DE112006000128B4

DE112006000128B4 - Anzeige, die eine Lichtführung und eine Refraktionsidexkontrolle verwendet

Info

Publication number: DE112006000128B4
Application number: DE112006000128.0T
Authority: DE
Inventors: Achintya Bhowmik; Ralph Mesmer
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2005-01-03
Filing date: 2006-01-03
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2026-01-04
Also published as: TWI346224B; US7586560B2; US20060146004A1; US7808579B2; US20090290210A1; CN102608822B; DE112006000128T5; WO2006074196A1; CN101133359A; CN102608822A; TW200700796A

Abstract

Vorrichtung (1; 100) mit: – einem ersten Material (50; 150), das einen steuerbaren Brechungsindex nc aufweist; – einer ersten transparenten Elektrode (45), die mit einer ersten Seite des ersten Materials (50; 150) gekoppelt ist; – einer zweiten transparenten Elektrode (60), die mit einer zweiten Seite des ersten Materials (50; 150) gekoppelt ist; – einem zweiten Material (10; 110), das einen ersten Brechungsindex n1 aufweist; – einem dritten Material (20; 120), das zwischen dem ersten Material (50, 150) und dem zweiten Material (10; 110) angeordnet ist, wobei das dritte Material (20; 120) für eine Vielzahl von Wellenlängen sichtbaren Lichts transparent ist und einen zweiten Brechungsindex n2 aufweist, der größer als der erste Brechungsindex n1 ist; und – einer Lichtquelle (25) zum Einstrahlen von Licht in das dritte Material unter einem Winkel, der kleiner als sin–1(n1/n2) ist, um eine Reflektion der Vielzahl von sichtbaren Wellenlängen durch das erste Material (50; 150) und in ein Schutzmaterial (65; 165) hinein hervorzurufen.

Description

Hintergrund
Verschiedene Arten von Anzeigevorrichtungen sind derzeit für die Verwendung in Zusammenhang mit elektronischen Vorrichtungen verfügbar. Jede Anzeigevorrichtung verfügt über eine andere Kombination von Größe, Stromverbrauch, Betriebseffizienz, Auflösung und externen Ansteuerungsanforderungen. Beispielsweise weist ein Mikrodisplay aus Flüssigkeitskristall auf Siliziumbasis eine zweidimensionale Anordnung von Pixelzellen auf, die auf einem Halbleitersubstrat gebildet sind. Darauf folgende Schichten einer typischen LCoS-Pixelzelle sind ein Transistor, ein reflektierendes Material, eine erste transparente Elektrode, Flüssigkeitskristallmaterial und eine zweite transparente Elektrode. Um Licht zu übertragen (i. e. ON-Zustand) können die Elektroden einer Pixelzelle einen Zustand des Flüssigkeitskristallmaterials steuern, um es einfallendem Licht mit geeigneter Polarisierung zu ermöglichen, durch das Flüssigkeitskristallmaterial hindurch zu treten, vom reflektierendem Material reflektiert zu werden und zurück durch das Flüssigkeitskristallmaterial hindurch zu treten. Alternativ können die Elektroden im OFF-Zustand den Zustand des Flüssigkeitskristallmaterials die Lichtpolarisierung ändernd derart steuern, dass das einfallende Licht daran gehindert wird, durch das Flüssigkeitskristallmaterial zum reflektierenden Material hindurch zu treten.
Die US 6 754 408 B2 und JP S62-021123 A offenbaren jeweils eine Vorrichtung, enthaltend einen Schichtstapel aus einer ersten Schicht eines ersten Materials mit einem steuerbaren Brechungsindex, einer zweiten Schicht und einem ersten Brechungsindex und einer dritten Schicht mit einem zweiten Brechungsindex, wobei die dritte Schicht zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnet ist, der zweite Brechungsindex größer als der erste Brechungsindex ist und das dritte Material für Wellenlängen aus dem sichtbaren Bereich transparent ist.
Aus der US 4 737 014 A ergibt sich eine Vorrichtung mit einem ersten Material, welches einen steuerbaren Brechungsindex n_c aufweist, einem zweiten Material, welches einen ersten Brechungsindex n₁ aufweist, einem dritten Material, welches zwischen dem ersten und dem zweiten Material angeordnet ist und für eine Vielzahl von Wellenlängen sichtbaren Lichts transparent ist und einen Brechungsindex n₂ aufweist, der größer ist als der erste Brechungsindex n₁, und einer Lichtquelle zum Einstrahlen von Licht in das dritte Material unter einem Winkel, der größer sein soll als der kritische Winkel Φ_c der Totalreflexion, der sich aus dem Verhältnis des ersten und des zweiten Brechungsindexes nach der Formel Φ_c = arcsin(n₁/n₂) ergibt, um eine Reflexion der Vielzahl von sichtbaren Wellenlängen durch das erste Material und in ein Schutzmaterial hinein hervorzurufen.
