專利名稱：全息濾色片及其制造方法以及包含該濾色片的彩色液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全息濾色片，以及包含該濾色片的彩色液晶顯示裝置，尤其涉及具有分光功能和微透鏡功能中至少之一的全息濾色片，以及包含該濾色片的彩色液晶顯示裝置的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
近年來，已有多種彩色液晶顯示裝置投入實(shí)際使用。彩色液晶投影裝置即為這些彩色液晶顯示裝置的一種。所述彩色液晶投影裝置包括多種類型，每一種類型的裝置均采用三個(gè)液晶板。更具體地，這三個(gè)液晶板分別顯示紅色(R)光學(xué)圖像、綠色(G)光學(xué)圖像及藍(lán)色(B)光學(xué)圖像。呈現(xiàn)不同顏色的三幅光學(xué)圖像組合后由光學(xué)系統(tǒng)投射至屏幕上即形成全彩色圖像。
這種三屏板型彩色液晶投影裝置不僅需要三個(gè)價(jià)格昂貴的液晶板，而且需要大量將三色光波進(jìn)行分離或合成的光學(xué)元件。即，三屏板型彩色液晶投影裝置不僅成本較高，而且難以實(shí)現(xiàn)小型化。
另一方面，單屏板型彩色液晶投影裝置可降低成本，并易于實(shí)現(xiàn)小型化。這種單屏板彩色液晶投影裝置的示例可參見日本Victor有限公司所生產(chǎn)的背投影電視機(jī)(HV-D50LA1)。
圖9所示為日本Victor有限公司所生產(chǎn)的HV-D50LA1中采用的單屏板型彩色液晶投影裝置的基本光學(xué)原理的斷面示意圖。所述彩色液晶投影裝置具有全息濾色片，該全息濾色片示出為在玻璃基板1頂面上所形成的全息薄膜2。在玻璃基板1背面上設(shè)置有液晶層3。在液晶層3的背面設(shè)置有反射型電極層4。所述反射型電極層4具有反射型像素電極，每一像素電極用于反射R、G或B光波。所述反射型R、G及B電極組合形成單個(gè)像素。在圖9中，多個(gè)R電極沿垂直于圖幅的方向排列。同樣，多個(gè)G電極與多個(gè)B電極均沿垂直于圖幅的方向排列。而且，在玻璃基板1與液晶層3之間設(shè)置透明電極(圖中未示出)，以作為R、G、B電極的反電極。
在圖9所示的彩色液晶投影裝置中，由光源(未示出)發(fā)射的白色光波W以特定入射角入射至全息薄膜2。全息薄膜2利用其衍射作用，根據(jù)波長將白色光波W分為紅色(R)光波、綠色(G)光波以及藍(lán)色(B)光波(將光波分離為各自的光譜分量)。全息薄膜2還具有微透鏡陣列的功能，以將三種光波分別會(huì)聚在對(duì)應(yīng)的R、G、B電極上。此時(shí)，由于全息薄膜2的衍射條件不同，因而使得由R、G、B電極分別反射的紅色(R)、綠色(G)與藍(lán)色(B)光波之間彼此偏移。經(jīng)偏移的三種光波穿過全息薄膜2后，由投影透鏡(圖中未示出)投射至屏幕上。
圖10所示為具有分光功能與微透鏡陣列功能的全息圖(衍射光柵)的一個(gè)示例的平面示意圖。所述衍射光柵具有在玻璃基板11上形成的柵格圖，所述柵格圖具有多個(gè)相互平行的帶形區(qū)域12。帶形區(qū)域12可由例如金屬鉻(Cr)薄膜材料制成。當(dāng)然，Cr薄膜12不可透過光波，而光波僅可由多條帶形Cr薄膜12之間的間隙透過。
即，多條平行帶形Cr薄膜12區(qū)域可起到衍射光柵的作用，光波沿與帶形Cr薄膜12縱向垂直的方向發(fā)生衍射。此時(shí)，眾所周知，由于衍射角與光波波長具有相關(guān)性，所以R、G、B三色光波以不同的衍射角度進(jìn)行衍射。如此，白色光波W可實(shí)現(xiàn)分色。
而且，圖10所示的衍射光柵具有這樣獨(dú)特的特征，即帶形Cr薄膜12的寬度與間距呈周期性變化。所述排列方式可使衍射光柵具備微透鏡陣列的功能。更具體地，當(dāng)光波相同時(shí)，眾所周知，當(dāng)衍射光柵之間的間距減小時(shí)，衍射角度增大。因此，可通過逐漸改變衍射光柵的間距獲得透鏡功能。
此外，在如圖10所示的衍射光柵中，如上所述，光波僅沿與帶形Cr薄膜12縱向垂直的方向進(jìn)行衍射。因此，僅可在所述方向上獲得透鏡功能。因此，衍射光柵可起到具有線性焦點(diǎn)的柱狀透鏡的作用。但是，若需要，通過采用類似公知的菲涅耳波帶片的衍射光柵，必然也可實(shí)現(xiàn)具有點(diǎn)焦點(diǎn)的圓形或正方形透鏡的功能。
如圖10所示的衍射光柵的作用與多個(gè)相互平行的柱狀微透鏡相似。箭頭13所指區(qū)域起到單柱狀微透鏡的作用。在柱狀微透鏡區(qū)域13中，當(dāng)由右側(cè)向左側(cè)移動(dòng)時(shí)，帶形Cr薄膜12的寬度與間距均減小。即，在圖10所示的衍射光柵中，對(duì)于每一柱狀微透鏡區(qū)域13而言，帶形Cr薄膜12的寬度與間距均呈周期性變化。
當(dāng)將如圖10所示的衍射光柵未加改造而直接代替圖9所示的彩色液晶投影裝置中的全息薄膜2時(shí)，由于帶形Cr薄膜12不會(huì)透過光波，所以會(huì)降低由光源處所發(fā)出的白色光波W的利用效率。而且，在圖10所示衍射光柵中，帶形Cr薄膜區(qū)域12的間距非常小。例如，在區(qū)域13的中心位置處，其間距最大約為0.5μm。因此，必須通過電子束繪制方式形成圖10所示的衍射光柵，這不適于大批量工業(yè)生產(chǎn)。
為解決該問題，在圖9所示的彩色液晶投影裝置中，光通過主衍射光柵照射至玻璃基板上的感光聚合物薄膜。然后，對(duì)受光照射的感光聚合物薄膜進(jìn)行熱處理，以制成全息薄膜2。此時(shí)，當(dāng)所在區(qū)域的光強(qiáng)度增大時(shí)，該區(qū)域的折射率“n”也同樣增加。即，由感光聚合物制成的全息薄膜2具有調(diào)制折射率“n”，并起到折射率調(diào)制型衍射光柵的作用。
