JPH10501631A - 液晶ディスプレイに使用するためのホログラフィック多色光学要素および該要素の製造方法 - Google Patents

液晶ディスプレイに使用するためのホログラフィック多色光学要素および該要素の製造方法

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JPH10501631A JP8502205A JP50220596A JPH10501631A JP H10501631 A JPH10501631 A JP H10501631A JP 8502205 A JP8502205 A JP 8502205A JP 50220596 A JP50220596 A JP 50220596A JP H10501631 A JPH10501631 A JP H10501631A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、液晶ディスプレイの多色フィルタとして用いるホログラフィック多色光学要素および、該要素の製造方法に関するものである。この要素は、多色の反射型または透過型フィルタとして使用可能である。この要素は、1、2、3またはそれ以上のホログラフィック記録フィルム層を有することができる。各層は、ホログラフィックミラーを含む少なくとも第1および第2の画素体、および好ましくはさらにホログラフィックミラーを含む第3の画素体を具える。

Description

【発明の詳細な説明】 液晶ディスプレイに使用するためのホログラフィック多色光学要素 および該要素の製造方法 関連出願との相互参照 本願は、1994年6月10日付けで本願と同時に提出された共に出願係属中 のアメリカ特許出願番号(代理人ケース番号 IM−0894)に関連している 。 発明の背景 1.発明の技術分野 この発明は、液晶ディスプレイにおいて多色フィルタとして使用されるホログ ラフィック多色光学要素および該要素の製造方法に関するものである。 2.関連技術の説明 多色液晶ディスプレイ(LCD)装置には、車両のダッシュボード、腕時計、 計算機、テレビ、コンピュータ、ビデオカメラのビューファインダ等のディスプ レイを含む多くの用途で用いられている。慣用の多色LCD装置は、典型的には 赤、緑および青の異なる色の光を、画素と呼ばれる選択された表面の小さな領域 に透過することによって画像を表示するように構成されている。多色LCD装置 の例は、アメリカ特許第4,834,508号、第4,878,741号、第4 ,929,060号、第4,966,441号、第5,089,905号、第5 ,113,274号、第5,130,826号、第5,150,236号および 第5,245,449号に開示されている。 慣用の多色LCD装置では、典型的には吸収フィルターを用いて、各画素を透 過されるべき所望の色以外の光を吸収する。多色LCD装置に用いる吸収フィル タの例は、アメリカ特許第4,822,718号、第4,876,165号、第 4,966,441号、第5,185,059号、第5,229,039号およ び第5,232,634号および日本特許公報JP−04355451、JP− 5313009−AおよびJP−05343631に開示されている。ある特定 の場合には、アメリカ特許第4,229,039号に示されているように、カラ ーフィルタの材料は、二つの役割を有しており、カラーフィルタとして機能する ほかに配向層としても機能する。 吸収フィルタは、バックグラウンド光および赤、緑および青の内の不要な二つ の色の光の十分な吸収を確実にするために、特定の染料の高い濃度に依存してい る。吸収性染料は、典型的にはディスプレイの色、陰影および解像度を制限する 広い帯域の光を吸収する。さらに、吸収性染料は、所望の波長での透過において 最高ではない。大きな吸収性フィルタを、高品質で製造することは困難であり、 特にフィルタ全体に亘って画素サイズが小さい場合には困難である。慣用の吸収 性フィルタの軽量な代替物の発見が望まれている。 発明の開示 本発明は、 少なくとも縦横(列と行)に並んだ第1の複数の画素体(pixel volume)と第2 の複数の画素体を具える光硬化ホログラフィック記録フィルム要素を具え、 前記第1の画素体の各個が、少なくとも1種の第1の色(例えば赤)の波長帯 の光を通過させ、少なくとももう1種の色(例えば緑)の波長帯の光を反射する 体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、少なくとも前記もう1種の色(例えば緑)の波長 帯の光を通過させ、少なくとも前記1種の色(例えば赤)の波長帯の光を反射す る体積ホログラフィックミラーを含むことを特徴とする液晶ディスプレイ装置の 多色フィルタとして用いられる体積ホログラフィック光学要素に関するものであ る。 本発明は、さらに、 第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体を具える 光硬化ホログラフィック記録フィルム要素を具え、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射させ、 少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯 の光を通過させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例えば 青)の波長帯の光を通過させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば 緑)の波長帯の光を通過させる第3の体積ホログラフィックミラーを含むことを 特徴とする液晶ディスプレイ装置の多色反射フィルタとして用いられる体積ホロ グラフィック光学要素に関するものである。 本発明は、またさらに、 第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体を具える 光硬化ホログラフィック記録フィルム要素を具え、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過させ、 第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射 させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過さ せ、前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例えば青)の波長 帯の光を反射させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を通過さ せ、前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば緑)の波長 帯の光を反射させる第3の体積ホログラフィックミラーを含むことを特徴とする 液晶ディスプレイ装置の多色透過フィルタとして用いられる体積ホログラフィッ ク光学要素に関するものである。 この体積ホログラフィック光学要素は、好ましくは、1、2または3つのホロ グラフィック記録フィルムを具えるホログラフィック記録要素で形成される。 図面の簡単な説明 本発明は、以下に説明する添付図面を参照する以下の詳細な説明によりさらに 良く理解することができる。 図1は、光源からの光を濾波(filtering)している本発明の第1の体積ホログ ラフィック光学要素を示す図である。 図2は、液晶ディスプレイ装置において多色反射フィルタとして使用されてい る上記第1の体積ホログラフィック光学要素を示す図である。 図3は、第1の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素を示す図である。 図4は、上記第1の体積ホログラフィック光学要素の製造に用いることができ るホトマスクを示す図である。 図5aは、フィルム要素にホログラフ的に像を形成してフィルム要素中に第1 の複数のホログラフィックミラーを記録することを示す図である。 図5bは、フィルム要素にホログラフ的に像を形成してフィルム要素中に第2 の複数のホログラフィックミラーを記録することを示す図である。 図5cは、フィルム要素にホログラフ的に像を形成してフィルム要素中に第3 の複数のホログラフィックミラーを記録することを示す図である。 図5dは、ホログラフィック記録フィルム要素の硬化を示す図である。 図5eは、ホログラフィック記録フィルム要素の加熱を示す図である。 図6は、光源からの光を濾波している本発明の第2の体積ホログラフィック光 学要素を示す図である。 図7aは、液晶ディスプレイ装置の多色透過フィルタとして使用される上記第 2の体積ホログラフィック光学要素を示す図である。 図7bは、典型的な多色液晶ディスプレイ光源のための波長に対する相対スペ クトル電力を示すグラフである。 図8は、第2の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素を示す図である。 図9aは、上記第1のホログラフィック光学要素を用いてフィルム要素にホロ グラフ的に像を形成して、該フィルム要素中に複数の第1、第2および第3のホ ログラフィックミラーを記録することを示す図である。 図9bは、図9aのホログラフィック記録フィルム要素の硬化を示す図である 。 図9cは、図9bのホログラフィック記録フィルム要素の加熱を示す図である 。 図10aは、第2のホログラフィック光学要素を用いてフィルム要素にホログ ラフ的に像を形成して、該フィルム要素中に複数の第1、第2および第3のホロ グラフィックミラーを記録することを示す図である。 図10bは、図10aのホログラフィック記録フィルム要素の硬化を示す図で ある。 図10cは、図10bのホログラフィック記録フィルム要素の加熱を示す図で ある。 図11は、光源からの光を濾波する第1のホログラフィック層、第2のホログ ラフィックおよび第3のホログラフィック層を有するホログラフィック記録フィ ルム要素を備えた本発明の第3の体積ホログラフィック光学要素を示す図である 。 図12は、第3の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素を示す図である 。 図13aは、上記第3の体積ホログラフィック光学要素の製造に使用可能な第 1のフィルタを示す図である。 図13bは、上記第3の体積ホログラフィック光学要素の製造に使用可能な第 2のフィルタを示す図である。 図14aは、フィルム要素を像を形成するように露光して、選択された第1の 体積層(layer volumes)、第2の体積層および第3の体積層をホログラフ的に不 活性にすることを示す図である。 図14bは、上記フィルム要素にホログラフ的に像を形成して、該フィルム要 素中に複数の第1、第2および第3のホログラフィックミラーを記録することを 示す図である。 図14cは、上記ホログラフィック記録フィルム要素の加熱を示す図である。 図15は、光源からの光を濾波する第1のホログラフィック層および第2のホ ログラフィック層を有するホログラフィック記録フィルム要素を備えた本発明の 第4の体積ホログラフィック光学要素を示す図である。 図16は、第4の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素を示す図である 。 図17aは、上記第1のホログラフィック層にホログラフ的に像を形成して、 第1のホログラフィック層中に第3のホログラフィックミラーを記録することを 示す図である。 図17bは、上記第1のホログラフィック層にホログラフ的に像を形成して、 第1のホログラフィック層中に第2のホログラフィックミラーを記録することを 示す図である。 図17cは、上記第1のホログラフィック層の硬化を示す図である。 図17dは、上記第2のホログラフィック層にホログラフ的に像を形成して、 第1のホログラフィック層中に第3のホログラフィックミラーを記録することを 示す図である。 図17eは、上記第2のホログラフィック層にホログラフ的に像を形成して、 第1のホログラフィック層中に第1のホログラフィックミラーを記録することを 示す図である。 図17fは、上記第4の体積ホログラフィック光学要素の硬化を示す図である 。 図17gは、上記第4の体積ホログラフィック光学要素の加熱を示す図である 。 好適実施例の説明 以下の詳細な説明において、図面中の全ての数字において、同様の参照符号は 、同様の要素を表すものである。 I.ホログラフィック光学要素および製造方法 1.0 第1のホログラフィック光学要素 図1には、本発明による第1の体積ホログラフィック光学要素100が示され ている。第1の体積ホログラフィック光学要素100は、第1の光硬化ホログラ フィック記録フィルム要素102を有している。本実施例において、第1の光硬 化ホログラフィック記録フィルム要素102は、第1の面106および第2の面 108を有する単一の第1のホログラフィック記録フィルム層104を有してい る。第1のホログラフィック記録フィルム層104は、第1の複数の画素体(fir st pixel volumes)110、第2の複数の画素体(second pixel volumes)112 および第3の複数の画素体(third pixel volumes)114を有している。 各第1の画素体110は、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射し、少な くとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光 を透過させる第1の体積ホログラフィックミラーを含んでいる。各第2の画素体 112は、第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射し、少なくとも第1の色( 例えば赤)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光を透過させる第2 の体積ホログラフィックミラーを含んでいる。各第3の画素体114は、第3の 色(例えば青)の波長帯の光を反射し、少なくとも第2の色(例えば緑)の波長 帯および第1の色(例えば赤)の波長帯の光を透過させる第3の体積ホログラフ ィックミラーを含んでいる。 ホログラフィックミラーは、干渉縞および回折格子によって形成されている。 ここで開示される全てのホログラフィックミラーの回折格子は、慣用のホログラ フィック方法によって形成される全ての形状および傾斜とすることができる。 回折格子は、記録媒体の面106,108に平行な一致回折格子(conformal gra ting)および/または面106,108と平行でない不一致回折格子(non-confor mal grating)とすることができる。 第1の体積ホログラフィック光学要素100の操作または機能は、図1に示さ れている。特に、光源2は、第1の光硬化ホログラフィック記録フィルム要素1 00に向かって光を与えるように示されている。光源2は、第1の色(例えば赤 )の波長帯、第2の色(例えば緑)の波長帯および/または第3の色(例えば青 )の波長帯を放射することができる。光源2は、コヒーレント、実質的にコヒー レントまたは非コヒーレントな光を放射する。図1中の文字は、各色の波長帯を 示しており、これらに関連付けられた矢印は、光源がこうした色の波長帯におけ る短波長の放射光を放射すると仮定した場合に、要素100が特定の色の波長帯 を透過するかまたは反射するかを示している。好ましくは、光源2が他の色の波 長帯も放射する場合、こうした波長帯も第1の体積ホログラフィック光学要素1 00を透過する。第1の体積ホログラフィック光学要素100は、光源2が第1 の体積ホログラフィック光学要素100のいずれの側に位置しているかに関わら ず、同様に機能する。 第1の色の波長帯、第2の色の波長帯および第3の色の波長帯は、光のいずれ の識別可能な波長帯とすることも可能である。好ましくは、識別可能な波長帯は 、他の波長帯によって分離する。好ましくは、第1の色の波長帯を有する光は、 赤に見える612ナノメータを含む少なくとも5(より好ましくは約20〜30 )ナノメータの帯域幅を有している。好ましくは、第2の色の波長帯を有する光 は、緑に見える545ナノメータを含む少なくとも5(より好ましくは約20〜 30)ナノメータの帯域幅を有している。好ましくは、第3の色の波長帯を有す る光は、青に見える436ナノメータを含む少なくとも5(より好ましくは約2 0〜30)ナノメータの帯域幅を有している。特段の記載がない場合、全ての画 素体中の文字は、全ての図において、画素体によって反射される色の波長帯を示 し、他の全ての色の波長帯が該画素体を透過することを示している。「R」の文 字は、第1の色の波長帯として示す赤の波長帯を示している。「G」の文字は、 第2の色の波長帯として示す緑の波長帯を示している。