专利名称：光栅偏振片的制作方法
技术领域：
本发明涉及偏振片技术领域，特别涉及一种光栅偏振片。
背景技术：
偏振片是液晶显示、光学測量、光通信等系统中的ー种非常重要的光学元件，其具有非常广阔的市场。偏振片一般可以分为反射及折射偏振片、ニ向色性偏振片、双折射晶体偏振片等传统偏振片和光栅偏振片。传统的偏振片体积过大、制作过程复杂，而且仅仅在较小的波长范围内具有大的消光比，不能满足显示行业轻量型、超薄型、低成本的要求。
在现有的光栅偏振片中，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。图I为ー维矩形金属光栅的结构图及产生偏振性能的原理图。其中，I为透明基底，2为金属光栅，金属光栅的周期为P，金属光栅2的宽度为W，高度为H，3为光源。在如图I所示的金属光栅偏振片中，影响金属光栅偏振片偏振特性的主要因素是金属光栅2的周期P与光源3入射波长之间的关系。当金属光栅2的周期P比光源3发出的光的入射波长大时，金属光栅偏振片不具有偏振性能；当金属光栅2的周期P比光源3发出的光的入射波长小很多时，金属光栅2具有偏振性能,金属光栅偏振片反射与金属光栅延伸方向平行的电场分量，形成平行于金属光栅延伸方向的TE偏振光；金属光栅同时透射与金属光栅延伸方向垂直的电场分量，形成垂直于金属光栅延伸方向的TM偏振光；当金属光栅的周期P在入射波长的一半到两倍之间时，金属光栅属于过渡区域，金属光栅的透射效率及反射效率都有急剧变化。对于周期小于入射波长的光栅(称为亚波长光栅)，传统的标量衍射理论已不再使用，需要用严格的矢量衍射理论来描述。研究表明，能够用于可见光光谱范围的性能较好(高透射效率、高消光比)的金属偏振光栅的周期都很小，通常要求小于200nm。图2所示为现有的双层金属光栅偏振片结构示意图。如图2所示，在现有的金属光栅偏振片中，其具有两个金属层4、5。在现有的双层金属光栅偏振片中，要求两个金属层4、5及金属层4下方的光栅介质层6都是矩形结构，同吋，由于要求金属光栅之间的周期P小于200nm，在蒸镀金属层5吋，具有金属层5的两侧壁为陡直结构，因此，其制备难度大，而且还会降低TM光的透射效率和消光比，消光比是指TM光的透射效率与TE光的透射效率的比值。且在现有的双层金属光栅偏振片结构中，在可见光波段内，TM光的透射率在不同的波长范围内具有较大的波动，因此，其对不同波长的可见光透射率差异较大。在液晶显示技术中，如何设计ー种制备简单、对可见光波段范围内不同波长的光线透射率保持稳定、且TM光透射率高、消光比高的光栅偏振片，成为所述领域研究发展的趋势。
发明内容
基于现有的金属光栅偏振片在可见光波段内，TM光的透射率在不同的波长范围内具有较大的波动，其对不同波长的可见光透射率差异较大的问题。本发明提供了一种制备简单、TM光透射率高且具有较高消光比，同时，其在可见光波段内，TM光的透射率在不同的波长范围内基本上保持稳定的光栅偏振片，以克服现有光栅偏振片中所存在的问题。具体地，本发明实施例提出的一种光栅偏振片，包括基底以及多个栅线単元。所述多个栅线单元周期性地设置在所述基底的ー个表面上。所述每个栅线单元分别包括光栅介质层、第一金属层以及第ニ金属层。所述光栅介质层设置在所述基底上，且所述光栅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。所述光栅介质层的顶面的宽度小于所述底面的宽度。所述第一金属层设置在所述介质层的顶面上，所述第ニ金属层位于所述相邻的光栅介质层之间。所述光栅介质层的顶面的高度大于所述第二金属层的高度。
