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背投电视技术


机和三片DMD机。根据各自不同的特点,有着不同的应用。其中单片式主要应用在便携式投影产品,双片式应用于大型拼接显示墙而三片式主要应用于超高亮度投影机。一般DLP背投电视有普通彩电4-5倍的清晰度,而且有着高亮度、高对比度的优势,可达到1000:1的对比度。此外,由于数字技术的采用,使图像灰度等级提高,图像噪声消失,画面质量更稳定。但是,德州仪器公司目前是全球DMD芯片的惟一制造商,造成投影机的供给领域薄弱,核心部件供应量不足,成品率较低,价格昂贵,因此在一定程度上限制着这一产品的发展,此外从长远看DLP投影技术在超高分辨率(2000线以上)方面受到制约。

    4、 LCOS背投技术

    LCOS(Liquid Crystal On Silicon)技术结合了半导体与LCD技术,其光学成像原理与DLP同为反射方式。与前述两种背投技术相比,优势在于高解析度、高亮度的特性,而且结构简单,成本降低潜力大。虽然在目前的背投应用方面,相对于流行的LCD技术及近期热门DLP投影技术而言,LCOS仍不能与其抗衡,短期内在这三大技术中暂时屈居第三

,但是LCOS仍是相当被看好的、最具潜力的投影技术,随着其光学投影系统在重量、亮度上的不断改善,必将在背投电视市场占据显赫地位。此外,就我国高端背投彩电切入点来说,要建立自己的技术优势,LCOS技术是目前的首选。由显示面板来看,在LCD技术领域日、韩占据着相当大的优势,我国台湾地区也只是占据了部分中、低端市场,DLP技术更是由TI独家控制着其核心器件DMD。而LCOS技术尚未成熟,此时开发LCOS,将有机会摆脱在LCD、DLP投影技术上受制于人的情况,因此可以说LCOS是我国在高端彩电技术上取得领头地位的机会。目前我国台湾地区厂商在LCOS技术开发方面相当积极,联电所主导的LCOS联盟已经比较引人注目。HDTV的推广应用,必将加快LCOS产业化进程。

    LCOS显示面板其中一面以CMOS芯片为基板,无法让光线直接穿过,因此采用穿透式成像方式,因此其背投光学系统和LCD背投影机便产生了区别。通常LCOS光学系统中需要利用偏极化分光镜(Polarization Beam Splitter: PBS), 将入射LCOS面板的光线与反射的光线分开。PBS是由两个45度等腰直角棱镜底边粘合的而成的棱镜,当非线性偏极化光入射PBS时,PBS会反射入射光的S偏振光(垂直入射线平面),并且让P偏振光(平行入射线平面)通过。关于LCOS光学系统技术仍在起步阶段,所以IBM、ColorQuad、Philip、Hologram等多家厂商都开发了不同的LCOS光学引擎架构。但主要可分为单片式和三片式两大类,如下:

    1)、单片式

    单片式LCOS Color Wheel光学引擎示意图如下,R、G、B色环快速旋转将来自光源的白光分成循序的红、绿、蓝单色光。这三原色光与驱动程序产生的红、绿、蓝画面同步,便形成分色影像。频率足够快时,由于人眼视觉暂留的特性,观察者便可以看见彩色的投影画面。单片式光学引擎占用空间相对小,仅需一片面板,系统架构比较简单,因此在成本上具竞争优势。然而目前在技术上也面临一些困难,以Color Wheel而言,白光经过偏极化后,亮度明显降低,能量仅仅剩余1/3。此外,由于LCOS面板要在红、蓝、绿画面快速的切换下合成影像,对面板反应速度的要求更高。目前类似的技术有:Displaytech的Field Sequential Color结构、Philip的Scrolling Color-Rotating Prism结构、以及JVC的Spatial Color –Hologram结构。

    2)、三片式

    三片式LCOS光学引擎是目前市场采取的主要方式。这里以笔者曾经调试的一套三片式LCOS光学引擎为例,介绍一下光路。以UHP灯泡为光源,光线首先经两重复眼透境使光线均一化,然后经过一层PBS棱镜和透镜,接下来经红、蓝、绿三色光的分光光路,再分别将光束投射入到三片LCOS面板,反射的三色影像经过合色系统形成彩色影像,投射到屏幕。此系统中,用到了4个方棱镜、4个PBS棱镜、以及两个复眼透镜、和几个反射镜。由此可见三片式LCOS光学引擎除了需要三片面板外,还需要结合多项的分色、合色光学系统,因此体积较大、成本也较高。但是可以达到较高的光学效率,LCOS投影技术中,其面板的下基板采用CMOS基板,其材质是单晶硅,拥有良好的电子移动率,而且单晶硅电路能做得很细,因此容易达到高解析度。此外,LCOS为反射式成像,不会像 LCD光学引擎因光线穿透面板而大幅降低光利用率,因此有很高的光利率,可以较少耗电产生较高的亮度。并且具备高画质的特性,因此主要是朝高阶的专业用途发展,目前,三片式光学引擎还有ColorLink采用的ColoRQuard架构、Philips的Prism架构等。

    在此再简单介绍一下LCOS显示驱动的特点

《背投电视技术(第2页)》
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