「B」の文字 は、第3の色の波長帯として示す青の波長帯を示している。これらの文字の二つ 以上が一緒に示されている場合、光は、本質的に示された文字のそれぞれの波長 帯で構成されていることを示している。 第1の画素体110、第2の画素体112および第3の画素体114は、フィ ルム層104中においていかなる形状および順序とすることもできる。画素体1 10,112,114は、フィルム層104の第1および第2の面106,10 8の部分である側部を有さない。図1は、一列の、画素体110,112,11 4の二次元配列を示している。好ましくは、画素体110,112,114は、 第1の画素体110の1つと、次に第2の画素体112の1つと、次に第3の画 素体114の1つのと連続の繰り返しの列の各列に配列されている。隣接した列 の画素体110,112,114は相互にオフセットして配置することができる 。 第1の体積ホログラフィック光学要素100は、さらに任意に、フィルム層1 04の第1の面106を支持する平らな表面を有する寸法的に安定な基板116 を有している。第1のホログラフィック記録フィルム要素102は、さらに、フ ィルム層104の第2の面108上のバリア層118を有している。 図2は、反射型液晶ディスプレイ(LCD)装置120に多色反射フィルタと して用いられる第1の体積ホログラフィック光学要素100を示している。反射 型液晶ディスプレイ装置は、順に配置された、第1の光偏光子122と、上端ま たは第1の寸法的に安定な支持体124と、液晶ディスプレイ要素126と、第 2の光偏光子128と、ホログラフィック多色反射フィルタ100とから構成さ れている。第1の光偏光子122は、第1の直線偏光を有する周辺光等の光を直 線的に偏光させて透過させるためのものである。上端の寸法的に安定な面1基板 4は、剛性および全体的な構造的支持を付与する。液晶ディスプレイ要素126 は、当業者において周知であり、セルX,Y,Zの配列を透過する光の偏光を選 択的に変化させて、セルXの第1の組と、セルYの第2の組とセルZの第3の組 を透過する光の偏光を第2の直線偏光に変化させることができるようにするため のものである。液晶ディスプレイ要素の例は、本明細書の発明の技術背景の部分 において引用された刊行物に示されている。第2の偏光は、典型的には、第1の 偏光に対して垂直である。液晶ディスプレイ要素126は、順に配置された、第 1の回路層(circuit layer)130と、第1の配向層132と、液晶層134と 、第2の配向層136と、第2の回路層138およびレベリング層140とから 構成されている。回路層130は、第1の配向層132を介して液晶層134内 の液晶の特定の第1の側面の配向を変化させることができる電気駆動回路の第1 の側面を構成する。液晶層134は、反射フィルタ100中の各画素体に対応す るセル中に液晶を封入する。第2の配向層136は、特定の第2の側面の配向を 液晶層134内の液晶に導入する。第2の回路層138は、第2の整列層136 を介して液晶層134内の液晶の特定の第2の側面の配向を変化させることがで きる電気駆動回路の第2の側面を構成する。レベリング層140は、フィルタ1 00に対して堅く平坦な面を付与する。第2の光偏光子は、第2の偏光を持つ液 晶ディスプレイ要素126からの光を透過するためのものである。 操作において、液晶ディスプレイ要素126が第1の組のセルXを透過する光 の偏光を第2の偏光に変化または回転させるときに、光は第2の偏光子128を 透過して第1の画素体110に入射し、第1の体積ホログラフィックミラーは第 1の色(例えば赤)の波長帯を有する光を液晶ディスプレイ要素126を経て、 LCD装置の第1の偏光子122に入射する周辺光4と同じ側に位置する観察者 に向かって反射する。液晶ディスプレイ要素126が、第2の組のセルYを透過 する光の偏光を第2の偏光に変化または回転させる場合には、光は第2の偏光子 128を透過して、第2の画素体112に入射し、そこにおいて、第2の体積ホ ログラフィックミラーは第2の色(例えば緑)の波長帯を有する光を、液晶ディ スプレイ要素126を介して観察者に向かって反射する。液晶ディスプレイ要素 126が第3の組のセルZを透過する光の偏光を第2の偏光に変化または回転さ せる場合には、光は第2の偏光子128を透過して第3の画素体114に入射し 、そこにおいて、第3の体積ホログラフィックミラーは第3の色(例えば青)の 波長帯を有する光を、液晶ディスプレイ要素126を介して、観察者に向かって 反射する。これらの三つのケースの場合、他の波長帯の光は、液晶ディスプレイ 要素を透過して、観察者から遠ざかる。さらに、第2の偏光子128に向かって 液晶ディスプレイ要素126を透過するが、第2の偏光を持つように液晶ディ スプレイ要素126によって変化されない光は、第2の偏光子128によって吸 収される。 1.1 第1の要素100の製造方法 図3は、第1の光硬化ホログラフィック記録フィルム要素100の製造に使用 可能な第1のホログラフィック記録フィルム要素142を示している。第1のホ ログラフィック記録フィルム要素142は、順に、カバーシート144と、非結 像および未露光ホログラフィック記録フィルム層104′、バリア層118およ び寸法的に安定な支持体146とから構成されている。 第1の体積ホログラフィック光学要素100の製造方法を、第1の非結像およ び未露光ホログラフィック記録フィルム要素142から説明する。カバーシート 144は、第1のホログラフィックフィルム層104′の第1の面106から取 り除かれている。フィルム層104′の第1の面106は、寸法的な安定な基板 116上に積層されている。支持体146は、バリア層118から取り除かれる 。ホトマスク層150を有する反射防止板148は、第1の屈折率整合流体層(i ndex matching fluid layer)152を介してバリア層118に結合されている。 図4は、ホトマスク層150に用いることができるパターンを示している。パタ ーンは、光を遮断する第1の複数の画素Bと光を透過または通過させる第2の複 数の画素Pを有する二次元配列の画素である。図4に示すように、画素配列は、 以下の三列の画素の反復パターンを持つことができる。 ガラス基板116は、第2の屈折率整合流体層154を介して、表面ミラー等 の放射板156に結合されている。これにより、図5aに示す積層構造とな る。 次に、第1の色(例えば赤)の光源6は、本質的に第1の色(例えば赤)の波 長帯で構成されるコヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光を放射するよう に選択される。第1の色(例えば赤)の光源6からの光は、順に、反射防止板1 48、ホトマスク層150の透明画素Pおよび放射板156上の第1のホログラ フィックフィルム層104′に向けられる。放射板156は、光を第1のホログ ラフィックフィルム層104′を通過して反射して、反射した光がフィルム層1 04′を経て放射板156に向かう光と干渉するようにする。この干渉は、第1 のホログラフィックフィルム層104′へホログラフ的に結像または第1のホロ グラフィックフィルム層104′を結像するようにホログラフ的に露光して、第 1の複数の体積ホログラフィックミラーを、各画素体110に1つづつ記録する 。 次に、反射防止板148とホトマスク層150が第1の方向、すなわち図4の Xの方向に1画素分シフトまたは移動される。 次に、図5bに示すように、第2の色(例えば緑)の光源8は、本質的に第2 の色(例えば緑)の波長帯で構成されるコヒーレントまたは実質的にコヒーレン トな光を放射するように選択される。第2の色(例えば緑)の光源8からの光は 、順に、反射防止板148、ホトマスク層150の透明画素Pおよび放射板15 6上の第1のホログラフィックフィルム層104′に向かって入射する。放射板 156は、光を第1のホログラフィックフィルム層104′を経て反射して、反 射した光が、フィルム層104′を通過して放射板156に向かう光と干渉する ようにする。この干渉は、第1のホログラフィックフィルム層104′へホログ ラフ的に結像するかあるいは第1のホログラフィックフィルム層104′を結像 するようにホログラフ的に露光して、第2の複数の体積ホログラフィックミラー を、第2の画素体112の各々に1つづつ記録する。 次に、反射防止板148とホトマスク層150が第1の方向、すなわちXの方 向に再び1画素分シフトまたは移動される。 次に、図5cに示すように、第3の色(例えば青)の光源10は、本質的に第 3の色(例えば青)の波長帯で構成されるコヒーレントまたは実質的にコヒーレ ントな光を放射するように選択される。第3の色(例えば青)の光源10からの 光は、順に、反射防止板148、ホトマスク層150の透明画素Pおよび放射板 156上の第1のホログラフィックフィルム層104′に向かって入射する。放 射板156は、光を第1のホログラフィックフィルム層104′を経て反射して 、反射した光が、フィルム層104′を通過して放射板156に向かう光と干渉 するようにする。この干渉は、フィルム層104′へホログラフ的に結像するか 、またはフィルム層104′を結像するようにホログラフ的に露光して、第3の 複数の体積ホログラフィックミラーを第3の画素体114の各々に1つづつ記録 する。この第3の連続したホログラフ的な画像形成ステップにより、非結像フィ ルム層104′の結像フィルム層104への形成を完了する。 反射防止板148、ホトマスク層150および第1の屈折率整合流動層152 が除かれた後に、結果として得られた積層構造は、任意で硬化、固定または露光 して、全てのモノマーを実質的に重合させ、ホログラフィックミラーを積層構造 中に固定してもよい。これは、図5dに示すように、広帯域紫外線光源12等か らのような非コヒーレント化学線放射を用いることによって達成され、積層構造 を投光露光する。本願を通して、「広帯域紫外線光源(broad band ultraviolet light)」の語は、約300ないし450ナノメータのスペクトル領域の光を意味 する。このステップによって、約100ミリジュール/平方センチメートル(m J/cm2)の露光レベルが与えらるが、露光レベルはより大きくてもよい。こ のステップは、典型的には、約20秒間生じるが、より長い期間生じてもよい。 このステップにより、結像されたフィルム層中の全ての残りの感光性材料が光硬 化または実質的に光硬化する。 放射板156および第2の屈折率整合流体層154が除かれた後、結果として 得られた積層構造は、任意で、図5eに示すような炉14によって加熱される。 この構造は加熱されてさらに硬化され、屈折率変調、その効率およびホログラフ ィックミラーの帯域幅が増加される。この加熱ステップは、約50ないし200 ℃、好ましくは約100ないし160℃の範囲の温度で起こる。温度が高い程、 加熱ステップの期間が短くなる。好適な材料を用いると、ホログラフィック記録 フィルム要素は、約100℃で約30分間加熱することができる。 これにより、図1および図2に示す第1の体積ホログラフィック光学要素10 0が得られ、非結像で未露光のホログラフィック記録フィルム層104′は、ホ ログラフ的にミラーで結像され、任意で固定(投光露光)され、および任意で硬 化されたホログラフィック記録フィルム層104となる。 2.0 第2のホログラフィック光学要素200 図6は、本発明による第2の体積ホログラフィック光学要素200を示してい る。第2の光硬化ホログラフィック記録フィルム要素200は、本実施例におい ては第2の単一のホログラフィック記録フィルム層204で構成される光硬化ホ ログラフィック記録フィルム要素202を具える。第2のホログラフィック記録 フィルム204層は。第1の複数の画素体210と、第2の複数の画素体212 および第3の複数の画素体214とから構成される。 第1の画素体210の各個は、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過させ 、少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長 帯の光を反射する第1の体積ホログラフィックミラーを含んでいる。第2の画素 体212の各個は、第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過させ、少なくとも 第1の色(例えば赤)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射 する第2の体積ホログラフィックミラーを含んでいる。第3の画素体214の各 個は、第3の色(例えば青)の波長帯の光を通過させ、少なくとも第1の色(例 えば赤)の波長帯および第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射する第3の体 積ホログラフィックミラーを含んでいる。 他の全ての点において、第2の体積ホログラフィック光学要素200は、第1 の体積ホログラフィック光学要素100と同一である。 第2の体積ホログラフィック光学要素200の操作または機能は、図6に示さ れている。特に、光源2は、第2の光硬化ホログラフィック記録フィルム要素2 00に向かってRGB光を与えるように示されている。矢印は、第1の画素体2 10が、第1の色(例えばR)の光を通過させ、RGB光源2等に向かって第2 および第3の色(例えばGB)の光を反射することを示す。さらに、光源2が他 の色の波長帯も放射する場合、こうした波長帯は、第2の体積ホログラフィッ ク光学要素200を通過することが好ましい。第2の体積ホログラフィック光学 要素200も、光源2が第2の体積ホログラフィック光学要素200のいずれの 側に位置しているかに関わらず、同様に機能する。 図7aは、液晶ディスプレイ220の多色透過フィルタとして用いられる第2 の体積ホログラフィック光学要素200を示している。透過型液晶ディスプレイ 装置は、順に、第1の光偏光子222、ホログラフィック多色透過フィルタ20 0、液晶ディスプレイ要素226、第1の寸法的に安定な基板224、第2の光 偏光子228および光装置230で構成されている。 光装置230は、光源232と、放射板または増圧器234と、プレフィルタ 236とから構成されている。光源232は、第1の色(例えば赤)の波長帯と 、第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光を放 射する。光源232は、他の波長帯の光を放射してもよい。この場合、プレフィ ルタ236は、他の波長帯の通過を遮断するために設けられている。図7bは、 典型的な多色液晶ディスプレイの光源の波長(λ)に対する相対スペクトル電力 (例えばミリワット)のグラフである。プレフィルタ236は、約400〜42 5、474〜500および575〜595ナノメータの帯域幅を持つ光の通過を 遮断するように形成してもよい。好ましくは、プレフィルタ236は、第1の色 (例えば赤)の波長帯と、第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例え ば青)の波長帯の光を通過させ、かつ例えば約400〜425、474〜500 および575〜595ナノメータの波長帯等の他の波長帯を反射するように設け られる体積ホログラフィック光学要素である。 第2の光偏光子225は、第1の偏光を持つ光装置230からの光を直線的に 偏光させて通過させる。液晶ディスプレイ要素226は、LCDディスプレイ要 素126と同じであってもよく、光または偏光されて変化した光をフィルタ20 0に向かって通過させる。第1の光偏光子222は、第2の偏光を持つフィルタ 200からの光を通過させる。 操作において、液晶ディスプレイ要素226が、第1の組のセルXを通過する 光の偏光を第2の偏光に変化または回転させた場合、光は、第第1の画素帯21 0を通過し、そこにおいて、第1の体積ホログラフィックミラーは、第1の 色(例えば赤)の波長帯の光を第1の偏光子222を経て観察者に向かって通過 させる。液晶ディスプレイ要素226が、第2の組のセルYを通過する光の偏光 を第2の偏光に変化または回転させた場合、光は、第2の画素帯212に向かっ て通過し、そこにおいて第2の体積ホログラフィックミラーが、第2の色(例え ば緑)の波長帯の光を第1の偏光子222を経て観察者に向かって通過させる。 液晶ディスプレイ要素226が、第3の組のセルZを通過する光の偏光を第2の 偏光に変化または回転させた場合、光は、第3の画素帯214に向かって通過し 、そこにおいて、第3の体積ホログラフィックミラーが、第3の色(例えば青) の波長帯の光を第1の偏光子222を経て観察者に向かって通過させる。 