專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像顯示裝置和圖像投影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像顯示裝置和一種應(yīng)用該圖像顯示裝置的圖像投影設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于圖像顯示裝置的技術(shù)，所述圖像顯示裝置設(shè)置有布置于矩陣中的多個(gè)像素的周期結(jié)構(gòu)，以及支承所述多個(gè)像素的襯底，該圖像顯示裝置調(diào)制從像素中的進(jìn)入表面進(jìn)入的光線，并且從出射表面發(fā)射出最終的光線，該技術(shù)防止由細(xì)小像素的周期性結(jié)構(gòu)導(dǎo)致高次衍射光線的出現(xiàn)，并且增加了本質(zhì)上所需的非衍射光線的數(shù)量。
背景技術(shù)：
在過(guò)去的LCD投影機(jī)和其它圖像顯示設(shè)備中，LCD面板或其它圖像顯示裝置中的像素的尺寸(像素間距)通常為10多微米或更大。然而在最近幾年，在減小LCD面板的尺寸和增大LCD面板的規(guī)格上取得了進(jìn)步，在市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)像素間距為10微米或更小的LCD面板。
隨著像素間距細(xì)致程度的提高，出現(xiàn)了下述問(wèn)題。
第一個(gè)問(wèn)題在于，入射到LCD面板的光束被像素周期結(jié)構(gòu)衍射，并產(chǎn)生不必要的高次衍射光線，尤其是帶有不可忽視的衍射率減小的1次衍射光線。這不僅是在LCD投影設(shè)備中雜散光線(閃光)的成因，而且由于本質(zhì)上需要的0次光線(非衍射光線)的數(shù)量減小并導(dǎo)致亮度的降低，所以使亮度降低。
第二個(gè)問(wèn)題在于，光線能通過(guò)的區(qū)域與整體的像素區(qū)域的面積比減小，開(kāi)孔率減小。像素不僅由形成孔的像素電極形成，而且包括薄膜晶體管或其它開(kāi)關(guān)器件和保持電容器。隨著像素間距變得更小，被開(kāi)關(guān)器件和保持電容器占據(jù)的面積相對(duì)增加?？椎拿娣e被上述量所犧牲掉(變小)，并且導(dǎo)致開(kāi)孔率減小。
將對(duì)第一個(gè)問(wèn)題加以解釋。即使在間距為10多微米的傳統(tǒng)LCD面板中，理論上，由于存在像素的周期結(jié)構(gòu)，會(huì)產(chǎn)生衍射光線。該衍射現(xiàn)象可通過(guò)方程表示，sin(θ)＝(λ/p)。這里，λ代表波長(zhǎng)，p代表像素間距，θ代表衍射角度。在過(guò)去，像素間距大，因此由上述方程給定的衍射角度θ較小，并且0次光線和高次衍射光線(1次、2次)根本上區(qū)分不大，因此上述問(wèn)題沒(méi)有顯著出現(xiàn)。但是，由于最近幾年來(lái)像素間距的細(xì)度提高，由上述方程給定的衍射角度θ變大，并且再不能忽視上述問(wèn)題。該問(wèn)題在于，例如，在David Armitage的文章“反射微顯示裝置中的分辨率”(SPIE，vol.3634，10(1999))中有解釋。
下面將對(duì)所述第二個(gè)問(wèn)題進(jìn)行解釋。在該類(lèi)型的圖像顯示裝置中，尤其是投影型圖像顯示裝置中，用于調(diào)制經(jīng)過(guò)每個(gè)像素的光束的開(kāi)關(guān)器件和保持電容器的電路圖案鄰近像素電極設(shè)置。然而隨著像素間距的細(xì)度的增大，被電路圖案占據(jù)的面積比增大。因此，出現(xiàn)了開(kāi)孔率下降、光線的利用效率下降的問(wèn)題。作為解決這一問(wèn)題的一種手段，例如在未審查的公開(kāi)專(zhuān)利No.3-236987中公開(kāi)了一種提供微透鏡陣列的方法，該微透鏡陣列包括很多個(gè)布置在像素的入射側(cè)的微透鏡，并且利用微透鏡陣列聚焦照射到像素的光束。但是微透鏡對(duì)應(yīng)于像素布置。因此，微透鏡自身具有類(lèi)似于像素陣列的饑餓感，并且又出現(xiàn)了衍射光線。這在與由像素周期結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的衍射疊加時(shí)成為更不可忽視的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了如下的裝置。
即，本發(fā)明的第一方面是一種圖像顯示裝置，該裝置具有布置在矩陣中像素的周期結(jié)構(gòu)，和支承所述多個(gè)像素的襯底，用于調(diào)制從入射表面進(jìn)入該裝置的光線，并從出射表面將最終的光線射出，在光線通過(guò)的一襯底的表面上形成有相移結(jié)構(gòu)，用于隨機(jī)改變光線的相位。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述相移結(jié)構(gòu)包括凹凸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)蝕刻光線通過(guò)的襯底的表面到隨機(jī)深度而形成。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述相移結(jié)構(gòu)包括凹凸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)在光線通過(guò)的襯底的表面上形成隨機(jī)厚度的電介質(zhì)透明薄膜而形成。
優(yōu)選地，所述相移結(jié)構(gòu)通過(guò)光刻法形成。
另外，所述相移結(jié)構(gòu)具有在像素單元中厚度變化的凹凸結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還包括利用所述圖像顯示裝置作為燈泡的圖像投影設(shè)備。
本發(fā)明的第二方面是一種圖像顯示裝置，該裝置設(shè)置有布置在矩陣中的像素的周期結(jié)構(gòu)，以及支承所述多個(gè)像素的襯底，用于調(diào)制從入射表面進(jìn)入該裝置的光線，并從出射表面將最終的光線射出，其特征在于，在光線通過(guò)的襯底的表面上形成有相移結(jié)構(gòu)和微透鏡結(jié)構(gòu)，該相移結(jié)構(gòu)用于隨機(jī)改變光線的相位，該微透鏡結(jié)構(gòu)用于朝向像素會(huì)聚進(jìn)入的光線。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述相移結(jié)構(gòu)包括凹凸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)蝕刻光線通過(guò)的襯底的表面到隨機(jī)深度而形成。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述相移結(jié)構(gòu)包括凹凸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)在光線通過(guò)的襯底的表面上形成隨機(jī)厚度的電介質(zhì)透明薄膜而形成。
