CFLCOS技术的LED投影机基本原理(定稿)
LED微型投影机技术综述
LED微型投影机技术综述201112LED微型投影机集便携性、实用性、功能性于一体。
从其采用的显示技术来讲，市面上常见的机型一般采用DLP显示技术和LCOS显示技术两种。
DLP技术其照明光源一般采用RGB三色时序方式，而采用LCOS显示技术的微型投影机则根据选用的LCOS方案不同可分别配置白光LED照明或者是RGB三色时序照明方式。
白光LEDRGB-LED一、采用DLP显示技术的LED微型投影机：该技术主要采用德州仪器的DMD核心显示器件（目前也有极少数厂家采用非TI 的DMD模组），配以高亮度RGB-LED光源，以时序驱动方式来实现彩色图像的显示。
其基本工作原理和采用时序LCOS技术的机型比较接近。
由于DMD器件不存在偏振光损失，故其光机的实际电光效率可以做得很高。
而且DMD是靠对光进行不同角度的反射来起到光阀作用控制光线，而LCOS液晶是通过液晶分子的偏转来关断光线的穿透，故液晶或多或少都会存在少许漏光的现象（特别是受面板表面温度），实际表现为暗场有不同程度透光，对比度相对比DLP要差。
酷乐视X1、X2均是采用DLP技术产品的典型代表。
二、采用LCOS显示技术的LED微型投影机：1、采用CF-LCOS显示技术+白光LED光源照明：该技术主要采用HIMAX的CF-LOCS作为核心显示器件。
由于该种LCOS采用单TFT-LCD的方式，在LCOS面板前面增加一层RGB彩膜，让LCOS面板上每个点分别对应RGB彩膜上的相应点阵。
这样直接构建成一个由RGB三基色组合而成的，彩色面板。
因此其光源可直接采用白光照明。
该技术的优势在于光机设计相对比较简单，光源和对应的驱动电路设计比较简单，成本较低。
但是由于彩膜的存在，降低了光线的透过率和色饱和度，由于彩膜刷得太厚，色域虽然会增加，但是透过会进一步降低。
因此CF-LCOS普遍存在透过低、色饱和度差的问题。
酷乐视α1就是采用此技术的早期产品。
2、采用单色LCOS面板+RGB色光时序驱动：该技术只需单色的LCOS面板，可供选择的LCOS面板相对也比较多，技术原理与DLP时序型LED投影机很类似，由于采用RGB纯色光，其实际色域相当高（可达到NTSC120%左右）；而且由于没有了CF膜的影响，其光利用率可做的比较高（但低于DLP型产品），不过由于需要对三路独立的色光进行合光，其光机设计较复杂，成本较高。
CFLCOS技术的LED投影机基本原理(定稿)
CFLCOS型LED投影机的设计实务摘要：本文结合CFLCOS型LED投影机的光机、散热、电路等三大系统的研究和实践，介绍了四川维优科技有限责任公司开发的COOLUX系列微型LED投影实例。
CFLCOS型LED投影机具有体积超小，结构简洁，成本低等显著优势，自2008年底逐渐步入消费电子应用领域。
CFLCOS型LED投影机的设计主要包括光机系统、散热系统、电路系统一、光机系统：光机结构模拟图光机典型光学示意图备注：上图来自互联网COOLUX中的优势：1、大功率白光LED照明（4—6芯片，10—16W），配合高效率光学引擎系统，提供高达45ANSI 流明以上的亮度输出。
显示分辨率：800*600。
2、配合复眼透镜阵列、非球面收集器.复合抛物面聚光器等特殊光学元件，及PBS优化等措施，大幅度提升光效。
提供高达4%的引擎光利用率。
节能环保。
3、针对微型投影结构设计，结构紧凑，光机体积小于60cc（1/2香烟盒大小，最小可实现体积20cc），便携适用，开创投影全新应用领域（从手机嵌入到掌中、掌上型超便携产品）CF-LCOS微型投影光机成像原理：大致分为照明部分和成像部分A 照明部分。
●由上图中“21”大功率白光LED发出混合白光（P+S），●经过上图中“22”收集后，再经过“23”和“24”筛选和折射，P光穿透，S光折射。