2.1 第2の要素200の第1の製造方法 図8は、第2の光硬化ホログラフィック記録フィルム要素200の製造に用い ることができる第2の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素242が示さ れている。第2の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素242は、第1の 光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素142と同一または類似であり、第 2のカバーシート244と、第2の光硬化性ホログラフィック記録フィルム層2 04′と、第2のバリア層218とから構成される。しかしながら、第1の光硬 化性ホログラフィック記録フィルム要素142の支持体146は、寸法的に安定 な支持体248上に被覆されている反射層246と置き換えられる。反射層46 は、アルミニウムまたは他の反射性材料とすることができる。 第2の体積ホログラフィック光学要素200の第1の製造方法は、ここにおい て第2のホログラフィック記録フィルム要素242により、第1の光硬化ホログ ラフィック光学要素100を用いて説明される。まず、カバーシート244は、 非結像ホログラフィックフィルム層204′の第1の面から除かれる。フィルム 層204′の第1の面は、寸法的に安定な基板216上に積層される。第1の光 硬化ホログラフィック光学要素100の寸法的に安定な基板116は、屈折率整 合流体層252を介して、寸法的に安定な基板216に結合される。この結果、 図9aに示される積層構造となる。 次に、光源16は、第1の色(例えば赤)の波長帯、第2の色(例えば緑)の 波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯で構成されるコヒーレントまたは実 質的にコヒーレントな光を放射するように選択される。光源16からの光は、順 に、第1の光硬化ホログラフィック記録フィルム要素100、寸法的に安定な基 板216および非結像の第2のフィルム層204′を通って反射層246に向け られている。反射層246は、光を第2のフィルム層246に経て反射して、反 射した光が、反射層246に向かって第2のフィルム層204′を通過する光と 干渉するようにする。この干渉により、第2のフィルム層204′にホログラフ 的に結像されて、第2の結像されたホログラフィック記録フィルム層204を形 成する。これは、この方法における単一のホログラフ的結像ステップである。 次いで、第2のホログラフィック記録フィルム要素200は、任意で硬化し、 固定し、または露光して、全てのモノマーを実質的に重合し、フィルム層204 にホログラフィックミラーを固定する。これは、第1の光硬化ホログラフィック 記録フィルム要素100および屈折率整合流体層252を取り除くことによって 達成してもよい。次いで、図9bに示すように、広帯域紫外線光源12からのよ うな非コヒーレントな化学線の放射またはその均等物を用いて、図5dに関して 説明したように、第2のホログラフィック記録フィルム要素を投光露光する。 反射層246および寸法的に安定な支持体248が、その後に取り除かれる。 図9cは、第2のホログラフィック記録フィルム要素200を、図5eに関して 説明することができる炉14のような装置により加熱するもう1つの任意のステ ップを示している。この結果、図6および図7aに示す第2の体積ホログラフィ ック光学要素200が形成され、そこにおいて、非結像で未露光のホログラフィ ック記録フィルム層204′が、ミラーによりホログラフ的に結像し、任意で固 定(投光露光)され、および任意で硬化さるホログラフィック記録フィルム層2 04になる。 2.2 第2の要素200の第2の製造方法 第2の体積ホログラフィック光学要素200の第2の製造方法を、ここにおい て、第1のホログラフィックフィルム要素142により、別のもう一つの第2の ホログラフィックフィルム要素200であるマスター201を用いることから説 明する。まず、カバーシート144が、第1の非結像ホログラフィック記録フィ ルム要素104′の第1の面から取り除かれる。非結像ホログラフィックフィル ム要素104′の第1の面は、寸法的に安定な基板216′に積層されている。 寸法的に安定な基板216′は、第1の屈折率整合流体層254を介して反射防 止板256に結合されている。第1のホログラフィック記録フィルム要素142 の支持体146が取り除かれる。非結像ホログラフィックフィルム層104′の バリア層118は、第2の屈折率整合流体層258を介してマスター201の寸 法的に安定な基板216に結合されている。マスター201のバリア層218は 、光学的接着層260を介してハレーション防止層262に結合されている。こ の結果、図10aに示す積層構造が得られる。 次に、光源16からのRGB光またはそれと同等の光が、順に、反射防止板2 56および非結像フィルム層104′を介して、マスター201のフィルム層2 04内の第1、第2および第3の画素体210、212、214の第1、第2お よび第3のミラーに向けられる。第1のミラーは、ハレーション防止層262を 通過する第1の色(例えば赤)の光を通過させ、第2の色(例えば緑)の光およ び第3の色(例えば青)の光をフィルム層104′を介して反射して、反射した 光がマスター201のフィルム層204ないの第1のミラーに向けてフィルム層 104′を通過する光と干渉するようにする。この干渉により、フィルム層10 4′にホログラフ的に結像されて、ホログラフィック記録フィルム層104′内 の第1のミラーがコピーまたは再生される。第2のミラーは、ハレーション防止 層262を通過する第2の色(例えば緑)の光を通過させ、第1の色(例えば赤 )の光および第3の色(例えば青)の光をフィルム層104′を介して反射して 、反射した光が、マスター201の第2のミラーに向けてフィルム層104′を 通過する光と干渉するようにする。この干渉により、フィルム層104′に結像 されて、第2のホログラフィック記録フィルム層104′内の第 2のミラーがコピーまたは再生される。第3のミラーは、ハレーション防止層2 62を通過する第3の色(例えば青)の光を通過させ、第1の色(例えば赤)の 光および第2の色(例えば緑)の光をフィルム層104′を介して反射して、反 射した光が、マスター201の第3のミラーに向けてフィルム層104′を通過 する光と干渉するようにする。この干渉により、フィルム層104′にホログラ フ的に結像されて、第2のホログラフィック記録フィルム要素104′内の第3 のミラーがコピーまたは再生される。この単一のホログラフ的結像ステップは、 同時に、非結像ホログラフィック記録フィルム層104′を、ミラーでホログラ フ的に結像されたホログラフィック記録フィルム層204を形成、コピーまたは 再生する。なお、この場合、バリア層118は、バリア層218と同一若しくは 実質的に同一であり、基板216′は基板216と同一または実質的に同一であ る。 次いで、第2のホログラフィック記録フィルム要素200は、任意で硬化し、 固定し、または露光して、全てのモノマーを実質的に重合させ、フィルム要素2 00にホログラフィックミラーを固定する。これは、反射防止板256、第1の 屈折率整合流体層254、第2の屈折率整合流体層258、マスター201、光 学的接着層260およびハレーション防止層262を取り除くことによって達成 してもよい。次いで、図10bに示すように、広帯域紫外線光源12からのよう な非コヒーレントな化学線の放射又はそれに同等な光を用いて、図5dに関して 説明したように、第2のホログラフィック記録フィルム要素200を投光露光す る。 図10cは、第2のホログラフィック記録フィルム要素200を、図5eに関 して説明することができる炉14のような装置により加熱するもう一つの任意の ステップを示している。この結果、図6および図7aに示す第2の体積ホログラ フィック光学要素200が形成される。 3.0 第3のホログラフィック光学要素300 図11は、本発明による第3の体積ホログラフィック光学要素300を示して いる。第3の体積ホログラフィック光学要素300は、第2の体積ホログラ フィック光学要素200と同様に効果的に機能する。 構造的には、第2の体積ホログラフィック光学要素200と同様に、第3の体 積ホログラフィック光学要素300は、第1の複数の画素体310、第2の複数 の画素体312および第3の複数の画素体314で構成される光硬化ホログラフ ィック記録フィルム要素302を有している。各第1の画素体310は、第1の 色(例えば赤)の波長帯の光を通過させ、少なくとも第2の色(例えば緑)の波 長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射させる第1の体積ホログラ フィックミラーを含んでいる。各第2の画素体312は、第2の色(例えば緑) の波長帯の光を通過させ、少なくとも第1の色(例えば赤)の波長帯および第3 の色(例えば青)の波長帯の光を反射させる第2の体積ホログラフィックミラー を含んでいる。各第3の画素体314は、第3の色(例えば青)の波長帯の光を 通過させ、少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第1の色(例えば赤 )の波長帯の光を反射させる第3の体積ホログラフィックミラーを含んでいる。 しかしながら、第2の体積ホログラフィック記録フィルム要素202とは異な り、第3の体積ホログラフィック記録フィルム要素302は、第1のホログラフ ィック記録層303、第2のホログラフィック記録層305および第3のホログ ラフィック記録層307で構成されている。さらに、図11について説明すれば 、第3の体積ホログラフィック記録フィルム要素302は、好ましくは、順に、 第1のバリア層309と、第1のホログラフィック記録層303と、第2のバリ ア層311と、第2のホログラフィック記録層305と、第3のバリア層313 と、第3のホログラフィック記録層307とから構成されている。第3の体積ホ ログラフィック光学要素302は、さらに第3のホログラフィック記録層307 に積層された寸法的に安定な基板316を有していてもよい。層315と319 とを交換した実施例のように、他の同等なな実施例が存在する。 図11に戻って説明すれば、第1の画素体310、第2の画素体312および 第3の画素体314の各々は、第1の体積層(layer volume)315と、第2の体 積層317および第3の体積層319を有している。第1の体積ホログラフィッ クミラーの各個は、第4の体積ホログラフィックミラーおよび第5の体積ホログ ラフィックミラーを有している。第4のミラーは、第1の色(例えば赤)の波長 帯および第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過させ、第3の色(例えば青) の波長帯の光を反射するように設けられている。第4のミラーは、第1の画素体 310の第3の体積層319内にある。第5の体積ホログラフィックミラーは、 第1の色(例えば赤)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光を通過 させ、第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射するように設けられている。第 5のミラーは、第1の画素体310の第2の体積層317内にある。第2の体積 ホログラフィックミラーの各個は、第4のミラーおよび第6のホログラフィック ミラーの一つを有している。第4の体積ホログラフィックミラーは、第2の画素 体312の第3の体積層319内にある。第6の体積ホログラフィックミラーは 、第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光を通 過させ、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射させるように設けられている 。第6のミラーは、第2の画素体312の第1の体積層315内にある。第3の 体積ホログラフィックミラーの各個は、第5のミラーおよび第6のミラーの一つ を有している。第5の体積ホログラフィックミラーは、第3の画素体314の第 2の体積層317内にある。第6のミラーは、赤を反射し、かつ他の色を反射す るので、「R」で示されている。第5のミラーを持つ体積層は、緑を反射し、か つ他の色を反射するので、「G」で示されている。第6のミラーを持つ体積層は 、青を反射し、かつ他の色を反射するので、「B」で示されている。 第3の体積ホログラフィック光学要素300の操作または機能は、図11に示 されている。特に、光源12は、第3の光硬化ホログラフィック記録フィルム要 素300にRGB光を与えるものとして示されている。矢印は、第1の画素体3 10が、第1の色(例えばR)の光を通過させ、第2および第3の(例えばGB )の光をRGB光の光源12等に向かって反射させることを示す。繰り返せば、 光源12が、さらに他の色の波長帯も放射する場合には、こうした波長帯も、第 3の体積ホログラフィック光学要素300を通過する。第3の体積ホログラフィ ック光学要素300も、光源12の位置が第3の体積ホログラフィック光学要素 300もいずれの側に有るかに関わらず同様に機能する。 3.1 第3の要素300の第1の製造方法 図12は、第3の光硬化ホログラフィック光学要素300の製造に用いること ができる第3の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素342を示している 。第3の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素342は、順に、第1のバ リア層309、第1の非結像ホログラフィック記録層303′、第2のバリア層 311、第2の非結像ホログラフィック記録層305′、第3のバリア層313 、第3の非結像ホログラフィック記録層307′および寸法的に安定な基板31 6で構成されている。第1、第2および第3のホログラフィック記録層303′ ,305′,307′の各々は完全に感応性となっている。 第3の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素342が、図9a〜cに関 して説明した方法において、非結像ホログラフィック記録フィルム層204′、 およびフィルム層204′の両側に積層された寸法的に安定な基板216および バリア層218の代わりに用いられる場合、第3の体積ホログラフィック光学要 素300は、(第2の体積ホログラフィック記録フィルム要素200が図6a、 図7に示すように形成されるようにではなく)図11に示したように形成される 。これが、第3の体積ホログラフィック光学要素300の第1の製造方法である 。 3.2 第3の要素300の第2の製造方法 さらに、第3の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素342が、図10 a〜cに関して説明した方法において、第1の光硬化性ホログラフィック記録フ ィルム層104′、バリア層118および寸法的に安定な基板216の代わりに 用いられる場合、第3の体積ホログラフィック光学要素300は(第2の体積ホ ログラフィック光学要素200が図6および図7に示すように形成されるのでは なく)図11に示したように形成される。これが、第3の体積ホログラフィック 光学要素300の第2の製造方法である。 4.0 第4のホログラフィック光学要素400 第4の体積ホログラフィック光学要素400は、第4の体積ホログラフィッ ク光学要素400が波長選択性(すなわち完全に感応性ではない)のホログラフ ィック記録層で形成されている以外は、第3の体積ホログラフィック光学要素3 00と構造的、機能的に同一である。 4.1 第4の体積ホログラフィック光学要素400 図13aは、第4の体積ホログラフィック光学要素400の製造方法に用いる 第1のホトマスクまたはフィルタ層464のパターンを示している。パターンは 、第1の複数の画素466と、第2の複数の画素468および第3の複数の画素 470を有する二次元配列である。各第1の画素466内の「R」の文字は、こ の画素466が赤の光のみを通過させることを示している。各第2の画素468 内の「G」の文字は、この画素468が緑の光のみを通過させることを示してい る。各第3の画素470内の「B」の文字は、この画素470が青の光のみを通 過させることを示している。図13aは、二つの例外を除き第1のホトマスクま たはフィルタ層464とと同様の第2のホトマスクまたはフィルタ層472のパ ターンを示している。特に、画素の配列は、以下の二つの列の反復パターンを持 つことができる。 さらに、第2のフィルタ472において、各画素は、第1、第2および第3の 波長帯の光に対して実質的に透過性の縁(border)474により包囲されている。 