專利名稱：微顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有集成偏振器(polarizer)的微顯示器。
背景技術(shù)：
一般透明液晶顯示器(LCD)包括夾在前透明板和后透明板之間的液晶 材料層。后板包括在透明襯底諸如玻璃上形成像素的透明電極。前板包括形 成公共板的透明ITO電極。前透明電極和后透明電極涂覆聚酰亞胺取向?qū)印?在有源矩陣顯示器中，具有在后板的透明襯底的上部、帶電子像素尋址電路 的硅有源底板層，和在該硅層上并且由該硅層控制的透明像素電極。為了讓 液晶顯示器正確地起作用，入射到液晶材料上的光必須被偏振。因此，偏振 器一般與LCD顯示器一起使用。
因此，申請人注意到使用藍(lán)寶石作為硅有源底板的襯底的優(yōu)點。很顯然， 藍(lán)寶石是透明的并且促進(jìn)形成電子電路的單晶硅的生長。參見美國專利 Nos.6,190,933; 6'312，96; 6，365，936; 6,521,950，和6,617,187，所有這些專 利在本文中并入作為參考。遺憾的是，藍(lán)寶石使通過液晶材料的光消偏振。
有源矩陣尋址電路也能夠使光消偏振，在這種情況下，液晶被阻止控制 光以獲得高開啟/關(guān)閉(on/off)對比度。隨著這種電極電路做得越來越小， 如在用微顯示器的情況下，消偏振效果甚至更強。
微顯示器一般是測量對角線小于1.5"的微小顯示器，其可以與透鏡一起 使用顯示全尺寸計算機(jī)顯示器或電視的圖像。微顯示器用于在這些產(chǎn)品中形 成圖像，諸如會議室投影儀、背面屏幕寬幅電視、和攝像機(jī)取景器。大多數(shù) 微顯示器具有在硅層中作為集成電路制作的電子像素尋址電路。有源硅層通 常在一般由硅、玻璃、石英、或藍(lán)寶石制成的圓形襯底晶片上。許多完整的 微顯示器有源底板在晶片表面上重復(fù)，其基本上被切割形成單個微顯示器。
而且，透明襯底的不理想消偏振效果和像素尋址電路取決于照明入射角 度，這種消偏振可以以一定角度起作用。微顯示器本身具有光線的大錐角，
外，在微顯示器應(yīng)用諸如投影儀中獲得高光學(xué)系統(tǒng)通過量通常需要低f賴光 學(xué)系統(tǒng)，其通過^t顯示器透射具有透射方向大錐角的光。
已知在液晶單元的一個內(nèi)表面或兩個內(nèi)表面涂覆偏振材料，以便避免偏 振器機(jī)械損傷和取消將偏振器附著到顯示上的另外制造步驟。參見美國專利
Nos. 3,941,901; 6,630,289;和6,399,166。在有些情況下，偏振材料也用作 液晶取向?qū)印?br> 還已知將線柵偏振器結(jié)合到液晶材料層的后面，用于通過線柵偏振器透 過一個偏振方向的光和通過液晶材料層反射另一偏振方向的光，允許用環(huán)境 照明或內(nèi)部照明來顯示^l喿作。參見美國專利No.5,986,730,其并入本文作為 參考。還已知將線柵偏振器結(jié)合在液晶材料層后面，以起到電極、偏振器和 反射鏡的作用。參見美國專利No.4,688,897，其也并入本文作為參考。
然而，現(xiàn)有技術(shù)沒有教導(dǎo)或暗示提高結(jié)合了藍(lán)寶石襯底的微顯示器的對 比度的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供提高對比度的微顯示器。 本發(fā)明的另 一 目的是提供插入了藍(lán)寶石襯底的微顯示器。 本發(fā)明可實現(xiàn)通過在有源硅底板上插入線柵或其它偏振器來完成對比 度改善的液晶顯示器，以校正透過底板藍(lán)寶石襯底的光的消偏振，并且還校 正由底板上靠近的小間隔電路造成的光的消偏振。
然而，在其它實施例中，主題發(fā)明不需要實現(xiàn)所有這些目的，本申請的 權(quán)利要求不應(yīng)該限制于能夠?qū)崿F(xiàn)這些目的的結(jié)構(gòu)或方法。
根據(jù)主題發(fā)明的透射顯示器包括電控制偏振調(diào)制材料，改變光的偏振和 電控制偏振調(diào)制材料的尋址底板，將偏振調(diào)制材料的期望偏振效果與尋址底 板的不期望偏振效果隔離的內(nèi)偏振隔離器。尋址底板通常包括透明襯底諸如 藍(lán)寶石。藍(lán)寶石光學(xué)雙折射。
一般偏振隔離器是插入電控制偏振調(diào)制材料和尋址底板之間的線性偏 振器。線性偏振器可用于吸收不透射的偏振光。偏振吸收器可以包括涂覆到 有源底板的電控制側(cè)的電絕緣線性偏振材料。 一種偏振隔離器是在尋址底板 的電控制側(cè)上構(gòu)圖密集金屬線的一維線柵陣列。線柵偏振器導(dǎo)電層可以構(gòu)圖 成透明像素電極，其具有像素內(nèi)的線柵線(wire grid lines )互相連接，像素
之間的隔離間隙，從每個像素到尋址底板的電連接。含有線柵偏振器的導(dǎo)電 層還能夠構(gòu)圖用于阻擋光從偏振調(diào)制材料進(jìn)入有源矩陣集成電路的特定區(qū)
域的實心區(qū)(solid areas )。在有些情況下，理想的是，線柵偏這片導(dǎo)電層涂 覆二氧化硅層，然后通過化學(xué)機(jī)械拋光使其平整和光滑。
尋址底板可以包括含有有源矩陣集成電路的硅層。偏振隔離器可以是集 成為部分有源矩陣集成電路的線性偏振器。該偏振器可以由在構(gòu)圖為密集金 屬線(closely-spaced metal lines)的一維陣列的集成電路中的導(dǎo)電層形成。 作為另 一可替換方案，偏振隔離器能夠由在有源底板的電控制側(cè)上沉積的電 阻傳導(dǎo)層(resistive conducting layer )形成，并且構(gòu)圖為密集線的一維陣列， 以形成吸收其不透射的大多數(shù)偏振光的線柵偏振器。 一般說來，電阻傳導(dǎo)層 由多晶硅或鎳鉻合金制成。
本主題發(fā)明的特征在于，偏振調(diào)制隔離器隔離透射顯示器中偏振調(diào)制擦 了的期望偏振效果與尋址底板的不期望偏振效果。偏振隔離器可以是插入偏 振調(diào)制材料和尋址底板之間的線性偏振器?？商鎿Q地，偏振隔離器能夠是吸 收不透射的偏振光的線性偏振器，并且插入電控制偏振調(diào)制材料和尋址底板 之間。作為另一可替換方案，偏振隔離器可以是在尋址底板的面對調(diào)制材料 的一側(cè)上涂覆的電絕緣線性偏振材料。另 一偏振隔離器是通過在尋址底板的 面對調(diào)制材料的一側(cè)上構(gòu)圖密集金屬線的一維線柵陣列而形成。該線柵偏振 器導(dǎo)電層可以構(gòu)圖成透明像素電極，其具有像素內(nèi)的線柵線的互連，像素 之間的隔離間隙，和從每個像素到尋址底板的電連接。
本主題發(fā)明的特征在于，包括偏振調(diào)制材料的微顯示器，含有控制偏振
調(diào)制材料的有源矩陣集成電路的硅層，和在集成電路中包括的偏振器。在一
個實例中，集成電路包括構(gòu)圖為密集金屬線的一維陣列的導(dǎo)電層，以形成線
柵偏振器。偏振器可以由集成電路中的導(dǎo)電層構(gòu)圖為密集金屬線的 一維陣列
