專利名稱：具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種空間光調(diào)制器，尤其涉及一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址反射型液晶光閥。
與本實(shí)用新型有關(guān)的空間光調(diào)制器，主要包括用光導(dǎo)層作光敏材料并在反射模式下工作的光選址空間光調(diào)制器；以TFT作為基本控制單元的有源矩陣選址反射模式空間光調(diào)制器。對第一類光閥，Boswell等，首先于1977年4月16日申請專利(US.Pat.4019807)，這種光閥以硫化鎘作光導(dǎo)層，碲化鎘為阻光層及MgF2/ZnS為介質(zhì)反射層。隨后于1989年1月24日由Sterling申請了專利(U.S.Pat.4799773)提出了新一代以a-Si∶H為光敏層CdTe作阻光層，SiO2/TiO2為多層介質(zhì)鏡的反射式液晶光閥，至1992年1月22日，由Slobdin申請專利(U.S.Pat.5084777)，提出了用a-SiGe∶H作光閥的阻光層，解決了阻光層與a-Si∶H光導(dǎo)層的結(jié)合問題。1993年由我們直接申請了采用過渡改性結(jié)構(gòu)非晶硅作光敏層的反射式液晶光閥專利(China Pat:ZL93108193.9)口以晶態(tài)薄膜作為阻光層的反射式液晶光閥專利(China Pat:ZL93116734.5)，更進(jìn)一步改善了光選址反射式液晶光閥的性能?？偟膩砜催@類光閥至今已發(fā)展得比較成熟。對于第二類光閥，其反射模式多數(shù)用于弱光條件，報(bào)道有直接在背電極上鍍高反射的鋁等材料進(jìn)行反射。
考慮到在大屏幕投影器件中，第一類光選址光閥，雖然制備方便，但由于它的成象調(diào)制靠其它光信號寫入，系統(tǒng)體積大，又消耗能源且最終的信號取自光導(dǎo)層傳遞來的信號，受光閥結(jié)構(gòu)及現(xiàn)行傳遞模式的限制，很難進(jìn)一步提高對比度；面對第二類直接可由電路選址的光閥，雖然做成的系統(tǒng)體積小，又易于寫入信號的直接控制，且由于近年來TFT制備技術(shù)的完善，性能也進(jìn)一步提高，但由于這類光閥，特別象對由有源矩陣驅(qū)動(dòng)的(如TFT-LCD)光閥，其TFT本身對光照比較敏感、性能受光影響較嚴(yán)重，尤其是在大屏幕投影時(shí)的強(qiáng)光照射下，這種影響就更大，因而有必要對這類光閥進(jìn)行更多的研究。
本實(shí)用新型的目的是提供一種大屏幕投影用電選址反射型液晶光閥。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取下列措施大屏幕投影用電選址反射型液晶光閥，它依次包括光學(xué)玻璃，透明導(dǎo)電膜，定向?qū)?，液晶層，定向?qū)?，控制基板，所說的定向?qū)优c控制基板之間設(shè)有介質(zhì)反射鏡和阻光層。
另一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，它依次包括光學(xué)玻璃，透明帶狀電極，定向?qū)?，液晶層，定向?qū)?，透明帶狀電極，基板，所說的定向?qū)优c透明帶狀電極之間設(shè)有介質(zhì)反射鏡。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比較具有顯著效果1)復(fù)合納米晶粒薄膜阻光層光吸收效率高，完全吸收了透過介質(zhì)鏡的部分光(盡管透過部分甚至小于0.1％，但若用于大屏幕投影時(shí)，光強(qiáng)高達(dá)數(shù)十萬Lx時(shí)，這部分光將無法忽略)，很好地解決了強(qiáng)光下工作對控制元件的影響。
2)由于這種薄膜中大量的與膜厚尺度相當(dāng)?shù)木Я５拇嬖?，可控制高的吸收率和電?dǎo)率，而橫向則更趨于絕緣體，這既克服了由于驅(qū)動(dòng)信號在薄膜厚度方向過多地產(chǎn)生壓降而降低效率，又防止了在某些結(jié)構(gòu)中引起橫向電荷擴(kuò)散而使分辨率下降。
