(tài)。它本質(zhì)上是利用液晶的光學(xué)開(kāi)關(guān)作用改進(jìn)CRT投影機(jī)的成像效果的產(chǎn)物。

液晶光閥投影機(jī)采用CRT管和液晶光閥作為成像器件。是為了CRT投影機(jī)解決圖像分辨率與亮度間的矛盾而生的產(chǎn)品。一般的光閥主要由三部分組成：光電轉(zhuǎn)換器、鏡子、光調(diào)制器，它是一種可控開(kāi)關(guān)。通過(guò)CRT輸出的光信號(hào)照射到光電轉(zhuǎn)換器上，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為持續(xù)變化的電信號(hào)，外光源產(chǎn)生一束強(qiáng)光，投射到液晶光閥上，由內(nèi)部的鏡子反射，通過(guò)光調(diào)制器，偏振濾光片的處理令光閥投射光線與CRT信號(hào)相復(fù)合，投射到屏幕上形成畫(huà)面。

3LCD投影技術(shù)

3LCD投影技術(shù)和液晶投影機(jī)的主流技術(shù)。其市場(chǎng)份額占據(jù)液晶投影機(jī)市場(chǎng)的絕大部分，已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)的事實(shí)性標(biāo)準(zhǔn)。

3片液晶顯示投影機(jī)的光路原理，由高亮度、高色溫金屬鹵化物燈(UHE)發(fā)出的光經(jīng)拋物線型燈碗反射形成平行光線，射人第一透鏡陣列(單元聚光透鏡組)，經(jīng)第二透鏡陣列(偏振光轉(zhuǎn)換透鏡組)提高偏振光的利用率，再經(jīng)過(guò)分光光路，形成三原色三束光線，分別射人R，G，B三個(gè)液晶板，然后由一體化棱鏡匯聚3色光，投影鏡頭將3色合成圖像投影在屏幕上。

在這一投影過(guò)程中，各種光學(xué)器件和液晶面板芯片、燈泡光源各自起著各自的作用。其中光源普遍采用金屬鹵素?zé)簟HP(Ultra-High Performance，超高性能)燈和UHE燈。金屑鹵素?zé)舫杀镜?、價(jià)格便宜，缺陷是發(fā)熱量很大、半衰期很短。半衰期是指燈的亮度下降到設(shè)計(jì)亮度一半時(shí)所用的時(shí)間。為克服金屬鹵素?zé)舭l(fā)熱量大、半衰期短的缺陷，冷光源應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)了UHP，UHE金屬鹵化物燈。UHP，UHE燈比起金屬鹵素?zé)舭l(fā)熱量小得多。此外包括激光光源、LED無(wú)機(jī)發(fā)光二極管等新型光源也成為了各家企業(yè)開(kāi)發(fā)新技術(shù)的焦點(diǎn)對(duì)象。

除了光源外，一系列的光學(xué)器件的作用也不容小視。投影過(guò)程需要的是面狀的均勻平行三原色線偏振光源。而普通燈泡發(fā)出的光線則是白色的球形圓偏振光。通過(guò)一系列透鏡、楞鏡和濾光鏡的調(diào)整，燈泡的發(fā)出的光才能成為滿足投影機(jī)投影需要的光源。

在液晶投影機(jī)的成像過(guò)程中，處于核心地位的是液晶面板芯片。在實(shí)際工作中，液晶面板芯片起著光學(xué)開(kāi)關(guān)的作用。芯片上每一個(gè)獨(dú)立的有源矩陣控制下的像素點(diǎn)能夠獨(dú)立變化，進(jìn)而控制投射過(guò)液晶半的這一點(diǎn)的光線的多少。通過(guò)三塊液晶板對(duì)三元的分別控制，并經(jīng)過(guò)最后的畫(huà)面合成，就可以成為色彩豐富、明暗變化的彩色投影畫(huà)面。在經(jīng)過(guò)鏡頭的放大投射在屏幕上，消費(fèi)者就可以欣賞到如同電影一般的出色大尺寸影像了。

