DE10059685A1 - Licht-Reflektionsvorrichtung, Licht-Detektionsvorrichtung und Datensichtgerät - Google Patents

Licht-Reflektionsvorrichtung, Licht-Detektionsvorrichtung und Datensichtgerät

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DE10059685A1 DE2000159685 DE10059685A DE10059685A1 DE 10059685 A1 DE10059685 A1 DE 10059685A1 DE 2000159685 DE2000159685 DE 2000159685 DE 10059685 A DE10059685 A DE 10059685A DE 10059685 A1 DE10059685 A1 DE 10059685A1
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Manfred Engelhardt
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Abstract

Eine Licht-Reflektionsvorrichtung weist ein Substrat mit einer lichtreflektierenden Oberfläche auf. Mit dem Substrat sind eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode verbunden, wobei auf mindestens einer Elektrode sich in einer Richtung frei erstreckende biegsame Elemente aufgebracht sind, welche durch Anlegen eines elektrischen Feldes in eine vorgebbare Richtung derart gebogen werden können, dass zumindest ein Teil der lichtreflektierenden Oberfläche von den biegsamen Elementen abgedeckt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Licht-Reflektionsvorrichtung, eine Licht-Detektionsvorrichtung und ein Datensichtgerät.
Eine solche Licht-Reflektionsvorrichtung und ein solches Datensichtgerät sind bekannt.
Bei dieser bekannten Licht-Reflektionsvorrichtung werden üblicherweise rechteckförmige Elemente, die zeilenweise und spaltenweise, das heißt matrixförmig in einem Substrat eingebracht sind, und eine lichtreflektierende Oberfläche aufweisen, in ihren Reflektionseigenschaften gezielt verändert.
Eine solche in Fig. 2 dargestellte Licht-Reflektionsvorrichtung 200 eignet sich insbesondere für den Einsatz im Rahmen eines lichtreflektierenden Matrix-Displays, beispielsweise eines Datensichtgeräts.
Die Licht-Reflektionsvorrichtung 200 weist ein Substrat 201 auf, in dem eine Vielzahl matrixförmig angeordneter Bereiche, im weiteren als Pixel 202 bezeichnet werden, eingebracht sind.
Die Pixel 202 weisen eine lichtreflektierende, vorzugsweise planare Oberfläche 203 auf, wobei die Materialeigenschaften der Pixel 202, insbesondere der lichtreflektierenden Oberflächen 203 gezielt und unabhängig voneinander verändert werden können, so dass ein auf die Licht- Reflektionsvorrichtung 200 auftreffendes Lichtbündel mit Lichtstrahlen 204 örtlich aufgelöst und mehr oder weniger abhängig von der Lichtreflektions-Eigenschaft des jeweiligen Pixels 202 abhängig stark reflektiert wird zu reflektierten Lichtstrahlen 205, 206 oder auch gar nicht reflektiert wird.
Eine Licht-Reflektionsvorrichtung, die auch als Lichtmodulator bezeichnet wird, kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise bei Lichtmodulatoren für Projektionsdisplays sowohl bei der Bildprojektion von Standbildern oder Videobildern aber auch anwendbar in der Photolithographie, oder bei großflächigen oder ganzflächigen Pixelrastern, beispielsweise bei der Abschattung von Fensterscheiben.
Weiterhin ist aus [1] ein Projektionssystem bekannt, bei dem sogenannte digitale Spiegel (Digital Mirror Devices, DMD) verwendet werden, die jeweils über den Pixeln angeordnet sind. Durch einen Oberflächen-Mikromechanik-Prozess wird für jedes Pixel unabhängig voneinander durch einen elektrostatischen Mechanismus jeweils ein kleiner, oberhalb des jeweiligen Pixels angeordneter beweglicher Metallspiegel derart bewegt, dass je nach Spiegelstellung Licht auf die lichtreflektierende Oberfläche des jeweiligen Pixels trifft und somit reflektiert werden kann oder auch nicht.
Nachteilig bei der Herstellung der digitalen Spiegel und damit eines solchen Projektionssystems ist jedoch die hohe Fehleranfälligkeit der Klappspiegel, was zu einer sehr niedrigen Ausbeute bei der Herstellung des Projektionssystems führt.
