反射式microLCD投影技術(shù)：LCOS

　　LCOS是一種新型的反射式microLCD投影技術(shù)。與穿透式LCD和DLP相比，LCOS具有利用光效率高、體積小、開口率高、制造技術(shù)較成熟等特點，它可以很容易的實現(xiàn)高分辨率和充分的色彩表現(xiàn)。由于LCOS尺寸一般為0.7英寸，所以相關(guān)的光學(xué)儀器尺寸也大大縮小，使LCOS-PTV的總成本大幅下降。HTPS-LCD目前僅有索尼(SONY)及愛普生(EPSON)擁有專利權(quán)，而DLP則是德州儀器的獨家專利，LCOS則無專利權(quán)的問題。

　　雖然LCOS看起來簡單，但要產(chǎn)品化還要有一個過程，并不是像想象的那樣容易形成一個產(chǎn)業(yè)。LCOS技術(shù)一經(jīng)推出便在全世界范圍內(nèi)造成極大影響，但由于制造工藝等方面原因，目前基于LCOS技術(shù)的產(chǎn)品還沒有形成大規(guī)模量產(chǎn)，只有少數(shù)廠家開發(fā)出了應(yīng)用于投影機的LCOS芯片和應(yīng)用LCOS技術(shù)的投影機及背投電視機。LCOS技術(shù)在以后大屏幕顯示應(yīng)用領(lǐng)域具有很大優(yōu)勢，它沒有晶元模式，且具有開放的架構(gòu)和低成本的潛力。

　　近幾年來，在LCD業(yè)界出現(xiàn)了許多新技術(shù)，其中較熱門的技術(shù)是LCOS。LCOS最大的優(yōu)點是解析度可以很高，在攜帶型資訊設(shè)備的應(yīng)用上，此優(yōu)點是其他技術(shù)無法與之看齊的。缺點是模組的制程較為繁瑣，各生產(chǎn)階段良率控制不易，成本難以有競爭力。目前只能停留在需要高解析度的特定用途中，如液晶投影器。但自今年3月后，業(yè)者中開始將其應(yīng)用到手機產(chǎn)品中，而且將在第4季起正式供貨。若果真如此，將是LCOS的最重要里程碑。

　　什么是LCOS LCOS(Liquid Crystal on Silicon)屬于新型的反射式micro LCD投影技術(shù)，其結(jié)構(gòu)是在矽晶圓上長電晶體，利用半導(dǎo)體制程制作驅(qū)動面板(又稱為CMOS -LCD)，然后在電晶體上透過研磨技術(shù)磨平，并鍍上鋁當(dāng)作反射鏡，形成CMOS基板，然后將CMOS基板與含有透明電極之上玻璃基板貼合，再抽入液晶，進行封裝測試。

　　簡單來說，LCOS是直接與映像管(CRT)投影技術(shù)、高溫多晶矽液晶(Ploy-Si LCD)穿透式投影技術(shù)、DMD(Digital Micromirror Device)數(shù)位光學(xué)處理(DLP; Digital Light Projector)反射式技術(shù)相關(guān)。這三項技術(shù)已發(fā)展成熟，但LCOS則成為投影顯示技術(shù)的新主流。

　　LCOS市場定位在大尺寸顯示器產(chǎn)品及HMD(Head Mount Device)。目前業(yè)界普遍認可：在顯示器市場20'以下以LCD為主流，PDP可應(yīng)用于30'- 60'產(chǎn)品，但價格昂貴，投影顯示器適用于30'- 60’以上的產(chǎn)品，具有解析度高，價格適中等優(yōu)勢。LCOS投影顯示技術(shù)則是落于上述投影顯示器市場;另外亦可作為直視元件，應(yīng)用在HMD中。

　　省電、便宜與高解析度為LCOS最大優(yōu)點。LCOS可視為LCD的一種，但傳統(tǒng)的LCD是做在玻璃基板上，但LCOS則是長在矽晶圓上。和LCOS的相對比的產(chǎn)品，最常用在投影機上的高溫多晶矽LCD為代表。后者通常用穿透式投射的方式，光利用效率只有3%左右，解析度不易提高;LCOS則采用反射式投射，光利用效率可達40%以上，且其最大的優(yōu)勢是可利用最廣泛使用、最便宜的CMOS制程，毋需額外的投資，并可隨半導(dǎo)體制程快速的微細化，易于提高解析度。反觀高溫多晶矽LCD則需另投資設(shè)備，且屬于特殊制程，成本不易降低。各種技術(shù)應(yīng)用比較。

