專利名稱：：光柵調(diào)整延遲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本申請(qǐng)一般涉及光延遲器，具體涉及光柵調(diào)整延遲器(gratingtrimretarder)和/或包含該光柵調(diào)整延遲器的基于液晶顯示器的微顯示投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：液晶顯示器(LCD)被廣泛應(yīng)用于大屏幕電視和監(jiān)視器的投影顯示器。在這些基于LCD的投影系統(tǒng)中，高功率的光束在入射到LCD面板前經(jīng)由偏振器。LCD面板逐個(gè)像素地控制入射光的偏振并將其重新導(dǎo)向相應(yīng)的偏振器/檢偏器，然后其使具有合適偏振的光重新導(dǎo)向至將圖像投影到屏幕的投影透鏡。一種特別成功的基于LCD的投影系統(tǒng)是基于WGP的LCoS微顯示系統(tǒng)，它使用線柵偏振器(WGP)和硅上液晶(LCoS)面板。當(dāng)與其他微顯示技術(shù)如透射式液晶顯示器(xLCD)、數(shù)字光處理器(DLP)和直視LCD相比，這種微顯示系統(tǒng)被證實(shí)可以展示高分辨率和高圖像對(duì)比度，它一般使用三塊或更多塊微顯示面板(如每塊對(duì)應(yīng)一種原色帶)以提高屏幕亮度。參考圖1，顯示了傳統(tǒng)的3-面板的基于WGP的LCoS微顯示系統(tǒng)。這種微顯示系統(tǒng)包括例如是高壓放電管的光源5和燈棍7。燈棍7使光源5產(chǎn)生的錐形光束均勻化，以保證空間均勻的光分布。作為選擇，燈棍7是用于產(chǎn)生線偏振光的偏振轉(zhuǎn)換光管(PCLP)。第一透鏡8a將來(lái)自燈棍7的光傳遞到第一折疊式反射鏡(foldingmirror)9，該第一折疊式反射鏡9將光引導(dǎo)至第一二向色濾光器10。該第一二向色濾光器10從其余光中分離出藍(lán)光，并且引導(dǎo)藍(lán)光經(jīng)過(guò)第二透鏡8b和第三透鏡8c及第二折疊式反射鏡17和第三折疊式反射鏡16至第一LCoS顯示面板20a。被傳輸經(jīng)過(guò)二向色濾光器10的其余光被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)第四透鏡8d和第五透鏡8e及第四折疊式反射鏡11至第二二向色濾光器12。第二二向色濾光器12將其余光分成綠光和紅光，其前者被引導(dǎo)至第二LCoS顯示面板20b，其后者被引導(dǎo)至第三LCoS顯示面板20c。在到達(dá)每個(gè)LCoS顯示面板20a、20b和20c之前，入射光首先分別通過(guò)WGP15、WGP14和WGP13及調(diào)整延遲補(bǔ)償器21a、21b和21c。每個(gè)WGP15、WGP14和WGP13都是由多條平行的微絲(microwires)形成的偏振器/檢偏器，這些微絲傳輸偏振態(tài)與平行的微絲的方向正交的光，并反射偏振態(tài)與這些絲的方向平行的光(例如，如果偏振器被設(shè)計(jì)為通過(guò)水平光或P偏振光，如圖1所示，微絲將垂直于圖1的平面)。每個(gè)LCoS面板20a、20b和20c逐個(gè)像素地改變線偏振入射光的偏振并將調(diào)制后的光反射回相應(yīng)的WGP15、WGP14和WGP13。因?yàn)閃GP15、WGP14和WGP13中的每一個(gè)都被定向在相對(duì)光的傳播主方向大約±45°處，所以除了作為偏振器/檢偏器，WGP15、WGP14和WGP13中的每一個(gè)也都作為分光器，用于通過(guò)沿與入射光路正交的輸出光路操縱或偏轉(zhuǎn)從每一個(gè)LCoS面板反射的光，將入射光從出射光中分離出來(lái)。更具體地，WGP15、WGP14和WGP13中的每一個(gè)都將S偏振光(例如由處于“通電”狀態(tài)的像素旋轉(zhuǎn)90°的偏振光)反射到X-立方體19。X-立方體19聚集(也就是會(huì)聚)來(lái)自三個(gè)顏色信道中每一個(gè)信道的圖像，并通過(guò)投影透鏡18將最終圖像投射到大屏幕上(未顯示)。作為選擇，每個(gè)顏色信道進(jìn)一步包括預(yù)偏振器(未顯示)和/或消光檢偏器(clean-upanalyzer)(未顯示)，例如這可包括一個(gè)或更多WGP和/或二向色片狀偏振器。調(diào)整延遲補(bǔ)償器21a、21b和21c(這里簡(jiǎn)稱調(diào)整延遲器)是用來(lái)提高微顯示系統(tǒng)的對(duì)比度性能等級(jí)的補(bǔ)償元件，該對(duì)比度性能等級(jí)也受處于暗狀態(tài)(如“關(guān)閉”狀態(tài))的LCoS面板的殘余雙折射所限制。特別地，每個(gè)調(diào)整延遲器21a、21b和21c引入相位延遲，該相位延遲消除了由相應(yīng)LCoS面板的內(nèi)在雙折射所導(dǎo)致的延遲。除非另外聲明，這里使用的術(shù)語(yǔ)“延遲”或“延緩”是指與圓延遲量相對(duì)的線性延遲量。線性延遲是兩個(gè)正交的折射率差與光學(xué)元件的厚度的乘積。線性延遲導(dǎo)致兩個(gè)正交線性偏振之間的相位差，其中一個(gè)偏振方向被校準(zhǔn)平行于線性延遲器的非常軸，另一個(gè)偏振方向被校準(zhǔn)平行于線性延遲器的尋常軸。與之相對(duì)的圓延遲導(dǎo)致右旋圓偏振光與左旋圓偏振光之間的相對(duì)相位差。線延遲可以被用來(lái)描述面內(nèi)延遲或面外延遲。被表示為光程差的面內(nèi)延遲，是指兩個(gè)正交的面內(nèi)折射率之間的差與光學(xué)元件物理厚度的乘積。面外延遲是指沿著光學(xué)元件厚度方向(z方向)的折射率和一個(gè)面內(nèi)折射率(或面內(nèi)折射率的平均值)的差與光學(xué)元件物理厚度的乘積。在錐形光束中的正入射光線僅存在面內(nèi)延遲，而包括斜光線(obliquerays)(也就是非垂直但沿著主S平面和P平面)和斜射光線(skewrays)(也就是非垂直并遠(yuǎn)離S平面和P平面入射)的離軸光線同時(shí)經(jīng)歷了面內(nèi)延遲和面外延遲。特別地，在雙折射介質(zhì)中對(duì)于90°光線角的小概率情況，沒(méi)有觀測(cè)到面內(nèi)延遲。在沒(méi)有調(diào)整延遲器21a-c的情況中，由于LCoS面板20a-c的殘余雙折射，在暗狀態(tài)(“關(guān)閉”狀態(tài))下照射每塊微顯示面板的P偏振的偏振光在反射時(shí)被稍微的橢圓偏振化。當(dāng)包括P分量和S分量的橢圓偏振光被傳輸?shù)较鄳?yīng)的WGP15、WGP14、WGP13，S分量被反射回X-立方體，這樣允許暗狀態(tài)光泄漏到大屏幕上，進(jìn)而限制了投影系統(tǒng)的對(duì)比度。通過(guò)提供補(bǔ)償由LCoS面板20a-c的殘余雙折射產(chǎn)生的延遲的面內(nèi)延遲，調(diào)整延遲器21a-c的使用提高了對(duì)比度等級(jí)。更具體地，調(diào)整延遲器21a-c被定向使它們的慢軸被設(shè)置在與LCoS面板20a-c的慢軸(被叫做“交叉軸”)正交排列的方位上，而調(diào)整延遲器21a-c的快軸被設(shè)置在與LCoS面板20a-c的快軸正交方位角排列的方位上。這里使用的術(shù)語(yǔ)慢軸(SA)和快軸(FA)是指當(dāng)在正入射測(cè)量線延遲時(shí)的兩個(gè)正交雙折射軸。特別地，對(duì)于大角度入射的負(fù)面外延遲分量，SA和FA方位隨著離軸照射改變而改變，也會(huì)反轉(zhuǎn)SA/FA的作用。因?yàn)檎{(diào)整延遲器21a-c和LCoS面板20a-c的慢軸被設(shè)置在正交方位角方位上，對(duì)于正入射光來(lái)說(shuō)從調(diào)整延遲器21a-c到LCoS面板20a-c，快/慢軸的作用互換。換句話說(shuō)，具有特定偏振態(tài)的光分別在調(diào)整延遲器21a-c和LCoS面板20a-c被交替地延遲較多然后較少，或者反之亦然。實(shí)際效果是對(duì)入射光偏振有零相對(duì)延遲，因此不改變偏振態(tài)(也就是說(shuō)輸出光沒(méi)有被橢圓偏振)。相應(yīng)的WGP15、WGP14、WGP13和/或可選的消偏器(clean-uppolarizer)然后阻擋了輸出光，以至于暗狀態(tài)面板光泄漏不會(huì)出現(xiàn)在屏幕上。因?yàn)檎{(diào)整延遲器21a-c沒(méi)有明顯改變面板通電狀態(tài)的輸出，隨后所得的對(duì)比度(全開(kāi)/全關(guān))良好。參照單通道光引擎(lightengine)的磁心光學(xué)器件(coreoptics)，圖2中進(jìn)一步示出了每個(gè)調(diào)整延遲器21a-c的工作原理。這些磁心光學(xué)器件包括預(yù)偏振器30、WGP31、調(diào)整延遲器32、垂直排列的向列(VAN)型LCoS面板33，和消偏器(未顯示)。在操作中，由前級(jí)照明(未示出)發(fā)出的非偏振或部分偏振的光穿過(guò)預(yù)偏振器30以獲得P偏振光。該光穿過(guò)WGP31，其偏振消光比得到增強(qiáng)。調(diào)整延遲器32預(yù)調(diào)節(jié)入射P偏振光束并產(chǎn)生橢圓輸出。理想地，入射在LCoS面板33上(該面板處于暗(關(guān)閉)狀態(tài)中)的偏振光的橢圓率不能由殘余的面板延遲實(shí)現(xiàn)。反射光在完成通過(guò)VAN-LCoS面板33和調(diào)整延遲器32的雙通道之后，因此仍保留P偏振。通過(guò)WGP31傳輸?shù)臍堄郟偏振分量被投影回照明系統(tǒng)，并最終被損耗掉。如上文所述，調(diào)整延遲器32理想上提供了在關(guān)狀態(tài)下與相應(yīng)LCoS面板33的面內(nèi)延遲匹配的A-面板延遲。然而實(shí)際上，由于設(shè)備厚度、材料雙折射控制和操作漂移(溫度，機(jī)械應(yīng)力等)上的制造公差，LCoS面板33和調(diào)整延遲器32的A-面板延遲都趨于在每個(gè)分量中改變。因此為了確保充分的補(bǔ)償，通常在調(diào)整延遲器32上提供具有比LCoS面板33顯示的延遲更高的A-面板延遲。例如，具有10nmA-面板延遲(在550nm波長(zhǎng)處)的調(diào)整延遲器通常被用來(lái)補(bǔ)償展示2nmA-面板延遲(在550nm波長(zhǎng)處)的VAN型LCoS。如那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的，相對(duì)于上述的標(biāo)稱交叉軸配置，A-面板數(shù)值的這種錯(cuò)配需要調(diào)整延遲器32的光軸的偏移。換句話說(shuō)，調(diào)整延遲器通過(guò)旋轉(zhuǎn)其方位角方向使其遠(yuǎn)離交叉軸配置而被匹配(clocked-in)。例如，參見(jiàn)J.Chen，M.G.Robinson和G.D.Sharp，“GeneralMethodologyforLCoSPanelCompensation(用于LCoS面板補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?，”SID04，Digest，pp.990-993，2004.圖3，該文獻(xiàn)示出了LCoS面板的相關(guān)方位角方向和調(diào)整延遲器慢軸，圖示出在相鄰的象限中，更高值的調(diào)整延遲器如何通過(guò)角度φ被“同步(clocked)”遠(yuǎn)離S偏振面和P偏振面。如上所述，當(dāng)VAN-LCoS面板的慢軸和快軸平分S和P偏振面時(shí)，當(dāng)LCoS延遲非常小(例如＜＜λ/50)時(shí)，對(duì)于調(diào)整延遲器A-面板延遲達(dá)到四分之一波長(zhǎng)，超頻角(over-clockingangle)φ由下式給出φ≈cos-1([Γa(LC)/Γa(TR)])2]]>其中，Гa(TR)是調(diào)整延遲器的A-面板延遲，Гa(LC)是LCoS的A-面板延遲。因此，當(dāng)LCoS顯示2mm面內(nèi)延遲，調(diào)整延遲器提供約10nm的面內(nèi)延遲時(shí)，超頻角約為39°。除了提供面內(nèi)延遲，調(diào)整延遲器32通常也能提供面外延遲來(lái)增加視野。更具體地，調(diào)整延遲器通常包括用于補(bǔ)償面內(nèi)延遲的A-面板補(bǔ)償部件和用于補(bǔ)償面外延遲的展示負(fù)雙折射的C-面板補(bǔ)償部件。作為選擇，這些全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器也包括O-面板部件。A-面板是其非常軸平行于面板所在平面取向的雙折射光學(xué)元件。C-面板是其非常軸垂直于面板所在平面取向(也就是說(shuō)，平行于正入射光的方向)的雙折射光學(xué)元件。O-面板是其非常軸(即它的光軸或c軸)與面板所在平面成斜角取向的雙折射光學(xué)元件。用于形成A-面板部件的材料的一些例子包括諸如聚乙烯醇(PVA)膜或聚碳酸酯(PC)膜的單軸拉伸聚合物膜，液晶聚合物(LCP)材料的單軸取向膜，諸如醋酸纖維、雙折射晶體和無(wú)機(jī)薄膜的非傾斜二軸有機(jī)薄片。用于形成C-面板部件的一些材料包括圓盤狀的液晶(discotic)膜以及以線性光致聚合(LPP)技術(shù)取向的液晶聚合物(LCP)。對(duì)于后者，膽甾型LCP層必須具有短的螺距(即，比在工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)的最短波長(zhǎng)更短)以及在UV紫外光范圍內(nèi)的反射波峰。所產(chǎn)生的基于LCP/LPP的調(diào)整延遲器已經(jīng)被證實(shí)在可靠性、均一性和易于達(dá)到延遲方面具有非常多的用途，此外，該調(diào)整延遲器還被證實(shí)提供了良好的對(duì)比度補(bǔ)償和環(huán)境穩(wěn)定性。對(duì)調(diào)整延遲器的關(guān)注也日益增多，在該調(diào)整延遲器中雙折射由衍射元件的布置產(chǎn)生(即，形式雙折射)而不是上述的分子雙折射。已知被構(gòu)造為薄的全息元件(即并非體積全息照相)并具有遠(yuǎn)大于用于產(chǎn)生衍射輸出的光波長(zhǎng)的特征尺寸的衍射光柵基本上是偏振靈敏的。根據(jù)假設(shè)旁軸射線傳播的標(biāo)量衍射理論，在每個(gè)第m級(jí)處的衍射輸出由下式計(jì)算得出sin(θm)=mλΛ,]]>以及Im=(2mπ)2,]]>其中λ是光波長(zhǎng)；m是衍射的奇數(shù)級(jí)；θ是衍射角(假設(shè)在空氣進(jìn)出介質(zhì)中正入射)；Λ是光柵節(jié)距。該強(qiáng)度表達(dá)式包括橫向的、純相位二元光柵的隱含假設(shè)。換言之，假設(shè)該光柵具有基本上垂直于器件法線的調(diào)制圖案，而且該光柵基本上無(wú)損失，并且該調(diào)制受到相位編碼而不是強(qiáng)度編碼的影響。還假設(shè)光柵是規(guī)則的而不存在像素化和無(wú)影區(qū)(dead-space)效應(yīng)。對(duì)于具有像素化/無(wú)影區(qū)(即，非50％占空比方波光柵)以及一般全息圖案的情況，可獲得更多相關(guān)的表達(dá)式以預(yù)測(cè)在每個(gè)衍射角處的輸出。例如，參見(jiàn)K.L.Tanetal.，“Dynamicholographyforopticalinterconnections.II.Routinghologramswithpredictablelocationandintensityofeachdiffractionorder”，J.Opt.Soc.Am.A，18(1)，pp.205-215，2001。但是，如果橫向衍射光柵具有只是用于產(chǎn)生衍射輸出的光波長(zhǎng)的一部分的特征尺寸，那么只有零級(jí)衍射將被反射/透射。所有其它級(jí)逐漸消失(即非零級(jí)從距光柵平面一定距離之外開(kāi)始衰減)。目前光柵是偏振相關(guān)的。對(duì)于一維光柵，分別平行和垂直于光柵矢量的P面(也即TM波)和S面(也即TE波)，復(fù)振幅透射/反射具有不同的特性。此外，在正入射處，沿著光柵矢量和正交于光柵矢量的有效折射率的差別不可忽視。目前光柵是具有有效非常折射率和尋常折射率的雙折射元件。零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵(ZOG)是形式雙折射元件，其中光柵的指數(shù)調(diào)制(以及因此相位調(diào)制)是橫向非均勻的(即沿著光柵矢量方向)。矢量衍射計(jì)算工具(或者模型分析或精密耦合波分析)需要預(yù)測(cè)該透射/反射復(fù)振幅量。多年來(lái)，例如金屬柵偏振器的柵結(jié)構(gòu)元件對(duì)于IR波長(zhǎng)和微波頻率是可獲得的。以亞波長(zhǎng)特征尺寸制造這些元件的需求是容易滿足的，因?yàn)檫@些應(yīng)用需要電磁(EM)輻射的波長(zhǎng)在微米到亞毫米的范圍內(nèi)。最近，在半導(dǎo)體IC(集成電路)技術(shù)方面的進(jìn)步使得可獲得這樣的光刻技術(shù)使得小于約90nm的晶體管柵極尺寸能夠被制造，因此能夠提供可見(jiàn)帶應(yīng)用所需(即在約400nm至700nm范圍內(nèi))的約100nm特征尺寸。參考圖4，示出簡(jiǎn)單的、一維二元柵結(jié)構(gòu)。橫向柵結(jié)構(gòu)100包括三個(gè)主要元件第一材料的第一組平行線110、與第一組線交叉的第二材料的第二組平行線120、其上安裝有這兩組線的基本上透明的基板130。該基本的表面釋放結(jié)構(gòu)可以以商業(yè)出售的線柵偏振器(例如，由Moxtek)的形式獲得，其中第一組線由蒸發(fā)鋁(和/或其它介電材料)形成，第二組線是簡(jiǎn)單的空氣隙(例如，當(dāng)Al層被部分刻蝕時(shí)產(chǎn)生的空間)。諸如通常涂敷在基板的第二表面上的抗反射(AR)層的其它光學(xué)膜系(opticalstack)未示出。光柵結(jié)構(gòu)的電位刻蝕終止層和覆蓋層也未示出。盡管二元(矩形)光柵圖案被描述，但是橫向非均勻分布(沿x方向)也可以是鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦、梯形等。每個(gè)調(diào)制周期都包括沿器件法線方向的兩個(gè)或多個(gè)光程。這一點(diǎn)可通過(guò)在同樣高度(即同樣的物理厚度)產(chǎn)生兩種或多種不同的材料或者通過(guò)材料和物理層厚度變化的組合得到實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管理論上這兩個(gè)材料/區(qū)域提供不同的位相延遲，但實(shí)際上，由于光無(wú)法分辯亞波長(zhǎng)節(jié)距而產(chǎn)生該平均效果。該光柵器件在右旋XYZ坐標(biāo)系統(tǒng)中的圓錐形安裝架上示出，并具有沿波矢140方向在平面141內(nèi)的入射電磁輻射。入射面141與包含光柵矢量的平面(即XZ平面)構(gòu)成方位角146。入射矢量140相對(duì)于器件法線方向145在入射極角(AOI)147處傾斜。在顯示器應(yīng)用中，方位角146在0-360°范圍內(nèi)變化，極角147由半錐角給出。在一般應(yīng)用中，入射EM波的圓錐軸可以與或者不與器件法線一致。對(duì)于金屬線柵偏振器，該柵設(shè)備傳輸基本上線性的并平行于光柵矢量(即平行于X軸)的第一偏振，并反射基本上線性的并平行于線方向(即平行于Y軸或垂直于光柵矢量)的第二偏振。對(duì)于柵器件，有效介質(zhì)理論(EMT)被應(yīng)用于產(chǎn)生近似有效尋常折射率no，以及有效非常折射率ne。零級(jí)有效折射率no0和ne0由下式給出no0=f(n1)2+(1-f)(n2)2]]>以及ne0=1/f/(n1)2+(1-f)/(n2)2]]>其中n1和n2分別是第一材料和第二材料的折射率；f是第一材料的寬度對(duì)光柵周期的占空比。上面的EMT公式可應(yīng)用于光柵周期接近0寬度的準(zhǔn)靜態(tài)極限。在實(shí)際應(yīng)用中，一組第二級(jí)EMT表達(dá)式對(duì)有效折射率no和ne提供了更好的近似no0=(no0)2+(pλ)2π23f2(1-f)2[(n1)2-(n2)2]2]]>以及ne0=(ne0)2+(pλ)2π23f2(1-f)2[1/(n1)2-1/(n2)2]2(no0)2(ne0)6---(2)]]>其中，零極有效折射率ne0和no0用于根據(jù)工作波長(zhǎng)λ、光柵節(jié)距p、和占空比f(wàn)的信息，進(jìn)一步限定第二級(jí)近似有效折射率ne0和no0。根據(jù)EMT理論，橫向非均勻光柵是有效的雙折射介質(zhì)，其包含具有有效折射率ne、平行于光柵矢量(X軸)取向的e波軸。這一點(diǎn)在圖5中由等效器件150顯示。具有尋常折射率no的o波軸152垂直于具有非常折射率ne的e波軸153，并位于YZ平面內(nèi)。該EMT層具有ne＜no的負(fù)的雙折射。如果層狀光柵包含介電柵而不是金屬柵，那么二向衰減特性基本上為零，延遲特性基本上為單一(unity)。在這種情況下，產(chǎn)生具有面內(nèi)延遲的A-面板延遲器。對(duì)于這種光柵，延遲為(no-ne)h，其中h是光柵層厚151。該延遲器被稱為A-面板延遲器，意指其為具有負(fù)雙折射的A-面板延遲器。其重要性在于延遲分布對(duì)沿著e波面的AOI顯示隨AOI適度的增加，而不是在正的A-面板元件存在的情況下的微弱的降低。在US專利No.6,532,111中，Kurtz等人提出由橫向非均勻非導(dǎo)電線柵結(jié)構(gòu)形成的介電線柵偏振器，其中刻蝕底座由多層電介質(zhì)膜系形成。盡管該線柵設(shè)備適用于可見(jiàn)波段應(yīng)用，但是線柵的偏振(二向衰減diattenutation)特性很高，因此，該器件反射性能太強(qiáng)而不能用作調(diào)整延遲器。用于消色差、高量級(jí)延遲應(yīng)用的介電柵光學(xué)延遲器已經(jīng)由Bokor等人提出(即，N.Bokoretal.，“Achromaticphaseretarderbyslantedilluminationofadielectricgratingwithperiodcomparablewiththewavelength”，Appl.Opt.40，(13)pp.2076-2080，2001)。但是，由于所提出的器件需要高角度圓錐安裝座，對(duì)于平行光束應(yīng)用其意味著對(duì)于常規(guī)的基于LCD的微顯示圖像應(yīng)用是不合適的。此外，-C-面板功能的缺少使得該設(shè)備尤其不適于投影對(duì)比度補(bǔ)償。在US專利No.20050045799中，Deng等人提出由介電柵形成的基本上消色差的光延遲器能夠由超分辯光刻方法制得。在圖6中所提出的器件200包括安裝在刻蝕終止層230頂部并由覆蓋層240蓋住的橫向非均勻光柵210。該光柵包括至少兩個(gè)面形(profile)211和216，每個(gè)面形都可以是多層。通常將結(jié)構(gòu)216設(shè)置為“壁”211之間的間距。這些壁是通過(guò)刻蝕工藝所剩下的臺(tái)座。由斜向蒸發(fā)鍍蓋層，因此基本上不會(huì)填入壁之間的空間內(nèi)。光柵210以及其加工所需的層230和240安裝在透明基板220上，所產(chǎn)生的器件的外表面涂覆有多層AR膜系250和260。光柵結(jié)構(gòu)210的放大圖在圖7中描述。光柵210具有層厚度h，壁211和間距216的寬度分別是w1和w2。占空比f(wàn)由下式給出f＝w1/(w1+w2)(3)而且，EMT表達(dá)式(1)和(2)可用于近似有效尋常折射率和非常折射率。這些折射率的差給出有效雙折射，該有效雙折射是一個(gè)負(fù)值。盡管Deng等人所提出的光延遲器已經(jīng)用于包括偏振器、隔離器、AR設(shè)計(jì)的多種光學(xué)應(yīng)用中，但它通常不適于基于LCD微顯示圖像應(yīng)用，特別是投影應(yīng)用，因?yàn)樗狈?C-面板元件和高交叉偏振反射，后者應(yīng)歸因于高效面內(nèi)雙折射的使用。在US專利No.5,196,953中，Yeh等人提出形式雙折射光延遲器，其中該形式雙折射由軸向非均勻結(jié)構(gòu)而不是上述的橫向非均勻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。軸向非均勻結(jié)構(gòu)包括具有第一折射率的第一層系，該第一層系與具有第二折射率的第二層系交替。選擇第一和第二折射率值以及在第一和第二系中的層厚以使得該結(jié)構(gòu)提供-C-面板功能性。更具體地，產(chǎn)生下面的公式|ΔnL|dL＝|ΔnC|dC其中Δn是雙折射，d是層厚，下標(biāo)“L”和“C”分別指在顯示面板中可切換的LC層以及介電形式雙折射補(bǔ)償器。在優(yōu)選實(shí)施例中，LC層中的低折射率值no和高折射率值ne和補(bǔ)償器部分相匹配。不幸地，這個(gè)方法極大地限制了此處所使用的介電形式雙折射補(bǔ)償器材料的類型，并需要對(duì)材料常數(shù)和涂層厚度的精確測(cè)量。此外，對(duì)于大C值而言，將no和ne限制到LC層的no和ne需要非常厚的涂層。在US專利No.20050128391A1中，Tan等人披露了一種調(diào)整延遲器，其中形式雙折射也由軸向非均勻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。