Lcos投影原理-精华

LCOS投影技术介绍

LCOS投影技术是2000年以后发展起来的最新投影技术，是一种新型的反射式投影技术，与穿透式LCD和DLP相比，LCOS具有利用光效率高、体积小、开口率高、制造技术较成熟等特点，它可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现。LCOS技术在日后大屏幕显示应用领域具有很大优势，其没有晶元模式，且具有开放的架构和低成本的潜力。近几年来，在LCD业界出现了许多新技术，其中较热门的技术LCOS的最大优点是解析度很高，在携带型资讯设备的应用这个优点是其他技术无法与之看齐的。

注意：其实Lcos相对于其他的投影技术最大的区别就在于控制光线分解及合并的光路设计部分，也就是如何通过图像中像素信息去调节RGB各分量的大小(就是调制过程)。LCD和DLP调节RGB分量使用的是光透射模式，会损失很多光线。而Lcos采用的是反射技术，光损失没那么多！而且在设计上，Lcos液晶面板的开口率也比前两种大很多，这样当然会减少功耗。

简述下DLP与LCOS区别如下：

DLP投影

LCOS投影

就目前而言，2种产品尺寸和光电效率都基本相同，没有太大的区别。但是从2种技术本身上看，LCoS对信号的要求可以直接由电路接入，而DLP由于是由机械方式实现，在载有DMD芯片的主板上，还有相应的处理器(Processor)以及内存(Memory)，这部分的功耗在光引擎整体中永远无法避免，可以认为是DLP技术在效率上的一个缺点，特别是在手持投影整体系统中，如果再考虑散热问题，LCoS芯片优势更明显。相对而言，LCoS的功耗可以做到小于0.1W，从长远来看，LCoS也会有一定的优势。

此外，分辨率与尺寸相同，DLP在同样大小的芯片上要实现分辨率的提高，同样是对工艺要求非常高，从第一代的DLP光引擎可以看到，320×480的分辨率已经落后与LCoS 的640×480，虽然在第二代推出了800×480的芯片，但还是落后于LCoS技术，纯粹技术上看，发展前景LCoS要比DLP好。

LCOS已发展为一个普遍的投影技术，包括有不同的种类，如今正呈现两极化发展：一是应用于大尺寸的背投影电视，这是目前LCOS的主流应用产品，二是应用于小尺寸的高分辨率可携式产品，其中来自JVC的D-ILA技术较为成熟。在量产及成本问题解决后，该类产品将有机会在前投影市场上获得更广泛的应用。

LCOS结构

LCOS的结构是在单晶硅上生长电晶体，利用半导体集成制作驱动面板(又称为CMOS－LCD)，然后在电晶体上透过研磨技术磨平，并在上面镀铝膜电极作为反射镜，形成CMOS 有源点阵基板，然后将CMOS基板与含有ITO透明电极之上玻璃基板贴合，再抽入液晶，进行封装。像素电极同时也作为反射镜，像素的尺寸一般可以做的很小约为7～20μm，开口率高达96％，对于百万像素的高分辨率的基板的大小还不到一英寸。

面板结构面板结构面板结构面板结构LCOS（Liquid Crystal on Silicon）属于新型反射式微LCD，其结构是在硅片上“生长”液晶，利用集成电路工艺制作驱动面板（又称CMOS-LCD），

经过研磨技术磨平后镀上铝当反射镜，形成CMOS基板，再将CMOS基板与含有透明电极的玻璃（ITO）极板贴合，再注入液晶，进行封装（见图1）。在单晶硅片上集成ＣＭＯＳ和存贮电容器的数组，通过开孔把漏电极和像素电极连结，像素电极用铝做成反射电极。为防止强光照射沟道，加一层金属挡光层。另一侧基板是ITO电极的玻璃板。液晶层盒厚受像素尺寸限制，一般盒厚为几微米。

