FLCOS的工作原理

    FLCOS顯示器具有寬的色域和較少的“紗窗”(screen-door)效應，因為FLCOS微型顯示器采用的是CMOS工藝，因此，能夠利用高量產的互連和封裝技術實現小外形尺寸、低功耗和低成本。

    目前，消費電子制造商有機會把高品質視頻顯示器集成到諸如蜂窩電話這樣的小型、便攜式通信設備之中。通過有線和無線網絡對視頻內容的便利訪問已經吸引了網絡服務提供商的關注，因為他們有機會向終端用戶銷售視頻服務。在產品設計領域中所面臨的挑戰在于：在維持通信設備的便攜式尺寸要求的前提下，如何提供一種尺寸適合于舒適觀看的顯示器？本文介紹利用硅上鐵電液晶(FLCOS)顯示技術從極小的封裝創建可接受的視頻顯示器，從而解決系統設計所面臨的兩難選擇問題。

FLCOS的工作原理

        FLCOS微型顯示技術擁有25年的歷史，直到今天它才交付使用累計1400萬個產品，其定位在于使消費者能夠在各種各樣的新應用中舒適地觀看各種視頻圖像，包括便攜式投影儀、汽車顯示器和近眼式(near-to-eye)顯示器，它們也可以被用于全息數據存儲。

        傳統的向列液晶的開關時間在10ms范圍，相比之下，采用專用鐵電液晶(FLC)的FLCOS微型顯示器的開關時間小于100us，這是它與其它微型顯示器的差異所在�？焖俚拈_關速度使人們能夠在CMOS硅裸片的表面上覆蓋一層FLC以生成全彩顯示。CMOS電路與標準的視頻輸入接口，并利用CMOS工藝在金屬的頂層實現點陣式反射鏡面。

        根據由CMOS電路施加在點陣金屬上的電壓，FLC材料與通過該材料的光線相互作用，要么旋轉極化光，要么不旋轉極化光。FLCOS微型顯示器利用FLC的快速來生成由紅、綠和藍(RGB)圖像組成的高幀速率序列，然后，由人眼合成為完整的彩色圖像。因為FLCOS微型顯示器采用的是CMOS工藝，所以，它可以采用大量的互連和封裝技術來制造，而這跟小尺寸、低功耗及消費定價模型是一致的。

圖1：FLCOS微型顯示器

        FLCOS微型顯示器為許多面臨挑戰的工程師提供了一種萬能的解決方案，使他們能夠為消費者開發下一代舒適地觀看視頻圖像的消費電子產品。下一代FLCOS微型顯示器特別適合于高清晰個人顯示產品，包括頭盔顯示器和超小型全彩色投影儀。這些新型的FLCOS產品對高產量的QVGA電子探視鏡進行研究的產物，通過對它的研究使制造工藝和產品設計兩方面都變得成熟。

嵌入式投影設備

        集成了投影功能的個人移動電子設備被稱為嵌入式投影設備。這些設備對投影元器件、大小、功耗和成本有嚴格的約束。FLCOS微型顯示器的整體靈活性，為設計工程師提供了一種獨一無二的機會，為下一代個人移動設備設計嵌入式投影解決方案。FLCOS面板提供顯示和顯示控制器，包括用于LED驅動器的控制信號，且功耗小于100mW。由于FLCOS微型顯示器中設計了標準RGB視頻接口，工程師可以把它們的專注放在最小化投影光源所消耗的功率這個關鍵設計任務上。

        FLCOS微型顯示器的大小對于把投影儀嵌入到個人設備如蜂窩電話、PDA和媒體播放器之中也是至關重要的。FLCOS微型顯示器的封裝外形不到半英寸高，使它們易于被集成到大多數個人設備之中。因為FLCOS器件集成了標準的視頻接口，所以，不需要附加的接口元器件，因而減少嵌入投影儀所需要的空間。

        盡管新的FLCOS微型顯示不能完全消除與在個人設備中嵌入投影儀相關的所有挑戰，它們確實有可能消除這些挑戰，因為它們具有獨特的FLCOS器件的特性。

圖2：Displaytech公司的LV311器件

模塊化的個人投影設備

        設計模塊化的個人投影設備是為了連接到其它個人電子設備上，它的大小大約是PDA的平均水平，它必須為商務和娛樂應用提供高分辨率的投影圖像，但是，仍然便于放入口袋之中。此外，與模塊化投影設備相比，人們同樣關心嵌入式投影儀的外形大小、功耗和標準接口。為了滿足大多數消費者的需要，該設備重要必須很輕，功耗必須很低，以便讓投影儀利用電池工作一段合理的時間。模塊化的設備也可以利用電源線供電來擴展投影儀的工作時間。信息可以通過導線或無線方式或某種便攜式存儲器饋入投影儀。