更具體地，Tan等人教導(dǎo)提供形式雙折射(FB)的軸向非均勻雙折射結(jié)構(gòu)容易與一層或多層抗反射(AR)涂層相組合以提供具有-C-面板功能性的FBAR元件。有利地，由于FB展示負(fù)的(-C-面板)面外延遲，AR涂層一般展示正的(+C-面板)面外延遲，總反射和凈C延遲都被便利地調(diào)諧以滿足補(bǔ)償LCoS面板和/或在投影系統(tǒng)中所使用的其它偏振靈敏器件的必須條件。參考圖8，F(xiàn)BAR調(diào)整延遲器300包括A-面板元件310和-C-面板元件350，兩者都安裝在透明基板390上。A-面板元件一般包括具有折射率匹配層和/或加工所需的層321和322的分子雙折射層320。-C-面板元件包括展示軸向取向的形式雙折射的交替折射率多層膜系360。類似地，-C-面板元件350可包括折射率匹配層361和362。包括折射率匹配層361和362的整個(gè)膜系350有助于總的-C-面板功能性和調(diào)整延遲器300的AR性能。參考圖9，軸向非均勻結(jié)構(gòu)360包括交替折射率的多層膜系，該多層膜系具有第一多層370和第二多層380，其中第一多層370的每層都具有第一折射率n1和第一厚度d1，第二多層380的每層都具有第二折射率n2和第二厚度d2的，第二多層380與第一多層370相交替。占空比由下式給出f＝d1/(d1+d2)(4)EMT公式、公式(1)和(2)可用于近似雙折射特性，盡管基于矩陣的薄膜計(jì)算器足以處理軸向非均勻的各向同性薄層，而并非橫向均勻各向同性薄層。-C-面板形式雙折射AR可被抽象為負(fù)單軸折射率曲線，如圖10中的等效器件350所描述。折射率曲線呈圓盤狀，e波軸353被平行于z軸取向，o波軸352被垂直于e波軸取向并位于多層膜平面中。盡管已經(jīng)顯示包括低反射設(shè)計(jì)的全功能A/-C-面板延遲器以將VAN模式的LCoS顯示系統(tǒng)的圖像對(duì)比度從幾百比一增加到幾千比一(例如，參見(jiàn)K.Tanetal.，“DesignandcharacterizationofacompensatorforhighcontrastLCoSprojectionsystems”，SID2005，p.1810，2005)，仍然希望提供改善的調(diào)整延遲器。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及包括橫向和軸向非均勻結(jié)構(gòu)的光延遲器。特別是，本發(fā)明涉及包括A-面板光柵和-C-面板光柵的調(diào)整延遲器，A-面板光柵具有沿器件的橫向平面的周期性區(qū)域，-C-面板光柵具有沿著器件法線的周期性區(qū)域。在A-面板光柵中的周期性壁的寬度和在-C-面板光柵中的周期性層的厚度被選為工作波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)以提供形式雙折射效應(yīng)。這些零級(jí)光柵容易與一層或多層AR涂層相耦合以提供低反射、全功能調(diào)整延遲器，該調(diào)整延遲器有利于提高基于偏振的微顯示圖像瀏覽器的圖像對(duì)比度。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包括全功能調(diào)整延遲器(即，具有橫向和軸向非均勻結(jié)構(gòu))的基于偏振的投影顯示系統(tǒng)(例如，具有反射式硅上液晶(LCoS)或透射式液晶顯示(xLCD)面板)。在這些投影系統(tǒng)中，全功能調(diào)整延遲器一般作為分離元件被包括或者與另一個(gè)光學(xué)元件集成。例如，對(duì)于后者，全功能調(diào)整延遲器容易被集成進(jìn)一個(gè)基板或夾住液晶顯示單元的兩個(gè)基板中。有利地地，該全功能調(diào)整延遲器的雙折射主要由A-面板和-C-面板光柵產(chǎn)生，這兩個(gè)光柵都是零級(jí)衍射結(jié)構(gòu)(即，橫向光柵不產(chǎn)生橫向空間濾波，軸向光柵不產(chǎn)生縱模濾波(波長(zhǎng)))。換言之，該全功能調(diào)整延遲器的雙折射主要由基本光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)(形式)產(chǎn)生。因此，調(diào)整延遲器容易由多種材料(例如全無(wú)機(jī)電介質(zhì))制成，并且一般不會(huì)由于時(shí)間和/或高通量曝光而喪失其雙折射。此外，由于雙折射主要由結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，器件規(guī)格通過(guò)改變結(jié)構(gòu)容易適應(yīng)不同的應(yīng)用/環(huán)境，例如，A-面板和-C-面板光柵可被獨(dú)立修正和/或重疊以提供預(yù)期器件規(guī)格。顯然，本發(fā)明希望提供一種對(duì)于在所需AR范圍內(nèi)的任意波長(zhǎng)，展示在1nm-400nm之間變化的A-面板延遲以及在0nm至1000nm之間變化的-C-面板延遲的光延遲器。特別是，本發(fā)明提供一種對(duì)于在所需AR范圍內(nèi)的任意波長(zhǎng)，展示在1nm-250nm之間變化的A-面板延遲以及在0nm至-1000nm之間變化的-C-面板延遲的全功能調(diào)整延遲器。對(duì)于A-面板和-C-面板光柵至少部分重合(coincide)的實(shí)施例，A-面板延遲一般更小。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種光延遲器，該光延遲器包括包括具有第一折射率和第一厚度的第一多層以及具有第二折射率和第二厚度的第二多層的軸向非均勻元件，該第一多層與該第二多層交替，選擇該第一厚度和第二厚度以及該第一折射率和該第二折射率以形成提供負(fù)的面外延遲的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵結(jié)構(gòu)；包括具有第一折射率和第一寬度的第一多個(gè)區(qū)域以及具有第二折射率和第二寬度的第二多個(gè)區(qū)域的橫向非均勻元件，該第一多個(gè)區(qū)域與該第二多個(gè)區(qū)域交替，選擇該第一寬度和該第二寬度以及該第一折射率和該第二折射率以形成提供面內(nèi)延遲的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵結(jié)構(gòu)；以及用于支撐該軸向非均勻元件和橫向非均勻元件的至少一個(gè)基板。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種采用光延遲器以增強(qiáng)在基于液晶顯示的投影系統(tǒng)中的系統(tǒng)對(duì)比度方法，該方法包括在投影系統(tǒng)中定位如權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所限定的光延遲器，以使得在該投影系統(tǒng)中的液晶顯示面板的殘余延遲基本上被補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種基于液晶顯示器的投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)包括光源；第一偏振器，用于接收來(lái)自該光源的光并傳輸具有第一線偏振軸的第一線偏振光；液晶顯示面板，用于光學(xué)調(diào)制該第一線偏振光，該液晶顯示面板具有殘余雙折射；第二偏振器，用于接收光學(xué)調(diào)制后的光，并用于傳輸具有第二線偏振軸的第二線偏振光；投影透鏡，用于將該第二線偏振光投射在顯示屏上；以及光延遲器，用于補(bǔ)償該液晶顯示面板的殘余雙折射，該光延遲器如權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所限定。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種光延遲器的制造方法，該方法包括在基板上沉積交替折射率多層薄膜膜系，該交替折射率多層薄膜膜系提供-C-面板光柵結(jié)構(gòu)；以及將該交替折射率多層薄膜膜系的厚度段刻蝕為交替的橫向區(qū)域以提供A-面板光柵結(jié)構(gòu)。對(duì)于下面定義的術(shù)語(yǔ)，除非在權(quán)利要求書(shū)中或者在說(shuō)明書(shū)的其它部分給出不同的定義，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用這些定義。術(shù)語(yǔ)“相干光學(xué)層”應(yīng)理解為包括具有等于或小于照明波長(zhǎng)等級(jí)的厚度的薄膜層。術(shù)語(yǔ)“非相干光學(xué)層”應(yīng)理解為包括對(duì)于具有遠(yuǎn)大于照明波長(zhǎng)的厚度的薄膜的基板。術(shù)語(yǔ)“相干耦合”應(yīng)理解為包括不采用非相干光學(xué)層的薄膜膜系的級(jí)聯(lián)的多個(gè)段。術(shù)語(yǔ)“非相干耦合”應(yīng)理解為包括由非相干光學(xué)層分離的薄膜膜系的級(jí)聯(lián)的多個(gè)段。術(shù)語(yǔ)“均勻?qū)印睉?yīng)理解為包括相干光學(xué)層，在該光學(xué)層中折射率在層的深度和橫向尺寸上基本上是均勻的。術(shù)語(yǔ)“非均勻?qū)印睉?yīng)理解為包括相干光學(xué)層，在該光學(xué)層中折射率在層的深度和/或橫向尺寸上基本上是不均勻的。術(shù)語(yǔ)“均勻延遲器”應(yīng)理解為包括光延遲元件，在該光延遲元件中延遲的面內(nèi)和面外分量跨越元件的深度均勻分布。術(shù)語(yǔ)“非均勻延遲器”應(yīng)理解為包括光延遲元件，在該光延遲元件中延遲的面內(nèi)和面外分量分布在副元件的不同的段上，所有這些不同的段都可非相干或相干耦合。術(shù)語(yǔ)“EMT”應(yīng)理解為是指有效介質(zhì)理論，其中周期性的各向同性折射率結(jié)構(gòu)被描述為具有有效尋常折射率和有效不尋常折射率的負(fù)的單軸雙折射層。術(shù)語(yǔ)“IMM”應(yīng)理解為是指三維折射率混合模型，其中周期性的薄的各向同性折射率結(jié)構(gòu)被描述為沿x、y、z折射率曲線方向具有有效的主折射率的雙軸雙折射層。術(shù)語(yǔ)“RCWA”應(yīng)理解為是指精密耦合波分析，其采用矢量衍射方程來(lái)解決衍射結(jié)構(gòu)的邊界條件，該衍射結(jié)構(gòu)具有照明波長(zhǎng)等級(jí)的寬度和深度分布。術(shù)語(yǔ)“A-面板”應(yīng)理解為包括其C-軸平行于該器件的平面被取向的延遲器元件。術(shù)語(yǔ)“C-面板”應(yīng)理解為包括其C-軸平行于該器件法向被取向的延遲器元件。術(shù)語(yǔ)“面內(nèi)”應(yīng)理解為描述為平行于器件的平面，例如面內(nèi)雙折射、面內(nèi)延遲、面內(nèi)延遲器軸等。術(shù)語(yǔ)“面外”應(yīng)理解為描述為平行于器件法線，例如面外雙折射、面外延遲等。術(shù)語(yǔ)“延緩或延遲”應(yīng)理解為是指兩個(gè)正交折射率之差與光學(xué)元件的厚度的相乘。術(shù)語(yǔ)“面內(nèi)延遲”應(yīng)理解為是指兩個(gè)正交的面內(nèi)折射率之差與光學(xué)元件厚度的乘積。術(shù)語(yǔ)“面外延遲”應(yīng)理解為是指沿著光學(xué)元件厚度方向(z方向)的折射率和一個(gè)面內(nèi)折射率的差與光學(xué)元件物理厚度的乘積?；蛘?，該術(shù)語(yǔ)可理解為是指沿著光學(xué)元件厚度方向(z方向)的折射率和面內(nèi)折射率的平均值的差與光學(xué)元件物理厚度的乘積。術(shù)語(yǔ)“雙折射”應(yīng)理解為是指具有多個(gè)不同的折射率。術(shù)語(yǔ)“單軸”應(yīng)理解為是指具有兩個(gè)不同的折射率(例如，至少nx、ny和nz中的兩個(gè)基本上相等)。術(shù)語(yǔ)“偏振器”應(yīng)理解為包括通常稱為“檢偏器”的器件。術(shù)語(yǔ)“橫向非均勻光柵”應(yīng)理解為包括在平行于器件平面的方向上具有周期性折射率調(diào)制(以及位相調(diào)制)的結(jié)構(gòu)。術(shù)語(yǔ)“軸向非均勻光柵”應(yīng)理解為包括在平行于器件法線的方向上具有周期性折射率調(diào)制(以及相位調(diào)制)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)下面詳細(xì)的說(shuō)明書(shū)，結(jié)合附圖，本發(fā)明的更多的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，其中[67]圖1是現(xiàn)有技術(shù)、基于3-面板線柵偏振器(WGP)的硅上液晶(LCoS)投影光引擎的示意圖；[68]圖2示出兩次穿過(guò)LCoS面板和調(diào)整延遲器，線偏振的保持；[69]圖3是LCoS面板和調(diào)整延遲器慢軸的相關(guān)方位角方位的示意圖；[70]圖4示出在圓錐裝配臺(tái)中的一維光柵結(jié)構(gòu)；[71]圖5示出具有負(fù)形式雙折射的有效A-面板延遲器；[72]圖6是具有橫向非均勻形式雙折射光柵的光延遲器的示意圖；[73]圖7是橫向非均勻形式雙折射光柵的放大圖；[74]圖8是包括軸向非均勻形式雙折射光柵的全功能光延遲器的示意圖；[75]圖9是軸向非均勻形式雙折射光柵的放大圖；[76]圖10示出具有負(fù)形式雙折射的有效負(fù)C-面板延遲器；[77]圖11是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖；包括在基板的相對(duì)側(cè)上的橫向非均勻(A-面板)和軸向非均勻(-C-面板)形式雙折射元件的非均勻級(jí)聯(lián)；[78]圖12示出A-面板形式雙折射元件的模塊化的雙光程調(diào)制；[79]圖13示出用于可見(jiàn)帶應(yīng)用的模塊化的最小光柵節(jié)距長(zhǎng)度；[80]圖14示出GSolver計(jì)算的用于一些模塊化的二元電介質(zhì)/空氣光柵延遲器的有效面內(nèi)延遲；[81]圖15是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖；包括在基板的同一側(cè)上的橫向非均勻(A-面板)和軸向非均勻(-C-面板)形式雙折射元件的非均勻級(jí)聯(lián)；[82]圖16是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，包括在基板的一側(cè)的橫向非均勻(A-面板)和軸向非均勻(-C-面板)形式雙折射元件與在基板的另一側(cè)上的軸向非均勻(-C-面板)形式雙折射元件的非均勻級(jí)聯(lián)；圖17是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，包括與軸向非均勻(-C-面板)形式雙折射元件位于同一位置的橫向非均勻(A-面板)形式雙折射元件，兩者都位于基板的同一側(cè)；[84]圖18是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，其是指刻蝕的FBAR，包括與軸向非均勻(-C-面板)形式雙折射元件位于同一位置的橫向非均勻(A-面板)形式雙折射元件，兩者都位于基板的同一側(cè)；[85]圖19示出沿類似于圖18所示的刻蝕FBAR涂層的有效慢軸(底部)和有效快軸(頂部)的凈延遲分布，并被模型化以提供20％的占空比、130nm的高度以及200nm的周期。圖20示出以在λ＝550nm處的-250nm的標(biāo)稱-C-延遲設(shè)計(jì)的、采用GSolver(底部虛線)計(jì)算并作為EMT延遲(頂部“o”線)的刻蝕的FBAR涂層的A-面板延遲；[87]圖21a示出刻蝕FBAR調(diào)整延遲器和VAN模式LCoS面板的級(jí)聯(lián)的補(bǔ)償泄漏強(qiáng)度，更具體地，示出相對(duì)于視角的雙通道前向泄漏；[88]圖21b示出刻蝕FBAR調(diào)整延遲器和VAN模式LCoS面板的級(jí)聯(lián)的補(bǔ)償泄漏強(qiáng)度，更具體地，示出單獨(dú)相對(duì)于視角的調(diào)整延遲器的背反射泄漏；[89]圖22a是示出刻蝕FBAR相對(duì)視角的雙通道凈延遲的線性延遲圖；[90]圖22b是示出具有2/250nmA/-C-面板延遲的VAN模式LCoS型的雙通道凈延遲的線性延遲圖；[91]圖23a是示出二步刻蝕的FBAR/BBAR和VAN模式LCoS面板的雙通道殘余延遲分量的線性延遲圖(即，顯示系統(tǒng)凈延遲)；[92]圖23b示出二步刻蝕的FBAR/BBAR和VAN模式LCoS面板的慢軸方位；[93]圖24是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，當(dāng)上部交替的膜系是寬帶AR涂層時(shí)其被稱為刻蝕BBAR；[94]圖25示出采用GSolver(虛線)計(jì)算并作為EMT延遲(“o”線)的刻蝕BBAR涂層的A-面板延遲，其中SiO2/空氣介電柵的占空比為20％、高度為130nm、周期為200nm；[95]圖26a示出刻蝕BBAR/FBAR調(diào)整延遲器和VAN模式LCoS面板的級(jí)聯(lián)的補(bǔ)償泄漏強(qiáng)度，更具體地，示出相對(duì)視角的雙通道前向泄漏；圖26b示出刻蝕BBAR/FBAR調(diào)整延遲器和VAN模式LCoS面板的級(jí)聯(lián)的補(bǔ)償泄漏強(qiáng)度，更具體地，示出單獨(dú)相對(duì)視角的背反射泄漏；[97]圖27示出采用GSolver(虛線)計(jì)算并作為EMT延遲(“o”線)的刻蝕BBAR涂層的A-面板延遲，其中SiO2/空氣介電柵的占空比為50％、高度為65nm、周期為200nm；[98]圖28a示出刻蝕BBAR/FBAR調(diào)整延遲器和VAN模式LCoS面板的級(jí)聯(lián)的補(bǔ)償泄漏強(qiáng)度，更具體地，示出相對(duì)視角的雙通道前向泄漏；[99]圖28b示出刻蝕BBAR/FBAR調(diào)整延遲器和VAN模式LCoS面板的級(jí)聯(lián)的補(bǔ)償泄漏強(qiáng)度，更具體地，示出單獨(dú)相對(duì)視角的背反射泄漏；[100]圖29示出具有占空比為20％、高度為130nm、周期為200nm的SiO2/空氣介電柵的刻蝕BBAR的正入射反射譜，該圖包括穿透(Rpp和Rss)反射譜和交叉偏振(Pps和Rsp)反射譜；[101]圖30示出具有占空比為50％、高度為65nm、周期為200nm的SiO2/空氣介電柵的刻蝕BBAR的正入射反射譜，該圖包括穿透(Rpp和Rss)反射譜和交叉偏振(Rps和Rsp)反射譜；[102]圖31示出在給定占空比處以SiO2和空氣作為組分材料的二元光柵的EMT折射率(頂部)和雙折射(底部)；[103]圖32示出采用GSolver(虛線)計(jì)算并作為EMT延遲(“o”線)的刻蝕BBAR涂層的A-面板延遲，其中SiO2/Al2O3介電柵的占空比為50％，高度為610nm，周期為200nm；[104]圖33示出具有占空比為50％，高度為610nm，周期為200nm的SiO2/Al2O3介電柵的刻蝕BBAR的正入射反射譜，該圖包括穿透(Rpp和Rss)反射譜和交叉偏振(Rps和Rsp)反射譜；[105]圖34a示出刻蝕SiO2/Al2O3BBAR/FBAR調(diào)整延遲器和VAN模式LCoS面板的級(jí)聯(lián)的補(bǔ)償泄漏強(qiáng)度，更具體地，示出相對(duì)視角的雙通道前向泄漏；[106]圖34b示出刻蝕SiO2/Al2O3BBAR/FBAR調(diào)整延遲器和VAN模式LCoS面板的級(jí)聯(lián)的補(bǔ)償泄漏強(qiáng)度，更具體地，示出單獨(dú)相對(duì)視角的TR的背反射泄漏；圖35示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，該延遲器包括在薄片狀結(jié)構(gòu)中的橫向非均勻(A-面板)和軸向非均勻(-C-面板)形式雙折射元件的非均勻級(jí)聯(lián)，在分離的基板上涂敷每個(gè)雙折射元件；[108]圖36示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，其中該光柵延遲器被集成進(jìn)LCoS面板的覆蓋玻璃中，并且其中該光柵延遲器具有橫向(A-面板)和軸向(-C-面板)形式雙折射元件的非均勻(但相干)級(jí)聯(lián)；[109]圖37示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，其中該光柵延遲器被集成進(jìn)LCoS面板的覆蓋玻璃中，并且其中該光柵延遲器具有橫向非均勻(A-面板)與占同一位置的軸向非均勻(-C-面板)形式雙折射元件的非均勻級(jí)聯(lián)；[110]圖38示出在45°入射角處由10對(duì)重復(fù)的30nm的高折射率材料和50nm的低折射率材料單元制成的涂層膜系的計(jì)算得到的透射率和透射延遲；[111]圖39是在刻蝕終端上的刻蝕的二元光柵示意圖；[112]圖40是刻蝕基板的示意圖；[113]圖41示出安裝在浮法硼硅玻璃(Borofloat)基板上、由50％浮法硼硅(Borofloat)玻璃和50％空氣制成的薄二元光柵的模擬有效面內(nèi)雙折射。圖42是有效形式雙折射層的書(shū)摞(book-stack)模型的示意圖；[115]圖43是A-面板光柵的3D形式雙折射模型的示意圖；[116]圖44是薄光柵的有效雙軸A-面板的示意圖；[117]圖45a示出在浮法硼硅玻璃(Borofloat)基板上的擬合40nm浮法硼硅玻璃(Borofloat)/空氣薄光柵的透射譜；[118]圖45b示出在浮法硼硅玻璃(Borofloat)基板上的擬合40nm浮法硼硅玻璃(Borofloat)/空氣薄光柵的反射；[119]圖45c示出在浮法硼硅玻璃(Borofloat)基板上的擬合40nm浮法硼硅玻璃(Borofloat)/空氣薄光柵的透射線性延遲；[120]圖45d示出在浮法硼硅玻璃(Borofloat)基板上的擬合40nm浮法硼硅玻璃(Borofloat)/空氣薄光柵的反射線性延遲；[121]圖46示出對(duì)于采用EMT結(jié)果和新的IMM等效層的40nm浮法硼硅玻璃(Borofloat)/空氣光柵的相對(duì)于入射角的透射線性延遲分布；[122]圖47示出根據(jù)EMT和IMM模型的二元光柵的面內(nèi)和面外雙折射；圖48是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，該延遲器包括涂敷在網(wǎng)紋(textured)表面上的形式雙折射膜膜系和應(yīng)用在第二表面上的第二AR；[124]圖49是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，該延遲器包括涂敷在第一網(wǎng)紋表面上的形式雙折射膜膜系和應(yīng)用在第二表面上的第二形式雙折射膜膜系；[125]圖50示出在12°處沿著平行于光柵矢量的平面以非偏振入射的模型化的和測(cè)量的總反射；[126]圖51示出沿著快軸平面和慢軸平面(也沿著和垂直于光柵線)的涂層光柵的測(cè)量得到的透射延遲分布；[127]圖52(a)示出初始母光柵(seedgrating)高度在25nm和50nm之間并采用不同的FBAR設(shè)計(jì)的一些帶涂層的光柵的測(cè)量得到的透射延遲譜；[128]圖52(b)示出對(duì)應(yīng)于圖52(a)中所示的測(cè)量的延遲結(jié)果，初始母光柵高度在25nm和50nm之間的一些不帶涂層的光柵的測(cè)量得到的透射延遲譜；[129]圖53示出紅光、綠光和藍(lán)光波段VAN模式LCoS光引擎對(duì)比度；[130]圖54是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，該全功能光柵調(diào)整延遲器包括涂敷在第一網(wǎng)紋表面上的形式雙折射膜膜系和應(yīng)用在第二網(wǎng)紋表面上的第二AR；以及[131]圖55是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能光柵調(diào)整延遲器的示意圖，該延遲器包括涂敷在形成顯示面板的部分覆蓋玻璃的第一網(wǎng)紋表面上的形式雙折射膜膜系。應(yīng)當(dāng)注意到，在整個(gè)附圖中，相同元件由相同參考數(shù)字表示。具體實(shí)施例方式參考圖11，示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器。該全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器400包括橫向非均勻A-面板光柵元件410和軸向非均勻-C-面板光柵元件450，每個(gè)光柵元件都(內(nèi)在地)連接至透明基板490的相對(duì)表面。更具體地，橫向非均勻A-面板光柵元件410安裝在透明基板490的第一表面上，而軸向非均勻-C-面板光柵元件450安裝在透明基板490的第二表面上，該橫向非均勻A-面板光柵元件410是光柵抗反射(AR)元件，該軸向非均勻-C-面板光柵元件450是形式雙折射抗反射(FBAR)元件。A-面板光柵AR元件410包括橫向光柵420、可選的刻蝕終止膜系421(例如，包括一層或更多層刻蝕終止層)、可選的蓋膜系422(例如，包括一層或更多層)和外表面AR膜系423(例如，包括一層或更多層)。橫向光柵420包括第一多個(gè)區(qū)域430，每個(gè)區(qū)域都具有w1的第一寬度以及在正入射處的第一總相位延遲，第一多個(gè)區(qū)域430與第二多個(gè)區(qū)域440交替，該第二多個(gè)區(qū)域440的每個(gè)都具有w2的第二寬度以及在正入射處的第二總相位延遲。