曾經(jīng)被很多業(yè)內(nèi)人士視為一朵奇葩，但因為制造困難和成品率問題而屢遭挫折。不過，LCoS（硅基液晶）還是憑借其出色的顯示特性在平板顯示領(lǐng)域、尤其是投影和高清電視領(lǐng)域占有了一席之地。

顯示新兵履歷

硅基液晶（LCoS）是一項相對新穎、而又相對鮮為人知的顯示技術(shù)，如今正大舉進入高清電視市場。真正給人深刻印象的是，與傳統(tǒng)上先以表現(xiàn)平平的性能占據(jù)底層市場，而后追求上佳圖像質(zhì)量不同，LCoS一開始就在圖像質(zhì)量方面立足于高起點。LCoS在所有顯示技術(shù)當中提供最高的分辨率、最高的非CRT 對比度以及最小失真的圖像。對于圖像閃爍及視覺疲勞的人來說，LCoS擁有最高的刷新率（120Hz），可獲得畫面最流暢、閃爍現(xiàn)象最少的圖像。

當然，LCoS事實上不是全新技術(shù)，因為這項技術(shù)開發(fā)已有十多年; 而自1998年以來，日本的JVC公司其實一直在交付采用該技術(shù)的高端、專業(yè)前投式投影儀，不過到目前為止規(guī)模仍然較小。LCoS技術(shù)設(shè)計制造非常困難，為數(shù)不少的公司已經(jīng)放棄或者宣告失敗: RCA旗下的湯姆遜公司在2001年生產(chǎn)出了第一款商用的LCoS高清電視，隨后東芝（采用日立的LCoS芯片）和飛利浦公司亦步亦趨，不過到2004年 10月所有這些廠商都中途退出; 2004年1月，英特爾宣布將開始生產(chǎn)LCoS面板，這讓整個業(yè)界大跌眼鏡，不過隨后它在2004年10月終止了項目，根本沒有交付任何產(chǎn)品。因而，LCoS的未來遭到了許多分析師的質(zhì)疑，不過現(xiàn)在情況已經(jīng)發(fā)生了變化。

JVC在2004年7月發(fā)布了第一款背投式1280×720高清電視，這標志著第二代LCoS開始問世。隨后索尼在2005年1月加入了這一行列，推出了高端的1920×1080 Qualia設(shè)備。Brillian緊隨其后，開始在2005年年中交付其1280×720產(chǎn)品。到目前為止，全球可以購買的LCoS高清電視只有寥寥幾款。不過，JVC和索尼最近宣布推出各自的第二代高清電視，LG公司宣布推出第一代產(chǎn)品（采用SpatiaLight公司的LCoS面板）。日立公司是 LCoS領(lǐng)域的另一個重要廠商，不過它無限期推遲了原定于2005年11月推出的60英寸和70英寸的LCoS高清電視。

技術(shù)原理

LCoS是使用液晶來控制圖像中像素亮度的最新顯示技術(shù)。最常見的幾種液晶技術(shù)應(yīng)用于大尺寸非晶硅液晶面板，這類面板用于計算機顯示器、普通電視和高清電視。它們的尺寸通常從5英寸直到82英寸（這是截至2006年1月的最高記錄）。另一種就是尺寸小得多的高溫多晶硅面板，這類面板用于視頻和數(shù)據(jù)投影儀。它們的尺寸只有1英寸左右，應(yīng)用于各種大屏幕液晶背投電視和高清電視。在這兩種技術(shù)當中，光源都在面板后面，光線必須完全通過面板從背面?zhèn)魉偷秸?，包括通過面板內(nèi)用來控制一個個像素的所有電子電路和部件。這會擋住許多光，從而在像素之間形成間隙。分辨率越高，這個問題就越嚴重; 第二個重大問題就是，液晶需要比較厚，那樣才能夠提供高對比度。而這會減慢響應(yīng)時間，這樣如果圖像里面出現(xiàn)運動或者變化，就會導致出現(xiàn)一些拖尾現(xiàn)象（smearing）。