優(yōu)選地，所述相移結(jié)構(gòu)通過(guò)光刻法形成。另外，所述相移結(jié)構(gòu)具有在像素單元中厚度變化的凹凸結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，所述微透鏡結(jié)構(gòu)具有與各像素相同的孔徑，并且以與像素的周期結(jié)構(gòu)相同的周期排布。另外，所述微透鏡結(jié)構(gòu)使進(jìn)入的光線會(huì)聚，以便使該光線聚焦到像素處。
本發(fā)明還包括利用所述圖像顯示裝置作為燈泡的圖像投影設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過(guò)在圖像顯示裝置的入射表面或出射表面處形成賦予入射光線隨機(jī)相差的相移結(jié)構(gòu)，防止了由細(xì)小像素周期結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的高次衍射光線的出現(xiàn)，增加了0次光線(本質(zhì)上需要的非衍射光線)的數(shù)量，并且顯示凸現(xiàn)的亮度提高。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過(guò)在圖像顯示裝置的入射表面或出射表面處形成賦予入射光線隨機(jī)相差的相移結(jié)構(gòu)，防止了由細(xì)小像素周期結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的高次衍射光線的出現(xiàn)，增加了0次光線(本質(zhì)上需要的非衍射光線)的數(shù)量，同時(shí)通過(guò)在像素的入射表面上形成微透鏡結(jié)構(gòu)，防止了用于驅(qū)動(dòng)像素開(kāi)關(guān)的電路圖案阻擋入射光線，并且顯示凸現(xiàn)的亮度提高。此時(shí)，通過(guò)形成賦予入射光線隨機(jī)相差的相移結(jié)構(gòu)，也可防止由細(xì)小像素周期結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的高次衍射光線的出現(xiàn)。


圖1是示意圖，示出了使用投影型LCD面板的普通LCD投影設(shè)備的一光學(xué)系統(tǒng)；圖2A和2B是一普通投影型LCD面板的配置的局部放大圖；圖3A至3B示出了一例子，其中在光線進(jìn)入側(cè)(玻璃防塵板側(cè))的如圖2A和2B所示的副襯底表面上形成有相移結(jié)構(gòu)；圖4解釋了由于普通周期結(jié)構(gòu)所引起的衍射現(xiàn)象；圖5解釋了將相移結(jié)構(gòu)填加到周期結(jié)構(gòu)上，作為本發(fā)明第一實(shí)施例；圖6示出了在TFT襯底上形成相移結(jié)構(gòu)，作為本發(fā)明的第二實(shí)施例；圖7示出了在玻璃防塵板上形成相移結(jié)構(gòu)，作為本發(fā)明的第三實(shí)施例；圖8A和8B示出了一普通反射型LCD面板的配置；圖9A至9C示出了在圖8A和8B中的LCD面板中的副襯底上形成相移機(jī)構(gòu)的例子；圖10示出了在圖8A和8B中的LCD面板中的玻璃防塵板上形成相移機(jī)構(gòu)的例子；圖11A至11D解釋了利用光刻法形成相移結(jié)構(gòu)的方法，作為本發(fā)明的第一實(shí)施方式；圖12解釋了圖11A至11D中的第一EB掩膜；圖13A至13D解釋了利用光刻法形成相移結(jié)構(gòu)的方法，作為本發(fā)明的第二實(shí)施方式；圖14解釋了圖13A至13D中的第二EB掩膜；圖15A至15D解釋了利用光刻法形成相移結(jié)構(gòu)的方法，作為本發(fā)明的第三實(shí)施方式；圖16解釋了圖15A至15D中的第三EB掩膜；圖17解釋了在圖8A和8B中的LCD面板中的副襯底上形成相移機(jī)構(gòu)的例子；圖18A至18D解釋了利用光刻法形成相移結(jié)構(gòu)的方法，作為本發(fā)明的第四實(shí)施方式；圖19是示意圖，示出了透射型液晶顯示面板，作為根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置的配置的具體例子；圖20是示意性橫截面圖，示出了本發(fā)明的改進(jìn)形式的一實(shí)施例，解釋了在副襯底上形成相移結(jié)構(gòu)和微透鏡結(jié)構(gòu)的例子；圖21是橫截面圖，示出了在圖19所示的透射型液晶顯示面板中的副襯底上形成相移結(jié)構(gòu)和微透鏡結(jié)構(gòu)的例子；圖22是橫截面圖，示出了在圖19所示的透射型液晶顯示面板中的玻璃防塵板上形成相移結(jié)構(gòu)，在副襯底上形成微透鏡結(jié)構(gòu)的例子；
圖23示出了作為本發(fā)明一實(shí)施例的反射型LCD面板，解釋了在副襯底上形成相移結(jié)構(gòu)和微透鏡結(jié)構(gòu)的例子；圖24示出了作為本發(fā)明另一實(shí)施例的反射型LCD面板，解釋了的玻璃防塵板上形成相移結(jié)構(gòu)，在副襯底上形成微透鏡結(jié)構(gòu)的例子；圖25A和25B是加工圖，示出了形成在根據(jù)本發(fā)明的LCD面板中使用的微透鏡結(jié)構(gòu)的實(shí)施方法；圖26A至26C是加工圖，示出了形成在根據(jù)本發(fā)明的LCD面板中使用的微透鏡結(jié)構(gòu)的實(shí)施方法；圖27A至27D是加工圖，示出了形成在根據(jù)本發(fā)明的LCD面板中使用的微透鏡結(jié)構(gòu)的實(shí)施方法；圖28是示意性橫截面圖，示出了作為本發(fā)明一實(shí)施例的微透鏡結(jié)構(gòu)和相移結(jié)構(gòu)的結(jié)合狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
投影型LCD面板圖1是示意圖，示出了使用投影型LCD面板的普通LCD投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)。在圖1中示出的LCD投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)包括光源燈管001，第一蠅眼透鏡002，第二蠅眼透鏡002，用于分離和混合P波和S波的PS分離混合元件004，聚焦透鏡005，RGB分色濾光鏡006和007，平面鏡008a至008c，向場(chǎng)鏡009a至009c，中繼鏡010和011，二向色棱鏡012，投影型LCD面板013a至013c，以及投影透鏡014，并且該光學(xué)系統(tǒng)將放大的圖像投影到屏幕015上。