Die US 6 172 723 B1 offenbart die Anordnung einer Elektrode zwischen einer weiteren Elektrode und einer Mikrolinse.
Aus der US 6 798 464 B2 ergibt sich eine invertierte Anordnung von Pixel-Elektrode und gemeinsamer Elektrode auf den jeweiligen Seiten einer Brechungsindexschicht.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein System gemäß Anspruch 16.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Vorrichtung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einiger Ausführungsbeispiele.
2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einiger Ausführungsbeispiele.
3A ist eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einiger Ausführungsbeispiele, um die vollständige interne Reflektion an einer ersten Schnittstelle darzustellen.
3B ist eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung nach einigen Ausführungsbeispielen, um die vollständige interne Reflektion an einer zweiten Schnittstelle darzustellen.
3C ist eine seitliche Schnittdarstellung einer Vorrichtung nach einigen Ausführungsbeispielen, um das Licht darzustellen, das durch eine zweite Schnittstelle hindurch tritt.
4 ist eine seitliche Schnittdarstellung einer Vorrichtung gemäß einiger Ausführungsbeispiele.
5 ist eine repräsentative Draufsicht auf einer Anordnung von Displaypixeln nach einigen Ausführungsbeispielen.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einigen Ausführungsbeispielen.
Die 7A bis 7E zeigen seitliche Schnittansichten einer Vorrichtung während der Herstellung gemäß einiger Ausführungsbeispiele.
8A ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite einer Anzeigevorrichtung nach einigen Ausführungsbeispielen.
8B ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite einer Anzeigevorrichtung gemäß einiger Ausführungsbeispiele.
9 ist ein Blockdiagramm eines Systems nach einigen Ausführungsbeispielen.
Detaillierte Beschreibung
1 ist eine schematische, seitliche Schnittansicht eines Abschnitts einer Vorrichtung 1 gemäß einiger Ausführungsbeispiele. Die Vorrichtung 1 mag, wie im Folgenden beschrieben, selektiv Licht aussenden. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung 1 eine einzelne Pixelzelle einer Anzeigevorrichtung. Solch eine Anzeigevorrichtung kann eine Anordnung von Tausenden von Pixelzellen umfassen.
Die Vorrichtung 1 weist ein Material 10 auf, das einen ersten Brechungsindex (n₁) und ein Material 20 aufweißt, das einen zweiten Brechungsindex (n₂) aufweist. Das Material 20 kann für mehrere Wellenlängen sichtbaren Lichts im Wesentlichen transparent sein. Zusätzlich kann der zweite Brechungsindex größer als der erste Brechungsindex sein. Das Material 10 und das Material 20 können jede derzeit oder zukünftig geeignete Materialien umfassen.
Das Material 10 ist mit dem Material 20 verbunden. Entsprechend einiger Ausführungsbeispiele sind das Material 10 und das Material 20 wenigstens teilweise auf der Leichtigkeit, mit der die Materialien verbunden werden können, basierend ausgewählt. Andere Überlegung zur Herstellung können zur Auswahl von Material 10 und Material 20 herangezogen werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Temperaturen, Drücken, Erschütterungs- und Handhabungsmöglichkeiten.
Entsprechend einiger Ausführungsbeispiele umfasst das Material 10 ein Polymer und das Material 20 umfasst Glas. Das Material 20 jedoch kann jedes Material umfassen, das einen geeigneten Brechungsindex aufweist und wenigstens einen gewünschten Grad an Transparenz für die gewünschten Lichtwellenlängen aufweist. Einige Beispiele von Polymeren zur Verwendung als Material 10 sind Styropor und PMMA. In einigen Ausführungsbeispielen weist das Material 10 eine geringe Absorption der gewünschten Lichtwellenlängen auf.
Die Lichtquelle 25 strahlt Licht gewünschter, sichtbarer Lichtwellenlängen in das Material 20 ein. Die Lichtquelle 25 kann eine Leuchtdiode oder jede andere geeignete Lichtquelle sein. Gemäß einiger Ausführungsbeispiele ist die Lichtquelle 25 dazu eingerichtet, separat rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht abzustrahlen. Das Licht kann in einem Winkel abgestrahlt werden, der eine im Wesentlichen vollständige interne Reflektion des Lichts an einer Schnittstelle 30 zwischen dem Material 10 und dem Material 20 hervorruft.
Insbesondere sich im Material 20 ausbreitendes Licht, das an der Schnittstelle 30 mit irgendeinem Winkel eingestrahlt wird, der größer als ein kritischer Winkel ist, wird zurück in das Material 20 reflektiert.
Entsprechend einiger Ausführungsbeispiele ist der kritische Winkel bestimmt durch: Kritischer Winkel = sin^–1 × (n₁/n₂)
Entsprechend kann die Lichtquelle 25 Licht in das Material 20 in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen mit jedem Winkel abstrahlen, der größer als der kritische Winkel ist.