優(yōu)選地，第一區(qū)域的寬度w1和第二區(qū)域的寬度w2是工作波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)(fraction)以實(shí)現(xiàn)形式雙折射效應(yīng)。例如，對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，節(jié)距(pitch)在100nm-250nm之間，第一寬度w1和第二寬度w2一般在20nm-200nm之間，調(diào)制高度h一般在10nm和3μm之間。顯然，只是為實(shí)例的目的而描述這些參數(shù)。根據(jù)具體應(yīng)用而選擇其它的波段、占空比和/或節(jié)距。例如，提供約400nm的光柵節(jié)距將使得光延遲器能夠被用作在780nm-1550nm波段的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。在這些情況下，可增加光柵高度以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的從100nm高達(dá)約400nm的面內(nèi)延遲，而不用使得光柵高度與光柵形式寬度相比特別高。對(duì)于正入射光，每個(gè)調(diào)制周期都包括兩個(gè)或多個(gè)不同的光程區(qū)域，結(jié)果，橫向光柵420一般需要兩種或多種材料。第一種材料用于第一多個(gè)區(qū)域430，而第二種材料用于第二多個(gè)區(qū)域440。在最簡(jiǎn)單的情況下，第一種材料是固體，第二種材料是空氣、另一種氣體或真空。此時(shí)，第一多個(gè)區(qū)域430形成多個(gè)臺(tái)基(壁)，第二多個(gè)區(qū)域440是空氣隙以使得橫截面視圖對(duì)應(yīng)于臺(tái)基槽周期面形?？商鎿Q地，第一和第二種材料都是固體，并被選擇以提供在正入射處的第一區(qū)域430和第二區(qū)域440之間的光程差。當(dāng)?shù)谝缓偷诙N材料都是固體時(shí)，可采用上述的刻蝕工藝制造光柵，或者采用暴露在相干UV光束下來(lái)制造光柵。通常選擇第一和第二種材料以及寬度w1和w2以使得該結(jié)構(gòu)形成提供面內(nèi)形式雙折射的一維、零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。對(duì)第一和/或第二種材料而言，合適的固體材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)電介質(zhì)。例如，常用的介電薄膜涂層材料包括諸如的SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮、例如MgF2的氟化物、硫化物、氮化硅等的金屬氧化物。可選地，第一和/或第二材料包括多層膜系(multi-layerstack)。一種制造具有多層膜填充的槽的A-面板光柵的方法包括刻蝕出這些槽以提供衍射圖案、在圖案化的基板上沉積保形的多層膜、并拋光整個(gè)膜以提供所需結(jié)構(gòu)。多層膜臺(tái)基的使用使得總的A-面板延遲色散面形被修正(例如，在寬波帶上消色差的)。盡管橫向光柵420的橫截面視圖被示為具有二元(矩形)圖案，其它衍射面形也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦或梯形光柵圖案。可選地，在同一個(gè)A-面板光柵中采用兩個(gè)或多個(gè)面形。類似地，盡管橫向光柵結(jié)構(gòu)420被描述為一維光柵結(jié)構(gòu)，而具有明確的包含有效面內(nèi)延遲器的慢軸和快軸的正交方位角方向的二維光柵結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。面內(nèi)延遲由沿著兩個(gè)正交方位角方向(例如90°相交的A-面板光柵)的面內(nèi)延遲值的差給出。對(duì)于任意的二維A-面板光柵，在非90°光柵矢量偏移處，能夠確定沿一對(duì)快/慢軸的凈A-面板延遲。如果多個(gè)A-面板光柵(一維或二維光柵)分布在多個(gè)厚度部分上，產(chǎn)生三維A-面板光柵。類似地，凈面內(nèi)延遲和快/慢軸能夠被確定。-C-面板FBAR元件450包括折射率交替膜系460、外部折射率匹配塊461和內(nèi)部折射率匹配塊462。軸向周期結(jié)構(gòu)460包括第一多層470，每層都具有第一折射率n1和第一厚度d1，與第二多層480交替設(shè)置，該第二多層480的每層都具有第二折射率n2和第二厚度d2。優(yōu)選地，-C-面板光柵中的第一多層的層厚d1和第二多層的層厚d2是工作波長(zhǎng)(例如λ＝550nm)的分?jǐn)?shù)以提供一維光柵結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)形式雙折射效應(yīng)。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，折射率交替膜系的層厚d1或d2一般遠(yuǎn)大于約1nm并遠(yuǎn)小于約100nm。顯然，層厚d1或d2隨著占空比和/或波段而改變。例如，盡管對(duì)于50％左右的占空比，層厚d1或d2一般小于約70nm，但對(duì)于接近800nm的狹窄的波長(zhǎng)范圍，層厚將達(dá)到約200nm。當(dāng)占空比一般在5％-95％之間，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同(例如，占空比接近約50％)，形式雙折射通常被最大化。因此，較常見(jiàn)的占空比在20％-80％，或者更常見(jiàn)的在30％-70％。盡管交替膜系460被示為僅兩層不同的層材料，但是采用多于兩種不同的層材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。第一和/或第二層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)介電質(zhì)。n1和n2之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。例如，包括71對(duì)鉭和硅層的-C-面板光柵被估計(jì)以提供在±12度的射入空氣的角度處的約-6.3nm的凈延遲，這些鉭層和硅層在λ＝550nm處分別具有標(biāo)稱折射率2.20和1.46。FBAR元件450提供在正入射處可忽略的延遲。在傾斜入射處，F(xiàn)BAR元件450實(shí)現(xiàn)其標(biāo)稱-C-面板延遲的分?jǐn)?shù)。FBAR元件450有效地起到C切面單軸雙折射元件的作用，其光軸平行于設(shè)備法線取向。在每個(gè)-C-面板和A-面板光柵元件中，AR層423、421、461和462都被加在界面處以降低材料界面反射。這些AR涂層起到在折射率突變的界面處的折射率匹配層的作用。AR涂層還提供額外的面外延遲分量，該面外延遲分量在當(dāng)制造光柵調(diào)整延遲器時(shí)應(yīng)當(dāng)被包括在總延遲和相位差中?？蛇x擇的、可包括一層或多層的刻蝕終止膜系421，以及可選擇的、可包括一層或多層的蓋層(cap-stack)422，對(duì)于刻蝕光柵通常是需要的。通常，蓋層由斜向蒸鍍，因此基本上不會(huì)填入壁之間的空間內(nèi)。玻璃基板490一般是平面平行的玻璃面板基板，其例如為約1mm厚?？商鎿Q地，基板由提供機(jī)械支撐的其他透明材料制成。由均勻的、圖案化的多層薄膜層制成的A-面板光柵AR元件410和包含折射率交替多層膜系以及相關(guān)的折射率匹配層的FBAR元件450都是基本的AR功能塊。術(shù)語(yǔ)“A-面板光柵”是指產(chǎn)生面內(nèi)延遲(主要功能)并且在本申請(qǐng)中一般具有負(fù)的有效雙折射(即，-A-面板元件)的光柵結(jié)構(gòu)。術(shù)語(yǔ)“C-面板光柵”是指產(chǎn)生面外延遲并且在本申請(qǐng)中一般具有負(fù)的有效雙折射(即，-C-面板元件)的光柵結(jié)構(gòu)?？蛇x的，A-面板光柵也產(chǎn)生第二面外延遲。采用橫向光柵(即表面浮雕結(jié)構(gòu))的A-面板延遲去補(bǔ)償FBAR膜系的-C-面板延遲有利地提供展示面內(nèi)和面外延遲的調(diào)整延遲器，并因此適用于補(bǔ)償LCD面板的殘余延遲，特別是使用在投影應(yīng)用中的LCD面板的殘余延遲。此外，由于該全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器容易完全由各向同性材料(即不需要分子雙折射材料)制造，合適的制造材料的范圍相當(dāng)寬并且能夠選擇適合特殊需求的層材料。例如，為了滿足基于偏振的投影系統(tǒng)的高溫、高亮度環(huán)境(即，高通量)的嚴(yán)格的需求，調(diào)整延遲器容易完全由無(wú)機(jī)介電層制造。有利地，無(wú)機(jī)介電層的采用也允許選擇折射率以提供低反射調(diào)整延遲器和/或控制交叉偏振反射比。全功能C/A面板調(diào)整延遲器400可被做成模型。對(duì)A-面板光柵的模型計(jì)算已經(jīng)被完成-假設(shè)為多個(gè)臺(tái)基(壁)與多個(gè)空氣隙交替的二元衍射圖案。圖12中示出A-面板光柵的所需橫向光路調(diào)制的示意圖。在第一光柵區(qū)域(臺(tái)基)中的總相位延遲和第二光柵區(qū)域(大氣填充的槽)中的總相位延遲之差產(chǎn)生橫向光柵(具有Δ(nh)的折射率調(diào)制)，其中，這兩個(gè)區(qū)域在同一物理高度h(即大氣空間被認(rèn)為是光學(xué)層)處。當(dāng)該光柵的節(jié)距是亞波長(zhǎng)時(shí)，可獲得沿光柵矢量的有效非常折射率和垂直于光柵矢量的有效尋常折射率。這就是形式雙折射效應(yīng)。有效折射率之差產(chǎn)生A-面板延遲。通過(guò)考慮二元調(diào)制的占空比計(jì)算A-面板光柵410的近似有效面內(nèi)折射率，該二元調(diào)制的占空比基于第一調(diào)制區(qū)域的寬度w1和第二調(diào)制區(qū)域的寬度w2、光柵高度h、并通過(guò)使用公式(1)和(3)。該模型假設(shè)二元柵是安裝在透明基板上、不具備刻蝕終止層、蓋層或其他AR層的氧化鋁(即，在λ＝550nm處的折射率為1.65的Al2O3)柵。此處所述的模型結(jié)果已經(jīng)由GSolver(由GratingSolverDevelopmentCompany，Allen，Texas，4.20b版)全矢量RCWA光柵計(jì)算器所計(jì)算。零級(jí)透射和反射的復(fù)振幅已經(jīng)用于延遲計(jì)算。氧化鋁柵固定在光柵節(jié)距的47％處，節(jié)距在100nm-500nm之間變化。氧化鋁臺(tái)基的高度固定在170nm。圖13示出了對(duì)于400nm-700nm(接近波段邊緣)的可見(jiàn)波段，零級(jí)透射(0T，在上圖中)和反射(OR，在下圖中)分布對(duì)光柵節(jié)距長(zhǎng)度。在GSolver計(jì)算中的殘余級(jí)是±20，并且已經(jīng)采用氧化鋁和Corning1737F玻璃基板的全色散數(shù)據(jù)。顯然，在約50∶50的占空比處，光柵長(zhǎng)度必須小于約250nm以實(shí)現(xiàn)對(duì)于從400nm波長(zhǎng)或更長(zhǎng)開(kāi)始的整個(gè)可見(jiàn)波段應(yīng)用的零級(jí)光柵效應(yīng)。平行和垂直偏振輸入是指平行和垂直于光柵矢量(即分別垂直和平行與線方向)的線性偏振。在給定光柵節(jié)距處，對(duì)于零級(jí)，垂直偏振輸入衍射成具有降低的衍射效率的多級(jí)，其衍射比平行偏振輸入?yún)柡Φ枚唷Ｔ趯?shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中，不能保證入射偏振是線性的并平行/垂直于光柵矢量(即包括錐形入射和延遲器的方位角同步)。參照?qǐng)D14，分別具有53％、47％和53％的占空比的氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、和氧化鉭(Ta2O5)介電柵的面內(nèi)延遲計(jì)算結(jié)果被示出。采用GSolver獲得的面內(nèi)延遲計(jì)算-假設(shè)介電柵線之間的空氣隙，150nm的A-面板光柵節(jié)距，170nm的臺(tái)基高度。在λ＝550nm處的氧化硅、氧化鋁和氧化鉭的標(biāo)稱折射率分別是1.485、1.66、2.18。已經(jīng)采用了全色散的氧化硅、氧化鋁和氧化鈦材料。結(jié)果顯示介電/空氣光柵在λ＝550nm處，對(duì)于氧化硅、氧化鋁和氧化鈦介電/空氣柵設(shè)備分別產(chǎn)生大約14nm、24nm和67nm的A-面板延遲。這些面內(nèi)延遲值足夠補(bǔ)償?shù)湫偷腣AN模式和扭曲向列型(TN)LCoS面板。實(shí)際上，A-面板延遲器和LCoS面內(nèi)延遲的不匹配并不理想是因?yàn)樗a(chǎn)生的調(diào)諧曲線(對(duì)比度相對(duì)方位角旋轉(zhuǎn))過(guò)分敏感。然而，高度有效的面內(nèi)雙折射的使用與高度交叉的偏振反射相關(guān)。這些結(jié)果清楚地表示介電柵使得A-面板延遲元件具有足夠的延遲以補(bǔ)償?shù)湫偷腖CoS面板殘余的面內(nèi)延遲。整個(gè)對(duì)比度增強(qiáng)一般需要面外延遲補(bǔ)償和整個(gè)調(diào)整延遲器補(bǔ)償器元件的低反射。在US專利公開(kāi)No.20050128391A1中已經(jīng)公開(kāi)了對(duì)-C-面板光柵的模型計(jì)算的實(shí)例。通過(guò)考慮二元調(diào)制的占空比計(jì)算并采用公式(1)和(4)計(jì)算-C-面板光柵450的近似有效面內(nèi)/面外折射率，該二元調(diào)制的占空比分別基于在折射率交替膜系中的第一和第二多層的層厚d1和d2。參照?qǐng)D15，其示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器。該全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器500包括A-面板光柵元件510、-C-面板光柵元件530、透明基板540和AR涂層545。更具體地，A-面板光柵元件510和-C-面板光柵元件530相干耦合并設(shè)置在透明基板540的第一表面上，而AR涂層545設(shè)置在透明基板540的第二表面上。A-面板光柵元件510包括橫向非均勻的、周期折射率調(diào)制元件515，該調(diào)制元件515上設(shè)有可選擇的蓋層516和外表面AR膜系517。該周期折射率調(diào)制元件515包括與第二多個(gè)區(qū)域525交替的第一多個(gè)區(qū)域520，其中，分別用于第一區(qū)域520和第二區(qū)域525的材料和寬度w1和w2被選擇以使得該結(jié)構(gòu)形成提供面內(nèi)形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。例如，在380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，節(jié)距在100nm-250nm之間，第一寬度w1和第二寬度w2一般在20nm-200nm之間，調(diào)制高度h一般在10nm和3μm之間。適用于第一和/或第二種材料的材料的一些例子包括大氣、有機(jī)電介質(zhì)、無(wú)機(jī)電介質(zhì)，該無(wú)機(jī)電介質(zhì)例如可以是金屬氧化物(例如SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮)、氟化物(例如MgF2)、硫化物和氮化物(例如氮化硅)?？蛇x地，第一和/或第二材料包括多層膜系。一種包含多層膜系的A-面板光柵的制造方法包括刻蝕出多個(gè)槽以提供衍射圖案、在圖案化的基板上沉積保形的多層膜系、拋光整個(gè)膜系以提供所需結(jié)構(gòu)、可選地沉積蓋層、并沉積外表面AR膜系。多層膜系的使用有利地使得總的A-面板延遲色散面形被修正(例如，在寬波帶上消色差)。盡管周期結(jié)構(gòu)的橫截面視圖被示為具有二元(矩形)圖案，其它衍射面形也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦或梯形光柵圖案?？蛇x地，在同一個(gè)A-面板光柵中采用兩個(gè)或多個(gè)面形。-C-面板光柵元件530包括耦合至折射率匹配膜系536和537的軸向非均勻的、折射率呈周期性調(diào)制元件535。該軸向周期性元件535包括第一多層，每層都具有第一折射率和第一厚度，與第二多層交替設(shè)置，該第二多層的每層都具有第二折射率和第二厚度。選擇第一和第二多層中每層的材料和層厚以使得該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最大化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都遠(yuǎn)大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩層不同的層材料，但是采用多于兩種不同的層材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。第一和/或第二層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)介電質(zhì)。在每個(gè)-C-面板和A-面板光柵元件中，AR層517、537、536和545都被加在界面上以降低材料界面反射。這些AR涂層起到在折射率突變的界面處的折射率匹配層的作用。AR涂層還提供額外的面外延遲分量，該面外延遲分量在當(dāng)制造光柵調(diào)整延遲器時(shí)將被包括在總延遲和相位差中。可選擇的可包括一層或多層的蓋層516，對(duì)于介電/大氣柵刻蝕光柵通常是需要的。通常，蓋層由斜向蒸鍍，因此基本上不會(huì)填入壁之間的空間內(nèi)。玻璃基板一般是平面平行的玻璃面板基板，其例如為約1mm厚?？商鎿Q地，基板由提供機(jī)械支撐的其他透明材料制成。元件510和530的相干級(jí)聯(lián)形成有利地提供展示面內(nèi)和面外延遲的補(bǔ)償元件的總AR膜系，這兩個(gè)元件都連接至透明基板的一側(cè)，并因此適用于補(bǔ)償LCD面板的殘余延遲，特別是使用在投影應(yīng)用中的LCD面板的殘余延遲。此外，由于所產(chǎn)生的全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器容易完全由各向同性材料(即不需要分子雙折射材料)制造，合適的制造材料的范圍相當(dāng)寬并且能夠選擇適合特殊需求的層材料。例如，為了滿足基于偏振的投影系統(tǒng)的高溫、高亮度環(huán)境(即，高通量)的嚴(yán)格的需求，調(diào)整延遲器容易完全由無(wú)機(jī)介電層制造。有利地，無(wú)機(jī)介電層的采用也使得能夠選擇折射率以提供低反射調(diào)整延遲器和/或控制交叉偏振反射。參照?qǐng)D16，其示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器。該全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器550包括位于透明基板590的第一表面上的A-面板光柵元件560、位于A-面板光柵元件560上的第一形式雙折射AR膜系580。位于透明基板590的相對(duì)的第二表面上的第二形式雙折射AR膜系585。更具體地，第一-C-面板光柵元件580相干地結(jié)合至A-面板光柵元件560的第一表面，而第二-C-面板光柵元件相干地級(jí)聯(lián)在透明基板590的第二表面上。A-面板光柵元件560包括橫向非均勻的、折射率呈周期性調(diào)制元件565、刻蝕終止層566和蓋層567，后兩者是可選的刻蝕工藝所需的層。該周期折射率調(diào)制元件565包括與第二多個(gè)區(qū)域575交替的第一多個(gè)區(qū)域570，其中，分別用于第一區(qū)域570和第二區(qū)域575的寬度(例如w1和w2)和材料被選擇以使得該結(jié)構(gòu)形成提供面內(nèi)形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。例如，在380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，節(jié)距在100nm-250nm之間，第一寬度w1和第二寬度w2一般在20nm-200nm之間，調(diào)制高度h一般在10nm和3μm之間。適用于第一和/或第二材料的材料的一些例子包括空氣、有機(jī)電介質(zhì)、無(wú)機(jī)電介質(zhì)，該無(wú)機(jī)電介質(zhì)例如可以是金屬氧化物(例如SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮)、氟化物(例如MgF2)、硫化物和氮化物(例如氮化硅)。可選地，第一和/或第二材料包括多層膜系。一種具有多層膜系填充槽的A-面板光柵的制造方法包括刻蝕出這些槽以提供衍射圖案、在圖案化的基板上沉積保形的多層膜系、拋光整個(gè)膜系以提供所需結(jié)構(gòu)、并沉積任意殘余的層/膜系。多層膜系的使用有利地使得總的A-面板延遲色散面形被修正(例如，在寬波帶上消色差)。盡管周期結(jié)構(gòu)的橫截面視圖被示為具有二元(矩形)圖案，其它衍射面形也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦或梯形光柵圖案?？蛇x地，在同一個(gè)A-面板光柵中采用兩個(gè)或多個(gè)面形。第一-C-面板光柵元件580包括耦合至折射率匹配膜系582和583的折射率交替膜系581。類似的，第二-C-面板光柵元件585包括耦合至折射率匹配膜系587和588的折射率交替膜系586。折射率交替膜系581和586與膜系360類似。更具體地，每個(gè)交替膜系581和586都包括第一多層，每層都具有第一折射率和第一厚度，與第二多層交替設(shè)置，該第二多層的每層都具有第二折射率和第二厚度。選擇第一和第二多層中每層的材料和層厚以使得該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最大化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都遠(yuǎn)大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩層不同的層材料，但是采用多于兩種不同的層材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。第一和/或第二層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)介電質(zhì)。在每個(gè)-C-面板和A-面板光柵元件中，AR層583、582、588和587都被加在界面上以降低材料界面反射。這些AR涂層起到在折射率突變的界面處的折射率匹配層的作用。AR涂層還提供額外的面外延遲分量，該面外延遲分量在當(dāng)制造光柵調(diào)整延遲器時(shí)將被包括在總延遲和相位差中?？蛇x擇的刻蝕終止層566和蓋層516對(duì)于介電/空氣柵刻蝕光柵通常是需要的，該刻蝕終止層和蓋層可包括一層或多層。通常，蓋層由斜向蒸鍍，因此基本上不會(huì)填入壁之間的空間內(nèi)。玻璃基板一般是平面平行的玻璃面板基板，其例如為約1mm厚。可替換地，基板由提供機(jī)械支撐的其他透明材料制成。元件560和580的相干級(jí)聯(lián)形成有利地提供展示面內(nèi)和面外延遲的補(bǔ)償元件的總AR膜系，這兩個(gè)元件都連接至透明基板的一側(cè)，并因此適用于補(bǔ)償LCD面板的殘余延遲，特別是使用在投影應(yīng)用中的LCD面板的殘余延遲。元件585的非相干級(jí)聯(lián)提供額外的設(shè)計(jì)適應(yīng)性和/或機(jī)械穩(wěn)定性。此外，由于所產(chǎn)生的全功能C/A調(diào)整延遲器容易完全由各向同性材料(即不需要分子雙折射材料)制造，合適的制造材料的范圍相當(dāng)寬并且能夠選擇適合特殊需求的層材料。例如，為了滿足基于偏振的投影系統(tǒng)的高溫、高亮度環(huán)境(即，高通量)的嚴(yán)格的需求，調(diào)整延遲器容易完全由無(wú)機(jī)介電層制造。優(yōu)選地，無(wú)機(jī)介電層的采用也使得能夠選擇折射率以提供低反射調(diào)整延遲器和/或控制交叉偏振反射。顯然，盡管第一-C-面板光柵元件580被示為相干地耦合至位于其上表面上的A-面板光柵元件560，也能夠?qū)?C-面板光柵元件580相干地耦合至A-面板光柵元件560的下表面以使得其被夾在A-面板光柵元件560和基板590之間。在參照?qǐng)D11、15和16所述的每個(gè)實(shí)施例中，都是通過(guò)將A-面板光柵和-C-面板光柵形成為分離的元件來(lái)制造全功能光柵?？商鎿Q地，該全功能光柵被制造以使得A-面板光柵和-C-面板光柵至少部分相重合(即在空間中占有同樣的位置)。參照?qǐng)D17，其示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器。