RU2473936C2 - Screen and optical switch - Google Patents
Screen and optical switch Download PDFInfo
- Publication number
- RU2473936C2 RU2473936C2 RU2009112030/28A RU2009112030A RU2473936C2 RU 2473936 C2 RU2473936 C2 RU 2473936C2 RU 2009112030/28 A RU2009112030/28 A RU 2009112030/28A RU 2009112030 A RU2009112030 A RU 2009112030A RU 2473936 C2 RU2473936 C2 RU 2473936C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screen
- screen according
- polarizer
- pixels
- optical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/281—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for attenuating light intensity, e.g. comprising rotatable polarising elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/02—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки оптической информации: к конструкции экранов и оптических коммутаторов с микроэлектромеханическими оптическими регулятороми.The invention relates to the field of processing optical information: to the design of screens and optical switches with microelectromechanical optical regulators
Известны экраны с использованием микроэлектромеханических систем, в которых изображение формируется сканированием светового луча с помощью микрозеркал, приводимых в движение микроэлектромеханическими приводами (актюаторами) [U.S. Pat. No. 6856445, 7116462, 7102808, 7016099, RU 2276774, 2277265]. Они нуждаются в освещении зеркал мощными источниками направленного света с высокочастотным регулированием его интенсивности и манипулированием цветом, также высокочастотным. Процессы формирования динамического и статического изображения в них не отличаются.Known screens using microelectromechanical systems in which the image is formed by scanning a light beam using micromirrors driven by microelectromechanical drives (actuators) [U.S. Pat. No. 6856445, 7116462, 7102808, 7016099, RU 2276774, 2277265]. They need to illuminate the mirrors with powerful sources of directional light with high-frequency regulation of its intensity and color manipulation, also high-frequency. The processes of formation of dynamic and static images do not differ in them.
Известен также экран, в котором изображение формируется оптическими вентилями, содержащими переворачивающиеся заслонки в виде флажков с закрепленной осью вращения, перекрывающие или открывающие микроотверстия для прохождения света [US 20040080484 А1]. Недостатком его является необходимость регулирования яркости каждого пикселя в отдельности с помощью дополнительного устройства.A screen is also known in which the image is formed by optical valves containing flipping flaps in the form of flags with a fixed axis of rotation, overlapping or opening microholes for the passage of light [US 20040080484 A1]. Its disadvantage is the need to adjust the brightness of each pixel individually using an additional device.
Прототипом предлагаемого изобретения является экран, каждый пиксель или субпиксель (далее - пиксель) которого содержит оптический микроэлектромеханический регулятор в виде заслонки, перемещающейся благодаря неодинаковому удлинению двух консолей при неодинаковом их нагреве и перекрывающей при этом частично или полностью световой поток через отверстие [U.S. Pat. No. 6775048, 6967761, 7151627].The prototype of the invention is a screen, each pixel or subpixel (hereinafter referred to as the pixel) of which contains an optical microelectromechanical regulator in the form of a shutter that moves due to the unequal elongation of the two consoles when they are heated differently and overlapping partially or fully the light flux through the hole [U.S. Pat. No. 6775048, 6967761, 7151627].
Недостатком прототипа является сложность конструкции и технологии ее изготовления, требующей создания трехмерных микроэлектромеханических структур и микроэлектронных структур (активных и пассивных электронных элементов) в составе каждого пикселя, а также потеря изображения при отключении питания. Другим недостатком прототипа является сложная и требующего прецизионного совмещения система линз подсветки, фокусирующей весь световой поток на множестве микроотверстий, и подобной же системы линз для формирования изображения после прохождения светом оптических регуляторов. Указанные недостатки уменьшают, кроме того, надежность устройства и радиационную стойкость.The disadvantage of the prototype is the complexity of the design and technology of its manufacture, which requires the creation of three-dimensional microelectromechanical structures and microelectronic structures (active and passive electronic elements) in each pixel, as well as image loss when the power is turned off. Another disadvantage of the prototype is a complex and requiring precise alignment of the system of backlight lenses, focusing the entire light flux on a variety of microholes, and a similar system of lenses for image formation after the passage of light through the optical regulators. These disadvantages also reduce the reliability of the device and radiation resistance.
Существуют также устройства, известные как «электронная бумага», в которых статическое изображение сохраняется и в отсутствие питания [U.S. Pat. No. 5344594, 5900858, 6054071].There are also devices known as “electronic paper” in which a static image is saved even when there is no power [U.S. Pat. No. 5344594, 5900858, 6054071].
К их недостаткам относятся низкое быстродействие, препятствующее воспроизведению динамических изображений, и невозможность формирования полноцветного изображения и полутонов.Their disadvantages include low speed, which impedes the reproduction of dynamic images, and the inability to form a full-color image and halftones.