注意，為了使RGB分色濾光鏡006和007提取出R(紅色)、G(綠色)、B(藍(lán)色)分量，例如，濾光鏡006將B分量反射向平面鏡008a，并且使G和R分量通過(guò)濾光鏡007，同時(shí)濾光鏡007將G分量反射向透鏡009b，并使R分量通過(guò)透鏡009c。
圖1所示的投影型LCD面板根據(jù)輸入投影型LCD面板013a至013c的圖像信號(hào)來(lái)調(diào)制B、G、R分量，并且將調(diào)制后的放大圖像投影在屏幕015上。
本發(fā)明改進(jìn)了諸如投影型LCD面板013a至013c的LCD面板。
圖2A和2B分別是普通投影型LCD面板的配置的局部放大圖，在圖2A示出了裝有外部框架的狀態(tài)，圖2B示出了去除外部框架的狀態(tài)。普通的投影型LCD面板包括TFT襯底101，副襯底102，出射側(cè)玻璃防塵側(cè)板103，入射側(cè)防塵板104，外部框架105，以及撓性接線106。液晶密封在TFT襯底101和副襯底102之間。有效像素面積是附圖標(biāo)記107指示的面積。在普通的投影型LCD面板中，光線從副襯底102側(cè)作為輸入光線Li進(jìn)入，并從TFT襯底101側(cè)作為輸出光線Lo射出。
圖3A和3B示出了一例子，其中相移結(jié)構(gòu)109形成在光線出射側(cè)(玻璃防塵板104側(cè))的圖2A和2B所示副襯底102的表面上。圖3B示出了圖3A中的有效像素區(qū)107中的放大部分，而圖3C示出了圖3B中放大的橫截面A-A。副襯底102的入射表面被蝕刻或者形成有薄膜，其深度或厚度從d＝0到d＝λ/|N1-N2|，作為間距與二維布置的多個(gè)像素中的像素108相同的單元結(jié)構(gòu)。注意，d指代深度，λ指代波長(zhǎng)，N1指代在中心波長(zhǎng)的襯底折射率，N2指代在中心波長(zhǎng)的相移結(jié)構(gòu)的折射率。例如，當(dāng)參考波長(zhǎng)λ＝550nm，N1＝1.5，N2＝1.0(空氣)時(shí)，d為0～110nm之間的任何數(shù)值。這時(shí)，通過(guò)像素的光線給定的相差如下2π/λ×d×|N1-N2|＝0～2π利用蝕刻深度或薄膜形成厚度為0的區(qū)域作為基準(zhǔn)。另外，當(dāng)折射率為N2的相移結(jié)構(gòu)不是空氣結(jié)構(gòu)，而是填充在其中的透明樹(shù)脂時(shí)，如果例如N2＝1.4，那么d將是0～5500nm之間的任何數(shù)值。使像素間距和相移結(jié)構(gòu)的間距匹配的原因是為了防止相移結(jié)構(gòu)的邊界(蝕刻深度或薄膜形成厚度變化的線)進(jìn)入像素并由此影響圖像的質(zhì)量。
總之，如圖4所示，當(dāng)光線通過(guò)周期結(jié)構(gòu)并到達(dá)所述的觀測(cè)表面時(shí)，將由光波形成衍射(干擾)圖案，該光波在從單個(gè)周期單元到觀測(cè)表面的光學(xué)路徑長(zhǎng)度差值為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍的位置相互增強(qiáng)，在光學(xué)路徑長(zhǎng)度的差值為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的位置相互減弱。這時(shí)，0次光線的衍射率(光量與入射光量的比值)減少大約60％至70％，而相反地，衍射率為10％至20％左右的1次衍射光線或者衍射率為百分之幾左右的高次衍射光線將不會(huì)產(chǎn)生。但是，這以進(jìn)入周期結(jié)構(gòu)的光線的相位相互對(duì)準(zhǔn)(align)為基礎(chǔ)。
但是，如圖5所示，通過(guò)在周期結(jié)構(gòu)的入射表面(或出射表面)處形成隨機(jī)的相移結(jié)構(gòu)，剛射出之后的光線的相位變得不再對(duì)準(zhǔn)，并且由此能抑制衍射圖案(高次衍射光線)的產(chǎn)生。因此，通過(guò)在副襯底102的入射表面上形成根據(jù)本發(fā)明的相移結(jié)構(gòu)，能抑制高次衍射光線的出現(xiàn)。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，相移結(jié)構(gòu)形成在副襯底102的入射表面處，但即使是如圖6所示將相移結(jié)構(gòu)形成在TFT襯底101的出射表面處，或者形成在玻璃防塵板104的入射表面(或出射表面)處，也能獲得類(lèi)似的效果。
在普通的投影LCD面板中，光線進(jìn)入副襯底側(cè)，從TFT襯底側(cè)射出，但即使構(gòu)造成光線進(jìn)入TFT襯底側(cè)，從副襯底側(cè)射出，也可通過(guò)在一襯底的入射表面或出射表面處形成相移結(jié)構(gòu)來(lái)獲得類(lèi)似的效果。
在本實(shí)施例中，該示例示出了在投影型LCD面板的出射表面上形成相移結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明可應(yīng)用于其它的投影型(或透射型)圖像顯示裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置，作為其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，設(shè)置有布置在矩陣中的像素108的周期結(jié)構(gòu)，以及支承所述像素的基底101、102，該裝置調(diào)制進(jìn)入像素單元的入射表面的光線，并且從出射表面發(fā)射出最終的光線。本發(fā)明的特征在于，在例如有光線通過(guò)的襯底101的表面上形成用于隨機(jī)改變光線的相位的相移結(jié)構(gòu)109。所述相移結(jié)構(gòu)109包括凸凹結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)將有光線通過(guò)的襯底101的表面蝕刻一任意的深度而形成?？蛇x地，相移結(jié)構(gòu)可以是這樣的凸凹結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)在有光線通過(guò)的襯底的表面上形成任意厚度的透明電介質(zhì)薄膜而形成。優(yōu)選地，相移結(jié)構(gòu)109具有在像素單元中厚度不同的凸凹結(jié)構(gòu)。
