加入技術(shù)交流群
LCOS投影顯示技術(shù)，不專業(yè)的說就是“制作在單晶硅上的LCD顯示技術(shù)”。作為三大投影顯示技術(shù)的后起之秀，其自從問世以來就受到業(yè)界同仁的廣泛追捧，被大家稱為投影機未來的核心技術(shù)。但是，LCOS投影技術(shù)的發(fā)展并不一帆風順，而是幾經(jīng)坎坷。
LCOS投影技術(shù)的發(fā)展歷史
LCOS投影技術(shù)又稱硅基液晶、硅晶光技術(shù)（Liquid Crystal on Silicon，LCoS），是一種結(jié)合半導(dǎo)體工藝和液晶顯示器（LCD）的新興技術(shù)。該技術(shù)最早出現(xiàn)在上世紀九十年代末期。其首批成型產(chǎn)品是由Aurora Systems公司于2000年開發(fā)出的。該產(chǎn)品具有高分辨率、低價格、反射式成像的特點。
在此之后無數(shù)家企業(yè)蜂擁而至。其中不乏今天依然活躍在LCOS舞臺上的索尼、JVC、視創(chuàng)科技、中芯國際、臺聯(lián)電、江西鴻源數(shù)顯科技、河南輝煌等企業(yè)。但是，在早期被認為是LCOS技術(shù)最有力的支持者的英特人和飛利浦兩位“巨人”卻未能堅持到最后。
04年飛利浦宣布退出LCOS產(chǎn)品的開發(fā)計劃。飛利浦在LCOS產(chǎn)品上主要技術(shù)方向是單片式時序成像背投電視機產(chǎn)品。04年以來液晶和等離子平板電視產(chǎn)品的高速增長被認為是飛利浦放棄LCOS背投電視機產(chǎn)品開發(fā)停頓的核心因素。此外，在這一年英特爾也宣布了停止百萬像素級LCOS芯片的研發(fā)和供貨計劃。英特爾聲稱，未來主要經(jīng)歷將放在開發(fā)兩百萬像素全高清級LCOS產(chǎn)品上。英特爾這樣的表態(tài)被認為是希望以LCOS在像素密度上的優(yōu)勢和德州儀器TI的DLP投影技術(shù)抗爭的策略。然而，05年之后英特爾的LCOS計劃“無疾而終”。
失去兩位巨頭的LCOS正營在04、05年陷入低谷時期。這一階段先后有多家企業(yè)推出了LCOS產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)。令LCOS陣營似乎一時間面臨崩潰的危險。但是，出于對已有技術(shù)的不滿和對未來產(chǎn)業(yè)趨勢的預(yù)期，索尼、JVC和臺灣的視窗科技卻依然堅持了下來。目前，LCOS投影機已經(jīng)成為影院投影機高端產(chǎn)品采用的主要技術(shù)。得到了數(shù)家企業(yè)，例如索尼、JVC、視創(chuàng)、佳能、先鋒、LG等的支持。
目前，LCOS技術(shù)產(chǎn)品呈現(xiàn)出良好的市場增長態(tài)勢。在投影顯示技術(shù)上，DLP技術(shù)追趕LCD技術(shù)用了十年的時間。而目前LCOS技術(shù)也已經(jīng)經(jīng)過了八九年的發(fā)展期。業(yè)內(nèi)分析預(yù)計，隨著LCOS技術(shù)的進一步成熟和產(chǎn)業(yè)鏈條的擴大，LCOS投影顯示技術(shù)正在迎來發(fā)展的春天。
LCOS投影技術(shù)的成像原理
LCOS投影技術(shù)的成像采用反射式光路。在早期的產(chǎn)品中采用過和單片式DLP類似的時序成像方式。不過目前的主流產(chǎn)品普遍采用成像水平更高的三片式紅綠藍三元素分離在組合的成像方式。其成像光路與高檔的百萬元級的3片式DLP數(shù)字電影放映機基本相同。
三片式的LCOS成像系統(tǒng)，首先將投影機燈泡發(fā)出的白色光線，通過分光系統(tǒng)系統(tǒng)分成紅綠藍三原色的光線，然后，每一個原色光線照射到一塊反射式的LCOS芯片上，系統(tǒng)通過控制LCOS面板上液晶分子的狀態(tài)來改變該塊芯片每個像素點反射光線的強弱，最后經(jīng)過LCOS反射的光線通過必要的光學(xué)折射匯聚成一束光線，經(jīng)過投影機鏡頭照射到屏幕上，形成彩色的圖像。
這種成像系統(tǒng)在光源光線參與成像的利用率上能夠達到單片式成像系統(tǒng)的一倍左右。同時因此，同樣的光源和電力消耗可以產(chǎn)生更加明亮的最終畫面。同時，由于避免了單片式DLP時序成像的缺陷，三片式LCOS投影系統(tǒng)也能產(chǎn)生出更加飽和、豐滿的色彩，并且不會出現(xiàn)困擾單片式DLP成像系統(tǒng)的彩虹畫面問題。
三片式LCOS成像的投影機產(chǎn)品是目前最成熟的LCOS投影方式。推出這種產(chǎn)品的廠家眾多，包括索尼、HVC、視創(chuàng)、佳能等著名公司均有優(yōu)秀的產(chǎn)品。
而此前曾經(jīng)被開發(fā)過的單片式LCOS系統(tǒng)已經(jīng)逐漸退出投影機應(yīng)用領(lǐng)域。因為在單片式的時序系統(tǒng)中，要求LCOS芯片具有比三片式更快的反應(yīng)速度。二者恰恰是LCOS的主要競爭對手DLP產(chǎn)品的優(yōu)勢，同時也是LCOS的劣勢。飛利浦早期的LCOS背投顯示技術(shù)就是給予單片式LCOS時序顯示的投影產(chǎn)品。該項目已經(jīng)在04年夭折。
LCOS投影技術(shù)芯片的結(jié)構(gòu)
給予反射光路的LCOS投影機的核心器件就是LCOS芯片。該芯片的基本結(jié)構(gòu)是CMOS的背板電路上覆蓋液晶分子涂布層。
LCOS芯片也可以算作液晶顯示技術(shù)的一種。只不過，與一般薄膜晶體管液晶顯示(即我們常見的液晶顯示器、液晶電視的液晶顯示系統(tǒng)，Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display；TFT-LCD)面板上、下兩面均以玻璃做為基板不同，而LCoS則僅有上面采用玻部，底部的基本則以半導(dǎo)體材料硅為主的控制電路芯片。
LCOS芯片從下向上的第一層是硅基的IC芯片，采用互補金氧化半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；CMOS)工藝制造。在CMOS上面為拋光的鋁鍍層，用于提供電極和光線反界面射面。在鋁金屬層上要涂布液晶分子，并采用網(wǎng)格狀的框架分割成像素。LCOS芯片最上面一層是透明ITO電極和玻璃基板層。LCOS芯片結(jié)構(gòu)中，采用現(xiàn)代CMOS制造工藝的IC驅(qū)動層是整塊芯片的控制中樞。
從像素結(jié)構(gòu)上講，LCOS芯片背面的CMOS有源顯示驅(qū)動矩陣為每一個像素提供了包括開關(guān)（NMOS晶體管）、存儲電容和在它們上面的鋁反射電極。工作的時候，NMOS晶體管控制列數(shù)據(jù)線對液晶像素充電，而存儲電容中的充電電荷建立了相對于控制電極的電壓差。于是上部的液晶分子按照電壓取向和強度進行偏轉(zhuǎn)，從而控制出入光線的多少，形成灰階圖像。
評論