的加工工藝形成。微顯示器可以構(gòu)成為透射微顯示器。微顯示器還可以構(gòu)成
反射微顯示器，其中光通過偏振調(diào)制材料入射，從線柵偏振器反射，并且通
過調(diào)制材料退回。含有有源矩陣集成電路的硅層可以在單晶硅晶片上。集成
線柵偏振器導(dǎo)電層可以構(gòu)圖成透明像素電極，其具有在像素內(nèi)的柵線的互
連，像素之間的隔離間隙，和從每個像素到有源矩陣的電連接。線柵偏振器
導(dǎo)電層一般是有源矩陣集成電路中的上部金屬層?？商鎿Q地，有源矩陣集成
電路中的最上部導(dǎo)電層可以用電絕緣偏振材料涂覆，其中有源矩陣集成電路
中的最上部導(dǎo)電層可以是銦錫氧化物透明像素電極的陣列。
偏振器可以用于吸收不透射的偏振光。這可以通過用電絕緣偏振材料涂 覆有源矩陣集成電路中的最上部導(dǎo)電層來實現(xiàn)，電絕緣偏振材料吸收不透射 的偏振光?？商鎿Q地，吸收偏振器可以由構(gòu)圖為密集線的一維陣列的集成電 路中的電阻傳導(dǎo)層形成，以形成吸收不透射的大多數(shù)偏振光的線柵偏振器。 電阻傳導(dǎo)層一般由多晶硅制成。電阻傳導(dǎo)層可以由鎳鉻合金制成。硅層一般 設(shè)置在透明襯底諸如藍(lán)寶石上。
含有線柵偏振器的導(dǎo)電層還構(gòu)圖用于阻擋光從偏振調(diào)制材料進(jìn)入有源 矩陣集成電路的特定區(qū)域的實心區(qū)。偏振調(diào)制材料可以是液晶或其它電光材
料。有源矩陣集成電路包括具有控制每個像素的晶體管和電容器的CMOS電路。
主題發(fā)明還以制作透明顯示器的方法為特征。硅沉積在藍(lán)寶石襯底上， 有源矩陣像素尋址電路用硅制作。密集金屬導(dǎo)線陣列在有源矩陣像素尋址電 路中構(gòu)圖，以形成線柵偏振器。取向?qū)邮┘咏o線柵偏振器。液晶材料鄰接取 向?qū)映练e。優(yōu)選地，線柵偏振器的構(gòu)圖包括形成像素內(nèi)所有導(dǎo)線公共的導(dǎo)電 結(jié)構(gòu)。通過從相鄰像素之間的間隔另外去除柵線和制作電連接線柵與有源矩
陣像素尋址電路的通路(via),線柵偏振器可以形成透明像素電極。通過對 兩個光圖案連續(xù)曝光負(fù)光致抗蝕劑可以形成公共導(dǎo)電結(jié)構(gòu) 一個光圖案具有 導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，第二光圖案具有線柵線?？商鎿Q地，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可以由在線柵導(dǎo)電 層下的集成電路夾層電介質(zhì)中的小金屬島形成，使得每個島橫跨至少兩根柵 線，這些島定位成一組，它們是像素內(nèi)的所有線柵線電互連。從相鄰像素之 間去除柵線的 一種可能方法包括對兩個光圖案連續(xù)曝光正光致抗蝕劑的步 驟， 一個光圖案用于柵線的去除， 一個光圖案用于線柵線之間的間隔。
根據(jù)主題發(fā)明的透射微顯示器的特征在于透明襯底；在透明襯底上的 硅尋址電路，其包括在硅有源底板上部并且由其控制的像素透明電極陣列； 鄰接尋址電路的取向?qū)?；透明公共板；在公共板上的取向?qū)?；在取向?qū)又g 的液晶材料；和在硅尋址電路上的偏振器，其校正通過透明襯底和硅有源底 板的光的偏振，提高微顯示器的對比度。在有些實施例中，透明襯底是藍(lán)寶 石。
偏振器可以是在底板上涂覆的層，但是，優(yōu)選偏振器是在有源硅電極底 板上構(gòu)圖的導(dǎo)線的一維陣列。導(dǎo)線陣列一般具有小于可見光半波長的間距，
構(gòu)圖陣列，以在每個像素上形成孤島。在每個像素上的線可以互連，以形成 電極。在優(yōu)選實施例中，導(dǎo)線沉積在每個橫跨至少兩根線的小金屬島上部并 且定位成一組，它們使一個像素上的所有線互連，以形成電極。 一個或多個 金屬島包括連接硅有源底板的通路。用于形成導(dǎo)線的金屬可以包括阻擋光進(jìn) 入下面硅尋址電路的區(qū)域的實心金屬區(qū)。
本主題發(fā)明特征在于透明顯示器包括偏振調(diào)制材料，控制偏振調(diào)制材 料的尋址電路，和在尋址電路和偏振調(diào)制材料之間的偏振器。偏振調(diào)制材料 可以使液晶或其它電光晶體材料。 一般說來，尋址電路是有源矩陣像素尋址 集成電路，其包括在硅襯底中制作的具有用于襯底每個像素的晶體管和電容
器的CMOS電路。在一個優(yōu)選實施例中，偏振器包括構(gòu)圖為部分有源矩陣 集成電路的線的一維陣列，形成偏振器和像素電極。為了形成像素電極，線 的陣列在像素之間切割，并且通過公共導(dǎo)電結(jié)構(gòu)或通過橫跨至少兩根線的底 層金屬通路在像素內(nèi)可以互連。在另一實施例中，線柵偏振器可以用于抑制 反射。具有在像素尋址電路和線陣列之間的氧化層，和鄰接尋址電路另一側(cè) 的透明襯底。在一個優(yōu)選實施例中，透明襯底由藍(lán)寶石制成。
根據(jù)主題發(fā)明的一個優(yōu)選的透明顯示器特征在于偏振調(diào)制材料，控制 偏振調(diào)制材料的尋址電路，和在尋址電路和偏振調(diào)制材料之間的線柵偏振 器。線柵偏振器在像素之間分割，不需要單獨的透明電極，并且線柵偏振器 的線互連。


本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從下列優(yōu)選實施例和附圖的描述會想到其它目 的、特征和優(yōu)點，其中
圖1是根據(jù)主題發(fā)明的透明偏振調(diào)制微顯示器的高度側(cè)視圖2是根據(jù)主題發(fā)明的透明顯示器另 一更復(fù)雜實例的高度側(cè)視圖3是根據(jù)主題發(fā)明插入偏振器的微顯示器的三維視圖4是根據(jù)主題發(fā)明插入導(dǎo)電偏振層的微顯示器底板的三維視圖5是表示根據(jù)主題發(fā)明具有線柵偏振器實例的微顯示器像素的三維
視圖6是根據(jù)主題發(fā)明另一插入線柵偏振器的微顯示器底板的三維視圖； 圖7是根據(jù)主題發(fā)明的微顯示器像素的頂視圖，其中通路用于使線柵透
明電4及的線互連。
具體實施例方式
除了優(yōu)選實施例或下面所述的實施例之外，本發(fā)明能夠有其它實施例并 且能夠用各種方式執(zhí)行或?qū)嵤?。因此，?yīng)該理解本發(fā)明的應(yīng)用不限于在下面 的說明書中闡述或附示的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和部件布置。盡管在本文中描述了實 施例，但權(quán)利要求不限于該實施例。而且，本申請的權(quán)利要求不要限制性地 理解，除非有聲明某些排除、限制、或放棄的清楚和令人信服的證據(jù)。
圖1示出透明襯底10, —般地藍(lán)寶石支撐的有源矩陣像素尋址電路12,
