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| 新型背投電視中的LCoS技術 |
更新時間：2007-11-12 11:27:41
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編輯：映君
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電子顯示技術作為信息技術的一個重要部分，應用十分廣泛。近年來，由于微電子技術、光電顯示技術的迅速發展,新型顯示器件不斷出現，當前電子顯示技術的發展主要體現出三大趨勢：
大屏幕化和微型化；
高清晰度；
數字化
另一方面，由于HDTV(High Definition TV)技術的發展，也對電視顯示器提出了新的要求：大屏幕、高清晰度、多媒體輸入是未來顯示器所必須具備的。
投影技術概述
投影技術自從走上歷史舞臺，就以驚人的速度不斷成長，各項技術指標得到大大改善，不斷有新型投影技術推出。圖1是一般的投影電視系統的結構示意圖。從圖1我們可以看到，投影電視系統一般是由以下幾部分構成：
電子分系統(Controller)；
圖像引擎(Image Engine)；
光源(Light Source)；
光學系統(包括反射鏡)；
屏幕(Screen)。
其中，電子分系統的主要作用是對視頻信號(圖像數據)進行處理然后提供給圖像引擎，一般都是針對特定的微型顯示器(LCD、LCoS等)所開發的。在電子分系統中，經常使用復雜的ASIC來完成以下功能：數據變換、伽瑪校正、提供必需的同步信號和時鐘信號等。圖像引擎用來顯示電子子系統提供的圖像，在光源的照射和光學系統的作用下，將圖像引擎顯示的圖像投射到大屏幕上，從而完成整個投影的過程。
投影電視的發展歷史
我國是進行投影技術的研究開發較早的國家之一，早在20世紀60年代，我國已經開始進行黑白投影電視機的開發。到20世紀80年代，我國又著手開發彩色投影機。80年代后期，全國投影機聯合攻關組研制成功40英寸CRT背投式投影機。90年代初，開始研制液晶投影機，1994年試機成功，1995年由原電子工業部鑒定，原國家科委驗收。
最早的投影機是傳統的CRT投影機。從20世紀90年代初期，由于液晶技術的發展，人們開始研究穿透式液晶投影機并很快得到了市場的追捧，形成了投影顯示的第二代技術。近三年來，由于新技術的不斷出現，使人們對未來投影技術和超大屏幕顯示充滿了期望。這些新技術包括LTP_TFT(低溫多晶硅TFT)技術，LCoS(Liquid-Crystal-on-Silicon，液態晶硅)技術和DLP(Digital Light Processing，數字光處理)等。它們的出現，給相對穩定的投影市場帶來了巨大的沖擊，不單傳統的CRT投影機，即便是剛剛占據市場主流的穿透式液晶投影機也感受到了強大的壓力。這些新技術代表了第三代投影技術的發展水平。如果用一句話來描述當前的投影市場，可以這樣說：CRT將逐步退出歷史舞臺，LCD正占據主流，而LCoS和DLP將會成為未來的希望。
投影電視的分類按照不同的標準，投影電視可以劃分為不同的種類：
按照圖像引擎的不同，投影系統可以分為CRT投影、穿透式LCD投影、LCoS投影、DLP投影等。
按照輸入信號的不同，可以分為數字投影機和模擬投影機。顧名思義，數字投影機輸入的是數字的視頻信號，而模擬投影機輸入的是模擬視頻信號。
按照投影電視系統的結構，可以劃分為正投影和背投影。正投影系統的投影機和電視觀眾位于屏幕的同一側；而背投影系統的投影機與電視觀眾分別位于屏幕的前后兩側。
LCoS背投的優勢
由于背投影顯示技術的優勢，現在，有關背投影技術的研究成為當今顯示領域的熱點，而其中非常引人注目的技術，是LCoS背投影技術�，F在應用于背投影的主要顯示技術象LCD(穿透式液晶)、DLP(其核心是DMD：Digital Micromirror Device，TI專利)及LCoS可以說都引起了業界的研究熱潮，其中LCoS技術具有它自身特有的優勢。圖2是LcoS器件結構截面圖。
1、 高分辨率： 由于LCoS的晶體管及驅動線路都制作于硅基板內，位于反射面之下，不占表面面積，所以僅有像素間隙占用開口面積，不像穿透式LCD的TFT及導線皆占用開口面積，故理論上LCoS不論分辨率或開口率都會比穿透式LCD高。分辨率普遍達到或超過SXGA等級(1280×1024)
2、 高光利用效率： LCoS與LCD投影顯示類似，主要的差別就是LCoS屬反射式成像，所以光利用效率至少可達４０％以上，與DLP相當。而穿透式LCD在前后各有一片偏光膜，穿透式LCD就是靠調制偏振光的開關通斷完成顯示的。偏光片是靠光吸收產生偏光的，所以穿透式LCD光透過率很低，僅有３~10%而已。
3、 低功耗：由于穿透式LCD的光利用效率很低，為了顯示清晰，液晶顯示器件背后要裝置一個較強的背光源。這個背光源很耗電，抹殺了液晶顯示低功耗的特點，而LCoS器件的光利用效率很高，大部分入射光都能夠被利用。用LCoS制作的投影電視只用1/5功耗的光源即可得到比普通穿透式LCD投影電視亮幾倍的效果。