圖8A和8B示出了普通反射型LCD面板的結(jié)構(gòu)。圖8A示出了裝有外部框架的狀態(tài)，圖8B示出了去除外部框架的狀態(tài)。該普通的反射型LCD面板包括TFT襯底201，副襯底202，反射板203，玻璃防塵板204，外部框架205，以及撓性電纜206?？蛇x地，也存在副襯底202形成在反射板203側(cè)，并且TFT襯底201形成在玻璃防塵板204側(cè)的情況。有效的像素區(qū)是附圖標(biāo)記207指代的區(qū)域。
圖9A至9C示出了在如圖8A和8B所示的LCD面板中，在光線進(jìn)入的副襯底202的表面上(玻璃防塵板204側(cè))形成相移結(jié)構(gòu)的例子。圖9B示出了圖9A中部分有效像素區(qū)207的放大圖，圖9C示出了在圖9B中的放大的A-A橫截面。TFT襯底201的像素區(qū)的表面被蝕刻或形成有薄膜，其深度或厚度在d＝0到d＝λ/|N1-N2|，作為間距與像素208相同的單元結(jié)構(gòu)。d指代深度，λ指代中心波長(zhǎng)，N1指代在中心波長(zhǎng)的襯底折射率，N2指代在中心波長(zhǎng)的相移結(jié)構(gòu)的折射率。例如，當(dāng)參考波長(zhǎng)λ＝550nm，N1＝1.5，N2＝1.0(空氣)時(shí)，d為0～550nm之間的任何數(shù)值。當(dāng)相移結(jié)構(gòu)填充有諸如透明樹(shù)脂等，例如N2＝1.4時(shí)，d為0～2750nm之間的任意數(shù)值。這時(shí)，通過(guò)像素的光線給定的相差如下2×2π/λ×d×|N1-N2|＝0～2π以蝕刻深度或形成薄膜的厚度為0的區(qū)域作為基準(zhǔn)。
由此，與上述實(shí)施例相同，能夠抑制由非常細(xì)的像素的周期結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的高次衍射光線的出現(xiàn)。
在本發(fā)明的這一實(shí)施例中，相移結(jié)構(gòu)形成在副襯底202的表面上，但是即使是如圖10所示在玻璃防塵板204上或者TFT襯底202的表面上形成像素結(jié)構(gòu)，可獲得類(lèi)似的效果。另外，類(lèi)似地，即使是副襯底202形成在反射板204側(cè)，而TFT襯底201形成在玻璃防塵板側(cè)的反射型LCD面板的情況下，如果將相移結(jié)構(gòu)形成在TFT襯底側(cè)或者副襯底側(cè)，也能獲得相同的效果。在根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例中，所述例子示出了將相移結(jié)構(gòu)應(yīng)用于反射型LCD面板，但本發(fā)明也可應(yīng)用于其它反射型圖像形成設(shè)備。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于LCOS(Liquid Crystal On Silicon，硅上液晶)，DLP(DigitalLight Processor，數(shù)字光處理器)，DMD(Digital Mirror Device，數(shù)字平面鏡設(shè)備)等。
通過(guò)蝕刻形成相移結(jié)構(gòu)的方法作為形成相移結(jié)構(gòu)109或209的方法有利用光刻法蝕刻的方法、薄膜形成法等。下面給出了利用蝕刻形成相移結(jié)構(gòu)的方法。所述形成相移結(jié)構(gòu)的方法與利用光刻法制造普通衍射型光學(xué)器件的方法相同。
(1)曝光和顯影首先，如圖11A所示，利用第一EB掩膜121和紫外發(fā)射器將事先涂敷在副襯底102上的光阻材料110曝光，并使之如圖11B所示顯影。
如圖12所示，第一EB掩膜121具有Cr(白色部分)區(qū)和非Cr(黑色部分)區(qū)，作為尺寸與隨機(jī)布置在其上的單個(gè)像素相同的單元區(qū)域。當(dāng)使利用該方法曝光的副襯底102顯影時(shí)，隨機(jī)陣列的光阻材料圖案111被轉(zhuǎn)移。
(2)蝕刻和光阻材料的去除在這一狀態(tài)下，如圖11C所示，將襯底蝕刻到λ/2/|N-1|＝550nm的深度(在反射型的情況下，蝕刻深度為以上數(shù)值的一半，275nm)，并且如圖11D所示，將光阻材料圖案111去除，使蝕刻區(qū)的隨機(jī)圖案結(jié)構(gòu)112形成在副襯底102的表面上。
接著，如圖13A所示，將光阻材料110再次涂敷在具有圖案結(jié)構(gòu)112的副襯底102上，然后借助于紫外發(fā)射器，利用第二EB掩膜122使該襯底類(lèi)似地曝光，并如圖13B所示顯影，該襯底被蝕刻到λ/4/|N-1|＝275mn的深度(在反射型的情況下，蝕刻深度為以上數(shù)值的一半，或者138nm)，并且如圖13D所示，將光阻材料圖案113剝離。如圖14所示，第二EB掩膜122以與第一掩膜121相同的方式具有隨機(jī)布置的單個(gè)像素的單元Cr區(qū)和非Cr區(qū)。但是，其布置的圖案與EB掩膜121不同。通過(guò)該過(guò)程，將具有隨機(jī)設(shè)置的四種蝕刻深度的結(jié)構(gòu)114形成在副襯底102的表面上。
另外，如圖15A至15D所示，通過(guò)使用第三EB掩膜123，以如參照?qǐng)D11A至11D和圖12A至12D所述的方法相同的方式，進(jìn)行紫外曝光、顯影、蝕刻和去除光阻材料。如圖16所示，第三EB掩膜123與第一EB掩膜121和第二EB掩膜122相同，具有隨機(jī)布置的單個(gè)像素的單元Cr區(qū)和非Cr區(qū)。但是，其布置的圖案與第一EB掩膜121和第二EB掩膜122不同。在這一過(guò)程中蝕刻的深度為λ/8/|N-1|＝138nm的深度(在反射型的情況下，蝕刻深度為以上數(shù)值的一半，69nm)。如果去除光阻材料圖案，那么在副襯底102的表面上形成具有如下8種蝕刻深度的相移結(jié)構(gòu)109(8個(gè)水平的二元結(jié)構(gòu))138nm、275nm、413nm、550nm、688nm、825nm、963nm和1100nm(對(duì)于反射型的情況，69nm、138nm、207nm、275nm、344nm、413nm、482nm和550nm)。
在上述過(guò)程之后，如果將TFT襯底101和玻璃防塵板103和104粘合到形成有相移結(jié)構(gòu)109的副襯底102上，如圖17所示，得到了帶有隨機(jī)相移結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置。
