提出了一種使用介電突起消除邊緣場(chǎng)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(jì)介電突起結(jié)構(gòu)來阻隔相鄰像素電極之間的串?dāng)_電場(chǎng),通過對(duì)LCoS的液晶分子指向矢分布和邊緣場(chǎng)串?dāng)_現(xiàn)象進(jìn)行仿真,分析了邊緣場(chǎng)效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理及其影響因素,并對(duì)相應(yīng)反射率和相位進(jìn)行了計(jì)算和對(duì)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(duì)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(chǎng)對(duì)相鄰像素內(nèi)液晶分子取向的影響,進(jìn)而提高了LCoS的對(duì)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(duì)中心像素電極施加電壓時(shí)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(shí)的反射光分布，可以看出像素之間的邊緣場(chǎng)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(chǎng)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(huì)影響整體顯示效果，說明介電突起很好地阻隔了邊緣電場(chǎng)，消除了邊緣場(chǎng)對(duì)相鄰像素成像效果的影響。圖3(c）為5V電壓時(shí)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(duì)中心像素加電時(shí)相鄰的上一個(gè)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(chǎng)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(shí)開始下降，隨著電壓的增加，反射率逐漸變小，受到邊緣場(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)。我們還仿真了傳統(tǒng)LCoS和具有介電突起的LCoS在對(duì)中心像素電極施加電壓時(shí)相鄰像素的相位分布和整體視角對(duì)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(chǎng)的影響存在擾動(dòng)，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(chǎng)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�？梢钥闯觯瑐鹘y(tǒng)LCoS的對(duì)比度大于35∶1的區(qū)域接近50°，而具有介電突起的LCoS對(duì)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陆担@是因?yàn)長(zhǎng)CoS暗態(tài)時(shí)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(duì)比度。整體來看，介電突起對(duì)LCoS的視角影響不大，兩者的視角基本相同。圖2 LCoS在對(duì)中間像素加電場(chǎng)時(shí)相鄰像素液晶分子排布對(duì)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(duì)中間像素加電場(chǎng)時(shí)相鄰像素液晶分子排布對(duì)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(duì)中心像素電極施加電壓時(shí)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(shí)的反射光分布；（b）具有介電突起的LCoS在中心像素加電時(shí)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(shí)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(shí)相鄰像素反射率隨電壓的變化曲線。


本文編號(hào)：3611589