Целью предлагаемого изобретения является создание экрана с высоким быстродействием, простого по конструкции и технологии изготовления, не требующего питания для сохранения статического изображения, способного (в вариантах) выполнять функцию «электронной бумаги», надежного и радиационно-стойкого.The aim of the invention is the creation of a screen with high speed, simple in design and manufacturing technology, requiring no power to save a static image, capable (in options) to perform the function of "electronic paper", reliable and radiation-resistant.
Указанная цель достигается тем, что каждый пиксель или субпиксель (далее - пиксель) экрана содержит оптический регулятор, который выполнен в виде двух наложенных друг на друга плоских поляризаторов, один из которых выполнен в виде сплошного неподвижного поляризатора, общего для регуляторов всех пикселей экрана, а второй имеет площадь, перекрывающую площадь пикселя, и выполнен с возможностью вращения относительно первого вокруг нормальной к их плоскости фиксированной оси, а также содержит средства для осуществления такого поворота.This goal is achieved by the fact that each pixel or subpixel (hereinafter referred to as the pixel) of the screen contains an optical regulator, which is made in the form of two flat polarizers superimposed on one another, one of which is made in the form of a solid stationary polarizer common to the regulators of all screen pixels, and the second has an area that overlaps the area of the pixel, and is configured to rotate relative to the first around a fixed axis normal to their plane, and also contains means for performing such a rotation.
Фиксирование оси относительного вращения поляризаторов осуществляют любым доступным способом: например, помещают подвижный поляризатор в гнездо, исключающее смещение его оси. Для этого экран выполняют со слоем из жесткого или гибкого материала с гнездами для подвижных поляризаторов. Слой с гнездами, в одном из вариантов, выполнен из непрозрачного материала или маскирован за пределами пикселей.The axis of relative rotation of the polarizers is fixed in any available way: for example, a moving polarizer is placed in a socket, which excludes the displacement of its axis. For this, the screen is made with a layer of rigid or flexible material with slots for moving polarizers. A layer with slots, in one embodiment, is made of opaque material or masked outside the pixels.
Конструктивно и технологически выигрышнее вариант предлагаемого экрана, в котором гнезда для подвижных поляризаторов выполнены в сплошном слое жесткого или гибкого поляризатора размера экрана. Если такой поляризатор с гнездами поместить на другой сплошной поляризатор (но без гнезд), являющийся неподвижным элементом одновременно для всех регуляторов экрана, так, чтобы их плоскости поляризации были перпендикулярны, то вне области гнезд свет проходить через такую структуру не будет, а в области гнезд пропускание будет зависеть от угла поворота подвижных поляризаторов, находящихся в этих гнездах.Structurally and technologically advantageous is the variant of the proposed screen, in which the slots for the movable polarizers are made in a continuous layer of a rigid or flexible polarizer of the screen size. If such a polarizer with sockets is placed on another solid polarizer (but without sockets), which is a fixed element for all screen controls simultaneously, so that their polarization planes are perpendicular, then light will not pass through such a structure outside the nests, but in the nests transmittance will depend on the rotation angle of the moving polarizers located in these nests.
Поляризатор с гнездами и подвижные поляризаторы в этих гнездах технологически удобно выполнять одновременно путем создания необходимых прорезей в сплошном плоском поляризаторе, например, с помощью фотолитографии и последующего травления.It is technologically convenient to carry out the polarizer with slots and the movable polarizers in these slots simultaneously by creating the necessary slots in a continuous flat polarizer, for example, using photolithography and subsequent etching.
В вариантах исполнения устройство содержит блок подсветки (задней или передней).In embodiments, the device comprises a backlight unit (rear or front).
Для задания цвета пикселя экран содержит слой пигментных или дихроичных светофильтров, расположенных в заданном порядке в соответствии с расположением цветных пикселей. Для формирования цветного изображения - это основные цвета, сгруппированные по три по соседним пикселям (по субпикселям пикселя).To set the color of a pixel, the screen contains a layer of pigment or dichroic light filters arranged in a predetermined order in accordance with the location of the color pixels. To form a color image, these are the primary colors, grouped in three by neighboring pixels (by pixel subpixels).
В варианте экрана для работы на отражение он содержит диффузно или зеркально отражающий слой - в зависимости от назначения экрана. Этот слой может быть раскрашен в соответствии с расположением цветных пикселей, например, в основные цвета. Зеркальный слой обеспечивает получение специальных эффектов, в т.ч. получение проекционных изображений. Использование в этом варианте поляризующих отражателей в качестве подвижного или неподвижного поляризатора еще более упрощает конструкцию экрана.In a variant of the screen for reflection, it contains a diffuse or specularly reflective layer, depending on the purpose of the screen. This layer can be painted in accordance with the arrangement of color pixels, for example, in primary colors. The mirror layer provides special effects, including obtaining projection images. The use of polarizing reflectors in this embodiment as a movable or fixed polarizer further simplifies the design of the screen.
Средство для поворота подвижных элементов оптических регуляторов экрана содержит микроэлектромеханические приводы (актюаторы) с блоком управления приводами или/и перо.The means for turning the movable elements of the optical screen adjusters contains microelectromechanical drives (actuators) with a drive control unit or / and a pen.