LCOS调试原理

LCOS投影机图像调制原理和LCD基本相同，也是以光调制来控制投影显示图像。入射光线在分光后，经过入射偏光板(PBS)，将入射光变成S偏光，经LCOS板反射调制。如果液晶经外部信号调制，处于显示亮态时，S光会变成P光，经棱镜透射后，有最多的光投射到会聚透镜会聚成像。处于显示暗电平时，S光经调制，依然还是S光输出，经棱镜没有光透射到会聚透镜，图像显示为暗电平。因此，输出到会聚透镜的光的多少是由每个像素的外部信号调制决定的。

说明：在几种投影设备中主要的区别其实都在光路的设计上！

投影显示系统技术原理

ＬＣＯＳ投影机的基本原理与ＬＣＤ投影机相似，只是ＬＣＯＳ投影机是利用ＬＣＯＳ面板来调变由光源发射出来欲投影至屏幕的光信号，当光线照射到LCOS芯片时，其反射光就受到CMOS电极和ITO电极之间电压的调制，因此LCOS芯片实际上是一种光调制器件。利用这种特性，将图像或数据信息转换为CMOS电极数组的电压，就可以实现反射光的成像。光源的光经过极化和传输系统到棱镜分光为红绿兰三种光并照射到LCOS芯片上被图像调制，调制后的光线在经光会聚系统合成后进入投影镜头并照射到屏幕上成像。

ＬＣＯＳ面板是以ＣＭＯＳ芯片为电路基板，因此无法让光线直接穿过，其分光合光系统设计和ＬＣＤ投影机有些不同，通常需要在分光合光系统中利用偏极化分光镜（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＢｅａｍＳｐｌｉｔｅｒ；即ＰＢＳ），将入射ＬＣＯＳ面板的光束与

反射后的光束分开。

由光源所发出的光经由ＤｉｃｈｒｏｉｃＭｉｒｒｏｒ（双色镜，即是二色过滤片）后分成Ｒ、Ｇ、Ｂ三色光，此三色光分别通过各自的ＰＢＳ后，会反射Ｓ偏光进入ＬＣＯＳ面板，当液晶显示为亮态时，Ｓ偏光将改变成Ｐ偏光，最后以双色棱镜（ＤｉｃｈｒｏｉｃＰｒｉｓｍ，即会聚透镜）组合调变过的三道偏极光，投射至屏幕处得到影像。

【注意】LCOS投影主要根据LCOS面板数量存在两种分类：单片式LCOS和三片式LCOS：单片式LCOS：

OV公司提供的样机就是这种结构的！

三片式LCOS：本文中的即是三片式LCOS，三片主要说的是使用了LCOS面板的数量。

LCOS如何挤入三甲

众所周知，投影机按照技术可以分为DLP、LCD以及LCOS三种。目前市面上比较常见的两种投影技术是DLP和LCD。LCOS技术可以说是一种新兴的投影技术，它结合了DLP 以及LCD这两种技术的优点。

LCOS技术在色彩、对比度、亮度、开口率、光效率、和高分辨率等方面的优势远远超过了DLP和LCD技术。此外，相比LCD技术，LCOS具有色彩鲜艳、灰度优秀、黑色深沉、画面明亮、网格化情况较少和更加节能的特点。相比单片式DLP技术，三片式LCOS 投影技术具有更高的光学利用效率、更加丰满的色彩表现，没有色彩断裂现和观赏者眩晕现象等特点。在和三芯片DLP投影机的比较中，三片式LCOS投影机在分辨率上的优势更是DLP投影机无可比拟的。目前，LOCS芯片的分辨率已经可以覆盖2K、3K、4K、8K等水平产品。

值得注意的是，LCOS超高分辨率这一绝对优势则是那两者无法比拟的，JVC和索尼都已经推出了使用LCOS技术的4K(4096*2016)分辨率的产品，3LCD和DLP技术还无法实现这样的分辨率。

此外，LCOS投影技术具有利用光效率高、体积小、开口率高、制造技术较成熟等特点，它可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现。相比DLP和3LCD来说，LCOS投影机