ES2559412T3 - Rejillas de difracción con eficiencia ajustable - Google Patents

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ES2559412T3
ES2559412T3 ES06744427.3T ES06744427T ES2559412T3 ES 2559412 T3 ES2559412 T3 ES 2559412T3 ES 06744427 T ES06744427 T ES 06744427T ES 2559412 T3 ES2559412 T3 ES 2559412T3
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diffraction
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Abstract

Un dispositivo óptico (20), que comprende: rejilla de difracción (12) fabricada de material óptico dieléctrico con un índice de refracción y que comprende una primera superficie (21) teniendo una estructura (23) una altura de estructura h y un periodo de estructura de, y una segunda superficie (22); en el que la primera superficie (21) está cubierta de material hidrofóbico (13) que reduce la humectabilidad de la rejilla de difracción (12) para líquidos pre-seleccionados; capa de líquido uniforme (14) con el índice de refracción k comprendida por uno de dichos líquidos preseleccionados, estando dicha capa de líquido uniforme (14) dispuesta sobre dicha primera superficie (21) de dicha rejilla de difracción (12), en donde los parámetros de dicho dispositivo óptico (20) se eligen de manera que: dicha capa de líquido uniforme (14) está configurada para no entrar en un área de bolsa de aire (10) formada por debajo de una parte superior de dicha estructura (23) cuando no hay campo eléctrico creado en dicha capa de líquido uniforme (14), dicha capa de líquido uniforme (14) está configurada para entrar, en un valor predeterminado, en dicha área de bolsa de aire (10) formada por debajo de la parte superior de dicha estructura (23), debido a un efecto capilar y una humectabilidad aumentada de dicha superficie (21), cuando hay un campo eléctrico predeterminado creado en dicha capa de líquido uniforme (14), para cambiar una eficiencia de difracción de la rejilla de difracción (12) para variar una intensidad óptica de un haz óptico (17) transmitido o reflejado mediante dicha rejilla de difracción (12); y una capa de electrodo (11) de material eléctricamente conductor formada sobre dicha segunda superficie (22), configurada para crear dicho campo eléctrico; estando el dispositivo óptico caracterizado por comprender adicionalmente medios para variar dicho campo eléctrico predeterminado, para cambiar adicionalmente el valor predeterminado por el que dicha capa de líquido uniforme (14) entra en dicha área de bolsa de aire (10) produciendo un cambio adicional de la eficiencia de difracción de la rejilla de difracción (12), variando por lo tanto la intensidad óptica del haz óptico (17) que se propaga a través de o se refleja desde la rejilla de difracción (12), y por que dichos índices de refracción n y k son sustancialmente iguales.

Description

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DESCRIPCION
Rejillas de difraccion con eficiencia ajustable Campo tecnico
La presente invention se refiere en general a dispositivos electronicos y, mas especlficamente, a una modulation de intensidad optica y/o redirection de trayectoria optica con una senal de control electrica usando rejillas de difraccion de electro-humectacion (EW) en los dispositivos electronicos.
Antecedentes de la tecnica
Existen muchas tecnicas que pueden utilizarse para la intensidad de luz, modulacion de direction, modulacion de fase, conmutacion optica, logica optica, etc., que pueden incluir (pero sin limitation): metodos electro-opticos, cristales llquidos, de optica acustica, metodos opticos no lineales, magneto-opticos, etc. Existen muchas tecnologlas adecuadas para uso en aplicaciones de panel de visualization, por ejemplo, siendo las mas tlpicas LCD (pantallas de cristal llquido). La patente de Estados Unidos N° US5.659.330 “Electrocapillary Color Display Sheet” por N. K. Sheridon describe otro metodo para pantallas que usa electro-humectacion para controlar la forma de gotitas llquidas coloreadas que se colocan dentro de una lamina capilar. La pantalla requiere que se cree y mantenga un gran numero de gotitas llquidas separadas de manera rlgida y en una formation en matriz, que puede no ser posible en aplicaciones practicas. Tambien, el mecanismo de modulacion de luz en la referencia anterior (documento US5.659.330) requiere que la forma de las gotitas se varle macroscopicamente, lo que limita la tasa de refresco conseguible de la pantalla.
Otra solicitud de patente de Estados Unidos N° 2004/0109234 “Electrically Tunable Diffractive Grating Element” por T. Levola describe una estructura de rejilla difractiva deformable, donde un preformado, alivio superficial basico de la rejilla esta compuesto de material viscoelastico dielectrico y deformable, que puede ajustarse electricamente en forma para ajustar las propiedades de difraccion de la rejilla.
El documento US4660938 desvela un electrodo transparente que tiene una rejilla. Un llquido transparente no humectante que cubre la rejilla se mantiene en su lugar mediante un segundo electrodo. La aplicacion de un campo electrico entre los electrodos produce que el llquido se sumerja en el espacio entre los bordes de la rejilla, permitiendo la transmision de luz.
El documento EP1468728 desvela un metodo y un aparato para controlar el movimiento de un llquido en una superficie microestructurada. Una gotita del llquido conductor se suspende en nanopostes de la superficie debido a una tension superficial del llquido. La gotita rellena los huecos entre los nanopostes cuando se aplica una tension entre el llquido conductor y un sustrato de la superficie microestructurada.
El documento WO 2004/027490 A1 desvela un elemento optico conmutable que tiene un primer estado discreto y un segundo estado discreto diferente. El elemento comprende un sistema de fluido que incluye un primer fluido y un segundo fluido diferente, un modificador de frente de onda que tiene una cara, y un conmutador de sistema de fluido para actuar sobre el sistema de fluido para conmutar entre el primer y segundo estados discretos del elemento. Cuando el elemento esta en el primer estado discreto, la cara del modificador de frente de onda esta cubierta sustancialmente mediante el primer fluido. Cuando el elemento esta en el segundo estado discreto, la cara del modificador de frente de onda esta sustancialmente cubierta por el segundo fluido.
Divulgacion de la invencion
De acuerdo con ejemplos de la divulgacion pueden proporcionarse aparatos, metodos y programas informaticos como se define en las reivindicaciones. El siguiente texto proporciona ejemplos de realizaciones.
De acuerdo con un primer aspecto de la invencion, un dispositivo optico, comprende: una rejilla de difraccion fabricada de material optico dielectrico con un Indice de refraction n y que comprende una primera superficie con una estructura que tiene una altura de estructura h y un periodo de estructura d, y una segunda superficie; en el que la primera superficie esta cubierta de material hidrofobico que reduce la humectabilidad de la rejilla de difraccion para llquidos pre-seleccionados; una capa de llquido uniforme con el Indice de refraccion k comprendido por uno de los llquidos pre-seleccionados, en el que los Indices de refraccion n y k son sustancialmente iguales, la capa de llquido uniforme esta dispuesta sobre la primera superficie de la rejilla de difraccion, en el que los parametros del dispositivo optico se eligen de manera que: a) la capa de llquido uniforme no entra en el area de bolsa de aire formada por debajo de una parte superior de la estructura cuando no hay un campo electrico creado en la capa de llquido uniforme, y b) la capa de llquido uniforme entra, en un valor predeterminado, en el area de bolsa de aire formada por debajo de la parte superior de la estructura, debido a un efecto capilar y humectabilidad aumentada de la primera superficie, cuando hay un campo electrico predeterminado creado en la capa de llquido uniforme, cambiando por lo tanto una eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion para variar una intensidad optica de un haz optico transmitido o reflejado mediante la rejilla de difraccion; y una capa de electrodo de material electricamente
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conductor formado sobre la segunda superficie, para crear el campo electrico.