        要對微型顯示器的外形大小和重量做非常好的工程設計，而所需要的低功耗使FLCOS解決方案成為便攜式電池供電的投影儀的理想方案。FLCOS微型顯示器所提供的快速開關速度意味著一個顯示面板將產生全彩并且>90%的反射型FLCOS的孔徑生成高品質的投影圖像。

“近眼”顯示器應用

        FLCOS微型顯示器已經在數字靜止攝像機和視頻錄像機中被用做電子探視鏡，過去6年中，在這個應用中由全球領先的電子制造商交付使用的FLCOS微型顯示器超過了1400萬。

        FLCOS微型顯示器正被用于其它“近眼”顯示應用，例如，在頭盔顯示器中的應用。在雙近眼應用中，照明光源是受集成在顯示面板中的電子電路控制的三色LED。LED光源與FLCOS微型顯示器相結合，足以為近眼應用提供光線。

        對于近眼顯示來說，一項絕對的要求是利用單一面板生成全彩顯示。只有具有非�？焖匍_關速度的FLCOS面板能夠產生順序彩色顯示所需要的非常高的幀速率。彩色三色面板的微小孔徑使你在近眼顯示器中看到的圖像就像通過紗窗看一樣。FLCOS反射型顯示器利用順序彩色來在每一個像素>90%的孔徑上創建想要的色彩，從而產生類似全息的圖像。

        當選擇顯示器的時候，還要考慮由顯示器提供的色域。有競爭力的近眼顯示器利用產生非常有限的色域的彩色濾光片來形成它們的彩色三色。FLCOS面板利用生成較寬彩色域的三色LED，產生更接近生活的色彩。

        利用FLCOS微型顯示器，設計成功的近眼顯示器所面對的復雜特性被已經被簡化了。FLCOS在單一微型顯示器上提供了高品質全彩顯示，不需要彩色染料。因為它們的外形小且功能強，這樣的微型顯示器具有足夠的靈活性，從而有助于工程師設計一種有吸引力的近眼顯示應用。

汽車電子應用

        汽車應用是FLCOS技術可能證明具有顛覆性意義的另一個領域。據顯示行業分析公司DisplaySearch預測，汽車顯示監視器市場正以兩位速的增長率增長，并有望延續到2010年。在越來越多的汽車中，多功能全球定位系統(GPS)技術和駕駛員信息顯示系統正向汽車儀表盤滲透。在許多新車的設計中，面向娛樂的顯示器正展示出安裝到車頂和頭墊之后的趨勢。除此之外，直接把信息投影到駕駛員視線的抬頭顯示器利用擋風玻璃作為投影屏幕，這種新的應用正越來越多地吸引汽車制造商，以期在擁擠不堪的汽車市場脫穎而出。

        微型投影對于汽車應用來說是一項新技術。當汽車制造商考慮采用一項新技術的時候，都要做一定周期的測試和驗證，其中，包括把該新技術用于像娛樂顯示這樣的非安全領域。

全息數據存儲

        全息數據存儲(HDS)是利用FLCOS技術能夠做到的一種非顯示應用。在HDS應用領域，FLCOS器件被用做空間光調制器(SLM)。根據領先的技術市場分析公司IDC的預測，HDS明年將開始取代專業的數據存儲解決方案及視頻器件，到2010年HDS將開始取代消費視頻和數據光存儲產品。

圖3：空間光調制器(SLM)

        全息數據存儲技術突破了傳統的存儲技術的密度極限，它不僅僅在存儲媒介的表面記錄數據，而是通過媒介的整體來記錄數據。跟每一次記錄一個數據比特的其它光學存儲技術不同，全息存儲容許在一次閃光中并行讀/寫上百萬比特的數據。這就使傳輸速率極大地高于現有的光學存儲器件。

        如果被用做SLM，FLCOS就能夠提供高速數據寫速率。由于采用了集成電子和簡化的封裝，整體成本低。此外，由于微型顯示器制造工藝成熟，所以，能夠快速地實現量產。FLCOS技術也提供高開關速度和光吞吐量，這是全息數據存儲器件中利用深藍激光進行有效的開關所必須的。SLM把電子數據的“0”和“1”映射為由超過1百萬的光線和暗像素構成的像“跳棋板”一樣的光學圖案。

圖4：SLM的另一方向視圖

本文小結

        FLCOS微型顯示器為消費電子工程社群所面對的若干問題提供了一個通用的解決方案。FLCOS技術在消費領域已經得到證明，并且成為了數字攝像機和視頻錄像機中電子探視鏡的主要組成部分。目前，人們正在提供高分辨率的FLCOS顯示器，使之定位于跨越許多不同市場的若干不同的新型顯示應用，包括上面所述的市場。

        對于所有革命性技術的一個挑戰在于：大多數消費電子的發展都是不斷演變的。只有當若干互補的新技術在比較短的時間內可用時，產品的革命才可能發生。今天，FLCOS、高亮度LED和激光以及消費視頻內容的流行看來有可能引發一場顯示方式的革命。

作者：

Bruce F. Spenner

執行副總裁

Displaytech公司