PL210585B1 - Strukturyzowany element optyczny i strukturyzowany filtr barwny dla strukturyzowanego elementu optycznego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest strukturyzowany element optyczny i strukturyzowany filtr barwny dla strukturyzowanego elementu optycznego.

Dla przykładu strukturyzowanym elementem optycznym może być filtr barwny o odpowiednio ukształtowanej strukturze, który stosuje się w monolitycznych kołach barw. Spełniają one ważną rolę w projekcji barwnych obrazów. Okreś lenie „monolityczny oznacza tu, ż e powierzchnia co najmniej jednego podłoża ma strukturyzowaną powłokę, tak że różne sektory powierzchni tego podłoża są zaopatrzone w różne warstwy funkcjonalne, a więc powierzchnia podłoża spełnia co najmniej dwie określone funkcje optyczne. Natomiast w segmentowych kołach barw znajdują się dwa lub większa liczba podłoży, których powierzchnie są pokryte tylko jedną warstwą funkcjonalną.

Ponadto strukturyzacja powierzchni podłoża umożliwia uzyskanie struktur mikrometrycznych. Takie mikrostrukturalne elementy optyczne znajdują szerokie zastosowanie w urządzeniach projekcyjnych, w których światło ma padać na element odtwarzający obraz (zawór świetlny) tak, żeby na sąsiednie piksele padało światło o różnych zakresach długości fali.

Poprzez strukturyzację uzyskuje się to, że światło jest na przykład odbijane, przepuszczane, absorbowane, uginane lub rozpraszane w inny sposób, w zależności od warstwy funkcjonalnej w danej strefie powierzchni. Istotne jest przy tym, że na jednym podłożu można stworzyć kilka sektorów, przy czym taki sektor nie musi stanowić jednolita powierzchnia, lecz może on składać się z wielu nieciągłych powierzchni. Dzięki utworzeniu kilku sektorów unika się konieczności umieszczenia obok siebie kilku podłoży.

Jak wiadomo ze stanu techniki, takie strukturyzowane powłoki mogą powstawać poprzez skojarzenie ze sobą powlekania płaszczyznowego i litograficznego procesu „Lift-off, jak to opisał na przykład Sperger i inni w US 6238583. Najpierw oczyszcza się podłoża, nanosi się fotolakier i następuje maskowanie, naświetlanie i wywoływanie. Potem nanosi się pierwszą powłokę dla pierwszych struktur. Lakier wraz z nałożoną powłoką jest odspajany w mokrym procesie chemicznym. Powłoka pozostaje tylko w miejscach, które były maskowane przy nanoszeniu fotolakieru. Potem podłoże jest oczyszczane celem naniesienia następnej struktury warstwowej. Proces ten powtarza się dla wszystkich innych potrzebnych warstw funkcjonalnych. Jeżeli na strukturyzowanej powierzchni istnieją sektory, które mają tylko przepuszczać światło, to znaczy mające tylko neutralną warstwę funkcjonalną, to najczęściej w tych sektorach nanosi się powłokę przeciwodblaskową. Trzeba przy tym postarać się, żeby pokryć tą powłoką tylko nie powleczoną dotychczas strefę podłoża, ponieważ taka powłoka nakładająca się na warstwy funkcjonalne innych sektorów zakłóca z reguły ich charakterystykę optyczną. Dlatego przy nanoszeniu powłoki przeciwodblaskowej trzeba skorzystać ze wspomnianego wyżej maskowania.

Takie procesy są pracochłonne i z reguły dają uzysk znacznie poniżej 100%. Szczególnie niekorzystne jest to, że wszystkie te procesy są sprzężone ze sobą. Ponadto obrzeża stref powlekanych są narażone na wpływy otoczenia.

W niemieckim dokumencie patentowym DE 19641303 A1 opisano sposób wytwarzania strukturyzowanego elementu optycznego, według którego całą powierzchnię optyczną pokrywa się najpierw warstwą powstrzymującą wytrawianie, po czym nanosi się i strukturyzuje warstwę funkcjonalną. Wskazuje się tam wyraźnie, że w strefach wymagających elementu neutralnego warstwa powstrzymująca wykonana z MgF2 działa jak warstwa przeciwodblaskowa. Poza tym wskazuje się na to, że projektowanie warstw funkcjonalnych może obejmować także optyczną zasadę działania warstwy powstrzymującej, co pozwala zastąpić niezbędną dla neutralnych stref fazę strukturyzacji.

