1281 Q^4§5.x-twf.doc/006 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種液晶面板及顯示裝置，且特別是 有關於一種反射式單晶石夕液晶面板(liquid crystal on silicon panel，LCOS panel)以及使用此反射式單晶矽液晶面板之投 影裝置 【先前技術】 近年來，因為液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD) 具有外型薄、重量輕、低操作電壓、省電、以及無輻射線 寺優點’已逐漸取代於傳統的陰極射線管（Cathode Ray Tube，CRT)，而成為顯示裝置的主流。然而，由於液晶顯 示器(LCD)技術上的限制，多半只能侷限在顯示幕為3〇吋 以下的產品。而對於3〇对至60对左右的顯示器，原本以 電聚顯示器(Plasma Display Panel，PDP)之發展最被看好， 然而’因為其成本過高，故無法成為一般消費者所能接受 的產品。 因此’對於大尺寸顯示裝置的發展方向，目前是朝向 發展採用投影技術的顯示裝置，例如說，反射式投影顯示 I 置(reflective projection display apparatus)與背投影顯示 I 置(rear projection display apparatus)等。反射式投影顯示 裝置與背投影顯示裝置中會可能使用到反射式單晶矽液晶 (LCOS)面板。且由於lc〇s面板具有低成本、高開口率（可 南達90%)、高解析度（畫素大小可至或更小）等 優點，已有許多廠商開始發展此技術。 5 -x-twf. doc/006 而目前反射式液晶投影顯示裝置中，大多是在其白光 光源以及LCOS面板之間使用分色鏡(dichr〇ic如打沉)將白 光分成紅光、綠光以及監光三道光束，再分別經由三個 ^ 面板的調變以搭載影像訊號於三道光束中Γ最:妳 由雙向棱鏡與投影鏡頭等光學元件投影合。了 _ 分色鏡的使用會導致成本的提高，而且光路設計也較為不 . 易。另外，一般反射式LC〇S面板是利用形成在矽基底上 的金屬鋁來作為反射層，而此種以金屬鋁作為反射層之反 * 身MLC0S面板的反射率有限，因而使得投影裝置之亮度 與對比受到相當的限制。 【發明内容】 本發明的目的就是在提供一種反射式單晶矽液晶面 板，其具有甚佳的反射率。 本發明的再一目的是提供一種顯影裝置，其具有高亮 度以及高對比之性質。 本發明提出一種反射式單晶矽液晶(LC〇s)面板，其包 φ 括石夕基板、一吸收層、一彩色鏡(color mirror)、一透明 基板以及一液晶層。此矽基板上已配置有一晝素陣列。吸 收層是配置於晝素陣列上，彩色鏡是配置於吸收層上，其 • ^彩色鏡會將至少—特定波長範_光反射，而未被彩 色鏡反射的光會被吸收層吸收。透明基板是配置於矽基板 之對向，且透明基板上包括配置有一透明電極。液晶層是 配置在位於矽基板上的彩色鏡與透明基板上的透明之 間。 6 12 8 1 Q^j^-x-twf.doc/006 依…、本舍明的-車父佳實施例，上述之吸收層包括一黑 色吸光材質’其例如金屬層。在—較佳實施例中，此 吸收層之材質包括氮化鈦、鶴、鉻或铜。 依照本發明的一較佳實施例，上述之彩色鏡是一多層 結構。在一貫施例中，多層結構包括至少一高折射率膜層 以及至少一低折射率膜層。而多層結構之各層之材質例如 疋選自氧化组、氧化鈦或氧化石夕。 依照本發明的一較佳實施例，上述彩色鏡會反射紅光 ㈣)、監光(blue)、綠光(green)、青綠光㈣⑽)、黃光㈣bw) 及橘紅光(magenta)其中一種色光。 依照本發明的一較佳實施例，上述彩色鏡包括兩種彩 色反射結構，因而會反射紅光、藍光、綠光、青綠光、黃 光及橘紅光其中兩種色光。 依照本發明的一較佳實施例，上述彩色鏡包括三種彩 色反射結構，因而會反射紅光、藍光、綠光、青綠光、黃 光及橘紅光其中三種色光。 