　　LCOS投影技術(shù)的發(fā)展歷史

　　LCOS投影技術(shù)又稱硅基液晶、硅晶光技術(shù)(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)，是一種結(jié)合半導(dǎo)體工藝和液晶顯示器(LCD)的新興技術(shù)。該技術(shù)最早出現(xiàn)在上世紀九十年代末期。其首批成型產(chǎn)品是由Aurora Systems公司于2000年開發(fā)出的。該產(chǎn)品具有高分辨率、低價格、反射式成像的特點。

　　在此之后無數(shù)家企業(yè)蜂擁而至。其中不乏今天依然活躍在LCOS舞臺上的索尼、JVC、視創(chuàng)科技、中芯國際、臺聯(lián)電、江西鴻源數(shù)顯科技、河南輝煌等企業(yè)。但是，在早期被認為是LCOS技術(shù)最有力的支持者的英特人和飛利浦兩位“巨人”卻未能堅持到最后。

　　04年飛利浦宣布退出LCOS產(chǎn)品的開發(fā)計劃。飛利浦在LCOS產(chǎn)品上主要技術(shù)方向是單片式時序成像背投電視機產(chǎn)品。04年以來液晶和等離子平板電視產(chǎn)品的高速增長被認為是飛利浦放棄LCOS背投電視機產(chǎn)品開發(fā)停頓的核心因素。此外，在這一年英特爾也宣布了停止百萬像素級LCOS芯片的研發(fā)和供貨計劃。英特爾聲稱，未來主要經(jīng)歷將放在開發(fā)兩百萬像素全高清級LCOS產(chǎn)品上。英特爾這樣的表態(tài)被認為是希望以LCOS在像素密度上的優(yōu)勢和德州儀器TI的DLP投影技術(shù)抗爭的策略。然而，05年之后英特爾的LCOS計劃“無疾而終”。

　　失去兩位巨頭的LCOS正營在04、05年陷入低谷時期。這一階段先后有多家企業(yè)推出了LCOS產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)。令LCOS陣營似乎一時間面臨崩潰的危險。但是，出于對已有技術(shù)的不滿和對未來產(chǎn)業(yè)趨勢的預(yù)期，索尼、JVC和臺灣的視窗科技卻依然堅持了下來。目前，LCOS投影機已經(jīng)成為影院投影機高端產(chǎn)品采用的主要技術(shù)。得到了數(shù)家企業(yè)，例如索尼、JVC、視創(chuàng)、佳能、先鋒、LG等的支持。

　　目前，LCOS技術(shù)產(chǎn)品呈現(xiàn)出良好的市場增長態(tài)勢。在投影顯示技術(shù)上，DLP技術(shù)追趕LCD技術(shù)用了十年的時間。而目前LCOS技術(shù)也已經(jīng)經(jīng)過了八九年的發(fā)展期。業(yè)內(nèi)分析預(yù)計，隨著LCOS技術(shù)的進一步成熟和產(chǎn)業(yè)鏈條的擴大，LCOS投影顯示技術(shù)正在迎來發(fā)展的春天。

　　LCOS投影技術(shù)的成像原理

　　LCOS投影技術(shù)的成像采用反射式光路。在早期的產(chǎn)品中采用過和單片式DLP類似的時序成像方式。不過目前的主流產(chǎn)品普遍采用成像水平更高的三片式紅綠藍三元素分離在組合的成像方式。其成像光路與高檔的百萬元級的3片式DLP數(shù)字電影放映機基本相同。

　　三片式的LCOS成像系統(tǒng)，首先將投影機燈泡發(fā)出的白色光線，通過分光系統(tǒng)系統(tǒng)分成紅綠藍三原色的光線，然后，每一個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像素點反射光線的強弱，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到單片式成像系統(tǒng)的一倍左右。同時因此，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，由于避免了單片式DLP時序成像的缺陷，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。

