1、 LCOS 面板架構(gòu)

　　LCOS(Liquid Crystal on Silicon)屬于新型的反射式 MICRO LCD投影技術(shù)，其結(jié)構(gòu)是在硅片上，利用半導(dǎo)體制程制作驅(qū)動面板(又稱為CMOS-LCD)，然后在電晶體上透過研磨技術(shù)磨平，并鍍上鋁當(dāng)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(jìn)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(jié)，像素電極用鋁做成反射電極。為防止強(qiáng)光照射溝道，加一層金屬檔光層。另一側(cè)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(shù)大，顯示區(qū)內(nèi)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。

　　LCOS投影機(jī)的基本原理與LCD投影機(jī)相似，只是LCOS投影機(jī)是利用LCOS面板來調(diào)變由光源發(fā)射出來欲投影至屏幕的光信號，與LCD投影機(jī)最大的不同是LCD投影機(jī)是利用光源穿過LCD作調(diào)變，屬于穿透式，而LCOS投影機(jī)中是利用反射的架構(gòu)，所以光源發(fā)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(tǒng)架構(gòu)

　　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(tǒng)設(shè)計(jì)和LCD投影機(jī)有些不同，通常需要在分光合光系統(tǒng)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。

　　(a)偏極化分光鏡的功能：

　　PBS是由兩個(gè)45度等腰直角棱鏡底邊粘合的而成的棱鏡，當(dāng)非線性偏極化光入射PBS時(shí)，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。

　　(b)主要結(jié)構(gòu)：

　　圖2是LCOS投影結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，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(fù)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(jìn)行合成并通過變焦透鏡投影到屏幕。LCOS投影機(jī)與LCD投影機(jī)的主要結(jié)構(gòu)在導(dǎo)光及分光合光部分的設(shè)計(jì)大同小異，只是在LCOS投影機(jī)系統(tǒng)中，LCOS面板前均多加了PBS。

　　由光源所發(fā)出的光經(jīng)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(jìn)入LCOS面板，當(dāng)液晶顯示為亮態(tài)時(shí)，S偏光將改變成P偏光，最后以雙色棱鏡組合調(diào)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(shù)、高溫多晶硅液晶穿透式投影技術(shù)、DMD數(shù)據(jù)光學(xué)處理反射式技術(shù)相關(guān)。這三項(xiàng)技術(shù)已發(fā)展成熟，故LCOS可成為投影顯示技術(shù)的新主流。

　　另外還有一種離軸光學(xué)投影系統(tǒng)。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(jié)構(gòu)見圖3。

　　3、LCOS技術(shù)特性

　　與穿透式HTPS-LCD及DLP相比，LCOS具有下列優(yōu)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(dá)40%以上，與DLP相當(dāng)，而穿透式LCD僅有3-10%而已。

　　體積小：LCOS可將驅(qū)動IC等外圍線路完全整合至CMOS基板上，減少外圍IC的數(shù)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(qū)動線路都制作于硅基板內(nèi)，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(dǎo)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(dá)到SXGA等級(1280& TI mes;1024)

　　制造技術(shù)較成熟：LCOS的制作可分為前道的半導(dǎo)體CMOS制造及后道的液晶面板貼合封裝制造。前道的半導(dǎo)體CMOS制造已有成熟的設(shè)計(jì)、仿真、制作及測試技術(shù)，所以目前良率已可達(dá)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(jù)說目前的良率只有30%，但由于液晶面板制造已發(fā)展得相當(dāng)成熟，理論上其良率提升速率應(yīng)遠(yuǎn)高于DMD芯片，所以LCOS應(yīng)比DLP更有機(jī)會取代穿透式HTPS-LCD成為投影顯示技術(shù)的主流。

　　此外，LCOS還有一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，就是HTPS-LCD目前是SONY及SEIKO EPSON擁有專利權(quán)，DLP則是 TI 的獨(dú)家專利，而LCOS則無專利權(quán)的問題?，F(xiàn)在臺灣的工研院光電所也已成功開發(fā)出LCOS，并正在申請專利中。由于臺灣的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，Aurora及Kopin就曾委托臺灣的聯(lián)電及聯(lián)友光電代工LCOS，所以臺灣業(yè)界一直寄希望發(fā)展LCOS技術(shù)做為其發(fā)展投影產(chǎn)品的最佳選擇。

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

　　LCOS可視為LCD的一種，傳統(tǒng)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(chǎn)品，最常用在投影機(jī)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(dá)40%以上，且其最大的優(yōu)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(dǎo)體工藝流程快速的微細(xì)化，易于提高解析度。