光阀制造技术

本发明专利技术涉及一种用于反射和衍射入射光的光阀（４０），其包括：配有反射面（６０）的可静电操作的金属薄片（４２），在该金属薄片（４２）的一侧上提供的反射光栅结构（５２），以及用于在该金属薄片（４２）上引起静电力的装置（４８，５６，６０），用以使所述金属薄片在第一位置和第二位置之间转换，在第一位置处，所述金属薄片与所述光栅结构（５２）分开，从而由所述光阀（４０）接收的入射光（６４）将被所述反射光栅结构（５２）衍射，在第二位置处，所述金属薄片与所述光栅结构（５２）接触，从而由所述光阀（４０）接收的入射光（６４）基本上被所述金属薄片电极（６０）镜面反射。因此可以使用不具有活动部件的光栅结构，这使得光阀易于制造。本发明专利技术还涉及包括至少一个这种光阀的成像系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光阀以及包括至少一个这种光阀的光学成像系统。
技术介绍
反射光阀例如用在各种投影系统中。反射光阀的例子是光栅光阀(GLV)和光栅电机系统(GEMS)。GLV和GEMS都利用用于选择暗或亮像素的转换光栅的原理。如图1a-1b中所示，像素12的光栅机构10通常由衬底16上提供的许多活动条14组成。当所有的条都位于一个平面内时(图1a)，像素12充当平面镜，入射到光栅上的光17发生镜面反射。另一方面，当借助于静电力将光栅的奇数条或偶数条拉下时(图1b)，该像素充当光栅，这意味着入射光17在一组规定的角内发生相长干涉，即所谓的高阶模式。这样，使入射到该光栅上的光发生衍射。镜面反射的光18(0阶模式)被阻挡，高阶模式20被投影透镜收集并将其投射到屏幕上。这样，当像素充当平面镜时，阻挡所有的反射光，像素处于OFF状态或者暗态。当像素充当光栅时，透镜收集大部分衍射光，像素处于ON状态或者亮态。GLV和GEMS都利用集成在硅衬底上的多个活动元件。但是，对于这些元件的形成，必需使用很难的关键工艺光刻技术，如蚀刻不足、剥离和牺牲层。这固有地使其成为对产量问题敏感并可能限制该结构的空间分辨率的过程。另一种类型的显示器是金属薄片显示器(foil display)。例如WO00/38163中记载了一种常规的金属薄片显示器。这种显示器如图2中所示，其包括光导板22和非发光板(non-lit plate)24，在中间夹着散射金属薄片26。光导板和非发光板上有各自的平行电极组28、30，其相对于彼此垂直排列。光导板上的电极沿列方向排列，而非发光板上的电极沿行方向排列。金属薄片也配有电极层32。这些电极由所提及的每个表面上形成的ITO层来形成。每组电极的交叉处限定显示器的像素。通过向光导板22、非发光板24和金属薄片26上的适当电极施加电压，可以将金属薄片吸引到光导。当金属薄片与光导接触时，从该光导中吸取出光源31发出的光。但是，由于金属薄片显示器是基于将光耦合到光导外面，因此根本不适合用作反射光阀。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于将入射光反射和衍射的改进的光阀，该光阀是坚固的并且易于制造。根据本专利技术的第一方面，该目的和其他目的由如下光阀来实现，该光阀包括配有反射面的可静电操作的金属薄片，在该金属薄片的一侧上提供有反射光栅结构，以及用于在该金属薄片上引起静电力的装置，用以使金属薄片在第一位置和第二位置之间转换，在第一位置处，金属薄片与所述光栅结构分开，从而由所述光阀接收的入射光将被所述反射光栅结构衍射，在第二位置处，金属薄片与所述光栅结构接触，从而由所述光阀接收的入射光基本上被所述金属薄片电极镜面反射。本专利技术基于以下理解，即通过安排反射金属薄片与固定光栅结构相互作用，使得当金属薄片靠在光栅上时使入射光发生镜面反射，并且当金属薄片与光栅分开时使入射光发生衍射，在操作过程中不需要移动光栅结构本身。这样，可以使用不具有活动部件的光栅结构。光栅结构例如可以是固定的薄结构、高反射的金属涂层，其可以在一个淀积步骤中利用直接光刻(straightforward lithography)制成，因此不再需要具有牺牲层的很难的剥离技术。这明显使得光阀更易于制造。本专利技术的光阀的另一个优点在于，由于光阀显示出非常低的暗态级(dark level)，因此能够投影具有高反差比的图像。优选的是，金属薄片的反射面由金属薄片电极构成，即，金属薄片电极是反射电极，例如金属层。其优点在于该金属薄片不必配有单独的电极和单独的反射面，这便于光阀的制造。用于在金属薄片上引起静电力的装置可以是相对于该金属薄片位于光栅结构另一侧的电极。