Das reflektierende Material 35 kann um einen Umfang des Materials 20 angeordnet sein, um Licht daran zu hindern am Umfang aus dem Material 20 auszutreten. Das reflektierende Material kann metallisches Material, elektrisches Material oder jedes andere geeignete Material, das bekannt ist oder bekannt wird, sein.
Ein Transistor 40 ist auf dem Material 20 angeordnet. Der Transistor 40 kann verwendet werden, um eine an die Elemente der Vorrichtung 1 angelegte Spannung zu steuern. Wie im folgendem beschrieben werden wird, kann die Spannung bestimmen, ob die Vorrichtung Licht abgibt, das von der Lichtquelle 25 ausgestrahlt wird. Einige Ausführungsbeispiele zum Herstellen des Transistors 40 werden auch folgend beschrieben.
Eine Elektrode 45 ist oberhalb des Transistors 40 und des Materials 20 angeordnet. Die Elektrode 45 kann jegliches leitfähiges Material aufweisen, das für einige oder alle der von der Lichtquelle 25 abgestrahlten Lichtwellenlängen ausreichend transparent ist. Entsprechend einiger Ausführungsbeispiele umfasst die Elektrode 45 Indium-Zinn-Oxid. Andere Ausgestaltungen der Elektrode 40 umfassen Kohlenstoffnanoröhren.
Das Material 50 umfasst jegliches geeignete Material mit einem steuerbaren Brechungsindex (n_c). Gemäß einiger Ausführungsbeispiele kann n_c durch Anlegen eines elektrischen Felds am Material 50 gesteuert werden. Das Material 50 kann Flüssigkeitskristallmaterial umfassen, das zwischen geeigneten Anpassungsebenen eingerichtetem Polymermaterial, Einzelkristalldünnschichtmaterial und/oder jedem anderen geeigneten Material, das bekannt ist oder bekannt wird, angeordnet ist.
Gemäß einiger Ausführungsbeispiele kann n_c eingerichtet sein weniger als n₂ zu sein. Folglich kann das von der Lichtquelle 25 ausgestrahlte Licht an der Schnittstelle 55 zwischen Material 20 und Material 50 im Wesentlichen vollständig reflektiert werden, wenn sein Einstrahlwinkel größer als sin^–1(n_c/n₂) ist. n_c kann ebenso größer als n₂ eingerichtet sein, wobei das Licht in diesem Fall durch die Schnittstelle 55 ungeachtet dessen Einstrahlwinkels durchgeführt ist.
Die Elektrode 60 ist oberhalb von Material 50 angeordnet. Die Elektrode 60 kann jedes leitfähige Material umfassen, das für einige oder alle der von der Lichtquelle 25 ausgestrahlten Lichtwellenlängen ausreichend transparent ist. Ein elektrisches Feld über dem Material 50 ist durch eine Potentialdifferenz zwischen der Elektrode 60 und der Elektrode 45 bestimmt. Das elektrische Feld kann n_c steuern, wodurch n_c durch Steuern der relativen Spannungen der Elektroden 45 und 60 gesteuert werden kann.
Das Material 65 kann jedes Material zum geeigneten Übertragen einiger oder aller der von der Lichtquelle 25 abgestrahlten Lichtwellenlängen umfassen. Das Material 65 kann Glas umfassen und kann ebenso dazu dienen, die Vorrichtung 1 vor Umweltfaktoren zu schützen.
2 zeigt ein Diagramm eines Verfahrens 200 gemäß einiger Ausführungsbeispiele. Das Verfahren 200 kann durch eine Vorrichtung, wie etwa, aber nicht darauf beschränkt, die Vorrichtung 1 aus 1, durchgeführt werden. Das Verfahren 200 kann in Zusammenhang mit jeder Kombination von Hardware, Software und/oder Formware ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine Vorrichtung das Verfahren 200 in Antwort auf von einem externen System empfangenen Steuersignalen ausführen. Das externe System kann ein auf einem Mikroprozessor ausgeführten Programmcode umfassen.
Zunächst wird bei 201 ein Brechungsindex eines ersten Materials geringer als ein zweiter Brechungsindex eines zweiten Materials eingerichtet. In einigen Ausführungsbeispielen von 201 ist der erste Brechungsindex durch Anlegen eines Elektrischenfelds an das erste Material gesteuert. Als ein Beispiel dieser Ausführungsbeispiele sind die Elektroden 45 und 60 der Vorrichtung 1 eingerichtet, eine geringe oder keine Potenzialdifferenz zwischen diesen auszubilden.