圖11所示為專利文獻(xiàn)1(日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平10-96807)中所公開的彩色液晶顯示裝置的斷面示意圖。所示彩色液晶顯示裝置具有公知的透光型液晶板40。所述液晶板40具有液晶顯示層41以及黑色矩陣(black matrix)42。所述液晶顯示層41具有多個(gè)像素，每一像素由紅色顯示區(qū)域R、綠色顯示區(qū)域G以及藍(lán)色顯示區(qū)域B組合而成。各彩色顯示區(qū)域之間的邊界由黑色矩陣42覆蓋。
全息濾色片50置于液晶板40的背面?zhèn)取Ｋ鋈V色片50具有全息板51及多個(gè)微透鏡52陣列。各微透鏡52以與液晶板40的各像素的周期相對(duì)應(yīng)的周期陣列狀排列。另外，全息板51由具有平行且均勻的槽的石英玻璃板制成，該石英玻璃板具有衍射光柵的作用。
在圖11所示的液晶顯示裝置中，當(dāng)將背光(后照光)60入射到全息濾色片50中時(shí)，根據(jù)波長不同，所述背光60以不同角度發(fā)生衍射，從而實(shí)現(xiàn)波長分離。然后，在全息板51的出射側(cè)呈現(xiàn)出紅色光波61、綠色光波62及藍(lán)色光波63。與全息板51相鄰放置的微透鏡52根據(jù)波長將光波分離，以使這些經(jīng)波長分離的光波會(huì)聚于各焦平面之上。更具體地，濾色片50這樣設(shè)置即，可使紅色光波61衍射并會(huì)聚于像素中的紅色顯示區(qū)域R，同時(shí)綠色光波62衍射并會(huì)聚于綠色顯示區(qū)域G，藍(lán)色光波63衍射并會(huì)聚于藍(lán)色顯示區(qū)域B。這種排列方式可使各光波均具有特定的顏色分量，以在黑色矩陣42處幾乎不會(huì)衰弱的情況下透過液晶元件。如此即可實(shí)現(xiàn)各液晶元件的彩色顯示。
在這種液晶顯示裝置中，全息板51采用透光型全息板，這是由于這種全息板沒有聚光性，并且衍射效率具有較小的波長相關(guān)性的緣故。因此，不必使全息板51與微透鏡52排列周期相一致。而且，不像與每一彩色顯示區(qū)域相對(duì)應(yīng)而設(shè)置單個(gè)微透鏡的情況，與每一像素相對(duì)應(yīng)而設(shè)置單個(gè)微透鏡52可使排列周期增加三倍。因此，微透鏡陣列易于制造并且易于排列。
圖12所示為在非專利文獻(xiàn)1(ITE Technical Report Vol.20，1996，pp.69-72)所公開的全息濾色片的斷面示意圖。該全息濾色片具有兩層全息薄膜71和72，以改善紅色、綠色與藍(lán)色光波之間的光強(qiáng)平衡。
通常，在全息薄膜中，存在某種光波波長最易于由該全息薄膜進(jìn)行衍射。更具體地，全息薄膜對(duì)于特定波長的光波具有最高的衍射效率。當(dāng)與特定波長的波長差增加時(shí)，衍射效率趨于下降。特別是，在折射率調(diào)制型全息薄膜中的折射率差(變化量)Δn小的情況下，衍射效率的波長相關(guān)性將趨于顯著。例如，在感光聚合物全息薄膜中，當(dāng)折射率差Δn最小值小于0.04時(shí)，則難于獲得衍射效率的波長相關(guān)性小的全息薄膜。
因此，在利用全息薄膜將白色光波根據(jù)波長分成紅色光波、綠色光波及藍(lán)色光波的情況下，全息薄膜設(shè)計(jì)為對(duì)綠色光波可獲得最高衍射效率，綠色光波的波長位于紅色、綠色及藍(lán)色光波范圍內(nèi)的中間波長范圍內(nèi)。與綠色光波相比，依上述原理而設(shè)計(jì)的全息薄膜對(duì)于紅色與藍(lán)色光波具有較低的衍射效率。因此，由全息薄膜進(jìn)行波長分離后，紅色和藍(lán)色光波與綠色光波相比具有較低的光強(qiáng)。因此，即使當(dāng)將分光后的紅色、綠色與藍(lán)色光波重新合成以獲得白色光波時(shí)，重新合成后形成的光波為略呈綠色的白色光波。
此外，用作彩色液晶顯示裝置的背光的鹵化物燈及超高壓水銀燈在綠色光波的波長范圍內(nèi)包含強(qiáng)的發(fā)射譜線。因此，當(dāng)鹵化物燈及超高壓水銀燈所發(fā)射的光波經(jīng)由被設(shè)計(jì)為對(duì)綠色光波具有最高衍射效率的全息薄膜實(shí)現(xiàn)波長分離時(shí)，在經(jīng)波長分離的紅色、綠色與藍(lán)色光波中，綠色光波的光強(qiáng)趨于最顯著。
圖12所示的全息濾色片具有兩層全息薄膜71與72，以減小前述對(duì)波長具有相關(guān)性的衍射效率的不均一性，從而改善彩色液晶顯示裝置中的色平衡(color balance)。第一全息薄膜71對(duì)特定波長為λ的光波具有衍射效率為η1，第二全息薄膜72對(duì)同一特定波長λ的光波具有衍射效率為η2。這里，當(dāng)所有入射光波均被衍射時(shí)，衍射效率設(shè)定為1，而當(dāng)所有光透射而未被衍射時(shí)，衍射效率則為0。
當(dāng)具有特定波長為λ而光強(qiáng)為1的入射光波入射到第一全息薄膜71中時(shí)，透射光波與衍射光波的光強(qiáng)之比為(1-η1)∶η1。當(dāng)通過第一全息薄膜71之后的透射光波再通過第二全息薄膜72時(shí)，透射光波(與原始入射光波方向平行)與衍射光波(與經(jīng)第一全息薄膜71衍射方向平行)的光強(qiáng)之比為(1-η1)(1-η2)∶η2(1-η1)。當(dāng)通過第一全息薄膜71之后的衍射光波再通過第二全息薄膜72時(shí)，衍射光波(與原始入射光波方向平行)與透射光波(與經(jīng)第一全息薄膜71衍射方向平行)的光強(qiáng)之比為η1η2∶η1(1-η2)。因此，通過兩層全息薄膜71與72后沿衍射方向的光波的光強(qiáng)為η2(1-η1)+η1(1-η2)＝η1+η2-2η1η2。
圖13示出了這樣的示例即，對(duì)圖12所示的具有兩層全息薄膜的全息濾色片進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬所得到結(jié)果的示例。在圖13中，水平軸線代表光波的波長(單位為nm)，豎直軸線代表全息薄膜的衍射效率。