該全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器600包括A-面板光柵元件610、-C-面板光柵元件650、透明基板690和AR涂層695。更具體地，A-面板光柵元件610和-C-面板光柵元件650重疊以形成位于透明基板690的第一表面上的均勻元件，而AR涂層695設(shè)置在透明基板690的第二表面上。A-面板光柵元件610包括橫向非均勻的、周期折射率調(diào)制元件，該調(diào)制元件包括第一多個(gè)區(qū)域620，每個(gè)區(qū)域都具有w1的第一寬度以及在正入射處的第一總相位延遲，第一多個(gè)區(qū)域620與第二多個(gè)區(qū)域630交替，該第二多個(gè)區(qū)域630的每個(gè)都具有w2的第二寬度以及在正入射處的第二總相位延遲。寬度w1和w2被選擇以使得該調(diào)制元件形成提供面內(nèi)形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。例如，在380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，節(jié)距在100nm-250nm之間，第一寬度w1和第二寬度w2一般在20nm-200nm之間，調(diào)制高度h一般在10nm和3μm之間。盡管周期結(jié)構(gòu)的橫截面視圖被示為具有二元(矩形)圖案，其它衍射面形也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦或梯形光柵圖案?？蛇x地，在同一個(gè)A-面板光柵中采用兩個(gè)或多個(gè)面形。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)刻蝕-C-面板光柵元件650(在設(shè)置外表面AR涂層640之前)以形成多個(gè)深度為h的槽來(lái)形成第一多個(gè)區(qū)域620和第二多個(gè)區(qū)域630。槽630一般填充有空氣/大氣?？商鎿Q地，這些槽被填充(例如，以另一種介電材料填充)以降低光柵脊620和光柵槽630的折射率對(duì)比度，從而降低集成的A/-C-面板調(diào)整延遲器的背反射。-C-面板光柵元件650包括折射率交替膜系和折射率匹配膜系640和660。折射率交替膜系包括第一多層670，每層都具有第一折射率和第一厚度d1，與第二多層680交替設(shè)置，該第二多層680的每層都具有第二折射率和第二厚度d2。選擇第一多層670和第二多層680中每層的材料和層厚，以使得該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最大化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都遠(yuǎn)大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩層不同的層材料，但是采用多于兩種不同的層材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。第一和/或第二層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)介電質(zhì)。用于形成介電薄膜層的材料的一些常用的例子包括SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮、MgF2、硫化物、氮化硅。AR層640、660和695都被加在界面處以降低材料界面反射。這些AR涂層起到在折射率突變的界面處的折射率匹配層的作用。蓋層640可選地也起到保護(hù)層的作用。AR涂層提供額外的面外延遲分量，該面外延遲分量在當(dāng)制造光柵調(diào)整延遲器時(shí)將被包括在總延遲和相位差中。玻璃基板一般是平面平行的玻璃面板基板，其例如為約1mm厚?？商鎿Q地，基板由提供機(jī)械支撐的其他透明材料制成。元件610和650的重疊級(jí)聯(lián)形成有利地提供展示面內(nèi)和面外延遲的總AR膜系，這兩個(gè)元件都連接至透明基板的一側(cè)。更具體地，亞波長(zhǎng)縱向折射率分布，包括第一多個(gè)區(qū)域620中的交替層670和680，產(chǎn)生形式雙折射-C-面板元件，而亞波長(zhǎng)橫向折射率分布，包括交替的區(qū)域620和630，產(chǎn)生形式雙折射A-面板元件。未構(gòu)圖的FBAR膜系提供殘余的-C-面板延遲。在VAN模式LCoS光引擎中，LCC-面板延遲經(jīng)常達(dá)到λ0/2量值。而A-面板元件相對(duì)較小地在約λ0/100，其中λ0為標(biāo)稱中心波長(zhǎng)。結(jié)果，A-面板槽一般是微米級(jí)厚的分?jǐn)?shù)(假設(shè)典型的1.50的介電折射率以及空氣二元光柵)而整個(gè)FBAR膜系可能是幾微米厚。有利地，該全功能、均勻的A/-C-面板調(diào)整延遲器的制造相對(duì)簡(jiǎn)單并需要最小數(shù)量的材料。此外，由于所產(chǎn)生的全功能C/A調(diào)整延遲器容易全部由各向同性材料(即不需要分子雙折射材料)制造，合適的制造材料的范圍相當(dāng)寬并且能夠選擇層材料以適應(yīng)特殊需求的。例如，用以滿足基于偏振的投影系統(tǒng)的高溫、高亮度環(huán)境(即，高通量)的嚴(yán)格的需求，調(diào)整延遲器容易全部由無(wú)機(jī)介電制造。有利地，無(wú)機(jī)介電層的使用也使得能夠選擇折射率以提供低反射調(diào)整延遲器和/或控制交叉偏振反射。參照?qǐng)D18，其示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器。該全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器700包括A-面板光柵元件710、-C-面板光柵元件730、透明基板740和AR涂層745。更具體地，A-面板光柵元件710和-C-面板光柵元件730重疊以形成位于透明基板740的第一表面上的均勻元件，而AR涂層745被設(shè)置在透明基板740的第二表面上。A-面板光柵元件710是橫向非均勻的、周期折射率調(diào)制元件，該調(diào)制元件包括第一多個(gè)區(qū)域720，每個(gè)區(qū)域都具有w1的第一寬度以及在正入射處的第一總位相延遲，第一多個(gè)區(qū)域720與第二多個(gè)區(qū)域725交替，該第二多個(gè)區(qū)域725的每個(gè)都具有w2的第二寬度以及在正入射處的第二總位相延遲。寬度w1和w2被選擇以使得該調(diào)制元件形成提供面內(nèi)形式雙折射的零極亞波長(zhǎng)光柵。例如，在380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，節(jié)距在100nm-250nm之間，第一寬度w1和第二寬度w2一般在20nm-200nm之間，調(diào)制高度h一般在10nm和3μm之間。盡管周期結(jié)構(gòu)的橫截面視圖被示為具有二元(矩形)圖案，其它衍射面形也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦或梯形光柵圖案?？蛇x地，在同一個(gè)A-面板光柵中采用兩個(gè)或多個(gè)面形。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)刻蝕-C-面板光柵元件730(在設(shè)置外表面AR涂層737之后)形成多個(gè)深度為h的槽來(lái)形成第一多個(gè)區(qū)域720和第二多個(gè)區(qū)域725。優(yōu)選地，當(dāng)設(shè)計(jì)FBAR膜系的AR特性時(shí)將被刻蝕的層的預(yù)期有效折射率考慮在內(nèi)。例如對(duì)于一般的FBAR膜系，其中在二種材料組成的、低-高折射率系統(tǒng)中最外層是SiO2(n＝1.485)。具有50％占空比的SiO2/空氣柵，近似有效非常折射率、尋常折射率和面內(nèi)雙折射是ne＝1.1730，no＝1.2659和Δn＝-0.093(5)[171]顯然，50％占空比的SiO2/空氣電介質(zhì)柵極的大Δn值提供了在超高性能LCoS光引擎中不希望存在的高的背反射。將第二介電材料填入空氣隙以使得總面內(nèi)雙折射降低是可行的，但是，所產(chǎn)生的有效單軸折射率很可能需要附加的AR涂層以將A-面板光柵傳遞至空氣。光柵槽和額外的AR層的填充都增加了成本?？商鎿Q地，從50∶50起降低或增加SiO2/空氣柵的占空比。例如，20％SiO2臺(tái)基寬度至光柵節(jié)距比率給出下面的近似有效單軸特性ne＝1.0596，no＝1.1140和Δn＝-0.0544(5)由于面內(nèi)雙折射被降低，所產(chǎn)生的調(diào)整延遲器對(duì)于低反射應(yīng)用而言更好。-C-面板光柵元件730是包含交替折射率膜系735和折射率匹配膜系736和737的FBAR元件。交替折射率膜系735由例如與第二多層交替的第一多層構(gòu)成，該第一多層的每層都具有第一折射率和第一厚度，該第二多層的每層都具有第二折射率和第二厚度。選擇第一多層和第二多層中每層的材料和層厚，以使得該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500之間的層，更典型的是50-110之間的層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最大化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都大于約1nm并小于約100nm。盡管所討論的交替膜系僅具有兩層不同的層材料，但是采用多于兩種的不同層材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。用于第一和/或第二層的合適的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)電介質(zhì)。用于形成(介電)薄膜層的材料的一些常用的例子包括SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮、MgF2、硫化物、氮化硅。AR層737、736和745被加在界面處以減小材料界面反射。這些AR涂層用作在折射率突變的界面處的折射率匹配層。AR涂層提供額外的面外延遲分量，該面外延遲分量在當(dāng)制造光柵調(diào)整延遲器時(shí)將被包括在總延遲和位相差中。玻璃基板一般是面平行的玻璃板基板，其例如為約1mm厚?？蛇x擇地，基板由提供機(jī)械支撐的其他透明材料制成。元件710和730的重疊級(jí)聯(lián)形成有利地提供展示面內(nèi)和面外延遲的總AR膜系，這兩個(gè)元件的重疊級(jí)聯(lián)被耦合到透明基板的一側(cè)。更具體地，包括第一多個(gè)區(qū)域720中的交替層735的亞波長(zhǎng)縱向折射率分布產(chǎn)生形式雙折射-C-面板分量，而包括交替的區(qū)域720和725的亞波長(zhǎng)橫向折射率分布產(chǎn)生形式雙折射A-面板分量。未圖案化的FBAR膜系提供殘余的-C-面板延遲。在VAN模式LCoS光引擎中，LCC-面板延遲經(jīng)常達(dá)到λ0/2量值。而A-面板元件相對(duì)較小地在約λ0/100，其中λ0為標(biāo)稱中心波長(zhǎng)。結(jié)果，A-面板槽一般是微米厚的分?jǐn)?shù)(假設(shè)典型的1.50的介電折射率以及空氣二元光柵)而整個(gè)FBAR膜系可能是幾微米厚。有利地，該全功能、均勻的A/-C-面板調(diào)整延遲器的制造相對(duì)簡(jiǎn)單并需要最小數(shù)量的材料。此外，由于所產(chǎn)生的全功能C/A調(diào)整延遲器容易完全由各向同性材料(即不需要分子雙折射材料)制造，合適的制造材料的范圍相當(dāng)寬并且能夠選擇適合特殊需求的層材料。例如，為了滿足基于偏振的投影系統(tǒng)的高溫、高亮度環(huán)境(即，高通量)的嚴(yán)格的需求，調(diào)整延遲器容易全部由無(wú)機(jī)介電層制造。有利地，無(wú)機(jī)介電層的使用也使得能夠選擇折射率以提供低反射調(diào)整延遲器和/或控制交叉偏振反射。圖19和20中分別繪出了參考圖18所描述的全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器的離軸和軸上評(píng)估結(jié)果。目的在于@λ＝550nm-250nm的標(biāo)稱-C-延遲的FBAR設(shè)計(jì)產(chǎn)生如圖19所示的慢軸(SA)平面和快軸平面(FA)凈延遲分布?！敖徊妗笔侵秆赜行S(趨向于負(fù)值，以及柵方向)和有效快軸(趨向于正值，以及光柵矢量)的凈延遲分布，而細(xì)的實(shí)線是具有由有效單軸折射率表示的A-面板光柵層的薄膜干涉模擬的結(jié)果。在干涉薄膜模型中，最外SiO2/空氣柵由有效介質(zhì)理論(EMT)有效單軸折射率以20％的占空比表示。除面外延遲之外，這些延遲分布與由GSolver產(chǎn)生的那些延遲分布非常匹配。A-面板光柵具有20％SiO2占空比、200nm周期寬度和130nm臺(tái)基高度的完美的矩形調(diào)制分布。對(duì)于490nm和590nm波段的設(shè)計(jì)，軸上延遲的誤差在所需波段上小于0.5nm，該軸上延遲的誤差包括相對(duì)于GSolver計(jì)算的軸上延遲的EMT層模型。這些誤差由圖20中的兩條曲線中的差異給出。，[177]全介電光柵調(diào)整延遲器已經(jīng)被定型為錐形照明，該全介電光柵調(diào)整延遲器的FBAR涂層的頂層被刻蝕后剩下20％周期份數(shù)(peroidfraction)的SiO2。光柵層由零級(jí)EMT折射率表示。這使得能夠以4×4矩陣計(jì)算程序計(jì)算該數(shù)值器件。調(diào)整延遲器被設(shè)計(jì)為具有約6.5nm/-220nmA/-C-面板延遲。LCoS由2nm/250nmA/C-延遲表示，該2nm/250nmA/C-延遲由84.5°面外LC指向器傾角給出。該模擬在大氣中(f/2.4系統(tǒng))的具有平行于調(diào)整延遲器補(bǔ)償器和LCoS級(jí)(stage)的沿器件法向取向的錐形軸的±12°圓錐上進(jìn)行。LCoS層在λ＝550nm處分別具有no＝1.50和ne＝1.65的折射率。該調(diào)整延遲器補(bǔ)償VAN-LCoS的面內(nèi)和面外殘余延遲。雙通道傳輸?shù)慕徊嫫裥孤?通過(guò)調(diào)整延遲器和LCoS級(jí)，此處定義為前向泄露)已經(jīng)被模擬為小于0.006％，該值在單個(gè)波長(zhǎng)處的圓錐上平均得出。這給出了17,300∶1的前向?qū)Ρ榷?。不考慮穿過(guò)第一通道中的調(diào)整延遲器的光分量，反射泄露(僅調(diào)整延遲器，此處定義為反向泄露)將總對(duì)比度限定為18,700∶1。此外，光引擎中的其它的光學(xué)元件(諸如偏振器、PBS等)決定可獲得的最佳基線對(duì)比度。對(duì)于設(shè)計(jì)得較好的光引擎，最佳極限對(duì)比度可以是10,000∶1。根據(jù)錐光鏡的前向、反向和基線泄露的相干和，采用刻蝕后的FBAR作為調(diào)整延遲器，從交叉軸方位過(guò)調(diào)約36°，錐光鏡系統(tǒng)對(duì)比度估計(jì)為4,700∶1。圖21(a)和圖21(b)中分別繪出了前向和反向泄露圓錐。當(dāng)調(diào)整延遲器從其典型位置被移出，并且面板被處于關(guān)閉狀態(tài)的高品質(zhì)反射鏡和處于打開(kāi)狀態(tài)的四分之一波片反射鏡的組合所替代時(shí)，系統(tǒng)基線對(duì)比度是該光學(xué)系統(tǒng)的錐形加權(quán)的適光對(duì)比度。該基線數(shù)量測(cè)量交叉偏振器和偏振分束器的離軸泄露光。預(yù)偏振器和消光偏振器的軸上偏振對(duì)比度可從所公布的WGP數(shù)據(jù)中獲得。假設(shè)WGP只用作分束器件并且預(yù)偏振器和消光偏振器都由二向色片制成，那么入射在調(diào)整延遲器上的光的偏振對(duì)比度近似由WGP透射偏振對(duì)比度和二向色透射片正對(duì)比度的乘積450×1000給出。在返回通道中，WGP反射的偏振對(duì)比度明顯地變差，對(duì)交叉檢偏器給出30×1000的軸上偏振對(duì)比度。這兩個(gè)偏振消光比(偏振對(duì)比度的倒數(shù))在4×4矩陣模型中被用作輸入偏振器和輸出偏振器的瓊斯(Jones)矢量。系統(tǒng)基線對(duì)比度應(yīng)考慮交叉偏振器的離軸效應(yīng)。圖22(a)和圖22(b)分別示出調(diào)整延遲器(TR)和LCoS級(jí)的雙通道傳輸延遲圖。LCoS器件的慢軸在45°/-135°視平面處被取向。沿著該慢軸平面，由于+C-面板效應(yīng)，凈延遲遠(yuǎn)離正入射增加。相反，由于-C-面板效應(yīng)，TR的慢軸平面延遲(沿-9°/171°視平面)的凈延遲遠(yuǎn)離正入射降低，這兩幅延遲圖的組合以及它們的相關(guān)延遲軸圖給出非常低的泄露錐形強(qiáng)度。TR和LCoS級(jí)的相干組合給出了如圖23(a)和圖23(b)中所示的系統(tǒng)凈延遲和軸方位。投影系統(tǒng)被剩有兩倍于在基本上平行于主(即“S”和“P”)平面的延遲軸上的TR延遲。該系統(tǒng)被定型以具有距主平面約1°的平均軸偏移。參考圖24，其示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器。該全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器750包括A-面板光柵元件760、第一-C-面板光柵元件780、透明基板790、和第二-C-面板光柵元件785。更具體地，A-面板光柵元件760和第一-C-面板光柵元件780重疊以形成位于透明基板790的第一表面上的均勻元件，而第二-C-面板光柵元件785(內(nèi)在地)連接在透明基板790的第二表面上。A-面板光柵元件760是橫向非均勻的、周期折射率調(diào)制元件，該調(diào)制元件包括第一多個(gè)區(qū)域770，每個(gè)區(qū)域都具有w1的第一寬度以及在正入射處的第一總相位延遲，第一多個(gè)區(qū)域770與第二多個(gè)區(qū)域775交替，該第二多個(gè)區(qū)域775的每個(gè)都具有w2的第二寬度以及在正入射處的第二總相位延遲。寬度w1和w2被選擇以使得該調(diào)制元件形成提供面內(nèi)形式雙折射的零極亞波長(zhǎng)光柵。例如，在380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，節(jié)距在100nm-250nm之間，第一寬度w1和第二寬度w2一般在20nm-200nm之間，調(diào)制高度h一般在10nm和3μm之間。盡管周期結(jié)構(gòu)的橫截面視圖被示為具有二元(矩形)圖案，其它衍射面形也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦或梯形光柵圖案?？蛇x地，在同一個(gè)A-面板光柵中采用兩個(gè)或多個(gè)面形。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)刻蝕-C-面板光柵元件650(在設(shè)置外表面AR涂層783之后)以形成多個(gè)深度為h的槽來(lái)形成第一多個(gè)區(qū)域770和第二多個(gè)區(qū)域775。優(yōu)選地，當(dāng)設(shè)計(jì)FBAR膜系的AR特性時(shí)，將刻蝕后的層的預(yù)期有效折射率考慮在內(nèi)。槽775一般填充有空氣、其它氣體、或者處于真空?？蛇x擇地，這些槽填充有其它介電材料以降低總面內(nèi)雙折射?？蛇x地，通過(guò)從50∶50降低或增加占空比來(lái)降低總面內(nèi)雙折射。第一-C-面板光柵元件780是包括交替折射率膜系781和折射率匹配膜系782和783的FBAR元件。交替折射率膜系781由例如與第二多層交替的第一多層形成，該第一多層的每層都具有第一折射率和第一厚度，該第二多層的每層都具有第二折射率和第二厚度。類似的，第二-C-面板光柵元件785是包括交替折射率膜系786和折射率匹配膜系787和788的FBAR元件。交替折射率膜系786由例如與第二多層交替的第一多層形成，該第一多層的每層都具有第一折射率和第一厚度，該第二多層的每層都具有第二折射率和第二厚度。對(duì)第一-C-面板光柵元件780和第二-C-面板光柵元件785的每個(gè)，選擇第一和第二多層中每層的材料和層厚以使得該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，對(duì)第一-C-面板光柵元件780和第二-C-面板光柵元件785的每個(gè)，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。對(duì)第一-C-面板光柵元件780和第二-C-面板光柵元件785的每個(gè)，第一和第二多層的每層的層厚一般都大于約1nm并小于約100nm。占空比一般在5％-95％之間，更典型地在20％-80％之間。盡管所討論的交替膜系僅具有兩層不同的層材料，但是采用多于兩種不同的層材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。第一和/或第二層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)介電質(zhì)。第一-C-面板光柵元件780和第二-C-面板光柵元件785將由相同材料或不同材料制成。用于形成介電薄膜層的材料的一些常用的例子包括SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮、MgF2、硫化物、氮化硅。AR層783、782、788和787被加在界面處以降低材料界面反射。這些AR涂層用作在折射率突變的界面處的折射率匹配層。AR涂層提供額外的面外延遲分量，該面外延遲分量在當(dāng)制造光柵調(diào)整延遲器時(shí)將被包括在總延遲和位相差中。玻璃基板一般是面平行的玻璃板基板，其例如為約1mm厚。可選擇地，基板由提供機(jī)械支撐的其他透明材料制成。元件760和780的重疊級(jí)聯(lián)形成有利地提供展示面內(nèi)和面外延遲的總AR膜系，這兩個(gè)元件都連接至透明基板的一側(cè)。更具體地，包括第一多個(gè)區(qū)域770中的交替層781的亞波長(zhǎng)縱向折射率分布產(chǎn)生形式雙折射-C-面板元件，而包括交替的區(qū)域770和775的亞波長(zhǎng)橫向折射率分布產(chǎn)生形式雙折射A-面板元件。第一-C-面板光柵元件780和第二-C-面板光柵元件785中的未圖案化的FBAR膜系提供殘余的-C-面板延遲。有利地，該全功能、均勻的A/-C-面板調(diào)整延遲器的制造相對(duì)簡(jiǎn)單并需要最小數(shù)量的材料。此外，由于所產(chǎn)生的全功能C/A調(diào)整延遲器容易全部由各向同性材料(即不需要分子雙折射材料)制造，合適的制造材料的范圍相當(dāng)寬并且能夠選擇適合特殊需求的層材料。例如，為了滿足基于偏振的投影系統(tǒng)的高溫、高亮度環(huán)境(即，高通量)的嚴(yán)格的需求，調(diào)整延遲器容易全部由無(wú)機(jī)介電層制造。有利地，無(wú)機(jī)介電層的使用也使得能夠選擇折射率以提供低反射調(diào)整延遲器和/或控制交叉偏振反射。然而，兩個(gè)非相干耦合的-C-面板元件780和785的提供產(chǎn)生了更大的設(shè)計(jì)靈活性并/或控制在透明基板790上使用的涂層應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，第一-C-面板光柵元件780被普通的寬帶AR涂層(BBAR)所取代。此時(shí)，A-面板光柵元件760被刻蝕入BBAR涂層并且A-面板光柵元件760和-C-面板光柵元件785非相干耦合。從而產(chǎn)生非均勻A/-C-面板延遲器。刻蝕后的BBAR膜系780已經(jīng)用GSolver定型，圖25中示出對(duì)420nm-700nm波段刻蝕后的BBAR的面內(nèi)延遲。A-面板光柵具有20％SiO2占空比、200nm周期寬度和130nm臺(tái)基高度的完美的矩形調(diào)制分布。采用GSolver(虛線)計(jì)算的軸向延遲，在非常短的波長(zhǎng)處除外。相反，包含EMT層(“o”線)的干涉模型預(yù)測(cè)具隨波長(zhǎng)增大的增加面內(nèi)Δnd的產(chǎn)品。對(duì)于在λ＝550nm的標(biāo)稱6.5nm延遲器而言，與GSolver模型相比，干涉模型的延遲在整個(gè)可見(jiàn)波段上的誤差小于0.7nm。為了錐形性能，包括在第一玻璃表面上的具有20％SiO2占空比的刻蝕后的BBAR以及在相對(duì)玻璃表面上的合適的FBAR(具有約-220nmC-延遲)的光柵延遲器被定型。A-面板光柵層由其EMT折射率表示。在圖26a和26b中分別示出前向和反向交叉偏振泄露強(qiáng)度。在λ＝550nm處，前向?qū)Ρ榷冗_(dá)到約22,000∶1而反向?qū)Ρ榷葹?6,700∶1。這些結(jié)果與刻蝕后的FBAR光柵延遲器相同。由于在4×4模擬中采用厚的基板(約0.7mm)作為相干光學(xué)層，錐光鏡的反向泄露示出一些隨機(jī)誤差。系統(tǒng)對(duì)比度估計(jì)在4,900∶1，系統(tǒng)基線對(duì)比度為10,000∶1。雖然20％SiO2刻蝕的介電柵延遲器的兩個(gè)模擬實(shí)例都實(shí)現(xiàn)了約0.05的面內(nèi)雙折射(130nm的物理光柵厚度以及在λ＝550nm處6.5nm的延遲)，能夠以50∶50SiO2/空氣柵將大的面內(nèi)Δn的反作用定型。