Jednakże MgF2 jest materiałem powłokowym, który może stwarzać problemy, jak na przykład pękanie warstw, zwłaszcza gdy nanoszone są dodatkowe warstwy funkcjonalne. Na właściwe warstwy funkcjonalne wykorzystuje się najczęściej inne materiały powłokowe i dzięki procesowi „Lift-off można często zrezygnować zupełnie z warstwy powstrzymującej wytrawianie. W wielu zastosowaniach pojedyncza warstwa MgF2 nie ma dostatecznych właściwości przeciwodblaskowych, w związku z czym rezygnuje się raczej ze stosowania MgF2.

Inną wadą tych znanych procesów jest to, że w technice „Lift-off usuwana jest znaczna część powłoki, a więc takie powlekanie jest drogie i nieefektywne. Oczywiście można próbować tworzyć przed strukturyzacją powłokę przeciwodblaskową z tradycyjnych materiałów. Jednak okazuje się, że taką strukturę warstwową trudno jest dostosować do pozostałych warstw funkcjonalnych, gdyż należałoby ją dopasować do przejścia między podłożem a powietrzem i jednocześnie między podłożem

PL 210 585 B1 a pozostałą strukturą warstwową . Poza tym tego rodzaju strukturyzacja pozostawia nadal wolne obrzeża, co z reguły zmniejsza odporność takiego filtra na wpływy otoczenia.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki US 3771857 ujawnia filtr dwubarwny, mający zasadniczo przezroczyste podłoże ze szkła, na powierzchni którego znajduje się pierwszy i drugi zestaw usytuowanych w odstępach równoległych pasków, które to zestawy pasków są rozmieszczone pod kątem względem siebie i każdy z nich może odbijać co najmniej jedną wiązkę światła, o długości fali odpowiadającej odmiennej barwie światła, przy czym paski są uformowane z szeregu warstw wykonanych z materiałów o wysokiej i niskiej stałej dielektrycznej.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki US 4355866 ujawnia barwny filtr paskowy do przestrzennego barwnego kodowania w kolorowych kamerach telewizyjnych mający paskową półprzewodnikową warstwę elementu filtrującego znajdującą się pomiędzy przezroczystą warstwą podłożową a przezroczystą dielektryczną warstwą przykrywającą.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki US 4029394 ujawnia barwny filtr kodujący, albo filtr dwubarwny, wykorzystywany w transmisji wideo, który zawiera zasadniczo przezroczyste podłoże mające naniesione na nim wiele wzorów kratkowych, przy czym każdy wzór indywidualnie lub w połączeniu z nachodzącym nań wzorem kratkowym może transmitować ustaloną szerokość pasma światła.

Celem wynalazku było usunięcie wad rozwiązań znanych ze stanu techniki. W szczególności chodziło o zminimalizowanie liczby operacji oraz w miarę możliwości rozdzielenie operacji związanych z wytwarzaniem elementu strukturyzowanego, co ma pozwolić wytwarzać szczególnie efektywnie strukturyzowany element optyczny o wysokiej jakości, zwłaszcza w zakresie właściwości optycznych i mechanicznych.

