专利名称：硅基液晶成像器的制作方法
技术领域：
本发明涉及空间调制显示面板技术，尤其涉及一种具有内置反射偏振器的硅基液晶成像器。
背景技术：
近年来，反射型硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，简称LC0S)成像器被广泛 使用于各种尺寸的投影显示器，从剧场和家庭娱乐用的专业投影仪到掌上电子装置中的便 携式微型皮可(Pico)投影仪。LC0S成像器的基本平面组件包括顶罩玻璃、平面液晶单元和有源阵列底板。顶 罩玻璃上形成有通常采用铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，简称IT0)等透明导电材料制成 的透明导电膜层；有源阵列基板以硅基板作为衬底基板，衬底基板上形成有反射型像素化 电极阵列，平面液晶单元夹持在透明导电膜层和反射型像素化电极阵列之间。这种LC0S成 像器会为适用于液晶单元的特定偏振光提供空间调制，例如，可以将光线中的P型偏振光 线进行空间调制，但对于与P型偏振光线正交的S型偏振光线却起到极少的空间调制作用。 虽然通常情况下提供给LC0S成像器的照明光被预偏振化，但是照明光中包括的剩余S型偏 振光线仍然不经调制就会被反射回去，当LC0S成像器用作投影显示器时，上述缺陷会导致 对比度的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅基液晶成像器，以避免未经空间调制的照明光被反射 回去，从而减少成像器的对比度损失。本发明实施例提供了一种硅基液晶成像器，包括衬底基板；反射偏振电极阵列，形成在所述衬底基板上，所述反射偏振电极阵列包括多个反 射偏振电极，每个反射偏振电极的图案构造为具有彼此平行且规则间隔并电绝缘的缝隙的 平面结构；平面液晶单元，形成在所述反射偏振电极阵列的上方；透明导电膜层，形成在所述平面液晶单元的上方；透明面板，置于所述透明导电膜层上且朝向入射光。本发明所提供的硅基液晶成像器，通过内置反射偏振电极阵列，使得反射偏振电 极阵列能将一部分偏振光线反射回去，而将另一部分偏振光线透过而如所希望的那样不会 反射回去，从而可以降低成像器的对比度损失。
图1为本发明实施例提供的硅基液晶成像器的横截面结构示意图；图2为本发明实施例所提供的硅基液晶成像器中一个反射偏振电极的结构示意图。
具体实施例方式下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。图1为本发明实施例提供的硅基液晶成像器的横截面结构示意图，该硅基液晶成 像器10属于一种空间调制显示器。该硅基液晶成像器10为一叠层结构，如图1所示，沿着 与入射光20入射方向21的相反方向，该硅基液晶成像器10具体包括衬底基板200、反射 偏振电极阵列210、平面液晶单元150、透明导电膜层110和透明面板100。其中，反射偏振 电极阵列210形成在衬底基板200上，反射偏振电极阵列210包括多个反射偏振电极211， 每个反射偏振电极211的图案构造为具有彼此平行且规则间隔并电绝缘的缝隙的平面结 构；平面液晶单元150形成在反射偏振电极阵列210的上方；透明导电膜层110形成在平面 液晶单元150的上方；透明面板100置于透明导电膜层110上且朝向入射光20。上述结构的硅基液晶成像器10中，衬底基板200可以由半导体制成，例如为硅、 锗、镓和砷中的任意一种或任意组合；或者，衬底基板200还可以由固态绝缘材料中的任意 一种或任意组合制成，固态绝缘材料可以包括玻璃和聚合体等。透明导电膜层110采用透 明导电材料制成，例如可以由铟锡氧化物(IT0)制成。平面液晶单元150夹持在透明导电 膜层110和反射偏振电极阵列210之间，对入射光20进行空间调制。各反射偏振电极211 分别对应于各个像素，能够将经过空间调制的光线反射回去，从而呈现图像。除上述基本部件之外，如图1所示，本实施例的硅基液晶成像器10还可以包括其 他部件。反射偏振电极阵列210上还可以覆盖有第一取向层204，且透明导电膜层110上 覆盖有第二取向层120，平面液晶单元150夹持在第一取向层204和第二取向层120之间。 第一取向层204和第二取向层120可以由聚酰亚胺、氧化物、氮化物和碳中的任意一种或任 意组合制成。硅基液晶成像器10还包括驱动电路230，驱动电路230与各反射偏振电极211分 别连接，为各反射偏振电极211分别独立地提供电荷充电和放电，如图1所示，驱动电路230 可设置在衬底基板200上。反射偏振电极阵列210上还可以沉积有透明保护绝缘覆层205，平面液晶单元150 置于透明保护绝缘覆层205之上，该透明保护绝缘覆层205可以由聚酰亚胺、二氧化硅、氮 化硅和碳中的任意一种或任意组合制成。