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LCoS芯片
閱讀�11902�(shí)間:2011-06-10 14:36:02

  LCOS芯片是LCoS的核�,是利用與大�(guī)�集成電路兼容的設(shè)�(jì)和制造方�,在硅片上把顯示矩陣和相�(guān)�(qū)�(dòng)電路集成在一�,做成的專用芯片。LCOS是一種具有發(fā)展前景的新型平板顯示技�(shù),相�(duì)于其他顯示技�(shù),它所具有的無晶圓模式、產(chǎn)品來源廣�、開放式架構(gòu)、低成本潛力等一系列�(yōu)�(shì),讓它成為未來高端信�顯示��(lǐng)域的主流技�(shù)之一�

�(guó)�(nèi)�(xiàn)狀

  LCOS是微電子�(xué)、光�(xué)和視頻顯示技�(shù)相結(jié)合的新技�(shù)。我�(guó)LCOS微顯示芯片的研究始于1998�,南開大�(xué)信息�(xué)院光電子所在教育部和天津市科委的支持下,在�(guó)�(nèi)率先開展了LCOS微顯示器芯片技�(shù)的研�,取得了重大�(jìn)�,自主研制成功我�(guó)枚LCOS微顯示芯�。南開大�(xué)已經(jīng)掌握了LCOS芯片�(shè)�(jì)的關(guān)鍵技�(shù),在�(guó)�(nèi)半導(dǎo)體生�(chǎn)廠流�,做出的SVGA分辨率的LCOS模塊,采用自主開�(fā)的控制電�,可以播放DVD電影。在LCOS芯片�(shè)�(jì)和控制電路方面已�(jīng)申請(qǐng)了多�(xiàng)相關(guān)專利。表明我�(guó)在LCOS微顯示器芯片方面,具有了自主知識(shí)�(chǎn)�(quán)的核心技�(shù),為我國(guó)LCOS�(chǎn)�(yè)鏈的形成奠定了技�(shù)基礎(chǔ)。近兩年,在�(fā)展LCOS相關(guān)技�(shù)方面,我�(guó)有膽�(shí)的政府領(lǐng)�(dǎo)、企�(yè)家和研發(fā)單位都表�(xiàn)了極大的�(guān)注和積極的響�(yīng),一次是以北京幾�(gè)企業(yè)為中心的LCOS�(lián)合體,另一次是2003年信息產(chǎn)�(yè)部的�(xiàng)目招�(biāo)。LCOS技�(shù)確實(shí)是我們不依靠�(guó)外而獨(dú)立自主發(fā)展大屏幕投影核心技�(shù)的機(jī)�(huì),筆者認(rèn)為目前我們發(fā)展較慢的主要原因是:由于LCOS涉及的技�(shù)門類較�,我們的主攻方向不明確,�(duì)核心技�(shù)的投入不�,不能發(fā)揮核心技�(shù)�(duì)�(chǎn)�(yè)鏈的拉動(dòng)作用�

�(shè)�(jì)考慮

  LCO S 是一門集多門�(xué)科知�(shí)于一體的高精尖技�(shù)。因� I C�(shè)�(jì)人員要考慮液晶顯示的特殊要�,對(duì) 電路�(jìn)行調(diào)� 以及再設(shè)�(jì) .

  LCOS�(qū)�(dòng)系統(tǒng)的設(shè)�(jì)需要考慮以下方面 :

  1、器件的顯示�(guī)�

  如今�(duì)于信息顯示的要求越來越高,由于信息量 巨大,做為信息顯示的圖像顯示�,必須能夠包含盡可能多的信息� 以及� 為豐富的顯示手段。對(duì)于顯示器 的要求就是要有足夠多的顯示單元來完成信息的顯示,并且顯示的單元信息要盡量地豐��

  一般來說, 目前 的數(shù)� 電視都采 � 4:3� l   6:9的長(zhǎng)寬比,這樣更符合人的視覺特�(diǎn),給人更清晰的視覺圖�。顯示規(guī)模的大小直接制約著驅(qū)�(dòng)電路的設(shè)�(jì),在信息顯示�(chǎng)頻不變的情況�,更多的像素單元意味著需要更快的尋址�(shí)�,意味著相應(yīng)的液晶像素單元有著更小的充放電的�(shí)�,以及高速工作下的電磁干擾和功耗加大等諸多問題。顯示規(guī)模實(shí)際上就是像素單元的多�,決定了顯示�(shí)的分辨率 .像素單元越多,一副圖像上顯示的信息就越多 , � � � � � 、� � .

  2、灰度等�(jí)

  灰度等級(jí)決定 了顯示中顏色的漸� .高的灰度等級(jí)可以提供更為豐富的顏色顯�,更為逼真的色�。傳�(tǒng)CRT顯示器是利用陰極射線的強(qiáng)度來控制顯示�(shí)的灰度等�(jí)的。由于LCOS顯示器其輸入的信�(hào)都是�(shù)字方式的,也就是說灰度等�(jí) 的控制都是由輸入 的圖像信�(hào)決定�。加在液 晶上的驅(qū)�(dòng) 電壓就是輸入的數(shù)字信�(hào)�(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后的模擬量 ,于是輸入�(shù)字信�(hào)的位�(shù)就決� 了顯� 的灰度等�(jí)。設(shè)�(jì)系統(tǒng)�(shí)就要考慮灰度等級(jí)的要� ,根據(jù)這一要求決定輸入�(shù)字圖像信�(hào)的位�(shù) .一般來� ,越高的灰度等�(jí)顯示�(shí)的色彩信�(hào)就更豐富,圖象就更豐 富多� .然而,增大灰度等級(jí)也就要求有更多的�(shù)字信�(hào)輸入 ,這樣�(duì)于系�(tǒng)來說 ,就要相應(yīng)地增加采樣和保持 電路的規(guī)� ,還會(huì)帶來芯片面積增大等問� .一� LCOs�(shè)�(jì)采用的都� 8位數(shù)字輸� 圖像信號(hào),這樣就有 2   8=25 6�(jí)灰度 .這對(duì)于普通圖像顯示來說是足夠的了�

