LCOS（Liquid Crystal on Silicon），即液晶附硅，也叫硅基液晶，是一種基于反射模式，尺寸非常小的矩陣液晶顯示裝置。這種矩陣采用CMOS技術(shù)在硅芯片上加工制作而成。
概述
硅基液晶（Liquid Crystal On Silicon，LCOS）
一種新型的反射式微液晶投影技術(shù)，它采用涂有液晶硅的CMOS集成電路芯片作為反射式LCD的基片。用先進工藝磨平后鍍上鋁當作反射鏡，形成CMOS基板，然后將CMOS基板與含有透明電極之上的玻璃基板相貼合，再注入液晶封裝而成。LCOS將控制電路放置于顯示裝置的后面，可以提高透光率，從而達到更大的光輸出和更高的分辨率。
LCOS也可視為LCD的一種，傳統(tǒng)的 LCD是做在玻璃基板上，LCOS則是做在硅晶圓上。前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，而且它的最大優(yōu)勢是可利廣泛使用、便宜的CMOS制作技術(shù)來生產(chǎn)，毋需額外的投資，并可隨半導(dǎo)體制程快速的微細化，逐步提高解析度。反觀高溫多晶硅LCD則需要單獨投資設(shè)備，而且屬于特殊制程，成本不易降低。LCOS面板的結(jié)構(gòu)有些類似TFT LCD，一樣是在上下二層基板中間分布Spacer以加以隔絕后，再填充液晶于基板間形成光閥，藉由電路的開關(guān)以推動液晶分子的旋轉(zhuǎn)，以決定畫面的明與暗。LCOS面板的上基板是ITO導(dǎo)電玻璃，下基板是涂有液晶硅的CMOS基板，LCOS面板最大的特色在于下基板的材質(zhì)是單晶硅，因此擁有良好的電子移動率，而且單晶硅可形成較細的線路，因此與現(xiàn)有的LCD及DLP投影面板相比較，LCOS是一種很容易達到高解析度的新型投影技術(shù)。
工作原理
LCoS電視機產(chǎn)生畫面需要經(jīng)過若干步驟。這一過程涉及到一個高強度燈泡、布置在一個立方體中的一系列反光鏡和微型器件、一個棱鏡和一個投影透鏡。下面介紹在整個過程中都發(fā)生了什么事情：【在LCoS投影系統(tǒng)中，燈泡發(fā)出的光從微型器件中反射出來，并最終通過透鏡進行投射。】
1. 燈泡產(chǎn)生一束白光。
2. 光束穿過一個聚光透鏡（負責(zé)聚焦和對準光線）。它還會穿過一個濾光器（只允許可見光通過），這樣可以使其他元件免受損害。
3. 通過以下兩種方式之一，這束白光被分解成了紅色、綠色和藍色光：
1. 光束穿過一個偏振光束分光器（pbs），它把光分解為三個光束，這些光束分別穿過增加紅色、綠色和藍色的濾光器。
2. 光束穿過一系列分色鏡，這些分色鏡能夠反射某些波長的光線而允許其余光線穿過。例如，分色鏡可以把紅光從白光中分離出去，留下藍光和綠光，而另一面分色鏡可以再把綠光分離出來，只留下藍光。
4. 剛剛產(chǎn)生的彩色光束同時與三個LCoS微型器件之一相接觸——它們分別對應(yīng)紅光、綠光和藍光。在下一節(jié)，我們將介紹這些器件。
5. 這些微型器件反射出來的光線穿過一個棱鏡，這個棱鏡能夠?qū)⑦@些光線組合在一起。
6. 然后，棱鏡把光線（它們產(chǎn)生了一個全色影像）投射到一個投影透鏡中，這個透鏡再把影像放大并顯示到屏幕上。
大多數(shù)背投LCoS電視機都采用該過程。有些投影系統(tǒng)采用線性裝置而不是立方體裝置，并且白光在到達微型器件前，會先穿過將其染成紅色、綠色和藍色的表面。極少數(shù)系統(tǒng)只采用一個微型器件，并且采用其他方式進行染色。例如，DLP系統(tǒng)中的色輪和LCoS微型器件本身上的透射染色。有些系統(tǒng)還使用額外的起偏鏡或濾光器來進一步改善畫質(zhì)和對比度。