　　三片式LCOS成像的投影機產(chǎn)品是目前最成熟的LCOS投影方式。推出這種產(chǎn)品的廠家眾多，包括索尼、HVC、視創(chuàng)、佳能等著名公司均有優(yōu)秀的產(chǎn)品。

　　而此前曾經(jīng)被開發(fā)過的單片式LCOS系統(tǒng)已經(jīng)逐漸退出投影機應(yīng)用領(lǐng)域。因為在單片式的時序系統(tǒng)中，要求LCOS芯片具有比三片式更快的反應(yīng)速度。二者恰恰是LCOS的主要競爭對手DLP產(chǎn)品的優(yōu)勢，同時也是LCOS的劣勢。飛利浦早期的LCOS背投顯示技術(shù)就是給予單片式LCOS時序顯示的投影產(chǎn)品。該項目已經(jīng)在04年夭折。

　　LCOS投影技術(shù)芯片的結(jié)構(gòu)

　　給予反射光路的LCOS投影機的核心器件就是LCOS芯片。該芯片的基本結(jié)構(gòu)是CMOS的背板電路上覆蓋液晶分子涂布層。

　　LCOS芯片也可以算作液晶顯示技術(shù)的一種。只不過，與一般薄膜晶體管液晶顯示(即我們常見的液晶顯示器、液晶電視的液晶顯示系統(tǒng)，Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display;TFT-LCD)面板上、下兩面均以玻璃做為基板不同，而LCoS則僅有上面采用玻部，底部的基本則以半導(dǎo)體材料硅為主的控制電路芯片。

　　LCOS芯片從下向上的第一層是硅基的IC芯片，采用互補金氧化半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor;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度進行偏轉(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3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。

　　LCOS投影技術(shù)芯片的工藝特點

　　LCOS投影技術(shù)芯片的工藝技術(shù)具有大量集成已有成熟技術(shù)的特色。

　　例如，整個LCOS芯片的硅背板都是在常規(guī)IC芯片生產(chǎn)在線完成的。采用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)技術(shù)的硅背板具有生產(chǎn)制程成熟、成本低廉和產(chǎn)品功耗較低的優(yōu)點。CMOS是指互補金屬氧化物(PMOS管和NMOS管)共同構(gòu)成的互補型MOS集成電路制造工藝。由于CMOS中一對MOS組成的門電路在瞬間看，要么PMOS導(dǎo)通，要么NMOS導(dǎo)通，要么都截至，比線性的三極管(BJT)效率要高得多，因此被廣泛采用。

　　眾所周知，IC技術(shù)的強大生命力在于它可以低成本、大批量地生產(chǎn)出具有高可靠性和高精度的微電子結(jié)構(gòu)模塊。從生產(chǎn)工藝角度來說，在IC工藝中建立CMP(化學(xué)機械拋光)技術(shù)是為了填平復(fù)雜的電路走線提高各金屬布線層的平面光刻精度，防止電荷光端積累效應(yīng)?，F(xiàn)在，這些優(yōu)勢都成為制作LCoS芯片像素反射鏡面的必然方法。其他，如遮光層工藝也源于IC技術(shù)。目前LCOS前段晶圓制程以0.35u制程即可(LCOS芯片也不需要作得更小了)，目前良率已可達90%。這些因素成為了LCOS芯片控制成本的關(guān)鍵之一。

　　除此之外，液晶分子、液晶涂布和ITO透明電極玻璃基板也是被廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)。特殊零件的凈化操作、、1~2μm盒厚的控制與封接技術(shù)、理想的液晶分子定向工藝技術(shù)、薄盒的液晶灌注技術(shù)、顯示模塊制造工藝技術(shù)等等都是已經(jīng)比較成熟的工藝。目前，大尺寸液晶產(chǎn)品已經(jīng)能夠突破100英寸的大關(guān)。而在小尺寸方面，成熟的噴墨或者印刷等技術(shù)也能夠輕易的實現(xiàn)高像素密度的涂布。

