LCOS技術原理

2021-06-13 01:45:30 字數 3740 閱讀 6798

lcos是一種反射型的液晶顯示面板,特點是開口率高。配線部分和開關元件設在反射層的下面,因此不需要玄色矩陣部分,能夠實現無縫連線的影象顯示。有單片式、3片式。顯示元件採用反射型液晶元件lcos(liquid crystal on silicon)。充分利用高解析度元件的特性,實現了3-chip lcos方式的高效能投影機、背投電視機。1-chip lcos方式的情況下,採用通過把光分解成rgb來投影的旋轉稜鏡機構的光順序驅動方式。  

lcos技術原理

lcos(liquid crystal on silicon)它是一種採用有源點陣反射式液晶顯示技術。是lcd與cmos積體電路有機結合的反射型新型顯示技術。

lcos的結構是在單晶矽上生長電晶體,利用半導體整合製作驅動面板(又稱為cmos-lcd),然後在電晶體上透過研磨技術磨平,並在上面鍍鋁膜電極作為反射鏡,形成cmos有源點陣基板,然後將cmos基板與含有ito透明電極之上玻璃基板貼合,再抽進液晶,進行封裝。畫素電極同時也作為反射鏡,畫素的尺寸一般可以做的很小約為7~20μm,開口率高達96%,對於百萬畫素的高解析度的基板的大小還不到一英吋。  

lcos投影機影象調製原理和lcd基本相同,也是以光調製來控制投影顯示影象。進射光線在分光後,經過進射偏光板(pbs),將進射光變成s偏光,經lcos板反射調製。假如液晶經外部訊號調製,處於顯示亮態時,s光會變成p光,經稜鏡透射後,有最多的光投射到會聚透鏡會聚成像。處於顯示暗電平時,s光經調製,依然還是s光輸出,經稜鏡沒有光透射到會聚透鏡,影象顯示為暗電平。因此,輸出到會聚透鏡的光的多少是由每個畫素的外部訊號調製決定的。  

lcos技術特點

lcos是在傳統的lcd基礎上發展起來的,它繼續了lcd技術的優點,同時也克服了lcd的不足之處,所以lcos擁有諸多lcd所不具備的優點。

1. 首先lcd是在石英玻璃基板上生長多晶矽,利用半導體技術在多晶矽(poly-silicon)上製作象素cmos有源驅動電路和儲存電容,這樣無疑會占用象素一定的面積,導致開口率的。畫素的開口率達到96%。(lcd一般是85%)。因此影象畫面沒有畫素感,畫面邊沿更自然。

2. 由於多晶矽(p-lcd)中電子遷移速率低,渡越時間比較長,所以顯示畫面會有延遲,直接影響到畫面的重新整理速率。而在lcos技術中,採用反射式結構,渡越時間大大減少,顯示畫面延時和dlp技術相同,為12ms,而p-lcd的延時,在20ms左右。

3. 其次,lcos是反射式顯示技術,可以避免lcd由於光源長時間的照射溫公升而導致lcd面板區域性灼傷的題目。

4. lcos的驅動電路做在反射電極下面,晶元的畫素解析度可以做得很高,通常lcos的基天職辨率為1400×1050,而lcd和dlp的常規解析度為1024×768。

5. lcos的晶元為0.7",而p-lcd的顯示晶元為1.3",lcd面板尺寸過大,製作工藝難以保證顏色大面積的均勻性。

6. 體積小:lcos可將驅動ic等外圍線路完全整合至cmos基板上,減少外圍ic以及引線的數目,降低了封裝本錢,並使體積縮小,一般xga(1024×768)tft-lcd的外圍引線達到2500多條。

7. lcos以單晶矽基板上的cmos點陣取代多晶矽tft點陣。相比之下,前者生產技術更為成熟。lcos的整個工藝,可以分為前道的半導體cmos製造和後道的夜景面板貼合封裝過程。前道(0.35mm半導體工藝)cmos電路設計、**、製造及測試技術都已經十分成熟,目前合格率可以達到90%以上;後道的液晶屏貼合封裝過程成品率為30%,但是隨著lcos產品的發展和應用的增加,lcos的**下降空間還是很大的。