Zgodny z wynalazkiem strukturyzowany element optyczny mający podłoże, którego powierzchnia zawiera pierwszy sektor oraz drugi sektor i pierwszy sektor zawiera optyczną pierwszą strukturę warstwową spełniającą funkcję i składającą się z pierwszej wewnętrznej struktury składowej i uzupełniającej struktury składowej, przy czym pierwsza wewnętrzna struktura składowa zawiera co najmniej jedną warstwę i nie rozpościera się na drugi sektor, a uzupełniająca struktura składowa zawiera co najmniej jedną warstwę i rozpościera się na pierwszy sektor i na drugi sektor, i w tym drugim sektorze stanowi co najmniej element składowy drugiej struktury warstwowej spełniającej funkcję optyczną, która różni się od funkcji optycznej pierwszej struktury warstwowej, przy czym ta pierwsza wewnętrzna struktura składowa jest usytuowana między podłożem i tą uzupełniającą strukturą składową, przy czym powierzchnia podłoża w pierwszym sektorze tworzy z pierwszą strukturą warstwową pierwszy filtr optyczny, do którego jest przyporządkowany pierwszy zakres długości fali składający się z jednego lub większej liczby przedziałów długości fali, i powierzchnia podłoża w drugim sektorze tworzy z drugą strukturą warstwową drugi filtr optyczny, do którego jest przyporządkowany różniący się od pierwszego filtra optycznego drugi zakres długości fali składający się z jednego lub większej liczby przedziałów długości fali i powierzchnia podłoża zawiera co najmniej jeden następny sektor z co najmniej jedną następną strukturą warstwową, która tworzy co najmniej jeden następny filtr optyczny, do którego jest przyporządkowany różniący się od pierwszego i od drugiego filtra optycznego następny zakres długości fali składający się z jednego lub większej liczby przedziałów długości fali, przy czym jeden ze wspomnianych zakresów długości fali obejmuje całe widmo światła widzialnego i każdy filtr optyczny przepuszcza lub też odbija światło z przyporządkowanego mu zakresu długości fali oraz odbija względnie przepuszcza światło z nie przyporządkowanego mu zakresu długości fali, charakteryzuje się tym, że cała uzupełniająca struktura składowa jest naniesiona w jednej fazie bez kształtowania we wszystkich sektorach i pokrywa ona wszystkie sektory, przy czym na powierzchni podłoża w jednym ze wspomnianych sektorów jest umieszczona bezpośrednio na podłożu uzupełniająca struktura składowa i jest tam ukształtowana jako struktura warstwowa spełniająca funkcję optyczną, korzystnie jako przeciwodblaskowa struktura warstwowa i przy czym każdy z wymienionych sektorów osiąga żądaną funkcję optyczną dopiero przez naniesienie uzupełniającej struktury składowej.

Korzystnie, pierwsza, druga i ewentualnie trzecia struktura warstwowa są tak umieszczone na powierzchni podłoża, ewentualnie po obu stronach podłoża, że w przypadku promieniowania wzdłuż osi optycznej, co najmniej prostopadłej do powierzchni podłoża, przepuszczane przez podłoże światło przechodzi przez co najmniej dwie struktury warstwowe o różnej funkcji optycznej.

Zgodny z wynalazkiem strukturyzowany filtr barwny dla opisanego powyżej strukturyzowanego elementu optycznego charakteryzuje się tym, że pierwszy zakres długości fali obejmuje tylko długości odpowiadające światłu niebieskiemu i zielonemu, a drugi zakres długości fali obejmuje tylko długości

PL 210 585 B1 fal odpowiadające światłu niebieskiemu i czerwonemu, a następne wspomniane zakresy długości fali obejmują tylko długości odpowiadające światłu zielonemu i czerwonemu.

Zgodnie z wynalazkiem struktury warstwowe sektorów o różnej funkcji optycznej są rozdzielane na dwie struktury składowe, przy czym wewnętrzna struktura składowa jest różna w każdym z sektorów, a uzupełniająca struktura składowa pokrywa wszystkie sektory. Zgodnie z wynalazkiem najpierw wewnętrzne struktury składowe są nanoszone na różne sektory, przy czym w każdym z sektorów potrzebny jest proces strukturyzacji (kształtowania struktury). W następnej fazie we wszystkich sektorach nanosi się bez kształtowania uzupełniającą strukturę składową. Tak więc uzupełniająca struktura składowa jest co najmniej częścią składową struktur warstwowych we wszystkich sektorach. W jednym z sektorów można więc uzyskać często potrzebną funkcję optyczną poprzez jedną strukturę warstwową, która jest identyczna z uzupełniającą strukturą składową. Tak więc pierwsza struktura składowa nie zawiera w tym sektorze żadnej warstwy i nie jest już potrzebny proces strukturyzacji w tym sektorze. Taka możliwość występuje w szczególności wtedy, gdy podłoże zawiera sektor, w którym światło ma być skutecznie przepuszczane przez podłoże. Uzupełniająca struktura składowa jest wtedy ukształtowana jako warstwa przeciwodblaskowa.

