專利名稱：藍色分光片的膜堆結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種膜堆結構，尤指一種應用于投影機分光系統(tǒng)的藍色分光片的膜堆結構。
背景技術：
目前，光學鍍膜已經被廣泛地運用于投影機、傳統(tǒng)相機、數碼相機、手機、天文望遠鏡 所用的鏡頭組、濾光片等，用來使得這些光學元件能夠實現不同的光學功能，例如吸收紫 外線、減反射、彩色濾光、紅外光截止等，本發(fā)明涉及一種應用于藍色分光片上的膜堆結構 ?，F以用于LED投影機中的藍色分光片為例，說明目前較常見的藍色分光片膜堆的分光效果
投影機中的顏色分離系統(tǒng)大多數通過藍色分光片來反射藍光透過紅和綠光，通過紅色分 光片來反射紅光透過綠光從而達到從白光中分離出紅、綠、藍三原色光線的目的，通常藍色 分光片與入射光線呈45度角。請參照圖l所示，其為參考波長470nm時兩個高折射率膜層夾 著一個低折射率膜層的周期性結構膜堆的透射光譜圖，高折射率膜層的光學厚度為O. 5低折 射率膜層的厚度為l，光學厚度的物理意義為膜層物理厚度與膜層折射率的乘積， 一個光學 厚度等于參考波長的1/4，若以H表示高折射率膜層，L代表低折射率膜層則周期性結構可表 示為(0.5HL0.5H)，參照圖2所示，其為參考波長630nm時，兩個高折射率膜層夾著一個低 折射率膜層的第一周期性膜堆和疊于其上的高、低折射率膜層交替堆疊的第二周期性膜堆的 透射光譜圖，第一周期膜堆中的高折射率膜層的光學厚度為O. 325低折射率膜層的光學厚度 為0.65，第二周期性膜堆中的高折射率膜層的光學厚度為2，低折射率膜層的光學厚度為l， 以H表示高折射率膜層，L代表低折射率膜層則第一周期性膜堆可以表示為( 0. 325H0. 65L0. 325H)，第二周期性膜層可以表示為(2HL)。
圖1中的實曲線l為周期性結構(0.5HL0.5H)的藍色分光片透射光光譜線，虛曲線la為 透射的平行偏振光(P-Polarized)的光譜線，點劃線lb為透射的垂直偏振光( S-Polarized)的光譜線；圖2中的實曲線2為周期性結構(2HL) (0. 325H0. 65L0. 325H)的 藍色分光片透射光光譜線，虛曲線2a為其透射的平行偏振光的光譜線，點劃線2b為其透射的 垂直偏振光的光譜線。垂直偏振光為線偏振光，其偏振面垂直于由濾光片表面法線和入射光 線所決定的平面，平行偏振光為線偏振光，其偏振面垂直于垂直偏振光的偏振面，而透射光 譜為透過藍色濾光片的垂直偏振光和平行偏振光的平均效果。從圖1和圖2中可知，垂直偏振光譜與平行偏振光譜存在一定的差距，因此透射光譜在半值波長(透過率為50%時所對應 的波長)附近會出現非線性的不連續(xù)部分，在不連續(xù)處一部分藍色波段的光被透射而一部分 綠色波段的光被反射從而降低了所透射光的純度。

發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提供能提高藍色分光片透射光純度的一種藍色分光片膜堆結構。
一種藍色分光片的膜堆結構，該膜堆結構包括一個透明基底和疊于其上的第一周期性膜 堆、第二周期性膜堆。第一周期性膜堆由多層高折射率膜層和低折射率膜層堆疊而成，第二 周期性膜堆由多層高折射率膜層和中間折射率膜層堆疊而成。所述中間折射率膜層的折射率 高于低折射率膜層的折射率且低于高折射率膜層的折射率。
相較于現有的技術，所述膜堆結構采用了中間折射率膜層代替第二周期性膜堆中的低折 射率膜層，縮短了第二周期性膜堆的兩膜層之間的折射率差，減少了透射垂直偏振光譜和透 射平行偏振光譜的差距，達到提高藍色分光片透射光純度的目的。


圖1為入射角為45度，參考波長為470nm時，周期性結構為(0. 5HL0. 5H)的膜堆透射光 譜圖。
圖2為入射角為45度，參考波長為630nm時，第一周期性結構為(0. 325H0. 65L0. 325H) ，第二周期性結構為(2HL)的膜堆透射光譜圖。
圖3為本發(fā)明所提供的藍色分光片膜堆結構的剖面圖，包括第一周期性膜堆和第二周期 性膜堆。
圖4為第一周期性膜堆的透射光譜圖。
圖5a和圖5b為第二周期性膜堆與周期性結構為(2HL)的膜堆的透射光譜比較圖。 圖6為圖4和圖5中的兩個周期性膜堆疊加優(yōu)化后的透射光譜圖。
圖7a、圖7b和圖7c以比較的方式說明了保持第二周期性膜堆的高折射率為2.45，其透射 光譜圖隨中間折射率改變而發(fā)生的變化情況。
圖8為本發(fā)明所述的周期性膜堆與圖1和圖2中所述的周期性膜堆在入射角分別為40度、 45度和50度的條件下半值波長平行偏振光譜和垂直偏振光譜差距的比較情況。
