專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備硅基反射式液晶彩色顯示器件時(shí)的對(duì)準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示領(lǐng)域，特別是一種在制備硅基反射式液晶彩色顯示器件時(shí)的對(duì)準(zhǔn)方法。
近年來(lái)，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)、以及硅基反射式液晶(LCOS)顯示技術(shù)等等。其中，LCOS顯示技術(shù)由于是由已非常成熟的硅基底CMOS工藝和液晶灌裝工藝組合而成的，因而具有分辨率高、成本低、容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的青睞，被公認(rèn)為是下一代的主流顯示技術(shù)之一。
LCOS顯示技術(shù)用于彩色顯示目前主要有三芯片和單芯片兩種方案。而單芯片方案由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、可靠性和耐固性好等優(yōu)點(diǎn)，因而更可能成為未來(lái)發(fā)展的方向。單芯片方案實(shí)施的一條重要途徑是直接制備彩色LCOS器件(參見(jiàn)專(zhuān)利申請(qǐng)01113471.2、01246153.9)，即將三色濾光片陣列與LCOS芯片直接封裝組合在一起。在這一過(guò)程中，將三色濾光片陣列與LCOS芯片上的金屬電極反射鏡陣列的對(duì)準(zhǔn)是一個(gè)技術(shù)難題，它要求的對(duì)準(zhǔn)精度應(yīng)優(yōu)于1微米，而現(xiàn)有的常規(guī)封裝工藝，其對(duì)準(zhǔn)精度只能達(dá)到5微米左右，不能滿(mǎn)足其技術(shù)要求。
本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單實(shí)用、精度高成本低的封裝對(duì)準(zhǔn)方法。
本發(fā)明的方法通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)用一紅外光源在LCOS芯片的反面進(jìn)行照明，由于LCOS的基片是硅材料，對(duì)于波長(zhǎng)大于1.1微米的紅外光是透明的，而鍍?cè)诿總€(gè)象元上的金屬電極反射鏡對(duì)于紅外光則是非透明的，因此，該紅外光將透過(guò)各象元上金屬電極反射鏡的間隙形成衍射圖案。該衍射圖案的零級(jí)衍射基本上就是該金屬電極反射鏡間隙的投影圖，而且，該零級(jí)衍射的光強(qiáng)度占總的透過(guò)光強(qiáng)度的絕大部分。另外，三色濾光片陣列的濾光片部分對(duì)于波長(zhǎng)在1.1～2.5微米的紅外光基本是透明的，而在濾光片間隙的鍍黑層對(duì)于紅外光是不透明的。當(dāng)三色濾光片陣列與金屬電極反射鏡陣列對(duì)準(zhǔn)時(shí)，三色濾光片間隙的鍍黑層正好擋住紅外衍射圖案的零級(jí)衍射位置，因而使透過(guò)的紅外光強(qiáng)達(dá)到最小值。因此，通過(guò)精密調(diào)整三色濾光片陣列與金屬電極反射鏡陣列的相對(duì)位置，使透過(guò)的紅外光強(qiáng)達(dá)到最小值，也就使三色濾光片陣列與金屬電極反射鏡陣列進(jìn)行了對(duì)準(zhǔn)。該方法的對(duì)準(zhǔn)精度可優(yōu)于1微米。
本發(fā)明的


如下圖1為L(zhǎng)COS象元的平面示意圖。
圖2為兩種三色濾光片陣列的平面示意圖。
圖3為二元振幅型光柵的衍射原理圖。
圖4為本發(fā)明方法的系統(tǒng)示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
圖1為L(zhǎng)COS象元的平面示意圖。由于LCOS芯片的象元表面1是金屬電極反射膜(通常為鋁膜)，對(duì)紅外光是不透明的，而在象元的間隔處2是裸露的硅材料，對(duì)于1.1～2.5微米波長(zhǎng)的紅外光是能夠透過(guò)的，因而自然地形成了一個(gè)二元振幅型光柵。
圖2(a)，(b)分別為品狀和梳狀三色濾光片陣列的平面示意圖。各紅3、綠4、藍(lán)5三色微型濾光片單元的尺寸與LCOS的象元尺寸大小基本相同，而且各濾光片對(duì)1.1～2.5微米波長(zhǎng)的紅外光是基本透明的。而在各濾光片的間隙部分6鍍有黑色遮光膜，該部分對(duì)于紅外光是不透明的。因此，三色濾光片陣列也自然地形成了一個(gè)二元振幅型光柵，且與上述LCOS象元光柵正好互補(bǔ)。
圖3為一個(gè)典型的二元振幅型光柵的衍射原理圖。該二元振幅型光柵的透過(guò)系數(shù)為g(ξ,η)=[1dξcomb(ξdξ)1dηcomb(ηdη)]]]>⊗[rect(ξa)rect(ηb)]×[rect(ξNdξ)rect(ηMdη)]]]>式中a、b為矩形孔的邊長(zhǎng)，dξ為光柵在ξ方向的周期的寬度，dη為光柵在η方向的周期的寬度，M為光柵在η方向的周期數(shù)，N光柵在ξ方向的周期數(shù)。
該光柵被單色平面波正入射照明時(shí)，干涉圖的復(fù)振幅分布正比于g(ξ，η)的富里葉變換G (fξ，fη)＝abNMdξdη[comb(dξfξ)comb(dηfη)]×[sinc(afξ)sin c(bfη)][sin c(Ndξfξ)sin c(Mdηfη)]=abNM{ΣMΣNsinc(amdξ)sinc(bldη)]]>×sinc[N(dξfξ-m)]sin c[M(dηfη-l)]}式中fξ，fη表示透射光中一個(gè)平面波成分的兩個(gè)空間頻率分量，分別等于sinθx/λ和sinθy/λ。
出現(xiàn)干涉主極大的條件為fξ和fη應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足dξfξ-m＝0dηfη-l＝0即dξsinθx＝mλdηsinθy＝lλ在這些主極大位置上，有G(fξ,fη)=abNMsinc(aθxλ)sinc(bθyλ)]]>主光斑的角寬度為X方向?yàn)棣?NdξcosθxY方向?yàn)棣?Mdηcosθy例如對(duì)于1280×1024的LCOS器件，M＝1280，N＝1024，由于M、N的數(shù)值很大，可以作為趨向無(wú)窮，得到很多個(gè)零級(jí)主極大點(diǎn)，其分布可以由上述公式計(jì)算出位置，能量全部集中在零級(jí)主極大。