Somit ist das aus [1] bekannte Projektionssystem sehr teuer.
Eine Ursache der technischen Probleme des aus [1] bekannten Projektionssystems liegt in den Schwierigkeiten der Oberflächen-Mikromechanik begründet, das heißt beispielsweise bei dem Befestigen der beweglichen Teile, insbesondere der digitalen Spiegel sowie der Verbiegung durch Oberflächenspannung, etc.
Aus [2] sind Grundlagen über Kohlenstoff-Nanoröhren bekannt.
Weiterhin ist ein Verfahren zum Abscheiden von Kohlenstoff- Nanoröhren aus der Gasphase in [3] beschrieben.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Licht- Reflektionsvorrichtung sowie ein Datensichtgerät anzugeben, welches robuster ist, das heißt eine geringere Fehlanfälligkeit aufweist sowie kostengünstiger ist in der Herstellung.
Das Problem wird durch die Licht-Reflektionsvorrichtung sowie durch das Datensichtgerät mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Eine Licht-Reflektionsvorrichtung weist ein Substrat mit einer lichtreflektierenden Oberfläche auf. Ferner ist mindestens eine erste Elektrode und mindestens eine zweite Elektrode mit dem Substrat verbunden, wobei die Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind, vorzugsweise durch das Substrat selbst, welches beispielsweise Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid enthält.
Die Elektroden sind vorzugsweise in das Substrat eingebracht oder auf dem Substrat aufgebracht.
Auf zumindest einer Elektrode, das heißt der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode, ist ein Bündel sich in einer Richtung frei erstreckender, biegsamer Elemente aufgebracht, welche durch Anlegen eines elektrischen Feldes in eine vorgebbare Richtung gebogen werden können.
Die biegsamen Elemente sind derart eingerichtet, dass durch deren Biegung zumindest ein Teil der lichtreflektierenden Oberfläche von den biegsamen Elementen abgedeckt wird.
Vorzugsweise weisen die biegsamen Elemente eine Länge auf, die ausreicht, dass jeweils eine der Elektroden, auf der das Bündel der biegsamen Elemente aufgebracht ist, benachbarten Elektrode mechanisch kontaktiert werden kann, so dass es möglich ist, die gesamte lichtreflektierende Oberfläche zwischen den beiden Elektroden zu überdecken und somit einen Lichteinfall auf die lichtreflektierende Oberfläche zu verhindern, wodurch eine Lichtreflektion eines einfallenden Lichtstrahls in den bedeckten Bereich verhindert wird.
Das biegsame Element kann beispielsweise eine Nanoröhre vorzugsweise eine Kohlenstoff-Nanoröhre, alternativ auch eine mit Boratomen und Stickstoffatomen versehene Bor-Nitrid- Nanoröhre sein oder eine Silizium-Nanoröhre.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das biegsame Element gebildet wird durch eine länglich sich erstreckende Struktur aus vorzugsweise Polysilizium.
Allgemein kann im Rahmen der Erfindung jede länglich sich erstreckende biegsame Struktur eingesetzt werden, welche durch Anlegen eines elektrischen Feldes in eine durch das Feld vorgegebene Richtung verbogen werden kann.
Die erfindungsgemäße Licht-Reflektionsvorrichtung ist wesentlich weniger störungsanfällig und somit robuster als die bekannte Licht-Reflektionsvorrichtung, insbesondere aufgrund des Einsatzes eines Bündels voneinander unabhängiger biegsamer Elemente.
Auf diese Weise wird gewährleistet, dass selbst bei Zerstörung einzelner biegsamer Elemente nicht die Gesamtfunktionalität der Licht-Reflektionsvorrichtung vollständig zerstört wird, sondern allenfalls abhängig von der Anzahl nicht mehr funktionierender biegsamer Elemente mehr oder weniger stark verringert wird.
Weiterhin werden insbesondere bei Einsatz einer Nanoröhre als biegsames Element aufgrund der Möglichkeit einer selbst­ organisierenden Herstellung, das heißt einem selbst­ organisierenden Abscheiden oder Aufwachsen der Nanoröhren auf einer Elektrode die Herstellungskosten der Licht- Reflektionsvorrichtung erheblich reduziert.
