LCoS 작동 방식

대부분의 사람들은 음극선관(CRT) 텔레비전을 보면서 자랐습니다 . 이 텔레비전은 부피가 크고 무거웠지만 깨끗한 신호만 있으면 훌륭한 영상을 볼 수 있었습니다. CRT 세트는 여전히 많은 사람들이 TV를 생각할 때 생각하는 것입니다.

그러나 최근에 TV를 구입했다면 이제 더 많은 옵션이 있음을 알 수 있습니다. CRT는 최대 40인치의 화면 크기에서 여전히 잘 작동합니다. 그러나 더 큰 화면, 평면 패널 TV, 와이드스크린 모델 또는 HDTV 호환성을 원하는 경우 액정 디스플레이 (LCD), 디지털 광 처리 (DLP) 및 실리콘 위의 액정을 포함한 여러 유형의 세트 중에서 선택해야 합니다. (LCoS).

LCoS는 특별히 새로운 기술은 아니지만 최근까지 쉽게 사용할 수 없었습니다. 이 기사에서는 LCoS 이면의 기술, 이것이 어떻게 명확한 그림을 제공하는지, 제조업체가 블랙 레벨 및 대비 문제를 해결했는지 살펴보겠습니다.

감사 해요

이 기사에 도움을 준 Daniel Guzman 에게 감사드립니다 .

내용물

1. LCD 및 DLP 검토
2. 투영 및 색상
3. LCoS 마이크로 디바이스
4. 장점과 단점

LCoS의 가장 일반적인 용도는 전면 및 후면 프로젝션 TV입니다. 설정은 DLP 시스템에서 볼 수 있는 것과 매우 유사합니다. DLP는 DMD( 디지털 마이크로미러 장치 )를 사용하여 작은 정사각형 타일로 모자이크를 만드는 것과 같은 프로세스를 사용하여 그림을 만듭니다. DMD에는 램프의 빛을 반사하는 수백만 개의 미세한 거울이 있습니다. 각 거울은 최종 이미지의 한 픽셀 을 만듭니다 .

거울은 "켜짐"과 "꺼짐" 위치 사이를 매우 빠르게 앞뒤로 뒤집습니다. 미러가 켜져 있으면 투사 렌즈를 가리킵니다. 미러가 on 위치에 오래 있을수록 생성되는 픽셀이 더 밝아집니다. 검은색 픽셀을 생성하는 미러는 꺼진 상태로 유지됩니다. 대부분의 DLP 텔레비전에서 컬러 휠 은 램프와 DMD 사이에서 회전하여 영상에 빨강, 초록, 파랑 ​​빛을 추가합니다. 보는 사람의 눈은 이러한 색상을 결합하여 완성된 이미지를 만듭니다.

LCoS는 매우 유사한 아이디어를 사용합니다. DMD와 마찬가지로 LCoS 장치는 작습니다. 대부분은 1인치 정사각형 미만입니다. 두 기술 모두 반사식입니다. 이 장치는 광원에서 나오는 빛을 반사하여 빛을 모아 이미지를 표시하는 렌즈나 프리즘으로 전달합니다. 그러나 켜고 끄는 작은 거울 대신 LCoS는 액정을 사용하여 반사광의 양을 제어합니다.

액정은 중형 상태에 있는 물질입니다. 정확히 액체나 고체는 아닙니다. 분자는 일반적으로 고체처럼 모양을 유지하지만 액체처럼 이동할 수도 있습니다. 예를 들어, 네마틱 액정은 느슨한 평행선으로 배열됩니다. 대부분의 LCD는 꼬인 네마틱(TN) 결정을 사용합니다. 전하를 가하면 꼬인 결정이 곧게 펴집니다.

두 개의 편광 패널 사이에 배치되면 꼬인 결정이 빛의 경로를 안내합니다. 빛의 방향을 변경하여 결정은 두 번째 패널을 통과하는 것을 허용하거나 방지합니다. 빛의 경로를 변경하는 크리스탈의 능력은 LCD 및 LCoS 시스템에서 사용하는 핵심입니다.