其控制在像素尋址電路12和一般為玻璃的透明襯底16之間的偏振調(diào)制材料 14或其它電光材料，其中偏振調(diào)制材料14一般是液晶。
如在上述背景部分所述，使用藍(lán)寶石作為支撐硅有源矩陣像素尋址電路 的材料是有利的，因為它透明并且促進(jìn)單晶硅的生長，在單晶硅中形成尋址 電路。
但是，藍(lán)寶石材料也不利地使入射或出射液晶材料14的光消偏振。此 外，有源矩陣像素尋址電路12本身能夠使入射到液晶材料14上的光消偏 振。因為像素做得越小，越多部分的光從電路反射并且可以消偏振。
因此，在主題發(fā)明中，偏振器18—般結(jié)合在尋址電路12上，以便將尋 址電路12和藍(lán)寶石襯底10的不理想的底板偏振結(jié)果與液晶4的理想偏振 調(diào)制隔開。
如果偏振器18優(yōu)選線柵偏振器，偏振器實際上與圖2所示的有源矩陣 像素尋址電路結(jié)合，其中用20表示硅電路并且線柵偏振器18'在設(shè)置在電 路上的層間絕緣22上構(gòu)圖。 一般的CMOS電路包括用于襯底每個像素的晶 體管和電容器。
圖2還示出本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的一般顯示器的其它元件，包括透 明電極24和26,聚酰亞胺取向?qū)?8和30,以及玻璃襯底32。電驅(qū)動信號 使有源矩陣像素尋址電路20將電壓設(shè)置在與每個像素相關(guān)的透明像素電極 24上。該電壓在透明像素電極和均勻的透明公共板電極26之間產(chǎn)生電場。 該電場使電控制調(diào)制層14改變通過每個像素的照明偏振。外部偏振器將該 偏振變成可視圖像，其中圖像中每個點的強度是微顯示器中對應(yīng)像素的偏振 調(diào)制的函數(shù)。根據(jù)使用的具體電控制調(diào)制層的特性，微顯示器外部的偏振器
會具有不同偏振軸。
照明光能從圖2的左邊照射或從右邊照射。當(dāng)均勻的照明從左邊照射 時，入射到右邊的照明光被微顯示器中的圖像調(diào)制。同樣，當(dāng)均勻的照明光 從右邊照射時，入射到左邊的照明光被微顯示器像素中的圖像調(diào)制。
由于藍(lán)寶石的雙折射，藍(lán)寶石襯底10具有不理想的偏振調(diào)制特性，它
會造成通過微顯示器的偏振的不理想的變化，并且使通過電控制調(diào)制層4
施加的理想偏振變化惡化(或"消偏振")。
有源矩陣像素尋址電路20也能夠使通過微顯示器的光偏振不理想地變 化。這些理想的偏振效果是由于當(dāng)它通過有源矩陣像素尋址電路時，光被反 射、散射和衍射。隨著像素越少，這些效果越顯著，因此，這種偏振惡化(或 "消偏振")在非常少像素的微顯示器中是很嚴(yán)重的問題。
在一個具體實施例(參見美國專利Nos. 6,190,933; 6,312,968; 6,365,936; 6,521,950;和6,617,187)中，襯底IO是藍(lán)寶石單晶,它的原子間隔大約相 等的距離，與硅晶格中的原子一樣。這樣讓非常高質(zhì)量的單晶硅在藍(lán)寶石上 生長。有源矩陣底板電路20是CMOS電路，其內(nèi)置在直接生長在藍(lán)寶石襯 底的單晶硅上。
取向?qū)?8和30將每個表面的液晶定向，使得液晶正確地響應(yīng)施加的電 場，以對通過液晶材料的光施加理想的偏振調(diào)制。
偏振材料或偏振線柵用于在液晶和尋址電路之間插入偏振器，以去除藍(lán) 寶石和微顯示像素結(jié)構(gòu)的消偏振效果，從而讓液晶控制光，以獲得高開啟/ 關(guān)閉對比度。
透明微顯示器中的像素尋址電路12控制施加控制電壓給液晶單元的透 明電極24。大多數(shù)公共透明電極材料是銦錫氧化物(ITO )電極。ITO電極 增加復(fù)雜性和加工工藝的費用，因為ITO沉積、構(gòu)圖、和蝕刻在集成電路制 造中不是標(biāo)準(zhǔn)工藝。ITO電極一般用鴒通路連接像素尋址電路。不能使用鋁 通路，因為鋁與ITO起反應(yīng)，使ITO退化。此外，在ITO中有光損失，其 降低微顯示器的光學(xué)透射率。
線柵偏振器18'也能用作有源矩陣上的透明電極。這樣由于不用非標(biāo) 準(zhǔn)ITO透明電極加工工藝，筒化底板加工。當(dāng)線柵偏振器18'用于透明像 素電極時，作為底板加工工藝的本質(zhì)部分，它被構(gòu)圖成每個像素的孤島，另 外的金屬結(jié)構(gòu)增加像素中所有線的電互連。
利用線柵偏振器18'作透明電極增加微顯示器的光通過量。當(dāng)線柵偏
振器18'也用作透明電極時，消除ITO層中的光損失。線柵偏振器18'通 常不增加另外的光損失，因為它不用ITO系統(tǒng)需要的外部偏振器。線柵偏振 器W能夠是非常有效的偏振器，通過45%的隨機(jī)偏振輸入光。
優(yōu)選的線柵偏振器作為硅有源底板像素的本質(zhì)部分而被集成，并且能夠 被結(jié)合作為在許多鑄件的標(biāo)準(zhǔn)CMOS加工工藝的部分。 一般的線柵偏振器 間距小于1/2波長(<0.25 ja m )。在底板電路上沉積氧化層22之后，通過化 學(xué)機(jī)械拋光(CMP)使其光滑，沉積和構(gòu)圖線柵金屬層。除了在像素上部的 線柵偏振器之外，這種相同的金屬層能夠用像素和有源矩陣電路上的光遮蔽 之間的黑矩陣構(gòu)圖。此外，線柵偏振器能夠用作透明電極，從而不需要上述 的鴒通路和ITO電極24。每個像素能夠用普通鋁接觸通路連接到金屬邊緣 或框，金屬邊緣或框連接像素線柵的所有線。
因為線柵具有非常小的間距，像素中的液晶承受均勻的電壓。線柵偏振 器可能有助于上層聚酰亞胺層的LC取向。然而，如果線柵偏振器金屬布局 (0.15jam厚)與LC取向干涉，薄氧化物能夠沉積在線柵偏振器上并且通 過CMP工藝使其平整。在許多情況下，不需要CMP氧化層，因為聚酰亞胺 層本身用于在柵線之間的填充，明顯地使線柵結(jié)構(gòu)平整。
線柵偏振器18'明顯地提高基于藍(lán)寶石襯底10的透明微顯示器的對比 度。當(dāng)從藍(lán)寶石這側(cè)照射時，輸入照明光被藍(lán)寶石襯底10和有源矩陣20消 偏振，然后，在入射到液晶14之前被線柵偏振器18'線性地偏振。然后， 光通過玻璃襯底32出射并通過光學(xué)第二偏振器(未示出)，以形成高對比度 的圖像。在現(xiàn)有技術(shù)中，不使用線柵偏振器，當(dāng)線偏振輸入照明光到達(dá)液晶 時，它不再單純線性偏振，在通過第二偏振器后，液晶不能調(diào)制它來形成高 對比度圖像。
在不使用線柵偏振器的現(xiàn)有技術(shù)中，微顯示器照明光必須入射到藍(lán)寶石 這側(cè)，并且必須沿藍(lán)寶石雙折射軸線性地偏振，使得雙折射不改變校準(zhǔn)輸入 照明光的偏振。如果輸入偏振器從藍(lán)寶石軸線旋轉(zhuǎn)大于幾度，藍(lán)寶石雙折射 產(chǎn)生足夠的橢圓偏振，使圖像對比度降到1000:1以下。在大批量生產(chǎn)的產(chǎn) 品中保持這種公差很困難。線柵偏振器18'消除對輸入照明光的偏振的這種 限制，從而使它更容易加工在藍(lán)寶石襯底上插入透明微顯示器的產(chǎn)品。
