ＬＣＯＳ显示技术简介-家电-数据之家

ＬＣＯＳ显示技术简介及产品说明
ＬＣＯＳ显示是ＬＣＤ与ＣＭＯＳ集成电路有机结合的反射型新型显示技术，ＬＣＯＳ作为新型显示器件具备大屏幕、高亮度、高分辨率、省电等诸多优势，其应用产品被广大消费者和业内人士看好，ＬＣＯＳ可能是ＨＤＴＶ的背投影技术发展的主要方向。在大屏幕投影显示中具有重要地位，由于经济和轻便，它将成为目前ＣＲＴ技术大屏幕投影电视机的主要竞争者。随着ＨＤＴＶ的推广应用，将加快其产业化进程。本文介绍了ＬＣＯＳ显示技术的基本原理和特性，还介绍了本公司最新出品的LCOS43,LCOS53等产品基本原理及简单维修方法。
一、前言
直视式大屏幕电视和显示器尚未大量投放市场，使投影显示发展活跃起来，其中ＬＣＯＳ(Liquid Crystal on Silicon)反射式投影显示刚刚迸人市场，引起业界的重视。因为ＬＣＯＳ技术借硅基ＣＭＯＳ集成电路技术，在单晶硅片上ＣＭＯＳ阵列取代a-Si ＴＦＴＬＣＤ中玻璃基板上a-Si ＴＦＴ阵列，相比之下前者生产技术更成熟，还有单晶硅迁移率远高于a-Si迁移率，因此不仅适合于高密度、高分辨率、高开口率显示，而且可以周边驱动电路集成一体，甚至可以集成信息处埋系统。但ＬＣＯＳ微型显示通过光学系统放大图像几十到几百倍，带来液晶显示技术的新问题。本文介绍ＬＣＯＳ基本结构、光学系统、ＬＣＯＳ应用和市场及液晶显示中的新问题。
今后ＬＣＯＳ主要将应用于数字化ＨＤＴＶ。据统计预测，该领域2000年产值为5亿美元，到2004年产值将达到23亿美元，年增长率为46.5％,是一种快速成长的新型显示系统。
二、ＬＣＯＳ简介
2．1 ＬＣＯＳ面板架构
ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）属于新型的反射式ＭＩＣＲＯＬＣＤ投影技术，其结构是在硅片上，利用半导体制程制作驱动面板（又称为ＣＭＯＳ－ＬＣＤ），然后在电晶体上透过研磨技术磨平，并镀上铝当作反射镜，形成ＣＭＯＳ基板，然后将ＣＭＯＳ基板与含有透明电极之上玻璃基板贴合，再注入液晶，进行封装测试。见图 1。在单晶硅片上集成ＣＭＯＳ和存贮电容器的阵列，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，加一层金属档光层。另一侧基板是ITO电极的玻璃板。

图１ＬＣＯＳ面板结构图

ＬＣＯＳ背投影电视机的基本原理与ＬＣＤ背投影电视机相似，只是ＬＣＯＳ背投影电视机是利用ＬＣＯＳ面板来调变由光源发射出来欲投影至屏幕的光信号，与ＬＣＤ背投影电视机最大的不同是ＬＣＤ背投影电视机是利用光源穿过
ＬＣＤ作调变，属于穿透式，而ＬＣＯＳ背投影电视机中是利用反射的架构，所以光源发射出来的光并不会穿透ＬＣＯＳ面板，属于反射式。ＬＣＯＳ面板是以ＣＭＯＳ芯片为电路基板及反射层，然后再涂布液晶层后，以玻璃平板封装。
2．2 投影显示系统架构
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；ＰＢＳ），将入射ＬＣＯＳ面板的光束与反射后的光束分开。
（ａ）偏极化分光镜（ＰＢＳ）的功能：
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偏光（垂直入射线平面），并且让Ｐ偏光（平行入射线平面）通过。
（ｂ）主要结构：
图２是ＬＣＯＳ投影结构系统，用金属卤化物灯(亮度6000流明以上)或氖灯(亮度60000流明)，用抛物面反射镜过滤紫外光和红外光，再用冷反射镜过滤红外光，通过聚焦透镜和复眼透镜得到均匀的平行光，然后分色镜分光，再通过PBS得到偏振光，通过ＬＣＯＳ反射进行合成并通过变焦透镜投影到屏幕。ＬＣＯＳ背投影电视机与ＬＣＤ背投影电视机的主要结构在导光及分光合光部分的设计大同小异，只是在ＬＣＯＳ投影机系统中，ＬＣＯＳ面板前均多加了ＰＢＳ。
由光源所发出的光经由ＤｉｃｈｒｏｉｃＭｉｒｒｏｒ（双色镜）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）组合调变过的三道偏极光，投射至屏幕处得到影像。
简单来说，ＬＣＯＳ是直接与显像管（ＣＲＴ）投影技术、高温多晶硅液晶（Ｐｌｏｙ－ＳｉＬＣＤ）穿透式投影技术、ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）数据光学处理（ＤＬＰ；ＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｊｅｃｔｏｒ）反射式技术相关。这三项技术已发展成熟，故ＬＣＯＳ可成为投影显示技术的新主流。图 2 ＬＣＯＳ投影系统结构