3)考慮了液晶光閥在TFT表面若整個(gè)覆蓋有鈍化層(如氮化硅)，而阻光層本身則是由Si、N、C等復(fù)合成的薄膜，因而，本光閥設(shè)計(jì)使阻光層的晶格結(jié)構(gòu)與氮化硅等匹配較好，膜層結(jié)合牢固，使用耐久性好。
4)考慮到利用Si、N、C等復(fù)合薄膜制成的阻光層材料的晶格結(jié)構(gòu)，這時(shí)可選用SiO2/TiO2硬膜多層介質(zhì)鏡反射層，兩者匹配好，結(jié)合力強(qiáng)，使用壽命長。
以下結(jié)合附圖作詳細(xì)說明。


圖1是有源矩陣大屏幕投影用具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是無源矩陣大屏幕投影用具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥結(jié)構(gòu)示意圖。
一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，它依次包括光學(xué)玻璃9，透明導(dǎo)電膜8，定向?qū)?，液晶層6，定向?qū)?，控制基板1、2，所說的定向?qū)?與控制基板1、2之間設(shè)有介質(zhì)反射鏡4。
另一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，它依次包括光學(xué)玻璃20，透明帶狀電極19，定向?qū)?8，液晶層17，定向?qū)?6，透明帶狀電極13，基板12，所說的定向?qū)?6與透明帶狀電極13之間設(shè)有介質(zhì)反射鏡15。
上述的介質(zhì)反射鏡與控制基板1、2之間設(shè)有復(fù)合納米晶體硅阻光層或CdTe阻光層3。介質(zhì)反射鏡15與透明帶狀電極13之間設(shè)有復(fù)合納米晶體硅阻光層或CdTe阻光層14。介質(zhì)反射鏡為SiO2/TiO2多層高反射膜，或ZnS/MgF2多層高反射膜。介質(zhì)反射鏡為SiO2/TiO2多層高反射膜，或ZnS/MgF2多層高反射膜。復(fù)合納米晶體硅阻光層是一種以非晶硅或SiCx或SiNx為基質(zhì)材料，以對光敏感的硅或鍺作為納米晶粒材料復(fù)合制成。復(fù)合晶體硅阻光層薄膜的光學(xué)能隙小于1.6eV，晶體含量在10～40％，晶粒尺寸在40～500nm，可見光吸收系數(shù)在10-4～10-5cm-1。復(fù)合晶體硅阻光層薄膜厚度與薄膜內(nèi)的晶粒尺度相當(dāng)。
本實(shí)用新型的工作原理為光閥的圖象信號由矩陣控制提供(控制電路與已有技術(shù)同)，由矩陣提供一圖象信號后在液晶層兩側(cè)相當(dāng)于施加了一與圖象信號對應(yīng)的電壓，即每一象素點(diǎn)上的電壓大小在一定條件下與圖象信號的強(qiáng)弱相對應(yīng)，相當(dāng)于在液晶層兩側(cè)施加了一個(gè)以電壓表示的潛象，在某一定向條件下(定向?qū)訛?和7或16和18)，液晶層可以有這樣一種性能，即液晶層上所加電壓不同，透過該液晶層的偏振光的偏振方向也隨之改變。這時(shí)，入射光透過保留有電壓潛象的液晶層，并經(jīng)介質(zhì)反射層4或15反射后，得到的反射光各點(diǎn)的偏振角度也將由于液晶層6或17上各點(diǎn)電壓不同而不同，也即這時(shí)反射光中實(shí)際上保留了一幅以各點(diǎn)反射光的偏振角不同所表示的與矩陣控制信號提供的信號相對應(yīng)的潛象，讓這一反射光通過適當(dāng)檢偏系統(tǒng)，就可得到一幅以各點(diǎn)光強(qiáng)不同所表示的對應(yīng)圖象。
在這種液晶光閥中，入射強(qiáng)光與控制矩陣之間的光隔離主要靠反射層4，一般可達(dá)99.9％以上，但當(dāng)大屏幕投影用光閥的光強(qiáng)高達(dá)幾十萬Lx時(shí)，若考慮透過0.1％，則透過光強(qiáng)也可達(dá)幾百Lx，這就足以對受光照比較敏感的TFT器件產(chǎn)生影響，使圖象質(zhì)量下降，所以，為了保證光閥正常工作，這時(shí)可采用一種復(fù)合納米晶體硅薄膜阻光層或CdTe阻光層，吸收漏過光。
