应用在头盔显示中的LCoS显示屏驱动电路设计
基于LCoS的头配显示器光学系统研究
摘
要 ： 盔 式 显 示 器 的迅 猛 发 展 对 系 统 重 量 和 成 像 质 量 方 面 提 出 了更 高 的 要 求 。文 章 采 头
用 Ｌ ｏ Ｃ Ｓ作 为 头 配 显 示 器 的 显 示 器 件 ， 同时 利 用 衍 射 光 学 元 件 独 特 的 负色 散 特 性 和 以 其 任 意
关
键
词 ：Ｌ ｏ ； 配 显 示 器 ； ＣＳ头 二元 衍 射 面 ； 学 设 计 光
文献标识码 ： Ａ
中 图分 类 号 ：Ｔ ７ ． ３ ０ ３ ． Ｎ８ ３ ９ ； ４ ２ ２
１ 引
言
计 了一 种 新 的 ＨＭＤ 目镜 光 学 系统 ， 用 Ｌ ｏ 采 ＣＳ
技 术 和这种 光学 系统将 大大 提高 ＨＭＤ的成像 质
因具有 高像 素密 度 、 高分辨 率 、 高开 口率 、 高亮度 、
轻 薄及 成本 低等 优点 ｌ ， 为发展 ＨＭＤ的首 选 ＿ 成 ２ ］
显 示 器 件 。在 采 用 Ｌ ｏ Ｃ Ｓ技 术 的 ＨＭＤ 中 ， 学 光 系统 成为决 定 观看视 角 、 像 质量 、 成 系统体 积及 重 量 最 为重要 的因素 ｊ 由于衍射 光学 元件 可实 现 。 对光 波面 的任 意相位 调制 ， 改善 系统成 像质量 、 在 减 小 系统体 积 和重量 以及 降低 成本 等方 面具有 传 统光学 元 件 无 可 比拟 的优 势 ］ 所 以本 文 在 介 ， 绍 Ｌｏ Ｃ Ｓ技 术 的基 础上 引入 衍射 光学 元 件优 化 设
学 系统 将微 显示 器发 出 的光投 影在人 的 眼前成 放
２ Ｌ ｏ Ｃ Ｓ技 术
ＨＭＤ 中的显示 器 件 经 历 了从 小 型 Ｃ Ｔ（ Ｒ 阴
极 射 线管 ） Ｌ Ｄ（ 晶显 示 ）再 到 Ｌ ｏ 到 Ｃ 液 ， Ｃ Ｓ的发 展 过 程 。Ｌ ｏ Ｃ Ｓ是 一 种 新 型 的微 显 示 技 术 ， 采 用 它 半 导 体 ＣＭ０Ｓ集 成 电路 芯片 作 为反射 式 Ｌ Ｄ 的 Ｃ
lcos显示原理
lcos显示原理
LCOS显示原理
LCOS（Liquid Crystal on Silicon）是一种新型的液晶光阵列显示技术，它将液晶和硅芯片结合在一起，可以实现高分辨率、高亮度、高对比度的图像显示。
LCOS显示原理是利用液晶分子的光学特性和硅芯片的电学特性，通过电场调节液晶分子的取向，从而控制光的传播方向和强度，实现图像的显示。
LCOS显示器由三个主要部分组成：光源、液晶光阵列和投影透镜。
光源通常采用高亮度的白光LED或激光光源，经过透镜聚焦后照射到液晶光阵列上。
液晶光阵列由许多微小的液晶单元组成，每个液晶单元都有一个对应的硅芯片，可以通过电场调节液晶分子的取向，从而控制光的传播方向和强度。
液晶光阵列的每个像素都可以独立控制，可以实现高分辨率的图像显示。
投影透镜将光线聚焦到屏幕上，形成清晰的图像。
LCOS显示器的优点是具有高分辨率、高亮度、高对比度、低功耗、长寿命等特点。
与传统的液晶显示器相比，LCOS显示器的像素密度更高，可以实现更细腻的图像显示。
同时，LCOS显示器的亮度和对比度也更高，可以在明亮的环境下清晰显示图像。
此外，LCOS显示器的功耗更低，寿命更长，可以节省能源和维护成本。
LCOS显示原理是一种新型的液晶光阵列显示技术，可以实现高分
辨率、高亮度、高对比度的图像显示。
随着科技的不断发展，LCOS 显示器将会在各个领域得到广泛应用，为人们带来更加清晰、细腻、真实的视觉体验。
新型彩色LCOS头盔微显示器光学系统
新型彩色LCOS头盔微显示器光学系统
黄磊;林祖伦;董戴;马亚林;赵秋玲
【期刊名称】《电子器件》
【年(卷),期】2005(028)003
【摘要】通过对实像显示技术和虚像显示技术的区别的简要介绍,阐述了头盔微显示器在未来战场上对数字化士兵的重要作用以及头盔微显示技术的研发意义.通过对LCOS头盔微显示器显示原理的阐述,着重介绍了一种新型彩色LCOS头盔微显示器整个光学系统设计方面的最新研究成果.