　　在LCOS芯片的整個制程中關(guān)鍵的難點是鋁反射電極層與液晶分子間的結(jié)合問題。液晶分子的著床需要優(yōu)秀的光學(xué)反射平面。這對鋁金屬電極層的質(zhì)量提出了苛刻的要求。鋁金屬電極層主要采用表面化學(xué)拋光和表面蒸鍍反光層的工藝。在早期的產(chǎn)品中受制于工藝技藝的限制成品率只能達到30%左右，目前這一成品率水平正在被穩(wěn)步提升。

　　綜合來看，LCOS芯片的工藝特點具有傳統(tǒng)工藝、成熟工藝為主導(dǎo)，新問題相對苛刻的特點。這也決定了當(dāng)下LCOS投影產(chǎn)品從在的理論成本最低，而實際售價有比較高的現(xiàn)象。在早期，DLP投影機技術(shù)也面臨著類似的問題。采用微電子機械工程DMD芯片的成品率曾經(jīng)一直是TI德州儀器最大的“心病”。不過這一問題已經(jīng)被德州儀器很好的解決了。相信隨著工藝水平的進步，LCOS一旦能形成穩(wěn)定的高成品率，到那時必然帶來一場普及型的LCOS投影革命。

　　LCOS投影技術(shù)芯片的優(yōu)勢

　　LCOS投影芯片除了上文體提及的擁有理論上最低的成本外還具有著其它的顯著優(yōu)點。

　　和LCD比較，LCOS技術(shù)僅擁有一個光學(xué)面，從而能夠利用另一個平面配置驅(qū)動電路。進而達到驅(qū)動電路和芯片一體化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。普通的LCD有大量密集的外部引線，如一個1024×768像素點陣的LCD便有2592條外部引線，給整機裝配帶來了諸多不便。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。

　　普通的LCD透光的光學(xué)結(jié)構(gòu)決定了兩個光學(xué)平面必須保持“干凈”。這使得像素分子中間不僅要包含LCOS技術(shù)液晶層所需要的像素涂布的分割網(wǎng)格，同時還必須擁有芯片工作必須的“電線”等電子設(shè)備。這些設(shè)備占據(jù)了大量的芯片光學(xué)面積，使得芯片的開口率在早期很難突破40%。但是，采用單光學(xué)面工作的LCOS芯片則可以輕易形成超過90%的開口率。

　　此外，普通的LCD在制造過程中需在玻璃基板上進行光刻，制成像素。通常將像素制至0.28mm已屬不易，因在每個像素上還需制出一個有源器件(這些因素也影響到產(chǎn)品的開口率)。但LCoS的像素是制在單晶硅片上，硅片采用LSIC的工藝進行加工，可將象像制至4µm以下。像素密度的增大必然帶來芯片體積的減少，材料費及成本自然便會大幅度地降低。

　　和德州儀器的DLP投影技術(shù)的DMD芯片相比較，LCOS技術(shù)具有工藝簡單的特點。采用微電子機械學(xué)的DLP DMD芯片不僅僅使得各種工藝難度大幅增加，同時對成本、成品率，尤其是像素密度等方面都面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。

　　DMD芯片北背部的驅(qū)動層和LCOS芯片很是相似。但是在光線的控制上，DMD采用機械式的鏡片旋轉(zhuǎn)(大約每分鐘5000次)，而LCOS技術(shù)卻采用液晶材料的光學(xué)各向異性形成，是一種從電子的操作。這種在光學(xué)控制上的不同導(dǎo)致了LCOS芯片不需要向DMD那樣復(fù)雜的“微型的電子機械結(jié)構(gòu)”。這不僅僅能夠節(jié)約成本，從長遠來看還能保障成品率的優(yōu)良比例，并同時提高芯片的可靠性。同時，微電子機械的結(jié)構(gòu)決定了DMD芯片工藝的復(fù)雜性，使得這種芯片在高分辨率產(chǎn)品上的突破成為難點。

　　LCOS投影機的和LCD投影機的優(yōu)缺比較

　　當(dāng)前市場銷售的LCOS投影機和LCD投影機主要采用三片式結(jié)構(gòu)。雖然一些一兩千元的LCD投影機還采用單片式結(jié)構(gòu)，但是長遠來看這種產(chǎn)品已經(jīng)瀕臨淘汰。