曲線“a”所示為由單一全息薄膜制成的全息濾色片的衍射效率的示例。單一全息薄膜“a”設(shè)計(jì)為對(duì)綠色光波可獲得最高衍射效率，該綠色光波具有位于紅色與藍(lán)色光波中間的波長。因此，當(dāng)白色光波通過全息薄膜“a”進(jìn)行波長分離之后，紅色和藍(lán)色光波與綠色光波相比具有較低的光強(qiáng)。
另一方面，全息薄膜“b”設(shè)計(jì)為對(duì)紅色光波可獲得最高衍射效率，而全息薄膜“c”設(shè)計(jì)為對(duì)藍(lán)色光波可獲得最高衍射效率。于是，具有“b”與“c”兩層全息薄膜的全息濾色片具有組合的衍射效率，這如圖中曲線“d”所示。即，相對(duì)于綠色光波，全息濾色片“d”對(duì)紅色與藍(lán)色光波具有較高的衍射效率。由于全息濾色片“d”的衍射效率具有兩個(gè)峰值，因而有時(shí)將其稱為雙峰值全息濾色片。
圖14所示為專利文獻(xiàn)2(日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_2000-235179)中所公開的彩色液晶投影裝置的斷面示意圖。所示彩色液晶顯示投影裝置包括白色光源81、三個(gè)分色鏡82、玻璃基板83、由感光聚合物制成的全息透鏡層84、薄板玻璃層83、透明電極86、液晶層87、像素電極88、有源陣列驅(qū)動(dòng)電路89以及投影透鏡90。
在圖14所示的彩色液晶投影裝置中，白色光源81所發(fā)出的白色光波由三個(gè)分色鏡82波長分離成三原色光波(R、G和B)。經(jīng)波長分離的R、G與B光波以彼此不同的入射角被投影至全息透鏡層84，從而以最高衍射效率對(duì)這些光波進(jìn)行會(huì)聚。
專利文獻(xiàn)1日本公開專利申請(qǐng)?zhí)亻_平10-96807。
專利文獻(xiàn)2日本公開專利申請(qǐng)?zhí)亻_2000-235179。
非專利文獻(xiàn)1.ITE Technical Report Vol.20，1996，pp.69-72。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在上述由感光聚合物制成的全息薄膜中，可因光照射而增加的折射率差Δn限定為約0.04。眾所周知，在折射率調(diào)制型衍射光柵中，當(dāng)折射率差Δn增加時(shí)，衍射效率(光的利用效率)可得以增加。而且，當(dāng)折射率差Δn增加時(shí)，可減小衍射效率的波長相關(guān)性。如上所述，因?yàn)殡y以提高由感光聚合物制成的全息薄膜的衍射效率，所以不能說折射率差Δn約為0.04是足夠的。
另外，近年來，已要求增加彩色液晶投影裝置的亮度。因此，投影裝置中所采用的光學(xué)元件也需要耐受至少80至100度左右的溫度。但是，不能說感光聚合物已足以耐受高溫。當(dāng)感光聚合物受室溫與100℃之間的一定溫度反復(fù)作用時(shí)，由感光聚合物制成的全息薄膜本身將劣化，或者可能會(huì)從玻璃基板上分離。
而且，如本發(fā)明文獻(xiàn)1所公開的，具有多個(gè)微槽的石英玻璃全息板的各板均必須通過電子光刻和蝕刻進(jìn)行制造，這不適于進(jìn)行大批量生產(chǎn)。
考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的上述情況，本發(fā)明目的在于改善全息濾色片中光的利用效率以及耐熱性，所述全息濾色片具有分色功能與微透鏡功能中至少之一。本發(fā)明另一目的在于提供具有高亮度及改善色平衡的液晶顯示裝置。
解決問題的技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種具有下述濾色片功能的全息濾色片即，利用全息圖將入射光波進(jìn)行衍射分離，并將如此分離的具有不同波長的光波以特定空間周期投射到所需位置處。所述全息濾色片包括透光基板以及形成在所述基板上的透光類金剛石碳(DLC)膜。在所述DLC膜中，相對(duì)較高折射率帶形區(qū)域與相對(duì)較低折射率帶形區(qū)域交替放置。
在包含DLC膜的全息濾色片中，在從藍(lán)色光區(qū)域內(nèi)的470μm波長至紅色光區(qū)域內(nèi)的630μm波長的波長范圍內(nèi)，與所述入射光波相關(guān)的衍射效率的變化量最大可以為40％。另外，在從藍(lán)色光區(qū)域內(nèi)的470μm波長至紅色光區(qū)域內(nèi)的630μm波長的波長范圍內(nèi)，相對(duì)于s偏振光波與p偏振光波，所述全息濾色片能夠產(chǎn)生相互之間至少30％的衍射效率差。
此外，DLC膜可與微透鏡陣列組合。這種情況下，在DLC膜中，較高折射率帶形區(qū)域的寬度和間距可以預(yù)先設(shè)定為恒定的，微透鏡陣列可以包括以與特定空間周期相對(duì)應(yīng)的周期排列的多個(gè)微透鏡。
此外，在DLC膜中，較高折射率帶形區(qū)域的寬度和間距可以與特定空間周期相對(duì)應(yīng)而周期性地變化。所述排列方式使得全息濾色片可兼有分光功能與微透鏡陣列功能。
而且，全息濾色片可包括多個(gè)DLC膜。理想的是，各DLC膜對(duì)波長相互不同的光波具有衍射效率峰值。在這種情況下，理想的是，全息濾色片包括第一DLC膜和第二DLC膜，第一DLC膜對(duì)紅色光波具有衍射效率峰值，而第二DLC膜對(duì)藍(lán)色光波具有衍射效率峰值。
理想的是，在DLC膜中，在從較低折射率帶形區(qū)域至較高折射率帶形區(qū)域的邊界區(qū)域中，折射率呈多級(jí)變化。而且，更理想的是，在DLC膜中，在從較低折射率帶形區(qū)域至較高折射率帶形區(qū)域的邊界區(qū)域中，折射率呈連續(xù)變化。
