什么是LCOS?
LCOS也可視為LCD的一種,傳統(tǒng)的LCD是做在玻璃基板上,LCOS則是做在硅晶圓上。前者通常用穿透式投射的方式,光利用效率只有3%左右,解析度不易提高;LCOS則采用反射式投射,光利用效率可達40%以上,而且它的最大優(yōu)勢是可利用目前廣泛使用、便宜的CMOS制作技術(shù)來生產(chǎn),毋需額外的投資,并可隨半導體制程快速的微細化,逐步提高解析度。反觀高溫多晶硅LCD則需要單獨投資設(shè)備,而且屬于特殊制程,成本不易降低。LCOS面板的結(jié)構(gòu)有些類似TFT LCD,一樣是在上下二層基板中間分布Spacer以加以隔絕后,再填充液晶于基板間形成光閥,藉由電路的開關(guān)以推動液晶分子的旋轉(zhuǎn),以決定畫面的明與暗。LCOS面板的上基板是ITO導電玻璃,下基板是涂有液晶硅的CMOS基板,LCOS面板最大的特色在于下基板的材質(zhì)是單晶硅,因此擁有良好的電子移動率,而且單晶硅可形成較細的線路,因此與現(xiàn)有的LCD及DLP投影面板相比較,LCOS是一種很容易達到高解析度的新型投影技術(shù)。
由于LCOS技術(shù)仍在起步階段,目前并無標準制程,所以有多家廠商開發(fā)出不同的LCOS光學引擎架構(gòu),比較具有代表性的廠商有:IBM、ColorQuad、Philip、Hologram、…,而這十余種技術(shù)各有優(yōu)劣。在這些不同的技術(shù)中,可概分為三片式及單片式二大類,詳細說明如下:
一:三片式光學引擎
LCOS光學引擎目前以三片式為主,三片式是將光源經(jīng)分光棱鏡將光束分為紅、藍、綠光后,再分別將光束投射入三片LCOS面板,將投射出的三色影像經(jīng)過光學系統(tǒng)會聚加以結(jié)合形成彩色影像。就Nikon設(shè)計的IBM 4-Cube光學引擎架構(gòu)來看,由于三片式LCOS光學引擎除了需要三片面板外,并結(jié)合多項的分光、合光系統(tǒng),因此體積較大、成本也較高,不過由于可以達到較高的光學效率,又具備高畫質(zhì)的特性,因此主要是面向高階的專業(yè)用途發(fā)展,主要的產(chǎn)品以JVC的多款投影機為主,除此之外,三片式光學引擎還有ColorLink采用的ColoRQuard架構(gòu)、Philips的Prism架構(gòu),致伸發(fā)展的Dichroic-PBS架構(gòu),及Unaxis的ColorCorner架構(gòu)等等。
二:單片式光學引擎
單片式Color Wheel光學引擎則是以快速旋轉(zhuǎn)的ColorSwitch將白光形成循序的紅、藍、綠光,并將三原色光與驅(qū)動程式產(chǎn)生的紅、藍、綠畫面,同步形成分色影像,再藉由人眼視覺暫留的特性,最后在人腦產(chǎn)生彩色的投影畫面。類似的技術(shù)有:Displaytech發(fā)表的Field Sequential Color、Philip所采用的Scrolling Color-Rotating Prism架構(gòu)、及JVC采用的Spatial Color –Hologram架構(gòu)。
單片式的最大優(yōu)點就是因為面板數(shù)僅需一片,加上分光、合光的系統(tǒng)架構(gòu)比較簡單,因此在成本上較具競爭優(yōu)勢,而且光學引擎的空間也相對較小。然而目前在技術(shù)上面臨一些困難,以Color Wheel而言,白光經(jīng)偏極化后的光源僅為先前的1/3,亮度明顯降低;此外,由于LCOS面板得在紅、藍、綠畫面快速的切換下合成影像,因此面板反應(yīng)速度的要求更高,使得生產(chǎn)的難度也相形提高。
與LCD、DLP投影機技術(shù)相較,LCOS投影技術(shù)具高解析度、高亮度、及低成本潛力,為投影技術(shù)的明日之星。
1、高解析度
LCOS投影技術(shù)最大的特色在于其面板的下基板采用硅晶圓CMOS基板,由于下基板的材質(zhì)是單晶硅,擁有良好的電子移動率,而且單晶硅可形成較細的線路,因此比較容易生產(chǎn)出高解析度的面板。
2、高亮度
LCOS為反射式技術(shù),不會像LCD光學引擎會因為光線穿透面板而大幅度降低光利用率,因此光利用率可提高至40%,與穿透式的LCD的3%相較,可減少耗電,并可產(chǎn)生較高的亮度。
3、低成本
LCOS光學引擎因為產(chǎn)品零件簡單,因此具有低成本的優(yōu)勢,再加上臺灣廠商大舉投入,相較于由Epson, Sony供貨的LCD面板、及德儀(TI)獨家供應(yīng)的DLP面板,LCOS具有成本的快速降低趨勢。
然而LCOS技術(shù)本身,仍有許多技術(shù)問題有待克服,諸如:黑白對比不佳、三片式LCOS光學引擎體積較大。雖然LCOS擁有一些技術(shù)上的優(yōu)勢,不過目前在市場上LCOS投影機仍占少數(shù),主要問題在于量產(chǎn)技術(shù)尚未克服,零件供貨上仍不穩(wěn)定,因此LCOS仍需以時日才能成為投影機的主流技術(shù)。
標簽: LCoS