FLCOS技術(shù)掀起消費(fèi)電子設(shè)備顯示方式革命狂潮

FLCOS顯示器具有寬的色域和較少的“紗窗”(screen-door)效應(yīng)，因?yàn)镕LCOS微型顯示器采用的是 CMOS工藝，因此，能夠利用高量產(chǎn)的互連和封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)小外形尺寸、低功耗和低成本。

目前，消費(fèi)電子制造商有機(jī)會(huì)把高品質(zhì)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(shè)備之中。通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)視頻內(nèi)容的便利訪問已經(jīng)吸引了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的關(guān)注，因?yàn)樗麄冇袡C(jī)會(huì)向終端用戶銷售視頻服務(wù)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域中所面臨的挑戰(zhàn)在于：在維持通信設(shè)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(shù)從極小的封裝創(chuàng)建可接受的視頻顯示器，從而解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)所面臨的兩難選擇問題。

FLCOS的工作原理

FLCOS微型顯示技術(shù)擁有25年的歷史，直到今天它才交付使用累計(jì)1400萬個(gè)產(chǎn)品，其定位在于使消費(fèi)者能夠在各種各樣的新應(yīng)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(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

傳統(tǒng)的向列液晶的開關(guān)時(shí)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(guān)時(shí)間小于100us，這是它與其它微型顯示器的差異所在?？焖俚拈_關(guān)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(biāo)準(zhǔn)的視頻輸入接口，并利用CMOS工藝在金屬的頂層實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣式反射鏡面。

根據(jù)由CMOS電路施加在點(diǎn)陣金屬上的電壓，F(xiàn)LC材料與通過該材料的光線相互作用，要么旋轉(zhuǎn)極化光，要么不旋轉(zhuǎn)極化光。FLCOS微型顯示器利用FLC的快速來生成由紅、綠和藍(lán)(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?yàn)镕LCOS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(shù)來制造，而這跟小尺寸、低功耗及消費(fèi)定價(jià)模型是一致的。

FLCOS微型顯示器為許多面臨挑戰(zhàn)的工程師提供了一種萬能的解決方案，使他們能夠?yàn)橄M(fèi)者開發(fā)下一代舒適地觀看視頻圖像的消費(fèi)電子產(chǎn)品。下一代FLCOS微型顯示器特別適合于高清晰個(gè)人顯示產(chǎn)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(chǎn)品對(duì)高產(chǎn)量的QVGA電子探視鏡進(jìn)行研究的產(chǎn)物，通過對(duì)它的研究使制造工藝和產(chǎn)品設(shè)計(jì)兩方面都變得成熟。

圖1：FLCOS微型顯示器

嵌入式投影設(shè)備

集成了投影功能的個(gè)人移動(dòng)電子設(shè)備被稱為嵌入式投影設(shè)備。這些設(shè)備對(duì)投影元器件、大小、功耗和成本有嚴(yán)格的約束。FLCOS微型顯示器的整體靈活性，為設(shè)計(jì)工程師提供了一種獨(dú)一無二的機(jī)會(huì)，為下一代個(gè)人移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)，且功耗小于100mW。由于FLCOS微型顯示器中設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)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(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)任務(wù)上。

FLCOS微型顯示器的大小對(duì)于把投影儀嵌入到個(gè)人設(shè)備如蜂窩電話、PDA和媒體播放器之中也是至關(guān)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(shù)個(gè)人設(shè)備之中。因?yàn)镕LCOS器件集成了標(biāo)準(zhǔn)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(gè)人設(shè)備中嵌入投影儀相關(guān)的所有挑戰(zhàn)，它們確實(shí)有可能消除這些挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兙哂歇?dú)特的FLCOS器件的特性。

圖2：Displaytech公司的LV311器件

模塊化的個(gè)人投影設(shè)備

設(shè)計(jì)模塊化的個(gè)人投影設(shè)備是為了連接到其它個(gè)人電子設(shè)備上，它的大小大約是PDA的平均水平，它必須為商務(wù)和娛樂應(yīng)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(shè)備相比，人們同樣關(guān)心嵌入式投影儀的外形大小、功耗和標(biāo)準(zhǔn)接口。為了滿足大多數(shù)消費(fèi)者的需要，該設(shè)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(shí)間。模塊化的設(shè)備也可以利用電源線供電來擴(kuò)展投影儀的工作時(shí)間。信息可以通過導(dǎo)線或無線方式或某種便攜式存儲(chǔ)器饋入投影儀。

要對(duì)微型顯示器的外形大小和重量做非常好的工程設(shè)計(jì)，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(guān)速度意味著一個(gè)顯示面板將產(chǎn)生全彩并且>90%的反射型FLCOS的孔徑生成高品質(zhì)的投影圖像。

