逐漸成熟 LCOS投影技術(shù)發(fā)展之路及代表機型分析

LCOS投影技術(shù)原理

    我們知道，當(dāng)前的投影市場上最常見的是LCD和DLP顯示技術(shù)，相比于日臻成熟的這兩種投影技術(shù)，號稱要在將來超越DLP和LCD成為投影技術(shù)"王者"的LCOS還是一門新的技術(shù)。LCOS將CMOS半導(dǎo)體基板與LCD技術(shù)相結(jié)合，就技術(shù)面來看，它具有高解析度、高亮度的特性，加上產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，亦具低成本潛力，是一種極具發(fā)展前景的新興技術(shù)。而經(jīng)過這些年的發(fā)展，LCOS投影還是取得了長足的進步，正逐漸走向成熟。

    LCOS（Liquid Crystal on Silicon）技術(shù)屬于新型的反射式micro LCD投影技術(shù)，其結(jié)構(gòu)是在矽晶圓上長電晶體，利用半導(dǎo)體制程制作驅(qū)動面板，在電晶體上透過研磨技術(shù)磨平，并鍍上鋁當(dāng)作反射鏡，形成CMOS基板，然后將CMOS基板與含有ITO透明電極之上玻璃基板貼合，再抽入液晶，進行封裝測試。像素電極同時也作為反射鏡，像素的尺寸一般可以做的很小約為7～20μm，開口率高達96％，對于百萬像素的高分辨率的基板的大小還不到一英寸。

    其基本顯影原理與LCD相仿，主要是由投影燈泡發(fā)光，集光至面板，將面板的影像經(jīng)反射或透射投射出影像，再經(jīng)過分光、合光系統(tǒng)，最后將影像投射到屏幕顯像。它擁有LCD投影色彩鮮艷的優(yōu)點，又擁有反射式投影光線利用率高，亮度和對比度較高的長處，被業(yè)內(nèi)人士寄予厚望，之前一直被應(yīng)用在數(shù)字影院、宇航的模擬飛行室投射、3D的建模等領(lǐng)域，這些年才開始向民用領(lǐng)域發(fā)展。

    LCOS面板介紹

    LCOS面板結(jié)構(gòu)類似于TFT LCD，由上下二層基板組成，并在中間散步Spacer并隔絕之，再填充液晶于基板間形成光閥，然后由電路的開關(guān)以推動液晶分子的旋轉(zhuǎn)，這樣就可以決定畫面的明與暗。LCOS面板的上基板是ITO導(dǎo)電玻璃（或者是AZO導(dǎo)電透明薄膜），下基板是則矽晶圓CMOS基板。其下基板的材質(zhì)是單晶矽，可以擁有良好的電子移動率，而且單晶矽可形成較細的線路，這也就使得LCOS相比于LCD或DLP更容易形成高解析度的影像。

    LCOS光學(xué)引擎架構(gòu)

    LCOS光學(xué)引擎架構(gòu)大體可以分為單片式和高階三片式兩種：

    單片式光學(xué)引擎以快速旋轉(zhuǎn)的ColorSwitch為基礎(chǔ)，將白光分解成紅、藍、綠光，并將這三原色光與驅(qū)動程式產(chǎn)生的紅、藍、綠畫面，同步形成分色影像，再藉由人眼視覺暫留的特性，最后在人腦產(chǎn)生彩色的投影畫面。其優(yōu)點就是面板僅需一片，分光、合光的系統(tǒng)架構(gòu)比較簡單，更容易控制生產(chǎn)成本，而且光學(xué)引擎的空間也相對較小。然而白光經(jīng)由其偏極化后，光源僅為先前的1/3，亮度明顯降低，也就使得它在與三片式引擎的長期競爭中敗下陣來。

