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摘 要：近些年来，液晶投影显示技术取得了较多的发展成果，并因其自身的巨大优势在教育、商业、军事等各大领域中得到了广泛的应用。这一技术实际上也涉及了诸如微电子、电子电路等多方面技术领域，而其中的光学技术在投影机自身的亮度、投影度、色彩等方面都有著较为深远的影响，光学技术中的光学薄膜则是对投影机的色彩有着较为显著的作用。基于此，本文围绕液投影显示技术中光学薄膜的应用展开相应的研究。
关键词：液晶投影显示;光学薄膜;应用
1、光学薄膜概述
光学薄膜技术从其本质上来看，就是利用基片表面分层介质通过光线的时候，介质内多个界面的产生的光线折射及发射现象。并根据实际需求的差异，在合理制作及设计的基础上，最终实现合理化调整及再分配的界面上光波相位及能量等特性的目标。通常而言，光学系统内部的光学薄膜发挥着如下几方面的作用：第一，光学效率的提高及杂光的降低，比如高反射膜等具备这一功能。第二，调整分配能量。比如，分色膜、分束膜等都是以实际投影显示技术的需求变化为基础，针对能量进行再分配的光学元件。第三，通过波长的选择性来提升整个系统的信噪比，比如窄带、带通滤光片等都具备此项功能。第四，通过使用ITO透明性导电膜等实现一些特殊功能。这种种功能对应的光学薄膜在液晶投影显示系统中基本上都得到了应用。
2、液晶投影显示技术中光学薄膜的应用
2.1隔红外紫外滤光片
这一类型光片的主要作用就是将灯源光谱内的紫外及红外光完全去除，在液晶投影显示系统中的紫外光会影响到的LCD、LCOS、DMD等芯片。对于前两者而言，系统在长时间接受紫外光照射的情况下，液晶的取向层将会出现液晶方向混乱的问题，最终带来的就是液晶调制作用逐步丧失的现象。除此之外，长时间的紫外光照射也会带来液晶分子自身的变化问题。而对于DMD芯片来说，长时间的紫外光照射会损害芯片内部的反射镜，从而大幅度降低整体的发射效率，并且紫外光对于LCD的影响程度要显著高于DLP。通过相关实验结果中证明，420纳米之下的紫外光对于芯片自身的损害程度较大，而同样的红外光会在大幅度提升图像芯片温度的基础上，降低芯片的使用寿命，但700纳米之上的光对于整个投影仪的亮度贡献并非是十分显著。为此，在液晶投影显示技术中使用光学膜薄过滤的紫外及红外光波长就是420纳米之下及700纳米之上的。现在虽然此类薄膜属 于经典的光学薄膜但要得到性能很好的产品也有很多事情要做：第一，要由宽的红外和紫外波段的反射以及可见光范围内的高透过率。第二，减少光谱的抖动提高截止特性。第三，没有颜色失真。第四，良好的化学及机械稳定性。第五，要求反射特性不受基底的影响。
2.2色轮分色膜
光学薄膜中的分色膜，其主要目标就是将一束白光划分为红、蓝、率三大原色，当前最为常用的色轮形状主要是以扇形及螺旋形为主，但无论是使用何种形式的色轮，使用的薄膜类型也是以透红反蓝绿、透蓝反红绿、透绿反红蓝为主。在实际的设计过程中，需要考虑的一个问题就是如何有效的抑制通带的波纹及提升通带的透过率，除此之外，敏感层数量的减少也是一个十分重要的问题。这种种问题会对薄膜的可镀制性及批量生产带来极大的影响。同时，在截止波长位置上的透过率曲线的要求是越陡峭越好，这也就意味着分色性的良好。就目前的情况来看，市面上大多数的分色膜，截止波长位置上的透过率曲线都是十分陡峭的，并且整个通带的通过率基本都维持在98%之上，同时也基本消除了透射峰的抖动。
2.3TIR棱镜膜
在DLP系统的关键元件之一就是TIR棱镜，这一元件也被人们称为是DLP系统的光门，在图像对比度及一致性的提升上发挥着极为关键的作用。TIR棱镜可以显著的增强傍轴照明度，并通过焦深的缩短使得图像结构更为紧凑。在其工作的表面需要将一层满足实际角度需求的减反膜镀制其上，并且还需要在其他几个的非工作面上均匀涂抹质量较高的黑色涂料，同时在胶合两个棱镜的过程中需要预留出一个满足实际需求的空间。