與20％SiO2/空氣柵(公式5)相比，對(duì)于50％SiO2/空氣柵，零級(jí)EMT模型預(yù)測(cè)幾乎雙倍的Δn。在可見(jiàn)波段上正入射處已經(jīng)以GSolver定型該50％(SiO2/空氣)柵。圖27示出對(duì)于EMT4×4矩陣(“o”線)模型和GSolver(虛線)模型的軸上延遲。顯然，EMT模型明顯高估了可實(shí)現(xiàn)的面內(nèi)雙折射。光柵層的厚度為65nm。EMT模型預(yù)計(jì)軸上延遲約為6.5nm，而GSolver模型給出在λ＝550nm處僅約4.7nm的延遲。因此有效面內(nèi)Δn是-4.7/65或-0.07。在上升面內(nèi)Δn處，圖28(a)和28(b)中分別示出了對(duì)于前向和后向泄露的錐光鏡LCoS補(bǔ)償。光柵延遲器的第一表面在多層AR膜系上具有50％SiO2/空氣柵，光柵延遲器的第二表面是矩形FBAR涂層，提供約-220nmC-延遲。前向?qū)Ρ榷仁?2,700∶1，相當(dāng)類似于20％刻蝕的BBAR光柵延遲器。但是，當(dāng)有效面內(nèi)Δn隨著從20％-50％的占空比的增加而從約-0.05增加至約-0.07時(shí)，反向?qū)Ρ榷冉茖?duì)分至9,000∶1。作為低反向?qū)Ρ鹊慕Y(jié)果，系統(tǒng)對(duì)比度估計(jì)在3,900∶1，在20％占空比的SiO2/空氣柵延遲器上退化20％。在估計(jì)所有三個(gè)光柵延遲器例子的錐光鏡對(duì)比度性能方面，假設(shè)光柵層由在4×4矩陣干涉計(jì)算中的EMT模型表示。該假設(shè)大致有效。圖29和30中分別示出了20％SiO2/空氣柵延遲器和50％SiO2/空氣柵延遲器的正入射反射譜。更具體地，圖29的頂部示出穿過(guò)(through)(Rpp和Rss)反射譜，而圖29的底部示出交叉偏振(Rsp和Rps)反射譜。類似地，圖30的頂部示出穿透(Rpp和Rss)反射譜，而圖30的底部示出交叉偏振(Rsp和Rps)反射譜。顯然，對(duì)于兩個(gè)占空比，交叉偏振譜完全重疊。GSolver結(jié)果以“o”標(biāo)記繪出，而EMT干涉模型的結(jié)果以“.”標(biāo)記繪出。SiO2/空氣介電柵的占空比為20％，高度為130nm，周期為200nm。顯然，衍射模型(以GSolver計(jì)算)和4×4矩陣模型(通過(guò)以EMT折射率表示薄光柵層來(lái)計(jì)算)產(chǎn)生詳細(xì)的反射趨勢(shì)。根據(jù)理想的交叉偏振器，這兩個(gè)光柵延遲器的交叉偏振泄露在λ＝550nm處分別近似8e-5和7e-4。實(shí)際上，照明圓錐和非理想交叉偏振器的存在使得這兩個(gè)光柵延遲器的背反射對(duì)比度分別是17,000∶1和9,000∶1。預(yù)期需要有效面內(nèi)雙折射小于-0.02的光柵調(diào)整延遲器來(lái)實(shí)現(xiàn)最高對(duì)比度補(bǔ)償。根據(jù)SiO2和空氣柵的二元系統(tǒng)，選擇縮小占空比作為降低面內(nèi)雙折射的方式受到限制。圖31示出根據(jù)EMT模型的有效面內(nèi)雙折射的估算。SiO2材料在λ＝550nm處的折射率為1.4747。對(duì)于具有可與SiO2相比的折射率的任何介電/空氣柵，預(yù)期需要小于10％的占空比以獲得小于0.02的|Δn|。這必定要在柵周期、柵高度和臺(tái)基寬度(占空比)之間產(chǎn)生多種協(xié)調(diào)。為了提高背反射對(duì)比度極限(其覆蓋總系統(tǒng)對(duì)比度性能而不考慮雙級(jí)補(bǔ)償效力)，必須從以20％SiO2/空氣柵實(shí)現(xiàn)的面內(nèi)雙折射開(kāi)始進(jìn)一步降低面內(nèi)雙折射。降低有效EMT雙折射的一個(gè)方式是用另一種介電材料填充刻蝕后的SiO2層的溝槽。以50％的SiO2(具有1.4747@λ＝550nm的標(biāo)稱折射率λ和Al2O3(具有1.6637@λ＝550nm的標(biāo)稱折射率)形成并構(gòu)成為A-面板光柵的雙元材料系統(tǒng)的有效面內(nèi)雙折射為-0.0114。GSolver模型對(duì)610nm厚的SiO2/Al2O3介電柵返回～6.8nm的面內(nèi)延遲，給出有效Δn為-0.0111。圖32示出具有該介電柵的BBAR的透射延遲譜。軸上交叉偏振泄露估計(jì)在3e-6，比未填充的20％SiO2/空氣柵高一個(gè)數(shù)量級(jí)。圖33示出正入射反射泄露曲線。更具體地，圖33的頂部示出穿透(Rpp和Rss)反射譜，而圖33的底部示出交叉偏振(Rsp和Rps)反射譜。交叉偏振譜完全重疊。GSolver結(jié)果以“o”標(biāo)記繪出，而EMT干涉模型的結(jié)果以“.”標(biāo)記繪出。SiO2/Al2O3介電柵的占空比為50％，高度為610nm，周期為200nm。圖34(a)和34(b)中示出使用該填充后的柵延遲器和同樣的LCoS模型，在圓錐照射下的雙級(jí)TR/LCoS計(jì)算結(jié)果。顯然，類似于圖11中的實(shí)施例400，該光柵延遲器具有掩埋在寬帶AR膜系中的SiO2/Al2O3介電柵。在λ＝550nm處具有220nmC-延遲的FBAR膜系位于透明基板的第二表面上。前向、反向和總系統(tǒng)對(duì)比度估計(jì)分別是24,600∶1、165,000∶1和6,800∶1。由于適光加權(quán)，基線對(duì)比度為10,000∶1的全色光引擎將以近似其綠色信道對(duì)比度6,800∶1運(yùn)轉(zhuǎn)。參照?qǐng)D35，其示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器。該全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器800包括位于第一透明基板890上的A-面板光柵元件810、和位于第二透明基板891上的-C-面板光柵元件850，這兩個(gè)光柵元件都通過(guò)膠層895彼此連接。更具體地，A-面板光柵元件810和-C-面板光柵元件850形成層結(jié)構(gòu)。A-面板光柵元件810包括橫向非均勻的、周期折射率調(diào)制元件820，刻蝕終止膜系821和可選的外表面AR膜系822耦合在該調(diào)制元件上。該周期折射率調(diào)制元件820包括與第二多個(gè)區(qū)域840交替的第一多個(gè)區(qū)域830，其中選擇第一區(qū)域830和第二區(qū)域840的寬度w1和w2及材料以使得該結(jié)構(gòu)形成提供面內(nèi)形式雙折射的零極亞波長(zhǎng)光柵。例如，在380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，節(jié)距在100nm-250nm之間，第一寬度w1和第二寬度w2一般在20nm-200nm之間，調(diào)制高度h一般在10nm和3μm之間。適用于第一和/或第二種材料的材料的一些例子包括大氣、有機(jī)電介質(zhì)、無(wú)機(jī)電介質(zhì)，該無(wú)機(jī)電介質(zhì)例如可以是金屬氧化物(例如SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮)、氟化物(例如MgF2)、硫化物和氮化物(例如氮化硅)?？蛇x地，第一和/或第二材料包括多層膜系。一種包含多層膜系的A-面板光柵的制造方法包括刻蝕出多個(gè)溝槽以提供衍射圖案、在圖案化后的基板上沉積保形的多層膜系、拋光整個(gè)膜系以提供所需結(jié)構(gòu)、可選地沉積覆蓋層、并沉積外表面AR膜系。多層膜系的使用有利地使總的A-面板延遲色散面形被修正(例如，在整個(gè)波帶上消色差)。盡管周期結(jié)構(gòu)的橫截面視圖被示為具有二元(矩形)圖案，其它衍射面形也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦或梯形光柵圖案。可選地，在同一個(gè)A-面板光柵中使用兩個(gè)或多個(gè)面形。-C-面板光柵元件850包括連接至折射率匹配膜系861和862的軸向非均勻的、周期折射率調(diào)制元件860。該軸向周期性元件860包括第一多層870，每層都具有第一折射率和第一厚度，與第二多層880交替設(shè)置，該第二多層的每層都具有第二折射率和第二厚度。選擇第一和第二多層中每層的材料和層厚以使該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最小化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩種不同的層材料，但是采用多于兩種不同的層材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。第一和/或第二層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)電介質(zhì)。在每個(gè)-C-面板和A-面板光柵元件中，AR層822、862和861都被加在界面上以降低材料界面反射。這些AR涂層用作在折射率突變的界面處的折射率匹配層。AR涂層還提供額外的面外延遲分量，該面外延遲分量在當(dāng)制造光柵調(diào)整延遲器時(shí)將被包括在總延遲和相位差中。一般每個(gè)玻璃基板890和891都是面平行的玻璃面板基板，其例如為約1mm厚?？蛇x擇地，基板由提供機(jī)械支撐的其他透明材料制成。元件810和850的相干級(jí)聯(lián)形成有利地提供展示面內(nèi)和面外延遲的補(bǔ)償元件，并因此適用于補(bǔ)償LCD面板的殘余延遲，特別是在投影應(yīng)用中采用的LCD面板的殘余延遲。此外，由于-C-面板光柵不具有面內(nèi)延遲軸，所產(chǎn)生的全功能調(diào)整延遲器不限于橫向取向誤差。由于所產(chǎn)生的全功能C/A調(diào)整延遲器容易全部由各向同性材料(即不需要分子雙折射材料)制造，合適的制造材料的范圍相當(dāng)寬并且能夠選擇適合特殊需求的層材料。例如，為了滿足基于偏振的投影系統(tǒng)的高溫、高亮度環(huán)境(即，高通量)的嚴(yán)格的需求，調(diào)整延遲器容易全部由無(wú)機(jī)介電層制造。有利地，無(wú)機(jī)介電層的使用也使得能夠選擇折射率以提供低反射調(diào)整延遲器和/或控制交叉偏振反射。在如圖2所示的補(bǔ)償有分離的調(diào)整延遲器元件的微顯示投影系統(tǒng)中，具有至少兩個(gè)多余的AR涂敷表面。通過(guò)使得調(diào)整延遲器組件成為L(zhǎng)CoS或xLCD覆蓋基板的一部分避免了對(duì)這些AR涂層(即，一個(gè)在調(diào)整延遲器上，一個(gè)在顯示面板上，彼此面對(duì))的需求。參照?qǐng)D36，示出包括集成調(diào)整延遲器和顯示面板覆蓋基板的LCoS器件900。A-面板光柵/-C-面板光柵調(diào)整延遲器副組件960包括相干耦合至-C-面板光柵元件930的A-面板光柵元件910，兩者都設(shè)置在透明覆蓋基板990的第一表面上。透明覆蓋基板990的第二表面與顯示器的第二基板995一起形成液晶單元副組件950。該調(diào)整延遲器副組件960與被布置在硅背板(基板)995上的頂層金屬反射器一起形成LC單元間隙，LC分子955位于該單元間隙中。A-面板光柵元件910包括橫向非均勻的、周期折射率調(diào)制元件915，覆蓋層膜系916和外表面AR膜系917布置在該調(diào)制元件上。該橫向光柵元件915包括與第二多個(gè)區(qū)域925交替的第一多個(gè)區(qū)域920，其中選擇第一區(qū)域920和第二區(qū)域9250的寬度w1和w2和材料以使得該結(jié)構(gòu)形成提供面內(nèi)形式雙折射的零極亞波長(zhǎng)光柵。例如，在380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，節(jié)距在100nm-250nm之間，第一寬度w1和第二寬度w2一般在20nm-200nm之間，調(diào)制高度h一般在10nm和3μm之間。適用于第一和/或第二種材料的材料的一些例子包括大氣、有機(jī)電介質(zhì)、無(wú)機(jī)電介質(zhì)，該無(wú)機(jī)電介質(zhì)例如可以是金屬氧化物(例如SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮)、氟化物(例如MgF2)、硫化物和氮化物(例如氮化硅)?？蛇x地，第一和/或第二材料包括多層膜系。多層膜系的使用有利地使總的A-面板延遲色散面形被修正(例如，在整個(gè)波帶上消色差)。盡管周期結(jié)構(gòu)的橫截面視圖被示為具有二元(矩形)圖案，其它衍射面形也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦或梯形光柵圖案?？蛇x地，在同一個(gè)A-面板光柵中采用兩個(gè)或多個(gè)面形。-C-面板光柵元件930包括連接至折射率匹配膜系936和937的軸向非均勻的、周期折射率調(diào)制元件935。該軸向周期性元件935包括第一多層，每層都具有第一折射率和第一厚度，與第二多層交替設(shè)置，該第二多層的每層都具有第二折射率和第二厚度。選擇第一和第二多層中每層的材料和層厚以使該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500之間的層，更典型的是約50-110之間的層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最小化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩種不同的層材料，但是采用多于兩種不同的層材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。第一和/或第二層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)電介質(zhì)。[207]在每個(gè)-C-面板和A-面板光柵元件中，AR層917、937和936都被加在界面上以降低材料界面反射。這些AR涂層用作在折射率突變的界面處的折射率匹配層。AR涂層還提供額外的面外延遲分量，該面外延遲分量在當(dāng)制造光柵調(diào)整延遲器時(shí)將被包括在總延遲和相位差中。常規(guī)地，液晶單元副組件950也包括取向?qū)?56和前透明導(dǎo)電電極957，該取向?qū)永缡蔷酆衔飳踊騼A斜蒸鍍的無(wú)機(jī)層，該前透明導(dǎo)電電極例如由氧化銦錫(ITO)制成。在預(yù)傾斜角970處以VAN-模型LC取向示出該LCoS顯示器。根據(jù)圖3中的超頻(over-clocking)補(bǔ)償圖，相關(guān)的LC傾斜面一般不平行于也不垂直于光柵矢量(圖26中示為平行)被取向。由于預(yù)傾斜和顯示器中正單軸LC材料的使用，處于光閉合狀態(tài)的顯示器的殘余A/-C-面板延遲由集成調(diào)整延遲器補(bǔ)償器960補(bǔ)償。為了提供高產(chǎn)量集成補(bǔ)償器/顯示器，考慮到兩個(gè)延遲器元件的標(biāo)稱面內(nèi)延遲幅度，可通過(guò)在該器件平面內(nèi)機(jī)械旋轉(zhuǎn)覆蓋基板施加(impose)調(diào)整延遲器元件960和顯示元件950之間的粗略方位角偏移。每個(gè)集成補(bǔ)償器/顯示器的獨(dú)立精調(diào)可包括其它的非機(jī)械裝置，例如將LC傾斜角電壓切換至關(guān)閉狀態(tài)以進(jìn)一步降低總泄露強(qiáng)度。在于2005年10月18日遞交的US臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?0/727,969中公開(kāi)的更多的非機(jī)械精調(diào)的內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)注意的是，如果ITO層使得所施加的電壓的相當(dāng)部分能夠穿過(guò)LC層(即，ITO層基本上不與LC層相絕緣)，那么A-面板光柵910和-C-面板光柵930元件被隨意地分布至覆蓋基板990的兩個(gè)表面。參照?qǐng)D37，示出包括集成光柵調(diào)整延遲器和顯示面板覆蓋基板的LCoS器件1000。光柵調(diào)整延遲器副組件包括FBAR涂層1030以及通過(guò)刻蝕FBAR膜系1030的外表面產(chǎn)生的A-面板光柵1015，F(xiàn)BAR涂層1030在涂層膜上的平行溝槽的任意刻蝕之前起到-C-面板光柵的作用。重疊的A-面板光柵和-C-面板光柵區(qū)域(即深度為h的區(qū)域1020和1025)提供均勻的A/-C-面板延遲器元件?？涛g后的FBAR1030和折射率匹配膜系1036和1037一起被布置在第一透明基板1090的第一表面上。透明覆蓋基板1090的第二表面與顯示器的第二基板1095一起形成液晶單元副組件1050?？涛g后的FBAR與被布置在硅背板(基板)1095上的頂層金屬反射器一起形成LC單元間隙，LC分子1055位于該單元間隙中。A-面板光柵1015是橫向非均勻的、周期折射率調(diào)制元件，該調(diào)制元件包括第一多個(gè)區(qū)域1020，每個(gè)區(qū)域都具有w1的第一寬度以及在正入射處的第一總相位延遲，第一多個(gè)區(qū)域1020與第二多個(gè)區(qū)域1025交替，該第二多個(gè)區(qū)域1025的每個(gè)都具有w2的第二寬度以及在正入射處的第二總相位延遲。選擇寬度w1和w2以使該調(diào)制元件形成提供面內(nèi)形式雙折射的零極亞波長(zhǎng)光柵。例如，在380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，節(jié)距在100nm-250nm之間，第一寬度w1和第二寬度w2一般在20nm-200nm之間，調(diào)制高度h一般在10nm和3μm之間。盡管周期結(jié)構(gòu)的橫截面視圖被示為具有二元(矩形)圖案，其它衍射面形也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦或梯形光柵圖案?？蛇x地，在同一個(gè)A-面板光柵中采用兩個(gè)或多個(gè)面形。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)刻蝕-C-面板光柵元件1030(在提供外表面AR涂層1037之前)形成第一多個(gè)區(qū)域1020和第二多個(gè)區(qū)域1025以形成多個(gè)深度為h的溝槽。溝槽1025一般填充有空氣/大氣?？蛇x擇的，填充(例如，以另一種介電材料)這些溝槽以降低光柵脊1020和光柵溝槽1025的折射率對(duì)比度，從而降低集成A/-C-面板調(diào)整延遲器的背反射。-C-面板光柵元件1030包括交替折射率膜系和折射率匹配膜系1037和1036。該交替折射率膜系包括第一多層，每層都具有第一折射率和第一厚度，與第二多層交替設(shè)置，該第二多層的每層都具有第二折射率和第二厚度。選擇第一和第二多層中每層的材料和層厚以使該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最小化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩種不同的層材料，但是采用多于兩種不同的層材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。第一和/或第二層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)電介質(zhì)。用于形成介電薄膜層的材料的一些常用的例子包括SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮、MgF2、硫化物、氮化硅。AR層1037和1036被加在界面上以降低材料界面反射。這些AR涂層用作在折射率突變的界面處的折射率匹配層。覆蓋層1037可選地也起到了保護(hù)層的作用。AR涂層提供額外的面外延遲分量，該面外延遲分量在當(dāng)制造光柵調(diào)整延遲器時(shí)將被包括在總延遲和相位差中。常規(guī)地，液晶單元副組件1050也包括取向?qū)?056和前透明導(dǎo)電電極1057，該取向?qū)永缡蔷酆衔飳踊騼A斜蒸鍍的無(wú)機(jī)層，該前透明導(dǎo)電電極例如由氧化銦錫(ITO)制成。在預(yù)傾斜角1070處以VAN-模型LC取向示出該LCoS顯示器。根據(jù)圖3中的覆蓋匹配補(bǔ)償圖，相關(guān)的LC傾斜面一般不平行于也不垂直于光柵矢量(盡管圖37中示為平行)被取向。由于預(yù)傾斜和顯示器中正單軸LC材料的使用，處于光閉合狀態(tài)的顯示器的殘余A/-C-面板延遲由集成調(diào)整延遲器補(bǔ)償器1030補(bǔ)償。元件1015和1030的疊加級(jí)聯(lián)形成有利地提供展示面內(nèi)和面外延遲的補(bǔ)償元件的總AR膜系，這兩個(gè)元件都被耦合至透明基板1090的一側(cè)，更具體地，包括第一多個(gè)區(qū)域1020中的交替層1035的亞波長(zhǎng)縱向折射率分布產(chǎn)生形式雙折射-C-面板元件，而包括交替的區(qū)域1020和1025的亞波長(zhǎng)橫向折射率分布產(chǎn)生形式雙折射A-面板元件。未圖案化的FBAR膜系提供殘余的-C-面板延遲。在參照?qǐng)D17、18、24、37所描述的上述實(shí)施例中，基于全功能A/-C-面板光柵的調(diào)整延遲器包括橫向非均勻的A-面板光柵和軸向非均勻的-C-面板光柵，其中制造這些光柵以使其(至少部分)重合(即在空間中占同樣的位置)。盡管A-面板光柵和-C-面板光柵的薄膜層被認(rèn)為是根據(jù)光學(xué)干涉相干耦合，每個(gè)A-面板光柵段和-C-面板光柵段的延遲特性仍舊是不同的并且其特性由其自己的折射率曲線模型所描述。盡管這一點(diǎn)提供了在透明基板的一個(gè)或兩個(gè)表面上構(gòu)造這兩個(gè)段的不同選擇，并簡(jiǎn)化了制造工藝，但是對(duì)于高性能調(diào)制延遲器應(yīng)用而言，所產(chǎn)生的A-面板光柵的有效面內(nèi)雙折射并不總是最佳的。例如，參見(jiàn)K.Tanetal.，“DesignandcharacterizationofacompensatorforhighcontrastLCoSprojectionsystems”，SID2005，p.1810，2005。此外，如果涂敷工藝無(wú)法進(jìn)行真正的保形沉積，常規(guī)的薄膜濺射工藝在沉積的涂層下會(huì)產(chǎn)生孔隙。定影和缺乏一定角度范圍的涂層材料通量(flux)是形成頂蓋(roof)結(jié)構(gòu)孔隙的主要原因。為避免這些問(wèn)題，可替換地設(shè)計(jì)織構(gòu)表面光柵以使涂敷工藝充分地填充光柵溝槽以確保環(huán)境和光通量的曝光可靠性，并使得所產(chǎn)生的A-面板延遲分布在更厚的雙折射膜系上，從而產(chǎn)生同樣包括適量的負(fù)C-面板延遲的低雙折射延遲器。更具體地，建議采用更有效地填充這些溝槽的涂敷工藝來(lái)制造A-面板光柵，同時(shí)，基本上復(fù)制初始的光柵結(jié)構(gòu)以使A-面板光柵結(jié)構(gòu)延伸入C-面板光柵結(jié)構(gòu)。前面已經(jīng)提出光柵復(fù)制，其中RF偏置濺射用于通過(guò)沉積膜的厚度“自動(dòng)克隆”母光柵。特別是，已經(jīng)提出通過(guò)在RF濺射沉積和RF濺射刻蝕之間選擇適當(dāng)?shù)钠胶猓擅總€(gè)連續(xù)對(duì)的被涂敷的材料復(fù)制穩(wěn)定的橫向光柵圖案。例如，參見(jiàn)S.Kawakamietal.，“Mechanismofshapeformationofthreedimensionalperoidicnanostructuresbybiassputtering”，Appl.Phys.Lett.，74(3)，pp.463-465，1999和/或和T.Satoetal.，“Photoniccrystalsforthevisiblerangefabricatedbyautocloningtechniqueandtheirapplications”，Opt.Quant.Elect.，34pp.63-70，2002，其中已經(jīng)證實(shí)光延遲器可通過(guò)自動(dòng)復(fù)制具有小至180nm的側(cè)向節(jié)距(以及周期)的周期性圖案的表面制備。沉積的層被構(gòu)造為高反鏡，該高反鏡具有中心在長(zhǎng)于預(yù)定應(yīng)用波長(zhǎng)窗的波長(zhǎng)處的第一級(jí)反射。根據(jù)后一篇文獻(xiàn)，一個(gè)自動(dòng)復(fù)制延遲器對(duì)于每對(duì)氧化硅/氧化鉭層具有167nm的厚度。重復(fù)該周期10次以獲得在λ＝400nm處的約0.87π的A-面板延遲(或174nm的延遲)。終止帶中心在約λ＝600nm，延遲器意圖用在λ＝400nm處。對(duì)LCoS補(bǔ)償器應(yīng)用的這些光柵延遲器結(jié)構(gòu)存在幾個(gè)問(wèn)題。通過(guò)應(yīng)用第一級(jí)反射和更高級(jí)的次級(jí)反射之間的波長(zhǎng)區(qū)域，得到正的面外延遲補(bǔ)償。此外，這種設(shè)計(jì)的有效面內(nèi)雙折射對(duì)于低反射補(bǔ)償器應(yīng)用而言太大。在～174nm的延遲處，有效Δn約為0.1，每個(gè)有效Δn都以約10個(gè)周期的167nm實(shí)現(xiàn)。