KR20070020284A

KR20070020284A - 광 밸브

Info

Publication number: KR20070020284A
Application number: KR1020067025823A
Authority: KR
Inventors: 오스카 에이치. 윌렘센; 라몬 피. 밴 고르콤; 안토니우스 에이치. 엠. 홀트스래그
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2007-02-20
Also published as: CN1965343A; JP2008502021A; US20070171645A1; EP1759376A1; TW200609898A; WO2005122123A1

Abstract

본 발명은 반사형 표면(60)이 제공된 정전기적으로 작동가능한 포일(42), 포일(42)의 일 측에 제공된 반사형 격자 구조(52), 및 제1 위치(이 위치에서 포일은 상기 격자 구조(52)와 분리되어, 상기 광 밸브(40)에 의해 수신된 입사광(64)은 상기 반사형 격자 구조(52)에 의해 회절될 것이다)와 제2 위치(이 위치에서 포일은 상기 격자 구조(52)와 접촉되어, 상기 광 밸브(40)에 의해 수신된 입사광(64)은 상기 포일 전극(60)에 의해 본질적으로 정반사성으로 반사될 것이다) 사이에서 포일을 스위칭하기 위해 포일(42) 상에서 정전기력을 유도하기 위한 수단(48, 56, 60)을 포함하는, 입사광을 반사 및 회절시키기 위한 광 밸브(40)에 대한 것이다. 따라서, 어떠한 이동가능 부분도 구비하지 않은 격자 구조가 사용될 수 있는데, 이는 광 밸브를 제조하기 쉽게 만든다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 이러한 광 밸브를 포함하는 이미징 시스템에 대한 것이다.

Description

광 밸브{LIGHT VALVE}

본 발명은 광 밸브 및 (적어도 하나의 이러한 광 밸브를 포함하는) 광학 이미징 시스템에 대한 것이다.

반사형 광 밸브는 예컨대 다양한 프로젝션 시스템에서 사용된다. 반사형 광 밸브의 예는 격자 광 밸브(GLV) 및 격자 전기기계 시스템(GEMS)이다. GLV 및 GEMS 모두는 스위칭 격자 원리를 사용해서 어두운 픽셀 또는 밝은 픽셀을 선택한다.

도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이, 픽셀(12)의 격자 메커니즘(10)은 보통 기판(16) 상에 제공된 복수의 이동가능 바(14)로 구성된다. 모든 바가 하나의 평면 내에 위치될 때(도 1a), 픽셀(12)은 평평한 미러로 작용하며, 격자 상에 입사하는 광(17)은 정반사성으로 반사된다. 다른 한편, 격자의 홀수 바 또는 짝수 바가 정전기력에 의해 풀 다운될 때(도 1b), 픽셀은 격자로서 작용하며, 이는 입사광(17)이 정해진 각도 세트하에서 구조적으로 간섭한다는 것을 의미한다(소위 상위 차수 모드). 따라서, 격자 상에 입사하는 광은 회절된다.

정반사성으로 반사된 광(18)(0차 모드)은 차단되고 상위 차수 모드(20)는 프로젝션 렌즈를 이용해 수집되어 스크린 상에 프로젝트된다. 따라서, 픽셀이 평평한 미러로서 작용할 때, 모든 반사된 광은 차단되고, 픽셀은 OFF 상태 또는 어두운 상 태에 있게 된다. 픽셀이 격자로서 작용할 때, 대부분의 회절 광은 렌즈를 이용해 수집되고 픽셀은 ON 상태 또는 밝은 상태에 있게 된다.

GLV와 GEMS 모두는 실리콘 기판 상에 집적되어 있는 이동가능 요소를 사용한다. 그러나, 이러한 요소를 생성하기 위해, 이를테면 언더 에칭, 리프트-오프(lift-off) 및 희생층과 같은 난해하고 프로세스-크리티컬한 리소그래피 기술이 필요하다. 이는 본질적으로, 문제를 발생시킬 정도로 민감하며 구조의 공간 분해능을 제한할 수 있는, 프로세스를 만든다.