通过TIR棱镜膜的使用，可以将入射光在达到间隙层的时候做到被完全反射，而经由DLP调制之后的光束就可以在直接通过光门的情形下入射到投影机的镜头上，并且通过相关研究证实，这一类型减反膜的入射角度误差在4度之内的情况下，波长位于420纳米到680纳米之间的光线透过率基本都可以维持在90%之上，而在入射角度误差小于8度的情况下，透过率也可以维持在80%之上。
2.4光导管元件
光导管这一元件主要是被应用在DLP投影系统之中，其结构是空腔类型，在其内表面上镀有一层厚度均匀的反射膜，同时这些反射膜需要做到反射波长420纳米到680纳米之间的光线，同时光线入射角度需要维持在70度左右，且反射率需要到达98%之上。
在此之前的光导管使用的都是实心结构，而如今将之改变为空腔结构的主要原因就是为了通过反射的提升来提高射光的准直性，并且将光导管外侧灰尘对于光束传输的影响程度降至最低。除此之外，光导管实心结构的应用，就会对整个材料的均匀程度、纹理、气泡的存在提出更高的要求。而空腔结构存在于工艺成熟的情形下，光导管本身的性能就会十分稳定，在促使结构更加紧凑的同时也可将光源波动带来的负面影响降至最低。除此之外，空腔结构下的光导管制作成本也会得到显著的降低。
但是，制作此类薄膜的主要难题有：第一，要保持在较大的入射角范围内 对 420～680nm 任何波段任何偏振态的反射率都要达到 98%以上。第二，提高薄膜的耐腐蚀性和耐高温性。第三，反射片的胶合。
3、总结
对于分色和合色系统来说 ，薄膜的光谱特性—通带是否平、截止是否深、过渡是否陡、定位是否准是影响图像的彩色还原、彩色平衡、色饱和度和对比度的直接因素;而增透膜、反光膜其通带或反射带是否够宽够平，也间接影响着图像的质量。总之，随着投影显示业的发展，对光学薄膜提出了更新更高的要求，也为薄膜事业的发展提供了新的契机。
参考文献
[1]丁毅，顾培夫，孙旭涛，郑臻荣，章岳光，李海峰.用于液晶投影显示的薄膜偏振分束器[J].浙江大学学报（工学版），2019，43（08）：1433-1437.
[2]周平. 液晶投影仪照明系统的研究[D].浙江大学，2018.
[3]黄昱勇. 光学薄膜在投影显示和光开关中的应用[D].浙江大学，2017.
关键词：液晶投影显示;光学薄膜;应用
1、光学薄膜概述
光学薄膜技术从其本质上来看，就是利用基片表面分层介质通过光线的时候，介质内多个界面的产生的光线折射及发射现象。并根据实际需求的差异，在合理制作及设计的基础上，最终实现合理化调整及再分配的界面上光波相位及能量等特性的目标。通常而言，光学系统内部的光学薄膜发挥着如下几方面的作用：第一，光学效率的提高及杂光的降低，比如高反射膜等具备这一功能。第二，调整分配能量。比如，分色膜、分束膜等都是以实际投影显示技术的需求变化为基础，针对能量进行再分配的光学元件。第三，通过波长的选择性来提升整个系统的信噪比，比如窄带、带通滤光片等都具备此项功能。第四，通过使用ITO透明性导电膜等实现一些特殊功能。这种种功能对应的光学薄膜在液晶投影显示系统中基本上都得到了应用。
2、液晶投影显示技术中光学薄膜的应用
2.1隔红外紫外滤光片
这一类型光片的主要作用就是将灯源光谱内的紫外及红外光完全去除，在液晶投影显示系统中的紫外光会影响到的LCD、LCOS、DMD等芯片。对于前两者而言，系统在长时间接受紫外光照射的情况下，液晶的取向层将会出现液晶方向混乱的问题，最终带来的就是液晶调制作用逐步丧失的现象。除此之外，长时间的紫外光照射也会带来液晶分子自身的变化问题。而对于DMD芯片来说，长时间的紫外光照射会损害芯片内部的反射镜，从而大幅度降低整体的发射效率，并且紫外光对于LCD的影响程度要显著高于DLP。通过相关实验结果中证明，420纳米之下的紫外光对于芯片自身的损害程度较大，而同样的红外光会在大幅度提升图像芯片温度的基础上，降低芯片的使用寿命，但700纳米之上的光对于整个投影仪的亮度贡献并非是十分显著。为此，在液晶投影显示技术中使用光学膜薄过滤的紫外及红外光波长就是420纳米之下及700纳米之上的。现在虽然此类薄膜属 于经典的光学薄膜但要得到性能很好的产品也有很多事情要做：第一，要由宽的红外和紫外波段的反射以及可见光范围内的高透过率。第二，减少光谱的抖动提高截止特性。第三，没有颜色失真。第四，良好的化学及机械稳定性。第五，要求反射特性不受基底的影响。
