给予反射光路的LCOS投影机的核心器件就是LCOS芯片。该芯片的基本结构是CMOS的背板电路上覆盖液晶分子涂布层。
LCOS芯片也可以算作液晶显示技术的一种。只不过,与一般薄膜晶体管液晶显示(即我们常见的液晶显示器、液晶电视的液晶显示系统,Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display;TFT-LCD)面板上、下两面均以玻璃做为基板不同,而LCoS则仅有上面采用玻部,底部的基本则以半导体材料硅为主的控制电路芯片。
LCOS投影技术芯片的结构
LCOS芯片从下向上的第一层是硅基的IC芯片,采用互补金氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor;CMOS)工艺制造。在CMOS上面为抛光的铝镀层,用于提供电极和光线反界面射面。在铝金属层上要涂布液晶分子,并采用网格状的框架分割成像素。LCOS芯片最上面一层是透明ITO电极和玻璃基板层。LCOS芯片结构中,采用现代CMOS制造工艺的IC驱动层是整块芯片的控制中枢。
从像素结构上讲,LCOS芯片背面的CMOS有源显示驱动矩阵为每一个像素提供了包括开关(NMOS晶体管)、存储电容和在它们上面的铝反射电极。工作的时候,NMOS晶体管控制列数据线对液晶像素充电,而存储电容中的充电电荷建立了相对于控制电极的电压差。于是上部的液晶分子按照电压取向和强度进行偏转,从而控制出入光线的多少,形成灰阶图像。
LCOS芯片的典型像素的截面如图3所示,采用了四层金属,分别用于扫描线、数据线、避光层和铝反射镜面电极,一层液晶层,一层ITO透明电极以及一层玻璃基板。