LCOS
迎来发展的春天。
LCOS投影技术的成像采用反射式光路。在早期的产品中采用过和单片式DLP类似的时序成像方式。不过目前的主流产品普遍采用成像水平更高的三片式红绿蓝三元素分离在组合的成像方式。其成像光路与高档的百万元级的3片式DLP数字电影放映机基本相同。
三片式的LCOS成像系统，首先将投影机灯泡发出的白色光线，通过分光系统系统分成红绿蓝三原色的光线，然后，每一个原色光线照射到一块反射式的LCOS芯片上，系统通过控制LCOS面板上液晶分子的状态来改变该块芯片每个像素点反射光线的强弱，最后经过LCOS反射的光线通过必要的光学折射汇聚成一束光线，经过投影机镜头照射到屏幕上，形成彩色的图像。
这种成像系统在光源光线参与成像的利用率上能够达到单片式成像系统的一倍左右。同时因此，同样的光源和电力消耗可以产生更加明亮的最终画面。同时，由于避免了单片式DLP时序成像的缺陷，三片式LCOS投影系统也能产生出更加饱和、丰满的色彩，并且不会出现困扰单片式DLP成像系统的彩虹画面问题。
三片式LCOS成像的投影机产品是目前最成熟的LCOS投影方式。推出这种产品的厂家众多，包括索尼、HVC、视创、佳能等著名公司均有优秀的产品。
而此前曾经被开发过的单片式LCOS系统已经逐渐退出投影机应用领域。因为在单片式的时序系统中，要求LCOS芯片具有比三片式更快的反应速度。二者恰恰是LCOS的主要竞争对手DLP产品的优势，同时也是LCOS的劣势。飞利浦早期的LCOS背投显示技术就是给予单片式LCOS时序显示的投影产品。该项目已经在04年夭折。
给予反射光路的LCOS投影机的核心器件就是LCOS芯片。该芯片的基本结构是CMOS的背板电路上覆盖液晶分子涂布层。
LCOS芯片也可以算作液晶显示技术的一种。只不过，与一般薄膜晶体管液晶显示(即我们常见的液晶显示器、液晶电视的液晶显示系统，Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display；TFT-LCD)面板上、下两面均以玻璃做为基板不同，而LCoS则仅有上面采用玻部，底部的基本则以半导体材料硅为主的控制电路芯片。
LCOS芯片从下向上的第一层是硅基的IC芯片，采用互补金氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；CMOS)工艺制造。在CMOS上面为抛光的铝镀层，用于提供电极和光线反界面射面。在铝金属层上要涂布液晶分子，并采用网格状的框架分割成像素。LCOS芯片最上面一层是透明ITO电极和玻璃基板层。LCOS芯片结构中，采用现代CMOS制造工艺的IC驱动层是整块芯片的控制中枢。
从像素结构上讲，LCOS芯片背面的CMOS有源显示驱动矩阵为每一个像素提供了包括开关（NMOS晶体管）、存储电容和在它们上面的铝反射电极。工作的时候，NMOS晶体管控制列数据线对液晶像素充电，而存储电容中的充电电荷建立了相对于控制电极的电压差。于是上部的液晶分子按照电压取向和强度进行偏转，从而控制出入光线的多少，形成灰阶图像。
LCOS芯片的典型像素的截面如图3所示，采用了四层金属，分别用于扫描线、数据线、避光层和铝反射镜面电极，一层液晶层，一层ITO透明电极以及一层玻璃基板。
LCOS投影技术芯片的工艺技术具有大量集成已有成熟技术的特色。
例如，整个LCOS芯片的硅背板都是在常规IC芯片生产在线完成的。采用CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）技术的硅背板具有生产制程成熟、成本低廉和产品功耗较低的优点。CMOS是指互补金属氧化物(PMOS管和NMOS管)共同构成的互补型MOS集成电路制造工艺。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间看，要么PMOS导通，要么NMOS导通，要么都截至，比线性的三极管(BJT)效率要高得多，因此被广泛采用。
众所周知，IC技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。从生产工艺角度来说，在IC工艺中建立CMP（化学机械抛光）技术是为了填平复杂的电路走线提高各金属布线层的平面光刻精度，防止电荷光端积累效应。现在，这些优势都成为制作LCoS芯片像素反射镜面的必然方法。其他，如遮光层工艺也源于IC技术。目前LCOS前段晶圆制程以0.35u制程即可（LCOS芯片也不需要作得更小了），目前良率已可达90%。这些因素成为了LCOS芯片控制成本的关键之一。