●被折射的S光到上图中“25”上（CF-LCOS）成像B 成像部分●通过CF-LCOS产生的彩色图象经过镜头组“27”投射到屏幕。
为保证成像质量，CF-LCOS的成像面和投影镜头“27”的焦平面重合是至关重要的。
●最终，前段的照明系统经由CF-LCOS成像后，穿过投影镜头“27”，到屏幕。
二、Coolux散热系统虽然LED自身是真正的冷光源，所发出的光束不携带红外热量，整个光机内部原则上不需要特别的散热、IR隔热等措施，但目前LED自身的光电转换效率仅在20—30%，余下的电能将转换为热量，故LED本身需要良好的散热。
Lcos投影原理-精华
LCOS投影技术介绍LCOS投影技术是2000年以后发展起来的最新投影技术，是一种新型的反射式投影技术，与穿透式LCD和DLP相比，LCOS具有利用光效率高、体积小、开口率高、制造技术较成熟等特点，它可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现。
LCOS技术在日后大屏幕显示应用领域具有很大优势，其没有晶元模式，且具有开放的架构和低成本的潜力。
近几年来，在LCD业界出现了许多新技术，其中较热门的技术LCOS的最大优点是解析度很高，在携带型资讯设备的应用这个优点是其他技术无法与之看齐的。
注意：其实Lcos相对于其他的投影技术最大的区别就在于控制光线分解及合并的光路设计部分，也就是如何通过图像中像素信息去调节RGB各分量的大小(就是调制过程)。
LCD和DLP调节RGB分量使用的是光透射模式，会损失很多光线。
而Lcos采用的是反射技术，光损失没那么多！而且在设计上，Lcos液晶面板的开口率也比前两种大很多，这样当然会减少功耗。
简述下DLP与LCOS区别如下：DLP投影LCOS投影就目前而言，2种产品尺寸和光电效率都基本相同，没有太大的区别。
但是从2种技术本身上看，LCoS对信号的要求可以直接由电路接入，而DLP由于是由机械方式实现，在载有DMD芯片的主板上，还有相应的处理器(Processor)以及内存(Memory)，这部分的功耗在光引擎整体中永远无法避免，可以认为是DLP技术在效率上的一个缺点，特别是在手持投影整体系统中，如果再考虑散热问题，LCoS芯片优势更明显。
相对而言，LCoS的功耗可以做到小于0.1W，从长远来看，LCoS也会有一定的优势。
此外，分辨率与尺寸相同，DLP在同样大小的芯片上要实现分辨率的提高，同样是对工艺要求非常高，从第一代的DLP光引擎可以看到，320×480的分辨率已经落后与LCoS 的640×480，虽然在第二代推出了800×480的芯片，但还是落后于LCoS技术，纯粹技术上看，发展前景LCoS要比DLP好。
LCOS投影机技术介绍
硅基液晶（Liquid Crystal on Silicon, LCoS）是一种液晶显示器（LCD）的新兴技术，是由Aurora Systems融合半导体CMOS集成电路与液晶两项技术的优势，于2000年开发出的一种高分辨率、低价格反射式新型显示技术。
它是一种将LCD直接制于单晶硅片上的新型液晶显示器件。
单晶硅片上可将LCD的有源矩阵薄膜晶体管（AMTFT）、外部驱动电路及控制电路等全部制于上面，以此作为LCD的一块基板，与另一块作为公共电极的涂上透明导电层的玻璃基板共同封接成一个薄盒，注入液晶即可制成硅基液晶显示器件（LCoS）。
众所周知，LCD已经历了TN型、STN型及TFT型等数代的更新，它们都是在LCD自身上下功夫。
而目前的LCoS则是将LCD与集成电路（IC）制成一体，这对LCD而言，无疑是一个全新的技术突破，它是TFT-LCD的新一代液晶显示产品。