Вариантом привода является актюатор, выполненный в виде шагового электростатического двигателя с блоком управления, преобразующим видеосигналы в электрические сигналы управления актюатором. Примером такого шагового двигателя является актюатор, у которого подвижный поляризатор оптического регулятора с фиксированной осью вращения выполнен круглым с выступающим за границы круга поводком (или поводками), а прилегающие к области перемещения поводка слои снабжены электродами с возможностью емкостной связи между собой через материал поводка (поводков). Например, электроды образуют последовательность конденсаторов, в которые при подаче смещения втягивается диэлектрический поводок: слой, прилегающий к поводку с одной стороны, имеет по всей длине требуемого перемещения поводка общий непрозрачный электрод (непрозрачный для того, чтобы маскировать вырез для поводка), а на слое, прилегающем с другой стороны, вдоль направления требуемого перемещения поводка нанесена цепочка управляемых порознь или группами максимально близко расположенных друг к другу управляющих электродов, каждый из которых короче поводка. При подаче на пару соседних управляющих электродов, находящихся в непосредственной близости с поводком, одного и того же потенциала по отношению к общему электроду поводок будет фиксирован в данном положении. Если при этом снимать смещение с одного из этой пары электродов и подавать на другой так, чтобы под напряжением оставалось, например, два соседствующих друг с другом электрода, диэлектрический поводок будет втягиваться в укоротившийся с одной стороны и удлинившийся с другой стороны конденсатор, образованный общим и двумя запитанными управляющими электродами. Таким образом, поводок будет перемещаться вдоль направления переноса напряжения с электрода на электрод (как эстафета), поворачивая подвижный поляризатор. Аналогично происходит и перемещение поводка в обратную сторону. Например, при диаметре подвижного элемента порядка 30 мкм, толщине элемента порядка 10 мкм, относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика поводка порядка 10, прилагаемых к электродам напряжениях порядка 10 В, частота работы оптического регулятора (полное открывание - полное закрывание) превышает 1000 Гц. Предельные частоты, при специальном подборе материалов и конструкции актюатора в пределах предложенного технического решения, значительно выше (на порядки). Экран содержит блок управления приводами, который - в соответствии с поступающим на него видеосигналом - вырабатывает и подает в нужном порядке смещения на электроды оптического регулятора.A drive option is an actuator made in the form of a stepping electrostatic motor with a control unit that converts video signals into electrical actuator control signals. An example of such a stepper motor is an actuator in which the movable polarizer of the optical regulator with a fixed axis of rotation is made round with a leash (or leashes) protruding beyond the boundaries of the circle, and the layers adjacent to the leash travel region are provided with electrodes with the possibility of capacitive coupling between each other through the material of the leash (leashes) ) For example, the electrodes form a series of capacitors into which a dielectric lead is drawn when bias is applied: the layer adjacent to the lead on one side has a common opaque electrode along the entire length of the required movement of the lead (opaque to mask the cutout for the lead), and on the layer adjacent on the other hand, along the direction of the required movement of the leash, a chain of control electrodes controlled separately or in groups as close as possible to each other is applied, each cat shorter than a leash. When a pair of adjacent control electrodes, located in close proximity to the lead, is supplied with the same potential with respect to the common electrode, the lead will be fixed in this position. If, in doing so, the bias is removed from one of this pair of electrodes and applied to the other so that, for example, two electrodes adjacent to each other remain energized, the dielectric lead will be drawn into a capacitor shortened on one side and elongated on the other, formed by a common and two energized control electrodes. Thus, the leash will move along the direction of voltage transfer from the electrode to the electrode (like a relay race), turning the movable polarizer. Similarly, the leash moves in the opposite direction. For example, when the diameter of the movable element is about 30 μm, the thickness of the element is about 10 μm, the relative dielectric constant of the lead dielectric is about 10, applied to the electrodes with voltages of the order of 10 V, the frequency of the optical controller (full opening - full closing) exceeds 1000 Hz. The limiting frequencies, with a special selection of materials and actuator design within the proposed technical solution, are significantly higher (by orders of magnitude). The screen contains a drive control unit, which, in accordance with the video signal arriving at it, generates and feeds in the desired order offsets to the electrodes of the optical controller.
Коммутация электродов пикселей экрана может быть любой, обеспечивающей логику управления. В частности, предлагается соединять проводящими дорожками между собой общие электроды строк пикселей - электроды сканирования, и соединять между собой соответственные (занимающие одинаковые положения в своих регуляторах) электроды линеек управляющих электродов столбцов пикселей - электроды видеосигнала (или наоборот). Если, например, линейка управляющих электродов состоит из 6 электродов, то каждый столбец будет содержать по 6 проводящих дорожек, а каждая строка - по одной.The switching of the pixel electrodes of the screen can be any one that provides control logic. In particular, it is proposed to connect the common electrodes of the pixel strings — scanning electrodes — with each other, and to connect the corresponding (occupying the same positions in their regulators) electrodes of the rulers of the control electrodes of the pixel columns — the electrodes of the video signal (or vice versa). If, for example, the line of control electrodes consists of 6 electrodes, then each column will contain 6 conductive tracks, and each row - one.