光線(xiàn)通過(guò)LCOS象元光柵產(chǎn)生衍射，如果三色濾光片陣列光柵與LCOS象元光柵對(duì)準(zhǔn)很好，則衍射光的零級(jí)衍射光能量全部被擋住，探測(cè)器的信號(hào)最小。因此可以通過(guò)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整三色濾光片陣列的位置，使探測(cè)器的信號(hào)為最小，從而使三色濾光片陣列和LCOS象元金屬電極反射鏡陣列精密對(duì)準(zhǔn)。
圖4則為本發(fā)明方法的系統(tǒng)示意圖。采用鹵鎢燈等紅外發(fā)光器件作為光源7，其發(fā)射的紅外光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡8后，垂直入射到LCOS芯片9的背面，再分別經(jīng)過(guò)金屬電極反射鏡陣列10與三色濾光片陣列11兩個(gè)二元振幅型光柵的衍射后，通過(guò)會(huì)聚透鏡12會(huì)聚到紅外探測(cè)器13的表面。用三維微調(diào)整機(jī)構(gòu)，分別對(duì)三色濾光片陣列基片位置的X方向、Y方向和角度轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)整，使紅外探測(cè)器上的信號(hào)最小，從而使濾光片和LCOS象元實(shí)現(xiàn)精密對(duì)準(zhǔn)。用這種方法達(dá)到的對(duì)準(zhǔn)精度可優(yōu)于1微米。這一過(guò)程也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)完成，從而達(dá)到自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)、封裝的目的。
上述紅外探測(cè)器也可改為多元紅外CCD成象器件，可以直接觀察到紅外衍射圖象。根據(jù)衍射圖形，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行判讀，從而更迅速地判別調(diào)整方向和強(qiáng)度。
本發(fā)明具有如下有益效果1.將LCOS象元和微型彩色濾光片陣列作為互補(bǔ)的二元透射振幅光柵，可以大大提高對(duì)準(zhǔn)精度。
2.可以大大提高彩色LCOS器件的封裝時(shí)的生產(chǎn)效率，降低封裝成本。
3.可以采用計(jì)算機(jī)控制，實(shí)行自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)、封裝，適合大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種在制備硅基反射式液晶彩色顯示器件時(shí)的封裝對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于將帶有CMOS結(jié)構(gòu)的硅基片上的金屬電極反射鏡陣列與另一片玻璃基片上的彩色濾光片陣列一一對(duì)應(yīng)，并較準(zhǔn)、對(duì)齊地封裝在一起，中間可以灌入液晶。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于使用紅外光源在硅基片的背后進(jìn)行照明，該紅外光可透過(guò)硅基片上的金屬電極反射鏡陣列的間隙而射出干涉條紋圖象。
3.如權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的封裝對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于精密移動(dòng)鍍有彩色濾光片陣列的玻璃基片，使得鍍?cè)诓噬珵V光片陣列間隙中的鍍黑層網(wǎng)柵正好擋住從上述硅基片上的金屬電極反射鏡陣列的間隙射出的紅外光干涉條紋圖象的零級(jí)衍射圖案。
4.如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2和權(quán)利要求3所述的封裝對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于使用一套光學(xué)系統(tǒng)，將上述經(jīng)過(guò)硅基片上的金屬電極反射鏡陣列的間隙和彩色濾光片陣列射出的紅外光聚焦后射到一紅外探測(cè)器上，由該紅外探測(cè)器上的信號(hào)大小來(lái)判斷硅基片上的反射鏡陣列和玻璃基片上的彩色濾光片陣列是否對(duì)準(zhǔn)。
5.如權(quán)利要求2所述的封裝對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于所述的紅外光源的波長(zhǎng)在1.1微米到2.5微米之間。
6.如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3和權(quán)利要求4所述的封裝對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于使用一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，自動(dòng)尋找對(duì)應(yīng)所述紅外探測(cè)器上的信號(hào)達(dá)到極小值時(shí)的所述硅基片和所述玻璃基片的相對(duì)位置，從而可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的對(duì)準(zhǔn)封裝。
7.如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2和權(quán)利要求3所述的封裝對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于采用多元紅外CCD成象器件，直接觀察透過(guò)的紅外衍射圖案，從而判斷對(duì)準(zhǔn)與否。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種在制備硅基反射式液晶彩色顯示器件時(shí)的對(duì)準(zhǔn)方法，它利用了硅基片上反射鏡陣列的自然間隙，使得彩色濾光片列陣可以與其較方便地對(duì)準(zhǔn)，從而大大提高該器件封裝的生產(chǎn)效率，并可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的機(jī)械封裝。
文檔編號(hào)G09G3/36GK1402217SQ011265
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2001年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月28日
發(fā)明者邵劍心 申請(qǐng)人:邵劍心