    不同于低階的單片引擎，三片式LCOS引擎能利用一個分光器和偏振過濾器將光分為紅、藍、綠三種基本色，然后將三種光分別投射到一個LCOS微型顯示器上，然后經(jīng)過反射后，再經(jīng)由一個Colour Cube將光重新合成�？梢詫崿F(xiàn)更高的光學(xué)效率，又具備提供高畫質(zhì)的本領(lǐng)，更有利于LCOS向?qū)�業(yè)方向發(fā)展。

LCOS投影技術(shù)特色

    LCOS是一種反射型的液晶顯示面板，是在傳統(tǒng)的LCD基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，開口率更高，能夠輕松實現(xiàn)無縫連接的圖像顯示。與DLP技術(shù)相比，它在在亮度、色彩層次感、色彩還原能力、色差調(diào)節(jié)和數(shù)字化自由度等方面更具優(yōu)勢，能很好地實現(xiàn)真正的高顯示分辨率。

    相比于LCD技術(shù)，LCOS可以更好地減少屏幕抖動、提高影像的穩(wěn)定性，而且在無機陣列層次上也更勝一籌，總結(jié)起來，新興的LCOS技術(shù)具有以下幾點優(yōu)勢：

    高解析度

    LCOS投影技術(shù)最大的特色便在于此，其面板的下基板采用矽晶圓CMOS基板，材質(zhì)則是單晶矽，可以擁有良好的電子移動率，而且單晶矽可形成較細的線路，因此比較容易達成高解析度的面板。

    開口率高

    不同于LCD技術(shù)，LCOS利用半導(dǎo)體技術(shù)在多晶硅上制作象素CMOS有源驅(qū)動電路和存儲電容，導(dǎo)致開口率提升，進而使得圖像畫面沒有像素感，畫面邊緣更加自然。

    超高亮度

    LCOS實際上是反射式顯示技術(shù)，不會像HTPS LCD光學(xué)引擎會因為光線穿透面板而大幅降低光利用率，因此光利率率可提高至40%，與穿透式的HTPS LCD的3%相較，可減少耗電，并可產(chǎn)生較高的亮度。另外由于是反射式結(jié)構(gòu)，其渡越時間大大減少，顯示畫面延時和DLP技術(shù)基本相同，響應(yīng)速度比LCD快了不少。

    不易灼傷

    還是緣于其采用的反射式顯示技術(shù)，這就可以避免LCD面板由于光源長時間的照射溫升，而導(dǎo)致面板局部灼傷的問題。

    體積更小

    LCOS技術(shù)可以將驅(qū)動IC等外圍線路完全整合至CMOS基板上，用于減少外圍IC以及引線的數(shù)目，進而降低了封裝成本，更使得面板體積大大縮小。

    成本較低

    LCOS光學(xué)引擎產(chǎn)品零件簡單，籠統(tǒng)的說只需要上下兩片基片便可，單晶硅基板上的CMOS點陣取代多晶硅TFT點陣。相比于日系愛普生、索尼把持的LCD面板和德州儀器獨掌的DLP面板，LCOS面板較低的生產(chǎn)成本也是該技術(shù)的一大優(yōu)勢。

LCOS技術(shù)發(fā)展歷史

    早在上世紀九十年代，應(yīng)用LCOS技術(shù)首批成型產(chǎn)品是由Aurora Systems公司成功推出。在問世初期，LCOS技術(shù)被普遍看好，進入1995年，便有諸多廠商開始研發(fā)自己的LCOS技術(shù)，JVC公司就很快開發(fā)出名為D-ILA的LCOS專利技術(shù)。到了01年，LCOS廠商已擴至JVC、索尼、日立、三洋、3M、飛利浦、三星等9家企業(yè)，而我國臺灣也繼LCD之后掀起了LCOS技術(shù)的生產(chǎn)熱潮。

