作為投影機(jī)產(chǎn)品的核心,，其芯片基本決定了投影機(jī)的品質(zhì)和特色,，隨著投影機(jī)市場的擴(kuò)大，3片式的構(gòu)架以更大優(yōu)勢基本占據(jù)了主要市場,，這也將是投影機(jī)芯片未來的技術(shù)方向,。由于3DLP的高端價(jià)格難以企及，所以3LCD和3LCOS將是3片式結(jié)構(gòu)戰(zhàn)場上的主角,。

    先說3LCD

    三片式LCD（3LCD）采用體型極小的高穿透式高溫多晶硅（High-TemperaturePolySilicon,；HTPS）LCD顯示面板，每一塊HTPS都是由很多個(gè)像素組成,，如分辨率為1024×768的HTPS就是由1024×768個(gè)像素組成以對應(yīng)投射圖像的像素點(diǎn),。每一個(gè)像素又包含了信號線、控制線,、TFT和開口區(qū),。其中開口區(qū)包含了以特定方式排列的液晶分子，根據(jù)液晶分子在不同電壓下排列方式的變化,，改變透過像素光線的振動方向,，并與偏振板相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了從全黑到全白狀態(tài)下不同灰階的過渡。

    每一個(gè)3LCD光路系統(tǒng)都是由3塊HTPS構(gòu)成,。將燈光源發(fā)出的光通過分色鏡A分出紅色光,，再通過分色鏡B分為綠色光和藍(lán)色光，三種顏色的光分別投射到三塊相對應(yīng)的液晶板上,，并經(jīng)過中間的棱鏡將三原色光進(jìn)行混合后投射出不同顏色的圖像,。

    3LCD技術(shù)的成像和色彩還原的特點(diǎn)是先將三原色同時(shí)進(jìn)行充分的空間混合，再投射出不同色彩的圖像,，又稱為同時(shí)空間混合還原,。

    3LCOS結(jié)構(gòu)

    LCoS的結(jié)構(gòu)是在硅片上利用半導(dǎo)體工藝制作驅(qū)動面板（亦稱CMOS-LCD），然后在單晶硅片上通過研磨磨平,，并鍍上鋁（Al）作為反射鏡,，形成了CMOS基板，再將CMOS基板與涂有透明電極的上玻璃基板粘合,，并注入液晶,，進(jìn)行封裝而成。

    LCOS芯片從下向上的第一層是硅基的IC芯片,，采用互補(bǔ)金氧化半導(dǎo)體(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor,；CMOS)工藝制造,。在CMOS上面為拋光的鋁鍍層，用于提供電極和光線反界面射面,。在鋁金屬層上要涂布液晶分子,，并采用網(wǎng)格狀的框架分割成像素。LCOS芯片最上面一層是透明ITO電極和玻璃基板層,。LCOS芯片結(jié)構(gòu)中,，采用現(xiàn)代CMOS制造工藝的IC驅(qū)動層是整塊芯片的控制中樞。

    從像素結(jié)構(gòu)上講,，LCOS芯片背面的CMOS有源顯示驅(qū)動矩陣為每一個(gè)像素提供了包括開關(guān)（NMOS晶體管）,、存儲電容和在它們上面的鋁反射電極。工作的時(shí)候,，NMOS晶體管控制列數(shù)據(jù)線對液晶像素充電,，而存儲電容中的充電電荷建立了相對于控制電極的電壓差。于是上部的液晶分子按照電壓取向和強(qiáng)度進(jìn)行偏轉(zhuǎn),，從而控制出入光線的多少,，形成灰階圖像。

    LCOS芯片的典型像素的截面如圖所示,，采用了四層金屬,，分別用于掃描線、數(shù)據(jù)線,、避光層和鋁反射鏡面電極,，一層液晶層，一層ITO透明電極以及一層玻璃基板,。    

三片式的LCOS成像系統(tǒng),，首先將投影機(jī)燈泡發(fā)出的白色光線，通過分光系統(tǒng)系統(tǒng)分成紅綠藍(lán)三原色的光線,，然后,，每一個(gè)原色光線照射到一塊反射式的LCOS芯片上，系統(tǒng)通過控制LCOS面板上液晶分子的狀態(tài)來改變該塊芯片每個(gè)像素點(diǎn)反射光線的強(qiáng)弱,，最后經(jīng)過LCOS反射的光線通過必要的光學(xué)折射匯聚成一束光線,，經(jīng)過投影機(jī)鏡頭照射到屏幕上，形成彩色的圖像,。

    這種成像系統(tǒng)在光源光線參與成像的利用率上能夠達(dá)到單片式成像系統(tǒng)的一倍左右,。同時(shí)因此，同樣的光源和電力消耗可以產(chǎn)生更加明亮的最終畫面,。同時(shí),，由于避免了單片式DLP時(shí)序成像的缺陷，三片式LCOS投影系統(tǒng)也能產(chǎn)生出更加飽和,、豐滿的色彩,，并且不會出現(xiàn)困擾單片式DLP成像系統(tǒng)的彩虹畫面問題,。