在制造如上所述的全息濾色片的方法中，理想的是，DLC膜可由等離子CVD形成。而且，在DLC膜中的較高折射率區(qū)域可利用以下方法中任一方法對(duì)DLC膜進(jìn)行處理紫外光照射、X射線照射、同步輻射光照射、離子束照射及電子束照射。在DLC膜中的較高折射率區(qū)域是通過暴露于具有周期性強(qiáng)度分布的紫外線而形成的，所述紫外線是由穿過相柵掩膜的兩種衍射光波相互干涉而獲得的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，彩色液晶顯示裝置包括如上所述的全息濾色片以及與全息濾色片組合的液晶板。在全息濾色片中，濾色片功能中的空間周期與液晶板中所包含的多個(gè)像素的周期相對(duì)應(yīng)。更具體地，各像素均包括紅色顯示區(qū)域、綠色顯示區(qū)域以及藍(lán)色顯示區(qū)域。全息濾色片將入射光波分成紅色光波、綠色光波和藍(lán)色光波，并將這些光波分別投射至紅色區(qū)域、綠色區(qū)域以及藍(lán)色區(qū)域。彩色液晶顯示裝置的光源類型可包括鹵化物燈、超高壓水銀燈、冷陰極射線管、氙氣燈、發(fā)光二極管(LED)、半導(dǎo)體激光器(LD)、氬離子激光器、氦氖激光器、釔鋁石榴石(YAG)激光器等等。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種彩色液晶顯示裝置包括(a)多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光器件，用以分別發(fā)射藍(lán)色光波、綠色光波以及紅色光波；(b)全息濾色片，其包括具有微透鏡陣列功能的DLC膜；以及(c)液晶板，其包括以特定空間周期排列的多個(gè)像素。
在DLC膜中，相對(duì)較高折射率帶形區(qū)域和相對(duì)較低折射率帶形區(qū)域交替形成，較高折射率帶形區(qū)域的寬度和間隔與像素的空間周期相對(duì)應(yīng)而周期性地變化。
在制造所述彩色液晶顯示裝置的方法中，理想的是，DLC膜中的較高折射率帶形區(qū)域可以是通過暴露于具有周期性強(qiáng)度分布的紫外線而形成的，所述紫外線可由穿過相柵掩膜的兩種衍射光波相互干涉而獲得的。
發(fā)明的效果本發(fā)明采用具有高折射率變化量及良好耐熱性的DLC膜，以制成具有分光功能和微透鏡功能中至少之一的全息濾色片。因此，所制成的全息濾色片不僅可以提高光的利用效率，而且可以顯著改善耐熱性。采用改進(jìn)的全息濾色片可以提供具有高亮度和改善色平衡的彩色液晶顯示裝置。


圖1為示出本發(fā)明實(shí)施例中的DLC全息薄膜的制造方法的斷面示意圖。
圖2為示出本發(fā)明另一實(shí)施例中的DLC全息薄膜的制造方法的斷面示意圖。
圖3為示出本發(fā)明又一實(shí)施例中的DLC全息薄膜的制造方法的斷面示意圖。
圖4為示出本發(fā)明再一實(shí)施例中的DLC全息薄膜的制造方法的斷面示意圖。
圖5為示出本發(fā)明的全息濾色片中由于布拉格反射而形成衍射的一個(gè)示例的斷面示意圖，其中較高折射率區(qū)域(高折射率區(qū)域)和較低折射率區(qū)域(低折射率區(qū)域)之間的邊界相對(duì)于DLC膜厚度方向?yàn)閮A斜的。
圖6為示出在折射率變化量Δn為0.04的折射率調(diào)制型衍射光柵中，衍射效率的波長相關(guān)性和偏振相關(guān)性的曲線圖。
圖7為示出在折射率變化量Δn為0.5的折射率調(diào)制型衍射光柵中，衍射效率的波長相關(guān)性和偏振相關(guān)性的曲線圖。
圖8為示出根據(jù)本發(fā)明的彩色液晶投影裝置的一個(gè)示例的斷面示意圖。
圖9為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單屏板型彩色液晶投影裝置所采用的基本光學(xué)原理的斷面示意圖。
圖10為示出同時(shí)具有波長分離功能與微透鏡功能的衍射光柵的一個(gè)示例的平面示意圖。
圖11為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的彩色液晶顯示裝置的斷面示意圖。
圖12為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的全息濾色片的斷面示意圖。
圖13為示出圖12所示的全息濾色片中衍射效率的波長相關(guān)性的曲線圖。
圖14為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的彩色液晶投影裝置的斷面示意圖。
參考標(biāo)號(hào)說明1玻璃基板；2全息薄膜；3液晶層；4反射型電極層；11玻璃基板；12Cr薄膜衍射光柵；13單個(gè)微透鏡區(qū)域；21石英玻璃基板；22DLC膜；22a較低折射率區(qū)域；22b較高折射率區(qū)域；22c邊界區(qū)域；23a，23b石英玻璃基板；24a，24b金掩膜；24c衍射光柵；25a，25b紫外光束；25cKrF激光束；26隔離物；34金掩膜；35氦離子束；40液晶板；41液晶顯示層；42黑色矩陣；50全息濾色片；51全息板；52微透鏡；60背光；61紅色光波；62綠色光波；63藍(lán)色光波；71第一全息薄膜；72第二全息薄膜；“a”對(duì)綠色光波具有最高衍射效率的全息薄膜；“b”對(duì)紅色光波具有最高衍射效率的全息薄膜；“c”對(duì)藍(lán)色光波具有最高衍射效率的全息薄膜；“d”對(duì)紅色光波和藍(lán)色光波具有最高衍射效率的全息濾色片；81白色光源；82分色鏡；83玻璃基板；84，84a全息透鏡層；85薄板玻璃層；86透明電極；87液晶層；88像素電極；89有源陣列驅(qū)動(dòng)電路；90投影透鏡；91B藍(lán)色發(fā)光器件；91G綠色發(fā)光器件；以及91R紅色發(fā)光器件。
具體實(shí)施例方式
首先，為實(shí)施本發(fā)明，本發(fā)明人確認(rèn)通過向透光DLC膜照射能量射束可提高折射率。這種DLC膜可通過等離子化學(xué)氣相沉積(CVD)在玻璃基板、聚合物基板以及其它各種透光基板上形成。由等離子CVD獲得的透光DLC膜通常具有的折射率大約為1.55。
