專利名稱：光調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光調(diào)制器。
背景技術(shù)：
光調(diào)制器用于調(diào)制入射光線幅度或者相位。光調(diào)制器的一種應(yīng)用是在顯示系統(tǒng)中。因此，多個光調(diào)制器排列成陣列，使得每個光調(diào)制器成為顯示器的一個或多個單元或者像素。
調(diào)制器的例子包括微鏡面器件。微鏡面器件包括靜電激勵的、被支撐成繞鏡面的軸旋轉(zhuǎn)的鏡面。這樣，鏡面繞軸的旋轉(zhuǎn)可以用來以導引或者反射入射光到不同方向的方式調(diào)制入射光。例如，微鏡面器件可以用來把入射光射向觀察者或者顯示屏。
微鏡面器件的鏡面易碎并且制造復雜。另外，鏡面必須能夠耐受每秒幾千轉(zhuǎn)的運動。因此，鏡面容易受到靜摩擦或者完全失效。
因此希望光調(diào)制器在不依賴于運動的鏡面的情況下調(diào)制入射光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供一種光調(diào)制器。光調(diào)制器包括襯底；透明板，它與襯底隔開，使得透明板和襯底在它們之間構(gòu)成空腔；至少一個電極，它形成在襯底上鄰接所述空腔；以及其折射率比布置在空腔內(nèi)流體的折射率大的流體。流體的界面以與所述至少一個電極的表面成某個角度的方式取向并且以與所述透明板的表面成某個角度的方式取向。因此，光線適合于通過流體界面并在流體的界面處折射。


圖1是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的光調(diào)制器的一部分的一個實施例的示意的剖面圖。
圖2是圖解說明圖1的光調(diào)制器的另一個實施例的示意的剖面圖。
圖3A和3B是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的光調(diào)制器的一部分的另一個實施例的示意的剖面圖。
圖4A和4B是圖解說明圖3A和3B的光調(diào)制器的另一個實施例的示意的剖面圖。
圖5是圖解說明包括根據(jù)本發(fā)明的光調(diào)制器的顯示系統(tǒng)的一個圖6是圖解說明包括根據(jù)本發(fā)明的光調(diào)制器的光學開關(guān)的一個
具體實施例方式
在下面的詳細描述里，涉及構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖，在所述附圖中通過圖解說明顯示可以在其中實踐本發(fā)明的具體實施例。在這方面，參考所描述的圖的取向來使用方向術(shù)語如“頂”、“底”、“前”、“后”、“超前”、“拖尾”等等。因為本發(fā)明實施例的部件可以設(shè)置成許多不同的取向，因此方向性術(shù)語用于解釋的目的而絕非限制。應(yīng)當理解的是，也可以應(yīng)用其他實施例并且可以作出結(jié)構(gòu)或者邏輯的變化但卻不偏離本發(fā)明的范圍。因此不要把下面的詳細描述理解為具有限制的意義，本發(fā)明的范圍由后附的權(quán)利要求書確定。
圖1圖解說明光調(diào)制器100的一個實施例。光調(diào)制器100依靠不同材料的反射特性來把光線導向不同的方向。在一個在一個實施例中，如下所述，多個光調(diào)制器100排列成光調(diào)制器陣列。這樣，這種光調(diào)制器陣列可以用來構(gòu)成顯示器。因此，光調(diào)制器陣列調(diào)制入射光線并且提供單個顯示單元或者顯示像素。另外，光調(diào)制器100還可以用到諸如投影機或者打印機之類的其他成像系統(tǒng)中，還可以用于光學尋址或開關(guān)和/或其他光束調(diào)制。
在一個實施例中，光調(diào)制器100包括襯底110和透明板120。在一個實施例中，透明板120的取向與襯底110基本上平行并且與襯底110隔開以便在它們之間形成空腔140。襯底110具有與空腔140鄰接的面112，透明板120也具有與空腔140鄰接的面122。另外，透明板120具有與面122相對的面124，在一個實施例中，襯底110的面112和透明板120的面124是基本上平的并且基本上彼此平行取向。
在一個實施例中，襯底110是硅襯底并且包括光調(diào)制器100的電路。在一個實施例中，透明板120是玻璃板。但是，也可以使用其他基本上平的半透明或透明的材料，例如塑料和石英。
