[发明专利]硅基液晶微型显示器的基于颜色的微型器件

说明书

技术领域

本发明涉及显示器领域，尤其涉及具有滤色器(color filter)的硅基液晶(LCOS，Liquid Crystal on Silicon)微型器件，用以简化相应的反射照明光学系统(reflective lighting optical system)。

背景技术

LCOS(硅基液晶)微型器件在一个透明的薄膜晶体管(TFT，thin-filmtransistor)和一个硅半导体之间具有液晶层，而不是像液晶显示器(LCD，liquidcrystal display)那样在两片偏振面板之间采用液晶。所述半导体具有反射的、失真的(pixilated)表面。灯泡发出的光透过偏振滤光器并投射到所述微型器件上，而液晶起着像门或阀那样的作用，控制到达所述反射的表面的光线的数量。特定像素的晶体接收到的电压越高，该晶体允许通过的光线就越多。完成这个过程需要若干不同材料的层。

一般来说，LCOS器件的像素间只有非常小的间隙。像素间距--相同颜色的一个像素和下一个像素之间的水平距离--为8至20微米(10^-6)之间。LCOS技术可以产生比液晶显示技术和等离子体显示技术更高分辨率的影像，使其在像电视机一样的器件中实现更加便宜。

LCOS微型器件在一个透明的薄膜晶体管(TFT)和一个硅半导体之间具有液晶层。所述半导体具有反射的、失真的表面。灯泡发出的光透过偏振滤光器并投射到所述微型器件上，而液晶起着像门或阀那样的作用，控制到达所述反射的表面的光线的数量。特定像素的晶体接收到的电压越高，该晶体允许通过的光线就越多。完成这个过程需要若干不同材料的层。一般来说，具有：印刷电路板(PCB)，将指令和电流从电视机传输到所述微型器件；硅芯片，利用来自电视机的像素驱动程序的数据控制所述液晶，通常为每个像素使用一个晶体管；反射涂层，反射所述光线以产生影像；液晶层，控制到达和离开所述反射涂层的光线的数量；对准层，保持所述液晶完全对准，从而所述液晶能够精确引导所述光线；透明电极，与所述硅和液晶一起组成完整的电路；以及玻盖，保护和密封整个微型器件。

通常有两大类别的LCOS显示器：三片式和单片式。在三片式设计中，每种颜色有一个显示芯片，并光学合成所述影像。在单片式设计中，一个显示芯片接连地显示红、绿和蓝色成分，并依赖观看者的眼睛合成彩色流(colorstream)。当每种颜色被显示时，色轮(或红绿蓝发光二极管阵列(RGB LEDarray))仅用红、绿或蓝光照亮所述显示器。如果色场频率低于约540Hz，则将出现称为色分裂(color breakup)的效应，即当所述影像或观看者的眼睛移动时，伪彩色(false color)会被暂时察觉到。然而较便宜的单片式投影仪需要高速显示元件来在单帧时间内处理全部三种颜色，且避免色分裂的需求使得对显示技术的速度提出了进一步的要求。

图1示出了一种现有技术中的LCOS系统100，包括三个LCOS微型器件和用于从所述三个LCOS微型器件形成影像的光学引擎。灯泡(未示出)产生一束白光，这束白光通过聚光透镜。所述光被聚焦并被引导以通过滤光器104，所述滤光器104仅允许可见光通过，以帮助保护其他部件。过滤后的白光通过一组分色镜106，所述分色镜106将一些波长的光反射，而允许其余的光穿过。例如，所述分色镜106能够从所述白光中分离出红光，剩下蓝光和绿光，而第二个分色镜可以分离出所述绿光，仅剩下蓝光。新产生出的有色光束同时与三个LCOS微型器件108，110和112中的一个接触--分别用于红光，绿光和蓝光。来自各个微型器件108，110和112的反射光通过棱镜114，所述棱镜114结合这些反射光并产生全色影像114。投影透镜116被设置用于放大所述影像114并将其投射到屏幕118上。

如图1所示，所述光学引擎是机械结构复杂的，需要大量手动校准以确保三个反射影像能够精确重合。如果一个光学部件没有对准，则将看到失真的颜色。

因此，需要一种光学引擎较简单的LCOS微型器件。

发明内容

本部分的目的是概述本发明的一些方面，并简要介绍一些优选实施例。本部分中的简述或省略与摘要或题目中的一样，能够避免本部分、摘要以及题目的目的不清楚，这些简述或省略并非想要限制本发明的保护范围。