De acuerdo ademas con el primer aspecto de la invencion, el campo electrico o el campo electrico predeterminado pueden crearse aplicando una tension entre la capa de llquido uniforme y la capa de electrodo.
Ademas de acuerdo con el primer aspecto de la invencion, el dispositivo optico puede comprender adicionalmente: una capa de electrodo adicional de material electricamente conductor formada sobre una capa de llquido uniforme, en el que el campo electrico o el campo electrico predeterminado se crean aplicando una tension entre la capa de electrodo adicional y la capa de electrodo.
Aun mas de acuerdo con el primer aspecto de la invencion, los parametros del dispositivo optico pueden comprender el periodo de estructura d, una tension superficial de llquido en la capa de llquido uniforme y la humectabilidad del material hidrofobico.
De acuerdo ademas con el primer aspecto de la invencion, las llneas periodicas de la rejilla de difraccion pueden tener un perfil inclinado rectangular o un perfil de pared que varla suavemente de acuerdo con un algoritmo predeterminado.
De acuerdo aun mas con el primer aspecto de la invencion, la capa de electrodo puede ser transparente a un haz optico.
De acuerdo aun mas con el primer aspecto de la invencion, la capa de llquido uniforme puede tenirse de un color optico predeterminado o puede usarse un filtro de color delante de la capa de llquido uniforme de manera que la rejilla de difraccion unicamente transmita el haz optico con el color predeterminado.
De acuerdo aun mas todavla con el primer aspecto de la invencion, los parametros de la rejilla de difraccion pueden elegirse de manera que la rejilla de difraccion soporte unicamente modos de difraccion de transmision de primer orden y de orden cero del haz optico transmitido a traves de la rejilla de difraccion, en el que el componente de modo de difraccion de transmision de orden cero del haz optico transmitido esta bloqueado y el componente de modo de difraccion de transmision de primer orden del haz optico transmitido se dirige hacia un usuario del dispositivo optico. Ademas, la intensidad optica del componente de modo de difraccion de transmision de primer orden del haz optico transmitido puede variarse cambiando la eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion mediante el campo electrico.
Aun mas todavla de acuerdo con el primer aspecto de la invencion, el haz optico puede recibirse mediante la primera superficie de la rejilla de difraccion.
Aun mas todavla de acuerdo con el primer aspecto de la invencion, el aire escapa del area de bolsa de aire, y el area de bolsa de aire puede estar completamente lleno de la capa de llquido uniforme cuando un campo electrico, creado en la capa de llquido uniforme, supera un campo electrico umbral.
Aun mas todavla al primer aspecto de la invencion, el aire puede escapar del area de bolsa de aire y el area de bolsa de aire puede estar llena de la capa de llquido uniforme, en un valor predeterminado, cuando un campo electrico, creado en la capa de llquido uniforme, es menor que un campo electrico umbral, y en el que las llneas periodicas de la rejilla de difraccion tienen un perfil de pared que varla suavemente de acuerdo con un algoritmo predeterminado.
De acuerdo aun mas con el primer aspecto de la invencion, el aire en el area de bolsa de aire puede no ser extralble del area de bolsa de aire, y el area de bolsa de aire puede estar llena de la capa de llquido uniforme, en un valor predeterminado, cuando un campo electrico, creado en la capa de llquido uniforme, es mayor que un campo electrico umbral, y en el que el valor predeterminado se define mediante una condicion de equilibrio usando una presion proporcionada mediante el aire en la bolsa de aire.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invencion, una intensidad optica de un haz optico que se propaga a traves de o se refleja desde un dispositivo optico en un dispositivo electronico, comprende las etapas de: recibir el haz optico mediante el dispositivo optico, en el que el dispositivo optico comprende: una rejilla de difraccion fabricada de material optico dielectrico con un Indice de refraccion n y que comprende una primera superficie con una estructura que tiene una altura de estructura h y un periodo de estructura d, y una segunda superficie; en el que la primera superficie esta cubierta de material hidrofobico que reduce la humectabilidad de la rejilla de difraccion para llquidos pre-seleccionados; una capa de electrodo de material electricamente conductor formado sobre la segunda superficie, para crear un campo electrico; una capa de llquido uniforme con el Indice de refraccion k comprendido de uno de los llquidos pre-seleccionados, en el que los Indices de refraccion n y k son sustancialmente iguales, la capa de llquido uniforme esta dispuesta sobre la primera superficie de la rejilla de difraccion, en el que los parametros del dispositivo optico se eligen de manera que: a) la capa de llquido uniforme no entra en el area de bolsa de aire formada por debajo de una parte superior de la estructura cuando no hay el campo electrico creado en la capa de llquido uniforme, y b) la capa de llquido uniforme entra en un valor predeterminado en el area de bolsa de
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aire formada por debajo de la parte superior de la estructura, debido a un efecto capilar y humectabilidad aumentada de la primera superficie, cuando hay un campo electrico predeterminado creado en la capa de llquido uniforme, cambiando por lo tanto una eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion para variar una intensidad optica de un haz optico transmitido o reflejado mediante la rejilla de difraccion; y variar el campo electrico predeterminado, cambiando ademas por lo tanto el valor predeterminado por el que la capa de llquido uniforme entra en el area de bolsa de aire produciendo un cambio adicional de la eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion, variando por lo tanto la intensidad optica del haz optico que se propaga a traves de o se refleja desde el dispositivo optico.
De acuerdo ademas con el segundo aspecto de la invencion, el campo electrico o el campo electrico predeterminado pueden crearse aplicando una tension entre la capa de llquido uniforme y la capa de electrodo.
Ademas de acuerdo con el segundo aspecto de la invencion, el dispositivo optico puede comprender adicionalmente: una capa de electrodo adicional de material electricamente conductor formada sobre una capa de llquido uniforme, en el que el campo electrico o el campo electrico predeterminado pueden crearse aplicando una tension entre la capa de electrodo adicional y la capa de electrodo.
Aun mas de acuerdo con el segundo aspecto de la invencion, los parametros del dispositivo optico pueden comprender el periodo de estructura d, una tension superficial de llquido en la capa de llquido uniforme y la humectabilidad del material hidrofobico.
De acuerdo ademas con el segundo aspecto de la invencion, las llneas periodicas de la rejilla de difraccion pueden tener un perfil inclinado rectangular o un perfil de pared que varla suavemente de acuerdo con un algoritmo predeterminado.
De acuerdo aun mas con el segundo aspecto de la invencion, la capa de electrodo puede ser transparente a un haz optico.
De acuerdo aun mas con el segundo aspecto de la invencion, la capa de llquido uniforme puede colorearse con un color optico predeterminado o puede usarse un filtro de color delante de la capa de llquido uniforme de manera que la rejilla de difraccion unicamente transmita el haz optico con el color predeterminado.
