RU2379725C2 - Spatial light modulator with integrated optical compensation structure - Google Patents
Spatial light modulator with integrated optical compensation structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2379725C2 RU2379725C2 RU2006131568/28A RU2006131568A RU2379725C2 RU 2379725 C2 RU2379725 C2 RU 2379725C2 RU 2006131568/28 A RU2006131568/28 A RU 2006131568/28A RU 2006131568 A RU2006131568 A RU 2006131568A RU 2379725 C2 RU2379725 C2 RU 2379725C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical compensation
- substrate
- compensation structure
- spatial light
- light modulator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
Настоящая заявка является продолжением патентной заявки США №11/036965 от 14 января 2005 г., испрашивающей приоритет предварительной патентной заявки США №60/541607 от 3 февраля 2004 г.; предварительной патентной заявки США №60/613482 от 27 сентября 2004 г.; предварительной патентной заявки США №60/613536 от 27 сентября 2004 г. и предварительной патентной заявки США №60/613542 от 27 сентября 2004 г.This application is a continuation of US patent application No. 11/036965 of January 14, 2005, claiming the priority of provisional patent application US No. 60/541607 of February 3, 2004; US Provisional Patent Application No. 60/613482 of September 27, 2004; US provisional patent application No. 60/613536 of September 27, 2004 and US provisional patent application No. 60/613542 of September 27, 2004
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям в изготовлении и рабочих характеристиках пространственных модуляторов света, таких как интерферометрические модуляторы.The present invention relates to improvements in the manufacture and performance of spatial light modulators, such as interferometric modulators.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Пространственные модуляторы света являются устройствами отображения, которые содержат решетки индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов. Примерами пространственных модуляторов света являются жидкокристаллические дисплеи и решетки интерферометрических модуляторов. Светомодулирующие элементы в таких устройствах, в типовом случае, функционируют путем изменения характеристик света, отраженного или прошедшего через отдельные элементы, изменяя, тем самым, представление на дисплее.Spatial light modulators are display devices that contain arrays of individually addressable light modulating elements. Examples of spatial light modulators are liquid crystal displays and interferometric modulator arrays. Light-modulating elements in such devices, typically operate by changing the characteristics of the light reflected or transmitted through individual elements, thereby changing the display.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Поскольку пространственные модуляторы света становятся все более сложными, авторы изобретения исходят из того, что трудности, связанные с их изготовлением с использованием современных технологических процессов, также возрастают. Соответственно, авторами изобретения разработаны пространственные модуляторы света, имеющие интегрированные оптические компенсационные структуры, и способы их создания.As spatial light modulators are becoming more complex, the inventors proceed from the fact that the difficulties associated with their manufacture using modern technological processes are also increasing. Accordingly, the inventors have developed spatial light modulators having integrated optical compensation structures, and methods for creating them.
Один вариант осуществления предусматривает пространственный модулятор света, который включает в себя подложку; множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, размещенных на подложке и выполненных с возможностью модуляции света; оптическую компенсационную структуру; при этом оптическая компенсационная структура размещена между подложкой и множеством индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов. В некоторых вариантах осуществления оптическая компенсационная структура представляет собой пассивную оптическую компенсационную структуру.One embodiment provides a spatial light modulator that includes a substrate; a plurality of individually addressable light modulating elements placed on a substrate and configured to modulate light; optical compensation structure; wherein the optical compensation structure is placed between the substrate and a plurality of individually addressable light modulating elements. In some embodiments, the optical compensation structure is a passive optical compensation structure.
Один вариант осуществления предусматривает пространственный модулятор света, который включает в себя подложку; множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, размещенных на подложке и выполненных с возможностью модуляции света; оптическую компенсационную структуру; при этом множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов размещено между подложкой и оптической компенсационной структурой. Оптическая компенсационная структура содержит, по меньшей мере, одно из цветового фильтра, черной маски и антиотражающего слоя.One embodiment provides a spatial light modulator that includes a substrate; a plurality of individually addressable light modulating elements placed on a substrate and configured to modulate light; optical compensation structure; however, many individually addressable light-modulating elements are placed between the substrate and the optical compensation structure. The optical compensation structure comprises at least one of a color filter, a black mask, and an antireflection layer.
Другой вариант осуществления предусматривает способ изготовления пространственного модулятора света, который включает в себя изготовление оптической компенсационной структуры на прозрачной подложке; изготовление множества индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов на оптической компенсационной структуре; при этом множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов выполняются так, чтобы модулировать свет, прошедший через прозрачную подложку. В некоторых вариантах осуществления изготовление оптической компенсационной структуры включает в себя изготовление пассивной оптической компенсационной структуры.Another embodiment provides a method for manufacturing a spatial light modulator, which includes manufacturing an optical compensation structure on a transparent substrate; manufacturing a plurality of individually addressable light modulating elements on an optical compensation structure; however, many individually addressable light modulating elements are configured to modulate the light transmitted through the transparent substrate. In some embodiments, the manufacture of an optical compensation structure includes the manufacture of a passive optical compensation structure.
Другой вариант осуществления предусматривает способ изготовления пространственного модулятора света, который включает в себя изготовление множества индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов на подложке; изготовление оптической компенсационной структуры поверх множества индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, причем индивидуально адресуемые светомодулирующие элементы выполнены так, чтобы модулировать свет, прошедший через оптическую компенсационную структуру. Оптическая компенсационная структура содержит, по меньшей мере, одно из цветового фильтра, маски и антиотражающего слоя.Another embodiment provides a method for manufacturing a spatial light modulator, which includes manufacturing a plurality of individually addressable light modulating elements on a substrate; manufacturing an optical compensation structure on top of a plurality of individually addressable light modulating elements, wherein the individually addressable light modulating elements are configured to modulate the light transmitted through the optical compensation structure. The optical compensation structure comprises at least one of a color filter, a mask, and an antireflection layer.
Другой вариант осуществления предусматривает пространственный модулятор света, который включает в себя прозрачную подложку; множество индивидуально адресуемых интерферометрических светомодулирующих элементов, размещенных на прозрачной подложке и выполненных с возможностью модуляции света, прошедшего через прозрачную подложку, причем интерферометрические светомодулирующие элементы содержат полость и подвижную стенку; при этом, по меньшей мере, одна оптическая компенсационная структура размещена между прозрачной подложкой и множеством индивидуально адресуемых интерферометрических светомодулирующих элементов, и оптическая компенсационная структура содержит цветовой фильтр или рассеиватель.Another embodiment provides a spatial light modulator that includes a transparent substrate; a plurality of individually addressable interferometric light-modulating elements arranged on a transparent substrate and configured to modulate the light transmitted through the transparent substrate, wherein the interferometric light-modulating elements comprise a cavity and a movable wall; wherein at least one optical compensation structure is placed between the transparent substrate and the plurality of individually addressable interferometric light-modulating elements, and the optical compensation structure comprises a color filter or diffuser.
Другой вариант осуществления предусматривает пространственный модулятор света, который включает в себя подложку; средство для модуляции света, прошедшего через подложку или отраженного от подложки; средство для компенсации света, прошедшего через подложку или отраженного от подложки; причем средство для компенсации света оперативно располагается между подложкой и средством для модуляции света, прошедшего через подложку или отраженного от подложки. В некоторых вариантах осуществления средство для компенсации света, прошедшего через подложку или отраженного от подложки, представляет собой средство для пассивной компенсации света, прошедшего через подложку или отраженного от подложки.Another embodiment provides a spatial light modulator that includes a substrate; means for modulating light transmitted through the substrate or reflected from the substrate; means for compensating for light transmitted through the substrate or reflected from the substrate; moreover, the means for compensating for the light is operatively located between the substrate and the means for modulating the light transmitted through the substrate or reflected from the substrate. In some embodiments, the means for compensating for the light transmitted through the substrate or reflected from the substrate is a means for passively compensating for the light transmitted through the substrate or reflected from the substrate.