Beispielsweise kann die Elektrode 60 mit Masse verbunden sein und die Elektrode 45 kann mit dem Transistor 40 verbunden sein. Der Transistor 40 kann auch mit einer Steuerungssignalleitung und einer Elektrodenspannungssignalleitung verbunden sein. Ein Steuersignal an der Steuersignalleitung kann den Transistor steuern, um die Elektrode 45 selektiv mit der Elektrodenspannungssignalleitung zu verbinden. In dem vorliegenden Beispiel ist die Elektrode 45 nicht an die Elektrodenspannungssignalleitung bei 201 angeschlossen und daher ist ein kleines oder kein elektrisches Feld über dem Material 50 angelegt. Daraus resultierend ist n_c geringer als n₂.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist n_c größer als n₂, wenn das Material 50 in einem „unkontrollierten” Zustand ist und n_c wird geringer als n₂, wenn das Material 50 „kontrolliert” wird. Beispielsweise kann n_c größer als n₂ sein, wenn ein geringes oder kein elektrisches Feld über das Material 50 angelegt ist und n_c kann geringer als n₂ werden, wenn ein elektrisches Feld über dem Material 50 angelegt ist.
Licht wird in das zweite Material bei 202 eingestrahlt. Mit dem vorliegenden Beispiel fortsetzend kann die Lichtquelle 25 Licht in das Material 20 bei 202 einstrahlen. Das Licht kann jede Wellenlänge sichtbaren Lichts umfassen. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Licht im Wesentlichen die Wellenlängen einer primäradditiven Farbe (i. e. rot, grün oder blau).
Das abgestrahlte Licht wird intern bei 203 an einer Schnittstelle zwischen dem zweiten Material und dem dritten Material reflektiert. Das dritte Material weist einen Brechungsindex auf, der geringer als der Brechungsindex des zweiten Materials ist. 3A stellt 203 gemäß einige Ausführungsbeispiele dar. Wie gezeigt wird das Licht 70 an der Schnittstelle 30 zwischen dem Material 20 und dem Material 10 reflektiert, wobei n₁ < n₂ ist. Ebenso gezeigt ist der kritische Winkel θ_c1 = sin^–1(n₁/n₂). Das Licht 70 wird von der Lichtquelle 25 bei 202 abgestrahlt, um sicherzustellen, dass der Winkel, bei dem das Licht 70 die Schnittstelle 30 schneidet, größer als θ_c1 ist.
Als nächstes wird das Licht bei 204 intern an einer zweiten Schnittstelle zwischen dem zweiten Material und dem ersten Material reflektiert. Das Licht wird intern reflektiert, wobei der erste Brechungsindex des ersten Materials geringer als der zweite Brechungsindex des zweiten Materials ist. 3B stellt 204 mit Bezug auf das vorliegende Betriebsbeispiel der Vorrichtung 1 dar. Nach dem Reflektieren an der Schnittstelle 20 breitet sich das Licht 70 durch das Material 20 aus und reflektiert intern an der Schnittstelle 55. Der Eintrittswinkel des Lichts 70 an der Schnittstelle 55 ist größer als der dargestellte kritische Winkel θ_c2 = sin^–1(n_c/n₂), wobei n_c kleiner n₂ ist. 3B stellt auch die folgenden internen Reflektionen d es Lichts 70 an der Schnittstelle 30, der Schnittstelle 55 und dem reflektierenden Material 35 dar.
Der Brechungsindex ist dann bei 205 eingerichtet, nahezu gleich oder größer als der zweite Brechungsindex zu sein. Der Transistor 40 kann die Elektrode 45 mit dem Elektrodenspannungssignal bei 205 als Antwort auf ein Steuersignal verbinden. Solch eine Verbindung kann ein elektrisches Feld über dem Material 50 erzeugen, welches wiederum den Brechungsindex n_c auf einen Wert annährend gleich oder größer als klein n₂ erhöht. Wie oben erwähnt können andere Materialien und Verfahren als die hier beschriebenen verwendet werden, um einen Brechungsindex gemäß einiger Ausführungsbeispiele zu erhöhen.
Das Licht wird in das zweite Material bei 206 eingestrahlt. Die Lichtquelle 25 kann Licht bei 206 mit Wellenlängen ähnlich oder verschieden zum bei 202 abgestrahlten Licht abstrahlen. In einigen Ausführungsbeispielen ist das bei 202 abgestrahlte Licht zusammengesetzt aus Wellenlängen einer ersten Primärfarbe und das bei 206 abgestrahlte Licht ist hauptsächlich aus Wellenlängen einer zweiten Primärfarbe aufgebaut. Eine Lichtquelle, die verschieden von der Lichtquelle 25 ist, kann das zweite Licht bei 206 abstrahlen. Ein Winkel, mit dem das zweite Licht abgestrahlt wird, kann verschieden von einem Winkel sein, an den das erste Licht bei 202 abgestrahlt wurde.
Das zweite Licht wird an der ersten Schnittstelle bei 207 reflektiert werden und bei 208 durch die zweite Schnittstelle und das erste Material durchgeleitet werden, wobei der erste Brechungsindex größer als der zweite Brechungsindex ist. 3C stellt 207 und 208 gemäß einiger Ausführungsbeispiele dar. Das zweite Licht 90 schneidet die Schnittstelle 30 in einem Winkel größer als θ_c1, der aus 203 unverändert bleibt. Das zweite Licht 90 wird dann an der Schnittstelle 55 nicht vollständig reflektiert, weil n_c größer n₂ ist und wird daher im Wesentlichen durch die Schnittstelle 55 übermittelt. sin^–1(n_c/n₂) kann nicht in einem Fall ausgewertet werden, in dem n_c größer n₂ ist, so dass kein kritischer Winkel existiert, der zu einer vollständigen internen Reflektion führt.
