对投影显示分色器的梯度膜厚进行修正的挡板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种对投影显示分色器的梯度膜厚进行修正的挡板，该挡板设有梯形遮挡修正区和安装区，梯形遮挡修正区的第一底边与第二底边的距离与所述投影显示分色器的长度相等，第一底边与第一腰的夹角为112.5°，第一底边与第二腰的夹角为58?~84°。本实用新型专利技术挡板可进一步设有安装区，安装区是梯形遮挡修正区第二底边向外延伸而形成的挡板固定区。修正挡板被设置于紧靠着投影显示分色器基板的正下方。经这种梯度膜厚修正挡板修正后的分色器可使整个投影显示屏幕实现色均匀,并具有效率高、成本低、适应性强的特点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种对投影显示分色器的梯度膜厚进行修正的挡板，使投影显示分色器的膜厚分布呈梯度变化，属光学薄膜领域。
技术介绍
目前世界上以TFT-IXD为图像源的液晶投影机和以MEMS-DMD为图像源的DLP投影机已成为两大主流机型。投影显示是目前单位显示面积最为节能、成本最低的显示技术，可以说目前国际上这两大类数字投影机的消费热点已经形成，高亮度、高分辨率和低成本的数字投影机已成为国内外大屏幕显示的主流需求。在上述两大主流机型中，不管是何种投影机，光学薄膜器件都是核心组件，由其构成的光学系统称为光学引擎，即投影机的“发动机”；也不管是何种光学引擎，分色器和彩色图像合成器都是不可缺少的重要器件。分色器将白光分解为红、绿、蓝三原色，分别照射在红、绿、蓝三块图像芯片上，经图像芯片调制后的图像信号由彩色图像合成器合成，最后经投影物镜投射于屏幕上形成彩色图像。为使分色器分开的透射光和反射光互相垂直，分色器必须以45°角放置，这样，当一个锥光束入射到分色器上时，分色器上不同的位置就会分出不同的颜色，其原因是因为膜层的相位厚度与入射角的余弦成正比，因此，较大的入射角导致膜层厚度变薄较多，较小的入射角则导致膜层厚度变薄较少，也即分色器分出的颜色随分色器上的位置变化是不一致的，最终使屏幕上彩色图像的色彩产生相应的渐变。随着投影机要求的不断提高，过去曾被一度搁置的这一难题现在正在逐步得到解决。目前已有的制造梯度膜厚的方法是把分色器基板倾斜放置，其原理是因为基板上的膜厚与蒸发源到基板的距离平方成反比，所以将基板倾斜放置后可以产生梯度膜厚分布。但不幸的是，得到的膜厚梯度不正确，而且不适宜于尺寸较小的分色器基板，更不适宜于膜厚梯度要求较大的分色器，例如膜厚梯度要求3 4nm/cm时，用基板倾斜放置的方法就难以实现；此外，这种方法因每块分色器基板需要设计一个专用的使其倾斜放置的夹具，试验复杂、成本高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种对投影显示分色器的梯度膜厚进行修正的挡板，从而保证镀膜时，分色器的膜厚呈梯度变化，以补偿因分色器上光线的入射角不同而引起的膜厚变化。本技术的构思是既然投影机中的分色器必须以45°角放置，而且入射到分色器上的照明光一定是锥光束，那么分色器上不同的位置就必然会分出不同的颜色，这种光学现象是无法对其改变的。但是这种颜色变化归根到底是因为膜层的相位厚度与入射角的余弦成正比引起的，根据分色器不同位置上的入射角可以得到相应基板位置上的膜层相位厚度或光学厚度变化。目前投影机照明系统的数值孔径对应的F值为2. 8-3. 5，计算得到的膜厚梯度范围约为2 4nm/cm。如果选择入射角45°的锥光束主光线作为参考点，则由于较大入射角(大于45° )的位置上导致膜层厚度比参考点薄2 4nm/cm，那么可以在镀膜时预先有意增加其厚度，其厚度的增加量恰好能补偿因入射角变大引起的厚度的减少量；类似地，较小入射角(小于45° )的位置上导致膜层厚度比参考点厚2 4nm/cm，那么在镀膜时预先故意减少其厚度，使厚度的减少量恰好能补偿因入射角变小引起的厚度的增加量。关键问题在于如何保证在分色器基板镀膜时能准确地获得预置的厚度增加量或减少量，为此，本技术设计了一块挡板。在没有挡板的情况下，真空镀膜机在整个镀膜区域内的膜厚分布是均匀的，即分色器上的膜厚是均匀的；如果在分色器基板正下方加上一块夹角为45°的扇形挡板，虽然分色器的分色波长变短了，但分色器上的膜厚分布依然 是均匀的；要达到分色器的膜厚分布按要求的梯度变化，需要进一步对此夹角为45°的扇形挡板进行修正。