相移結(jié)構(gòu)也可通過(guò)形成電介質(zhì)透明薄膜來(lái)形成，而不是通過(guò)蝕刻所述襯底。圖18A至18D示出了這一例子。在圖18A至18D中示出的過(guò)程類(lèi)似于參照?qǐng)D15A至15D所解釋的過(guò)程，但是，代替圖15C所示的蝕刻步驟，進(jìn)行圖18C所示的薄膜形成步驟，薄膜的厚度與蝕刻的深度相同。
在上述具體示例中，給出了8水平的二元類(lèi)型，但是如果利用n個(gè)不同的EB掩膜重復(fù)n次相同的步驟，那么能形成2n水平的二元形狀，可預(yù)期更好地改進(jìn)相移效果。
另外，當(dāng)將具有隨機(jī)紫外光透射率的灰度水平(gray-level)掩膜用于每個(gè)像素單元區(qū)時(shí)，可用一步形成無(wú)限水平隨機(jī)相移結(jié)構(gòu)，并且可預(yù)期進(jìn)一步改進(jìn)相移效果。而且，可通過(guò)X射線平版印刷LIGA方法等形成。
透射型液晶面板圖19是一透射型液晶面板的示意圖，該透射型液晶面板作為根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置的配置的具體例子。
這種透射型液晶面板用于LCD投影機(jī)。
如圖19所示，有源矩陣型透射型液晶面板將液晶303保持在以預(yù)定距離結(jié)合的驅(qū)動(dòng)襯底301和副襯底302之間。在驅(qū)動(dòng)襯底301的內(nèi)表面上設(shè)置有相互垂直的掃描線304和信號(hào)線305。在交叉點(diǎn)處，像素電極306和包括像素開(kāi)關(guān)的薄膜晶體管(TFT)307布置在矩陣中。另外，雖然未示出，但驅(qū)動(dòng)襯底301的內(nèi)表面上形成有摩擦定向薄膜。此外，驅(qū)動(dòng)襯底301的外表面上形成有根據(jù)本發(fā)明的相移結(jié)構(gòu)。在另一方面，副襯底302的內(nèi)表面上形成有副電極308以及濾色器層309。濾色器層309具有RGB區(qū)，并且與各像素電極306對(duì)齊。另外，雖然未示出，副電極208的表面上也設(shè)置有類(lèi)似摩擦定向薄膜。此外，偏振板310、311粘附在結(jié)合的驅(qū)動(dòng)襯底301和副襯底302的外表面上。
薄膜晶體管307可通過(guò)掃描線304選取，并且信號(hào)電荷經(jīng)信號(hào)線305寫(xiě)入像素電極306中。將電壓施加在像素電極306與副電極308之間，由此使液晶有源。這通過(guò)將成對(duì)的交叉？(cross-nichol)布置的偏振板310、311的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)感測(cè)液晶，使白光對(duì)于彩色顯示裝置的透射改變。如果將這一顯示在前方利用放大投影光學(xué)系統(tǒng)投影在屏幕上，就得到了液晶投影設(shè)備。特別地，通過(guò)安裝設(shè)置有濾色器層309的有源型透射型液晶面板，可獲得單板型液晶投影設(shè)備。
圖20是示意性橫截面圖，示出了本發(fā)明的一改進(jìn)形式，并且示出了在副襯底102上形成相移結(jié)構(gòu)109和微透鏡結(jié)構(gòu)130的例子。
本示例的投影型LCD面板包括TFT襯底101，副襯底102，出射側(cè)玻璃防塵側(cè)板103，入射側(cè)防塵板104。液晶密封在TFT襯底101和副襯底102之間。在普通投影LCD面板的情況下，光線從副襯底102側(cè)進(jìn)入，從TIT襯底101側(cè)射出。
LCD面板由布置在矩陣中的像素108形成。像素的具體結(jié)構(gòu)由圖19示出。其中有光線通過(guò)的透明像素電極所在的孔區(qū)，以及用于開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)像素電極的電路圖案所在的非孔區(qū)。在現(xiàn)有技術(shù)中，光線不能通過(guò)有電路圖案形成的非孔區(qū)，由此導(dǎo)致光線利用效率的下降。光線通過(guò)的面積與像素整個(gè)面積的比被稱(chēng)作“開(kāi)孔率”。在普通投影LCD面板的情況下，開(kāi)孔率為50％至60％左右的投影LCD面板是主流。因此，近一半的光線被電路圖案阻擋。
因此，在本發(fā)明的改進(jìn)類(lèi)型的面板中，如圖20所示，具有對(duì)應(yīng)于像素設(shè)置的非常小的透鏡的組群。在TFT襯底101側(cè)，這些微透鏡130形成在副襯底102的表面上對(duì)應(yīng)于單個(gè)像素的陣列中。入射光通過(guò)微透鏡130會(huì)聚在相應(yīng)的像素電極108上，從而防止入射光線被像素開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)電路圖案阻擋。這時(shí)，微透鏡130的外部直徑等于像素的外部直徑，并且微透鏡陣列的間距與像素的間距相等。
如圖20所示，本發(fā)明的LCD面板形成有相移結(jié)構(gòu)109。即，將TFT襯底101側(cè)的副襯底102的表面蝕刻或形成薄膜，其深度或厚度在d＝0到d＝λ/|N1-N2|，作為間距與像素108相同的單元結(jié)構(gòu)。d指代深度，λ指代中心波長(zhǎng)，N1指代在中心波長(zhǎng)的襯底折射率，N2指代在中心波長(zhǎng)的相移結(jié)構(gòu)的折射率。例如，當(dāng)參考波長(zhǎng)λ＝550nm，N1＝1.5，N2＝1.0(空氣)時(shí)，d為0～1100nm之間的任何數(shù)值。這時(shí)，通過(guò)像素的光線給定的相差如下2×2π/λ×d×|N1-N2|＝0～2π以蝕刻深度或形成薄膜的厚度為0的區(qū)域作為基準(zhǔn)。另外，當(dāng)折射率N2不是空氣的折射率，而是所填充的諸如透明樹(shù)脂等的折射率，例如N2＝1.4時(shí)，d為0～5500nm之間的任意數(shù)值。使像素間距與相移結(jié)構(gòu)的間距匹配的原因是為了防止相移結(jié)構(gòu)109的邊界(蝕刻深度或薄膜形成厚度改變的線)進(jìn)入像素中，進(jìn)而影響圖像的質(zhì)量。
注意，圖20中示出的相移結(jié)構(gòu)109在深度d方向上畫(huà)有陰影，但是當(dāng)介質(zhì)N2為空氣時(shí)，相移結(jié)構(gòu)的實(shí)際深度d最大大約為1微米，因此微透鏡的聚焦點(diǎn)的差異根本不會(huì)引起問(wèn)題。如上所述，通過(guò)在TFT襯底101側(cè)的副襯底102的表面上形成相移結(jié)構(gòu)109和微透鏡結(jié)構(gòu)130，防止了由像素的周期結(jié)構(gòu)造成的高次衍射光線的產(chǎn)生，并同時(shí)防止了用于驅(qū)動(dòng)像素的電路圖案阻擋光線，由此有助于提高光線的利用效率。