【总页数】4页(P482-485)
【作者】黄磊;林祖伦;董戴;马亚林;赵秋玲
【作者单位】电子科技大学光电信息学院,成都,610054;电子科技大学光电信息学院,成都,610054;安徽华东光电研究所,安徽,芜湖,242410;电子科技大学光电信息学院,成都,610054;南开大学现代光学研究所,天津,300000
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.1
【相关文献】
1.新型军用头盔微晶显示器 [J], 周宏;谌玉红;张小鹰;陈晓
2.高分辨率彩色LCoS头盔显示器电路系统的设计与实现 [J], 杨普杰;堵国樑
3.LCOS头盔微显示器光学系统设计 [J], 赵秋玲;王霞;王翠;关立强
4.基于LCoS的头配显示器光学系统研究 [J], 张文;安凯;冯亚云;凌志华
5.可提供彩色图像的微激光头盔显示器 [J],
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LCOS_新一代投影显示技术_龙辉
电子世界２００３年７期62・・阶梯教室近年来，数字家电产品已经初具规模，门类也相当齐全。
例如， ＤＶＤ、数码相机、数码摄像机、数字电视、数字电视机顶盒、互联网设备等都有了相当的市场份额。
这些与视频图像有关的产品，只有得到数字高清晰显示设备的支持，才能够发挥出应有的优势。
尤其是即将播映的ＨＤＴＶ数字高清晰度电视，更是需要具有高分辨率、高亮度、大屏幕的显示设备作为显示终端。
而传统的ＣＲＴ（阴极射线管）由于受到制造技术、体积、成本等方面的限制，已不适合用来实现高清晰、大屏幕的显示。
正是在这种情况下，各种投影显示技术应运而生。
所谓投影显示是指由图像信息控制光像，利用光学系统和投影空间把图像放大并显示在投影屏幕上的方法或装置。
投影又分为正投影和背投影。
正投影即观众和投影机同处一侧，投影屏幕在另外一侧，观众面向屏幕观看的方式。
而背投影则是投影机放置于投射屏幕的背面，观众在正面观看的方式。
由于背投影拥有受外界环境光影响小、整机调试简单等优点，已逐渐成为家庭显示器件的主流。
在背投影显示中按投影成像的原理不同又可分为投影管式投影、ＬＣＯＳ投影、穿透式ＬＣＤ投影、ＤＬＰ投影等。
投影管式投影又称ＣＲＴ投影，它是利用３只７英寸的ＣＲＴ管将分别代表图像信号的Ｒ、Ｇ、Ｂ电分量转换成三个单色光图像，经过一系列光学处理后，投影到光学屏幕上成像。
ＬＣＯＳ投影和穿透式ＬＣＤ投影二者均属于液晶投影，是利用液晶的光阀特性去控制光束成像，二者的主要区别是ＬＣＯＳ是反射式液晶投影，而穿透式ＬＣＤ投影为穿透式液晶投影。
ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）亦称数字光处理器，它是以ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＭｉｒｒｏｒＬＣＯＳ——新一代投影显示技术・龙 辉・Ｄｅｖｉｃｅ，数字微镜）作为核心器件的一种投影技术，利用微镜偏转角度的不同作为光阀控制反射光束在屏幕上成像。
由于ＬＣＯＳ投影显示技术具有光利用效率高、开口率高、制造技术成熟、无技术垄断等优点，正逐渐被越来越多的厂商所青睐，Ｐｈｉｌｉｐｓ、ＩＢＭ、Ａｕｒｏｒａ、Ｃｏｌｏｒｌｉｎｋ等大公司均推出了自己的ＬＣＯＳ方案并付诸实施，这预示着ＬＣＯＳ将很快占领背投市场，新一代的投影显示技术将在背投领域大展鸿图。
单片彩色LCoS显示系统的设计实现
单片彩色ＬＣｏＳ显示系统的设计实现作者：耿文韬朱为堵国梁来源：《现代电子技术》2008年第12期摘要：单片彩色LCoS显示系统体积小，成本低，光学系统简单，易于实现小型化，应用前景广泛。
对单片彩色LCoS显示系统的显示原理进行研究，并使用FPGA作为主控芯片实现该显示系统。
对主控模块的设计与实现做了详细的叙述，包括主要模块的划分及其算法。
