LCoS(矽基液晶)显示幕设计与应用

LCoS(矽基液晶)显示幕设计与应用  
摘要：讨论LCoS显示器的结构和用途，给出了LCoS显示晶片的设计方法及其实际设计结果。LCoS显示幕是一种反射式液晶显示器，其周边驱动器和有源图元矩阵使用CMOS技术制作在单晶矽衬底上，并以晶片为基底液晶盒，因而拥有小尺寸和高显示解析度的双重特性。
 
1 LCoS显示晶片--一类新型的SoC晶片
提到液晶显示器，人们就会联想到笔记本电脑用液晶显示器，或是大萤幕等离子显示器。新出现的令人振奋的LCoS是制作在单晶矽上的LCD显示技术。

LCoS显示器是一类新型的反射式显示器，是半导体VLSI技术和液晶显示技术巧妙结合高新技术产品，其显示晶片对角线尺寸为18mm。由於LCoS可利用常规的CMOS技术批量生产，并可随半导体工艺的发展进一步微型化，同时提高解析度，LCoS显示器将具备低功耗、微型尺寸、超轻重量等特点，因此在个人便携显示应用方面非常有优势，特别是功耗远低於许多有源矩阵液晶显示器（AMLCD），而生产成本可望与阴极射线管（CRT）相比拟。

尽管LCoS显示幕通常只有指甲大小，相应的图元也就非常小，以至不利於肉眼直接分辨，但LCoS显示器都配备有各式各样的用於放大图像光学系统（Optical Engine）：一种是直接投影到视网膜上形成放大的虚像，由此产生了个人用虚拟成像平显示技术；另一种是运用萤幕投影形成放大实像，如图1所示。LCoS显示技术导致了一类新型的大萤幕平板显示器件的诞生。

作为LCoS显示技术核心的关键部件的单晶矽背板（LCoS显示晶片），是一块多功能、多结构的片上系统（SoC），即整个显示系统集成在一起18mm左右的晶片上。然而，SoC类晶片的设计必须全盘考虑整个系统的各种情况。正是因为如此设计周全，与由分离IC组合的显示系统相比，SoC类晶片可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。可以预计，以系统晶片方式设计生产的新一代液晶显示器，其应用前景将非常广阔。