Das zweite Licht 90 wird daher bei 55 gemäß der Formel: θ₁ = sin^–1[(n₂/n_c)sinθ_i] gebrochen.
Das zweite Licht 90 durchtritt dann das Material 50, das Material 65 und die Außenseite der Vorrichtung 1. Das Material 50 und/oder das Material 65 fügen gewünschtes oder ungewünschtes Filtern und/oder eine Abschwächung des zweiten Lichts 90 zu, wenn dieses durch diese tritt.
4 ist eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung 100 gemäß einiger Ausführungsbeispiele. Die Vorrichtung 100 weist zwei Pixelzellen 101 und 102 auf, die zur Darstellung von zwei Pixeln eines Bilds verwendet werden können. Die Elemente 110, 120, 125, 130, 135, 14, 145 150, 160 und 165 können wie oben beschrieben mit Bezug auf ähnlich bei der Vorrichtung 1 nummerierte Elemente ausgeführt sein.
Die Vorrichtung 100 weist einen Transistor 147 und eine Elektrode 148 auf. Der Transistor 147 kann ähnlich dem Transistor 40 und dem Transistor 145 aufgebaut sein und kann an eine Elektrode 148 angeschlossen sein, um deren Spannung zu steuern. Die Elektrode 148 ist von der Elektrode 145 durch einen Spalt isoliert. Die Vorrichtung 100 kann daher betrieben werden, um eine Spannung an der Elektrode 148 und eine verschiedene Spannung an der Elektrode 145 auszubilden. Als Ergebnis kann ein elektrisches Feld über einen ersten Abschnitt 150 des Materials 150 unabhängig von einem elektrischen Feld über einen zweiten Abschnitt 154 des Materials 150 gesteuert werden. Folglich kann das von der Lichtquelle 125 abgestrahlte Licht von keiner, beiden oder einer der Pixelzellen 101 und 102 abgestrahlt werden.
Die Pixelzellen 101 und 102 können auch je eine Mikrolinse 170 und 175 aufweisen. Die Mikrolinsen 170 und 175 können Licht fokussieren oder anderweitig verarbeiten, das von den Pixelzellen 101 und 102 abgestrahlt wird.
Gemäß einiger Ausführungsbeispiele ist eine einzelne Elektrode mit beiden Pixelzellen 102 verbunden und 102 zwischen Material 120 und Material 150. Die Elektrode 160 kann in zwei oder mehr elektrisch isolierte Elektroden unterteilt sein, die mit jeder Pixelzelle 101 oder Pixelzelle 200 verbunden sind.
Die Pixelzellen 101 und 102 können Bestandteile einer zweidimensionalen Anordnung gleichmäßig beabstandeter Pixelzellen sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Anordnung Tausende von Pixelzellen auf einer Seite aufweisen. Jede Pixelzelle der Anordnung kann einem einzelnen Bildpixel einer Anzeigevorrichtung entsprechen.
5 ist eine Draufsicht einer Anordnung 300 von Pixelzellen gemäß einiger Ausführungsbeispiele. Die Anordnung 300 weist 25 Pixelzellen in diesem Beispiel auf, wobei jede Zelle einen Transistor aufweist. Jeder Transistor kann jeweils an ein Steuersignal angeschlossen sein, um eine Spannung einer Elektrode seiner Pixelzelle zu steuern. Die Steuersignale können dadurch einen Brechungsindex des mit jeder Pixelzelle verbundenen Materials unabhängig steuern.
In 5 ist auch die Lichtquelle 325 gezeigt. Die Lichtquelle 325 kann an die Anordnung 300 derart angeschlossen sein, dass sie Licht in jede Pixelzelle, wie in den 3A bis 3C dargestellt, abstrahlt. Die Lichtquelle 325 kann verschiedene unabhängige Lichtquellen umfassen. In einigen Ausführungsbeispielen sind verschiedene Lichtquellen um den Umfang der Anordnung 300 angeordnet.
Obwohl jede Pixelzelle der Anordnung 300 einen bestimmten Transistor aufweist, sind die Ausführungsbeispiele darauf nicht beschränkt. Einige Ausführungsbeispiele können mehrere Transistoren für jedes Pixel aufgrund eines bestimmten Antriebsschemas, das verwendet wird, aufweisen. In einigen Ausführungsbeispielen wird ein passiver Adressschaltkreis verwendet, indem die Elektroden einer jeder Pixelzelle in Reihen und Spalten verbunden sind. Entsprechend kann ein elektrisches Feld über eine steuerbare Schicht einer Pixelzelle durch anlegen geeigneter Signale an die Reihe und Spalte, zu der die Pixelzelle gehört, gesteuert werden.
