事實(shí)上,LCOS和LCD有很多相似之處和不同之處;與兩者相比,LCOS帶來(lái)的圖像分辨率和亮度更好,但市場(chǎng)份額遠(yuǎn)低于LCD。為什么?我們應(yīng)該從了解LCOS芯片開始:
LCOS芯片結(jié)構(gòu)
與LCD芯片一樣,LCOS芯片的結(jié)構(gòu)也是上下基板結(jié)構(gòu),然后將液晶注入中間;不同的是,LCOS的下基板是CMOS基板,不像LCD的上下基板是玻璃基板。
CMOS基板在硅片上,采用半導(dǎo)體工藝制作驅(qū)動(dòng)面板,然后通過(guò)研磨工藝打磨,鍍鋁作為反射鏡,形成CMOS基板;
上層基板為玻璃基板(ITO導(dǎo)電玻璃),具有透明電極,上下板結(jié)合,中間注入液晶,形成LCOS,又稱硅基液晶;
LCOS與LCD成像原理的區(qū)別在于LCOS與LCD成像原理
由于底層結(jié)構(gòu)的不同,兩者的成像原理也不同:LCD為光穿透式,LCOS為光反射式;
下面的基板是LCOS(CMOS)芯片作為反射層進(jìn)行反射光投影的原因是由于下基板中的單晶硅材料,單晶硅具有良好的電子移動(dòng)率,容易形成細(xì)線;
因此,可以在CMOS芯片(下基板)中制作LCOS晶體管和線路,位于反射面下,不占用表面面積,只占用像素間隙的開口面積;另一方面,作為像素開關(guān)的晶體管,穿透性LCD(TFT)液晶板與像素一起集成,在光源穿透過(guò)程中,TFT和導(dǎo)線等會(huì)阻擋部分光線,占用開口面積。
優(yōu)點(diǎn):
以上影響如下:
LCOS的分辨率和開口率都比LCD高,分辨率一般達(dá)到SXGA等級(jí)(1280×1024),LCD圖像不會(huì)出現(xiàn)明顯的像素網(wǎng)格;而且由于容易形成細(xì)線,畫面很容易達(dá)到高分辨率。與DLP的尖銳數(shù)字圖像相比,LCOS圖像的像素邊緣更光滑,可以有效去除圖像的鋸齒現(xiàn)象;
LCOS的光源利用率也高于LCD,LCOS與DLP相似,光源利用率可達(dá)40%,而LCD只有3~10%。;
三片式LCOS
成像原理介紹:
PBS介紹:與LCD相比,LCOS投影系統(tǒng)的不同之處在于,在LCOS面板之前PBS更多。:偏極分光鏡(PolarizationBeamSpliter),直接附著在棱鏡底部的兩個(gè)45度等腰部,主要作用是反射垂直于入射平面的光(S偏光),使平行于入射平面的光通過(guò)(P偏光)。;
過(guò)程解讀:燈泡發(fā)出強(qiáng)光。通過(guò)一系列電子元件,分色鏡可以分為紅、綠、藍(lán)三種光,然后通過(guò)三種顏色的PBS獲得偏振光,使光線進(jìn)入LCOS微型裝置,然后通過(guò)LCOS微型裝置的反射平行通過(guò)PBS,進(jìn)入棱鏡,通過(guò)棱鏡合成分離的三種顏色,投射到屏幕成像中;
由于PBS的作用,入射光可以進(jìn)入LCOS微型器件,并釋放從LCOS微型器件中反射的光;
介紹LCOS微型設(shè)備:
LCOS微型設(shè)備
微型設(shè)備主要由上述部分組成,作為光調(diào)制設(shè)備;當(dāng)光線進(jìn)入這一部分時(shí),它將受到CMOS電極和ITO透明電極之間的電壓調(diào)制。結(jié)合液晶開關(guān)的作用,可以共同完成圖像成像。以下是上述組件的功能:
印刷電路板(PCB):將指令和電流從電視傳輸?shù)轿⑿推骷?br/>CMOS(硅,芯片):采用像素驅(qū)動(dòng)程序控制液晶數(shù)據(jù),一般采用晶體管作為像素。
反射涂層:反射光用于生成圖像
液晶:控制到達(dá)或離開反射涂層的光線數(shù)量,起到閥門的作用