Другой вариант осуществления предусматривает пространственный модулятор света, который включает в себя подложку; средство для модуляции света, прошедшего через подложку или отраженного от подложки; средство для компенсации света, прошедшего через подложку или отраженного от подложки; причем средство для модуляции света, прошедшего через подложку или отраженного от подложки, оперативно располагается между подложкой и средством для компенсации света. Средство для компенсации света, прошедшего через подложку или отраженного от подложки, содержит, по меньшей мере, одно из цветового фильтра, черной маски и антиотражающего слоя.Another embodiment provides a spatial light modulator that includes a substrate; means for modulating light transmitted through the substrate or reflected from the substrate; means for compensating for light transmitted through the substrate or reflected from the substrate; moreover, the means for modulating the light transmitted through the substrate or reflected from the substrate, is operatively located between the substrate and the means for compensating for the light. The means for compensating for the light transmitted through the substrate or reflected from the substrate contains at least one of a color filter, a black mask and an antireflection layer.
Другой вариант осуществления предусматривает пространственный модулятор света, выполненный способом, который включает в себя изготовление оптической компенсационной структуры на прозрачной подложке; изготовление множества индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов на оптической компенсационной структуре; при этом множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов выполняются для модулирования света, проходящего через прозрачную подложку.Another embodiment provides a spatial light modulator made by a method that includes fabricating an optical compensation structure on a transparent substrate; manufacturing a plurality of individually addressable light modulating elements on an optical compensation structure; however, many individually addressable light-modulating elements are performed to modulate the light passing through the transparent substrate.
Другой вариант осуществления предусматривает пространственный модулятор света, выполненный способом, который включает в себя изготовление множества индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов на подложке; изготовление оптической компенсационной структуры поверх множества индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, причем индивидуально адресуемые светомодулирующие элементы выполнены с возможностью модуляции света, прошедшего через оптическую компенсационную структуру. Оптическая компенсационная структура содержит, по меньшей мере, одно из цветового фильтра, черной маски и антиотражающего слоя.Another embodiment provides a spatial light modulator made in a manner that includes fabricating a plurality of individually addressable light modulating elements on a substrate; fabrication of an optical compensation structure on top of a plurality of individually addressable light modulating elements, wherein the individually addressable light modulating elements are configured to modulate light transmitted through the optical compensation structure. The optical compensation structure comprises at least one of a color filter, a black mask, and an antireflection layer.
Другие варианты осуществления, описанные ниже, могут также обеспечивать в некоторых случаях упрощенное изготовление.Other embodiments described below may also provide, in some cases, simplified manufacturing.
В другом варианте осуществления область дисплея содержит черно-белый светомодулирующий элемент и цветовой фильтр. Черно-белый светомодулирующий элемент включает в себя первую и вторую отражающие поверхности и полость между ними. Вторая поверхность является подвижной относительно первой поверхности. Цветовой фильтр выполнен с возможностью пропускания окрашенного света при освещении белым светом. Цветовой фильтр размещен по отношению к светомодулирующему элементу таким образом, что свет, выходящий из светомодулирующего элемента, фильтруется цветовым фильтром.In another embodiment, the display region comprises a black and white light modulating element and a color filter. The black-and-white light-modulating element includes a first and second reflective surface and a cavity between them. The second surface is movable relative to the first surface. The color filter is configured to transmit colored light when illuminated with white light. The color filter is positioned in relation to the light modulating element in such a way that the light exiting from the light modulating element is filtered by the color filter.
Черно-белый светомодулирующий элемент может содержать черно-белый интерферометрический модулятор. Черно-белый светомодулирующий элемент может быть включен в решетку других светомодулирующих элементов, таких как другие черно-белые модулирующие элементы. Также могут быть включены дополнительные цветовые фильтры, возможно, в решетке. Цветовые фильтры с различными откликами могут быть использованы для различных светомодулирующих элементов для получения различных цветов (например, красного, зеленого и синего).The black and white light modulating element may comprise a black and white interferometric modulator. The black-and-white light-modulating element can be included in the grid of other light-modulating elements, such as other black-and-white modulating elements. Additional color filters may also be included, possibly in the grill. Color filters with different responses can be used for various light-modulating elements to produce different colors (for example, red, green and blue).
В другом варианте осуществления область дисплея содержит множество светомодулирующих элементов, включающих в себя первую и вторую отражающие поверхности и полость между ними. Вторая поверхность является подвижной относительно первой поверхности. Область дисплея также содержит множество цветовых фильтровых элементов, выполненных с возможностью передачи более узкого диапазона длин волн при освещении излучением более широкого диапазона длин волн. Цветовые фильтровые элементы размещены по отношению к светомодулирующим элементам таким образом, что свет, выходящий из светомодулирующих элементов, фильтруется цветовыми фильтровыми элементами. Первая отражающая поверхность отделена от второй отражающей поверхности, по существу, одинаковым расстоянием для каждого из множества светомодулирующих элементов, когда светомодулирующие элементы выводят свет (например, белый свет).In another embodiment, the display region comprises a plurality of light modulating elements including first and second reflective surfaces and a cavity between them. The second surface is movable relative to the first surface. The display area also contains a plurality of color filter elements configured to transmit a narrower range of wavelengths when illuminated with radiation over a wider range of wavelengths. The color filter elements are arranged with respect to the light modulating elements in such a way that the light exiting the light modulating elements is filtered by the color filter elements. The first reflective surface is separated from the second reflective surface by substantially the same distance for each of the plurality of light modulating elements when the light modulating elements output light (e.g., white light).
Светомодулирующие элементы могут содержать черно-белые светомодулирующие элементы. Светомодулирующие элементы могут содержать интерферометрические модуляторы или модуляторы других типов. Светомодулирующие элементы могут выводить свет, например, в отражающем состоянии.Light-modulating elements may contain black and white light-modulating elements. Light-modulating elements may contain interferometric modulators or other types of modulators. Light-modulating elements can output light, for example, in a reflective state.
Множество цветовых фильтровых элементов могут включать в себя два, или три, или более цветовых фильтровых элементов, выполненных для формирования выходного излучения различного цвета (например, красного, зеленого и синего). Цветовые фильтровые элементы могут содержать материал (например, окрашенный материал, подобный окрашенному фоторезисту), который пропускает более узкий диапазон длин волн при освещении более широким диапазоном длин волн. В различных вариантах осуществления этот материал может пропускать окрашенный свет при освещении белым светом.A plurality of color filter elements may include two, or three, or more color filter elements configured to produce output radiation of a different color (e.g., red, green, and blue). Color filter elements may contain material (for example, a colored material similar to a colored photoresist) that transmits a narrower range of wavelengths when illuminated with a wider range of wavelengths. In various embodiments, this material may transmit colored light when illuminated with white light.
В другом варианте осуществления область дисплея содержит множество светомодулирующих элементов и решетку цветовых фильтров. Каждый из светомодулирующих элементов включает в себя первую и вторую отражающие поверхности и полость между ними. Вторая поверхность является подвижной относительно первой поверхности. Решетка цветовых фильтров содержит множество цветовых фильтровых элементов, выполненных с возможностью пропускания более узкого диапазона длин волн при освещении излучением более широкого диапазона длин волн. Решетка цветовых фильтров размещена по отношению к светомодулирующим элементам таким образом, что свет, выходящий из светомодулирующих элементов, фильтруется цветовыми фильтровыми элементами. Первая отражающая поверхность отделена от второй отражающей поверхности, по существу, одинаковым расстоянием для каждого из множества светомодулирующих элементов, когда светомодулирующие элементы выводят свет (например, белый свет). По меньшей мере, два из цветовых фильтровых элементов выполнены с возможностью формирования выходного излучения различного цвета.In another embodiment, the display region comprises a plurality of light modulating elements and a color filter grating. Each of the light-modulating elements includes a first and second reflective surface and a cavity between them. The second surface is movable relative to the first surface. The color filter lattice comprises a plurality of color filter elements configured to transmit a narrower range of wavelengths when illuminated with radiation over a wider range of wavelengths. The color filter grid is positioned relative to the light modulating elements in such a way that the light exiting the light modulating elements is filtered by the color filter elements. The first reflective surface is separated from the second reflective surface by substantially the same distance for each of the plurality of light modulating elements when the light modulating elements output light (e.g., white light). At least two of the color filter elements are configured to produce output radiation of a different color.
Другой вариант осуществления предусматривает способ изготовления устройства отображения. В этом способе обеспечивается черно-белый светомодулирующий элемент. Этот предусмотренный черно-белый светомодулирующий элемент включает в себя первую и вторую оптические поверхности, причем вторая оптическая поверхность является подвижной относительно первой оптической поверхности. Цветовой фильтр помещается по отношению к светомодулирующему элементу таким образом, что свет, выходящий из светомодулирующего элемента, фильтруется цветовым фильтром. Цветовой фильтр выполнен с возможностью пропускания окрашенного света при освещении белым светом.Another embodiment provides a method of manufacturing a display device. In this method, a black and white light modulating element is provided. This black and white light-modulating element provided includes a first and a second optical surface, the second optical surface being movable relative to the first optical surface. The color filter is positioned in relation to the light modulating element in such a way that the light exiting from the light modulating element is filtered by the color filter. The color filter is configured to transmit colored light when illuminated with white light.