由于LCoS器件的限制，所设计的单片彩色LCoS显示系统还存在一些问题，对这些问题的解决方法做了探索，提出如何提高显示质量的一些方法。
关键词：单片彩色LCoS；FPGA；显示系统；Abstract：Single chip color LCoS display system has the advantages of small size,lowcost,simple optical system and easy miniaturization,so its market is very large.The whole system of this kind is introduced here,and is implemented by using FPGA.The main controller block of the system is emphasized,include definition of all the blocks and algorithm of the mian blocks.Because ofLCoS chip restricted,there are some problems of this single chip color LCoS displays system,and it discusses the resolvent of the problems,finally brings out some methods to improve the displayeywords：1 引言硅上液晶显示(Liquid Crystal on Silicon,LCoS技术是CMOS半导体集成电路和液晶显示相结合的技术。
LCOS技术介绍
LCOS 技术详解XGA Micro LCD图像显示芯片是在硅芯片上的反射式液晶光阀，是液晶显示技术上第五代产品，是一个高性能，低价位的芯片组。
LmOs技术是指在硅芯片上的液晶微反射式投影技术，采用0.35μm的IC设计技术，在0.7英寸的晶片上，用CMOS工艺制造1280x960= 1228800个SRAM存储器组成的像素驱动管阵列，并在晶片上覆盖TN液晶层，光路采用反射方式，解决了透射式在高像素时开口率下降的缺点，一般透射式的开口率为50%左右，而反射式开口率可达94%。
通过对SRAM写入一个按时间变化周期调制信号来产生LCD的灰度等级形成256级灰度等级。
LGOS的晶片技术还包含一个8bit ADG，达到SOG(Sysem on chip)的水平，以135MHz的速度将大量RGB影像数字化。
从而进一步降低系统成本。
LGOS技术与相应的光学系统结合可以用于正投影或背投影系统。
在投影显示系统中使用IGOS技术与共它技术相比具有高分辨率、低成本、图象亮率更大、重量更轻等特点。
液晶涂层材料及工艺是LGOS技术的关键，在SRAM象素驱动阵列上镀金属膜及叫膜后覆盖TN液晶层，组成反射式液晶光阀。
LGOS技术是液晶技术上的第五代产品，具有高对比度(550：1)、高响应性及高光均性。
XGA Miero LCD图像显示芯片是在硅芯片上的反射式液晶光阀，是液晶显示技术上第五代产品，是一个高性能，低价位的芯片组。
芯片组用于三色光学驱动引擎，可产生XGA到UXGA/HDTV解像度的高对比，高亮度，24位彩色影像。
LCOS技术是指在硅芯片上的液晶微反射式投影技术，采用0.35nm的TC设计技术，在0.7英寸的晶片上，用CMOS工艺制造1280×960=1228800个SPAM存储器组成的像素驱动管阵列，并在晶片上覆盖TN液晶层，光路采用反射方式，解决了透射式在高像素时开口率下降的缺点，一般透射式的开口率为50%左右，而反射式开口率可达94%。
基于LCoS微显示屏的眼镜电视
摘
要 ： 出 了一 款 Ｌ ｏ 提 Ｃ Ｓ眼 镜 电 视 产 品 的 设 计 方 案 。讨 论 了该 产 品 的 光 学 放 大 系 统 和 硬