Auch wird durch die Möglichkeit des selbstorganisierenden Aufwachsens bzw. Abscheidens der Nanoröhren verglichen mit der üblichen Prozesstechnik mit einzelnen Prozessschritten wie der Photolithographie und beispielsweise einzelnen Ätzschritten, wie sie insbesondere bei Einsatz von digitalen Spiegeln, wie oben beschrieben, erforderlich sind, eine weitere Steigerung der Zuverlässigkeit bei hoher Fertigungsausbeute erreicht.
Die Elektroden können sowohl auf einer planaren oder gewölbten Oberfläche des Substrats aufgebracht sein beziehungsweise in das Substrat eingebracht sein.
Ferner ist eine Licht-Detektionsvorrichtung vorgesehen mit einem Substrat, welches eine lichtdetektierende Oberfläche aufweist sowie mit mindestens einer ersten Elektrode und zweiten Elektrode, die mit dem Substrat verbunden sind und voneinander elektrisch isoliert sind, und mit mindestens einem Bündel auf der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode aufgebrachten, sich in einer Richtung frei erstreckender, biegsamer Elemente, welche durch Anlegen eines elektrischen Feldes in eine vorgebbare Richtung gebogen werden können derart, dass zumindest ein Teil der lichtdetektierenden Oberfläche von den biegsamen Elementen abgedeckt werden kann.
Die oben und im Weiteren beschriebenen Weiterbildungen der Licht-Reflektionsvorrichtung gelten in entsprechender Weise für die Licht-Detektionsvorrichtung, wobei bei der Licht- Detektionsvorrichtung anstelle der lichtreflektierenden Oberfläche jeweils eine lichtdetektierende Oberfläche, beispielsweise eine Photodiode vorgesehen ist.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es ferner vorgesehen, in das Substrat Gräben einzubringen, wobei der Grabenboden zumindest teilweise eine lichtreflektierende Oberfläche aufweist.
Die Elektroden sind derart in dem Graben angeordnet und die biegsamen Elemente sind derart auf zumindest einer der Elektroden aufgebracht, dass durch Biegen der biegsamen Elemente zumindest ein Teil der lichtreflektierenden Oberfläche des Grabenbodens von den biegsamen Elementen abgedeckt werden kann durch entsprechendes Anlegen eines elektrischen Feldes an die biegsamen Elemente.
Die Elektroden können sowohl auf dem Grabenboden als auch auf den Grabenwänden beziehungsweise in den Grabenwänden aufgebracht beziehungsweise eingebracht sein.
Durch ein Vorsehen von Gräben wird die Störanfälligkeit der gebildeten Licht-Reflektionsvorrichtung weiter reduziert, da die in den Gräben sich befindende lichtreflektierende Oberfläche gegenüber Verschmutzung oder anderen mechanischen Störeinflüssen besser geschützt sind.
Die Elektroden sind gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung als Metallelektroden ausgestaltet, vorzugsweise aus einem Metall, welches hinsichtlich des Aufwachsens oder Abscheidens von Kohlenstoff-Nanoröhren katalytisch wirkt, das heißt vorzugsweise aus Eisen, Kobalt, Aluminium, Platin.
Die Elektroden können auf bzw. in dem Substrat derart angeordnet sein, dass sie jeweils zwischen sich einen Bereich der lichtreflektierenden Oberfläche definieren, der von den biegsamen Elementen, die auf einer oder beiden Elektroden, die den Bereich definieren, abgedeckt werden können.
Die Elektroden können matrixförmig spaltenweise und zeilenweise angeordnet sein, wodurch eine sehr regelmäßige, und damit einfach und kostengünstig herstellbare Struktur der Licht-Reflektionsvorrichtung erreicht wird.
Ein Datensichtgerät, vorzugsweise als Projektions- Datensichtgerät ausgestaltet, weist eine Licht- Reflektionsvorrichtung oder eine Licht-Detektionsvorrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen auf.