2.LCoS的技术特点LCoS的结构是在硅片上利用半导体工艺制作驱动面板（亦称CMOS-LCD），然后在单晶硅片上通过研磨磨平，并镀上铝（Al）作为反射镜，形成了CMOS基板，再将CMOS基板与涂有透明电极的上玻璃基板粘合，并注入液晶，进行封装而成。
LCoS的结构特点决定了其与常规LCD有着众多的不同点，具有一些LCD及任何其他显示器所无法比拟的技术特点。
2.1智能型显示器件由于LCoS属于一种将液晶显示器件（LCD）与大规模集成电路（LSIC）制成一体的显示器件，甚至还可将信息处理系统集为一体，故使显示器件自身具有了某些智能功能，可将其称为智能型显示器件。
智能型显示器与性能最先进的芯片相结合，不仅能处理极其复杂的运算，而且还能拥有与PC 相类似的多种功能。
不是PC胜似PC，故智能型显示器将不再是电脑的外围设备而逐渐上升为主流设备，与电脑平起平坐。
LCD与LSIC是一对孪生兄弟。
LCD的轻、薄、小、微（是指功耗）的特点使显示器件的信息显示实现了个人化，而个人化的最终结果为LSIC提供了宽阔的市场发展前景。
投影仪工作原理解
投影仪工作原理解投影仪工作原理。
投影仪是一种利用光学和电子技术将图像投射到屏幕或其他平面上的设备。
它的工作原理涉及到光源、透镜、反射器、色彩处理器和显示面板等多个部件。
在这篇文章中，我们将深入探讨投影仪的工作原理，以便更好地理解这一先进的影像技术。
光源是投影仪的核心部件之一，它通常采用高亮度的白炽灯或LED作为光源。
光源发出的光线经过透镜的聚焦后，形成了一个光束。
透镜的主要作用是将光线聚焦到一个特定的位置，以便在显示面板上形成清晰的图像。
反射器是另一个重要的部件，它通常采用镜面或反射片来反射光线。
在投影仪中，反射器的作用是将光线引导到色彩处理器和显示面板上。
色彩处理器是用来调节光线的颜色和亮度，以确保投影出的图像色彩鲜艳、清晰。
显示面板是投影仪的关键部件之一，它通常采用液晶、DLP或LCOS技术。
液晶显示面板通过液晶层的电场调节光线的透过程度，从而显示出图像。
DLP（数字微型反射）技术利用微小的反射镜来控制光线的反射方向，从而显示出图像。
LCOS（液晶硅）技术则将液晶层和硅基底结合在一起，以显示出高质量的图像。
当光线通过色彩处理器和显示面板后，最终形成了一个完整的图像。
这个图像经过透镜的放大后，投射到屏幕或其他平面上。
通过透镜的调节，可以实现投影图像的放大和缩小，以适应不同大小的屏幕。
总的来说，投影仪的工作原理是利用光源、透镜、反射器、色彩处理器和显示面板等部件，将光线转化成图像并投射出去。
通过精密的光学和电子技术，投影仪能够实现高清晰度、高亮度的图像显示，广泛应用于教育、商务和娱乐等领域。
随着科技的不断进步，投影仪的性能和功能也在不断提升，为人们带来更加便利和丰富的视觉体验。
LCOS原理及应用
LCOS原理及应用LCOS投影技术是2000年以后发展起来的最新投影技术，是一种新型的反射式投影技术，与穿透式LCD和DLP相比，LCOS具有利用光效率高、体积小、开口率高、制造技术较成熟等特点，它可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现。
LCOS技术在日后大屏幕显示应用领域具有很大优势，其没有晶元模式，且具有开放的架构和低成本的潜力。
近几年来，在LCD业界出现了许多新技术，其中较热门的技术LCOS的最大优点是解析度很高，在携带型资讯设备的应用这个优点是其他技术无法与之看齐的。
此外，LCOS投影机在高分辨率投影方面非常具有潜力。
目前市场上的LCOS投影机通常都是SXGA（1365×1024）或更高。
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。