　　在終端產(chǎn)品的實際性能的差異上，大多數(shù)都是由兩種芯片的技術(shù)特點決定。綜合來講LCOS具有色彩鮮艷、灰度優(yōu)秀、黑色深沉、畫面明亮、網(wǎng)格化情況較少和更加節(jié)能的特點。相比之下3LCD投影在畫面網(wǎng)格化、黑色不純和燈泡亮度利用率上具有明顯的不足支出。

　　LCOS芯片具有更高的開口率和更細的像素間距。這使得LCOS的畫面像素間的距離更小，畫面看起來更加鮮明統(tǒng)一。沒有3LCD投影產(chǎn)品明顯的網(wǎng)格化的現(xiàn)象。這種技術(shù)特色在投影大尺寸畫面的時候格外明顯。

　　LCOS芯片的高開口率本身就會提升投影機的光學(xué)效率。高開口率意味著芯片更多的面積參與光線的反射。同時，由于3LCD的芯片投射結(jié)構(gòu)特殊的光學(xué)需求，進一步減弱了3LCD的光學(xué)效率。所以，同樣的燈泡再用3LCOS和3LCD投影機數(shù)相比能夠?qū)崿F(xiàn)更高的亮度。這不僅僅能夠提升畫面品質(zhì)，同時也能夠節(jié)約更多的能源。

　　3LCOS還具有更具優(yōu)勢的黑色表現(xiàn)。采用透射技術(shù)的3LCD投影顯示技術(shù)，無論是否要求顯示顏色，都不能控制液晶芯片達到零透光率。這使得3LCD投影機不能完美的呈現(xiàn)黑色的畫面效果。但是采用反射式光路的3LCOS投影技術(shù)卻能顯著改善投影機在黑色端的畫質(zhì)表現(xiàn)。優(yōu)秀的黑色和灰色效果也為3lcos投影機帶來了更加豐富細膩的灰階表現(xiàn)力。使得畫面細節(jié)更真實、自然、富裕立體感。

　　此外，在運動畫面顯示上，3LCOS投影技術(shù)也占據(jù)一定的優(yōu)勢。由于采用特殊的反射光路，液晶涂布層可以盡量做的更薄，因此可以減輕液晶分子的粘滯作用，使得運動畫面反應(yīng)更加快捷、清晰，形成更加流暢的畫面。這也是為什么單片式LCOS可以采用類似DLP那樣的時序成像的原因之一。

　　與今天市場上大多數(shù)LCOS投影機均采用三片式結(jié)構(gòu)相比，DLP投影機的產(chǎn)品陣營稍顯復(fù)雜。市場銷售的DLP產(chǎn)品以單片式時序成像的產(chǎn)品為主。這類產(chǎn)品具有成本更低廉的特點。同時，在高端的工程機和數(shù)字電影放映機市場，DLP投影機也有一部分產(chǎn)品采用三片式的結(jié)構(gòu)。這類產(chǎn)品價值動輒幾十萬、幾百萬，可謂是絕對貴族產(chǎn)品。

　　三片式的3LCOS投影技術(shù)與單片式的DLP技術(shù)比較具有更高的光學(xué)利用效率、更加豐滿的色彩表現(xiàn)，和沒有彩虹現(xiàn)象、觀賞者眩暈現(xiàn)象等特點。

　　單片式DLP投影機最大的性能瓶頸來自于其“糟糕”的色彩表現(xiàn)。與3LCD集中在黑色段不能徹底“黑”下去不同，單片式DLP投影機色彩問題主要出在飽和度、溫和性和自然真實感上。由于單片式的DLP投影采用時序顯示色彩：即同一色彩的不同部分分成一個個時間上的小片段來逐一顯示。由于這些片段間的時間間隔非常短，人眼不能準確分辨，故而觀賞者的感覺會使投影機顯示了某一個固定的顏色。

　　但是這種時序的顯示方式，尤其是在早期產(chǎn)品中經(jīng)常出現(xiàn)大量的消費者眩暈，以及畫面上的彩虹條紋現(xiàn)象。隨著技術(shù)的進步，眩暈和彩虹現(xiàn)象已經(jīng)得到了很好的抑制，同時德州儀器也采用了名為“極致色彩”的技術(shù)來提升DLP單片式產(chǎn)品的色彩表現(xiàn)。但是受制于“先天不足”，目前色彩上單片式DLP尚無法和LCOS技術(shù)抗衡。

