lcos投影技術(shù)介紹

LCOS(LiquidC哪talOnSilieon)技術(shù)是進(jìn)幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型液晶微顯示技術(shù),該技術(shù)問(wèn)世后,世界各地的大小公司都對(duì)它很感興趣,一致認(rèn)為L(zhǎng)COS微顯示技術(shù)是投影領(lǐng)域中最具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)「33]。近幾年來(lái)經(jīng)過(guò)各方面(芯片或稱(chēng)面板設(shè)計(jì)制造商,光引擎設(shè)計(jì)制造商和系統(tǒng)集成制造商)的努力,用LCOS技術(shù)制造出的LCOS液晶投影(包括背投影機(jī)和前投影機(jī))性能不斷提高,逐漸走向成熟,己經(jīng)由試生產(chǎn)到小批量生產(chǎn)到大批量生產(chǎn),其產(chǎn)品逐漸被市場(chǎng)認(rèn)同,在北美市場(chǎng)已大批量銷(xiāo)售。LCOS技術(shù)是在LCD技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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?yàn)閮烧叨际且壕骷?。利用加到像素電極上的圖像信號(hào)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(duì)透過(guò)它的光通量進(jìn)行調(diào)制從而形成圖像光信號(hào),所不同的是LCD是光透過(guò)器件,即光線穿過(guò)液晶層而射出去;而LCOS是光反射器件,光進(jìn)入液晶層后又被反射回來(lái)又從光的入射面射出去。從偏光的角度說(shuō),S偏振光進(jìn)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(jìn)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(chēng)了P偏振光。和LCD微顯技術(shù)相比,LCOS微顯技術(shù)有著明顯的優(yōu)點(diǎn)[7]。

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

(2)LCD面板中只有TFT制造在像素中,其他的面板驅(qū)動(dòng)IC都在面板的外面,而LCOS面板中集成了面板的驅(qū)動(dòng)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(chǎn),因此其制造成本低,這也是該器件的最大優(yōu)點(diǎn)之一。

(4)LCOS技術(shù)的專(zhuān)利權(quán)比較少。

LCOS的基本含義是在硅片上的液晶,現(xiàn)在通稱(chēng)為硅基液晶,是一種液晶反射式器件。其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。在單晶硅片上用CMOS工藝把驅(qū)動(dòng)陣列電路和液晶驅(qū)動(dòng)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(duì)面的一塊透明半導(dǎo)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(qū)動(dòng)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(gòu)成了一個(gè)LCOS液晶像素,圖3-2所示為其工作原理。

入射光進(jìn)入偏振光變換器PBS,該變換器反射S偏振光,S偏振光穿過(guò)玻璃蓋板和ITO公共電極進(jìn)入液晶層,被下面的鍍鋁電極反射后再次穿過(guò)液晶層、ITO電極和玻璃蓋板進(jìn)入偏振光變換器,變成P偏振光射出,用偏振光變換器實(shí)現(xiàn)了入射光和反射光的分離,保證了LCOS面板的對(duì)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(hào)電壓,液晶分子因圖像信號(hào)電壓的作用,取向狀態(tài)發(fā)生改變,發(fā)射出的光通量收到調(diào)制,像素陣列反射光的總和就形成了圖像光信號(hào),再通過(guò)投影透鏡進(jìn)行聚焦、放大后投射到投影屏幕形成光圖像[9]。