用于RGB和CMYK彩色顯示的納米結構陣列衍射光學元件制造技術

提供一種RGB和/或CMYK全色光學顯示裝置，其包括多個納米結構陣列，所述納米結構陣列設置為提供對應一圖像的多個像素或子區域的寬范圍的顏色的顯示，其中所述多個納米結構陣列可以形成在單個基體層上。一種光學顯示裝置，其包括一具有一表面的基體和彩色圖像的一第一像素，所述第一像素包括根據疊加式和刪減式顏色體系中至少一個的第一和第二子像素；其中，所述第一子像素包括形成在所述基體之上或之內的一第一光學亞波長納米結構陣列；其中，所述第二子像素包括形成在所述基體之上或之內的一第二光學亞波長納米結構陣列。還提供一種制造RGB和/或CMYK全色光學顯示的方法，所述光學顯示包括多個設置為根據一顏色體系的子像素的多個納米結構陣列。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于RGB和CMYK彩色顯示的納米結構陣列衍射光學元件在先申請本申請涉及申請日為2013年5月10日的、美國臨時專利申請61/822,166并請求其優先權，其內容在此整體引作參考。
本專利技術整體涉及光學顯示，具體來說，本專利技術涉及使用納米結構陣列的全色光學安全顯示以及其制造和使用方法。
技術介紹
衍射光柵根據現有技術的一方面，由周期性結構構成的衍射光柵是已知的，所述周期性結構導致入射光衍射。在這些情形，衍射可能以穿透模式(例如棱鏡)或反射模式(例如CD和DVD)進行，所述衍射可能是因為包括所述周期性結構的基體的透射或反射特性。在這一情形，所述周期性結構的周節或間隔，通常被稱作光柵周期，對漫射角具有逆效應。在現有技術的這一方面中，具有可見光譜(λ)周期率和孔直徑小于λ/2的納米孔陣列也可以衍射以產生結構色。在一個這樣的方面中，納米特征的物理設置以及點陣類型和周期率可以限定衍射波長的強度，所述強度可以比利用現有的傳統的微尺度光柵所獲得的波長基本上高。對于任何衍射光柵，透射或反射的峰值強度隨給定區域的狹縫數(N)的函數而增加，尤其隨N2而增加。在一級峰值看到的顏色變得更容易區分，導致更高的色分辨率，即更鮮艷、更清晰的顏色。例如，帶有間隔500nm(納米)的衍射光柵與間隔1000nm(納米)的光柵相比呈現四倍的強度，同時產生更清楚區分的彩條。視覺上，納米級特征顯得更亮，在光線較暗的時候尤其明顯，它們特定的顏色隨著視角的變化顯得更純色(即顏色較少地呈“彩虹狀”)。衍射光柵將白光分成多個顏色。這些顏色的強度(I)和色分辨率取決于在給定區域的狹縫的大小和密度，如下式：因為它們獨特的明亮光學效果，這些納米級光柵已經用于一些應用中來替代全息圖，例如現有技術的一些安全應用中。彩色顯示根據現有技術的另一方面，已知的是，使用一種或多種顏色限定體系來提供寬范圍顏色的彩色光學顯示。在一個這一方面，RGB顏色體系或模型使用單獨的紅、綠、藍子像素在電子顯示器疊加式限定每一種RGB復合像素的顏色。根據現有技術的又一方面，CMYK顏色體系或模型使用單獨的藍綠色、品紅色、黃色和墨色(或黑色)墨水或子像素在電子顯示中或者在背光或白色基體上印刷顯示中刪減式限定每一種CMYK像素的顏色或圖像子區域。
技術實現思路
根據本專利技術的一個實施例，在此公開的一些特征、方面和實例涉及利用納米結構陣列的RGB和CMYK全色顯示。根據本專利技術的另一個實施例，一些特征、方面和實例涉及利用納米結構陣列制造RGB和CMYK全色顯示的方法。另外的特征、方面和實例在此會詳細討論。根據本專利技術的第一方面，提供一種RGB和/或CMYK全色光學顯示裝置，其包括多個納米結構陣列，這些納米陣列設置為提供對應圖像的多個像素或子區域的寬范圍顏色的顯示，其中所述多個納米結構陣列形成在一個單個的基體層上。根據本專利技術的另一方面，通過一種光學顯示裝置，其包括具有一表面的基體和彩色圖像的一第一像素，所述第一像素包括根據疊加式和刪減式顏色體系中至少一個的第一和第二子像素，其中，所述第一子像素包括形成在所述基體之上或之內的一第一光學亞波長納米結構陣列，所述第二子像素包括形成在所述基體之上或之內的一第二光學亞波長納米結構陣列。