LCOS
（中国AI网 2025年03月12日）近眼显示技术专家卡尔·古塔格（Karl Guttag）正继续自己的分享。日前，他讨论了LCOS：
介绍
SID Display Week 2025大会将于5月11日至16日在美国加州圣何塞举行。去年的活动是一场开创性创新的旋风。我曾分享过关于Jade Bird Display的MicroLED补偿的见解，而我手上尚有一系列参展SID Display Week 2024的公司的信息和照片。随着今年的展览即将到来，是时候掸去当时笔记和照片的灰尘，并写下我在去年活动发现的显示和光学技术。SID Display Week 2真的太有趣了，今年我想再去一次。
在本文中，我将介绍我在Display Week遇到的LCOS相关公司。我计划写三到四篇文章来介绍我在SID Display Week 2024看到的MicroLEDs， OLED和光学器件。
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LCOS依然是全彩波导AR眼镜设计的首选显示器
尽管（大多数是仅绿色）Micro LED近来似乎吸引了大家的注意力，但它们依然十分昂贵，分辨率相对较低，而且全彩路线图存在一定的不确定性。由于物理原因，OLED不能支持波导。
LCOS依然是全彩、高分辨率和大视场（>30°）波导AR眼镜的首选显示技术。主要原因包括：
成本（相对于MicroLED和DLP）和可用性
分辨率，各种分辨率和形状参数
光学设计经验带来尺寸减小
全彩比单色多一点
颜色对于MicroLED而言依然是一个大问题
波导的亮度/效率（由于相对较低的光通量）
光通量比MicroLED低得多
场序颜色（FSC）可以产生更小的像素，从而可以使用更小的组件来获得更好的调制效果。FSC会因为眼球运动而发生颜色分解。
LCOS的优点（相对于MicroLED）
在比较LCOS和MicroLED时，经常遭到忽视的是光通量问题。大多数LED（或大或小）输出Lambertian。波导只能接受高度准直的光，而且它们的入瞳相对较小。对于MicroLED，发射器尺寸和像素间距之间的差异允许与微透镜阵列进行一定的准直。但在LCOS中，发光LED的面积设置了光通量限制。LCOS的照明LED面积比MicroLED的面积小得多。这使得带LED照明的LCOS可以更有效地耦合到波导中。
与LCOS相比，MicroLED的效率优势在于其功耗大致与整个图像的平均像素值（APV，又称为平均像素点亮APL）成正比。对于大多数LCOS设计，无论AVP如何，整个显示器都会照明。在很多AR应用中，AVP可能低于10%，否则显示器会遮挡真实世界。但显示高AVP图像存在设计困境。AVP为100%的MicroLED在相同亮度下的功耗是LCOS设计的数倍。一种方法是根据内容来限制整体亮度，而这在许多较大的OLED显示器中得到了应用。
下面的图表来自伯纳德·克雷斯（Bernard Kress），并显示了不同类型的显示内容及其针对不同类型眼镜/内容的典型APV/APL。另一个轴显示电力使用情况。
图表的一个关键点是MicroLED（红线）和普通LCOS（青色/浅蓝色线）在约12% APL的交叉点。对于小型APL来说，MicroLED关闭大部分像素的优势“占上风”，但在约12%以上，LCOS凭借其可变增益优势占上风。克雷斯展示了“局部调光”，使用MicroLED阵列照亮LCOS（绿线），显著地移动了交叉点。局部调光有多大帮助取决于诸多因素，包括MiniLED的大小、排列的LED数量以及内容的位置。正如克雷斯的图表所示，对于miniLED局部调光LCOS，交叉值约为3%。
Meta用于LCOS AR眼镜的区域照明（=局部调光）非发射显示器
Display Week 2024和AR/VR/MR 2025期间，Meta发表了关于LCOS、MicroLED和LBS用于AR的论文。换句话说，他们涵盖了所有的内容，或者正如我在大多数场合所说的那样，“在混合现实中领域，对于你所能想到的一切，Meta都已经尝试过。”毕竟，Meta每月向MR的投入约为10亿美元。
Meta介绍了AR眼镜的区域照明非发射显示器。所谓的“区域照明”即局部调光。他们展示了12 x 12（144）的调光区。所展示的是一个概念证明。我怀疑12 × 12的MiniLED阵列太大，无法与波导的入瞳“一致”。如果阵列太大，则由于调制的原因，部分光线将因为无法耦合而丢失。
Avegant Spotlight（局部调光）
Avegant在2024年1月的SPIE AR/VR/MR大会展示了一个更温和但瞄准真实产品（与Meta的研究相比）的3 × 3分段照明。下图结合了Avegant的多个概念，包括分段调光和“反射波导”。Avegant表示，LED阵列足够小，可以与其他组件相匹配。然而，小意味着只适合内容没有覆盖整个显示区域的情况。