  3、LCOS中的功耗功耗對(duì)于LCOS的使用是一�(gè)大問�。以背投� LCOS為例,由� LCOS芯片普遍很小,解決散熱是很重� 的問� .LCOS芯片�(guī)模比較大、密度高,嚴(yán)格控制系�(tǒng)功耗可 以增加系�(tǒng)的穩(wěn)定�。當(dāng)光源照射� LCOS芯片的時(shí)�?qū)⑹剐酒臏囟妊杆偕仙?,在器件的溫度特性作用下,系�(tǒng)的功耗也將會(huì)迅速上�,這對(duì)系統(tǒng)�(wěn) 定性會(huì)造成一定的影響�

  為了使器件能夠正常地工作,必須控制其功耗和溫度特� .LCOS芯片 的功耗包括三�(gè)部分 :

  ●靜�(tài)功� P  :�(duì)� CMOS電路來說,可 以忽 � :

  � �(dòng) �(tài)功� P :� 要指� 行寫 入圖� 信號(hào)�(shí),每� 、每行像 � � 電容 )充� 電所�(chǎn)� 的交� � � .

  ●場(chǎng) 反轉(zhuǎn)功� P � 以蓋� 電極反轉(zhuǎn)為例 � :指蓋� 電極� � 期� 電場(chǎng) 反轉(zhuǎn) �(shí) 需� 的功 耗電容和像素單元的充� 電上以及�(jìn)行模�(shù)�(zhuǎn)換時(shí)的功� .�(shè)�(jì)中要考慮這些功耗的� �(diǎn)和分布特� ,� 電路�(shí)�(xiàn)上對(duì)這些功耗加 以有效控�,從而實(shí)�(xiàn)LCOS低功� 的特�(diǎn)

  4、基于液晶的特殊考慮及設(shè)�(jì)

  由于液晶在不同驅(qū)�(dòng)電壓作用下其�(duì)光線的作用是不一樣的,其透光率隨著驅(qū)�(dòng) 電壓� 同而發(fā)生變�,因�,施加的�(qū)�(dòng)電壓信號(hào)必須與特定的液晶特性相匹配 .� 晶的透光率是隨著�(qū)�(dòng) 電壓的強(qiáng)弱而變化的,設(shè)�(jì)�(shí)要使加在液晶像素上的�(qū)�(dòng)電壓落在有效的液晶顯示區(qū)電壓范圍�(nèi)。考慮到這�(gè)因素,設(shè)�(jì)采用 的工藝必須能夠滿足液晶驅(qū)�(dòng)的要� .目前的液 晶顯� ,其最 白和最黑態(tài)相應(yīng)的驅(qū)�(dòng)電壓要相差十幾伏 ,�(shè)�(jì)�(shí)需要采用能夠兼容高電壓的工藝。目前使用的一般都是數(shù)字信�(hào)輸入,在�(shù)字部分的電路中采用低壓工藝就可以。� 由數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)化其� 出電平應(yīng)與液晶參�(shù)相匹�,要有相�(yīng)的從低電平到高電平轉(zhuǎn)化的�(shè)�(jì),使編碼�(zhuǎn)化后�(duì)�(yīng) 的模� 電壓值都能夠落在有效的液晶顯示區(qū) � �(nèi) .

  � 晶是一種容易老化 的器�,在一定電平作用下,液晶分子的旋轉(zhuǎn)�(huì)加速老化的過� .為了延長(zhǎng)液晶的使用壽命必須使其工作電壓平均值為�,就是說液晶�(yīng)該工作在交流�(duì)� 的電壓驅(qū)�(dòng)之下。這種信號(hào)電平的反�(zhuǎn) 目前主要集中于以下幾種方� :

  幀反轉(zhuǎn) 、行反轉(zhuǎn) 、列反轉(zhuǎn)和像 素反�(zhuǎn)技 �(shù)。前兩種方法功耗較�,但在驅(qū)�(dòng)電壓極性轉(zhuǎn)換時(shí)在掃描電極上�(chǎn)生很大的壓降,導(dǎo)� 電極之間的信�(hào)�?dāng)_而影響顯示效� :列反�(zhuǎn)和像素反�(zhuǎn)技�(shù)通過提高�(qū)�(dòng)電壓極性轉(zhuǎn)換的頻率,使 電壓極性轉(zhuǎn)換時(shí)�(chǎn)生的電流僅在相臨的像素之間流�(dòng) ,從而提高了像素電壓到達(dá)�(wěn)� �(diǎn)的速度 ,減小 了水平方 向上 的串?dāng)_,明顯改善了顯示�(zhì)�,其缺點(diǎn)是功� 比較�。一般在分辨率高、對(duì)顯示品質(zhì)要求較高的場(chǎng)合下考慮采用列反�(zhuǎn)和像素反�(zhuǎn)技�(shù),否則采用幀反轉(zhuǎn)或行反轉(zhuǎn)也可滿足要求 .

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