Черно-белый светомодулирующий элемент может содержать черно-белый интерферометрический модулятор. Черно-белый светомодулирующий элемент может быть включен в решетку других светомодулирующих элементов, таких как другие черно-белые модулирующие элементы. Также могут быть включены дополнительные цветовые фильтры, возможно, в решетке. Цветовые фильтры с различными откликами могут быть использованы для различных светомодулирующих элементов для получения различных цветов (например, красного, зеленого и синего).The black and white light modulating element may comprise a black and white interferometric modulator. The black-and-white light-modulating element can be included in the grid of other light-modulating elements, such as other black-and-white modulating elements. Additional color filters may also be included, possibly in the grill. Color filters with different responses can be used for various light-modulating elements to produce different colors (for example, red, green and blue).
Другой вариант осуществления относится к способу изготовления области дисплея. В этом способе обеспечивается множество светомодулирующих элементов, каждый из которых включает в себя первую и вторую оптические поверхности и полость между ними. Первая отражающая поверхность отделена от второй отражающей поверхности, по существу, одинаковым расстоянием для каждого из множества светомодулирующих элементов, когда светомодулирующие элементы выводят свет. Цветовые фильтровые элементы размещены по отношению к светомодулирующим элементам таким образом, что свет, выходящий из светомодулирующих элементов, фильтруется соответствующими цветовыми фильтровыми элементами. В различных вариантах осуществления цветовые фильтровые элементы могут включать в себя материал, имеющий возможность пропускания узкого диапазона длин волн при освещении излучением широкого диапазона длин волн. В некоторых вариантах осуществления цветовые фильтровые элементы включены в решетку. Решетка может включать в себя, по меньшей мере, два цветовых фильтровых элемента, выполненных с возможностью формирования выходного излучения различного света.Another embodiment relates to a method of manufacturing a display region. In this method, a plurality of light-modulating elements are provided, each of which includes a first and second optical surface and a cavity between them. The first reflective surface is separated from the second reflective surface by substantially the same distance for each of the plurality of light modulating elements when the light modulating elements output light. The color filter elements are arranged with respect to the light modulating elements in such a way that the light exiting the light modulating elements is filtered by the corresponding color filter elements. In various embodiments, color filter elements may include material having the ability to transmit a narrow range of wavelengths when illuminated with radiation over a wide range of wavelengths. In some embodiments, color filter elements are included in the array. The grating may include at least two color filter elements configured to generate output radiation of different light.
Светомодулирующие элементы могут содержать черно-белые светомодулирующие элементы. Светомодулирующие элементы могут содержать интерферометрические модуляторы или модуляторы других типов. Светомодулирующие элементы могут выводить свет, например, в отражающем состоянии.Light-modulating elements may contain black and white light-modulating elements. Light-modulating elements may contain interferometric modulators or other types of modulators. Light-modulating elements can output light, for example, in a reflective state.
Множество цветовых фильтровых элементов могут включать в себя два, или три, или более цветовых фильтровых элементов, выполненных с возможностью формирования выходного излучения различного цвета (например, красного, зеленого и синего). Цветовые фильтровые элементы могут содержать материал, такой как окрашенный материал, подобный окрашенному фоторезисту. Этот материал может пропускать окрашенный свет при освещении белым светом.A plurality of color filter elements may include two, or three, or more color filter elements configured to generate output radiation of a different color (e.g., red, green, and blue). Color filter elements may contain material such as a colored material similar to a colored photoresist. This material may transmit colored light when illuminated with white light.
Другой вариант осуществления относится к дисплейному устройству, содержащему средство для формирования сигнала модулированного белого света, включающее в себя первую и вторую оптические поверхности, причем вторая оптическая поверхность является подвижной относительно первой оптической поверхности. Дисплейное устройство также содержит средство для фильтрации сигнала модулированного белого света, чтобы преобразовывать сигнал белого света в сигнал окрашенного света.Another embodiment relates to a display device comprising means for generating a modulated white light signal including first and second optical surfaces, the second optical surface being movable relative to the first optical surface. The display device also comprises means for filtering the modulated white light signal to convert the white light signal into a colored light signal.
Эти и другие варианты осуществления описаны ниже более подробно.These and other embodiments are described in more detail below.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Эти и другие аспекты изобретения поясняются в последующем описании со ссылками на чертежи, которые предназначены для иллюстрации, но не для ограничения изобретения, и на которых представлено следующее:These and other aspects of the invention are explained in the following description with reference to the drawings, which are intended to illustrate but not limit the invention, and which show the following:
фиг.1А и 1В - характеристики типового интерферометрического модулятора (см. фиг.1А и 1В патентной публикации US 2002/0126364 A1).figa and 1B - characteristics of a typical interferometric modulator (see figa and 1B of patent publication US 2002/0126364 A1).
Фиг.2 - характеристики типового интерферометрического модулятора (см. фиг.2 патентной публикации US 2002/0126364 A1).Figure 2 - characteristics of a typical interferometric modulator (see figure 2 of patent publication US 2002/0126364 A1).
Фиг.3А-3F - оптические компенсационные пленки, изготовленные на поверхности подложки, противоположной той, на которой размещена решетка светомодулирующих элементов (см. фиг.6А-6F патентной публикации US 2002/0126364 A1).Figa-3F - optical compensation films made on the surface of the substrate opposite to that on which the array of light-modulating elements is placed (see figa-6F patent publication US 2002/0126364 A1).
Фиг.4 - оптическая компенсационная пленка (рассеиватель), изготовленная на стороне подложки, противоположной той, на которой размещен светомодулирующий элемент.Figure 4 is an optical compensation film (diffuser) made on the side of the substrate opposite to that on which the light-modulating element is placed.
Фиг.5А-5С - различные варианты осуществления пространственных модуляторов света, содержащих интегрированные оптические компенсационные структуры.5A-5C are various embodiments of spatial light modulators comprising integrated optical compensation structures.
Фиг.6 - вариант осуществления пространственного модулятора света, содержащего интегрированную оптическую компенсационную структуру, которая рассеивает свет.6 is an embodiment of a spatial light modulator comprising an integrated optical compensation structure that scatters light.
Фиг.7А и 7В - различные варианты осуществления пространственных модуляторов света, содержащих интегрированные оптические компенсационные структуры.7A and 7B are various embodiments of spatial light modulators comprising integrated optical compensation structures.
Фиг.8 - вариант блок-схемы процесса изготовления для выполнения пространственных модуляторов света, содержащих интегрированные оптические компенсационные структуры.Fig. 8 is a variant of a flowchart of a manufacturing process for performing spatial light modulators comprising integrated optical compensation structures.
Фиг.9 - вариант осуществления пространственного модулятора света, содержащего интегрированную оптическую компенсационную структуру.Fig.9 is an embodiment of a spatial light modulator comprising an integrated optical compensation structure.
Детальное описание предпочтительных вариантов осуществленияDetailed Description of Preferred Embodiments
Предпочтительный вариант осуществления представляет собой интерферометрический модулятор, который включает в себя, по меньшей мере, одну интегрированную оптическую компенсационную структуру. В некоторых конфигурациях оптическая компенсационная структура расположена между подложкой и светомодулирующими элементами интерферометрического модулятора. В других конфигурациях светомодулирующие элементы размещены между подложкой и оптической компенсационной структурой.A preferred embodiment is an interferometric modulator that includes at least one integrated optical compensation structure. In some configurations, an optical compensation structure is located between the substrate and the light-modulating elements of the interferometric modulator. In other configurations, light modulating elements are placed between the substrate and the optical compensation structure.