在一個實施例中，在襯底110的面112上形成電極150，并且在透明板120內(nèi)形成透明電極160。在一個實施例中，每個電極150具有與空腔140鄰接的反射面152。在一個實施例中，每個反射面152的整個區(qū)域是基本上平的。另外，每個電極150的反射面152的取向基本上與透明板120的面124平行。因此，如下所述，電極150通過空腔140和透明板120(包括通過透明電極160)反射光線。
如圖1的實施例中所示，透明板120的面122是不平整面。例如在一個實施例中，透明板120的面122的剖面是鋸齒形的并且包括多個凹陷區(qū)126。在一個實施例中，每個凹陷區(qū)126包括斜面127。這樣，斜面127按照與在襯底110的面112上形成的電極150的面152成一定角度并且與透明板120的面124成一定角度的方式取向。在一個示范的實施例中，斜面127相對于襯底110的面112的角度在大約15°至大約45°度的范圍內(nèi)。
在一個實施例中，將每個電極150在襯底110的面112上適當定位，以便使每個電極150與透明板122的凹陷區(qū)域126相關(guān)聯(lián)。但是，本發(fā)明也涵蓋多電極150與一個凹陷區(qū)126相關(guān)聯(lián)和/或一個電機150與多個凹陷區(qū)126相關(guān)聯(lián)的情況在一個實施例中，空腔140充滿流體170。將流體170這樣布置在空腔140內(nèi)，使得沿著透明板120的面122形成流體170的界面172。更具體地說，沿著透明板120的不平整面并且在面122的凹陷區(qū)126內(nèi)形成流體170的界面172。如上所述，面122的凹陷區(qū)126包括與電極150的面152和透明板120的面124成一定角度的斜面127。因此，流體170的界面172按照與電極150的面152成一定角度并且與透明板120的面124成一定角度的方式取向。
在一個實施例中，流體170是透明的，也即，流體170在可見光譜里是無色或者清澈的。另外，流體170在電場中是不分解的，在寬的工作溫度范圍內(nèi)是熱穩(wěn)定的，并且在光化學方面是穩(wěn)定的。此外，流體170具有低的蒸汽壓和低的電導率，并且是非腐蝕性的。在一個實施例中，流體170包括具有柔性分子的低介電常數(shù)材料，所述柔性分子可以在電場強度大于10^6伏特每米時改變一致性。例如，可用作流體170的合適的流體包括硅氧烷、硅烷、羥基醚、全氟羥基醚、芳香醚、聚合芳香族化合物、硅氧烷和硅烷的的聚合物、液晶、重氮化合物等等在一個實施例中，施加電信號到一個或多個電極150上，從而在形成于襯底110的面112上的電極150和形成于透明板120上的透明電極160之間的空腔140內(nèi)產(chǎn)生電場。在一個實施例中，在空腔140內(nèi)產(chǎn)生的電場改變了流體170的折射率。如下所述，通過改變流體170的折射率，光調(diào)制器100可以用來改變由相應(yīng)的電極150的反射面152反射的光線的方向。
如圖1的實施例中所圖解說明的，光調(diào)制器100調(diào)制位于與襯底110相對的透明板120的一側(cè)的光源(未顯示)產(chǎn)生的光線。光源可以包括例如環(huán)境燈光和/或人工燈光。因此，入射在透明板120的輸入光線12通過透明板120進入空腔140后被相應(yīng)的電極150的反射面152反射，成為輸出光線14。因此，輸出光線14是通過空腔140和透明板120(包括透明電極160)反射的。
當通過空腔140反射輸出光線14時，輸出光線14穿過流體170并且經(jīng)過沿著透明板120的面122形成的流體170的界面172。在一個實施例中，流體170的折射率和透明板120的折射率不同。因此，輸出光線14在流體170的界面172發(fā)生折射。
在一個實施例中，光調(diào)制器的空腔140內(nèi)的流體170的折射率大于1，光調(diào)制器100的透明板120具有大于1的不同的折射率，而光調(diào)制器100周圍的空氣的折射率基本上等于1。因此，光調(diào)制器100的空腔140內(nèi)的流體、光調(diào)制器100的透明板120和光調(diào)制器100周圍的空氣形成了具有不同折射率的區(qū)域。
