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| LCoS引领高分辨率大屏幕显示技术 |
更新时间：2008-1-15 11:00:09
（ 编辑：映君 ）
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硅基液晶(LCoS)显示技术能实现更高的对比度和亮度，且画素尺寸小，随着配套光学组件和电路技术的成熟且成本进一步降低，LCoS显示技术已经成为大屏幕HDTV最具发展的显示技术之一。本文详细介绍了LCoS技术原理及特点，并介绍了最新的LCoS Gen Ⅱ技术现状。
LCoS解决方案已经对亚洲地区的HDTV开发产生很大的影响，亚洲领先的代工厂已大量投资于LCoS制程和设备，积极参与到该技术的开发和应用，这些代工厂包括台湾地区的UMC和TSMC(联电和台积电)以及上海中芯国际(SMIC)。LCoS受到亚洲代工厂青睐部份是因为该技术相对于其它竞争技术的开放性，如德州仪器的数字光学处理技术(DLP)、新力和爱普生高温多晶硅技术。
LCoS技术性价比的提高、辅助技术和组件的发展，以及数字电视市场需求的成长等多种因素使LCoS技术成为大屏幕HDTV最具发展前景的显示技术之一。目前很多公司都宣布投资于这种显示技术，如飞利浦和英特尔公司。
LCoS技术原理
自从采用LCoS微显技术制造出首个投影显示系统样机以来，低成本、高性能的追求目标已经促成了针对很多显示应用的开发计画。目前，LCoS组件设计、性能和制造上已经取得了很多重大进展，光学色彩和极化管理系统的设计和性能上也取得了显著提升，所需要的光学组件，如弧光灯、光照系统、棱镜、涂层、背投屏幕和投影镜头都大幅地提高了性能，并降低成本。此外，业界还推出了成熟的影像缩放、去隔行扫描、讯框频变换等数字电视所需的视讯处理芯片，以及用于支持数字电视格式以及编码和传输标准的调谐器、解调器和译码器。
LCoS系统所用微型显示器是只有拇指头大小的高分辨率液晶显示器，经过光学放大后，这种显示器能够提供数据和视讯应用的高品质大画面显示。基于LCoS的微显示器是主动矩阵液晶显示器，该组件工作于反射模式。主动矩阵利用CMOS制程制作在硅芯片上，LCoS利用硅技术的先进特性实现了越来越小的尺寸，在相同尺寸上可以实现更高画素(更高分辨率)，提高了系统性能。
由于画素大小在7到20微米之间，因此即使具有上百万画素的分辨率，显示器的尺寸还是很小，通常对角线长度小于一英寸。主动矩阵电路提供一个介于每个画素电极和一个公共透明电极之间的电压，后者由一薄层液晶与画素电极隔开。画素电极还作为一个非常平整的高反射镜面。控制影像形成的电子电路制作在硅芯片上。这种单元结构具有下列优势：它使影像画素减少，因为电路是在画素后面，不会阻挡光路(这是一种‘屏蔽闸’效应，一般出现在多晶硅投影系统上)；这种结构使得LCoS微显示器更加容易扩展到更高的分辨率，因为画素可以做得更小，可以在较小的芯片上实现更多画素。将LCoS组件与独特的光学系统结合可以形成用于高分辨率电视的显示器。光学系统用极化光照射LCoS组件，将红、绿和蓝三色光分离并最后组成全彩影像，并投影到屏幕上。极化光入射到LCoS组件上，液晶光电转换根据施加到每个画素电极上的电压对极化光调变。反射的影像与入射光分离并放大，然后投射到屏幕上。光两次穿过液晶，由于液晶开关时间更快，将能更好再现运动影像。
图1
图1所示为LCoS组件的横截面和基本的光路示意图，组件的硅背板采用标准的CMOS制程，然后采用了若干微显示器独有的处理步骤。主动矩阵施加到单镜电极和公共ITO电极之间的电压调整了入射S极化光的极化。反射光(已经透过电光转换到P极化)部份透过极化光束分离器(PBS)投影到屏幕上，或在后视应用中投射到观众的视网膜。
LCoS Gen II技术
Brillian公司在今年1月消费电子展上首次展示了其LCoS Gen II技术。这种电路技术结合了三板光学结构，实现高达2,500:1的对比度，而其它LCoS系统典型的对比度为600:1，并具有更清晰、更高亮度的影像效果。利用LCoS Gen II技术可以为OEM制造商开发出720p和1,080p背投HDTV。采用该技术进行系统开发的合作伙伴包括开发硅底板的中芯国际、光学引擎技术的JDS Uniphase OCLI、极化控制和色彩管理的3M和Colorlink公司、研究视讯处理技术的PixelWorks，以及产品设计IDEO等。去年中芯国际公司针对Brillian的技术开发了独特的晶圆拋光制程，新制程可以实现更高的反射率和更高亮度，更平整的表面使影像更清晰，消除了影像混浊问题。
反射式主动矩阵驱动的液晶显示器具有约100万个12平方微米的影像单元，每个影像单元都能显示256个以上的灰度等级。因此，LCoS Gen II技术在各个亮度等级上都能显示出灰度细节，即使在最黑暗的场景也能匹配视觉响应。该技术支持很高的占空比(＞93%)，可以实现清晰的影像显示，解决了‘屏蔽闸’效应；其快速的反应时间(＜10毫秒＝够实现优异的影像再现，而且不会有运动影像和数字影像产生的一些不良效果。重要的是它支持10位调色板(分别对应红、绿、蓝)，能实现真实和准确的影像再现，并能很容易地扩展到超高分辨率以符合最高分辨率广播标准。
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文章来源：中国投影网
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