A grating light valve (GLV, tükörfordításban: "optikai rácsos fényszelep") egy digitális kivetítési-technológia, amely dinamikusan vezérelhető optikai ráccsal működik. Hasonló feladatokra használható, mint a DLP (az angol Digital Light Processing rövidítése) a videoprojektor eszközökben. Ez gyakorlatilag a mikroelektromechanikus rendszerek (MEMS) egyfajta optikai alkalmazása, ezért optikai MEMS-nek vagy mikroopto-elektromechanikus szerkezeteknek (MOEMS) is nevezik.

A GLV szilíciumlapkákon létrehozott apró, mozgatható szalagokon létrejövő diffrakció segítségével téríti el a ráeső és róla visszaverődő fényt. Minden egyes pixelhez hat szalagból álló optikai rács tartozik. Az elektronikus jelek megváltoztatják a rácsok mélységét (gyakorlatilag a rácsállandójukat) és ez lehetővé teszi, hogy egy adott irányban folytonos módon állítható legyen a visszavert fény intenzitása. Ez jelentősen eltér a DLP működésétől, abban ugyanis a kivetített kép egy-egy pixele, (nagy frekvenciával) csak ki-be kapcsolható (on-off) és a bekapcsoltság időtartamával, (kitöltési tényező) szabályozható a kivetített képen az adott pixel érzékelt fényerőssége.

A kaliforniai Sunnyvale-ben található Silicon Light Machines (SLM) a GLV technológiát "Grated Light Valve" és a GLV védjegyekkel forgalmazza és licenceli.

Rövid történet A GLV-t eredetileg a kaliforniai Stanford Egyetemen fejlesztette ki David M. Bloom villamosmérnök professzor, William C. Banyai, Raj Apte, Francisco Sandejas és Olav Solgaard. 1994-ben Bloom megalapította a Silicon Light Machines startup céget a technológia fejlesztésére és kereskedelmi forgalomba hozatalára. 2000-ben a Cypress Semiconductor felvásárolta a céget és eladta, új tulajdonosa a Dainippon Screen Manufacturing Co., Ltd. lett, melynek jelenleg is teljes tulajdonában van.

2000 júliusában Sony bejelentette, hogy technológiai licencszerződést írt alá az SLM-mel a GLV technológia nagyméretű lézerprojektorokban történő megvalósítására, de 2004-re a Sony bemutatta az SRX-R110 frontprojektort, amely azonban a Liquid crystal on silicon (LCoS) alapú SXRD technológiáját használja. Az SLM ezután partnerségre lépett az Evans&Sutherlanddel (E&S).

A GLV technológia felhasználásával ez a cég kifejlesztette az E&S lézerprojektort, amelyet kupolákban és planetáriumokban való használatra terveztek ez a Digistar 3 dóm vetítőrendszere.

Működése A GLV eszköz egy szilíciumlapkára épül és párhuzamos sorokban elhelyezkedő hat darab „nagy fényvisszaverő képességű mikroszalagból” (három, alumíniummal bevont felületű szalagpár). Egy szalag nagyjából hosszú, széles és vastag. A szalagok egy légrés felett függnek. A szalagpár egyik tagja mozdulatlan, a másik (aktív) szalag helyzete dinamikusan változtatható. Minden aktív szalag saját (többiektől független) elektromos csatlakozással rendelkezik. A szalagok (a felületükön levő alumíniumréteg miatt) és a tőle elektromosan elszigetelt aljzat (ami felett függnek) jó elektromos vezetők.