具體實施例方式
請參閱圖3，其為本發(fā)明實施方式所提供的藍色分光片膜堆結構的剖面圖。藍色分光片 膜堆包括透明基底3和疊于其上的第一周期性膜堆7、第二周期性膜堆8，第一周期性膜堆7和 第二周期性膜堆8相互之間的堆疊次序不影響整體的光學效果，如第一周期性膜堆7在基底3上或第二周期性膜堆8在基底3上。第一周期性膜堆7由兩個高折射率層4夾著一個低折射率層 5的周期性結構堆疊而成，第二周期性膜堆8由高折射率層4和中間折射率層6交替層疊的周期 性結構堆疊而成。
所述第一周期性膜堆的周期數變化范圍為8至12，第二周期性膜堆的周期數變化范圍為 12至16。如果周期性膜堆的周期數超過變化范圍的上限，透射光譜穿透部分的波紋起伏較大 ，影響透過光的純度。如果周期性膜堆的周期數低于變化范圍的下限，透射光譜反射部分的 效果較差，影響分光片的濾光效果。
本實施方式中，第一周期性膜堆的周期性結構為(0.33H0.66L0.33H)，周期數為IO，其 表示參考波長為645nm時光學厚度為0. 33的兩個高折射率層夾著一個光學厚度為0. 66的低折 射率層的3層周期性結構重復堆疊10次，所以第一周期性膜堆的總膜層數為30。第二周期性 結構膜堆的周期性結構為(2HL)，周期數為14，其表示參考波長為645nm時光學厚度為2的 高折射率層和光學厚度為1的中間折射率交替層疊的雙層周期性結構重復堆疊14次，所以第 一周期性膜堆的總膜層數為28。因此，整個藍色分光片膜堆的總膜層數為58。上述光學厚度 的物理意義為膜層物理厚度與膜層折射率的乘積， 一個光學厚度等于參考波長的1/4。
基底3為透明玻璃材質，其材料可為無色高度透明的冕玻璃(B270)或者青板玻璃。高 折射率膜層4在波長550nm處的折射率為2.0至2.5，其材料可為二氧化鈦、五氧化二鉭和五氧 化二鈮中的一種。中間折射率膜層6在波長550nm處的折射率為1.6至1.9，其材料可為三氧化 二鋁、氧化鎂、三氧化二釔和默克材料(Ml)中的一種。低折射率膜層5在波長550nm處的折 射率為1.4至1.5，其材料可為二氧化硅。除了本實施方式所提到的材料外，其他能滿足各膜 層折射率要求的材料也可以采用，各膜層通過物理氣相沉積的方法制得。
請參閱圖4，其為第一周期性膜堆7在入射角為45度，參考波長為645nm條件下的透射光 譜圖，虛線9a為該膜堆透射的平行偏振光的光譜線，點劃線9b為該膜堆透射的垂直偏振光的 光譜線，實線9為第一周期性膜堆的透射光譜線。從圖中可知，第一周期性膜堆透射的平行 偏振光譜和垂直偏振光譜的差距較大，因此在透射光譜的半值波長附近出現較明顯的非線性 不連續(xù)部分，該膜堆的作用為將整個藍色分光片膜堆的反射區(qū)域擴展到400nm。
請參閱圖5a和圖5b，其為在入射角為45度，參考波長為630nm的條件下第二周期性膜堆 8的透射光譜與周期性結構為(2HL)的膜堆透射光譜的比較圖。虛線10a為第二周期性膜堆 8透射的平行偏振光的光譜線，點劃線1 Ob為第二周期性膜堆8透射的垂直偏振光的光譜線， 10為第二周期性膜堆8的透射光譜線；虛線lla為周期性結構為(2HL)膜堆透射的平行偏振 光譜，llb為周期性結構為(2HL)膜堆透射的垂直偏振光譜，ll為周期性結構為(2HL)膜堆的透射光譜。從圖中可知，相對于周期性結構為(2HL)的膜堆，第二周期性膜堆8縮小了 所透射的平行偏振光譜線10a和垂直偏振光譜線10b之間的差距，使得其半值波長處透射光譜 的線性度更高，在這種情況下，原來周期性結構為(2HL)的膜堆透射光譜半值波長附近的 線性度較差處所透射的一部分藍色光被反射而所反射的一部分綠色光被透射，從而提高了藍 色分光片透射光的純度。
請參閱圖6，其為第一周期性膜堆7和第二周期性膜堆8疊加優(yōu)化后在入射角為45度，參 考波長為645nm條件下的透射光譜圖。從圖中可知，透射光譜13在400nm至495nm波段的透射 率接近為O，在505皿至700皿波段的透射率接近100%，而在495nm至505nm波段處有一線性度 較好的階躍變化。因此可知，由第一周期性膜堆7和第二周期性膜堆8疊加形成的藍色分光片 膜堆可以較好地過濾掉藍色波段的光，透過綠色和紅色波段的光。