LCD投影技術(shù)的芯片

液晶芯片是液晶投影機(jī)最核心的部件，。它不僅是液晶投影機(jī)重要的成本構(gòu)成要素，同時(shí)更是決定著整臺(tái)產(chǎn)品的品質(zhì)性能和壽命的重要組件。

LCD是Liquid Crystal Display(液晶顯示)的縮寫(xiě)。液晶既有液體的流動(dòng)性，又有晶體的光學(xué)各向異性，常稱為“液態(tài)晶體”。液晶材料工作溫度為一55一十77℃。液晶分子間作用力小，在電場(chǎng)作用下，分子排列變化，導(dǎo)致液晶對(duì)光的透射率和反射率變化，稱為液晶的電光效應(yīng)。在液晶顯示技術(shù)中，正式利用這種特殊的物質(zhì)性質(zhì)，將液晶材料做成可以控制光線進(jìn)出的開(kāi)關(guān)，進(jìn)而達(dá)到成像效果的。

液晶顯示板是在兩玻璃基片之間充入液晶材料，并在玻璃基片表面貼線偏振片、掃描電路、薄膜晶體管(TFT)等構(gòu)成的。當(dāng)某一象素的行電極加上掃描電壓，薄膜晶體管(TFT)導(dǎo)通，該液晶象素透光。玻璃基片之間的液晶單元構(gòu)成一個(gè)個(gè)光開(kāi)關(guān)，控制著透過(guò)液晶的光線的多少，顯示出色彩明暗的變化。

在實(shí)際的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，投影機(jī)用到的液晶面板芯片要經(jīng)受住背后的燈泡發(fā)出的巨大能量(主要是熱量)的考驗(yàn)。這就決定了液晶投影機(jī)用的液晶和普通液晶顯示器、液晶電視機(jī)應(yīng)用的液晶，擁有著必然的區(qū)別。目前，液晶投影機(jī)采用的主要是被稱為“高溫多晶硅液晶板(HTPS)”的技術(shù)。

HTPS是High Temperature Poly-Silicon的縮寫(xiě)，翻譯成中文是“高溫多晶矽”的意思，一般俗稱高溫玻璃。它是液晶顯示家族中的一支，也屬于主動(dòng)點(diǎn)矩陣(TFT)式LCD(Active Matrix LCD)。

HTPS液晶芯片最大的特性在于持續(xù)高溫工作的穩(wěn)定性，這位投影機(jī)產(chǎn)品提高整機(jī)壽命、提升產(chǎn)品亮度提供了基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)。同時(shí)，這一技術(shù)的產(chǎn)品還具有色彩還原準(zhǔn)確、視覺(jué)感舒適的等特點(diǎn)。目前，該技術(shù)已經(jīng)成為了全球數(shù)字投影領(lǐng)域最重要的組成技術(shù)。

LCD投影技術(shù)的發(fā)展瓶頸和進(jìn)步

作為液晶投影技術(shù)的核心，LCD芯片的進(jìn)步一直是液晶投影產(chǎn)業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。

在早期的LCD液晶投影機(jī)中，壽命、亮度和體積問(wèn)題成為了制約產(chǎn)品進(jìn)步的主要問(wèn)題。由于液晶投影機(jī)的核心材料是高分子的液晶材料，其在高溫下的老化作用很明顯。同時(shí)作為液晶面板基板的玻璃，也可能由于長(zhǎng)時(shí)間的高分烘烤而發(fā)生光學(xué)性能的變異。這兩點(diǎn)導(dǎo)致，在早期的液晶投影機(jī)，特別是上世紀(jì)的時(shí)候芯片壽命不足5000小時(shí)，這使得消費(fèi)者的實(shí)際使用成本大幅增加。

早期的液晶投影機(jī)產(chǎn)品中，液晶芯片如何實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的TFT薄膜晶體管及其控制電路成為了液晶投影芯片小型化、高開(kāi)口率化的最大難題。采用三片式設(shè)計(jì)的整個(gè)光機(jī)系統(tǒng)，如果不能實(shí)現(xiàn)芯片體積的縮小，整個(gè)產(chǎn)品的小型化無(wú)從談起。而一旦芯片變小，片上控制電路組件如果不能大幅簡(jiǎn)化和縮小，則導(dǎo)致整個(gè)芯片可用于光學(xué)開(kāi)關(guān)的面積占芯片整體的比例(開(kāi)口率)的下降，進(jìn)而造成光利用率的下降和亮度的降低。

