lcos是什么 lcos技术原理是什么【详细介绍】

1.LCOS面板架构

LCOS(硅基液晶)是一种新型的反射式微型液晶投影技术。它的结构是用半导体工艺在硅片上制作一个驱动面板(也叫CMOS-LCD)，然后用研磨技术把晶体管磨平，镀铝作为反射层，形成CMOS衬底。然后将CMOS基板与带有透明电极的玻璃基板键合，再注入液晶进行封装测试。参见图1。CMOS和存储电容器的阵列集成在单晶硅晶片上，漏电极通过开口与像素电极连接，像素电极由铝制成作为反射电极。为防止强光照射通道，添加金属挡光层。另一个衬底是具有ITO电极的玻璃板。液晶盒受像素尺寸的限制，盒厚一般为几微米。LC0S的正投影放大倍数较大，所以控制盒子厚度的垫片不能用在显示区域，或者盒子厚度小于2微米，可以用垫片。

LCOS投影仪的基本原理与LCD投影仪类似，只是LCOS投影仪使用LCOS面板对光源发出的光信号进行调制，以投射到屏幕上。LCOS投影机和LCD投影机最大的区别在于，LCD投影机采用光源穿过LCD进行调制，属于透射式，而LCOS投影机采用反射式结构，所以光源发出的光不会穿透LCoS面板，属于反射式。LCOS面板是以CMOS芯片作为电路基板和反射层，然后涂上液晶层，再用玻璃平板封装而成。

2.投影显示系统体系结构

LCOS面板是基于CMOS芯片的，不能让光直接通过。它的分光合光系统设计与LCD投影仪有些不同。通常，在分光合光系统中需要使用偏振分束器来分离入射光束和反射光束。

(一)偏振分束器的作用:

PBS是由两个45度等腰直角棱镜的底边粘合而成的棱镜。当非线性偏振光进入PBS时，PBS会反射入射光的S偏振光(垂直于入射光线平面)，让P偏振光(平行于入射光线平面)通过。

(b)主要结构:

图2是LCOS投影结构系统，使用金属卤化物灯(亮度6000流明以上)或氖灯(亮度60000流明以上)，用抛物面镜过滤紫外光和红外光，再用冷光镜过滤红外光。通过聚焦透镜和复眼透镜得到均匀平行光，然后分色镜分光，再通过PBS得到偏振光，由LCOS反射合成，通过变焦透镜投射到屏幕上。LCOS投影仪和LCD投影仪的主要结构在导光和分光的设计上是相似的，只是在LCOS投影仪系统中，在LCOS面板前面增加了PBS。

光源发出的光经过双色镜后分为R、G、B三种颜色。在通过各自的PBS后，三种颜色的光将反射S偏振光并进入LCOS面板。当液晶处于亮态时，S偏振光将变成P偏振光。最后，经过双色棱镜调制的三束偏振光投射到屏幕上，获得图像。

简单来说，LCOS与显像管投影技术、高温多晶硅液晶透射投影技术、DMD数据光学处理反射技术直接相关。这三项技术已经成熟，因此LCOS可以成为投影显示技术的新主流。

还有一个离轴光学投影系统。入射光和反射光在没有PBS的情况下分离。用偏光膜，对比度高，但体积略大。详情见图3。

3.LCOS的技术特征

与穿透式HTPS液晶显示器和DLP相比，LCOS具有以下优点:

高光利用效率:LCOS类似于LCD投影显示。主要区别在于LCOS是反射式成像，所以光利用效率可以达到40%以上，与DLP相当，而透射式LCD只有3-10%。

尺寸小:LCOS可以在CMOS衬底上完全集成驱动IC等外围电路，减少外围IC数量和封装成本，缩小尺寸。

高分辨率:由于LCOS的晶体管和驱动电路都是在硅基板中制作，位于反射面下方，不占用表面积，所以只有像素间隙占用开口面积，不像透射式LCD的TFT和导线占用开口面积。因此，理论上，LCOS将比透射式LCD具有更高的分辨率或开口率。分辨率一般达到SXGA水平(1280&TImes1024)

制造技术成熟:LCOS制造可分为前面的半导体CMOS制造和后面的液晶面板键合封装制造。前半导体CMOS制造有成熟的设计、仿真、制作和测试技术，所以目前的良品率已经达到90%以上，成本极低。至于后期的液晶面板键合和封装制造，虽然据说目前的良品率只有30%，但是因为液晶面板制造已经发展的相当成熟，理论上它的良品率应该远高于DMD芯片，所以LCOS应该比DLP更有机会取代穿透式HTPS-LCD成为投影显示技术的主流。

另外，LCOS还有一个优势，就是HTPS-LCD目前是索尼和精工爱普生的专利，DLP是ti的独家专利，LCOS没有专利。现在，台湾省工研院光电所已经研发成功LCOS，正在申请专利。由于台湾省半导体产业基础雄厚，Aurora和Kopin已委托UMC和台湾省联友光电股份有限公司生产LCOS，因此台湾省业界一直希望发展LCOS技术作为其开发投影产品的最佳选择。

目前，LCOS市场定位于大屏幕投影显示产品和HMD(头戴式设备)。目前业内普遍公认:在显示器市场，20以下面的LCD为主流，PDP可以应用到30-60产品，但是价格贵，而且投影显示适合30-60以上产品具有分辨率高，价格适中的优点。LCOS投影显示技术属于上述投影显示市场；此外，它也可以作为一个直接的视觉元素在HMD。

LCOS可以看作是LCD的一种。传统的LCD是在玻璃基板上制造的，但是LCOS是在硅片上生长的。与LCOS相比，投影仪使用的高温多晶硅LCD是最常见的产品。后者通常采用穿透式投影，光利用效率只有3%左右，分辨率不易提高；LCOS采用反射式投影，光利用效率可达40%以上。它最大的优点是可以使用应用最广泛、最便宜的CMOS工艺，无需额外投资，并且可以随着半导体工艺流程快速减薄，易于提高分辨率。