Различные примеры интерферометрических модуляторов описаны в патентной публикации US 2002/0126364 A1. Фиг.1 и 2 иллюстрируют некоторые характеристики типового интерферометрического модулятора (см. фиг.1 и 2 патентной публикации US 2002/0126364 A1 и соответствующий текст). Ссылаясь на фиг.1А и 1В, каждая из двух структур 114 и 116 интерферометрических модуляторов включает в себя вторичное зеркало 102 с рифленым узором 104, вытравленным в его верхней (внешней) поверхности 103 с использованием любого из множества известных методов. Рифление не проходит через мембрану 106, на которой образовано зеркало, так что внутренняя поверхность 108 зеркала остается гладкой. На фиг.1В показан узор вытравленного рифления 104 на вторичном зеркале и гладкая внутренняя поверхность 112, которая остается после травления. Рифленый узор, который может быть сформирован с различной геометрией (например, прямоугольным, пирамидальным, коническим), обеспечивает структурное упрочнение зеркала, делая его более устойчивым к вариациям в деформациях материала, снижение полной массы и препятствует деформации, когда зеркало приводится в действие.Various examples of interferometric modulators are described in patent publication US 2002/0126364 A1. 1 and 2 illustrate some characteristics of a typical interferometric modulator (see FIGS. 1 and 2 of US 2002/0126364 A1 and the corresponding text). Referring to FIGS. 1A and 1B, each of the two
В общем случае, интерферометрический модулятор, к которому не приложено напряжение или приложено некоторое относительно постоянное напряжение или напряжение смещения, рассматривается как находящийся в состоянии покоя и должен отражать конкретный цвет, цвет состояния покоя. Как указано в патентной публикации US 2002/0126364 A1, цвет состояния покоя определяется толщиной расходуемой прокладки, на которой изготавливается вторичное зеркало.In general, an interferometric modulator to which no voltage is applied or some relatively constant voltage or bias voltage is applied is considered to be at rest and should reflect a specific color, the color of the rest state. As indicated in patent publication US 2002/0126364 A1, the color of the quiescent state is determined by the thickness of the sacrificial gasket on which the secondary mirror is made.
Каждый интерферометрический модулятор 114, 116 является прямоугольным и связан своими четырьмя углами с четырьмя столбиками 118 через опорные кронштейны 120 и 122. В некоторых случаях (см. описание в патентной публикации US 2002/0126364 A1) решетка интерферометрических модуляторов должна работать при выбранном постоянном напряжении смещения. В этих случаях вторичное зеркало 102 должно, в общем случае, поддерживать исходное положение, которое ближе к соответствующему первичному зеркалу 128, чем без приложения напряжения смещения. Изготовление интерферометрических модуляторов с опорными кронштейнами различных размеров обеспечивает возможность того, что механическое усилие восстановления каждого интерферометрического модулятора определяется его геометрией. Таким образом, при одинаковом напряжении смещения, приложенном к множеству интерферометрических модуляторов, каждый интерферометрический модулятор может поддерживать различное смещенное положение (расстояние от основного зеркала) посредством контроля размеров опорного кронштейна и его результирующей постоянной упругости. Чем толще опорный кронштейн, тем больше его постоянная упругость. Таким образом, различные цвета (например, красный, зеленый и синий) могут отображаться различными интерферометрическими модуляторами, не требуя размещения прокладок различной толщины. Вместо этого, одна прокладка, размещаемая и затем удаляемая в процессе производства, может использоваться, в то время как цвет определяется путем модифицирования размеров опорного кронштейна в течение единственного фотолитографического этапа, используемого для определения кронштейнов. Например, на фиг.2 интерферометрические модуляторы 114, 116, оба, показаны в исходных состояниях при приложении одного и того же напряжения смещения. Однако промежуток 126 для интерферометрического модулятора 114 больше, чем промежуток 128 для интерферометрического модулятора 116, ввиду больших размеров его соответствующих опорных кронштейнов. Различные другие примеры интерферометрических модуляторов также показаны.Each
Патентная публикация US 2002/0126364 A1 также описывает различные пассивные оптические компенсационные структуры для минимизации сдвига цвета при изменении угла падения (характеристика, типовая для интерферометрических структур) и активные оптические компенсационные структуры для подачи дополнительного освещения. Например, как показано на фиг.3А-3F (см. фиг.6А-6F патентной публикации US 2002/0126364 A1), оптический компенсационный фильтр может изготавливаться на стороне подложки, противоположной той, на которой размещена решетка светомодулирующих элементов. Такие пленки могут проектироваться и изготавливаться рядом способов и могут использоваться во взаимосвязи друг с другом.Patent publication US 2002/0126364 A1 also describes various passive optical compensation structures for minimizing color shift when the angle of incidence changes (a characteristic typical of interferometric structures) and active optical compensation structures for providing additional illumination. For example, as shown in FIGS. 3A-3F (see FIGS. 6A-6F of Patent Publication US 2002/0126364 A1), an optical compensation filter may be fabricated on the substrate side opposite to that on which the array of light-modulating elements is placed. Such films can be designed and manufactured in a number of ways and can be used in conjunction with each other.
На фиг.3А пассивная оптическая компенсационная пленка 600 является объемной или поверхностной рельефной голографической пленкой. Объемная голографическая пленка может быть сформирована, подвергая фоторезистивный полимер воздействию интерференционной картины, формируемой пересечением излучений двух или более источников когерентного света (например, лазеров). С использованием подходящих частот и ориентаций лучей могут быть изготовлены произвольные периодические шаблоны индексов преломления в пленке. Поверхностная рельефная голографическая пленка может быть изготовлена путем создания металлического шаблона с использованием любого из ряда методов микрообработки, известных специалистам в данной области техники. Шаблон затем используется для структурирования пленки. Такие пленки могут быть использованы для повышения степени пропускания и отражения света в пределах определяемого конуса углов, тем самым минимизируя внеосевое излучение. Цвета и яркость изображения, наблюдаемого с использованием осевого излучения, улучшаются, а цветовой сдвиг уменьшается из-за того, что яркость существенно снижается вне этого конуса.3A, the passive
На фиг.3В иллюстрируется другой подход для устройства 604, в котором решетка пассивных оптических компенсационных структур 606 изготавливается на подложке. Эти структуры, которые могут быть изготовлены с использованием методов, упомянутых в патентной публикации US 2002/0126364 A1, могут представлять собой фотоник-кристаллы, как описано в книге “Photonic Crystals”, John D. Joannopoulos, et al. Они, по существу, представляют собой трехмерные интерферометрические решетки, которые демонстрируют интерференцию под всеми углами. Это обеспечивает возможность проектирования волноводов, которые могут выполнять ряд функций, включая канализацию падающего света определенных частот на соответственно окрашенные пиксели, или изменение угла падения определенного света на новый угол падения, или некоторую комбинацию обоих методов.FIG. 3B illustrates another approach for
В другом примере пассивной оптической компенсационной структуры, показанной на фиг.3С, трехслойная полимерная пленка 610 содержит взвешенные частицы. Частицы в действительности представляют собой многослойные диэлектрические зеркала, которые изготовлены в форме микроскопических пластинок. Эти пластинки, например, могут быть изготовлены путем нанесения многослойных диэлектрических пленок на полимерный слой, который при растворении оставляет пленку, которая может осаждаться таким образом, чтобы формировать пластинки. Пластинки затем подмешиваются в материал-предшественник в виде жидкого пластика. За счет приложения электрических полей в течение процесса высушивания ориентация этих пластинок может быть фиксированной в процессе производства. Зеркала могут проектироваться таким образом, чтобы они отражали только в диапазоне углов скольжения. Следовательно, свет либо отражается, либо пропускается в зависимости от угла падения по отношению к зеркалу. На фиг.3С слой 612 ориентирован для отражения света 609 с высоким значением угла падения, входящего в пленку 610 с направлений, близких к перпендикуляру. Слой 614 отражает свет 613 с более низким значением угла падения в более перпендикулярную траекторию. Слой 616 модифицирует свет 615, падающий под еще более низким углом падения. Поскольку слои в минимальной степени влияют на свет, который падает почти перпендикулярно, то каждый из них действует как отдельный «фильтр, селективный по углу падения», результатом которого является то, что случайным образом ориентированный падающий свет проходит в подложку с более высокой степенью перпендикулярности. Это минимизирует сдвиг цвета в изображении, наблюдаемом через эту пленку.In another example of a passive optical compensation structure shown in FIG. 3C, the three-
В другом примере пассивной оптической компенсационной структуры, показанной на фиг.3D, микролинзы 622 используются в решетке в устройстве 620. Каждая линза 622 может быть использована для повышения коэффициента заполнения дисплея путем эффективного увеличения активной площади каждого пикселя. Этот подход может быть использован сам по себе или во взаимосвязи с другими цветосдвигающими компенсационными пленками.In another example of the passive optical compensation structure shown in FIG. 3D,
В примере активной оптической компенсационной структуры, показанной на фиг.3Е, устройство 624 использует дополнительное освещение в форме решетки фронтального освещения. В этом случае органический светоизлучающий материал 626, например структуры алк-диамин (Alg/diamine) и поли(фенилен-винилен), может наноситься и структурироваться на подложке. На виде сверху, показанном на фиг.3F, показан шаблон 627, который соответствует решетке интерферометрического модулятора, расположенной ниже. То есть светоизлучающие области 626 спроектированы для затенения неактивных участков между интерферометрическим модулятором и оставления открытой апертуры на остальных участках. Свет активным образом излучается в подложку на интерферометрический модулятор и затем отражается обратно к наблюдателю. И наоборот, структурированная излучающая пленка может быть нанесена на заднюю пластину дисплея, и свет пропускается вперед через промежутки между субпикселями. Путем структурирования зеркала спереди дисплея этот свет может отражаться назад на решетку интерферометрических модуляторов. Установленный на периферии источник света во взаимосвязи с пленками, основанными на полном внутреннем отражении, характеризует собой еще один подход. Патент US №6055090 также раскрывает интерферометрический модулятор, имеющий активную оптическую компенсационную структуру, которая включает в себя дополнительный источник фронтального освещения.In the example of the active optical compensation structure shown in FIG. 3E,
