一种高光能利用率漫射器件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高光能利用率漫射器件的制备方法，该方法主要步骤为：(1)设计掩模板为随机分布的多边形；(2)利用高精度激光直写技术制备设计的掩模板；(3)在基材上蒸镀铬膜层；(4)在铬膜层表面旋涂光刻胶，并通过曝光、显影、定影等工艺将掩模板上的图案传递到光刻胶层；(5)基材置于去铬液中，将裸露在外的铬层去除，使得整体基片出现半透明状态；(6)最终将基片放入HF溶液中刻蚀，在多边形铬膜层的掩蔽下，HF溶液由多边形间隔渗透侵蚀玻璃基材表面，形成随机分布微透镜结构，完成折射型漫射器件的制备。制备折射型漫射器件的光能利用率高，节约了能源，同时制备的结构可用于宽波段，实用性价值高。

A preparation method of diffused device with high light efficiency

【技术实现步骤摘要】
一种高光能利用率漫射器件的制备方法
本专利技术涉及激光投影显示领域，具体涉及一种高光能利用率漫射器件的制备方法。
技术介绍
近年来，随着生活水平的提高，人们越来越追求视觉感官的感受，传统的光源投影显示系统渐渐无法满足大屏幕、高分辨率、高亮度、真色彩等要求，人们纷纷将目光投向了激光投影显示。激光光源的优势明显：1、激光单色性好，色纯度高，使得激光投影显示具有色域范围大、色彩鲜艳逼真、高色纯度以及高饱和度的显像特征；2、激光亮度高，易获得高亮度的显示画面；3、激光光束准直性好，且光学扩展量小，有利于提高投影照明系统的能量利用率；4、寿命长、能耗低、且绿色环保。因此，激光光源被认为是下一代投影显示主流光源。结合当前的发展趋势来看，激光光源表现出极为重要的发展活力与潜力，因此，激光光源受到人们的极大关注，国内外科学家纷纷研究激光投影显示技术。虽然激光光源具有大色域，高亮度、高能效、长寿命等优点，被认为是下一代数字投影显示系统的主流照明光源，但是激光作为投影光源仍需要解决一关键问题，那就是由激光的强相干性产生的激光散斑。当一束平行激光照射到一粗糙平面(相对光波长而言)上时，表面上各点都要向空间散射光，这些光的振幅和位相都无规分布。来自粗糙物体表面上各个小面积元射来的基元光波将相互干涉而产生颗粒状的图样，即激光散斑。激光散斑的存在极大的影响了成像质量，使图像的清晰度和分辨率下降，造成人眼的视觉疲劳，严重阻碍了当前激光投影显示的快速发展。国内外的科研工作者提出了很多减弱散斑影响的方法，绝大多数方法的基本原理都是通过叠加多幅散斑图样实现散斑抑制，比如旋转毛玻璃、振动屏幕、衍射元件、超声光栅、振动光纤等。其中旋转毛玻璃因其良好的散斑抑制效果已在干涉仪中得到了广泛的应用。但是毛玻璃是由一定尺寸大小的玻璃砂在光滑玻璃表面研磨而成，在激光照射到其表面时，在2π空间发散，具有较强的散射特性造成了很大一部分光能无法利用。因此旋转毛玻璃方法虽然散斑抑制效果好却一直没有在激光投影显示领域中得到实际应用。振动屏幕方式，是利用振动元件使屏幕在预定频谱内振动来抑制散斑。该技术需要投影屏幕是具有高弹性模量的基板，这使投影系统具有极大的局限性，需要专门设计配置屏幕，不能简单的投影到白色幕布或者墙面，限制了投影系统使用范围。衍射元件抑制散斑方法，只能针对单波长设计，对波长极为敏感，存在零级强点等问题。超声光栅技术通过引入压电晶体等装置，系统较为复杂，而振动光纤方法，只能针对通过光纤传输是光学系统。
技术实现思路
本专利技术要解决技术问题是：克服现有激光散斑抑制技术中光能利用率低、单波长设计、系统复杂、应用环境受限等不足，提出设计并制作一种高光能利用率、宽波段的折射型漫射器件，满足实用化的要求。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种高光能利用率漫射器件的制备方法，其特征在于包含以下步骤：步骤(1)、设计掩模板为随机分布的多边形；步骤(2)、利用高精度激光直写技术制备设计的掩模板；步骤(3)、在基材上蒸镀铬膜层；步骤(4)、在铬膜层表面旋涂光刻胶，并通过曝光、显影、定影工艺将掩模板上的图案传递到光刻胶层；步骤(5)、基材置于去铬液中，将裸露在外的铬层去除，使得整体基片出现半透明状态；步骤(6)、最终将基片放入HF溶液中刻蚀，在多边形铬膜层的掩蔽下，HF溶液由多边形间隔渗透侵蚀玻璃基片表面，形成随机分布微透镜结构，完成折射型漫射器件的制备。其中，步骤(1)中设计的掩模板为随机分布的多边形，以使得最后制备的漫射器件上的结构为随机分布。其中，步骤(1)中设计的掩模板为随机分布的多边形，多边形的口径变化范围为几个微米到几十个微米量级，多边形之间留有间隙，间隙为几微米量级。其中，步骤(1)中设计的掩模板为随机分布的多边形，掩模板多边形区域为不透光区域，间隙为透光区域。其中，步骤(3)中在基材上蒸镀铬膜层，膜层厚度在百纳米量级。其中，步骤(4)中掩模板上的图案按照1:1的比例传递到光刻胶层。其中，步骤(4)中光刻胶层上的形成多边形图案，多边形间隙处的铬膜层裸露在外。