    可到了2004年，在進軍LCOS的征途中，就像LCOS芯片設(shè)計廠商MicroDisplay的首席執(zhí)行官桑迪普所說的，許多廠商都倒下了。而就在一年前，英特爾還宣布要用LCOS產(chǎn)品給IT產(chǎn)業(yè)帶來一場革命，宣稱采用英特爾 LCOS技術(shù)的電視機將在04年年底上市銷售。這一預(yù)期卻使得英特爾顯得狼狽不堪，在多次推遲后，最終于10月份宣布放棄LCOS產(chǎn)品。

    與此同時，試圖將LCOS技術(shù)投入商業(yè)化生產(chǎn)的大公司諸如飛利浦、惠普、東芝和英特爾等都將這一計劃擱置了起來。主要是因為，它們都無法將LCOS產(chǎn)品達到原定的價格和性能指標(biāo)，無法完成大批量生產(chǎn)。

    雖說其發(fā)展陷入了低谷，而且一度面臨崩盤，不過還是有一些廠商并未完全放手此領(lǐng)域。像索尼、JVC以及臺灣的IT企業(yè)就在步履維艱中堅持了下來，下大力研發(fā)背投產(chǎn)品，并將LCOS顯示技術(shù)成功應(yīng)用在高端家庭影院級投影產(chǎn)品上。

    到了2006年，索尼和JVC的LCOS產(chǎn)品就在北美市場取得戰(zhàn)略性成功，進入07年，索尼、JVC和佳能等日系廠商開始將LCOS產(chǎn)品導(dǎo)入中國市場，以示創(chuàng)為首的幾大臺灣企業(yè)也開始重操舊業(yè)，這多少讓業(yè)界對LCOS重拾信心。

    成立于上世紀90年代的示創(chuàng)位于臺灣新竹科學(xué)園區(qū)內(nèi)，自創(chuàng)立以來，示創(chuàng)一直堅持將技術(shù)創(chuàng)新作為自身生存的基礎(chǔ)。在投影機產(chǎn)業(yè)上，示創(chuàng)公司也堅持從核心技術(shù)做起，這也是其堅持自主研發(fā)LCOS顯示芯片的原因。經(jīng)過數(shù)年時間的努力，示創(chuàng)建立起了自身完整的產(chǎn)業(yè)鏈，而應(yīng)用LCOS顯示芯片的HD-900全高清投影機也是一款定位于家庭應(yīng)用的高端產(chǎn)品，一經(jīng)上市也就憑借其優(yōu)秀的品質(zhì)獲得業(yè)內(nèi)廣泛的贊譽。

LCOS的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

    經(jīng)歷了前段時間的低潮期，當(dāng)下的LCOS投影產(chǎn)業(yè)雖說已經(jīng)有了飛速、長足的進步，可作為一種新興投影技術(shù)，LCOS面板的生產(chǎn)良率仍然偏低，面板供應(yīng)還不穩(wěn)定，這也是其在現(xiàn)階段相對于LCD和DLP仍處在弱勢地位的原因。

    雖然LCOS面板技術(shù)具有極大的潛力（在解析度上優(yōu)于LCD及DLP技術(shù)），可它在重量控制、生產(chǎn)良率等方面尚顯不足，仍然不具成本優(yōu)勢，因此目前LCOS在前投影機產(chǎn)品中較不具競爭力。在現(xiàn)階段，LCOS的應(yīng)用還是以背投電視為主，這是因為背投電視的體積本就很大，對畫質(zhì)的要求也更高，再加上LCOS的耗電量遠遠低于PDP等電視，這都使得應(yīng)用了LCOS的背投電視所占市場份額逐步增長。

    在LCOS投影領(lǐng)域，最為成熟的是索尼（SXRD）和JVC（DILA），特別是索尼，這兩年一直有新產(chǎn)品推出（索尼VPL-VW系列），而且其產(chǎn)品都已經(jīng)進入批量生產(chǎn)和銷售，價格也趨于主流，從它們身上我們似乎感覺到LCOS技術(shù)前途；佳能也有好幾款能拿的出手的LCOS投影，包括近期上市的SX80；而日立的產(chǎn)品則主要是面向工程應(yīng)用領(lǐng)域，離LCOS主流的家用市場還有一定距離。