依照本發明的一較佳實施例，上述彩色鏡包括四種或 以上彩色反射結構，因而會反射紅光、藍光、綠光、青綠 光、黃光及橘紅光其中四種或以上的色光。 依照本發明的一較佳實施例，上述彩色鏡會反射紅外 光。 依照本發明的一較佳實施例，上述畫素陣列包括多數 個主動元件以及與主動元件電性連接的多數個晝素電極。 本發明另提出一種投影裝置，其包括一光源系統、至 7 12 8 1 Oj^^5-x-twf.doc/0〇6 少一偏極化分光裝置以及至少一反射式單晶矽液晶面板。 光源糸統係用以提供一白光光束。至少一偏極化分光裝置 是配置於白光光束之傳遞路徑上。至少一反射式單晶矽液 晶面板即是如上所述之反射式單晶石夕液晶面板，且此反射 式單晶矽液晶面板是配置於偏極化分光裝置之後的白光光 束傳遞路徑上。 依照本發明的一較佳實施例，上述之至少一反射式單 晶矽液晶面板為單一片反射式單晶矽液晶面板。 依照本發明的一較佳實施例，上述之至少一反射式單 晶石夕液晶面板包括二片反射式單晶石夕液晶面板。 依照本發明的一較佳實施例，上述之至少一反射式單 晶矽液晶面板包括三片反射式單晶矽液晶面板。 依照本發明的一較佳實施例，上述之至少一反射式單 晶矽液晶面板包括四片或四片以上反射式單晶矽液晶面 板。 依照本發明的一較佳實施例，上述之光源系統包括一 光源以及至少一光學膜片。光源例如是一弧光燈（arc lamP)、一超高效能(ultra-high performance，UHP)燈、一鹵 素燈(halogen lamp)或一金屬鹵化物燈(metal halide lamp)。 本發明因於反射式單晶矽液晶面板内所設置的彩色 鏡可以使特定波長的光可以反射出並且使未被反射之光被 吸收’因此可以使反射式單晶矽液晶面板的反射率大幅提 幵。而若是將此種反射式單晶石夕液晶面板應用於投影設備 中不但不需使用分光鏡且能夠提高顯示亮度與對比。 8 128 1 Q^^-x-twf.doc/006 為讓本叙明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易丨董，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 圖1為依照本發明一較佳實施例之反射式單晶矽液晶 面板之剖面示意圖。如圖1所示，反射式單晶矽液晶面板 100包括矽基板102、晝素陣列101、吸收層1〇6、彩色鏡 108、液晶層112以及透明基板114。晝素陣列1〇1係配置 於矽基板102上，吸收層106是配置於晝素陣列ι〇1上， 而彩色鏡108是配置於吸收層1〇6上。透明基板114是位 於矽基板102之對向，且透明基板114上包括配置有一透 明電極116，透明電極ι16之材質例如是銦錫氧化物或是 鋼鋅氧化物。而液晶層Π2則是配置於透明基板114上的 透明電極116以及矽基板1〇2上的彩色鏡108之間。在一 幸父佳實施例中，此反射式單晶矽液晶面板100更包括配向 膜110、118，其分別是位於彩色鏡1〇8與液晶層ι12之間 以及透明電極116與液晶層112之間。 在一較佳實施例中，矽基板102上已形成有多個主動 凡件（未繪示出），其是利用次微米半導體製程技術所形 成。另外，在矽基板102上是配置有與主動元件電性連接 的多個畫素電極104,晝素電極104之材質例如是金屬鋁。 而每一主動元件與每一晝素電極104則構成一畫素單元 130 ’而這些畫素單元130則構成所謂的畫素陣列101。此 外’配置於；δ夕基板102的對向侧的透明基板114例如是一 9 i-x-twf.doc/006 玻璃基板。此外，位於透明基板114以及矽基板102之間 的液晶層112可以是任何已知且適用於反射式單晶矽液晶 面板的液晶材料。 特別是，吸收層106會覆蓋住晝素電極104，且彩色 鏡108是配置於吸收層1〇6上。而且此彩色鏡1〇8會將至