LCoS的工作原理就是使用液晶層背面的反射鏡，那樣光從正面進來后，通過液晶傳送，經(jīng)由反射鏡的反射，然后第二次通過液晶一路傳送到屏幕。這需要一些稍微復雜的光學器件，不過效果非常好。它具有顯而易見的優(yōu)點: 所有的電子元件都在反射鏡后面，那樣它們就完全不會遮擋光線。背面還有許多空間，那樣就有可能獲得極高的分辨率，而LCoS技術(shù)生產(chǎn)出來的設(shè)備在所有顯示技術(shù)當中已經(jīng)擁有最高的分辨率。因為光兩次通過液晶傳送，所以可提供高對比度，厚度又相當薄，這就顯著縮短了響應(yīng)時間，大大減少了拖尾現(xiàn)象。

那么它是如何工作的呢？液晶可以旋轉(zhuǎn)光的偏振方向，而旋轉(zhuǎn)次數(shù)可通過電磁場來控制。每個像素的電磁場由反射鏡后面的硅芯片來形成。實際上，反射鏡是硅芯片的最上面一層，液晶又直接覆在反射鏡上——這就是“硅基液晶”一名的由來。大多數(shù)面板的尺寸在四分之三英寸左右。為了生成圖像，偏振光源對準面板。只要改變像素所在位置的電磁場，就可以改變每個像素的亮度?？梢孕D(zhuǎn)本地光的偏振方向，然后利用偏振濾光片擋住已被旋轉(zhuǎn)的那部分光。生成電磁場的硅芯片其工作原理其實酷似計算機的內(nèi)存芯片，排列成眾多行列交錯的像素。每個像素有對應(yīng)的內(nèi)存位置。圖1顯示了LCoS面板的剖面圖。

正如與其他所有顯示技術(shù)一樣，LCoS領(lǐng)域的每家廠商都有各自的專有實現(xiàn)方案，都給自己的技術(shù)取了特別的營銷用語，這在表1和表2中已有列明。所有生產(chǎn)商都特別提到: 自己使用采用無機配向膜的垂直配向向列型液晶（Vertically Aligned Nematic Liquid Crystal）。垂直配向提高了對比度，同時在驅(qū)動信號為零時，讓屏幕的顏色黑得自然。無機配向膜消除了早期的有機配向膜所存在的老化問題，所以如今所有這些LCoS技術(shù)的使用壽命都非常長。

表2列出了每家生產(chǎn)商提供的采用更高級技術(shù)的1080 LCoS面板的規(guī)格說明。索尼的兩款產(chǎn)品中有一款是采用第一代面板的Qualia 004和006產(chǎn)品，另一款是在2005年8月宣布的采用第二代面板的XBR產(chǎn)品。

主要技術(shù)參數(shù)

面板對比度（Panel Contrast Ratio）恐怕是表當中最重要的值，因為高清電視屏幕的對比度總是小于面板的值。像素間距（Pixel Pitch）是指面板上像素的中心距離。而像素間隙（Inter-Pixel Gap）是指像素之間的非活動空間。填充因子（Fill Factor）有時叫作開口率（Aperture Ratio），這是指處于活動狀態(tài)的像素區(qū)域所占的百分比，因為該百分比接近100%，所以屏幕上像素間的間隙通常不會被注意到。DLP微顯示器的填充因子最多高出幾個百分點，但高溫多晶硅液晶投影儀面板的值通常小得多，在50%到70%之間，所以其像素結(jié)構(gòu)往往感覺不到。

使用壽命（Lifetime）這個值包括許多因素，不過只能通過對實驗結(jié)果試測進行推斷，利用統(tǒng)計方法進行估計。所有提供的值都超過10萬小時，也就是說，每天24小時工作可以連續(xù)使用11年之久。LCoS使用中最大的問題就是隨著時間的流逝，亮度或者對比度會逐漸減小，這就是所謂的老化現(xiàn)象。所有生產(chǎn)商都聲稱，信號電平是指面板電路板中用于控制LCoS設(shè)備的數(shù)據(jù)位這一數(shù)字。所用的數(shù)據(jù)位越多，灰度就越流暢，出現(xiàn)假輪廓的可能性也就越小。[!--empirenews.page--]

響應(yīng)時間（Response Time）是行業(yè)標準，它明確規(guī)定了像素從黑色變成白色所需的時間（名為上升時間或Ton）加上像素從白色變成黑色所需的時間（名為下降時間或Toff）之和。響應(yīng)時間這一指標表明了圖像的變化速度有多快，從一定程度上表明了運動圖像中出現(xiàn)運動拖尾（motion smear）的可能性。