Если длина поводка такова, что он одновременно перекрывает не более двух управляющих электродов, то электроды могут быть соединены между собой через два, т.е. столбец в приведенном примере будет содержать уже не 6, а 3 дорожки.If the length of the leash is such that it simultaneously overlaps no more than two control electrodes, then the electrodes can be interconnected through two, i.e. the column in the example will contain not 6, but 3 tracks.
Какие-либо активные или пассивные электронные элементы для каждого пикселя в предлагаемом экране не требуются: положение подвижного поляризатора, т.е. яркость пикселя, задают подачей на управляющие электроды нужной последовательности импульсов смещения относительно общего электрода пикселя. После снятия смещений с электродов яркость пикселя не меняется.Any active or passive electronic elements for each pixel in the proposed screen are not required: the position of the moving polarizer, i.e. pixel brightness, set by applying to the control electrodes the desired sequence of bias pulses relative to the common pixel electrode. After removing offsets from the electrodes, the pixel brightness does not change.
Средство поворота подвижных поляризаторов содержит, в частности, узлы, преобразующие сигналы яркости в последовательность импульсов смещения, подаваемых в требуемом порядке на управляющие электроды по столбцам (строкам), и узел переключения строк (столбцов).The rotation means of the moving polarizers contains, in particular, nodes converting the brightness signals into a sequence of bias pulses supplied in the required order to the control electrodes in columns (rows), and a node for switching rows (columns).
Для расширения возможностей экрана предлагается вариант экрана, содержащий средство для считывания, обработки и передачи информации о положении подвижных поляризаторов оптических регуляторов. В случае использования описанного выше варианта электростатического актюатора средством считывания является блок контроля емкостей между электродами электростатического привода и выработки данных о положении подвижных элементов. Емкость, по отношению к общему электроду, будет выше у той пары электродов, около которых находится поводок подвижного элемента.To expand the capabilities of the screen, a screen option is proposed that includes means for reading, processing and transmitting information about the position of the moving polarizers of optical regulators. In the case of using the above-described variant of the electrostatic actuator, the reading means is the capacitance monitoring unit between the electrodes of the electrostatic drive and generating data on the position of the movable elements. The capacitance, in relation to the common electrode, will be higher for that pair of electrodes, near which there is a leash of the movable element.
Для создания на предлагаемом экране изображений от руки средством поворота подвижных поляризаторов оптических регуляторов экрана служит перо, создающее электрическое или магнитное поле, действующее на подвижные элементы, ориентирующиеся соответственно вдоль электрического или магнитного поля.To create hand-drawn images on the screen, the pen, which creates an electric or magnetic field acting on movable elements oriented along the electric or magnetic field, serves as a means of turning the movable polarizers of the optical screen regulators.
В варианте с магнитным пером подвижный элемент оптического регулятора, имеющий заданное направление намагниченности, ориентируется направленным вдоль плоскости экрана магнитным полем, создаваемым у пишущего конца пера постоянным магнитом или электромагнитом. При этом угол поворота пера вокруг его оси определяет положение подвижного поляризатора и, следовательно, яркость рисуемого им изображения. Подвижный поляризатор для этого намагничен равномерно или содержит одну или несколько намагниченных частиц так, чтобы направление намагниченности у подвижных элементов оптических регуляторов всех пикселей было одинаково при одинаковой степени их открытия (в закрытом, например, состоянии всех регуляторов), т.е. в положениях с одинаковым пропусканием. Перо снабжено постоянным магнитом или электромагнитом. При использовании пера с электромагнитом оно содержит источник питания магнита и средства для управления и манипулирования питанием. Меняя ток электромагнита, можно регулировать ширину наносимой линии (т.к. при этом меняется область, в которой поле достаточно для поворота элемента регулятора), а включая или отключая питание, получать, например, резкие границы наносимых изображений или наносить точки.In the variant with a magnetic pen, the movable element of the optical regulator, having a given direction of magnetization, is guided by a magnetic field directed along the plane of the screen, created at the writing end of the pen by a permanent magnet or electromagnet. In this case, the angle of rotation of the pen around its axis determines the position of the moving polarizer and, therefore, the brightness of the image drawn by it. For this, the mobile polarizer is uniformly magnetized or contains one or more magnetized particles so that the direction of magnetization of the moving elements of the optical regulators of all pixels is the same for the same degree of their opening (in a closed state, for example, all the regulators), i.e. in positions with the same transmittance. The pen is equipped with a permanent magnet or electromagnet. When using a pen with an electromagnet, it contains a magnet power source and means for controlling and manipulating the power. By changing the current of the electromagnet, you can adjust the width of the applied line (because this changes the area in which the field is enough to rotate the regulator element), and by turning the power on or off, for example, get sharp borders of the applied images or draw points.