由于不需要藍(lán)寶石雙折射軸線與液晶取向軸之間的精調(diào)，線柵偏振器
18'也使它更容易在藍(lán)寶石上加工透明微顯示器。微顯示器必須用也沿藍(lán)寶 石雙折射軸取向的液晶取向?qū)又谱?，使得這個輸入照明光正確地偏振，以從 液晶獲得最大對比度。取向?qū)雍退{(lán)寶石雙折射軸之間幾度的未對準(zhǔn)會明顯地 降低圖像對比度。實際上，這樣精確的對準(zhǔn)非常難實現(xiàn)。例如，圓形藍(lán)寶石 晶片在表示雙折射軸的方向的一側(cè)具有方向平整切割，這個平整通常具有±
2°或更大的i吳差。
線柵偏振器18'應(yīng)用低f辨光學(xué)元件諸如投影儀提高圖像對比度。在不 使用線柵偏振器的現(xiàn)有技術(shù)中，微顯示器優(yōu)選用沿藍(lán)寶石雙折射軸之一取向 的線性偏振光從藍(lán)寶石這側(cè)照射，但是，代替從不同角度入射到藍(lán)寶石，角 度光線的偏振不再精確地與雙折射軸對齊。然后，液晶經(jīng)歷導(dǎo)致降低圖像對 比度的橢圓偏振輸入光。本發(fā)明的線柵偏振器攔截這種橢圓偏振光，并且在 它入射液晶之前將它恢復(fù)成線性偏振光。
當(dāng)顯示器從玻璃襯底32這側(cè)照射時，線柵偏振器18,也能夠獲得高對 比度。在不使用線柵偏振器的現(xiàn)有技術(shù)中，優(yōu)選微顯示器用沿藍(lán)寶石雙折射 軸之一取向的線性偏振光從藍(lán)寶石這側(cè)照射。當(dāng)從玻璃這側(cè)照射時，在入射 到藍(lán)寶石之前，輸入的線性偏振光^皮液晶層變成橢圓偏振光，從而不能專門 沿一個藍(lán)寶石軸線定向。那么藍(lán)寶石雙折射大大地改變液晶的偏振并且降低 對比度。本發(fā)明的線柵偏振器將離開液晶的光轉(zhuǎn)換成亮圖像，那么藍(lán)寶石和 有源矩陣的任何其它偏振效果不再降低圖像對比度。
出于許多原因，從玻璃這側(cè)照射顯示器的這種方法是理想的，包括將 遮住底板電路免于強照明光，左右監(jiān)視圖像以校正反射鏡轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)，或 使液晶層更靠近外部照明光學(xué)系統(tǒng)。
當(dāng)微顯示器從玻璃這側(cè)照明時，能夠得到高對比度，線柵偏振器18' 使它能夠更有效地保護(hù)底板中的電路，避免由于強照明光產(chǎn)生的電流造成的 性能下降。硅層20直接沉積再藍(lán)寶石上。在電路加工過程中，遠(yuǎn)離藍(lán)寶石 的硅這側(cè)涂覆金屬跡線(traces )。當(dāng)從藍(lán)寶石這側(cè)照射時，沒有什么阻擋到 達(dá)感光硅的光。然而，當(dāng)從玻璃這側(cè)照射時，金屬層能夠有效地遮蔽硅電路 免于受光。
在投影儀的應(yīng)用中，操作強照明光的能力特別重要，因為投影儀一般將 非常強的照明光照射到微顯示器上，以便在投影圖像中得到足夠的亮度。在 微顯示器上允許更高的亮度也使它能夠以更低的成本獲得足夠的圖像亮度，
時序彩色投影儀設(shè)計成所有顏色的光通過一個微顯示器。對于在投影圖像中 的給定光通量， 一種微顯示器投影儀通過微顯示器投出大約大于三臺顯示投 影儀三倍的光，其中這三臺顯示投影儀的每臺顯示專用于不同顏色(即，紅， 綠和藍(lán))。此外，微顯示器處理更高亮度的能力也使它可能通過更小尺寸的 微顯示器透出所有的光，這樣成本明顯降低。
由于當(dāng)微顯示器從玻璃這側(cè)照射時能夠獲得高對比度，線柵偏振器18 '便于微透鏡陣列(MLA)的使用，以提高微顯示器的性能。為了有效起見， 光必須通過MLA入射。MLA必須經(jīng)常放在^t顯示器的玻璃這側(cè)，這里能夠 使用薄玻璃襯底32，以便將MLA足夠地靠近有效的有源電路。而且，MLA 常常直接加在蓋玻璃上，MLA對于制作藍(lán)寶石襯底的來說是不實用的。
在MLA中，小透鏡放在每個像素上，以截取進(jìn)入一大片像素區(qū)的輸入 光，并將通過像素的光聚焦而不照射有源矩陣電路。這樣導(dǎo)致微顯示器的更 高光透射。這樣也減少照射到電路上的光，并且可以使用更高的照明水平， 而不降低電路操作。
在相同的金屬化層上能夠構(gòu)圖另外的黑矩陣結(jié)構(gòu)作為線柵偏振器18'。 這些擋光結(jié)構(gòu)能夠有以下作用，諸如a)保護(hù)矩陣中的電路免受強照明光 的影響而性能下降，b)阻擋光通過沒有用正確電壓調(diào)制的液晶的像素之間 的間隔，和c ) 4吏全部像素開口成形。
由于不用外部偏振器，線柵偏振器18'也簡化微顯示器應(yīng)用于產(chǎn)品。 這樣降低成本和微顯示器的產(chǎn)品應(yīng)用復(fù)雜性。在有些應(yīng)用中，塑料偏振器粘 接到微顯示器上，并且粘接過程會損壞圖像質(zhì)量。此外，塑料偏振器經(jīng)常有 許多損壞圖像質(zhì)量的針孔和顆粒缺陷。而且，這種內(nèi)部偏振器也防止散射、 灰塵和其它惡化。
線柵偏振器18'能夠形成系統(tǒng)的部件，以彌補另外損失的偏振光。線 柵反射大多數(shù)對通過的光垂直偏振的光。當(dāng)微顯示器從藍(lán)寶石襯底這側(cè)照射 時，該反射光中有些光通過藍(lán)寶石并且被藍(lán)寶石-空氣界面和其它外部光學(xué) 表面反射，通過藍(lán)寶石重新進(jìn)入微顯示器。兩次通過藍(lán)寶石，雙折射能夠改 變該光的偏振方向或橢圓度，從而有些光線現(xiàn)在能夠通過線柵偏振器。因為 不能精確地知道藍(lán)寶石的厚度，較好的方法是通過下面的手段使藍(lán)寶石的影 響最小化.'對齊沿藍(lán)寶石雙折射軸的輸入光，然后，直接在線柵下面涂覆四 分之一 波片延遲層，或者涂覆四分之一 波片延遲層作為在光進(jìn)入藍(lán)寶石襯底
之前的單獨的外部元件。
作為反射偏振器，線柵偏振器18'不會由于吸收強照明光而過分地加 熱。這在高流明投影應(yīng)用中特別重要。
如上所述，線柵偏振器用于反射不透射的光。在有些應(yīng)用中，從線柵偏 振器的反射不理想。反射光能夠沿著反射離開其它表面的路徑傳播，從而降 低了對比度并產(chǎn)生重影。出于這個原因，反射偏振器幾乎從來沒有在圖像投
影儀的微顯示器的光出射側(cè)使用。更具體地說，如果光通過玻璃襯底32入 射，然后，在通過線柵偏振器18之前通過液晶14,線柵偏振器能夠通過液 晶朝光源反射光，該光能夠從各個表面再次反射，通過線柵反射回來。
因此，有時期望設(shè)計吸收的內(nèi)部偏振器，而不是反射不透射的偏振。這 能夠通過由不良導(dǎo)體形成線柵線來實現(xiàn)。那么沿柵線偏振的光感生電流，該 電流在線柵的電阻中消耗，而不會造成反射光的發(fā)射。垂直于柵線偏振的光 通過偏振器而不損失。高阻線柵能夠由諸如鎳鉻合金或多晶硅的材料制成。 多晶硅具有與底板晶體管的加工工藝兼容的優(yōu)點。
