光栅偏振片制造技术

本发明专利技术涉及光栅偏振片，其包括基底以及多个光栅结构；多个光栅结构周期性地设置在基底上，其中每个光栅结构分别包括介质层、第一金属层以及第二金属层；介质层设置在基底上，且介质层包括靠近基底的底面、远离基底的顶面、和两个连接底面和顶面的侧面，介质层的顶面的长度大于底面的长度；第一金属层设置在介质层之上；第二金属层设置在基底上且位于介质层的一侧。本发明专利技术由于介质层的顶面的长度大于底面的长度，因此在不需降低光栅结构的周期的前提下提高了TM光的透射效率、抑制了TE光的泄露，同时还提高了光栅偏振片的消光比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及偏振片
，特别涉及一种光栅偏振片。技术背景偏振片，例如金属光栅偏振片，是液晶显示、光学测量、光通信等系统中的一种非常重要的光学元件，其具有非常广阔的市场。金属光栅偏振片具有独特的偏振性能，其原因在于垂直于光栅矢量(TM偏振)和平行于光栅矢量(TE偏振)偏振光的边界条件不同，其等效折射率也不同。现有的金属光栅偏振片主要分为单层和双层结构，为了提高TM光的透射效率，一般来说，要求金属光栅的周期小于200nm。对于双层结构，目前大多利用倾斜蒸镀金属的方式来获得双层结构，以避免相邻金属之间的开口被堵住。由于目前对金属光栅的周期要求较高，一般都要求在200nm以下，这样会造成金属光栅偏振片的制备难度较大。另外，现有的金属光栅的金属凸起为矩形结构，蒸镀金属时极容易把开口堵住，从而会降低TM光的透射效率和消光比(即TM光的透射效率/TE光的透射效率)。即使采用倾斜蒸镀金属的方式，也无法有效提高TM光的透射效率和消光比。因此，如何设计一种制备简单、易于加工、性价比高的光栅偏振片，成为该领域研究发展的趋势。
技术实现思路
因此，本专利技术提供光栅偏振片，以克服现有偏振片技术中存在的问题。具体地，本专利技术实施例提出的一种光栅偏振片，包括基底以及多个光栅结构；多个光栅结构周期性地设置在基底上，其中每个光栅结构分别包括介质层、第一金属层以及第二金属层；介质层设置在基底上，且介质层包括靠近基底的底面、远离基底的顶面、和两个连接底面和顶面的侧面，介质层的顶面的长度大于底面的长度；第一金属层设置在介质层之上；第二金属层设置在基底上且位于介质层的一侧。在本专利技术实施例中，上述介质层的高度大于第二金属层的高度。在本专利技术实施例中，上述介质层的截面为梯形结构。在本专利技术实施例中，上述介质层的连接底面和顶面的侧面为弧状的曲面。在本专利技术实施例中，上述介质层和基底采用同种材料而制成。在本专利技术实施例中，上述介质层和基底采用不同的材料而制成。在本专利技术实施例中，上述介质层和基底的折射率相同。在本专利技术实施例中，上述介质层和基底的折射率为1. 5。在本专利技术实施例中，上述介质层采用对可见光吸收小的透光率高的光刻胶材料而制成。此外，本专利技术实施例提出的一种光栅偏振片，其包括基底、第一光栅阵列以及第二光栅阵列，第一光栅阵列具有多个第一光栅结构，其中每个第一光栅结构分别包括介质层和金属层，介质层设置在基底上，而金属层设置在介质层上，且介质层包括靠近基底的底面、远离基底的顶面、和两个连接底面和顶面的侧面，每个第一光栅结构中介质层的顶面的长度大于底面的长度；第二光栅阵列具有多个非透光的第二光栅结构，其中每个第二光栅结构分别设置在基底上且位于对应的第一光栅结构的介质层的一侧。本专利技术上述实施例由于介质层的顶面的长度大于底面的长度，这样在不需降低光栅结构的周期的前提下就可以大幅度提高TM光的透射效率、抑制了 TE光的泄露，同时还可以提高光栅偏振片的消光比，即提高了 TM光的透射效率/TE光的透射效率的抑制比，其大于30 1，这样完全满足液晶显示亮度提高的要求。此外，在光栅偏振片的制备过程中由于介质层大致采用倒梯形结构，这样第一金属层和第二金属层的金属沉积也不容易挡住开口， 从而使得光栅偏振片的制备过程较简单。