專利名稱：硅基液晶成像器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及空間調制顯示面板技術，尤其涉及一種具有內置反射偏振器的硅基液晶成像器。
背景技術：
近年來，反射型硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，簡稱LC0S)成像器被廣泛 使用于各種尺寸的投影顯示器，從劇場和家庭娛樂用的專業(yè)投影儀到掌上電子裝置中的便 攜式微型皮可(Pico)投影儀。LC0S成像器的基本平面組件包括頂罩玻璃、平面液晶單元和有源陣列底板。頂 罩玻璃上形成有通常采用銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，簡稱IT0)等透明導電材料制成 的透明導電膜層；有源陣列基板以硅基板作為襯底基板，襯底基板上形成有反射型像素化 電極陣列，平面液晶單元夾持在透明導電膜層和反射型像素化電極陣列之間。這種LC0S成 像器會為適用于液晶單元的特定偏振光提供空間調制，例如，可以將光線中的P型偏振光 線進行空間調制，但對于與P型偏振光線正交的S型偏振光線卻起到極少的空間調制作用。 雖然通常情況下提供給LC0S成像器的照明光被預偏振化，但是照明光中包括的剩余S型偏 振光線仍然不經調制就會被反射回去，當LC0S成像器用作投影顯示器時，上述缺陷會導致 對比度的損失。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種硅基液晶成像器，以避免未經空間調制的照明光被反射 回去，從而減少成像器的對比度損失。本發(fā)明實施例提供了一種硅基液晶成像器，包括襯底基板；反射偏振電極陣列，形成在所述襯底基板上，所述反射偏振電極陣列包括多個反 射偏振電極，每個反射偏振電極的圖案構造為具有彼此平行且規(guī)則間隔并電絕緣的縫隙的 平面結構；平面液晶單元，形成在所述反射偏振電極陣列的上方；透明導電膜層，形成在所述平面液晶單元的上方；透明面板，置于所述透明導電膜層上且朝向入射光。本發(fā)明所提供的硅基液晶成像器，通過內置反射偏振電極陣列，使得反射偏振電 極陣列能將一部分偏振光線反射回去，而將另一部分偏振光線透過而如所希望的那樣不會 反射回去，從而可以降低成像器的對比度損失。


圖1為本發(fā)明實施例提供的硅基液晶成像器的橫截面結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例所提供的硅基液晶成像器中一個反射偏振電極的結構示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例并結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。圖1為本發(fā)明實施例提供的硅基液晶成像器的橫截面結構示意圖，該硅基液晶成 像器10屬于一種空間調制顯示器。該硅基液晶成像器10為一疊層結構，如圖1所示，沿著 與入射光20入射方向21的相反方向，該硅基液晶成像器10具體包括襯底基板200、反射 偏振電極陣列210、平面液晶單元150、透明導電膜層110和透明面板100。其中，反射偏振 電極陣列210形成在襯底基板200上，反射偏振電極陣列210包括多個反射偏振電極211， 每個反射偏振電極211的圖案構造為具有彼此平行且規(guī)則間隔并電絕緣的縫隙的平面結 構；平面液晶單元150形成在反射偏振電極陣列210的上方；透明導電膜層110形成在平面 液晶單元150的上方；透明面板100置于透明導電膜層110上且朝向入射光20。上述結構的硅基液晶成像器10中，襯底基板200可以由半導體制成，例如為硅、 鍺、鎵和砷中的任意一種或任意組合；或者，襯底基板200還可以由固態(tài)絕緣材料中的任意 一種或任意組合制成，固態(tài)絕緣材料可以包括玻璃和聚合體等。透明導電膜層110采用透 明導電材料制成，例如可以由銦錫氧化物(IT0)制成。平面液晶單元150夾持在透明導電 膜層110和反射偏振電極陣列210之間，對入射光20進行空間調制。各反射偏振電極211 分別對應于各個像素，能夠將經過空間調制的光線反射回去，從而呈現圖像。除上述基本部件之外，如圖1所示，本實施例的硅基液晶成像器10還可以包括其 他部件。反射偏振電極陣列210上還可以覆蓋有第一取向層204，且透明導電膜層110上 覆蓋有第二取向層120，平面液晶單元150夾持在第一取向層204和第二取向層120之間。 第一取向層204和第二取向層120可以由聚酰亞胺、氧化物、氮化物和碳中的任意一種或任 意組合制成。硅基液晶成像器10還包括驅動電路230，驅動電路230與各反射偏振電極211分 別連接，為各反射偏振電極211分別獨立地提供電荷充電和放電，如圖1所示，驅動電路230 可設置在襯底基板200上。反射偏振電極陣列210上還可以沉積有透明保護絕緣覆層205，平面液晶單元150 置于透明保護絕緣覆層205之上，該透明保護絕緣覆層205可以由聚酰亞胺、二氧化硅、氮 化硅和碳中的任意一種或任意組合制成。