Jedną z istotnych cech wynalazku jest to, że wewnętrzne struktury składowe są usytuowane między podłożem i uzupełniającą strukturą składową. Dzięki temu podczas wytwarzania wszystkie procesy strukturyzacji poprzedzają naniesienie pokrywającej wszystko uzupełniającej struktury składowej i nie mają na nią szkodliwego wpływu. Poza tym badania w zakresie projektowania struktur cienkowarstwowych wykazały nadspodziewanie, że taką wspólną strukturę składową jako powłokę zamykającą można stworzyć łatwiej niż wspólną powłokę poprzedzającą strukturyzację. W szczególności, dzięki takiej kolejności ostatnia naniesiona struktura warstwowa pokrywa w sposób ciągły powierzchnię i stanowi tym samym ochronę mechaniczną.

Poza tym taka procedura pozwala rozdzielić wszystkie procesy strukturyzacji, gdy w każdym sektorze niepełniącym neutralnej funkcji optycznej podłoże jest zaopatrzone w odpowiadającą danemu sektorowi pierwszą strukturę składową. Takie rozdzielenie oznacza, że są także rozdzielane uzyski związane z poszczególnymi procesami strukturyzacji i wzrasta znacznie efektywność ekonomiczna całego procesu. Wreszcie uzupełniająca struktura składowa jest nanoszona w całości, przy czym w sektorach jeszcze niepowleczonych ma ona wł a ś ciwoś ci przeciwodblaskowe, W przypadku kombinacji podłoży chodzi o to, żeby maksymalnie jeden sektor niespełniający neutralnej funkcji optycznej leżał na drodze optycznej, gdy nie trzeba uzyskać efektu wypadkowej funkcji optycznej.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju zgodny z wynalazkiem element optyczny ze strukturyzowanymi powłokami na podłożu z trzema sektorami o różnej funkcji optycznej, fig. 2 - strukturyzowany element optyczny, w przekroju, w którym obie strony podłoża są zaopatrzone w strukturyzowane powłoki według fig. 1, a funkcja optyczna w każdym z sektorów jest wypadkową funkcji optycznej obu stron podłoża, fig. 3 element optyczny złożony z trzech oddzielnie strukturyzowanych podłoży.

Na pierwszym przykładzie opisano wytwarzanie odwzorowanego na fig. 1 strukturyzowanego elementu optycznego z podłożem 3. Poza tym strukturyzowany element optyczny 1 powinien mieć pierwszy sektor 5, przepuszczający tylko światło niebieskie, a także drugi sektor 5' przepuszczający tylko światło zielone. W trzecim sektorze 5'' elementu optycznego 1 ma być przepuszczane zarówno światło niebieskie jak i zielone, a odbijane jest tylko światło czerwone. Aby to uzyskać, wyznacza się najpierw strukturę warstwową nanoszoną na podłoże 3, która działa w ten sposób, że odbija światło czerwone oraz przepuszcza światło niebieskie i zielone. Do wyznaczenia takiej struktury warstwowej można wykorzystać na przykład program optymalizujący projektowanie struktury cienkowarstwowej. Taki program, dla określonych charakterystyk materiałowych, jest w stanie zoptymalizować liczbę warstw i rozkład grubości struktury warstwowej z odniesieniem do określonej funkcji celu, która odpowiada wymaganej charakterystyce spektralnej. Takie oprogramowanie jest znane przeciętnemu specjaliście i można je zakupić (na przykład pakiet oprogramowania Namens Optilayer). Dla tej koncepcji filtra zastosowanie takiego oprogramowania daje szczególnie dobry efekt. Ale do zaprojektowania struktur warstwowych można po części wykorzystać także metody analityczne. Wyznaczonej strukturze warstwowej nanoszonej na podłoże 3, która ma odbijać światło czerwone oraz przepuszczać światło niebieskie i zielone, odpowiada uzupełniająca struktura składowa 11. Dla przeźroczystego podłoża 3, jak na przykład podłoże szklane o współczynniku załamania n = 1,5, z silnie załamującego materiału o współczynniku nH = 2,4, czyli na przykład TiO2, i słabo załamującego materiału o współczynniku n_L = 1,48, czyli na przykład SiO₂, dobiera się odpowiednie grubości uzupełniającej struktury składowej 11.

