
直视式大屏幕电视和显示器尚未大量投放市场,使投影显示发展活跃起来,其中LCOS(LiquidCrystalonSilicon)反射式投影显示刚刚迸人市场,引起业界的重视。因为LCOS技术借硅基CMOS集成电路技术,在单晶硅片上CMOS阵列取代a一Si TFT LCD中玻璃基板上a一Si TFT阵列,相比之下前者生产技术更成熟,还有单晶硅迁移率远高于a一Si迁移率,因此不仅适合于高密度、高分辨率、高开口率显示,而且可以周边驱动电路集成一体,甚至可以集成信息处理系统。但LCOS微型显示通过光学系统放大图像几十到几百倍,带来液晶显示技术的新问题。本文介绍LCOS基本结构、光学系统、LCOS应用和市场及液晶显示中的新问题。今后LCOS主要将应用于数字化HDTV。据统计预测,该领域2000年产值为5亿美元,到2004年产值将达到23亿美元,年增长率为46.5%,是一种快速成长的新型显示系统。分辨率高:由于LCOS的晶体管及驱动线路都制作于硅基板内,位于反射面之下,不占表面面积,所以仅有像素间隙占用开口面积,不像穿透式LCD的TFT及导线皆占用开口面积,故理论上LCOS不论分辨率或开口率都会比穿透式LCD高。分辨率普遍达到SXGA等级(1280×1024)。制造技术较成熟:LCOS的制作可分为前道的半导体CMOS制造及后道的液晶面板贴合封装制造。前道的半导体CMOS制造已有成熟的设计、仿真、制作及测试技术,所以目前良率已可达90%以上,成本极为低廉;至于后道的液晶面板贴合封装制造,虽然据说目前的良率只有30%,但由于液晶面板制造已发展得相当成熟,理论上其良率提升速率应远高于DMD芯片,所以LCOS应比DLP更有机会取代穿透式HTPS-LCD成为投影显示技术的主流。
LCOS芯片属于一种彩色硅级液晶芯片。它采用新型的反射式micro LCD投影技术,其结构是在矽晶圆上长电晶体,利用半导体制程制作驱动面板,然后在电晶体上透过研磨技术磨平,并镀上铝当作反射镜,形成CMOS基板,然后将CMOS基板与含有透明电极之上玻璃基板贴合,再抽入液晶,进行封装测试。
优点:高解析度、高亮度、低成本
缺点:由于工艺等原因,面板的良品率不高,所以贸易化的门槛比较高;面板与光学系统的有效匹配上存在问题。
现在主流的投影技术有三种:3LCD、DLP和最新的LCOS,DMD(数字微镜元件 Digital Micromirror Device)是DLP技术中的核心器件。3片LCD:
是用红绿蓝三块液晶板分别作为红绿蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组汇聚到达分光镜,红绿蓝三色光被分离出来,分别投射到独立的液晶板上,液晶板上相应的像素接收到来自信号源的电子信号,呈现为不同的透明度,以每个像素不同的透明度,生成了图像。三种单色的图像在棱镜中会聚,由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。
DLP:
DLP的全称是Digital Light Processing,中文意思为“数字光学处理技术”。DLP投影机的核心元器件DMD,全称为Digital Micromirror Device,中文意思为“数码微镜装置”,通过控制镜片的偏转达到显示图像的目的。
DMD:
DLP是基于德仪公司 Texas Instruments 开发的数字微反射镜器件DMD 来完成显示数字可视信息的最终环节。DMD 数字微镜元件 Digital Micromirror Device DLP 技术系统中的核心—光学引擎心脏采用的数字微镜晶片是在CMOS的标准半导体上,加上一个可以调整变化反射面角度的旋转机构形成的器件。
一个DMD可被简单描述成为一个半导体光开关。成千上万个微小的方镜片安装在偏转结构上组成DMD芯片 ,每个镜片大小约 16x16um。
LCOS:
LCOS(Liquid Crystal On Silicon,硅上液晶或片上液晶)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面板来控制光线的投射。LCOS面板是以CMOS芯片为电路基板及反射层,液晶被注入到CMOS集成电路芯片和透明玻璃基板之间,CMOS芯片被磨平抛光后当作反射镜,光线透过玻璃基板和液晶材料,经调光后从芯片表面反射出来。
由于LCOS技术固有的一些技术缺陷仍然没有得到很好地解决,更多地停留在工程样机阶段,短时间内很难在投影机领域有所作为。
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