Фиг.4 иллюстрирует интерферометрический модулятор 10, содержащий пассивную оптическую компенсационную пленку (рассеиватель 22), изготовленную на поверхности подложки, противоположной той, на которой находится светомодулирующий элемент. Рассеиватель 22 обычно компенсирует зеркальный внешний вид нескомпенсированной решетки пространственного модулятора света, например, путем придания отражающей решетке свойств, в меньшей степени свойственных зеркалу, а в большей степени свойственных бумаге. На фиг.4 светомодулирующий элемент 8 содержит подвижную стенку или элемент 16, полость 20 и опорный столбик 18. Как показано на фиг.4, подвижная стенка 16 опирается сверху на полость 20 посредством опорного столбика 18. Оптический пакет 14 формирует стенку полости 20, противоположную подвижной стенке 16. Оптический пакет 14 может рассматриваться как часть светомодулирующего элемента 8. Оптический пакет 14 изготавливается на прозрачной подложке 12, а рассеиватель 22 изготавливается на противоположной стороне подложки 12 относительно светомодулирующего элемента 8. В процессе работы подвижная стенка 16 перемещается через плоскости, параллельные передней стенке полости 20. Подвижная стенка 16 является высоко отражающей и в типовом случае содержит металл. Когда подвижная стенка 16 перемещается в направлении оптического пакета 14 на противоположной стороне подложки 12, в полости 20 возникает автоинтерференция света (в типовом случае, входящего через прозрачную подложку 12 и оптический пакет 14). Цвет отраженного света, который выходит из полости через прозрачную подложку 12 и оптический пакет 14, может управляться путем изменения расстояния между оптическим пакетом 14 и подвижной стенкой 16. Поверхность прозрачной подложки 12 в контакте с оптическим пакетом 14 представляет собой поверхность, на которой изготавливается светомодулирующий элемент 8. Рассеиватель 22 в типовом случае изготавливается или прикрепляется к противоположной поверхности прозрачной подложки 12 после изготовления светомодулирующего элемента 8.4 illustrates an
Как показано на фиг.4 и в соответствии с раскрытием в патентной публикации US 2002/0126364 A1, пассивные оптические компенсационные структуры для пространственных модуляторов света в типовом случае изготавливаются на поверхности, противоположной той, на которой находится решетка светомодулирующих элементов, для упрощения существующих процессов производства. Изготовление всей дисплейной системы в типовом случае связано с формированием отдельно различных компонентов, таких как пассивные оптические компенсационные структуры, структуры интерферометрических модуляторов, электронные схемы возбудителей, функциональные средства управления графикой и т.д., и затем интеграцией их на более позднем этапе в процессе производства. Формирование различных компонентов отдельно и затем их интеграция на более позднем этапе упрощает сложную задачу изготовления светомодулирующих элементов путем снижения потребности в сложных схемах осаждения и микрообработки.As shown in figure 4 and in accordance with the disclosure in patent publication US 2002/0126364 A1, passive optical compensation structures for spatial light modulators are typically made on the surface opposite to that on which the array of light modulating elements is located, to simplify existing production processes . The manufacture of the entire display system in a typical case involves the formation of separately various components, such as passive optical compensation structures, structures of interferometric modulators, electronic circuits of pathogens, functional means of controlling graphics, etc., and then integrating them at a later stage in the production process . The formation of the various components separately and then their integration at a later stage simplifies the complex task of manufacturing light-modulating elements by reducing the need for complex deposition and microprocessing schemes.
По мере того как пространственные модуляторы света становятся все более сложными, можно ожидать, что трудности, связанные с их изготовлением с использованием современных технологических процессов, также будут возрастать. Соответственно, разрабатывались пространственные модуляторы света, имеющие интегрированные оптические компенсационные структуры, и способы для их изготовления. В одном варианте осуществления предусматриваются пространственные модуляторы света, имеющие интегрированные оптические компенсационные структуры, например оптическую компенсационную структуру, расположенную между подложкой и светомодулирующими элементами, или оптическую компенсационную структуру, расположенную на стороне подложки, противоположной светомодулирующим элементам. Оптическая компенсационная структура может быть активной или пассивной, как это желательно. В этом контексте, «пассивная» оптическая компенсационная структура представляет собой структуру, которая не применяет дополнительный источник фронтального освещения.As spatial light modulators become more complex, it can be expected that the difficulties associated with their manufacture using modern technological processes will also increase. Accordingly, spatial light modulators having integrated optical compensation structures and methods for their manufacture were developed. In one embodiment, spatial light modulators are provided having integrated optical compensation structures, for example, an optical compensation structure located between the substrate and the light modulating elements, or an optical compensation structure located on the side of the substrate opposite to the light modulating elements. The optical compensation structure may be active or passive, as desired. In this context, a “passive” optical compensation structure is a structure that does not use an additional source of frontal lighting.
Как описано выше, фиг.4 иллюстрирует пассивную оптическую компенсационную пленку (рассеиватель 22), изготовленную на противоположной стороне подложки относительно той, на которой находится светомодулирующий элемент. На фиг.4 светомодулирующий элемент 8 является интерферометрическим модулятором, содержащим подвижную стенку или элемент 16, полость 20, опорный столбик 18. Оптический пакет 14 выполнен на прозрачной подложке 12, а рассеиватель 22 выполнен на противоположной стороне подложки 12 относительно светомодулирующего элемента 8. Оптический пакет 14 может рассматриваться как часть светомодулирующего элемента 8. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в некоторых вариантах осуществления интерферометрический модулятор может выполнять модуляцию, переходя между черным или поглощающим состоянием и отражающим состоянием. Отражающее состояние является состоянием, основанным на отсутствии интерференции, представляющимся белым. Хотя белое состояние в таких вариантах осуществления не зависит конкретным образом от интерференционных характеристик модулятора модулирующие элементы предпочтительным образом имеют структуру, которая подобна таким вариантам осуществления интерферометрических модуляторов, которые основываются на интерференционных характеристиках и будут далее упоминаться как таковые. Интерферометрические модуляторы могут выполнять модуляцию путем перехода между поглощающим состоянием и состоянием интерференции, между поглощающим состоянием и отражающим состоянием, между отражающим состоянием и состоянием интерференции или между двумя различными состояниями интерференции.As described above, FIG. 4 illustrates a passive optical compensation film (diffuser 22) made on the opposite side of the substrate relative to the one on which the light modulating element is located. In Fig. 4, the light-modulating element 8 is an interferometric modulator containing a movable wall or
Фиг.5А иллюстрирует вариант осуществления пространственного модулятора 40 света, в котором пассивная оптическая компенсационная структура (рассеиватель 41) расположена между подложкой 42 и светомодулирующим элементом 44, вместо расположения на противоположной стороне подложки относительно светомодулирующего элемента, как показано на фиг.4. В варианте осуществления, показанном на фиг.5А, светомодулирующий элемент 44 является интерферометрическим модулятором, содержащим полость 45, подвижную стенку 46, оптический пакет 43 и опору 47. Оптический пакет 43 находится на стенке полости 45, которая противоположна подвижной стенке 46. В показанном варианте осуществления пространственный модулятор 40 света также содержит выравнивающий слой 48 между подложкой 42 и оптическим пакетом 43. Как подвижная стенка 46, так и оптический пакет 43 являются отражающими, так что действие пространственного модулятора 40 света в основном сходно с тем, которое описано для пространственного модулятора 10 света, проиллюстрированного на фиг.4. В типовом случае подложка 42 является, по меньшей мере, частично прозрачной. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что светомодулирующий элемент 44 может быть выполнен в виде решетки, содержащей множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, размещенных на прозрачной подложке и выполненных с возможностью модуляции света, прошедшего через прозрачную подложку.Fig. 5A illustrates an embodiment of a spatial
Специалистам в данной области техники должно быть также понятно, что рассеиватель 41, показанный на фиг.5А, представляет различные оптические компенсационные структуры (как активные, так и пассивные), которые могу быть размещены между подложкой и множеством индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов. Например, активная оптическая компенсационная структура может питать дополнительный источник фронтального освещения. Неограничительные примеры пассивных оптических компенсационных структур включают в себя антиотражающий слой, дифракционный оптический элемент, структуру, которая рассеивает свет, черную маску, цветовой фильтр, решетку микролинз, голографическую пленку (например, которая уменьшает сдвиг в отраженном цвете по отношению к углу падения света, прошедшего через прозрачную подложку) или комбинацию указанных средств. На фиг.5 светомодулирующий элемент 44 содержит интерферометрический модулятор, но также могут использоваться и другие пространственные модуляторы света.Those skilled in the art will also appreciate that the diffuser 41 shown in FIG. 5A represents various optical compensation structures (both active and passive) that can be placed between the substrate and a plurality of individually addressable light modulating elements. For example, an active optical compensation structure may feed an additional source of frontal lighting. Non-limiting examples of passive optical compensation structures include an antireflection layer, a diffractive optical element, a structure that scatters light, a black mask, a color filter, a microlens grating, a holographic film (for example, which reduces the shift in reflected color with respect to the angle of incidence of light transmitted through a transparent substrate) or a combination of these agents. 5, the light modulating element 44 comprises an interferometric modulator, but other spatial light modulators can also be used.