또 하나의 디스플레이 유형은 포일 디스플레이이다. 종래의 포일 디스플레이가 예컨대 WO 00/38163에 개시되어 있다. 이러한 디스플레이는 도 2에 도시되어 있으며, 광 가이드 플레이트(22) 및 비-발광(non-lit) 플레이트(24)를 포함하는데, 스캐터링 포일(26)이 그 사이에 클램핑되어 있다. 양 플레이트 상에, 각각의 병렬 전극(28,30) 세트가 존재하는데, 이 병렬 전극은 서로에 대해 수직으로 배열되어 있다. 광 가이드 플레이트 상의 전극은 열 방향으로 배열되어 있고, 비-발광 플레이트 상의 전극은 행 방향으로 배열되어 있다. 또한 포일에는 전극층(32)이 제공되어 있다. 전극은 각각의 언급된 표면 상에 형성된 ITO층으로 형성되어 있다. 각 세트의 전극의 교차점이 디스플레이의 픽셀을 한정한다.

광 가이드(22), 비-발광 플레이트(24) 및 포일(26) 상의 적당한 전극에 전압을 인가함으로써, 포일이 광 가이드로 어트랙트(attract)될 수 있다. 포일이 광 가이드와 접촉될 때, 광원(31)으로부터 발생하는 광이 광 가이드로부터 추출된다.

그러나, 포일 디스플레이는 광 가이드로부터 광을 결합하는 것을 기초로 하 기 때문에, 반사형 광 밸브로서 사용하기에 전혀 적절하지 않다.

본 발명의 목적은 입사광을 반사 및 회절시키기 위한 개선된 광 밸브를 제공하는 것으로서, 이 광 밸브는 강력하고 제조하기 쉽다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 이러한 목적 및 기타 목적이 반사형 표면, 반사형 표면이 제공된 정전기적으로 작동가능한 포일과, 포일의 일 측에 제공된 반사형 격자 구조와, 제1 위치(이 위치에서 포일은 상기 격자 구조와 분리되어, 상기 광 밸브에 의해 수신된 입사광은 상기 반사형 격자 구조에 의해 회절될 것이다.)와 제2 위치(이 위치에서 포일은 상기 격자 구조와 접촉되어, 상기 광 밸브에 의해 수신된 입사광은 상기 포일 전극에 의해 본질적으로 정반사성으로 반사될 것이다.) 사이에서 포일을 스위칭하기 위해 포일 상에 정전기력을 유도하기 위한 수단을 포함하는 광 밸브에 의해 달성된다.

본 발명은 포일이 격자 상에 놓일때 입사광이 정반사되고 포일이 격자와 분리될 때 회절되도록 고정 격자 구조와 상호작용하도록 반사형 포일을 배열함으로써, 작동하는 동안 격자 구조 자체가 이동될 필요가 없다는 이해를 기초로 한다. 따라서, 어떠한 이동가능 부분도 갖지 않는 격자 구조가 사용될 수 있다. 격자 구조는 예컨대 고정 막 구조의, 고도의 반사형 금속 코팅일 수 있는데, 이 코팅은 수월한 리소그래피를 사용하는, 따라서 희생층과의 난해한 리프트-오프 기술에 대한 요구를 회피하는 하나의 증착 단계에서 이루어질 수 있다. 이는 명백하게, 광 밸브를 제조하기 더 쉽게 만든다.

본 발명의 광 밸브를 이용하는 또 하나의 이점은 광 밸브가 매우 낮은 어두운 레벨을 나타내기 때문에 고 대비비를 갖는 이미지의 프로젝션을 가능하게 한다는 것이다.

바람직하게는, 포일의 반사형 표면은 포일 전극으로 구성되는데 즉, 포일 전극은 반사형 전극 예컨대, 금속층이다. 이것을 구비하는 이점은 포일에 별도의 전극 및 별도의 반사형 표면이 제공될 필요가 없다는 것인데, 이는 광 밸브의 제조를 용이하게 한다.

