矽基液晶(LCoS)顯示技術能實現更高的對比度和亮度，且畫素尺寸小，隨著配套光學元件和電路技術的成熟且成本進一步降低，LCoS顯示技術已經成為大螢幕HDTV最具發展的顯示技術之一。本文詳細介紹了LCoS技術原理及特點，並介紹了最新的LCoS Gen Ⅱ技術現狀。
LCoS解決方案已經對亞洲地區的HDTV開發產生很大的影響，亞洲領先的代工廠已大量投資於LCoS製程和設備， 積極參與 到該技術的開發和應用，這些代工廠包括台灣地區的UMC和TSMC(聯電和台積電)以及上海中芯國際(SMIC)。LCoS受到亞洲代工廠青睞部份是因為 該技術相對於其它競爭技術的開放性，如德州儀器的數位光學處理技術(DLP)、新力和愛普生高溫多晶矽技術。
LCoS技術性價比的提高、輔助技術和元件的發展，以及數位電視市場需求的成長等多種因素使LCoS技術成為大螢幕HDTV最具發展前景的顯示技術之一。目前很多公司都宣佈投資於這種顯示技術，如飛利浦和英特爾公司。
LCoS技術原理
自從採用LCoS微顯技術製造出首個投影顯示系統樣機以來，低成本、高性能的追求目標已經促成了針對很多顯示應用的 開發計 畫。目前，LCoS元件設計、性能和製造上已經取得了很多重大進展，光學色彩和極化管理系統的設計和性能上也取得了顯著提升，所需要的光學元件，如弧光 燈、光照系統、棱鏡、塗層、背投螢幕和投影鏡頭都大幅地提高了性能，並降低成本。此外，業界還推出了成熟的影像縮放、去隔行掃瞄、訊框頻變換等數位電視所 需的視訊處理晶片，以及用於支援數位電視格式以及編碼和傳輸標準的調諧器、解調器和解碼器。
LCoS系統所用微型顯示器是只有拇指頭大小的高解析度液晶顯示器，經過光學放大後，這種顯示器能夠提供數據和視訊 應用的 高品質大畫面顯示。基於LCoS的微顯示器是主動矩陣液晶顯示器，該元件工作於反射模式。主動矩陣利用CMOS製程製作在矽晶片上，LCoS利用矽技術的 先進特性實現了越來越小的尺寸，在相同尺寸上可以實現更高畫素(更高解析度)，提高了系統性能。
由於畫素大小在7到20微米之間，因此即使具有上百萬畫素的解析度，顯示器的尺寸還是很小，通常對角線長度小於一英 吋。主 動矩陣電路提供一個介於每個畫素電極和一個公共透明電極之間的電壓，後者由一薄層液晶與畫素電極隔開。畫素電極還作為一個非常平整的高反射鏡面。控制影像 形成的電子電路製作在矽晶片上。這種單元結構具有下列優勢：它使影像畫素減少，因為電路是在畫素後面，不會阻擋光路(這是一種『屏蔽閘』效應，一般出現在 多晶矽投影系統上)；這種結構使得LCoS微顯示器更加容易擴展到更高的解析度，因為畫素可以做得更小，可以在較小的晶片上實現更多畫素。將LCoS元件 與獨特的光學系統結合可以形成用於高解析度電視的顯示器。光學系統用極化光照射LCoS元件，將紅、綠和藍三色光分離並最後組成全彩影像，並投影到螢幕 上。極化光入射到LCoS元件上，液晶光電轉換根據施加到每個畫素電極上的電壓對極化光調變。反射的影像與入射光分離並放大，然後投射到螢幕上。光兩次穿 過液晶，由於液晶開關時間更快，將能更好再現運動影像。
圖1所示為LCoS元件的橫截面和基本的光路示意圖，元件的矽背板採用標準的CMOS製程，然後採用了若干微顯示器 獨有的 處理步驟。主動矩陣施加到單鏡電極和公共ITO電極之間的電壓調整了入射S極化光的極化。反射光(已經透過電光轉換到P極化)部份透過極化光束分離器 (PBS)投影到螢幕上，或在後視應用中投射到觀眾的視網膜。
LCoS Gen II技術
Brillian公司在今年1月消費電子展上首次展示了其LCoS Gen II技術。這種電路技術結合了三板光學結構，實現高達2,500:1的對比度，而其它LCoS系統典型的對比度為600:1，並具有更清晰、更高亮度的影 像效果。利用LCoS Gen II技術可以為OEM製造商開發出720p和1,080p背投HDTV。採用該技術進行系統開發的合作夥伴包括開發矽底板的中芯國際、光學引擎技術的 JDS Uniphase OCLI、極化控制和色彩管理的3M和Colorlink公司、研究視訊處理技術的PixelWorks，以及產品設計IDEO等。去年中芯國際公司針對 Brillian的技術開發了獨特的晶圓拋光製程，新製程可以實現更高的反射率和更高亮度，更平整的表面使影像更清晰，消除了影像混濁問題。
反射式主動矩陣驅動的液晶顯示器具有約100萬個12平方微米的影像單元，每個影像單元都能顯示256個以上的灰度 等級。 因此，LCoS Gen II技術在各個亮度等級上都能顯示出灰度細節，即使在最黑暗的場景也能匹配視覺響應。該技術支援很高的佔空比(＞93%)，可以實現清晰的影像顯示，解決 了『屏蔽閘』效應；其快速的反應時間(＜10毫秒)夠實現優異的影像再現，而且不會有運動影像和數位影像產生的一些不良效果。重要的是它支援10位元調色 板(分別對應紅、綠、藍)，能實現真實和準確的影像再現，並能很容易地擴展到超高解析度以符合最高解析度廣播標準。
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