為實現獨立地驅動各個像素對應的反射偏振電極211，需要使各反射偏振電極 211之間彼此絕緣，則反射偏振電極陣列210還包括多個像素絕緣體212，像素絕緣體212 置于各反射偏振電極211之間以保持反射偏振電極211之間彼此絕緣。優(yōu)選的是，上述所 形成的透明保護絕緣覆層205可以進入各反射偏振電極211之間的縫隙，作為像素絕緣體 212，各反射偏振電極211通過透明保護絕緣覆層205彼此絕緣。該硅基液晶成像器10是顯示器中的LC0S成像面板，硅基板上有源矩陣底板上面 的各像素化反射偏振電極211對應于各像素化反射電極。本發(fā)明實施例中最顯著的改進點 在于，每個像素化反射電極均采用了內置偏振器，形成反射偏振電極211。在LC0S成像器有 源矩陣驅動底板上的像素化反射偏振電極211被構造為能夠僅反射一種偏振方向的照明 光，而讓另一種偏振方向的光線透過或被吸收。
為使反射偏振電極211具備上述功能，具體可以通過改進每塊反射偏振電極211 的圖案來實現。如本實施例中所述，每個反射偏振電極211的圖案構造為具有彼此平行且 規(guī)則間隔并電絕緣的縫隙的平面結構。具備上述圖案特點的平面結構垂直于照明入射光 20。照明光中電磁波方向與規(guī)則縫隙平行的偏振光，雖然部分被吸收但大部分會被反射回 去，而照明光中電磁波方向與規(guī)則縫隙垂直的偏振光，則能夠透過反射偏振電極211而如 所希望的那樣不會被反射回去?？梢酝ㄟ^設計反射偏振電極211平面結構的圖案來適應偏 振光線的電磁波方向，從而僅讓希望被反射回去的光線被反射，以便減少成像器的對比度 損失。反射偏振電極211的規(guī)則間隔并電絕緣的平面結構的一種實現形式如圖2所示， 每個反射偏振電極211包括多個平行度良好的伸長導電元件215，各導電元件215彼此電 連接且平行于平面液晶單元150。如圖2所示，該反射偏振電極211的圖案中形成規(guī)則的 導電元件215，導電元件215之間形成彼此平行的規(guī)則縫隙，并且導電元件215在反射偏振 電極211邊緣處相互電連接。該伸長導電元件215可以由包括鋁、鈦、銅、鉬、銀和金的反射 金屬及其合金中的任意一種或其組合制成，這些材料通?？梢栽诎雽w薄膜制造工藝中獲 得。各伸長導電元件215的端部一起與驅動電路230電連接，并構造為與平面液晶單元150 平行，從而形成小型化的線圈柵格偏振器。由此，照明光中只有具備與伸長導電元件215平 行的電磁波的偏振光線才能僅部分吸收而絕大部分被反射回去，而照明光中剩余的偏振光 線由于具有與伸長導電元件215垂直的電磁波，則會被透過而如所希望的那樣不會被反射 回去。如圖2所示，P型偏振光線的電磁波方向與導電元件215平行，則可被反射回去。而 S型偏振光線的電磁波方向與導電元件215垂直，則會穿過反射偏振電極211，不會被反射 回去。所以，除了 LC0S微顯示成像器所設計的基本反射和充電功能之外，像素化的反射偏 振電極211還為穿過透明面板100、透明導電膜層110和平面液晶單元150之后具有45度 偏振旋轉的入射照明光提供了合適的反射偏振過濾器。通常，平行伸長導電元件215在縫隙間距和寬度方面的側向尺寸可以被構造成為 可見光選擇波長的四分之一，縫隙間距可以在100到200納米(nm)的范圍內，寬度可以在 50到100納米的范圍內，可參考現有技術中所公開的金屬線圈柵格偏振器尺寸。上述各反射偏振電極211還可進行空間重組，優(yōu)選的是可以分為三組，具有不同 微結構圖案，例如，不同的傾斜角度和寬度。通過設計各反射偏振電極211的平面結構圖 案，可以將第一組反射偏振電極221構造為具有第一偏振反射光譜，第二組反射偏振電極 222構造為具有第二偏振反射光譜，第三組反射偏振電極223構造為具有第三偏振反射光 譜。構造這些不同結構圖案的目的是僅將所選帶寬的部分照明光反射，而阻擋其他可見光 譜中的一個。正如很多顯示器或成像系統(tǒng)所廣泛使用的那樣，對應于照明入射光20的第一 偏振反射光譜、第二偏振反射光譜和第三偏振反射光譜可分別調諧至實質上與藍色、綠色 和紅色的帶通光譜匹配；或者，第一偏振反射光譜、第二偏振反射光譜和第三偏振反射光譜 也可分別調諧至實質上與黃色、紅紫色和藍綠色的帶阻光譜匹配。優(yōu)選的是第一組反射偏 振電極221、第二組反射偏振電極222和第三組反射偏振電極223在空間上各自獨立地構造 為規(guī)則交織的平面圖案，即各組的反射偏振電極211在成像器中均勻分布，間隔布設，則可 形成彩色偏振反射調制。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然 可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精 神和范圍。
權利要求
一種硅基液晶成像器，其特征在于，包括襯底基板；反射偏振電極陣列，形成在所述襯底基板上，所述反射偏振電極陣列包括多個反射偏振電極，每個反射偏振電極的圖案構造為具有彼此平行且規(guī)則間隔并電絕緣的縫隙的平面結構；平面液晶單元，形成在所述反射偏振電極陣列的上方；透明導電膜層，形成在所述平面液晶單元的上方；透明面板，置于所述透明導電膜層上且朝向入射光。
