3.7 硅基液晶显示技术
LCoS（liquid crystal on silicon，LCoS）显示器是一类新型的反射式显示器，是半导体超大规模集成电路技术和液晶显示技术结合的产物，通常只有指甲大小，显示芯片对角线长度一般在18mm左右。LCoS可利用常规的金属氧化物半导体（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）技术批量生产，载流子迁移率在800cm2·（V·s）-1数量级，随半导体工艺的发展进一步微型化，同时提高分辨率。LCoS显示器低功耗、微尺寸、超轻量，在投影和个人便携显示应用方面优势非常突出。
2000年开发出了第一款将TFT、外部驱动电路及控制电路直接集成在单晶硅片上的高性能反射式LCoS显示器件。与普通的LCD有大量密集的外部引线不同，如一个1 024×768像素点阵的LCD便有2 592条外部引线，由于一体化的IC结构，LCoS在外部仅有几条数据控制线、时序线及电源线等，结构简单，开口率高达96%以上，可靠性更高，稳定性更高。
LCoS显示屏实际有两大类：透射型和反射型。虽然它们的几何光学原理截然迥异，但都能有选择地调制外光源光线而形成图像。透射型首先在晶片上完成驱动控制电路的设计制作，再用剥离（lift-off）技术或各向异性刻蚀（anisotropic etching）技术分离出管芯，黏附到透明衬底上制成微显芯片。
反射型则是直接在晶片上制作驱动电路和显示矩阵电路，然后以此为基底封装液晶材料形成类似传统LCD结构的平板显示屏。
LCoS像素的截面采用了4层金属，分别用于扫描线、数据线、避光层和铝反射镜面电极。扫描线控制晶体管（像素开关）的栅极，当晶体管导通时数据线上的信号驱动到像素上。晶体管漏极、存储电容和反射镜面电极是电导通的。硅基板顶部制作1μm厚的液晶盒隔垫物，用以确定液晶盒厚度。
整个硅基板都是在常规集成电路（integrated circuit，IC）芯片生产线上制造的。在加工好的LCoS显示芯片上，覆盖取向层，涂上密封胶，黏合附着ITO电极的玻璃盖板，最后向这个液晶盒灌注液晶材料就形成了LCoS显示器。虽然LCoS显示芯片的面积很小，但绝大部分是像素晶体管阵列，与大规模集成电路相比，晶体管密度还是很低的，因此产品合格率还是很高的。表3.13所示是各种硅基TFT-LCD参数的比较。
表3.13 各种硅基TFT-LCD性能比较
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