lcos投影技術介紹

LCOS(LiquidC哪talOnSilieon)技術是進幾年發展起來的一種新型液晶微顯示技術,該技術問世后,世界各地的大小公司都對它很感興趣,一致認為LCOS微顯示技術是投影領域中最具有競爭力的技術「33]。近幾年來經過各方面(芯片或稱面板設計制造商,光引擎設計制造商和系統集成制造商)的努力,用LCOS技術制造出的LCOS液晶投影(包括背投影機和前投影機)性能不斷提高,逐漸走向成熟,己經由試生產到小批量生產到大批量生產,其產品逐漸被市場認同,在北美市場已大批量銷售。LCOS技術是在LCD技術的基礎上發展起來的,因此,它們有許多相同之處,例如:LCOS面板和LCD面板工作都必須用偏振光,這是因為兩者都是液晶器件。利用加到像素電極上的圖像信號電壓的作用,改變灌注在像素中的液晶分子的排列(取向),從而液晶層對透過它的光通量進行調制從而形成圖像光信號,所不同的是LCD是光透過器件,即光線穿過液晶層而射出去;而LCOS是光反射器件,光進入液晶層后又被反射回來又從光的入射面射出去。從偏光的角度說,S偏振光進入LCD面板后,輸出的光仍是S偏振光;而為了避免入射光和反射光的干涉,S偏振光進入LCOS器件的液晶層后,再反射后輸出的偏振光不再是S偏振光,而是被PBS稱了P偏振光。和LCD微顯技術相比,LCOS微顯技術有著明顯的優點[7]。

(1)LCOS面板的開口率大,光利用率高,因而用LCOS面板做的投影機的亮度高。

(2)LCD面板中只有TFT制造在像素中,其他的面板驅動IC都在面板的外面,而LCOS面板中集成了面板的驅動IC及外圍電路,使LCOS外圍引線大大減少,提高了可靠性。

(3)LCOS面板用一般2.5微米的CMOS工藝就可以生產,因此其制造成本低,這也是該器件的最大優點之一。

(4)LCOS技術的專利權比較少。

LCOS面板結構及工作原理

LCOS的基本含義是在硅片上的液晶,現在通稱為硅基液晶,是一種液晶反射式器件。其結構如圖3-1所示。在單晶硅片上用CMOS工藝把驅動陣列電路和液晶驅動電路集成在硅片上,液晶電極上鍍上鋁材料兼做反射鏡,以該電極為基板與對面的一塊透明半導體電極(ITO)板之間灌注上液晶。圖中黑白小格子表示集成在硅基板上的驅動電路。液晶層兩邊的小圓狀物是起密封和支撐作用,最上面是玻璃蓋板,這樣就構成了一個LCOS液晶像素,圖3-2所示為其工作原理。

入射光進入偏振光變換器PBS,該變換器反射S偏振光,S偏振光穿過玻璃蓋板和ITO公共電極進入液晶層,被下面的鍍鋁電極反射后再次穿過液晶層、ITO電極和玻璃蓋板進入偏振光變換器,變成P偏振光射出,用偏振光變換器實現了入射光和反射光的分離,保證了LCOS面板的對比度不受影響。由于鍍鋁電極是液晶控制電極,在它上面有圖像信號電壓,液晶分子因圖像信號電壓的作用,取向狀態發生改變,發射出的光通量收到調制,像素陣列反射光的總和就形成了圖像光信號,再通過投影透鏡進行聚焦、放大后投射到投影屏幕形成光圖像[9]。

圖3-2LCOS像素工作原理