De acuerdo aun mas todavla con el segundo aspecto de la invencion, los parametros de la rejilla de difraccion pueden elegirse de manera que la rejilla de difraccion soporte unicamente modos de difraccion de transmision de primer orden y cero del haz optico transmitido transmitido a traves de la rejilla de difraccion, en el que el componente de modo de difraccion de transmision de orden cero del haz optico transmitido esta bloqueado y el componente de modo de difraccion de transmision de primer orden del haz optico transmitido se dirige hacia un usuario del dispositivo optico. Ademas, la intensidad optica del componente de modo de difraccion de transmision de primer orden del haz optico transmitido puede variarse cambiando la eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion mediante el campo electrico.
Aun mas todavla de acuerdo con el segundo aspecto de la invencion, el haz optico puede recibirse mediante la primera superficie de la rejilla de difraccion.
Aun mas todavla de acuerdo con el segundo aspecto de la invencion, el aire puede escapar del area de bolsa de aire y el area de bolsa de aire puede estar completamente llena de la capa de llquido uniforme cuando un campo electrico, creado en la capa de llquido uniforme, supera un campo electrico umbral, y en el que dichas llneas periodicas de dicha rejilla de difraccion tienen un perfil de pared que varla suavemente de acuerdo con un algoritmo predeterminado.
De acuerdo aun mas todavla con el segundo aspecto de la invencion, el aire puede escapar del area de bolsa de aire, y el area de bolsa de aire puede estar llena de la capa de llquido uniforme, en un valor predeterminado, cuando un campo electrico, creado en la capa de llquido uniforme, es menor que un campo electrico umbral, y en el que las llneas periodicas de la rejilla de difraccion tienen un perfil de pared que varla suavemente de acuerdo con un algoritmo predeterminado.
De acuerdo aun mas todavla con el segundo aspecto de la invencion, el aire en el area de bolsa de aire puede no ser extralble desde el area de bolsa de aire, y el area de bolsa de aire puede estar llena de la capa de llquido uniforme, en un valor predeterminado, cuando un campo electrico creado en la capa de llquido uniforme puede ser mayor que un campo electrico umbral, y en el que el valor predeterminado puede definirse mediante una condition de equilibrio usando una presion proporcionada mediante el aire en la bolsa de aire.
De acuerdo con un tercer aspecto de la invencion, un dispositivo electronico comprende: al menos un dispositivo optico, que comprende: una rejilla de difraccion fabricada de material optico dielectrico con un Indice de refraction n y que comprende una primera superficie con una estructura que tiene una altura de estructura h y un periodo de estructura d, y una segunda superficie; en el que la primera superficie esta cubierta de material hidrofobico que reduce la humectabilidad de la rejilla de difraccion para llquidos pre-seleccionados; una capa de electrodo de
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material electricamente conductor formada sobre la segunda superficie, para crear un campo electrico; una capa de llquido uniforme con el Indice de refraccion k comprendida de uno de los llquidos pre-seleccionados, en el que los Indices de refraccion n y k son sustancialmente iguales, la capa de llquido uniforme esta dispuesta sobre la primera superficie de la rejilla de difraccion, en el que los parametros del dispositivo optico se eligen de manera que: a) la capa de llquido uniforme no entra en el area de bolsa de aire formada por debajo de una parte superior de la estructura cuando no hay el campo electrico creado en la capa de llquido uniforme, y, b) la capa de llquido uniforme entra en un valor predeterminado en el area de bolsa de aire formada por debajo de la parte superior de la estructura, debido a un efecto capilar y humectabilidad aumentada de la primera superficie, cuando hay un campo electrico predeterminado creado en la capa de llquido uniforme, cambiando por lo tanto una eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion para variar una intensidad optica de un haz optico transmitido o reflejado mediante la rejilla de difraccion; y un componente que comprende el al menos un dispositivo optico; y al menos un controlador de tension, en respuesta a una senal de seleccion/modulacion de intensidad, para proporcionar una senal de control de electro-humectacion a un dispositivo optico en el componente para proporcionar un campo electrico aplicado entre la capa de llquido uniforme y la capa de electrodo, variando por lo tanto el campo electrico predeterminado y cambiando ademas el valor predeterminado por el que la capa de llquido uniforme entra en el area de bolsa de aire produciendo un cambio adicional de la eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion, variando por lo tanto la intensidad optica del haz optico que se propaga a traves de o se refleja desde el dispositivo optico para proporcionar el nivel deseado de la intensidad optica.
De acuerdo ademas con el tercer aspecto de la invencion, el elemento puede ser una pantalla, el dispositivo optico puede ser un pixel de la pantalla, y la senal de modulacion de intensidad optica puede ser una senal de video. Ademas de acuerdo con el cuarto aspecto de la invencion, el elemento puede ser una pantalla de proyeccion, pantalla de iluminacion frontal, una pantalla secuencia de campo o una pantalla auto-estereoscopica.
Aun mas de acuerdo con el tercer aspecto de la invencion, el dispositivo electronico puede comprender adicionalmente: un selector/conmutador de intensidad optica, en respuesta a una senal de modulacion/instruccion de intensidad optica, para proporcionar una senal de selection de intensidad en respuesta a la senal de instruction de modulacion de intensidad optica, en el que la senal de seleccion de intensidad indica un nivel deseado de la intensidad optica de la reflejada desde o transmitida a traves de la rejilla de difraccion.
De acuerdo ademas con el tercer aspecto de la invencion, el selector/conmutador de intensidad optica y el al menos un controlador de tension pueden combinarse en un bloque.
Las ventajas de diversas realizaciones de la presente invencion para usar rejillas de difraccion de electro- humectacion (EW) incluyen (pero sin limitation):
- Tiempo de respuesta rapido;
- Capa de llquido uniforme, sin manejo especial necesario para crear gotitas separadas;
- Intensidad de pixel ajustable; y
- Alta eficiencia.
Breve descripcion de los dibujos
Las Figuras 1a y 1b son representaciones esquematicas que demuestran la tension superficial y el efecto capilar con respecto a humectabilidad de una superficie.
Las Figuras 2a y 2b son representaciones esquematicas de un dispositivo optico con una rejilla de difraccion de electro-humectacion (EW) de eficiencia variable para: a) una tension de control cero en la Figura 2a; b) una tension de control distinta de cero variable en la Figura 2b, de acuerdo con una realization de la presente invencion;
La Figura 3 es una representation esquematica de un dispositivo optico con una rejilla de difraccion de electro- humectacion (EW) de eficiencia variable para una estructura de difraccion que utiliza un angulo de pared lateral variable, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion; la Figura 4 es una representacion esquematica que muestra una posible implementation de un pixel en una pantalla de vision directa iluminada trasera usando una rejilla de difraccion de electro-humectacion (EW) de eficiencia variable, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
La Figura 5 es una representacion esquematica que muestra una implementacion de un esquema de pixel para una pantalla a color, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
Las Figuras 6a a 6c son representaciones esquematicas que muestran diversos esquemas de implementacion para pantallas a color sin una matriz de lente (Figura 6a) y con la matriz de lente (Figura 6b-6c), de acuerdo con realizaciones de la presente invencion; y
La Figura 7 es un diagrama de bloques de un dispositivo electronico para proporcionar una modulacion de intensidad de luz con una senal de control electrica usando rejillas de difraccion de electro-humectacion (EW) en un elemento (por ejemplo, una pantalla) del dispositivo electronico, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
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Modos para llevar a cabo la invencion
Un nuevo metodo, aparato y producto de software se presentan para modulacion de intensidad optica usando rejillas de difraccion de electro-humectacion (EW) en los dispositivos electronicos con una senal de control electrica. Las rejillas de difraccion de EW pueden ser componentes de un elemento (por ejemplo, una pantalla) del dispositivo electronico. Las realizaciones de la presente invencion proporcionan una solucion tecnica para utilizar electro- humectacion (EW) para implementar rejillas de difraccion de eficiencia variable.