在圖20中示出的實(shí)施例中，在TFT襯底側(cè)的副襯底102的表面上形成有相移結(jié)構(gòu)109和微透鏡結(jié)構(gòu)130，但是即使如圖21所示只在玻璃防塵板104側(cè)的副襯底102的表面上、或者如圖22所示只在玻璃防塵板104的出射表面(或入射表面)上形成相移結(jié)構(gòu)109也能獲得類(lèi)似的效果。普通的投影LCD面板在副襯底側(cè)接收光線，并從TFT襯底側(cè)將該光線輸出，但即使構(gòu)造成光線入射到TFT襯底側(cè)，從副襯底側(cè)出射，也能通過(guò)在出射側(cè)類(lèi)似地形成根據(jù)本發(fā)明的微透鏡結(jié)構(gòu)，并且在入射側(cè)襯底的入射表面或出射表面、或者出射側(cè)襯底上形成相移結(jié)構(gòu)，從而獲得類(lèi)似的效果。
另外，在本實(shí)施例中，一個(gè)示例示出了在投影型LCD面板的出射表面上形成相移結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明可應(yīng)用于其它投影型(或透射型)圖像顯示裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明更先進(jìn)的形式的圖像顯示裝置，作為基礎(chǔ)的配置，設(shè)置有布置在矩陣中的像素108的周期結(jié)構(gòu)、以及支承像素的襯底101和102，對(duì)從像素單元的入射表面進(jìn)入的光線進(jìn)行調(diào)制，并將該光線從出射表面射出。其特征在于，在例如有光線通過(guò)的襯底101的表面上形成用于隨機(jī)改變光線相位的相移結(jié)構(gòu)109和微透鏡結(jié)構(gòu)130。該相移結(jié)構(gòu)109包括凸凹結(jié)構(gòu)，該凸凹結(jié)構(gòu)是通過(guò)在有光線通過(guò)的襯底101的表面上蝕刻隨機(jī)深度而形成的。相移結(jié)構(gòu)109例如通過(guò)光刻法形成。優(yōu)選地，相移結(jié)構(gòu)109具有在像素單元中厚度不同的凸凹結(jié)構(gòu)。
反射型LCD面板圖20至22示出的實(shí)施例均為透射性LCD面板。與此相對(duì)，圖23示出的實(shí)施例為反射型LCD面板。即，圖23是作為本發(fā)明一實(shí)施例的反射型LCD面板的視圖，示出了在副襯底202上形成相移結(jié)構(gòu)209和微透鏡機(jī)構(gòu)230的示例。
這種反射型液晶面板用于LCD投影機(jī)。
如圖23所示，該反射型LCD面板包括TFT襯底201，副襯底202，TFT襯底上的反射板203，玻璃防塵板204等?？蛇x地，也存在TFT襯底201形成在玻璃防塵板204側(cè)的情況。
在圖23中示出的實(shí)施例中，在光線出射側(cè)的副襯底202的表面上形成有對(duì)應(yīng)于像素208的相移結(jié)構(gòu)209和微透鏡結(jié)構(gòu)230。像素208具有反射入射光線的像素電極所在的孔區(qū)、以及用于開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)該像素電極的電路圖案所在的非孔區(qū)。在現(xiàn)有技術(shù)中，形成有電路圖案的非孔區(qū)不反射光線，由此導(dǎo)致光線利用的效率下降。因此，在本實(shí)施例中，在TFT襯底201側(cè)的副襯底202的表面上，微透鏡230形成在對(duì)應(yīng)于各個(gè)像素208的陣列中，從而將光線會(huì)聚在像素208上，由此防止像素驅(qū)動(dòng)電路圖案對(duì)光線的吸收。此時(shí)，微透鏡230的外部形狀與像素208的外部形狀相同，并且微透鏡陣列的間距與像素中的像素的間距相同。另外，微透鏡的聚點(diǎn)位置是在反射層表面上的像素中心處，因此反射的光線再次被微透鏡轉(zhuǎn)換為平行光，并被輸出。
將副襯底202的像素區(qū)203的表面(與玻璃防塵板204相對(duì)的表面)蝕刻或形成薄膜，其深度或厚度在d＝0到d＝λ/|N1-N2|，作為間距與像素208相同的單元結(jié)構(gòu)。d指代深度，λ指代中心波長(zhǎng)，N1指代在中心波長(zhǎng)的襯底折射率，N2指代在中心波長(zhǎng)的相移結(jié)構(gòu)的折射率。當(dāng)相移結(jié)構(gòu)填充有諸如透明樹(shù)脂等，例如N2＝1.4時(shí)，d為0～2750nm之間的任意數(shù)值。這時(shí)，通過(guò)像素的光線給定的相差如下2×2π/λ×d×|N1-N2|＝0～2π相對(duì)于蝕刻深度或形成薄膜的厚度為0的區(qū)域。因此以與透射型LCD面板相同的方式形成隨機(jī)相移結(jié)構(gòu)，并且防止了由像素周期結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的高次衍射光線的出現(xiàn)。
注意，圖23中的相移結(jié)構(gòu)在深度d方向以陰影畫(huà)出，但當(dāng)介質(zhì)N2為空氣時(shí)，相移結(jié)構(gòu)的實(shí)際深度d最大大約為1微米，因此微透鏡的聚焦點(diǎn)的差異不會(huì)造成問(wèn)題。如上所述，通過(guò)在TFT襯底201側(cè)的副襯底202的表面上形成相移結(jié)構(gòu)209和微透鏡結(jié)構(gòu)230，防止了像素周期結(jié)構(gòu)引起的衍射光線的產(chǎn)生，并且同時(shí)防止了用于驅(qū)動(dòng)像素的電路圖案阻擋光線，由此有助于提高利用光線的效率。
圖24是橫截面圖，示出了作為本發(fā)明其它實(shí)施例的反射型LCD面板，示出了在玻璃防塵板204上形成相移結(jié)構(gòu)209、在副襯底202上形成微透鏡結(jié)構(gòu)230的例子。
在圖23中示出的實(shí)施例中，副襯底202的表面上形成有相移結(jié)構(gòu)209和微透鏡結(jié)構(gòu)230，但即使如圖24所示，在副襯底202的表面上形成微透鏡結(jié)構(gòu)230、在玻璃防塵板204的表面上形成相移結(jié)構(gòu)209，也能獲得相同的效果。
制造微透鏡陣列的方法圖25A和25B為加工圖，示出了根據(jù)本發(fā)明制造微透鏡陣列的方法，并且使用了壓模(stamper)方法。首先，如圖25所示，將Ni電鑄掩膜壓在事先形成在玻璃襯底410的表面上的第一光學(xué)樹(shù)脂層420上，以便轉(zhuǎn)移微透鏡表面。第一光學(xué)樹(shù)脂層420由低折射率的紫外樹(shù)脂組成。接著，用波長(zhǎng)接近365nm的紫外光以3000mJ的能量從玻璃襯底410的后側(cè)照射，以凝固該紫外樹(shù)脂。注意，將相移結(jié)構(gòu)409事先形成在玻璃襯底410的后側(cè)上。