Аналогично действует и электростатическое перо, у пишущего конца которого создается электрическое поле, параллельное плоскости экрана. При этом подвижные элементы регуляторов всех пикселей поляризованы в одинаковом направлении в плоскости экрана или содержат одинаково ориентированные в плоскости экрана проводящие волокна. Одинаковое направление электрической поляризации подвижных поляризаторов или волокон в них подразумевает совпадение этих направлений в положении с одинаковым пропусканием у всех оптических регуляторов. Источником электрического поля у пишущего конца пера служат электроды. Перо снабжено источником питания своих электродов и средствами управления и манипулирования питанием. Вариантом источника питания пера является пьезоэлемент со средствами механического воздействия на него.The electrostatic pen also acts in a similar way, at the writing end of which an electric field is created parallel to the plane of the screen. In this case, the moving elements of the regulators of all pixels are polarized in the same direction in the plane of the screen or contain conductive fibers that are equally oriented in the plane of the screen. The same direction of electric polarization of moving polarizers or fibers in them implies the coincidence of these directions in the position with the same transmittance for all optical controllers. Electrodes are the source of the electric field at the writing end of the pen. The pen is equipped with a power source for its electrodes and means for controlling and manipulating power. A variant of the power source of the pen is a piezoelectric element with means of mechanical action on it.
Яркость точек или линий, наносимых любым из описанных выше перьев, зависит от угла поворота пера вокруг своей оси, т.к. от этого угла зависит направление создаваемого пером поля (магнитного или электрического) и, следовательно, угол поворота подвижного поляризатора, определяющий яркость пикселя. Перо, таким образом, может наносить элемент любой яркости и менять их яркость.The brightness of the points or lines applied by any of the feathers described above depends on the angle of rotation of the pen around its axis, because the direction of the field created by the pen (magnetic or electric) and, therefore, the rotation angle of the movable polarizer, which determines the brightness of the pixel, depend on this angle. The pen, in this way, can apply an element of any brightness and change their brightness.
В варианте исполнения, допускающем доступ к обеим стенкам экрана, писать пером можно с любой его стороны.In the embodiment, allowing access to both walls of the screen, you can write with a pen from either side.
Изображение, созданное на экране пером (любым из описанных выше или иным), может быть считано с помощью вышеописанного средства считывания. Точно так же можно вводить пером добавления или исправления в имеющееся на экране изображение, сформированное любым способом, и считывать результат.The image created on the screen with a pen (any of the above or otherwise) can be read using the above-described reading means. In the same way, you can enter additions or corrections with a stylus into an image on the screen formed in any way and read the result.
Экран, в зависимости от использованных материалов и от назначения, содержит (порознь, в комбинациях или не содержит) дополнительные, вспомогательные слои или элементы:The screen, depending on the materials used and the purpose, contains (separately, in combinations or does not contain) additional, auxiliary layers or elements:
- для уменьшения трения между трущимися поверхностями,- to reduce friction between rubbing surfaces,
- для уменьшения износа трущихся элементов,- to reduce wear of the rubbing elements,
- для защиты внешних поверхностей от механических воздействий,- to protect external surfaces from mechanical stress,
- просветляющие,- enlightening,
- антибликовые,- anti-glare,
- для задания дистанции между слоями (дистанцирующие), исключающей блокировку подвижного поляризатора,- to set the distance between the layers (distance), excluding the blocking of the moving polarizer,
- слои печатного однослойного или многослойного монтажа,- layers of printed single-layer or multi-layer installation,
-узлы совмещения слоев,- nodes for combining layers,
- узлы крепления и/или области склеивания с клеящим слоем.- attachment points and / or gluing areas with an adhesive layer.
На фиг.1 изображен подвижный поляризатор предложенного оптического регулятора в гнезде, созданном в плоском поляризаторе. Цифрами обозначены:Figure 1 shows a movable polarizer of the proposed optical controller in the slot created in a flat polarizer. The numbers indicate:
1 - плоский поляризатор с гнездом, имеющим вырез для перемещения поводка,1 - flat polarizer with a slot having a cutout for moving the leash,
2 - подвижный круглый поляризатор,2 - movable round polarizer,
3 - поводок,3 - leash
4 - управляющие электроды.4 - control electrodes.
На фиг.2 схематично, без детализации (не показаны склеивающие, просветляющие, антибликовые, упрочняющие, уменьшающие трение, токоподводящие, крепежные и др. элементы), изображено сечение области одного оптического регулятора экрана. Цифрами обозначены:Figure 2 schematically, without detail (not shown gluing, antireflection, anti-glare, reinforcing, reducing friction, current-carrying, mounting, and other elements), shows a section of the region of one optical screen controller. The numbers indicate:
1 - плоский поляризатор с гнездом, имеющим вырез для перемещения поводка,1 - flat polarizer with a slot having a cutout for moving the leash,
2 - подвижный круглый поляризатор,2 - movable round polarizer,
4 - управляющие электроды,4 - control electrodes,
5 - разводка,5 - wiring
6 - общий электрод привода регулятора,6 - common electrode drive regulator,
7 - вырез гнезда для перемещения поводка,7 - cutout nests for moving the leash,
8 - защитные прозрачные слои (стенки),8 - protective transparent layers (walls),
9 - сплошной неподвижный поляризатор.9 - solid motionless polarizer.