6 ist ein Diagramm des Verfahrens 400 zum Herstellen einer Vorrichtung gemäß einiger Ausführungsbeispiele. Das Verfahren 400 kann im Zusammenhang mit jeder Kombination von Hardware, Software und/oder Firmware ausgeführt werden. Beispielsweise können verschiedene Herstellungssysteme verwendet werden, um das Verfahren 200 auszuführen, wobei einige von anderen entfernt angeordnet und/oder welche eigen und/oder von unterschiedlichen Einheiten ausgeführt werden.
Zunächst wird bei 401 ein erstes Material mit einem zweiten Material verbunden. Das erste Material ist im Wesentlichen für eine Mehrzahl von Wellenlängen sichtbaren Lichts transparent und weist einen ersten Brechungsindex auf. Das zweite Material weist einen zweiten Brechungsindex auf, der geringer als der erste Brechungsindex ist. 7A ist eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung 1 nach 401 entsprechend einiger Ausführungsbeispiele. Das Material 20 wurde mit dem Material 10 verbunden. Ein dem Material 10 zugehöriger Brechungsindex ist geringer als ein Brechungsindex, der dem Material 20 zugehörig ist. Das Material 10 kann mit dem Material 20 durch Spinnen, Sputtering, Laminieren oder jeder anderen Technik, die bekannt ist, oder wird, verbunden werden.
Ein Transistor wird auf dem ersten Material bei 402 hergestellt. Der Transistor kann durch wachsen von kristalinem Silizium auf dem Material 20 und unter Verwendung herkömmlicher photolithographischer und Ätztechniken zum Herstellen des Transistors innerhalb des Siliziums hergestellt werden. Bereiche des Siliziums, die nicht dem Transistor beinhalten, können weggeätzt werden, um so viel Material wie möglichen offen zu legen. 7B stellt die Vorrichtung 1 nach Herstellung des Transistors 40 dar.
Als nächstes wir bei 403 eine erste im Wesentlichen transparente Elektrode auf dem ersten Material hergestellt. Die Elektrode kann derart hergestellt werden, dass sie mit dem bei 402 hergestellten Transistor elektrisch verbunden ist. Die Elektrode kann unter Verwendung jeglicher Technik hergestellt werden. Die 7C stellt die Vorrichtung nach Ablegen der Elektrode 45 bei 403 dar. Gemäß einiger Ausführungsbeispiele, wie etwa denjenigen in 4 und 5 dargestellten, kann die erste Elektrode in elektrisch isolierte Elektroden unterteilt sein, die für einzelne Pixelzellen bestimmt sind. Diese Unterteilung kann das Ätzen der ersten Elektrode umfassen.
Ein drittes Material wird mit dem ersten Material bei 404 verbunden. Das dritte Material weist einen steuerbaren Brechungsindex auf. Der Brechungsindex kann unter Verwendung der hier beschriebenen Verfahren oder jeglichem anderen Verfahren gesteuert werden. Das dritte Material kann unter Verwendung jeglichen geeigneten Systems angelegt sein und ein Beispiel der Vorrichtung nach 404 ist in 7D gezeigt.
Bei 405 wird eine zweite im Wesentlichen transparente Elektrode auf dem dritten Material hergestellt. Einige Ausführungsbeispiele von 405 beinhalten das Anlegen der zweiten Elektrode auf einem im Wesentlichen aus Glas bestehenden Substrat (zum Beispiel Glas) und dann, wie in 7E gezeigt, Verbinden des kombinierten Glases und der Elektrodeneinheit zum dritten Material.
Eine Lichtquelle wird mit dem ersten Material bei 406 verbunden. Die Lichtquelle ist dazu eingerichtet, Licht in das erste Material einzustrahlen. Das Licht kann sichtbare Wellenlängen, für die das erste Material im Wesentlichen transparent ist, umfassen. 1 stellt die Vorrichtung nach Vervollständigung von 406 gemäß einiger Ausführungsbeispiel dar.
Wie oben erwähnt können einige Ausführungsbeispiele das Anlegen einer Mikrolinse auf jeder hergestellten Pixelzelle beinhalten. Zusätzlich oder alternativ kann reflektierendes Material an einem freiliegenden Umfang des ersten Materials verbunden werden, um zu verhindern, das Licht entweicht.
8A ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Anzeige 500 gemäß einiger Ausführungsbeispiele. Die Anzeige 500 weist eine Anordnung 300, die innerhalb des Substrats 510 befestigt ist, auf. Jede Pixelzelle in der Anordnung 300 weist einen Abschnitt eines monolithischen Materials 310 mit einem ersten Brechungsindex und einen Abschnitt eines monolithischen Materials 320 mit einem zweiten Brechungsindex, der größer als der erste Brechungsindex ist, auf. Das Material 320 ist im Wesentlichen transparent für die Wellenlängen des Lichts, das von der Lichtquelle 325 abgestrahlt wird.