由于不同的折射率，被光調(diào)制器100調(diào)制的光線在光調(diào)制器100周圍空氣、透明板120和空腔140內(nèi)的流體170等的不同界面發(fā)生折射。對于與平面界面相交的光線，斯奈爾(Snell)定律成立n1sin(A1)＝n2sin(A2)其中n1代表平面界面的第一側(cè)面的折射率；A1代表光線與通過該光線與所述平面界面的交點垂直于所述平面界面的的直線之間的、在所述平面界面的第一側(cè)面上形成的夾角；n2代表所述平面界面的第二側(cè)面的折射率；以及A2代表光線與通過該光線與所述平面界面的交點垂直于所述平面界面的的直線之間的、在所述平面界面的第二側(cè)面上形成的夾角。
在一個實施例中，輸出光線14的方向由流體170的折射率控制。在一個實施例中，可以通過把電信號加到相應(yīng)的電極150上從而在空腔140內(nèi)產(chǎn)生電場來改變折射率。例如在一個實施例中，在把電信號加到相應(yīng)的電極150的情況下，流體170的折射率具有第一值，輸出光線14被導向第一方向14a。但是，在一個實施例中，在沒有電信號加到相應(yīng)的電極150的情況下，流體170的折射率具有第二值，輸出光線14被導向第二方向14b。這樣，光調(diào)制器100調(diào)制或者改變由輸入光線12產(chǎn)生的輸出光線14的方向。因此，光調(diào)制器100可以用來控制光線進入和/或偏離光學成像系統(tǒng)。
在一個實施例中，沿著第一方向14a引導輸出光線14代表光調(diào)制器100的“接通”狀態(tài)，此時，光線射向例如觀察者或者顯示器。此外，沿著第二方向14b引導輸出光線14代表光調(diào)制器100的“斷開”狀態(tài)，此時，光線不射向例如觀察者或者顯示器。
圖2圖解說明光調(diào)制器100的另一個實施例，與光調(diào)制器100相似，光調(diào)制器100’包括透明板120和在透明板內(nèi)形成的透明電極160。但是，光調(diào)制器100’包括襯底110’和電極150’，每個電極150’具有在襯底110’的面112’上形成的面152’。這樣，在襯底110’和透明板120之間形成空腔140。與光調(diào)制器100相似，光調(diào)制器100’的空腔140充滿流體170。
在一個實施例中，襯底110’是透明襯底，電極150’是透明電極。因此，電極150’的面152’也是透明的。在一個實施例中，每個面152’的整個區(qū)域基本上是平的。另外，每個電極150’的面152’都與透明板120的面124基本上平行。流體170的界面172以與電極150’的面152’成一定角度并且與透明板120的面124成一定角度的方式取向。
在一個實施例中，在一個或多個電極150’上施加電信號，以便在設(shè)置于襯底110’的面112’上的電極150和形成于透明板120上的透明電極160之間的空腔140內(nèi)產(chǎn)生電場。在一個實施例中，如上所述，空腔140內(nèi)產(chǎn)生的電場改變了流體170的折射率。通過改變流體170的折射率，光調(diào)制器100’可以用來改變穿過空腔140的光線的方向。
如圖2的實施例所示，光調(diào)制器100’調(diào)制由位于與襯底110’相對的透明板120的一側(cè)的光源(未顯示)產(chǎn)生的光線。這樣，入射在透明板120上的輸入光線12穿過透明板120和空腔140。在電極150’是透明電極以及襯底110’是透明襯底的情況下，輸入光線12穿過相應(yīng)的電極150’襯底110’后作為輸出光線14’輸出。
當輸入光線12被導引通過空腔140時，輸入光線12穿過流體170并且穿過沿透明板120的面122形成的流體170的界面172。在一個實施例中，如上所述，流體170的折射率和透明板120的折射率不同。因此，輸出光線12在流體170的界面172發(fā)生折射。
在一個實施例中，如上所述，通過把電信號加到相應(yīng)的電極150’因而在空腔140內(nèi)產(chǎn)生電場來改變折射率。在一個實施例中，例如，在把電信號加到相應(yīng)的電極150’的情況下，流體170的折射率具有第一值，輸出光線14’被導向第一方向14a’。但是，在一個實施例中，在沒有電信號加到相應(yīng)的電極150’的情況下，流體170的折射率具有第二值數(shù)，輸出光線14’被導向第二方向14b’。因此，光調(diào)制器100’調(diào)制或者改變由輸入光線12產(chǎn)生的輸出光線14’的方向。這樣，光調(diào)制器100’可以用來控制光線進入和/或偏離光學成像系統(tǒng)。