Das Datensichtgerät kann ferner eine Ansteuerungseinheit zum Ansteuern der biegsamen Elemente aufweisen, mit der es möglich ist, jeweils an jede Elektrode ein elektrisches Feld anzulegen, um die biegsamen Elemente gemäß dem angelegten elektrischen Feld zu beeinflussen, das heißt zu biegen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1a und 1b einen Querschnitt durch einen Teil einer Licht-Reflektionsvorrichtung mit auf einer Elektrode aufgebrachten Nanoröhren, die in einem ersten Zustand nicht gebogen sind (Fig. 1a) und die in einem zweiten Zustand gebogen sind (Fig. 1b);
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Licht- Reflektionsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 3a und 3b einen Querschnitt durch einen Teil der Licht-Reflektionsvorrichtung mit einem Graben, in dem Nanoröhren auf einer Elektrode aufgebracht sind in einem ersten Zustand, in dem die Nanoröhren nicht über den Grabenboden gebogen sind (Fig. 3a) bzw. in einem zweiten Zustand, in dem durch Biegen der Nanoröhren über den Grabenboden die lichtreflektierende Oberfläche des Grabenbodens durch die Nanoröhren bedeckt sind (Fig. 3b);
Fig. 4a und 4b einen Querschnitt durch einen Teil einer Licht-Reflektionsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem die Elektroden in die Grabenwand integriert sind in einem ersten Zustand, in dem die Nanoröhren nicht gebogen sind und somit den Grabenboden verdecken (Fig. 4a) bzw. in einem zweiten Zustand, in dem durch Biegen der Nanoröhren über den Grabenboden die lichtreflektierende Oberfläche des Grabenbodens freigelegt ist (Fig. 4b);
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Licht- Reflektionsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1a zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer Licht- Reflektionsvorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Auf einen Substrat 101 aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid sind eine erste Elektrode 102 sowie eine zweite Elektrode 103 aufgebracht.
Die erste Elektrode 102 ist eine Metallelektrode aus einem hinsichtlich des Abscheidens oder Aufwachsens von Kohlenstoff- Nanoröhren katalytisch wirkenden Material, gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus Kobalt oder Eisen.
Die zweite Elektrode 103 ist gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel aus einem Material hergestellt, welches hinsichtlich des Abscheidevorgangs von Kohlenstoff-Nanoröhren nicht katalytisch wirkt.
Auf der ersten Elektrode 102 ist ein Bündel 104 von Kohlenstoff-Nanoröhren 105 aufgebracht, gemäß diesem Ausführungsbeispiel hergestellt gemäß in [3] beschriebenen Verfahren.
Die erste Elektrode 102 und die zweite Elektrode 103 sind in einem Abstand zueinander von maximal 0,1 mm, in Fig. 1a symbolisiert durch einen Pfeil 106, angeordnet.
Die Kohlenstoff-Nanoröhren 105 weisen eine Länge auf, die ausreicht, um sich von der ersten Elektrode 102 aufgrund der Einwirkung eines elektrischen Feldes oder magnetischen Feldes hin zu der zweiten Elektrode 103 zu biegen, so dass ein Kontakt mit der zweiten Elektrode 103 ermöglicht wäre, wie in Fig. 1b dargestellt ist. In Fig. 1 sind die Kohlenstoff- Nanoröhren 105 derart gebogen, dass sie gerade noch nicht in physischen Kontakt mit der zweiten Elektrode 103 gebracht worden sind.
Sollten die Kohlenstoff-Nanoröhren 105 die zweiten Elektrode 103 tatsächlich kontaktieren, so könnte es passieren, dass die Kohlenstoff-Nanoröhren 105 an die jeweilige zweite Elektrode 103 binden. Eine solche Bindung wäre z. B. mittels Anlegen eines ausreichend starken elektrischen Feldes zu lösen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen die Kohlenstoff- Nanoröhren somit eine Länge von maximal ungefähr 100 Φm auf.
Die Kohlenstoff-Nanoröhren 105 können jedoch grundsätzlich auch wesentlich kürzer sein, solange gewährleistet ist, dass die lichtreflektierende Oberfläche 107, die zwischen der ersten Elektrode 102 und der zweiten Elektrode 103 liegt, durch die gebogenen Kohlenstoff-Nanoröhren, wie aus Fig. 1b ersichtlich, zumindest teilweise überdeckt werden kann, so dass bei ungebogenen Kohlenstoff-Nanoröhren 105 ein Lichtstrahl 108 auf die lichtreflektierende Oberfläche 107 treffen kann und als reflektierter Lichtstrahl 109 reflektiert wird und bei gebogenen Kohlenstoff-Nanoröhren ein Lichtstrahl 110, der auf die lichtreflektierende Oberfläche 107 auftreffen soll, von den Kohlenstoff-Nanoröhren 105 zumindest teilweise absorbiert wird, so dass ein Auftreffen des Lichtstrahls 110 auf lichtreflektierende Oberfläche 107 vermindert, reduziert oder vollständig verhindert wird.