PL 210 585 B1

Są to wielkości optymalne dla światła prostopadłego. Następnie wyznacza się strukturę warstwową przepuszczającą światło niebieskie oraz odbijającą światło zielone i czerwone. Również tu można zastosować jeden ze znanych programów optymalizacyjnych. Jednakże przy wyznaczaniu takiej struktury warstwowej warunkiem brzegowym jest, aby zawierała ona zamykającą strukturę warstwową, która jest identyczna z uzupełniającą strukturą składową 11. Niezbędne w takiej strukturze dodatkowe warstwy, które są usytuowane między podłożem a uzupełniającą strukturą składową, odpowiadają pierwszej wewnętrznej strukturze składowej 9. W następnym etapie wyznacza się strukturę warstwową, która przepuszcza tylko światło zielone oraz odbija światło czerwone i niebieskie, przy czym znów zamykające warstwy są identyczne z uzupełniającą strukturą składową 11. Dodatkowe warstwy odpowiadają drugiej wewnętrznej strukturze składowej 9'.

Po wyznaczeniu parametrów odpowiadających tej strukturze warstwowej odbijającej światło czerwone i niebieskie zaopatruje się najpierw podłoże 3 w warstwę fotolakieru, która podlega maskowaniu, naświetlaniu i wywołaniu, przy czym w pierwszym sektorze 5 mającym przepuszczać tylko światło niebieskie podłoże pozostaje wolne, a wszystkie inne sektory są pokrywane warstwą fotolakieru. Następnie podłoże jest powlekane pierwszą wewnętrzną strukturą składową 9. Usunięcie resztkowego fotolakieru wraz z nałożonymi na niego warstwami powoduje to, że tylko w wymaganym pierwszym sektorze 5 pozostaje odpowiednia pierwsza wewnętrzna struktura składowa 9.

Następnie nanosi się znów warstwę fotolakieru, która jest maskowana, naświetlana i wywoływana, tak że wolne podłoże 3 pozostaje wyłącznie w drugim sektorze 5', mającym przepuszczać tylko światło zielone. Nanoszona jest tam druga wewnętrzna struktura składowa 9' odpowiadająca drugiemu sektorowi 5'. Usunięcie resztkowego fotolakieru wraz z nałożonymi na niego warstwami powoduje to, że tylko w wymaganym drugim sektorze 5' pozostaje odpowiednia druga wewnętrzna struktura składowa 9'. Do tej fazy procesu żaden sektor nie spełnia wymaganej funkcji optycznej. Uzyskuje się to dopiero w następnej fazie, w której na całe podłoże 3 nanosi się uzupełniającą strukturę składową 11. Wówczas, po pierwsze, zakończone jest tworzenie struktur warstwowych sektorów 5 i 5', które mają przepuszczać tylko odpowiednio światło niebieskie albo zielone. Po drugie, wolny jeszcze trzeci sektor 5'' podłoża 3 otrzymuje strukturę warstwową, która tylko odbija światło czerwone oraz przepuszcza światło niebieskie i zielone. Dzięki temu zaoszczędzono po pierwsze jeden proces strukturyzacji. Ponadto podczas strukturyzacji usuwane są tylko składowe struktury warstwowe, dzięki czemu proces powlekania jest bardziej efektywny.

Na drugim przykładzie opisano wytwarzanie strukturyzowanego elementu optycznego zawierającego cztery sektory 5, 5', 5, 5'''. Taki element przedstawiono na fig. 2. W pierwszym sektorze 5 przepuszczane jest wyłącznie światło niebieskie, w drugim sektorze 5' przepuszczane jest światło zielone, w trzecim sektorze 5'' przepuszczane jest światło czerwone, a w czwartym sektorze 5''' jest przepuszczane całe widmo widzialne. Taki element optyczny może być przykładowo kołem barw, jakie jest stosowane w projektorach bazujących na sekwencyjnym podziale barw.

