LCOS

LCOS

面板结构

    LCOS（Liquid Crystal on Silicon）属于新型反射式微LCD，其结构是在硅片上“生长”液晶，利用集成电路工艺制作驱动面板（又称CMOS-LCD），经过研磨技术磨平后镀上铝当反射镜，形成CMOS基板，再将CMOS基板与含有透明电极的玻璃（ITO）极板贴合，再注入液晶，进行封装（见图 1）。在单晶硅片上集成ＣＭＯＳ和存贮电容器的数组，通过开孔把漏电极和像素电极连结，像素电极用铝做成反射电极。为防止强光照射沟道，加一层金属挡光层。另一侧基板是ITO电极的玻璃板。液晶层盒厚受像素尺寸限制，一般盒厚为几微米。

投影显示系统技术原理

    ＬＣＯＳ投影机的基本原理与ＬＣＤ投影机相似，只是ＬＣＯＳ投影机是利用ＬＣＯＳ面板来调变由光源发射出来欲投影至屏幕的光信号，当光线照射到LCOS芯片时，其反射光就受到CMOS电极和ITO电极之间电压的调制，因此LCOS芯片实际上是一种光调制器件。利用这种特性，将图像或数据信息转换为CMOS电极数组的电压，就可以实现反射光的成像。光源的光经过极化和传输系统到棱镜分光为红绿兰三种光并照射到LCOS芯片上被图像调制，调制后的光线在经光会聚系统合成后进入投影镜头并照射到屏幕上成像。

    ＬＣＯＳ面板是以ＣＭＯＳ芯片为电路基板，因此无法让光线直接穿过，其分光合光系统设计和ＬＣＤ投影机有些不同，通常需要在分光合光系统中利用偏极化分光镜（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｅｒ；ＰＢＳ），将入射ＬＣＯＳ面板的光束与反射后的光束分开。

    由光源所发出的光经由Ｄｉｃｈｒｏｉｃ Ｍｉｒｒｏｒ（双色镜）后分成Ｒ、Ｇ、Ｂ三色光，此三色光分别通过各自的ＰＢＳ后，会反射Ｓ偏光进入ＬＣＯＳ面板，当液晶显示为亮态时，Ｓ偏光将改变成Ｐ偏光，最后以双色棱镜（Ｄｉｃｈｒｏｉｃ Ｐｒｉｓｍ）组合调变过的三道偏极光，投射至屏幕处得到影像。

 

图2 LCOS成像原理图

应用领域

    和透射式LCD技术相比，LCOS可以很容易地实现高分辨率和充分的色彩表现，而且可以较大地降低成本。LCOS的用途十分广泛，大到背投彩电，小至数码相机都可以使用它作为显像器件。虽然LCOS看起来简单，但要产品化还要有一个过程，并不是像想象的那样容易形成产业。LCOS技术一经推出便在全世界范围内造成极大影响，但由于制造工艺等方面原因，目前基于LCOS技术的产品还没有形成大规模量产，只有少数厂家开发出了应用于投影机的LCOS芯片和应用LCOS技术的投影机及背投电视样机。LCOS技术在以后大屏幕显示应用领域里具有很大优势，它没有晶元模式，且具有开放的架构和低成本的潜力。

新型显示器件进展  

    阴极射线管CRT曾经一枝独秀，但在新的世纪里，各类显示器件将各领风骚，百花齐放。总的发展趋势将是：CRT会缓慢地减少，平板显示器件(FPD)将快速地增长。预计2004～2005年，CRT和FPD二者的产值将相当（见表1）。各种平板显示器件由于自身的技术原因，发展并不平衡。

表1 全球CRT和FPD市场分析

年份	1998	1999	2000	2001	2002	2003	2004
CRT	230	240	240	250	250	260	260
FPD	140	160	170	180	210	230	260

 

市场仍在扩大

　　显示器件的发展方向是高分辨率、高清晰度。根据市场调查，人们对显示器件性能的要求各有不同侧重，其中要求高分辨率的约占52.7%、高亮度的约占20.1%、宽视角的约占17.8%、彩色饱和的约占9.3%。市场对高分辨率、高清晰度显示器件的需求量越来越大，人们对显示质量和显示功能的要求也越来越高，越来越多样化。由于竞争十分激烈，还要求显示器件成本低，价格便宜。

　　由表2可以看出，从1999年到2005年，FPD产值将会翻番。预计在2004年，FPD产值将超过CRT产值。显示器主要用于电视、PC、笔记本计算机和移动通讯产品等四个方面，这四个方面占全部显示市场的87%，其中移动通讯产品市场最大。电视市场主要由CRT、AMLCD(有源矩阵液晶显示器)和PDP(等离子体显示器)瓜分；PC显示器市场主要由CRT和AMLCD瓜分；笔记本计算机市场主要由AMLCD和PMLCD(无源矩阵液晶显示器)瓜分；移动通讯手机市场主要由STNLCD(超扭曲向列相液晶显示器)和OLED(有机发光二极管)瓜分。新近问世的Smart Card将会在小型显示器市场占有相当大的份额。