2.根據權利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述反射偏振電極陣列上覆蓋有第一取向層，且所述透明導電膜層上覆蓋有第二取向 層，所述平面液晶單元夾持在所述第一取向層和第二取向層之間。
3.根據權利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述反射偏振電極陣列上沉 積有透明保護絕緣覆層，所述平面液晶單元置于所述透明保護絕緣覆層之上。
4.根據權利要求3所述的硅基液晶成像器，其特征在于形成的所述透明保護絕緣覆 層進入各所述反射偏振電極之間的縫隙，各所述反射偏振電極通過透明保護絕緣覆層彼此 絕緣。
5.根據權利要求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還包括 驅動電路，所述驅動電路與各反射偏振電極分別連接，為各反射偏振電極分別獨立地提供 電荷充電和放電。
6.根據權利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述反射偏振電極陣列還包 括多個像素絕緣體，所述像素絕緣體置于各反射偏振電極之間以保持反射偏振電極之間彼 此絕緣。
7.根據權利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述透明導電膜層由銦錫氧 化物制成。
8.根據權利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述襯底基板由半導體制成， 所述半導體為硅、鍺、鎵和砷中的任意一種或任意組合。
9.根據權利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述襯底基板由固態(tài)絕緣材 料中的任意一種或任意組合制成，所述固態(tài)絕緣材料包括玻璃和聚合體。
10.根據權利要求2所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述第一取向層和第二取向 層由聚酰亞胺、氧化物、氮化物和碳中的任意一種或任意組合制成。
11.根據權利要求3所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述透明保護絕緣覆層由聚 酰亞胺、二氧化硅、氮化硅和碳中的任意一種或任意組合制成。
12.根據權利要求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電 極各自包括多個平行伸長導電元件，所述導電元件彼此電連接且平行于所述平面液晶單兀。
13.根據權利要求12所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述伸長導電元件由包括 鋁、鈦、銅、鉬、銀和金的反射金屬及其合金中的任意一種或其組合制成。
14.根據權利要求1所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述反射偏振電極分為三 組，第一組反射偏振電極構造為具有第一偏振反射光譜，第二組反射偏振電極構造為具有第二偏振反射光譜，第三組反射偏振電極構造為具有第三偏振反射光譜。
15.根據權利要求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譜、第 二偏振反射光譜和第三偏振反射光譜分別對應于藍色、綠色和紅色的帶通光譜；或，所述第 一偏振反射光譜、第二偏振反射光譜和第三偏振反射光譜分別對應于黃色、紅紫色和藍綠 色的帶阻光譜。
16.根據權利要求14或15所述的硅基液晶成像器，其特征在于所述第一組反射偏振 電極、第二組反射偏振電極和第三組反射偏振電極在空間上各自獨立地構造為規(guī)則交織的 平面圖案。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅基液晶成像器。該成像器包括襯底基板；反射偏振電極陣列，形成在襯底基板上，反射偏振電極陣列包括多個反射偏振電極，每個反射偏振電極圖案構成為具有彼此平行且規(guī)則間隔并電絕緣的縫隙的平面結構；平面液晶單元，形成在反射偏振電極陣列的上方；透明導電膜層，形成在平面液晶單元的上方；透明面板，置于透明導電膜層上且朝向入射光。本發(fā)明所提供的硅基液晶成像器，通過內置反射偏振電極陣列，使得反射偏振電極陣列能將一部分偏振光線反射回去，而將另一部分偏振光線透過而如所希望的那樣不會反射回去，從而可以降低成像器的對比度損失。
文檔編號G02F1/1333GK101989012SQ20101024926
公開日2011年3月23日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權日2009年8月3日
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