    由于LCOS投影技術(shù)尚未成熟，臺灣業(yè)者此時介入，也使得其在LCOS面板供應(yīng)上占有一席之地成為可能，以示創(chuàng)為代表的臺灣廠商希望以上下游合作的方式整合彼此的研發(fā)資源，以便更好地解決LCOS關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。

    當(dāng)然，LCOS面臨的最緊迫的問題就是盡快解決生產(chǎn)工藝和批量生產(chǎn)的問題，然后盡快讓其價格進入主流區(qū)域。特別是這兩年，隨著3LCD和DLP技術(shù)的成熟，LCOS高光效率和高亮度的優(yōu)勢已經(jīng)不是那么的明顯。而超高分辨率這一絕對優(yōu)勢則是那兩者無法比擬的，JVC和索尼都已經(jīng)推出了使用LCOS技術(shù)的4K（4096*2016）分辨率的產(chǎn)品，3LCD和DLP技術(shù)還無法實現(xiàn)這樣的分辨率。

    此外，由于LCOS面板尺寸小、解析度高、耗電量低，可用于取代LCD在便攜式投影產(chǎn)品上廣泛應(yīng)用，如果能將這一優(yōu)勢利用好了，再解決了批量生產(chǎn)的問題，并將成本低的優(yōu)勢展現(xiàn)出來，LCOS的前景還是比較光明的。

LCOS投影機代表：示創(chuàng)cinetronHD-900

    代表機型介紹

    示創(chuàng)cinetron HD-900

    示創(chuàng)HD-900上市于今年上半年，是市場難得一見的擁有自己民族特色技術(shù)的投影產(chǎn)品，這是因為該機所采用的LCOS芯片、光機系統(tǒng)、鏡頭等都是示創(chuàng)自主研發(fā)的技術(shù)，這與示創(chuàng)科技長期以來堅持的市場策略是分不開的，它的面市并取得不錯的業(yè)績也為我們國產(chǎn)投影品牌的發(fā)展指明了新的方向。

    該機采用三片式LCOS顯示技術(shù)，擁有三片式0.7英寸LCOS顯示芯片，相比于常見的3LCD技術(shù)擁有更高的光利用率、開口率，比之單片式DLP投影則克服了彩虹效應(yīng)、高噪點、色彩不柔和等缺點，而且還不牽扯到DLP和3LCD的專利的問題。

    由于采用了先進的投影芯片，該機能提供1920x1080的標(biāo)準(zhǔn)分辨率，擁有1000流明的標(biāo)稱亮度和業(yè)界極高的30000：1的動態(tài)對比度，能很好的展示頂級1080p全高清影像效果。HD-900還應(yīng)用了高品質(zhì)的HQV影像處理技術(shù)，這也為機器為用戶提供具有好萊塢品質(zhì)的影像提供堅實的基礎(chǔ)，更為先進的是該機所采用的還The Phantom of the Poera HQV Realta芯片，會比普通的HQV芯片在運算、噪點抑制以及畫面平滑控制能力有較大的提升。

    示創(chuàng)HD-900投影機還應(yīng)用了自主開發(fā)的優(yōu)秀光學(xué)鏡頭，采用全電動操作、包括15片13組鏡片、3片ED低色散鏡片、16片圓形虹膜步進調(diào)節(jié)光圈，在確保色彩純正、細節(jié)豐富以及畫面表現(xiàn)準(zhǔn)確、鮮艷、銳利的同時，還使得鏡頭的變焦、對焦調(diào)節(jié)更為方便，綜合品質(zhì)如此優(yōu)秀的鏡頭搭配可以說是不常見的。