为实现独立地驱动各个像素对应的反射偏振电极211，需要使各反射偏振电极 211之间彼此绝缘，则反射偏振电极阵列210还包括多个像素绝缘体212，像素绝缘体212 置于各反射偏振电极211之间以保持反射偏振电极211之间彼此绝缘。优选的是，上述所 形成的透明保护绝缘覆层205可以进入各反射偏振电极211之间的缝隙，作为像素绝缘体 212，各反射偏振电极211通过透明保护绝缘覆层205彼此绝缘。该硅基液晶成像器10是显示器中的LC0S成像面板，硅基板上有源矩阵底板上面 的各像素化反射偏振电极211对应于各像素化反射电极。本发明实施例中最显著的改进点 在于，每个像素化反射电极均采用了内置偏振器，形成反射偏振电极211。在LC0S成像器有 源矩阵驱动底板上的像素化反射偏振电极211被构造为能够仅反射一种偏振方向的照明 光，而让另一种偏振方向的光线透过或被吸收。
为使反射偏振电极211具备上述功能，具体可以通过改进每块反射偏振电极211 的图案来实现。如本实施例中所述，每个反射偏振电极211的图案构造为具有彼此平行且 规则间隔并电绝缘的缝隙的平面结构。具备上述图案特点的平面结构垂直于照明入射光 20。照明光中电磁波方向与规则缝隙平行的偏振光，虽然部分被吸收但大部分会被反射回 去，而照明光中电磁波方向与规则缝隙垂直的偏振光，则能够透过反射偏振电极211而如 所希望的那样不会被反射回去。可以通过设计反射偏振电极211平面结构的图案来适应偏 振光线的电磁波方向，从而仅让希望被反射回去的光线被反射，以便减少成像器的对比度 损失。反射偏振电极211的规则间隔并电绝缘的平面结构的一种实现形式如图2所示， 每个反射偏振电极211包括多个平行度良好的伸长导电元件215，各导电元件215彼此电 连接且平行于平面液晶单元150。如图2所示，该反射偏振电极211的图案中形成规则的 导电元件215，导电元件215之间形成彼此平行的规则缝隙，并且导电元件215在反射偏振 电极211边缘处相互电连接。该伸长导电元件215可以由包括铝、钛、铜、钼、银和金的反射 金属及其合金中的任意一种或其组合制成，这些材料通常可以在半导体薄膜制造工艺中获 得。各伸长导电元件215的端部一起与驱动电路230电连接，并构造为与平面液晶单元150 平行，从而形成小型化的线圈栅格偏振器。由此，照明光中只有具备与伸长导电元件215平 行的电磁波的偏振光线才能仅部分吸收而绝大部分被反射回去，而照明光中剩余的偏振光 线由于具有与伸长导电元件215垂直的电磁波，则会被透过而如所希望的那样不会被反射 回去。如图2所示，P型偏振光线的电磁波方向与导电元件215平行，则可被反射回去。而 S型偏振光线的电磁波方向与导电元件215垂直，则会穿过反射偏振电极211，不会被反射 回去。所以，除了 LC0S微显示成像器所设计的基本反射和充电功能之外，像素化的反射偏 振电极211还为穿过透明面板100、透明导电膜层110和平面液晶单元150之后具有45度 偏振旋转的入射照明光提供了合适的反射偏振过滤器。通常，平行伸长导电元件215在缝隙间距和宽度方面的侧向尺寸可以被构造成为 可见光选择波长的四分之一，缝隙间距可以在100到200纳米(nm)的范围内，宽度可以在 50到100纳米的范围内，可参考现有技术中所公开的金属线圈栅格偏振器尺寸。上述各反射偏振电极211还可进行空间重组，优选的是可以分为三组，具有不同 微结构图案，例如，不同的倾斜角度和宽度。通过设计各反射偏振电极211的平面结构图 案，可以将第一组反射偏振电极221构造为具有第一偏振反射光谱，第二组反射偏振电极 222构造为具有第二偏振反射光谱，第三组反射偏振电极223构造为具有第三偏振反射光 谱。构造这些不同结构图案的目的是仅将所选带宽的部分照明光反射，而阻挡其他可见光 谱中的一个。正如很多显示器或成像系统所广泛使用的那样，对应于照明入射光20的第一 偏振反射光谱、第二偏振反射光谱和第三偏振反射光谱可分别调谐至实质上与蓝色、绿色 和红色的带通光谱匹配；或者，第一偏振反射光谱、第二偏振反射光谱和第三偏振反射光谱 也可分别调谐至实质上与黄色、红紫色和蓝绿色的带阻光谱匹配。优选的是第一组反射偏 振电极221、第二组反射偏振电极222和第三组反射偏振电极223在空间上各自独立地构造 为规则交织的平面图案，即各组的反射偏振电极211在成像器中均勻分布，间隔布设，则可 形成彩色偏振反射调制。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
一种硅基液晶成像器，其特征在于，包括衬底基板；反射偏振电极阵列，形成在所述衬底基板上，所述反射偏振电极阵列包括多个反射偏振电极，每个反射偏振电极的图案构造为具有彼此平行且规则间隔并电绝缘的缝隙的平面结构；平面液晶单元，形成在所述反射偏振电极阵列的上方；透明导电膜层，形成在所述平面液晶单元的上方；透明面板，置于所述透明导电膜层上且朝向入射光。
