專利名稱：一種微型反射式彩色顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及顯示領(lǐng)域，特別是一種微型反射式彩色顯示器件。
近年來，高清晰度電視(HDTV)的技術(shù)發(fā)展非常迅速，發(fā)展起了許多新型的顯示技術(shù)，如等離子體顯示(PDP)技術(shù)、薄膜晶體管(TFT)顯示技術(shù)、數(shù)字微反射鏡顯示(DMD)技術(shù)、以及硅基液晶反射式(LCOS)顯示技術(shù)等等。其中，LCOS顯示技術(shù)由于是由已非常成熟的硅基底互補金屬氧化物半導(dǎo)體(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(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點，受到人們的青睞，被公認(rèn)為是下一代的主流顯示技術(shù)之一。
但目前的LCOS芯片都是單色的，要實現(xiàn)彩色顯示，通常是采用一套較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，先將白色光分成紅、綠、藍(lán)三色光，分別投射到三塊LCOS芯片上，然后再將這三束光合成彩色圖象。這種彩色顯示方法有著機構(gòu)較復(fù)雜、成本較高、性能不夠穩(wěn)定等缺點。
本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、性能穩(wěn)定的彩色LCOS顯示芯片器件。
本實用新型的目的通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)，該微型反射式彩色顯示器件包括互補金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅基底芯片、金屬反射鏡列陣、下液晶定向?qū)?、液晶層、上液晶定向?qū)印⑼该鲗?dǎo)電層、玻璃基片，所述的硅基底芯片、金屬反射鏡列陣、下液晶定向?qū)?、液晶層、上液晶定向?qū)?、透明?dǎo)電層、玻璃基片從下向上依次層疊設(shè)置并封裝于一體，上液晶定向?qū)优c下液晶定向?qū)又g的間隔為2微米～10微米，該顯示器件還包括三色微型濾光片列陣，所述的三色微型濾光片列陣位于上液晶定向?qū)优c透明導(dǎo)電層之間。
由于在傳統(tǒng)的硅基液晶反射式顯示器件上增加了三色微型濾光片列陣，且三色微型濾光片列陣位于上液晶定向?qū)优c透明導(dǎo)電層之間，當(dāng)白色光線偏振光照射到本實用新型器件時，一部分光被濾光片列陣上的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(dá)金屬反射鏡列陣上的反射鏡上后，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(fā)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(jīng)過液晶層的反射光區(qū)分開來。這部分經(jīng)過液晶層的反射光由于已經(jīng)過調(diào)制，帶有圖像信息，因而可直接經(jīng)過一成象系統(tǒng)，作彩色顯示用，而那部分沒有經(jīng)過液晶層的反射光則被反射回光源系統(tǒng)，經(jīng)光源反射鏡再反射回來重復(fù)利用。因此，本實用新型具有如下優(yōu)點1.可以方便地實現(xiàn)單芯片的彩色顯示方案。
2.可以大大簡化目前彩色投影裝置中的光學(xué)系統(tǒng)部分，從而有效地提高了可靠性，減少了體積，并可大大降低成本。
3.可以有效地提高光的利用效率，從而可大大降低光源的能耗，并可大大減少由于光源發(fā)熱而引起的一系列副作用。
4.可以在臺式電腦、家用電視機、商用投影系統(tǒng)、以及頭戴式顯示裝置等方面得到廣泛應(yīng)用。
本實用新型的
