專利名稱：一種提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法。
背景技術(shù)：
LCOS (Phase Only Liquid Crystal On Silicon,相控式娃基液晶器件)技術(shù)在圖像和視頻顯示方面發(fā)展近20年,跟傳統(tǒng)的LCD (Liquid Crystal Display,液晶顯示)平板顯示技術(shù)不同，它不僅利用了液晶材料獨(dú)特的光電特性，同時(shí)結(jié)合了高性能、多功能CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)集成電路的優(yōu)勢(shì)，利用電信號(hào)控制液晶材料的偏轉(zhuǎn)，在這個(gè)變化的過(guò)程中對(duì)入射光進(jìn)行全相位、連續(xù)的調(diào)試，從原理上看，對(duì)于光的利用效率是最佳的。因此該器件的應(yīng)用功能比傳統(tǒng)的IXD顯示和LCOS圖像顯示又豐富了許多。目前在光通信、全息投影等方面占有一定的優(yōu)勢(shì)。LCOS器件大概分成兩類:第一類是對(duì)光的振幅進(jìn)行調(diào)試，即上述的傳統(tǒng)LCOS顯示器件；第二類是僅對(duì)光的相位進(jìn)行調(diào)試。振幅調(diào)試的LCOS通過(guò)線性偏振片，對(duì)入射光的線性偏正方向進(jìn)行調(diào)試后，最后輸出偏振光信息，這類似于當(dāng)前的LCD顯示原理；而相位調(diào)試的LCOS器件則通過(guò)加載在CMOS電路上的電信號(hào)改變液晶分子的雙折射率，從而達(dá)到延遲入射光相位的效果，由于液晶材料的雙折射率變化范圍較大，因此相控LCOS器件中通常使用液晶材料作為光傳輸媒介。由于在相位調(diào)試的LCOS器件當(dāng)中,偏振片和其他光學(xué)器件是沒(méi)有光吸收的，這樣光傳輸效率是最大的。因此，相控LCOS器件是未來(lái)光引擎的發(fā)展方向之一。相控LCOS器件的結(jié)構(gòu)如

圖1所示，與傳統(tǒng)IXD器件的“三明治”結(jié)構(gòu)不同的是，將其中一層玻璃襯底換成CMOS集成電路的硅襯底，是反射性器件。為了使LCOS的硅背板(硅襯底)電路的像素陣列達(dá)到最大的填充因數(shù)，電子電路設(shè)置在鋁制像素陣列的下部。當(dāng)入射光進(jìn)入零吸收的液晶材料層時(shí)，將模擬驅(qū)動(dòng)電壓加載于硅背板的每個(gè)像素上，通過(guò)電場(chǎng)使液晶材料發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這樣可以使得入射光在液晶分子偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中發(fā)生相位延遲。液晶材料是一種介乎于固體和液體之間的物質(zhì)狀態(tài)。液晶材料的狀態(tài)又分成向列型液晶態(tài)，近晶型液晶態(tài)(Smectic Phase)等。通常來(lái)說(shuō)液晶態(tài)由分子在空間的定向來(lái)區(qū)分，即分子重心在空間的分布。比如向列型液晶的分子是長(zhǎng)細(xì)棒型的，那它們的分子的分布是指向某個(gè)方向的。由于液晶分子在高溫是具有液體的形態(tài)，即任意方向態(tài)的(IsotropicPhase)，所以要保持液晶的某特定方向?qū)傩?，需要將環(huán)境溫度保持在一個(gè)范圍之內(nèi)。如圖2所示，以向列型液晶材料為例，它是普通的液晶態(tài)之一，它分子是棒狀的、其排列具有一定方向。當(dāng)前液晶器件中的主要光電材料便是向列型液晶分子，藍(lán)相液晶分子或者膽固醇型液晶分子。是特殊折射率，它平行于液晶分子方向的電場(chǎng)偏振方向；n。是普通折射率，它垂直于液晶分子方向的電場(chǎng)偏振方向。雙折率是兩數(shù)值的差。由于向列型液晶材料具備連續(xù)相位調(diào)試的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)被越來(lái)越多的硅基液晶器件(LCOS)所采用。液晶材料的選擇是相控式LCOS器件性能的最重要部分，應(yīng)用于此器件中的液晶材料必須滿足以下幾個(gè)要求:1、高雙折射率(器件厚度厚，器件響應(yīng)速度慢):
權(quán)利要求
1.一種提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，包括: 步驟S101，把驅(qū)動(dòng)電壓增加到最大負(fù)載電壓Vmax，完成最大電壓驅(qū)動(dòng)過(guò)程； 步驟S102，將驅(qū)動(dòng)電壓降至根據(jù)器件工作溫度確定的目標(biāo)電壓值Vi，來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)相位值；此時(shí)器件需要的時(shí)間為td i ;td i是從最大電壓到灰度等級(jí)為i時(shí)的響應(yīng)時(shí)間，其中 i=0,1,2,......,255 ； 步驟S103，得到最后的相位延遲。
