形成图像的方法

专利名称：形成图像的方法
技术领域：
总体上本发明涉及空间光调制领域，具体地，本发明涉及具有改善了的背光的显不器。
背景技术：
用机械的光调制器构成显示器是基于液晶技术的显示器的一种有诱惑力的可供选择的替代方案。机械的光调制器快速得足以用良好的视角和大范围的色彩及灰度显示视频内容。机械的光调制器在投影显示应用中已经取得成功。然而使用机械的光调制器的背光显示器却还没有表现亮度与低功率的有足够诱惑力的组合。当以透射的模式工作时，许多机械的光调制器，具有10%至20%范围内的孔径光阑比，只能够向该观看者发送10%至 20%的可以从该背光得到的光，以产生图像。该机械的孔径光阑与彩色滤光器组合将光学效率降低到约5%，即不优于用当前的彩色液晶显示器可得到的效率。需要一种提高照明效率的低功率显示器。

发明内容
在此描述的装置和方法提供一种具有改善了的照明效率的机械光调制器，使得机械作动器(actuator)对于在便携的和大面积的显示器的使用有诱惑力。在一些情况下，耦接到背光的机械调制器的透射比或者光学效率可以提高到40%至60%的程度，或者说效率是液晶显示器中的典型效率的10倍以上。另外，本文所描述的装置和方法可以结合到小尺寸、高分辨率的显示器中，而不论光调制机制如何，以提高该显示器的亮度和降低显示应用中的功率要求。在此描述的光调制器使便携视频显示器能够既亮又低功率。可以足够快速地切换该光调制器，以使用时间序列彩色技术提供彩色图像而不依赖于彩色滤光器。可以使用少到三个的功能层来构造该显示器，以既形成机械快门组件又形成阵列寻址所必要的电连接。在一方面，本发明涉及一种空间光调制器，该空间光调制器包括第一反射性表面和第二反射性表面。该第一反射性表面确定多个光透射区域，譬如孔径光阑、滤光器或者液晶部件。该第二反射性表面至少部分地面对该第一反射性表面并且向由该第一反射性表面确定的该光透射区域反射光。这些反射性表面可以是镜、介电体镜或者功能薄膜。在一个实施方案中，该第一反射性表面平行于或者基本平行于该第二反射性表面。在另一个实施方案中，该反射性表面至少部分地相互横向。该第一和第二反射性表面之间的空间确定基本透明的光学腔的区域。在一个实施方案中，该空间光调制器包括一光调制器的阵列用于选择性地遮挡该光透射区域。遮挡可以包括，而不限于，部分地或者完全地阻断、反射、偏转、吸收或者以其他的方式阻止光到达该空间的光调制器的预期的观看者。在一个实施方案中，该光调制器的阵列包括该第一反射性表面。在该光调制器的阵列中的该光调制元件的一个特征是它们可以单独地被控制。在一个实施方案中，该光调制元件可以是基于MEMS的快门组件，并且可选地可以是双稳态的或者可形变的快门。在一个实现方式中，该快门组件包括涂覆有第一膜的快门，该第一膜用于吸收从一个方向照射在该快门上的光，并且该快门涂覆有第二膜，该第二膜用于反射从另一个方向照射在该快门上的光。在一个实施方案中，该快门在一个平面中运动，使得在一个位置中该快门基本遮挡光穿过对应的光透射区的通道，并且在第二位置中它们允许光穿过该光透射区域。在另一个实施方案中，该快门至少部分地运动出由包括该快门的快门组件的阵列确定的平面。当基本在该平面中时，该快门遮挡光穿过对应的光透射区域的通道。当基本在该平面外时，该快门允许光穿过该光透射区域。在另一个实施方案中，该光调制器的阵列包括多个液晶单元。在另一个实施方案中，该空间光调制器包括光导，用于在整个光学腔上分布光。该反射性表面可以直接地布置在该光导的前表面和后表面上。作为可供选择的替代方案，该前反射性表面可以布置在其上布置该光调制器的一个分开的基片上。类似地，该第二反射性表面可以直接地耦接到该光导的后侧，或者说它可以附着到第三表面上。在其上形成该光调制器的阵列的该基片可以是透明的或者是不透明的。