接著，如圖25B所示，在微透鏡表面的凹凸中埋入具有第二折射率的樹(shù)脂，并且用平面壓模FS使其平坦，從而形成第二光學(xué)樹(shù)脂層430。在本實(shí)施例中，高折射率紫外樹(shù)脂滴下以填埋微透鏡表面的凸凹部，然后利用平面壓模FS使表面平坦。在該狀態(tài)下，照射紫外光以固定第二光學(xué)樹(shù)脂430的平坦的表面。注意，取代滴下液體樹(shù)脂，可通過(guò)旋涂來(lái)供給樹(shù)脂。由此獲得了帶有多層結(jié)構(gòu)的微透鏡陣列，其中包括低折射率的第一光學(xué)樹(shù)脂層420和高折射率的第二光學(xué)樹(shù)脂層430。
下面，參照?qǐng)D26A至26C，將對(duì)使用濕刻的微透鏡陣列的制造方法進(jìn)行描述。首先，如圖26A所示，清潔二氧化硅基(silica-base)玻璃襯底410，然后涂敷抗蝕劑，使之曝光，并顯影，以便使其形成為對(duì)應(yīng)于像素的圖案。注意，二氧化硅基玻璃襯底410首先形成有相移結(jié)構(gòu)409。接著，如圖26B所示，利用抗蝕劑各向同性地蝕刻二氧化硅基玻璃襯底410，從而形成球形透鏡表面R。注意，取代抗蝕劑，可使用具有優(yōu)良化學(xué)抗蝕性的金屬、多晶硅、無(wú)定形硅膜等作為掩膜材料。作為蝕刻劑，可使用HF基或BHF基的蝕刻劑。然后，如圖26C所示，在二氧化硅基玻璃襯底410上涂敷折射率不同的透明樹(shù)脂430?？赏ㄟ^(guò)旋涂或噴射來(lái)涂敷該樹(shù)脂。于是將通過(guò)濕刻形成為球形的透鏡表面R埋入樹(shù)脂中，隨后用紫外光照射該樹(shù)脂，或者對(duì)其進(jìn)行加熱處理，從而使該樹(shù)脂完全凝固。可使用環(huán)氧基、丙烯酸基、硅樹(shù)脂基、氟基樹(shù)脂，或其它樹(shù)脂，但每種樹(shù)脂可通過(guò)紫外射線處理或熱處理加以凝固和硬化。由此對(duì)應(yīng)于像素產(chǎn)生出微透鏡。
參照?qǐng)D27A至27C，將對(duì)利用濕刻制造微透鏡陣列的方法的另一例子進(jìn)行描述。在該示例中，與參照?qǐng)D26A至26C描述的示例不同，二氧化硅基玻璃襯底沒(méi)有形成相移結(jié)構(gòu)——通過(guò)另一步驟在遮蓋玻璃側(cè)形成相移結(jié)構(gòu)。首先，如圖27A所示，清潔二氧化硅基玻璃襯底，然后涂敷抗蝕劑，使之曝光，并顯影，以便使其形成為對(duì)應(yīng)于像素的圖案。接著，如圖27B所示，利用抗蝕劑各向同性地蝕刻二氧化硅基玻璃襯底410，從而形成球形透鏡表面R。注意，取代抗蝕劑，可使用具有優(yōu)良化學(xué)抗蝕性的金屬、多晶硅、無(wú)定形硅膜等作為掩膜材料。作為蝕刻劑，可使用HF基或BHF基的蝕刻劑。然后，如圖27C所示，將二氧化硅基玻璃襯底410覆蓋一遮蓋玻璃，并且將折射率不同的透明樹(shù)脂填入這兩者之間的間隙中?？烧婵兆⑷朐摌?shù)脂。可選地，可使用旋涂或噴射的方法。于是將通過(guò)濕刻形成為球形的透鏡表面R埋入樹(shù)脂中，隨后用紫外光照射該樹(shù)脂，或者對(duì)其進(jìn)行加熱處理，從而使該樹(shù)脂完全凝固?？墒褂铆h(huán)氧基、丙烯酸基、硅樹(shù)脂基、氟基樹(shù)脂，或其它樹(shù)脂，但每種樹(shù)脂可通過(guò)紫外射線處理或熱處理加以凝固和硬化。由此對(duì)應(yīng)于像素產(chǎn)生出微透鏡。最后，如圖27D所示，將遮蓋玻璃拋光，然后在表面上形成ITO或其它透明電極，以獲得副襯底。然后，盡管過(guò)程沒(méi)有示出，將形成有像素電極或薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)襯底和所述副襯底粘合在一起，將液晶填入兩者之間的間隙中，以便完成無(wú)源矩陣型液晶顯示裝置。
圖28是示意性橫截面圖，示出了用于無(wú)源矩陣顯示裝置的襯底的例子，該裝置層疊和結(jié)合有分開(kāi)制備的相移結(jié)構(gòu)和微透鏡結(jié)構(gòu)。如圖28所示，遮蓋玻璃事先形成有相移結(jié)構(gòu)，該相移結(jié)構(gòu)形成隨機(jī)衍射光柵。形成這一相移結(jié)構(gòu)的方法是利用圖11至18所示的過(guò)程。對(duì)應(yīng)于各像素的衍射光柵的高度合適地設(shè)定，并且隨樹(shù)脂的折射率、襯底折射率的差異而變化。在另一方面，二氧化硅基玻璃襯底事先形成有微透鏡結(jié)構(gòu)。細(xì)小的微透鏡一體地對(duì)應(yīng)每一像素分開(kāi)形成。事先形成有相移結(jié)構(gòu)的遮蓋玻璃和事先形成有微透鏡結(jié)構(gòu)地二氧化硅基襯底利用樹(shù)脂對(duì)準(zhǔn)并粘合在一起。在本發(fā)明的情況下，用于粘合所述遮蓋玻璃和二氧化硅基玻璃襯底的樹(shù)脂具有近似為1.60的折射率?？墒褂帽┧峄?、環(huán)氧基、或氨基甲酸乙酯基(urethane-based)樹(shù)脂。另外，當(dāng)反轉(zhuǎn)相移結(jié)構(gòu)的凸凹部時(shí)，可使用氟基或硅樹(shù)脂基樹(shù)脂等作為粘合樹(shù)脂。在本實(shí)施例中，衍射光柵只形成在遮蓋玻璃處，微透鏡的高度位置不需要進(jìn)行調(diào)整，因此能只結(jié)合相移結(jié)構(gòu)和微透鏡結(jié)構(gòu)得到好產(chǎn)品，這使產(chǎn)量提高。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過(guò)形成相移結(jié)構(gòu)，能減少高次衍射光線的出現(xiàn)，并且防止在液晶投影設(shè)備中出現(xiàn)閃光。另外，通過(guò)形成相移結(jié)構(gòu)，本質(zhì)上需要的0次衍射光線(非衍射光線)的數(shù)量增加，有助于提高亮度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過(guò)形成相移結(jié)構(gòu)，可減少高次衍射光線的出現(xiàn)，并且防止在液晶投影設(shè)備中出現(xiàn)閃光。另外，通過(guò)形成相移結(jié)構(gòu)，本質(zhì)上需要的0次衍射光線(非衍射光線)的數(shù)量增加，有助于提高亮度。而且，通過(guò)形成微透鏡結(jié)構(gòu)，防止了由像素開(kāi)關(guān)電路區(qū)域造成對(duì)光線的阻擋，這有助于提高所投射圖像的亮度。