此外，液晶顯示的另一個(gè)特性是畫(huà)面的拖尾和黑色畫(huà)面的黑位欠缺。液晶分子受電磁場(chǎng)影響的偏轉(zhuǎn)需要一定的時(shí)間，同時(shí)也具有滯后性，這導(dǎo)致了液晶顯示產(chǎn)品畫(huà)面的拖尾現(xiàn)象的出現(xiàn)。采用透射光路的液晶投影芯片，很難做大100%阻斷光線的透過(guò)，因此產(chǎn)生了黑色畫(huà)面不夠黑的現(xiàn)象，整體畫(huà)面的對(duì)比度和暗部細(xì)節(jié)展示受到了很大的影響。

近年來(lái)隨著液晶投影機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，以上問(wèn)題已經(jīng)得到了很好的克服。在液晶投影機(jī)芯片技術(shù)的進(jìn)步中，追求小尺寸、高開(kāi)口率、高壽命、更高的灰階控制精度位數(shù)以及更高的畫(huà)面刷新頻率是最主要的內(nèi)容。目前最先進(jìn)的芯片能夠?qū)崿F(xiàn)，一英寸以下的1080p像素、超過(guò)50%的開(kāi)口率、12位以上的精細(xì)控制以及120HZ的超高速刷新速率。這些方面的巨大進(jìn)步，令LCD液晶投影機(jī)已經(jīng)進(jìn)步一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。

DLP投影技術(shù)

DLP是由德州儀器公司基于其研發(fā)的數(shù)字微鏡裝置(Digital MicromirrorDevice，DMD)，所創(chuàng)造的一種真正全數(shù)字反射式的投影技術(shù)。DMD是由上百萬(wàn)片面積10.8x10.8微米，比頭發(fā)的斷面還小的微鏡片所組成，每個(gè)微鏡片都能將光線從兩個(gè)方向反射出去；當(dāng)數(shù)字信號(hào)處于“ON”狀態(tài)時(shí)，微鏡片會(huì)旋轉(zhuǎn)至+12度，若數(shù)字信號(hào)處于“OFF”狀態(tài)，微鏡片會(huì)旋轉(zhuǎn)至-12度。

微鏡片在前后急速旋轉(zhuǎn)之際形成灰階，再搭配一顆或三顆DMD芯片，即可得到栩栩如生的彩色顯示效果。配有一顆DMD芯片的DLP投影系統(tǒng)稱為"單片DLP投影系統(tǒng)"，經(jīng)色輪過(guò)濾后的光，至少可以生成1,670萬(wàn)種顏色；而采用3片式的DLPCinema投影系統(tǒng)則可生成3,500萬(wàn)種顏色。目前DLP推出最新的"極致色彩"技術(shù)，甚至能創(chuàng)造超過(guò)200兆種顏色。

根據(jù)DLP投影機(jī)中包含的DMD數(shù)字微鏡的片數(shù)，人們又將投影機(jī)分為單片DLP投影機(jī)，兩片DLP投影機(jī)和三片DLP投影機(jī)。

目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的DLP投影機(jī)，有許多都屬于單片機(jī)，這種單片DLP投影機(jī)主要適用在各種便攜式投影產(chǎn)品中，這種投影機(jī)的整個(gè)機(jī)身一般小于A4紙張的面積，專為流動(dòng)行政人員而設(shè)計(jì)，外殼一般是典雅優(yōu)美的鎂合金外殼，不要看這種單片DLP投影機(jī)的體積小巧，但它的功能可強(qiáng)大的很呢，清晰度高、畫(huà)面均勻，色彩銳利，有了這種投影機(jī)，大家要工作時(shí)，可以隨時(shí)把它塞進(jìn)公文包里，馬上出發(fā)，直接給客戶展示色彩絢麗、畫(huà)面清晰的效果。