对于不透明的基片，穿过该基片蚀刻孔径光阑，以形成光透射区域。该基片可以直接耦接到该光导上，或者它可以用一个或者多个垫片或者支承件与该光导分开。在又一个实施方案中，该空间光调制器包括散射器或者亮度增强膜。该空间光调制器还可以包括诸如发光二极管之类的光源。在另一方面，本发明涉及一种形成图像的方法。该方法包括把光引入到反射性的光学腔中。该反射性的腔包括多个光透射区域，通过该光透射区域光可以逸出该反射性的光学腔。该方法还包括通过允许所引入的光通过至少一个该光透射区域逸出该反射性的光学腔而形成图像。在一个实施方案中，该光的逸出由光调制器的阵列控制的，该光调制器要么遮挡穿过光透射区域的光，要么允许它通过。在另一个实施方案中，该方法包括通过交替地照明多个不同着色的光源形成彩色图像。在还一实施方案中，该方法包括反射照射在未遮挡的光透射区域的环境光的一部分。在又一方面，本发明涉及一种制造空间光调制器的方法，该方法包括形成具有第一和第二对置侧面的基本透明的腔，其中可以引入光。该方法还包括把第一反射性表面耦接到该透明的腔的第一侧面，使得该第一反射性表面面对该透明的腔的内部。在该第一反射性表面中形成多个光透射区域。另外，该方法包括把第二反射性表面耦接到该透明的腔的第二侧面，使得该第二反射性表面面对该透明的腔的内部。在另一方面，本发明涉及一种形成图像的方法，该方法是通过接收环境光并且把形成在至少一个基片上的快门放置成选择性地反射所接收的环境光，以形成该图像。本发明的一个目的是提供用于显示器的装置和方法，该显示器利用聚光器的阵列把光聚在机械光调制器的表面上或者聚得穿过机械光调制器的表面，以提高该显示器的对比度或者亮度。在一方面，本发明涉及一种显示器，用于向观看者显示图像。该显示器包括光调制器的阵列和置于该光调制器的阵列与该观看者之间的反射性光漏斗(funnel)的阵列。该反射性光漏斗的阵列把光聚在该光调制器的阵列中的一些相应的光调制器上。在一个实施方案中，该光调制器的阵列选择性地向该观看者反射光以显示该图像。在另一个实施方案中，该光调制器的阵列向该观看者选择性地调制光以显示该图像。在另一方面，本发明涉及一种通过形成反射性或者透射性光调制器的阵列制造显示器的方法。该方法还包括通过在基本透明的片材上形成凹陷的阵列形成反射性光漏斗的阵列。每个凹陷各具有顶部、底部和壁。形成该反射性光漏斗的阵列还包括在该凹陷的壁上沉积反射性的膜，并且在该凹陷的底部形成光学开口使得该光学开口的直径小于该凹陷的顶部的直径。作为可供选择的替代方案，可以通过用透明的材料形成漏斗型物体的阵列并且用反射性膜涂覆该漏斗型物体的壁的外侧形成该反射性光漏斗的阵列。


通过下面参照附图的说明性描述将更好地理解该系统和方法，其中图IA是根据本发明的说明性实施方案的光调制器的阵列的等比例概念图；图IB是根据本发明的说明性实施方案的包括在图IA的光调制器阵列中的快门组件的横截面图；图IC是根据本发明的说明性实施方案的图IB的快门组件的快门层的等比例图；图ID是诸如图IA的光调制阵列的光调制器各个功能层的俯视图；图2是根据本发明的说明性实施方案的用于空间光调制器中的光学腔的横截面图；图3A-3D是根据本发明的说明性实施方案的可供选择的替代快门组件的横截面图；图4是根据本发明的说明性实施方案的具有第一涂层了的快门的快门组件的横截面图；图5是根据本发明的说明性实施方案的具有第二涂层了的快门的快门组件的横截面图；图6是根据本发明的说明性实施方案的具有用于光调制器阵列中的弹性作动器的快门组件的横截面图；图7是根据本发明的说明性实施方案的具有用于光调制器阵列中的形变快门的快门组件的横截面图；图8A-8B是根据本发明的说明性实施方案的构建在用于光调制器阵列中的不透明的基片上的快门组件的横截面图；图9根据本发明的说明性