另 一種可能的方法是用非金屬偏振材料涂覆有源矩陣襯底，這種非金屬 偏振材料吸收、而不是反射不透射的偏振光。合適的可涂覆吸收偏振器材料 的實例在美國專利Nos. 6,399,166和3,941,901中描述。
因此，本主題發(fā)明是許多問題的解決方案，尤其是透明微顯示器。例如， 現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)利用線柵偏振器作為透反射顯示器中的有效透射反射器。透反 射顯示器既可以使用環(huán)境反射光，也可以使用透射的背光。現(xiàn)有技術(shù)還教導(dǎo) 通過在通過液晶的光和反射出來的光之間設(shè)置線柵偏振器來提高反射顯示 器的性能。
不同之處在于，本發(fā)明解決具體對透射微顯示器的問題。本專利所解決 一個問題是在透射有源矩陣底板中的小尺寸結(jié)構(gòu)的消偏振。另 一 問題是消除 在透明微顯示器中使用的透明襯底諸如藍(lán)寶石中雙折射造成的消偏振。通過 解決這些問題，線柵偏振器18'明顯地提供透明微顯示器的對比度。對于以 顯示器表面的非法線角通過顯示器的光線來說，這些降低消偏振影響的對比 度會更嚴(yán)重。這是一般的投影儀應(yīng)用的情況，其中通常使用低，光學(xué)元件。 例如，用f/2的光學(xué)元件，藍(lán)寶石襯底能夠?qū)Ρ榷冉档偷?50:1。因此， 本發(fā)明對投影儀應(yīng)用中透射微顯示器的使用是關(guān)鍵的。
如圖3所示，偏振層18插入有源矩陣像素尋址電路20和電控制相位調(diào)
制材料14之間。該偏振層18的一種可能位置是在透明像素電極24和取向 層28之間。這對于電絕緣偏振層來說是理想的位置。在該位置，偏振層18 不阻斷尋址電路和透明像素電極之間的電接觸。該位置的一個缺點是在偏振 層中的透明像素電極和透明公共片電極之間的有些電壓下降。這樣必需使用 不希望的、更高的電源電壓來驅(qū)動微顯示器。
一個方案是將偏振層設(shè)置在尋址電路20和透明像素電極24之間。這種 結(jié)構(gòu)需要更復(fù)雜的加工工藝，其中尋址電路和透明像素電極之間的導(dǎo)電通路 通過在偏振層中形成的通孔來加工。
另一實施例是利用導(dǎo)電偏振層18〃 ，如圖4所示。該實施例具有將透 明像素電極和偏振層融合成單層的優(yōu)點。利用圖5所示的一維密集導(dǎo)體40 的陣列能夠獲得非常好的偏振特性。當(dāng)線與線的間距小于1/2波長(<0.25 jum)時，具有沿柵線偏振的電矢量的光在柵線中感生電流，使得光被反射 和吸收。優(yōu)選0.15jum的線間距，有利于藍(lán)光的良好性能。非常少的光通過 線柵。另一方面，垂直于線偏振的電矢量的光的90%以上通過線柵。因為形 成小結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)提高，線柵按比例縮小，以偏振紅外光和可見光。例如， 參見Larson, "A Survey of the Theory of Wire Grids ，，, FRE Trans MTT, 1962, pp. 191-201; Auton和Hutley, "Grid Polarizers for Use in the Near Infrared", Infrared Physics, vol. 12, pp. 95-100; Auton， "Infrared Transmission Polarizers by Photolithography" , Applied Optics Jun. 1967, vol. 6, No. 6, pp. 1023-1027， 和美國專利Nos. 0,224,224和3,426,143。在近些年，在線4冊加工技術(shù)和性能 方面作了許多改進(jìn)，例如，參見美國專利Nos. : 6,122,103; 6,243,199; 6，288，840; 6,452,724; 6,532,111;和6,665,119。
為了實現(xiàn)透明像素電極和偏振器的雙重用途，圖4-6中的線柵偏振器 18〃在像素之間切割，以電絕緣每個像素。每個像素中的像素尋址電路通過 觸點42與圖5中與所有像素上的線電互連的框架、垂線或另一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)44 電連接。因為線柵具有非常小的間距，像素中的液晶具有均勻電壓。
該討論針對透射微顯示器。然而，圖5所示的集成線柵像素電極結(jié)構(gòu)也 能夠被集成為反射微顯示器。因為線柵偏振器反射不透射的光，線柵在反射 微顯示器中變成偏振反射鏡。
反射微顯示器通常需要偏振分束器，因為輸入光束一般沿一個方向偏 振，輸出光束必須通過垂直偏振器。這種集成偏振器不用偏振分束器。在操
作中，入射光通過外部偏振器，然后，通過液晶，然后，從線柵反射，線柵 定向為僅僅反射垂直于輸入偏振的偏振，然后，通過液晶，然后，通過相同 的外部偏振器。通過在偏振器之間有效地串聯(lián)兩個液晶單元，這種結(jié)構(gòu)也能 夠潛在地增加反射微顯示器的對比度。 一種可能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在反射微顯示 器的表面上設(shè)置偏振器，并且用稍微偏軸的入射光束照射微顯示器，使得調(diào) 制的反射光束路徑也偏軸。
反射或透射微顯示器的基本線柵結(jié)構(gòu)和加工工藝基本上相同。例如，可 以在像素尋址集成電路的上部金屬層中集成線柵。用從液晶這側(cè)入射的光，
從液晶出射的一個偏振透過微顯示器底板；垂直偏振光通過液晶反射出來。 如果襯底是不透明的硅，它就成為在硅(LCOS)微顯示器上的反射液晶。 對于反射微顯示器來說，為了抑制有源矩陣電路的反射，雖然有線柵偏振器 層，通過在線柵層下面結(jié)合外部光吸收層能夠提高性能。
互聯(lián)柵線的優(yōu)選方法如圖7所示，其中通路50從下面的像素電路形成 交錯的通路陣列。每個通路具有橫跨至少2根線柵線的尺寸。這些通路使相 鄰線短路，并且造成在像素內(nèi)的所有線相互短路。實際上，僅僅一個通路需 要接觸下面的像素電路，其余的通路可以非常淺，因為它們的功能僅僅是互 連線柵線。這些通路通常形成為鉤栓塞，其被拋光到與周圍氧化物齊平。這 樣對形成要沉積線柵的非常平的表面具有明顯的益處。
形成透明微顯示器的基本加工步驟在下面列出。省略大多數(shù)最低水平程 序步驟，諸如清潔、施加光致抗蝕劑、對掩模曝光、蝕刻等。
首先，在圖2中的藍(lán)寶石襯底IO上沉積單晶硅，并且再結(jié)晶和退火來 改善它，如美國專利Nos. 6,190,933; 6,312,968; 6,365,936; 6,521,950;和 6,617,187所述。然后，用標(biāo)準(zhǔn)硅鑄件制作CMOS有源矩陣像素尋址電路20。 通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝使最上面的二氧化硅鈍化層22平滑。然后， 形成鴒通路連接，其在像素尋址電路20和透明電極24之間起作用。蝕刻通 路開口，沉積線性金屬，沉積鴒，拋光通路栓塞外面的鎢。