Фиг.5В иллюстрирует вариант осуществления пространственного модулятора 33 света, в котором пассивная оптическая компенсационная структура (черная маска 32) размещена между прозрачной подложкой 12 и отражающим элементом 31. Отражающий элемент может представлять собой оптический пакет. Черные маски, такие как черная маска 32, могут быть использованы для маскирования частей структуры пространственного модулятора света, которые являются нежелательными для просмотра наблюдателем. Светомодулирующий элемент или элементы (например, множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов) не показаны на фиг.5В для наглядности, но понятно, что они размещены на прозрачной подложке 12 и выполнены с возможностью модуляции света, прошедшего через прозрачную подложку 12. Например, светомодулирующий элемент, представленный на фиг.5В, может содержать множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, размещенных поверх отражающего элемента 31, как описано выше со ссылкой на фиг.5А. Пространственный модулятор 33 света может содержать выравнивающий слой 30, например, между черной маской 32 и отражающим элементом 31, как показано на фиг.5В.5B illustrates an embodiment of a spatial
Фиг.5С иллюстрирует вариант осуществления пространственного модулятора света, в котором пассивная оптическая компенсационная структура (содержащая элементы 34, 36, 38 цветовых фильтров) размещена между прозрачной подложкой 12 и отражающим элементом 39. Как на фиг.5В, отражающий элемент 39 может представлять собой оптический пакет. В показанном варианте осуществления элементы 34, 36, 38 цветовых фильтров являются красным, зеленым и синим, соответственно, но специалистами в данной области техники могут быть выбраны и другие цвета, так чтобы полученный в результате пространственный модулятор света формировал желательные цвета. Как и на фиг.5В, светомодулирующий элемент или элементы (например, множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов) опущены на фиг.5С для наглядности чертежа, но понятно, что они размещены на прозрачной подложке 12 и выполнены с возможностью модуляции света, прошедшего через прозрачную подложку 12. Например, светомодулирующий элемент на фиг.5С может содержать множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, размещенных на оптическом пакете, как описано выше со ссылкой на фиг.5А. Пространственный модулятор 37 света может содержать выравнивающий слой 30, например, между элементами 34, 36, 38 цветовых фильтров и оптическим пакетом 39, как показано на фиг.5С.Fig. 5C illustrates an embodiment of a spatial light modulator in which a passive optical compensation structure (comprising
Интерферометрические модуляторы, которые формируют только черное и белое состояния, могут использоваться в комбинации с цветовыми фильтрами для формирования окрашенного света. Интерферометрические модуляторы могут быть изготовлены с возможностью формирования различных цветов путем варьирования размера полости. Однако варьирование размера полости может затрагивать изменение процесса производства, например, за счет изготовления полости отличающегося размера для интерферометрического модулятора, который формирует зеленый свет, по сравнению с размером полости для интерферометрического модулятора, который формирует красный свет. Использование черно-белых интерферометрических модуляторов в комбинации с цветовыми фильтрами может существенно упростить процесс производства. Другие улучшения в процессе производства реализуются за счет интеграции цветового фильтра в интерферометрический модулятор, как показано на фиг.5С.Interferometric modulators that form only black and white states can be used in combination with color filters to form colored light. Interferometric modulators can be made with the possibility of forming different colors by varying the size of the cavity. However, varying the size of the cavity may affect a change in the manufacturing process, for example, by manufacturing a cavity of a different size for the interferometric modulator that generates green light, compared with the size of the cavity for the interferometric modulator that generates red light. The use of black and white interferometric modulators in combination with color filters can greatly simplify the production process. Other improvements in the manufacturing process are realized by integrating a color filter into an interferometric modulator, as shown in FIG. 5C.
Фиг.6 иллюстрирует вариант осуществления пространственного модулятора 100 света, в котором пассивная оптическая компенсационная структура 105 (выравнивающий слой, содержащий рассеивающий элемент 110) размещена между прозрачной подложкой 115 и светомодулирующим элементом 120. В варианте осуществления, показанном на фиг.6, светомодулирующий элемент 120 представляет собой интерферометрический модулятор, содержащий полость 130, подвижную стенку 125 и оптический пакет 135. Оптический пакет 135 размещен на стенке полости 130, которая противоположна подвижной стенке 125. Как подвижная стенка 125, так и оптический пакет 135 являются отражающими (оптический пакет 135 является частично отражающим), так что действие пространственного модулятора 100 света, в основном, сходно с описанным для пространственного модулятора 10 света, показанного на фиг.4. Свет 140 проходит через щель 150 в подвижной стенке 125 и отражается от рассеивающего элемента 110, так что он рассеивает свет 140 назад к подвижной стенке 125 (и в некоторых случаях назад, вновь к рассевающему элементу 110), который, в конечном счете, проходит через прозрачную подложку 115 и выходит, как показано ссылочными позициями 160, 165 на фиг.6. Предпочтительно, рассеивающий элемент 110 выполнен таким образом, что свет 140 рассеивается случайным образом. Для ясности на фиг.6 показан один рассеивающий элемент 110 и одна щель 150, однако понятно, что пространственный модулятор 100 света может содержать множество рассеивающих элементов и щелей, расположенных так, чтобы обеспечивать требуемое количество рассеянного света.FIG. 6 illustrates an embodiment of a spatial
На фиг.7А и 7В показаны варианты осуществления пространственных модуляторов света, содержащих различные комбинации интегрированных оптических компенсационных структур. Фиг.7А иллюстрирует вариант осуществления пространственного модулятора 60 света, в котором пассивная оптическая компенсационная структура (содержащая элемент 34 цветового фильтра и черную маску 32) размещена между прозрачной подложкой 12 и оптическим пакетом 61. Фиг.7В иллюстрирует вариант осуществления пространственного модулятора 62 света, в котором первая пассивная оптическая компенсационная структура (содержащая элемент 40 цветового фильтра и черную маску 32) и вторая пассивная оптическая компенсационная структура (содержащая рассеиватель 26) размещены между прозрачной подложкой 12 и оптическим пакетом 63. Как и в случае фиг.5В и 5С, светомодулирующий элемент или элементы (например, множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов) не показаны на фиг.7А и 7В для наглядности, но понятно, что они размещены на прозрачной подложке 12 и выполнены с возможностью модуляции света, прошедшего через прозрачную подложку 12. Пространственные модуляторы 60, 62 света могут содержать выравнивающий слой 30, например, между пассивной оптической компенсационной структурой (содержащей элемент 34 цветового фильтра и черную маску 32) и оптическим пакетом 61, как показано на фиг.7А, или между первой и второй пассивной оптической компенсационной структурой, как показано на фиг.7В. Пространственный модулятор света может содержать дополнительный выравнивающий слой, например выравнивающий слой 35, как показано на фиг.7В, между первой пассивной оптической компенсационной структурой (содержащей элемент 40 цветового фильтра и черную маску 32) и оптическим пакетом 63.7A and 7B show embodiments of spatial light modulators comprising various combinations of integrated optical compensation structures. Fig. 7A illustrates an embodiment of a spatial
Пространственные модуляторы света могут содержать оптическую компенсационную структуру, которая выполняет одну или более функций (например, цветовой фильтр и черная маска, как показано на фиг.7А), и/или оптическая компенсационная структура может содержать множество слоев, которые могут отделяться друг от друга выравнивающими слоями (например, как показано на фиг.7В). Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что термин «оптическая компенсационная структура» может быть использован для ссылок на структуру, имеющую конкретную функцию (например, рассеиватель 26), слой, имеющий несколько функций (например, элемент 34 цветового фильтра и черная маска 32), или множество слоев, каждый из которых имеет одну или более функций, как показано на фиг.7В, факультативно включающих в себя выравнивающий(ие) слой(и). Таким образом, пространственные модуляторы света могут содержать любую комбинацию активных и/или пассивных оптических компенсационных структур, например черную маску и цветовой фильтр, черную маску и рассеиватель, цветовой фильтр и рассеиватель; черную маску, цветовой фильтр и рассеиватель и т.д. Средства для компенсации света, прошедшего через прозрачную подложку, включают в себя оптические компенсационные структуры, как описано в настоящем документе.Spatial light modulators may comprise an optical compensation structure that performs one or more functions (for example, a color filter and a black mask, as shown in FIG. 7A), and / or the optical compensation structure may comprise a plurality of layers that can be separated by alignment layers (for example, as shown in figv). Specialists in the art should understand that the term "optical compensation structure" can be used to refer to a structure having a specific function (for example, diffuser 26), a layer having several functions (for example,