請參閱圖7a、圖7b和圖7c，其為保持第一周期性膜堆中高折射率為2.45的條件下，周期 性結構(2HM)的膜堆其透射光譜圖隨中間折射率變化的情況，其中圖7a的透射光譜圖為周 期性結構(2HM)的膜堆中間折射率為1.81時的情況，圖7b的透射光譜圖為周期性結構( 2麗)的膜堆中間折射率為1.71時的情況，圖7c的透射光譜圖為周期性結構(2HM)的膜堆中 間折射率為1.62時的情況。從其對比中可知，當周期性結構(2HM)的高折射率與低折射率 相差較大時透射光譜圖的反射區(qū)域較大，平行偏振光譜(虛曲線)和垂直偏振光譜(點劃曲 線)的差距也較大，透射光譜半值波長處的線性度較差；當周期周期性結構(2HM)的高折 射率與低折射率相差較小時透射光譜圖的反射區(qū)域較小，平行偏振光譜(虛曲線)和垂直偏 振光譜(點劃曲線)的差距較小，透射光譜半值波長處的線性度較好。為了改善藍色分光片 的濾光效果，應令周期性結構(2HM)膜堆透射光譜圖的反射區(qū)域盡可能地大，而平行偏振 光譜和垂直偏振光譜的差距盡可能小，但從上面的分析可知，在一定的折射率情況下，這兩 個要求是相互制約的，本實施方式權衡兩方面的要求確定周期性結構(2HM)的高折射率為 2.25，低折射率為1.45。
請參閱圖8，其為本實施方式所述的周期性膜堆與圖1和圖2中所述的周期性膜堆在入射 角分別為40度、45度和50度的條件下半值波長處平行偏振光譜和垂直偏振光譜差距的比較情 況。從圖中可知，本實施方式所述的周期性膜堆相對于現有技術能有效地減少透射光譜在半 值波長處平行偏振光譜和垂直偏振光譜的差距，提高了透射光譜在半值波長處的線性度使得 鍍有此膜堆的藍色分光片所透射的光純度較高。
本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發(fā)明，而并非 用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍之內，對以上實施方式所作的適當改變和變化都落在本發(fā)明要求保護的范圍之內。
權利要求
權利要求1一種藍色分光片的膜堆結構，該膜堆結構包括一個透明基底和疊于其上的第一周期性膜堆、第二周期性膜堆，其特征在于所述第一周期性膜堆由多層高折射率膜層和低折射率膜層堆疊而成，所述第二周期性膜堆由多層高折射率膜層和中間折射率膜層堆疊而成，所述中間折射率膜層的折射率高于低折射率膜層的折射率且低于高折射率膜層的折射率。
2. 如權利要求l所述的藍色分光片的膜堆結構，其特征在于以645nm波長為參考波長，所述第一周期性膜堆的高折射率膜層的光學厚度為O. 33，低折射率 膜層的光學厚度為0.66，所述第二周期性膜堆的高折射率膜層的光學厚度為2，中間折射率 膜層的光學厚度為l。
3.如權利要求l所述的藍色分光片的膜堆結構，其特征在于所述第 一周期性膜堆的周期性結構為兩個高折射率膜層中間夾著低折射率膜層，所述第二周期性膜 堆的周期性結構為高折射率膜層和中間折射率膜層交替層疊。
4. 如權利要求3所述的藍色分光片的膜堆結構，其特征在于所述第 一周期性膜堆的周期數為8到12，所述第二周期性膜堆的周期數為12到16。
5. 如權利要求l所述的藍色分光片的膜堆結構，其特征在于所述高 折射率膜層的折射率為2. 0至2. 5。
6. 如權利要求5所述的藍色分光片膜堆結構，其特征在于所述高折 射率膜層采用二氧化鈦、五氧化二鉭或五氧化二鈮中的一種。
7. 如權利要求l所述的藍色分光片的膜堆結構，其特征在于所述中 間折射率膜層的折射率為l. 6至1. 9。
8. 如權利要求7所述的藍色分光片的膜堆結構，其特征在于所述中 間折射率膜層采用三氧化二鋁、氧化鎂、三氧化二釔或默克材料M1中的一種。
9. 如權利要求l所述的藍色分光片的膜堆結構，其特征在于所述低 折射率膜層的折射率為l. 4至1. 5。
10.如權利要求9所述的藍色分光片的膜堆結構，其特征在于所述 低折射率膜層采用二氧化硅。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于藍色分光片的膜堆結構，該膜堆結構包括一透明基底和疊于其上的第一周期性膜堆、第二周期性膜堆。第一周期性膜堆由高折射率膜層和低折射率膜層堆疊而成，第二周期性膜堆由高折射率膜層和中間折射率膜層堆疊而成，中間折射率膜層的折射率高于低折射率膜層的折射率且低于高折射率膜層的折射率。第一周期性膜堆的周期性結構為兩個高折射率膜層中間夾著低折射率膜層，第二周期性膜層的周期性結構為高折射率膜層和中間折射率膜層交替層疊。
文檔編號G02B1/10GK101430389SQ20071020239
公開日2009年5月13日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權日2007年11月6日
發(fā)明者林君鴻 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司