工業(yè)適用性利用本發(fā)明的LCD面板作為圖像調(diào)制裝置的LCD投影設(shè)備可用于多種領(lǐng)域中的圖像顯示。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，該裝置具有布置在矩陣中像素的周期結(jié)構(gòu)，和支承所述多個(gè)像素的襯底，用于調(diào)制從入射表面進(jìn)入該裝置的光線，并從出射表面將最終的光線射出，其特征在于在光線通過(guò)的襯底的表面上形成有相移結(jié)構(gòu)，用于隨機(jī)改變光線的相位。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述相移結(jié)構(gòu)包括凹凸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)蝕刻光線通過(guò)的襯底的表面到隨機(jī)深度而形成。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述相移結(jié)構(gòu)包括凹凸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)在光線通過(guò)的襯底的表面上形成隨機(jī)厚度的電介質(zhì)透明薄膜而形成。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述相移結(jié)構(gòu)通過(guò)光刻法形成。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述相移結(jié)構(gòu)具有在像素單元中厚度變化的凹凸結(jié)構(gòu)。
6.一種圖像投影設(shè)備，包括按以下順序沿光學(xué)軸布置的光源、顯示面板和放大投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述顯示面板具有布置在矩陣中像素的周期結(jié)構(gòu)，和支承所述多個(gè)像素的襯底，用于調(diào)制從入射表面進(jìn)入該裝置的光線，并從出射表面將最終的光線射出，并且在光線通過(guò)的襯底的表面上形成有相移結(jié)構(gòu)，用于隨機(jī)改變光線的相位。
7.一種圖像顯示裝置，該裝置具有布置在矩陣中的像素的周期結(jié)構(gòu)，以及支承所述多個(gè)像素的襯底，用于調(diào)制從入射表面進(jìn)入該裝置的光線，并從出射表面將最終的光線射出，其特征在于在光線通過(guò)的所述襯底的表面上形成有相移結(jié)構(gòu)和微透鏡結(jié)構(gòu)，該相移結(jié)構(gòu)用于隨機(jī)改變光線的相位，該微透鏡結(jié)構(gòu)用于朝向像素會(huì)聚進(jìn)入的光線。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述相移結(jié)構(gòu)包括凹凸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)蝕刻光線通過(guò)的襯底的表面到隨機(jī)深度而形成。
9.如權(quán)利要求7所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述相移結(jié)構(gòu)包括凹凸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)在光線通過(guò)的襯底的表面上形成隨機(jī)厚度的電介質(zhì)透明薄膜而形成。
10.如權(quán)利要求7所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述相移結(jié)構(gòu)通過(guò)光刻法形成。
11.如權(quán)利要求7所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述相移結(jié)構(gòu)具有在像素單元中厚度變化的凹凸結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求7所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述微透鏡結(jié)構(gòu)具有與各像素相同的孔徑，并且以與像素的周期結(jié)構(gòu)相同的周期排布。
13.如權(quán)利要求7所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述微透鏡結(jié)構(gòu)使進(jìn)入的光線會(huì)聚，以便使該光線聚焦到像素處。
14.一種圖像投影設(shè)備，包括按以下順序沿光學(xué)軸布置的光源、顯示面板和放大投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述顯示面板具有布置在矩陣中的像素的周期結(jié)構(gòu)，以及支承所述多個(gè)像素的襯底，用于調(diào)制從入射表面進(jìn)入該裝置的光線，并從出射表面將最終的光線射出，并且在光線通過(guò)的所述襯底的表面上形成有相移結(jié)構(gòu)和微透鏡結(jié)構(gòu)，該相移結(jié)構(gòu)用于隨機(jī)改變光線的相位，該微透鏡結(jié)構(gòu)用于朝向像素會(huì)聚進(jìn)入的光線。
全文摘要
一種用于LCD投影設(shè)備的圖像顯示裝置具有布置在矩陣中的像素的周期結(jié)構(gòu)，和支承像素的襯底，調(diào)制從入射表面進(jìn)入的光線，并從出射表面將最終的光線射出。在光線通過(guò)的襯底的表面上形成有相移結(jié)構(gòu)，用于隨機(jī)改變光線的相位。相移結(jié)構(gòu)具有凹凸結(jié)構(gòu)，通過(guò)蝕刻形成?？蛇x地，所述相移結(jié)構(gòu)制成凹凸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)在光線通過(guò)的襯底的表面上形成隨機(jī)厚度的電介質(zhì)透明薄膜而形成。所述相移結(jié)構(gòu)通過(guò)光刻法形成。所述相移結(jié)構(gòu)具有在像素單元中厚度變化的凹凸結(jié)構(gòu)。因此防止了由非常細(xì)小的像素的周期結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的高次衍射光線的出現(xiàn)，由此增加了0次光線的數(shù)量。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1496490SQ0380004
公開(kāi)日2004年5月12日 申請(qǐng)日期2003年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月23日
發(fā)明者渡邊真也 申請(qǐng)人:索尼公司