投影之星 什么是LCOS投影机技术

LCOS投影技术芯片的工艺特点

LCOS投影技术芯片的工艺技术具有大量集成已有成熟技术的特色。

例如，整个LCOS芯片的硅背板都是在常规IC芯片生产在线完成的。采用CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）技术的硅背板具有生产制程成熟、成本低廉和产品功耗较低的优点。CMOS是指互补金属氧化物(PMOS管和NMOS管)共同构成的互补型MOS集成电路制造工艺。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间看，要么PMOS导通，要么NMOS导通，要么都截至，比线性的三极管(BJT)效率要高得多，因此被广泛采用。

众所周知，IC技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。从生产工艺角度来说，在IC工艺中建立CMP（化学机械抛光）技术是为了填平复杂的电路走线提高各金属布线层的平面光刻精度，防止电荷光端积累效应。现在，这些优势都成为制作LCoS芯片像素反射镜面的必然方法。其他，如遮光层工艺也源于IC技术。目前LCOS前段晶圆制程以0.35u制程即可（LCOS芯片也不需要作得更小了），目前良率已可达90%。这些因素成为了LCOS芯片控制成本的关键之一。

除此之外，液晶分子、液晶涂布和ITO透明电极玻璃基板也是被广泛应用的成熟技术。特殊零件的净化操作、、1~2μm盒厚的控制与封接技术、理想的液晶分子定向工艺技术、薄盒的液晶灌注技术、显示模块制造工艺技术等等都是已经比较成熟的工艺。目前，大尺寸液晶产品已经能够突破100英寸的大关。而在小尺寸方面，成熟的喷墨或者印刷等技术也能够轻易的实现高像素密度的涂布。

在LCOS芯片的整个制程中关键的难点是铝反射电极层与液晶分子间的结合问题。液晶分子的着床需要优秀的光学反射平面。这对铝金属电极层的质量提出了苛刻的要求。铝金属电极层主要采用表面化学抛光和表面蒸镀反光层的工艺。在早期的产品中受制于工艺技艺的限制成品率只能达到30%左右，目前这一成品率水平正在被稳步提升。

综合来看，LCOS芯片的工艺特点具有传统工艺、成熟工艺为主导，新问题相对苛刻的特点。这也决定了当下LCOS投影产品从在的理论成本最低，而实际售价有比较高的现象。在早期，DLP投影机技术也面临着类似的问题。采用微电子机械工程DMD芯片的成品率曾经一直是TI德州仪器最大的"心病"。不过这一问题已经被德州仪器很好的解决了。相信随着工艺水平的进步，LCOS一旦能形成稳定的高成品率，到那时必然带来一场普及型的LCOS投影革命。

LCOS投影技术芯片的优势

LCOS投影芯片除了上文体提及的拥有理论上最低的成本外还具有着其它的显著优点。

和LCD比较，LCOS技术仅拥有一个光学面，从而能够利用另一个平面配置驱动电路。进而达到驱动电路和芯片一体化的产品结构。普通的LCD有大量密集的外部引线，如一个1024×768像素点阵的LCD便有2592条外部引线，给整机装配带来了诸多不便。LCoS由于是将LCD制于单晶硅片上，LCD的行、列引出线皆通过半导体工艺在硅片内与IC相连接，故留在外部的仅有数条数据控制线、时序线及电源线等。可利用通用连接端口与前级电路相连接，颇为简便。

普通的LCD透光的光学结构决定了两个光学平面必须保持"干净"。这使得像素分子中间不仅要包含LCOS技术液晶层所需要的像素涂布的分割网格，同时还必须拥有芯片工作必须的"电线"等电子设备。这些设备占据了大量的芯片光学面积，使得芯片的开口率在早期很难突破40%。但是，采用单光学面工作的LCOS芯片则可以轻易形成超过90%的开口率。

此外，普通的LCD在制造过程中需在玻璃基板上进行光刻，制成像素。通常将像素制至0.28mm已属不易，因在每个像素上还需制出一个有源器件（这些因素也影响到产品的开口率）。但LCoS的像素是制在单晶硅片上，硅片采用LSIC的工艺进行加工，可将象像制至4µm以下。像素密度的增大必然带来芯片体积的减少，材料费及成本自然便会大幅度地降低。

和德州仪器的DLP投影技术的DMD芯片相比较，LCOS技术具有工艺简单的特点。采用微电子机械学的DLP DMD芯片不仅仅使得各种工艺难度大幅增加，同时对成本、成品率，尤其是像素密度等方面都面临着严峻的挑战。

DMD芯片北背部的驱动层和LCOS芯片很是相似。但是在光线的控制上，DMD采用机械式的镜片旋转（大约每分钟5000次），而LCOS技术却采用液晶材料的光学各向异性形成，是一种从电子的操作。这种在光学控制上的不同导致了LCOS芯片不需要向DMD那样复杂的"微型的电子机械结构"。这不仅仅能够节约成本，从长远来看还能保障成品率的优良比例，并同时提高芯片的可靠性。同时，微电子机械的结构决定了DMD芯片工艺的复杂性，使得这种芯片在高分辨率产品上的突破成为难点。