顯然，對(duì)于在UV/可見(jiàn)波段的應(yīng)用而言，這些文獻(xiàn)沒(méi)有公開(kāi)是否自動(dòng)復(fù)制方法能夠提供沿著橫向平面和器件法線的零級(jí)光柵?；?(LH)^10/大氣的高反鏡設(shè)計(jì)作為可由涂敷有介電薄膜的板實(shí)現(xiàn)的延遲的一個(gè)例子，其中L是諸如氧化硅的低折射率材料，H是諸如氧化鉭的高折射率材料，二者在可見(jiàn)波長(zhǎng)帶上都足夠透明。這些層的尺寸被設(shè)計(jì)為在中心波長(zhǎng)處(即，是在λ0＝300nm處的四分之一波長(zhǎng))產(chǎn)生四分之一波長(zhǎng)光學(xué)厚度。所產(chǎn)生的L和H厚度分別約為50nm和30nm。圖38示出在45°入射角處10對(duì)重復(fù)的50nm氧化硅和30nm氧化鉭對(duì)的計(jì)算得到的透射率和透射延遲。第一級(jí)反射標(biāo)記為395。在長(zhǎng)于第一級(jí)反射波段396的波長(zhǎng)處，得到高透射通過(guò)量和負(fù)的透射延遲。如果在非正入射處P偏振光經(jīng)受的延遲大于S偏振光，延遲的符號(hào)為正，而如果在非正入射處P偏振光經(jīng)受的延遲小于S偏振光，延遲的符號(hào)為負(fù)。對(duì)于短于第一級(jí)反射但長(zhǎng)于下一個(gè)更高級(jí)反射397的波長(zhǎng)，延遲是正的。應(yīng)當(dāng)注意的是該電介質(zhì)涂敷的面板只產(chǎn)生+C/-C-面板延遲。對(duì)于正入射光，凈延遲為零。在于2006年6月2日遞交的US臨時(shí)專利申請(qǐng)60/803,735中公開(kāi)了涂敷有薄膜的C-面板延遲的更多具體內(nèi)容。為了降低干涉效果，軸向光柵應(yīng)當(dāng)構(gòu)造為零級(jí)光柵，并且成對(duì)的高/低折射率層應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)薄于預(yù)計(jì)的工作波長(zhǎng)。在這種情況下，提供負(fù)的面外延遲。通過(guò)在“母”光柵(即，初始表面釋放結(jié)構(gòu))上應(yīng)用這種薄膜涂層，同樣獲得低面內(nèi)雙折射。更具體地，通過(guò)一系列分布在涂層膜系上的未調(diào)制的涂層介電層提供面內(nèi)延遲。圖39和40示出初始刻蝕的，預(yù)涂敷的“母”光柵的一些例子。參照?qǐng)D39，母光柵1400包括非網(wǎng)紋基板1490、沉積在該非網(wǎng)紋基板1490上的刻蝕終止層1421以及沉積在刻蝕終止層1421上的電介質(zhì)。例如采用光刻以及刻蝕或剝離工藝將該電介質(zhì)圖案化以形成二元光柵1420，該二元光柵包括與具有第二寬度1441的第二光柵槽1440交替設(shè)置的具有第一寬度1431的多個(gè)第一光柵臺(tái)基1430。優(yōu)選地，該第一和第二寬度是亞波長(zhǎng)尺寸。該A-面板光柵1420的高度是1427，適于連續(xù)電介質(zhì)涂覆沉積。制成光柵臺(tái)基1430的電介質(zhì)材料與光柵基板1490的材料不同。參照?qǐng)D40，示出實(shí)現(xiàn)母光柵1405的另一種方法。母光柵1405被直接刻蝕入基板1495，具有或不具有剝離圖案的光致抗蝕劑。母光柵包括二元光柵元件1425，該二元光柵包括具有第二寬度1446的第二光柵槽1445交替設(shè)置的具有第一寬度1436的多個(gè)第一光柵臺(tái)基1435。該A-面板光柵1425的高度是1427，適于連續(xù)電介質(zhì)涂覆沉積。制成光柵臺(tái)基1435的電介質(zhì)材料與光柵基板1495的材料相同。根據(jù)零級(jí)EMT公式(1)，通過(guò)在母光柵上的周期性亞波長(zhǎng)二元調(diào)制獲得形式雙折射A-面板。該光柵的占空比由公式(3)給出。作為一個(gè)例子，具有折射率為1.46的臺(tái)基以及50∶50空間比的空氣溝槽的光柵給出0.0846的有效面內(nèi)雙折射no0=1.2513,]]>ne0=1.1680,]]>Δn0=ne0-no0=-0.0846---(5)]]>[226]如圖5中所示，有效單軸折射率曲線是圓盤狀的，具有負(fù)的雙折射。對(duì)于高度為h的非常薄的光柵層，h＜＜λ，其中λ是工作波長(zhǎng)，公式(1)中的零級(jí)EMT和公式(2)中的二級(jí)EMT無(wú)法精確地預(yù)測(cè)有效折射率和有效雙折射，該零級(jí)和二級(jí)EMT包括諸如光柵間距p和工作波長(zhǎng)λ的附加參數(shù)?？梢灶A(yù)料到其它二級(jí)EMT公式(例如，參見(jiàn)C.W.Haggansetal.，“Effective-mediumtheoryofzerothorderlamellargratingsinconicalmountings”，J.Opt.Soc.Am.A，10，pp.2217-2225，1993)對(duì)于非常薄的光柵也是不精確的。為了評(píng)價(jià)規(guī)則的一維二元光柵的有效折射率和雙折射，采用RCWA模型(GratingSolverDevelopmentCompany，Allen，Texas，version4.20b)。二元光柵構(gòu)造為刻蝕的玻璃光柵(類似于器件1405)。所選擇的基板材料是肖特浮法硼硅玻璃(SchottBorofloat)。以150nm和200nm光柵周期、50％的占空比刻蝕的浮法硼硅(Borofloat)玻璃的有效面內(nèi)雙折射(在正入射處納米級(jí)的透射面內(nèi)延遲與納米級(jí)的單層光柵的物理高度的比率)明顯低于采用零級(jí)和二級(jí)EMT公式預(yù)計(jì)的有效面內(nèi)雙折射。這些GSolver模擬結(jié)果在圖41中示出，λ＝550nm。光柵高度從10nm偏移到500nm，以10nm為步長(zhǎng)(step)。該定型后的有效面內(nèi)雙折射示出衰減步長(zhǎng)功能隨著由于干涉效應(yīng)在較大高度處產(chǎn)生的振蕩增長(zhǎng)。在所選擇的光柵高度處，尋常波的光學(xué)厚度小于四分之一波長(zhǎng)(即，h<λ/4/no0,]]>在本模擬實(shí)例中對(duì)應(yīng)于110nm的物理高度)，根據(jù)EMT公式可實(shí)現(xiàn)的全面內(nèi)雙折射得到降低。實(shí)際上，為了使EMT公式可應(yīng)用于橫向二元光柵中，柵線必須相當(dāng)厚。模擬在垂直面中層疊一系列平行的片，其寬度和長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于工作波長(zhǎng)。圖42中示出該“書(shū)摞(book-stack)”模型。光學(xué)器件1460具有層疊在基板1469上的第二介質(zhì)1462中間的周期性的第一介質(zhì)“薄片”1461。不失普遍性地，可認(rèn)為沿X軸以固定節(jié)距1465進(jìn)行該層疊。每個(gè)“波片”都具有遠(yuǎn)大于使用中的波長(zhǎng)寬度1466和高度1467。但是，即使對(duì)于正入射光，為了實(shí)現(xiàn)形式雙折射，光柵節(jié)距1465遠(yuǎn)小于該波長(zhǎng)(即，產(chǎn)生面內(nèi)或A-面板延遲)。實(shí)際上，書(shū)摞模型并不合適。光學(xué)元件的橫向延伸一般遠(yuǎn)大于照明波長(zhǎng)。由于形式雙折射零級(jí)光柵的使用，柵線遠(yuǎn)窄于光波長(zhǎng)。柵線的高度尺寸是光干涉設(shè)計(jì)的參數(shù)。該參數(shù)一般小于照明波長(zhǎng)或可與照明波長(zhǎng)相比較。在光柵高度滿足其高度條件的情況下，可實(shí)現(xiàn)的有效面內(nèi)雙折射被取消。光柵可認(rèn)為是浸入第二材料介質(zhì)中的第一材料的許多微小的片。圖43中示出這一點(diǎn)。對(duì)于給定體積，器件1470包括許多片的第一材料塊1471，在很長(zhǎng)一段距離上它們的縱軸平行于Y軸被取向。殘余的體積由第二材料1472填充。安裝在基板1479上的第一和第二材料的順序沿任意XZ橫截面觀察并不一定產(chǎn)生規(guī)則的光柵臺(tái)基/溝槽結(jié)構(gòu)。該材料體積具有高度1473，該高度短于光波長(zhǎng)并與光波長(zhǎng)可比較。相反，該體積沿Y軸1474和沿X軸1475的橫向延伸相對(duì)于光波長(zhǎng)是無(wú)窮的。第一和第二材料是電介質(zhì)并且不具備偏振性。第一和第二材料的分布模擬為在寄主混合物中的雙折射液晶分子(具有拉伸形狀的正單軸LC的分布)。根據(jù)平均定律，第一電介質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)是f1；第二電介質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)是f2；第三電介質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)是f3等。根據(jù)這些已經(jīng)確定的體積分?jǐn)?shù)，闡明單個(gè)光柵層的三維(3D)折射率混合模型(IMM)。對(duì)于兩種或多種材料混合，零級(jí)EMT公式被應(yīng)用以產(chǎn)生有效折射率和雙折射的第一估算no0=f1(n1)2+f2(n2)2+...fi(ni)2+...fN(nN)2---(6)]]>ne0=1/f1(n1)2+f2(n2)2+...fi(ni)2+...fN(nN)2---(7)]]>Δn0=ne0-no0---(8)]]>其中，N材料混合在單位光柵體積中；組分材料折射率n1至nN是波長(zhǎng)相關(guān)的；Δn0是零級(jí)EMT雙折射(ZOB)，該值通常為負(fù)。為了在單層光柵遠(yuǎn)薄于光波長(zhǎng)時(shí)體現(xiàn)降低的雙折射效果，提出了推拉式模型。“推”函數(shù)來(lái)自在光柵高度接近光波長(zhǎng)或更厚時(shí)的全零級(jí)雙折射的指數(shù)增長(zhǎng)；“拉”函數(shù)來(lái)自指數(shù)衰減項(xiàng)，其在光柵節(jié)距在給定方向上為無(wú)窮時(shí)降低了ZOB。沿單位體柵的(X，Y，Z)方向上的這些有效折射率(nx，ny，nz)示為如下nx=no0+exp(-αpx/λ)×[1-exp(-δh/λ)×(ne0-no0)]---(9)]]>ny=no0+exp(-βpy/λ)×[1+exp(-δh/λ)×(ne0-no0)]---(10)]]>nz=no0+exp(-γpz/λ)×[1-exp(-δh/λ)×(ne0-no0)]---(11)]]>其中(α，β，γ)分別是沿(X，Y，Z)方向的ZOB衰減系數(shù)，其由數(shù)據(jù)擬合確定；(px，py，pz)是在單位體柵的(X，Y，Z)方向上的節(jié)距；h是光柵高度；δ是ZOB增長(zhǎng)系數(shù)；λ是光波長(zhǎng)。在λ＝550nm處的擬合的面內(nèi)雙折射在圖41中被示為初始GSolver數(shù)據(jù)。對(duì)于150nm和200nmBorofloat/空氣柵，擬合系數(shù)(α，β，γ，δ)是。采用EMT公式描述A-面板光柵的主要誤差的第二個(gè)方面在于面外延遲。通常假設(shè)光柵正方向具有尋常折射率。因此，二元光柵的等效模型是其e波軸沿光柵矢量(例如，X軸)指向的負(fù)的單軸折射率曲線之一。對(duì)于厚的光柵而言這近似真實(shí)。對(duì)于薄光柵而言，等效單層雙折射模型更接近圖44中所示的折射率曲線圖。雙折射層1450表示薄二元光柵的有效雙軸折射率曲線。光柵高度和等效模型厚度h由1451表示。三個(gè)主要折射率(nx，ny，nz)分別由1452、1453和1454表示。代替厚二元光柵中的ny＝nz＝no和nx＝ne，更精確的IMM模型給出ny＞nx和nz≈nx。通過(guò)曲線擬合透射強(qiáng)度和反射強(qiáng)度以及延遲分布對(duì)入射角來(lái)確定該弱的正單軸折射率曲線。通過(guò)設(shè)置na＜nb＜nc將該等效雙折射層歸類為弱的雙軸介質(zhì)，其中(na，nb，nc)是材料坐標(biāo)系(在以實(shí)驗(yàn)坐標(biāo)系表示時(shí)與(nx，ny，nz)相對(duì))中的主要折射率。圖45(a)至(d)中示出數(shù)據(jù)擬合的例子。40nm高的Borofloat玻璃/空氣柵在GSolver中被模擬。其對(duì)一系列極角和觀測(cè)方位角的復(fù)合電場(chǎng)輸出被輸出至數(shù)據(jù)擬合程序。建立IMM以使得等效單層雙折射介質(zhì)在透射和反射中產(chǎn)生相同的強(qiáng)度和延遲角譜。在550nm的數(shù)據(jù)擬合波長(zhǎng)處，IMM給出[nx，ny，nz]＝[1.1803，1.2338，1.1960](12)[231]參照?qǐng)D45(a)，其示出在Borofloat基板上的擬合的40nmBorofloat玻璃/空氣薄光柵的透射譜。三角形標(biāo)記對(duì)應(yīng)于擬合數(shù)據(jù)，虛線對(duì)應(yīng)于GSolver復(fù)合電場(chǎng)輸出。φv＝0、45和90°的三個(gè)方位角平面被擬合。Tpp(p偏振入，p偏振出)透射隨著整個(gè)入射方位平面的AOI變大而趨于上升，而Tss(s偏振入，s偏振出)隨著整個(gè)入射方位平面的AOI變大而趨于下降。參照?qǐng)D45(b)，其示出在Borofloat基板上的擬合的40nmBorofloat玻璃/空氣薄光柵的反射譜。圓形標(biāo)記對(duì)應(yīng)于擬合數(shù)據(jù)，虛線對(duì)應(yīng)于GSolver復(fù)合電場(chǎng)輸出。φv＝0、45和90°的三個(gè)方位角平面被擬合。Rpp(p偏振入，p偏振出)透射隨著整個(gè)入射方位平面的AOI變大而趨于下降，而Rss(s偏振入，s偏振出)隨著整個(gè)入射方位平面的AOI變大而趨于上升。參照?qǐng)D45(c)，其示出在Borofloat基板上的擬合的40nmBorofloat玻璃/空氣薄光柵的透射線性延遲，而圖45(d)中示出在Borofloat基板上的擬合的40nmBorofloat玻璃/空氣薄光柵的反射線性延遲。顯然，在透射和反射方向上的延遲分布最多偏離GSolver結(jié)果0.2nm。對(duì)反射的強(qiáng)度誤差小于對(duì)透射的強(qiáng)度誤差(在該光柵實(shí)例中高達(dá)1％的誤差)。這些模擬表明對(duì)于強(qiáng)度差和相位差(即延遲)數(shù)量而言，在(12)中的擬合的主要折射率結(jié)果比在(5)中的EMT預(yù)測(cè)更精確。換言之，擬合的主要折射率更接近薄光柵的干涉特性。對(duì)實(shí)例光柵的EMT和IMM模型的角延遲分布在圖46中給出對(duì)比。更具體地，對(duì)于40nmBorofloat，給出了采用EMT結(jié)果和新的IMM等效層計(jì)算的空氣光柵與由GSolver產(chǎn)生的目標(biāo)數(shù)據(jù)相比的透射線性延遲分布相對(duì)入射角的結(jié)果。EMT不僅預(yù)測(cè)出錯(cuò)誤的面內(nèi)雙折射Δnα，而且面外雙折射Δnc明顯也是錯(cuò)誤的。這些正交的雙折射元件定義為Δnα＝ny-nx以及Δnc＝nz-(ny+nx)/2(13)[233]明顯，EMT模型提供Δnc作為一半的ZOB(Δnc＝Δn0)。但是，IMM模型預(yù)測(cè)幾乎沒(méi)有面外雙折射。圖47中示出400nm-700nm波段的這些雙折射元件的光譜(EMT和IMM模型)。薄光柵最好被定型為弱雙軸層(以IMM)而不是負(fù)的單軸層(以EMT)。如圖46所示，EMT模型提供凈延遲的較大變化作為入射角的函數(shù)。在給定的X光柵(即沿X軸指向的光柵矢量)實(shí)例中，軸上雙折射隨著光柵高度的增加而增長(zhǎng)，其中nx降低，ny和nz增加。單層光柵的指標(biāo)圖描述從正雙軸介質(zhì)變化到負(fù)雙軸介質(zhì)，并最終由在較大光柵高度(大于采用零級(jí)EMT尋常折射率的四分之一波光學(xué)厚度)處采用EMT模型的負(fù)單軸介質(zhì)充分表示。在較大光柵高度的情況下，書(shū)摞模型是足夠的而且nx＝ny，優(yōu)于針對(duì)小光柵高度的具有在長(zhǎng)距離方向上且nz≈nx的3D隨機(jī)棒模型。用更精確的雙折射IMM模型來(lái)表示薄光柵，本發(fā)明可替換的實(shí)施例得到描述和模擬(即作為薄膜系)。參照?qǐng)D48，示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器。該全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器1500包括位于透明基板1590的第一表面上的第一薄膜系1505和位于透明基板1590的第二表面上的第二薄膜系1595。第一薄膜系1505包括具有軸向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件1560的第一段、包括橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件1522的第二段、以及提供軸向非均勻和橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件的第三中間段1562。通常，第一段1560顯示面外延遲、第二段1522顯示面內(nèi)延遲、中間段1562同時(shí)顯示面內(nèi)和面外延遲。第一膜系1505還包括可選的刻蝕終止膜系1521和外表面AR層1561。外表面AR層1561和第二薄膜系1595都提供抗反射功能，外表面AR層1561和第二薄膜系1595一般是介電薄層。一般通過(guò)在母光柵上沉積形式雙折射抗反射(FBAR)膜系形成第一薄膜系1505。母光柵1522包括與多個(gè)槽(被示為填充有部分FBAR膜系)交替設(shè)置的多個(gè)臺(tái)基，該母光柵1522是橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件。優(yōu)選地，選擇這些臺(tái)基和槽的寬度以使得該母光柵和/或FBAR的波狀(undulating)段形成提供面內(nèi)形式雙折射的橫向零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。一般通過(guò)從位于玻璃基板1590上的刻蝕終止層1521刻蝕或剝離頂部介電層制備本質(zhì)上是網(wǎng)紋表面的母光柵1522。可替換地，采用另一種技術(shù)制備空間帶圖案的表面。例如，該母光柵可替換地制備為刻蝕基板(例如圖40所示)、透明基板上圖案化的光致抗蝕劑層、包含物理步驟的電介質(zhì)1/電介質(zhì)2圖案等。對(duì)于在380nm-800nm波段中的應(yīng)用，母光柵1522一般具有小于約250nm的光柵節(jié)距、在5％-95％(更優(yōu)選地在20％-80％)范圍內(nèi)變化的占空比、5nm-200nm之間的調(diào)制高度。適用于母光柵的材料的一些例子包括有機(jī)電介質(zhì)和無(wú)機(jī)電介質(zhì)，該無(wú)機(jī)電介質(zhì)例如可以是金屬氧化物(例如SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮)、例如MgF2的氟化物、硫化物、氮化硅等。除了所示的二元(矩形)母光柵圖案之外，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦，和/或梯形光柵圖案。實(shí)際上，起到干擾連續(xù)涂敷的沉積層作用的任何帶圖案的層都可用作母光柵。包括第一段1560和中間段1562的FBAR膜系1550被示為由兩種不同的材料形成。如圖48中所示，第一段1560是軸向非均勻的、周期性折射率調(diào)制元件，該第一段1560包括第一多層1570，每層都具有第一折射率和第一厚度1571d1，與第二多層1580交替設(shè)置，該第二多層1580的每層都具有第二折射率和第二厚度1581d2。選擇第一多層和第二多層中每層的材料和層厚，以使得該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最大化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩層不同的層材料，但是可能夠采用多于兩種不同的層材料。第一和/或第二多層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)介電質(zhì)。包括軸向非均勻和橫向非均勻周期折射率調(diào)制區(qū)域的中間段1562容易地由與第一段1560中采用的相同材料制成。在這種情況下，一般在同一過(guò)程中沉積第一段1560和中間段1562，例如，采用常規(guī)的真空沉積工藝進(jìn)行沉積。通常，沉積中間段1562以使得第一對(duì)薄膜層至少部分符合母光柵的形狀并提供沿基板1590的平面的周期性起伏(undulation)。這些起伏1510產(chǎn)生跨越器件X-Y平面在多個(gè)縱向位置處的交替折射率分布(即，在橫截面和縱向上都提供周期性折射率調(diào)制)。因此，在具有橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制的X-Y橫截面處形成A-面板光柵元件(小脊(gratlet))。每個(gè)小脊都包括第一多個(gè)區(qū)域，該第一多個(gè)區(qū)域的每個(gè)都具有第一寬度和第一折射率，與第二多個(gè)區(qū)域交替，該第二多個(gè)區(qū)域的每個(gè)都具有第二寬度和第二折射率。每個(gè)小脊的厚度和占空比都連續(xù)變化(例如，從小于1％改變?yōu)槌^(guò)99％)。該起伏在涂層內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)面內(nèi)延遲。實(shí)際上，最初的網(wǎng)紋表面1522和波狀(undulating)的涂層1510均對(duì)總薄膜系1505的面內(nèi)延遲起作用。顯然，由涂敷設(shè)計(jì)和/或涂敷工藝引入的面內(nèi)延遲一般大于初始母光柵的面內(nèi)延遲。便利地，薄膜系1505的材料和層厚一般使得中間段1562也能夠起到內(nèi)部折射率匹配塊的作用。盡管僅根據(jù)中間段1562描述了波狀(undulating)層，實(shí)際上，波狀和非波狀層之間的邊界未必是清晰的。實(shí)際上，在許多情況下整個(gè)薄膜系1550將被起伏，最外層具有最小的起伏幅度(沿涂層表面的波峰波谷高度差＜＜1nm)。在任何情況下，面內(nèi)延遲由分布效應(yīng)給出。更具體地，面內(nèi)延遲分布在母層附近最大，并且朝著最外涂層的方向逐漸減小。該分布也是非連續(xù)的，因?yàn)樵诓怀霈F(xiàn)橫向平面內(nèi)的材料折射率變化之處存在涂層厚度的多個(gè)部分(fraction)。顯然，該全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器實(shí)質(zhì)上是三維體積全息元件，其具有相對(duì)于膜厚不變的橫向調(diào)制周期，并具有沿膜厚方向的啁啾波動(dòng)幅度。有利地，提供具有定義軸的延遲的面內(nèi)延遲和負(fù)的面外延遲的該全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器容易地被制造為全電介質(zhì)調(diào)整延遲器。此外，根據(jù)應(yīng)用的需求(例如，特殊LCoS族器件)容易修正面內(nèi)延遲和面外延遲的幅度。此外，AR特性也被優(yōu)化以使得補(bǔ)償面板對(duì)比度不受到調(diào)整延遲器的不合需要的交叉偏振反射的限制。涂層中的A-面板延遲元件的分布效應(yīng)保證了低雙折射(其有助于產(chǎn)生低交叉偏振反射)并增加了帶涂層光柵對(duì)無(wú)涂層光柵的A-面板延遲。例如在常規(guī)的真空沉積室中設(shè)置的部分保形涂敷確保不存在頂蓋結(jié)構(gòu)孔隙。結(jié)果，對(duì)于在基于偏振的投影系統(tǒng)中使用，該全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器是理想的。參照?qǐng)D49，示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器。該全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器1600包括位于透明基板1690的第一表面上的第一薄膜系1605和位于透明基板1690的第二表面上的第二薄膜系1655。第一薄膜系1605包括具有軸向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件1660的第一段、包括橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件1622的第二段、以及提供軸向非均勻和橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件的第三中間段1662。通常，第一段1660顯示面外延遲、第二段1622顯示面內(nèi)延遲、中間段1662同時(shí)顯示面內(nèi)和面外延遲。第一膜系1605還包括可選的刻蝕終止膜系1621和外表面AR層1661。通過(guò)在母光柵上沉積形式雙折射抗反射(FBAR)膜系形成第一薄膜系1605。