포일 상에 정전기력을 유도하는 수단이 포일에 대해 격자 구조의 다른 측에 배열된 전극일 수 있다. 따라서 포일은 프론트 플레이트를 향해 포일을 동작시키기 위해 적당한 전압을 이 전극 및 포일 전극에 가함으로써 어드레스지정될 수 있다. 프론트 플레이트로부터 멀어진 포일의 어트랙션은 예컨대, 포일의 탄성 특성으로 인한 탄성력에 의해 정전기력 또는 물리력에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 또 하나의 실시예에서, 반사형 격자 구조는 전도성이며, 이러한 제1 전극을 구성한다. 따라서, 격자 구조는 격자로서 그리고 전극으로서 작용한다. 이것을 구비하는 이점은 광 밸브의 제조가 용이해진다는 것이다.

바람직하게는, 광 밸브는 길다란 모양을 갖는데, 이는 포일의 스위칭을 용이하게 한다. 또한, 반사형 격자 구조는 바람직하게는 광 밸브의 길이 방향에 수직으로 배열된다. 다시 말해서, 격자의 바는 광 밸브의 긴 측에 수직으로 배열된다. 이러한 수직 구성을 갖는 이점은 특히 소형 픽셀에서, 대부분의 바가 조명될 수 있다는 것인데, 이는 격자의 질을 개선시킨다. 대안적으로, 반사형 격자 구조는 광 밸브의 길이 방향에 평행하게 배열될 수 있는데 즉, 격자의 바는 광 밸브의 긴 측에 평행하게 배열된다.

격자 구조는 (입사광과 면하는) 광 밸브의 외측 표면으로서 작용하는, 프론트 플레이트 상에 제공될 수 있다. 바람직하게는, 또한 제1 전극은 프론트 플레이트에 배열된다.

광 밸브는 프론트 플레이트에 대해 포일의 다른 측에 배열된 백 플레이트를 더 포함하며, 포일은 따라서 프론트 플레이트와 백 플레이트 사이에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 포일은 스페이서에 의해 백 플레이트와 분리된다. 이 경우에, 포일 상에 정전기력을 유도하는 수단은 포일이 프론트 플레이트의 나머지 위치에 있을 때 포일이 프론트 플레이트의 격자 구조 상에 놓이도록 배열된다. 대안적으로, 스페이서가 프론트 플레이트와 포일 사이에, 또는 포일의 양 측에 위치될 수 있다. 포일 상에 정전기력을 유도하는 수단은 백 플레이트 상에 배열된 제2 전극을 더 포함한다. (포일 전극 이외에) 두 개의 전극의 사용은 예컨대 광 밸브가 2차원의 유사한 광 밸브 어레이 내에 배열될 때 양호한 어드레스 지정 기능을 가능하게 한다. 이 경우에, 구동 전압 어드레스 지정 방식이 바람직하게는 일정 광 밸브 또는 픽셀을 어드레스 지정하기 위해 전압을 적당한 전극에 인가하는데 사용된다.

본 발명의 또 하나의 측면에 따르면, 이미징 시스템이 제공되는데, 이 이미징 시스템은 이전 설명에 따른 적어도 하나의 광 밸브를 포함한다. 이 이미징 시스템은 적어도 하나의 광 밸브를 조명하기 위한 광원, 적어도 하나의 광 밸브로부터 적어도 하나의 회절 광 부분을 선택하는 수단을 더 포함한다. 바람직하게는, 선택 수단은 빔 스톱(beam stop)을 포함하는데, 이 빔 스톱은 적어도 하나의 광 밸브로부터 정반사성으로 반사된 광을 차단하도록 배열된다.

이미징 시스템은 단일 픽셀 이미지를 형성하도록 배열된 하나의 단일 광 밸브를 포함할 수 있으며, 이로써 이 이미징 시스템은 2차원 이미지를 형성하기 위해 픽셀 이미지를 스캔하는 스캐너를 더 포함한다.

이 이미징 시스템은 대안적으로는, 라인 이미지 즉, "1차원 이미지"를 형성하도록 배열된 1차원 어레이를 형성하는 복수의 광 밸브를 포함할 수 있으며, 이로써 이 이미징 시스템은 2차원 이미지를 형성하기 위해 연속적인 라인 이미지를 스캐닝하는 스캐너를 더 포함한다.

