[發明專利]一種帶有微濾光片列陣的硅基液晶反射式彩色顯示系統

無效

• 申請號: 01113471.2
• 申請日: 2001-06-19
• 公開（公告）號: CN1392534A
• 公開（公告）日: 2003-01-22
• 發明（設計）人: 邵劍心
• 申請（專利權）人: 邵劍心
• 主分類號: G09G5/02
• 分類號: G09G5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及顯示領域，特別是一種硅基液晶反射式彩色顯示系統。

近年來，高清晰度電視(HDTV)的技術發展非常迅速，發展起了許多新型的顯示技術，如：等離子體顯示(PDP)技術、薄膜晶體管(TFT)顯示技術、數字微反射鏡顯示(DMD)技術、以及硅基液晶反射式(LCOS)顯示技術等等。其中，LCOS顯示技術由于是由已非常成熟的硅基底CMOS工藝和液晶灌裝工藝組合而成的，因而具有分辨率高、成本低、容易實現大規模生產等優點，受到人們的青睞，被公認為是下一代的主流顯示技術之一。

LCOS顯示技術用于彩色顯示目前主要有兩種方案：三芯片方案和單芯片方案。三芯片方案是采用一套較復雜的光學系統先將白色光分成紅、綠、藍三色光，分別投射到三塊LCOS芯片上，經這三塊LCOS芯片調制后的三束反射光，再經該光學系統合成彩色圖像。這種方案的優點是分辨率高、刷新頻率高、理論上的光利用效率高，但它的成本也相對較高，而且由于光學系統較復雜，實際達到的光利用效率并不高(只有30％左右)。目前常用的單芯片方案是采用分時調制的方法來實現的，即在光源前放置一紅、綠、藍三色濾光片飛輪，通過飛輪的高速旋轉，使得每一時序只有某一單色光照射到一塊LCOS芯片上，然后利用人眼的視覺延遲效應而產生彩色圖像。這種方案的結構較簡單、成本也較低、也能達到較高的分辨率，缺點是由于液晶的響應時間的限制，這種方案的刷新頻率做不高，視覺上會有“拖尾”現象，而且由于在一定時段，只有一種顏色的光起作用，因此這種方案在理論上的光利用效率也只有30％左右。另外，這種方案具有機械運動部件，因而可靠性和耐固性也較差。

本發明的目的在于提供一種結構簡單、成本低廉、刷新頻率高、光利用效率高、可靠性和耐固性好的單芯片LCOS彩色顯示的解決方案。

本發明的方法是首先準備一塊用CMOS工藝制作的可尋址象元的硅基片(LCOS基片)，該基片的各象元面上均鍍有金屬反射層。然后再在另一塊鍍有透明導電層的透明玻璃基底上，用物理氣相沉積或化學氣相沉積的方法，鍍制微型多層介質光學干涉濾光片列陣，其每個微型濾光片的形狀、尺寸均與上述LCOS基片上的象元面一致。微型濾光片共分三類，分別透過紅光、綠光、和藍光，而對其它波長的光則均為反射。這三類微型濾光片呈品字型或梳狀排列，周期性交替均勻分布在玻璃基底上。將這兩塊基片的鍍膜面都涂布上液晶定向層，然后再將這兩塊基片面對面，并使微型濾光片與LCOS象元準直地封裝在一起，中間灌注上液晶層，組成LCOS與微型濾光片列陣的組合器件。當白色光線偏振光照射到該組合器件時，一部分光被微型濾光片反射回去，并且不改變其偏振方向，而另一部分光則透過微型濾光片，并穿過液晶層到達LCOS基片的金屬反射層上后，再被反射回去，該反射光的偏振方向會隨液晶層所加的電壓不同而發生變化。因此，采用一個偏振分光棱鏡，將該部分反射光與沒有經過液晶層的反射光區分開來。這部分經過液晶層的反射光由于已經過LCOS調制，帶有圖像信息，因而可直接經過一成象系統，作彩色顯示用，而那部分沒有經過液晶層的反射光則被反射回光源系統，經光源反射鏡再反射回來重復利用。因此該方案可有效地利用光源的光能量，其理論上的利用效率可接近100％。而且，它的刷新頻率可與三芯片方案相同，但結構簡單得多，成本也低得多，可靠性和耐固性也很好。缺點是會略犧牲一點分辨率。但由于它的分辨率是由LCOS基片的象元數決定的，而LCOS基片的象元是用硅片CMOS工藝加工的，提高它的象元數對現代微電子工業來說是相當簡單的。因此，這個缺點不會影響它的實際應用。

本發明附圖說明如下：

圖1為三芯片彩色顯示方案的示意圖。

圖2為分時調制的單芯片彩色顯示方案的示意圖。

圖3為微型濾光片列陣與LCOS基片組合器件的截面結構示意圖。

圖4為三類微型濾光片的透射光譜曲線(實線：紅；虛線：綠；點劃線：藍)。

圖5為微型濾光片列陣的平面排列分布示意圖。(其中：a為品字型分布；b為梳狀分布)

圖6為帶有微型濾光片列陣的單芯片彩色顯示方案的示意圖。

下面結合附圖對本發明作詳細闡述。但并不限制本發明的內容。