Por ejemplo, una solucion es una pantalla de color de vision directa con intensidades de plxeles continuamente ajustables, por ejemplo, usando la rejilla de difraccion de EW como un pixel con color, que proporciona tiempo de respuesta y una tasa de refresco rapidos, como se describe a continuacion. Otras aplicaciones pueden ser pantallas de proyeccion, pantallas de iluminacion frontal, pantallas secuenciales de campo, pantallas auto-estereoscopicas, etc. Tambien, son posibles aplicaciones en areas distintas de pantallas as! como que pueden incluir (pero sin limitacion) areas que utilizan division y/o redireccion de haz optico. Una aplicacion de este tipo puede ser telecomunicaciones opticas, en las que se podrla usar el efecto para conmutar luz entre, por ejemplo, gulas de onda al multiplexar aplicaciones.
Las Figuras 1a y 1b son representaciones esquematicas que demuestran la tension superficial y el efecto capilar con respecto a humectabilidad de una superficie. La humectabilidad de una superficie se describe mediante el denominado angulo de contacto (j). Para superficies hidrofilas, el angulo de contacto es menor de 90 grados, que significa que la fuerza adhesiva entre un llquido y una superficie es mayor que la fuerza cohesiva del llquido. Una gota de agua 1a se extiende a continuacion en la superficie debido a la adhesion hasta que la fuerza cohesiva se hace suficientemente fuerte, debido a un area superficial aumentada, para evitar extension adicional del llquido. Tambien, el llquido se sumergira en un capilar y rellenara el otro extremo si esta abierto (vease la Figura 1a con el angulo j1 menor de 90 grados).
Por otro lado, si la superficie es repelente al agua, entonces el angulo de contacto es mayor de 90 grados (angulo j1 en la Figura 1b). En este caso, la fuerza cohesiva del llquido es mayor que la de la adhesion superficial y se forma una pequena gotita 1b. Tambien, el efecto capilar funcionara en direccion inversa y producira “presion capilar” hacia fuera en el llquido que evitara que rellene la cavidad.
El principio de funcionamiento de la rejilla de electro-humectacion (EW) puede entenderse a partir de las Figuras 2a y 2b que muestran un ejemplo entre otros de representaciones esquematicas de un dispositivo optico 20 con una rejilla de difraccion de electro-humectacion (EW) de eficiencia variable para: a) una tension de control cero en la Figura 2a; b) una tension de control distinta de cero variable en la Figura 2b, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
El dispositivo optico 20 comprende una rejilla de difraccion 12 fabricada de un material optico dielectrico con un Indice de refraccion n y que comprende una primera superficie 21 con una estructura 23 que tiene una altura de estructura h y un periodo de estructura d, y una segunda superficie 22. La primera superficie 21 esta cubierta por material hidrofobico 13, que reduce la humectabilidad de la rejilla de difraccion 12 para llquidos pre-seleccionados. Una capa de electrodo 11 de material electricamente conductor se forma en la segunda superficie 22. La capa de electrodo 11 puede fabricarse de material opticamente transparente o reflectante (por ejemplo, metal). Finalmente, una capa de llquido uniforme 14 (opcionalmente electricamente conductor), con el Indice de refraccion k comprendido de uno de los llquidos pre-seleccionados anteriormente mencionados esta dispuesta sobre la primera superficie 21 de la rejilla de difraccion 12, en la que los Indices de refraccion n y k son sustancialmente iguales, es decir, k se selecciona para coincidir estrechamente con el Indice de refraccion de la rejilla de difraccion 12. Una combinacion de llquido/material coincidente en Indice es agua y teflon. Ambos tienen Indice refractivo alrededor de 1,3 y el contacto de agua en Teflon es mayor de 90 grados (normalmente alrededor de 108 grados). Otra posibilidad es usar material dielectrico de coincidencia de Indice que no sea normalmente hidrofobico al llquido preseleccionado y recubrir con un agente no humectante adecuado. Los agentes de tratamiento superficiales posibles son (pero sin limitacion), por ejemplo, compuestos de organosilano o pollmeros fluorados.
Cuando no hay campo electrico aplicado entre la capa de llquido uniforme 14 y la capa de electrodo 11 como se muestra en la Figura 2a, la capa de llquido uniforme 14 no entra en el area de bolsa de aire 10 formada por debajo de una parte superior de la estructura 23. Esto se facilita mediante una eleccion apropiada de los parametros del dispositivo optico 20. Por ejemplo, una eleccion y equilibrio apropiados de: a) el periodo de rejilla d de la rejilla de difraccion 12, b) la tension superficial del llquido en la capa de llquido uniforme 14 y c) la reduction adecuada en humectabilidad debido al tratamiento anti-adhesion (la primera superficie 21 esta del material hidrofobico 13), evitara que el llquido de la capa de llquido uniforme 14 entre en el area de bolsa de aire 10 como se muestra en la Figura 1a. En la practica, la tension superficial crltica de la primera superficie 21 deberla ser menor que la tension superficial del llquido en la capa de llquido uniforme 14 para facilitar que se ejerza presion capilar repulsiva en el llquido. En este caso, un haz optico incidente 17 que pasa a traves de la rejilla experimental una modulacion de fase debido a la diferencia entre el Indice refractivo n de la rejilla de difraccion 12 y el Indice refractivo del area de bolsa de aire 10 que equivale a uno. Esto conducira a division del haz optico 17 en varios ordenes de difraccion que se propagan en diferentes direcciones tanto para un haz optico reflejado 18 como para un haz optico transmitido 19.
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La intensidad optica en el orden de difraccion dado depende de la forma de la rejilla de difraccion 12 y de la altura h de la region de modulacion (estructura 23). Ademas, el numero de ordenes de difraccion permitidos depende del periodo d de la rejilla de difraccion 12 y puede seleccionarse de manera que unicamente se permita el orden de difraccion cero (haz optico directamente reflejado o transmitido) y el primer orden de difraccion. Adicionalmente, para una eleccion adecuada de un perfil de rejilla de la rejilla de difraccion 12 (por ejemplo, usando unas estructuras rectangulares o inclinadas, que varlan la altura de estructura h, etc.), es posible dirigir la mayorla del haz optico en solamente el primer orden de difraccion, desconectando eficazmente por lo tanto el haz optico reflejado especularmente o transmitido directamente.