꼬인 상태에서 액정은 빛을 직접

두 번째 편광판을 통과할 수 있습니다.

LCoS 장치에 때때로 사용되는 강유전성 액정(FLC)은 법선에서 일정한 각도로 정렬되어 정렬되는 결정입니다. 그들은 또한 전하와 접촉할 때 전기 극성 을 발달 시킵니다. 강유전성 키랄 스멕틱 C 결정은 방향을 매우 빠르게 전환할 수 있습니다. Kent State University의 Liquid Crystal Institute 에서 스멕틱 및 네마틱 액정에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다 .

LCoS 마이크로 디바이스의 액정 층은 DMD에서 거울이 하는 것처럼 각 픽셀에 대한 빛의 양을 제어합니다. 그러나 사진을 만드는 데는 마이크로 장치 이상의 것이 필요합니다. 렌즈, 거울 및 프리즘도 필요합니다.

반도체 및 LCoS

실리콘은 반도체 입니다. 반도체는 전류가 한 방향으로만 흐르도록 하는 다이오드 와 전류를 증폭하거나 켜고 끄는 트랜지스터 에 사용됩니다. LCoS 장치의 실리콘은 종종 SRAM (Static Random Access Memory) 또는 CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor) 포토 센서입니다.

LCoS 텔레비전에서 그림을 만드는 데는 여러 단계가 필요합니다. 이 프로세스에는 고휘도 램프, 큐브, 프리즘 및 프로젝션 렌즈로 배열된 일련의 거울 및 마이크로 장치가 포함됩니다. 처음부터 끝까지 다음과 같습니다.

대부분의 리어 프로젝션 LCoS TV는 이 프로세스를 사용합니다. 일부 프로젝터는 정육면체보다 선형 설정을 사용하고 백색광은 마이크로 장치에 도달하기 전에 빨간색, 녹색 및 파란색으로 착색되는 표면을 비춥니다. 극소수의 시스템은 색상을 추가하기 위해 다른 방법과 함께 하나의 마이크로 장치만 사용합니다. 몇 가지 예는 DLP 시스템에서 볼 수 있는 것과 같은 색상환이나 마이크로 장치 자체의 투과 염료입니다. 일부 시스템은 추가 편광판 또는 필터를 사용하여 화질과 대비를 더욱 향상시킵니다.

프로젝션 렌즈가 없으면 이 과정에서 생성된 사진이 너무 작아서 선명하게 볼 수 없습니다. 이것이 LCoS 기술이 마이크로디스플레이 범주에 속하는 이유 입니다. 어떤 종류의 확대 없이는 볼 수 없는 너무 작은 디스플레이입니다.

SXRD 아이리스

LCoS의 브랜드 이름인 Sony의 SXRD(Silicon X-tal Reflective Display)는 "고급 조리개"를 사용하여 블랙 레벨을 개선합니다. 눈동자와 마찬가지로 홍채는 시스템에 들어오는 빛의 양을 변경하기 위해 열리고 닫힙니다. Sony는 홍채를 포함하는 최초의 제조업체이며 여러 다른 제조업체에서 2006년에 출시될 세트에 유사한 장비를 통합하고 있습니다.

LCD와 같이 두 개의 편광 패널 사이에 액정을 사용하는 대신 LCoS 마이크로 디바이스는 하나의 투명 박막 트랜지스터 (TFT)와 하나의 실리콘 반도체 사이에 액정 층이 있습니다. 반도체는 반사되고 픽셀화된 표면을 가지고 있습니다. 램프는 편광 필터를 통해 장치에 빛을 비추고 액정은 게이트나 밸브처럼 작동하여 반사 표면에 도달하는 빛의 양을 제어합니다. 특정 픽셀의 크리스탈이 더 많은 전압을 받을수록 크리스탈이 더 많은 빛을 통과할 수 있습니다. 이를 위해서는 여러 겹의 다양한 재료가 필요합니다.