兩片DLP投影機(jī)與單片DLP投影機(jī)相比，多使用了一片DMD芯片，其中一片單獨(dú)控制紅色光，另一片控制藍(lán)、綠色光的反射，與單片DLP投影機(jī)相同的，使用了高速旋轉(zhuǎn)的色輪來(lái)產(chǎn)生全彩色的投影圖像，它主要應(yīng)用于大型的顯示墻，適用于一些大型的娛樂(lè)場(chǎng)合和需要大面積顯示屏幕的用戶。

三片DLP投影機(jī)，三片DMD芯片分別反射三原色中的一種顏色，已經(jīng)不需要再使用色輪來(lái)濾光了；使用三片DMD芯片制造的投影機(jī)亮度最高可達(dá)到12000ANSI流明，它拋棄了傳統(tǒng)意義上的會(huì)聚，可隨意變焦，調(diào)整十分便利；只是分辨率不高，不經(jīng)壓縮分辨率只能達(dá)到1280×1024這樣的標(biāo)準(zhǔn)，它常常用于對(duì)亮度要求非常高的特殊場(chǎng)合下。

DLP投影技術(shù)特點(diǎn)

作為先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，DLP具有高清晰度、高可靠性、高防塵性、高對(duì)比度、高反應(yīng)速度、高便攜性、高性價(jià)比的特點(diǎn)：

高清晰度

DLP技術(shù)的核心是數(shù)以萬(wàn)計(jì)的鏡片組成的數(shù)字微顯鏡系統(tǒng)，每塊鏡片之間的距離不到1微米，可以極度縮小投影圖像像素之間的距離，生成無(wú)縫的數(shù)字化圖片，在任何尺寸下都可以保持良好的銳度，不會(huì)出現(xiàn)其它技術(shù)造成的晶格(馬賽克現(xiàn)象)，這也是采用DLP技術(shù)投影的圖像總能保持水晶般清晰的原因。

高可靠性

DLP是數(shù)字技術(shù)，數(shù)字投影技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能完整、忠實(shí)地重復(fù)產(chǎn)生影像，不會(huì)受到溫度、濕氣或震動(dòng)等因素的影響；而DLP芯片超過(guò)10萬(wàn)個(gè)小時(shí)的使用壽命，確保畫(huà)面不會(huì)褪色。

高防塵性

對(duì)于占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額45%以上的教育用投影機(jī)來(lái)說(shuō)，最關(guān)鍵的一項(xiàng)附加功能就是防塵。采用DLP技術(shù)制造的投影機(jī)，可采全封閉式的光機(jī)設(shè)計(jì)，DLP芯片和其他部件都可以受其保護(hù)，灰塵難以接觸到光路核心，從而確保圖像質(zhì)量不會(huì)受到灰塵影響，保持如一。

高對(duì)比度

在觀看影片時(shí)，影像呈現(xiàn)的立體感至關(guān)重要。因?yàn)槿梭w的視覺(jué)器官是依賴對(duì)比值來(lái)辨識(shí)物體的邊緣，因此具高對(duì)比值的影像看起來(lái)更加銳利。當(dāng)對(duì)比度低，暗色部位即呈模糊一片，影像顯得平坦且欠缺真實(shí)感。對(duì)于教學(xué)上常用到的文本教材(PowerPoint、Excel、Word形式的檔案)，DLP技術(shù)的高原始對(duì)比值能夠清晰、銳利的呈現(xiàn)文字，這是其他強(qiáng)調(diào)動(dòng)態(tài)對(duì)比度的技術(shù)無(wú)法比擬的，因?yàn)樵诔尸F(xiàn)文本內(nèi)容時(shí)，投影機(jī)需要的是高"原始"對(duì)比度。

高反應(yīng)速度

DLP技術(shù)的切換速度快，僅數(shù)微秒，比液晶面板以毫秒計(jì)的反應(yīng)速度快了千倍之多。正因?yàn)榫邆淙绱丝斓捻憫?yīng)速度，即使是賽車或球類等高速動(dòng)態(tài)影像，都不會(huì)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，呈現(xiàn)出最清晰而逼真的影像。

