專利名稱：反射式單晶硅液晶面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶面板以及顯示裝置，尤其涉及一種反射式單晶硅液晶面板(liquid crystal on silicon panel，LCOS panel)以及使用此反射式單晶硅液晶面板的投影裝置。
背景技術(shù)：
近年來，因?yàn)橐壕э@示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有外型薄、重量輕、低操作電壓、省電、以及無輻射線等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸取代傳統(tǒng)的陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)，而成為顯示裝置的主流。然而，由于液晶顯示器(LCD)技術(shù)上的限制，多半只能局限在顯示屏為30吋以下的產(chǎn)品。而對于30吋至60吋左右的顯示器，原本以等離子體顯示器(Plasma Display Panel，PDP)的發(fā)展最被看好，然而，因?yàn)槠涑杀具^高，故無法成為一般消費(fèi)者所能接受的產(chǎn)品。
因此，對于大尺寸顯示裝置的發(fā)展方向，目前是朝向發(fā)展采用投影技術(shù)的顯示裝置，例如反射式投影顯示裝置(reflective projection display apparatus)與背投影顯示裝置(rear projection display apparatus)等。反射式投影顯示裝置與背投影顯示裝置中會(huì)可能使用到反射式單晶硅液晶(LCOS)面板。且由于LCOS面板具有低成本、高開口率(可高達(dá)90％)、高分辨率(像素大小可至12μm或更小)等優(yōu)點(diǎn)，已有許多廠商開始發(fā)展此技術(shù)。
在目前反射式液晶投影顯示裝置中，大多是在其白光光源以及LCOS面板之間設(shè)置偏振器(polarizer)以及分色鏡(dichroic mirror)，且偏振器以及分色鏡通常是個(gè)別獨(dú)立的光學(xué)元件，并無法與白光光源或LCOS面板有效地整合。其中，偏振器是用以使白光光源偏振，而分色鏡可將偏振后的白光分成紅光、綠光以及藍(lán)光三道光束，再分別經(jīng)由三個(gè)LCOS面板的調(diào)制(modulate)，以搭載圖像信號(hào)于三道光束中，最后經(jīng)由雙向棱鏡與投影鏡頭等光學(xué)元件投影合成圖像。在目前的反射式液晶投影顯示裝置中，偏振器以及分色鏡的使用會(huì)導(dǎo)致成本的提高，而且光路設(shè)計(jì)(layout)也較為不易。因此，如何降低反射式液晶投影顯示裝置的制造成本以及光路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，已成為研發(fā)的趨勢之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種反射式單晶硅液晶面板，其可將光源系統(tǒng)中的偏光元件集成于其中。
為達(dá)上述或是其它目的，本發(fā)明提出一種反射式單晶硅液晶面板，此反射式單晶硅液晶面板適于使光束偏振，并將光束轉(zhuǎn)換成圖像。反射式單晶硅液晶面板包括硅基板、相對基板、液晶層以及偏光元件。其中，硅基板具有像素陣列。相對基板配置于硅基板上方，且相對基板具有透明電極層。液晶層配置于硅基板的像素陣列與相對基板的透明電極層之間。偏光元件配置于硅基板或相對基板上。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述像素陣列包括多個(gè)有源元件以及多個(gè)與有源元件電連接的像素電極。此外，上述像素電極可為反射電極。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述硅基板還包括配置于像素陣列上的吸收層以及配置于吸收層上的彩色鏡。其中，彩色鏡會(huì)將至少特定波長范圍的光束反射，而未被彩色鏡反射的光束會(huì)被吸收層吸收。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述反射式單晶硅液晶面板可進(jìn)一步包括位于硅基板與液晶層之間的延遲片。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述液晶層的預(yù)傾角等于光束的入射角。