在本專利技術又一輔助方面中，所述光學顯示裝置可以包括一光學安全裝置，所述彩色圖像包括多個光學可見特征并可以操作以驗證包括所述光學安全裝置的物品。在又一方面中，所述光學顯示裝置可以包括一第一納米結構陣列和一第二納米結構陣列，所述第一納米結構陣列可以操作以衍射一入射光源以限定所述第一子像素的一第一顏色，所述第二納米結構陣列可以操作以衍射一入射光源以限定所述第二子像素的一第二顏色。根據本專利技術又一方面，所述光學顯示裝置包括一第一納米結構陣列和一第二納米結構陣列，所述第一納米結構陣列包括設置為具有納米結構之間的一第一周期性間隔的一第一周期性點陣的多個納米結構，所述第二納米結構陣列包括設置為具有納米結構之間的一第二周期性間隔的一第二周期性點陣的多個納米結構，其中所述第一周期性間隔不同于所述第二周期性間隔。根據本專利技術一輔助方面，提供一種制造RGB和/或CMYK全色光學顯示裝置的方法，所述裝置多個納米結構陣列，所述納米結構陣列設置為提供對應圖像的多個子像素或子區域的、寬范圍顏色的顯示。在一特定方面，提供一種制造光學顯示裝置的方法，包括提供一包括一表面的基體，在所述基體表面上形成一第一光學亞波長納米結構陣列以形成彩色圖像的一第一像素的一第一子像素，在所述基體表面上形成一第二光學亞波長納米結構陣列以形成彩色圖像的一第一像素的一第二子像素，其中，所述第一和第二子像素根據添加式或刪減式顏色體系限定所述彩色圖像的所述第一像素的一顏色。在根據本專利技術的一方面制造光學顯示裝置的輔助方法中，形成所述第一和第二納米結構陣列包括在所述基體表面之內或之上壓印、印刷、浮雕、壓花、模制、刻蝕或雕刻中的一種或多種。結合附圖和詳細描述，本專利技術的進一步的實施例和優點會顯而易見。附圖說明現在參考附圖描述根據本專利技術的、使用納米結構陣列的RGB和/或CMYK全色顯示以及其制造方法，所述顯示例如是光學顯示裝置，附圖中：圖1示出了根據本專利技術一個實施例的示例性RGB彩色顯示的示意圖，其包括多個納米結構陣列，所述納米結構陣列設置為通過衍射反射的或透射的入射白光而產生一RGB子像素或圖像子區域的紅、綠、藍組成色中的每一個。圖2示出了根據本專利技術一個實施例的示例性納米結構陣列的示意圖，所述納米結構陣列提供對入射光的選擇性衍射以形成全色RGB和/或CMYK顯示的多個顏色。圖3示出了根據本專利技術一個實施例的、示例性全色RGB和/或CMYK納米結構顯示的示意圖，其顯示包括多個單獨像素或圖像子區域的全色圖像，每一像素包括設置為一個或多個預定設置的多個納米結構陣列，以提供每一像素的一理想顏色。圖4示出了根據本專利技術一個實施例的、示例性顏色像素圖，其顯示由在一預定設置的多個帶狀納米結構陣列顏色條形成的多個RGB和/或CMYK子像素顏色，以顯示理想的子像素顏色。圖5示出了根據本專利技術一個示例性實施例的、示例性正方形和六邊形點陣納米結構陣列的示意圖，用于提供在不同波長、顏色和強度對入射光的選擇性衍射。圖6示出了示例性衍射光柵61和示例性納米孔陣列62的立體圖。具體實施方式根據本專利技術的一個實施例，根據本專利技術一個方面的全色RGB和/或CMYK彩色顯示可以包括一光學顯示裝置，其包括一基體，其中所述基體的一表面壓印或浮雕(或者其他方式成型)有多個光學亞波長納米陣列諸如納米孔陣列，以利用衍射反射的和/或透射的入射光來產生高分辨率的圖像。在另一實施例中，全色RGB和/或CMYK彩色顯示可以應用作為光學安全裝置，所述全色RGB和/或CMYK彩色顯示例如是光學顯示裝置，其包括一基體，所述基體壓印或浮雕(或者其他方式成型)有多個光學亞波長納米陣列諸如納米孔陣列，以產生全色高分辨率的圖像，所述光學安全裝置可以用來視覺驗證一可能包括所述基體的、單獨的物品(例如文件、貨幣、部件或其他安全物品)。