在本发明中，进ー步地，上述每个栅线单元的光栅介质层分别包括远离所述基底的第一部分及靠近所述基底的第二部分；且所述第一部分的截面形状为矩形，所述第二部分的截面形状为梯形。在本发明中，进ー步地，上述基底包括相对设置的第一表面及第ニ表面，所述多个栅线单元分别周期性地形成于所述第一表面及所述第二表面。并且，形成于所述第一表面上的栅线单元与形成于所述第二表面上的栅线单元关于所述基底相对称。在本发明中，进ー步地，上述基底包括相对设置的第一表面及第ニ表面，所述多个栅线单元周期性地形成于所述第一表面，所述第二表面上周期性地设置有多个光栅介质层。并且，所述第二表面上设置的光栅介质层与所述第一表面上的光栅介质层关于所述基底相对称。在本发明中，进ー步地，进ー步包括保护层，所述保护层形成于所述多个栅线単元上。在本发明中，进ー步地，所述保护层由增透膜形成。在本发明中，进ー步地，相邻的光栅介质层的第二部分之间形成V型沟槽，所述第ニ金属层对应于所述V型沟槽的部分形成其截面形状为V型结构。在本发明中，进ー步地，相邻的光栅介质层的第二部分之间形成倒梯形沟槽，所述第二金属层对应于所述倒梯形沟槽的部分形成其截面形状为倒梯形结构。在本发明中，进ー步地，光栅介质层底面的宽度为所述光栅介质层顶面宽度的1.4至I. 8倍。在本发明中，进ー步地，形成所述光栅介质层的材料与所述基底的材料相同。在本发明所提供的光栅偏振片中，，其制备简単、TM光透射率高且具有较高消光比，同时，其在可见光波段内，TM光的透射率在不同的波长范围内基本上保持稳定。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、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。
图I为ー维矩形金属光栅的结构图及产生偏振性能的原理图。图2所示为现有的双层金属光栅偏振片结构示意图。图3是本发明第一实施例中的光栅偏振片的结构示意图。图4为采用电子束直写曝光技术制造图3所示光栅偏振片的エ艺流程图。图5为采用纳米压印技术制造图3所示的光栅偏振片的エ艺流程图。图6A是图3所示的光栅偏振片在第一组结构參数下，TM光的透射效率与入射光的波长的关系图。图6B是图3所示的光栅偏振片在第一组结构參数下，TE光的透射效率与入射光 的波长的关系图。图6C是由图6A与图6B得到的消光比与入射光的波长的关系图。图7A是图3所示的光栅偏振片在第二组结构參数下，TM光的透射效率与入射光的波长的关系图。图7B是图3所示的光栅偏振片在第二组结构參数下，TE光的透射效率与入射光的波长的关系图。图7C是由图7A与图7B得到的消光比与入射光的波长的关系图。图8A是图3所示的光栅偏振片在第三组结构參数下，TM光与TE光的透射效率与入射光的波长的关系图。图8B是由图8A得到的消光比与入射光的波长的关系图。图9是本发明第二实施例提出的光栅偏振片的结构示意图。图IOA是图9所示的光栅偏振片的TM光的透射效率与入射光的波长的关系图。图IOB是图9所示的光栅偏振片的TE光的透射效率与入射光的波长的关系图。图11是本发明第三实施例提出的光栅偏振片的结构示意图。图12A是图11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12B是图11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。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明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，对依据本发明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。有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合參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，当可对本发明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參考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。图3是本发明第一实施例中的光栅偏振片的结构示意图。请參照图3，本实施例提出的光栅偏振片10包括基底12以及形成于基底12上的多个栅线単元14。其中，多个栅线単元14周期性地设置在基底12上，每个栅线单元14分别包括光栅介质层140、第一金属层142以及第二金属层144。