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1是本专利技术实施例提出的光栅偏振片的结构示意图。图2A是现有的一种光栅偏振片的TM光、TE光的透射效率与入射光的波长的关系图。图2B是由图2A得到的消光比与入射光的波长的关系图。图3A是图1的光栅偏振片的TM光、TE光的透射效率与入射光的波长的关系图。图;3B是由图3A得到的消光比与入射光的波长的关系图。图4是图1的光栅偏振片在其介质层与第二金属层之间的高度差为第一高度差时，TM光的透射效率与入射光的波长的关系图。图5A是图1的光栅偏振片在其介质层与第二金属层之间的高度差为第二高度差时，TM光的透射效率与入射光的波长的关系图。图5B是图1的光栅偏振片在其介质层与第二金属层之间的高度差为第二高度差时，TE光的透射效率与入射光的波长的关系图。图5C是由图5A与图5B得到的消光比与入射光的波长的关系图。图6是本专利技术另一实施例提出的光栅偏振片的结构示意图。图7A是图6的光栅偏振片的TM光的透射效率与入射光的波长的关系图。图7B是图6的光栅偏振片的TE光的透射效率与入射光的波长的关系图。图8是由图7A与图7B得到的消光比与入射光的波长的关系图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的光栅偏振片其具体实施方式、结构、特征及功效， 详细说明如后。有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本专利技术加以限制。图1是本专利技术实施例提出的光栅偏振片的结构示意图。请参考图1，本实施例的光栅偏振片包括基底11以及多个光栅结构12，其中这些光栅结构12周期性地设置在基底11 上。且每个光栅结构12分别包括介质层121、第一金属层122和第二金属层123。基底11可由透明材料制成，例如可以由玻璃或塑料薄膜等材料制成。每个光栅结构12中的介质层121设置在基底11上，其包括靠近基底11的底面 121b、远离基底11的顶面121a、和两个连接底面121b和顶面121a的侧面121c。在本专利技术中，介质层121的顶面121a的长度大于其底面121b的长度。优选地，在本实施例中，介质层121的截面为梯形结构。此外，介质层121的材料与基底11的材料可以相同，也可以不相同，例如介质层 121的材料可以采用对可见光吸收小的透光率高的光刻胶等材料而制成。当然，在本专利技术中，介质层121和基底11的材料也可采用对可见光不吸收的材料。介质层121和基底11 的折射率相同或者接近，例如大约为1. 5。第一金属层122设置在介质层121之上。优选地，第一金属层122的截面可为长方形，且其底边与介质层121的顶面121a的长度一致。第二金属层123设置在基底11上且位于介质层121的一侧。优选地，第二金属层 123的截面也可为长方形，且介质层121的高度hi大于第二金属层123的高度h。第一金属层122和第二金属层123的材料可以为铝、金、银、或铜等。换句话说，在本专利技术中，光栅偏振片可包括基底11、第一光栅阵列和第二光栅阵列，其中，第一光栅阵列包括多个由介质层121和第一金属层122所组成的第一光栅结构， 而第二光栅阵列包括多个由第二金属层123所组成的非透光的第二光栅结构。介质层121 设置在基底11上，而第一金属层122设置在介质层121上，且介质层121包括靠近基底11 的底面121b、远离基底11的顶面121a、和两个连接底面121b和顶面121a的侧面121c。而第二光栅阵列中作为非透光第二光栅结构的每个第二金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志成，崔宏青，
申请(专利权)人：昆山龙腾光电有限公司，上海交通大学，南京大学，
类型：发明
国别省市：