一般來說，數(shù)值越小越好，不過運動拖尾涉及眾多因素。遺憾的是，有些生產(chǎn)廠商公布的響應(yīng)時間其實是指上升時間和下降時間的平均值而不是兩者之和。這樣一來，讓人覺得它要比實際速度快一倍。所以，在閱讀響應(yīng)時間參數(shù)時要格外小心——確保你清楚生產(chǎn)廠商在采用什么方法（譬如說，索尼的Qualia SXRD面板把總時間5毫秒作為響應(yīng)時間參數(shù)，而最新款的XBR SXRD面板卻把平均值2.5毫秒作為響應(yīng)時間，所以讓人覺得后者的速度是前者的兩倍，但實際上不是）。表2中列出了上升時間和下降時間，幫助澄清這個問題。

對LCoS及基于液晶的其他所有技術(shù)而言，控制每個像素的物理過程實際上是模擬過程。這是一個優(yōu)點，因為人的視覺涉及的也是模擬過程。這就消除了完全數(shù)字的顯示技術(shù)如DLP和等離子所存在的混色失真（dithering artifact）問題。不過，其實有可能為面板設(shè)計出這樣的硅背板: 利用模擬電壓或者脈沖寬度調(diào)制（PWM）都可以工作。PWM其實是數(shù)字信號。最終結(jié)果就是，液晶仍是模擬響應(yīng)，但可以用兩種全然不同的方法來實現(xiàn)，各有其優(yōu)缺點（數(shù)字方法就好比普通的調(diào)光器如何使用電脈沖來控制模擬鎢絲燈泡）。

表1和表2中的設(shè)備控制這項列出了每個設(shè)備所采用的方法。數(shù)字背板的成品率通常比較高，因而生產(chǎn)起來比較容易（不過并非所有生產(chǎn)廠商都認同這種說法），另外相關(guān)的驅(qū)動電子器件也比較便宜。不過，目前利用數(shù)字控制實現(xiàn)流暢的灰色卻比較難（尤其是灰度的暗端部分），所以這就是為什么大多數(shù)機型都采用模擬背板。

光學器件和電子器件

除了面板外，LCoS高清電視還有另外諸多重要部件。投影光引擎（Projection Light Engine）包含從燈泡到投影透鏡的所有光學器件，它首先準備了用于照射微型LCoS面板的光束，然后以大約80∶1的線性因子對圖像進行放大，這相當于屏幕區(qū)域中的6400∶1（以典型的對角線長度為60英寸的屏幕為例）。投影光引擎采用的技術(shù)與LCoS面板本身同樣讓人嘆為觀止，而且對用戶在屏幕上看到的圖像和畫面質(zhì)量而言同樣重要。它通常是任何投影高清電視里面最昂貴的一個器件。

圖2顯示了投影光引擎的圖片。需要注意的是，所有的這種高清電視都使用三塊LCoS面板，紅、綠、藍每個基色通道各用一塊，然后一組棱鏡用來把三種基色重新組合成單一光束，顯示在投影透鏡的正前方。屏幕本身是光學系統(tǒng)中的另一個重要部件，它對圖像和畫面質(zhì)量也起著極為重要的影響，高質(zhì)量的屏幕價格不菲。另外還有兩個重要的光學部件: 投影透鏡，它與吸收雜散光的屏幕之間形成非常暗的內(nèi)部空間; 機殼背面的正面平面反射鏡，它負責把光線從投影透鏡傳送至屏幕。