4、 較成熟的制造技術： LCoS的制作可分為前段的半導體CMOS制造及后段的液晶面板貼合封裝制造。前段的半導體CMOS制造過程已有成熟的設計、仿真、制作及測試技術，所以目前產品優良率已可達９０％以上，成本極為低廉；至于后段加玻璃基板，抽入液晶，并加以切割、封裝的部份，目前的產品優良率只有３０％。但由于液晶面板制造已發展得相當成熟，理論上其產品優良率提升速率遠高于DMD芯片，所以LCoS應比DLP更有機會取代穿透式LCD成為投影顯示技術的主流。
此外，LCoS還有一項優點：HTPS-LCD目前是由SONY及SEIKO EPSON擁有專利權，DLP則是TI的獨家專利，而LCoS則不存在專利權的問題。目前國內外有不少單位正在進行LCoS芯片的研究開發工作，為LCoS背投的大發展奠定了基礎。
國內外LCoS背投影技術最新研究動態
目前LCoS的發展集中在美英兩地，包括Three-Five(光學引擎)、Aurora(原S-Vision，開發LCoS芯片的著名公司)、Micropix、Microdisplay、Kopin、Displaytech、Spatialight及香港的Varitronix等公司。
從International CES(國際消費類電子大展)2001和2002各廠家的參展產品情況，可以發現LCoS投影產品是各廠家的研究熱點之一，是未來顯示領域的主力軍。
美國RCA在CES 2001上推出了L50000，這是一款LCOS 背投HDTV。 屏幕尺寸50英寸，屏寬比為16:9，它采用三片LCoS，分辨率可以達到1280×720，兼容多媒體輸入，能夠很好的處理720p HDTV信號。 L50000重量不超過100磅，厚度僅有18英寸，而CRT RPTV一般都在250磅左右，厚度至少為26英寸。L50000的售價大概在6000和8000美元之間。
Philips已經開發成功一種采用LCoS技術的大屏幕背投影電視系統，單片式(使用Philips獨特的Scrolling-Color結構，擁有獨家專利)，畫面尺寸64英寸，清晰度相當于1280×1024(SXGA)電腦顯示器。Philips宣布，2002年會把使用LCOS技術生產的背投及投影系列產品全面推向市場。
國外其他很多大的電子公司，如JVC、SONY等也都在進行LCoS應用于投影特別是背投影電視技術的研究，并相繼推出了自己的LCoS背投電視產品。
國內企業對于LCoS背投電視的關注、研究和生產，要相對滯后于國外同行，目前僅有深圳創維、上海華源等少數企業已經推出了自己的LCoS背投電視產品，華源集團去年宣布試制成功61英寸LCoS背投電視，可接播數字電視、DVD和電腦。日前創維顯示技術公司推出了采用LCoS技術的43英寸液晶背投彩電。它采用0.72英寸三片式LCOS，分辨率達1024×768。兼容計算機信號。隨著國內對LCoS技術認識的深入和LCoS技術在背投電視產品中應用優勢的體現，相信LCoS背投電視在國內將得到更快的發展。
結語
伴隨著HDTV的發展，HDTV的全面播出已經成為必然的趨勢，這也給背投影電視技術提供了很好的發展機遇。如前所述，HDTV要求電視顯示器向大屏幕、高分辨率、多媒體輸入甚至互動的方向發展，背投影技術在這些方面擁有得天獨厚的優勢。除了LCoS，背投領域的研究熱點還有DLP，現在兩者可以說是分庭抗禮，各有千秋。但由于DLP的成本劣勢明顯，目前很難進入普通消費者家庭。
當然，LCoS也不是十全十美。首先，正是因為沒有專利權的限制，每個業者所開發的LCoS，各有專用的ASIC、光學引擎等，零組件和生產各自為陣，無法標準化，因此很難達到量產的經濟規模，部份業者因無法提出全套的解決方案，致使產品無法順利推出而面臨財務危機。另外在性能方面，對比度只有300~500:1，比DLP等其它技術差，同時在黑色的再現性上亦不理想。當然日本的JVC所提供的運用他們獨有的D-ILA技術的LCoS面板，在黑色的再現性上表現突出，已經使用在高檔家庭影院上，據稱其分辨率已達QXGA(2048x1536)的水平。
如果能夠盡快解決標準化的問題，實現規模生產，盡快將質優價廉的LCoS背投電視產品投向市場，一旦形成成熟的產業鏈，其優良的性能和低廉的成本是其它產品無法與之競爭的。這樣，LCoS背投影電視可能將成為HDTV發展的主要方向，LCoS應用產品及其大屏幕顯示產品將會越來越多。
HDTV的發展推動著新型顯示器的誕生與成熟，而新型顯示器的誕生與成熟又使HDTV能夠更早的實現�？梢哉f現在是背投影顯示器最好的發展機遇，而LCoS背投作為新型顯示器件具備大屏幕、高亮度、高分辨率、高反應速度、省電等諸多優勢，其應用產品被廣大消費者和業內人士看好，如果能夠解決前面所述的標準化等問題，可以說LCoS背投電視產品的市場潛力是無限的。
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文章來源：中國投影網
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