如果沒有投射透鏡，那么在此過程中產(chǎn)生的畫面會因為太小而看不清。這就是LCoS技術(shù)被歸類于上海狼微型顯示器（如果沒有某種放大裝置，產(chǎn)生的畫面將因為太小而看不清）的原因。
微型器件
LCoS微型器件把液晶層放在一個透明的薄膜晶體管（TFT）和一個硅半導(dǎo)體之間，而不是像LCD那樣把液晶放在兩片極化面板之間。這個半導(dǎo)體具有能夠反射光線的、失真的表面。由燈泡發(fā)出的光透過一個偏振濾光器投射到微型器件上，而液晶起著像門或閥那樣的作用，控制到達反射面的光線的數(shù)量。特定像素的晶體接收到的電壓越高，該晶體允許通過的光線也就越多。完成整個過程需要若干層不同的材質(zhì)。
下面從下到上介紹了LCoS微型器件的組成部分及其功能：
??印刷電路板（PCB）：將指令和電流從電視機傳輸?shù)轿⑿推骷?/p>
??硅（芯片或傳感器）：使用來自電視機像素驅(qū)動程序的數(shù)據(jù)來控制液晶，通常為每個像素使用一個晶體管
??反射涂層：反射光線以產(chǎn)生畫面
??液晶：控制到達或離開反射涂層的光線的數(shù)量
??對準層：使液晶能夠正確對準，從而能夠精確地校準光線
??透明電極：與硅和液晶一起組成完整的電路
??玻蓋：保護和密封整個系統(tǒng)
確切的材料和構(gòu)造因制造商的不同而有所區(qū)別。有些微型器件使用向列液晶，有些則使用鐵電液晶。有些使用有機對準層，他們會隨著使用時間的延長和高強度曝光而分解。有些使用光敏材料和光線來控制到達液晶的脈沖。
一般來說，LCoS設(shè)備的像素間只有非常小的間隙。像素間距——兩個相同顏色 像素之間的水平距離——為8至20微米（10-6）。這可以減小或消除在一些DLP電視機上出現(xiàn)的“紗門”效應(yīng)，從而有助于使影像保持平滑和均勻。
該系統(tǒng)通常可以產(chǎn)生精美的畫面，但是它仍然存在一些優(yōu)點和缺點。
特點
LCoS微型器件的物理特性，例如沒有色輪和以及具有很高的填充系數(shù)，通常使其能夠產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)畫面，并且最大限度地減少了非自然信號。LCoS的像素也比其他系統(tǒng)的像素更為平滑，用一些人的說法就是產(chǎn)生了更自然的畫面。DLP電視機中常見的彩虹效應(yīng)和紗門效應(yīng)在LCoS中已經(jīng)得到完美解決。并且與LCD系統(tǒng)不同的是，它們不易燒傷熒光屏。
但是，大多數(shù)LCoS系統(tǒng)不具有很好的黑電平或者產(chǎn)生黑色的能力。一般來說，黑電平低劣的電視機不能像其他電視機那樣產(chǎn)生很好的對比度和更多的細節(jié)。另外，由于LCoS電視機和投影機使用三片而不是一片微型器件，它們通常也比較笨重和龐大。大多數(shù)還需要定期更換燈泡，而這可能花費數(shù)百美元。
另外，LCoS系統(tǒng)并不像其他顯示器類型那樣常見，原因在于LCoS微型器件難以制造，而且每臺電視機還需要3個這樣的器件。包括英特爾在內(nèi)的多家公司都嘗試過制造LCoS系統(tǒng)，但最終都因為產(chǎn)量一直很低而放棄了努力。
其他用途
除了在電視機和投影機中運用以外，LCoS還有其他一些用途。例如，一些數(shù)碼相機取景器使用LCoS顯示器。該技術(shù)將來可能應(yīng)用在以下方面：
·近眼式查看系統(tǒng)，包括頭置式顯示器
·光束操縱
·顯微投影機
·全息投影和存儲
參考資料 >