還有其它的選擇，諸如利用常規(guī)的鋁通路。鋁與ITO反應(yīng)，因此，如果 ITO用于形成透明電極，就不使用鋁。其它的改型也是可取的，諸如改變通 路也互連像素內(nèi)的線柵線，如下所述。
然后，用集成電路加工工藝在平的CMP氧化層上構(gòu)圖密集的金屬導(dǎo)線， 形成組合的線柵偏振器18'和透明電極24作為上部金屬層，其中陣列中的
線柵線在每個像素上電互連，從下面的像素電路連接通路，并且像素之間電
絕緣，如圖5中的18〃所示。這些線具有小于0.25pm的間距并且寬度約為 間距的一半。
下面更詳細(xì)地描述加工集成的、組合的線柵偏振器和透明電極18〃的 幾種可能的方法。在含有平的硅底板電路的硅晶片表面上可以均勻地沉積 鋁，覆蓋光致抗蝕劑，對密集的金屬線曝光。用高分辨率UV相移掩模光刻 機(jī)或曝光兩束相干激光束能夠形成這種線圖案。該掩模圖案也可以包括像素 之間的隔離，和垂線，如圖5所示的44，或互連像素內(nèi)的線的框。不需要的 光致抗蝕劑被蝕刻掉，由于光致抗蝕劑被蝕刻掉，不覆蓋鋁，并去除其余光 致抗蝕劑。
在一種變化的加工工藝中，用兩步或更多步驟形成線柵透明電極。當(dāng)不 可獲得能夠印制小于0.15Mm線寬的高分辨率掩模光刻機(jī)時，這種工藝特別 有用。首先，在整個晶片表面上形成連續(xù)的一維金屬導(dǎo)線陣列。通過用相干 的兩束激光束、通過用激光或e-射束在晶片上直接寫入、或通過常規(guī)的高 分辨率掩模光刻機(jī)能夠形成這種高分辨率光圖案。其次，低分辨率光掩模用 于在每個像素上將線柵構(gòu)圖成孤立的島。接著，形成圖5中的短路棒42、框 或其它金屬結(jié)構(gòu)，以互連像素內(nèi)的柵線。
期望使用一種構(gòu)成短路棒44的方法，該方法在組合的線柵偏振器和像 素電極結(jié)構(gòu)18〃中不產(chǎn)生高度變化。這種高度變化會干擾液晶取向?qū)雍吞畛?過程。這一般不包括在柵線40下面或上面構(gòu)成短路棒44的加工方法。
構(gòu)成組合的線柵偏振器和像素電極結(jié)構(gòu)18〃的一種優(yōu)選方法是連續(xù)地 將負(fù)光致抗蝕劑層曝光成兩個圖案線柵圖案和短路條圖案。然后，去除未 曝光區(qū)域的負(fù)光致抗蝕劑，剩下曝光的區(qū)域。然后，從沒有光致抗蝕劑的區(qū) 域蝕刻鋁，留下圖5的組合的線柵40和短路棒44圖案。然后，通過光致抗 蝕劑的第二次施加能夠形成像素之間的線柵隔離，對具有隔離的像素島的掩 模曝光，并且鋁的蝕刻不覆蓋光致抗蝕劑。
互連柵線的另一種優(yōu)選方法如圖7所示，其中通路50從下面的像素電 路形成交錯的通路陣列。每個通路具有至少橫跨2根線柵線的尺寸。這些通 路通常形成為鎢栓塞，其被拋光到具有周圍氧化物的水平。在包含這些通路 開口的氧化物上面構(gòu)圖線柵。然后，通路使相鄰線短路，從而造成在像素內(nèi)
的所有線相互短路。實際上，僅僅一個通路需要接觸下面的像素電路。其余
的通路可以非常淺，因為它們的功能僅僅是互連線柵線。
然后，通過光致抗蝕劑的第二次施加形成像素間的線柵隔離，對具有隔 離的像素島的掩模曝光，并且鋁的蝕刻不覆蓋光致抗蝕劑?？商鎿Q地，單正 光致抗蝕劑能夠使用兩次曝光線柵圖案和像素間隔離圖案。從曝光區(qū)域去 除正光致抗蝕劑。然后，鋁蝕刻同時形成線柵和從像素間的區(qū)域去除鋁。
如果線柵結(jié)構(gòu)具有干擾液晶取向?qū)雍吞畛涔に嚨母叨茸兓?，在線柵上施
加另外的氧化層并且通過CMP工藝使起平滑。然而，在這個絕緣層上會下 降一些施加的電壓。如果電壓下降太大，在絕緣層上可以涂覆ITO透明電極 層。因此，這種結(jié)構(gòu)將線柵偏振器18和透明像素電極24分成兩個不同的層。 這種結(jié)構(gòu)的一種加工工藝是在整個晶片上形成均勻的線柵偏振器，在每個 像素的線柵中蝕刻孔，讓通路從底板通過，沉積二氧化硅，用CMP使其平 滑，向下打開通孔至有源矩陣，用鎢填充通孔，用CMP去除過多的鎢，在 二氧化硅上沉積ITO，在每個像素上將ITO構(gòu)圖成孤島。
形成微顯示器的下面的加工步驟包括液晶處理。薄聚酰亞胺層，圖2中 的28,均勻地施加到整個晶片上的透明像素電極24的表面上。聚酰亞胺層 被研磨，使得它能夠?qū)R理想操作模式的液晶分子。聚酰亞胺層30也均勻 地施加在設(shè)置在透明蓋玻璃晶片32 —側(cè)的均勻ITO透明公共板電極26上。 該聚酰亞胺層也被研磨，使得它對齊理想操作模式的液晶分子。圍繞晶片上 每個顯示電路小片的像素陣列的外面設(shè)置間隔密封墊圈(未示出)。然后， 在其內(nèi)表面含有掩模聚酰亞胺層30和ITO透明電極30的玻璃晶片32附到 有源矩陣晶片上。有源矩陣晶片和玻璃晶片之間的間隔很大程度上取決于圍 繞每個顯示電路小片上的像素陣列的密封墊圈中的小珠子。
然后，晶片被切成單獨的顯示器。藍(lán)寶石和玻璃被分別切成小塊，從而 考慮到電路的電接觸，透明襯底上的電路突出到一側(cè)的玻璃之外，考慮到透 明蓋玻璃上的透明公共片電極的電接觸，玻璃突出到顯示器的相反側(cè)。
然后，液晶14進(jìn)入每個顯示器電路小片中間隔密封墊圈的小孔中，用 液晶填充顯示區(qū)。然后，密封該小填充孔。
應(yīng)該注意，可能對上述工藝步驟作出一些變化。例如， 一種變化是在有 源矩陣陣列區(qū)中構(gòu)成電介質(zhì)襯墊，而不是利用混合墊圈材料的襯墊。還可能
在整個板切成單個的板之前，用LC材料填充整個板。 一種變化還使用VAN (垂直對齊向列)模式液晶。在這種情況下，有機(jī)聚酰亞胺層用無機(jī)取向?qū)?代替。
盡管本發(fā)明的具體特征在有些附圖中示出，而其它的沒有在附圖中示
在本文中使用的單詞"including"," comprising" 、 "having" 禾口 "with"被寬 泛地和全面地解釋，不限于任何物理互連。而且，在主題申請中公開的任何 實施例不必認(rèn)為是僅僅可能的實施例。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可以出現(xiàn)其 它實施例，這些實施例在下面的權(quán)利要求之內(nèi)。
此外，在本專利的專利申請進(jìn)行過程中提出的任何修改不放棄在提交申 請時提出的任何權(quán)利要求要素不能有理由地期望本領(lǐng)域的技術(shù)人員撰寫字 面上包括所有可能等同物的權(quán)利要求，許多等同物會在修改時不可預(yù)料并且 超出要遞交文件的適當(dāng)解釋(如果有什么區(qū)別的話)，對于修改的基本原理 的底限是與許多等同物的略微聯(lián)系，和/或許多其它理由決定了不能期望申請 人對于任何經(jīng)修改的權(quán)利要求要素描述某些缺乏實質(zhì)的替代物。
權(quán)利要求
