AR眼鏡顯示器件中，LCoS（Liquid crystal on silicon）基于亮度上的優(yōu)勢，通常與光波導(dǎo)搭配。例如Magic Leap 1 AR眼鏡包含6個(gè)LCoS顯示屏，微軟的HoloLens 1采用3層衍射光柵+LCoS的光學(xué)顯示方案。硅基液晶LCoS是LCD與CMOS集成電路有機(jī)結(jié)合的反射型新型顯示技術(shù)。其結(jié)構(gòu)是將CMOS基板與ITO導(dǎo)電玻璃上基板貼合，再注入液晶。LCoS擁有模組體積小、成本低、解析度高、色域廣、光利用率高等優(yōu)勢。
圖 靈犀微光“阿拉丁Zero”參考機(jī)型，采用LCoS技術(shù)
目前認(rèn)為AR市場主流的微顯示技術(shù)路線是從LCoS到Micro OLED到Micro LED，AR設(shè)備廠商已經(jīng)陸續(xù)開始用硅基OLED替代LCoS。但基于成本上的優(yōu)勢，LCoS+光波導(dǎo)依然是目前常用的方案，本文我們就來了解一下LCoS技術(shù)
一、LCoS顯示原理
入射的光線經(jīng)PBS（偏振分光棱鏡特性：反射s光，透射p光）透射后照射在LCoS顯示芯片上，當(dāng)液晶層某像素的外加電壓為0時(shí)，輸入的p偏振光經(jīng)過液晶層，偏振方向不變，到達(dá)底部反射回來輸出p偏振光，經(jīng)過PBS棱鏡透射，p偏振光原路返回(藍(lán)色光線)，無法進(jìn)入反射光路，光輸出為零，此像素呈現(xiàn)“暗態(tài)”；當(dāng)此像素外加電壓時(shí)，輸入的p偏振光經(jīng)過液晶層，偏振方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，到達(dá)底部反射回來輸出s偏振光，經(jīng)PBS反射后，進(jìn)入成像光路（橙色光線），此像素呈現(xiàn)“亮態(tài)”，并在屏幕上成像。
二、LCoS結(jié)構(gòu)
玻璃蓋 -- 密封并保護(hù)系統(tǒng)。
對準(zhǔn)層 -- 對齊液晶，以便它們能夠精確地引導(dǎo)光線。
反射涂層/層 -- 反射產(chǎn)生圖像的光。
硅或芯片 -- 使用來自顯示驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)，以像素和晶體管之間的一比一比例控制液晶。
LCoS結(jié)構(gòu) 來源：ofweek
三、LCoS與其他相關(guān)技術(shù)對比
| 技術(shù) |
原理 |
優(yōu)勢 |
劣勢 |
| LCoS |
反射式液晶顯示 |
模組體積小，成本低，解析度高，色域廣，高分辨率 |
響應(yīng)速度慢，功耗高，對比度低 |
| LCD |
穿透式液晶顯示 |
技術(shù)成熟，成本低，色域廣，壽命長 |
功耗高，對比度低，光利用率低 |
| 硅基OLED |
自發(fā)光 |
響應(yīng)速度快，功耗低，體積小，工作溫度高，延展性好 |
工作溫度高，亮度低，成本高 |
| Micro LED |
自發(fā)光 |
響應(yīng)速度快，功耗低，體積小，亮度高，壽命長，工作溫度低 |
靈活性差，成本高，量產(chǎn)難 |
LCoS技術(shù)比較成熟，且成本低；作為反射式技術(shù)，光利率率可提高至40%，可產(chǎn)生較高的亮度；并可隨半導(dǎo)體制程的微細(xì)化，逐步提高解析度。
LCoS的缺點(diǎn)主要在于對比度低，特別是入射角較大的時(shí)候；而且必須和PBS配合使用，限制了整體光機(jī)的小型化進(jìn)程。
四、LCoS相關(guān)技術(shù)廠家
國內(nèi)
1. OmniVision 豪威科技
2018年豪威科技宣布推出行業(yè)首款具集成驅(qū)動(dòng)和存儲(chǔ)功能的1080p液晶覆硅（LCoS）微顯示器——OP02220，具有緊湊設(shè)計(jì)、低功耗以及具性價(jià)比等特點(diǎn)，專為如眼鏡和頭戴式顯示等需持久性，緊湊和輕量等要求的AR應(yīng)用而設(shè)計(jì)。2019年宣布與瓏璟光電合作，為其提供LCoS顯示芯片。預(yù)計(jì)今年第四季度將推出LCoS硅基液晶新品。
2. Himax 立景光電
立景光電2004年成立于臺(tái)灣，是LCoS產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，已出貨超過200萬顆，客戶應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，包括微型投影機(jī)、手機(jī)與手持式錄影機(jī)的內(nèi)嵌式投影機(jī)、玩具投影機(jī)與頭戴式裝置等。谷歌Google Glass、微軟HoloLens 1采用的是立景光電的LCoS微顯示器。
3. 南京芯視元電子有限公司
南京芯視元電子有限公司產(chǎn)品主要有硅基LCoS微顯示芯片、硅基OLED微顯示芯片、硅基Micro LED微顯示芯片、空間光調(diào)制器。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于AR/VR/MR眼鏡、車載HUD、頭戴顯示器、光通訊、光計(jì)算、3D打印等新興領(lǐng)域。
2021年3月3日發(fā)布了0.26英寸硅基LCoS微顯示芯片SVC1K26。作為芯視元第五款自主研發(fā)的硅基LCoS微顯示芯片，SVC1K26有效顯示尺寸為5.76mm X 3.24mm，分辨率為1280x720，主要應(yīng)用在AR/VR眼鏡、頭戴顯示器、微型投影儀等新興市場領(lǐng)域，與靈犀微光、瓏璟光電等光波導(dǎo)顯示模組企業(yè)合作。
4. 上海慧新辰實(shí)業(yè)有限公司
上?；坌鲁綄?shí)業(yè)有限公司以LCoS芯片設(shè)計(jì)開發(fā)、高端顯示模組封裝工藝技術(shù)升級(jí)開發(fā)為核心業(yè)務(wù)，建設(shè)包括集LCoS芯片開發(fā)設(shè)計(jì)、LCoS液晶屏生產(chǎn)，相關(guān)終端應(yīng)用產(chǎn)品的光學(xué)系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)集成方案的開發(fā)，以及微投、近眼顯示、光通信產(chǎn)品的生產(chǎn)為一體的虛擬顯示專屬產(chǎn)業(yè)園，建有一條全球領(lǐng)先的LCoS芯片封測產(chǎn)線。