대안적으로, 복수의 광 밸브는 2차원 어레이를 형성할 수 있다. 이 경우에, 완전한 이미지가 형성되며, 스캐너가 회피될 수 있다.

본 발명이 이러한 측면 및 기타 측면이 현재의 바람직한 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조해서, 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.

도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 따른 광 밸브를 도시하는 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 포일 디스플레이 디바이스를 도시하는 도면.

도 3a는 ON 상태에서 본 발명에 따른 단일 광 밸브의 개략적인 측면도.

도 3b는 OFF 상태에서 도 3a 내의 광 밸브의 개략적인 측면도.

도 4a 내지 도 4b는 상이한 격자 구조 구성을 예시하는 개략적인 평면도.

도 5a 내지 5 5b는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 광 밸브의 개략적인 측면도.

도 6은 적어도 하나의 광 밸브를 포함하는 광학 시스템의 개략도.

본 발명에 따른 단일 광 밸브 또는 픽셀이 도 3a 내지 도 3b에 개략적으로 도시되어 있다. 동일한 참조 번호가 광 밸브의 대응 요소에 대해 사용된다.

도 3a 내지 도 3b 내의 광 밸브(40)는 전기기계적으로 동작하는 포일(42)을 포함하는데, 이 포일은 프론트 플레이트(44)와 백 플레이트(46) 사이에 클램핑되어 있다. 프론트 플레이트(44)는 바람직하게는 유리로 만들어지며, 적어도 프론트 플레이트는 광원(미도시)으로부터의 광에 대해 투명하다. 백 플레이트(46)는 임의의 물질일 수 있다.

프론트 플레이트(44)에는 포일(42)과 면하는 프론트 플레이트의 측 상에 투명 전극(48)이 제공된다. 전극(48)이 ITO 층에 의해 형성될 수 있다. 전극(48)은 절연층(50)에 의해 커버되는데, 이 층은 예컨대 SiO₂일 수 있다. 절연층의 상부에, 막 구조의, 고도의 반사형 금속 코딩(52)이 제공된다. 이 금속 코팅은 격자로서 작용하는 다수의 길다란 직사각형 바로 구성되고, 이 코팅은 입사광을 반사시키기에 충분한 두께로 만들어진다. 일반적으로, 코팅의 두께는 약 50nm이다. 금속 코팅 즉, 격자는 기본적인 리소그래피를 사용해서 절연층 상에 증착될 수 있다.

반사형 격자 구조(52)의 상이한 레이아웃이 도 4a 내지 도 4b에서 더 설명된다. 도 4a 및 도 4b 각각은 길다란 직사각 모양을 갖는 광 밸브(40)의 평면도를 도 시한다. 광 밸브(40)의 크기 즉, 픽셀의 크기는 예컨대 100×600μm이다. 또한 복수의 길다란 직사각 금속 바(54)로 구성되는 격자(52)가 도시되어 있다. 각 바 사이의 거리 즉, 격자의 피치가 d로 나타나 있다. 도 4a에서, 격자 구조(52)는 광 밸브(40)의 길이 방향에 수직으로 배열된다. 다시 말해서, 격자 구조(52)의 바(54)는 광 밸브의 긴 측에 수직으로 배열된다. 대안적으로, 도 4b에서, 격자 구조(52)는 광 밸브(40)의 길이 방향에 평행하게 배열된다 즉, 격자의 바(54)는 광 밸브의 긴 측에 평행하게 배열된다.

도 3a 내지 도 3b로 돌아가면, 백 플레이트(46)에 포일(42)과 면하는 백 플레이트의 측 상에 전극(56)이 더 제공된다. 전극(56)은 비-투명 전극일 수 있다. 전극(56)은 선택적으로는, 절연층(58)에 의해 커버된다.