Die Kohlenstoff-Nanoröhren 105 sollten eine Länge aufweisen, die in einem Maße größer ist als deren jeweiliger Durchmesser, dass eine relative niedrige elektrische Feldstärke ausreicht, um diese verbiegen zu können.
Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die der Kohlenstoff- Nanoröhre innewohnende Federkraft durch ein elektrisches Feld sehr leicht überwindbar sein sollte.
Fig. 3a zeigt einen Ausschnitt einer Licht- Reflektionsvorrichtung 300 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In einem Substrat 301 beispielsweise aus Siliziumdioxid ist ein Graben 302 geätzt, wobei der Grabenboden 303 lichtreflektierende Eigenschaften aufweist.
Auf dem Grabenboden 303 ist eine ringförmige erste Elektrode 304 angeordnet.
Alternativ können eine Vielzahl erster Elektroden 304, das heißt Elektroden die auf ein gemeinsames Bezugspotential gelegt sind und gemeinsam ansteuerbar sind, auf oder in dem Grabenboden 303 in einer beliebigen Anordnung angeordnet sein.
Weiterhin ist eine zweite, ebenfalls ringförmige Elektrode 305 in eine Grabenwand 306 des Grabens 302 eingebracht.
Die Elektroden 305 werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Einsatz der sogenannter Spacer-Technik hergestellt.
Die erste Elektrode 304 und die zweite Elektrode 305 sind aus den gleichen Materialien hergestellt, wie jeweils die erste Elektrode 102 bzw. zweite Elektrode 103 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Auf der ersten Elektrode ist gemäß dem in [3] beschriebenen Verfahren ein Bündel 307 von Kohlenstoff-Nanoröhren aufgebracht.
In Fig. 3a ist der Zustand der Kohlenstoff-Nanoröhren 308 dargestellt, in dem sie nicht über die lichtreflektierende Oberfläche des Grabenbodens 303 gebogen sind, sondern sich von der ersten Elektrode 304 hin zu der zweiten Elektrode 305 erstrecken.
Durch entsprechendes Anlegen eines elektrischen Potentials an die erste Elektrode 304 bzw. die zweite Elektrode 305 werden die Kohlenstoff-Nanoröhren 308, wie in Fig. 3b gezeigt, von der zweiten Elektrode 305 abgestoßen und somit in Richtung der lichtreflektierenden Oberfläche des Grabenbodens 303 gebogen, so dass bei Überlappen der Kohlenstoff-Nanoröhren 308 des Bündels 307 wiederum ein Auftreffen eines Lichtstrahls 309 verhindert wird.
Auch der umgekehrte Fall ist selbstverständlich vorgesehen, bei dem die Kohlenstoff-Nanoröhren 308 von Beginn an wie in Fig. 3b dargestellt positioniert sind und das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den beiden Elektroden die Enden der Kohlenstoff-Nanoröhren 308 zur zweiten Elektrode 305 hin zieht (Fig. 3a).
Bei dem in Fig. 3a dargestellten Zustand kann ein einfallender Lichtstrahl 310 auf die lichtreflektierende Oberfläche des Grabenbodens 303 treffen und als reflektierter Lichtstrahl 311 reflektiert werden.
Bei dem in Fig. 3b dargestellten Zustand wird anschaulich somit der Lichtweg zu der lichtreflektierenden Oberfläche des Grabenbodens 303 versperrt.
In den Fig. 4a und Fig. 4b ist ein Ausschnitt einer Licht- Reflektionsvorrichtung 400 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
In einem Substrat 401 beispielsweise aus Siliziumdioxid ist jeweils ein Graben 402 geätzt, dessen Grabenboden 403 eine lichtreflektierende Oberfläche aufweist.