实施方案的基于液晶的空间光调制器的横截面图；图10是根据本发明的说明性实施方案的第一基于快门的空间光调制器的横截面图；图11是根据本发明的说明性实施方案的第二基于快门的空间光调制器的横截面图；图12A-12D是根据本发明的说明性实施方案的第三、第四、第五和第六说明性的基于快门的空间光调制器的横截面图13是根据本发明的说明性实施方案的第七基于快门的空间光调制器的横截面图；图14A和14B是根据本发明的说明性实施方案的两个附加的空间光调制器的横截面图；图15是根据本发明的说明性实施方案的附加的快门组件的横截面图；图16是根据本发明的说明性实施方案的又一空间光调制器的横截面图；图17是根据本发明的实施方案的说明性透射反射性快门组件；图18是根据本发明的实施方案的第二说明性透射反射性快门组件；图19是根据本发明的说明性实施方案的前反射性快门组件的横截面图；图20是根据本发明的说明性实施方案的由光调制阵列形成的较大规模显示器的等比例图；图21A是适于包括进显示装置100中用于寻址像素的矩阵的有源控制矩阵2100 的示意图；图21B是包括图21A的控制矩阵的该像素阵列的一部分的等比例图。图22是根据本发明的说明性实施方案的显示装置的概念性等比例图；图23是根据本发明的说明性实施方案的图22的显示装置的各个快门和像素组件的局部截面图；图24A和图24B是根据本发明的说明性实施方案的图22和图23的显示装置的快门层在不同作动状态下的俯视图；图25是根据本发明的说明性实施方案的图22-24B的显示装置的快门层的等比例图，类似于图22的图示，示出在该显示装置中安排该快门组件的概念性布设图解；图^A_26D是根据本发明的说明性实施方案图22_25的显示装置的聚光器阵列层在不同的制造阶段的的局部横截面图；图27A-27C是根据本发明的另一说明性实施方案的图22_25的显示装置的聚光器阵列层在不同的制造阶段的局部横截面图；图观是根据本发明的说明性实施方案的图22-27C的显示装置的各个快门和像素组件的等比例局部横截面图；图四是根据本发明的说明性实施方案的实施成透射反射型显示器的图22-28的显示装置的各个快门和像素组件的等比例局部横截面图；图30是根据本发明的说明性实施方案的实施成透射型显示器的图22- 的显示装置的各个快门和像素组件的等比例局部横截面图。
具体实施例方式为了提供对本发明的总体理解，现在将描述某些说明性实施方案，包括用于空间调制光的装置以及方法。然而，本领域内的普通技术人员将会理解，本文所描述的系统和方法可以适当地对所针对的应用进行适应和修改，并且本文所描述的装置和方法可以用于其他适合的应用中，并且诸如此类的其他补充和修改不偏离其范围。图IA是根据本发明的说明性实施方案的光调制器的阵列100(也称为“光调制阵列100”)的等比例概念图。光调制阵列100包括多个按行和列安排的快门组件102a-102d(统称“快门组件102”)。总体上，快门组件102具有两个状态，即开放和关闭 (尽管为了实现灰度可以采用部分开放)。快门组件10 和102d处于开放状态，允许光通过。快门组件102b和102c处于关闭状态，遮挡光的通路。通过选择性地设定快门组件 102a-102d的状态，就可以利用光调制阵列100形成投影显示或者背光显示灯105照明的图像104。在光调制阵列100中，每个快门组件102对应于图像104中的像素106。在替代的实现方式中，光调制阵列包括每个像素的各三个色彩特定的快门组件。通过选择性地开放与像素对应的一个或者多个特定颜色的快门组件，该快门组件可以产生该图像中的彩色像
