lcos是什么以及lcos技術原理

? ? ? ?1、 LCOS 面板架構

　　LCOS（Liquid Crystal on Silicon）屬于新型的反射式 MICRO LCD投影技術，其結構是在硅片上，利用半導體制程制作驅動面板（又稱為CMOS－LCD），然后在電晶體上透過研磨技術磨平，并鍍上鋁當作反射鏡，形成CMOS基板，然后將CMOS基板與含有透明電極之上玻璃基板貼合，再注入液晶，進行封裝測試。見圖 1。在單晶硅片上集成CMOS和存貯電容器的陣列，通過開孔把漏電極和像素電極連結，像素電極用鋁做成反射電極。為防止強光照射溝道，加一層金屬檔光層。另一側基板是ITO電極的玻璃板。液晶層盒厚愛像素尺寸限制，一般盒厚取幾微米。LC0S前投影放大倍數大，顯示區內不能用控制盒厚的隔墊物，或者盒厚取小于2微米，可用隔墊物。

　　圖1LCOS 面板結構圖

　　LCOS投影機的基本原理與LCD投影機相似，只是LCOS投影機是利用LCOS面板來調變由光源發射出來欲投影至屏幕的光信號，與LCD投影機最大的不同是LCD投影機是利用光源穿過LCD作調變，屬于穿透式，而LCOS投影機中是利用反射的架構，所以光源發射出來的光并不會穿透LCOS面板，屬于反射式。LCOS面板是以CMOS芯片為電路基板及反射層，然后再涂布液晶層后，以玻璃平板封裝。

　　2、 投影顯示系統架構

　　LCOS面板是以CMOS芯片為電路基板，因此無法讓光線直接穿過，其分光合光系統設計和LCD投影機有些不同，通常需要在分光合光系統中利用偏極化分光鏡，將入射LCOS面板的光束與反射后的光束分開。

　?。ǎ幔┢珮O化分光鏡的功能：

　　PBS是由兩個45度等腰直角棱鏡底邊粘合的而成的棱鏡，當非線性偏極化光入射PBS時，PBS會反射入射光的Ｓ偏光（垂直入射線平面），并且讓P偏光（平行入射線平面）通過。

　?。ǎ猓┲饕Y構：

　　圖2是LCOS投影結構系統，用金屬鹵化物燈（亮度6000流明以上）或氖燈（亮度60000流明），用拋物面反射鏡過濾紫外光和紅外光，再用冷反射鏡過濾紅外光，通過聚焦透鏡和復眼透鏡得到均勻的平行光，然后分色鏡分光，再通過PBS得到偏振光，通過LCOS反射進行合成并通過變焦透鏡投影到屏幕。LCOS投影機與LCD投影機的主要結構在導光及分光合光部分的設計大同小異，只是在LCOS投影機系統中，LCOS面板前均多加了PBS。

　　由光源所發出的光經由雙色鏡后分成R、G、B三色光，此三色光分別通過各自的PBS后，會反射S偏光進入LCOS面板，當液晶顯示為亮態時，S偏光將改變成P偏光，最后以雙色棱鏡組合調變過的三道偏極光，投射至屏幕處得到影像。

　　簡單來說，LCOS是直接與顯像管投影技術、高溫多晶硅液晶穿透式投影技術、DMD數據光學處理反射式技術相關。這三項技術已發展成熟，故LCOS可成為投影顯示技術的新主流。

　　圖 2 LCOS投影系統結構

　　另外還有一種離軸光學投影系統。入射光和反射光分開，不用PBS。而用偏振膜，對比度高，但體積稍微大一些。具體結構見圖３。

　　圖 3 離軸光學投影系統結構示圖

　　3、LCOS技術特性

　　與穿透式HTPS－LCD及DLP相比，LCOS具有下列優勢：

　　光利用效率高：LCOS與LCD投影顯示器類似，主要的差別就是LCOS屬反射式成像，所以光利用效率可達40％以上，與DLP相當，而穿透式LCD僅有3－10％而已。

　　體積?。篖COS可將驅動IC等外圍線路完全整合至CMOS基板上，減少外圍IC的數目及封裝成本，并使體積縮小。

　　分辨率高：由于LCOS的晶體管及驅動線路都制作于硅基板內，位于反射面之下，不占表面面積，所以僅有像素間隙占用開口面積，不像穿透式LCD的TFT及導線皆占用開口面積，故理論上LCOS不論分辨率或開口率都會比穿透式LCD高。分辨率普遍達到SXGA等級（1280×1024）

　　制造技術較成熟：LCOS的制作可分為前道的半導體CMOS制造及后道的液晶面板貼合封裝制造。前道的半導體CMOS制造已有成熟的設計、仿真、制作及測試技術，所以目前良率已可達90％以上，成本極為低廉；至于后道的液晶面板貼合封裝制造，雖然據說目前的良率只有30％，但由于液晶面板制造已發展得相當成熟，理論上其良率提升速率應遠高于DMD芯片，所以LCOS應比DLP更有機會取代穿透式HTPS－LCD成為投影顯示技術的主流。

　　此外，LCOS還有一項優點，就是HTPS－LCD目前是SONY及SEIKO EPSON擁有專利權，DLP則是TI的獨家專利，而LCOS則無專利權的問題?，F在***的工研院光電所也已成功開發出LCOS，并正在申請專利中。由于***的半導體產業基礎雄厚，Aｕｒｏｒａ及Kｏｐｉｎ就曾委托***的聯電及聯友光電代工LCOS，所以***業界一直寄希望發展LCOS技術做為其發展投影產品的最佳選擇。

　　目前LCOS市場定位在大屏幕投影顯示產品及HMD（Hｅａｄ Mｏｕｎｔ Dｅｖｉｃｅ）上。目前業界普遍認可：在顯示器市場20“以下以LCD為主流，PDP可應用于30”－ 60“產品，但價格昂貴，投影顯示器適用于30”－ 60“以上的產品，具有解析度高，價格適中等優勢。LCOS投影顯示技術則是落于上述投影顯示器市場；另外亦可作為直視元件，應用在HMD中。

　　LCOS可視為LCD的一種，傳統的LCD是做在玻璃基板上，但LCOS則是長在硅晶圓上。和LCOS的相對比的產品，最常用在投影機上的高溫多晶硅LCD為代表。后者通常用穿透式投射的方式，光利用效率只有3％左右，解析度不易提高；LCOS則采用反射式投射，光利用效率可達40％以上，且其最大的優勢是可利用最廣泛使用、最便宜的CMOS制程，毋需額外的投資，并可隨半導體工藝流程快速的微細化，易于提高解析度。