硅基液晶显示(Liquid Crystal on Silicon, LCoS)技术是CMOS半导体集成电路技术和液晶显示技术相结合的新技术,具有高密度、高分辨率、高开口率、高亮度、轻、薄、成本低等优点,能实现更高的对比度和亮度,且像素尺寸小,随着配套光学器件和电路技术的成熟,成本能进一步降低,是很有前途的技术。本论文主要针对时序彩色LCoS显示芯片的像素单元进行液晶工艺研究以及芯片电路设计计算。 论文首先简要介绍了硅基液晶显示器件的原理和工艺结构,并在此基础上阐述了运用LCoS技术实现彩色显示的原理和驱动方式,进而根据时序彩色显示模式的要求分析了LCoS芯片的设计要点。论文介绍了液晶的物理性质,比较详细地分析了它的电光特性。论文分析了不同液晶工作模式的优缺点,通过计算,优化选择了适合时序彩色显示模式的工作参数。 然后,论文着重阐述了LCoS液晶工艺的主要步骤,并对其中的关键工艺展开重点研究。通过大量的实验,得到了一系列行之有效的工艺参数,对现有普通扭曲向列(TN)液晶工艺做了改进和发展。并试制了LCoS液晶盒。 最后,论文从采样开关和存储电容两个方面着重描述了像素单元电路的设计。论文设计采用了像素电路工作的双电容技术和低压驱动技术,提高了LCoS显示芯片的光照时间占空比并降低器件的驱动电压。论文用5V电压、双层多晶硅、三层金属、0.5 μm的数字CMOS工艺设计了像素单元的版图。