而在穿透式LCD投影机中，作为像素点开关控制的晶体管被做在液晶板上相应位置上，在光源透射过程中，晶体管本身将阻挡部分光线，因此采用透射式液晶技术的投影机的光源利用效率不高，仅有3%～10％。
故理论上LCOS不论分辨率或开口率都会比穿透式LCD高，画面上像素栅格结构几乎不可见，光的利用效率可达40％以上，从而达到更大的光输出和更充分的色彩体现。
相对于DLP微镜带来的锐利的数字画面，LCOS投影机的像素边缘显得更加平滑，有效消除了图像的锯齿现象，适合喜欢自然、柔和画面的用户。
LCOS投影色彩较量完胜LCDLCOS投影机工作原理目前业界普遍认可：在显示器市场20吋以下以LCD为主流，PDP可应用于30吋- 60吋产品，但价格昂贵，投影显示器适用于30吋- 60吋以上的产品，具有解析度高，价格适中等优势。
LCOS投影显示技术则是落于上述投影显示器市场；另外亦可作为直视元件，应用在HMD中。
事实上，LCOS技术也比较复杂，因为它是结合了DLP和LCD两种技术的优势而来的，所以要弄懂LCOS技术就必须要对DLP和LCD有足够的了解，DLP是一种反射投影技术，LCD（液晶）则是一种透射型技术，LCOS就是在液晶层下面加入反射技术，从而大幅提高性能。
投影机工作原理基本介绍
How DLP™ Works
Innovative Display Solution Provider
Mirror -12 deg
Mirror +12 deg
Hinge Yoke CMOS Substrate
Source:TI
Innovative Display Solution Provider
投影機工作原理基本介紹
陳科順 Al Chen
Innovative Display Solution Provider
常見投影機種類及架構
三片式穿透式液晶投影機（LCD）
反射式LCoS 投影機(LCoS)
反射式DLP投影機（DMD）
Innovative Display Solution Provider
LVPS
380VDC
Motor Drive
Ballast
Lam p
Integrator Rod
Illumination Optics
Innovative Display Solution Provider
關鍵零件組介紹
Optical – DMD,Lamp,Optical Engine
Power Supply – LVPS,Ballast
Video Sources
Graphic Sources
NTSC/PAL/SECAM,HDTV
Up to UXGA
Innovative Display Solution Provider
單片或DLP投影機投影原理
Innovative Display Solution Provider
投影機系統內部結構
Innovative Display Solution Provider
LCOS投影技术
一、引言大屏幕投影显示系统是上个世纪80年代末开始兴起的一个新兴行业。
主要用于电信电力网管监控、高速公路道路监控、*****、*****、消防重点部位监控、*****、银行的等领域信息显示系统的应用。
十多年来，大屏幕显示系统的产品不断发展和进步，已经成为一个成熟的技术领域。
作为大屏幕显示系统一个最重要的组成部分——投影机，它的技术也经历几代发展的历史。
CRT(Cathode Ray Tube)技术作为投影领域的先驱，在上世纪末的投影市场占据重要的地位，早期的大屏幕监控系统几乎都是采用了CRT投影技术。
但是由于CRT投影机的显示核心和发光亮度均由CRT来完成，亮度和分辨率的矛盾成为制约CRT投影机在市场进一步应用的主要因素，另外，CRT投影机三枪分别显示，使得投影机的安装调试非常困难等。
现在CRT投影机在控制室市场的应用，已基本为LCD，DLP技术的投影机所替代。