在一個這樣的特定實施例中，一光學安全裝置可以應用或用于視覺驗證一物件或物品，例如但不限于鈔票、護照、安全文件、票據、安全徽章和通行證、品牌認證、批發和零售產品的防偽標簽或證書以及這些產品的表面。根據本發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學顯示裝置，其包括：具有一表面的一基體；和彩色圖像的一第一像素，所述第一像素包括根據疊加式和刪減式顏色體系中至少一個的第一和第二子像素；其中，所述第一子像素包括形成在所述基體之上或之內的一第一光學亞波長納米結構陣列；其中，所述第二子像素包括形成在所述基體之上或之內的一第二光學亞波長納米結構陣列。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.05.10 US 61/822,1661.一種光學顯示裝置，其包括：具有一表面的一基體；和彩色圖像的一第一像素，所述第一像素包括根據疊加式和刪減式顏色體系中至少一個的第一和第二子像素；其中，所述第一子像素包括形成在所述基體之上或之內的一第一光學亞波長納米結構陣列，所述第一光學亞波長納米結構陣列包括設置為一第一二維周期性點陣的多個納米結構；其中，所述第二子像素包括形成在所述基體之上或之內的一第二光學亞波長納米結構陣列，所述第二光學亞波長納米結構陣列包括設置為一第二二維周期性點陣的多個納米結構。2.根據權利要求1的光學顯示裝置，其特征在于，所述光學顯示裝置包括一光學安全裝置，所述彩色圖像包括多個光學可見特征并可以操作以視覺驗證包括所述光學安全裝置的物品。3.根據權利要求1的光學顯示裝置，其特征在于，所述第一光學亞波長納米結構陣列可以操作以衍射一入射光源以限定所述第一子像素的一第一顏色，所述第二光學亞波長納米結構陣列可以操作以衍射一入射光源以限定所述第二子像素的一第二顏色。4.根據權利要求1的光學顯示裝置，其特征在于，所述第一光學亞波長納米結構陣列的所述第一二維周期性點陣具有所述納米結構之間的一第一周期性間隔，所述第二光學亞波長納米結構陣列的所述第二二維周期性點陣具有所述納米結構之間的一第二周期性間隔，其中所述第一周期性間隔不同于所述第二周期性間隔。5.根據權利要求1-4之一的光學顯示裝置，其特征在于，所述彩色圖像的所述第一像素的所述第一和第二子像素在所述基體上彼此交疊或互織。6.根據權利要求1-4之一的光學顯示裝置，其特征在于，所述彩色圖像的所述第一像素的所述第一和第二子像素在所述基體上彼此位置接近。7.根據權利要求1-4之一的光學顯示裝置，其特征在于，所述第一和第二光學亞波長納米結構陣列中的每一個包括多個納米結構，所述納米結構包括在所述基體的所述表面之上或之內形成的納米孔、納米柱、納米突起、納米凹痕中的一個或多個。8.根據權利要求1-4之一的光學顯示裝置，其特征在于，所述第一和第二光學亞波長納米結構陣列中的每一個包括多個浮雕在所述基體的所述表面之上或者壓印在所述基體的上述表面之內的多個光學亞波長納米結構。9.根據權利要求1-4之一的光學顯示裝置，其特征在于，所述基體包括金屬、聚合物、復合物、纖維素基體材料或它們的組合中至少一個的薄膜、表面或薄層。10.根據權利要求4的光學顯示裝置，其特征在于，所述第一二維周期性點陣和所述第二二維周期性點陣中的每一個包括正方形、六邊形、八邊形或潘羅斯點陣幾何形狀中的一種或多種。11.根據權利要求1-4之一的光學顯示裝置，其特征在于，所述顏色體系包括一疊加式RGB顏色體系。12.根據權利要求1-4之一的光學顯示裝置，其特征在于，所述顏色體系包括一刪減式CMYK顏色體系。13.根據權利要求11的光學顯示裝置，其特征在于，所述第一光學亞波長納米結構陣列包括周期間隔580nm至680nm的多個納米結構，所述第一子像素包括一紅色RGB子像素。14.根據權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：克林頓·K·蘭德洛克，巴德爾·歐姆瑞，英達爾·趙，
申請(專利權)人：IDIT技術集團，
類型：發明
國別省市：加拿大;CA