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述偏光元件為線柵(wire grid)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，線柵包括多個(gè)彼此平行且等間距(pitch)排列的導(dǎo)線，而每一導(dǎo)線的線寬介于0.02微米至1.5微米之間，且導(dǎo)線之間的間距介于0.02微米至2微米之間。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述相對基板為矩形基板，而導(dǎo)線的延伸方向與相對基板的邊緣的夾角為45°。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述偏光元件配置于相對基板上，且偏光元件與液晶層分別位于相對基板的兩對側(cè)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述偏光元件配置于相對基板上，且偏光元件位于液晶層與相對基板之間。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述偏光元件配置于硅基板上，且偏光元件位于液晶層與硅基板之間。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述反射式單晶硅液晶面板可進(jìn)一步包括配置于硅基板的像素陣列上的第一配向膜以及配置于相對基板的透明電極上的第二配向膜，其中液晶層藉由第一配向膜與第二配向膜進(jìn)行配向。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述反射式單晶硅液晶面板可進(jìn)一步包括配置于相對基板上的保護(hù)層，以覆蓋住偏光元件。
由于本發(fā)明將光源系統(tǒng)中的偏光元件集成于反射式單晶硅液晶面板，因此本發(fā)明不但可制造出成本低廉的投影裝置，且可有效地降低投影裝置的整體重量與體積。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
圖1A至圖1C是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板的示意圖。
圖2A至圖2C是依照本發(fā)明第二實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板的示意圖。
圖3A至圖3C是依照本發(fā)明第三實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板的示意圖。
圖4A至圖4C為彩色鏡的上視圖。
主要元件符號(hào)說明100、100’、100”反射式單晶硅液晶面板110硅基板112像素陣列120相對基板120a內(nèi)表面120b外表面122透明電極130液晶層140偏光元件
142介電層150a第一配向膜150b第二配向膜160延遲片170吸收層180彩色鏡182黑色矩陣190保護(hù)層200、200’、200”反射式單晶硅液晶面板300、300’、300”反射式單晶硅液晶面板C導(dǎo)線具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例圖1A至圖1C是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板的示意圖。請參照圖1A，本實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板100包括硅基板110、相對基板120、液晶層130以及偏光元件140。其中，硅基板110具有像素陣列112。相對基板120配置于硅基板110上方，且相對基板120具有透明電極層122。液晶層130配置于硅基板110的像素陣列112與相對基板120的透明電極層122之間。此外，偏光元件140配置于相對基板110上。
在本實(shí)施例中，硅基板110上已形成有多條掃描線、多條數(shù)據(jù)線、多個(gè)有源元件(如薄膜晶體管或其它三端子的有源元件)以及多個(gè)與有源元件電連接的像素電極(如鋁電極或其它反射特性良好的電極)。硅基板110上的掃描線、數(shù)據(jù)線、有源元件與像素電極構(gòu)成所謂的像素陣列112，且像素陣列112是利用光學(xué)膜與亞微米半導(dǎo)體工藝技術(shù)所形成。
相對基板120例如是玻璃基板或其它高透射率的基板。由圖1A可知，透明電極層122位于相對基板120的內(nèi)表面120a，且透明電極層122通常是耦接至公共電壓。在優(yōu)選實(shí)施例中，透明電極層122的材質(zhì)例如是銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide，IZO)或其它透明導(dǎo)電材料。