LCD技术是在1968年发明的，以LCD作为成像面，由于光线是透过LCD板投射到屏幕上的，因此每个液晶点旁边的调制电极会阻隔光线的传递，会使图像画面有很强的点阵感。
尽管多晶硅(Poly-silicon)技术采用了柱状点阵，使得光线的透射率有很大的提高，但一般也使之达到8 5%。
但是，LCD技术，采用三片显示技术，红、绿、蓝三色分别成像，颜色还原性好，性能稳定，对比率高，图像层次感好。
DLP(Digital Lighting Processor)数字光处理技术主要核心以DMD(Digital Micromirror De vice)数字微镜设备为成像主芯片。
根据DLP投影机中使用DMD芯片的数量，分为单片(使用一片DMD芯片)、三片(使用三片DMD芯片)DLP投影机。
三片DLP投影机采用三片DMD的成本较高，绝大部分用于控制室领域的投影机都是单片DLP投影机。
LCOS(Liquid Crystal on Silicon)投影机在90年代末就已经出现。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CFLCOS型LED投影机的设计实务
摘要：本文结合CFLCOS型LED投影机的光机、散热、电路等三大系统的研究和实践，介绍了四川维优科技有限责任公司开发的COOLUX系列微型LED投影实例。
CFLCOS型LED投影机具有体积超小，结构简洁，成本低等显著优势，自2008年底逐渐步入消费电子应用领域。
CFLCOS型LED投影机的设计主要包括光机系统、散热系统、电路系统
一、光机系统：
光机结构模拟图
光机典型光学示意图
备注：上图来自互联网
COOLUX中的优势：
1、大功率白光LED照明（4—6芯片，10—16W），配合高效率光学引擎系统，提供高达45ANSI 流明以上的亮度输出。
显示分辨率：800*600。
2、配合复眼透镜阵列、非球面收集器.复合抛物面聚光器等特殊光学元件，及PBS优化等措施，大幅度提升光效。
提供高达4%的引擎光利用率。
节能环保。
3、针对微型投影结构设计，结构紧凑，光机体积小于60cc（1/2香烟盒大小，最小可实现
体积20cc），便携适用，开创投影全新应用领域（从手机嵌入到掌中、掌上型超便携产品）CF-LCOS微型投影光机成像原理：
大致分为照明部分和成像部分
A 照明部分。
●由上图中“21”大功率白光LED发出混合白光（P+S），
●经过上图中“22”收集后，再经过“23”和“24”筛选和折射，P光穿透，S光折射。
●被折射的S光到上图中“25”上（CF-LCOS）成像
B 成像部分
●通过CF-LCOS产生的彩色图象经过镜头组“27”投射到屏幕。
为保证成像质量，CF-LCOS
的成像面和投影镜头“27”的焦平面重合是至关重要的。
●最终，前段的照明系统经由CF-LCOS成像后，穿过投影镜头“27”，到屏幕。
二、Coolux散热系统
虽然LED自身是真正的冷光源，所发出的光束不携带红外热量，整个光机内部原则上不需要特别的散热、IR隔热等措施，但目前LED自身的光电转换效率仅在20—30%，余下的电能将转换为热量，故LED本身需要良好的散热。
理论与实践均证明，良好的散热有助于提升LED投影更好的光输出，以降低LED节温，延长LED器件的工作寿命。
在COOLUX 的设计中，我们采用了热管技术并配合恰当的风路结构设计，来显著提升整机散热能力。
此外，LCOS器件也需要很好的散热，以避免液晶单元透过率和成像质量劣化，导致出现图像残影等情况。
热管的原理：
1、热源
2、蒸发
3、蒸汽
4、散逸
5、冷凝
6、液体靠重力或毛细网循环
备注：上图摘自互联网
热管性能
关键动作：相变
热管是具有很高热传导率的封闭体，借助于内部流体的蒸发和冷凝（相变）实现热传递。
