Kratownicowy zawór świetlny

Zawór światła siatkowego ( GLV ) to technologia „mikroprojekcji”, która działa przy użyciu dynamicznie regulowanej siatki dyfrakcyjnej . Konkuruje z innymi zaworów świetlnych , takimi jak cyfrowe przetwarzanie światła (DLP) i ciekłokrystaliczny na krzemie (LCoS), do implementacji w urządzeniach do projektorów wideo , takich jak telewizory z tylną projekcją . Zastosowanie układów mikroelektromechanicznych (MEMS) w zastosowaniach optycznych, znany jako optyczne MEMS lub struktury mikro-opto-elektro-mechaniczne (MOEMS), umożliwił łączenie elementów mechanicznych, elektrycznych i optycznych w bardzo małej skali.

Silicon Light Machines (SLM) w Sunnyvale w Kalifornii sprzedaje i licencjonuje technologię GLV ze znakami towarowymi pisanymi wielką literą Grated Light Valve i GLV, wcześniej Grating Light Valve. Zawór ugina lasera za pomocą szeregu maleńkich ruchomych wstążek zamontowanych na silikonowej podstawie. GLV wykorzystuje sześć wstęg jako dyfrakcyjnych dla każdego piksela. Układ siatek jest zmieniany przez sygnały elektroniczne, a to przesunięcie kontroluje intensywność ugiętego światła w bardzo płynnej gradacji.

Krótka historia

Zawór światła został pierwotnie opracowany na Uniwersytecie Stanforda w Kalifornii przez profesora elektrotechniki Davida M. Blooma wraz z Williamem C. Banyai, Rajem Apte, Francisco Sandejasem i Olavem Solgaardem , profesorem na Wydziale Inżynierii Elektrycznej Stanforda . W 1994 roku Bloom założył start-up Silicon Light Machines w celu rozwoju i komercjalizacji technologii. Cypress Semiconductor nabył Silicon Light Machines w 2000 roku i sprzedał firmę firmie Dainippon Screen. Przed przejęciem przez Dainippon Screen opublikowano kilka artykułów marketingowych w EETimes, EETimes China, EETimes Taiwan, Electronica Olgi i Fiber Systems Europe, podkreślając nowe możliwości produkcyjne Cypress Semiconductor w zakresie MEMS. Firma jest obecnie w całości własnością Dainippon Screen Manufacturing Co., Ltd.

W lipcu 2000 roku Sony ogłosiło podpisanie umowy licencyjnej na technologię z SLM na wdrożenie technologii GLV w projektorach laserowych do dużych obiektów, ale do 2004 roku Sony ogłosiło przedni projektor SRX-R110 wykorzystujący własną technologię SXRD opartą na LCoS . Następnie SLM nawiązał współpracę z Evans & Sutherland (E&S). Korzystając z technologii GLV, firma E&S opracowała projektor laserowy E&S, przeznaczony do użytku w kopułach i planetariach. Projektor laserowy E&S został włączony do Digistar 3 .

Technologia

Urządzenie GLV jest zbudowane na płytce krzemowej i składa się z równoległych rzędów wysoce odblaskowych mikrowstążek – taśm o wielkości kilku µm z wierzchnią warstwą aluminium – zawieszonych nad szczeliną powietrzną, które są skonfigurowane w taki sposób, że naprzemienne wstęgi (aktywne przeplatane statycznymi wstęgami) mogą być uruchamiane dynamicznie. Indywidualne połączenia elektryczne z każdą aktywną elektrodą taśmową zapewniają niezależne uruchamianie. Taśmy i podłoże przewodzą prąd elektryczny, dzięki czemu ugięcie taśmy można kontrolować w sposób analogowy: Gdy napięcie aktywnych taśm jest ustawione na potencjał masy, wszystkie taśmy są nieodchylane, a urządzenie działa jak lustro, więc padające światło wraca tą samą drogą. Po przyłożeniu napięcia między taśmą a przewodem bazowym generowane jest pole elektryczne, które odchyla aktywną taśmę w dół w kierunku podłoża. Odchylenie to może sięgać nawet jednej czwartej długości fali, tworząc efekty dyfrakcyjne na padającym świetle, które jest odbijane pod kątem innym niż kąt padającego światła. Długość fali do dyfrakcji jest określona przez częstotliwość przestrzenną wstęg. Ponieważ ta częstotliwość przestrzenna jest określana przez maskę fotolitograficzną użytą do utworzenia urządzenia GLV w CMOS , kąty odejścia mogą być bardzo dokładnie kontrolowane, co jest przydatne w zastosowaniach przełączania optycznego.

Przejście od nieugiętego do maksymalnego ugięcia taśmy może nastąpić w ciągu 20 nanosekund, czyli milion razy szybciej niż w przypadku konwencjonalnych wyświetlaczy LCD i około 1000 razy szybciej niż w przypadku technologii DMD firmy TI. Tak dużą prędkość można osiągnąć dzięki niewielkim rozmiarom, małej masie i niewielkiemu wychylenia (kilkaset nanometrów) taśm. Poza tym brak fizycznego kontaktu pomiędzy ruchomymi elementami sprawia, że żywotność GLV wynosi aż 15 lat bez zatrzymywania się (ponad 210 miliardów cykli przełączania).

Aplikacje

Technologia GLV została zastosowana w szerokiej gamie produktów, od laserowych zestawów HDTV, przez offsetowe maszyny drukarskie typu komputer-płyta, po komponenty DWDM używane do zarządzania długością fali. Dogłębnie zbadano również zastosowania urządzenia GLV w fotolitografii bezmaskowej.

Wyświetlacze

Aby zbudować system wyświetlania z wykorzystaniem urządzenia GLV, można zastosować różne podejścia: począwszy od prostego podejścia wykorzystującego pojedyncze urządzenie GLV ze źródłem białego światła, a tym samym system monochromatyczny, do bardziej złożonego rozwiązania wykorzystującego trzy różne urządzenia GLV, każde dla jednego źródeł kolorów podstawowych RGB, które kiedyś uległy dyfrakcji, wymagają różnych filtrów optycznych, aby skierować światło na ekran, lub półproduktu wykorzystującego pojedyncze białe źródło z urządzeniem GLV. Poza tym światło może zostać ugięte przez urządzenie GLV do okularu do wirtualnego wyświetlania na siatkówce lub do układu optycznego do projekcji obrazu na ekran ( projektor i tylny projektor ).

Zobacz też

Linki zewnętrzne