最新LCOS投影技術完全解析

曾晶鈺

　　傳統的三大投影技術隨著時間的流逝，在當今這個技術不斷發展的世界裡已經不能滿足人們的需求，於是新的投影技術勢必要被推出，並打破原來三大投影技術聯合起來構成的壁壘。這項新的投影技術就叫做——LCOS投影技術。接下來筆者將為各位詳細的介紹下這項LCOS投影技術的原理，應用以及前景。

采用LCOS技術的投影機

何為LCOS投影技術？

　　一、LCOS投影技術

　　投影機技術基本顯影原理相仿，主要是由鹵素燈、氙氣燈等發光，集光至面板，將面板的影像經反射或透射投射出影像，再經過分光、合光系統，最後將影像投射到屏幕顯像。LCOS(Liquid Crystal on Silicon)是一種全新的數碼成像技術，它采用半導體CMOS集成電路芯片作為反射式LCD的基片，CMOS芯片上涂有薄薄的一層液晶硅，控制電路置於顯示裝置的後面，可以提高透光率，從而實現更大的光輸出和更高的分辨率。

　　1、LCOS面板：

　　LCOS面板的結構有些類似TFT LCD，一樣是在上下二層基板中間撒布Spacer以加以隔絕後，再填充液晶於基板間形成光閥，藉由電路的開關以推動液晶分子的旋轉，以決定畫面的明與暗。LCOS面板的上基板是ITO導電玻璃，下基板是則矽晶圓CMOS基板，LCOS面板最大的特色在於下基板的材質是單晶矽，因此擁有良好的電子移動率，而且單晶矽可形成較細的線路，因此與現有的HTPS LCD及DLP投影面板相較，LCOS是比較容易達成高解析度的投影技術。

圖一 LOCS面板結構圖

　　2、LCOS光學引擎架構：

　　由於LCOS技術仍在起步階段，目前並無標准制程，所以有多家廠商開發出不同的LCOS光學引擎架構。在這些不同的技術中，可概分為三片式及單片式二大類。

　　(1)三片式光學引擎

　　LCOS光學引擎目前以三片式為主，三片式是將光源經分光棱鏡將光束分為紅、藍、綠光後，再分別將光束投射入三片LCOS面板，將投射出的三色影像經過合光系統加以結合形成彩色影像。就Nikon設計的IBM 4-Cube光學引擎架構來看，由於三片式LCOS光學引擎除了需要三片面板外，並結合多項的分光、合光光學系統，因此體積較大、成本也較高，不過由於可以達到較高的光學效率，又具備高畫質的特性，因此主要是朝高階的專業用途發展，主要的產品以JVC的多款投影機為主，除此之外，三片式光學引擎還有ColorLink采用的ColoRQuard架構、Philips的Prism架構，致伸發展的Dichroic-PBS架構，及Unaxis的ColorCorner架構等。

圖二 IBM 4-Cube光學引擎架構

　　(2)單片式光學引擎

　　單片式Color Wheel光學引擎則是以快速旋轉的ColorSwitch將白光形成循序的紅、藍、綠光，並將三原色光與驅動程式產生的紅、藍、綠畫面，同步形成分色影像，再藉由人眼視覺暫留的特性，最後在人腦產生彩色的投影畫面。類似的技術有：Displaytech發表的Field Sequential Color、Philip所采用的Scrolling Color-Rotating Prism架構、及JVC采用的Spatial Color –Hologram架構。

圖三 Color Wheel光學引擎架構

　　單片式的最大優點就是因為面板數僅需一片，加上分光、合光的系統架構比較簡單，因此在成本上較具競爭優勢，而且光學引擎的空間也相對較小。然而目前在技術上面臨一些困難，以Color Wheel而言，白光經偏極化後的光源僅為先前的1/3，亮度明顯降低；此外，由於LCOS面板得在紅、藍、綠畫面快速的切換下合成影像，因此面板反應速度的要求更高，使得生產的難度也相形提高。