아래에서 위로 LCoS 마이크로 디바이스의 구성 요소와 그 역할은 다음과 같습니다.

정확한 재료와 구성은 제조업체마다 다릅니다. 일부는 네마틱 액정을 사용하고 다른 일부는 강유전성 결정을 사용합니다. 일부는 유기 배향막을 사용하는데, 이는 램프의 고휘도 빛에 노출되거나 사용을 통해 분해될 수 있습니다. 다른 사람들은 감광성 물질과 빛을 사용하여 액정에 대한 임펄스를 제어합니다.

일반적으로 LCoS 장치는 픽셀 사이의 간격이 매우 작습니다. 화소 피치 - 하나 개의 화소와 동색의 다음 픽셀 사이의 수평 거리 - 8 내지 20 미크론 (10 ^-6 ). 이것은 일부 DLP 텔레비전에서 발견되는 "스크린 도어" 효과를 줄이거나 제거하고 이미지를 부드럽고 균일하게 유지하는 데 도움이 됩니다.

시스템은 일반적으로 좋은 그림을 그리지만 몇 가지 장단점이 있습니다. 다음에 그것들을 살펴보겠습니다.

픽셀

많은 LCoS 텔레비전에는 SXGA(Super Extended Graphics Array) 이상 이상의 해상도가 있습니다. 1400 x 1050 픽셀, 총 140만 픽셀입니다. QXGA(Quantum Extended Graphic Array) 세트에는 훨씬 더 많은 픽셀(2048 x 1536, 총 230만)이 있습니다.

컬러 휠의 부재 및 높은 채우기 비율 과 같은 LCoS 마이크로 장치의 물리적 특성은 일반적으로 최소한의 인공물로 고품질 사진을 제공합니다. LCoS 픽셀은 또한 다른 시스템의 픽셀보다 더 부드럽습니다. 일부 사람들은 이것이 더 자연스러운 사진을 생성한다고 말합니다. DLP 텔레비전에 일반적인 무지개 및 스크린 도어 효과는 LCoS에 존재하지 않습니다. LCD 시스템과 달리 화면 번인 현상이 발생하지 않습니다.

그러나 대부분의 LCoS 시스템에는 검은색 수준이 좋지 않거나 검정색을 생성하는 기능이 없습니다. 블랙 레벨이 좋지 않은 텔레비전은 일반적으로 블랙 레벨이 좋은 텔레비전만큼 많은 대비나 디테일을 생성할 수 없습니다. LCoS 텔레비전과 프로젝터는 하나가 아닌 세 개의 마이크로 장치를 사용하기 때문에 무겁고 부피가 큰 경향이 있습니다. 대부분은 주기적으로 램프를 교체해야 하며 비용이 수백 달러에 달합니다.

또한 LCoS 시스템은 다른 디스플레이 유형만큼 일반적이지 않습니다. 그 이유는 LCoS 마이크로 디바이스는 제조가 어렵고, 각 세트에 3개가 필요하기 때문입니다. Intel을 비롯한 여러 회사에서 LCoS 시스템을 생산하려고 시도했지만 제조에서 지속적으로 낮은 수율로 인해 노력을 포기했습니다.

액정, 텔레비전 및 관련 주제에 대한 자세한 정보는 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

LCoS의 다른 용도

LCoS는 텔레비전과 프로젝터 외에 다른 용도로 사용됩니다. 예를 들어, 일부 디지털 카메라 뷰파인더는 LCoS 디스플레이를 사용합니다. 이 기술의 미래 응용 프로그램은 다음과 같습니다.

• 헤드 마운트 디스플레이를 포함한 근거리 보기 시스템
• 광학 빔 조향
• 마이크로 프로젝터
• 홀로그램 투영 및 저장

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출처