圖3A和3B圖解說明光調(diào)制器200的另一個實施例。光調(diào)制器200也依賴于不同材料的折射特性而在不同的方向上導向光線。在一個實施例中，多個光調(diào)制器200排列成光調(diào)制器陣列。這樣，光調(diào)制器陣列可以用來形成顯示器。這樣，光調(diào)制器陣列調(diào)制入射光，因而形成顯示器的各個單元或者像素。另外，光調(diào)制器200還可以用于諸如投影機或者打印機一類的成像系統(tǒng)上，也可以用于光學尋址或者開關(guān)和/或其他光束修正。
光調(diào)制器200包括襯底210和透明板220，以及在襯底210和透明板220之間延伸的側(cè)壁230。在一個實施例中，透明板220以以下方式取向透明板220與襯底210基本上平行并且與襯底210隔開以便形成空腔240。襯底210具有與空腔240鄰接的面212，而側(cè)壁230具有與空腔鄰接的側(cè)壁232。透明板220具有與空腔鄰接的面222和與面222相對的面224。在一個實施例中，襯底210的面212和面222以及透明板220的面224都是基本上平的并且基本上彼此平行。
在一個實施例中，襯底210是硅襯底并且包括光調(diào)制器200的電路。在一個實施例中，透明板220是玻璃板。但是，也可以使用其他合適的基本上平的透明的或者半透明的材料如石英和塑料。
在一個實施例中，在襯底210的面212上形成電極250，并且在側(cè)壁230的面232上形成電極260。在一個實施例中，電極250具有與空腔240鄰接的反射面252。在一個實施例中，反射面252的整個區(qū)域是基本上平的。此外，電極250的反射面252與透明板240的面224和222基本上平行。因此，電極250通過空腔240和透明板220反射光線，如下所述。
在一個實施例中，空腔240部分地被流體270填充，在空腔240布置流體270，使得在空腔240里面形成流體270的界面272。在一個實施例中，如下所述，流體270的界面272以與電極250的反射面252成一定角度并且與透明板220的面224和222成一定角度的方式取向。
在一個實施例中，流體270是透明的。因此流體270在可見光譜范圍內(nèi)是清澈或者無色的。另外，流體270在電場中不分解，在寬的工作溫度范圍內(nèi)是熱穩(wěn)定的，并且在光化學方面是穩(wěn)定的。流體170具有低的蒸汽壓和電導率，并且是非腐蝕性的。另外，流體270是非極性和憎水性的?？捎米髁黧w270的合適的流體包括硅氧烷、硅烷、羥基醚、全氟羥基醚、芳香醚、芳香族化合物、取代芳香族化合物、聚合芳香族化合物、硅氧烷和硅烷的的聚合物、液晶、重氮化合物等等。
在一個實施例中，在沿著相應(yīng)的側(cè)壁230形成的相應(yīng)的電極260上施加電信號，從而在電極260和沿著襯底210的面212形成的電極250之間的空腔240內(nèi)產(chǎn)生電場。在一個實施例中，在空腔240里面產(chǎn)生的電場將流體270極化，使得流體270朝相應(yīng)的電極260移動。因此，空腔240內(nèi)的流體270的界面272的發(fā)生變化。這樣，空腔240內(nèi)的流體270的界面272的的角度也發(fā)生變化。因此，通過改變流體270的界面272的角度，光調(diào)制器200可以用來改變由電極250的反射面252反射的光的方向，如下所述。
在一個實施例中，形成于襯底210上的電極250涂有憎水性涂層254，并且形成于側(cè)壁230上的電極260涂有憎水性涂層262。另外，在一個實施例中，流體270也是憎水性流體。因此，當沒有施加電信號到各個電極260的時候，空腔240內(nèi)的流體270由于表面張力和毛細作用力而沿著電極250和襯底210的面212均勻分布。但是，當各個電極260上施加有電場的時候，流體270被極化，因而，在一個實施例中，流體270轉(zhuǎn)變成親水性的。因此，流體270向電極260移動并潤濕電極260。
在一個實施例中，在與電極250鄰接的襯底210的面212上也涂有憎水性涂層254，并且與電極260鄰接的側(cè)壁230的面232上也涂有憎水性涂層262。在空腔240里沒有電場時候，憎水性涂層有助于保持流體270的位置(依靠范德華力和毛細作用力)但是，當例如通過激勵各個電極260而在空腔240內(nèi)建立電場時，與各個電極260以及涂敷在各個電極260上的憎水性涂層鄰接的流體270被極化并變成親水性。但是，其他未被激勵的電極由于仍然保持憎水性而排斥現(xiàn)在已極化的親水性的流體。涂敷有憎水性涂層的未激勵電極幫助流體270更快地向被激勵的電極移動。因此空腔240內(nèi)憎水性涂層有助于作為極化光調(diào)制器200的流體270的機制的“電潤濕”。