1. 一種透射顯示器，包括電控制偏振調(diào)制材料；尋址底板，改變光的偏振并電控制所述偏振調(diào)制材料；和內(nèi)部偏振隔離器，將所述偏振調(diào)制材料的期望偏振效果與所述尋址底板的不期望偏振效果隔離。
2. 如權(quán)利要求1所述的透射顯示器，其中所述偏振隔離器是插入所述 電控制偏振調(diào)制材料和所述尋址底板之間的線性偏振器。
3. 如權(quán)利要求1所述的透明微顯示器，其中所述偏振隔離器是用于吸 收透射的偏振光的線性偏振器，并且插入所述控制偏振調(diào)制材料和所述尋址 底板之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的透明微顯示器，其中所述偏振隔離器包括涂覆 到尋址底板電控制側(cè)的電絕緣線性偏振材料。
5. 如權(quán)利要求1所述的透明微顯示器，其中所述偏振隔離器是通過在 尋址底板的電控制側(cè)上構(gòu)圖密集金屬線的 一 維線柵陣列而形成的線性偏振器。
6. 如權(quán)利要求5所述的透明微顯示器，其中線柵偏振器導(dǎo)電層被構(gòu)圖 成透明像素電極，其具有像素內(nèi)線柵線的互連、像素間的隔離間隙、和從每 個像素到所述尋址底板的電連接。
7. 如權(quán)利要求1所述的透射顯示器，其中所述尋址底板是含有有源矩 陣集成電路的硅層。
8. 如權(quán)利要求7所述的透射顯示器，其中所述偏振隔離器是線性偏振 器，其被集成作為有源矩陣集成電路的部分。
9. 如權(quán)利要求8所述的透明微顯示器，其中所述偏振器由構(gòu)圖為密集 金屬線的一維陣列的集成電路中的導(dǎo)電層形成。
10. 如權(quán)利要求5所述的透明微顯示器，其中所述線柵陣列涂覆有化學(xué) 機(jī)才成拋光的二氧化;圭層。
11. 如權(quán)利要求1所述的透明微顯示器，其中所述偏振隔離器由沉積在 尋址底板的電控制側(cè)的電阻傳導(dǎo)層形成，并且構(gòu)圖為密集線的一維陣列，以 形成吸收大多數(shù)不透射的偏振光的線柵偏振器。
12. 如權(quán)利要求11所述的微顯示器，其中所述電阻傳導(dǎo)層由多晶硅或 鎳鉻合金構(gòu)成。
13. 如權(quán)利要求1所述的透明微顯示器，其中所述尋址底板包括透明電極。
14. 如權(quán)利要求13所述的透明微顯示器，其中所述透明襯底是藍(lán)寶石。
15. 如權(quán)利要求5所述的透明微顯示器，其中含有所述線柵偏振器的導(dǎo)電路的特定區(qū)域。
16. 如權(quán)利要求1所述的透明微顯示器，其中所述電控制偏振調(diào)制材料 是液晶或其它電光材料。
17. 如權(quán)利要求7所述的透明微顯示器，其中所述有源矩陣集成電路包 括具有控制每個像素的晶體管和電容器的CMOS電路。
18. —種偏振調(diào)制隔離器，其隔離透射顯示器中偏振調(diào)制材料的期望偏 振效果與尋址底板的不期望偏振效果。
19. 如權(quán)利要求18所述的偏振調(diào)制隔離器，其中所述偏振隔離器是插 入偏振調(diào)制材料和尋址底板之間的線性偏振器。
20. 如權(quán)利要求18所述的偏振調(diào)制隔離器，其中所述偏振隔離器是吸 收其不透射的偏振光的線性偏振器，并且插入所述電控制偏振調(diào)制材料和所 述尋址底板之間。
21. 如權(quán)利要求18所述的偏振調(diào)制隔離器，其中所述偏振隔離器包括 在所述尋址底板的面對調(diào)制材料的一側(cè)上涂覆的電絕緣線性偏振材料。
22. 如權(quán)利要求18所述的偏振調(diào)制隔離器，其中所述偏振隔離器是通 過在所述尋址底板的面對調(diào)制材料的 一側(cè)上構(gòu)圖密集金屬線的 一維線柵陣 列而形成的線性偏振器。
23. 如權(quán)利要求22所述的透明微顯示器，其中所述線柵偏振器導(dǎo)電層 被構(gòu)圖成透明像素電極，其具有像素內(nèi)的線柵線的互連，像素之間的隔離 間隙，和從每個像素到尋址底板的電連接。
24. —種微顯示器，包括 偏振調(diào)制材料；含有有源矩陣集成電路的硅層，用于控制偏振調(diào)制材料；和 包括在所述集成電路中的偏振器。
25. 如權(quán)利要求24所述的微顯示器，其中所述集成電路包括構(gòu)圖成密 集金屬線的一維陣列的導(dǎo)電層，以形成線柵偏振器。
26. 如權(quán)利要求24所述的微顯示器，其中所述偏振器由集成電路中構(gòu) 圖為密集金屬線的一維陣列的導(dǎo)電層形成。
27. 如權(quán)利要求24所述的微顯示器，其中所述微顯示器構(gòu)成為透射微 顯示器。
28. 如權(quán)利要求24所述的微顯示器，其中所述微顯示器構(gòu)成為反射微 顯示器，光通過所述偏振調(diào)制材料入射，從所述線柵偏振器反射，并且通過 所述調(diào)制材料退回。
29. 如權(quán)利要求24所述的微顯示器，其中所述含有有源矩陣集成電路 的硅層在單晶硅晶片上。
30. 如權(quán)利要求25所述的微顯示器，其中所述集成的線柵偏振器導(dǎo)電 層構(gòu)圖成透明像素電極，其具有像素內(nèi)的線柵線的互連、像素之間的隔離間 隙、和每個像素與有源矩陣的電連接。
31. 如權(quán)利要求25所述的微顯示器，其中所述線柵偏振器導(dǎo)電層是有 源矩陣集成電路中的上部金屬層。
32. 如權(quán)利要求24所述的微顯示器，其中所述有源矩陣集成電路中的 上部金屬層涂覆有電絕緣偏振材料。
33. 如權(quán)利要求32所述的微顯示器，其中所述有源矩陣集成電路中最 上部的導(dǎo)電層是銦錫氧化物透明像素電極的陣列。
34. 如權(quán)利要求24所述的微顯示器，其中所述偏振器用于吸收其不透 射的偏振光。
35. 如權(quán)利要求34所述的微顯示器，其中所述有源矩陣集成電路中最 上部導(dǎo)電層涂覆有電絕緣偏振材料，該電絕緣偏振材料吸收其不透射的偏振光。
36. 如權(quán)利要求34所述的微顯示器，其中所述偏振器由所述集成電路 中電阻傳導(dǎo)層形成，所述電阻傳導(dǎo)層構(gòu)圖為密集線的一維陣列，以形成吸收 大多數(shù)不透射的偏振光的線柵偏振器。
37. 如權(quán)利要求36所述的微顯示器，其中所述電阻傳導(dǎo)層由多晶硅制成。
38. 如權(quán)利要求36所述的微顯示器，其中所述電阻傳導(dǎo)層由鎳鉻合金制成。
39. 如權(quán)利要求24所述的微顯示器，其中所述含有有源矩陣集成電路的硅層在透明襯底上。
40. 如權(quán)利要求39所述的微顯示器，其中所述透明襯底是藍(lán)寶石。
41. 如權(quán)利要求25所述的微顯示器，其中所述含有線柵偏振器的導(dǎo)電路的特定區(qū)域。
42. 如權(quán)利要求24所述的微顯示器，其中所述偏振調(diào)制材料是液晶或 電光材料。