Amikor az aktív szalagok feszültségét földpotenciálra állítják (ami azonos az aljzatéval) a szalagra nem hat elektromos erő, alaphelyzetben van, az álló szalagokkal egy magasságban. Ilyenkor az eszköz tükörként működik a visszavert fény intenzitása megegyezik a beeső fényével (a minimális visszaverődési veszteségtől eltekintve). Amikor elektromos feszültséget kapcsolnak az aktív szalagra, a kialakuló elektromos tér miatt lefelé mozdul, a róla visszaverődő fény fáziskésést szenved a stabil szalagokról visszaverődő fényhez képest. Ha az aktív szalag elmozdulása éppen negyed hullámhossz, a visszavert fényben ez a késés félhullámhossznyi lesz, ami destruktív interferenciát, vagyis kioltást eredményez. Ilyenkor nem verődik vissza fény, a kivetített képen sötét lesz az adott pixel (nulla lesz a fényereje). Ha nem mozdul az aktív szalag, akkor az összes fény visszaverődik, ilyenkor a kivetített képen maximális lesz a pixel intenzitása (fényereje).

A DLP esetében, egy pixel vagy maximális fényerővel világít ("on" állapot) vagy minimálissal ("off" állapot) ezért is hívják digitálisnak (a DLP az angol Digital Light Processing rövidítése).

Ezzel ellentétben, a GLV esetén a visszavert fényerő fokozatosan szabályozható. A szalagokból álló pixel kisméretű optikai rácsként viselkedik, a róla visszaverődő fény egy része eltérül az úgynevezett +1 és -1 diffrakciós rendekbe. Ami a diffrakciós rendekbe jutott, hiányzik a 0. rendből (az el nem térítetten visszaverődő nyalábból).

Az eszközt úgy alakítják ki, hogy a csak a pixelről direktben visszaverődő fény (0. rend) mehessen tovább a kivetített kép pixeleként, amiből a kimeneten (kialakuló képen) hiányzik az elhajlási rendekbe, szabályozottan kijutó rész.

A diffrakció hatásos hullámhosszát a szalagok térbeli frekvenciája (szalagpár szélességei) határozza meg. Egyes megoldásoknál minden pixel esetén vannak vörös (red, R) egy zöld (green, G) és kék (blue, B) fényre aktív szalagok. Így hozzák létre a színes kép RGB részpixeleit. Más megoldásoknál három külön lézert használnak a három színcsatornára és ezek képét egyesítik a kivetítéskor.

A szalagokat fotolitográfiás eljárással, a CMOS gyártásához hasonló folyamat során állítják elő. Méretük nagyon pontosan szabályozható, a kialakításukhoz használt fotolitográfiai maszk határozza meg.

A szalag eltérítés nélküli (alap) állapotából a maximális kitérítésbe 20 nanoszekundum alatt tud átmozdulni, ami milliószor gyorsabb, mint a hagyományos LCD- eszközöknél, és körülbelül ezerszer gyorsabb, mint a Texas Instruments DMD technológiájánál. Ez a nagy sebesség a szalagok kis méretének, kis tömegének és csupán néhány száz nanométeres kitérésének köszönhető. Mivel nincs fizikai érintkezés a mozgó elemek között, a GLV élettartama akár 15 évnyi is lehet (ami több mint 210 milliárd kapcsolási ciklus).

Alkalmazások A GLV technológiát számos termékben alkalmazták, például lézeres HDTV készülékekben, ofszet nyomólemezre készítéséhez, az optikai távközlésben a hullámhossz kezeléshez használt DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) eszközökig. Széles körben folynak fejlesztések a GLV eszköznek a maszk nélküli fotolitográfiában való alkalmazását illetően is. Ez utóbbi technológiánál nem az történik, hogy fotomaszkkal, egy nagyobb fénynyalábból kivágva határozzák meg, hol világítják meg a felületet, hanem csakis a szükséges részek kapnak megvilágítást (expozíciót). Ez a gyakorlatban, alapvetően kétféleképpen valósul meg. Az egyik módnál egy kis átmérőjű nyalábbal járják végig ("satírozzák be") a kívánt mintázatot, a másiknál ezt a fénymintázatot képként vetítik oda.

Jegyzetek

Fordítás

Kategória:Képernyőtechnika