显示设备和投影设备的制作方法

本发明涉及使用相变材料(pcm)和导模共振的显示设备。

背景技术：

1、在wo2017134506a1和相关出版物“garcia castillo，s.等人，“57-4:solid statereflective displaywith ltpsdiode backplane”，sid digest，50，1，第807到第810页(2019年)”和“broughton，b.等人，“38-4:solid-state reflective displaysutilizing ultrathin phase-change materials”，sid digest，48，1，第546到第549页(2017年)”中公开了基于pcm的反射显示设备，其中光开关效应是热调制的。

2、通过将分层结构与pcm和快门装置相结合，可以提供彩色显示器。pcm可以在白色和彩色之间切换，而快门装置可以在透明和不透明之间切换。pcm和快门的光学串联组合提供了对颜色和亮度的控制。然而，期望改进基于pcm的已知显示器的光学性能，简化其结构，和/或提供不同的光学效应。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是改进基于pcm的显示器的光学性能、简化其结构或提供不同的效应。

2、根据一个方面，提供了一种用于显示图案的显示设备，包括：至少一个具有分层结构的显示元件，分层结构包括：衍射层，衍射层包括被配置为将入射可见光衍射成分层结构中的导模共振的周期性结构；以及相变材料层，相变材料层包括可在具有不同折射率的两种稳定状态之间热切换的相变材料，相变材料被定位成允许导模共振和相变材料之间的耦合。

3、因此，提供了一种显示设备，其中，显示元件中的pcm被定位成与导模共振光学地交互。与共振相关联的入射辐射的限制极大地增强了pcm的影响，使得pcm的切换提供了相关显示元件的光学特性(通常为反射率)的根本变化。pcm和导模共振的组合提供了能够实现大范围光学效应的自由度，从而为调节设备的光学特性提供了更大的灵活性和/或提供产生吸引人的和/或独特的视觉效应的能力，而这些视觉效应是通过其他手段难以或不可能实现的。

4、在一些布置中，pcm的两种稳定状态包括高消光系数状态和低消光系数状态，处于高消光系数状态的相变材料层的消光系数在可见光谱上的平均值与处于低消光系数状态的相变材料层的消光系数在可见光谱上的平均值的比率大于3.0。在一些布置中，处于高消光系数状态下的消光系数在可见光谱上的平均值小于1.0。因此，处于低消光系数状态下的消光系数非常低。具有非常低的消光系数说明pcm在稳定状态下是高度透明的，而pcm层不需要太薄。当pcm处于这种稳定状态时，尽管共振条件导致辐射和pcm之间的交互增强，但pcm对导模的影响最小。当pcm处于低消光系数状态时，显示元件的表现将由导模共振而不是pcm所确定的滤光器特性所支配。相反，当pcm切换到高消光系数状态时，pcm中的吸收将大大抑制导模共振。因此，pcm可以在这种状态下充当快门，有效地将显示元件“关闭”到暗状态。

技术特征：

1.一种用于显示图案的显示设备，包括：

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述相变材料被定位成使得导模至少部分传播通过所述相变材料。

3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述周期性结构在至少一个方向上的周期小于600nm。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述分层结构包括位于所述周期性结构和所述相变材料层之间的第一支撑层。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第一支撑层被配置为用作波导层，用于引导所述导模共振。

6.根据权利要求4或5所述的设备，其中，所述第一支撑层具有与所述周期性结构的一部分相同的成分，并且与所述周期性结构的所述一部分一体形成。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其中，所述分层结构还包括具有与所述第一支撑层不同成分的第二支撑层，所述第二支撑层位于所述第一支撑层和所述相变材料层之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述分层结构还包括反射层。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述周期性结构在至少一个方向上的周期大于600nm。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述周期性结构仅在一个方向上是周期性的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述周期性结构在两个方向上是周期性的。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述周期性结构限定了交叉衍射光栅。

13.根据权利要求11或12所述的设备，其中，所述周期性结构的图案在至少一个方向上具有第一周期性且在至少一个方向上具有第二周期性，所述第一周期性不同于所述第二周期性。

14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述周期性结构包括闪耀光栅或元结构。

15.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述相变材料的两种稳定状态包括高消光系数状态和低消光系数状态。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，处于所述高消光系数状态的所述相变材料层的所述消光系数在可见光谱上的平均值与处于所述低消光系数状态的所述相变材料层的所述消光系数在可见光谱上的平均值的比率大于3.0。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，处于所述高消光系数状态的所述消光系数在所述可见光谱上的平均值小于1.0。

18.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述相变材料层包括以下一项或多项、基本由以下一项或多项组成或由以下一项或多项组成：

19.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述相变材料层包括以下一项或多项、基本由以下一项或多项组成或由以下一项或多项组成：sb2s3；ge2sb2se4te；gesbteo；gesnteo；gesnsbteo；tebisnn；tebisns；tebisno；sesnbi；sesnbio；sesngeo。

20.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述显示元件的所述分层结构还包括一个或多个另外的相变材料层，每个另外的相变材料层能够在具有不同折射率的两种稳定状态之间切换。

21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述相变材料层和至少一个所述另外的相变材料层位于所述衍射层的相对侧。

22.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括开关装置，所述开关装置能够根据多个不同加热曲线中的每个加热曲线向所述显示元件施加热量。

23.根据权利要求22所述的设备，其中：

24.根据权利要求22或23所述的设备，包括多个所述显示元件，并且其中，所述开关装置被配置为允许所述显示元件基本上相互独立地被加热。

25.一种投影设备，包括根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中：

技术总结本公开涉及用于显示图案的显示设备和方法。在一种布置中，一种设备包括至少一个具有分层结构的显示元件。该分层结构包括：衍射层，该衍射层包括被配置为将入射可见光衍射成分层结构中的导模共振的周期性结构；以及相变材料层，该相变材料层包括可在具有不同折射率的两种稳定状态之间热切换的相变材料。相变材料被定位成允许在导模共振和相变材料之间耦合。技术研发人员：G·特里格-拉姆,P·侯赛尼受保护的技术使用者：伊英克公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19