Himax的超高亮度色序前照式LCOS（Display Week 2024）
Himax介绍了旨在减小LCOS投影仪引擎尺寸的前照式LCOS。他们的设计使用了“偏振波导”，这可能不同于Avegant在Spotlight设计中使用的“反射波导”。你同时应该注意到，Himax的照明波导对着面板，而在Avegant设计中，光通过投影光学来照亮面板。
FocaLight的小型LCOS引擎（CES和AR/VR/MR 2025）
关于小型LCOS引擎，一家名为Focal Light的新公司在在CES和AR/VR/MR 2025大会展示了一款LCOS投影仪引擎，并宣称它只有0.7cc。我不知道他们是如何达到这个尺寸的，但它大约是Himax演示和Avegant引擎的一半大小。
Citizen Fine Device Myota研发中心- FLCOS及其他LCOS基础（Display Week 2024）
Citizen，最著名的是手表，但他们旗下拥有诸多不同的事业群。Citizen Fine Devices （CFD）最初为Displaytech开发FLCOS器件制造。这卖给了美光，美光又把它卖给了Citizen。现在Citizen售自己生产的FLCOS设备。他们同时为其他公司提供制造Twisted Nematic（Tn）和Vertically Aligned Nematic（Van）液晶LCOS设计的代工服务。
CFD展示了FLCOS技术的一系列不同设备和应用。他们同时生产四分之一波板和高速快门，而它们可能是混合现实中有用的组件。
FLCOS的优势是在类似电池几何形状下比Tn快10倍左右。但FLCOS的一大缺点是，当它是“DC-Balanced”时，它会产生“负像”，所以照明必须关闭大约一半的时间。Tn和Van LCOS在DC-Balanced时产生正像，所以不必关闭光。DC-Balanced问题对于非常明亮的投影仪而言是一个大问题，但对于AR中的LED照明小型投影仪而言，这不是一个大问题，因为LED可以在更短的时间内加码驱动。
CFD声称FLCOS在“串扰”方面比Tn和Van有优势，而我认为这是他们对“横向场”的术语。Lateral 横向场发生在明暗像素相邻时，并会导致电场线出现在相邻像素之间，而不是像素镜和玻璃ITO涂层之间。这种横向场可能导致相邻像素一起溢出，特别是当值非常不同时。
Creal使用FLCOS（AR/VR/MR 2025）
Creal正在开发一款光场头显，利用FLCOS的切换速度（可能来自CFD）来产生时序光场。尽管Creal尚未将设备缩小到最终的形状，但它在开发技术方面已经取得了持续的进步。下面的照片来自他们在AR/VR/MR 2025的非公开演示。
RaonTech LCOS及OLED和MicroLED的开发（Display Week 2024）
Raontech的主要业务是LCOS，我看到很多公司都在使用他们的面板。在Display Week 2024，他们展示了Singularity、Geding和Lumus使用他们的LCOS组件所制造的AR眼镜。
下图显示了他们的LCOS面板，以及他们与MicroOLED和MicroLED公司的共同开发工作，其中RaonTech设计了用于控制像素的CMOS背板。
VitreaLab用于照明LCOS的激光量子光芯片（Display Week 2024）
VitreaLab开发了一种“量子光芯片”，该芯片可以传输激光，照亮VR中使用的LCOS或小型lcd。激光器输出的光具有接近零的视差，这导致光耦合非常有效地进入波导或其他光学器件极低的损耗。
他们展示了带有DigiLens波导的LCOS技术。
Meta的激光路由“光子集成电路”，带区域照明并使用FLCOS （AR/VR/MR 2024）
在另一个例子中，Meta在AR/VR/MR 2025的演讲中展示了一个类似的光子集成电路（PIC），用于路由激光来照亮LCOS。至少从表面上看，它非常像VitreaLab的PLC。
在Meta Lab的设计中，PIC用路由偏振激光照亮LCOS器件，在LCOS调制光后，激光通过PIC返回。Meta的演讲继续讨论了PIC选择性调光的概念，以及FLCOS是与PIC照明结合使用的合适LCOS技术的事实。
结论
如今，对于光学透明（OST）混合现实，Micro LED得到了最多的关注。然而，LCOS涉及到大量的“物理”，特别是在使用波导的时候。各家公司依然在不断创新，以制造更小、更高效的LCOS设计。
另外，Meta每月向多支研究团队投入超过10亿美元，涵盖混合现实的所有显示和光学基础。在AR/VR/MR 2025大会，他们展示了MicroLED，LBS和LCOS/FLCOS，所以我想再次强调的是“对于你所能想到的一切，Meta都已经尝试过”。