この縁は、この領域に第おける1、第2および第3の波長帯を反射するホログラ フィックミラーを記録しないことによって形成することができる。これは、第2 のフィルタ472の形成において、ホトグラフィック結像放射が、縁において放 射によるホログラムの記録を阻止するホトマスクを通過することを要求すること によって達成される。使用可能な適当なフィルタの一つは、慣用のLCD製RG Bフィルタとして使用されるものである。 図14a〜cに関して、第4の体積ホログラフィック光学要素400の製造方 法を、第4の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素442を用いて説明す る。第4の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素442は、以下の点を除 いて、図12に示す第3の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素342と 同一である。すなわち、第4の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素44 2内において、第1の非結像ホログラフィック記録層403′が第1の色(例え ば赤)の波長帯に対して感光性を持つようにのみ実質的に増感されており、第2 の非結像ホログラフィック記録層405′が第2の色(例えば緑)の波長帯に対 して感光性を有するようにのみ実質的に増感されており、第3の非結像ホログラ フィック記録層407′が第3の色(例えば青)の波長帯に対して感光性を有す るようにのみ実質的に増感されている点である。 第4の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素440の第1のバリア層4 09は、寸法的に安定な支持体448にコーティングされた反射層446に積層 されている。反射層は、アルミニウム等の反射性金属または他の反射性材料であ ってよい。第4の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素442の寸法的に 安定な基板416は、屈折率整合流体層454によってフィルタ層464に結合 されている。 次いで、図14aに示されているように、化学線の放射は、光源18からフィ ルタ層464および第4の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素442を 経て反射層446に向けて照射される。反射層446は、第4の光硬化性ホログ ラフィック記録フィルム要素442を通して、光を反射する。これによって、フ ィルム要素442が化学線の放射に結像するように露光されて、選択された第1 の体積層315、第2の体積層317および第3の体積層319内のモノマーを 重合させて、露光された体積層をホログラフ的に不活性化する。さらに詳細には 、フィルタ層464の「R」と表示された画素を通過する化学線放射は、第1の 色(例えば赤)の波長帯のみを通過させる。第1のフィルム層403′のみ が、第1の色(例えば赤)の波長帯に対する感度を与えられている。従って、「 R」と表記されたフィルタ層の画素の下の第1の記録フィルム層403′中の第 1の体積層315が、ホログラフ的に不活性となる。「G」と表記されたフィル タ層の画素を通過する化学線放射は、第2の色(例えば緑)の波長帯のみを通過 する。第2のフィルム層405′のみが、第2の色(例えば緑)の波長帯に対し て感度を有している。従って、「G」と表記されたフィルタ層の画素の下の第2 のフィルム層405′中の体積層317が、ホログラフ的に不活性となる。「B 」と表記されたフィルタ層の画素を通過する化学線放射は、第3の色(例えば青 )の波長帯のみを通過させる。第3のフィルム層407′のみが、第3の色(例 えば青)の波長帯に対して感度を有している。従って、「B」と表記されたフィ ルタ層の画素の下の第3のフィルム層407′中の体積層319が、ホログラフ 的に不活性となる。 その後に、フィルタ層464および屈折率整合流体層454が取り除かれる。 次いで、図14bに示したように、例えば光源16またはこれと均等な光源から のような、コヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光は、順に、フィルム要 素442を経て反射層446に照射される。反射層446は、フィルム要素44 2を経て光を反射して、反射した光が、光源からの直接光と干渉するようにする 。この干渉によって、フィルム要素442がホログラフ的に結像して多層の第4 の体積ホログラフィック光学要素400を形成する。さらに詳細には、ホログラ フィックミラーが、全ての他の波長帯を通過させる第1の層403′の非不活性 の第1の体積層315を形成し、そこにおいて、ミラーが第1の色(例えば赤) の波長帯を有する光を反射し、他の波長帯の全てを通過させる。ホログラフィッ クミラーが、第2の層405′の非不活性な体積層317を形成し、そこにおい てミラーが第2の色(例えば緑)の波長帯を有する光を反射し、全ての他の波長 帯を通過させる。ホログラフィックミラーが、第3の層407′の非不活性な体 積層319を形成し、そこにおいて、ミラーが第3の色(例えば青)の波長帯を 有する光を反射し、全ての他の波長帯を通過させる。これにより、同時に、第1 の層403′、第2の層405′および第3の層407′にホログラフ的に結像 して、それぞれ結像された層403、405および407を形成す る。 次いで、反射層446および寸法的に安定な支持体448を取り除く。第4の ホログラフィック記録フィルム要素400は硬化が不要である。図14cは、図 5eに関して説明された第4のホログラフィック記録フィルム要素400を加熱 するもう一つの任意のステップを示している。 5.0 第5のホログラフィック光学要素500 図15には、本発明による第5の体積ホログラフィック光学要素500を示し ている。第5のホロ体積グラフィック光学要素500は、第2の体積ホログラフ ィック光学フィルム要素200と同様に効果的に機能する。 構造的には、第2の体積ホログラフィック光学要素200と同様に、第5の体 積ホログラフィック光学要素500は、第1の複数の画素体510と、第2の複 数の画素体512と、第3の複数の画素体514とによって構成される光硬化ホ ログラフィック記録フィルム要素502を有している。各個の第1の画素体51 0は、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過させ、少なくとも第2の色(例 えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射する第1の体 積ホログラフィックミラーを含んでいる。各個の第2の画素体512は、第2の 色(例えば緑)の波長帯の光を通過させ、少なくとも第1の色(例えば赤)の波 長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射する第2の体積ホログラフ ィックミラーを含んでいる。各個の第3の画素体514は、第3の色(例えば緑 )の波長帯の光を通過させ、少なくとも第1の色(例えば緑)の波長帯および第 2の色(例えば青)の波長帯の光を反射する第3の体積ホログラフィックミラー を含んでいる。 第2の体積ホログラフィック記録フィルム要素200とは異なり、第5の体積 ホログラフィック記録フィルム要素502は、第1のホログラフィック記録層5 03および第2のホログラフィック記録層505のみを有している。さらに、第 5体積のホログラフィック記録フィルム要素502は、好ましくは、順に、第1 のバリア層509と、第1のホログラフィック記録層503と、第2のバリア層 511と、第2のホログラフィック記録層505で構成される。第5の体積 ホログラフィック光学要素502は、さらに、第2のホログラフィック記録層5 05に積層された寸法的に安定な基板516を有していてもよい。 各個の第1の画素体510、第2の画素体512および第3の画素体514は 、第1の体積層515と第2の体積層517で構成される。各第1の体積ホログ ラフィックミラーは、第4の体積ホログラフィックミラーと第5の体積ホログラ フィックミラーで構成される。第4のミラーは、第1の色(例えば赤)の波長帯 および第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過させ、第3の色(例えば青)の 波長帯の光を反射するように設けられている。第4のミラーは、第1の画素帯5 10の第1の体積層515内にある。第5の体積ホログラフィックミラーは、第 1の色(例えば赤)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯の光を通過さ せ、第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射するように設けられる。第5のミ ラーは、第1の画素体510の第2の体積層517に設けられている。第2の体 積ホログラフィックミラーの各個は、第4のミラーの1つおよび第6の体積ホロ グラフィックミラーの一つで構成される。第4のミラーは、第2の画素体512 の第2の体積層517内に設けられる。第6の体積ホログラフィックミラーは、 第3の色(例えば緑)の波長帯および第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過 させ、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射させるように設けられる。第6 のミラーは、第2の画素体512の第1の体積層515内に設けられる。各第3 の体積ホログラフィックミラーは、第5のミラーの一つおよび第6のミラーの一 つで構成される。第5のミラーは、第3の画素体514の第2の体積層517内 に設けられる。第6のミラーは、第3の画素体514の第1の体積層515内に 設けられる。第4のミラーを有する体積層は、赤を反射して他の光を通過させる ので「R」で示される。第5のミラーを有する体積層は、緑を反射して他の光を 通過させるので「G」で示される。第6のミラーを有する体積層は、青を反射し て他の光を通過させるので「B」で示される。 第5の体積ホログラフィック光学要素500の操作および機能は、図15に示 されている。特に、光源2は、第5の光硬化ホログラフィック記録フィルム要素 500に向けてRGB光を供給するように示されている。矢印は、第1の画素体 510が第1の色(例えばR)の光を通過させ、第2および第3の色(例えば GB)の光をRGB光源2へ反射することを示している。重ねていえば、光源2 が他の波長帯も放射する場合、こうした波長帯も、第3の体積ホログラフィック 光学要素500を通過する。第5の体積ホログラフィック光学要素500も、光 源2が第3の体積ホログラフィック光学要素500のいずれの側に位置するかに 関わらず同様に機能する。 5.1 第5の要素500の第1の製造方法 図16は、第5の光硬化ホログラフィック光学要素500の製造において用い ることができる第5の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素542を示し ている。第5の光硬化性ホログラフィック記録要素542は、順に、第1のバリ ア層509と、第1の非結像ホログラフィック記録層503′と、第2のバリア 層511と、第2の非結像ホログラフィック記録層505′と、寸法的に安定な 基板516で構成される。第1のホログラフィック記録層503′は、少なくと も第1の色(例えば赤)の波長帯と第3の色(例えば青)の波長帯に感度を与え られている。第1のホログラフィック記録層503′は、第2の色(例えば緑) の波長帯に対して感度を有しないか、若しくは第1の色(例えば赤)の波長帯お よび第3の色(例えば青)の波長帯に対して与えられているよりも大幅に小さい 感度を第2の色(例えば緑)の波長帯に関して与えられている。第2のホログラ フィック記録層505′は、少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯と第3の 色(例えば青)の波長帯に感度を与えられている。第2のホログラフィック記録 層505′は、第1の色(例えば赤)の波長帯に対して感度を有しないか、若し くは第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯に対し て与えられているよりも大幅に小さい感度を第1の色(例えば赤)の波長帯に関 して与えられている。 第5の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素542が、図9a〜cに関 連して示された方法において、非結像ホログラフィック記録フィルム層204′ およびフィルム層204′の両側に積層された寸法的に安定な基板216とバリ ア層218とに代えて用いられた場合、第5の体積ホログラフィック光学要素は 、(第2の体積ホログラフィック光学要素が図6および7aに示されるように して形成されるのではなく)図15に示されるようにして形成される。これが、 第5の体積ホログラフィック光学要素500の第1の製造方法である。 5.2 第5の要素500の第2の製造方法 さらに、第5の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素542が、図10 a〜cに関して示された方法において第1の光硬化性ホログラフィック記録フィ ルム層104′、基板216およびバリア層118に代えて用いられた場合、第 5の体積ホログラフィック光学要素は、(第2の体積ホログラフィック光学要素 200が図6および7aに示されたようにして形成されたのではなく)図15に 示された方法で形成されている。これは、第5の体積ホログラフィック光学要素 の第2の製造方法である。 6.0 第6のホログラフィック光学要素600 第6の体積ホログラフィック光学要素600は、第6の体積ホログラフィック 光学要素600が完全に増感されたホログラフィック記録層で形成されているこ とを除き、第5の体積ホログラフィック光学要素500と構造的および機能的に 同様である。 6.1 第6の要素600の製造方法 第6の体積ホログラフィック光学要素600の製造方法を、層が200台の数 字ではなく600台の数字で示され、かつフィルム層が605′で示されている 以外は、第2の光硬化性ホログラフィック記録フィルム要素242と同一の光硬 化性ホログラフィック記録フィルム要素から説明する。まず、カバーシート64 4は、非結像ホログラフィックフィルム層605′の第1の表面から除去する。 フィルム層605′の第1の面は、寸法的に安定な基板616に積層される。寸 法的に安定な基板616は、屈折率整合流体層692を介して、第1のホトマス ク層672によってコーティングされた寸法的に安定な基板682に結合される 。この結果、図17aに示される積層構造が得られる。 次に、光源10からの第3の色のコヒーレントまたは実質的にコヒーレントな 光、または、それに同等な光は、順に、第1のホトマスク層672および第2の 光硬化ホログラフィック記録フィルム層605′を経て反射層646に照射され る。反射層646は、光をフィルム層605′に向かって反射させて、反射した 光が、フィルム層605′を通過して反射層246へ向かう光と干渉するように する。この干渉は、青色の光により、フィルム層605′にホログラフ的に結像 させ、または結像するようにホログラフ的に露光して、第2の画素体610の第 2の体積層617に第4の体積ホログラフィックミラーを記録する。 図17bについて説明すれば、寸法的に安定な基板684にコーティングされ た第2のホトマスク層674は、寸法的に安定な基板682上にコーティングさ れた第1のホトマスク層672に代えて用いられる。基板684は、屈折率整合 流体層694を介して基板616に結合される。次いで、光源8からのような第 2の色のコヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光は、順に、第2のホトマ スク層674およびフィルム層605′を経て反射層246に照射される。反射 金属層246は、光をフィルム層605′に向かって反射させて、反射した光が 、フィルム層605′を通過して反射層246の向かう光と干渉するようにする 。この干渉は、緑色の光によりホログラフ的に結像し、または結像するようにホ ログラフ的に露光されて、第1の画素体610および第3の画素体614の第2 の体積層617に第4の体積ホログラフィックミラーを記録する。これにより、 非結像フィルム層605′の結像フィルム層605への変換が完了する。 次いで、第2のホトマスク層674、その寸法的に安定な基板684および屈 折率整合流体層694を除去することができる。