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硅基液晶光学引擎技术的专利部署
硅基液晶光学引擎技术的专利部署
* 来源 : * 作者 : admin * 发表时间 : 2012-12-01 * 浏览 : 415

硅基液晶(LCOS)显示技术

  硅基液晶光学引擎(Light or Optical Engine of Liquid Crystal Based on Silicon,简称LCOS光学引擎)是LCOS设备的核心组件之一。其工业设计方面存在许多技术路线,例如,IBM的三面板、三PBS引擎,ColorQuad的三面板、四PBS引擎,Dichroic的三面板、二PBS引擎具有较好的对比度和色彩表现。飞利浦的三面板、一PBS引擎,ColorCorner的三面板、一PBS引擎的对比度、色彩表现等均较差。此外,Nova、Color Wheel、ColorSwitch、Rotating Prism、Hologram、Unaxis、Displaytech、JVC等也提出了各自的LCOS光学引擎技术架构。不过,索尼、JVC、Syntax-Brillian三家企业的光学引擎商用规模最大。随着竞争的日益加剧,惠普、东芝、英特尔、飞利浦等巨头已经陆续退出LCOS光学引擎的开发团队。我国兵器装备集团、中强光电、大亿科技、光峰科技、前锦光电、台达电子等曾经长期坚持LCOS光学引擎的研发,并出现了大陆、中国台湾两个LCOS产业联盟。

  目前,中国兵器装备集团公司在“南阳光谷”的LCOS光学引擎工厂已经开始大规模量产。此外,江西鸿源、深圳昂纳明达的三片LCOS光学引擎工厂也已投产。上海地区则在全力打造自主开发的LCOS光学引擎工业项目。随着我国企业陆续在LCOS核心器件上取得技术、工业突破,我国有望成为LCOS设备,乃至大尺寸数字背投设备的全球制造中心。

  在产业链方面,我国已经形成江苏南京、河南南阳、江西南昌、湖北武汉四大LCOS产业集群。海尔、海信、康佳等电视巨头也纷纷加大对LCOS的技术、产业布局。在我国家电企业的积极推动下,LCOS电视的全球年增长率将达40%,逐步取代DLP电视、LCD电视,成为主导全球市场的微显示产品。

  LCOS光学引擎技术的全球

  专利部署将集中在大中华地区

  硅基液晶技术基本不存在原理性发明专利,其行业进入的专利门槛较低。但是,在工业设计方面,硅基液晶领域仍存在不少基础专利。相比DLP、LCD等技术路线,华人在硅基液晶领域的基础专利贡献数量最大。尤其北美地区,大量LCOS专利的发明人是华裔。国外某些LCOS工业巨头也仰赖不少华裔高级技术、管理人员。在我国大陆和台湾,从事LCOS开发的技术和产业团队规模庞大。从技术和产业发展态势看,今后几年将是全球LCOS专利部署的密集期。拥有强大研发、代工、配套能力的大中华地区可望成为全球LCOS专利部署的密集之地。

  检索显示,海外硅基液晶光学引擎专利主要分布在北美、日本、我国台湾、韩国等地区。例如,US20070115441号、US7175281号文献涉及一种提高硅基液晶光学引擎图象对比度的方法和装置。US20070091285号文献涉及一种硅基液晶光学引擎的照明系统。US20060209263号、JP2006293147号文献涉及一种硅基液晶发射系统中的离轴光学引擎。US20060077673号文献涉及一种提高硅基液晶光学引擎光输效率的方法。KR20070064027号文献涉及一种硅基液晶面板的光学引擎结构。US2007177106号文献涉及一种用软件、软硬件相结合技术校正硅基液晶芯片问题的系统。US2007081252号文献涉及一种单板发射的硅基液晶彩色光学引擎。US2006007539号文献涉及一种硅基液晶光学引擎结构。US2005007672号文献涉及一种硅基液晶显示面板及其光学引擎。

  在我国大陆,本土企业、科研机构部署的LCOS专利占总量的60%多。值得关注的是,我国军工企业在LCOS领域有不少核心技术发明。在国外,波音、洛克西德-马丁、通用、三菱等军工企业巨头都控股很多私营上市公司,在民品领域都取得了很大的成就。它们每年还耗费数百亿美元收购数以百计的私营高科技公司。随着国防工业陆续大规模调整产业政策,从2005年开始,我国军工企业进军民品的步伐明显加快,并取得了巨大成就。例如,在数字高清微显领域,尤其在硅基液晶领域,凭借雄厚的技术、专利实力,中国兵器装备集团公司等国防企业可望继续维护我国电视工业在全球产业链中的地位。在缔造全球LCOS工业标准方面,我国国防企业也有很强的技术、专利话语权。从技术内容看,我国LCOS光学引擎专利主要分布在如下领域:

  光学引擎产品发明。例如,200410081408.2号文献涉及一种时分三色LED灯的单片微显示投影光学引擎及投影装置。它可配合单片LCOS、LCD或者DLP,实现彩色投影显示。它采用时间混色,利用三色LED灯作光源,顺序点亮红绿蓝三色,让三种基色光依次照射到LCOS、LCD或者DLP上,当三种基色光以足够快的速度出现时,肉眼会感觉到三种基色光是同时出现的。200480041976.8号文献涉及一种简易偏振光回收系统,以及能回收偏振光的硅基液晶光学引擎。200620097200.4号文献涉及一种用于硅基液晶微显示光学引擎的二色分/合光镜。02217355.2号文献涉及一种单芯片投影显示系统的光学引擎。02295756.1号文献涉及一种LCOS投影电视照明系统中的会聚型蝇眼透镜阵列装置。03804687.3号文献涉及一种复合偏振分束器。

  光学引擎系统发明。例如,01125321.5号文献涉及一种用反射式液晶板作图像源的液晶投影机偏振分合色系统。它包括偏振合成系统、偏振薄膜反射镜和偏振分合色棱镜等。偏振合成系统把灯源发出的自然光全部转换为单一偏振方向的光。偏振薄膜反射镜把蓝色光的偏振方向旋转90度而其他光保持不变。偏振分合色棱镜把红绿蓝三色光按偏振方向和颜色分解到各自对应颜色的反射式液晶板上,然后再把三色图像光束合成一个彩色的图像,通过透镜投影到屏幕上。200510081586.X号文献涉及一种LCOS光学投影系统,包括照明光源、紫外和红外滤光片、两块透镜阵列、偏振转换系统、聚光透镜、分光平板、两块偏振片、波长选择偏转器、三块反射型成像部件、合光棱镜、投影镜头,以及两个反射型偏振器等。03140397.2号文献涉及一种彩色分合的光学系统及液晶投影系统。200380104730.6号文献涉及一种高对比度立体投影系统。200510102670.5号文献涉及一种采用在硅板液晶微显示LCOS上集成彩色滤波片的光学投影系统。

  光学引擎方法、芯片发明。例如,01139206.1号文献涉及一种延长硅基液晶显示芯片寿命的方法。它在芯片的液晶盒封装玻璃上制作上光隔离网栅,有效防止在投影显示时由于强光照射引起的芯片性能衰退问题。200510013172.3号文献涉及一种硅基液晶显示芯片像素单元的电路平面结构及其制备方法。其电路由NMOS开关管和MOS存储电容器构成,包括二氧化硅绝缘层、P型硅衬底层、数据电极线、扫描电极线、反射镜面电极、上电极、下电极、多晶硅、栅氧化层,n型反型层等。再如,200510025740.1号文献涉及一种LCOS中具有双向驱动行选择线的显示芯片,包括一个显示芯片,一根行选择驱动线。行选择驱动线的一端通过单边译码信号驱动。行选择驱动线的另一端通过另一译码信号驱动。这两个译码信号完全同步。

  光学引擎电子数据处理技术发明。例如,03104999.0号文献涉及一种硅上液晶子场数据动态暂存场序彩色数据处理器。它用数据动态暂存的方式来设计LCOS场序彩色数据转换器电路,采用15组8位的移位寄存器组成动态的数据暂存电路,解决了LCOS场时序彩色微型显示系统的微型化问题。03128965.7号文献涉及一种在LCOS中数据存储和数据控制显示的装置,包括由第一反向器和第二反向器并联组成的第一级静态存储结构,由第三反向器和第四反向器并联组成的第二级静态存储结构,通过控制电路,在同一时间段内同时完成数据接收以及驱动显示功能。

  光学引擎散热技术。例如,02295368.X号文献涉及一种LCOS液晶板投影电视的光学引擎散热装置,包括轴流风扇、光学引擎箱体、过滤网,以及散热窗等。光学引擎箱体的三个侧面、顶面和底面上开有孔洞,三个LCOS液晶板分别以覆盖各自孔洞的方式安装在光学引擎箱体的三个侧面上,两个轴流风扇分别以吹风和抽风方式以及覆盖各自孔洞的方式安装在光学引擎箱体的顶面和底面。200420088551.X号文献涉及一种用于LCOS液晶面板光学引擎的分色/合色系统散热装置。200410014997.2号文献涉及一种数字微显背投散热方法及装置。

  光学引擎纳米材料技术。例如,200580018419.9号文献涉及一种具有碳纳米管柱的纳米硅基液晶成像芯片,碳纳米管柱在纳米LCOS成像芯片的玻璃基板上生成。由于高度均匀,碳纳米管柱可作为在纳米LCOS成像芯片的玻璃基板与硅晶片之间提供均匀基片间隙的隔片。由于是良好的导电体,碳纳米管柱还可构成外部电压源与在玻璃基板上形成的铟锡氧化物层之间的电气连接部件。(魏衍亮)