2.根据权利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述反射偏振电极阵列上覆盖有第一取向层，且所述透明导电膜层上覆盖有第二取向 层，所述平面液晶单元夹持在所述第一取向层和第二取向层之间。
3.根据权利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述反射偏振电极阵列上沉 积有透明保护绝缘覆层，所述平面液晶单元置于所述透明保护绝缘覆层之上。
4.根据权利要求3所述的硅基液晶成像器，其特征在于形成的所述透明保护绝缘覆 层进入各所述反射偏振电极之间的缝隙，各所述反射偏振电极通过透明保护绝缘覆层彼此 绝缘。
5.根据权利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述硅基液晶成像器还包括 驱动电路，所述驱动电路与各反射偏振电极分别连接，为各反射偏振电极分别独立地提供 电荷充电和放电。
6.根据权利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述反射偏振电极阵列还包 括多个像素绝缘体，所述像素绝缘体置于各反射偏振电极之间以保持反射偏振电极之间彼 此绝缘。
7.根据权利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述透明导电膜层由铟锡氧 化物制成。
8.根据权利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述衬底基板由半导体制成， 所述半导体为硅、锗、镓和砷中的任意一种或任意组合。
9.根据权利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述衬底基板由固态绝缘材 料中的任意一种或任意组合制成，所述固态绝缘材料包括玻璃和聚合体。
10.根据权利要求2所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述第一取向层和第二取向 层由聚酰亚胺、氧化物、氮化物和碳中的任意一种或任意组合制成。
11.根据权利要求3所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述透明保护绝缘覆层由聚 酰亚胺、二氧化硅、氮化硅和碳中的任意一种或任意组合制成。
12.根据权利要求1 11任一所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述反射偏振电 极各自包括多个平行伸长导电元件，所述导电元件彼此电连接且平行于所述平面液晶单兀。
13.根据权利要求12所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述伸长导电元件由包括 铝、钛、铜、钼、银和金的反射金属及其合金中的任意一种或其组合制成。
14.根据权利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述反射偏振电极分为三 组，第一组反射偏振电极构造为具有第一偏振反射光谱，第二组反射偏振电极构造为具有第二偏振反射光谱，第三组反射偏振电极构造为具有第三偏振反射光谱。
15.根据权利要求14所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述第一偏振反射光谱、第 二偏振反射光谱和第三偏振反射光谱分别对应于蓝色、绿色和红色的带通光谱；或，所述第 一偏振反射光谱、第二偏振反射光谱和第三偏振反射光谱分别对应于黄色、红紫色和蓝绿 色的带阻光谱。
16.根据权利要求14或15所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述第一组反射偏振 电极、第二组反射偏振电极和第三组反射偏振电极在空间上各自独立地构造为规则交织的 平面图案。
全文摘要
本发明涉及一种硅基液晶成像器。该成像器包括衬底基板；反射偏振电极阵列，形成在衬底基板上，反射偏振电极阵列包括多个反射偏振电极，每个反射偏振电极图案构成为具有彼此平行且规则间隔并电绝缘的缝隙的平面结构；平面液晶单元，形成在反射偏振电极阵列的上方；透明导电膜层，形成在平面液晶单元的上方；透明面板，置于透明导电膜层上且朝向入射光。本发明所提供的硅基液晶成像器，通过内置反射偏振电极阵列，使得反射偏振电极阵列能将一部分偏振光线反射回去，而将另一部分偏振光线透过而如所希望的那样不会反射回去，从而可以降低成像器的对比度损失。
文档编号G02F1/1333GK101989012SQ20101024926
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月2日 优先权日2009年8月3日
发明者河·H·黄 申请人:江苏丽恒电子有限公司