　　三篇DLP投影機是DLP技術(shù)產(chǎn)品的頂級性能制作。能很好的避免單片式產(chǎn)品上出現(xiàn)的眩暈、彩虹、色彩表現(xiàn)力不足等缺陷。并且能夠表達出高清晰的運動畫面和層次豐富的空間效果。這種產(chǎn)品也被廣泛應(yīng)用于數(shù)字電影院的演示系統(tǒng)。但是和3LCOS技術(shù)相比，DLP技術(shù)的三片式產(chǎn)品的成本極其高昂。價格最低的也在幾十萬元以上。而3LCOS產(chǎn)品的價格則可以控制在幾萬元。這使得在家用普及型市場上，DLP的三片式產(chǎn)品無力和3LCOS抗衡。

　　在和三片式DLP投影機的對抗中，3LCOS投影機也不是完全只能依仗價格優(yōu)勢：在分辨率上的優(yōu)勢更是DLP投影機無可比低的。目前，LOCS芯片分辨率水平已經(jīng)可以覆蓋2K、3K、4K、8K等水平產(chǎn)品。但是，DLP產(chǎn)品的分辨率最高僅僅2K。分辨率的提升難度在于DLP的微電子機械學(xué)結(jié)構(gòu)，可以說這是所有DLP投影產(chǎn)品和3LCOS對抗時候的致命弱點。這決定了未來的數(shù)字電影放映市場3LCOS和3dlp的對決中誰輸誰贏還是具有很大的不確定性的。

　　對比3LCOS技術(shù)，3DLP產(chǎn)品在有對比度方面略占優(yōu)勢。在專業(yè)產(chǎn)品3DLP數(shù)字影院投影機對比度指標在各種投影技術(shù)中一直具有一定優(yōu)勢。不過二者的差距目前正在縮小。而在家用機級別LCOS機型的對比度表現(xiàn)則已經(jīng)超越了大多數(shù)單片的DLP投影機，并表現(xiàn)出強勁的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　LCOS投影技術(shù)的產(chǎn)業(yè)特點和前景

　　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，同時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。

　　目前困擾LCOS產(chǎn)業(yè)成為投影機產(chǎn)品領(lǐng)導(dǎo)型技術(shù)類型的原因主要有兩個。其一是成品率問題，其二是來自競爭對手DLP的競爭。

　　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芯片工藝改進的最主要方面。成品率問題直接導(dǎo)致LCOS投影機的價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投影機那樣的壟斷態(tài)勢。DLP投影機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)鏈是獲得競爭實力和創(chuàng)造更高的企業(yè)價值的良好基礎(chǔ)。單憑這一點，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。那就是標準不統(tǒng)一、實力分散。這樣的特點必然能夠給競爭對手留下更多的機會。同時，也是至今LCOS投影機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。因為LCOS的成本優(yōu)勢需要規(guī)?；闹圃?，而規(guī)?；闹圃靹t必須建立在統(tǒng)一的行業(yè)標準之上。

　　從整體上來講，對于已經(jīng)步入成熟期的投影機產(chǎn)業(yè)，LCOS技術(shù)依然是一個稚嫩的嬰兒。但是這個孩子天生伶俐、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。

　　發(fā)展LCOS面臨的課題

　　發(fā)展LCOS面臨的課題—極待建立標準化與上下游產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 目前LCOS的發(fā)展業(yè)者集中在美英中三地的Fabless公司，包括Three-Five、Aurora(原S-Vision)、MicroPix、Microdisplay、Kopin、Displaytech、SpatiaLight，中國香港的Varitronix以及中國南陽的河南南方輝煌圖像信息技術(shù)有限公司(中美合資)http://www.sino-brillian.com/ 等。由于LCOS在開發(fā)中涉及整個元件的設(shè)計、制造到光學(xué)系統(tǒng)的整合，有較高的技術(shù)門檻。且每個業(yè)者所開發(fā)的LCOS，各有專用的ASIC、光學(xué)引擎等，零組件和生產(chǎn)各自為陣，無法標準化，因此很難達到量產(chǎn)的經(jīng)濟規(guī)模，部份業(yè)者因無法提出全套的解決方案，致使產(chǎn)品無法順利推出而面臨財務(wù)危機。另外最大的障礙是合格率問題，LCOS前段之矽制程以0.35u制程即可(也不需要作得更小了)，目前良率已可達90%;后段加玻璃基板，抽入液晶，并加以切割、封裝的部份，目前良率卻仍很低，僅約30%左右。LCOS的后段制程良率若無法順利提升，將可能面臨如DMD技術(shù)一般的窘境。