可采用離子束、同步輻射(SR)光波、電子束等作為提高DLC膜的折射率的能量射束。例如，當(dāng)在800keV的加速電壓下以5×1017/cm2劑量注入氦離子時(shí)，折射率變化量Δn可增加至大約0.65。利用H、Li、B、C或類似物離子注入也可同樣對(duì)折射率加以調(diào)制。另外，通過照射光譜在0.1至130nm的光譜范圍內(nèi)的SR光波也可將折射率變化量Δn增加至最大為0.65。此外，在紫外線照射下，當(dāng)在每一脈沖的照射密度為160μW/mm2的條件下、以100Hz的周期脈沖照射例如波長為248nm的KrF受激準(zhǔn)分子激光束時(shí)，折射率變化量Δn可增加到大約0.22。當(dāng)采用ArF(193nm)、XeCl(308nm)、XeF(351nm)等的受激準(zhǔn)分子激光束或Ar激光束(488nm)進(jìn)行照射時(shí)，折射率也可同樣得以調(diào)制。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的用光束對(duì)感光聚合物薄膜進(jìn)行照射而獲得的折射率變化量(Δn最大值約為0.04)相比，用能量射束對(duì)DLC膜進(jìn)行照射而獲得的這些折射率變化量呈數(shù)量級(jí)的增長。
圖1為示出本發(fā)明實(shí)施例中采用DLC膜制造全息薄膜的方法的斷面示意圖。這種DLC全息薄膜可理想地用于替代以下任一種全息薄膜(a)圖9所示的彩色液晶投影裝置采用的感光聚合物全息薄膜2；(b)圖11所示的彩色液晶投影裝置采用的石英玻璃全息板51；(c)圖12所示的感光聚合物全息薄膜71與72；以及(d)圖14所示的彩色液晶投影裝置的感光聚合物全息薄膜84。
在圖1所示的DLC全息薄膜的制造方法中，例如在二氧化硅(SiO2)玻璃基板21上通過等離子CVD形成全息薄膜22。然后，將在另一石英玻璃基板23a上形成的掩膜24a置于DLC全息薄膜22上。掩膜24a可由多種材料形成。然而，最好是采用金(Au)膜，這是因?yàn)槿缦戮壒始?，金易于以高精度進(jìn)行加工，在阻擋能量射束方面性能優(yōu)越，而且不會(huì)因氧化和腐蝕而帶來問題。金掩膜24a可按照例如以下步驟制造。
首先，通過公知的濺射法或電子束(EB)氣體沉積法在玻璃基板上沉積厚度約為0.5μm的金膜，接著在金膜上涂敷抗蝕層。接著通過步進(jìn)式曝光法將抗蝕層形成為圖案。接著借助于該抗蝕圖進(jìn)行干法蝕刻以將金膜形成為圖案。然后將抗蝕圖去除即可獲得金掩膜圖。
在替代上述方法的另一方法中，首先，通過濺射法或者EB氣沉積法在玻璃基板上沉積厚度最大約為50nm的鎳導(dǎo)電層。接著在鎳導(dǎo)電層上形成抗蝕圖。接著借助于該抗蝕圖進(jìn)行電鍍以在鎳導(dǎo)電層上沉積厚度約為0.5μm的金膜。通過去除抗蝕圖，可形成金掩膜。
通過上述任一方法形成的金掩膜具有與用于全息作用的衍射光柵圖對(duì)應(yīng)的圖案。如圖1所示，為使圖案簡單明了，帶形金掩膜24a的寬度和間隔顯示為恒定的。
如圖1所示，在金掩膜24a置于DLC膜22上的情況下，從上方朝向DLC膜22照射紫外光束25a。于是，在DLC膜22中，由金掩膜24a覆蓋且未受紫外光束25a照射的區(qū)域的折射率無變化。即，該區(qū)域的折射率保持為在通過等離子CVD進(jìn)行沉積時(shí)的折射率n1。另一方面，在DLC膜22中，未由金掩膜24a覆蓋且受紫外光束25a照射的區(qū)域的折射率發(fā)生變化。因此，折射率增加至n2。經(jīng)紫外光束照射后，將石英玻璃基板23a以及金掩膜24a由DLC全息薄膜22上去除。如此得到的DLC全息薄膜22具有兩種折射率n1與n2。這樣，該DLC全息薄膜22可起到具有兩級(jí)折射率調(diào)制型衍射光柵的作用。
此處，將圖1所示的DLC全息薄膜22與如圖10所示的衍射光柵相互比較。在圖10所示的衍射光柵中，Cr薄膜12所阻擋的光波不可用作衍射光，這樣降低了光的利用效率。另一方面，在圖1所示的DLC全息薄膜22中，通過具有低折射率n1的區(qū)域的光波與通過具有高折射率n2的區(qū)域的光波均可用作衍射光，如此便可提高光的利用效率。
另一方面，圖9、圖12和圖14所示的感光聚合物全息薄膜2、71、72及84與圖1所示DLC全息薄膜22相似，均可用作同時(shí)具有較低折射率區(qū)域和較高折射率區(qū)域的折射率調(diào)制型衍射光柵。因此，在感光聚合物全息薄膜中，通過較低折射率區(qū)域的光波和通過較高折射率區(qū)域的光波均可用作衍射光。但是，如上所述，用光照射感光聚合物薄膜所獲得的折射率變化量Δn最大為0.04左右。與之相比，用紫外光束照射DLC膜所獲得的折射率變化量Δn約為0.2。因此，與感光聚合物全息薄膜相比，圖1所示的DLC全息薄膜22可獲得更高的衍射效率，從而可提高光的利用效率。而且，DLC全息薄膜能夠增加折射率變化量Δn，如此便可減小衍射效率的波長相關(guān)性。
圖2為示出本發(fā)明另一實(shí)施例中利用DLC膜制造全息薄膜的方法的斷面示意圖。在圖2中，首先通過與圖1所示相類似的方法，使DLC全息薄膜22具有兩級(jí)折射率(即n1與n2)調(diào)制。此后，將另一石英玻璃基板23b上的第二金掩膜24b置于DLC全息薄膜22上。然后，在此狀態(tài)下，采用紫外光束25b進(jìn)行第二次照射。
此時(shí)，第二金掩膜24b具有開口，該開口起到這樣的作用即，在通過圖1所示的方法形成的DLC全息薄膜中，僅在具有高折射率n2的區(qū)域內(nèi)的選定區(qū)域進(jìn)行紫外光束照射。因此，經(jīng)紫外光束25b照射后，在具有較高折射率n2的選定區(qū)域內(nèi)，折射率增加至較高數(shù)值n3。于是，圖2所示的DLC全息薄膜22可起到具有三級(jí)折射率(即n1、n2與n3)調(diào)制的衍射光柵的作用。
如上所述，在依次利用具有部分修改的圖案的掩膜的同時(shí)，在DLC膜上反復(fù)進(jìn)行紫外線照射，可以獲得具有所需的超過兩級(jí)折射率調(diào)制的DLC全息薄膜。眾所周知，超過兩級(jí)折射率調(diào)制型衍射光柵與兩級(jí)折射率調(diào)制型衍射光柵相比，具有更高的衍射效率，這樣可進(jìn)一步改善光的利用效率。
