專利名稱：一種彩色液晶光閥器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電領(lǐng)域，特別是一種彩色液晶光閥器件。
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。另外，利用液晶光閥(LCLV)技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)高分辨率投影顯示的潛在途徑之一。
將一幅高清晰光圖象投影成象在液晶光閥的光敏層上，或者利用一套光掃描裝置，將一幅高清晰圖象掃描成象在液晶光閥的光敏層上，均可以將該圖象寫入液晶光閥，通過液晶光閥中光敏層阻抗的變化，使得加在液晶層上的電壓發(fā)生變化，從而使得從另一端射入的光(讀出光)的偏振狀態(tài)發(fā)生變化，通過一個(gè)偏振器件，可以讀出寫入的圖象信息。但這種方式顯示的圖象是單色的，要實(shí)現(xiàn)彩色顯示，可以采用一套光學(xué)系統(tǒng)，先將白色光分成紅、綠、藍(lán)三色光，分別投射到三塊液晶光閥芯片上，然后再將這三束光合成彩色圖象。但這種彩色顯示方法有著機(jī)構(gòu)較復(fù)雜、成本較高、性能不夠穩(wěn)定等缺點(diǎn)。
本實(shí)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)定的彩色液晶光閥器件。
本實(shí)用新型的目的通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)在液晶光閥的讀出光一側(cè)的基板靠近液晶的表面上，鍍制微型多層介質(zhì)光學(xué)干涉濾光片列陣，從而組成液晶光閥與微型濾光片列陣的組合器件。這些微型濾光片共分三類，分別透過紅光、綠光、和藍(lán)光，而對(duì)其它波長的光則均為反射。這三類微型濾光片呈品字型或梳狀排列，周期性交替均勻分布在玻璃基底上。當(dāng)液晶光閥工作時(shí)，由于寫入光的照射，使光敏層的電阻抗發(fā)生變化，從而使得液晶層上所加的電壓也發(fā)生變化。而同時(shí)，讀出光一部分光先被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)液晶光閥的光反射層上后，再被反射回去，該反射光的偏振方向會(huì)隨液晶層所加的電壓不同而發(fā)生變化。因此，采用一個(gè)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)過液晶調(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。
本實(shí)用新型的
如下圖1為本實(shí)用新型的彩色液晶光閥器件的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2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)圖3為利用本實(shí)用新型器件組成彩色投影顯示裝置示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)闡述。但并不限制本實(shí)用新型的內(nèi)容。
圖1是本實(shí)用新型的彩色液晶光閥器件的截面結(jié)構(gòu)示意圖。首先在一塊透明基片1上鍍上透明導(dǎo)電層2和光敏層3，(該光敏層的電阻率可隨光照強(qiáng)度而發(fā)生顯著變化，如果該光敏層的厚度足夠厚，也可以省去基片1，而將透明導(dǎo)電層2直接鍍制在光敏層材料上。)然后再鍍上光隔離層4和光反射層5，這些光隔離層和光反射層要求有較高的電阻率，以保證圖象的分辨率。因此，光隔離層可采用CdTe等高阻非透明材料，而光反射層則可采用多層介質(zhì)反射膜，或采用網(wǎng)點(diǎn)狀的微型金屬反射鏡列陣。另外在一塊已鍍有透明導(dǎo)電膜9的透明玻璃基底10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8。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(duì)可見區(qū)域其它光譜則均為高反射。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2(a)和(b)；也可將該三色微型濾光片直接鍍?cè)谕该鞑ＡЩ?0上，將透明導(dǎo)電膜9鍍?cè)谠撊⑿蜑V光片的上面。將該帶有三色微型濾光片列陣的玻璃基底與上述帶有光敏層的基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(jī)械磨擦或其它方法)后，將這兩塊基底面對(duì)面的合在一起，中間間隔距離在2微米至10微米之間，在中間間隔中灌注進(jìn)液晶材料7，并封閉住周邊，即制成彩色液晶光閥組合器件。如果在兩層透明導(dǎo)電層2和9之間加上一交變電壓，當(dāng)有一幅圖象投射或經(jīng)掃描投射到光敏層上時(shí)，由于光敏層電阻抗的變化，使得液晶層上所加的電壓也發(fā)生變化，即已將該幅圖象信息加到了液晶層上。利用這種原理，可以實(shí)現(xiàn)高分辨率彩色投影顯示。