2.2色轮分色膜
光学薄膜中的分色膜，其主要目标就是将一束白光划分为红、蓝、率三大原色，当前最为常用的色轮形状主要是以扇形及螺旋形为主，但无论是使用何种形式的色轮，使用的薄膜类型也是以透红反蓝绿、透蓝反红绿、透绿反红蓝为主。在实际的设计过程中，需要考虑的一个问题就是如何有效的抑制通带的波纹及提升通带的透过率，除此之外，敏感层数量的减少也是一个十分重要的问题。这种种问题会对薄膜的可镀制性及批量生产带来极大的影响。同时，在截止波长位置上的透过率曲线的要求是越陡峭越好，这也就意味着分色性的良好。就目前的情况来看，市面上大多数的分色膜，截止波长位置上的透过率曲线都是十分陡峭的，并且整个通带的通过率基本都维持在98%之上，同时也基本消除了透射峰的抖动。
2.3TIR棱镜膜
在DLP系统的关键元件之一就是TIR棱镜，这一元件也被人们称为是DLP系统的光门，在图像对比度及一致性的提升上发挥着极为关键的作用。TIR棱镜可以显著的增强傍轴照明度，并通过焦深的缩短使得图像结构更为紧凑。在其工作的表面需要将一层满足实际角度需求的减反膜镀制其上，并且还需要在其他几个的非工作面上均匀涂抹质量较高的黑色涂料，同时在胶合两个棱镜的过程中需要预留出一个满足实际需求的空间。
通过TIR棱镜膜的使用，可以将入射光在达到间隙层的时候做到被完全反射，而经由DLP调制之后的光束就可以在直接通过光门的情形下入射到投影机的镜头上，并且通过相关研究证实，这一类型减反膜的入射角度误差在4度之内的情况下，波长位于420纳米到680纳米之间的光线透过率基本都可以维持在90%之上，而在入射角度误差小于8度的情况下，透过率也可以维持在80%之上。
2.4光导管元件
光导管这一元件主要是被应用在DLP投影系统之中，其结构是空腔类型，在其内表面上镀有一层厚度均匀的反射膜，同时这些反射膜需要做到反射波长420纳米到680纳米之间的光线，同时光线入射角度需要维持在70度左右，且反射率需要到达98%之上。
在此之前的光导管使用的都是实心结构，而如今将之改变为空腔结构的主要原因就是为了通过反射的提升来提高射光的准直性，并且将光导管外侧灰尘对于光束传输的影响程度降至最低。除此之外，光导管实心结构的应用，就会对整个材料的均匀程度、纹理、气泡的存在提出更高的要求。而空腔结构存在于工艺成熟的情形下，光导管本身的性能就会十分稳定，在促使结构更加紧凑的同时也可将光源波动带来的负面影响降至最低。除此之外，空腔结构下的光导管制作成本也会得到显著的降低。
但是，制作此类薄膜的主要难题有：第一，要保持在较大的入射角范围内 对 420～680nm 任何波段任何偏振态的反射率都要达到 98%以上。第二，提高薄膜的耐腐蚀性和耐高温性。第三，反射片的胶合。
3、总结
对于分色和合色系统来说 ，薄膜的光谱特性—通带是否平、截止是否深、过渡是否陡、定位是否准是影响图像的彩色还原、彩色平衡、色饱和度和对比度的直接因素;而增透膜、反光膜其通带或反射带是否够宽够平，也间接影响着图像的质量。总之，随着投影显示业的发展，对光学薄膜提出了更新更高的要求，也为薄膜事业的发展提供了新的契机。
参考文献
[1]丁毅，顾培夫，孙旭涛，郑臻荣，章岳光，李海峰.用于液晶投影显示的薄膜偏振分束器[J].浙江大学学报（工学版），2019，43（08）：1433-1437.
[2]周平. 液晶投影仪照明系统的研究[D].浙江大学，2018.
[3]黄昱勇. 光学薄膜在投影显示和光开关中的应用[D].浙江大学，2017.