[发明专利]孔径调节器件、孔径调节方法及成像装置和图像显示装置

说明书

技术领域

本公开涉及一种使用微电流体(microelectrofluidic)法调节光通过其透射的孔径的孔径调节方法和器件。

背景技术

诸如孔径光阑(aperture diaphragm)或快门的用于调节和控制透光率的技术被广泛使用在获取图像的装置或图像显示装置中以驱动像素。

在常规光学系统中通常使用的可变孔径光阑操作多个金属叶片(blade)；然而，机械移动、摩擦力和可移动机械部件的使用会妨碍光学系统尺寸的减小。

已经提出了电热型或静电型的微机电系统(MEMS)孔径光阑；然而，孔径是非圆形的，在叶片之间存在间隙，相对于整个器件区域的最大孔径比是1％或更小。

另一方面，由于已经发展出结合微光学和微流体学的光流体技术，所以已经提出使用气压改变聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜以调节孔径比的可变孔径光阑。使用三维(3D)结构和毛细管力提高可变孔径光阑的分辨率。可变孔径光阑具有比MEMS孔径光阑高的孔径比；然而，必须使用注射泵(syringe pump)来驱动可变孔径光阑。

此外，最近已经提出了使用通过介电力操作的液体透镜的孔径光阑，孔径光阑的孔径比可以仅由形成在孔径底部的电布线(electric wire)调节而不使用外部驱动泵。

发明内容

本发明提供了能够以微电流体法来调节光通过其透射的孔径的孔径调节方法和器件。

附加的方面将在后面的描述中部分地阐述且部分地从该描述而明显，或者可以通过实践所给出的实施例而习知。

根据本发明的方面，一种孔径调节器件包括：腔室，形成流体在其中移动的空间；第一流体和第二流体，第一流体和第二流体不彼此混合且它们中的一个是光透射流体而另一个是光阻挡或光吸收流体，第一流体和第二流体设置在腔室内；以及第一电极单元，设置在腔室的内侧表面上并包括一个或多个电极，电压施加到电极上以在腔室内形成电场；其中光通过其透射的孔径通过电场所引起的第一流体与第二流体之间的界面位置的改变来调节。

第一流体和第二流体中的一个可以是液体金属或极性液体，而另一个可以是气体或非极性液体。

腔室的区域可以包括：通道区，对应于孔径根据界面位置的改变而调节的范围；和储存区，存储根据界面位置的改变而从通道区移动的流体。

腔室可以包括：第一基板，第一电极单元设置在其上；第二基板，面对第一基板并沿第一方向与第一基板分开；和阻挡壁，设置在第一基板上并沿不同于第一方向的第二方向与第二基板分开。

腔室的区域可以包括：第一通道；和第二通道，在第一通道的上部上连接到第一通道，其中孔径的范围通过第一通道和第二通道的每个中的第一流体与第二流体之间的界面位置的改变来限定。

第二通道的高度可以等于或大于第一通道的高度。

腔室可以包括：第一基板，第一电极单元设置在其上；第二基板，面对第一基板并沿预定方向与第一基板分开；第三基板，面对第二基板并沿该预定方向与第二基板分开；和阻挡壁，至少围绕形成在第一基板与第三基板之间的空间的一侧并与第二基板分开。

第一通道可以包括：第一基板，第一电极单元形成在其上；第二基板，与第一基板分开并包括在中心部分中的第一通孔和在外围部分中的第二通孔；和第一间隔物，设置在第一基板与第二基板之间用于形成内部空间。

第二通道可以由第二基板、与第二基板分开的第三基板和设置在第二基板与第三基板之间用于形成内部空间的第二间隔物形成。

不透明图案单元可以进一步形成在第三基板的中心部分上，该不透明图案单元可以阻挡透射穿过第一通道和第二通道的光。不透明图案单元的尺寸可以相应于孔径的由第一流体和第二流体的移动限定的最小尺寸。

接触第一流体和第二流体之中的极性流体的接地电极单元可以进一步形成在由第一通道和第二通道限定的空间中。

根据本发明的另一方面，一种成像装置包括：孔径调节器件；聚焦单元，用于由通过孔径调节器件入射的光来聚焦物体的图像；和成像器件，将聚焦单元所形成的图像转换为电信号。

根据本发明的另一方面，一种图像显示装置包括：光源单元，提供用于形成图像的光；和显示面板，根据图像信息调节从光源单元发射的光的透射率，并包括阵列形式的多个孔径调节器件。

显示面板可以包括：第一器件，其为所述孔径调节器件，其中的光透射流体表现第一颜色；第二器件，其为所述孔径调节器件，其中的光透射流体表现第二颜色；和第三器件，其为所述孔径调节器件，其中的光透射流体表现第三颜色。