其中，步骤(5)中基材置于去铬液中，将裸露在外的铬层去除，去除厚度为几十纳米。本专利技术的有益效果在于：采用了激光光源的投影系统，寿命更长，给人类生活带来更高的经济适用性，通过设计并制备的折射型漫射器件，克服了旋转毛玻璃抑制散斑技术中光能利用率低，衍射元件局限于单波长激光应用等问题。制备折射型漫射器件的光能利用率高，大大地节约了能源，为社会的可持续发展贡献一份力量，同时制备工艺过程简单，制备的结构可用于宽波段，实用性价值高。附图说明图1为实施例中设计掩模板的局部示意图；图2为实施例中对基材上铬膜层表面的光刻胶层进行曝光示意图；图3为实施例中掩模板图案传递到光刻胶层的结构示意图；图4为实施例中铬膜层腐蚀成半透明状态的结构示意图；图5为实施例中基材放入HF溶液中刻蚀形成连续面形漫射器件的结构示意图；图6为激光经过连续面形漫射器件的结构后形成的漫射散斑效果。图中：0为紫外光，1为掩模板，2为光刻胶层，3为铬膜层，4为玻璃基材，21为光刻胶图案结构，31为铬膜层结构，32为第一结构，41为第二结构，42为微透镜结构。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式详细介绍本专利技术。但以下的实施例仅限于解释本专利技术，本专利技术的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例，本领域技术人员即可以实现本专利技术权利要求的全部内容。具体实施例中一种高光能利用率漫射器件的制备方法如下：图1为设计掩模板1的局部示意图。掩模板由随机分布的多边形组成，多边形的口径变化范围在7.5微米到60微米之间随机变化，多边形之间的间隙约为6微米。在制备掩模板时，多边形区域制备为不透光区域，多边形之间的间隙为透光区域。利用高精度的激光直写技术制备完成掩模板1。图2为实施例中对基材上铬膜层表面的光刻胶层进行曝光示意图。玻璃基材4表面蒸镀有一层铬膜层3，厚度约为100纳米。在铬膜层表面旋涂光刻胶层2，光刻胶型号为AZMIR703，厚度为1.1微米。利用型号为URE-2000S/A的曝光机对光刻胶进行曝光，曝光过程中掩模板1作为掩蔽层，那么在中心波长为365纳米的紫外光0的照射下，多边形间隙透光区域被紫外光照射。图3为实施例中掩模板图案传递到光刻胶层的结构示意图。在光刻胶层被曝光后，通过显影、定影等工艺步骤，掩模板上的多边形区域被传递到光刻胶层，形成多边形分布的光刻胶图案结构21。图4为实施例中铬膜层腐蚀成半透明状态的结构示意图。将由光刻胶图案作为掩蔽层的基材放置去铬液中进行铬膜层的腐蚀。未经光刻胶覆盖的多边形间隙区域的铬裸露在去铬液中，此间隙处的铬膜层将会被腐蚀。腐蚀时间设定为45秒，此时多边形间隙处的铬膜层被减薄约45nm，形成半透明的铬膜层结构31。图5为实施例中基材放入HF溶液中刻蚀形成连续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高光能利用率漫射器件的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：/n步骤(1)、设计掩模板为随机分布的多边形；/n步骤(2)、利用高精度激光直写技术制备设计的掩模板；/n步骤(3)、在基材上蒸镀铬膜层；/n步骤(4)、在铬膜层表面旋涂光刻胶，并通过曝光、显影、定影工艺将掩模板上的图案传递到光刻胶层；/n步骤(5)、基材置于去铬液中，将裸露在外的铬层去除，使得整体基片出现半透明状态；/n步骤(6)、最终将基片放入HF溶液中刻蚀，在多边形铬膜层的掩蔽下，HF溶液由多边形间隔渗透侵蚀玻璃基材表面，形成随机分布微透镜结构，完成折射型漫射器件的制备。/n

【技术特征摘要】
1.一种高光能利用率漫射器件的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤(1)、设计掩模板为随机分布的多边形；
步骤(2)、利用高精度激光直写技术制备设计的掩模板；
步骤(3)、在基材上蒸镀铬膜层；
步骤(4)、在铬膜层表面旋涂光刻胶，并通过曝光、显影、定影工艺将掩模板上的图案传递到光刻胶层；
步骤(5)、基材置于去铬液中，将裸露在外的铬层去除，使得整体基片出现半透明状态；
步骤(6)、最终将基片放入HF溶液中刻蚀，在多边形铬膜层的掩蔽下，HF溶液由多边形间隔渗透侵蚀玻璃基材表面，形成随机分布微透镜结构，完成折射型漫射器件的制备。


2.根据权利要求1所述的一种高光能利用率漫射器件的制备方法，其特征在于：步骤(1)中设计的掩模板为随机分布的多边形，以使得最后制备的漫射器件上的结构为随机分布。


3.根据权利要求1所述的一种高光能利用率漫射器件的制备方法，其特征在于：步骤(1)中设计的掩模板为随机分布的多边形，多边形...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹阿秀，史立芳，邓启凌，庞辉，薛莉，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51