圖3為示出本發(fā)明又一實(shí)施例中采用DLC膜制造全息薄膜的方法的斷面示意圖。在本制造方法中，在石英玻璃基板(圖中未示出)上的DLC膜22上形成金掩膜34。金掩膜34也可由電子束繪制方法形成，以使其形成特定的全息(衍射光柵)圖。在圖3中，為使圖形簡單明了，帶形金掩膜34的寬度和間隔顯示為恒定的。
這里，帶形金掩膜34具有的特定特性在于每一薄膜的頂面形成為半圓柱表面。所述半圓柱表面可通過例如蝕刻或者納米壓印(模具轉(zhuǎn)印)等方法形成。
借助于所述方法形成的金掩膜34，利用例如氦離子束35等對(duì)DLC表面22進(jìn)行照射。此時(shí)，由于每一帶形金掩膜34的頂面為半圓柱形狀，所以在每一帶形金掩膜34的側(cè)面附近，一些氦離子束可穿過掩膜入射到DLC膜22之中。于是，在圖3所示的DLC膜22中，在較低折射率區(qū)域22a與較高折射率區(qū)域22b之間的邊界附近，折射率是連續(xù)變化的。在DLC膜的折射率經(jīng)離子束照射調(diào)制后，在室溫條件下將DLC膜浸潤于金所用的氰基蝕刻液體中幾分鐘，以將金掩膜34溶解去除。
如上所述，在超過兩級(jí)的折射率調(diào)制型衍射光柵中，當(dāng)級(jí)數(shù)增加時(shí)，衍射效率也得以提高。應(yīng)注意，折射率調(diào)制型衍射光柵具有連續(xù)變化的折射率，這相當(dāng)于具有無限大的折射率調(diào)制級(jí)的衍射光柵。即，圖3中所獲得的DLC全息薄膜與圖2所示的薄膜相比，其衍射效率得到更大程度的改善。這樣，可進(jìn)一步改善光的利用效率。
圖4為示出本發(fā)明又一實(shí)施例中采用DLC膜制造全息薄膜的方法的斷面示意圖。在所述制造方法中，將玻璃浮雕型(glass relief type)相柵掩膜(衍射光柵)24c借助于具有厚度為100μm的隔離物26與DLC膜22鄰接放置。在這種狀態(tài)下，全息薄膜可通過以下方式形成例如利用能量密度為16mW/mm2的KrF激光束(波長為248nm)25c照射一小時(shí)。此時(shí)，在暴露于來自相柵掩膜24c的+1階衍射光波與-1階衍射光波之間的干涉光波的區(qū)域22b中的折射率增加。另一方面，在未暴露于干涉光波的區(qū)域22a中，自薄膜形成后折射率保持不變。
在這種情況下，+1階衍射光波與-1階衍射光波之間的干涉光波以浮雕型相柵掩膜24c的凸凹周期的一半周期呈現(xiàn)。因此，可以采用凸凹周期為DLC膜中所需的較高折射率區(qū)域22b的周期兩倍的浮雕型相柵掩膜24c。而且，越接近較高折射率區(qū)域22b的寬度的中心，干涉光波的強(qiáng)度越強(qiáng)。因此，與圖3所示的情況類似，在圖4所示的DLC膜22中，在較低折射率區(qū)域22a與較高折射率區(qū)域22b之間的邊界附近，折射率也是連續(xù)變化的。這樣，便可獲得較高的衍射效率。若需要，作為浮雕型相柵掩膜24c的替代，也可以使用由鉻薄膜、氧化鉻薄膜、鋁薄膜等形成圖案而獲得的振幅型相柵掩膜。
在圖1至圖4所示的DLC全息薄膜的制造方法中，示出了這樣的示例即，較高折射率區(qū)域22a與較低折射率區(qū)域22b之間的邊界區(qū)域與薄膜厚度方向平行的情況。但是，若需要，該邊界區(qū)域也可相對(duì)薄膜的厚度方向傾斜。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在圖1至圖3所示的制造方法中，例如，僅需相對(duì)于DLC膜的表面以傾斜方向施加能量射束。在圖4所示的制造方法中，僅需相對(duì)于DLC膜的表面以傾斜方向施加KrF激光束25c，使其暴露于0階衍射光波與+1階衍射光波或-1階衍射光波之間形成的干涉光波。但是，在這種情況下，0階衍射光波與+1階衍射光波或-1階衍射光波之間形成的干涉光波以與相柵掩膜24c的凸凹周期相同的同期呈現(xiàn)。因此，有必要采用凸凹周期與DLC膜中的較高折射率區(qū)域22b所需周期相同的相柵掩膜24c。
圖5為示出下述情況的例子的斷面示意圖即，理想的是較低折射率區(qū)域和較高折射率區(qū)域之間的邊界區(qū)域相對(duì)于薄膜的厚度方向傾斜。更具體地，在玻璃基板21上的DLC膜22中，較低折射率區(qū)域和較高折射率區(qū)域之間的邊界區(qū)域22c相對(duì)于薄膜的厚度方向?yàn)閮A斜的。在這種情況下，由于光波進(jìn)入DLC膜22時(shí)發(fā)生折射而使得入射光波L1變?yōu)楣獠↙2。然后，在較低折射率區(qū)域和較高折射率區(qū)域之間的邊界區(qū)域22c處，光波L2按特定布拉格反射角θ以較高效率被衍射而變?yōu)楣獠↙3。由于邊界區(qū)域22c相對(duì)于DLC膜的厚度方向?yàn)閮A斜的，所以衍射光波L3可沿垂直于DLC膜表面的方向投射。即，衍射光波L3在垂直于例如液晶板表面的方向上可有效投影。
圖6與圖7為示出這樣的曲線圖即，對(duì)折射率調(diào)制型全息薄膜中的折射率變化量Δn給衍射效率帶來的影響進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果的一個(gè)示例的曲線圖。在各曲線圖中，水平軸線代表光波波長(單位為μm)，豎直軸線代表衍射效率。由黑色圓圈繪制而成的曲線代表s偏振光波的衍射效率，而由黑色三角形繪制而成的曲線代表p偏振光波的衍射效率。
在圖6中，在包含感光聚合物薄膜的折射率調(diào)制型全息薄膜中，各參數(shù)設(shè)定如下Δn為0.04；薄膜厚度為6.6μm；占寬比(占空比)(即較高折射率區(qū)域的寬度與較低折射率區(qū)域的寬度之比值)為0.46；光波入射角為30度；以及所形成的較高折射率區(qū)域與較低折射率區(qū)域的周期為367nm。另一方面，在如圖7中，在包含DLC膜的折射率調(diào)制型全息薄膜中，各參數(shù)設(shè)定如下Δn為0.5；薄膜厚度為2.1μm；占寬比(即較高折射率區(qū)域的寬度與較低折射率區(qū)域的寬度之比值)設(shè)定為0.5；光波入射角為50度；以及所形成的較高折射率區(qū)域與較低折射率區(qū)域的周期為326nm。此處，DLC膜的厚度被設(shè)定為小于感光聚合物薄膜的三分之一，這是由于下述緣故即，在Δn較大的情況下，即使薄膜厚度較小，也可獲得足夠的衍射效率。