Пространственные модуляторы света, содержащие оптическую компенсационную структуру, могут изготавливаться путем интеграции процесса изготовления оптической компенсационной структуры в процесс изготовления пространственного модулятора света. Пример подобного процесса представлен на фиг.8. Процесс начинается с обеспечения подложки на этапе 50. В типовом случае подложка представляет собой стекло, пластик или иную прозрачную подложку. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что используемый в настоящем описании термин «прозрачная» (подложка), включает в свой объем материалы, которые по существу прозрачны для рабочих(ей) длин(ы) волн пространственного модулятора света, и, таким образом, прозрачные подложки не должны обязательно пропускать все длины волн света и могут поглощать долю света на рабочей(их) длине(ах) волн пространственного модулятора света. Например, прозрачная подложка может быть окрашена и/или поляризована, если это желательно для конкретного применения. Таким образом, прозрачность и отражательная способность подложки могут варьироваться в зависимости от конфигурации и желательной функции. В некоторых вариантах осуществления подложка является, по меньшей мере, частично прозрачной и может быть, по существу, прозрачной. В других вариантах осуществления подложка является, по меньшей мере, частично отражающей и может быть, по существу, отражающей. Понятно, что подложка может быть как частично прозрачной, так и частично отражающей.Spatial light modulators containing an optical compensation structure can be manufactured by integrating the manufacturing process of the optical compensation structure into the manufacturing process of the spatial light modulator. An example of such a process is presented in FIG. The process begins by providing a substrate at
Процесс, иллюстрируемый на фиг.8, продолжается на этапе 52 изготовлением оптической компенсационной структуры. В зависимости от структуры материалы и методы, используемые для ее изготовления, могут различаться. Например, часто бывает удобно изготавливать оптические компенсационные структуры с использованием технологии и методов, совместимых с изготовлением индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, например нанесением покрытия, получаемого методом центрифугирования, и/или методом химического вакуумного осаждения. Например, пленка рассеивателя может изготавливаться путем нанесения покрытия методом центрифугирования на подложку с использованием полимера или полимерного раствора, который содержит диспергированные в нем рассеивающие элементы. Например, полимер может представлять собой полиимид, а рассеивающие элементы могут представлять собой микроскопические стеклянные шарики. Цветовые фильтры и черные маски могут представлять собой соответственно окрашенные фоторезистивные полимеры, изготовленные на подложке с использованием известных методов осаждения фоторезиста и маскирования. Черные маски могут также быть неорганическими материалами, такими как оксид хрома, также известный как черный хром, и могут изготавливаться на подложке с использованием известных методов осаждения фоторезиста и маскирования.The process illustrated in FIG. 8 continues at
Процесс, показанный на фиг.8, продолжается на этапе 54 путем осаждения выравнивающего слоя. Выравнивающий слой или слои являются в типовом случае полимерами, например полиимидом, и могут осаждаться с использованием известных методов осаждения фоторезиста и маскирования. Осаждение выравнивающего слоя является факультативным, но часто предпочтительным, поскольку он приводит к получению подходящей подложки для последующих этапов обработки. Процесс, показанный на фиг.8, продолжается на этапе 56 изготовлением индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов (например, элементов интерферометрических модуляторов) поверх оптической компенсационной структуры и, если имеется, выравнивающего слоя. Интерферометрические модуляторы в общем случае изготавливаются с использованием процессов осаждения тонких пленок, например, как описано в патентах US 5835255 и 6055090 и в заявке US 2002/0126364 A1. Видоизменение этого процесса, также иллюстрируемое на фиг.8, предусматривает изготовление дополнительного выравнивающего слоя на этапе 58, вслед за изготовлением дополнительной оптической компенсационной структуры на этапе 59. После изготовления на этапе 59 процесс изготовления может возвратиться на этапы 58, 59 для изготовления дополнительных(ого) выравнивающих(его) слоев(я) и оптических(ой) компенсационных(ой) структур(ы) или может перейти на этапы 54, 56 для изготовления выравнивающего слоя и индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что процесс, показанный на фиг.8, или его варианты может использоваться для изготовления пространственных модуляторов света, включая, без ограничения указанным, пространственные модуляторы света, проиллюстрированные на фиг.5-7. Средства для модуляции света, прошедшего через прозрачную подложку, включают в себя интерферометрические модуляторы и жидкокристаллические дисплеи.The process shown in FIG. 8 continues at
Фиг.9 иллюстрирует вариант осуществления пространственного модулятора 200 света, в котором светомодулирующий элемент 205 размещен между подложкой 210 и оптической компенсационной структурой 215. В варианте осуществления, показанном на фиг.9, светомодулирующий элемент 205 является интерферометрическим модулятором, содержащим полость 220, подвижную стенку 225, оптический пакет 230 и держатели 235. Оптический пакет 230 находится на стенке полости 220, которая противоположна подвижной стенке 225. Оптическая компенсационная структура 215 может быть любой из вышеописанных оптических компенсационных структур, например активной оптической компенсационной структурой, которая обеспечивает дополнительный источник фронтального освещения, и/или пассивной оптической компенсационной структурой, например антиотражающим слоем, дифракционным оптическим элементом, структурой, которая рассеивает свет, черной маской, цветовым фильтром, рассеивателем, решеткой микролинз, голографической пленкой, которая уменьшает сдвиг в отраженном цвете относительно угла падения света, прошедшего через подложку, или комбинацией указанных средств. На фиг.9 светомодулирующий элемент 205 содержит интерферометрический модулятор, но также могут использоваться и другие пространственные модуляторы света.FIG. 9 illustrates an embodiment of a spatial
Пространственный модулятор света, в котором светомодулирующий элемент размещен между подложкой и оптической компенсационной структурой (такой, как показана на фиг.9), может быть изготовлен с помощью процесса, подобного показанному на фиг.8, за исключением того, что индивидуально адресуемые светомодулирующие элементы изготавливаются на подложке, после чего следует изготовление оптических(ой) компенсационных(ой) структур(ы) поверх индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов (например, этап 56 на фиг.8 проводится после этапа 50 и перед этапом 52). Факультативно, может быть изготовлен выравнивающий слой поверх индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, после чего следует изготовление оптических(ой) компенсационных(ой) структур(ы) поверх выравнивающего слоя.A spatial light modulator in which a light modulating element is placed between the substrate and an optical compensation structure (such as shown in FIG. 9) can be manufactured using a process similar to that shown in FIG. 8, except that individually addressable light modulating elements are made on the substrate, followed by the manufacture of optical compensation (s) structures (s) over individually addressable light-modulating elements (for example,
Хотя вышеописанное детальное описание представило, описало и отметило новые признаки изобретения применительно к различным вариантам осуществления понятно, что различные исключения, замены и изменения по форме и в деталях устройства или способа могут быть осуществлены специалистами в данной области техники без отклонения от сущности изобретения. Понятно что изобретение может быть воплощено в форме, которая не обеспечивает все описанные признаки и преимущества, поскольку отдельные признаки могут быть использованы или реализованы отдельно от других.Although the above detailed description has presented, described and noted new features of the invention in relation to various embodiments, it is understood that various exceptions, substitutions and changes in form and details of the device or method can be made by specialists in this field of technology without deviating from the essence of the invention. It is clear that the invention can be embodied in a form that does not provide all of the described features and advantages, as individual features can be used or implemented separately from others.