프론트 플레이트(44)와 백 플레이트(46) 사이에 위치된 포일(42)에는 프론트 플레이트의 격자(52)와 면하는 포일의 측 상에 금속층(60)이 제공된다. 포일 상의 금속층은 전극 및 광 반사기 모두로서 작용한다. 포일(42)은 적당한 전압을 전극(48, 56, 및 60)에 인가함으로써 액츄에이트될 수 있다.

도 3a 내지 도 3b에서, 포일(42)은 스페이서(62)에 의해 백 플레이트(46)와 분리된다. 이 경우에, 포일(42)은 포일이 프론트 플레이트의 나머지 위치에 있을 때 프론트 플레이트(44)에 대해 프레스된다. 바람직하게는, 스페이서(62)의 높이는 입사광의 파장의 1/4에 대응한다. 스페이서의 높이는 일반적으로는 약 100nm 내지 2μm의 범위에 있다. 도 3a 내지 도 3b에 도시된 스페이서(62)의 위치에 대한 대안으로서, 스페이서는 프론트 플레이트와 포일 사이에, 또는 포일의 각 측 상에 위치 될 수 있다.

광 밸브(40)의 동작이 이제 도 3a 및 도 3b 각각에 도시된 두 가지 상이한 상태에 대해 설명될 것이다.

광 밸브(40)가 제1 상태(도 3a)dp 있을 때, 적당한 전압을 전극(48, 56, 및 60)에 인가함으로써 포일(42)이 백 플레이트(46)를 향해 당겨진다. 이 상태에서, 프론트 플레이트를 향해 수직으로 입사하는 광 빔(64)이 피치(d)를 갖는 반사형 격자 즉, 격자(52)를 "볼(see)" 것이다. 격자(52)는 입사광이

n·d·sinθ=m·λ

로 주어지는 정해진 각도에서 회절되게 하는데, n은 굴절률, d는 격자 피치, θ는 차수각(angle of the order), m은 차수, 그리고 λ은 입사광의 파장이다.

반사형 격자(52)에 의해 회절 및 반사된 광, 소위 상위 차수 모드는 도 3a에서 66으로 나타나며, 회절/굴절 후에 추후에 설명되는 바와 같이 집속 렌즈(미도시)에 의해 수신될 수 있다. 이 제1 상태는 "ON" 상태 또는 픽셀의 밝은 상태로서 정의된다.

광 밸브(40)가 제2 상태(도 3b)에 있을 때, 포일(42)은 프론트 플레이트(44)를 향해 당겨져서 포일이 격자(52) 위에 놓인다. 이는 적당한 전압을 전극(48, 56. 및 60)에 인가함으로써 달성된다. 이 상태에서, 포일(42)의 반사형 금속층(60)이 프론트 플레이트의 격자(52)에 대해 프레스되기 때문에, 프론트 플레이트를 향해 수직으로 입사하는 광빔(64)은 본질적으로 평평한 미러를 "볼" 것이며, 광은 본질 적으로 정반사성으로 반사될 것이다. 정반사성으로 반사된 광 즉, 0차 모드는 도 3b에서 68로 나타나며, 반사 후에 빔 스톱퍼(미도시)에 의해 수신될 수 있다(추후에 설명되는 바와 같음). 이 제2 상태는 "OFF" 상태 또는 픽셀의 어두운 상태로서 정의된다.

그러나, 격자(52)의 피팅(fitting) 및 포일의 반사형 금속층이 완벽하지 않기 때문에, 피치(0.5d)를 갖는 회절 구조가 이 상태에서 또한 존재한다.

광 밸브의 포일의 스위칭 속도를 개선하도록 유리 플레이트(44, 46) 사이의 공간이 비워질 수 있다는 것이 주목되어야 한다.

