纯相位硅基液晶器件的芯片级封装技术

本文讨论了纯相位硅基液晶器件(liquid crystal on silicon device,LCOS)的芯片级封装技术.包括具体基础工艺介绍、关键工艺分析及封装检测、质量控制方法等.其中详细介绍了工艺步骤中的玻璃基板和硅基板的光学预先检测、基板清洗、取向层处理、胶水涂覆、组装封装及灌注液晶工艺.同时在密封胶水涂覆、灌注液晶及如何控制器件厚度的原则问题上做出了重点阐述,最后定义了优质封装质量的纯相位硅基液晶器件应该具备的基本要素.     

基于光源偏振补偿的硅基液晶激光三维显示光学引擎

基于光源偏振补偿硅基液晶(LCOS)光学引擎的激光三维(3D)显示系统对传统的LCOS光学引擎引起的偏振光损失进行了补偿,使经由照明系统进入光学引擎的不同偏振方向的激光全部参与成像,既可以实现激光3D立体显示,还提高了二维(2D)显示时的光能利用率。进行2D显示时,入射激光的s偏振光和p偏振光分别对应于不同LCOS同时成像,成像后的图像在屏幕上相互叠加,投影后图像的亮度约为未进行偏振补偿时的2倍。当输入3D视频信号时,正交偏振的p偏振光和s偏振光分别对应于左右眼图像同时成像,观看者配戴由正交偏振片制成的眼镜,可实现双像分离,实现激光3D显示。     

GSP 插入LCOS 的可行性探讨

硅基液晶(LCOS)是最适合用于全息视频显示的空间光调制器之一,但是受限于小衍射角和低分辨率的特性,当前市场上的LCOS并不完全适用。近年来出现的超常表面(例如,间隙表面等离子体激元)具有独特的特性,提供了一种新的对光传播进行控制的方法。文中采用数值方法研究了在LCOS中插入超常表面结构,旨在解决小衍射角和低分辨率的问题。为了实用化,使用铝作为金属层、三氧化二铝层作为电介质层,生成GSP结构。首先,研究了铝在可见光频率的光学特性以及相应的法布里珀罗共振子模型。然后将初始GSP结构插入到LCOS中,得到液晶中的电场分布,进一步观察液晶中指向矢分布的变化。数值模拟的结果表明,所提出的结构对远场衍射光具有一定的影响,并且全息显示的视场角也发生一些改变。因此,这里提出的在LCOS装置中插入GSP的方案在技术上是可行的。     

温度对液晶波前校正器响应速度及LUT的影响研究

温度起伏会对液晶器件的相位调制特性、响应速度有影响,从而影响自适应光学系统中的液晶波前校正器的相位调制精度。针对该问题,本文研究了温度对512×512像素的硅基液晶波前校正器(LCOS)的LUT(look-up table)的影响,正是由于LUT的变化导致其相位调制特性不同;实验测量了不同温度下LCOS的时间和相位响应特性,由此计算了对应的LUT,利用最小二乘拟合方法对得到的数据进行拟合,给出了16～26℃范围内的关系式,利用此关系式可以获得该温度范围内不同温度下合理的LUT。我们在LCOS上施加闪耀光栅灰度图后,对不同LUT下入射光束的衍射效率分别进行测量,结果表明我们利用关系式内对应温度下的LUT取代LCOS中固定值的LUT方法可以克服温度的起伏带来的影响,提高LCOS的相位调制能力。本方法对于液晶器件在自适应光学、显示等领域的应用也有帮助。     

LCOS显示芯片设计

详细地讨论了LCOS显示技术原理;介绍了LCOS芯片的设计、制造技术.     