ο每个快门组件102的状态都可以使用一种无源矩阵寻址方案被控制。每个快门组件102由一个列电极108和两个行电极IlOa(—个“行开放电极”)和110b( —个“行关闭电极”)控制。在光调制阵列100中，给定列中的所有快门组件102共享一个单个的列电极 108。给定的行中所有的快门组件102共享公共的行开放电极IlOa和公共的行关闭电极 110b。有源矩阵寻址方案也是可能的。有源矩阵寻址(其中借助于薄膜晶体管阵列控制像素和切换电压)在整个视频帧的周期中必须以稳定的方式保持所施加的电压的情况中是有用的。可以用每像素只有一个行电极构成有源矩阵寻址的实现。在该无源矩阵寻址的方案中，为了把一个快门组件102的状态从一种关闭的状态改变成一种开放的状态，即为了开放快门组件102，光调制阵列100向与快门组件102所位于的光调制阵列100的列相应的列电极108施加电势，并且向与快门组件102所位于的光调制阵列100的行相应的行开放电极IlOa施加一个第二电势，在一些情况下该第二电势具有相反的极性。为了把快门组件102的状态从开放的状态改变成关闭的状态，即为了关闭快门组件102，光调制阵列100向与快门组件102所位于的光调制阵列100的列相应的列电极108施加电势，并且向与快门组件102所位于的光调制阵列100的行相应的行关闭电极IlOb施加第二电势，在一些情况下该第二电势具有相反的极性。在一个实现方式中，快门组件响应于施加到该列电极与该行电极IlOa或者IlOb之一的电势差越过预定的切换阈值而改变状态。在一个实现方式中，为了形成图像，光调制阵列100以时间顺序次序设定一行的每个快门组件102的状态。对于给定的行，光调制阵列100首先通过向对应的行关闭电极 IlOb施加电势和向所有的列电极108施加脉冲电势关闭该行中的每个快门组件102。然后光调制阵列100通过向行开放电极IlOa施加电势并且向包括要被开放的行中快门组件的列的列电极108施加电势而开放光要经之通过的快门组件102。在一个可供选择的替代工作模式中，取代于顺序地关闭每行快门组件102，在把光调制阵列100中的所有行设于正确的位置以形成一个图像104以后，光调制阵列100通过同时地对所有的行关闭电极IlOb和所有列电极108施加一个电势而全局地同时复位所有的快门组件102。在另一个可供选择的替代工作模式中，光调制阵列100放弃复位快门组件102并且只改变对显示一个后续图像104需要改变状态的快门组件102的状态。除了列电极108和行电极IlOa和IlOb之外，每个快门组件包括一个快门112和一个孔径光阑114。为了照明图像104中的一个像素106，把该快门布置成使它没有任何显著遮挡地允许光向观看者穿过孔径光阑114。为了保持一个像素不发光，把该快门112布置得使之遮挡光穿过孔径光阑114的通道。该孔径光阑114由穿过在每个快门组件中的反射性材料蚀刻的区域，譬如列电极108，形成。该孔径光阑114可以填充介电体材料。图IB是图IA的快门组件102中的一个的横截面图(参见下面的图ID中的线 A-A’)，示出快门组件102的附加特征。参见图IA和图1B，快门组件102构成在一个基片116上，该基片被与光调制阵列100的其他快门组件102共用。基片116可以支承多达 4，000, 000个快门组件，安排成高达约2000行和高达约2000列中。如前文所描述，快门组件102包括一个列电极108、一个行开放电极110a、一个行关闭电极110b、一个快门112和一个孔径光阑114。列电极108由一种基本连续的反射金属层形成，该基本连续的反射金属层即置于基片116上的列金属层118。列金属层118起用于光调制阵列100中的快门组件102的列的列电极108的作用。间断列金属层118的连续性，以把一个列电极108与光调制阵列100中的其他列的快门组件102中的列电极108电绝缘。如上所述，每个快门组件102各包括穿过列金属层118蚀刻以形成一个光透射性区域的孔径光阑114。