La capacidad de ajuste de la eficiencia de difraccion, es decir, la cantidad de haz optico dirigido a un orden de difraccion dado, proviene de la utilizacion de la electro-humectacion (o presion electroestatica) para variar la altura de la superficie del llquido en el area de bolsa de aire 10. El principio de la electro-humectacion es bien conocido y utilizado, por ejemplo, para mover gotitas llquidas en superficies o en espacios capilares (vease, por ejemplo, la Patente de Estados Unidos N° 5.659.330 “Electrocapillary Color Display Sheet” por N. K. Sheridon).
De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, un controlador de tension 16 esta conectado a la capa de llquido electricamente conductor 14 y a la capa de electrodo 11 que puede ser opticamente transparente o reflectante dependiendo de la aplicacion. Por ejemplo, cuando hay un campo electrico predeterminado aplicado entre la capa de llquido uniforme 14 y usando dicha capa de electrodo 11 el controlador de tension 16, como se muestra en la Figura 2b, la capa de llquido uniforme 14 entra en un valor predeterminado en el area de bolsa de aire 10 como se muestra en la Figura 2b debido a un efecto capilar y humectabilidad aumentada de la primera superficie 21 producido aplicando el campo electrico predeterminado. Esto cambia una eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion 12 y cambia posteriormente la intensidad optica del haz optico transmitido 19a y/o el haz optico reflejado 18a.
Cuando se aplica una tension suficientemente alta (es decir, el campo electrico proporcionado mediante el controlador de tension 16), como se muestra en la Figura 2b, de manera que la presion electroestatica ejercida en la capa de llquido uniforme 14 por el campo electrico estatico supera la presion capilar repulsiva, o el angulo de contacto entre el llquido y la primera superficie se reduce por debajo de 90 grados debido a la electrohumectacion, el llquido se movera mas profundo dentro de la bolsa de aire 10. Si el aire dentro de la region de bolsa de aire 10 puede escapar de la estructura, el llquido que se mueve en la region de bolsa de aire desde la capa de llquido uniforme rellenara completamente a continuacion la estructura de rejilla. La tension requerida para rellenar la bolsa de aire 10 con dicho llquido depende de y puede modificarse ajustando el periodo de rejilla d de la rejilla de difraccion 12, la distancia entre el electrodo inferior 11 y el electrodo superior 14 (llquido conductor), la tension superficial del llquido en la capa de llquido uniforme 14 y la tension de superficie crltica de la primera superficie 21.
Debido a que el Indice refractivo k del llquido coincide estrechamente con el Indice refractivo n de la rejilla de difraccion 12, la estructura sera entonces opticamente uniforme destruyendo de manera eficaz por lo tanto la modulacion de fase de la luz obtenida con una rejilla no rellenada. Una reduccion posterior de la tension por debajo de una tension crltica donde la presion capilar supera la presion electroestatica, o el angulo de contacto entre el llquido y la primera superficie 21 se hace mayor de 90 grados, que produce que se ejecute una fuerza repulsiva neta en el llquido que conduce a la retirada del llquido de la region de bolsa de aire, facilitando por lo tanto la conmutacion de la rejilla de difraccion entre los estados de difraccion y no difraccion (uniforme). El tiempo de respuesta para conmutar la rejilla de difraccion es pequeno puesto que unicamente es necesaria una muy pequena modulacion de la altura de superficie. Para una rejilla con altura de estructura de 1 pm y velocidad frontal de llquido de 10 cm/s, el tiempo de respuesta correspondiente es aproximadamente 10 ps.
La eficiencia de difraccion continuamente ajustable puede obtenerse seleccionando una estructura de rejilla donde el aire dentro de la region de bolsa de aire 10 esta atrapado en la estructura. La bolsa de aire a continuacion funciona como un resorte que evita que el llquido rellene completamente la estructura de rejilla y permite por lo tanto controlar el nivel de llquido en el area de bolsa de aire 10 variando la tension aplicada mediante el controlador de tension 16. Debido a que el Indice refractivo k de la capa de llquido 14 coincide estrechamente con el Indice refractivo n de la rejilla de difraccion 12, cambiar la altura del llquido cambia directamente la cantidad de modulacion de fase del haz optico 17 despues de pasar (transmitir o reflejar) a traves del dispositivo optico 20. Esto a su vez conduce a cambiar eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion 12 y permite variar la intensidad del haz optico que va en un orden de difraccion dado.
Otra posibilidad para obtener capacidad de ajuste continuo de la eficiencia de difraccion, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, es seleccionar una estructura de rejilla con un angulo de pared lateral variable con respecto a la superficie normal de la capa de llquido uniforme 14 (por ejemplo, vease la Figura 3). En este caso, la capa de llquido penetrara en la region de bolsa de aire 10 a una profundidad donde el angulo entre la tangente de la superficie de la estructura 13 y la capa de llquido uniforme equivale al angulo de contacto establecido mediante la tension superficial del llquido y la tension superficial crltica del material usado en la estructura 12 y/o su tratamiento superficial. La profundidad de penetracion, y por lo tanto la eficiencia de difraccion, puede a continuacion ajustarse aplicando una tension entre el electrodo 11 y la capa de llquido uniforme 14 que producira un cambio en el angulo
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de contacto efectivo debido a la electrohumectacion.
Los ejemplos de las Figuras 2a y 2b usan la capa de liquido uniforme electro-conductora 14. Pero de acuerdo con una realizacion adicional de la presente invencion, puede ser tambien posible usar liquidos no conductores. En este caso, la capa de liquido puede cubrirse mediante otro electrodo (por ejemplo, de manera opcional opticamente transparente) para formar un condensador de placas paralelas. Cuando se aplica tension a las placas, habra una fuerza que actua sobre el Kquido, debido a que la energia total del sistema es diferente para ranuras rellenas y no rellenas. Esto es el mismo efecto que el que se utiliza en la Patente de Estados Unidos N° 4.701.021 “Modulador optico” por Pesant et al., para mover una gota de liquido entre dos condensadores de placas paralelas. En este caso la fuerza depende de la permeabilidad dielectrica del liquido, por lo que, si se usan los liquidos no conductores en las rejillas de difraccion de EW, puede seleccionarse ventajosamente un liquido con la permeabilidad dielectrica tan alta como sea posible.
Se observa que una estructura de multiples capas puede utilizar multiples estructuras de rejilla de difraccion de electro-humectacion (EW) (por ejemplo, similar a rejillas de difracciones 12) con una (por ejemplo, usando estructuras de rejilla y electrodos en tanto los sustratos superior e inferior) o multiples capas de liquido (como 14) intermedias, para modulacion de la intensidad optica y/o re-dirigir el haz optico. Tambien, en lugar de aire pueden usarse algunos otros liquidos en la region de bolsa de aire 10, como una alternativa.
Se describen a continuation varios casos practicos, de acuerdo con realizaciones adicionales de la presente invencion.