3）數(shù)字高清微顯彩電技術(shù)不斷提高
①LCD微顯彩電
由于LCD背投是采用透射式液晶，開口率比較低，原來只有54%，今年我們到日本愛普生訪問，該企業(yè)已推出D5代液晶，開口率提高到70%，對比度提高了50%，亮度也有很大的提高；采用無機定向膜開發(fā)液晶（HTPS）的新技術(shù)，進一步提高了開口率，改進對比度，提高了黑色再現(xiàn)能力，使圖像更加精細，畫面更加清晰，更真實地重現(xiàn)自然圖像，愛普生將這項技術(shù)稱為“水晶高清精細（Crystal Clear Fine）”技術(shù)。
日本SONY公司最近推出物理分辨力為1920×1080 50英寸3LCD數(shù)字高清微顯彩電，每臺售價僅人民幣17000元，在性價比上很 競爭力的。
②DLP微顯彩電
美國TI公司為改進單片DLP投影機的彩色還原性較差的問題，采用Brilliant Color（極致彩色）的新色彩處理技術(shù)，即采用R、G、B三基色和相應(yīng)補色青、品紅、黃六段色輪，在色域和色飽和度上有一定的提高，可提高亮度 20~40%；采用Darkchip技術(shù)即在微鏡下面增加黑色涂鍍層，減少光反射，減少像素間的間隙和支持機械裝置的孔徑，提高對比度和亮度；為了滿足 1080p高清晰度數(shù)字電視的要求并降低芯片成本，TI開發(fā)出了用類似以960×1080微鏡陣列來顯示1920×1080（即1080p）畫面，稱之為 “平滑畫面”技術(shù)，其核心是利用DLP微鏡單元-12，0和+12度的三個平衡角位，在一對對稱的像素位置上，通過脈沖寬度調(diào)制（PWM）產(chǎn)生一定灰度白或黑的像元，而剩余的一個角位用作雙像素全黑的光閥關(guān)短狀態(tài)，從而取得單一微鏡雙像素顯示的功效。
③LCOS微顯彩電
由于LCOS可以說是吸收LCD與DLP優(yōu)點而研發(fā)出的成像器件，它是反射式液晶，開口率高，因此它具有分辨力高、像素面積占有率高、光耗小、響應(yīng)速度快、體積小、重量輕等優(yōu)點，是1080p高清晰度數(shù)字電視最佳的顯示技術(shù)。近來封裝成品率有所提高，特別是光學引擎改進很快。三片機主要有 IBM，Colorlinlc，3M，示創(chuàng)，Jdsu；單片有時序彩色和卷簾式以及美國永錫科技介于兩者之間的新彩色控制方法。示創(chuàng)，Jdsu三片光學引擎方案都表明是低成本方案，Jdsu認為其光學引擎與3LCD結(jié)構(gòu)相近，示創(chuàng)認為其光學引擎方案是性價比較好的方案，參見表一、圖三、四、五。

　表一：主要LCOS光學引擎架構(gòu)介紹 　

①成像器件
LCD、DLP、LCOS三種微顯示成像器件情況各有不相同：
A）LCD成像器件掌握在日本索尼、愛普生和南韓日進三個企業(yè)手中；
B）DMD成像器件，全世界只有美國TI公司生產(chǎn)；
C）LCOS成像器件，這是一種技術(shù)開放式的器件，尚未被某企業(yè)所壟斷。
②光源
這是數(shù)字高清微顯彩電應(yīng)對挑戰(zhàn)很重要的關(guān)鍵件，因為超高壓汞燈延長壽命工作一時難以解決，加之國外生產(chǎn)超高壓汞燈的企業(yè)不給維修單位銷售燈泡，致使燈泡幾經(jīng)轉(zhuǎn)手，價格高出2-3倍賣給消費者，這是不少消費者不愿意購買數(shù)字高清微顯彩電電視的原因，也是有些人貶低數(shù)字高清微顯彩電的藉口。[!--empirenews.page--]
在光源問題上，我們采取以下措施：
a）鼓勵國內(nèi)超高壓汞燈生產(chǎn)企業(yè)提高質(zhì)量。
b）開發(fā)新的光源。
c）加強微顯示背投電視燈泡的售后服務(wù)，保證消費者不因燈泡損壞而受到損失。
d）加速燈泡標準制定工作。
③光學引擎
國內(nèi)研發(fā)和生產(chǎn)數(shù)字高清微顯彩電光學引擎的企業(yè)（包括外資企業(yè)）有三十家左右，除外資的獨資、合資、合作的企業(yè)外，大多沒有規(guī)模生產(chǎn)，為了應(yīng)對平板電視降價的挑戰(zhàn)，必須使國內(nèi)研發(fā)和生產(chǎn)數(shù)字高清微顯彩電光學引擎產(chǎn)業(yè)化，從而提高質(zhì)量，降低成本，我們準備結(jié)合光學引擎制定標準的機會，選擇條件較好的企業(yè)，支持其加速產(chǎn)業(yè)化。
④背投屏幕
國產(chǎn)背投屏幕和進口屏幕價格相差很大，國內(nèi)研發(fā)和生產(chǎn)背投屏幕企業(yè)共有十家左右，但只有少數(shù)單位能提供背投電視屏幕，而背投屏幕本地化是降低數(shù)字高清微顯彩電成本重要措施之一，為了應(yīng)對挑戰(zhàn)，必須支持條件好的企業(yè)形成規(guī)模生產(chǎn)。