在本實(shí)施例中，位于硅基板110的像素陣列112與相對基板120的透明電極層122之間的液晶層130可以是任何已知且適用于反射式單晶硅液晶面板100的液晶材料。此外，為了使液晶層130中的液晶分子能夠依照設(shè)計(jì)需求而整齊地排列，本實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板100可進(jìn)一步包括第一配向膜150a以及第二配向膜150b，其中第一配向膜150a配置于硅基板110的像素陣列112上，而第二配向膜150b則配置于相對基板120的透明電極122上。由圖1A可知，第一配向膜150a與第二配向膜150b可對液晶層130進(jìn)行配向，以使液晶層130中的液晶分子能夠依照設(shè)計(jì)需求而整齊地排列。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，液晶層130中液晶分子的預(yù)傾角(pre-tilt angle)等于入射至反射式單晶硅液晶面板100的光束的入射角，如此，反射式單晶硅液晶面板100在暗狀態(tài)下的漏光現(xiàn)象可以獲得改善，以使得反射式單晶硅液晶面板100所顯示的圖像對比度(contrast ratio)提高。一般而言，液晶分子的預(yù)傾角以及光束的入射角會(huì)介于0.5°至8°之間。
值得注意的是，由于本發(fā)明的反射式單晶硅液晶面板100具有內(nèi)建型態(tài)的偏光元件140，因此本發(fā)明的反射式單晶硅液晶面板100不需與光學(xué)引擎(optical engine)中的偏振器與檢偏器(analyzer)搭配。由圖1A可知，本實(shí)施例的偏光元件140為配置在相對基板120的外表面120b上的線柵。換言之，偏光元件140(線柵)與液晶層130分別位于相對基板120的兩對側(cè)。具體而言，線柵包括多個(gè)彼此平行且等間距排列的導(dǎo)線C(如鋁金屬線)，而每一導(dǎo)線C的線寬介于0.02微米至1.5微米之間，且導(dǎo)線C之間的間距介于0.02微米至2微米之間。
如上所述，導(dǎo)線C的延伸方向會(huì)直接影響到通過線柵后的光線的偏振方向(polarization)。在本實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板100中，通過線柵之后的光線為線偏振光(linear polarized light)，且此線偏振光的偏振方向會(huì)與導(dǎo)線C的延伸方向垂直。在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，相對基板120為矩形基板，而導(dǎo)線C的延伸方向與相對基板120的邊緣的夾角例如為45°。當(dāng)然，本發(fā)明可依據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際需求而調(diào)整導(dǎo)線C的延伸方向，以期獲得具有特定偏振方向的線偏振光。
請參照圖1A，為了保護(hù)偏光元件140(線柵)，本實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板100可進(jìn)一步包括配置于相對基板120的外表面120b上的保護(hù)層190，以覆蓋住偏光元件140(線柵)。在本實(shí)施例中，保護(hù)層190例如是高透射率的介電層。
接著請參照圖1B，圖1B中的反射式單晶硅液晶面板100’與圖1A中的反射式單晶硅液晶面板100相似，只是主要差異之處在于圖1B中的反射式單晶硅液晶面板100’中具有配置于硅基板110與液晶層130之間的延遲片160。由圖1B可知，延遲片160位于第一配向膜150a與像素陣列112之間。在本實(shí)施例中，延遲片160例如是四分之一波片(quarter wave plate)或其它具有不同相位延遲(phase retardation)的延遲片。
接著請參照圖1C，圖1C中的反射式單晶硅液晶面板100”與圖1B中的反射式單晶硅液晶面板100’相似，只是主要差異之處在于圖1C中的反射式單晶硅液晶面板100”具有吸收層(absorption layer)170以及彩色鏡(colormirror)180。在圖1C中，吸收層170以及彩色鏡180可有效改善反射式單晶硅液晶面板100”的反射率，進(jìn)而改善整體的顯示質(zhì)量。由圖1C可知，吸收層170是配置于像素陣列112上，而彩色鏡180則是配置于吸收層170上(即彩色鏡180與延遲片160之間)。其中，彩色鏡180會(huì)將至少特定波長范圍的光束反射，而未被彩色鏡180反射的光束便會(huì)被吸收層170所吸收。