    該機的菜單設(shè)計相當(dāng)簡便，用戶能將常見的選項置于一級菜單中，并能通過遙控器進行快捷操作，對色溫、Gamma、細節(jié)、抑噪、色彩空間、光圈等眾多選項進行調(diào)整；在接口方面，該機還能提供HDMI、Component、Composite、S-Video、D-sub等豐富接口，能方便用戶連接其它播放設(shè)備。

    在外觀設(shè)計上，HD-900投影機所采用的是全金屬外殼，黑白的經(jīng)典搭配則透著東方的韻味，鏡頭內(nèi)嵌則顯示了東方人內(nèi)斂的特性，工整的造型、犀利的線條來向消費者展示它的大氣。整體看去是張弛有度，很好的展示我們的中華民族的特色。

索尼系列家用機全面轉(zhuǎn)向LCOS技術(shù)

    前兩年，索尼公司就試圖用自己特色的SXRD（LCOS技術(shù)）打開國內(nèi)的高端投影市場，相應(yīng)的機型主要包括VPL-VW100/VW50和上市于今年初的VPL-VW200/VW60/VW40，它們都是定位于高端家用市場的頂級高清家庭影院投影機。VPL-VW200則是其中最高的品階，相比于其前輩VW100，該機最大的變化是其核心SXRD芯片已經(jīng)更新為支持240Hz驅(qū)動/120FPS的新品種，面板像素間隔非常小，色彩處理能力出眾。

    索尼VPL-VW200采用3片式第三代0.61型SXRD面板，可以提供1080p的全高清標(biāo)準(zhǔn)分辨率和1000流明的亮度，使得顯示圖像更加明亮和細膩。由于采用了ADVANCED IRIS技術(shù)，可使動態(tài)對比度高達35000：1，且又裝載了高畫質(zhì)DRC-MF Version 2電路，使其能完全對應(yīng)超高清晰視頻的投影。

    另外，VPL-VW200投影機還配備了"動態(tài)光圈"，可以針對每個不同的圖像進行精細的調(diào)整來控制圖像的明暗度，輕松投射出清晰亮麗的畫面。除了兩組自動調(diào)節(jié)模式外，動態(tài)光圈系統(tǒng)還提供了一組手動調(diào)節(jié)模式，在展現(xiàn)黑暗場景的豐富細節(jié)的同時還能有效提升畫面層次感。而氙氣光源能散發(fā)出接近陽光特征的自然光亮，與傳統(tǒng)UHP燈泡相比，索尼VPL-VW200的燈泡能展現(xiàn)真實自然的色彩，多用于影院系統(tǒng)的電影成像中。

    下半年，索尼又借奧運東風(fēng)在市場上投放了四款專業(yè)劇院級投影--SRX-R105/S105、SRX-R110/S110，同樣都采用了SXRD特色顯示技術(shù)。

    其中的SRX-R105投影機搭載了3片1.55英寸SXRD顯示面板，液晶單元間隙超薄，并采用了無"間隔"的結(jié)構(gòu)使得機器不會分散和反射光線，可以讓機器對色彩的隨時變化做出迅捷的反應(yīng)，使投影機顯示移動圖像效果更加流暢。

    索尼SRX-R105投影機采用雙燈系統(tǒng)，可提供可靠、靈活、高效的光源，每個氙燈功率為1000W，可以5000流明的亮度和1500：1的動態(tài)對比度，標(biāo)準(zhǔn)分辨率也是業(yè)界最高的，達到4K級的4096×2160，這是傳統(tǒng)投影產(chǎn)品無法比擬的。

    該機還擁有彩色空間轉(zhuǎn)換功能，可幫助使用者方便地對投影機的色彩空間進行調(diào)節(jié)，既可以符合數(shù)字HDTV演播室色彩空間的標(biāo)準(zhǔn)，更能夠利用氙燈光譜的優(yōu)勢，因此投影畫面的色彩空間在短時間內(nèi)調(diào)整至最佳狀態(tài)；除此之外，R105還可以支持多畫面顯示，能提供單屏模式、雙屏模式和四屏模式顯示模式，在四屏模式顯示中，4個全高清2K圖像可以同時展現(xiàn)，您可以想想，那將是怎樣的震撼力。