도 5a 내지 도 5b에 예시된 또 하나의 실시예에 따르면, 프론트 플레이트(44)의 투명 전극이 제거되어 있다. 대신에, 격자(52)가 전극으로서 작용할 것이다. 그러나, 이 경우에, 격자/전극(52)은 포일 전극(60)과 분리되어야 한다. 도 5a 내지 도 5b에서, 이는 격자/전극(52)을 포일 전극(60)과 분리시키는 절연층(70)으로 격자(52)를 커버함으로써 달성된다. 이 층은 사용된 광의 파장의 0.5배인 광학 경로 길이가 되도록 두께를 갖는다. 대안적인 해법(미도시)으로, 격자/전극은 포일의 다른 측 즉, 백 플레이트와 면하는 포일의 측 상에 포일 전극을 배치함으로써 포일 전극가 분리된다. 이 경우에, 포일은 OFF 상태에서 미러로서 작용할 수 있도록 금속성이어야 한다. 또한, 백 플레이트는 절연층으로 커버되어야 한다.

도 6은 스크린 상에 이미지를 프로젝트하기 위해 사용된 광학 이미징 시스템(76)의 개략도를 도시한다. 이 시스템(76)은 적어도 하나의 광 밸브 어레이(72)를 포함한다. 다음에서, 이 어레이가 복수의 광 밸브를 포함하는 것이 전제되는데, 이 광 밸브 또는 픽셀은 위에서 설명된 임의의 유형일 수 있다. 광 밸브 어레이(72) 외에도, 광학 시스템(76)은 하나의 방향으로 편광된 광을 생성하기 위한 수단(미도시)이 제공된, 레이저 또는 LED 광원과 같은, 광원(78)을 포함한다. 광의 편광 방향으로 정렬된 편광 빔 스플리터(81) 및 1/4λ 플레이트(79)(즉, 입사광의 파장의 1/4인 두께를 갖는 플레이트)가 광 경로에 배열된다. 광원으로부터의 광이 빔 스플리터(81) 및 플레이트(79)를 통과한 후에, 어레이(72)를 조명한다. 이 시스템은 프로젝션 렌즈(82)와, 이 프로젝션 렌즈(82)의 초점 평면(90) 내의 초점에 위치된 렌즈(82)의 초점에 배열된 빔 스톱(80)(Schlieren 스톱)과, 미러 스캐너(84)를 더 포함한다.

광학 시스템(76)의 동작시에, 광원(78)으로부터의 편광된 광은 빔 스플리터(81) 및 1/4λ 플레이트(79)를 통과한다. 1/4λ 플레이트(79)는 광원으로부터의 편광된 광을 원형 편광된 광으로 변환하기 위해, 인입광의 편광 방향에 대해 45°로 배향된다. 광은 광 밸브 어레이(72)에 의해 선택적으로, 정반사성으로 반사되거나 회절된 후에, 1/4λ 플레이트(79)를 다시 통과한다. 이때 1/4λ 플레이트는 원형 편광된 광을 인입광의 편광 방향에 수직인 방향으로 편광된 광으로 변환한다. 반사된 (또는 회절된) 광은 그러므로 빔 스플리터(81)에 의해 반사된다.

OFF 상태에서 광 밸브로부터 정반사성으로 반사된 광(88)(0차 모드)은 프로젝션 렌즈(82)의 광학축에 평행한 방향으로 프로젝션 렌즈(82)를 향해 반사된다. 따라서, 상이한 광 밸브로부터의 정반사성으로 반사된 광은 프로젝션 렌즈(82)의 초점 평면(90) 내의 초점에서 집속되며, 빔 스톱(80)에 의해 흡수된다.

ON 상태에서 광 밸브에 의해 회절된 광(예컨대 양의 그리고 음의 제1 차 회절(92 및 93))은 프로젝션 렌즈(82)의 광학축에 평행하지 않은 방향으로 프로젝션 렌즈(82)를 향해 반사될 것이며, 따라서 초점(빔스톱이 존재하는 곳)으로 보내지지 않을 것이다. 대응 회절 빔 예컨대, 양의 제1 차 모드(92)는 프로젝션 렌즈(82)를 향해 공통 입사각을 공유할 것이며, 그러므로 초점 평면에서 서로 교차할 것이다. 어레이(72)의 동일 광 밸브로부터 나오는 양의 그리고 음의 제1 차 모드(92 및 93)는 계속해서 집속 렌즈(82)의 초점 평면(90) 너머의 평면에서 집속될 것인데, 여기에서 이미지를 형성할 것이다. 예시된 예에서, 이 빔이 이미지 평면(94)에서 집속되기 전에 우선 미러 스캐너(84)에 의해 반사된다.