Celem wytworzenia takiego elementu znów projektuje się najpierw niezbędne struktury warstwowe. Rozpoczyna się teraz od struktury warstwowej, która naniesiona na podłoże ma działanie przeciwodblaskowe. Odpowiada temu potrzebna, optycznie neutralna funkcja czwartego sektora 5'''. Poza tym ta struktura warstwowa stanowi wspólną dla innych sektorów uzupełniającą strukturę składową 11. Następnie projektuje się strukturę odbijającą światło niebieskie oraz przepuszczającą światło czerwone i zielone. Potem wyznacza się strukturę odbijającą światło zielone oraz przepuszczającą światło niebieskie i czerwone. Poza tym wyznacza się strukturę odbijającą światło czerwone oraz przepuszczającą światło niebieskie i zielone. W projektowaniu tym warunkiem brzegowym jest zawsze to, żeby zamykające warstwy odpowiadały uzupełniającej strukturze składowej 11.

Po wyznaczeniu tych parametrów nanoszone są w procesach powlekania i strukturyzacji nienależące do uzupełniającej struktury składowej 11 warstwy różnych sektorów, to znaczy w pierwszym sektorze nanoszona jest pierwsza wewnętrzna struktura składowa 9, w drugim sektorze nanoszona jest druga wewnętrzna struktura składowa 9' i w trzecim sektorze jest nanoszona trzecia wewnętrzna struktura składowa 9''. W następnej fazie procesu nakładana jest na całe podłoże 3 uzupełniająca struktura składowa 11. Tak więc na powierzchni podłoża 3 występują teraz sektory optycznie neutralne i sektory, w których następuje odbicie jednej z barw, czyli czerwieni, błękitu lub zieleni. Na odwrotnej stronie podłoża wykonuje się analogiczną procedurę, przy czym należy zauważyć, że każdorazowo usytuowane są naprzeciwległe dwie struktury warstwowe, które są albo neutralne optycznie, to znaczy przepuszczają światło widzialne, albo obie nie są neutralne optycznie, ale nie odbijają tej samej barwy. Na przykład, w pierwszym sektorze 5 nanoszona jest druga wewnętrzna struktura składo6

PL 210 585 B1 wa 9', w drugim sektorze 5' jest nanoszona trzecia wewnętrzna struktura składowa 9'', a w trzecim sektorze 5'' jest nanoszona pierwsza wewnętrzna struktura składowa 9 i wreszcie nanoszona jest na całość uzupełniająca struktura składowa 11. Tak więc powstaje element z sektorami spełniającymi wymaganą funkcję optyczną. Zakłada się, że światło pada prostopadle na powierzchnię podłoża. Przyjmuje się powietrze jako środowiska padania światła i podłoże o współczynniku n = 1,5. Ponadto dla materiału silnie załamującego zakłada się współczynnik nH = 2,4, natomiast dla materiału słabo załamującego współczynnik nL = 1,48. Jak już wspomniano wcześniej, w przypadku materiału silnie załamującego może chodzić o TiO2, natomiast materiałem słabo załamującym może być SiO2.

Na następnym przykładzie przedstawiono, w jaki sposób za pomocą procedury według wynalazku można całkowicie rozdzielić od siebie procesy strukturyzacji niezbędne do wytworzenia koła barw. Jest to możliwe na bazie trzech podłoży 3, 3', 3'', przy czym nie trzeba powlekać odwrotnej strony podłoży. Na fig. 3 przedstawiono schematycznie odpowiedni element. Najpierw projektuje się znów potrzebne powłoki. Trzeba zaprojektować powłoki przeciwodblaskowe, które jednocześnie można przyjąć za uzupełniające struktury składowe (11, 11'). Poza tym trzeba zaprojektować pierwszą wewnętrzną strukturę składową 9, która razem z uzupełniającą strukturą składową 11 odbija światło niebieskie. Trzeba ponadto zaprojektować drugą wewnętrzną strukturę składową 9', która razem z następną uzupełniającą strukturą składową 11' odbija światło czerwone. Dodatkowo należy zaprojektować strukturę warstwową 17 odbijającą wyłącznie światło zielone, przy czym przy projektowaniu należy pamiętać, że tu środowiskiem padania światła nie jest powietrze, lecz na przykład klej optyczny. Na podłoże 3 nanoszona jest zgodnie z wynalazkiem pierwsza wewnętrzna struktura składowa 9 w sektorach 5, 5', w których ma być odbijane światło niebieskie. Następnie na powleczoną strukturalnie powierzchnię podłoża nanosi się uprzednio wyznaczoną uzupełniającą strukturę składową 11 tak, że powleczona powierzchnia podłoża 3 w sektorach 5 i 5' odbija światło niebieskie i we wszystkich innych sektorach przepuszcza światło niemal zupełnie.