由圖1C可知，彩色鏡180位于像素陣列112中的各個(gè)像素電極的上方，且各個(gè)彩色鏡180之間還包括配置有黑矩陣(black matrix)182。此外，吸收層170可以是黑色吸光材質(zhì)，如氮化鈦、鎢、鉻或鉬等吸光材質(zhì)。值得注意的是，本實(shí)施例的彩色鏡180例如是多層結(jié)構(gòu)，而此多層結(jié)構(gòu)包括至少一高折射率膜層以及至少一低折射率膜層，且高折射率膜層以及低折射率膜層彼此交迭。藉由高折射率膜層以及低折射率膜層材質(zhì)、厚度的選擇與搭配，可以使得此多層結(jié)構(gòu)的彩色鏡180能夠反射出特定波長的光(例如是紅光、藍(lán)光、綠光、青綠光、黃光、橘紅光、紅外光等)，而其它未被反射的光則會(huì)穿透彩色鏡180到達(dá)底下的吸收層170。在一優(yōu)選實(shí)施例中，構(gòu)成彩色鏡180的材質(zhì)例如是氧化鉭、氧化鈦或氧化硅等。由于彩色鏡180是由無機(jī)材質(zhì)所構(gòu)成，因此彩色鏡180具有耐高能量光源照射的優(yōu)點(diǎn)。
此彩色鏡180可以為單一彩色反射結(jié)構(gòu)，因此其可以反射紅光、藍(lán)光、綠光、青綠光、黃光及橘紅光其中一種彩色光。如圖4A所示，每一像素單元上的彩色鏡180皆為反射紅光(R)之用。當(dāng)然，彩色鏡180也可以設(shè)計(jì)成每一像素單元上的彩色鏡180皆為反射綠光、藍(lán)光、青綠光、黃光或是橘紅光之用。
在另一實(shí)施例中，像素陣列112上方所配置的彩色鏡180包括兩種彩色反射結(jié)構(gòu)，因而彩色鏡180可以反射紅光、藍(lán)光、綠光、青綠光、黃光或是橘紅光其中兩種色光。如圖4B所示，能夠反射綠光(G)以及藍(lán)光(B)的兩種彩色鏡180彼此交錯(cuò)排列。當(dāng)然，本發(fā)明并不限制其排列方式。另外，上述兩種彩色反射結(jié)構(gòu)可以是紅光、藍(lán)光、綠光、青綠光、黃光與橘紅光任兩種的組合。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，像素陣列112上方所配置的彩色鏡180包括三種彩色反射結(jié)構(gòu)，因而彩色鏡180可反射紅光、藍(lán)光、綠光、青綠光、黃光與橘紅光其中三種色光。例如，如圖4C所示，能夠反射紅光(R)、綠光(G)以及藍(lán)光(B)的三種彩色鏡180在第一列是以RGB的順序排列，第二列是以BRG的順序排列。同樣的，本發(fā)明并不限制其排列順序以及排列方式。
如上所述，本發(fā)明可將彩色鏡180設(shè)計(jì)成具有四種或四種以上的彩色反射結(jié)構(gòu)，因而可反射紅光、藍(lán)光、綠光、青綠光、黃光與橘紅光其中四種或以上的色光。
本發(fā)明的反射式單晶硅液晶面板100”是采用彩色鏡180來反射出所想要的色光，并且透過吸收層170將未被反射的光線吸收，此種反射式單晶硅液晶面板100”具有甚佳的反射率。也就是說，本發(fā)明的反射式單晶硅液晶面板100”相較于傳統(tǒng)單純使用金屬鋁作為反射層的反射式單晶硅液晶面板來說，具有更好的反射率。
第二實(shí)施例圖2A至圖2C是依照本發(fā)明第二實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板的示意圖。請同時(shí)參照圖2A至圖2C，圖2A至圖2C的反射式單晶硅液晶面板200、200’、200”分別與第一實(shí)施例中的反射式單晶硅液晶面板100、100’、100”相類似，只是主要差異之處在于本實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板200、200’、200”中的偏光元件140(線柵)配置于相對基板120的內(nèi)表面120a上。具體而言，偏光元件140位于液晶層130與相對基板120之間。
由圖2A至圖2C可知，位于相對基板120的內(nèi)表面120a上的偏光元件140(線柵)被介電層142所覆蓋，且覆蓋住偏光元件140(線柵)的介電層142具有平坦的表面，而透明電極層122會(huì)形成在介電層142所提供的平坦表面上。
第三實(shí)施例圖3A至圖3C是依照本發(fā)明第三實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板的示意圖。請同時(shí)參照圖3A至圖3C，圖3A至圖3C的反射式單晶硅液晶面板300、300’、300”分別與第一實(shí)施例中的反射式單晶硅液晶面板100、100’、100”相類似，只是主要差異之處在于本實(shí)施例的反射式單晶硅液晶面板300、300’、300”中的偏光元件140(線柵)配置于硅基板110上。具體而言，偏光元件140位于液晶層130與硅基板110之間。
