投影之星 什么是LCOS投影机技术

一项技术，怎么样才能称得上"优秀"呢？它必须具有比其它技术类型低廉的成本、全面超越的性能、同时还要更加节能环保。在投影机显示技术领域，LCOS投影技术就扮演着这样的饿角色。

LCOS投影显示技术，不专业的说就是"制作在单晶硅上的LCD显示技术"。作为三大投影显示技术的后起之秀，其自从问世以来就受到业界同仁的广泛追捧，被大家称为投影机未来的核心技术。但是，LCOS投影技术的发展并不一帆风顺，而是几经坎坷。

LCOS投影技术的发展历史

LCOS投影技术又称硅基液晶、硅晶光技术（Liquid Crystal on Silicon，LCoS），是一种结合半导体工艺和液晶显示器（LCD）的新兴技术。该技术最早出现在上世纪九十年代末期。其首批成型产品是由Aurora Systems公司于2000年开发出的。该产品具有高分辨率、低价格、反射式成像的特点。

在此之后无数家企业蜂拥而至。其中不乏今天依然活跃在LCOS舞台上的索尼、JVC、视创科技、中芯国际、台联电、江西鸿源数显科技、河南辉煌等企业。但是，在早期被认为是LCOS技术最有力的支持者的英特人和飞利浦两位"巨人"却未能坚持到最后。

04年飞利浦宣布退出LCOS产品的开发计划。飞利浦在LCOS产品上主要技术方向是单片式时序成像背投电视机产品。04年以来液晶和等离子平板电视产品的高速增长被认为是飞利浦放弃LCOS背投电视机产品开发停顿的核心因素。此外，在这一年英特尔也宣布了停止百万像素级LCOS芯片的研发和供货计划。英特尔声称，未来主要经历将放在开发两百万像素全高清级LCOS产品上。英特尔这样的表态被认为是希望以LCOS在像素密度上的优势和德州仪器TI的DLP投影技术抗争的策略。然而，05年之后英特尔的LCOS计划"无疾而终"。

失去两位巨头的LCOS正营在04、05年陷入低谷时期。这一阶段先后有多家企业推出了LCOS产品的开发和生产。令LCOS阵营似乎一时间面临崩溃的危险。但是，出于对已有技术的不满和对未来产业趋势的预期，索尼、JVC和台湾的视窗科技却依然坚持了下来。目前，LCOS投影机已经成为影院投影机高端产品采用的主要技术。得到了数家企业，例如索尼、JVC、视创、佳能、先锋、LG等的支持。

目前，LCOS技术产品呈现出良好的市场增长态势。在投影显示技术上，DLP技术追赶LCD技术用了十年的时间。而目前LCOS技术也已经经过了八九年的发展期。业内分析预计，随着LCOS技术的进一步成熟和产业链条的扩大，LCOS投影显示技术正在迎来发展的春天。

LCOS投影技术的成像原理

LCOS投影技术的成像采用反射式光路。在早期的产品中采用过和单片式DLP类似的时序成像方式。不过目前的主流产品普遍采用成像水平更高的三片式红绿蓝三元素分离在组合的成像方式。其成像光路与高档的百万元级的3片式DLP数字电影放映机基本相同。

三片式的LCOS成像系统，首先将投影机灯泡发出的白色光线，通过分光系统系统分成红绿蓝三原色的光线，然后，每一个原色光线照射到一块反射式的LCOS芯片上，系统通过控制LCOS面板上液晶分子的状态来改变该块芯片每个像素点反射光线的强弱，最后经过LCOS反射的光线通过必要的光学折射汇聚成一束光线，经过投影机镜头照射到屏幕上，形成彩色的图像。

这种成像系统在光源光线参与成像的利用率上能够达到单片式成像系统的一倍左右。同时因此，同样的光源和电力消耗可以产生更加明亮的最终画面。同时，由于避免了单片式DLP时序成像的缺陷，三片式LCOS投影系统也能产生出更加饱和、丰满的色彩，并且不会出现困扰单片式DLP成像系统的彩虹画面问题。

三片式LCOS成像的投影机产品是目前最成熟的LCOS投影方式。推出这种产品的厂家众多，包括索尼、HVC、视创、佳能等著名公司均有优秀的产品。

而此前曾经被开发过的单片式LCOS系统已经逐渐退出投影机应用领域。因为在单片式的时序系统中，要求LCOS芯片具有比三片式更快的反应速度。二者恰恰是LCOS的主要竞争对手DLP产品的优势，同时也是LCOS的劣势。飞利浦早期的LCOS背投显示技术就是给予单片式LCOS时序显示的投影产品。该项目已经在04年夭折。

LCOS投影技术芯片的结构

给予反射光路的LCOS投影机的核心器件就是LCOS芯片。该芯片的基本结构是CMOS的背板电路上覆盖液晶分子涂布层。

LCOS芯片也可以算作液晶显示技术的一种。只不过，与一般薄膜晶体管液晶显示(即我们常见的液晶显示器、液晶电视的液晶显示系统，Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display；TFT-LCD)面板上、下两面均以玻璃做为基板不同，而LCoS则仅有上面采用玻部，底部的基本则以半导体材料硅为主的控制电路芯片。

LCOS芯片从下向上的第一层是硅基的IC芯片，采用互补金氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；CMOS)工艺制造。在CMOS上面为抛光的铝镀层，用于提供电极和光线反界面射面。在铝金属层上要涂布液晶分子，并采用网格状的框架分割成像素。LCOS芯片最上面一层是透明ITO电极和玻璃基板层。LCOS芯片结构中，采用现代CMOS制造工艺的IC驱动层是整块芯片的控制中枢。

从像素结构上讲，LCOS芯片背面的CMOS有源显示驱动矩阵为每一个像素提供了包括开关（NMOS晶体管）、存储电容和在它们上面的铝反射电极。工作的时候，NMOS晶体管控制列数据线对液晶像素充电，而存储电容中的充电电荷建立了相对于控制电极的电压差。于是上部的液晶分子按照电压取向和强度进行偏转，从而控制出入光线的多少，形成灰阶图像。