En primer lugar, suponiendo que el aire puede escapar de la region de bolsa de aire, por ejemplo, al lateral en la direction de las ranuras de rejilla. En este caso, la rejilla se desconectara (completamente llena) cuando la tension externa supere un valor umbral (que es equivalente a un campo electrico umbral), en el que el efecto de electro- humectacion (o la presion electroestatica producida por el campo electrico) produce que el angulo de contacto se reduzca por debajo de 90 grados.
En segundo lugar, suponiendo que el aire puede escapar de la region de bolsa de aire y la tension externa V es menor que el valor umbral (o el campo electrico umbral). A continuacion, puede conseguirse una eficiencia de difraccion variable usando una estructura de rejilla con un angulo de pared lateral variable (de acuerdo con un algoritmo predeterminado) como se demuestra en la Figura 3. A una tension dada, el nivel de agua penetrara a una profundidad en la que el angulo entre una superficie tangente y una tangente frontal de agua equivale al angulo de contacto establecido mediante la electro-humectacion.
En tercer lugar, suponiendo que el aire no puede escapar de la region de bolsa de aire y la tension externa V es menor que el valor umbral (o el campo electrico umbral). En este caso, la profundidad de penetration se establecera mediante una condition de equilibrio entre la presion electroestatica hacia dentro, la presion capilar hacia fuera y la presion de aire hacia fuera en la bolsa de aire (por ejemplo, vease el ejemplo en la Figura 2b).
La Figura 4 muestra un ejemplo entre otros de una representation esquematica para una posible implementation de un pixel (por ejemplo, una escala de grises) 24 en una pantalla de vision directa iluminada trasera usando el dispositivo optico 20 con la rejilla de difraccion de electro-humectacion (EW) de eficiencia variable 12, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
En este punto, el haz optico incidente 17 (por ejemplo, la luz de iluminacion) que pasa a traves de la rejilla de EW se divide entre el orden de difraccion cero (haz 28) y primero (haz 27). La luz transmitida directamente 28 se bloquea mediante un absorbedor 26 que evita que se visualice por el usuario. Por otro lado, la luz difractada de primer orden (haz 27) se dirige hacia el usuario y puede observarse. La intensidad de pixel puede ajustarse cambiando la eficiencia de difraccion para el primer orden de difraccion usando la capacidad de ajuste de la rejilla de difraccion de EW 12, como se ha descrito anteriormente usando las realizaciones de la presente invencion, o usando varios sub- pixeles paralelos que pueden encenderse/apagarse independientemente.
Una ampliation directa de la realizacion descrita en la Figura 4 es un ejemplo entre otros de una pantalla a color como se representa en la Figura 5, de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion. En este punto, el Kquido usado en las rejillas de difraccion de EW de los dispositivos opticos 20r, 20g y 20b en los pixeles 24r, 24g y 24b correspondientes se colorea con un color apropiado (por ejemplo, rojo, verde y azul) de modo que cada uno de los dispositivos 20r, 20g y 20b pasa unicamente una banda de longitud de onda, que permite presentar diferentes colores usando, por ejemplo, los haces opticos transmitidos 34r, 34g y 34b correspondientes. Como alternativa, pueden usarse filtros de color para seleccionar los colores apropiados.
Las Figura 6a a 6c proporcionan ejemplos adicionales entre otros para diversos esquemas de implementacion para pantallas a color sin matriz de lente (Figura 6a) y con la matriz de lente (Figuras 6b-6c) usando rejillas de electro- humectacion en aplicaciones de pantalla de vision directa, de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion.
La Figura 6a muestra la disposition similar a aquella mostrada en las Figuras 2a, 2b, 3 y 4. En la Figura 6a, las
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posiciones de los absorbedores (o absorbedores de bloque) se eligen de manera diferente en comparacion con las Figuras 4 y 5 para proporcionar mejor capacidad de fabricacion con el haz optico incidente 17 como se muestra. Se usan filtros de color 50r (rojo), 50g (verde) y 50b (azul) en tres plxeles consecutivos, como se muestra, para separacion de color. Tambien se usa un electrodo opticamente transparente 11 para proporcionar contacto electrico.
Las Figuras 6b y 6c utilizan matriz de lente adicional. En estas aplicaciones, es posible usar rejillas de periodo mas largo con muchos ordenes de difraccion permitidos (en lugar de solamente uno como en el caso anterior presentado en la Figura 6a). Esto, junto con la accion de enfoque los hace mas insensibles a parametros incidentes de la luz de iluminacion (por ejemplo, angulo de incidencia). En el caso de la Figura 6b, la rejilla puede tener un perfil binario que divide la luz simetricamente a ordenes de difraccion positivos y negativos (principalmente +1 y -1). Por lo tanto un pixel esta activado cuando no hay tension aplicada y desactivado cuando se aplica la tension. En la Figura 6c la situacion se invierte. En ambas Figuras 6b y 6c, se usan los filtros de color 50r (rojo), 50g (verde) y 50b (azul) junto con el electrodo opticamente transparente 11, y se usan las ventanas opticas opticamente transparentes 52.
La Figura 7 es un ejemplo entre otros de un diagrama de bloques de un dispositivo electronico 40 para proporcionar una modulacion de intensidad de luz con una senal de control electrica usando rejillas de difraccion de electro- humectacion (EW) en un elemento (por ejemplo, una pantalla) 48 del dispositivo electronico 40, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
Una senal de modulacion de intensidad optica 50, que comprende information sobre el valor deseado instantaneo de la intensidad de luz para plxeles individuales de la pantalla 48, se proporciona a un selector de intensidad optica 42. Como alternativa, un usuario 41 puede proporcionar una senal de instruction optica 50a que comprende un valor deseado para la intensidad de luz de todos los plxeles (por ejemplo, nivel de intensidad medio deseado) de la pantalla 48, proporcionando por lo tanto una desviacion deseada.
En respuesta a las senales 50 y/o 50a, el selector de intensidad optica 42 proporciona una senal de selection de intensidad 52, que indica un nivel deseado de la intensidad optica reflejada desde o transmitida a traves de cada pixel de la pantalla 48, a un controlador de tension 44. Adicionalmente, en respuesta a la senal 52, el controlador de tension 44 proporciona una senal de control de electro-humectacion 54 individualmente a cada uno de los pixeles (dispositivos opticos, anteriormente descritos mediante las realizaciones de la presente invencion) incorporados en la pantalla 48 para proporcionar el campo electrico aplicado entre la capa de liquido uniforme (por ejemplo, 14 en la Figura 2b) y la capa de electrodo 11 en los dispositivos opticos mencionados para proporcionar adicionalmente el nivel deseado de la intensidad optica.
Tambien, se muestra una senal 56 en la Figura 7 como una senal de realimentacion para el usuario 41 para verificar que el nivel de intensidad medio deseado es satisfactorio. Se observa que los bloques 42 y 44 pueden combinarse, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Ademas se observa que puede haber mas de un controlador de tension, por ejemplo, para proporcionar modulaciones y “desviar” senales por separado.
Como se ha explicado anteriormente, la invencion proporciona tanto un metodo como equipo correspondiente que consiste en diversos modulos que proporcionan la funcionalidad para realizar las etapas del metodo. Los modulos pueden implementarse como hardware, o pueden implementarse como software o firmware para ejecucion mediante un procesador informatico. En particular, en el caso de firmware o software, la invencion puede proporcionarse como un producto de programa informatico que incluye una estructura de almacenamiento legible por ordenador que incorpora codigo de programa informatico (es decir, el software o firmware) en la misma para ejecucion mediante el procesador informatico.