In die Grabenwände 406 ist eine erste ringförmige Elektrode 404 sowie eine zweite ringförmige Elektrode 405 eingebracht.
Die Elektroden 404, 405 sind aus den gleichen Materialien hergestellt wie die erste Elektrode 102 beziehungsweise die zweite Elektrode 103 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Auf der ersten Elektrode 404 ist jeweils gemäß dem in [3] beschriebenen Verfahren ein Bündel 407 von Kohlenstoff- Nanoröhren 408 aufgebracht.
In ungebogenen Zustand, der in Fig. 4a dargestellt ist, versperren die Kohlenstoff-Nanoröhren 408 den Lichtweg eines auf ein in den Graben eintreffenden Lichtstrahl 409, der somit nicht auf die lichtreflektierende Oberfläche des Grabenbodens 403 auftreffen kann, da er schon von den Kohlenstoff- Nanoröhren 408 absorbiert bzw. reflektiert wird.
Fig. 4b zeigt den Zustand, in dem die Kohlenstoff-Nanoröhren 408 zu der zweiten Elektrode 405 hin gebogen sind, welches Verbiegen durch entsprechendes Anlegen eines elektrischen Potentials an die erste Elektrode 404 bzw. die zweite Elektrode 405 erreicht wird.
Durch Biegen der Kohlenstoff-Nanoröhren 408 wird der Lichtweg in dem Graben 402 zu der lichtreflektierenden Oberfläche 403 des Grabenbodens frei gemacht, das heißt ein in den Graben geführter Lichtstrahl 410 trifft dann auf die lichtreflektierende Oberfläche des Grabenbodens 403 auf und wird zu einem reflektierten Lichtstrahl 411 reflektiert.
Es ist in diesem Zusammenhang anzumerken, dass es für alle dargestellten Ausführungsbeispiele prozesstechnisch möglich ist, die zur Herstellung der Kohlenstoff-Nanoröhren benötigten Verfahrensschritte in das Backend eines CMOS-Prozesses zu integrieren, so dass anschaulich eine vertikale Integration von aktiven Devices bzw. Logikschaltungen und auf der Display- Ebene der Kohlenstoff-Nanoröhren gebildet wird.
Für den Fall, dass die lateralen Abmessungen, das heißt die Abstände zwischen den Elektroden kleiner sind als die Abmessungen, die für einen Betrachter einer Licht- Reflektionsvorrichtung überhaupt wahrnehmbar sind, so können mehrere, auch eine Vielzahl solcher Strukturen verwendet werden, um jeweils einen Bildpunkt, das heißt einen Pixel einer Licht-Projektionsvorrichtung, insbesondere eines Datensichtgeräts mit einer solchen Licht- Reflektionsvorrichtung zu bilden.
Fig. 5 zeigt ein Datensichtgerät 500 mit einer Vielzahl von ersten Elektroden 501 und zweiten Elektroden 502, die in einem Substrat 503 beispielsweise aus Siliziumdioxid eingebracht sind.
Zwischen den Elektroden 501, 502 sind lichtreflektierende Oberflächen 504 gemäß der durch die matrixförmige Anordnung 501, 502 definierten Zwischenstrukturen bestimmt.
Auf jeder ersten Elektrode 501 ist ein Bündel 505 von Kohlenstoff-Nanoröhren 506 aufgebracht.
Entsprechend der an die Elektroden 501, 502 angelegten elektrischen Potentiale sind die Kohlenstoff-Nanoröhren 506 gebogen oder nicht gebogen.
Sind die Kohlenstoff-Nanoröhren 506 gebogen, so wird der entsprechende Bereich der lichtreflektierenden Oberfläche 504 überdeckt, das heißt ein einfallender Lichtstrahl 507 wird nicht reflektiert.
Ist der Lichtweg zu einer lichtreflektierenden Oberfläche frei, das heißt sind die Kohlenstoff-Nanoröhren 506 nicht über die entsprechende lichtreflektierende Oberfläche gebogen, so wird der einfallende Lichtstrahl 507 von der lichtreflektierenden Oberfläche 504 zu einem reflektierten Lichtstrahl 508 reflektiert.
