JP4763809B2 - 効率を調節できる回折格子 - Google Patents
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Description
・応答時間が短い、
・一様な液体層であり、分離した液滴を生成させるのに特別な操作が不要である、
・画素の強度を調節できる、
・大きな効率
などがあるが、これですべてではない。
Claims (34)
- 回折格子と、一様な液体層と、電極層とを有する装置であって、
前記回折格子は、屈折率nの誘電性光学材料を含み、高さがhで周期がdである構造体を有する第1の面と、第2の面とを持ち、
該第1の面は、あらかじめ選択された液体に対する前記回折格子の濡れ性を低下させる疎水性材料で覆われており、
前記一様な液体層は、屈折率kを持っていて前記あらかじめ選択された液体のうちの一つからなり、屈折率nとkは実質的に等しく、
前記一様な液体層は、前記回折格子の前記第1の面の上に配置され、
前記装置のパラメータは、前記一様な液体層の中に電場が生じていないときには、前記構造体の頂部よりも下に形成されたエア・ポケット領域に入らないように前記一様な液体層が構成され、
前記回折格子の回折効率を変化させて前記回折格子を透過する光線または前記回折格子により反射される光線の光強度を変化させるために、前記一様な液体層の中に生じた所定の電場が存在しているときには、前記第1の面の増大した濡れ性及び毛細管効果により、前記構造体の頂部よりも下に形成されたエア・ポケット領域に所定の値だけ入るように前記一様な液体層が構成されるように選択され、
前記電極層は、前記電場を発生させるように構成され、前記第2の面の上に形成された導電性材料からなる、装置。 - 前記電場または前記所定の電場が、前記一様な液体層と前記電極層の間に電圧を印加することによって発生する、請求項1に記載の装置。
- 前記一様な液体層の上に形成された導電性材料からなる別の電極層をさらに備えていて、前記電場または前記所定の電場を、その別の電極層と前記電極層の間に電圧を印加することによって発生させる、請求項1に記載の装置。
- 前記装置のパラメータに、前記周期dと、前記一様な液体層に含まれる液体の表面張力と、前記疎水性材料の濡れ性とが含まれる、請求項1に記載の装置。
- 前記回折格子が、長方形プロファイル、傾斜プロファイル、所定のアルゴリズムに従って滑らかに変化する壁状プロファイルの何れかを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記電極層が光線に対して透明である、請求項1に記載の装置。
- 所定の色の光になるように前記一様な液体層を染料で着色するか、または、カラー・フィルタを前記一様な液体層の前に用いて前記回折格子が前記所定の色の光線だけを透過させるように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記回折格子のパラメータが、前記回折格子を透過した光線の1次と0次の透過回折モードだけをサポートするように前記回折格子が構成されるように選択されていて、
該透過光線の0次の透過回折モード成分が遮蔽され、該透過光線の1次の透過回折モード成分が前記装置のユーザーへ向かう、請求項1に記載の装置。 - 前記透過光線の1次の透過回折モード成分の光強度を、前記電場によって前記回折格子の回折効率を変化させることによって変化させる、請求項8に記載の装置。
- 前記回折格子を透過するまたは前記回折格子により反射される前に、前記光線を前記回折格子の第1の面によって受光する、請求項1に記載の装置。
- 空気が前記エア・ポケット領域から逃げ出せるようにされていて、
前記一様な液体層の中に生じた電場が閾値電場よりも大きいとき、前記エア・ポケット領域が前記一様な液体層で完全に満たされる、請求項1に記載の装置。 - 空気が前記エア・ポケット領域から逃げ出せるようにされていて、
前記一様な液体層の中に生じた電場が閾値電場よりも小さいとき、前記エア・ポケット領域は前記一様な液体層で所定の値だけ満たされ、
前記回折格子の周期的な線が、所定のアルゴリズムに従う滑らかに変化する壁状プロファイルを有する、請求項1に記載の装置。 - 空気が前記エア・ポケット領域から逃げ出せないようにされていて、
前記一様な液体層の中に生じた電場が閾値電場よりも大きいとき、前記エア・ポケット領域は前記一様な液体層で所定の値だけ満たされ、
該所定の値は、前記エア・ポケットに含まれる空気による圧力を用いた平衡条件によって決まる、請求項1に記載の装置。 - 光学デバイスで光線を受光するステップであって、