На фиг.3 приведено сечение предлагаемого экрана в варианте, описанном ниже в качестве примера конкретного исполнения. Цифрами обозначены:Figure 3 shows a cross section of the proposed screen in the embodiment described below as an example of a specific implementation. The numbers indicate:
1 - плоский поляризатор с гнездом, имеющим вырез для перемещения поводка,1 - flat polarizer with a slot having a cutout for moving the leash,
2 - подвижный круглый поляризатор,2 - movable round polarizer,
4 - управляющие электроды,4 - control electrodes,
5 - разводка,5 - wiring
6 - общий электрод привода оптического регулятора,6 - common electrode drive optical regulator,
7 - вырез гнезда для перемещения поводка,7 - cutout nests for moving the leash,
10 - непрозрачный гибкий слой (задняя стенка),10 - opaque flexible layer (back wall),
11 - поляризующее отражающее покрытие,11 is a polarizing reflective coating,
12 - слой светофильтров,12 - layer of light filters,
13 - прозрачный гибкий слой (передняя стенка).13 - transparent flexible layer (front wall).
Примером конкретного исполнения может служить экран размером 10 дюймов формата 600×800 пикселей, неподвижный поляризатор которого выполнен в виде поляризующего отражающего покрытия (поляризатор фирмы Optiva) толщиной 2 мкм на полимерной гибкой непрозрачной задней стенке толщиной 0,2 мм, на поляризующее покрытие нанесен слой пигментных светофильтров основных цветов в соответствии с расположением цветных пикселей. Общие электроды с маской, закрывающей границы между подвижными поляризаторами и краями их гнезд, включая и область паза для поводка, а также проводящие дорожки к блоку управления выполнены толщиной 0,5 мкм напылением хрома (покрытого СrОх для уменьшения отражения) на поверхность слоя светофильтров. Слой с гнездами для подвижных поляризаторов и сами круглые подвижные поляризаторы диаметром 20 мкм с поводками 2×2 мкм в плане выполнены из одного листа полимерного поляризатора с включениями намагниченных в одном направлении частиц путем отделения подвижных частей и создания паза для поводка с помощью фотолитографии и травления. Слой с гнездами приклеен к слою проводящих дорожек, выполняющих тут и роль дистанцирующего элемента. Подвижные круглые поляризаторы с поводками свободно лежат в гнездах так, что поводки находятся в пазах гнезд. Для осуществления этого подвижные части и слой с гнездами не разделяют после фотолитографии и травления. Управляющие электроды приводов длиной 1 мкм (вдоль направления перемещения поводка) и проводящие дорожки к ним, служащие одновременно дистанцирующим элементом, выполнены напылением СrОх и хрома на внутреннюю поверхность передней прозрачной гибкой стенки из пластика толщиной 200 мкм. Наружная поверхность передней стенки покрыта слоем нитрида титана толщиной 0,5 мкм для предохранения от царапин. Блок обработки видеосигнала, управления электродами, считывания информации с электродов и ее обработки выполнен в интегральном исполнении и закреплен вместе с источником питания у одного из краев экрана. Перо для нанесения изображения от руки выполнено в виде граненого карандаша из немагнитного материала (анодированный алюминий) с закрепленным на его острие постоянным магнитом из жесткого магнитного материала с линейными размерами в пределах 0,1 мм, покрытым пластиком толщиной 0,1 мм для защиты экрана от царапин. Поле магнита перпендикулярно оси пера. Грани пера окрашены по-разному, чтобы заранее приблизительно определять угол поворота пера, соответствующий требуемой яркости наносимых точек или линий.An example of a specific implementation is a 10-inch screen with a format of 600 × 800 pixels, the fixed polarizer of which is made in the form of a polarizing reflective coating (Optiva polarizer) with a thickness of 2 μm on a polymer flexible opaque back wall with a thickness of 0.2 mm, a pigment layer is applied to the polarizing coating filters of primary colors in accordance with the arrangement of color pixels. Common electrodes with a mask covering the boundaries between the moving polarizers and the edges of their nests, including the region of the lead groove and the conductive paths to the control unit, are made with a thickness of 0.5 μm by spraying chromium (coated with CrO x to reduce reflection) on the surface of the filter layer. The layer with slots for mobile polarizers and the circular mobile polarizers themselves with a diameter of 20 μm with
Описанный в примере экран позволяет создавать динамическое цветное изображение, не требует энергии для сохранения сформированного изображения, позволяет наносить на экран рисунок от руки без использования питания, позволяет считывать и сохранять нанесенный пером рисунок, позволяет изготавливать экраны как с задней, так и с передней подсветкой (в том числе и в естественном свете), допускает свертывание в трубку диаметром менее 1 см. Другим важным преимуществом предлагаемого экрана является высокая надежность и радиационная стойкость благодаря отсутствию полупроводниковых активных и пассивных элементов в составе оптических регуляторов пикселей. Экран не содержит материалов и узлов, существенно ограничивающих температурный пределы использования. Время выхода на рабочий режим у экрана при любых внешних условиях практически равно нулю. Он практически не чувствителен к перепадам давления (от вакуума до десятков и выше атмосфер). Предложенная конструкция экрана позволяет изготавливать экраны-«полуфабрикаты», от которых легко отрезать часть нужного размера без какого-либо ущерба для этой части, чтобы, например, не создавать специально производства для изготовления малых партий экранов требуемой формы и размера. Экран позволяет использовать его в качестве электронной бумаги или многостраничной электронной книги или тетради, т.