如圖3A和圖3B的實施例所示，光調(diào)制器200調(diào)制由位于與襯底210相對的透明板220的一側(cè)的光源(未顯示)產(chǎn)生的光線。例如，光源可以包括環(huán)境光和/或人工光源。因此，入射在透明板220上的輸入光線12穿過透明板220進入空腔240，并且被電極250的反射面252以輸出光線14的形式反射出來。因此，輸出光線14穿過空腔240和透明板220被反射出來。
當經(jīng)過空腔240反射出輸出光線14時，輸出光線14穿過流體270并且穿過流體270的界面272。在一個實施例中，流體270的折射率和包圍流體270的空腔240內(nèi)的折射率不同。因此，輸出光線14在流體270的界面272上發(fā)生折射。
在一個實施例中，例如，包含在光調(diào)制器200的空腔240內(nèi)的流體270的折射率大于1，并且包圍空腔240內(nèi)的流體270的空氣的折射率基本上等于1。此外，包圍光調(diào)制器200的的空氣的折射率基本上等于1。因此，由空腔240內(nèi)的流體270和包圍流體270以及包圍光調(diào)制器200的空氣形成了具有不同折射率的各區(qū)域。由于折射率的不同，被光調(diào)制器200調(diào)制的光線在流體270的界面272產(chǎn)生折射在一個實施例中，流體270的折射率大約是1.4，而包圍空腔240里流體270以及包圍光調(diào)制器200的空氣的折射率基本上等于1。在一個實施例中，這樣選擇透明板220的材料，使得其折射率基本上等于1。透明板220的厚度是很薄的，這樣可以忽略透明板220的折射。
在一個實施例中，輸出光線14的方向由流體270的界面272控制。在一個實施例中，如上所述，通過施加電信號到相應(yīng)的電極260而在空腔240內(nèi)產(chǎn)生電場來改變界面272的角度。例如，如圖3A的實施例所示，在電信號加到第一電極260a的情況下，流體270朝相應(yīng)的側(cè)壁230a移動并形成流體270的界面270a。因此，輸出光線14沿著第一方向14a射出。但是，如圖3B的實施例所示，在電信號加到第二電極260B的情況下，流體270朝相應(yīng)的側(cè)壁230B移動并形成流體270的界面270B。因此，輸出光線14沿著第二方向14B射出。因此，光調(diào)制器200改變或者調(diào)制由輸入光線12產(chǎn)生的輸出光線14的方向。因此光調(diào)制器可以用來控制光線進入或者偏離光學成像系統(tǒng)。
在一個實施例中，沿著第一方向14a導引輸出光線14代表光調(diào)制器200“接通”狀態(tài)，這時，例如，光線射向觀察者或者顯示器屏幕，如下所述。此外，沿著第二方向14b導引輸出光線14代表光調(diào)制器200“斷開”狀態(tài)，這時，例如，光線不射向觀察者或者顯示器屏幕。
在一個實施例中，每個光調(diào)制器200成為一個單元或者像素。在這種情況下，在一個示范的實施例中，空腔內(nèi)襯底210的面212的面積大約是5微米×5微米，而襯底210和透明板220之間的間隔是大約1.5微米或者更大些。在另一個示范的實施例中，空腔內(nèi)襯底210的面212的面積大約是10微米×10微米，而襯底210和透明板220之間的間隔是大約3微米；在另一個示范的實施例中，空腔內(nèi)襯底210的面212的面積大約是20微米×20微米，而襯底210和透明板220之間的間隔是大約6微米。
圖4A和4B圖解說明光調(diào)制器200的另一個實施例。與光調(diào)制器200相似，光調(diào)制器200’包括透明板220和側(cè)壁230，電極260形成在側(cè)壁230的面232上。但是，光調(diào)制器200’還包括襯底210’和形成于襯底210’的面212’上的包括面252’的電極250’。這樣，在襯底210’和透明板220之間形成空腔240。與光調(diào)制器200相似，光調(diào)制器200’的空腔240也是部分地填充流體270的。在一個實施例中，在形成于襯底210’上的電極250’上涂敷憎水性涂層254，并且在形成于側(cè)壁230上的電極260上涂敷憎水性涂層262。此外，在一個實施例中，流體270是憎水性流體。