该快门组件包括一个行金属层120，该行金属层由一个或者多个介电体材料或者金属的居间层与列金属层118分开。行金属层120形成两个由光调制阵列100中的一行快门组件102共用的两个行电极IlOa和110b。行金属层120还起反射穿过列金属层118中的缝隙而不是通过孔径光阑114的光的作用。列金属层和行金属层在约0. 1与2微米厚之间。在诸如图ID中所示的(下文说明)可供选择的替代实现方式中，行金属层120可以处于快门组件102中的列金属层118的下方。快门102的组件包括一个第三功能层、称为快门层122，该快门层包括快门112。快门层122可以用金属或者半导体形成。金属或者半导体渡通124把列金属层118和行金属层120的行电极IlOa和IlOb电连接到快门层122上的零件上。快门层122通过润滑剂、 真空或者空气与行金属层120分开，为快门112提供运动的自由度。图IC是根据本发明的说明性实施方案的快门层122的等比例图。参照IB和IC两图，除了快门112以外，快门层122还包括四个快门支撑点126、两个行支撑点128a和128b 和两个作动器130a和130b，每个各包括两个对置的顺性的梁。快门112包括遮挡的部分 132，并且可选地，如在图IC中所示，还包括到快门孔径光阑134。在开放的状态下，要么快门112离开孔径光阑114，要么快门孔径光阑134位于孔径光阑134的上方，从而允许光穿过快门组件102。在关闭的状态下，遮挡部分132置于该孔径光阑的上方，遮挡光穿过快门组件102的通道。在可供选择的替代实现方式中，快门组件102可以包括附加的孔径光阑 114，并且快门112可以包括多个快门孔径光阑134。例如，快门112可以设计有一系列做有窄槽的快门孔径光阑134，其中快门孔径光阑134的总面积等于图IC中所示的单个快门孔径光阑134的面积。在这样的实现方式中，可以显著地降低快门在开放的和关闭的状态之间运动所要求的运动量。每个作动器130a和130b用两个对置的顺性的梁形成。第一对顺性的梁，即快门作动器梁135把快门112的每个端部物理地和电气地连接到位于快门组件102的每个角中的快门支撑点126上。快门支撑点1 进而电连接到列金属层118。第二对顺性的梁，即行作动器梁136a和13 从每个行支撑点128a和12 伸出。行支撑点128a经由一个渡通电连接到行开放电极110a。行支撑点128b由渡通电连接到行关闭电极110b。快门作动器梁135和行作动器梁136a和136b (集体地称为“作动器梁135和136”)由诸如Au、Cr或者Ni的沉积金属形成，或者由诸如多晶硅、或者非晶硅的半导体形成，或者，如果形成在一种隐埋的氧化物(也称为绝缘体上的硅)的顶部上，则由单晶硅形成。作动器梁135和136 构图为约1至20微米宽的尺寸，使得作动器梁135和136是顺性的。图ID是根据本发明的说明性实施方案的光调制阵列100’的各种功能层的俯视图。在完成的不同阶段，光调制阵列100’包括十二个快门组件102’ a-102’ 1。快门组件 102，a和102，b只包括光调制阵列100，的列金属层118，。快门组件102c，-102，f只包括光调制阵列100’的行金属层120’(即行开放电极和行关闭电极)。快门组件102’g和 102’h包括列金属层118’和行金属层120’。与图IB中的快门组件102相反，列金属层118’ 布置在行金属层120’的顶部上。快门组件102’ i-1描绘快门组件102’的所有三个功能层，即行金属层120’、列金属层118’和快门金属层122，。由通过包括在快门组件102’ i和 102，k中的快门孔径光阑134’可看见的列金属层118，所指示，快门组件102，i和102，k 是关闭的。