8B ist eine perspektivische Ansicht der Oberseite der Anzeige 500. Jede Pixelzelle der Anordnung 300 weist einen Abschnitt des Materials 350 mit einem steuerbaren Brechungsindex und Material 365 auf, die im Wesentlichen für einige oder alle der Lichtwellenlängen, die von der Lichtquelle 325 abgestrahlt werden, transparent sind. Der Steuerschaltkreis 520 und der Anschluss 530 sind an das Substrat 520 angeschlossen, um die Steuerung der Anordnung 300 gemäß einiger Ausführungsbeispiele zu ermöglichen.
Beispielsweise kann der Anschluss 530 Anzeigesignale von einem Grafikcontroller oder einer anderer Einrichtung empfangen. Der Steuerschaltkreis 520 kann die Steuersignale vom Anschluss 530 über Signaltrassen, die im Substrat 510 eingebettet sind, empfangen. Der Steuerschaltkreis 520 kann dann die Steuersignale an die Anordnung 300 übermitteln, um Bilder in Übereinstimmung mit den Anzeigesignalen zu erzeugen. Die Steuersignale können jede Pixelzelle der Anordnung 300 anweisen, entweder Licht abzustrahlen, das von der Lichtquelle 325 abgestrahlt wird (i. e. Einrichten von n_c > n₂), oder Licht nicht abzustrahlen (i. e. Einrichten von n_c < n₂).
Gemäß einiger Ausführungsbeispiele sieht die Anzeige 500 feldsequentielle Farbe durch aufeinander folgendes Abstrahlen von rotem, grünem und blauem Licht von der Lichtquelle 325 vor. Für jede Farbe des Lichts, wird eine Pixelzelle der Anordnung 300 angesteuert, Licht basierend darauf, ob die Farbe im Bildpixel, das der Pixelzelle entspricht, vorhanden ist, abzustrahlen. Eine ausreichende Feldrate resultiert in einer visuell kontinuierlichen Vollfarbanzeige.
9 stellt ein Blockdiagramm eines Systems entsprechend einiger Ausführungsbeispiele dar. Das System 600 umfasst jedes System, das eine Anzeige verwendet, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, einen Laptopcomputer, einen Desktopcomputer, einen Personaldigitalassistant und einen Minicomputer. Das System 600 weist einen integrierten Schaltkreis (IC) 602 auf, der einen Mikroprozessor umfassen kann. Der IC 602 kann mit dem Speicher 604 über einen Chipsatz 606 kommunizieren. Der Speicher 604 kann jede Art von Speicher zum Speichern von Daten, wie etwa einem Single Data Rate Random Access Memory, einem Double Data Random Access Memory oder einem Programmable Read Only Memory aufweisen. Der Grafikcontroller 608 und der Netzwerkschnittstellencontroller (NIC) 610 können auch mit dem integrierten Schaltkreis 602 über den Chipsatz 606 kommunizieren. Der Grafikcontroller 608 kann Bildsignale für die Anzeige 500 bereitstellen, das wie oben beschrieben arbeitet, um Bilder basierend auf den Bildsignalen darzustellen.
Eine Anzeige gemäß einiger Ausführungsbeispiele kann in vielen anderen Arten von Systemen verwendet werden. Beispiele solcher Systeme beinhalten jegliche direkte Betrachtung oder die Anzeige des Projektionstyps (z. B. Projektionsfernsehen, Frontprojektor.)
Die hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele sind nur zum Zweck der Darstellung. Ausgestaltungen können jegliche derzeit oder später bekannte Versionen der hier beschriebenen Elemente einschließen. Daher wird der Fachmann aus dieser Beschreiung erkennen, dass andere Ausgestaltungen mit verschiedenen Änderungen und Abwandlungen ausgeführt werden können.

Claims

Vorrichtung (1; 100) mit: – einem ersten Material (50; 150), das einen steuerbaren Brechungsindex n_c aufweist; – einer ersten transparenten Elektrode (45), die mit einer ersten Seite des ersten Materials (50; 150) gekoppelt ist; – einer zweiten transparenten Elektrode (60), die mit einer zweiten Seite des ersten Materials (50; 150) gekoppelt ist; – einem zweiten Material (10; 110), das einen ersten Brechungsindex n₁ aufweist; – einem dritten Material (20; 120), das zwischen dem ersten Material (50, 150) und dem zweiten Material (10; 110) angeordnet ist, wobei das dritte Material (20; 120) für eine Vielzahl von Wellenlängen sichtbaren Lichts transparent ist und einen zweiten Brechungsindex n₂ aufweist, der größer als der erste Brechungsindex n₁ ist; und – einer Lichtquelle (25) zum Einstrahlen von Licht in das dritte Material unter einem Winkel, der kleiner als sin^–1(n₁/n₂) ist, um eine Reflektion der Vielzahl von sichtbaren Wellenlängen durch das erste Material (50; 150) und in ein Schutzmaterial (65; 165) hinein hervorzurufen.