在一個實施例中，襯底210’是透明的襯底并且電極250’是透明電極，這樣，電極250’的面252’也是透明的。在一個實施例中，面252’的整個區(qū)域是基本上平的。此外，電極250’的面252’以基本上平行于透明板220的面222和224的方式取向。因此，流體270的界面272以與電極250’的面252’形成一個夾角并且與透明板220的面222和224形成一個夾角的方式取向。
在一個實施例中，在沿相應(yīng)的側(cè)壁230設(shè)置的相應(yīng)的電極260上施加電信號就在相應(yīng)的電極260和沿著襯底210’的面212’設(shè)置的電極250’之間的空腔240內(nèi)產(chǎn)生電場。在一個實施例中，如上所述，空腔240內(nèi)產(chǎn)生的電場把流體270極化，使得流體270朝相應(yīng)的電極260移動。因此，空腔240內(nèi)流體270的界面272發(fā)生變化。這樣，空腔240內(nèi)流體270的界面272的角度也發(fā)生變化。相應(yīng)地，通過改變流體270的界面272的角度，光調(diào)制器200’可以用來改變穿過空腔240的光線的方向，如下所述。
如圖4A和圖4B的實施例中所示，光調(diào)制器200’調(diào)制由位于與襯底210’相對的透明板220的一側(cè)的光源(未顯示)產(chǎn)生的光線。因此，入射在透明板220上的輸入光線12穿過透明板220和空腔240。在電極250’是透明電極并且襯底210’是透明襯底的情況下，輸入光線穿過電極250’和襯底210’，以輸出光線14’的形式射出。
當引導輸入光線12穿過空腔240時，輸入光12穿過流體270并且穿過流體270的界面272。在一個實施例中，如上所述，流體270的折射率和空腔240內(nèi)流體270周圍的折射率不同。因此，入射光線在流體270的界面272發(fā)生折射。
在一個實施例中，如上所述，輸出光14’的方向由流體270的界面272控制。在一個實施例中，通過施加電信號到相應(yīng)的電極260上從而在空腔240內(nèi)產(chǎn)生電場來改變界面272的角度。例如，如圖4A的實施例中所示，在把電信號加到第一電極260a的情況下，流體270朝相應(yīng)的側(cè)壁230a移動并形成流體270的界面272a。這樣，輸出光線14’沿著第一方向14a’射出。但是，如圖4B的實施例中所示，在把電信號加到第二電極260b的情況下，流體270朝相應(yīng)的側(cè)壁230b移動并形成流體270的界面272b。這樣，輸出光線14’沿著第二方向14b’射出。因此，光調(diào)制器200調(diào)制或者改變由輸入光線12產(chǎn)生的輸出光線14’的方向。因此，光調(diào)制器200可以用來控制光線進入或者偏離光學成像系統(tǒng)。
在如圖5所示的一個實施例中，光調(diào)制器100(包括光調(diào)制器100’)或者光調(diào)制器200(包括光調(diào)制器200’)被包括在顯示系統(tǒng)500中。顯示系統(tǒng)500包括光源510、光源光學部件512、光處理器或者控制器514和投影光學部件516。光處理器514包括多個光調(diào)制器200或者光調(diào)制器100，所述多個光調(diào)制器排列成陣列，使得每個反射電極150或者250構(gòu)成顯示器的單元或者像素。在一個實施例中，可以在公共的襯底上形成陣列，所述光調(diào)制器100或者光調(diào)制器200的陣列具有用于所述多個光調(diào)制器的相應(yīng)的反射電極的分立的空腔或者公共的空腔。因此，每個空腔可以代表一個顯示單元或者顯示像素和/或多個空腔可以形成一個顯示單元或者顯示像素。
在一個實施例中，光處理器514接收代表要顯示的圖像的圖像數(shù)據(jù)518。因此，光處理器514根據(jù)圖像數(shù)據(jù)518控制對光調(diào)制器100或者200的激勵以及對從光源510接收到的光的調(diào)制。然后，把調(diào)制后的光投影給觀察者或者投影到顯示屏520。