高便攜性

應(yīng)用于教育、商務(wù)、消費(fèi)市場(chǎng)的單芯片DLP投影機(jī)只需要一塊面板，而所有其它投影技術(shù)則需要三塊。因此DLP的投影系統(tǒng)可以做得很小，重量也相應(yīng)輕了許多，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)留下充分的空間。目前全球已經(jīng)有三星、三菱和東芝等多家廠商推出不到一磅重的DLP口袋型投影機(jī)，開(kāi)啟投影機(jī)應(yīng)用的新紀(jì)元。

LCOS投影技術(shù)

LCOS投影技術(shù)是2000年以后發(fā)展起來(lái)的最新投影技術(shù)，是一種新型的反射式投影技術(shù)，與穿透式LCD和DLP相比，LCOS具有利用光效率高、體積小、開(kāi)口率高、制造技術(shù)較成熟等特點(diǎn)，它可以很容易的實(shí)現(xiàn)高分辨率和充分的色彩表現(xiàn)。LCOS技術(shù)在日后大屏幕顯示應(yīng)用領(lǐng)域具有很大優(yōu)勢(shì)，其沒(méi)有晶元模式，且具有開(kāi)放的架構(gòu)和低成本的潛力。

近幾年來(lái)，在LCD業(yè)界出現(xiàn)了許多新技術(shù)，其中較熱門的技術(shù)LCOS的最大優(yōu)點(diǎn)是解析度很高，在攜帶型資訊設(shè)備的應(yīng)用這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其他技術(shù)無(wú)法與之看齊的。

其實(shí)Lcos相對(duì)于其他的投影技術(shù)最大的區(qū)別就在于控制光線分解及合并的光路設(shè)計(jì)部分，也就是如何通過(guò)圖像中像素信息去調(diào)節(jié)RGB各分量的大小(就是調(diào)制過(guò)程)。LCD和DLP調(diào)節(jié)RGB分量使用的是光透射模式，會(huì)損失很多光線。而Lcos采用的是反射技術(shù)，光損失沒(méi)那么多！而且在設(shè)計(jì)上，Lcos液晶面板的開(kāi)口率也比前兩種大很多，這樣當(dāng)然會(huì)減少功耗。

LCOS的結(jié)構(gòu)是在單晶硅上生長(zhǎng)電晶體，利用半導(dǎo)體集成制作驅(qū)動(dòng)面板(又稱為CMOS－LCD)，然后在電晶體上透過(guò)研磨技術(shù)磨平，并在上面鍍鋁膜電極作為反射鏡，形成CMOS有源點(diǎn)陣基板，然后將CMOS基板與含有ITO透明電極之上玻璃基板貼合，再抽入液晶，進(jìn)行封裝。像素電極同時(shí)也作為反射鏡，像素的尺寸一般可以做的很小約為7～20μm，開(kāi)口率高達(dá)96％，對(duì)于百萬(wàn)像素的高分辨率的基板的大小還不到一英寸。

面板結(jié)構(gòu)面板結(jié)構(gòu)面板結(jié)構(gòu)面板結(jié)構(gòu)LCOS（Liquid Crystal on Silicon）屬于新型反射式微LCD，其結(jié)構(gòu)是在硅片上“生長(zhǎng)”液晶，利用集成電路工藝制作驅(qū)動(dòng)面板（又稱CMOS-LCD），經(jīng)過(guò)研磨技術(shù)磨平后鍍上鋁當(dāng)反射鏡，形成CMOS基板，再將CMOS基板與含有透明電極的玻璃（ITO）極板貼合，再注入液晶，進(jìn)行封裝（見(jiàn)圖 1）。在單晶硅片上集成ＣＭＯＳ和存貯電容器的數(shù)組，通過(guò)開(kāi)孔把漏電極和像素電極連結(jié)，像素電極用鋁做成反射電極。為防止強(qiáng)光照射溝道，加一層金屬擋光層。另一側(cè)基板是ITO電極的玻璃板。液晶層盒厚受像素尺寸限制，一般盒厚為幾微米。