この結果得られた積層体は、任 意で硬化または固定されて、全てのモノマーを実質的に重合し、積層体中にホロ グラフィックミラーを固定する。図17cに示すように、光源12からの放射光 のように非コヒーレントな化学線放射は、図5dに関連して示すように積層体を 投光露光するのに用いられる。 図17dについて説明すれば、寸法的に安定な基板686にコーティングされ た第3のホトマスク層676は、屈折率整合流体層696を有する寸法的に安定 な基板616に結合される。さらに、非結像で十分に増感されたホログラフィッ ク記録フィルム層603′および第1のバリア層609は、第2のバリア層 611と反射金属層246との間に配置される。次いで、光源10からの光のよ うな第3の色のコヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光は、順に、第3の ホトマスク層676、フィルム層605および非結像フィルム層603′を経て 反射層246に照射される。反射層246は、光をフィルム層603′に向かっ て反射させて、反射した光が、フィルム層603′を通過して反射層246の向 かう光と干渉するようにする。この干渉は、第3の色(例えば青)の光によりフ ィルム層603′にホログラフ的に結像するか、あるいは結像するように露光し て、第1の画素体610の第1の体積層615に第4の体積ホログラフィックミ ラーを記録する。 図17dについて説明すれば、寸法的に安定な基板688にコーティングされ た第4のホトマスク層678は、屈折率整合流体層698を有する寸法的に安定 な基板616に結合される。次いで、光源6からの光のように第1の色の光は、 順に、第4のホトマスク層678、フィルム層605および第1のフィルム層6 03′を経て反射層246に照射される。反射層246は、光を第1のフィルム 層603′に向かって反射させて、反射した光が、第1のフィルム層603′を 通過して反射層246の向かう光と干渉するようにする。この干渉は、第1の色 (例えば赤)の光により第1のフィルム層603′にホログラフ的に結像するか 、あるいは結像するようにホログラフ的に露光して、第2の画素体612および 第3の画素体614の第1の体積層615に第6の体積ホログラフィックミラー を記録する。 次いで、第4のホトマスク層678、その寸法的に安定な基板688および屈 折率整合流体層698を除去することができる。この結果得られた積層体は、任 意で硬化または固定されて、全てのモノマーを実質的に重合し、積層体中にホロ グラフィックミラーを固定する。図17fに示すように、光源12からの放射光 のように非コヒーレントな化学線放射は、図5dに関連して示すように積層体に 投光露光するのに用いられる。 図17gは、図5eに関して説明するすることができるもう一つの任意の積層 加熱工程を示している。この結果、第6の体積ホログラフィック光学要素600 が得られる。 II. 材料および/または商業的利用性 寸法的に安定な基板116、124、216、224、316、416、51 6、616、682、684、686および688は、硬質の透明材料で形成さ れてもよく、好ましくはガラスまたはプラスチックで形成される。これらの基板 のそれぞれは、同一または別異なものとすることができる。 バリア層118、218、309、311、313、409、411、413 、509、511、609および611は、任意であり、染料増感剤の層内拡散 を防止するのに有用である。これが使用される場合、放射がそれらを経て行われ る場合、透明であることが必要となる。これらバリア層の各々は、同一または別 異なものとすることができる。こうしたバリア層は、透明のポリマーで形成する ことができ、好ましくはポリビニルアルコール(PVA)で形成される。 カバーシート144、244は、使用準備までのフィルム層を保護するために 機能する。これらのカバーシートは、一般に、ポリエチレン、ポリプロピレンま たはポリエチレンテレフタレート等のポリマーフィルムとすることができる。 非結像および未露光のホログラフィックフィルム層104′、204′、30 3′、305′、307′、403′、405′、407′、503′、505 ′、603′および605′は、光硬化性または感光性材料で形成される。これ らの層の各々は、特に特定されていない限りは、同一または別異なものとするこ とができる。ホログラムは、露光の際に光学濃度ではなく変動する屈折率の空間 的パターンを生成する材料に記録される。ホログラフィック的な記録材料は、エ ル.ソリマー(L.Solymer)およびデイ.ジェイ.コック(D.J.Cook)の体積ホロ グラフィーおよび体積グレーチング、アカデミック・プレス、ニューヨーク、1 981年、第10章254〜304頁;およびダブリュー.ケイ.スモザース(W .K.Smothers)、ビイ.エム.モンロー(B.M.Monroe)、エイ.エム.ウェーバ ー(A.M.Weber)およびディ.イー.キーズ(D.E.Keys)のホログラフィーのた めの光重合体、SPIE Vol.1212、プラクティカル・ホログラフィ−IV(1 990年)等の多くの参考文献に記載されている。ホログラフィー における初期の開発に関しては、イー.エヌ.リース(E.N,Leith)およびジェ イ.ウパトニークズ(J.Upatnieks)のサイエンティフィク・アメリカ、212( 6)、24〜35(1965年6月)に記載されている。ホログラフィーの有用 な考察は、シー.シー.ゲスト(C.C.Guest)のインサイクロペディア・オブ・ フィジカル・サイエンス・アンド・テクノロジー(Encyclopedia of Physical Sc ience and Technology),Vol.6、507〜519、アール.エイ.マイヤース (R.A.,Myers),Ed、アカデミック・プレス、オーランド、フロリダ、1987 年のホログラフィーの項に示されている。本発明において使用される好ましい記 録材料は、光重合性組成物、重クロム酸塩化ゼラチン(dichromated gelatin)お よびハロゲン化銀乳濁液である。 光重合性組成物は、ハウ(Haugh)に付与されたアメリカ特許第3,658,5 26号、チャンドロス(Chandross)に付与されたアメリカ特許第3,993,4 85号およびフィールディング(Fielding)に付与されたアメリカ特許第4,53 5,041号および第4,588,664号に示されている。好適な光重合性組 成物は、キーズ(Keys)に付与されたアメリカ特許第4,942,102号、モン ロー(Monroe)に付与されたアメリカ特許第4,942,112号、スモザース(S mothers)に付与されたアメリカ特許第4,959,284号、トロウト(Trout) に付与されたアメリカ特許第4,963,471号、スモザースに付与されたア メリカ特許第5,236,808号、スモザースに付与されたアメリカ特許第5 ,256,520号、さらにアメリカ特許出願第08/146,817号および 第08/146,816号に開示されている。好適な記録フィルム要素において 使用される組成物は、乾燥塗膜である。 本明細書を通して使用される「十分に増感された(感度を与えられた)(fully sensitized)」とは、材料が、光の可視範囲の全体を含む約400〜約700ナ ノメータの波長の光に対して感光性であることを意味する。なお、十分に増感さ れたホログラフィック材料、および十分に増感されていない、あるいは波長に選 択的に増感されたホログラフィック材料の製造方法については、アメリカ特許第 4,917,977号参照。さらに、光増感剤の使用を開示す る以下の関連特許および、より最近のスモザースに付与されたアメリカ特許第5 ,204,467号、スモザースに付与されたアメリカ特許第5,236,80 8号、スモザースに付与されたアメリカ特許第5,256,520号を参照。 寸法的に安定な支持体146、248、448は、放射が該支持体を通過して 行われる場合には、透明であることが必要である。支持体146の好適な材料は 、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースおよびポリエチレンテレフタレー ト等のポリマーフィルムである。 反射防止板148、156は、結像光の背面反射を防止するように機能し、ニ ューメキシコ州アルバカーキのCVI・レーザ・コーポレーション(CVI Laser C orporation)より市販されている。 ホトマスク層150、672、674、676、678は、層を通過する全て の光を遮断するように機能し、ガラス上にパターニングされたクロムまたはハロ ゲン化銀で形成することができる。あるいはまた、結像のための放射は、ハーフ トーンまたは連続階調の透明性(transparency)を介して行われる。結像のための 照射の他の手段は、吸収性フィルタ等の透過性装置を介しての露光および、走査 型レーザ、電子ビーム等を用いた露光を含んでいる。 屈折率整合流体層152、154、252、254、258、454、692 、694、696、698は、好ましくは炭化水素であり、最も好ましくはペン シルバニア州 19399、サウスウエスタンのケミセントラル・コーポレーシ ョン(Chemcentral Corporation)から入手可能イソパー(Isopar)(登録商標)L およびニュージャージー州シーダーグローヴのアール.ピイ.カージル・ラボラ トリーズ、インク(R.P.Cargille Laboratories,Inc.)から入手可能なカージル ・エイエル.(Cargille Al)59である。 光学的接着層260は、適当な層間の屈折率整合で隣接する層を接着するよう に機能する。好ましい、光学的接着材料は透明であり、ポリウレタンおよびニュ ージャージー州08902、ニュー・ブランズウイックのノーランド・プロダク ツ,インク.(Norland Products,Inc.)より市販されている独自の製品を包含す る。 ハレーション防止層262は、光を吸収し、背面反射を防止するように機能す る。好適なハレーション防止層は、フロートガラス上の黒スプレー塗膜またはデ ラウエア州ウイルミントンのイー・アイ・デュポン・デ・ヌムール・アンド・カ ンパニー(E.I.du Pont de Nemours & Company)から市販されているクロナー(C hronar)(登録商標)等の高吸収性フィルム上に黒のスプレー塗膜である。 III.実施例 本発明の有利な特性は、以下の実施例を参照して観察することができるが、本 発明はこれに限定されるものではない。これらの実施例において、特段のことわ りがない限り、部およびパーセントは重量部および重量パーセントである。実施 例を通して使用される語および略語は、以下の用語解説に示されている。 用語解説 DE(%) パーセントで表現された回折効率;DE(%) = Idif/I0 x 100 ここで Idifは化学線放射の回折ビームの強さ、I0はフィルムサンプルにおけ る吸収およびフィルムサンプルから外れる偽反射を補正した入射ビー ムの強さ、 FC-430 Fluorad(登録商標)FC-430; フッ化脂肪族高分子エステル (fluoroaliphatic polymeric esters);CAS 11114-17-3; スリーエム ・カンパニー、ミネソタ州セント・ポール、 GA2-レッド OmniDex(登録商標)GA2-レッド・カラー・チューニング・ フィルム(color tuning film)(CTF);イー・アイ・デュポン・ ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー、デラウエア州ウイルミント ン、DE;OmniDex(登録商標)イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムー ル・アンド・カンパニーの登録商標 イソパー(Isopar)(登録商標)L 脂肪族炭化水素製品;エクソン・カンパ ニー(Exxon Company),テキサス州ヒューストン JAW シクロペンタノン,2,5−ビス[2、3,6,7−テトラヒドロ− 1H,5H−ベンゾ[i,j]キノリジン−9−イル)メチレン]− MMT 4−メチル−4H−1,2,4−トリアゾル−3−チオール;CAS 24854−43−1 マイラー(Mylar)(登録商標)フィルム ポリエチレンテトラフタレート・ フィルム;イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパ ニーの登録商標 NVC N−ビニルカルバゾール;9−ビニルカルバゾール; CAS 1484−13−5 フォトマー(Photomer)(登録商標)4039 フェノールエトキシレートモノア クリレート;CAS 56641−05−5;ヘンケル・プロセス・ ケミカル・カンパニー(Henkel Process Chemical Company)、ペンシ ルバニア州アンブラー PI-B 4,5−ジフェニル−1−[4,5−ジフェニル−2−(2,3, 5−トリクロロフェニル)−2H−イミダゾル−2−イル]−2− (2,3,5−トリクロロフェニル)−1H−イミダゾル PVA ポリ(ビニルアルコール) サルトマー(Sartomer)349 エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート; CAS 24447−78−7;サルトマー・カンパニー(Sartomer Company)、ペンシルバニア州ウエスト・チェスター SD-A 3−[(1−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−6キノリニ ル)メチレン]−2,3−ジヒドロ−4H−1−ベンゾピラン−4− オン;CAS 75535−23−8 SD-B 2,4−ビス[(3−エチル−2(3H)−ベンゾチアゾリリデン) エチリデン]−8−メチル−8−アザビサイクロ[3.2.1]オク タン−3−オン;CAS 154482−35−6 SD-C 1−エチル−2−[[3−[(1−エチル−1,3−ジヒドロ−5− メトキシ−3,3−ジメチル−2H−インドール−2−イリデン)メ チル]−2−ヒドロキシ−4−オクソ−2−シクロブテン−1−イリ デン]メチル]−5−メトキシ−3,3−ジメチル−3H−インドリ ウム水酸化物内部塩; CAS コンピュータファイル(STNインターナショナル)には 存在せず スポット# 本明細書の実施例において結像されたHRFの(数字で特定され た)部分/画素/領域 TFE テトラフルオロエチレン TMPTMA トリメチロールプロパントリメタクリレート VAc ビニルアセテート VOH ビニルアルコール (λ)max(nm) ホログラフィックミラーからの伝達スペクトルからの最大解 析効率(DE(%))を示す化学線放射の波長 実施例1 本実施例は、高効率体積ホログラフィック光学要素および多色ホログラフィッ クフィルタに対して要求される、単一のホログラフィック光重合体層における離 れた領域における高効率の単色のミラーの記録能力を示すものである。 本実施例において使用されるホログラフィック(光重合体)記録フィルムを調 製するために、66.0重量%のテトラフルオロエチレン/ビニルアセテート(T FE/VAc)バインダ共重合体(19.4モル%のTFE と80.6モル%のビニルア セテートを含有し、30℃で計測した1.48デシリットル/グラムの固有粘性 を有する)、21.0重量%のフォトマー(登録商標)4039、6.0重量%のNV C、3.0重量%のサルトマー349、3.0重量%のPI-B、1.0重量%のMMT、 0.22重量%のFC-430、0.075重量%のJAW および0.034重量%SD-C を19:1のジクロロメタン/メタノール中に含有するコーティング溶液を調製 した。 この溶液は、ウエブコーティング装置を用いて31ft/min(15cm/ sec)の速度で50μmのマイラー(登録商標)のベースシートに押出ダイコ ーティングされた。溶媒は、コーティングされたフィルムを三つの区画の乾燥機 (three zone drier)に通すことによって蒸発させた。第1の区画は華氏120度 (49℃)であり、第2の区画は華氏140度(60℃)であり、第3の区画 は華氏160度(71℃)であった。23μmのマイラー(登録商標)(ポリエ チレンテレフタレートフィルム)のカバーシートは、乾燥機から搬出されながら 被膜に積層された。ホログラフィック光重合体の乾燥した被膜の厚さは、23μ mのMylaマイラー(登録商標)のカバーシートと50μmのマイラー(登録商標 )のベースシート間で、20μmであった。カバーシートが光重合体から取り除 かれ、粘性のある光重合体が100mm×125mm×3.2mmのフロートガ ラスの一部に積層された。余分のフィルムは切り落として、積層されたフィルム をガラス基板の縁部に適合させた。ベースシートは、後続の処理の間、そのまま の状態に保持された。