如下圖1為本實用新型的微型彩色顯示器件的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2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(lán))。
圖3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)
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型作詳細(xì)闡述。但并不限制本實用新型的內(nèi)容。
請參閱圖1所示，該微型反射式彩色顯示器件包括互補金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅基底芯片1、金屬反射鏡列陣2、液晶定向?qū)?(下)、液晶層4、上液晶定向?qū)?(上)、透明導(dǎo)電層6、玻璃基片7，所述的硅基底芯片1、金屬反射鏡列陣2、液晶定向?qū)?(下)、液晶層4、液晶定向?qū)?(上)、透明導(dǎo)電層6、玻璃基片7從下向上依次層疊設(shè)置并封裝于一體，上液晶定向?qū)?與下液晶定向?qū)?之間的間隔為2微米～10微米，此外，本實用新型的顯示器件還包括三色微型濾光片列陣5。在實施例中僅顯示了三色微型濾光片列陣5位于上液晶定向?qū)?與透明導(dǎo)電層6之間。
所述的金屬反射鏡列陣2為5微米～15微米的多個微型金屬反射鏡均勻排列并鍍制在帶有互補金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅基底芯片1上。
所述的金屬反射鏡列陣2中每一個微型金屬反射鏡均可以作為加上不同的電壓的金屬電極。
所述的三色微型濾光片列陣5均由大小為5微米～15微米的紅、綠、藍(lán)三種色彩的微型濾光片成品字型或梳狀分布，且呈周期性均勻排列。
所述的三色微型濾光片列陣5中每一個微型濾光片均由兩種或兩種以上的不同折射率的介質(zhì)薄膜交替組合為膜層，其膜層總厚度在1微米～5微米之間。
所述的三色濾光片列陣5與金屬反射鏡列陣2分列液晶層4的上下兩邊并呈一一對應(yīng)。
所述的三色微型濾光片列陣5中每一個微型濾光片之間的間隔區(qū)域上均鍍有黑色鍍層。
所述的彩色顯示器件有效顯示區(qū)域大小在12毫米～50毫米之間。
在具體制作上，首先在一塊大小約為12毫米～50毫米大小的硅基底芯片1上用互補金屬氧化物半導(dǎo)體工藝制作可尋址的象元陣列，然后在各象元上再鍍上金屬反射鏡列陣，列陣上金屬反射鏡不僅可作光的反射層，同時也是金屬電極，可通過尋址驅(qū)動電路的控制使它們分別加上不同的電壓。每個金屬反射鏡的大小約在5微米～15微米之間。另外在一塊已鍍有透明導(dǎo)電膜6的玻璃基底7上，用光刻和真空鍍膜相結(jié)合的方法，制作上三色微型濾光片列陣5。微型濾光片共有三類，均為多層介質(zhì)光學(xué)薄膜制成，分別透過紅光、綠光、和藍(lán)光，而對可見區(qū)域其它光譜則均為高反射，其典型的透射光譜曲線如圖2所示(其中實線部分8為透紅光濾光片的透射光譜；虛線部分9為透綠光帶通濾光片的透射光譜點劃線部分10為透藍(lán)光濾光片的透射光譜)，這微型濾光片的形狀和尺寸均與上述硅基底芯片1上象元的金屬反射鏡的形狀和尺寸相一致。該三類微型濾光片在平面上的排列分布為品字型或梳狀周期性的交替均勻分布排列，參見圖3(a)和(b)。將該帶有三色微型濾光片列陣5的玻璃基底7與上述帶有互補金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)象元列陣及金屬反射鏡列陣2的硅基底芯片的表面均涂布上一層液晶定向?qū)?(材料為聚酰亞胺或類似材料)，然后經(jīng)過定向處理(機械磨擦或其它方法)后，將這兩塊基底面對面的合在一起，中間留有2微米至10微米之間的間隔，并使微型濾光片與金屬反射鏡一一對應(yīng)，并對準(zhǔn)、對齊。在中間間隔中灌注進(jìn)液晶材料4，并封閉住周邊，即制成帶有微型濾光片列陣的器件。當(dāng)一線偏振光從玻璃基底一端垂直入射時，其一部分光譜的光被微型濾光片反射回去，(例如照射到紅光濾光片上的光線，其綠光和藍(lán)光部分被反射回去)且不改變其偏振方向，而另一部分光譜的光則透過微型濾光片(例如照射到紅光濾光片上的光線的紅光部分)，并穿過液晶層，最后被象元上的金屬反射鏡反射回去，該部分反射光由于經(jīng)過液晶層4，其偏振方向會隨液晶層4上所加的電壓而變化。利用該偏振效應(yīng)，可以實現(xiàn)彩色圖象的顯示。