LCOS投影顯示技術(shù)原理

ＬＣＯＳ投影機(jī)的基本原理與ＬＣＤ投影機(jī)相似，只是ＬＣＯＳ投影機(jī)是利用ＬＣＯＳ面板來(lái)調(diào)變由光源發(fā)射出來(lái)欲投影至屏幕的光信號(hào)，當(dāng)光線照射到LCOS芯片時(shí)，其反射光就受到CMOS電極和ITO電極之間電壓的調(diào)制，因此LCOS芯片實(shí)際上是一種光調(diào)制器件。利用這種特性，將圖像或數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為CMOS電極數(shù)組的電壓，就可以實(shí)現(xiàn)反射光的成像。光源的光經(jīng)過(guò)極化和傳輸系統(tǒng)到棱鏡分光為紅綠蘭三種光并照射到LCOS芯片上被圖像調(diào)制，調(diào)制后的光線在經(jīng)光會(huì)聚系統(tǒng)合成后進(jìn)入投影鏡頭并照射到屏幕上成像。

ＬＣＯＳ面板是以ＣＭＯＳ芯片為電路基板，因此無(wú)法讓光線直接穿過(guò)，其分光合光系統(tǒng)設(shè)計(jì)和ＬＣＤ投影機(jī)有些不同，通常需要在分光合光系統(tǒng)中利用偏極化分光鏡（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｅｒ；即ＰＢＳ），將入射ＬＣＯＳ面板的光束與反射后的光束分開(kāi)。

由光源所發(fā)出的光經(jīng)由Ｄｉｃｈｒｏｉｃ Ｍｉｒｒｏｒ（雙色鏡，即是二色過(guò)濾片）后分成Ｒ、Ｇ、Ｂ三色光，此三色光分別通過(guò)各自的ＰＢＳ后，會(huì)反射Ｓ偏光進(jìn)入ＬＣＯＳ面板，當(dāng)液晶顯示為亮態(tài)時(shí)，Ｓ偏光將改變成Ｐ偏光，最后以雙色棱鏡（Ｄｉｃｈｒｏｉｃ Ｐｒｉｓｍ，即會(huì)聚透鏡）組合調(diào)變過(guò)的三道偏極光，投射至屏幕處得到影像。

LCOS調(diào)試原理

LCOS投影機(jī)圖像調(diào)制原理和LCD基本相同，也是以光調(diào)制來(lái)控制投影顯示圖像。入射光線在分光后，經(jīng)過(guò)入射偏光板(PBS)，將入射光變成S偏光，經(jīng)LCOS板反射調(diào)制。如果液晶經(jīng)外部信號(hào)調(diào)制，處于顯示亮態(tài)時(shí)，S光會(huì)變成P光，經(jīng)棱鏡透射后，有最多的光投射到會(huì)聚透鏡會(huì)聚成像。處于顯示暗電平時(shí)，S光經(jīng)調(diào)制，依然還是S光輸出，經(jīng)棱鏡沒(méi)有光透射到會(huì)聚透鏡，圖像顯示為暗電平。因此，輸出到會(huì)聚透鏡的光的多少是由每個(gè)像素的外部信號(hào)調(diào)制決定的。

不同投影技術(shù)比較

CRT、LCD、DLP及LCOS投影芯片的參數(shù)比較

CRT、LCD、DLP及LCOS投影芯片，各有各的技術(shù)特點(diǎn)，以CRT投影的色域?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)，從下圖可以明顯看出，LCD與其衍生出來(lái)的LCOS投影芯片的色域是非常寬廣的，其色域范圍要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CRT及DLP芯片所能表現(xiàn)的范圍。

作為對(duì)于色域范圍敏感的應(yīng)用領(lǐng)域，三片式LCD及LCOS投影芯片是這些領(lǐng)域的首選。但由于其芯片上集成了大量的TFT（ThinFilmTransistor薄膜晶體管），在生產(chǎn)過(guò)程中難免有損壞、失效的TFT，其一直處在導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)，不可避免的造成了影象中出現(xiàn)的亮點(diǎn)或暗點(diǎn)，而且，這種損壞的TFT還隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而繼續(xù)增多。這是目前LCD、LCOS芯片的軟肋。DLP的特點(diǎn)是高對(duì)比度及高可靠性。

CRT、LCD、DLP及LCOS投影元件的性能對(duì)比表：

LCD與DLP投影影像效果比較

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