2.如權(quán)利要求1所述的提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，在模擬電路驅(qū)動(dòng)下的相控LCOS器件，最大電壓為7V，灰度級(jí)從O至255。
3.如權(quán)利要求2所述的提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，最大負(fù)載電壓Vmax為灰度值為255所對(duì)應(yīng)的負(fù)載電壓值。
4.如權(quán)利要求2所述的提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，最大負(fù)載電壓Vmax為灰度值為189所對(duì)應(yīng)的負(fù)載電壓值。
5.如權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，在步驟SlOl之前，還包括: 進(jìn)行直流平衡處理，使硅基液晶器件中加載于液晶材料上的交變電場(chǎng)對(duì)稱。
6.如權(quán)利要求5所述的提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，在負(fù)載電壓由最大負(fù)載電壓向目標(biāo)電壓值降低時(shí)，增加一個(gè)或多個(gè)中間電壓值，負(fù)載電壓由最大負(fù)載電壓先降到中間電壓值，再降至目標(biāo)電壓值；同時(shí)，在驅(qū)動(dòng)電壓的方波電壓波形的波形前沿和后沿增加預(yù)定中間值，減小穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的相位擺動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1或6所述的提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，在步驟SlOl之前或步驟S103之后，還包括: 確定調(diào)整步長(zhǎng)m; 根據(jù)相控硅基液晶器件的厚度，結(jié)合調(diào)整步長(zhǎng)m，確定不同的響應(yīng)區(qū)間； 選擇各個(gè)響應(yīng)區(qū)間內(nèi)，響應(yīng)速度變化最快的一個(gè)響應(yīng)區(qū)間作為相控變換的工作區(qū)間。
8.如權(quán)利要求7所述的提聞相控娃基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，娃基液晶器件的CMOS背板中，像素尺寸的大小在I微米到20微米之間，單元像素的形狀為長(zhǎng)方形或者正方形。
9.如權(quán)利要求7所述的提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，硅基液晶器件的液晶材料為向列型液晶材料、監(jiān)相液晶材料或膽固醇型液晶材料。
10.如權(quán)利要求9所述的提高相控向列型硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，硅基液晶器件的取向?qū)佑筛叻肿泳酆衔锝M成的，取向?qū)拥哪Σ练绞绞桥c液晶分子的方向矢量垂直；當(dāng)液晶材料應(yīng)用于電控性雙折射率的結(jié)構(gòu)中時(shí)，取向?qū)拥某跏寄Σ两菫?° ;當(dāng)液晶材料應(yīng)用于光學(xué)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的器件中時(shí)，取向?qū)拥某跏寄Σ两遣恍∮?°。
11.如權(quán)利要求7所述的提聞相控娃基液晶器件響應(yīng)速度的方法，其特征在于，娃基液晶器件的驅(qū)動(dòng)電壓為正弦波脈沖、三角波脈沖或者方形波脈沖。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高相控硅基液晶器件響應(yīng)速度的方法，包括步驟S101，把驅(qū)動(dòng)電壓增加到最大負(fù)載電壓Vmax，完成最大電壓驅(qū)動(dòng)過(guò)程；步驟S102，將驅(qū)動(dòng)電壓降至根據(jù)器件工作溫度確定的目標(biāo)電壓值Vi，來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)相位值；此時(shí)器件需要的時(shí)間為td_i；td_i是從最大電壓到灰度等級(jí)為i時(shí)的響應(yīng)時(shí)間，其中i=0，1，2，……，255；步驟S103，得到最后的相位延遲。本發(fā)明采用ECB模式，在滿足連續(xù)相位調(diào)試、極低量子化誤差、高光傳輸效率、全相位調(diào)試等原有優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，達(dá)到了器件提速的目的。
文檔編號(hào)G02F1/133GK103197455SQ20131008695
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者張紫辰, 尤政, 初大平 申請(qǐng)人:清華大學(xué)