由在快门孔径光阑134’中可看见的列金属层118’孔径光阑114’所指示，快门组件102，j和102，1在开放的位置。在其他的可供选择的替代实现方式中，快门组件可以每像素包括多个孔径光阑和对应的快门以及作动器(例如在1至10个之间)。在改变该快门组件的状态时，所激励的作动器数可以取决于所施加的切换电压，或者取决于被选择以接受切换电压的行和列电极的特定组合。其中通过提供在最低和最高切换电压之间的切换电压，按模拟的方式部分地开放孔径光阑的实现方式也是可能的。这些可供选择的替代实现方式提供了产生灰度的改进手段。对于快门组件102的作动，响应于向快门组件102的列电极108施加电势，同样地用所施加的电势为快门支撑点126、快门112和快门作动器梁135施加电压。在为行电极 IlOa或者IlOb之一施加电压时，也为对应于行支撑点128a或者128b和对应的行作动器梁136a或者136b施加电压。如果得出的行作动器梁136a或者136b与其对置的作动器梁 135之间的电势差超过预定的切换阈值，行作动器梁136a或者136b吸引其对置的快门作动器梁135，从而改变快门组件102的状态。随着把作动器梁135和136拉在一起，它们弯曲或者改变状态。每对作动器梁135 和136(即，行作动器梁13 或者134b以及其对置的快门作动器梁13 可以具有两个交替且稳定的曲度形式之一，要么以平行的形状或者曲度被拉在一起，要么以稳定的方式被保持分开，对其曲度赋与相反的符号。从而，每对都是机械双稳态的。每对作动器梁135和 136在两个位置是稳定的，一个是快门112在“开放的”位置，而第二个是快门112在“关闭的”位置。一旦作动器梁135和136达到该稳定位置之一，对列电极108或者两个行电极 IlOa或者IlOb的任一个都不需要施加功率或者电压来将快门112保持在该稳定的位置。 为了将快门112运动出该稳定的位置需要施加高于预定阈值的电压。尽管快门组件102不论是在开放的位置还是在关闭的位置都是能量稳定的，但是一个稳定的位置可以比另一个稳定的位置具有较低的能量状态。在一种实现方式中，将快门装置102设计为使得关闭位置具有比开放位置更低的能量状态。因此可以对任何像素或者所有像素施加低能量的复位脉冲，以把整个阵列复原到其最低应力的状态，也就是对应于全黑的图像。光调制阵列100以及其部件快门组件102是使用本领域内公知的标准的微加工
9技术形成的，包括光刻；蚀刻技术，诸如湿化学蚀刻、干蚀刻、和光致抗蚀剂去除；硅的热氧化；电镀和无电镀；扩散工艺，譬如硼、磷、砷和锑扩散；离子植入；膜沉积，譬如蒸发(热丝、电子束射、闪光和遮蔽(shadowing)以及台阶覆盖)、喷溅、化学气相沉积(CVD)、外延附生(蒸发相、液相和分子束)，电镀、丝网印刷和层化。总体上参见Jaeger著微电子制造导论(Addison-Wesley出版公司，Reading Mass。1988) ；Runyan等人著半导体集成电路工艺技术(Addison-Wesley 出版公司，Reading Mass, 1988) ；1987-1998 IEEE 微电子机械系统会议论文集；Rai-Choudhury编辑的微光刻、微加工和微制造手册(SPIE光学工程出版社， Bellingham，华盛顿，1997)。更加具体地，在基片的顶部沉积多层材料(典型地在金属与介电体之间交替地沉积)形成堆栈。在该堆栈上加入一层或者多层材料以后，在该堆栈的最项层的顶部上构图， 标记要么从该堆栈上去除要么保留在该堆栈上的材料。然后向构图了的堆栈施加各种蚀刻技术，包括湿蚀刻和/或干蚀刻以去除不想要的材料。该蚀刻工艺可以基于该蚀刻的化学成分、该堆栈中的层和施加该蚀刻的时间量从该堆栈的一个层或者多个层中去除材料。该制造工艺可以包括分层(layering)、构图和蚀刻的多个迭代。