Se ha de entender que las disposiciones anteriormente descritas son unicamente ilustrativas de la aplicacion de los principios de la presente invencion. Pueden concebirse numerosas modificaciones y disposiciones alternativas por los expertos en la materia sin alejarse del alcance de la presente invencion, y las reivindicaciones adjuntas pretenden cubrir tales modificaciones y disposiciones.

Claims (31)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo optico (20), que comprende:
    rejilla de difraccion (12) fabricada de material optico dielectrico con un Indice de refraccion n y que comprende una primera superficie (21) teniendo una estructura (23) una altura de estructura h y un periodo de estructura d, y una segunda superficie (22); en el que la primera superficie (21) esta cubierta de material hidrofobico (13) que reduce la humectabilidad de la rejilla de difraccion (12) para llquidos pre-seleccionados;
    capa de llquido uniforme (14) con el Indice de refraccion k comprendida por uno de dichos llquidos pre- seleccionados, estando dicha capa de llquido uniforme (14) dispuesta sobre dicha primera superficie (21) de dicha rejilla de difraccion (12), en donde los parametros de dicho dispositivo optico (20) se eligen de manera que: dicha capa de llquido uniforme (14) esta configurada para no entrar en un area de bolsa de aire (10) formada por debajo de una parte superior de dicha estructura (23) cuando no hay campo electrico creado en dicha capa de llquido uniforme (14),
    dicha capa de llquido uniforme (14) esta configurada para entrar, en un valor predeterminado, en dicha area de bolsa de aire (10) formada por debajo de la parte superior de dicha estructura (23), debido a un efecto capilar y una humectabilidad aumentada de dicha superficie (21), cuando hay un campo electrico predeterminado creado en dicha capa de llquido uniforme (14), para cambiar una eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion (12) para variar una intensidad optica de un haz optico (17) transmitido o reflejado mediante dicha rejilla de difraccion (12); y
    una capa de electrodo (11) de material electricamente conductor formada sobre dicha segunda superficie (22), configurada para crear dicho campo electrico;
    estando el dispositivo optico caracterizado por comprender adicionalmente
    medios para variar dicho campo electrico predeterminado, para cambiar adicionalmente el valor predeterminado por el que dicha capa de llquido uniforme (14) entra en dicha area de bolsa de aire (10) produciendo un cambio adicional de la eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion (12), variando por lo tanto la intensidad optica del haz optico (17) que se propaga a traves de o se refleja desde la rejilla de difraccion (12), y por que dichos Indices de refraccion n y k son sustancialmente iguales.
  2. 2. El dispositivo optico (20) de la reivindicacion 1, en el que dicho campo electrico o dicho campo electrico predeterminado se crean aplicando una tension entre dicha capa de llquido uniforme (14) y dicha capa de electrodo (11).
  3. 3. El dispositivo optico (20) de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende adicionalmente:
    una capa de electrodo adicional de material electricamente conductor formada sobre dicha capa de llquido uniforme (14), en donde dicho campo electrico o dicho campo electrico predeterminado se crean aplicando una tension entre dicha capa de electrodo adicional de material electricamente conductor y dicha capa de electrodo (11).
  4. 4. El dispositivo optico (20) de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que dichos parametros de dicho dispositivo optico (20) comprenden: dicho periodo de estructura d, una tension superficial de llquido en la capa de llquido uniforme (14) y la humectabilidad de dicho material hidrofobico (13).
  5. 5. El dispositivo optico (20) de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que dicha rejilla de difraccion (12) tiene un perfil rectangular, un perfil inclinado o un perfil de pared que varla suavemente de acuerdo con un algoritmo predeterminado.
  6. 6. El dispositivo optico (20) de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que dicha capa de electrodo (11) de material electricamente conductor es transparente a un haz optico (17).
  7. 7. El dispositivo optico (20) de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que dicha capa de llquido uniforme (14) esta tenida con un color optico predeterminado o se usa un filtro de color delante de dicha capa de llquido uniforme (14) de manera que la rejilla de difraccion (12) esta configurada para transmitir unicamente el haz optico (17) con dicho color predeterminado.
  8. 8. El dispositivo optico (20) de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que dichos parametros de dicha rejilla de difraccion (12) se eligen de manera que dicha rejilla de difraccion (12) esta configurada para soportar unicamente modos de difraccion de transmision de primer orden y de orden cero del haz optico transmitido (17) transmitido a traves de dicha rejilla de difraccion (12), en donde el componente de modo de difraccion de transmision de orden cero de dicho haz optico transmitido (17) esta bloqueado y el componente de modo de difraccion de transmision de primer orden de dicho haz optico transmitido (17) esta dirigido hacia un usuario de dicho dispositivo optico (20).
  9. 9. El dispositivo optico (20) de la reivindicacion 8, en el que la intensidad optica de dicho componente de modo de difraccion de transmision de primer orden de dicho haz optico transmitido (17) se varla cambiando la eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion (12) mediante dicho campo electrico.
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  10. 10. El dispositivo optico (20) de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que dicho haz optico (17) es recibido por la primera superficie (21) de la rejilla de difraccion (12).
  11. 11. El dispositivo optico de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que el aire puede escapar de dicha area de bolsa de aire (10), y dicha area de bolsa de aire (10) esta completamente llena de dicha capa de llquido uniforme (14) cuando un campo electrico, creado en dicha capa de llquido uniforme (14), supera un campo electrico umbral.
  12. 12. El dispositivo optico (20) de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que el aire puede escapar de dicha area de bolsa de aire (10) y dicha area de bolsa de aire (10) esta llena de dicha capa de llquido uniforme (14), en un valor predeterminado, cuando un campo electrico creado en dicha capa de llquido uniforme (14) es menor que un campo electrico umbral, y en donde las llneas periodicas de dicha rejilla de difraccion (12) tienen un perfil de pared que varla suavemente de acuerdo con un algoritmo predeterminado.
  13. 13. El dispositivo optico (20) de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que el aire en dicha area de bolsa de aire (10) no puede escapar de dicha area de bolsa de aire (10), y dicha area de bolsa de aire (10) esta llena de dicha capa de llquido uniforme (14), en un valor predeterminado, cuando un campo electrico creado en dicha capa de llquido uniforme (14) es mayor que un campo electrico umbral, y en donde dicho valor predeterminado se define mediante una condicion de equilibrio usando una presion proporcionada por dicho aire en dicha bolsa de aire (10).