在如圖6所示的一個實施例中，光調(diào)制器100(包括光調(diào)制器100’)或者光調(diào)制器200(包括光調(diào)制器200’)被包括在光學開關(guān)系統(tǒng)600中。光學開關(guān)系統(tǒng)600包括光源610、光處理器或者控制器612和至少一個接收器614。光處理器612包括配置成把光線選擇性地射向接收器614的一個或多個光調(diào)制器100或者200。光源610可以包括例如光纖、發(fā)光二極管或者其他發(fā)光器件，用于產(chǎn)生輸入光12。接收器614可以包括例如光纖、光導管/通道或者其他光接收或者檢測器件。
在一個實施例中，接收器614包括第一接收器614a和第二接收器614b。因此，光處理器612控制光調(diào)制器100或者200的激勵并且調(diào)制從光源610接收到的光以便將其射向第一接收器614a或者第二接收器614b。例如，在光調(diào)制器100的電極150上加電信號時，輸出光14a射向第一接收器614a；而當在光調(diào)制器100的電極150上沒有加電信號時，輸出光14a射向第二接收器614b。另外，當電信號加到光調(diào)制器200的側(cè)電極260a時，輸出光14a射向第一接收器614a；而當沒有電信號加到光調(diào)制器200的側(cè)電極260a時，輸出光14a射向第二接收器614b。因此，在光調(diào)制器100或者200用于例如光學尋址或者開關(guān)的情況下，光開關(guān)系統(tǒng)600控制或者導引光線。
盡管這里已經(jīng)圖解說明和描述了特定的實施例，但是本專業(yè)的普通技術(shù)人員將理解，可以用各種不同的和/或等效的實施方案來代替所顯示和描述的特定實施例而不偏離本發(fā)明的范圍。本申請用來涵蓋這兒討論的特定實施例的任何改編或者變型。因此，本發(fā)明僅僅受權(quán)利要求書和其等效物的限制。
權(quán)利要求
1.一種光調(diào)制器(110；110’/210.210’)，它包括襯底；與所述襯底隔開的透明板(120/220)，所述透明板和所述襯底形成它們之間的空腔(140/240)；形成于所述襯底上、與所述空腔鄰接的至少一個電極(150；150’/250；250’)；以及具有大于1的折射率、布置在所述空腔里的流體(170/270)；其中，所述流體的界面(172/272)以與所述至少一個的電極的面(152；152’/252；252’))成一個夾角并且與所述透明板的面(124/222；224)成一個夾角的方式取向；其中，光線適合于穿過所述流體的所述界面并且在所述流體的所述界面發(fā)生折射。
2.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其特征在于所述至少一個電極的所述面的取向基本上平行于所述透明板的所述面。
3.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其特征在于所述流體的所述折射率適合于在電信號加到所述至少一個電極時發(fā)生變化。
4.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其特征在于所述透明板具有包括許多凹陷區(qū)(126)的不平整面(122)，沿著所述凹陷區(qū)內(nèi)的所述不平整面形成所述流體的所述界面。
5.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其特征在于還包括形成于所述透明板內(nèi)的透明電極(160)。
6.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其特征在于還包括在所述襯底和所述透明板之間延伸的側(cè)壁(230)；以及形成于所述側(cè)壁上與所述空腔鄰接的附加的電極(260)；其中，所述流體適合于移向所述附加電極并且在電信號加到所述額外電極時形成與所述至少一個電極的所述面成一定角度的所述流體的界面。
7.如權(quán)利要求6所述的光調(diào)制器，其特征在于還包括涂敷在形成于所述襯底上的所述至少一個電極和形成于所述側(cè)壁上的所述附加電極上的憎水性涂層(254，252，254’，252’)；其中，所述液體適合于當電信號加到所述附加電極上時在憎水性流體和親水性流體之間變化。
8.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其特征在于所述至少一個電極的所述面是反射面(152/252)，其中，所述反射面適合于通過所述流體、通過所述流體的所述界面以及通過所述透明板的所述表面反射光線。