在這種液晶光閥的復(fù)合納米晶體硅薄膜阻光層中，由于控制了大量的復(fù)相晶粒存在，且通過控制在晶粒中適當(dāng)?shù)膿诫s，并控制晶粒尺度與膜厚相當(dāng)，因而在薄膜的法向表現(xiàn)出吸光效率很高的晶體特性；而在薄膜的橫向，由于大量晶界及不導(dǎo)電的介質(zhì)相存在，使其表現(xiàn)出高阻特性。所以這種阻光層具有高吸光效率，且甚至在與TFT接觸時(shí)也不易造成分辨率及TFT控制特性的下降。同時(shí)考慮到阻光層與相鄰膜層的結(jié)合牢度，控制選用以Si、N、C等為基板材料形成的復(fù)合納米晶體硅薄膜，解決了與相鄰膜層的結(jié)構(gòu)匹配問題。
權(quán)利要求1.一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，它依次包括光學(xué)玻璃[9]，透明導(dǎo)電膜[8]，定向?qū)覽7]，液晶層[6]，定向?qū)覽5]，控制基板[1]、[2]，其特征在于所說的定向?qū)覽5]與控制基板[1]、[2]之間設(shè)有介質(zhì)反射鏡[4]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，其特征在于所說的介質(zhì)反射鏡與控制基板[1]、[2]之間設(shè)有復(fù)合納米晶體硅阻光層或CdTe阻光層[3]。
3.一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，它依次包括光學(xué)玻璃[20]，透明帶狀電極[19]，定向?qū)覽18]，液晶層[17]，定向?qū)覽16]，透明帶狀電極[13]，基板[12]，其特征在于在所說的定向?qū)覽16]與透明帶狀電極[13]之間設(shè)有介質(zhì)反射鏡[15]。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大屏幕投影用電選址反射型液晶光閥，其特征在于所說的介質(zhì)反射鏡[15]與透明帶狀電極[13]之間設(shè)有復(fù)合納米晶體硅阻光層或CdTe阻光層[14]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，其特征在于所說的介質(zhì)反射鏡為SiO2/TiO2多層高反射膜，或ZnS/MgF2多層高反射膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，其特征在于所說的介質(zhì)反射鏡為SiO2/TiO2多層高反射膜，或ZnS/MgF2多層高反射膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，其特征在于所說的復(fù)合納米晶體硅阻光層是一種以非晶硅或SiCx或SiNx為基質(zhì)材料，以對光敏感的硅或鍺作為納米晶粒材料復(fù)合制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，其特征在于所說復(fù)合晶體硅阻光層薄膜的光學(xué)能隙小于1.6eV，晶體含量在10～40％，晶粒尺寸在40～500nm，可見光吸收系數(shù)在10-4～10-5cm-1。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥，其特征在于所說的復(fù)合晶體硅阻光層薄膜厚度與薄膜內(nèi)的晶粒尺度相當(dāng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有介質(zhì)反射鏡和納米復(fù)合薄膜阻光層的電選址液晶光閥,它依次包括光學(xué)玻璃,透明導(dǎo)電膜,定向?qū)?液晶層,定向?qū)?介質(zhì)反射鏡,阻光層,控制基板。介質(zhì)反射鏡為SiO
文檔編號G02F1/13GK2458641SQ00264590
公開日2001年11月7日 申請日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月15日
發(fā)明者杜丕一, 韓高榮, 壽瑾琿 申請人:浙江大學(xué)