【LCOS液晶背投电视简介】液晶背投电视机

     LCOS背投电视具有当前所有显示器件中最高分辨率,其图像细腻、亮度高、对比度好、色彩鲜艳。整机耗电省、无污染、重量轻、成本低、兼容性好、采用全数字驱动等特点,是大屏幕显示技术的主要发展方向之一,是走向数字电视的最有前景的途径。LCOS由于其突出的高亮度和高分辨率、优良的显示线性、数字化的信号处理方式等优势,从根本上解决了CRT背投面临的种种难题,成为CRT背投影电视的换代产品, LCOS必将成为市场新宠。自2002年底以来,我国TCL等公司已相继推出了自己的LCOS背投电视。
  
  LCOS背投的工作原理
  
  当前国内外大屏幕显示技术主要包括:基于显像管技术的CRT投影;基于等离子体发光技术的PDP和LCD以及新兴的LCOS和DLP投影技术。表1为不同投影技术性能对比表。LCOS(Liquid Crystal On Silicon)称为硅基液晶,采用反射式液晶与CMOS半导体技术。主要应用在计算机背投显示屏、背投电视机和家庭影院、高清晰度电视墙、前投影机和数码电影院等。CRT投影由于其本身固有的缺点将被逐渐淘汰。LCOS投影使用很小尺寸的成像器,通过光学放大系统在大的显示屏幕上间接成像。过去五年内,各发达国家和地区对此技术的研究和生产均有很大投入,此技术已开始用于前投影和背投电视机。
  
  1.LCOS背投影电视机组成
  (1)光学引擎(简称光机) 是整机的核心部件。它在背投电视机中的作用相当于普通CRT电视中的显像管,但比显像管的技术和价值高无数倍,两者不是同一档次。
  (2)光机支架由金属钣金件构成,用于在机箱内支撑和调节光机的位置。在背投电视机出厂前已调整固定好。
  (3)机箱由底座、前面板、屏幕框、后上壳及后下盖组成。
  (4)反射镜 是高反射率宽光谱前表面镜,起着改变光路方向、减薄机箱厚度的作用。
  (5)屏幕是LCOS专用的高对比度防眩光双层精密纯平屏幕,其节距约0.1mm,比普通电脑显示屏或CRT背投屏(包抱HiD背投)更精细。材料为专用特殊光塑料。
  
  2. 光机原理
  图1为光机及光路原理图,图2为光机工作原理图。表2为光机内部部件。由投影灯发出的白光经过UV/IR滤热滤除有害的红外光和紫外光,再经过整形使光斑的大小和尺寸与LCOS芯片的尺寸一致,偏振转换将光转换为同样的偏振光以提高光利用率,分色光组将光分为红绿蓝三种色光,三束色光分别经过各自的起偏器后进入LCOS成像器,成像后经检偏器后输出三基色图像,经RGB合光合成为彩色图像到投射镜头投射到屏幕上。可以看出,LCOS背投的核心部件——光机实际是一台高级的光学仪器。
  
  3.LCOS芯片成像原理
  LCOS芯片如图3所示,其成像原理如图4所示。
  图3a 为3片LCOS 液晶成像器之一,每片上有约150万像素; 图3b 为LCOS硅基板的电子显微镜放大图,每个方格代表1个像素(实物为0.01mm见方),可以看到像素间的间隔很小,所以在屏幕上图像非常细腻,绝对看不到网格或扫描线。
  液晶具有部分晶体特性,会对入射光表现出晶体特有的各向异性,故在液晶显示器件中几乎都需要使用偏振光束工作,LCOS也不例外。在LCOS光学引擎中选用的光源发出的光为自然光,需要将此自然光经起偏器转化为偏振光。而偏振光又可以用两个振动方向相互垂直、相位有关联的线偏振光来描述。在LCOS光学引擎中选用了PBS(Polarization Beam Spliter,偏振分束器),它可以将S偏振光(垂直入射线平面)反射,让P偏振光(平行入射线平面)通过,参看图4。
  
  当入射光进入PBS后,PBS会将入射光(S偏振光)反射进入LCOS 成像模块成像,又因为液晶的固有特性,进入LCOS成像模块的S偏振光被改变成P偏振光,从LCOS成像模块反射出来,再经PBS射出,后经三片分合光器件将分别通过LCOS三片成像模块的光束组合,再经投影镜头投射到屏幕上得到图像。
  
  与CRT彩电或CRT背投采用电子束扫描成像不同,LCOS是点阵式成像。光机里有3片LCOS液晶片,每片上有约150万像素,每个像素下有一个电极控制其光开关,三片各自同步形成R、G或B三单色图像。RGB三单色图像经光学元件组合成一幅24位(16777216色)真彩图,再经高解像度广角镜头放大到屏幕上。LCOS的图像是一帧同时出现的,所以没有扫描线。光机里也没有电磁偏转元件和高压,所以没有辐射。■
  

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