Somit kann die Erfindung anschaulich darin gesehen werden, dass die optischen Eigenschaften einer Licht- Reflektionsvorrichtung durch flächig aufgewachsene Bündel von Nanoröhren sich verändern lassen, wenn die Ausrichtung der Bündel relativ zum Einfallswinkel eines Lichtstrahls auf eine lichtreflektierende Oberfläche der Licht- Reflektionsvorrichtung verändert wird.
In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:
[1] L. J. Hornbeck, Current Status of the digital micromirror device (CDMD) for projection television applications, IEDM '93, Technical Digest, S. 381-384, 1993;
[2] P. M. Ajayan, Nanotubes from Carbon, Chem. Rev. 99, 5. 1787-1799, 1999;
[3] Z. F. Ren et al. Synthesis of large arrays of well-aligned carbon nanotubes on glass, Science, Vol. 282, S. 1105- 1107, November 1998.
Bezugszeichenliste
100
Licht-Reflektionsvorrichtung
101
Substrat
102
Erste Elektrode
103
Zweite Elektrode
104
Bündel Kohlenstoff-Nanoröhren
105
Kohlenstoff-Nanoröhre
106
Abstand Elektroden
107
lichtreflektierende Oberfläche
108
Einfallender Lichtstrahl
109
Reflektierter Lichtstrahl
110
Einfallender Lichtstrahl
200
Licht-Projektionsvorrichtung
201
Substrat
202
Pixel
203
Pixeloberfläche
204
Einfallender Lichtstrahl
205
Reflektierter Lichtstrahl
206
Reflektierter Lichtstrahl
300
Lichtprojektionsvorrichtung
301
Substrat
302
Graben
303
Grabenboden
304
Erste Elektrode
305
Zweite Elektrode
306
Grabenwand
307
Bündel Kohlenstoff-Nanoröhren
308
Kohlenstoff-Nanoröhren
309
Einfallender Lichtstrahl
310
Einfallender Lichtstrahl
311
Reflektierter Lichtstrahl
400
Lichtprojektionsvorrichtung
401
Substrat
402
Graben
403
Grabenboden
404
Erste Elektrode
405
Zweite Elektrode
406
Grabenwand
407
Bündel Kohlenstoff-Nanoröhren
408
Kohlenstoff-Nanoröhre
409
Einfallender Lichtstrahl
410
Einfallender Lichtstrahl
411
Reflektierter Lichtstrahl
500
Datensichtgerät
501
Erste Elektrode
502
Zweite Elektrode
503
Substrat
504
Lichtreflektierende Oberfläche
505
Bündel Kohlenstoff-Nanoröhren
506
Kohlenstoff-Nanoröhre
507
Einfallender Lichtstrahl
508
Reflektierter Lichtstrahl

Claims (29)

1. Licht-Reflektionsvorrichtung
mit einem Substrat, welches eine lichtreflektierende Oberfläche aufweist,
mit mindestens einer ersten Elektrode und zweiten Elektrode, die mit dem Substrat verbunden sind und voneinander elektrisch isoliert sind,
mit mindestens einem Bündel auf der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode aufgebrachten, sich in einer Richtung frei erstreckender, biegsamer Elemente, welche durch Anlegen eines elektrischen Feldes in eine vorgebbare Richtung gebogen werden können derart, dass zumindest ein Teil der lichtreflektierenden Oberfläche von den biegsamen Elementen abgedeckt werden kann.
2. Licht-Reflektionsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das biegsame Element eine Nanoröhre ist.
3. Licht-Reflektionsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das biegsame Element eine Kohlenstoff-Nanoröhre ist.
4. Licht-Reflektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Elektroden in das Substrat eingebracht sind.
5. Licht-Reflektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Elektroden auf das Substrat aufgebracht sind.
6. Licht-Reflektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei der mindestens ein Graben in dem Substrat gebildet ist,
bei der der Boden des Grabens zumindest teilweise eine lichtreflektierende Oberfläche aufweist,
bei der die Elektroden derart in dem Graben angeordnet sind und die biegsamen Elemente derart auf zumindest einer der Elektroden aufgebracht sind, dass durch Biegen der biegsamen Elemente zumindest ein Teil der lichtreflektierenden Oberfläche von den biegsamen Elementen abgedeckt werden kann.