ベース/ホログラフィック光重合体およびガラス板の構造 を、結像プレート(imaging plate)と呼ぶ。結像プレートのフィルム側は、反射 防止(AR)板に、イソパー(登録商標)L(エクソン社製)を用いて結合して 、フィルムとAR板の屈折率を良好に整合した。結像プレートの反対側には、ア ルミニウム製前面鏡が、同じ屈折率整合流体を用いて結合された。重ね合わせら れたプレートに圧力が負荷されて、薄く、均一な屈折率整合流体層が形成された 。重ね合わせられたプレートは、次いで、結像ステージ上の公知のプレートホル ダに載置され、30秒以上の間定着された。 458nmでの放射を有するアルゴンイオンレーザ、ダイオードによってポン ピングされ(diode-pumped)周波数を倍増された532nmでの放射を持つYAG レーザ、および647nmの放射を持つクリプトンイオンレーザが、適当なダイ クロイックミラーによって慣用の方法で組み合わされて、3色のビームを形成す る。この3色のレーザビームは、無色の光学系を通過して、拡張された平行な3 色ビームを形成する。(3色ビーム中において利用可能な三つの波長の一つの色 の波長によって、各個の領域(スポットまたは画素)に像を形成するために)シ ャッターを設けて、各色を別々に導入することを可能にする。結像プレートは、 結像ステージ(imaging stage)上で回転して、3色のレーザビームの方向が結像 スタック(imaging stack)に対して垂直になるようにした。 フィルム面に対して垂直に向けられた平行な単色レーザビームで露光し、順に 反射防止板、イソパー(登録商標)L層、ベースシート、ホログラフィック光重 合体、ガラス板およびイソパー(登録商標)L層を通過し、ついで、ミラーから 外れてそれ自体に向かって反射させることによって、三つの像形成波長のそれぞ れにおける四つのホログラフィックミラーが形成され、それらのホログラフィッ クミラーのそれぞれは別の領域(スポットまたは画素)に配置される。647n mで結像されたホログラフィックミラーの露光エネルギーは、100mJ/cm2 であった。532nmで結像されたホログラフィックミラーの露光エネルギー は20mJ/cm2であった。468nmで結像されたホログラフィックミラー の露光エネルギーは10mJ/cm2であった。同一の結像条件を用いて、プレ ート上にそれぞれ四つの20mm径の領域の組を形成した。結像プレートは、各 露光後にフィルムプレートの非結像領域に移動され、次の露光の前に30秒間定 着された。結像後に、ARプレート、前面ミラーおよびイソパー(登録商標)L 層が除去された。 結像プレートは、120秒間ドーシット(Douthitt)DCOP−X露光ユニット (ドーシット・コーポレーション(Douthitt Corp.)、ミシガン州デトロイト)に 搭載されたTheimer-Strahler #5027水銀アークランプ(イクスポージャー・シス テム・コーポレーション(Exposure Systems Corp.)、コネチカット州ブリッジポ ート)からの紫外光および可視光により全体が露光された。結像プレートは、強 制送風対流式炉で2時間120℃で加熱することにより熱処理された。 ホログラフィックミラーの透過スペクトルが、ホログラフィックフィルム面に 対して垂直に向けられたサンプルビームを用いて標準の複光束分光計(Perkin-El mer model Lambda-9)によって記録された。その結果は、表1に示されており、 単一のホログラフィック光重合体層中の異なるスポット(領域または画素)に、 三つの異なった波長(448、522および635nm)において、単一の波長 を持つ高効率のホログラフィックミラーが形成されていることを示している。 実施例2 本実施例は、3色ホログラフィック光学要素の結像、および三つの像形成波長 のうちの一つを遮断し、他の二色を複写フィルムに通過させ、該複写フィルム上 に記録することを可能とするように設計されたホログラフィック光学要素を通し ての3色の像形成を示している。 本実施例において使用するホログラフィック(光重合体)記録フィルムを調製 するために、66.0重量%のテトラフルオロエチレン/ビニルアセテート(TFE /VAc)バインダ共重合体(20.0モル%のTFE および80.0モル%のビニル アセテートを含有し、30℃で計測した固有粘度が1.45デシリットル/グラ ムである)、21.0重量%のフォトマー(登録商標)4039、6.0重量%のNV C、3.0重量%のサルトマー349、3.0重量%のPI-B、1.0重量%のMMT、 0.22重量%のFC-430、0.080重量%のSD-A、0.060重量%のSD-Bお よび0.020重量%SD-Cを19:1のジクロロメタン/メタノール中に含有す るコーティング溶液を調製した。この溶液は、ウエブコーティング装置を用いて 約31ft/min(15cm/sec)の速度で50μmのマイラー(登録商 標)ベースシートに押出ダイコーティングされた。溶媒は、コーティングされた フィルムを三つの区画の乾燥機に通すことによって蒸発させた。第1の区画は華 氏120度(49℃)であり、第2の区画は華氏140度(60℃)であり、第 3の区画は華氏160度(71℃)であった。23μmのマイラー(登録商標) (ポリエチレンテレフタレートフィルム)のカバーシートが、被膜上に、乾燥機 から搬出しながら積層した。乾燥した被膜の厚さは20μmであった。 カバーシートが光重合体から取り除かれ、粘性のある光重合体が100mm× 125mm×3.2mmのフロートガラスに積層された。余分のフィルムは切り 落として、積層されたフィルムがガラス基板の縁部に適合するようにした。ベー スシートは、後続の処理の間、そのままの状態に保持された。ベース/ホログラ フィック光重合体およびガラス板の構造を、結像プレートと呼ぶ。結像プレート のフィルム側は、イソパー(登録商標)L(エクソン社製)を用いて反射防止 (AR)板に結合して、フィルムとAR板の屈折率を良好に整合させた。結像プ レートの反対側には、アルミニウム製前面鏡が、同じ屈折率整合流体を用いて表 面に結合された。重ね合わせられたプレートに圧力が負荷されて、薄く、均一な 屈折率整合流体層が形成された。重ね合わせられたプレートは、次いで、結像ス テージ上の慣用のプレートホルダに載置され、30秒以上の間定着された。 458nmの放射を有するアルゴンイオンレーザ、576nmの放射を有する 色素レーザおよび647nmの放射を持つクリプトンイオンレーザが、適当なダ イクロイックミラーによって慣用の方法で組み合わされて、3色のレーザビーム を形成する。この3色のビームは無色の光学系を通過して、拡張された平行な3 色ビームを形成する。シャッターを設けて、各色を別々に導入することを可能と する。結像プレートは結像ステージ上で回転して、3色のレーザビームの方向が は、結像スタックに対して垂直になるようにする。 フィルム面に対して垂直に向けられた平行な単色レーザビームで露光し、順に 反射防止板、イソパー(登録商標)L層、ベースシート、ホログラフィック光重 合体、ガラス板およびイソパー(登録商標)L層を通過させ、次いで、ミラーか ら外れてそれ自体に向かって反射させることによって、各像形成波長における四 つのホログラフィックミラーが形成された。647nmで結像されたホログラフ ィックミラーの露光エネルギーは、35.4mJ/cm2であった。576nm で結像されたホログラフィックミラーの露光エネルギーは、17.7mJ/cm2 であった。458nmで結像されたホログラフィックミラーの露光エネルギー は、12.5mJ/cm2であった。同一の結像条件を用いて、プレート上にそ れぞれ四つの20mm径の領域の組を形成した。結像プレートは、各露光後にフ ィルプレートの非結像領域に移動され、次の露光の前に30秒間定着された。結 像後に、ARプレート、前面ミラーおよびイソパー(登録商標)L層が除去され た。 結像プレートは、120秒間ドーシットDCOP−X露光ユニット(ドーシッ ト・コーポレーション(Douthitt Corp.)、ミシガン州デトロイト)に搭載された Theimer-Strahler #5027水銀アークランプ(イクスポージャー・システム・コー ポレーション(Exposure Systems Corp.)、コネチカット州ブリッジポート)から の紫外光および可視光により全体が露光された(約150mJ/cm2)。結像 プレートは、強制送風対流式炉で2時間120℃で加熱することにより熱処理さ れた。 ホログラフィックミラーの透過スペクトルが、ホログラフィックフィルム面に 対して垂直に向けられたサンプルビームを用いて標準の複光束分光計(Perkin-El mer model Lambda-9)によって記録された。その結果は、表2に示されている。 表2に示された要素を用い、上記と同じパイロットコーティング装置上の23 μmのマイラー(登録商標)のカバーシートと50μmのマイラー(登録商標) のベースシートとの間に20μmの厚さでコーティングされたホログラフィック 光重合体が再度用いられた。光重合体からカバーシートが除去され、粘性の光重 合体が、100mm×125mm×3.2mmのフロートガラスの一部に積層さ れた。余分のフィルムは切り落として、積層されたフィルムがガラス基板の縁部 に適合するようにした。ベースシートは、後続の処理の間、そのままの状態に保 持された。ベース/ホログラフィック光重合体およびガラス板の構造を、結像プ レートと呼ぶ。結像プレートのフィルム側は、イソパー(登録商標)L(エクソ ン社製)を用いてパターンが形成されたホログラフィックフォトマスクのガラス 面のに結合して、屈折率を良好に整合させる。反射防止板は、パターン形成され たホトグラフィックフォトマスクのフィルム側と結合させて取り付ける。結像プ レートの反対側には、アルミニウム製前面鏡が、同じ屈折率整合流体を用いて結 合された。重ね合わせられたプレートに圧力が負荷されて、薄く、均一な屈折率 整合流体層が形成された。重ね合わせられたプレートは、次いで、結像ステージ 上の慣用のプレートホルダに載置され、30秒以上の間定着された。 458nmでの放射を有するアルゴンイオンレーザ、576nmでの放射を有 する色素レーザおよび647nmでの放射を持つクリプトンイオンレーザが、適 当なダイクロイックミラーによって慣用の方法で組み合わされて、3色のレーザ ビームを形成する。この3色のビームは、無色の光学系を通過して、拡張された 平行な3色ビームを形成するシャッターを設けて、各色を別々に導入することを 可能とした。結像プレートは、結像ステージ上で回転して、3色のレーザビーム の方向が、結像スタックに対して垂直になるようにした。 フィルム面に対して垂直に向けられた単色レーザビームで露光し、順に反射防 止板、イソパー(登録商標)L層、ベースシート、パターニングされたホログラ フィックホトマスクのホログラフィック光重合体層、ガラス板、イソパー(登録 商標)L層、ベースシート、結像プレートの未露光ホログラフィック光重合体お よびIsopar(登録商標)L層を通過させ、次いでミラーから外れてそれ自体に向 かって反射させることによって、各像形成波長における12のホログラフィック ミラーが形成された。パターニングされたホログラフィックホトマスクに入射す る3色ビームの露光エネルギーは、647nmで27mJ/cm2であり、57 6nmで13.5mJ/cm2であり、458nmで9.5mJ/cm2である。 同一の結像条件を用いて、プレート上にそれぞれ四つの20mm径の領域の組を 形成した。結像プレートは、露光後に移動させて、パターニングされたホログラ フィックフォトマスクの非結像領域およびフィルムプレートの非結像領域と並べ 、次の露光の前に30秒間定着させた。結像後に、ARプレート、前面ミラーお よびイソパー(登録商標)L層が除去された。 結像プレートは、120秒間ドーシットDCOP−X露光ユニット(ドーシッ ト・コーポレーション(Douthitt Corp.)、ミシガン州デトロイト)に搭載された Theimer-Strahler #5027水銀アークランプ(イクスポージャー・システム・コー ポレーション(Exposure Systems Corp.)、コネチカット州ブリッジポート)から の紫外光の可視光により全体が露光された(約150mJ/cm2)。結像プレ ートは、強制送風対流式炉で2時間120℃で加熱することにより熱処理された 。 ホログラフィックミラーの透過スペクトルが、ホログラフィックフィルム面に 対して垂直に向けられたサンプルビームを用いて標準の複光束分光計(Perkin-El mer model Lambda-9)によって記録された。その結果は、表3に示されている。 スポット1ないし4は、562nmおよび446nmで高い回折効率を示して、 633nmで低い回折効率を示さねばらなない。633nmにおいて測定可能な 回折効率があるが、これは、表2のスポット1ないし4に示されたように、この 波長におけるパターニングされたホログラフィックホトマスクの幾分低い回折効 率によるものであると解釈される。スポット5ないし8は、633nmおよび4 46nmで高回折効率を示し、563nmで低い回折効率を示さねばならない。 これは、明らかに証明されている。スポット9ないし12は、633nmと56 3nmにおいて高い回折効率を示し、446nmにおいては、回折効率を全く示 してはならない。繰り返すが、この条件は、明らかに証明されている。 IV.概説 広義において、体積ホログラフィック光学要素のそれぞれは、ここに、光硬化 性ホログラフィック記録フィルム要素を具える体積ホログラフィック光学要素と して記載されている。光硬化ホログラフィック記録フィルム要素は、少なくとも 第1の複数の画素体および第2の複数の画素体で構成されている。たとえばLC D装置のようなある特定の用途に関して、第1の画素体と第2の画素体は、縦横 (列と行)に配置される。各個の第1の画素体は、少なくとも1種の第1の色( 例えば赤)の波長帯の光を通過させ、少なくとももう1種の色(例えば緑)の波 長帯の光を反射する体積ホログラフィックミラーを含んでいる。各個の第2の画 素体は、少なくとも上記もう1種の色(例えば緑)の波長帯の光を通過させ、少 なくとも上記1種の色(例えば赤)の波長帯の光を反射する体積ホログラフィッ クミラーを含んでいる。 上記の本発明の技術の恩恵を受ける当業者は、種々の改変が可能である。これ らの改変は、添付の請求の範囲に述べた本発明の範囲内に包含されると解釈され る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マッカラ,スティーヴン,ロバート アメリカ合衆国 19720−6526 デラウェ ア州 ニューキャッスル マックタヴィシ コート 17 (72)発明者 マーチン,ポール,ジェイムズ アメリカ合衆国 08030−1524 ニュージ ャージー州 グロウセスター シティー ハドソン ストリート 937 (72)発明者 ウェーバー,アンドリュー,マイケル アメリカ合衆国 19808−2242 デラウェ ア州 ウィルミントン ネルソン レーン 2605