從與lcos相關聯的顯示技術進行比較,它是與高溫多晶矽htps-lcd顯示技術,dmd(digital mirror device)數字光處理顯示技術相對應的。簡單來說,lcos是直接與陰極射線映象管(crt)顯示技術、高溫多晶矽液晶(ploy-si lcd)穿透式顯示技術、dmd(digital micromirror device)數字光學處理(dlp; digital light projector)反射式顯示技術具有相等同的地位。這三項技術目前發展已經相當成熟,但lcos將成為大螢幕高解析度低本錢投影顯示技術的新主流。

lcos技術優缺點

lcos優點:  1. 解析度高  2. 阻擋光源的強熱不易灼傷  3. 光源利用率、亮度高  4. 響應速度快  5. 對比度高  6. 本錢低  7. 開口率高,影象細膩

8. 使用壽命長20khrs  9. 具有lcd的低功耗驅動特點

lcos缺點:  1. 有多家生產廠家,標準暫不同一  2. 技術門檻較高,有一定的技術難度

【技術分析】lcos技術的前途令人擔憂嗎?

最近一直在為lcos擔憂,由於又有一條有關lcos的訊息傳出,多少有一些不祥的感覺。不久前,byntax-brillian公布他們將停止lcos的運營,而將相關生產和銷售業務轉讓給一家英國公司,不過byntax-brillian會儲存相關的技術專利和智財權。

lcos是一項被寄予厚看的投影技術,具有高解析度、高光效率和好的色彩等優點,然而由於工藝等原因,面板的良品率不高,所以**化的門檻比較高。在2年前在一次採訪中,byntax-brillian公司相關技術職員告訴筆者,要實現成熟的**化產品,lcos廠商需要同時具有面板和光機的生產能力,才能實現面板和光學系統的良好配合,從而實現高的效能表現。因此能夠批量生產**化lcos產品的廠商只有索尼、jvc和byntax-brillian等少數公司,而在這3家公司中,只有byntax-brillian公司的產品的**進進了主流水平。

lcos的技術上風曾經讓眾多廠商涉足,而其後又紛紛退出,其中有colorado microdisplay、zight、threefive和多家中國大陸和中國台灣的廠商,還有英特爾和philips這樣的技術大家,相信這其中,面板的生產工藝和良品率題目一定是最重要的原因,連英特爾這樣的晶元巨擎都無法解決。另外乙個原因就是面板與光學系統的有效匹配題目。

目前lcos產品最為成熟的是索尼(索尼稱為sxrd)和jvc(jvc成為dila),這兩家同時同時擁有lcos的前投產品和背投產品,而且不斷有新產品推出,產品都已經進進批量生產和銷售,**也日趨接近主流,從它們身上我們似乎感覺到lcos技術的前途無量,至少沒有出現衰敗的跡象。

佳能也有相應的lcos前投產品(使用jvc的技術),但數目很少,似乎沒有什麼影響,日立有相應的背投產品,主要應用於拼接等工程應用領域,離主流市場還比較遠。

而中國大陸和中國台灣的相關廠商的產品是否進進批量生產不得而知,只有在一些展會上才會見到相關產品,數目很少,而且大都應用於工程背投等領域,也沒有什麼市場影響。

lcos最緊迫的題目是盡快解決生產工藝和批量生產的題目,然後盡快讓**進進主流區域。最近2年,無論是3lcd還是dlp技術都已經有了長足的進步,高解析度、高光效率這些原本的lcos技術上風已經不復存在,因此留給lcos的生存空間也越來越小。

現在看來,lcos還僅存的唯一上風是超高解析度,jvc和索尼都已經推出了使用lcos技術的4k(4096*2016)解析度的產品,3lcd和dlp技術短時間還無法實現這樣的解析度,這或許會讓lcos技術多持續幾年。

現在看來,lcos技術的未來把握索尼和jvc手中,其中jvc似乎更加堅定和專一,而索尼由於同時還擁有3lcd核心投影技術,隨時有甩手lcos的可能,從這角度看,lcos還真有點兒讓人擔心。

儘管如此,近來仍有不少廠商在嘗試,譬如佳能sx80投影機就應用佳能最新研發的0.55英吋lcos面板,它是世界上最小的sxga+面板之一,無論投射動態影像還是靜態資料內容,該lcos面板均能天生無縫隙、無柵格,更清楚,明亮的影像。該機採用1400×1050的標準解析度,能提供3000流明的標稱亮度和2000:1的對比度,而佳能開發的aisys(aspectual illumination system)光學系統與lcos技術完美結合,成功地將lcos面板整合在小型商務投影機中,擺脫了傳統lcos投影機的粗笨形象。在保持便攜設計的條件下,該光學系統達到對光源的精確控制,全面進步了畫面亮度和色彩表現能力。

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