к.: толщина его может быть значительно меньше миллиметра, он может быть гибким, он не требует питания для сохранения и считывания изображения, нужная информация может быть введена из общего для всех страниц блока, внесенные пером от руки заметки могут быть считаны и сохранены.The screen described in the example allows you to create a dynamic color image, does not require energy to save the formed image, allows you to apply the drawing by hand without using power, allows you to read and save the drawing applied with a pen, and allows you to make screens with both back and front lighting ( including in natural light), allows rolling up into a tube with a diameter of less than 1 cm. Another important advantage of the proposed screen is the high reliability and radiation resistance of the bl due to the lack of semiconductor active and passive elements in the composition of optical pixel regulators. The screen does not contain materials and components that significantly limit the temperature limits of use. The exit time to the operating mode of the screen under any external conditions is almost zero. It is practically insensitive to pressure drops (from vacuum to tens and above atmospheres). The proposed design of the screen allows you to make screens, "semi-finished products", from which it is easy to cut off part of the desired size without any damage to this part, so that, for example, not to create a special production for the manufacture of small batches of screens of the required shape and size. The screen allows you to use it as an electronic paper or multi-page electronic book or notebook, because: its thickness can be significantly less than a millimeter, it can be flexible, it does not require power to save and read the image, the necessary information can be entered from the general for all pages of the block, handwritten notes can be read and saved.
Известны оптические коммутаторы в виде оптические затворов и матриц затворов для коммутации оптических сигналов [например, US 20020114058 A1].Known optical switches in the form of optical shutters and gate arrays for switching optical signals [for example, US 20020114058 A1].
Предлагаемый экран содержит все средства, необходимые для коммутации оптических сигналов, поэтому предлагается использовать его в качестве коммутатора. Для сохранения уже установленной коммутации он не нуждается в питании. Он создает также возможность одновременно с коммутацией сигнала модулировать его, преобразовывать его спектральный состав, вносить от руки (пером) коррективы в адресацию и интенсивность сигнала.The proposed screen contains all the tools necessary for switching optical signals, so it is proposed to use it as a switch. To maintain the already established switching, it does not need power. It also creates the ability to simultaneously modulate the signal along with the signal switching, convert its spectral composition, and make handwritten (pen) adjustments to the addressing and signal intensity.
При применении просветного варианта предложенного экрана коммутация происходит между, например, волоконными световодами (в т.ч. ветвящимися), расположенными по разные стороны экрана напротив одного и того же его пикселя. При этом как с одной стороны, так и с другой может быть подведено по несколько световодов к одному пикселю, и коммутируются каналы с одной стороны экрана с каналами с другой его стороны. Направления сигнала роли не играет.When applying the luminal version of the proposed screen, switching occurs between, for example, fiber optical fibers (including branching) located on opposite sides of the screen opposite to the same pixel. In this case, both on the one hand and on the other hand, several optical fibers can be connected to one pixel, and the channels are switched on one side of the screen with the channels on its other side. Signal direction does not matter.
При применении отражательного варианта предложенного экрана как подводящий (подводящие), так и отводящий (отводящие) световоды расположены с одной стороны экрана напротив одного и того же его пикселя. При этом в зоне данного пикселя коммутируются все каналы со всеми. С обратной стороны экрана (со свободной от световодов стороны) можно проводить коммутацию вручную с помощью пера.When using the reflective version of the proposed screen, both the input (input) and the output (output) optical fibers are located on one side of the screen opposite to the same pixel. Moreover, in the zone of a given pixel, all channels are switched with all. On the back side of the screen (on the side free from the optical fibers), you can manually switch using a pen.
