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LED 投影显示技术 刘颖、池勇、陈守龙、蔡振荣 （香港应用科技研究院有限公司，中国香港） 摘要摘要：相较于传统的投影光源，LED 具备瞬时操作、点光源、高亮度、低压操作等特性， 摘要摘要 加上高演色性与环保等附加价值，极其适合应用于微型投影这一个新兴产业，尤其在个人多 媒体产品正处于发展蓬勃阶段。三种主要的微显示器(LCD, DLP 与LCoS)各有其由于其工作 原理的不同，DLP 在光使用率上有绝对的优势，但考虑价格与技术成熟性，LCoS 应为目前 开发的主流。香港应用科技研究院亦在此领域着墨已久，目前有多款样机已经开发完成，并 已进入技术转移阶段。 关键词关键词：LED ；微型投影；LCD ；DLP ；LCoS 关键词关键词 一 引言 个人多媒体市场不断攀升，仅局限于“听觉”享受的MP3 已不能满足人们的需求，目前 多数数码产品如MP4 、PDA 、手机、游戏机等都更加注重带给用户“视听结合” 的完美享受。 然而由于携带式电子产品一直朝着轻薄短小方向发展，导致其显示屏的尺寸大受限制，也因 此限制了用户在视觉方面的享受。要想同时兼顾电子产品的小型化趋势与大尺寸显示，采用 微型投影模块不失为一种两全其美的方案。依目前产业的反馈，无论是在手机、MP4 或其 它携带式电子产品都有极大的兴趣整合微型投影模块。 目前全世界众多研发机构如德国Sypro Optics、英国Optoma、美国3M 和Microvision 、 日本三菱和东芝、韩国三星和LG 电子、台湾富士康、深圳红蝶、香港iView 以及本研究院 等都在对微型投影技术进行大力研发[1-11] 。就目前的研究现状来看，微型投影模块主要有两 种不同的显示方式：激光扫描式和微显示器件式。激光扫描式是扫描振镜反射激光而形成影 像；而微显示器件式光源照射具有一定影像调制的二维微显示阵列，从而投射出影像。激光 扫描式采用的半导体激光器发光效率较高，但是正因为单束激光的光强极高，如若直视光源 则对使用者的眼睛造成伤害，而且半导体激光器的体积和价格目前而言，应用在微型投影机 上还需要相当长的时间。微显示器件目前则有LCD 、LCoS 和DLP 三种技术共存，各代表 公司均在竞相研发推广。 近年来LED 技术发展势头迅猛，其超小型的体积为微型投影创造了机会，LED 发光效 率也在迅速提高，目前可达到100lm/W 左右，产业预期2012 年有望达到150lm/W。加上原 本就具备的寿命长、高演色度、低压操作与环保等优势，由于LED 具有点光源特性，是非 常理想的投影光源，产业界对LED 在投影领域的应用一向都投以热烈的期待，背投电视是 最早的产品切入点，但碍于背投电视的整体市占率是呈逐步下滑的趋势，目前在投影产业最 具产业前景的新世代明星产品是在“微型投影模块”上，以展现小型化与高亮度投影光源的优 势。 本文将就LED 作为投影光源，采用微型显示器件的微型投影显示技术进行具体阐述和 分析。主要涉及高亮度LED 、微型显示器件、主要竞争对手以及本研究院目前的研究现状。 二 微型投影之光源--高亮度 LED LED 要应用于微型投影光源，一定要有足够的亮度和发光效率。自1968 年 LED 商品 问世以来，研究人员就在不断提高其效能，扩展其应用领域。70 年代，以磷化镓(GaP)、磷 化砷镓(GaAsP)为材质的LED ，波长约在550nm 以上，主要发红、黄、橘、绿等光，由于亮 度尚低，初期仅作为指示灯、数字显示等用途。随着材料科学日益突飞猛进，LED 的材料 开发亦不断演进，在1991 年HP(后LED 部门独立为今日的Lumileds)与东芝共同开发出以 磷化铝镓铟(InGaAlP)制成之LED ，具备高亮度的特性，使得LED 产业开始朝向高亮度发展。 1993 年 日本日亚公 成功开发出较高效率 的蓝光LED ；1995 年 日本日亚公司公 以双異质 结构的InGaN 族，成功将蓝光LED 的亮度推升至一个烛光以上，并于1996 年量产白光LED ； 1998 年 Lumileds 开始释出的第一个商业化之高亮度 LED ；2005 年 Osram 推出Hyper TOP 白光LED 发光效率 22lm/W ，2006 年推