Na następne podłoże 3' nanoszona jest odbijająca zieleń struktura warstwowa w sektorach 5 i 5', w których ma być odbijane światło zielone.

Na jednej stronie następnego podłoża 3'' nanoszona jest zgodnie z wynalazkiem druga wewnętrzna struktura składowa 9' w sektorach 5', 5'', w których ma być odbijane światło czerwone. Pokrywana jest strona, która po złożeniu podłoży 3, 3' i 3 jest położona zewnętrznie, to znaczy graniczy z powietrzem. Następnie powleczona strukturalnie powierzchnia podłoża 3'' jest pokrywana uprzednio wyznaczoną następną uzupełniającą strukturą składową 11', tak że teraz powleczona powierzchnia podłoża 3'' w sektorach 5' i 5'' odbija światło czerwone i j est niemal zupełnie przepuszczalna we wszystkich innych sektorach.

Po tych zabiegach powstaje podłoże z odbijającymi światło niebieskie sektorami 5 i 5', podłoże z odbijającymi czerwień sektorami 5' i 5'' i podłoże z odbijającymi zieleń sektorami 5'', 5. Te trzy podłoża są teraz łączone optycznie, na przykład za pomocą kleju optycznego 21. Przy tym podłoża są rozmieszczone tak, że strona z naniesioną strukturą warstwową odbijającą światło niebieskie stanowi jedną granicę oddzielającą od powietrza, a strona ze strukturą warstwową odbijającą światło czerwone stanowi drugą granicę oddzielającą od powietrza. Przy tym geometrię powierzchni sektorów podłoży pokrytych odbijającymi światło strukturami warstwowymi dobiera się tak, aby po nałożeniu podłoży na siebie dwa różne filtry barwne działały w sumie na przepuszczany w sektorze strumień światła. W pierwszym sektorze 5 jest wtedy przepuszczane tylko światło czerwone, w drugim sektorze 5' tylko światło zielone i w trzecim sektorze 5' - tylko światło niebieskie. Można też stworzyć czwarty sektor 5', który przepuszcza całe światło widzialne, to znaczy światło wchodzi i wychodzi z elementu przez uzupełniającą strukturę składową 11 i następną uzupełniającą strukturę składową 11'.

Warto przy tym zauważyć, że wszystkie procesy strukturyzacji są oddzielone od siebie i nie trzeba powlekać żadnej z odwrotnych stron podłoży.

Wynalazek objaśniono tylko na trzech różnych przykładach realizacji. Oczywiście możliwe są też inne warianty tych odmian realizacji. Tak więc za pomocą tego sposobu można wytwarzać oprócz kół barw także bębny barwowe, którymi są zasadniczo szklane rury zaopatrzone w strukturyzowane filtry barwne. Takie bębny barwowe stosowane są również w projektorach. W dwóch przykładach podano konkretne sposoby projektowania struktury warstwowej. Przy doborze podłoża i materiałów warstwowych trzeba jeszcze uwzględnić to, że zgodnie z wynalazkiem mogą być też zastosowane inne, znane w technologii cienkowarstwowej materiały i elementy warstwowe o innej grubości. W szczególności struktury cienkowarstwowe mogą składać się także z warstw, które nie wyznaczają

PL 210 585 B1 wyraźnie powierzchni granicznych, lecz na przykład umożliwiają stopniowanie współczynnika załamania światła między sąsiednimi warstwami.

Tak więc dzięki wynalazkowi uzyskano to, że przy wytwarzaniu strukturyzowanych elementów optycznych można zaoszczędzić w porównaniu ze znanymi metodami jeden proces strukturyzacji. Zgodnie z wynalazkiem uzupełniająca struktura składowa rozpościera się na więcej niż jeden sektor. W efekcie powlekanie jest bardziej ekonomiczne, a element strukturyzowany jest bardziej wytrzymał y mechanicznie i chemicznie, zwłaszcza na obrzeżach.