Fringing-field effects on high-resolution liquid crystal microdisplays

Fringing-field effects on high-resolution liquid crystal microdisplay devices, including the reflection-type liquid-crystal-on-silicon (LCOS) and transmission-type poly-silicon thin-film-transistor liquid crystal displays are simulated by the beam propagation method. The electro-optic performances of six commonly used liquid crystal modes are analyzed by the two-dimensional optical simulator. The vertically aligned (VA) cell exhibits the highest contrast ratio, but its fringing-field effect is severe. A circularly polarized light illuminated LCOS device is presented to eliminate the fringing-field effect of the VA cell. Both simulated and confirming experimental results show that the long-standing problems of poor sharpness, low brightness, and slow transition time of the VA cell can be overcome by using a circularly polarized light.     

基于CPLD的Si基液晶芯片显示驱动

以复杂可编程逻辑器件(CPLD))作为QVGA微显示视频核心控制单元,搭建LCOS微显示芯片驱动系统.通过对CPLD编程产生与微显示芯片相匹配的控制信号与显示数据信号,实现对显示芯片的驱动控制,向微显示芯片输入16帧顺序16级灰度电压测试信号以测试像素的灰度响应.测试结果表明电压灰度响应正确,通过控制行列坐标的方式产生测试图像,驱动微显示芯片显示出测试图像,验证了LCOS微显示芯片显示功能的正确性,显示效果良好,视频刷新频率可达到60 Hz.     

混合扭曲向列相模式的液晶盒参数对硅基液晶显示器的影响

90°混合扭曲向列相液晶(MTN)模式因其良好的关态色散特性、低驱动电压而被应用于小型或者微型硅基液晶显示器(LCOS)。针对MTN模式,模拟研究了液晶弹性常数、介电各向异性、预倾角以及盒厚变化对显示效果的影响,研究结果为硅基液晶显示器的开发提供了一定的理论依据。     

LED-Based Projection Systems

A novel design methodology for LED-array-based projection displays has been developed. By combining etendue limitation, system intensity, and efficiency requirements, a novel parameter space is proposed. Using this parameter space, LED lens-array and compound parabolic concentrator (CPC)-array illumination systems have been designed. A 1000-lm LED light source is built. Based on these lens-array and CPC-array illuminators, several LED-based liquid crystal on silicon (LCOS) projection systems are suggested. Among them, a one-panel LCOS projection system is proposed and tested. The method discussed here should be useful in the design of LED-array illumination systems for projectors in general.     

反射型LCOS显示板用于人眼波前像差校正的研究

采用基于硅基板的反射型液晶显示器件(LCOS)进行人眼波前像差校正的研究.理论分析了LCOS显示器件的光学调制特性,在合适的参数条件下,LCOS可工作在偏相位调制状态下.LCOS作为波前校正器和哈特曼传感器结合构成一个自适应闭环校正系统,校正在成像光路中引入的具有人眼波前像差特点的静态波前畸变,实验结果标明LCOS可以有效地校正光学成像系统中的波前畸变,校正后像差的RMS值小于0.1 μm.LCOS器件作为相位校正元件在人眼波前像差校正和视网膜成像系统中具有良好的应用前景.     

Free space adaptive optical interconnect at 1.25 Gb/s, with beam steering using a ferroelectric liquid-crystal SLM

A free space adaptive optical interconnect is reported, in which an optically modulated channel from a vertical-cavity surface-emitting laser at 1.25 Gb/s is steered using reconfigurable binary phase gratings displayed on a ferroelectric liquid crystal on silicon (LCOS) spatial light modulator (SLM), to correct for misalignment. The optical system, and addressing scheme to maintain a transparent optical path, is described. The measured optical losses total 13.6 dB, sufficient to give a bit error rate (BER) of 10/sup -12/ with current optical transmitter and receiver technology. This is, to our knowledge, the first demonstration of a high-speed data transmission through an adaptive optical interconnect using an "off-the-shelf" commercial ferroelectric display panel.     