위에서 설명된 광 밸브 어레이는 "0-차원"(즉, 하나의 단일 광 밸브), 1-차 원 또는 2-차원일 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 단일 광 밸브 또는 픽셀의 경우에, 스캔 미러는 프로젝션 스크린 상에 프로젝트될 수 있는 2-차원 이미지를 형성하기 위해, 2-차원이며, 1-차원 어레이의 경우에, 스캔 미러는 1차원이다. 2차원 어레이의 경우에, 광 밸브 어레이(72)가 전체 이미지를 생성하고 스캔 미러는 모두 함께 회피될 수 있다. 광 밸브 어레이는 전극(48 및 56)에 의해 일정 매트릭스 유형의 어드레스지정을 사용해서 어드레스지정될 수 있다.

1/4λ 플레이트(79) 및 편광 빔 스플리터(81) 대신에, 비-편광 빔 스플리터를 사용하는 것이 가능하다는 것이 주목되어야 한다. 그러나, 비-편광 빔 스플리터의 사용은 덜 효과적인데, 그 이유는 광의 75%가 유실될 것이기 때문이다.

또한, 도 6의 광학 시스템은 대안적으로는 광원으로부터의 광이 광 밸브 어 레이를 향해 비스듬하게 입사하도록 배열될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 수직으로 입사할 필요는 없다. 이 경우에, 프로젝션 렌즈는 어레이로부터의 정반사성으로 반사된 광이 프로젝션 렌즈의 광학축에 본질적으로 평행한 방향으로 프로젝션 렌즈를 향해 입사하도록 배열된다. 1/4λ 플레이트(79) 및 편광 빔 스플리터(81)는 이 경우에 회피될 수 있다.

효율성을 이유로, 상위 차수 모드(즉, 위에서 설명된 바와 같은 제1 차 모드뿐만이 아님) 또한 이미지화 하는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 제2 차 모드는 픽셀의 OFF 상태에서 생성되는 격자 구조의 제1 차 모드와 동일각 하에서 회절된다. 동일한 모드가 격자의 매 짝수 모드에 대해서도 적용된다. 따라서, 이 차수는 Schlieren 스톱에 의해 인터셉트된다.

그러나, 실제로 제1 차 모드를 이미지화하는 것이 충분할 것이며 이미징 시스템에 대해 높은 효율성을 여전히 구비할 것이다. 더 높은 효율성이 요구되는 경우, 특히 격자가 포일의 굽힘(bending)으로 인해 완벽하게 직사각형이지 않을 때, 제3 차 모드 또한 캡쳐될 수 있다. 이러한 모드는 바람직하게는 2 이상의 개구비(F/#)를 갖는, 프로젝션 렌즈에 의해 수집되어야 한다. 이는 여전히 캡쳐될 수 있는 최대 각이 14°라는 것을 의미한다. 수학식을 사용해서, 격자의 피치가 제3 차 모드를 캡쳐하기 위해 사용된 광의 파장의 적어도 13배가 되어야 한다는 것이 추론될 수 있다. 녹색광에 대해, 이는 7μm의 최소 격자 피치 및 3.5μm의 금속바의 최소 너비를 의미한다. 제1 차 모드만이 캡쳐될 필요가 있는 경우, 2.5μm의 최소 격자 피치(d)가 수용가능하다.

최소 피치는 이미징 시스템의 대비를 궁극적으로 제한하는 중요한 파라미터이다. 필요한 픽셀 크기에 대해, 격자 피치는 픽셀 내에 피팅(fit)하는 금속바의 수를 결정한다. 결국 이 수가 격자의 질을 결정하고 이 방식으로 이미징 시스템의 구별 레벨(=대비)을 결정한다.