7. Licht-Reflektionsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der zumindest eine Elektrode auf der Grabenwand oder in der Grabenwand angeordnet ist.
8. Licht-Reflektionsvorrichtung nach Anspruch 7,
bei der zumindest zwei erste Elektroden und zwei zweite Elektroden vorgesehen sind,
bei der zumindest zwei Elektroden auf der Grabenwand oder in der Grabenwand angeordnet sind.
9. Licht-Reflektionsvorrichtung nach Anspruch 8, bei der alle Elektroden auf der Grabenwand oder in der Grabenwand angeordnet sind.
10. Licht-Reflektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Elektroden als Metallelektroden ausgestaltet sind.
11. Licht-Reflektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der eine Vielzahl von Elektroden vorgesehen sind, die jeweils zwischen sich einen Bereich der lichtreflektierenden Oberfläche definieren, der von den biegsamen Elementen abgedeckt werden kann.
12. Licht-Reflektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Elektroden matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnet sind.
13. Licht-Detektionsvorrichtung,
mit einem Substrat, welches eine lichtdetektierende Oberfläche aufweist,
mit mindestens einer ersten Elektrode und zweiten Elektrode, die mit dem Substrat verbunden sind und voneinander elektrisch isoliert sind,
mit mindestens einem Bündel auf der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode aufgebrachten, sich in einer Richtung frei erstreckender, biegsamer Elemente, welche durch Anlegen eines elektrischen Feldes in eine vorgebbare Richtung gebogen werden können derart, dass zumindest ein Teil der lichtdetektierenden Oberfläche von den biegsamen Elementen abgedeckt werden kann.
14. Licht-Detektionsvorrichtung nach Anspruch 13, bei der das biegsame Element eine Nanoröhre ist.
15. Licht-Detektionsvorrichtung nach Anspruch 14, bei der das biegsame Element eine Kohlenstoff-Nanoröhre ist.
16. Licht-Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der die Elektroden in das Substrat eingebracht sind.
17. Licht-Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der die Elektroden auf das Substrat aufgebracht sind.
18. Licht-Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
bei der mindestens ein Graben in dem Substrat gebildet ist,
bei der der Boden des Grabens zumindest teilweise eine lichtdetektierende Oberfläche aufweist,
bei der die Elektroden derart in dem Graben angeordnet sind und die biegsamen Elemente derart auf zumindest einer der Elektroden aufgebracht sind, dass durch Biegen der biegsamen Elemente zumindest ein Teil der lichtdetektierenden Oberfläche von den biegsamen Elementen abgedeckt werden kann.
19. Licht-Detektionsvorrichtung nach Anspruch 18, bei der zumindest eine Elektrode auf der Grabenwand oder in der Grabenwand angeordnet ist.
20. Licht-Detektionsvorrichtung nach Anspruch 19,
bei der zumindest zwei erste Elektroden und zwei zweite Elektroden vorgesehen sind,
bei der zumindest zwei Elektroden auf der Grabenwand oder in der Grabenwand angeordnet sind.
21. Licht-Detektionsvorrichtung nach Anspruch 20, bei der alle Elektroden auf der Grabenwand oder in der Grabenwand angeordnet sind.
22. Licht-Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, bei der die Elektroden als Metallelektroden ausgestaltet sind.
23. Licht-Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, bei der eine Vielzahl von Elektroden vorgesehen sind, die jeweils zwischen sich einen Bereich der lichtdetektierenden Oberfläche definieren, der von den biegsamen Elementen abgedeckt werden kann.
24. Licht-Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, bei der die Elektroden matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnet sind.
25. Datensichtgerät mit einer Licht-Reflektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
26. Datensichtgerät nach Anspruch 13, mit einer Ansteuerungseinheit, mit der die biegsamen Elemente durch Anlegen eines elektrischen Feldes in ihrer Biegung gesteuert werden können.
27. Datensichtgerät nach Anspruch 13 oder 14, das als Projektionsdatensichtgerät ausgestaltet ist.
28. Datensichtgerät mit einer Licht-Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 24.
29. Datensichtgerät nach Anspruch 28, mit einer Ansteuerungseinheit, mit der die biegsamen Elemente durch Anlegen eines elektrischen Feldes in ihrer Biegung gesteuert werden können.
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