件 驱 动 电路 ， 出 了部 分 Ｃ １ 码 以及 设计 中应 注 意 的问 题 。实 践 证 明 ， 方 案 是 一 种 可行 给 ５代 该 的低 成本 、 高质 量 的 眼镜 电视 方 案 。
ｌ 玻 璃 基 板 Ｉ ０公 共 电 极 Ｔ
的特 点 ， 在便 携式显 示 、 事 、 空航天 、 军 航 医疗保 健
等领 域有很好 的应 用前景 。 目前 国内 的眼镜 电视产 品很少 ， 尚无 拥 有 自 身 品牌 的生 产厂家 。国内市场 的眼镜 电视产 品几 乎都 是 以小 尺寸 的 Ｔ Ｆ Ｌ Ｄ 作 为 显 示 屏 ， 品 Ｆ Ｃ 产 雷 同 、 能简单且 显示 效果 较 差 。Ｌ Ｄ应 用 于微上 液 晶 ； 型 显示 器 硅 微 文 献标 识 码 ：Ａ
中 图 分 类 号 ：Ｔ ７ Ｔ ４ ． Ｎ２ ； Ｎ１ １ ９
１ 引
言
而 硅 基 液 晶 （ ｉｕ ｒ ｓａ ｏ Ｓｌ ｏ ， Ｌｑ ｉ Ｃ ｙｔｌ ｎ ｉｃ ｎ ｄ ｉ
Ｌ ｏ） Ｃ Ｓ 显示屏 能 够很好 地 克服 Ｌ Ｄ 的这些 缺点 。 Ｃ Ｌ ｏ Ｃ Ｓ屏 可以实 现高 像素 密 度 ， 高光 的利 用 率 ， 提
的玻璃 板 ， 晶盒 的厚 度 一般 为几 微米 。 液
光 源 、 光 器 、 振分 光 系统和 投影镜 头 等诸多 元 集 偏 件 ＿ 。对 于头 戴式 显示 系统 ， 以采 用 具 有 聚 光 ５ ］ 可 功能的 Ｌ Ｄ灯和匀光板 作为光源 和集光器 ， Ｅ 用
文章 编 号 ： ０ ７２ ８ （ ０ ８ ０ — ６ ６０ １ ０ —７ ０ ２ ０ ） ６ ０ ９ — ４
高亮度LCoS微显示器的接口设计
摘
要 ： 了提 高 Ｌ ｏ 为 Ｃ Ｓ微 显 示 器 的 亮 度 ， 出 了 双 拍 存 储 伪 并 行 的 驱 动 方 式 ． 计 了 适 用 于 提 设
高亮 度 Ｌ ｏ Ｃ Ｓ微 显 示 器 的 接 口 ＡＳＣ（ 用 集 成 电 路 ） 从 而 使 Ｌ ｏ Ｉ 专 ． Ｃ Ｓ微 显 示 器 的 亮 度 可 以 提 高
熟 ， 是 由于 其 不 得 不 采 用 复 杂 的 光 学 系 统 ， 使 它 在 某 些 特 殊 领 域 尤 其 是 微 型 ， 穿 戴 但 致 如 式应 用 中难 以胜 任 。 时序 彩 色 系 统 只使 用 一 片 Ｌ ｏ Ｃ Ｓ微 显 示 器 ， 序 显 示 三 幅 单 色 图 像 ， 顺 利 用 人 眼 的 视 觉 暂 留特 点 ， 得 最 终 在 人 脑 中形 成 彩 色 图 像 。 形 成 时 序 彩 色 图 像 的 光 学 使 系 统 ， 种 是 采 用 滚 动 色 带 法 ， 用 二 色 滤 光 镜 （ ｃ ｒｉ ｉ ｅ ｓ 将 白色 光 分 成 三 原 色 光 ， 一 使 Ｄｉｈ ｏｃｆ ｔｒ） ｌ
文 章 编 号 ：１ ｏ — ７ ０ ２ ０ ） ４ ０ ７ — ５ ０ ７２ ８ （ ０ ２ Ｏ — ２ ５０
高亮度 Ｌ ｏ Ｃ Ｓ微 显 示 器 的 接 口设 计
任 立 儒 ， 卫 东 ， 钟 林 耿 孙
（ 开 大 学 光 电 子 所 ， 津 ３ ０ ７ ． Ｅ ｍａｌｒｎｉｕ １ ３ ｃ ｒ） 南 天 ０ ０１ － ｉＩｅ ｌ ＠ ６ ． ｏ ｒ ｎ
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应用于微显示芯片的MIPI DSI驱动接口设计
应用于微显示芯片的MIPI DSI驱动接口设计Design of microdisplay driver interface based on MIPI DSI protocol尹 远，黄嵩人（湘潭大学 物理与光电工程学院，湖南 湘潭 411105）摘 要：针对传统显示接口难以满足其高速率传输、低功耗、抗干扰、兼容性高等要求的问题，提出了一种基于MIPI DSI协议，并应用于高分辨率微显示芯片的显示驱动接口的设计。