5. 芯鼎微（中山）光電半導(dǎo)體有限公司
芯鼎微(中山)光電半導(dǎo)體有限公司成立于2020年12月，是晶典公司（Syndiant Inc.）在國內(nèi)的合資公司，也是世界領(lǐng)先的LCoS微顯示方案供應(yīng)商，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于超便攜設(shè)備、高亮度投影、抬頭顯示、近眼顯示、3D打印等場合。自主產(chǎn)業(yè)園正在建設(shè)中，將形成數(shù)百萬顯示芯片的年產(chǎn)能來支持市場日益增長的需求。
6.?luxic 大草原科技
大草原科技有限公司Luxic Limited于2014年在香港成立。Luxic向市場提供高速大尺寸量產(chǎn)LCoS和MicroLED背板，可用于微顯示，SLM/WSS光通信，以及AR/VR HUD等領(lǐng)域。
7. 深圳科創(chuàng)數(shù)字顯示有限公司
深圳市科創(chuàng)數(shù)字顯示技術(shù)有限公司成立于2002年9月6日，完成了硅基數(shù)字光場芯片（LCoS）“國家高技術(shù)示范工程項(xiàng)目”及其“升級(jí)項(xiàng)目”和“國家電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金項(xiàng)目”等，擁有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)、軟著、生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)線設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)幾百項(xiàng)，LCoS產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于AR/VR微投、HUD、HMD、激光電視、3D打印、LCoS拼接大屏等產(chǎn)品領(lǐng)域。
8. 深圳雅圖數(shù)字視頻技術(shù)有限公司
深圳雅圖數(shù)字視頻技術(shù)有限公司創(chuàng)立于1998年5月，擁有DLP、LCD和LCoS三項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)和制造能力。
9.?武漢全真光電科技有限公司
武漢全真光電科技有限公司2007年11月成立，是一家專注于LCoS顯示技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化運(yùn)營的高科技企業(yè)，能夠完成LCoS顯示技術(shù)的上游、中游及下游完整產(chǎn)業(yè)鏈。
國外
10. 日本JVC
JVC從90年代中期開始涉足LCoS的研究開發(fā)，是最早投入LCoS技術(shù)開發(fā)的廠商之一，獨(dú)立開發(fā)出D-ILA直接驅(qū)動(dòng)圖像光源放大器芯片。目前最新的0.7英寸D-ILA三片式液晶面板能實(shí)現(xiàn)1080P的全高清輸出，真實(shí)對比度達(dá)10000:1。
11. 美國美光科技Micron
Displaytech開發(fā)出了鐵電版LCoS（Ferroelectric LCoS）微顯示器，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。2009年美光科技公司（Micron Technology）收購了Displaytech，并推出MT7DMQV3A-A1S FLCoS微顯示模塊。
12. 韓國Raontech
RAONTECH專注于 AR/VR/MR 和移動(dòng)電視 SoC 的微顯示解決方案，從LCoS（硅上液晶）微型顯示器開始，RAONTECH 正在將其技術(shù)和產(chǎn)品擴(kuò)展到自發(fā)光微型顯示器，例如 MicroLED 和 MicroOLED 微型顯示器。2021年RAONTECH推出基于LCoS微顯示技術(shù)的頭戴式顯示器光學(xué)模塊F2和F2-C。
13. 美國晶典Syndiant
晶典一直致力于開發(fā)全球最具創(chuàng)新性的全數(shù)字硅基液晶(LCoS) 微顯示技術(shù)，其設(shè)計(jì)并制造的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于近眼顯示、超便攜設(shè)備，以及高亮度投影等系統(tǒng)。2019年，耐德佳攜手晶典推出全球首款4K UHD分辨率超高清Augmented Reality（AR）顯示模組。晶典以獨(dú)有專利的Q-ViewTM壓縮技術(shù)及特殊成像芯片設(shè)計(jì)技術(shù)推出0.55” 4K UHD 超高清、低功耗、高質(zhì)量的LCoS微顯示屏。
14. 美國Kopin
2011年Kopin收購Forth Dimension Display（ForthDD）為全資子公司，F(xiàn)orthDD是設(shè)計(jì)和制造高分辨率硅基鐵電液晶（FLCoS）設(shè)備的全球領(lǐng)先者，產(chǎn)品可用作SLM、近眼顯示系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)光投影，2019年針對近眼顯示器AR/VR推出 2K x 2K 高性能反射式 LCoS 器件。
15. WaveOpitics
在微顯示領(lǐng)域，WaveOptics 的研究重點(diǎn)是 DMD、LCoS 和 MicroLED。WaveOptics也是全球知名的波導(dǎo)制造商，2021年被互聯(lián)網(wǎng)巨頭Snap收購，成為Snap的全資子公司。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦VR產(chǎn)業(yè)資訊）：LCoS顯示方案在AR上的應(yīng)用（附15家相關(guān)技術(shù)廠家）