43. 如權(quán)利要求24所述的微顯示器，其中所述有源矩陣集成電路包括 具有控制每個像素的晶體管和電容器的CMOS電路。
44. 如權(quán)利要求30所述的微顯示器，其中所述線通過公共導(dǎo)電結(jié)構(gòu)互連。
45. 如權(quán)利要求30所述的微顯示器，其中所述線通過橫跨至少兩根線 的通^各互連。
46. —種制作透明顯示器的方法，該方法包括 在藍(lán)寶石襯底上沉積硅；在硅中制作有源矩陣像素尋址集成電路； ' 構(gòu)圖在有源矩陣像素尋址電路上集成的密集金屬導(dǎo)線的陣列，以形成線 柵偏振器；在線柵偏振器上施加取向?qū)?；?鄰接取向?qū)釉O(shè)置液晶材料。
47. 如權(quán)利要求46所述的方法，其中所述線柵偏振器的構(gòu)圖包括形成 與像素內(nèi)的所有導(dǎo)線電互連的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
48. 如權(quán)利要求47所述的方法，其中通過從相鄰像素之間的間隔去除 柵線和制作使所述線柵與有源矩陣像素尋址電路電連接的通路，所述線柵偏 振器形成透明像素電極。
49. 如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述線柵偏振器的構(gòu)圖包括連續(xù) 地將負(fù)光致抗蝕劑對兩個光圖案曝光的步驟， 一個光圖案用于所述導(dǎo)電結(jié) 構(gòu)， 一個光圖案用于所述線柵線。
50. 如權(quán)利要求48所述的方法，其中所述線柵偏振器的構(gòu)圖包括連續(xù) 地將正光致抗蝕劑對兩個光圖案曝光的步驟， 一個光圖案用于從相鄰像素之 間的間隔去除所述柵線， 一個光圖案用于所述線柵線。
51. 如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)由線柵導(dǎo)電層下的 集成電路夾層電介質(zhì)中的小金屬島形成，使得每個島橫跨至少兩根線柵線， 這些島作為 一組定位，它們使像素內(nèi)的所有線柵線電互連。
52. —種透射微顯示器，包括 透明襯底；在透明襯底上的硅尋址集成電^各，其包括在硅有源底板上部并且由該硅 有源底板控制的像素透明電極陣列； 鄰接所述尋址電路的取向?qū)樱?透明公共板；在所述公共板上的取向?qū)樱?在取向?qū)又g的液晶材料；和偏振器，其集成到所述硅尋址電路上，以將所述透明襯底和所述硅有源 底板的不期望偏振效果與所述液晶的期望偏振效果隔離。
53. 如權(quán)利要求52所述的微顯示器，其中所述偏振器是在有所述源硅 電極底板中構(gòu)圖的導(dǎo)線的 一 維陣列。
54. 如權(quán)利要求53所述的微顯示器，其中所述導(dǎo)線陣列具有小于可見 光的半波長。
55. 如權(quán)利要求53所述的微顯示器，其中所述陣列被構(gòu)圖而在每個像 素上形成孤島。
56. 如權(quán)利要求53所述的微顯示器，其中在每個像素上的所述導(dǎo)線互 連，以形成電才及。
57. 如權(quán)利要求52所述的微顯示器，其中所述偏振器是在像素透明電 極上涂覆的層。
58. 如權(quán)利要求52所述的微顯示器，其中所述透明襯底是藍(lán)寶石。
59. 如權(quán)利要求56所述的微顯示器，其中所述導(dǎo)線沉積在小金屬島的 上部，每個小金屬島橫跨至少兩根線，并且所述小金屬島定位成一組，它們 使一個像素上的所有線互連，以形成電極。
60. 如權(quán)利要求59所述的微顯示器，其中所述金屬島中的一個或多個 包括連接所述硅有源地板的通路。
61. 如權(quán)利要求53所述的微顯示器，其中用于形成導(dǎo)線的金屬包括實心金屬區(qū)，其阻擋光進(jìn)入下面硅尋址電路的區(qū)域。
62. —種透明顯示器，包括 偏振調(diào)制材料；控制偏振調(diào)制材料的尋址電路；和在尋址電路和偏振調(diào)制材料之間的偏振器。
63. 如權(quán)利要求62所述的透明顯示器，其中所述偏振調(diào)制材料是液晶 或其它電光晶體材料。
64. 如權(quán)利要求62所迷的透明顯示器，其中所述尋址電路是有源矩陣 像素尋址集成電路，其包括在硅層中制作的具有用于每個像素的晶體管和電 容器的CMOS電路。
65. 如權(quán)利要求62所述的透明微顯示器，其中所述偏振器是集成作為 部分有源矩陣像素尋址集成電路的線的一維陣列。
66. 如權(quán)利要求65的透明微顯示器，其中所述集成的線柵偏振器被構(gòu) 圖成透明像素電極，其包括像素內(nèi)的線柵線的互連，像素之間的隔離間隙， 和每個像素與有源矩陣的電連接。
67. 如權(quán)利要求65所迷的透明顯示器，其中在所述像素尋址電路和所 述線之間存在夾層電介質(zhì)。
68. 如權(quán)利要求62所述的透明顯示器，其中還包括鄰接所述尋址電路 的透明襯底。
69. 如權(quán)利要求68所述的透明顯示器，其中所述透明襯底由藍(lán)寶石制成。
70. 如權(quán)利要求62所述的透明顯示器，其中所迷偏振器是線柵偏振器。
71. 如權(quán)利要求70所示的透明顯示器，其中所述線柵偏振器構(gòu)成為抑 制反射。
72. 如權(quán)利要求71所述的透明微顯示器，其中所述線柵偏振器具有低 導(dǎo)電率，從而其吸收其不透射的大多數(shù)偏振光。
73. 如權(quán)利要求72所述的透明微顯示器，其中所迷低導(dǎo)電率線柵偏振 器用多晶硅構(gòu)圖。
74. 如權(quán)利要求72所述的透明微顯示器，其中所述低導(dǎo)電率線柵偏振 器用鎳鉻合金構(gòu)圖。
75. 如權(quán)利要求70所述的透明顯示器，其中所述線柵偏振器在像素之 間分割。
76. 如權(quán)利要求75所述的透明顯示器，其中所述線柵偏振器的線互連。
77. 如權(quán)利要求76所述的透明顯示器，其中所述線通過公共導(dǎo)電結(jié)構(gòu)互連。
78. 如權(quán)利要求76所述的透明顯示器，其中所述線通過橫跨至少兩根 線的通路互連。
79. —種透明顯示器，包括 偏振調(diào)制材料；控制偏振調(diào)制材料的尋址電路；和線柵偏振器，其集成到尋址電路上并且位于尋址電路和偏振調(diào)制材料之 間的界面，該線柵偏振器在像素之間分割，不需要單獨的透明電極； 線柵偏振器的線互連。
全文摘要
一種小的透明顯示器，具有在透明襯底上的硅有源底板；在硅有源底板上部并且由其控制的像素透明電極陣列；透明公共板；在底板和公共板液晶材料上的取向?qū)又g的液晶材料；以及制作在硅有源底板上的偏振器。偏振器校正通過透明襯底和硅有源底板的光的偏振，以提高顯示器的對比度。
文檔編號G02F1/1335GK101390000SQ200580039305
公開日2009年3月18日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者阿瑟·D·弗希爾, 阿里·厄森 申請人:明亮影像股份有限公司