Vorrichtung (1; 100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Berechnungsindex n_c wenigstens teilweise durch eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode (45) und der zweiten Elektrode (60) gesteuert wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (25) das Licht in das dritte Material (20; 120) unter einem Winkel einstrahlt, der eine vollständige interne Reflektion des Lichts an einer ersten Schnittstelle (30) zwischen dem zweiten Material (10) und dem dritten Material (20) verursacht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel eine vollständige interne Reflektion des Lichts an einer zweiten Schnittstelle (55) zwischen dem ersten Material (50) und dem dritten Material (20) in dem Fall verursacht, in dem der steuerbare Brechungsindex n_c geringer als der zweite Brechungsindex n₂ ist und der Winkel bedingt, dass das Licht in dem Fall durch die zweite Schnittstelle (55) geleitet wird, in dem der steuerbare Brechungsindex n_c gleich oder größer als der zweite Brechungsindex n₂ ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch ein reflektierendes Material (35), das mit dem dritten Material (20) verbunden ist, wobei das Licht aus dem dritten Material (20) nur durch eine erste Schnittstelle (30) zwischen dem zweiten Material (10) und dem dritten Material (20) austreten kann.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (25) eine Leuchtdiode ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (25) eine rote, eine grüne und eine blaue Lichtquelle aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (45), die zwischen dem ersten Material (50) und dem dritten Material (20) angeordnet ist; und das erste Material (50) zwischen der zweiten Elektrode (60) und der ersten Elektrode (45) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, weiter gekennzeichnet durch einen mit der ersten Elektrode (45) verbundenen Transistor (40), einer Steuersignalleitung und einer Elektrodenspannungssignalleitung, wobei der Transistor (40) die Elektrodenspannungssignalleitung selektiv mit der ersten Elektrode (45) verbindet, basierend auf einem Steuersignal der Steuersignalleitung.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (40) zwischen der ersten Elektrode (45) und dem dritten Material (20) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (45) an einem passiven Adressschaltkreis angeschlossen ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (145) zwischen einem ersten Bereich des ersten Materials (150) und dem dritten Material (120) angeordnet ist; die zweite transparente Elektrode (148) zwischen einem zweiten Abschnitt des ersten Materials (150) und dem dritten Material (120) angeordnet ist und von der ersten Elektrode (145) elektrisch isoliert ist; und eine dritte transparente Elektrode (160) vorhanden ist, wobei das erste Material (150) zwischen der dritten Elektrode (160) und den ersten und zweiten Elektroden (145; 148) angeordnet ist, wobei ein Brechungsindex des ersten Abschnitts wenigstens teilweise durch eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode (145) und der dritten Elektrode (160) gesteuert ist, und wobei ein Brechungsindex des zweiten Abschnitts wenigstens teilweise durch eine Potentialdifferenz zwischen der zweiten Elektrode (148) und der dritten Elektrode (160) gesteuert ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 12, weiter gekennzeichnet durch eine erste Mikrolinse (170), wobei die dritte Elektrode (160) zwischen der ersten Elektrode (145) und der ersten Mikrolinse (170) angeordnet ist; und eine zweite Mikrolinse (175), wobei die dritte Elektrode (160) zwischen der zweiten Elektrode (148) und der zweiten Mikrolinse (175) angeordnet ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (145) zwischen dem ersten Material (150) und dem dritten Material (120) angeordnet ist; ein erster Abschnitt des ersten Materials (150) zwischen der zweiten Elektrode (148) und der ersten Elektrode (145) angeordnet ist; und eine dritte transparente Elektrode (160) vorhanden ist, wobei ein zweiter Abschnitt des ersten Materials (150) zwischen der dritten Elektrode (160) und der ersten Elektrode (145) angeordnet ist und von der zweiten Elektrode (148) elektrisch isoliert ist, wobei ein Brechungsindex des ersten Abschnitts wenigstens teilweise durch eine Potentialdifferenz der ersten Elektrode (145) und der zweiten Elektrode (148) gesteuert ist und wobei ein Brechungsindex des zweiten Abschnitts wenigstens teilweise durch eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode (145) und der dritten Elektrode (160) gesteuert ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 14, weiter gekennzeichnet durch eine erste Mikrolinse (170), wobei die dritte Elektrode (160) zwischen der ersten Elektrode (145) und der ersten Mikrolinse (170) angeordnet ist; und eine zweite Mikrolinse (175), wobei die zweite Elektrode (148) zwischen der ersten Elektrode (145) und der zweiten Mikrolinse (175) angeordnet ist.
System (600) mit: – einem Mikroprozessor (602) einem Double Data Rate Random Access Memory (604), der elektrisch mit dem Mikroprozessor verbunden ist; und einer Anzeige (500), die an den Mikroprozessor (602) angeschlossen ist, wobei die Anzeige mindestens eine Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.