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家庭影院投影机LCOS技术简单说

来源: 发布时间:2023-02-19 热度:
事实上,LCOS和LCD有很多相似之处和不同之处;与两者相比,LCOS带来的图像分辨率和亮度更好,但市场份额远低于LCD。为什么?我们应该从了解LCOS芯片开始:LCOS芯片结构与LCD芯片一样,LCOS芯片的结构也是上下基板结构,然后将液晶注入中间

事实上,LCOS和LCD有很多相似之处和不同之处;与两者相比,LCOS带来的图像分辨率和亮度更好,但市场份额远低于LCD。为什么?我们应该从了解LCOS芯片开始:

LCOS芯片结构
与LCD芯片一样,LCOS芯片的结构也是上下基板结构,然后将液晶注入中间;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,采用半导体工艺制作驱动面板,然后通过研磨工艺打磨,镀铝作为反射镜,形成CMOS基板;
上层基板为玻璃基板(ITO导电玻璃),具有透明电极,上下板结合,中间注入液晶,形成LCOS,又称硅基液晶;
LCOS与LCD成像原理的区别在于LCOS与LCD成像原理
由于底层结构的不同,两者的成像原理也不同:LCD为光穿透式,LCOS为光反射式;
下面的基板是LCOS(CMOS)芯片作为反射层进行反射光投影的原因是由于下基板中的单晶硅材料,单晶硅具有良好的电子移动率,容易形成细线;
因此,可以在CMOS芯片(下基板)中制作LCOS晶体管和线路,位于反射面下,不占用表面面积,只占用像素间隙的开口面积;另一方面,作为像素开关的晶体管,穿透性LCD(TFT)液晶板与像素一起集成,在光源穿透过程中,TFT和导线等会阻挡部分光线,占用开口面积。

优点:
以上影响如下:

LCOS的分辨率和开口率都比LCD高,分辨率一般达到SXGA等级(1280×1024),LCD图像不会出现明显的像素网格;而且由于容易形成细线,画面很容易达到高分辨率。与DLP的尖锐数字图像相比,LCOS图像的像素边缘更光滑,可以有效去除图像的锯齿现象;
LCOS的光源利用率也高于LCD,LCOS与DLP相似,光源利用率可达40%,而LCD只有3~10%。;
三片式LCOS

成像原理介绍:
PBS介绍:与LCD相比,LCOS投影系统的不同之处在于,在LCOS面板之前PBS更多。:偏极分光镜(PolarizationBeamSpliter),直接附着在棱镜底部的两个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过(P偏光)。;
过程解读:灯泡发出强光。通过一系列电子元件,分色镜可以分为红、绿、蓝三种光,然后通过三种颜色的PBS获得偏振光,使光线进入LCOS微型装置,然后通过LCOS微型装置的反射平行通过PBS,进入棱镜,通过棱镜合成分离的三种颜色,投射到屏幕成像中;
由于PBS的作用,入射光可以进入LCOS微型器件,并释放从LCOS微型器件中反射的光;

介绍LCOS微型设备:
LCOS微型设备
微型设备主要由上述部分组成,作为光调制设备;当光线进入这一部分时,它将受到CMOS电极和ITO透明电极之间的电压调制。结合液晶开关的作用,可以共同完成图像成像。以下是上述组件的功能:
印刷电路板(PCB):将指令和电流从电视传输到微型器件
CMOS(硅,芯片):采用像素驱动程序控制液晶数据,一般采用晶体管作为像素。
反射涂层:反射光用于生成图像
液晶:控制到达或离开反射涂层的光线数量,起到阀门的作用
对准层:使液晶正确对准,从而准确校准光线
透明电极:与硅和液晶一起形成一个完整的电路
玻盖:保护和密封整个系统
存在问题
LCOS投影技术体现的画面优势还是很大的,但并没有成为目前主流的投影产品,主要是因为LCOS面板的产量太低;
LCOS面板的制作分为两部分,一部分是半导体CMOS的制造,另一部分是液晶面板的贴合包装制造。前半部分已经很成熟了,产量可以达到90%,成本也很低,问题就在后半部分,据说产量只有30%。;
一般来说,液晶层和CMOS层很容易分开制作,但很难将每个像素点相应地结合起来;所以大多数制造商都转向了更便宜、更简单的液晶和DLP技术;
解决方案
为解决上述问题,***投资LCOS开发的JVC制造商和相对较早的SONY制造商提供了变种技术D-ILA(JVC)和SXRD(SONY)解决方案改变了传统的LCOS制造工艺。对于液晶层,将传统液晶层的水平排列改为垂直排列。对配膜:从无机物中提取全新材料,使其使用寿命接近9万小时,与DMD基本相等。
此外,SONYSXRD,此外,液晶与反射玻璃之间的间隙层缩小到2微米,使芯片对灰尘产生先天的“屏蔽效应”(由于液晶层与玻璃之间的间隙过大,LCDHTPS和传统LCOS工艺很容易附着灰尘,严重影响芯片的使用寿命和图像质量)

其次,这两种变体技术的更大突破是进一步微型化像素结构,这意味着更小的芯片可以容纳更多的像素,实现更高的分辨率;
D-ILA芯片像素点缩小至8.1微米,意味0.7英寸即可实现1080p真分辨率;
SXRD像素尺寸缩小到7微米(相当于DLP的一半),像素间隔只有0.35微米,这意味着1920可以容纳0.61英寸的芯片尺寸。×像素数量为1080;
当然,技术难度更大的芯片水平,意味着画面效果更高,价格更高!两种技术,分别都是20几万和10几万的价格,JVC的部分型号甚至都是***限量发售;

单片式LCOS
除上述三片式LCOS投影技术外,还有一种单片式LCOS,很少见,只用于科普;
顾名思义,只有一个LCOS面板通过快速旋转的色轮将白光分为红色、蓝色和绿色,并与驱动产生的红色、绿色和蓝色图像同步,形成色彩图像。由于人眼视觉暂时保留的特点,看到了连续的彩色图像;
因为只有一块面板,而且分光合光系统比较简单,所以成本比较低;但白光偏极化后,亮度会明显降低,只有之前的1/3。;而且由于LCOS面板需要在红、蓝、绿图片下快速切换合成图像,对面板的响应速度要求更高,生产难度也会增加;


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