另外，再在各微型濾光片之間的間隙上鍍上一層黑色鍍層，如黑鉻等，可以減少漏光，從而進(jìn)一步改善該器件的圖象質(zhì)量，提高圖象對比度和信噪比。
權(quán)利要求1.一種微型反射式彩色顯示器件，該顯示器件包括互補金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅基底芯片、金屬反射鏡列陣、下液晶定向?qū)?、液晶層、上液晶定向?qū)?、透明?dǎo)電層、玻璃基片，所述的硅基底芯片、金屬反射鏡列陣、下液晶定向?qū)印⒁壕?、上液晶定向?qū)印⑼该鲗?dǎo)電層、玻璃基片從下向上依次層疊設(shè)置并封裝于一體，上液晶定向?qū)优c下液晶定向?qū)又g的間隔為2微米～10微米，其特征在于該顯示器件還包括三色微型濾光片列陣，所述的三色微型濾光片列陣位于上液晶定向?qū)优c透明導(dǎo)電層之間。
2.如權(quán)利要求1所述的微型反射式彩色顯示器件，其特征在于所述的金屬反射鏡列陣由大小為5微米～15微米的多個微型金屬反射鏡均勻排列并鍍制在帶有互補金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅基底芯片上。
3.如權(quán)利要求1所述的微型反射式彩色顯示器件，其特征在于所述的金屬反射鏡列陣中每一個微型金屬反射鏡均可以作為加上不同的電壓的金屬電極。
4.如權(quán)利要求1所述的微型反射式彩色顯示器件，其特征在于所述的三色微型濾光片列陣均由大小為5微米～15微米的紅、綠、藍(lán)三種色彩的微型濾光片成品字型或梳狀分布，且呈周期性均勻排列。
5.如權(quán)利要求1所述的微型反射式彩色顯示器件，其特征在于所述的三色微型濾光片列陣中每一個微型濾光片均由兩種或兩種以上的不同折射率的介質(zhì)薄膜交替組合為膜層，其膜層總厚度在1微米～5微米之間。
6.如權(quán)利要求1所述的微型反射式彩色顯示器件，其特征在于所述的三色濾光片列陣與金屬反射鏡列陣分列液晶層的上下兩邊并呈一一對應(yīng)。
7.如權(quán)利要求1所述的微型反射式彩色顯示器件，其特征在于所述的三色微型濾光片列陣中每一個微型濾光片之間的間隔區(qū)域上均鍍有黑色鍍層。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的微型反射式彩色顯示器件，其特征在于所述的彩色顯示器件有效顯示區(qū)域大小在12毫米～50毫米之間。
專利摘要本實用新型公開了一種微型反射式彩色顯示器件,包括互補金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅基底芯片、金屬反射鏡列陣、下液晶定向?qū)印⒁壕?、上液晶定向?qū)?、透明?dǎo)電層、玻璃基片,硅基底芯片、金屬反射鏡列陣、下液晶定向?qū)?、液晶層、上液晶定向?qū)?、透明?dǎo)電層、玻璃基片從下向上依次層疊設(shè)置并封裝于一體,此外還包括三色微型濾光片列陣,濾光片列陣位于上液晶定向?qū)优c透明導(dǎo)電層之間。該器件具有簡化彩色投影裝置中的光學(xué)系統(tǒng)部分、減少體積、成本低、可靠性高等優(yōu)點。
文檔編號G09G1/28GK2514447SQ0124615
公開日2002年10月2日 申請日期2001年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月26日
發(fā)明者邵劍心 申請人:邵劍心