如從圖6中可以看出，在由感光聚合物制成的全息薄膜中，最大衍射效率難于達(dá)到70％。而且，以同樣的入射角度，可獲得良好的衍射效率的光波范圍很窄。另一方面，如圖7所示，在由DLC膜制成的全息薄膜中，易于達(dá)到70％或更高的衍射效率。此外，在同樣入射角的情況下，可獲得良好的衍射效率的波長范圍非常寬。而且，在由DLC膜制成的全息薄膜中，在例如從藍(lán)色光區(qū)域內(nèi)的470μm波長至紅色光區(qū)域內(nèi)的630μm波長的波長范圍內(nèi)，易于將與入射光波相關(guān)的衍射效率變化量降低至40％或更小。該數(shù)值甚至可降低至30％或更小。這表示在感光聚合物薄膜制成的全息薄膜中，B光波、G光波以及R光波以同樣角度入射時(shí)，這三種顏色的光波不能以同等效率被衍射。相反，在由DLC膜制成的全息薄膜中，這三種顏色的光波能夠以同等效率被衍射。
在圖9與圖14所示的反射型彩色液晶投影裝置中，主要將s偏振光波或者p偏振光波入射到全息薄膜中，并將衍射光波照射至液晶板上。然后，光波由液晶板反射而轉(zhuǎn)換為s偏振光波或p偏振光波。接著，偏振光波通過全息薄膜而投射至屏幕上。因此，理想的是，全息薄膜以較高效率使s偏振光波與p偏振光波中之一進(jìn)行衍射，并使另一光波透過而不發(fā)生衍射。在反射型彩色液晶投影裝置采用的全息薄膜中，通常理想的是，相對(duì)于s偏振光波與p偏振光波可產(chǎn)生至少30％的衍射效率差。
如從圖7中可以看出，在DLC膜制成的全息薄膜中，在例如從藍(lán)色光區(qū)域內(nèi)的470μm波長至紅色光區(qū)域內(nèi)的630μm波長的波長范圍內(nèi)，相對(duì)于s偏振光波與p偏振光波易于獲得至少30％的衍射效率差，該數(shù)值也可增加至50％或以上。這表示即使當(dāng)B光波、G光波以及R光波以同一角度入射至DLC膜制成的全息薄膜時(shí)，這三種顏色的光波也能夠以互相同等且足夠的亮度投射至屏幕上。
圖6與圖7均為示出對(duì)s偏振光波比對(duì)p偏振光波具有更高衍射效率的全息薄膜示例。但是，當(dāng)然也可將全息薄膜設(shè)計(jì)為對(duì)s偏振光波比對(duì)p偏振光波具有更高的衍射效率。當(dāng)反射型彩色液晶投影裝置所采用的全息薄膜對(duì)p偏振光波比對(duì)s偏振光波具有更高衍射效率時(shí)，則自然主要以p偏振光波為入射光波。
圖8為示出根據(jù)本發(fā)明的彩色液晶投影裝置的一個(gè)示例的斷面示意圖，該斷面圖與圖14中所示相似。圖8所示的彩色液晶投影裝置與圖14所示的投影裝置的不同之處在于以下方面(a)感光聚合物薄膜制成的全息薄膜84為DLC膜制成的全息薄膜84a所替代；(b)白色光源81以及分色鏡82為藍(lán)色發(fā)光器件91B、綠色發(fā)光器件91G及紅色發(fā)光器件91R所替代。作為發(fā)射三原色光波中之一的發(fā)光器件，理想的是選用發(fā)光二極管(LED)或半導(dǎo)體激光器(LD)。在這種情況下，可根據(jù)與各色光波的波長相對(duì)應(yīng)的衍射角將各色光波加以分離。
與利用分色鏡將白色光波進(jìn)行波長分離所形成的三原色相比，半導(dǎo)體發(fā)光器件可以發(fā)射高純度的三原色光波。而且，半導(dǎo)體發(fā)光器件可以被這樣設(shè)置即，使各色光波以可在三原色光波的波長中可獲得最高衍射效率的各自入射角入射至全息薄膜84a。因此，圖8所示的彩色液晶投影裝置可獲得高亮度的全彩色投影圖像，并且具有較高純度和優(yōu)良的色彩渲染效果。
在上述說明中，圖8、圖9與圖14均采用反射型彩色液晶投影裝置作為示例。相反，當(dāng)然也可將根據(jù)本發(fā)明的DLC全息薄膜包含于透射型彩色液晶投影裝置中。例如，圖9所示的反射型彩色液晶投影裝置與透射型彩色液晶投影裝置之間的部分差異如下。首先，應(yīng)理解，通過用透明電極層替換反射型電極層4，反射型可轉(zhuǎn)換為透射型。在這種情況下，不必從全息薄膜側(cè)對(duì)投影光波進(jìn)行投射。因此，由光源發(fā)射的光波可以以任一角度在全息薄膜的正后方進(jìn)行照射。在這種情況下，在DLC全息膜中與圖10所示的衍射光柵圖中的一個(gè)微透鏡13相對(duì)應(yīng)的折射率調(diào)制區(qū)域內(nèi)，當(dāng)從中間部分靠近兩端時(shí)，僅需減小較高折射率區(qū)域的寬度和間隔。而且，根據(jù)本發(fā)明的DLC全息膜不僅可內(nèi)置于投影裝置中，當(dāng)然也可優(yōu)選地內(nèi)置于圖11所示的普通彩色液晶顯示裝置之中。另外，作為根據(jù)本發(fā)明可內(nèi)置于彩色液晶投影裝置和彩色液晶顯示裝置中的光源，理想的是采用以下光源鹵化物燈、超高壓水銀燈、冷陰極射線管、氙氣燈、發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器、氬激光器、氦氖激光器、釔鋁石榴石(YAG)激光器等等。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明可以提供這樣的全息濾色片其可提高光的利用效率，并且耐熱性優(yōu)良。因此，本發(fā)明可以提供具有高亮度和改善色平衡的彩色液晶顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種全息濾色片，其具有這樣的濾色片功能，即利用全息圖將入射光波進(jìn)行衍射分離，并將如此分離的具有不同波長的光波以特定空間周期投射到所需位置處，所述全息濾色片包括(a)透光基板(21)；以及(b)透光類金剛石碳(DLC)膜(22)，其形成在所述基板上；在所述DLC膜中，相對(duì)較高折射率帶形區(qū)域(n2，22b)與相對(duì)較低折射率帶形區(qū)域(n1，22a)交替放置。