少一特定波長範圍的光反射，而未被彩色鏡108反射的光 會被位於底下的吸收層106吸收。換言之，當光線12〇進 入彩色鏡108之後，特定波長的光i2〇a會被彩色鏡1〇8 反射出，而其他未被反射的光12〇b就會被吸收層1〇6吸 收。在一實施例中，彩色鏡會對應各晝素單元13〇之 晝素電極104配置，且在晝素單元13〇的彩色鏡1〇8之間 更包括配置有一黑矩陣(black matrix)l08a。吸收層10ό包
括一黑色吸光材質，其例如是一金屬層。在一較佳實施例 中’此金屬層之材質包括氮化鈦、鎢、鉻或銦。另外，彩 色鏡108例如是一多層結構。在一實施例中，此多層結構 包括至少一尚折射率膜層以及至少一低折射率膜層，且高 折射率膜層以及低折射率膜層彼此交疊。藉由高折射率膜 層以及低折射率膜層材質、厚度的選擇與搭配，可以使得 ，多層結構的彩色鏡⑽能夠反射出特定波長的光(例如 是紅光、藍光、綠光、青綠光、黃光或橘紅光），而其他未 被反射的光則會穿透彩色鏡⑽^達底下的吸收層1〇6。 c實施例中’上述之多層結構之各層之“是選自 L二ΐ化欽或氧化碎。在本實施例中，因彩色鏡108 疋‘，、’、材質之多層結構所構成，其具有耐高能量光源 1281Q被 -x-twf.doc/006 照射的優點。 此彩色鏡108可以為單一彩色反射結構，因此其可以 反射紅光、監光、綠光、青綠光、黃光及橘紅光其中一種 色光。如圖2A所示，其係為彩色鏡108之上視圖。在一 實施例中，每一晝素單元13〇上的彩色鏡1〇8皆為反射紅 光(R)。當然，其亦可以設計成每一畫素單元上的彩色 鏡108皆為反射綠光、藍光、青綠光、黃光或是橘紅光(未 繪示出）。 在另一實施例中，此彩色鏡108包括兩種彩色反射結 構，因而其可以反射紅光、藍光、綠光、青綠光、黃光或 是橘紅光其中兩種色光。例如，如圖2B所示，可反射綠 光(G)以及藍光(B)的兩種彩色反射結構對應晝素單元13〇 而父錯排列。當然，本發明並不限制其排列方式。另外， 上述兩種彩色反射結構可以是紅光、藍光、綠光、青綠光、 黃光與橘紅光任兩種的組合。 在另一較佳實施例中，此彩色鏡1〇δ包括三種彩色反 射結構，_其可反射紅光、藍光、縣、青綠光、音光 與橘紅光其中三種色光。例如，如圖2C所示，其可反射 、^、、、彔光(G)以及監光(Β)，且此三種彩色反射結構在 弟-列疋以RGB之順序排列，第二列是以BRg之順序排 式本發明並不限制其排列順序。本發明也不限 依據其他實施例，本發明之彩色 可反射紅外朵。七本3 』以。又。t成 卜先或者疋，可將彩色鏡108設計成具有四種 128 iq^ -x-twf.doc/006 或四種以上的彩色反射結構，因而可反射紅光、藍光、綠 光、青綠光、黃光與橘紅光其中四種或以上的色光(未繪示 出）。 本發明之反射式單晶矽液晶面板是採用彩色鏡來反 射出所想要的色光，並且透過吸收層將未被反射的光線吸 收，此種反射式單晶石夕液晶面板具有甚佳的反射率。也就 是說，本發明之反射式單晶矽液晶面板相較於傳統單純使 用金屬鋁作為反射層之反射式單晶矽液晶面板來說具有較 佳的反射率。 而本發明之反射式單晶矽液晶面板可以應用於單片 式液晶面板之投影設備、雙片式液晶面板之投影設備、三 片式液晶面板之投影設備、四片或更多片液晶面板之投影 設備，其詳細說明如下。 圖3為依照本發明之較佳實施例之一種單片式液晶面 板之投影設備的示意圖。請參照圖3，此投影設備3〇〇包 括一光源系統301、一偏極化分光裝置3〇6以及一反射式 單晶矽液晶面板100。在一較佳實施例中，此投影設備3〇〇 更包括一投影透鏡308。 光源系統301是用以提供一白光光束W1。光源系統 301包括一光源302以及至少_光學膜片3〇4。光源3〇1 例如是一弧光燈（arc lamp)、一超高效能（ultra_high performance，UHP)燈、一 _ 素燈(hal〇gen lamp)或一金屬鹵 化物燈(metal halide lamp)。