通过修正设计，此挡板可使分色器的膜厚分布严格地按照要求的梯度变化，梯度变化的大小恰好能抵消入射角变化引起的梯度厚度变化，这样便可有效地进行色补偿。为实现上述目的，本技术所采取的技术方案是根据投影机分色器的膜厚梯度要求，本技术的挡板设有梯形遮挡修正区DEFG，梯形遮挡修正区的第一底边EF与第二底边DG的距离与投影显示分色器的长度相等，第一底边EF与第一腰FG的夹角为112.5°，第一底边EF与第二腰DE的夹角为58° 84°。进一步地，本技术的挡板还设有安装区HGNM，安装区是梯形遮挡修正区第二底边DG向外延伸而形成的挡板固定区。与现有技术相比，本技术的有益效果是现有投影机的分色器因大多尚未使用梯度膜厚，故显示图像的颜色在屏幕的左右两侧会产生相应的色渐变，也即屏幕上出现不同的色度坐标值；采用本技术的梯度膜厚修正挡板后，由于不同入射角引起的膜厚变化得到了补偿，因而整个屏幕上能实现色均匀。目前已有的制造梯度膜厚的方法因每块分色器基板需要设计一个专用的倾斜放置夹具，试验复杂、成本高；而本技术用一块修正挡板即可同时对量产的分色膜一次完成修正，既提高生产效率，又节省成本，不仅适用于各种尺寸的分色器基板，而且能获得较大的膜厚梯度变化，得到的膜厚梯度精确、稳定、可O附图说明图I是短波通分色器和长波通分色器的工作原理图；图2是具有不同入射角的锥光束入射到本技术的梯度膜厚分色器上的示意图；图3是本技术的修正挡板与被镀分色器基板、光学膜厚监控系统的配置示意图；图4是45°扇形挡板的制作示意图；图5是本技术的梯度膜厚修正挡板设计制作过程的说明示意图，其中，(a)为被镀分色器基板，(b)为梯度膜厚修正挡板；图6是本技术梯度膜厚修正挡板的两种实施方式的示意图，其中，(a)第一底边EF与第二腰DE的夹角为58°，用于膜厚梯度4nm/cm，(b)第一底边EF与第二腰DE的夹角为84°，用于膜厚梯度2nm/cm;图7是用本技术的修正挡板所获得的实测光谱透射率曲线，其中，(a)短波通分色器，(b)长波通分色器图8是色度坐标测试点分布图。具体实施方式以下结合具体的实例对本技术作详细的说明。以下实例的膜厚梯度要求如下投影机分色器分为短波通分色器I和长波通分色器2，对短波通(透蓝反红绿)分色器I要求的膜厚梯度为4. 0±0. 5nm/cm ;对长波通(透红反绿)分色器2要求的膜厚梯度为3. 6±0. 5nm/cm。图I是短波通分色器I和长波通分色器2的工作原理图。图中照明白光(W)的锥光束的主光线3以45°角入射至透蓝反红绿短波通分色器1，先分出蓝光(B);被分色器I反射的红绿光的锥光束的主光线再以45°角入射至透红反绿长波通分色器2，再分出绿光(G)和红光(R)。由于锥光束的主光线以45°角入射至分色器上，分色器上不同的位置就会分出不同的颜色，这是因为膜层的相位厚度与入射角的余弦是成正比的。图2是具有不同入射角的锥光束入射到本技术的梯度膜厚分色器上的示意图，图2中锥光束的主光线3以％= 45°角入射至镀在基板5上的梯度膜厚分色器多层膜4上。由于在分束器上对应锥光束中较小入射角9 !的位置上导致膜层厚度变薄较少，故在镀膜时预置一厚度减小量，以补偿因较小入射角引起的厚度增加量；同样，在分束器上对应锥光束较大入射角0 2的位置上导致膜层厚度变薄较多，故需在镀膜时预置一厚度增加量，以补偿因较大入射角引起的厚度减少量。为实现此目的，需要引入一块本技术的能使膜厚分布产生梯度变化的修正挡板。图3是本技术所用的修正挡板与被镀分色器基板、光学膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对投影显示分色器的梯度膜厚进行修正的挡板，其特征在于所述挡板设有梯形遮挡修正区，梯形遮挡修正区的第一底边与第二底边的距离与所述投影显示分色器的长度相等，所述第一底边与第一腰的夹角为112.5°...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建国，吴江波，艾曼灵，金波，唐晋发，顾培夫，
申请(专利权)人：杭州科汀光学技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：