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LCoS——硅基液晶

2008年12月03日 10:44 july

　　LCoS，為Liquid Crystal on Silicon的縮寫，即硅基液晶，是一種全新的數碼成像技術，基成像方式類似于三片式的LCD液晶技術，不過采用LCoS技術的投影機其光線不是透過LCD面板，而是采用反射方式形成彩色圖像。

　　它采用涂有液晶硅的CMOS集成電路芯片作為反射式LCD的基片，用先進工藝磨平后鍍上鋁當作反射鏡，形成CMOS基板，然后將CMOS基板與含有透明電極之上的玻璃基板相貼合，再注入液晶封裝而成。LCoS將控制電路放置于顯示裝置的后面，可以提高透光率，從而達到更大的光輸出和更高的分辨率。

　　從技術角度講，在新興的顯示媒體中，PDP的前景最黯淡，存在的局限最多，而最有發展前途的當屬DLP和LCoS。就目前的技術發展而言，LCoS尚不如DLP成熟。

　　首先，LCoS顯示技術涉及到多個高技術前沿領域，主要有VLSI設計和工藝相關技術、液晶相關技術、光學引擎技術、新型光碟技術、圖像處理相關技術等，因此沒有哪一個公司可以掌握所有的關鍵技術。而DLP技術成熟，已經占領大量普通民用視頻設備領域，分辨率在1024×768水平的DLP產品價格已經很低廉，在2048×1024分辨率水平上的DLP也已經能夠供應市場，雖然由于價格因素目前主要應用在數字電影院的放映上，但是隨著4000×2000水平的DLP應用到數字電影放映中，2048×1024水平的高清晰電視投影機也會面世。其次，LCoS高分辨率帶來的大屏幕高清晰畫質還不能表現出來，和DLP成熟的技術比確實相差太遠。在LCoS投影系統中，光學引擎、機械結構、系統電路和LCoS芯片本身的任何缺陷都會影響圖像顯示效果。第三，LCoS微顯示器的開發和生產還沒有一個統一的標準，產業鏈還沒有完全形成，新技術的產業化、聯合加工、技術方案的改變等，使得LCoS系統的低成本優勢還沒有體現出來。雖然理論上在分辨率、亮度等功能相匹配的情況下，三片式LCoS投影系統的成本可以低于單片DLP投影系統的價格，但是距離實現這個目標還有很遠的路要走。

　　在新興的顯示技術中，可以清晰地分成2個陣營，PDP和LCD是一種技術方向，側重于顯示器件本身的開發。DLP和LCoS代表著另一種方向，它們跳出了就顯示器件研制顯示媒體的框子，立足于微型芯片制造技術，在技術和成本上顯然和前者不在一個層次上。因此在PDP和LCD為韓國、日本及我國的臺灣三分天下的時候，DLP為美國的TI公司所獨有就毫不奇怪了，畢竟在芯片制造商領域還是美國的天下。目前國際上有幾十家公司在積極開發LCoS微顯示器技術，但是只有索尼、JVC、飛利浦和日立公司有相關少量的產品推出。

　　同DLP一樣，LCoS在大屏幕高清晰度電視機市場有著無限的潛力，同時由于LCoS微顯示器體積小、功耗低，便于低溫加固，在各種軍用頭盔顯示器方面完全可以取代早期的微型CRT。在近眼顯示器領域，有著獨特的優勢。近眼顯示器是一個特殊的應用方向和市場，目標產品包括頭盔顯示器HMD、手機顯示器、無線網絡終端、可穿戴計算機顯示器等。在軍事、醫療、娛樂等領域，LCoS微顯示器潛在的技術內涵將會形成各類便攜式高清晰顯示技術的核心。

　　其它新興顯示技術展望

　　OLED，即有機電致發光二極管，也被很多廠商叫做OEL，索尼稱為有機EL。OLED被稱為下一代平板顯示技術，目前2英寸左右的成品已經開始在數碼相機和手機等產品上得到應用，但是要想在電視機方面推出成熟的消費品，還有一段路要走。