外部引線少、連接簡單及整機(jī)裝配簡便

    普通的LCD有大量密集的外部引線,，如一個(gè)1024×768像素點(diǎn)陣的LCD便有2592條外部引線，給整機(jī)裝配帶來了諸多不便,，而LCoS由于是將LCD制于單晶硅片上,，LCD的行、列引出線皆通過半導(dǎo)體工藝在硅片內(nèi)與IC相連接,，故留在外部的僅有數(shù)條數(shù)據(jù)控制線,、時(shí)序線及電源線等?？衫猛ㄓ眠B接端口與前級電路相連接,，頗為簡便。

    體積更小,、外觀更精巧

    普通的LCD在制造過程中需在玻璃基板上進(jìn)行光刻,，制成像素。通常將像素制至0.28mm已屬不易,，因在每個(gè)像素上還需制出一個(gè)有源器件,。但LCoS的像素是制在單晶硅片上，硅片采用LSIC的工藝進(jìn)行加工,，可將象像制至4μm以下,。故在一個(gè)僅零點(diǎn)數(shù)英寸的硅片上可制成1024×768像素，甚至1920×1240像素點(diǎn)陣密度的顯示產(chǎn)品,。

    低成本潛力

    顯示的信息量密度增大了,，而體積卻減少了（達(dá)0.35~0.5英寸），材料費(fèi)及成本自然便會大幅度地降低,，較相同分辨率的LCD和數(shù)字微鏡（DMD）低得多,，將來克服成品率低的弱點(diǎn)，相信還會有更大的降價(jià)空間,。

    高解析度高亮度

    LCOS投影技術(shù)最大的特色在于其面板的下基板采用硅晶圓CMOS基板,，由于下基板的材質(zhì)是單晶硅，擁有良好的電子移動率,，而且單晶硅可形成較細(xì)的線路,，因此比較容易生產(chǎn)出高解析度的面板。LCOS為反射式技術(shù),，不會像LCD光學(xué)引擎會因?yàn)楣饩€穿透面板而大幅度降低光利用率,，因此光利用率可提高至40%，與穿透式的LCD的3%相較,，可減少耗電,，并可產(chǎn)生較高的亮度,。

像素開口率高

    LCoS解決了普通TFT-LCD像素開口率不高的技術(shù)難題。開口率是指除去每一個(gè)像素的配線部,、晶體管部（通常采用黑色矩陣隱藏）后的光線通過部分的面積和每一個(gè)像素整體的面積之間的比例,。開口率越高，光線通過的效率越高,。普通的TFT-LCD需在每個(gè)像素面積內(nèi)劃出一個(gè)區(qū)域來制成場效應(yīng)三極管和電容,，由于普通的TFT-LCD是在玻璃基板非晶硅膜層上制成的，非晶硅或多晶硅層上制作場效應(yīng)管時(shí),，由于非晶硅或多晶硅的電子遷移率低,，故場效應(yīng)管等有源器件所占的面積較大，而LCoS采用單晶硅,，其電子遷移率較非晶硅或多晶硅高得多,，所以其面積可制成很小，因而其開口率可很高,，達(dá)96%以上,。

    由于LCoS的晶體管及驅(qū)動電路皆制于單晶硅基板內(nèi)，位于反射面之下,，并不占用表面面積,，故僅有像素間隙才占用開口面積，不像透射式LCD的TFT及導(dǎo)線皆占用開口面積,，所以理論上無論是分辨率還是開口率,，LCoS都較透射式LCD高。

    光利用率高

    LCoS可提高光的利用率,。它與LCD投影顯示器相類似,，主要差別在于LCoS屬反射式成象，故光利用率可達(dá)40%以上,，與數(shù)字光處理（DLP）相當(dāng),，而透射式LCD僅有3~10%而已。眾所周知,，LCD屬于被動式顯示器件,，靠調(diào)制外界環(huán)境光來實(shí)現(xiàn)顯示的，普通的LCD在前后各裝有一片偏光膜,，LCD便是靠調(diào)制偏振光的開關(guān)通斷來實(shí)現(xiàn)顯示的,。偏光膜是靠吸收光來產(chǎn)生偏光的，故制成的LCD透光率很低,，因此,，為顯示清晰，在TFT-LCD的背后需裝上一個(gè)較強(qiáng)的背光源，該背光源頗耗電,，從而將TFT-LCD微功耗的特點(diǎn)喪失貽盡,。

    LCoS的背基板采用單晶硅基片，故LCoS大多制成反射式,。硅片像素上又鍍有光學(xué)反光膜,，可將光全部反射出，從而大部分入射光皆能被利用,。LCoS的反射式成像光效高,，不僅節(jié)電，符合綠色環(huán)保需求,，而且還能給便攜式IT產(chǎn)品提供高清晰度的大屏面。