光栅介质层140设置在基底12上，且光栅介质层140包括远离基底12的顶面140a、靠近基底12的底面140b、和两个连接底面140b和顶面140a的侧面140c，其中，光栅介质层140的顶面140a的宽度W1小于底面140b的宽度W2。第一金属层142设置在光栅介质层140的顶面140a上，第二金属层144设置在相邻的光栅介质层140之间，且光栅介质层140的顶面140a的高度Iv大于第二金属层144的高度h2，这里所说的“高度”都是指元件顶面与基底12上表面之间的距离。在本实施例中，如图3所示，每个栅线单元14的光栅介质层140分别包括远离基底12的第一部分1400及靠近基底12的第二部分1402，相邻的光栅介质层140的第二部分1402之间形成V型沟槽，即第二金属层144对应于V型沟槽的部分形成其截面形状为V型结构。当然，在本发明的其他实施方式中，相邻光栅介质层140的第二部分1402之间也可以形成倒梯形沟槽，即第二金属层144对应于倒梯形沟槽的部分形成其截面形状为倒梯形结构。请再參照图3，于本实施例中，每个栅线单元14的光栅介质层140的第一部分1400的截面形状为矩形，第二部分1402的截面形状为梯形。当然，第二部分1402的截面形状也可以为近似的梯形，例如其侧边可以为弧线，而不是直线，也就是说只要光栅介质层的顶面140a的宽度W1小于底面140b的宽度W2即可，本发明并不以此为限。 于本实施例中，基底12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，其中，塑料薄膜可以采用聚碳酸酯(Polycarbonate,简称PC)、聚氯こ烯(Po Iy vinyl chloride,简称 PVC)、聚酯(Polythylene terephthalate 简称 PET)、聚甲基丙烯酸甲酉旨(Polymethylmethacrylate,简称 PMMA),或聚丙烯(Biaxially OrientedPolypropylene,简称 Β0ΡΡ)。此外，光栅介质层140的材料与基底12的材料可以相同，也可以不相同。光栅介质层140与基底12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，在本发明中，光栅介质层140和基底12的材料也可采用对可见光不吸收的材料。光栅介质层140和基底12的折射率相同或者接近，例如大约为I. 5。第一金属层142和第二金属层144的材料可以为铝、金、银、或铜等。本实施例中的光栅偏振片10可以采用电子束直写曝光技术或者纳米压印技术制成。图4为采用电子束直写曝光技术制造光栅偏振片10的エ艺流程图，请參照图4，其流程为，首先在透明材质(例如玻璃)的基板上蒸镀金属层(例如铝金属层)和旋转电子束抗蚀剂，然后进行曝光显影，干法蚀刻金属层形成第一金属层142，然后再以第一金属层142为掩膜，干法蚀刻基板形成光栅介质层140，然后蒸镀第二金属层144。在该制备过程中，由于光栅介质层140之间为V型沟槽，因此，与如图2所示的现有金属光栅偏振片中矩形沟槽相比，其蚀刻过程相对简单了很多。图5为采用纳米压印技术制造光栅偏振片10的エ艺流程图，请參照图5，其流程为，首先提供图案化的硬模(其材质例如为硅材料)及形成有介质层(例如光刻胶)的基板12，然后用硬模模压光栅介质层形成图案，接着进行脱模，脱模后光栅介质层140的结构如图5中所示，不再赘述。然后在光栅介质层140上通过蒸镀分别形成第一金属层142和第二金属层144。在该制备过程中，第一金属层142和第二金属层144可以同时蒸镀形成，也可以分开蒸镀形成，优选情况下，第一金属层142和第二金属层144同时蒸镀形成，这样可以节省时间和エ序。在本发明中，由于每个栅线单元14中的光栅介质层140第二部分1402的截面为梯形结构，即其顶面140a的宽度W1小于底面140b的宽度W2，且光栅介质层的顶面140a的高度Iv大于第二金属层144的高度h2，因此本发明的光栅偏振片的光学特性较好。下面通过实验验证本发明实施例提出的光栅偏振片在不需降低光栅偏振片栅线単元14的周期的前提下具有较高的TM光的透射效率，且在可见光的波长范围内，TM光的透射率在不同的波长范围内基本上保持一致。