前記光学デバイスは、回折格子と、一様な液体層と、電極層とを有し、該回折格子は、屈折率nの誘電性光学材料を含み、高さがhで周期がdである構造体を有する第1の面と、第2の面とを持ち、
該第1の面は、あらかじめ選択された液体に対する前記回折格子の濡れ性を低下させる疎水性材料で覆われており、
前記電極層は、電場を発生させるため、前記第2の面の上に形成された導電性材料からなり、
前記一様な液体層は、屈折率kを持っていて前記あらかじめ選択された液体のうちの一つからなり、屈折率nとkは実質的に等しく、
前記一様な液体層は、前記回折格子の前記第1の面の上に配置され、
前記光学デバイスのパラメータは、前記一様な液体層の中に電場が生じていないときには、前記構造体の頂部よりも下に形成されたエア・ポケット領域に前記一様な液体層が入ることはなく、前記回折格子の回折効率を変化させて前記回折格子を透過する光線または前記回折格子により反射される光線の光強度を変化させるために、前記一様な液体層の中に生じた所定の電場が存在しているときには、前記第1の面の増大した濡れ性及び毛細管効果により、前記構造体の頂部よりも下に形成されたエア・ポケット領域に所定の値だけ前記一様な液体層が入るように選択されている、ステップと、
前記一様な液体層が前記エア・ポケットに入る前記所定の値をさらに変化させて前記回折格子の回折効率の変化をさらに引き起こすことで、前記光学デバイスを透過する光線または前記光学デバイスにより反射される光線の光強度を変化させるために、前記所定の電場を変化させるステップと、を含む方法。 - 前記電場または前記所定の電場を、前記一様な液体層と前記電極層の間に電圧を印加することによって発生させる、請求項14に記載の方法。
- 前記光学デバイスは、前記一様な液体層の上に形成された導電性材料からなる別の電極層をさらに備えていて、
前記電場または前記所定の電場を、その別の電極層と前記電極層の間に電圧を印加することによって発生させる、請求項14に記載の方法。 - 請求項14の方法の各ステップを実行する命令を含む、コンピュータのプロセッサで実行するためのコンピュータ・プログラム。
- 前記光学デバイスのパラメータに、前記周期dと、前記一様な液体層に含まれる液体の表面張力と、前記疎水性材料の濡れ性とが含まれる、請求項14に記載の方法。
- 前記回折格子が、長方形プロファイル、傾斜プロファイル、所定のアルゴリズムに従って滑らかに変化する壁状プロファイルの何れかを有する、請求項14に記載の方法。
- 前記電極層が光線に対して透明である、請求項14に記載の方法。
- 所定の色の光になるように前記一様な液体層を染料で着色するか、または、カラー・フィルタを前記一様な液体層の前に用いて前記回折格子が所定の色の光線だけを通過させる、請求項14に記載の方法。
- 前記回折格子のパラメータが、前記回折格子を透過した光線の1次と0次の透過回折モードだけを前記回折格子がサポートするように選択されていて、
該透過光線の0次の透過回折モード成分が遮蔽され、該透過光線の1次の透過回折モード成分が前記光学デバイスのユーザーに向かう、請求項14に記載の方法。 - 前記透過光線の1次の透過回折モード成分の光強度を、前記電場によって前記回折格子の回折効率を変化させることによって変化させる、請求項22に記載の方法。
- 前記回折格子を透過するまたは前記回折格子により反射される前に、前記光線を前記回折格子の第1の面によって受光する、請求項14に記載の方法。
- 空気が前記エア・ポケット領域から逃げ出せるようにされていて、
前記一様な液体層の中に生じた電場が閾値電場よりも大きいとき、前記エア・ポケット領域が前記一様な液体層で完全に満たされる、請求項14に記載の方法。 - 空気が前記エア・ポケット領域から逃げ出せるようにされていて、
前記一様な液体層の中に生じた電場が閾値電場よりも小さいとき、前記エア・ポケット領域は前記一様な液体層で所定の値だけ満たされ、
前記回折格子の周期的な線が、所定のアルゴリズムに従う滑らかに変化する壁状プロファイルを有する、請求項14に記載の方法。 - 空気が前記エア・ポケット領域から逃げ出せないようにされていて、
前記一様な液体層の中に生じた電場が閾値電場よりも大きいとき、前記エア・ポケット領域は前記一様な液体層で所定の値だけ満たされ、
該所定の値は、前記エア・ポケットに含まれる空気による圧力を用いた平衡条件によって決まる、請求項14に記載の方法。 - 少なくとも一つの光学デバイスと、前記少なくとも一つの光学デバイスを有する構成部品とを有する電子デバイスであって、