2.如權(quán)利要求1所述的全息濾色片，其中，在從藍(lán)色光區(qū)域內(nèi)的470μm波長至紅色光區(qū)域內(nèi)的630μm波長的波長范圍內(nèi)，與所述入射光波相關(guān)的衍射效率的變化量最大為40％。
3.如權(quán)利要求1所述的全息濾色片，其中，在從藍(lán)色光區(qū)域內(nèi)的470μm波長至紅色光區(qū)域內(nèi)的630μm波長的波長范圍內(nèi)，對(duì)于s偏振光波與p偏振光波，所述全息濾色片能夠產(chǎn)生相互之間至少30％的衍射效率差。
4.如權(quán)利要求1所述的全息濾色片，所述全息濾色片還包括與所述DLC膜組合的微透鏡陣列，在所述DLC膜中，所述較高折射率帶形區(qū)域的寬度和間隔預(yù)先設(shè)定為恒定的；所述微透鏡陣列包括多個(gè)微透鏡，所述多個(gè)微透鏡以與所述空間周期對(duì)應(yīng)的周期放置。
5.如權(quán)利要求1所述的全息濾色片，其中，所述較高折射率帶形區(qū)域的寬度和間隔與所述空間周期相對(duì)應(yīng)而周期性地變化，從而兼有分光功能與微透鏡陣列功能。
6.如權(quán)利要求1所述的全息濾色片，所述全息濾色片還包括至少一個(gè)DLC膜，其中，各所述DLC膜對(duì)波長相互不同的光波分別具有衍射效率峰值。
7.如權(quán)利要求6所述的全息濾色片，其中，(a)所述DLC膜包括第一DLC膜和第二DLC膜；以及(b)所述第一DLC膜對(duì)紅色光波具有衍射效率峰值，所述第二DLC膜對(duì)藍(lán)色光波具有衍射效率峰值。
8.如權(quán)利要求1所述的全息濾色片，其中，在從所述較低折射率帶形區(qū)域至所述較高折射率帶形區(qū)域的邊界區(qū)域中，折射率呈多級(jí)變化。
9.如權(quán)利要求1所述的全息濾色片，其中，在從所述較低折射率帶形區(qū)域至所述較高折射率帶形區(qū)域的邊界區(qū)域中，折射率呈連續(xù)變化。
10.如權(quán)利要求1所述的全息濾色片，其中，所述較低折射率帶形區(qū)域與所述較高折射率帶形區(qū)域之間的邊界區(qū)域相對(duì)于所述DLC膜的厚度方向?yàn)閮A斜的。
11.一種制造如權(quán)利要求1所述的全息濾色片的方法，其中，所述DLC膜是通過等離子CVD而形成的。
12.如權(quán)利要求11所述的制造全息濾色片的方法，其中，在所述DLC膜中的較高折射率區(qū)域是通過選自于下述群組中的任一方法對(duì)DLC膜進(jìn)行處理而形成的，所述群組包括紫外光照射、X射線照射、同步輻射光照射、離子束照射及電子束照射。
13.如權(quán)利要求12所述的制造全息濾色片的方法，其中，在所述DLC膜(22)中的較高折射率區(qū)域(22b)是通過暴露于具有周期性強(qiáng)度分布的紫外線而形成的，所述紫外線是由穿過相柵掩膜(24c)的兩種衍射光波相互干涉而獲得的。
14.一種彩色液晶顯示裝置，包括(a)如權(quán)利要求1所述的全息濾色片；以及(b)與所述全息濾色片組合的液晶板；其中，所述空間周期與所述液晶板中所包含的多個(gè)像素的周期相對(duì)應(yīng)。
15.如權(quán)利要求14所述的彩色液晶顯示裝置，其中，(a)各所述像素包括紅色顯示區(qū)域、綠色顯示區(qū)域以及藍(lán)色顯示區(qū)域；以及(b)所述全息濾色片將入射光波分成紅色光波、綠色光波以及藍(lán)色光波，并將這些光波分別投射至所述紅色顯示區(qū)域、綠色顯示區(qū)域以及藍(lán)色顯示區(qū)域。
16.如權(quán)利要求14所述的彩色液晶顯示裝置，所述彩色液晶顯示裝置還包括分色鏡，所述分色鏡將來自白色光源的光波分成紅色光波、綠色光波以及藍(lán)色光波，并將這些光波作為入射光波給予所述全息濾色片；各所述像素包括紅色顯示區(qū)域、綠色顯示區(qū)域以及藍(lán)色顯示區(qū)域；所述全息濾色片將所有從所述入射光波中分離出的紅色光波、綠色光波以及藍(lán)色光波分別投射至所述紅色顯示區(qū)域、綠色顯示區(qū)域以及藍(lán)色顯示區(qū)域。
17.如權(quán)利要求14所述的彩色液晶顯示裝置，所述彩色液晶顯示裝置還包括選自于下述群組中的任一種光源作為光源，所述群組包括鹵化物燈、超高壓水銀燈、冷陰極射線管、氙氣燈、發(fā)光二極管以及激光器。
18.一種彩色液晶顯示裝置，包括(a)選自于下述群組中的任一元件，所述群組包括多個(gè)發(fā)光二極管與多個(gè)激光器(91B、91G與91R)，所述元件用以分別發(fā)射藍(lán)色光波、綠色光波以及紅色光波；(b)包括DLC膜(22)的全息濾色片(84a)；以及(c)液晶板(85-89)，其包括以特定空間周期排列的多個(gè)像素，其中，在所述DLC膜(22)中，較高折射率帶形區(qū)域(n2，22b)與較低折射率帶形區(qū)域(n1，22a)交替形成；所述較高折射率帶形區(qū)域的寬度和間距與所述像素的空間周期相對(duì)應(yīng)而周期性地變化。
19.一種制造如權(quán)利要求18所述的彩色液晶顯示裝置的方法，其中，所述DLC膜(22)中的較高折射率帶形區(qū)域(n2，22b)是由暴露于具有周期性強(qiáng)度分布的紫外線而形成的，所述紫外線是由穿過相柵掩膜(24c)的兩種衍射光波相互干涉而獲得的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全息濾色片，該濾色片具有這樣的濾色片功能，即利用全息圖將入射光波進(jìn)行衍射分離，并將如此分離的具有不同波長的光波以特定空間周期投射到所需位置處。所述全息濾色片包括透光基板(21)和在所述基板上形成的透光類金剛石碳(DLC)膜(22)。在DLC膜中，較低衍射率帶形區(qū)域(n
文檔編號(hào)G02F1/13GK1950733SQ200580008379
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者后利彥, 織田一彥, 大久?？傄焕? 松浦尚 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社