圖3即是這種彩色投影顯示的一個(gè)實(shí)例示意圖。一幅高分辨率的圖象20(可以是一個(gè)圖象發(fā)生器或一個(gè)逐點(diǎn)圖象掃描裝置)經(jīng)成象透鏡19后投射到上述彩色液晶光閥器件18的光敏層上，將該高分辨率圖象信息轉(zhuǎn)化成加在液晶層上的電壓信息。另有一讀出光由光源12發(fā)射后，經(jīng)光源反射鏡13的反射，再經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡組14，再由一塊濾光片15濾去紫外和紅外部分光譜，然后再經(jīng)偏振器16將自然光轉(zhuǎn)換成線偏振光，再經(jīng)偏振分光棱鏡17從微型濾光片一端垂直入射到上述彩色液晶光閥器件18上，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，這部分光線可被光源反射鏡13再次反射回來而得到反復(fù)利用，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，最后被上述彩色液晶光閥器件的光反射層反射回去，該部分反射光由于經(jīng)過液晶層，其偏振方向會(huì)隨液晶層上所加的電壓而變化，該部分反射光經(jīng)過偏振分光棱鏡后會(huì)被偏轉(zhuǎn)90°射出，再經(jīng)投影物鏡21被投射到顯示屏22上，呈彩色圖象顯示。
另外，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(duì)比度和信噪比。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.可以方便地、低成本地實(shí)現(xiàn)單芯片的高清晰度彩色顯示方案。
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(tái)式電腦、家用電視機(jī)、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。
權(quán)利要求1.一種彩色液晶光閥器件，包括基片、透明導(dǎo)電層、光敏層、光隔離層、光反射層、液晶定向?qū)?、液晶層、液晶定向?qū)?、三色微型濾光片列陣、透明導(dǎo)電層、玻璃基片，其特征是將帶有光敏層、光隔離層、光反射層的一片基片，和另一片鍍有三色微型濾光片列陣的導(dǎo)電玻璃基片，分別進(jìn)行定向處理后再封裝成一體，中間留有2微米～10微米的間隔，可以灌注入液晶材料。
2.如權(quán)利要求1中所述的光敏層，其特征是當(dāng)該光敏層的某一區(qū)域被光照射時(shí)，該區(qū)域的電阻抗會(huì)發(fā)生顯著變化。
3.如權(quán)利要求1中所述的光反射層，其特征是由多層介質(zhì)反射鏡組成，或由金屬反射鏡列陣組成。
4.如權(quán)利要求1中所述的三色微型濾光片列陣，其特征是由紅、綠、藍(lán)三種色彩的微型濾光片成品字型或梳狀分布，周期性均勻排列組成。
5.如權(quán)利要求1中所述的三色微型濾光片列陣，其特征在于其每個(gè)微型濾光片均由兩種或兩種以上的不同折射率的介質(zhì)薄膜交替組合而成，其膜層總厚度在1微米～5微米之間。
6.如權(quán)利要求1所述的彩色液晶光閥器件，其特征在于它的微型三色濾光片列陣與光反射層分列液晶層的兩邊。
7.如權(quán)利要求1所述的彩色液晶光閥器件，其特征在于它的有效區(qū)域的幾何尺寸在12毫米～50毫米之間。
8.如權(quán)利要求1中所述的三色微型濾光片列陣，其特征在于其各個(gè)微型濾光片之間的間隔區(qū)域均鍍有黑色鍍層。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種彩色液晶光閥器件,它利用光敏層的阻抗隨光強(qiáng)而變化的原理,用光來尋址驅(qū)動(dòng),使用三色微型濾光片列陣作為分色元件,配合偏振分光棱鏡使用后,可應(yīng)用于投影顯示、頭戴式顯示等場(chǎng)合。具有性能高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G09G5/02GK2483795SQ01246478
公開日2002年3月27日 申請(qǐng)日期2001年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月12日
發(fā)明者邵劍心 申請(qǐng)人:邵劍心