[發明專利]降低硅光調制器上的偏置

無效

• 申請號: 200910150488.5
• 申請日: 2002-04-04
• 公開（公告）號: CN101592814A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: S·黃
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G02F1/133
• 分類號: G02F1/133;G02F1/1362
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王洪斌;蔣 駿

背景

本發明一般涉及硅光調制器。

硅光調制器或SLM利用電場調制液晶(LC)材料的取向(orientation)。通過 液晶材料的選擇性調制，可產生電子顯示。

LC材料的取向影響穿過LC材料的光的強度。因此，通過將LC材料夾在反 射電極和透明頂板之間，可以調節LC材料的光學性質。

特別是，通過改變施加于電極的電壓，可以調制由反射電極反射的光的強 度，由此改變其灰度等級值。當光照在單元(cell)上時，反射光能夠在屏幕上產 生圖像。通過改變電極上的電壓電平，能夠改變圖像。

一般來說，硅光調制器包括用作頂板的透明導電層和用作反射電極的像素 電極。隨著像素電極上電壓的改變，來自像素區域的反射光強度相應地改變。

圖5中所示的傳遞函數描述了在所施加的電壓和所得到的光亮度之間的關 系。隨著電壓的升高，像素亮度或灰度等級一般也增加。通過將可用電壓進行 相應的劃分，可表示為多個灰度級，例如256級。

然而，典型的液晶材料需要比較高的電壓來進行調制。通常，頂板電壓的 上限V_b在3.3至10伏特之間。

現代硅芯片的電源電壓從2.5伏特下降至1.3伏特，并且以后還可能降至更低 。因此，前沿的集成電路芯片可能并不具有足夠的電壓電平來調制典型的液晶 材料。這會不利地影響把顯示器集成到硅芯片中的能力。

因此，需要以更好的方式利用有效的電壓電平，例如與前沿集成電路芯片 有關的電壓電平，以調制液晶顯示器。

附圖的簡要說明

圖1是本發明一種實施方式的示意圖；

圖2是對于空間光調制器的施加的電壓相對于時間的理想圖；

圖3是在根據本發明一種實施方式的正幀期間亮度相對于偏置電壓的曲線 圖；

圖4是在根據本發明一種實施方式的負幀過程中亮度相對于偏置電壓的曲 線圖；

圖5是根據現有技術的實施例的亮度相對于偏置電壓的曲線圖。

詳細描述

參見圖1，空間光調制器10包括液晶層18。液晶層18被夾在像素電極20和透 明頂板16之間。例如，頂板16可由透明導電層如氧化銦錫(ITO)制成。通過頂 板16和像素電極20將電壓施加在液晶層18上，使空間光調制器10的反射率改變 。可在頂板16上方應用玻璃層14。在一種實施方式中，頂板16可直接制造在玻 璃層14上。

驅動電路23分別將偏置電勢12和22施加在頂板16和像素電極20上。在一種 實施方式中，可采用硅上液晶(LCOS)技術。

參見圖2，將驅動信號12施加到頂板16，并將驅動信號22施加到像素電極20 。在正幀過程中，將-V_a的信號12施加到頂板16。在負幀過程中，將V_b的電壓 施加到頂板16。與此同時，施加像素電極電壓22。在負幀過程中，電壓22達到 等于電壓電平b的峰值。在電壓電平b和電壓V_b之間的差值表示為電壓a。

因此，為了提供理想例，假設液晶材料18具有3.3伏特的調制電壓。電平b 等于1.8伏特。在正幀中，頂板16被偏置到-1.5伏特(即，V_a＝1.5伏特)。在負幀中 ，頂板16可被偏置到3.3伏特(即，V_b＝3.3伏特)。

參見圖3，該圖示出了正幀，動態范圍等于b伏特。如果空間光調制器的電 源電壓是等于或高于b伏特的電壓，則通過在正幀中將頂板偏置至-V_a伏特，就 可實現全調制。通過利用負電壓以對頂板16進行偏置，使得能夠在將較低的總 電源電壓用于調制的同時，可以利用整個動態電壓范圍(b伏特)。常規設計可 具有與電壓a加上電壓b一樣高的負幀電壓。

由于為了避免損壞，液晶材料18一般不應當僅在正方向上被偏置，所以在 交替幀上改變液晶偏置方向。在負幀中，頂板16的電壓可以是如圖4所示的V_b。空間光調制器的電壓仍在零至b伏特之間擺動。相應的灰度等級也被反轉。結 果，零伏特產生了最高的亮度，b伏特產生了最低的亮度，正如如圖4所示的那 樣。

因此，前沿半導體電源電壓可用于對液晶材料進行偏置，否則將需要除了 那些不斷降低的前沿半導體電源電壓之外的其它電源電壓。結果，可利用現有 的和未來的硅技術獲得有效的液晶設備。這可以推動硅和顯示技術的集成。

在相對于有限數量的實施方式描述了本發明的同時，本領域的普通技術人 員應理解，對其可進行多種修改和變化。這意味著隨附的權利要求涵蓋了所有 這些修改和變化，因為這些修改和變化是在本發明的實際精神和范圍之內的。