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.列および行に配置された少なくとも第1の複数の画素体(pixel volumes)お よび第2の複数の画素体で構成される光硬化ホログラフィック記録フィルム要素 を具える体積ホログラフィック光学要素であって、 前記第1の画素体の各個が、少なくとも1種の第1の色(例えば赤)の波長帯 の光を通過させ、少なくとももう1種の色(例えば緑)の波長帯の光を反射する 体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、少なくとも前記もう1種の色(例えば緑)の波長 帯の光を通過させ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射す る体積ホログラフィックミラーを含むことを特徴とする体積ホログラフィック光 学要素。 2.(i)少なくとも第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過させ、少なくと も第2の色(例えば緑)の波長帯の光をブロックする少なくとも第1の複数の画 素体と、(ii)少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過させ、少 なくとも第1の色(例えば赤)の波長帯の光をブロックする第2の複数の画素体 とから構成される多色フィルタを有する液晶ディスプレイ装置において、改善が 、フィルタが光硬化ホログラフィック記録フィルム要素であることを具えること を特徴とする液晶ディスプレイ装置。 3.第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体で構成 された光硬化ホログラフィック記録フィルム要素を具える体積ホログラフィック 光学要素であって、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射させ、 少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯 の光を通過させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例えば 青)の波長帯の光を通過させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば 緑)の波長帯の光を通過させる第3の体積ホログラフィックミラーを具えること を特徴とする体積ホログラフィック光学要素。 4.前記第1の色(例えば赤)の波長帯は、少なくとも5ナノメータの幅を有す るとともに612ナノメータを含み、前記第2の色(例えば緑)の波長帯は、少 なくとも5ナノメータの幅を有するとともに545ナノメータを含み、前記第3 の色(例えば青)の波長帯は、少なくとも5ナノメータの幅を有するとともに4 36ナノメータを含むことを特徴とする請求項3に記載の要素。 5.前記フィルム要素は、単一の光硬化ホログラフィック記録フィルム層を具え ることを特徴とする請求項3に記載の要素。 6.前記フィルム要素は、二つの光硬化ホログラフィック記録フィルム層を具え ることを特徴とする請求項3に記載の要素。 7.前記フィルム要素は、三つの光硬化ホログラフィック記録フィルム層を具え ることを特徴とする請求項3に記載の要素。 8.反射型液晶ディスプレイ装置において、順に、 第1の偏光を持つ周辺光を通過させるための第1の光偏光子と、 一連のセルを通過する光の偏光を選択的に変化させて、第1の組、第2の組ま たは第3の組のセルを通過する光の偏光を第2の偏光となるようにするための液 晶ディスプレイ要素と、 前記第2の偏光を持つ前記液晶ディスプレイ要素からの光を通過させるための 第2の光偏光子と、 第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体で構成さ れたホログラフィック多色反射フィルターとを具え、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射 させ、少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の 波長帯の光を通過させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を 反射させ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色( 例えば青)の波長帯の光を通過させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み 、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を 反射させ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色( 例えば緑)の波長帯の光を通過させる第3の体積ホログラフィックミラーを含ん でおり、 (1)液晶ディスプレイ要素が第1の組のセルを通過する光の偏光を第2の偏 光に変化させる場合には、光が第2の偏光子を通過して第1の画素体に入射し、 そこにおいて、第1の体積ホログラフィックミラーが第1の色(例えば赤)の波 長帯の光を観察者に向かって反射し、(2)液晶ディスプレイ要素が第2の組の セルを通過する光の偏光を第2の偏光に変化させる場合には、光が第2の偏光子 を通過して第2の画素体に入射し、そこにおいて、第2の体積ホログラフィック ミラーが第2の色(例えば緑)の波長帯の光を観察者に向かって反射し、(3) 液晶ディスプレイ要素が第3の組のセルを通過する光の偏光を第2の偏光に変化 させる場合には、光が第3の偏光子を通過して第3の画素体に入射し、そこにお いて第3の体積ホログラフィックミラーが第3の色(例えば青)の波長帯の光を 観察者に向かって反射するようにしたことを特徴とする反射型液晶ディスプレイ 装置。 9.第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体を具え るホログラフィック記録フィルム要素を具え、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射させ、 少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯 の光を通過させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射さ せ、前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例えば青)の波長 帯の光を通過させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば 緑)の波長帯の光を通過させる第3の体積ホログラフィックミラーを含む第1の 体積ホログラフィック光学要素を製造する方法であって、 (A)コヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光によって前記フィルム要 素をホログラフ的に露光して、前記第1の画素体に前記第1の体積ホログラフィ ックミラーを記録する工程と、 (B)コヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光によって前記フィルム要 素をホログラフ的に露光して、前記第2の画素体に前記第2の体積ホログラフィ ックミラーを記録する工程と、 (C)コヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光によって前記フィルム要 素をホログラフ的に露光して、前記第3の画素体に前記第3の体積ホログラフィ ックミラーを記録する工程と を具えることを特徴とする製造方法。 10.前記(A)、(B)および(C)の工程が同時に行われることを特徴とす る請求項9に記載の方法。 11.前記工程(A)は、 コヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光を、光を遮蔽する第1の複数の 画素および光を通過させる第2の複数の画素を有するホトマスクを通り、次いで 前記フィルム要素を通って反射板に入射し、該反射板が、上記コヒーレントまた は実質的にコヒーレントな光をフィルム要素を通して反射して、前記第1の画素 体に前記第1の体積ホログラフィックミラーをホログラフ的に形成する工程を具 えることを特徴とする請求項9に記載の方法。 12.前記工程(A)の前に、前記放射板の上に第1の屈折率整合流体層を配置 し、該第1の屈折率整合流体層の上にガラス支持体を配置し、該ガラス支持体の 上に前記フィルム要素を配置し、該フィルム要素の上に第2の屈折率整合流体層 を配置し、該第2の屈折率整合流体層の上にホトマスクを配置し、該ホトマスク の上に反射防止板を配置する工程をさらに具えることを特徴とする請求項11に 記載の方法。 13.前記工程(B)が前記工程(A)の後であって、かつ、 前記ホトマスクを1画素分だけ第1の方向に移動させる工程と、 コヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光を、前記ホトマスクを通り、次 いで前記フィルム要素を通って反射板に入射し、該反射板がコヒーレントまたは 実質的にコヒーレントな光を前記フィルム要素を通って反射して、前記第2の画 素体に前記第2の体積ホログラフィックミラーをホログラフ的に形成する工程を 具えることを特徴とする請求項11に記載の方法。 14.前記工程(C)が工程(B)の後であって、かつ、 前記ホトマスクを1画素分だけ第1の方向に移動させる工程と、 コヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光を、前記ホトマスクを通り、次 いで前記フィルム要素を通って前記反射板に入射し、該反射板が前記コヒーレン トまたは実質的にコヒーレントな光を前記フィルム要素を通して反射して、前記 第3の画素体に前記第3の体積ホログラフィックミラーをホログラフ的に形成す る工程と を具えることを特徴とする請求項13に記載の方法。 15.前記ホログラフィック記録フィルム要素を化学線放射への露光によって硬 化して、全てのモノマーを実質的に重合させ、前記フィルム要素にホログラフィ ックミラーを固定させる工程をさらに具えることを特徴とする請求項9に記 載の方法。 16.前記ホログラフィック記録フィルムを加熱して、ホログラフィックミラー の屈折率モジュレーション、効率およびバンド幅を増加させる工程をさらに具え ることを特徴とする請求項9に記載の方法。 17.単一で、実質的に固体のホログラフィック記録フィルムを有するフィルム 要素を形成する工程をさらに具えることを特徴とする請求項9に記載の方法。 18.第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体で構 成された光硬化ホログラフィック記録フィルム要素を具える体積ホログラフィッ ク光学要素であって、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過させ、 少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯 の光を反射させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例えば 青)の波長帯の光を反射させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば 緑)の波長帯の光を反射させる第3の体積ホログラフィックミラーを含むことを 特徴とする体積ホログラフィック光学要素。 19.前記第1の色(例えば赤)の波長帯は、少なくとも5ナノメータの幅を有 するとともに612ナノメータを含み、前記第2の色(例えば緑)の波長帯は、 少なくとも5ナノメータの幅を有するとともに545ナノメータを含み、前記第 3の色(例えば青)の波長帯は、少なくとも5ナノメータの幅を有するとともに 436ナノメータを含むことを特徴とする請求項18に記載の要素。 20.前記フィルム要素は、単一の光硬化ホログラフィック記録フィルムを具え ることを特徴とする請求項18に記載の要素。 21.前記フィルム要素は、第1のホログラフィック記録層と、第2のホログラ フィック記録層と、第3のホログラフィック記録層とを具え、 前記第1の画素体、前記第2の画素体および前記第3の画素体の各々は、第1 の体積層(layer volume)、第2の体積層および第3の体積層を具え、 前記各第1の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第1の色(例えば赤)の波長帯と前記第2の色(例えば緑)の波長 帯の光を通過させ、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射させる第4の 体積ホログラフィックミラーであって、前記第1の画素体の第3の体積層に設け られている第4の体積ホログラフィックミラーと、 前記第1の色(例えば赤)の波長帯と前記第3の色(例えば青)の波長 帯の光を通過させ、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射させる第5の 体積ホログラフィックミラーであって、前記第1の画素体の第2の体積層に設け られている第5の体積ホログラフィックミラーと を具え、 前記第2の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第2の画素体の第3の体積層に設けられた前記第4のミラーの一つ と、 前記第2の色(例えば緑)の波長帯と前記第3の色(例えば青)の波長 帯の光を通過させ、前記第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射させる第6の 体積ホログラフィックミラーであって、第2の画素体の第1の体積層に設けられ ている第6の体積ホログラフィックミラーと を具え、 前記第3の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第3の画素体の第1の体積層に設けられた前記第5のミラーの一つ と、 前記第3の画素体の第1の体積層に設けられた前記第6のミラーの一つ と を備えることを特徴とする請求項18に記載の要素。 22.前記フィルム要素は、第1のホログラフィック記録層と、該第1の層の上 にある第2のホログラフィック記録層で構成され、 前記第1の画素体、前記第2の画素体および前記第3の画素体の各個は、第1 の体積層および第2の体積層で構成され、 前記第1の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第1の色(例えば赤)の波長帯と前記第2の色(例えば緑)の波長 帯の光を通過させ、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射させる第4の 体積ホログラフィックミラーであって、前記第1の画素体の第1の体積層に設け られている第4の体積ホログラフィックミラーと、 前記第1の色(例えば赤)の波長帯と前記第3の色(例えば青)の波長 帯の光を通過させ、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射させる第5の 体積ホログラフィックミラーであって、第1の画素体の第2の体積層に設けられ ている第5の体積ホログラフィックミラーと を具え、 前記第2の体積ホログラフィックミラーは、 前記第2の画素体の第2の体積層に設けられた前記第4のミラーの一つ と、 前記第2の色(例えば緑)の波長帯と前記第3の色(例えば青)の波長 帯の光を通過させ、前記第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射させる第6の 体積ホログラフィックミラーであって、前記第2の画素体の第1の体積層に設け られている第6の体積ホログラフィックミラーと を具え、 前記第3の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第3の画素体の第2の体積層に設けられた前記第5のミラーの一つ と、 前記第3の画素体の第1の体積層に設けられた前記第6のミラーの一つ と を具えることを特徴とする請求項18に記載の要素。 23.順に、 第1の色(例えば赤)の波長帯、第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の 色(例えば青)の波長帯の光を放射する光装置と、 第1の偏光を有する前記光装置からの光を通過させる第1の光偏光子と、 第1の組、第2の組または第3の組のセルを通過する光の偏光が第2の偏光と なるように、選択的に光の偏光向を変化させる液晶ディスプレイ要素と、 第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体で構成さ れたホログラフィック多色透過フィルタと を具え、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過 させ、少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の 波長帯の光を反射させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を 通過させ、少なくとも第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例え ば青)の波長帯の光を反射させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を 通過させ、前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば緑) の波長帯の光を反射させる第3の体積ホログラフィックミラーを含み、 第2の偏光を持つ光を通過させる第2の光偏光子と を具えるる透過型液晶ディスプレイ装置であって、 (1)前記液晶ディスプレイ要素が前記第1の組のセルを通過する光の偏光を 前記第2の偏光に変化させる場合、該光が前記第1の画素体に入射し、そこにお いて、前記第1の体積ホログラフィックミラーが、前記第1の色(例えば赤)の 波長帯の光を前記第2の偏光子を経て観察者に向かって通過させ、(2)前記液 晶ディスプレイ要素が前記第2の組のセルを通過する光の偏光を前記第2の偏光 に変化させる場合、該光が前記第2の画素体に入射し、そこにおいて、前記第2 の体積ホログラフィックミラーが、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を前 記第2の偏光子を経て観察者に向かって通過させ、(3)前記液晶ディスプレイ 要素が前記第3の組のセルを通過する光の偏光を前記第2の偏光に変化させる場 合、該光が第3の画素体に入射し、そこにおいて、前記第3の体積ホログラフィ ックミラーが、第3の色(例えば青)の波長帯の光を前記第3の偏光子を経て観 察者に向かって通過させるようにしたことを特徴とする透過型液晶ディスプレイ 装置。 