另外还有一种离轴光学投影系统。入射光和反射光分开，不用PBS。而用偏振膜，对比度高，但体积稍微大一些。具体结构见图３。

图 3 离轴光学投影系统结构示图
2．3 ＬＣＯＳ技术特性
与穿透式ＨＴＰＳ－ＬＣＤ及ＤＬＰ相比，ＬＣＯＳ具有下列优势：
光利用效率高：ＬＣＯＳ与ＬＣＤ投影显示器类似，主要的差别就是ＬＣＯＳ属反射式成像，所以光利用效率可达４０％以上，与ＤＬＰ相当，而穿透式ＬＣＤ仅有３－１０％而已。
体积小：ＬＣＯＳ可将驱动ＩＣ等外围线路完全整合至ＣＭＯＳ基板上，减少外围ＩＣ的数目及封装成本，并使体积缩小。
分辨率高：由于ＬＣＯＳ的晶体管及驱动线路都制作于硅基板内，位于反射面之下，不占表面面积，所以仅有像素间隙占用开口面积，不像穿透式ＬＣＤ的ＴＦＴ及导线皆占用开口面积，故理论上ＬＣＯＳ不论分辨率或开口率都会比穿透式ＬＣＤ高。分辨率普遍达到ＳＸＧＡ等级（１２８０×１０２４）
三、结论
ＬＣＯＳ作为新型显示器件具备大屏幕、高亮度、高分辨率、省电等诸多优势，其应用产品被广大消费者和业内人士看好，市场潜力无限。ＬＣＯＳ可能是ＨＤＴＶ的背投影技术发展的主要方向。随着成本的不断降低，ＬＣＯＳ应用产品及其大屏幕显示将会越来越多。
目前发展ＬＣＯＳ存在的问题一是行业标准不统一，各家推出的ＬＣＯＳ应用产品各具特色，专利技术也不一样，相对来说上游配套产品也比较复杂，如光学镜头、光机、灯、屏幕等；二是ＬＣＯＳ制造工艺还存在瓶颈，良品率受制约，成本相对较高，因此从目前产品性能、价格与现有市场区分分析，现阶段的ＬＣＯＳ技术还是难以与ＬＣＤ或ＤＬＰ技术相抗衡。但如果一旦形成成熟的产业链，其优良的性能和低廉的成本是其它产品无法与之竞争的。
四、LCOS背投影电视机整机结构。
因为LCOS投影电视的组件价格较高，如灯泡、屏幕等，为了方便非生产人员的拆卸，要求必须明白各组件的作用及注意事项，避免维修过程中造成不必要的故障或损坏元器件
1、木箱底座组件：包括滑轮、前护盖、后铁盖、喇叭、灯护盖等。
二、整机组件：
1、支撑架：固定屏幕、大折射镜。
2、大折射镜：与普通镜子不同，注意折射面不可脏污。
3、屏幕组件：包括面框、屏幕，注意屏幕背面不可脏污。
4、光学引擎组件：包括灯泡、各光学组件。
5、电路板：包括点灯器、电源板、主板、高频板、功放板、端口AV板、键控板等。
6、后壳：包括后壳、透气盖。
三、组件概述及注意事项：
1、滑轮：在整机移动时要扳开滑轮扣纽，防止滑轮损坏；不移动时扳下扣纽，防止整机移动。
2、支撑架：属不损坏件，支撑架的定位与光学部份有很大的关系，非生产人员不可拆卸。
3、大折射镜：属一般不损坏件，不可用手触摸，非生产人员不可拆卸。
4、屏幕组件：属一般不损坏件，不可用手触摸屏幕背面，非生产人员不可拆卸如遇有外观不良不可私自拆卸面框，可通知厂方解决。
5、光机引擎组件：属一般不损坏件，不可用手触摸其小折射镜、光机镜头、非生产人员不可拆卸，否则后果自负。
6、电路板：主板为多层布线，元件为贴片元件，拆卸元件要小心烙铁损坏元件及铜箔。
7、后壳：在卫生差、灰尘较多的环境下绝不允许拆卸。

光机外观图1

光机外观图2

高频头板外观图

功放板外观图

驱动板外观图

主板外观图

点灯器外观图

后AV板外观图

电源外观图

五、产品规格。

六、电路原理。
6.1主电路原理方框图。
请参考附图
6.2 部分电路简介。
A、高频板部分：
本机高频头采用Philips FQ1216ME 一体化高频头，其基本电路如下：

B、CXA2069部分:
功能与特点：
·7路输入（包括4路S端子输入），3路输出。
·输入可被独立地选择输出到3路输出中的一路。
·Y/C混合电路
·宽范围视频信号放大（20MHz，-3dB）

·宽音频动态范围（3VRMS TYP.）

C．AD8183部分：
功能与特点：
·2路RGB选择开关。
·380MHz 带宽 (-3 dB) 200mV p-p
310MHz 带宽（-3 dB）2V p-p
·15ns 高速切换

D．MSP3410部分：
功能与特点：
·多音频标准，包括所有的TV标准及NICAM数字音频标准
·自动标准检测、自动声音选择（mono/stereo/bilingual）
·Loudspeaker及Headphone、Subwoofer输出

E．VPC3230部分：
功能与特点：
·多标准视频解码PAL/NTSC/SECAM
·四路CVBS、一路S-VHS输入，一路CVBS输出
·两路RGB/YcbCr输入，一路Fast Blank (FB) 输入
·完整的高质量A/D转换及AGC电路
·多标准同步处理
·对比度、亮度、色饱和

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