“近眼”顯示器應(yīng)用

FLCOS微型顯示器已經(jīng)在數(shù)字靜止攝像機(jī)和視頻錄像機(jī)中被用做電子探視鏡，過去6年中，在這個(gè)應(yīng)用中由全球領(lǐng)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(yīng)用，例如，在頭盔顯示器中的應(yīng)用。在雙近眼應(yīng)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(jié)合，足以為近眼應(yīng)用提供光線。

對(duì)于近眼顯示來說，一項(xiàng)絕對(duì)的要求是利用單一面板生成全彩顯示。只有具有非常快速開關(guān)速度的FLCOS面板能夠產(chǎn)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(gè)像素>90%的孔徑上創(chuàng)建想要的色彩，從而產(chǎn)生類似全息的圖像。

當(dāng)選擇顯示器的時(shí)候，還要考慮由顯示器提供的色域。有競(jìng)爭(zhēng)力的近眼顯示器利用產(chǎn)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(chǎn)生更接近生活的色彩。

利用FLCOS微型顯示器，設(shè)計(jì)成功的近眼顯示器所面對(duì)的復(fù)雜特性被已經(jīng)被簡(jiǎn)化了。FLCOS在單一微型顯示器上提供了高品質(zhì)全彩顯示，不需要彩色染料。因?yàn)樗鼈兊耐庑涡∏夜δ軓?qiáng)，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(shè)計(jì)一種有吸引力的近眼顯示應(yīng)用。

汽車電子應(yīng)用

汽車應(yīng)用是FLCOS技術(shù)可能證明具有顛覆性意義的另一個(gè)領(lǐng)域。據(jù)顯示行業(yè)分析公司DisplaySearch預(yù)測(cè)，汽車顯示監(jiān)視器市場(chǎng)正以兩位速的增長率增長，并有望延續(xù)到2010年。在越來越多的汽車中，多功能全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)和駕駛員信息顯示系統(tǒng)正向汽車儀表盤滲透。在許多新車的設(shè)計(jì)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(shì)。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(fēng)玻璃作為投影屏幕，這種新的應(yīng)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(chǎng)脫穎而出。

微型投影對(duì)于汽車應(yīng)用來說是一項(xiàng)新技術(shù)。當(dāng)汽車制造商考慮采用一項(xiàng)新技術(shù)的時(shí)候，都要做一定周期的測(cè)試和驗(yàn)證，其中，包括把該新技術(shù)用于像娛樂顯示這樣的非安全領(lǐng)域。

全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(HDS)是利用FLCOS技術(shù)能夠做到的一種非顯示應(yīng)用。在HDS應(yīng)用領(lǐng)域，F(xiàn)LCOS器件被用做空間光調(diào)制器(SLM)。根據(jù)領(lǐng)先的技術(shù)市場(chǎng)分析公司IDC的預(yù)測(cè)，HDS明年將開始取代專業(yè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案及視頻器件，到2010年HDS將開始取代消費(fèi)視頻和數(shù)據(jù)光存儲(chǔ)產(chǎn)品。

圖3：空間光調(diào)制器(SLM)

全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)突破了傳統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)的密度極限，它不僅僅在存儲(chǔ)媒介的表面記錄數(shù)據(jù)，而是通過媒介的整體來記錄數(shù)據(jù)。跟每一次記錄一個(gè)數(shù)據(jù)比特的其它光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)不同，全息存儲(chǔ)容許在一次閃光中并行讀/寫上百萬比特的數(shù)據(jù)。這就使傳輸速率極大地高于現(xiàn)有的光學(xué)存儲(chǔ)器件。

如果被用做SLM，F(xiàn)LCOS就能夠提供高速數(shù)據(jù)寫速率。由于采用了集成電子和簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。FLCOS技術(shù)也提供高開關(guān)速度和光吞吐量，這是全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件中利用深藍(lán)激光進(jìn)行有效的開關(guān)所必須的。SLM把電子數(shù)據(jù)的“0”和“1”映射為由超過1百萬的光線和暗像素構(gòu)成的像“跳棋板”一樣的光學(xué)圖案。

圖4：SLM的另一方向視圖

本文小結(jié)

FLCOS微型顯示器為消費(fèi)電子工程社群所面對(duì)的若干問題提供了一個(gè)通用的解決方案。FLCOS技術(shù)在消費(fèi)領(lǐng)域已經(jīng)得到證明，并且成為了數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和視頻錄像機(jī)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(chǎng)的若干不同的新型顯示應(yīng)用，包括上面所述的市場(chǎng)。

對(duì)于所有革命性技術(shù)的一個(gè)挑戰(zhàn)在于：大多數(shù)消費(fèi)電子的發(fā)展都是不斷演變的。只有當(dāng)若干互補(bǔ)的新技術(shù)在比較短的時(shí)間內(nèi)可用時(shí)，產(chǎn)品的革命才可能發(fā)生。今天，F(xiàn)LCOS、高亮度LED和激光以及消費(fèi)視頻內(nèi)容的流行看來有可能引發(fā)一場(chǎng)顯示方式的革命。