专利名称：降低硅光调制器上的偏置的制作方法
降低硅光调制器上的偏置
祖旦 冃尔
本发明一l^步及硅光调帝螺。
硅光调制器或SLM禾佣电场调制液晶(LC)材料的取向(orientation)。通过 液晶材料的选择性调制，可产生电子显示。
LC材料的取向影响穿aLC材料的光的强度。因此，通过将LC材料夹在反 射电极和透明顶板之间，可以调饥C材料的光学'隨。
特别是，皿改 加于电极的电压，可以调制由反射电极反射的光的强 度，由此改变其灰度等级值。当光照在单元(cdl)上时，反射光能够在屏幕上产 生图像。通过改变电极上的电压电平，育,改变图像。
一般来说，硅光调制器包括用作顶板的透明导电层和用作反射电极的像素 电极。随着像素电极上电压的改变，来自像素区域的反射光强度相应地改变。
图5中所示的传递函数描述了在所施加的电压和所得到的光亮度之间的关 系。随着电压的升高，像素亮度或灰度等级一般也增加。通过将可用电压进行 相应的划分，可表示为多个灰度级，例如256级。
然而，典型的液晶材料需要比较高的电压，行调制。通常，顶板电压的 上限Vb在3,3至10伏特之间。
现代硅芯片的电源电压/A2.5伏特下降至1.3伏特，并且以后还可能降至更低 。因此，前沿的集成电路芯片可能并不具有足够的电压电平来调制典型的液晶 材料。这会不利地影响把显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电压电平，例如与前皿成电路芯片 有关的电压电平，以调制液晶显示器。
附图的简要说明
图1是本发明一种实施方式的示意图2是对于空间光调制器的施加的电压相对于时间的理想图3是在根据本发明一种实施方式的正帧期间亮度相对于偏置电压的曲线
图4是在根据本发明一种实施方式的负帧过程中亮度相对于偏置电压的曲线图5是根据现有技术的实施例的亮度相对于偏置电压的曲线图。
详细描述
参见图l，空间光调制器10包括液晶层18。液晶层18被夹在像素电^20和透
明顶板i6之间。例如，顶板i6可由透明导电层如氧化铟锡(rro)审喊。通过顶
板16和像素电t殿0将电压施加在液晶层18上，使空间光调制器10的反射率改变 。可在顶板16上方应用玻璃层14。在一种实施方式中，顶板16可直接制造在玻 璃层14上。
驱动电路23分别将偏置电势12和22施加在顶板16和像素电*腔0上。在一种 实施方式中，可采用硅上液晶(LCOS)技术。
参见图2，将驱动信号12施加到顶板16，并将驱动信号22施力瞎條素电lg20 。在正帧过程中，将一Va的信号12施加至顺板16。在负帧过程中，将Vb的电压 施加到顶板16。与此同时，施加像素电极电ffi22。在负帧过程中，电ffi22达到 等于电压电平b的峰值。在电压电平b和电压Vb^间的差值^为电压a。
因此，为了提供理想例，假设液晶材料18具有3.3伏特的调制电压。电平b 等于1.8微寺。虹帧中，顶板16被偏置到一1,5微寺(即，Va=1.5^tt)。在负帧中 ，顶板16可被偏置至IJ3,3伏特(即，Vb=3.3^#)。
参见图3，该图示出了正帧，动态范围等于b伏特。如果空间光调制器的电 源电压是等于或高于b伏特的电压，则M;在正帧中将顶板偏置至一Va伏特，就 可实现全调制。通过利用负电压以对顶板16进行偏置，使得會,在将较低的总 电源电压用于调制的同时，可以利用旨动态电压范围(b伏特)。常规设计可 具有与电压a加上电压b—样高的负帧电压。
由于为了避免损坏，液晶材料18—般不应当仅在正方向上被偏置，所以在 交替帧上改变液晶偏置方向。在负帧中，顶板16的电压可以是如图4所示的Vb 。空间光调制器的电压仍在零至b伏特之间摆动。相应的灰度等级也被反转。结 果，零伏特产生了最高的亮度，b伏特产生了最低的亮度，正如如图4所示的那 样。
因此，前沿半导体电源电压可用于对液晶材料进行偏置，否则将需要除了 那些不断降低的前沿半导体电源电压之外的其它电源电压。结果，可利用现有