24.第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体で構 成された第1のホログラフィック記録フィルム要素で構成され、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過させ、 少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯 の光を反射させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例えば 青)の波長帯の光を反射させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば 緑)の波長帯の光を反射させる第3の体積ホログラフィックミラーを含む第1の 体積ホログラフィック光学要素から、第2の体積ホログラフィック光学要素を製 造する方法であって、 前記第1の色(例えば赤)の波長帯、前記第2の色(例えば緑)の波長帯およ び前記第3の色(例えば青)の波長帯を含むコヒーレントまたは実質的にコヒー レントな光を第1の体積ホログラフィック光学要素を通過して、次いで第2のホ ログラフィック記録フィルム要素に照射する工程と、 前記コヒーレントまたは実質的にコヒーレントな光を、放射板から第2のフィ ルム層を経て反射する工程と、 第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体を具える 第2のフィルム層を具える第2の体積ホログラフィック光学要素であって、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過 させ、少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の 波長帯の光を反射させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例えば 青)の波長帯の光を反射させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば 緑)の波長帯の光を反射させる第3の体積ホログラフィックミラーを含む第2の 体積ホログラフィック光学要素を、ホログラフ的に形成する工程と を具えることを特徴とする製造方法。 25.さらに、照射工程の前に、前記放射板の上に前記第2のフィルム要素を配 置し、前記第2のフィルム要素の上にガラス支持体を配置し、該ガラス支持体の 上に前記第1のフィルム要素配置する工程を具えることを特徴とする請求項24 に記載の方法。 26.さらに、前記第1のフィルム要素を除去する工程と、 前記第2のフィルム要素を化学線放射に露光することにより硬化して、実質的 に重合し、第2のフィルム要素内に前記ホログラフィックミラーを固定する工程 と を具えることを特徴とする請求項24に記載の方法。 27.さらに、除去工程の後で硬化工程の前に、カバーシートを前記第2のフィ ルム要素に積層させる工程を具えることを特徴とする請求項26に記載の方法。 28.さらに、前記第2のフィルム要素を加熱して、前記ホログラフィックミラ ーの屈折率変調、効率およびバンド幅を増加させる工程を具えることを特徴とす る請求項27に記載の方法。 29.さらに、前記放射板を除去する工程と、 前記第2のフィルム要素を第2のガラス支持体に積層する工程と を具えることを特徴とする請求項27に記載の方法。 30.さらに、単一の、実質的固体のホログラフィック記録フィルムにより前記 フィルム要素を形成する工程を具えることを特徴とする請求項24に記載の方法 。 31.前記第3の色(例えば青)の波長帯に対して増感された第1のホログラフ ィック記録層、前記第1の層の上に設けられた前記第2の色(例えば緑)の波長 帯に対して増感された第2のホログラフィック記録層、および前記第2の層の上 に設けられた前記第1の色(例えば赤)の波長帯に対して増感された第3のホロ グラフィック記録層により第1のフィルム要素を形成することを特徴とする請求 項24に記載の方法。 32.第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体で構 成された第1のホログラフィック記録フィルム要素を具え、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過させ、 少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯 の光を反射させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例えば 青)の波長帯の光を反射させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば 緑)の波長帯の光を反射させる第3の体積ホログラフィックミラーを含んでなる 第1の体積ホログラフィック光学要素から、第2の体積ホログラフィック光学要 素を製造する方法であって、 前記第1の色(例えば赤)の波長帯、前記第2の色(例えば緑)の波長帯およ び前記第3の色(例えば青)の波長帯を含むコヒーレントまたは実質的にコヒー レントな光を、第2のホログラフィック記録フィルム要素を具える積層体を通過 し、次いで前記第1の体積ホログラフィック光学要素に照射する工程と、 前記第2の色(例えば緑)の波長帯および前記第3の色(例えば青)の波長帯 を前記第2のフィルム要素の第1の画素体を通して前記第1のミラーから反射す る工程と、 前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば緑)の波長帯 を前記第2のフィルム要素の第3の画素体を通して前記第3のミラーから反射す る工程と、 第2の体積ホログラフィック光学要素をホログラフ的に形成する工程と を具えることを特徴とする製造方法。 33.さらに、照射工程の前に、光吸収層の上に前記第1のフィルム要素を配置 し、前記第1のフィルム要素の上にガラス支持体を配置し、該ガラス支持体の上 に前記第1のフィルム要素を配置し、前記第1のフィルム要素の上に屈折率整合 流体層を配置し、該屈折率整合流体層の上に反射防止層を配置する工程を具える ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 34.さらに、 前記光吸収層、前記第1のフィルム要素、前記ガラス支持体、前記屈折率整合 流体層および前記反射防止板を除去する工程と、 前記第2のフィルム要素を化学線放射に露光することにより硬化させて、すべ てのモノマーを実質的に重合し、前記第2のフィルム要素中に前記ホログラフィ ックミラーを固定する工程と を具えることを特徴とする請求項33に記載の方法。 35.さらに、前記第2のフィルム要素を加熱して、前記ホログラフィックミラ ーの屈折率変調、効率およびバンド幅を増加させる工程を具えることを特徴とす る請求項34に記載の方法。 36.さらに、前記第2のフィルム要素を第2のガラス支持体に積層する工程を 具えることを特徴とする請求項35に記載の方法。 37.さらに、単一の、実質的に固体のホログラフィック記録フィルムを有する フィルム要素を形成することを特徴とする請求項32に記載の方法。 38.前記第3の色(例えば青)の波長帯に対して増感された第1のホログラフ ィック記録層、前記第1の層の上に設けられた前記第2の色(例えば緑)の波長 帯に対して増感された第2のホログラフィック記録層、および前記第2の層の上 に設けられた前記第1の色(例えば赤)の波長帯に対して増感された第3のホロ グラフィック記録層を有するフィルム要素を形成することを特徴とする請求項3 2に記載の方法。 39.第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体を具 える光硬化ホログラフィック記録フィルム要素を具え、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過させ、 少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯 の光を反射させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例えば 青)の波長帯の光を反射させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば 緑)の波長帯の光を反射させる第3の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記フィルム要素が、前記第3の色(例えば青)の波長帯にに対して増感され た第1のホログラフィック記録層、前記第1の層の上に形成した前記第2の色( 例えば緑)の波長帯にに対して増感された第2のホログラフィック記録層、およ び前記第2の層の上に形成した前記第1の色(例えば赤)の波長帯に対して増感 された第3のホログラフィック記録層を具え、 前記第1の画素体、前記第2の画素体および前記第3の画素体のそれぞれが、 第1の体積層、第2の体積層および第3の体積層を具え、 前記第1の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第1の色(例えば赤)の波長帯と前記第2の色(例えば緑)の波長 帯の光を通過させ、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射させる第4の 体積ホログラフィックミラーであって、前記第1の画素体の第3の体積層に設け られている第4の体積ホログラフィックミラーと、 前記第1の色(例えば赤)の波長帯と前記第3の色(例えば青)の波長 帯の光を通過させ、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射させる第5の 体積ホログラフィックミラーであって、前記第1の画素体の第2の体積層に設け られている第5の体積ホログラフィックミラーと を具え、 前記第2の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第2の画素体の第3の体積層に設けられた前記第4のミラーの一つ と、 前記第2の色(例えば緑)の波長帯と前記第3の色(例えば青)の波長 帯の光を通過させ、前記第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射させる第6の 体積ホログラフィックミラーであって、前記第2の画素体の第1の体積層に設け られている第6の体積ホログラフィックミラーと を具え、 前記第3の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第3の画素体の第2の体積層に設けられた前記第5のミラーの一つ と、 前記第3の画素体の第1の体積層に設けられた前記第6のミラーノ一つ と を具える多層体積ホログラフィック光学要素の製造方法であって、 前記フィルム要素を像形成するように化学線照射に露光して、選択された第1 の体積層、第2の体積層および第3の体積層のモノマーを重合し、露光された体 積(volumes)をホログラム的に不活性化する工程と、 本質的に前記第1の色(例えば赤)の波長帯、前記第2の色(例えば緑)の波 長帯および前記第3の色(例えば青)の波長帯を含むコヒーレントまたは実質的 にコヒーレントな光により前記フィルム要素にホログラフ的に像を形成して、前 記多層体積ホログラフィック光学要素を記録する工程と を具えることを特徴とする多層体積ホログラフィック光学要素の製造方法。 40.第1の複数の画素体、第2の複数の画素体および第3の複数の画素体を具 える光硬化ホログラフィック記録フィルム要素を具え、 前記第1の画素体の各個が、第1の色(例えば赤)の波長帯の光を通過させ、 少なくとも第2の色(例えば緑)の波長帯および第3の色(例えば青)の波長帯 の光を反射させる第1の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第2の画素体の各個が、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第3の色(例えば 青)の波長帯の光を反射させる第2の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記第3の画素体の各個が、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を通過さ せ、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯および前記第2の色(例えば 緑)の波長帯の光を反射させる第3の体積ホログラフィックミラーを含み、 前記フィルム要素が、少なくとも前記第1の色(例えば赤)の波長帯と前記第 3の色(例えば青)の波長帯に対して増感された第1のホログラフィック記録層 、および該第1の層の上に形成した少なくとも前記第2の色(例えば緑)の波長 帯と前記第3の色(例えば青)の波長帯に対して増加された第2のホログラフィ ック記録層を具え、 前記第1の画素体、前記第2の画素体および前記第3の画素体のそれぞれが、 第1の体積層および第2の体積層を具え、 前記第1の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第1の色(例えば赤)の波長帯と前記第2の色(例えば緑)の波長 帯の光を通過させ、前記第3の色(例えば青)の波長帯の光を反射させる第4の 体積ホログラフィックミラーであって、前記第1の画素体の第1の体積層に設け られている第4の体積ホログラフィックミラーと、 塩基第1の色(例えば赤)の波長帯と前記第3の色(例えば青)の波長 帯の光を通過させ、前記第2の色(例えば緑)の波長帯の光を反射させる第5の 体積ホログラフィックミラーであって、前記第1の画素体の第2の体積層に設け られている第5の体積ホログラフィックミラーと を具え、 前記第2の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第2の画素体の第2の体積層に設けられた前記第4のミラーの一つ と、 前記第2の色(例えば緑)の波長帯と前記第3の色(例えば青)の波長 帯の光を通過させ、前記第1の色(例えば赤)の波長帯の光を反射させる第6の 体積ホログラフィックミラーであって、前記第2の画素体の第1の体積層に設け られている第6の体積ホログラフィックミラーと を具え、 前記第3の体積ホログラフィックミラーの各個は、 前記第3の画素体の第2の体積層に設けられた前記第5のミラーの一つ と、 前記第3の画素体の第1の体積層に設けられた前記第6のミラーノ一つ と を具える二層体積ホログラフィック光学要素の製造方法であって、 本質的に前記第3の色(例えば青)の波長帯を含むコヒーレントまたは実質的 にコヒーレントな光によって前記第2の層を像形成するようにホログラフ的に露 光して、前記第2の画素体の第2の体積層に前記第4の体積ホログラフィックミ ラーを記録する工程と、 本質的に前記第2の色(例えば緑)の波長帯を含むコヒーレントまたは実質的 にコヒーレントな光によって前記第2の層を像形成するようにホログラフ的に露 光して、前記第1の画素体と第3の画素体の第2の体積層に前記第5の体積ホロ グラフィックミラーを記録する工程と、 前記第1のホログラフィック記録層を前記第2の層に隣接して積層する工程と 、 本質的に前記第3の色(例えば青)の波長帯を含むコヒーレントまたは実質的 にコヒーレントな光によって前記第1の層を像形成するようにホログラフ的に露 光して、前記第1の画素体の第1の体積層に前記第4の体積ホログラフィックミ ラーを記録する工程と、 本質的に前記第1の色(例えば赤)の波長帯を含むコヒーレントまたは実質的 にコヒーレントな光によって前記第1の層を像形成するようにホログラフ的に露 光して、前記第2の画素体と前記第3の画素体の第1の体積層に前記第6の体積 ホログラフィックミラーを記録する工程と を具えることを特徴とする二層体積ホログラフィック光学要素の製造方法。
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