因此能够通过向该电极和金属薄片电极施加适当的电压来对该金属薄片进行定址，从而操作该金属薄片趋向前板。可以通过静电或机械力来吸引该金属薄片远离前板，所述静电或机械力例如借助于因金属薄片的弹性而引起的弹力。在本专利技术的另一个实施例中，反射光栅结构是导电的，并且构成第一电极。这样，光栅结构用作光栅和电极。其优点在于便于光阀的制造。优选的是，该光阀具有细长的形状，这便于金属薄片的位置转换。并且，优选将反射光栅结构设置地垂直于光阀的纵向。换句话说，使光栅的条垂直于光阀的长边而设置。这种垂直结构的优点在于，特别是对于小型化的像素来说，可以将大多数条照亮，这提高了光栅的质量。可选择的是，可以将反射光栅结构设置地平行于光阀的纵向，即，使光栅的条平行于光阀的长边而设置。光栅结构可以设置在前板上，充当光阀的外表面(面向入射光)。优选的是，第一电极也可以设置在前板上。该光阀可进一步包括相对于前板位于金属薄片的另一侧的背板，因此金属薄片被放置在前板和背板之间。优选的是，通过隔离物使金属薄片与背板分开。在这种情况下，可以将用于在金属薄片上引起静电力的装置设置为使得当金属薄片处于其静止位置时金属薄片靠在前板的光栅结构上。可选择的是，隔离物可以位于前板和金属薄片之间，或者位于金属薄片的两侧。用于在金属薄片上引起静电力的装置可进一步包括设置在背板上的第二电极。使用两个电极(除了金属薄片电极之外)使得在例如该光阀被设置在相似光阀的二维阵列中时能够实现良好的寻址能力。在这种情况下，优选使用驱动电压寻址方案来将电压施加于适当电极上以便对特定光阀或像素进行寻址。根据本专利技术的另一方面，提供一种成像系统，该成像系统包括根据前面描述中的至少一个光阀。该成像系统进一步包括用于照明该至少一个光阀的光源，以及用于选择来自至少一个光阀的衍射光的至少一部分的装置。优选的是，该选择装置包括光束光阑，其设置为阻挡已经从该至少一个光阀镜面反射的光。该成像系统可包括一个单光阀，其用来形成单像素图像，由此该成像系统进一步包括用于扫描该像素图像以便形成二维图像的扫描仪。可选择的是，成像系统可包括许多光阀，这些光阀构成用于形成线图像的一维阵列，所述线图像即“一维”图像，由此该成像系统进一步包括用于扫描连续的线图像以便形成二维图像的扫描仪。可选择的是，该许多光阀可形成二维阵列。在这种情况下，形成完整图像，并可以不使用扫描仪。附图说明在下文中，将参考示出优选实施例的附图来更详细地描述本专利技术的这些和其他方面。图1a-1b示出根据现有技术的光阀，图2示出根据现有技术的金属薄片显示设备，图3a是根据本专利技术的单个光阀处于ON状态的示意性侧视图，图3b是图3a中的光阀处于OFF状态的示意性侧视图，图4a-4b是说明不同光栅结构配置的示意性顶视图，图5a-5b是根据本专利技术另一个实施例的光阀的示意性侧视图，以及图6是包括至少一个光阀的光学系统的示意图。具体实施例方式图3a-3b中示意性地示出了根据本专利技术的单光阀或像素。相同的附图标记用于光阀的相应元件。图3a-3b中的光阀40包括机电操作的金属薄片42，其夹在前板44和背板46之间。前板44优选由玻璃制成，并且至少前板对于来自光源(未示出)的光是透明的。背板46可以是任何材料。前板44在其面向金属薄片42的那一侧上配有透明电极48。电极48可以由ITO层形成。电极48由介电层50覆盖，所述介电层例如由SiO2制成。在介电层的顶部提供薄结构、高反射的金属涂层52。该金属涂层由大量细长的矩形条组成，这些矩形条充当光栅，制成的涂层足够厚以反射入射光。通常，涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光阀（４０），其具有用于反射和衍射入射光的至少两种状态，其包括：－配有反射面（６０）的可静电操作的金属薄片（４２），－在该金属薄片（４２）的一侧上提供的反射光栅结构（５２），以及－用于在该金属薄片（４２）上引起静 电力的装置（４８，５６，６０），用以使所述金属薄片在第一位置和第二位置之间转换，在第一位置处，所述金属薄片与所述光栅结构（５２）分开，从而由所述光阀（４０）接收的入射光（６４）将被所述反射光栅结构（５２）衍射，在第二位置处，所述金属薄片与所述光栅结构（５２）接触，从而由所述光阀（４０）接收的入射光（６４）基本上被所述金属薄片电极（６０）镜面反射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：OH威廉森，RP范戈科姆，AHM霍尔茨拉格，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]