的和未来的硅技术获得有效的液晶设备。这可以推动硅和显示技术的集成。在相对于都艮数量的实施方式描述了本发明的同时，本领域的普通技术人. 员应理解，对其可进行多种修改和变化。这意味着随附的权利要求涵盖了所有 这對彦改和变化，因为这對彦改和变化是在本发明的实际精神和范围之内的。
权利要求
1.一种驱动空间光调制器的方法，该空间光调制器包括顶板(16)、液晶层(18)以及像素电极(20)，其中所述顶板和所述像素电极夹住所述液晶层；所述方法包括利用交替信号来偏置空间光调制器的顶板，所述交替信号在液晶调制的负周期期间具有第一极性而在液晶调制的正周期期间具有第二极性；其特征在于在液晶调制的正周期和负周期这二种周期期间仅仅利用第一极性来偏置所述空间光调制器的像素电极。
2. 根据权利要求l所述的方法，包括在液晶调制的负周期期间将所述顶板 偏置到负电压。
3. 根据权禾腰求l恋戶脱的方法，包括将戶舰像素电极保持在正电压。
4. 根据权利要求l-3之一所述的方法，包括在戶;M像素电极的w^动态范围上偏置戶皿像素电极。
5. —种空间光调制器，包括 顶板(18);液晶层(18);以及像素电极(20)，戶脱顶板(16)和戶欣像素电极(20)夹住戶腿液晶层；特征在于驱动电路(24)，用于在液晶调制的负周期期间向戶，顶板(16)施加正电 势，在液晶调制的正周期期间向所述顶板(16)施加负电势，并且在液晶调制 的正周期和负周期这两种周期期间仅仅利用正电^偏置0M像素电极(20)。
6. 根据权利要求5戶诚的空间光调制器，包括驱动电路，用于在液晶调制 的正周期期间向所述顶板(16)施加负偏置电势。
7. 根据权利要彩或6戶舰的空间光调制器，其中戶腿空间光调制器是赴 液晶空间光调制器
8. 根据权利要彩-7之一戶皿的空间光调制器，其中所述驱动电路(24)以 交替帧形式施加正和负偏置电势。
9. 根据权禾腰彩-8之一戶舰的空间光调帝iJ器，其中戶腿顶板(16)由氧化 铟锡形成。
10. —禾中空间光调帝ij器，包括顶板；液晶层；以及像素电极，戶，顶板和戶，像素电极夹住戶;M液晶层；以及驱动电路，用于以交替帧形式施加正和负偏置电势，所述电路在液晶调制 的负周期期间向所述顶板施加正电势，在液晶调制的正周期期间向所述顶 板施加负电势，并且在液晶调制的正周期和负周期这两种周期期间仅仅利用正电M偏置戶;M像素电极。
11. 根据权利要求10所述的空间光调制器，包括驱动电路，用于向所述顶 板施加负偏置电势。
12. 根据权禾腰求10所述的空间光调制器，其中所述空间光调制器是硅上 液晶空间光调帝幡
13. 根据权利要求ii戶;M的空间光调制器，其中所述顶板由氧化铟锡形成。
14. 一种方法，包括利用信号以交替帧形式来向空间光调制器的第一板偏置正偏置电势和负偏 置电势，所述信号在液晶调制的正周期期间具有第一极性而在液晶调制的负周 期期间具有第二极性；以及在液晶调制的正周期和负周期这二种周期期间仅仅利用第二极性来偏置所 述空间光调制器的第二板。
15. 根据权利要求14戶脱的方法，包括偏置顶板和像素电极。
16. 根据权禾腰求15戶舰的方法，包括将戶诚顶板偏置到负电压。
17. 根据权禾腰求16戶腿的方法，包括将戶脱像素电极保持在正电压。
18. 根据权利要求17所述的方法，包括在所述像素电极的整个动态范围上 偏置所述像素电极。
19. 根据权利要求14戶腿的方法，包括正负交替地偏置戶服顶板。
全文摘要
本发明涉及降低硅光调制器上的偏置，公开了一种负偏置电压，可用于偏置空间光调制器，并可用于使空间光调制器能够被利用相对低的电源电压加以调制。在负帧期间，可利用正偏置电压；在正帧期间，可利用负偏置电压。这样就在将所需的调制电压降低至前沿硅技术的可用范围内的同时，避免损坏液晶材料。
文档编号G09G3/36GK101592814SQ200910150488
公开日2009年12月2日 申请日期2002年4月4日 优先权日2001年4月30日
发明者S·黄 申请人:英特尔公司