Jak już wspomniano, odmiana realizacji wynalazku pozwala rozdzielić procesy strukturyzacji i przez to uzyski poszczególnych procesów, dzięki czemu wzrasta znacznie efektywność ekonomiczna procesu wytwarzania.

Claims (3)

1. Strukturyzowany element optyczny (1 mający podłoże (3), którego powierzchnia zawiera pierwszy sektor (5) oraz drugi sektor (5') i pierwszy sektor (5) zawiera optyczną pierwszą strukturę warstwową spełniającą funkcję i składającą się z pierwszej wewnętrznej struktury składowej (9) i uzupełniającej struktury składowej (11), przy czym pierwsza wewnętrzna struktura składowa (9) zawiera co najmniej jedną warstwę i nie rozpościera się na drugi sektor (5'), a uzupełniająca struktura składowa (11) zawiera co najmniej jedną warstwę i rozpościera się na pierwszy sektor (5) i na drugi sektor (5') i w tym drugim sektorze (5') stanowi co najmniej element składowy drugiej struktury warstwowej spełniającej funkcję optyczną, która różni się od funkcji optycznej pierwszej struktury warstwowej, przy czym ta pierwsza wewnętrzna struktura składowa (9) jest usytuowana między podłożem (3) i tą uzupełniającą strukturą składową (11), przy czym powierzchnia podłoża (3) w pierwszym sektorze (5) tworzy z pierwszą strukturą warstwową pierwszy filtr optyczny, do którego jest przyporządkowany pierwszy zakres długości fali składający się z jednego lub większej liczby przedziałów długości fali, i powierzchnia podłoża (3) w drugim sektorze (5') tworzy z drugą strukturą warstwową drugi filtr optyczny, do którego jest przyporządkowany różniący się od pierwszego filtra optycznego drugi zakres długości fali składający się z jednego lub większej liczby przedziałów długości fali i powierzchnia podłoża (3) zawiera co najmniej jeden następny sektor (5, 5') z co najmniej jedną następną strukturą warstwową, która tworzy co najmniej jeden następny filtr optyczny, do którego jest przyporządkowany różniący się od pierwszego i od drugiego filtra optycznego następny zakres długości fali składający się z jednego lub większej liczby przedziałów długości fali, przy czym jeden ze wspomnianych zakresów długości fali obejmuje całe widmo światła widzialnego i każdy filtr optyczny przepuszcza lub też odbija światło z przyporządkowanego mu zakresu długości fali oraz odbija względnie przepuszcza światło z nie przyporządkowanego mu zakresu długości fali, znamienny tym, że cała uzupełniająca struktura składowa (11) jest naniesiona w jednej fazie bez kształtowania we wszystkich sektorach i pokrywa ona wszystkie sektory, przy czym na powierzchni podłoża (3) w jednym ze wspomnianych sektorów (5, 5', 5'', 5') jest umieszczona bezpośrednio na podłożu (3) uzupełniająca struktura składowa (11) i jest tam ukształtowana jako struktura warstwowa spełniająca funkcję optyczną, korzystnie jako przeciwodblaskowa struktura warstwowa i przy czym każdy z wymienionych sektorów osiąga żądaną funkcję optyczną dopiero przez naniesienie uzupełniającej struktury składowej (11).

2. Strukturyzowany element optyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza, druga i ewentualnie trzecia struktura warstwowa są tak umieszczone na powierzchni podłoża (3), ewentualnie po obu stronach podłoża (3), że w przypadku promieniowania wzdłuż osi optycznej, co najmniej prostopadłej do powierzchni podłoża, przepuszczane przez podłoże (3) światło przechodzi przez co najmniej dwie struktury warstwowe o różnej funkcji optycznej.

3. Strukturyzowany filtr barwny dla strukturyzowanego elementu optycznego zdefiniowanego w zastrz. 1-2, znamienny tym, że pierwszy zakres długości fali obejmuje tylko długości odpowiadające światłu niebieskiemu i zielonemu, a drugi zakres długości fali obejmuje tylko długości fal odpowiadające światłu niebieskiemu i czerwonemu, a następne wspomniane zakresy długości fali obejmują tylko długości odpowiadające światłu zielonemu i czerwonemu.