[发明专利]光寻址空间光调制器以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光寻址空间光调制器(OASLM)，有时术语称为光阀(light valve)。

背景技术

存在多种不同的技术方法用于产生可见光显示器，特别是大尺寸显示器，诸如那些特征为大屏幕电视机的大尺寸显示器。液晶显示器通常展示出高分辨率以及厚度优势(例如，大约3英寸)。这些通常将尺寸限制到42”(对角线)或者更小，这是因为成本限制以及以下事实，即沿着非常长的无定性硅行或者列驱动线，无法容易地维持驱动电流，要求非常复杂的驱动电子器件。液晶显示器遭受以下缺点，即单个像素可以严重地恶化整个显示器上的分辨率；大块玻璃具有较少的大型面板，所以产出损耗是高度非线性的并且随着显示器尺寸而降低。

用于大型显示器的另一技术是等离子体电视机，商业上通常可用的在42-50英寸范围。尽管等离子体提供了良好的厚度(例如，4英寸)以及较宽的观看角度，但是分辨率不如其他技术锐利，昂贵的寻址电子器件将比特深度相对于分辨率进行平衡，而不是将两者都最大化，它们通常较严重并且随着时间的过去在显示器屏幕上遭受“燃烧(burn in)”，并且它们遭受与液晶显示器一样的单像素缺憾(shortfall)。尽管一些研究正在研究在大型显示器中使用有机LED(OLED)，但针对这种高功率应用，这些通常具有大约8000小时或者更短的寿命，并且这些被视为是其固有局限。

正投电视和背投电视正变得越来越流行，因为它们克服了液晶和等离子体技术中的上述问题中的某些。投影系统支持100英寸或者 更大的屏幕尺寸，并且通常遭受分辨率和/或亮度(例如，为了非常大型的屏幕与环境光相斗争)问题的影响。光阀是投影器系统的要点，混合不同颜色光(例如，红色、绿色以及蓝色)的阴影从而在显示的图像中产生全光谱颜色。高温多晶硅(HTPS)实施，诸如Seiko、Epson以及Sony投放市场的那些实施，通常使用弧光灯用于照明，但是在显示器上仍展示低亮度，这是由于孔径限制(光与反射面积的比率)以及寄生衍射。另外，商业上更流行的模型中的分辨率不比等离子体的更佳。

在相对较小的大型显示器市场上，Sony、JVC以及其他制造商的主机使用硅上液晶(LCoS)光阈。虽然这些改进了亮度以及甚至分辨率超过了HTPS技术，并且只用了很少的额外费用，但是它们也使用弧光灯用于照明从而克服弧光灯与显示器之间的光损失。由于孔径、寄生衍射以及铝反射率，通常LCoS中的光损失为35％或者更高。本发明人发现这种损失是LCoS技术中固有的，因为很多光在“瓦片(tile)”(通常是分散的铝反射器)之间损失并且甚至更大量的光由于那些瓦片边界的衍射而损失。

数字光处理(DLP)，一种德州仪器(Texas instruments)的现有技术，也使用弧光灯并且产生中范围亮度但是比LCoS更小的分辨率。DLP展示了比LCoS更高的光损失，这是由于除了微反射器之外的自旋“颜色轮”，其强加了类似于LCoS瓦片的损失。颜色轮视为DLP为了操作单个光阀所必需的；用于不同颜色的多个光阀视为促使了足够高的成本，从而使得DLP在商业上与其他技术相比不具备竞争力。

HTPS、LCoS以及DLP中的每个在调制表面的下面直接部署了寻址电子器件。这导致两个竞争的关注点。第一，用于驱动电子器件的大面积CMOS冲模(die)是很昂贵的；增大的CMOS芯片尺寸与费用是高度非线性的。第二，光器件需要调制表面大到足以收集足够的光用于驱动具有足够分辨率和亮度的大型显示器。如上所述的调制面板和驱动电子器件的汇合导致针对制造HTPS、LCoS以及 DLP投影器的低产量和高费用。本领域需要的是这样一种技术，其支持具有良好分辨率和亮度的大型屏幕显示器(例如，大于大约42英寸)，而无需在上述CMOS芯片的尺寸和使得当前技术中的费用增加的光调制表面之间做出折衷。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，提供一种包括按所描述顺序部署的下列层的光学器件。电绝缘第一势垒层部署在第一电极层上，以及光电导层部署在第一势垒层上。载流子限制层部署在光电导层上。载流子限制层定义了遍及其中分散了多个载流子陷阱的体积。电绝缘第二势垒层部署在载流子限制层上，以及光阻挡层部署在第二势垒层上用于阻挡选定波长频带的光。反射层部署在光阻挡层上用于反射选定波长频带内的光，双折射层或者色散层部署在反射层上，以及光透射第二电极层部署在双折射层或者色散层上。属于“部署在...上”不意味着层必须彼此直接结合；介入层可以插入在上述层之间，将进一步在下文中详述。