除此之外，液晶分子、液晶涂布和ITO透明电极玻璃基板也是被广泛应用的成熟技术。特殊零件的净化操作、、1~2μm盒厚的控制与封接技术、理想的液晶分子定向工艺技术、薄盒的液晶灌注技术、显示模块制造工艺技术等等都是已经比较成熟的工艺。目前，大尺寸液晶产品已经能够突破100英寸的大关。而在小尺寸方面，成熟的喷墨或者印刷等技术也能够轻易的实现高像素密度的涂布。
在LCOS芯片的整个制程中关键的难点是铝反射电极层与液晶分子间的结合问题。液晶分子的着床需要优秀的光学反射平面。这对铝金属电极层的质量提出了苛刻的要求。铝金属电极层主要采用表面化学抛光和表面蒸镀反光层的工艺。在早期的产品中受制于工艺技艺的限制成品率只能达到30%左右，目前这一成品率水平正在被稳步提升。
综合来看，LCOS芯片的工艺特点具有传统工艺、成熟工艺为主导，新问题相对苛刻的特点。这也决定了当下LCOS投影产品从在的理论成本最低，而实际售价有比较高的现象。在早期，DLP投影机技术也面临着类似的问题。采用微电子机械工程DMD芯片的成品率曾经一直是TI德州仪器最大的“心病”。不过这一问题已经被德州仪器很好的解决了。相信随着工艺水平的进步，LCOS一旦能形成稳定的高成品率，到那时必然带来一场普及型的LCOS投影革命。
LCOS投影芯片除了上文体提及的拥有理论上最低的成本外还具有着其它的显著优点。
和LCD比较，LCOS技术仅拥有一个光学面，从而能够利用另一个平面配置驱动电路。进而达到驱动电路和芯片一体化的产品结构。普通的LCD有大量密集的外部引线，如一个1024×768像素点阵的LCD便有2592条外部引线，给整机装配带来了诸多不便。LCoS由于是将LCD制于单晶硅片上，LCD的行、列引出线皆通过半导体工艺在硅片内与IC相连接，故留在外部的仅有数条数据控制线、时序线及电源线等。可利用通用连接端口与前级电路相连接，颇为简便。
普通的LCD透光的光学结构决定了两个光学平面必须保持“干净”。这使得像素分子中间不仅要包含LCOS技术液晶层所需要的像素涂布的分割网格，同时还必须拥有芯片工作必须的“电线”等电子设备。这些设
LCOS投影技术的成像原理
LCOS投影技术的成像采用反射式光路。在早期的产品中采用过和单片式DLP类似的时序成像方式。不过目前的主流产品普遍采用成像水平更高的三片式红绿蓝三元素分离在组合的成像方式。其成像光路与高档的百万元级的3片式DLP数字电影放映机基本相同。
三片式的LCOS成像系统，首先将投影机灯泡发出的白色光线，通过分光系统系统分成红绿蓝三原色的光线，然后，每一个原色光线照射到一块反射式的LCOS芯片上，系统通过控制LCOS面板上液晶分子的状态来改变该块芯片每个像素点反射光线的强弱，最后经过LCOS反射的光线通过必要的光学折射汇聚成一束光线，经过投影机镜头照射到屏幕上，形成彩色的图像。
这种成像系统在光源光线参与成像的利用率上能够达到单片式成像系统的一倍左右。同时因此，同样的光源和电力消耗可以产生更加明亮的最终画面。同时，由于避免了单片式DLP时序成像的缺陷，三片式LCOS投影系统也能产生出更加饱和、丰满的色彩，并且不会出现困扰单片式DLP成像系统的彩虹画面问题。
三片式LCOS成像的投影机产品是目前最成熟的LCOS投影方式。推出这种产品的厂家众多，包括索尼、HVC、视创、佳能等著名公司均有优秀的产品。
而此前曾经被开发过的单片式LCOS系统已经逐渐退出投影机应用领域。因为在单片式的时序系统中，要求LCOS芯片具有比三片式更快的反应速度。二者恰恰是LCOS的主要竞争对手DLP产品的优势，同时也是LCOS的劣势。飞利浦早期的LCOS背投显示技术就是给予单片式LCOS时序显示的投影产品。该项目已经在04年夭折。
LCOS投影技术芯片的结构
给予反射光路的LCOS投影机的核心器件就是LCOS芯片。该芯片的基本结构是CMOS的背板电路上覆盖液晶分子涂布层。
LCOS芯片也可以算作液晶显示技术的一种。只不过，与一般薄膜晶体管液晶显示(即我们常见的液晶显示器、液晶电视的液晶显示系统，Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display；TFT-LCD)面板上、下两面均以玻璃做为基板不同，而LCoS则仅有上面采用玻部，底部的基本则以半导体材料硅为主的控制电路芯片。
