新型反射式LCD投影技术 LCOS全解析

LCOS(Liquid Crystal on Silicon)属于新型的反射式micro LCD投影技术，其结构是在硅晶圆上长电晶体，利用半导体制程制作驱动面板(又称为CMOS -LCD)，然后在电晶体上透过研磨技术磨平，并镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将CMOS基板与含有透明电极之上玻璃基板贴合，再抽入液晶，进行封装测试。

【中国数字视听网讯】 近几年来，在LCD业界出现了许多新技术，其中较热门的技术是LCOS。LCOS最大的优点是解析度可以很高，在携带型资讯设备的应用上，此优点是其他技术无法与之看齐的。缺点是模组的制程较为繁琐，各生产阶段良率控制不易，成本难以有竞争力。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，业者中开始将其应用到手机产品中，而且将在第4季起正式供货。若果真如此，将是LCOS的最重要里程碑。

什么是LCOS？LCOS(Liquid Crystal on Silicon)属于新型的反射式micro LCD投影技术，其结构是在硅晶圆上长电晶体，利用半导体制程制作驱动面板(又称为CMOS -LCD)，然后在电晶体上透过研磨技术磨平，并镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将CMOS基板与含有透明电极之上玻璃基板贴合，再抽入液晶，进行封装测试。

简单来说，LCOS是直接与映像管(CRT)投影技术、高温多晶硅液晶(Ploy-Si LCD)穿透式投影技术、DMD(Digital Micromirror Device)数位光学处理(DLP； Digital Light Projector)反射式技术相关。这三项技术已发展成熟，但LCOS则成为投影显示技术的新主流。

LCOS市场定位在大尺寸显示器产品及HMD(Head Mount Device)。目前业界普遍认可：在显示器市场20'以下以LCD为主流，PDP可应用于30'- 60'产品，但价格昂贵，投影显示器适用于30'- 60’以上的产品，具有解析度高，价格适中等优势。LCOS投影显示技术则是落于上述投影显示器市场；另外亦可作为直视元件，应用在HMD中。

省电、便宜与高解析度为LCOS最大优点。LCOS可视为LCD的一种，但传统的LCD是做在玻璃基板上，但LCOS则是长在硅晶圆上。和LCOS的相对比的产品，最常用在投影机上的高温多晶硅LCD为代表。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则采用反射式投射，光利用效率可达40%以上，且其最大的优势是可利用最广泛使用、最便宜的CMOS制程，毋需额外的投资，并可随半导体制程快速的微细化，易于提高解析度。反观高温多晶硅LCD则需另投资设备，且属于特殊制程，成本不易降低。

发展LCOS面临的课题—极待建立标准化与上下游产业结构 目前LCOS的发展业者集中在美英两地的Fabless公司，包括Three-Five、Aurora(原S-Vision)、MicroPix、Microdisplay、Kopin、Displaytech、SpatiaLight及香港的Varitronix等。由于LCOS在开发中涉及整个元件的设计、制造到光学系统的整合，有较高的技术门槛。且每个业者所开发的LCOS，各有专用的ASIC、光学引擎等，零组件和生产各自为阵，无法标准化，因此很难达到量产的经济规模，部份业者因无法提出全套的解决方案，致使产品无法顺利推出而面临财务危机。另外最大的障碍是合格率问题，LCOS前段之硅制程以0.35u制程即可(也不需要作得更小了)，目前良率已可达90%；后段加玻璃基板，抽入液晶，并加以切割、封装的部份，目前良率却仍很低，仅约30%左右。LCOS的后段制程良率若无法顺利提升，将可能面临如DMD技术一般的窘境。

潜在市场大：HMD、高价位的数位相机、数位摄影机?等领域均可应用。HMD原以高温多晶硅TFT LCD虚拟15寸级以上的XGA显示器，预期日系业者短期内仍将延袭此一传统解决方式，美系业者则会倾向采用解析度高的LCOS。另外，数位相机和数位摄影机的观景窗，惯用小型非晶硅的LCD面板，采用LCOS为Solution，在解析度、和耗电量上，都将十分有利，但目前在价格上仍然偏高，因此，预期只有高价位市场才有可能采用。

除投影机外，LCOS高解析度、高亮度及高反应速度的特性，在20寸以上监视器、大尺寸电视等应用市场，都深具发展潜力。另外，移动电话上网普及后，将引发对手机大画面和高解析度的需求。LCOS省电的特性，适合移动电话上网。业者Three-Five预测至2001年，彩色屏幕手机应至少有10%会使用LCOS，数量大约达500万台。另由于主力手机业者非出自日系厂商，较不会有LCD情结，有利于LCOS之推展。尽管业界认为LCOS应用的潜在市场规模庞大，且未来3年每年皆有13%以上的市场成长率。但依目前的价格/性能比，数位相机与数位摄影机在短期内大量采用LCOS的比例预期仍不会太高；另外，在无线宽频网路尚未完成之前，Three-Five预期彩色屏幕手机10%采用LCOS或许是过于乐观。因此我们可以期待的，会比较偏重于投影机和大尺寸电视的市场，如果它能有效降低成本，则将原有产品如投影机、电视整个替代掉是有可能的。

全球生产厂商一览表(略) 主要开发业者以欧美系小型业者为代表。竞争者中Three-Five之手机STN-LCD营收规模已大，LCOS技术已达量产阶段，各产品线(SVGA、XGA、SXGA、HDTV)均有prototype，故较具优势。另外，各竞争厂商除DisplayTech外均主攻HMD市场并看好可携式产品，显示对可携式产品市场潜力都持较乐观的看法。