본 발명은 위에서 설명된 실시예에 제한되지 않는다. 당업자는 첨부된 청구항에 청구된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

본 발명은 광 밸브 및 (적어도 하나의 이러한 광 밸브를 포함하는) 광학 이미징 시스템에 이용 가능하다.

Claims

입사광을 반사 및 회절시키기 위한 적어도 두 개의 상태를 갖는 광 밸브(40)로서,

- 반사형 표면(60)이 제공된 정전기적으로 작동가능한 포일(42),

- 포일(42)의 일 측에 제공된 반사형 격자 구조(52), 및

- 포일(42) 상에서 정전기력을 유도하기 위한 수단(48, 56, 60)으로서, 제1 위치(이 위치에서 포일은 상기 격자 구조(52)와 분리되어, 상기 광 밸브(40)에 의해 수신된 입사광(64)은 상기 반사형 격자 구조(52)에 의해 회절될 것이다.)와 제2 위치(이 위치에서 포일은 상기 격자 구조(52)와 접촉되어, 상기 광 밸브(40)에 의해 수신된 입사광(64)은 상기 포일 전극(60)에 의해 본질적으로 정반사성으로 반사될 것이다.) 사이에서 포일을 스위칭하기 위해, 포일(42) 상에서 정전기력을 유도하기 위한 수단(48, 56, 60)

을 포함하는 광 밸브.
제1 항에 있어서,

상기 반사형 표면(60)은 포일 전극층에 의해 형성되는, 광 밸브.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,

포일 상에서 정전기력을 유도하기 위한 상기 수단은 포일(42)에 대해 격자 구조(52)의 다른 측에 배열된 제1 전극(48)을 포함하는, 광 밸브.
제3 항에 있어서,

상기 반사형 격자 구조(52)는 전도성이며, 상기 제1 전극(48)을 구성하는, 광 밸브.
제1 항에 있어서,

상기 광 밸브(40)는 길다란 모양을 가지며, 상기 반사형 격자 구조(52)는 광 밸브의 길이 방향에 수직으로 또는 평행하게 배열되는, 광 밸브.
제1 항에 있어서,

상기 격자 구조(52)는 프론트 플레이트(44) 상에 제공되는, 광 밸브.
제1 항에 있어서,

격자 구조(52)에 대해 포일(42)의 다른 측 상에 배열된 백 플레이트(46)를 더 포함하는, 광 밸브.
제7 항에 있어서,

포일 상에서 정전기력을 유도하기 위한 상기 수단은 상기 백 플레이트(46) 상에 배열된 제2 전극(56)을 더 포함하는, 광 밸브.
제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,

포일은 상기 프론트 플레이트 및 상기 백 플레이트 중 적어도 하나와 스페이서(62)에 의해 분리되는, 광 밸브.
제8 항에 있어서,

스페이서(62)는 상기 포일(42)과 상기 제2 전극(56) 사이에 배열되는, 광 밸브.
이미징 시스템(76)으로서,

- 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 광 밸브(40),

- 상기 적어도 하나의 광 밸브를 조명하도록 배열된 광원(78), 및

- 상기 적어도 하나의 광 밸브로부터 회절된 광의 적어도 하나의 부분을 선택하는 수단(80, 82)을 포함하는, 이미징 시스템.
제11 항에 있어서,

상기 선택 수단은 상기 적어도 하나의 광 밸브로부터 정반사성으로 반사된 광을 차단하도록 배열된 빔스톱(80)(beam stop)을 포함하는, 이미징 시스템.
제11 항 또는 제12 항에 있어서,

단일 픽셀 이미지를 형성하도록 배열된 하나의 단일 광 밸브(40)를 포함하고, 2-차원 이미지를 형성하도록 상기 픽셀 이미지를 스캔하기 위한 스캐너(84)를 더 포함하는, 이미징 시스템.
제11 항 또는 제12 항에 있어서,

라인 이미지를 형성하도록 배열된 1-차원 어레이(72)를 형성하는 복수의 광 밸브를 포함하고, 2-차원 이미지를 형성하도록 연속적인 상기 라인 이미지를 스캔하기 위한 스캐너(84)를 더 포함하는, 이미징 시스템.