由圖3A至圖3C可知，位于硅基板110上的偏光元件140(線柵)被介電層142所覆蓋，且覆蓋住偏光元件140(線柵)的介電層142具有平坦的表面，而第一配向膜會(huì)形成在介電層142所提供的平坦表面上。
綜上所述，本發(fā)明的反射式單晶硅液晶面板至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的反射式單晶硅液晶面板將偏光元件(線柵)集成于其中，使得進(jìn)入反射式單晶硅液晶面板的光線能夠被內(nèi)建的偏光元件所偏振，故本發(fā)明不需要與其它的偏振器或是檢偏器搭配。如此，不但可以有效降低投影裝置的制造成本，且可有效地降低投影裝置的整體重量與體積。
2.本發(fā)明的反射式單晶硅液晶面板同時(shí)將彩色鏡、吸收層以及偏光元件(線柵)集成于其中，如此設(shè)計(jì)可進(jìn)一步降低投影裝置的制造成本、整體重量以及體積。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種反射式單晶硅液晶面板，適于使光束偏振，并將該光束轉(zhuǎn)換成圖像，該反射式單晶硅液晶面板包括硅基板，具有像素陣列；相對基板，配置于該硅基板上方，且該相對基板具有透明電極層；液晶層，配置于該硅基板的該像素陣列與該相對基板的該透明電極層之間；以及偏光元件，配置于該硅基板或該相對基板上。
2.如權(quán)利要求1所述的反射式單晶硅液晶面板，其中該像素陣列包括多個(gè)有源元件；以及多個(gè)像素電極，與該些有源元件電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的反射式單晶硅液晶面板，其中該些像素電極為反射電極。
4.如權(quán)利要求1所述的反射式單晶硅液晶面板，其中該硅基板還包括吸收層，配置于該像素陣列上；以及彩色鏡，配置于該吸收層上，其中該彩色鏡會(huì)將至少特定波長范圍的光束反射，而未被該彩色鏡反射的光束會(huì)被該吸收層吸收。
5.如權(quán)利要求1所述的反射式單晶硅液晶面板，還包括位于該硅基板與液晶層之間的延遲片。
6.如權(quán)利要求1所述的反射式單晶硅液晶面板，其中該液晶層的預(yù)傾角等于該光束的入射角。
7.如權(quán)利要求1所述的反射式單晶硅液晶面板，其中該偏光元件為線柵。
8.如權(quán)利要求7所述的反射式單晶硅液晶面板，其中該線柵包括多個(gè)彼此平行且等間距排列的導(dǎo)線，而每一該些導(dǎo)線的線寬介于0.02微米至1.5微米之間，且該些導(dǎo)線之間的間距介于0.02微米至2微米之間。
9.如權(quán)利要求7所述的反射式單晶硅液晶面板，其中該相對基板為矩形基板，而該些導(dǎo)線的延伸方向與該相對基板的邊緣的夾角為45°。
10.如權(quán)利要求1所述的反射式單晶硅液晶面板，其中該偏光元件配置于該相對基板上，且該偏光元件與該液晶層分別位于該相對基板的兩對側(cè)。
11.如權(quán)利要求1所述的反射式單晶硅液晶面板，其中該偏光元件配置于該相對基板上，且該偏光元件位于該液晶層與該相對基板之間。
12.如權(quán)利要求1所述的反射式單晶硅液晶面板，其中該偏光元件配置于該硅基板上，且該偏光元件位于該液晶層與該硅基板之間。
13.如權(quán)利要求1所述的反射式單晶硅液晶面板，還包括第一配向膜，配置于該硅基板的該像素陣列上；以及第二配向膜，配置于該相對基板的該透明電極上，其中該液晶層藉由該第一配向膜與該第二配向膜進(jìn)行配向。
14.如權(quán)利要求1所述的反射式單晶硅液晶面板，還包括保護(hù)層，配置于該相對基板上以覆蓋住該偏光元件。
全文摘要
一種反射式單晶硅液晶面板，此反射式單晶硅液晶面板適于使光束偏振，并將光束轉(zhuǎn)換成圖像。反射式單晶硅液晶面板包括硅基板、相對基板、液晶層以及偏光元件。其中，硅基板具有像素陣列。相對基板配置于硅基板上方，且相對基板具有透明電極層。液晶層配置于硅基板的像素陣列與相對基板的透明電極層之間。偏光元件配置于硅基板或相對基板上。如上所述，本發(fā)明將偏光元件集成于反射式單晶硅液晶面板，可有效地降低投影儀的制造成本、體積以及重量。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK101063757SQ20061008011
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者官大雙, 白東尼, 孟啟泰 申請人:聯(lián)誠光電股份有限公司