對(duì)準(zhǔn)層:使液晶正確對(duì)準(zhǔn),從而準(zhǔn)確校準(zhǔn)光線
透明電極:與硅和液晶一起形成一個(gè)完整的電路
玻蓋:保護(hù)和密封整個(gè)系統(tǒng)
存在問(wèn)題
LCOS投影技術(shù)體現(xiàn)的畫面優(yōu)勢(shì)還是很大的,但并沒(méi)有成為目前主流的投影產(chǎn)品,主要是因?yàn)長(zhǎng)COS面板的產(chǎn)量太低;
LCOS面板的制作分為兩部分,一部分是半導(dǎo)體CMOS的制造,另一部分是液晶面板的貼合包裝制造。前半部分已經(jīng)很成熟了,產(chǎn)量可以達(dá)到90%,成本也很低,問(wèn)題就在后半部分,據(jù)說(shuō)產(chǎn)量只有30%。;
一般來(lái)說(shuō),液晶層和CMOS層很容易分開制作,但很難將每個(gè)像素點(diǎn)相應(yīng)地結(jié)合起來(lái);所以大多數(shù)制造商都轉(zhuǎn)向了更便宜、更簡(jiǎn)單的液晶和DLP技術(shù);
解決方案
為解決上述問(wèn)題,***投資LCOS開發(fā)的JVC制造商和相對(duì)較早的SONY制造商提供了變種技術(shù)D-ILA(JVC)和SXRD(SONY)解決方案改變了傳統(tǒng)的LCOS制造工藝。對(duì)于液晶層,將傳統(tǒng)液晶層的水平排列改為垂直排列。對(duì)配膜:從無(wú)機(jī)物中提取全新材料,使其使用壽命接近9萬(wàn)小時(shí),與DMD基本相等。
此外,SONYSXRD,此外,液晶與反射玻璃之間的間隙層縮小到2微米,使芯片對(duì)灰塵產(chǎn)生先天的“屏蔽效應(yīng)”(由于液晶層與玻璃之間的間隙過(guò)大,LCDHTPS和傳統(tǒng)LCOS工藝很容易附著灰塵,嚴(yán)重影響芯片的使用壽命和圖像質(zhì)量)
其次,這兩種變體技術(shù)的更大突破是進(jìn)一步微型化像素結(jié)構(gòu),這意味著更小的芯片可以容納更多的像素,實(shí)現(xiàn)更高的分辨率;
D-ILA芯片像素點(diǎn)縮小至8.1微米,意味0.7英寸即可實(shí)現(xiàn)1080p真分辨率;
SXRD像素尺寸縮小到7微米(相當(dāng)于DLP的一半),像素間隔只有0.35微米,這意味著1920可以容納0.61英寸的芯片尺寸。×像素?cái)?shù)量為1080;
當(dāng)然,技術(shù)難度更大的芯片水平,意味著畫面效果更高,價(jià)格更高!兩種技術(shù),分別都是20幾萬(wàn)和10幾萬(wàn)的價(jià)格,JVC的部分型號(hào)甚至都是***限量發(fā)售;
單片式LCOS
除上述三片式LCOS投影技術(shù)外,還有一種單片式LCOS,很少見,只用于科普;
顧名思義,只有一個(gè)LCOS面板通過(guò)快速旋轉(zhuǎn)的色輪將白光分為紅色、藍(lán)色和綠色,并與驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的紅色、綠色和藍(lán)色圖像同步,形成色彩圖像。由于人眼視覺暫時(shí)保留的特點(diǎn),看到了連續(xù)的彩色圖像;
因?yàn)橹挥幸粔K面板,而且分光合光系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,所以成本比較低;但白光偏極化后,亮度會(huì)明顯降低,只有之前的1/3。;而且由于LCOS面板需要在紅、藍(lán)、綠圖片下快速切換合成圖像,對(duì)面板的響應(yīng)速度要求更高,生產(chǎn)難度也會(huì)增加;