该工艺还包括一个释放步骤。为了提供部件在成品装置中运动的自由度，在将形成在成品装置中的运动部件的材料近端的堆栈中插入牺牲材料。蚀刻去除大部分该牺牲材料，从而使得该部件可以自由运动。在释放之后，把该运动的快门的表面绝缘，从而不会在接触时在运动的部件之间传递电荷。这可以通过热氧化完成和/或通过保形化学气相沉积诸如A1203、Cr203> TiO2, HfO2、V205、Nb205、Tii205、Si02、或者Si3N4之类的绝缘体完成，或者通过使用诸如原子层沉积之类的技术沉积类似的材料完成。通过化学变换工艺，譬如氟化或者氢化该绝缘了的表面， 化学地钝化所绝缘了的表面，以防止诸如接触表面之间静磨擦的问题。图2是用于根据本发明的说明性实施方案的用于空间光调制器中的一个光学腔 200的横截面图。光学腔200包括一个前反射性表面202和一个后反射性表面204。前反射性表面202包括一个光透射区域阵列206，光208通过该光透射区域阵列可以逸出光学腔 200。光208从一个或者多个光源210进入光学腔200。光206在前和后反射性表面202与 204之间反射直到它反射穿过该光透射区域206之一为止。沿该光学腔的侧面可以添加附加的反射性表面。在一个实现方式中，前和后反射性表面202和204通过或在一个玻璃基片或在一个塑料基片上沉积一种金属或者半导体而形成。在其他的实现方式中，前和后反射性表面 202和204通过或在一个介电体膜的顶部上沉积金属或者半导体而形成，该介电体膜布置成构建在一个基片上的一系列薄膜之一。反射性表面202和204具有约50%以上的反射率。例如，反射性表面202和204可以具有70 %、85 %、96 %或者更高的反射率。更光滑的基片和更精细粉末金属得出更高的反射率。可以通过抛光玻璃基片或者通过把塑料模制成光滑的壁的形状得到光滑的表面。作为可供选择的替代方案，可以浇铸玻璃或者塑料使得通过安置液体/空气界面形成光滑的表面。可以通过多种气相沉积技术，包括喷溅、蒸发、离子镀、激光剥蚀或者化学气相沉积，形成精细的粉末金属膜。对这种反射应用有效的金属，包括而不限于Al、Cr、Au、Ag、Cu、Ni、Ta、Ti、Nd、Nb、Si、Mo和/或其
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作为替代方案，该反射性表面可以通过在光学腔200中的光导与布置在其顶部上的一系列薄膜中的任何一个之间插入低折射率介电体材料而形成。在该光导与该薄膜之间的折光率改变导致在该光导中的内全反射的情况，从而可以以近于100 %的效率反射足够低的入射角的入射光。在该替代方案中，反射性表面202或者204可以用镜，譬如介电体镜形成。介电体镜制造成在高和低折光率的材料之间交替的介电体薄膜的堆栈。从折光率改变处的每个界面反射该入射光的一部分。通过把该介电体层的厚度控制到波长的某个固定的分数或者倍数，并且通过增加从多个平行的界面的反射，可以产生反射率超过98%的净反射性表面。 某些介电体镜具有大于99. 8 %的反射率。介电体镜可以是客户定制设计的以接受可见光范围内预定的波长范围，并且接受预定的入射角范围。只要该制造可以控制该介电体膜堆栈中的光滑性，在这种条件下就可以有超过99%的反射率。该堆栈可以包括20个至500个膜。在另一个替代方案中，第一和第二反射性表面202或者204作为分开的部件包括在光学腔200中。抛光的不锈钢或者铝薄片对于该目的可能就足够了。而且可能在连续的片材或者塑料卷的表面上产生反射的金属表面或者介电体镜。然后可以把反射性塑料的片固附到或者粘帖到光学腔200的其他部件上。光透射的区域206被安排成一个阵列，以形成用之形成图像的像素。在说明性的实施方案中，光透射的区域206间隔开约100至约350微米。