Claims (19)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009112030/28A RU2473936C2 (en) | 2009-04-02 | 2009-04-02 | Screen and optical switch |
| PCT/RU2010/000070 WO2010114417A1 (en) | 2009-04-02 | 2010-02-16 | Display, "electronic paper" and an optical switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009112030/28A RU2473936C2 (en) | 2009-04-02 | 2009-04-02 | Screen and optical switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009112030A RU2009112030A (en) | 2009-07-20 |
| RU2473936C2 true RU2473936C2 (en) | 2013-01-27 |
Family
ID=41046886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009112030/28A RU2473936C2 (en) | 2009-04-02 | 2009-04-02 | Screen and optical switch |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2473936C2 (en) |
| WO (1) | WO2010114417A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563120C2 (en) * | 2014-04-18 | 2015-09-20 | Аслан Хаджимуратович Абдуев | Optical modulator |
| RU2655463C2 (en) * | 2017-08-25 | 2018-05-28 | Общество с ограниченной ответственностью "МОЭМС-МОДУЛЬ" | Optical modulator |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088960C1 (en) * | 1993-05-20 | 1997-08-27 | Вячеслав Борисович Федоров | Multistage optoelectronic switch |
| US20040080484A1 (en) * | 2000-11-22 | 2004-04-29 | Amichai Heines | Display devices manufactured utilizing mems technology |
| US20040233498A1 (en) * | 2000-10-31 | 2004-11-25 | Microsoft Corporation | Microelectrical mechanical structure (MEMS) optical modulator and optical display system |
| RU2257603C2 (en) * | 1998-03-02 | 2005-07-27 | Микроник Лазер Системз Аб | Device for forming images |
| JP2009009050A (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Polarization-added video display device and polarization-added video forming method |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2139559C1 (en) * | 1997-08-04 | 1999-10-10 | ОПТИВА, Инк. | Liquid-crystal display |
| RU2183864C2 (en) * | 1999-08-04 | 2002-06-20 | ОПТИВА, Инк. | Information displaying module |
| RU2330317C1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-27 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро Технотроник" | Liquid crystal display |
| JP2008304499A (en) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Sony Corp | Optical compensation member, liquid crystal display device, composition for alignment layer, and alignment layer |
-
2009
- 2009-04-02 RU RU2009112030/28A patent/RU2473936C2/en not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-02-16 WO PCT/RU2010/000070 patent/WO2010114417A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088960C1 (en) * | 1993-05-20 | 1997-08-27 | Вячеслав Борисович Федоров | Multistage optoelectronic switch |
| RU2257603C2 (en) * | 1998-03-02 | 2005-07-27 | Микроник Лазер Системз Аб | Device for forming images |
| US20040233498A1 (en) * | 2000-10-31 | 2004-11-25 | Microsoft Corporation | Microelectrical mechanical structure (MEMS) optical modulator and optical display system |
| US20040080484A1 (en) * | 2000-11-22 | 2004-04-29 | Amichai Heines | Display devices manufactured utilizing mems technology |
| JP2009009050A (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Polarization-added video display device and polarization-added video forming method |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563120C2 (en) * | 2014-04-18 | 2015-09-20 | Аслан Хаджимуратович Абдуев | Optical modulator |
| RU2655463C2 (en) * | 2017-08-25 | 2018-05-28 | Общество с ограниченной ответственностью "МОЭМС-МОДУЛЬ" | Optical modulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2010114417A1 (en) | 2010-10-07 |
| RU2009112030A (en) | 2009-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4829850B2 (en) | Optical modulator, display device, holographic device, and hologram recording device | |
| US5745281A (en) | Electrostatically-driven light modulator and display | |
| US9851616B2 (en) | Non-moving optical beam steering using non-pixelated liquid crystal optical phased arrays | |
| JP5877680B2 (en) | Display device | |
| US10712626B2 (en) | Display device | |
| US7245347B2 (en) | Variable aperture stop with no moving parts | |
| US20060012781A1 (en) | Programmable spatial filter for wafer inspection | |
| KR20010070054A (en) | Actuated film display device | |
| WO2019184324A1 (en) | Display apparatus and display method therefor, and display device | |
| RU2473936C2 (en) | Screen and optical switch | |
| US20230038746A1 (en) | System, method, and apparatus for high precision light beam steering using a triplet lens | |
| US20220050333A1 (en) | Polarization Insensitive Liquid Crystal on Silicon (LCOS) Phase Modulators and Related Devices and Methods | |
| JP5451178B2 (en) | Display substrate, method of manufacturing the same, and liquid crystal display device having the same | |
| KR20150109430A (en) | Pixel circuit and display device equipped therewith | |
| JP4164308B2 (en) | Light amount adjusting element and imaging apparatus using the same | |
| WO2018082318A1 (en) | Display panel and display apparatus | |
| RU2256202C2 (en) | Diffraction display, diffraction device, method for forming of display and method for forming different diffracted beams | |
| RU2563120C2 (en) | Optical modulator | |
| CN100492164C (en) | Photo printing apparatus | |
| CN114859588A (en) | Display panel with switchable wide and narrow viewing angles, display device and manufacturing method | |
| CN109343027B (en) | Laser radar multi-dimensional scanning control device and control method | |
| JPH07218975A (en) | Electronic diaphragm device | |
| KR102264377B1 (en) | Display apparatus using processed gold foil | |
| JP4491064B2 (en) | Optical path changing device, optical switch, and optical head | |
| JPS61231524A (en) | Area modulation type liquid crystal cell device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160403 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170110 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200403 |