关键词：微显示；MIPI协议；显示驱动接口0 引言微显示芯片是一种特殊形态的显示器，其物理尺寸小、功耗较低、分辨率高，目前主要应用的产品形态有：LCOS微显示器、OLED微显示器、LCD微显示器等。
也可以通过光学系统产生大屏幕系统，常用于投影系统和近眼显示系统中[1]。
其应用领域广泛，如VR眼镜、AR智慧眼镜、军用头盔、微型投影仪、车载抬头显示等电子设备。
随着消费级电子设备的发展，微显示芯片应用的电子产品越来越多，显示的分辨率不断增强，对显示效果的要求也日益提高，需要传输的数据量和速率也越来越大，同时还要求设备保持高性能和低功耗，传统的显示接口已满足不了诸多要求。
因此，本文针对这种情况，设计了一种适用于高分辨率微显示芯片的MIPI DSI显示驱动接口[2]。
1 MIPI DSI协议介绍MI PI DSI是MIPI（Mobile I ndustry Processor Interface，移动业处理器接口）联盟为了对移动设备的外设接口标准进行统一，以提高系统兼容性、设计性能和效率，而提出的一种显示接口标准[3]。
DSI接口是一种高速的串行显示接口，可实现高分辨率显示，而且有功耗低、抗干扰强的特点[4]。
图1所示是一个简化的DSI接口示意图[5]，主机可以发送高速像素数据和低速命令给从机，并可以从机设备中读取状态或像素信息。
主机和从机之间的通信一般是配置1对差分时钟通道，1~4对数据通道。
LCoS显示芯片设计与实现_代永平
研究与试制LCoS显示芯片设计与实现代永平,耿卫东,孙钟林(南开大学光电子所,天津,300071)摘 要:首先确定了三片式投影用LCo S(Liquid Cry stal on Silicon硅基液晶)显示芯片器件物理结构及其电路组成框图,接着从芯片整体角度介绍了设计方法,详述了运用Cadence EDA工具设计LCoS显示芯片的具体策略和相应步骤,给出了LCoS显示芯片的实际设计结果——芯片版图,最后给出了在国内流片LCoS显示芯片的实际试片结果,并对其光学参数作出测量。
关键词:硅基液晶;显示;全定制设计中图分类号:T N141.9 文献标识码:A文章编号:1005-488X(2003)02-0071-07Design and Realization of LCoS Display-chipDAI Yong-ping,GENG Wei-do ng,SU N Zhong-lin(I nstitute of Photoelectr onics,N anK ai University,T ianJ in,300071,China)Abstract:At the beg inning o f this paper,the device structure and cir cuit dr aw ing fo r the LCo S chip,used fo r three-panel-projecto r,are show ing.T hen,fr om the chip-view introducing the designing metho ds,stating how to design LCoS display chip w ith Cadence tools and the strategy.At the same tim e,no t o nly the results of desig ning LCoS chip——phy sical layout should be show ing,but also the results o f fabricating LCoS chip w ould be exhibiting,as w ell testing the optical param eters of LCoS chip.Key words:LCoS;display;custom-design 20世纪70年代有人针对显示器微型化提出了LCo S显示技术。