LCOS技术资料汇总

LCOS 技术资料汇总

LCOS简介：

LCOS （Liquid Crystal on Silicon ）技术又称硅基液晶、硅晶光技术，是一种结合半导体工艺和液晶显示器（LCD）的新兴技术。

LCOS的用途十分广泛，大到背投彩电，小至数码相机都可以使用它作为显像器件。

LCOS技术是在TFT-LCD技术的基础上发展起来的。

LCOS简介：

LCOS(Liquid Crystal on Silicon)属于新型的反射式micro LCD投影技术，它采用涂有液晶硅的CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片，用先进工艺磨平后镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将CMOS基板与含有透明电极之上的玻璃基板相贴合，再注入液晶封装而成。LCOS将控制电路放置于显示装置的后面，可以提高透光率，从而达到更大的光输出和更高的分辨率。

一般来说，LCOS设备的像素间只有非常小的间隙。像素间距——两个相同颜色像素之间的水平距离——为8至20微米

。（之前测量LCD的RGB像素在30~50um）

Cover glass:防护玻璃

ITO :ITO公共电极层

Alignment layer：配向膜

LC material:液晶物质

Spacers：间隔镀层(铝，反射层) CMOS substrate：CMOS基板（单晶硅）

印刷电路板（PCB）：将指令和电流从电视机传输到微型器件

CMOS：使用来自电视机像素驱动程序的数据来控制液晶，通常为每个像素使用一个晶体管

反射涂层：反射光线以产生画面

液晶：控制到达或离开反射涂层的光线的数量

对准层：使液晶能够正确对准，从而能够精确地校准光线

透明电极：与硅和液晶一起组成完整的电路玻盖：保护和密封整个系统

2.

光束穿过一个聚光透镜，还会穿过一个滤光器（只允许可见光通过），这样可以使其他元件免受损害。

3.

光束穿过一系列分色镜，这些分色镜能够反射某些波长的光线而允许其余光线穿过。

4.

产生的彩色光束同时与三个LCOS 微型器件之一相接触—分别对应红光、绿光和蓝光。

5.

这些微型器件反射出来的光线穿过一个棱镜，这个棱镜能够将这些光线组合在一起

6.

棱镜把光线（它们现在产生了一个全色影像）投射到一个投影透镜中，这

个透镜再把影像放大并显示到屏幕上。

光束穿过一系列分色镜进行分光

光镜

光镜

红色分光镜

2.

光束穿过一个聚光透镜，还会穿过一个滤光器（只允许可见光通过），这样可以使其他元件免受损害。3.

光束穿过一个偏振光束分光器

（PBS ），它把光分解为三个光束，这些光束分别穿过增加红色、绿色和蓝色的滤光器

4.

产生的彩色光束同时与三个LCOS 微型器件之一相接触—分别对应红光、绿光和蓝光。

5.

这些微型器件反射出来的光线穿过一个棱镜，这个棱镜能够将这些光线组合在一起

6.

棱镜把光线（它们现在产生了一个全色影像）投射到一个投影透镜中，这个透镜再把影像放大并显示到屏幕上。

光束穿过PBS 进行分光

（感觉这里PBS

同时起到分光和偏光的作用！！）

注意点：

当液晶层某像素的外加电压为0时，入射的S偏振光经过液晶层，

偏振方向不产生扭转，到达底部反射回来仍为S偏振光，再次穿过液

晶层而射出。随后经过PBS棱镜反射，S偏振光返回原来光路，而不

能进入投影光路，光输出为零，此

像素呈现“暗态”。当此像素施加外加电压时，入射的S偏振光经过

液晶层，偏振方向产生扭转，到达底部反射回来，再次穿过液晶层变为P偏振光。随后直接穿过PBS棱镜，进入投影光路，在屏幕上成像，此时呈现“亮态”。

偏振分光棱镜（PBS）

偏振分光棱镜（Polarizing Beam Splitter 简称PBS）是LCOS微型投影技术不可或缺的核心部件。LED光源发光后通过非球面镜将光汇聚成发散角在16度以内的光束射入PBS，经PBS分光后P光透射，S光反射到LCOS表面，LCOS根据投影信号将S光直接反射或将S光转换成P光后反射，再次进入PBS，并通过投影镜头将图像投出。

偏振分光棱镜（PBS）

偏振分光棱镜能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光。其中P偏光完全通过，而S偏光以45度角被反射，出射方向与P光成90度角。偏振分光棱镜由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜。

偏振分光棱镜（PBS）

LCOS光学引擎架构

LCOS光学引擎架构大致可分为两种：三片式光学引擎和单片式光学引擎。

（1）三片式光学引擎：

LCOS光学引擎目前以三片式为主，三片式是将光源经分光棱镜将光束分为红、蓝、绿光后，再分别将光束投射入三片LCOS面板，将投射出的三色影像经过光学系统会聚加以结合形成彩色影像。由于三片式LCOS光学引擎除了需要三片面板外，并结合多项的分光、合光系统，因此体积较大、成本也较高，不过由于可以达到较高的光学效率，又具备高画质的特性，因此主要是面向大屏幕这样高阶的专业用途发展。

三片式光学引擎

三片式显示机理：

显示屏

G

LCOS光学引擎架构

（2）单片式光学引擎：

单片式Color Wheel光学引擎则是以快速旋转的Color Switch将白光形成循序的红、蓝、绿光，并将三原色光与驱动程式产生的红、蓝、绿画面，同步形成分色影像，再藉由人眼视觉暂留的特性，最后在人脑产生彩色的投影画面。

单片式的最大优点就是因为面板数仅需一片，加上分光、合光的系统架构比较简单，因此在成本上较具竞争优势。但白光经偏极化后的光源仅为先前的1/3，亮度明显降低；此外，由于LCOS面板得在红、蓝、绿画面快速的切换下合成影像，因此面板反应速度的要求更高，使得生产的难度也相形提高。