LCoS(硅基液晶)芯片設(shè)計(jì)與應(yīng)用前瞻

功率損耗是制允集成電路的一個(gè)重要因素，而CMOS電路的主要特點(diǎn)就是低功耗。由于LCoS芯片上的像素尺寸非常�。�7～20μm），制作相應(yīng)微濾色片（microfilter）的工藝復(fù)雜，且成本高。通常采用無(wú)微濾色片工藝，在單片LCoS芯片上使用時(shí)間混色模式（時(shí)序彩色化）實(shí)現(xiàn)彩色顯示。表面上看時(shí)序彩色模式的LCoS芯片，要求其幀頻為普通VGA顯示的3倍以上來(lái)刷新屏幕，似乎功耗會(huì)增加許多倍 ，但實(shí)際并非如此。在圖2所的實(shí)際電路結(jié)構(gòu)中，我們?cè)O(shè)計(jì)了行鎖存器。這樣，就可以采用逐行寫(xiě)入方式，把每場(chǎng)的圖像信號(hào)輸入到像素顯示矩陣中�？v向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器中視頻串-行轉(zhuǎn)換移位寄存器的工作頻率約為25MHz，其它大部分電路的時(shí)鐘頻率不超過(guò)300kHz。LCoS芯片的功耗包括以下三部分：

（1）靜態(tài)功耗Ps。由反向漏電流造成的直流功耗，CMOS電路一般可以忽略不計(jì)。

（2）動(dòng)態(tài)功耗PD。主要指逐行寫(xiě)入圖像信號(hào)時(shí)，每行像素（電容）充放電產(chǎn)生的交流功耗。

（3）場(chǎng)反轉(zhuǎn)功耗PF。上蓋板電極作周期性電場(chǎng)反轉(zhuǎn)需要的功耗。

綜合以上三項(xiàng)功耗，總的功耗為

P=Ps+PD+PF≈PD+PF    (1)

可采用數(shù)字電路瞬態(tài)功耗估算公式得到：

P=CL fc VDD2     (2)

這里，每個(gè)象素的電容量CP約為0.2pF,

每行象素的電容量為：

Crow=640×CP=128pF     (3)

每屏象素的電容量為：

Cpanel=480×Crow=61.44nF     (4)

另外，已知逐行寫(xiě)放頻率接近300kHz，場(chǎng)反轉(zhuǎn)頻率150Hz，VDD=5V,把這些值連同（2）、（3）、（4）式代入（1）式，得到LCoS芯片的功耗估計(jì)值：

P=Crow f行 VDD2+Cpanel f場(chǎng) VDD 2≈1.2nW

可見(jiàn)，LCoS顯示器的確屬于低功耗器件。

我們利用0.6μm CMOS工藝設(shè)計(jì)制作的LCoS芯片，象素截跟為12μm；象素驅(qū)動(dòng)矩陣的占有面積為（640×12）μm（480×12）μm=7.68mm×5.68mm×5.76mm�？紤]到需要預(yù)留液晶盒的膠線封裝區(qū)，最后整個(gè)LCoS顯示芯片的尺寸為：11.0mm×9.4mm，對(duì)角線約為15mm。