光學膜片3〇4包括ps偏振轉 換器、濾除紫外光或/及紅外光的濾光片、積光片、聚光鏡 12 S 1 Q^^.x.t^fdoc/006 或其組合等等。 偏極化分光裝置306係配置於白光光束wi之傳遞路 徑上。反射式早晶石夕液晶面板100是配置於通過偏極化分 光裝置306之後的白光光束W2的傳遞路徑上。而此反射 式單晶矽液晶面板100即是圖1所示之液晶面板，且此反 射式单晶石夕液晶面板100内之彩色鏡可反射紅光R、藍光 B、綠光G、青綠光C、黃光Y及橘紅光Μ其中三種色光， 在此是以R、G、Β三種色光為例來說明。換言之，用於 早晶碎液晶面板100内之彩色鏡具有三種彩色反射結構 (如圖2C所示）。 當光源系統301所提供的白光光束W1射至偏極化分 光裝置306之後，白光光束W1之Ρ偏振或S偏振會被偏 極化分光裝置306反射而成白光光束W2。接著，當白光 光束W2射入反射式單晶矽液晶面板100之後，將會反射 出紅、綠、藍(R、G、Β)光束。之後紅、綠、藍光(r、g、 Β)會再經由偏極化分光裝置306而反射至投影鏡頭308， 而投影至一螢幕(未繪示)上，以於螢幕上顯示出影像。 圖4為依照本發明之較佳實施例之一種兩片式液晶面 板之投影設備的示意圖。請參照圖4，此投影設備400包 括一光源系統301、一偏極化分光裝置306以及兩片反射 式單晶石夕液晶面板l〇〇a、100b。在一較佳實施例中，此投 影設備400更包括一投影透鏡308。 此兩片式液晶面板之投影設備400中與上述單片式液 晶面板之投影設備300相同或相似之組成構件是以相同的 13 128 1 Q^^；-x-twf.doc/006 標號表示’且在此不再贅述。在此兩片式液晶面板之投影 設備400中’於在偏極化分光裝置3〇6其中兩側分別配置 有反射式單晶矽液晶面板l〇〇a、l〇〇b。在一較佳實施例 中，反射式單晶矽液晶面板100a會反射出一種色光，其例 如是紅光(R)，因此單晶矽液晶面板l〇〇a之彩色鏡之上視 圖如圖2A所示。而反射式單晶矽液晶面板100b會反射出 兩種色光，其例如是綠光(G)以及藍光(B)，因此單晶矽液 晶面板l〇〇b之彩色鏡之上視圖如圖2B所示。當然，亦可 以設計成反射式單晶矽液晶面板l〇〇a會反射出其他種色 光，且反射式單晶矽液晶面板l〇〇b會反射出另外兩種色 光0 在此，是以反射式單晶矽液晶面板l〇〇a會反射出紅光 (R)，而反射式單晶矽液晶面板l〇〇b會反射出綠光(G)以及 藍光(B)為例來作詳細說明。當光源系統301所提供的白光 光束W1射至偏極化分光裝置306之後，白光光束W1之 P偏振或S偏振會穿透偏極化分光裝置306而成白光光束 W2。白光光束W1之S偏振或P偏振會被偏極化分光裝置 306反射而成白光光束W3。接著，當白光光束W2射入反 射式單晶矽液晶面板100a之後，將會反射出紅光光束 (R)。而且紅光光束(R)將會經由偏極化分光裝置306而反 射至投影鏡頭308。另外，白光光束W3射入反射式單晶 矽液晶面板100b之後，將會反射出綠、藍(G、B)光束。 之後，綠、藍光(G、B)會穿透偏極化分光裝置306而射入 投影鏡頭308。如此，紅、綠、藍光(R、G、B)會經由投影 14 1281Q為爲 _x-tw^d〇c/〇〇6 鏡頭308而投影至一螢幕(未繪示)上，以於螢幕上顯示出 影像。 圖5為依照本發明之較佳實施例之一種三片式液晶面 板之投影設備的示意圖。請參照圖5，此投影設備500包 括一光源系統301、偏極化分光裝置306a、306b、306c以 及三片反射式單晶矽液晶面板100a、100b、100c。在一較 佳實施例中，此投影設備500更包括反射鏡310、312、分 光鏡314、316、一合光模組318以及一投影透鏡308。同 樣的，此投影設備500中與先前單片式投影設備相同之構 件係以相同之標*5虎表不，且在此不再資述。 