JVC新一代家庭影院投影機及佳能商務(wù)機

    JVC新一代DLA-HD750/HD350家庭影院投影機 

    日本勝利公司(JVC)在不久前推出的全高清投影DLA-HD750/HD350，它們應(yīng)用了JVC自主研發(fā)的D-ILA技術(shù)（LCOS技術(shù)），主要面向家庭、大型娛樂場所，和獲得TIPA 2008年度歐洲最佳專業(yè)數(shù)碼投影儀殊榮的HD100一樣，它們都屬于高端的旗艦級1080P投影機。

    JVC DLA-HD750投影機采用了最新的0.7英寸1920×1080像素D-ILA面板，F(xiàn)ull HD D-ILA驅(qū)動面板在搭載了改進的光學(xué)引擎的同時，還可以提供不可思議的50000：1原生對比度，配合900流明的標(biāo)稱亮度，可以保證投影畫面足夠清晰、亮麗。由于采用了"線柵極"偏振光板，該機可以大幅度降低在投放黑色畫面時透鏡光漏現(xiàn)象，有效改善對比度性能。DLA-HD750還能有效改善色彩表現(xiàn)，以匹配其真正的黑電平，擴大了色域空間，以確保再生的顏色也更加自然、生動，特別是紅色的還原性。該機還通過了THX認證，可以使用戶在家庭影院環(huán)境里都能夠獲得精確的高品質(zhì)影像。

    JVC DLA-HD750投影機搭載了電動2倍大變焦光學(xué)變焦鏡頭，在3米左右距離就可以投射出100英寸的大畫面，并可以支持上下80%、左右34%范圍內(nèi)的移動修正；該機還能通過屏幕顯示使得手動調(diào)整伽瑪曲線參數(shù)成為可能，允許觀眾調(diào)整投影機亮度水平，增加場景反差(黑暗或曝光的場景)，達到精確的亮度電平以適應(yīng)個人喜好。

    佳能SX80引領(lǐng)LCOS技術(shù)進入商務(wù)領(lǐng)域

    和JVC公司一樣，佳能一直都是LCOS技術(shù)的忠實擁護者，最新研發(fā)的SX80就應(yīng)用了最新研發(fā)的0.55英寸LCOS面板，而且它是世界上最小的SXGA+面板之一，無論投射動態(tài)影像還是靜態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)容，該LCOS面板均能生成無縫隙、無柵格，更清晰，明亮的影像。

    這款SX80能提供3000流明的標(biāo)稱亮度和2000：1的對比度，標(biāo)準(zhǔn)分辨率則是1400×1050，而佳能開發(fā)的AISYS光學(xué)系統(tǒng)則可以與LCOS技術(shù)完美結(jié)合，成功地將LCOS面板集成在小型商務(wù)投影機中，擺脫了傳統(tǒng)LCOS投影機的笨重形象。在保持便攜設(shè)計的前提下，該光學(xué)系統(tǒng)達到對光源的精確控制，全面提高了畫面亮度和色彩表現(xiàn)能力。

    佳能 SX80投影機還搭載了一款高分辨率、低失真的新型投影鏡頭，能抑制圖像失真并將圖像邊緣失真降至最低，能大幅提高高細節(jié)影像的還原精度；而大比例的偏移則可以保持圖像底部邊緣的位置，使得投射的影像底邊與鏡頭光軸完全匹配；此外，多臺佳能SX80還可以通過網(wǎng)絡(luò)進行集中控制，因為該機內(nèi)置了網(wǎng)絡(luò)接口，能方便用戶組建和管理大規(guī)模系統(tǒng)。