9.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其特征在于所述襯底是透明襯底(110’/210’)并且所述至少一個電極是透明電極(150’/250’)，其中，所述光適合于穿過所述透明電極和所述透明襯底。
10.一種利用包括形成于襯底(110；110’/210；210’)上的至少一個電極(150；150’/250；250’)的光調(diào)制器來控制光線的方法，所述方法包括導引所述光線通過與所述襯底隔開的透明板(120/220)并且通過在所述透明板和所述襯底之間形成的空腔(140/240)；以及導引所述光線通過布置在所述空腔內(nèi)的折射率大于1的流體(170/270)，包括使所述光線穿過所述流體的界面(172/272)并且在所述流體的界面(172/272)處折射；其中，所述流體的界面以與所述至少一個的電極的面(152；152’/252；252’))成一個夾角并且與所述透明板的面(124/222；224)成一個夾角的方式取向。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述至少一個電極的所述面以基本上平行于所述透明板的所述面的方式取向。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括把電信號加到所述至少一個電極上并改變所述流體的折射率。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于導引所述光線通過所述透明板的步驟包括把所述光線射向所述透明板的包括許多凹陷區(qū)(126)的不平整表面(122)，其中，沿著所述凹陷區(qū)內(nèi)的所述不平整表面形成所述流體的所述界面。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于導引所述光線通過所述透明板的步驟包括導引所述光線通過形成于所述透明板內(nèi)的所述透明電極(160)。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括把電信號加到所述光調(diào)制器的附加電極(260)上，包括使所述流體向所述附加電極移動并建立流體的與所述至少一個電極的所述面成一定角度的界面。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述至少一個電極和所述附加電極各自具有形成在其上的憎水性涂層(254；262；254’；262)，其中，把電信號加到所述附加電極的步驟包括使所述流體在憎水性流體和親水性流體之間變化。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述至少一個電極的所述面是反射面(152/252)，并且所述方法還包括利用所述至少一個電極的所述反射面反射所述光線，包括導引所述光線通過所述流體、通過所述流體的所述界面以及通過所述透明板的所述面。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述至少一個電極是透明電極(150’/250’)，而所述襯底是透明襯底(110’/210’)，并且所述方法還包括導引所述光線通過所述透明電極和所述透明襯底。
全文摘要
一種光調(diào)制器(110；110’/210.210’)，它包括襯底；與所述襯底隔開的透明板(120/220)，所述透明板和所述襯底形成它們之間的空腔(140/240)；形成于所述襯底上、與所述空腔鄰接的至少一個電極(150；150’/250；250’)；以及具有大于1的折射率、布置在所述空腔里的流體(170/270)。所述流體的界面(172/272)以與所述至少一個的電極的面(152；152’/252；252’)成一個夾角并且與所述透明板的面(124/222；224)成一個夾角的方式取向。所述光線適合于穿過所述流體的所述界面并且在所述流體的所述界面發(fā)生折射。
文檔編號G02F1/03GK1641458SQ200410101940
公開日2005年7月20日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者P·F·雷博亞, S·L·哈珀, A·S·克魯茲-烏里貝 申請人:惠普開發(fā)有限公司