  14. 14. Un metodo, que comprende:
    recibir un haz optico (17) mediante un dispositivo optico (20), en donde dicho dispositivo optico (20) comprende:
    una rejilla de difraccion (12) fabricada de material optico dielectrico con un Indice de refraccion n y que comprende una primera superficie (21) con una estructura (23) que tiene una altura de estructura h y un periodo de estructura d, y una segunda superficie (22); en donde la primera superficie (21) esta cubierta de material hidrofobico (13) que reduce la humectabilidad de la rejilla de difraccion (12) para llquidos pre- seleccionados;
    una capa de electrodo (11) de material electricamente conductor formada sobre dicha segunda superficie (22), para crear un campo electrico;
    una capa de llquido uniforme (14) con el Indice de refraccion k comprendida por uno de dichos llquidos pre- seleccionados, en donde dichos Indices de refraccion n y k son sustancialmente iguales, dicha capa de llquido uniforme (14) esta dispuesta sobre dicha primera superficie (21) de dicha rejilla de difraccion (12), en donde los parametros de dicho dispositivo optico (20) se eligen de manera que:
    dicha capa de llquido uniforme (14) esta configurada para no entrar en un area de bolsa de aire (10) formada por debajo de una parte superior de dicha estructura (23) cuando no hay campo electrico creado en dicha capa de llquido uniforme (14), y
    dicha capa de llquido uniforme (14) esta configurada para entrar, en un valor predeterminado, en dicha area de bolsa de aire (10) formada por debajo de la parte superior de dicha estructura (23), debido a un efecto capilar y humectabilidad aumentada de dicha primera superficie (21), cuando hay un campo electrico predeterminado creado en dicha capa de llquido uniforme (14), para cambiar una eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion (12) para variar una intensidad optica de un haz optico (17) transmitido o reflejado por dicha rejilla de difraccion (12); y
    variar dicho campo electrico predeterminado, para cambiar adicionalmente el valor predeterminado por el que dicha capa de llquido uniforme (14) entra en dicha area de bolsa de aire (10) produciendo un cambio adicional de la eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion (12), variando por lo tanto la intensidad optica del haz optico (17) que se propaga a traves de o se refleja desde el dispositivo optico (20).
  15. 15. El metodo de la reivindicacion 14, en el que dicho campo electrico o dicho campo electrico predeterminado se crean aplicando una tension entre dicha capa de llquido uniforme (14) y dicha capa de electrodo (11).
  16. 16. El metodo de las reivindicaciones 14 o 15, en el que dicho dispositivo optico comprende una capa de electrodo adicional de material electricamente conductor formada sobre una capa de llquido uniforme (14), en donde dicho campo electrico o dicho campo electrico predeterminado se crean aplicando una tension entre dicha capa de electrodo adicional y dicha capa de electrodo (11).
  17. 17. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 14-16, en el que dichos parametros de dicho dispositivo optico (20) comprenden dicho periodo de estructura d, una tension superficial de llquido en la capa de llquido uniforme (14) y la humectabilidad de dicho material hidrofobico (13).
  18. 18. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 14-17, en el que dicha rejilla de difraccion (12) tiene un perfil rectangular, un perfil inclinado o un perfil de pared que varla suavemente de acuerdo con un algoritmo predeterminado.
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  19. 19. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 14-18, en el que dicha capa de electrodo (11) es transparente a un haz optico (17).
  20. 20. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 14-19, en el que dicha capa de llquido uniforme (14) esta tenida de un color optico predeterminado o se usa un filtro de color delante de dicha capa de llquido uniforme (14) de manera que la rejilla de difraccion (12) unicamente transmite el haz optico (17) con dicho color predeterminado.
  21. 21. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 14-20, en el que dichos parametros de dicha rejilla de difraccion (12) se eligen de manera que dicha rejilla de difraccion (12) soporta unicamente modos de difraccion de transmision de primer orden y de orden cero del haz optico transmitido (17) transmitido a traves de dicha rejilla de difraccion (12), en donde el componente de modo de difraccion de transmision de orden cero de dicho haz optico transmitido (17) esta bloqueado y el componente de modo de difraccion de transmision de primer orden de dicho haz optico transmitido (17) se dirige hacia un usuario de dicho dispositivo optico.
  22. 22. El metodo de la reivindicacion 21, en el que la intensidad optica de dicho componente de modo de difraccion de transmision de primer orden de dicho haz optico transmitido (17) se varla cambiando la eficiencia de difraccion de la rejilla de difraccion (12) mediante dicho campo electrico.
  23. 23. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 14-22, en el que dicho haz optico (17) es recibido por la primera superficie (21) de la rejilla de difraccion (12).
  24. 24. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 14-23, en el que el aire puede escapar de dicha area de bolsa de aire (10) y dicha area de bolsa de aire (10) esta completamente llena de dicha capa de llquido uniforme (14) cuando un campo electrico, creado en dicha capa de llquido uniforme (14), supera un campo electrico umbral.
  25. 25. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 14-23, en el que el aire puede escapar de dicha area de bolsa de aire (10), y dicha area de bolsa de aire (10) esta llena de dicha capa de llquido uniforme (14), en un valor predeterminado, cuando un campo electrico creado en dicha capa de llquido uniforme (14) es menor que un campo electrico umbral, y en donde las llneas periodicas de dicha rejilla de difraccion (12) tienen un perfil de pared que varla suavemente de acuerdo con un algoritmo predeterminado.
  26. 26. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 14-23, en el que el aire en dicha area de bolsa de aire (10) no puede escapar de dicha area de bolsa de aire (10), y dicha area de bolsa de aire (10) esta llena de capa de llquido uniforme (14), en un valor predeterminado, cuando un campo electrico creado en dicha capa de llquido uniforme (14) es mayor que un campo electrico umbral, y en donde dicho valor predeterminado se define mediante una condicion de equilibrio usando una presion proporcionada por dicho aire en dicha bolsa de aire (10).
  27. 27. Un dispositivo electronico, que comprende un componente que comprende al menos un dispositivo optico (20) de cualquiera de las reivindicaciones 1-14.
  28. 28. El dispositivo electronico de la reivindicacion 27, en donde dicho dispositivo electronico es una pantalla y dicho al menos un dispositivo optico (20) es un pixel de dicha pantalla.
  29. 29. El dispositivo electronico de las reivindicaciones 27 o 28, en donde dicho dispositivo electronico es una pantalla de proyeccion, pantalla de iluminacion frontal, una pantalla secuencial de campo o una pantalla auto-estereoscopica.
  30. 30. El dispositivo electronico de cualquiera de las reivindicaciones 27-29, que comprende adicionalmente:
    un selector/conmutador de intensidad optica configurado para, en respuesta a recibir una senal de modulacion/instruccion de intensidad optica, proporcionar una senal de seleccion/modulacion de intensidad a dichos medios para variar dicho campo electrico predeterminado, en donde dicha senal de seleccion/modulacion de intensidad indica un nivel deseado de la intensidad optica reflejada desde o transmitida a traves de dicha rejilla de difraccion (12); y
    en el que dichos medios para variar dicho campo electrico predeterminado estan configurados para, en respuesta a una senal de seleccion/modulacion de intensidad, proporcionar una senal de control de electro- humectacion a un dispositivo optico (20) en dicho componente para permitir que se aplique un campo electrico entre dicha capa de llquido uniforme (14) y dicha capa de electrodo (11); y
    en el que dichos medios para variar dicho campo electrico predeterminado son al menos un controlador de tension.
  31. 31. El dispositivo electronico de la reivindicacion 30, en el que el selector/conmutador de intensidad optica y el al menos un controlador de tension estan combinados en un bloque.
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