　　OLED電視不需要液晶電視所必需的光源，同時具有等離子電視的高清晰度，而且屏幕更薄，甚至可以做成1mm厚卷起來。這種電視的原材料比較便宜，可以用塑料、聚酯薄膜或膠片作為基板，又不需要光源，今后價格肯定要低于等離子電視和液晶電視。

　　目前，三洋已經生產出了使用OLED屏幕的手機；索尼也一直在開發OLED電視，宣稱2005年就將推出13英寸左右的樣品。2003年，我國臺灣地區的IETECH公司成功研制出了20英寸的OLED顯示屏，讓人們看到了OLED在大屏幕顯示領域的潛力。

　　FED，即場發射顯示技術，也是被許多廠商看好的一種未來大屏幕顯示技術，是一種具有較長歷史卻進展相對比較緩慢的顯示技術。早在1928年場發射電極理論就被提出，直到1968年才開始有場發射電極應用于顯示器的研究，1991年第一款FED顯示器產品由法國的一家公司展出。

　　該技術的顯示原理類似于CRT，都是由陰極發射電子，撞擊熒光屏發江。只是FED中的陰極射線管被場發射陣列平面陰極代替，因此顯示器由平面陰極和熒光顯示屏兩部分組成，實現了平面顯示。FED在實現了平板顯示器的輕薄結構的同時卻繼承了CRT的高性能，可以實現高亮度、高響應速度、真彩色、寬視野，同時避免了CRT的電磁輻射和X射線輻射。

　　2002年三星公司已經研制出了32英寸的FED面板，同年伊勢電子了展出了40英寸FED面板，2003年摩托羅拉成功開發出使用碳納米管的FED面板，除已經發表的15英寸樣品以外，還將加緊試制30英寸產品，在生產超過30英寸的大尺寸面板模塊時，與液晶面板相比，成本大約可以降低30％左右，FED也已經開始了大屏幕應用歷程。

　　GLV顯示系統，即“柵狀光閥”成像系統，是一種全新的高精度光電調制器。由美國CLM公司開發，由于財務困境于2000年轉讓給索尼。GLV柵狀光閥是依靠靜電驅動微型機械部件，對入射光的強度和反射方向進行控制的器件，屬于“微機電子系統”。GLV是一個線陣式硅芯片器件，只能產生一條豎直的線陣式像素，要變成一個平面圖像還要依靠光學的掃描方法。電視圖像中垂直像素的多少，由GLV線陣器件的像素數目決定，索尼公司開發的GLV是1080個像素排成豎列的一維畫面器件。將此經由1080組GLV光柵反射的激光帶，再用光學棱鏡水平旋轉投射到屏幕上，就可以形成一幅1920×1080的高清晰度電視圖像。

　　水平像素的多少，由光柵所加電視信號的行像素決定。GLV每個晶片長度為20μm，寬度為5μm。GLV光柵調制器結構比較簡單，采用不同的投射光路，既可以組成與等離子電視厚度相差不大的背投電視，也可以做成正投影裝置，但目前該技術尚處于實驗階段。

　　新興電視中將消失的名詞

　　在新興顯示媒體中，很多概念甚至將消失得無影無蹤，在顯像管電視機宣傳中為一些商家不斷炒作、一些發燒友津津樂道的名詞，將不復存在。

　　逐行掃描：這個名詞是顯像管電視機專有的名詞，對于LCD、PDP、DLP或者LCoS這些新興的顯示媒體而言，圖像傳輸和顯示都是整幅的圖像，沒有所謂行結構。

　　磁化：也是顯像管電視機專有的概念，對于LCD、PDP、DLP或者LCoS來說，不必擔心磁化問題。

　　地磁校正：對于大屏幕顯像管電視機，由于地磁的影響，擺放的時候要求考慮方向性，否則圖像會發生一些問題，影響正常觀看，好一點的電視機都帶有地磁校正

　　物理純平：對于顯像管電視機，在所謂的純平狀態下，幾乎所有的電視機都存在枕型失真和匯聚不準問題。而LCD、PDP、DLP和LCoS這些新興的電視機，都是平面的，先天就不存在上述缺陷。

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