LCOS技术的发展

介绍了LCOS器件结构,应用中的关键问题。描述了投影显示关键参数（分辩率、对比度、投影光学、系统的光通量、彩色化、灯及屏幕）及优化方法。讨论了有街于研究开发的问题。主要有液晶显示的各种电光效应。     

硅基液晶（LCOS）与反射显示模式的关态特性

文章概述了硅基液晶（LCOS）所使用的反射式显示模式的关态特性,研究基础是均匀扭曲液晶盒的Jones矩阵,同时介绍了郭海成提出的参数空间方法和基于光学等价定理的“理想”模式,并强调了显示模式本身引起的光学色散,而光的利用率要求备选模式落在参数空间曲线的极值点附近。     

硅基液晶（LCOS）与动力学响应特性

文章在实验上给出了硅基液晶（LCOS）所用90°MTN的反射率一时间响应曲线,引入了光学响应意义上的上升时间和下降时间,并基于液晶动力学理论和Jones矩阵方法对60°MTN盒进行了数值计算,证实了上升时间随电压增加而减小,下降时间不依赖于初始电压,同时指出了光学响应时间与指向矢取向时间的区别。     

微显示器和晶圆技术的现状及展望

介绍LCD、DMD和LCOS三大主流微显示器的构造、制作和基于微显示技术的投影显示基本原理,并展望其发展趋势及中芯国际的LCOS开发成果.     

编码衍射图样的相位检索

经典的迭代相位检索方法具有抗噪性能差、不 能收敛到全局最优解等缺点;而基于相位割(PC)的最优化相位检索技术通过精确的分离振幅 和相位变量, 将相位检索问题转化 为二次约束的凸规划问题,理论上可以保证在相差全局相位因子条件下收敛到全局最优解。 本文提出用更结构 化和更“很少随机的”的三元与八元掩膜编码衍射图样(CDP),求解PC以获得丢失的 相位。模拟实验首先测试 一维复信号,分别比较不同掩膜重构的成功率。其次,比较它们对二维分子图像的重构结果 。实验结果表 明,本文方法可以获得比传统的基于二元掩膜的方法更好的重构结果。将恢复的相位分 布加载到所搭 建的基于Si基液晶(LCOS)的光学重构系统中,产生的CDP证明了所提方法的正确性。     

LCOS是数字电视显示技术的最佳选择中国是LCOS最佳成长地区

LCOS技术作为一种新兴的微显示技术,是目前世界上唯一没有垄断性专利的技术。与其它显示技术相比,该技术具有高清晰度、高亮度、高对比度、潜在的低成本等特点,必将成为未来数字电视的主流技术。本文就LCOS技术产业化状况进行了分析,指出在中国进行LCOS产业化有着雄厚的产业基础和优势,前景十分光明。     

硅基液晶（LCOS）与电光特性

文章以向列相液晶的弹性理论和Jones矩阵方法为研究基础,给出了90°MTN模式的电压-反射率实验曲线,概述了硅基液晶（LCOS）所使用的反射式显示模式的电压开态特性。对红、绿、蓝三色光,给出了90°MTN和SCTN两种模式的电压-反射率特性曲线,强调了电压开态下的色散效应。对于5V的暗态工作电压,给出了TN-ECB-1和45°MTN两种模式对比度随盒厚的变化曲线。     

用LED光源的单片式LCOS彩色投影机

介绍一种以LED作为光源的单片LCOS全彩色投影机。证实由于偏振光转换导致的光输出限制是可以克服的，就是通过LCOS面板小的工作F#和LED与偏振光回收兼容性设计，而且避免了光源光束扩展量的增加。介绍LCOS投影HDTV在光收集元件和驱动方式等方面关键技术的进展。实例采用常规LED，得到大于401m的屏幕流明光通量。     

液晶灌注工艺研究

液晶灌注在整个液晶显示器(LCD)的制造过程中有着举足轻重的作用,优化灌注制程对提高生产良率、缩短工艺所耗时间具有极其重要的意义。本文从生产实践出发对液晶灌注工艺进行了详细的研究,探讨了影响液晶灌注的几个重要因素,通过实验对液晶灌注参数进行了优化,并提出了改善措施,在一定程度上提高了液晶的灌注质量。