母光柵1622被示為包括與多個(gè)槽(被示為填充有部分FBAR膜系)交替設(shè)置的多個(gè)臺(tái)基，該母光柵1622是橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件。優(yōu)選地，選擇這些臺(tái)基和槽的寬度以使得該母光柵和/或FBAR的波狀段形成提供面內(nèi)形式雙折射的橫向零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。一般通過(guò)從位于透明基板1690上的刻蝕終止層1621刻蝕或剝離頂部介電層制備本質(zhì)上是網(wǎng)紋表面的母光柵1622?？商鎿Q地，采用另一種技術(shù)制備空間帶圖案的表面。例如，該母光柵可替換地制備為刻蝕基板(例如圖40所示)、透明基板上帶圖案的光致抗蝕劑層、包含物理步驟的電介質(zhì)1/電介質(zhì)2圖案等。對(duì)于在380nm-800nm波段中的應(yīng)用，母光柵1622一般具有小于約250nm的光柵節(jié)距、在5％-95％(更優(yōu)選地在20％-80％)范圍內(nèi)變化的占空比、5nm-200nm之間的調(diào)制高度。適用于母光柵的材料的一些例子包括有機(jī)電介質(zhì)和無(wú)機(jī)電介質(zhì)，該無(wú)機(jī)電介質(zhì)例如可以是金屬氧化物(例如SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮)、例如MgF2的氟化物、硫化物、氮化硅等。除了所示的二元(矩形)母光柵圖案之外，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦和/或梯形光柵圖案。實(shí)際上，起到干擾連續(xù)涂敷的沉積層作用的任何帶圖案的層都可用作母光柵。包括第一段1660和中間段1662的FBAR膜系1650示為由兩種不同的材料形成。如圖49中所示，第一段1660是軸向非均勻的、周期性折射率調(diào)制元件，該第一段1660包括第一多層1670，每層都具有第一折射率和第一厚度1671d1，與第二多層1680交替設(shè)置，該第二多層1680的每層都具有第二折射率和第二厚度1681d2。選擇第一多層和第二多層中每層的材料和層厚，以使得該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最大化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩層不同的層材料，但是可能夠采用多于兩種不同的層材料。第一和/或第二多層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)介電質(zhì)。包括軸向非均勻和橫向非均勻周期折射率調(diào)制區(qū)域的中間段1662容易地由與第一段1660中采用的相同材料制成。在這種情況下，一般在同一過(guò)程中沉積第一段1660和中間段1662，例如，采用常規(guī)的真空沉積工藝進(jìn)行沉積。通常，沉積中間段1662以使得第一對(duì)薄膜層至少部分符合母光柵的形狀并提供沿基板1690的平面的周期性起伏。這些起伏1610產(chǎn)生跨越器件X-Y平面在多個(gè)縱向位置處的交替折射率分布(即，在橫截面和縱向上都提供周期性折射率調(diào)制)。因此，在具有橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制的X-Y橫截面處形成A-面板小脊。每個(gè)小脊都包括第一多個(gè)區(qū)域，該第一多個(gè)區(qū)域的每個(gè)都具有第一寬度和第一折射率，與第二多個(gè)區(qū)域交替，該第二多個(gè)區(qū)域的每個(gè)都具有第二寬度和第二折射率。每個(gè)小脊的厚度和占空比都連續(xù)變化(例如，從小于1％改變?yōu)槌^(guò)99％)。該起伏在涂層內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)面內(nèi)延遲。實(shí)際上，最初的網(wǎng)紋表面1622和波狀的涂層1610都對(duì)總薄膜系1605的面內(nèi)延遲起作用。顯然，由涂敷設(shè)計(jì)和/或涂敷工藝引入的面內(nèi)延遲一般大于初始母光柵的面內(nèi)延遲。便利地，薄膜系1605的材料和層厚一般使得中間段1662也能夠起到內(nèi)部折射率匹配塊的作用。盡管僅根據(jù)中間段1662描述了波狀層，實(shí)際上，波狀和非波狀層之間的邊界未必是清晰的。實(shí)際上，在許多情況下整個(gè)薄膜系1650將被起伏，最外層具有最小的起伏幅度(沿涂層表面的波峰波谷高度差＜＜1nm)。在任何情況下，面內(nèi)延遲由分布效應(yīng)給出。更具體地，面內(nèi)延遲分布在母層附近最大，并且朝著最外涂層方向逐漸減小。該分布也是非連續(xù)的，因?yàn)樵诓怀霈F(xiàn)橫向平面內(nèi)的材料折射率變化之處存在涂層厚度的多個(gè)部分。通過(guò)在透明基板1690的非網(wǎng)紋表面上沉積第二形式雙折射AR膜系1655形成第二薄膜系1655。第二FBAR包括一般包含兩種或多種材料的折射率交替膜系1665、外部折射率匹配塊1667和內(nèi)部折射率匹配塊1668。軸向周期性結(jié)構(gòu)1665包括第一多層1675，每層都具有第一折射率和第一厚度，與第二多層1685交替設(shè)置，該第二多層的每層都具有第二折射率和第二厚度。該FBAR元件1655在正入射處顯示沒(méi)有面內(nèi)延遲。在離軸入射處，e波折射率小于o波折射率。該FBAR元件1655顯示負(fù)的面外延遲。外部折射率匹配塊1667和內(nèi)部折射率匹配塊1668都提供抗反射功能，這兩個(gè)匹配塊一般都是介電薄層。顯然，該全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器實(shí)質(zhì)上是三維體積全息元件，其具有相對(duì)于膜厚不變的橫向調(diào)制周期，并具有沿膜厚方向的啁啾波動(dòng)幅度。優(yōu)選地，提供具有定義軸的延遲的面內(nèi)延遲和負(fù)的面外延遲的該全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器容易地被制造為全電介質(zhì)調(diào)整延遲器。此外，根據(jù)應(yīng)用的需求(例如，特殊LCoS族器件)容易修正面內(nèi)延遲和面外延遲的幅度。此外，AR特性也被優(yōu)化以使得補(bǔ)償面板對(duì)比度不受到調(diào)整延遲器的不合需要的交叉偏振反射的限制。涂層中的A-面板延遲元件的分布效應(yīng)保證了低雙折射(其有助于產(chǎn)生低交叉偏振反射)并增加了帶涂層光柵對(duì)無(wú)涂層光柵的A-面板延遲。例如在常規(guī)的真空沉積室中設(shè)置的部分保形涂敷確保不存在頂蓋結(jié)構(gòu)孔隙。結(jié)果，該全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器用于基于偏振的投影系統(tǒng)中是理想的。薄膜設(shè)計(jì)包括等效雙折射模型以在橫向平面內(nèi)顯示每層交替材料的薄光柵層。圖50中給出帶涂層的光柵的模擬的和測(cè)量的總反射比的例子。用于圖50所示的結(jié)果的母光柵具有約40nm的光柵深度。第二帶涂層的光柵具有相對(duì)于沿圖51所示的慢軸平面和快軸平面的入射角的延遲分布。在這種情況下，參照在λ＝550nm處標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)單軸材料折射率{ne＝1.50，no＝1.65}，C面板延遲被擬合為約-200nm。圖52(a)中示出一些具有在25-50nm之間的初始母光柵高度并具有各種FBAR重復(fù)對(duì)厚度的帶涂層光柵的測(cè)量得到的透射延遲譜。取決于母光柵和涂層設(shè)計(jì)，在λ＝550nm處的標(biāo)稱透射線性延遲在8nm-12nm之間變化。為了比較，圖52(b)中示出在λ＝550nm處在1nm和3nm透射線性延遲之間測(cè)量無(wú)涂層光柵。額外的感應(yīng)延遲是涂層中分布式起伏的結(jié)果。希望能夠設(shè)計(jì)出具有在可見(jiàn)波段范圍內(nèi)的高達(dá)幾十納米的面內(nèi)延遲，以及幾十至幾百的負(fù)C-面板延遲的小幅度延遲器。這種采用分布式光柵的帶涂層的光延遲器顯著提高了LCoS光引擎的連續(xù)圖像對(duì)比。作為一個(gè)例子，圖53中給出了具有標(biāo)稱2nm面內(nèi)延遲的VAN模型LCoS光引擎的打開(kāi)狀態(tài)相對(duì)關(guān)閉狀態(tài)對(duì)比。錐形照明設(shè)置在f/2.5。在該圓錐下，所有射線在穿過(guò)基于全電介質(zhì)光柵的調(diào)整延遲器和反射面板之后都充分地得到補(bǔ)償。未補(bǔ)償?shù)拿姘鍖?duì)比度為約2,000∶1，而基于光柵的延遲器補(bǔ)償后的面板給出近7,000∶1的連續(xù)對(duì)比度。在可見(jiàn)波段上將這些對(duì)比度適光加權(quán)。圖53中示出逐個(gè)波段的對(duì)比度。參照?qǐng)D54，示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器。該全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器1700包括位于透明基板1790的第一表面上的第一薄膜系1705和位于透明基板1790的第二表面上的第二薄膜膜系1755。第一薄膜膜系1705包括具有軸向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件1760的第一段、包括橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件1722的第二段、以及提供軸向非均勻和橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件的第三中間段1762。通常，第一段1760顯示面外延遲、第二段1722顯示面內(nèi)延遲、中間段1762同時(shí)顯示面內(nèi)和面外延遲。第一膜系1705還包括可選的刻蝕終止膜系1721和外表面AR層1761。通過(guò)在母光柵上沉積形式雙折射抗反射(FBAR)膜系形成第一薄膜膜系1705。母光柵1722被示為包括與多個(gè)槽(被示為填充有部分FBAR膜系)交替設(shè)置的多個(gè)臺(tái)基，該母光柵1722是橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件。優(yōu)選地，選擇這些臺(tái)基和槽的寬度以使得該母光柵和/或FBAR的波狀段形成提供面內(nèi)形式雙折射的橫向零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。一般通過(guò)從位于透明基板1790上的刻蝕終止層1721刻蝕或剝離頂部介電層制備本質(zhì)上是網(wǎng)紋表面的母光柵1722?？商鎿Q地，采用另一種技術(shù)制備空間帶圖案的表面。例如，該母光柵可替換地制備為刻蝕基板(例如圖40所示)、透明基板上帶圖案的光致抗蝕劑層、包含物理步驟的電介質(zhì)1/電介質(zhì)2圖案等。對(duì)于在380nm-800nm波段中的應(yīng)用，母光柵1722一般具有小于約250nm的光柵節(jié)距、在5％-95％(更優(yōu)選地在20％-80％)范圍內(nèi)變化的占空比、5nm-200nm之間的調(diào)制高度。適用于母光柵的材料的一些例子包括有機(jī)電介質(zhì)和無(wú)機(jī)電介質(zhì)，該無(wú)機(jī)電介質(zhì)例如可以是金屬氧化物(例如SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮)、例如MgF2的氟化物、硫化物、氮化硅等。除了所示的二元(矩形)母光柵圖案之外，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、距弦和/或梯形光柵圖案。實(shí)際上，起到干擾連續(xù)涂敷的沉積層作用的任何帶圖案的層都可用作母光柵。包括第一段1760和中間段1762的FBAR膜系示為由兩種不同的材料形成。如圖54中所示，第一段1760是軸向非均勻的、周期性折射率調(diào)制元件，該第一段1760包括第一多層1770，每層都具有第一折射率和第一厚度，與第二多層1780交替設(shè)置，該第二多層1780的每層都具有第二折射率和第二厚度。選擇第一多層和第二多層中每層的材料和層厚，以使得該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最大化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩層不同的層材料，但是可能夠采用多于兩種不同的層材料。第一和/或第二多層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)介電質(zhì)。包括軸向非均勻和橫向非均勻周期折射率調(diào)制區(qū)域的中間段1762容易地由與第一段1760中采用的相同材料制成。在這種情況下，一般在同一過(guò)程中沉積第一段1760和中間段1762，例如，采用常規(guī)的真空沉積工藝進(jìn)行沉積。通常，沉積中間段1762以使得第一對(duì)薄膜層至少部分符合母光柵的形狀并提供沿基板1790的平面的周期性起伏。這些起伏1710產(chǎn)生跨越器件X-Y平面在多個(gè)縱向位置處的交替折射率分布(即，在橫截面和縱向上都提供周期性折射率調(diào)制)。因此，在具有橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制的X-Y橫截面處形成A-面板小脊。每個(gè)小脊都包括第一多個(gè)區(qū)域，該第一多個(gè)區(qū)域的每個(gè)都具有第一寬度和第一折射率，與第二多個(gè)區(qū)域交替，該第二多個(gè)區(qū)域的每個(gè)都具有第二寬度和第二折射率。每個(gè)小脊的厚度和占空比都連續(xù)變化(例如，從小于1％改變?yōu)槌^(guò)99％)。該起伏在涂層內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)面內(nèi)延遲。實(shí)際上，最初的網(wǎng)紋表面1722和波狀的涂層1710都對(duì)總薄膜膜系1705的面內(nèi)延遲起作用。顯然，由涂敷設(shè)計(jì)和/或涂敷工藝引入的面內(nèi)延遲一般大于初始母光柵的面內(nèi)延遲。便利地，薄膜膜系1705的材料和層厚一般使得中間段1762也能夠起到內(nèi)部折射率匹配塊的作用。第二薄膜膜系1755包括具有軸向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件1765的第一段、包括橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件1727的第二段、以及提供軸向和橫向非均勻的周期性調(diào)制區(qū)域的第三中間段1767。通常，第一段1765顯示面外延遲、第二段1727顯示面內(nèi)延遲、中間段1767同時(shí)顯示面內(nèi)和面外延遲。第二膜膜系1755還包括可選的刻蝕終止膜系1726和外表面AR層1766。通過(guò)在第二母光柵上沉積形式雙折射抗反射(FBAR)膜系形成第二薄膜膜系1755。第二母光柵1727被示為包括與多個(gè)槽(被示為填充有部分FBAR膜系)交替設(shè)置的多個(gè)臺(tái)基，該母光柵1727是橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件。優(yōu)選地，選擇這些臺(tái)基和槽的寬度以使得該母光柵和/或FBAR的波狀段形成提供面內(nèi)形式雙折射的橫向零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。一般通過(guò)從位于透明基板1790上的刻蝕終止層1726刻蝕或剝離頂部介電層制備本質(zhì)上是網(wǎng)紋表面的母光柵1727?？商鎿Q地，采用另一種技術(shù)制備空間帶圖案的表面。例如，該母光柵可替換地制備為刻蝕基板(例如圖40所示)、透明基板上帶圖案的光致抗蝕劑層、包含物理步驟的電介質(zhì)1/電介質(zhì)2圖案等。對(duì)于在380nm-800nm波段中的應(yīng)用，母光柵1727一般具有小于約250nm的光柵節(jié)距、在5％-95％(更優(yōu)選地在20％-80％)范圍內(nèi)變化的占空比、5nm-200nm之間的調(diào)制高度。適用于母光柵的材料的一些例子包括有機(jī)電介質(zhì)和無(wú)機(jī)電介質(zhì)，該無(wú)機(jī)電介質(zhì)例如可以是金屬氧化物(例如SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮)、例如MgF2的氟化物、硫化物、氮化硅等。除了所示的二元(矩形)母光柵圖案之外，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦和/或梯形光柵圖案。實(shí)際上，起到干擾連續(xù)涂敷的沉積層作用的任何帶圖案的層都可用作母光柵。包括第一段1765和中間段1767的FBAR膜系示為由兩種不同的材料形成。如圖54中所示，第一段1765是軸向非均勻的、周期性折射率調(diào)制元件，該第一段1765包括第一多層1775，每層都具有第一折射率和第一厚度，與第二多層1785交替設(shè)置，該第二多層1785的每層都具有第二折射率和第二厚度。選擇第一多層和第二多層中每層的材料和層厚，以使得該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最大化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩層不同的層材料，但是可能夠采用多于兩種不同的層材料。第一和/或第二多層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)介電質(zhì)。包括軸向非均勻和橫向非均勻周期折射率調(diào)制區(qū)域的中間段1767容易地由與第一段1765中采用的相同材料制成。在這種情況下，一般在同一過(guò)程中沉積第一段1765和中間段1767，例如，采用常規(guī)的真空沉積工藝進(jìn)行沉積。通常，沉積中間段1767以使得第一對(duì)薄膜層至少部分符合母光柵的形狀并提供沿基板1790的平面的周期性起伏。這些起伏1715產(chǎn)生跨越器件X-Y平面在多個(gè)縱向位置處的交替折射率分布(即，在橫截面和縱向上都提供周期性折射率調(diào)制)。因此，在具有橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制的X-Y橫截面處形成A-面板小脊。每個(gè)小脊都包括第一多個(gè)區(qū)域，該第一多個(gè)區(qū)域的每個(gè)都具有第一寬度和第一折射率，與第二多個(gè)區(qū)域交替，該第二多個(gè)區(qū)域的每個(gè)都具有第二寬度和第二折射率。每個(gè)小脊的厚度和占空比都連續(xù)變化(例如，從小于1％改變?yōu)槌^(guò)99％)。該起伏在涂層內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)面內(nèi)延遲。實(shí)際上，最初的網(wǎng)紋表面1727和波狀的涂層1715都對(duì)總薄膜膜系1755的面內(nèi)延遲起作用。顯然，由涂敷設(shè)計(jì)和/或涂敷工藝引入的面內(nèi)延遲一般大于初始母光柵的面內(nèi)延遲。便利地，薄膜膜系1755的材料和層厚一般使得中間段1767也能夠起到內(nèi)部折射率匹配塊的作用。盡管僅根據(jù)中間段1762和1767描述了第一薄膜系1705和第二薄膜系1755中的波狀層，實(shí)際上，波狀和非波狀層之間的邊界未必是清晰的。實(shí)際上，在許多情況下整個(gè)薄膜膜系1705和/或1755將被起伏，最外層具有最小的起伏幅度(沿涂層表面的波峰波谷高度差＜＜1nm)。在任何情況下，面內(nèi)延遲由分布效應(yīng)給出。更具體地，面內(nèi)延遲分布在母層附近最大，并且朝著最外涂層的方向逐漸減小。該分布也是非連續(xù)的，因?yàn)樵诓怀霈F(xiàn)橫向平面內(nèi)的材料折射率變化之處存在涂層厚度的多個(gè)部分。包括在單個(gè)基板上級(jí)聯(lián)非均勻的兩個(gè)帶涂層的光柵有助于可獲得的延遲的增加。通常，需要對(duì)準(zhǔn)光柵線722和727的旋轉(zhuǎn)角度，而不是橫向平移這兩組光柵線。旋轉(zhuǎn)角度的任何非對(duì)準(zhǔn)將顯示調(diào)整延遲器的線性延遲的降低和圓延遲的增加。包括在單個(gè)基板上級(jí)聯(lián)非均勻的兩個(gè)帶涂層的光柵還提供了二向色延遲器，其中兩個(gè)帶涂層的光柵相對(duì)于它們的柵線非平行并且非垂直地被對(duì)準(zhǔn)。顯然，該全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器實(shí)質(zhì)上是三維體積全息元件，其具有相對(duì)于膜厚不變的橫向調(diào)制周期，并具有沿膜厚方向的啁啾波動(dòng)幅度。有利地，提供具有定義軸的延遲的面內(nèi)延遲和負(fù)的面外延遲的該全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器容易地被制造為全電介質(zhì)調(diào)整延遲器。此外，根據(jù)應(yīng)用的需求(例如，特殊LCoS族器件)容易修正面內(nèi)延遲和面外延遲的幅度。此外，AR特性也被優(yōu)化以使得補(bǔ)償面板對(duì)比度不受到調(diào)整延遲器的不合需要的交叉偏振反射的限制。涂層中的A-面板延遲元件的分布效應(yīng)保證了低雙折射(其有助于產(chǎn)生低交叉偏振反射)并增加了帶涂層光柵相對(duì)無(wú)涂層光柵的A-面板延遲。例如在常規(guī)的真空沉積室中設(shè)置的部分保形涂敷確保不存在頂蓋結(jié)構(gòu)孔隙。結(jié)果，該全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器用于基于偏振的投影系統(tǒng)中是理想的。參照?qǐng)D55，示出包括集成光柵調(diào)整延遲器和顯示面板覆蓋基板的LCOS器件1800。光柵調(diào)整延遲器次組件包括薄膜膜系1805，該薄膜膜系1805包括展示面外延遲的軸向光柵1860、展示面內(nèi)延遲的橫向光柵1822以及同時(shí)展示面內(nèi)和面外延遲的分部1810。該薄膜膜系1805位于第一透明覆蓋基板1890的第一表面上，其還包括折射率匹配膜系1861和可選擇的刻蝕終止膜系1821。透明覆蓋基板1890的第二表面與顯示器的第二基板1895一起形成液晶顯示單元次組件1855。該調(diào)整延遲器次組件1805與位于硅背板(基板)1895上的頂層金屬反射器一起形成LC單元間隙，LC分子1865位于該單元間隙中。通過(guò)在母光柵上沉積形式雙折射抗反射(FBAR)膜系形成薄膜膜系1805。母光柵1822被示為包括與多個(gè)槽(被示為填充有部分FBAR膜系)交替設(shè)置的多個(gè)臺(tái)基，該母光柵1822是橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制元件。優(yōu)選地，選擇這些臺(tái)基和槽的寬度以使得該母光柵和/或FBAR的波狀段形成提供面內(nèi)形式雙折射的橫向零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。一般通過(guò)從位于透明基板1890上的刻蝕終止層1821刻蝕或剝離頂部介電層制備本質(zhì)上是網(wǎng)紋表面的母光柵1822?？商鎿Q地，采用另一種技術(shù)制備空間帶圖案的表面。例如，該母光柵可替換地制備為刻蝕基板(例如圖40所示)、透明基板上帶圖案的光致抗蝕劑層、包含物理步驟的電介質(zhì)1/電介質(zhì)2圖案等。對(duì)于在380nm-800nm波段中的應(yīng)用，母光柵1822一般具有小于約250nm的光柵節(jié)距、在5％-95％(更優(yōu)選地在20％-80％)范圍內(nèi)變化的占空比、5nm-200nm之間的調(diào)制高度。適用于母光柵的材料的一些例子包括有機(jī)電介質(zhì)和無(wú)機(jī)電介質(zhì)，該無(wú)機(jī)電介質(zhì)例如可以是金屬氧化物(例如SiO2、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、碳化鈮、鈦化鈮)、例如MgF2的氟化物、硫化物、氮化硅等。除了所示的二元(矩形)母光柵圖案之外，其它可能的衍射面形包括鋸齒狀(三角形)、閃耀、正弦和/或梯形光柵圖案。實(shí)際上，起到干擾連續(xù)涂敷的沉積層作用的任何帶圖案的層都可用作母光柵。包括第一段1860和中間段1862的FBAR膜系1850示為由兩種不同的材料形成。如圖55中所示，第一段1860是軸向非均勻的、周期性折射率調(diào)制元件，該第一段1860包括第一多層1870，每層都具有第一折射率和第一厚度1871d1，與第二多層1880交替設(shè)置，該第二多層1880的每層都具有第二折射率和第二厚度1881d2。選擇第一多層和第二多層中每層的材料和層厚，以使得該結(jié)構(gòu)形成提供負(fù)的面外形式雙折射的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵。通常，第一和第二多層的每層一般都包括約10-500層，更典型的是約50-110層。第一和第二折射率之間較大的差值(例如大于0.5，優(yōu)選大于0.7)一般將最大化形式雙折射并最小化涂層的厚度。此外，通過(guò)將層厚d1或d2選為基本上相似或相同一般也能夠最大化形式雙折射。對(duì)于380nm-800nm波段，占空比在20％-80％之間，第一和第二多層的每層的層厚一般都大于約1nm并小于約100nm。盡管交替膜系被示為僅兩層不同的層材料，但是可能夠采用多于兩種不同的層材料。第一和/或第二多層的適合的材料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)介電質(zhì)。包括軸向非均勻和橫向非均勻周期折射率調(diào)制區(qū)域的中間段1862容易地由與第一段1860中采用的相同材料制成。在這種情況下，一般在同一過(guò)程中沉積第一段1860和中間段1862，例如，采用常規(guī)的真空沉積工藝進(jìn)行沉積。通常，沉積中間段1862以使得第一對(duì)薄膜層至少部分符合母光柵的形狀并提供沿基板1890的平面的周期性起伏。這些起伏1810產(chǎn)生跨越器件X-Y平面在多個(gè)縱向位置處的交替折射率分布(即，在橫截面和縱向上都提供周期性折射率調(diào)制)。因此，在具有橫向非均勻的周期性折射率調(diào)制的X-Y橫截面處形成A-面板小脊。每個(gè)小脊都包括第一多個(gè)區(qū)域，該第一多個(gè)區(qū)域的每個(gè)都具有第一寬度和第一折射率，與第二多個(gè)區(qū)域交替，該第二多個(gè)區(qū)域的每個(gè)都具有第二寬度和第二折射率。每個(gè)小脊的厚度和占空比都連續(xù)變化(例如，從小于1％改變?yōu)槌^(guò)99％)。該起伏在涂層內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)面內(nèi)延遲。實(shí)際上，最初的網(wǎng)紋表面1822和波狀的涂層1810都對(duì)總薄膜膜系1805的面內(nèi)延遲起作用。顯然，由涂敷設(shè)計(jì)和/或涂敷工藝引入的面內(nèi)延遲一般大于初始母光柵的面內(nèi)延遲。便利地，薄膜膜系1805的材料和層厚一般使得中間段1862也能夠起到內(nèi)部折射率匹配塊的作用。盡管僅根據(jù)中間段1862描述了波狀層，實(shí)際上，波狀和非波狀層之間的邊界未必是清晰的。實(shí)際上，在許多情況下整個(gè)薄膜膜系1850將被起伏，最外層具有最小的起伏幅度(沿涂層表面的波峰波谷高度差＜＜1nm)。在任何情況下，面內(nèi)延遲由分布效應(yīng)給出。更具體地，面內(nèi)延遲分布在母層附近最大，并且朝著最外涂層的方向逐漸減小。該分布也是非連續(xù)的，因?yàn)樵诓怀霈F(xiàn)橫向平面內(nèi)的材料折射率變化之處存在涂層厚度的多個(gè)部分。常規(guī)地，液晶單元次組件1855也包括取向?qū)?866和前透明導(dǎo)電電極1867，該取向?qū)永缡蔷酆衔飳踊騼A斜蒸鍍的無(wú)機(jī)層，該前透明導(dǎo)電電極例如由氧化銦錫(ITO)制成。在預(yù)傾斜角1868處以VAN-模型LC取向示出該LCoS顯示器。根據(jù)圖3中的覆蓋匹配補(bǔ)償圖，相關(guān)的LC傾斜面一般不平行于也不垂直于光柵矢量(圖55中示為平行)被取向。由于預(yù)傾斜和顯示器中正單軸LC材料的使用，處于光閉合狀態(tài)的顯示器的殘余A/-C-面板延遲由集成調(diào)整延遲器補(bǔ)償器1805補(bǔ)償。為了提供高產(chǎn)量集成補(bǔ)償器/顯示器，考慮到兩個(gè)延遲器元件的標(biāo)稱面內(nèi)延遲幅度，可通過(guò)在該器件平面內(nèi)機(jī)械旋轉(zhuǎn)覆蓋基板施加(impose)調(diào)整延遲器元件1805和顯示元件1855之間的粗略方位角偏移。每個(gè)集成補(bǔ)償器/顯示器的單個(gè)精調(diào)(部分)可包括其它的非機(jī)械裝置，例如將LC傾斜角電壓切換至關(guān)閉狀態(tài)以進(jìn)一步降低總泄露強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)注意的是，如果ITO層沒(méi)有與LC層充分絕緣從而使得所施加的電壓的相當(dāng)大部分能夠穿過(guò)LC層)，那么A-面板光柵1822/1862和-C-面板光柵1860/1862元件可以被分配至覆蓋基板的兩個(gè)表面。類似于參照?qǐng)D17、18、24和37描述的實(shí)施例，參照?qǐng)D48、49、54和55描述的全功能A/-C-面板光柵調(diào)整延遲器被制造以使得A-面板光柵和-C-面板光柵至少部分重合(即，在空間中占有同樣的位置)。更具體地，這些實(shí)施例中的每一個(gè)都包括提供A-面板光柵性能和-C-面板光柵性能的重疊段(例如一系列層)。在參照?qǐng)D17、18、24和37描述的實(shí)施例中，重疊段包括形成橫向非均勻光柵臺(tái)基的軸向非均勻區(qū)域。在參照?qǐng)D48、49、54和55描述的實(shí)施例中，重疊段包括填充橫向非均勻母光柵的軸向非均勻區(qū)域，以及/或確定該母光柵輪廓以通過(guò)產(chǎn)生額外的橫向光柵元件(即小脊)來(lái)提供增加的A-面板延遲的軸向非均勻區(qū)域。例如，對(duì)于后者并參照?qǐng)D49，第一薄膜膜系1605包括軸向非均勻元件1650和橫向非均勻元件1610，其中這兩個(gè)元件在重疊段1662內(nèi)重合。在上面的實(shí)施例中的每一個(gè)中，全功能A/-C-面板調(diào)整延遲器用作獨(dú)立的光學(xué)補(bǔ)償器或者與其它光學(xué)元件一起被集成(即，合并入反射LCD面板的覆蓋面板中)。顯然，上述實(shí)施例僅作為例子被提供，并且對(duì)于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，各種改變、替換結(jié)構(gòu)、和/或等效物可被采用。特別是，盡管根據(jù)用于補(bǔ)償投影顯示器中的VAN模型LCoS的調(diào)整延遲器討論了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明提供的全功能A/-C-光柵光延遲器對(duì)于補(bǔ)償采用其它LC相位/操作模式(例如，垂直取向向列、π單元向列、扭曲向列、面內(nèi)開(kāi)關(guān)向列、面取向鐵電體等)的透射或反射式LCD面板也是有用的。此外，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，全功能光柵延遲器被并入透射式LCD面板的一個(gè)或兩個(gè)基板，其中光柵線的定向通過(guò)預(yù)定量相對(duì)LCD層的快/慢軸來(lái)構(gòu)造。在光柵延遲器次組件和LCD次組件之間的超頻匹配方面，A-面板延遲器的慢軸都不必在垂直方向上被取向。由預(yù)定數(shù)量以這樣的方式構(gòu)造在集成補(bǔ)償器/顯示器中的光柵延遲器次組件的A-面板延遲和-C-面板延遲圓錐照明(電驅(qū)動(dòng)或者未驅(qū)動(dòng))中的面板的暗階段具有盡可能最低的光泄露至投影顯示屏的?？商鎿Q地，基于光柵的光學(xué)延遲器被用作透射式LCD投影設(shè)備中獨(dú)立的對(duì)比度補(bǔ)償器。盡管本發(fā)明的光學(xué)延遲器被描述為并入液晶單元次組件或者用作液晶微顯示投影系統(tǒng)中的獨(dú)立設(shè)備，將該光學(xué)延遲器與其它光學(xué)元件集成同樣在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，根據(jù)其它實(shí)施例，光延遲器是具有線柵的光學(xué)器件的一部分，其中該線柵提供雙衰減功能，并且光柵延遲器提供延遲功能；雙衰減器(偏振器)和延遲器的定向被非平行/非垂直對(duì)準(zhǔn)。在一般應(yīng)用中，組合器件是非均勻橢圓偏振器，或者更優(yōu)選地是非均勻圓偏振器。此外，盡管已經(jīng)根據(jù)液晶顯示面板中的補(bǔ)償雙折射描述了本發(fā)明的光延遲器，在其它應(yīng)用中使用該光延遲器也包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，想象該光延遲器用于各種CD和/或DVD應(yīng)用中(例如，對(duì)于在高達(dá)800nm波長(zhǎng)處的偏振控制)的實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管上述實(shí)施例大多數(shù)是指包括介電層的調(diào)整延遲器，本發(fā)明還包括包含其它類型的層的光柵光延遲器。例如，包含半導(dǎo)體層的光柵延遲器設(shè)計(jì)可應(yīng)用在紅外和近紅外(IR/NIR)波長(zhǎng)應(yīng)用中，其中該半導(dǎo)體基本上是透明的并且其目的在于產(chǎn)生具有相當(dāng)窄的表面結(jié)構(gòu)和/或在C-面板延遲中相當(dāng)薄的重復(fù)層的大的延遲。此外，根據(jù)一些實(shí)施例，包括A-面板和C-面板光柵的反射式多層膜可被設(shè)計(jì)并制造在透明或不透明基板上。此外，還有一些其它的實(shí)施例包括將在-C-面板光柵中或在其周圍的一層或多層薄的金屬膜合并為感應(yīng)透射膜，以提供除延遲補(bǔ)償之外的UV/IR截止波長(zhǎng)。還應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管通過(guò)在母光柵上施加薄膜涂層獲得的面內(nèi)延遲器已經(jīng)被描述為具有周期性調(diào)制，并且該延遲器目標(biāo)在于均勻延遲和軸向分布，A-面板光柵節(jié)距能夠以上述方式被修整為跨越XY坐標(biāo)變化，并且/或者以空間變化的方式對(duì)準(zhǔn)光柵矢量(以及光柵線方向)，以使得能夠獲得空間變量延遲器。這種設(shè)備可能在整形光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)傳播功能方面是有用的，或者可能已經(jīng)用于偏振器中。在上面的實(shí)施例的每個(gè)中，一般采用本領(lǐng)域熟知的多種沉積技術(shù)中的一種制造FBAR(包括波狀FBAR)。例如，一些常用沉積技術(shù)包括化學(xué)汽相沉積(CVD)、等離子增強(qiáng)CVD、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、濺射和/或原子層沉積。顯然，可以在常用的濺射室中沉積這些涂層。在上面的實(shí)施例的每個(gè)中，一般采用本領(lǐng)域熟知的多種沉積技術(shù)和光刻構(gòu)圖技術(shù)中的一種制造A-面板光柵。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)在透明基板上沉積刻蝕終止層形成A-面板光柵，該刻蝕終止層例如可以是10nm氧化鋁層。然后用一層或多層介電層涂敷例如可以由上述一種沉積技術(shù)涂敷的刻蝕終止層以形成臺(tái)基，該一層或多層介電層例如是50nm氧化硅層。該一層或多層介電層具有帶圖案的抗蝕劑層，其通過(guò)采用多種光刻技術(shù)中的一種而形成。例如，一些常用的光刻技術(shù)包括納米印刷光刻、全息/干涉光刻、電子束光刻、X射線光刻或光刻法。一旦形成帶有圖案的抗蝕劑層，此用多種刻蝕技術(shù)中的一種刻蝕該一層或多層介電層。例如，一些常用的刻蝕技術(shù)包括反應(yīng)離子刻蝕、等離子刻蝕、和濕法刻蝕。刻蝕工藝之后，完成光致抗蝕劑的去除以及光蓋層的沉積。優(yōu)選地，蓋層以傾斜的角度沉積以使得該蓋層基本上不填充這些槽。隨后，AR涂層沉積在蓋層上，該AR涂層例如是MgF2的四分之一波長(zhǎng)層?？商鎿Q地，不刻蝕而形成A-面板光柵。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該一層或多層介電層意圖形成沉積在涂敷有帶圖案的犧牲層上的臺(tái)基。通過(guò)連續(xù)沖洗該犧牲層，露出臺(tái)基。在僅由A-面板光柵(例如，沒(méi)有波狀FBAR)提供面內(nèi)延遲的實(shí)施例中，A-面板光柵可選擇地采用光纖布拉格光柵制造技術(shù)形成。在生產(chǎn)光纖布拉格光柵時(shí)，引起的UV光束干擾而產(chǎn)生改變摻Ge光纖纖芯折射率的衍射圖案。當(dāng)這些技術(shù)用于制造光柵調(diào)整延遲器時(shí)，平面基板或其涂層在通過(guò)暴露在干涉UV光束以產(chǎn)生橫向光柵圖案之后，在表面處摻雜有適當(dāng)?shù)牟牧?。其它技術(shù)包括用掩模母板進(jìn)行納米級(jí)壓印，其可包括或不包括分步-重復(fù)工藝。至于適用于產(chǎn)生母光柵圖案的制造工藝，提供預(yù)期臺(tái)基/槽結(jié)構(gòu)的上述技術(shù)時(shí)合適的，例如干涉光刻和納米級(jí)壓印技術(shù)。其它技術(shù)包括在產(chǎn)生LC取向?qū)?、固定層和具有柱結(jié)構(gòu)的介電薄膜中采用的傾斜蒸發(fā)。例如，SIOx取向?qū)泳哂屑{米槽并且總層厚一般小于10nm。這可被制為適用于用作母光柵的厚度和周期。通過(guò)以傾斜通量角蒸發(fā)在基板上可獲得稱為結(jié)構(gòu)薄膜(STF)的一般類型的光學(xué)器件。柱形結(jié)構(gòu)是多孔的并且覆蓋涂層一般用于增強(qiáng)膜可靠性。根據(jù)本發(fā)明，覆蓋涂層可以是FBAR設(shè)計(jì)，其中，在常規(guī)涂敷后，柱形結(jié)構(gòu)層的面內(nèi)延遲得到進(jìn)一步增加。多孔的母光柵層的槽被完全填充，其有利于可靠性方面。構(gòu)圖基板的另一個(gè)方法可包括類似于光盤(CD)復(fù)制工藝的“沖壓”出基板上的旋涂非雙折射有機(jī)層、通過(guò)施加壓力進(jìn)行納米圖案?jìng)鬟f等等。在C.H.Chiuetal.，“Nanoimprinting-lithography-inducedself-alignedliquidcrystalfornovelmultifunctionalopticalfilms”，Appl.Phys.Lett.88，073509(2006)中更詳細(xì)地描述了后者。因此，本發(fā)明的范圍僅由附加的權(quán)利要求書(shū)的范圍來(lái)限定。權(quán)利要求1.一種光學(xué)延遲器，該光學(xué)延遲器包括包括具有第一折射率和第一厚度的第一多層以及具有第二折射率和第二厚度的第二多層的軸向非均勻元件，所述第一多層與所述第二多層交替，選擇所述第一厚度和第二厚度以及所述第一折射率和所述第二折射率以形成提供負(fù)的面外延遲的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵結(jié)構(gòu)；包括具有第一折射率和第一寬度的第一多個(gè)區(qū)域以及具有第二折射率和第二寬度的第二多個(gè)區(qū)域的橫向非均勻元件，所述第一多個(gè)區(qū)域與所述第二多個(gè)區(qū)域交替，選擇所述第一寬度和所述第二寬度以及所述第一折射率和所述第二折射率以形成提供面內(nèi)延遲的零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵結(jié)構(gòu)；用于支撐所述軸向非均勻元件和所述橫向非均勻元件的至少一個(gè)基板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)延遲器，包括重疊段，在所述重疊段中所述橫向非均勻元件和所述軸向非均勻元件至少部分重合，所述重疊段同時(shí)提供面內(nèi)延遲和負(fù)的面外延遲。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)延遲器，其中所述重疊段包括所述軸向非均勻元件的刻蝕區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)延遲器，其中所述橫向非均勻光柵的調(diào)制高度在10nm-3μm之間。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)延遲器，其中所述重疊段包括所述軸向非均勻元件的波狀段。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)延遲器，其中所述波狀段包括確定橫向非均勻母光柵輪廓的多個(gè)波狀層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)延遲器，其中所述母光柵的調(diào)制高度在約5nm-200nm之間。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)延遲器，其中所述母光柵的占空比在約20％-80％之間。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)延遲器，其中所述母光柵提供第一面內(nèi)延遲，所述波狀段提供第二面內(nèi)延遲，并且其中所述第二面內(nèi)延遲大于所述第一面內(nèi)延遲。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)延遲器，其中所述多個(gè)波狀層具有同樣的調(diào)制周期，并且其中所述多個(gè)波狀層的調(diào)制高度隨著與所述母光柵的距離逐漸降低。11.根據(jù)權(quán)利要求2-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)延遲器，其中所述軸向非均勻元件是形式雙折射薄膜抗反射元件。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)延遲器，其中所述至少一個(gè)基板包括基本上透明的基板，并且其中所述形式雙折射薄膜抗反射元件和所述橫向非均勻元件位于所述基本上透明的基板的第一側(cè)上，以及抗反射涂層位于所述基本上透明的基板的第二相對(duì)側(cè)上。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)延遲器，其中所述至少一個(gè)基板包括基本上透明的基板，并且其中所述形式雙折射薄膜抗反射元件和所述橫向非均勻元件位于所述基本上透明的基板的第一側(cè)上，以及第二形式雙折射薄膜抗反射元件位于所述基本上透明的基板的第二相對(duì)側(cè)上。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)延遲器，其中所述至少一個(gè)基板包括連接至第二基板的第一基板，所述第一基板和所述第二基板中的至少一個(gè)用于支撐所述軸向非均勻元件和橫向非均勻元件。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)延遲器，其中所述至少一個(gè)基板是液晶顯示面板中的覆蓋基板，并且其中所述軸向非均勻元件和所述橫向非均勻元件位于所述覆蓋基板的第一側(cè)上。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)延遲器，其中所述橫向非均勻元件包括所述形式雙折射薄膜抗反射元件的被刻蝕的區(qū)域。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)延遲器，其中所述形式雙折射薄膜抗反射元件包括至少一個(gè)抗反射涂層，用于降低在光柵-光柵界面、空氣-光柵界面、基板-光柵界面、以及基板-空氣界面的至少一處的反射。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)延遲器，其中選擇所述第一和第二多層的所述第一和第二折射率以及所述第一和第二厚度，以提供用于補(bǔ)償液晶顯示面板的雙折射以及所述至少一個(gè)抗反射涂層的雙折射的面外延遲。19.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)延遲器，其中所述軸向非均勻元件在380nm-800nm波段是透明的，并對(duì)于380nm-800nm之間的任意波長(zhǎng)提供0nm至1000nm范圍的面外延遲。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)延遲器，其中所述橫向非均勻元件在380nm-800nm波段是透明的，并對(duì)于380nm-800nm之間的任意波長(zhǎng)提供1nm至250nm范圍的面內(nèi)延遲。21.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)延遲器，其中所述橫向非均勻元件和所述軸向非均勻元件每個(gè)都由各向同性材料構(gòu)成。22.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)延遲器，其中所述橫向非均勻元件和所述軸向非均勻元件每個(gè)都由介電材料構(gòu)成。23.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)延遲器，其中所述橫向非均勻元件、所述軸向非均勻元件、以及所述至少一個(gè)基板形成用于補(bǔ)償液晶顯示面板中的殘余雙折射的全無(wú)機(jī)介電調(diào)整延遲器。24.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)延遲器，其中選擇所述軸向非均勻元件的所述第一多層和所述第二多層、所述橫向非均勻元件的所述第一多個(gè)區(qū)域和所述第二多個(gè)區(qū)域，以增強(qiáng)基于偏振的微顯示投影系統(tǒng)中的系統(tǒng)對(duì)比度。25.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)延遲器，其中所述第一多層和所述第二多層的每層的所述第一折射率和所述第二折射率之差大于約0.5。26.一種采用光學(xué)延遲器以增強(qiáng)基于液晶顯示的投影系統(tǒng)中的系統(tǒng)對(duì)比度方法，所述方法包括在所述投影系統(tǒng)中定位如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所限定的光學(xué)延遲器，以使得在所述投影系統(tǒng)中的液晶顯示面板的殘余延遲基本上被補(bǔ)償。27.一種基于液晶顯示器的投影系統(tǒng)，所述投影系統(tǒng)包括光源；第一偏振器，其用于接收來(lái)自所述光源的光并傳輸具有第一線偏振軸的第一線偏振光；液晶顯示面板，其用于光學(xué)調(diào)制所述第一線偏振光，所述液晶顯示面板具有殘余雙折射；第二偏振器，其用于接收經(jīng)光學(xué)調(diào)制的光，并用于傳輸具有第二線偏振軸的第二線偏振光；投影透鏡，其用于將所述第二線偏振光投影在顯示屏上；以及光學(xué)延遲器，其用于補(bǔ)償所述液晶顯示面板的殘余雙折射，所述光學(xué)延遲器如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所限定。28.一種光延遲器的制造方法，所述方法包括在基板上提供網(wǎng)紋表面，所述網(wǎng)紋表面展示出面內(nèi)雙折射；以及在所述網(wǎng)紋表面上沉積折射率交替的多層薄膜膜系，以使得所述薄膜層基本上構(gòu)成所述網(wǎng)紋表面的輪廓以提供多個(gè)波狀層，所述多個(gè)波狀層展示出面內(nèi)雙折射和面外雙折射。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的光學(xué)延遲器的制造方法，其中沉積所述交替折射率多層薄膜膜系以使得所述多層波狀層具有同樣的調(diào)制周期，并使得所述多層波狀層的調(diào)制高度隨著與所述網(wǎng)紋表面的距離而逐漸降低。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光學(xué)延遲器的制造方法，其中，沉積所述折射率交替的多層薄膜膜系以使得所述光延遲器提供在預(yù)定范圍內(nèi)的A-面板延遲和-C-面板延遲，以改善基于液晶顯示器的投影系統(tǒng)的系統(tǒng)對(duì)比度等級(jí)。31.一種光學(xué)延遲器的制造方法，所述方法包括在基板上沉積折射率交替的多層薄膜膜系，所述折射率交替的多層薄膜膜系提供-C-面板光柵結(jié)構(gòu)；以及將所述折射率交替的多層薄膜膜系的厚度段刻蝕為交替的橫向區(qū)域以提供A-面板光柵結(jié)構(gòu)。全文摘要本發(fā)明提供一種由包括至少一層抗反射涂層的形式雙折射多層介電膜系制成、并支承在透明基板上的光柵調(diào)整延遲器。該形式雙折射多層介電膜系包括呈－C－面板光柵形式的軸向非均勻元件和呈A－面板光柵形式的橫向非均勻元件。用形成零級(jí)亞波長(zhǎng)光柵結(jié)構(gòu)的尺寸制造該－C－面板光柵和該A－面板光柵。用抗反射涂層和/或－C－面板光柵和A－面板光柵重疊的段制造該光柵調(diào)整延遲器，使得能夠根據(jù)預(yù)期應(yīng)用獨(dú)立地修正面內(nèi)和面外延遲。文檔編號(hào)G03B21/14GK1996120SQ20061013809公開(kāi)日2007年7月11日申請(qǐng)日期2006年11月7日優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日發(fā)明者譚金龍,克倫邦·D.·亨德里克斯,查爾斯·A.·赫斯,柯蒂斯·R.·胡斯卡申請(qǐng)人:Jds尤尼弗思公司