發(fā)布時間：2022-01-27 02:34

　　提出了一種使用介電突起消除邊緣場效應(yīng)的硅基液晶顯示器（Liquid Crystal on Silicon,LCoS）。在像素電極之間設(shè)計介電突起結(jié)構(gòu)來阻隔相鄰像素電極之間的串?dāng)_電場,通過對LCoS的液晶分子指向矢分布和邊緣場串?dāng)_現(xiàn)象進(jìn)行仿真,分析了邊緣場效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理及其影響因素,并對相應(yīng)反射率和相位進(jìn)行了計算和對比。具有介電突起的LCoS相比傳統(tǒng)LCoS在減少相鄰像素邊緣反射率和相位干擾上有明顯的效果,反射率始終維持在96%,相位差保持不變,對比度大于35∶1的區(qū)域接近60°,整體視角基本不受影響。所提出的介電突起能夠很好地消除橫向電場對相鄰像素內(nèi)液晶分子取向的影響,進(jìn)而提高了LCoS的對比度,大大改善了顯示效果。 

【文章來源】：液晶與顯示. 2020,35(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

具有介電突起的LCoS結(jié)構(gòu)。（a）剖面圖；（b)3D圖。

圖3為傳統(tǒng)LCoS和具有介電突起的LCoS在對中心像素電極施加電壓時相鄰像素的反射光分布和反射率曲線。圖3(a）為傳統(tǒng)LCoS在中心像素加電時的反射光分布，可以看出像素之間的邊緣場效應(yīng)使相鄰像素的灰階發(fā)生了改變，亮度均勻性受到了影響，進(jìn)而影響顯示效果。為了解決這一問題，我們提出具有消除邊緣場的介電突起的LCoS，其仿真效果如圖3(b）所示，像素區(qū)域顯示亮度均勻，非像素區(qū)域有輕微的灰度變化，但并不會影響整體顯示效果，說明介電突起很好地阻隔了邊緣電場，消除了邊緣場對相鄰像素成像效果的影響。圖3(c）為5V電壓時傳統(tǒng)LCoS和具有介電突起的LCoS在圖3(a）和圖3(b）所示紅色實(shí)線區(qū)域反射率隨位置的變化曲線，可以看出傳統(tǒng)LCoS在對中心像素加電時相鄰的上一個像素靠近中心加電像素的區(qū)域反射率驟降，與反射光分布圖3(a）一致，說明相鄰像素的亮度受到了影響。而具有介電突起的LCoS在相同情況下反射率為96%，基本保持不變，與反射光分布圖3(b）一致，顯示效果未受到邊緣場的影響。圖3(d）為傳統(tǒng)LCoS和具有介電突起的LCoS在圖3(a）和圖3(b）所示紅色實(shí)線區(qū)域中反射率隨電壓的變化曲線，由圖可知，傳統(tǒng)LCoS的反射率在電壓大于3V時開始下降，隨著電壓的增加，反射率逐漸變小，受到邊緣場的影響越來越嚴(yán)重，而具有介電突起的LCoS反射率基本保持不變，不隨電壓的增加而改變，說明介電突起可以消除傳統(tǒng)LCoS中的邊緣場效應(yīng)。我們還仿真了傳統(tǒng)LCoS和具有介電突起的LCoS在對中心像素電極施加電壓時相鄰像素的相位分布和整體視角對比，如圖4所示。圖4(a）為傳統(tǒng)LCoS和具有介電突起的LCoS在圖3(a）和圖3(b）所示藍(lán)色實(shí)線區(qū)域中相位隨位置的變化曲線，圖4(a）中的紅色實(shí)線是不加突起的傳統(tǒng)LCoS的相位調(diào)制，相位曲線在像素間隙處是一條斜線，說明兩像素之間的液晶分子受到了邊緣場的影響存在擾動，而具有介電突起的LCoS，如黑色虛線所示，相位曲線在兩像素之間明顯更為陡峭，相位差基本保持不變，相鄰像素的液晶分子沒有受到影響，說明介電突起大大降低了邊緣場帶來的串?dāng)_。圖4(b）和圖4(c）分別為傳統(tǒng)LCoS和具有介電突起的LCoS的整體視角圖�？梢钥闯�，傳統(tǒng)LCoS的對比度大于35∶1的區(qū)域接近50°，而具有介電突起的LCoS對比度大于35∶1的區(qū)域接近60°，但中心部分區(qū)域?qū)Ρ榷扔兴陆�，這是因?yàn)長CoS暗態(tài)時像素邊緣的液晶分子由于介電突起的作用而存在一定的初始傾斜角，特定偏振角度的光線入射，導(dǎo)致存在初始反射率，從而影響中心對比度。整體來看，介電突起對LCoS的視角影響不大，兩者的視角基本相同。圖2 LCoS在對中間像素加電場時相鄰像素液晶分子排布對比。（a）傳統(tǒng)LCoS液晶顯示盒的分子排布（剖面圖）；（b）具有介電突起的LCoS液晶顯示盒的分子排布（剖面圖）；（c）傳統(tǒng)LCoS液晶顯示盒的分子排布（俯視圖）；（d）具有介電突起的LCoS液晶顯示盒的分子排布（俯視圖）。

圖2 LCoS在對中間像素加電場時相鄰像素液晶分子排布對比。（a）傳統(tǒng)LCoS液晶顯示盒的分子排布（剖面圖）；（b）具有介電突起的LCoS液晶顯示盒的分子排布（剖面圖）；（c）傳統(tǒng)LCoS液晶顯示盒的分子排布（俯視圖）；（d）具有介電突起的LCoS液晶顯示盒的分子排布（俯視圖）。圖3 傳統(tǒng)LCoS和具有介電突起的LCoS在對中心像素電極施加電壓時相鄰像素的反射光分布和反射率曲線。（a）傳統(tǒng)LCoS在中心像素加電時的反射光分布；（b）具有介電突起的LCoS在中心像素加電時的反射光分布；（c）傳統(tǒng)LCoS和具有介電突起的LCoS在中心像素施加5V電壓時相鄰像素反射率隨位置的變化曲線；（d）傳統(tǒng)LCoS和具有介電突起的LCoS在中心像素加電時相鄰像素反射率隨電壓的變化曲線。


本文編號：3611589