内部含少量水的铜热管的传导率比同样的普通铜管的传导率高出20到50倍。
热管能传导很高的热流而温度差却很小。
■ 传导功率高达1000W
■ 热阻低于65 °C/kW
■ 拥有不同形状：圆柱形，扁平形和弯曲形
■ 被动器件
Coolux所用热管模拟图
热管优势：
1、有效散热表面积比原始设计大5倍
2、热传导速度比铝散热器快20倍
3、确保在整机封闭结构下，光源工作更
稳定，结温更低，LED能够长期、稳定工
作
三、电路系统：
LED+LCOS投影机电路系统主要由LCOS面板、LCOS变频驱动、信号处理、接口控制及辅助电路、LED光源及驱动五大部分组成。
同时视不同功能配置的机型，各部分的具体电路形式不同。
针对我公司coolby（掌中型）和coolux（掌上型）分别描述如下：
1、Coolby整机电路结构（电路框图见图1）：
图1
●LCOS面板：coolby使用的是HX7027（640X480）0.44寸LCOS面板；
●LCOS变频驱动：coolby采用HIMAX的专用倍频IC HX7805实现变频驱动；
●信号处理：该机前端信号处理采用通用视频decoder芯片TVP5150实现视频解码并
输出HX7805能接收的ITU-601格式数字视频信号；
●接口控制及辅助电路：控制电路采用microchip的PIC16F690通用MCU实现整机控
制，其余辅助电路包括音频放大器、底座可选配MP4/DVB-T等单元电路板，以实现不同的电子功能；
●LED光源及驱动：该机LED采用单颗3W高亮度白光LED，配合凌力尔特专用驱动IC实
现稳定、高亮的白光输出
2、coolby整机电路基本工作原理及流程：
●整机上电后处于待机状态，当系统控制MCU检测到有power按键动作时，启动开机流
程，初始化各单元电路，启动光源及风机，整机进入正常工作状态；
●外部视频信号（或者底座MP4/DVB-T等单元电路板送出的视频信号）直接送到视频
decoder芯片TVP5150，由TVP5150进行自适应视频解码，并按照ITU-601标准输出数字视频信号；
●HX7805接收到TVP5150输出的数字视频信号后，对该信号进行倍频处理，再输出符
合HX7027面板显示要求的100HZ（PAL制式）或120HZ(NTSC制式)数字视频信号；●HX7027接收到该信号后实现正常的画面显示；
●声音信号直接送进音频放大器放大驱动扬声器。
3、coolux整机电路结构（电路结构框图见图2）：
图2
●LCOS面板：coolux采用HX7015（800X600）0.59寸LCOS面板；
●LCOS变频驱动：coolux采用HIMAX专用单芯片SOC平台HX6271，该平台集成LCOS倍频
驱动、信号处理、接口电路、主控MCU等
●接口控制及辅助电路：该机支持触摸按键操作和控制，触摸按键板由一块独立的
microchip主控芯片实现触摸按键及面板背光灯控制。
该机可选配MP4/RMVB/DVB-T 等单元电路板以实现不同的电子功能；
●LED光源及驱动：该机使用多管芯封装超大功率白光LED，驱动电路采用外置mos管
的大电流恒流驱动方案，实现 2A X 3 路的驱动
4、coolux整机电路基本工作原理及流程：
●整机上电后面板power红色指示灯亮，整机进入待机状态，按power键后，HX6271
系统平台初始化；
●系统初始化完成后启动风机及LED光源驱动电路，并且LCOS面板正常工作，出现无
信号蓝屏，系统自动扫描CVBS和PC通道；
●当检测到同步信号后，系统将锁定在当前通道，自动显示视频画面；
●该机辅助电路可选配MP4/RMVB/DVB-T解码单元电路板，实现不同的电子功能，不同
的单元电路板通过输出CVBS信号到HX6271，实现画面显示； 音频信号直接送入音频放大器，经放大后驱动扬声器；。