在一實施例中，此三片式液晶面板之投影設備500所 使用之反射式單晶矽液晶面板100a、100b、100c分別可反 射出單一種色光，在此是以紅、綠、藍(r、G、B)光束為 例來說明，因此各反射式單晶矽液晶面板l〇〇a、100b、100c 之彩色鏡為單一彩色反射結構(例如是圖2A所示）。 而光源糸統3 〇 1所產生的白光光束W1首先會經由反 射鏡310而改變其行進方向。藉由分光鏡314可使白光光 束W1分成反射的白光W2以及穿透的白光W3。 在白光W3方面，會先經由反射鏡312而改變其行進 方向。之後，白光W3會射入偏極化分光裝置306c。然後， 白光W3之P偏振或S偏振會經由偏極化分光裝置306c 反射而傳遞到反射式單晶矽液晶面板100c。緊接著，反射 式單晶矽液晶面板100c會反射出藍光(B)，且藍光B會穿 透偏極化分光裝置306c。 15 128 1 Q^6-x-twf.doc/006 在白光W2方面’會經由分光鏡316而再分成穿透與 反射的白光W4、W5。白光W4會通過分光鏡316並傳遞 至偏極化分光裝置306a。然後，白光W4之p偏振或s偏 振會經由偏極化分光裝置306a反射而傳遞到反射式單晶 矽液晶面板100a。緊接著，反射式單晶矽液晶面板i〇〇a 會反射出紅光(R)，且紅光R會穿透偏極化分光裝置 306a。類似地，白光W5會被分光鏡316反射至偏極化分 光裝置306b。然後，白光W5之P偏振或S偏振會經由偏 極化分光裝置306b反射而傳遞到反射式單晶石夕液晶面板 l〇〇b。緊接著，反射式單晶矽液晶面板l〇〇b會反射出綠光 G，且綠光G會穿透偏極化分光裝置306b。 最後，紅光R、綠光G及藍光B會入射至合光模組 318。合光模組318例如至少包括一雙向稜鏡。紅光R、綠 光G及藍光B在經過合光後即可藉由投影鏡頭308而投影 在一螢幕(未繪示)上，以於螢幕上顯示出影像。 由以上可知，本發明之反射式單晶矽液晶面板可以應 用於單片式、雙片式或是三片式液晶面板之投影設備。當 然，亦可以應用至四片或四片以上液晶面板之投影設備。 特別是，由於本發明之反射式單晶矽液晶面板具有高反射 率，因此將其應用於投影設備中可以提高其亮度與對比。 而且，因本發明之投影設備不需使用分色鏡，因此可以降 低製造成本及使投影設備中光路設計簡化。 特別是，若是將本發明之反射式單晶矽液晶面板應用 於單片式或雙片式液晶面板之投影設備，還具有可縮小投 16 1281056 17405-x-twf.doc/006 影設備之光機體積以及可以再簡化投影設備光路設計之 點。 & 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 又 【圖式簡單說明】 圖1為依照本發明一較佳實施例之反射式單晶矽液晶 面板之剖面示意圖。 圖2A為依照本發明一實施例之彩色鏡之上視圖。 圖2B為依照本發明另一實施例之彩色鏡之上視圖。 圖2C為依照本發明又一實施例之彩色鏡之上視圖。 圖3為依照本發明之較佳實施例之單片式液晶面板之 投影設備的示意圖。 圖4為依照本發明之較佳實施例之雙片式液晶面板之 投影設備的示意圖。 圖5為依照本發明之較佳實施例之三片式液晶面板之 投影設備的示意圖。 【主要元件符號說明】 100、100a、100b、l00c:反射式單晶石夕液晶面板 102 : $夕基板 101 :晝素陣列 106 :吸收層 108 :彩色鏡 17 1281056 17405-x-twf.doc/006 108a :黑矩陣 110、118 ··配向膜 112 :液晶層 114 :透明基板 116 .透明電極 120、120a、120b :光線 130 :晝素單元 300、400、500 :投影設備 • 301 :光源系統 302 :光源 304 :光學膜片 306、306a、306b、306c :偏極化分光裝置 308 :投影鏡頭 310、312 :反射鏡 314、316 :分光鏡 318 :合光模組
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