LCOS芯片从下向上的第一层是硅基的IC芯片，采用互补金氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；CMOS)工艺制造。在CMOS上面为抛光的铝镀层，用于提供电极和光线反界面射面。在铝金属层上要涂布液晶分子，并采用网格状的框架分割成像素。LCOS芯片最上面一层是透明ITO电极和玻璃基板层。LCOS芯片结构中，采用现代CMOS制造工艺的IC驱动层是整块芯片的控制中枢。
从像素结构上讲，LCOS芯片背面的CMOS有源显示驱动矩阵为每一个像素提供了包括开关（NMOS晶体管）、存储电容和在它们上面的铝反射电极。工作的时候，NMOS晶体管控制列数据线对液晶像素充电，而存储电容中的充电电荷建立了相对于控制电极的电压差。于是上部的液晶分子按照电压取向和强度进行偏转，从而控制出入光线的多少，形成灰阶图像。
LCOS芯片的典型像素的截面如图3所示，采用了四层金属，分别用于扫描线、数据线、避光层和铝反射镜面电极，一层液晶层，一层ITO透明电极以及一层玻璃基板。
LCOS投影技术芯片的工艺特点
LCOS投影技术芯片的工艺技术具有大量集成已有成熟技术的特色。
例如，整个LCOS芯片的硅背板都是在常规IC芯片生产在线完成的。采用CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）技术的硅背板具有生产制程成熟、成本低廉和产品功耗较低的优点。CMOS是指互补金属氧化物(PMOS管和NMOS管)共同构成的互补型MOS集成电路制造工艺。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间看，要么PMOS导通，要么NMOS导通，要么都截至，比线性的三极管(BJT)效率要高得多，因此被广泛采用。
众所周知，IC技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。从生产工艺角度来说，在IC工艺中建立CMP（化学机械抛光）技术是为了填平复杂的电路走线提高各金属布线层的平面光刻精度，防止电荷光端积累效应。现在，这些优势都成为制作LCoS芯片像素反射镜面的必然方法。其他，如遮光层工艺也源于IC技术。目前LCOS前段晶圆制程以0.35u制程即可（LCOS芯片也不需要作得更小了），目前良率已可达90%。这些因素成为了LCOS芯片控制成本的关键之一。
除此之外，液晶分子、液晶涂布和ITO透明电极玻璃基板也是被广泛应用的成熟技术。特殊零件的净化操作、、1~2μm盒厚的控制与封接技术、理想的液晶分子定向工艺技术、薄盒的液晶灌注技术、显示模块制造工艺技术等等都是已经比较成熟的工艺。目前，大尺寸液晶产品已经能够突破100英寸的大关。而在小尺寸方面，成熟的喷墨或者印刷等技术也能够轻易的实现高像素密度的涂布。
在LCOS芯片的整个制程中关键的难点是铝反射电极层与液晶分子间的结合问题。液晶分子的着床需要优秀的光学反射平面。这对铝金属电极层的质量提出了苛刻的要求。铝金属电极层主要采用表面化学抛光和表面蒸镀反光层的工艺。在早期的产品中受制于工艺技艺的限制成品率只能达到30%左右，目前这一成品率水平正在被稳步提升。
综合来看，LCOS芯片的工艺特点具有传统工艺、成熟工艺为主导，新问题相对苛刻的特点。这也决定了当下LCOS投影产品从在的理论成本最低，而实际售价有比较高的现象。在早期，DLP投影机技术也面临着类似的问题。采用微电子机械工程DMD芯片的成品率曾经一直是TI德州仪器最大的“心病”。不过这一问题已经被德州仪器很好的解决了。相信随着工艺水平的进步，LCOS一旦能形成稳定的高成品率，到那时必然带来一场普及型的LCOS投影革命。
LCOS投影技术芯片的优势
LCOS投影芯片除了上文体提及的拥有理论上最低的成本外还具有着其它的显著优点。
和LCD比较，LCOS技术仅拥有一个光学面，从而能够利用另一个平面配置驱动电路。进而达到驱动电路和芯片一体化的产品结构。普通的LCD有大量密集的外部引线，如一个1024×768像素点阵的LCD便有2592条外部引线，给整机装配带来了诸多不便。LCoS由于是将LCD制于单晶硅片上，LCD的行、列引出线皆通过半导体工艺在硅片内与IC相连接，故留在外部的仅有数条数据控制线、时序线及电源线等。可利用通用连接端口与前级电路相连接，颇为简便。
普通的LCD透光的光学结构决定了两个光学平面必须保持“干净”。这使得像素分子中间不仅要包含LCOS技术液晶层所需要的像素涂布的分割网格，同时还必须拥有芯片工作必须的“电线”等电子设备。这些设
上一篇：海尔轰天雷T60D803[ 06-02 ]
下一篇：方正卓越E200-3250[ 06-02 ]