前記光学デバイスは、回折格子と、電極層と、一様な液体層とを有しており、
前記回折格子は、屈折率nの誘電性光学材料を含み、高さがhで周期がdである構造体を有する第1の面と、第2の面とを持ち、
該第1の面は、あらかじめ選択された液体に対する前記回折格子の濡れ性を低下させる疎水性材料で覆われており、
前記電極層は、電場を発生させるように構成され、前記第2の面の上に形成された導電性材料からなり、
前記一様な液体層は、屈折率kを持っていて前記あらかじめ選択された液体のうちの一つからなり、屈折率nとkは実質的に等しく、
前記一様な液体層は、前記回折格子の前記第1の面の上に配置され、
前記光学デバイスのパラメータは、前記一様な液体層の中に電場が生じていないときには、前記構造体の頂部よりも下に形成されたエア・ポケット領域に入らないように前記一様な液体層が構成され、
前記回折格子の回折効率を変化させて前記回折格子を透過する光線または前記回折格子により反射される光線の光強度を変化させるために、前記一様な液体層の中に生じた所定の電場が存在しているときには、前記第1の面の増大した濡れ性及び毛細管効果により、前記構造体の頂部よりも下に形成されたエア・ポケット領域に所定の値だけ入るように前記一様な液体層が構成されている、電子デバイス。 - 前記電子装置が、ディスプレイであり、
前記少なくとも一つの光学デバイスが、該ディスプレイのピクセルである、請求項28に記載の電子デバイス。 - 前記電子装置が、投写型ディスプレイ、フロントライト式ディスプレイ、フィールド・シークエンシャル・ディスプレイ、裸眼立体視ディスプレイの何れかである、請求項28に記載の電子デバイス。
- 少なくとも一つの電圧源と光強度選択装置/スイッチとをさらに有し、
該光強度選択装置/スイッチは、光強度調節/指示信号の受信に応じて、前記少なくとも一つの電圧源に、強度選択/調節信号を供給するように構成されており、
前記強度選択/調節信号が、前記回折格子で反射されるかまたは前記回折格子を透過する光強度の望ましいレベルを示しており、
前記少なくとも一つの電圧源は、前記強度選択/調節信号の受信に応じて、前記一様な液体層が前記エア・ポケット領域に入る前記所定の値も変化させて前記回折格子の回折効率の変化をさらに引き起こすための前記所定の電場を変化させるとともに、前記光学デバイスを透過する光線または前記光学デバイスによって反射される光線の光強度を変化させて光強度を望ましいレベルにするために、前記一様な液体層と前記電極層の間に印加される電場を供給するために、エレクトロ-ウェッティング制御信号を前記構成部品の前記光学デバイスに供給するように構成されている、請求項28に記載の電子デバイス。 - 前記光強度選択装置/スイッチと前記少なくとも一つの電圧源が一つのブロックにまとめられている、請求項31に記載の電子デバイス。
- 光学デバイスで光線を受光する手段であって、該光学デバイスは、屈折率nの誘電性光学材料を含み、高さがhで周期がdである構造体を有する第1の面と、第2の面とを持つ回折部を備え、該第1の面は、あらかじめ選択された液体に対する前記回折部の濡れ性を低下させる疎水性材料で覆われている、手段と、
電場を発生させるため、前記第2の面の上に形成された導電部と、
前記あらかじめ選択された液体のうちの一つからなる、屈折率kを持つ液体部であって、
屈折率nとkは実質的に等しく、該液体部は、前記回折部の前記第1の面の上に配置され、前記光学デバイスのパラメータは、前記液体部の中に電場が生じていないときには、前記構造体の頂部よりも下に形成されたエア・ポケット領域に前記液体部が入ることはなく、
前記回折部の回折効率を変化させて前記回折部を透過する光線または前記回折部により反射される光線の光強度を変化させるために、前記液体部の中に生じた所定の電場が存在しているときには、前記第1の面の増大した濡れ性及び毛細管効果により、前記構造体の頂部よりも下に形成されたエア・ポケット領域に所定の値だけ前記液体部が入る、液体層と、
前記液体部が前記エア・ポケットに入る前記所定の値をさらに変化させて前記回折部の回折効率の変化をさらに引き起こすことで、前記光学デバイスを透過する光線または前記光学デバイスにより反射される光線の光強度を変化させるために、前記所定の電場を変化させる手段と、を備える装置。 - 前記液体部は一様な液体層であり、前記回折部は回折格子であり、前記導電部は導電性材料からなる電極層である、請求項33に記載の装置。
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