　　潛在市場大：HMD、高價位的數(shù)位相機、數(shù)位攝影機?等領(lǐng)域均可應(yīng)用。HMD原以高溫多晶矽TFT LCD虛擬15寸級以上的XGA顯示器，預(yù)期日系業(yè)者短期內(nèi)仍將延襲此一傳統(tǒng)解決方式，美系業(yè)者則會傾向采用解析度高的LCOS。另外，數(shù)位相機和數(shù)位攝影機的觀景窗，慣用小型非晶矽的LCD面板，采用LCOS為Solution，在解析度、和耗電量上，都將十分有利，但目前在價格上仍然偏高，因此，預(yù)期只有高價位市場才有可能采用。

　　除投影機外，LCOS高解析度、高亮度及高反應(yīng)速度的特性，在20寸以上監(jiān)視器、大尺寸電視等應(yīng)用市場，都深具發(fā)展?jié)摿ΑＡ硗?，移動電話上網(wǎng)普及后，將引發(fā)對手機大畫面和高解析度的需求。LCOS省電的特性，適合移動電話上網(wǎng)。業(yè)者Three-Five預(yù)測至2001年，彩色屏幕手機應(yīng)至少有10%會使用LCOS，數(shù)量大約達500萬臺。另由于主力手機業(yè)者非出自日系廠商，較不會有LCD情結(jié)，有利于LCOS之推展。盡管業(yè)界認為LCOS應(yīng)用的潛在市場規(guī)模龐大，且未來3年每年皆有13%以上的市場成長率。但依目前的價格/性能比，數(shù)位相機與數(shù)位攝影機在短期內(nèi)大量采用LCOS的比例預(yù)期仍不會太高;另外，在無線寬頻網(wǎng)路尚未完成之前，Three-Five預(yù)期彩色屏幕手機10%采用LCOS或許是過于樂觀。因此我們可以期待的，會比較偏重于投影機和大尺寸電視的市場，如果它能有效降低成本，則將原有產(chǎn)品如投影機、電視整個替代掉是有可能的。

　　全球生產(chǎn)廠商一覽表(略) 主要開發(fā)業(yè)者以歐美系小型業(yè)者為代表。競爭者中Three-Five之手機STN-LCD營收規(guī)模已大，LCOS技術(shù)已達量產(chǎn)階段，各產(chǎn)品線(SVGA、XGA、SXGA、HDTV)均有prototype，故較具優(yōu)勢。另外，各競爭廠商除DisplayTech外均主攻HMD市場并看好可攜式產(chǎn)品，顯示對可攜式產(chǎn)品市場潛力都持較樂觀的看法。

　　LCOS的應(yīng)用領(lǐng)域

　　和透射式LCD技術(shù)相比，LCOS可以很容易地實現(xiàn)高分辨率和充分的色彩表現(xiàn)，而且可以較大地降低成本。LCOS的用途十分廣泛，大到背投彩電，小至數(shù)碼相機都可以使用它作為顯像器件。雖然LCOS看起來簡單，但要產(chǎn)品化還要有一個過程，并不是像想象的那樣容易形成產(chǎn)業(yè)。LCOS技術(shù)一經(jīng)推出便在全世界范圍內(nèi)造成極大影響，但由于制造工藝等方面原因，目前基于LCOS技術(shù)的產(chǎn)品還沒有形成大規(guī)模量產(chǎn)，只有少數(shù)廠家開發(fā)出了應(yīng)用于投影機的LCOS芯片和應(yīng)用LCOS技術(shù)的投影機及背投電視樣機。LCOS技術(shù)在以后大屏幕顯示應(yīng)用領(lǐng)域里具有很大優(yōu)勢，它沒有晶元模式，且具有開放的架構(gòu)和低成本的潛力。