Claims (41)
подложку,
множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, размещенных на подложке и выполненных с возможностью интерферометрической модуляции света, прошедшего через подложку,
рассеиватель, и
оптическую компенсационную структуру; причем указанная оптическая компенсационная структура отличается от рассеивателя, при этом рассеиватель и оптическая компенсационная структура размещены между подложкой и множеством индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов.1. Spatial light modulator containing
substrate
a plurality of individually addressable light modulating elements disposed on a substrate and configured to interferometricly modulate the light transmitted through the substrate,
diffuser, and
optical compensation structure; moreover, the specified optical compensation structure is different from the diffuser, while the diffuser and the optical compensation structure are placed between the substrate and a plurality of individually addressable light modulating elements.
изготовление рассеивателя на подложке,
изготовление оптической компенсационной структуры на подложке, и
изготовление множества индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов на рассеивателе и оптической компенсационной структуре, указанные индивидуально адресуемые светомодулирующие элементы выполнены с возможностью интерферометрической модуляции света, проходящего через подложку.17. A method of manufacturing a spatial light modulator, comprising:
manufacture of a diffuser on a substrate,
fabrication of an optical compensation structure on a substrate, and
manufacturing a plurality of individually addressable light modulating elements on a diffuser and an optical compensation structure, said individually addressable light modulating elements are configured to interferometric modulate the light passing through the substrate.
множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, размещенных на прозрачной подложке и выполненных с возможностью модуляции света, проходящего через прозрачную подложку, при этом интерферометрические светомодулирующие элементы содержат полость и подвижную стенку, и
множество различных оптических компенсационных структур, размещенных между прозрачной подложкой и множеством индивидуально адресуемых интерферометрических светомодулирующих элементов, причем по меньшей мере одна из оптических компенсационных структур содержит рассеиватель.22. Spatial light modulator containing a transparent substrate,
a plurality of individually addressable light modulating elements arranged on a transparent substrate and configured to modulate light passing through the transparent substrate, wherein the interferometric light modulating elements comprise a cavity and a movable wall, and
a plurality of different optical compensation structures arranged between the transparent substrate and a plurality of individually addressable interferometric light-modulating elements, at least one of the optical compensation structures comprising a diffuser.
средство для интерферометрической модуляции света, прошедшего сквозь подложку или отраженного от подложки,
средство для рассеивания света, прошедшего сквозь подложку или отраженного от подложки, и
средство для компенсации света, прошедшего сквозь подложку или отраженного от подложки; причем средство для компенсации света отличается от средства для рассеивания света,
при этом средство для рассеивания света и средство для компенсации света при работе располагаются между подложкой и средством для модуляции света, прошедшего сквозь подложку или отраженного от подложки.23. A spatial light modulator comprising a substrate,
means for interferometric modulation of the light transmitted through the substrate or reflected from the substrate,
means for diffusing light transmitted through the substrate or reflected from the substrate, and
means for compensating for light transmitted through the substrate or reflected from the substrate; moreover, the means for compensating for the light differs from the means for diffusing light,
wherein means for scattering light and means for compensating for light during operation are located between the substrate and the means for modulating light transmitted through the substrate or reflected from the substrate.
подложку,
множество индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов, размещенных на подложке и выполненных с возможностью интерферометрической модуляции света, проходящего через подложку, первую оптическую компенсационную структуру и вторую оптическую компенсационную структуру, при этом вторая оптическая компенсационная структура отличается от первой оптической компенсационной структуры, при этом указанная вторая оптическая компенсационная структура выбирается из группы, состоящей из антиотражающего слоя, множества рассеивающих элементов, решетки микролинз, голографической пленки, которая уменьшает сдвиг в отраженном цвете по отношению к углу падения света, прошедшего через подложку, и дифракционного оптического элемента, при этом первая и вторая оптические компенсационные структуры размещены между подложкой и множеством индивидуально адресуемых светомодулирующих элементов.27. A spatial light modulator comprising
substrate
a plurality of individually addressable light modulating elements arranged on a substrate and interferometricly modulating light passing through the substrate, a first optical compensation structure and a second optical compensation structure, wherein the second optical compensation structure is different from the first optical compensation structure, wherein said second optical compensation the structure is selected from the group consisting of an antireflection layer, a plurality of scattering electrons elements, a microlens grating, a holographic film that reduces the shift in the reflected color with respect to the angle of incidence of the light transmitted through the substrate, and the diffractive optical element, while the first and second optical compensation structures are placed between the substrate and many individually addressable light modulating elements.
Applications Claiming Priority (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US54160704P | 2004-02-03 | 2004-02-03 | |
US60/541,607 | 2004-02-03 | ||
US61348204P | 2004-09-27 | 2004-09-27 | |
US61354204P | 2004-09-27 | 2004-09-27 | |
US60/613,542 | 2004-09-27 | ||
US60/613,482 | 2004-09-27 | ||
US60/613,536 | 2004-09-27 | ||
US11/036,965 | 2005-01-14 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009136002/28A Division RU2009136002A (en) | 2004-02-03 | 2009-09-28 | SPATIAL LIGHT MODULATOR WITH INTEGRATED OPTICAL COMPENSATION STRUCTURE |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006131568A RU2006131568A (en) | 2008-03-10 |
RU2379725C2 true RU2379725C2 (en) | 2010-01-20 |
Family
ID=39280522
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006131568/28A RU2379725C2 (en) | 2004-02-03 | 2005-02-02 | Spatial light modulator with integrated optical compensation structure |
RU2009136002/28A RU2009136002A (en) | 2004-02-03 | 2009-09-28 | SPATIAL LIGHT MODULATOR WITH INTEGRATED OPTICAL COMPENSATION STRUCTURE |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009136002/28A RU2009136002A (en) | 2004-02-03 | 2009-09-28 | SPATIAL LIGHT MODULATOR WITH INTEGRATED OPTICAL COMPENSATION STRUCTURE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (2) | RU2379725C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2748961C1 (en) * | 2017-12-07 | 2021-06-02 | Боэ Текнолоджи Груп Ко., Лтд. | Display panel having light modulation area, display device, method for modulating the display panel display contrast and method for display panel manufacturing |
-
2005
- 2005-02-02 RU RU2006131568/28A patent/RU2379725C2/en not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-09-28 RU RU2009136002/28A patent/RU2009136002A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2748961C1 (en) * | 2017-12-07 | 2021-06-02 | Боэ Текнолоджи Груп Ко., Лтд. | Display panel having light modulation area, display device, method for modulating the display panel display contrast and method for display panel manufacturing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009136002A (en) | 2011-04-10 |
RU2006131568A (en) | 2008-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7342705B2 (en) | Spatial light modulator with integrated optical compensation structure | |
US7722194B2 (en) | Optical element having a reflected light diffusing function and a polarization separation function and a projection display device | |
US20230266512A1 (en) | Nanoparticle-Based Holographic Photopolymer Materials and Related Applications | |
US7529026B2 (en) | Optical system with nanoscale projection antireflection layer/embossing | |
RU2379725C2 (en) | Spatial light modulator with integrated optical compensation structure | |
MXPA06008719A (en) | Spatial light modulator with integrated optical structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20101006 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160203 |