该光透射的区域在形状上是细长的或者矩形的，其中较大的尺寸是约50至约300微米，而较窄的尺寸是在2至100微米之间，尽管其他的形状和尺寸也可以是适合的。对于投影显示器，该节距可以小至20微米，同时孔径光阑宽度小到5微米。由光透射区域206占据的前反射性表面202的面积与前反射性表面202的总面积的比在本文中称为透射比。光学腔200的说明性实施方案具有在约5%至约50%间的透射比。通常，有这样的低透射比的空间光调制器会发射不足以形成可用图像的光。为了保证从光学腔200发射较多的光208，前和后反射性表面202和204 数次来回反射光208，直到所反射的光208穿过一个光透射区域206为止，或者直到光208 由于反射丢失其能量为止。较高反射率的表面造成较多的光208从光学腔200逸出以形成图像。下面的表1对几个透射比/反射率偶对列出经光透射区域206逸出的引入光学腔 200的光208的百分数(就效率而言)。
权利要求
1.一种形成图像的方法，包括把光引入到一个反射性光学腔中，该反射性光学腔包括多个光透射性区域，通过该多个光透射性区域光可以逸出该反射性光学腔；允许所引入的光经过至少一个所述光透射性区域逸出该反射性光学腔；提供多个光调制器，每个光调制器都具有至少第一状态和第二状态，其中在所述第一状态下，光调制器遮挡对应的光透射性区域，从而阻止引入到该反射性光学腔中的光照亮对应于所述光透射性区域的图像像素，并且在所述第二状态下，光调制器允许通过对应的光透射性区域逸出该反射性光学腔的光照亮对应于所述光透射性区域的图像像素；以及通过选择性地控制所述多个光调制器的状态来形成图像。
2.如权利要求1所述的方法，包括在整个反射性腔中基本上均勻地分布所引入的光。
3.如权利要求1所述的方法，其中把光引入包括交替地由多个不同着色的光源照明。
4.如权利要求1所述的方法，其中选择性地控制光调制器的状态包括改变施加至光调制器的电压。
5.如权利要求4所述的方法，其中该光调制器包括一个基于MEMS的快门组件。
6.如权利要求4所述的方法，其中该光调制器包括一个液晶部件。
7.如权利要求1所述的方法，包括选择性地反射照射在该光透射性区域的对应区域上的环境光，经过该光透射性区域允许引入的光逸出。
8.如权利要求1所述的方法，其中至少一个光透射性区域包括一个孔径光阑。
9.如权利要求1所述的方法，其中至少一个光透射性区域包括一个滤光器。
10.如权利要求1所述的方法，其中至少一个光透射性区域包括一个液晶部件。
11.如权利要求1所述的方法，其中该反射性光学腔包括一个第一反射性表面和一个第二反射性表面，该第一反射性表面包括所述多个光透射性区域，该第二反射性表面至少部分地面对该第一反射性表面。
12.如权利要求1所述的方法，包括把引入的光引入到基本包含于该反射性腔内的一个光导中。
全文摘要
公开了一种形成图像的方法，包括把光引入到一个反射性光学腔中，该反射性光学腔包括多个光透射性区域，通过该多个光透射性区域光可以逸出该反射性光学腔；允许所引入的光经过至少一个所述光透射性区域逸出该反射性光学腔；提供多个光调制器，每个光调制器都具有至少第一状态和第二状态，其中在所述第一状态下，光调制器遮挡对应的光透射性区域，从而阻止引入到该反射性光学腔中的光照亮对应于所述光透射性区域的图像像素，并且在所述第二状态下，光调制器允许通过对应的光透射性区域逸出该反射性光学腔的光照亮对应于所述光透射性区域的图像像素；以及通过选择性地控制所述多个光调制器的状态来形成图像。
文档编号G09G3/34GK102401992SQ20111034795
公开日2012年4月4日 申请日期2006年2月23日 优先权日2005年2月23日
发明者N·W·哈古德, R·巴顿 申请人:皮克斯特罗尼克斯公司