    無技術(shù)壁壘

    目前擁有LCD核心技術(shù)的僅有索尼和愛普生,，而LCOS技術(shù)則不存在這樣的問題,，更多廠家進(jìn)入這一領(lǐng)域有助于技術(shù)的完善，但沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也是普及上的障礙,。

    上面上說的都是LCOS技術(shù)的優(yōu)勢,，但是LCOS也不是完美的技術(shù)，仍有許多技術(shù)問題有待克服,，諸如：黑白對比不佳,、三片式LCOS光學(xué)引擎體積較大。

    LCOSLCD投影技術(shù)的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)和前景

    LCOS投影技術(shù)擁有者幾乎DLP技術(shù)和LCD技術(shù)的全部優(yōu)點(diǎn),，同時(shí)很好的克服了二者的不足之處,。這也是LCOS產(chǎn)品之所以被稱為投影產(chǎn)業(yè)未來之星的原因。但是,，LCOS產(chǎn)業(yè)化的道路卻并非一帆風(fēng)順,。

    作為新興科技產(chǎn)物，LCOS的生產(chǎn)條件也相對苛刻,，它要求特殊的生產(chǎn)工藝,，特殊的材料技術(shù)，特殊的配套技術(shù)和檢驗(yàn)技術(shù),，甚至是特殊的設(shè)計(jì)方式,。LCOS芯片需要在高度拋光的鋁層上緊密結(jié)合液晶分子材料。這一步驟是導(dǎo)致LCOS芯片成品率較低的關(guān)鍵,。液體和固體表面的精密結(jié)合,，滿足優(yōu)秀的光學(xué)成像隨需要的精度，是LCOS芯片工藝改進(jìn)的最主要方面,。成品率問題直接導(dǎo)致LCOS投影機(jī)的價(jià)格并不具有良好的競爭優(yōu)勢,。尤其是和全高清分辨率以下的單片式DLP產(chǎn)品比較，DLP產(chǎn)品的價(jià)格往往要低于LCOS產(chǎn)品很多。

    在產(chǎn)業(yè)競爭上,，LCOS最大的優(yōu)勢在于沒有形成類似于LCD和DLP投影機(jī)那樣的壟斷態(tài)勢,。DLP投影機(jī)的芯片只有德州儀器擁有技術(shù)，并且受委托生產(chǎn)的企業(yè)也很有限,。LCD技術(shù)的芯片技術(shù)相對好一些,。由索尼和愛普生兩家公司所掌握。但是,，向外提供芯片和光機(jī)的企業(yè)卻只有愛普生,。索尼LCD新品以自用為主。而且在高端產(chǎn)品上索尼早已經(jīng)完成了向lcos技術(shù)的轉(zhuǎn)型,。

    這種核心技術(shù)壟斷的格局必然造成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的滯后,。尤其是在LCD產(chǎn)業(yè)上，具有芯片技術(shù)的企業(yè)又是最主要的終端企業(yè),，這必然造成自己的客戶是自己的主要競爭對手的局面,。DLP技術(shù)的持有者德州儀器本身不生產(chǎn)投影機(jī)產(chǎn)品，這樣就避免了上游廠家和廠家的競爭,，形成良好的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈,。目前在全球市場DLP產(chǎn)品無論是市場規(guī)模還是支援企業(yè)數(shù)量都超過LCD產(chǎn)品。

    而LCOS產(chǎn)業(yè)在這一點(diǎn)上則更具優(yōu)勢,。LCOS芯片基本采用半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和液晶產(chǎn)業(yè)成熟的大眾型技術(shù),。這使得許多公司都可以跳過核心專利門檻來開發(fā)屬于自己的芯片產(chǎn)品。能夠擁有一款產(chǎn)品核心產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)谦@得競爭實(shí)力和創(chuàng)造更高的企業(yè)價(jià)值的良好基礎(chǔ),。單憑這一點(diǎn),，LCOS就可以成為最受投影企業(yè)，尤其是崇尚創(chuàng)造性制造的企業(yè)最喜歡的技術(shù)類型了,。

    但是沒有一個(gè)核心企業(yè)來領(lǐng)導(dǎo)的LCOS產(chǎn)業(yè)也具有其固有的弱點(diǎn),。那就是標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、實(shí)力分散,。這樣的特點(diǎn)必然能夠給競爭對手留下更多的機(jī)會,。同時(shí)，也是至今LCOS投影機(jī)只能在那些注重性能的領(lǐng)域獲得良好市場表現(xiàn)的原因之一,。因?yàn)長COS的成本優(yōu)勢需要規(guī)?；闹圃欤?guī)?；闹圃靹t必須建立在統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之上,。

    從整體上來講，對于已經(jīng)步入成熟期的投影機(jī)產(chǎn)業(yè),，LCOS技術(shù)依然是一個(gè)稚嫩的嬰兒,。但是這個(gè)孩子天生伶俐、極具天賦，擁有者不可限量的前途,。尤其是對與國內(nèi)投影產(chǎn)業(yè),，如果真的要做一番大事業(yè)，LCOS技術(shù)將是最具前途的切入點(diǎn),。