假设入射光的波长介于O. 4 μ m到I. 2 μ m之间，第一金属层142及第ニ金属层144的材质均为铝。图3的光栅偏振片的结构參数(第一组)如下栅线单元14的周期长度P=200nm，光栅介质层140的顶面140a的宽度W1=IOOnm,光栅介质层140的底面140b的宽度W2介于IOOnm至200nm之间，第一金属层142的厚度Ii1=TOnm,光栅介质层140的高度Iv=IOOnm,光栅介质层第二部分1402的高度hT=60nm。在此条件下，TM光的透射效率与入射光的波长的关系如图6A所示，其中曲线50、51、52、53、54分别是底面140b的宽度W2为IOOnm, 120nm、150nm、180nm、200nm时TM光的透射效率，需要说明的是，当W2为IOOnm时，即为如图2所示的现有双层金属光栅结构偏振片的情形。在此条件下，TE光的透射效率与入射光的波长的关系如图6B所示，其中曲线55、56、57、58、59分别是底面140b的宽度W2为IOOnm, 120nm、150nm、180nm、200nm时TE光的透射效率，需要说明的是，当W2为IOOnm时，即 为如图2所示的现有的双层金属光栅结构偏振片的情形。由图6A及图6B得到的消光比与入射光的波长的关系如图5C所示，其中曲线500、501、502、503、504分别是底面140b的宽度W2为lOOnm、120nm、150nm、180nm、200nm时的消光比，需要说明的是，当W2为IOOnm时，即为如图2所示的现有的双层金属光栅结构偏振片的情形。由图6A可以看出，由TM光透射率曲线50、51及54可以看出，在宽度W2为100nm、120nm或200nm时，其对应的TM透射率在整个可见光的波长范围内波动较大。由图6A可知，在宽度W2为150nm、180nm时，其对应的TM透射率在整个可见光的波长范围内基本上保持稳定。经多次验证分析，在宽度W2为140nm至180nm的范围内，即当宽度W2为宽度W1的I. 4倍至I. 8倍时，基本上都能达到上述效果。同时，由图6A可知,在波长为O. 4 μ m至O. 55 μ m的波长范围内，随着光栅介质层底面140b的宽度W2的増大，TM光的透射效率具有大幅度的提高。依据图6B及图6C可以看出，虽然TE光的透射效率也有增大的现象，也就是说TE光的泄露也有所增加，消光比也有所下降，但是相对于如图6A中TM透射率在可见光波长范围内对不同波长的可见光透射率的稳定性来说，TE透射效率的增大幅度及消光比的下降幅度所产生的影响可以忽略。假设入射光的波长介于O. 4 μ m到I. 2 μ m之间，第一金属层142及第ニ金属层144的材质均为铝。图3的光栅偏振片的结构參数(第二组)如下栅线单元14的周期长度P=200nm，光栅介质层140的顶面140a的宽度W1=IOOnm,光栅介质层140的底面140b的宽度W2=150nm,第一金属层142的厚度Ii1=TOnm,光栅介质层的高度hpi=100nm,光栅介质层第二部分1402的高度hT介于40nm至70nm之间。在此条件下，TM光的透射效率与入射光的波长的关系如图7A所示，其中曲线60、61、62、63分别是光栅介质层第二部分1402的高度1^为4011111、5011111、6011111、7011111时了1光的透射效率。在此条件下，TE光的透射效率与入射光的波长的关系如图7B所示，其中曲线64、65、66、67分别是介质层第二部分1402的高度hT为40nm、50nm、60nm、70nm时TE光的透射效率。由图7A及图7B得到的消光比与入射光的波长的关系如图7C所示，其中曲线600、601、602、603分别是光栅介质层第二部分1402的高度hT为40nm、50nm、60nm、70nm时的消光比。由图7A可以看出，在波长为O. 4 μ m至O. 55 μ m的波长范围内，随着光栅介质层第二部分1402的高度hT的增高，也就是梯形部分越高，TM光的透射效率具有大幅度的提高；同时，由图7A可知，在整个可见光波长为O. 4 μ m到I. 2 μ m范围内，随着光栅介质层第二部分1402的高度hT的增高，TM透射率在可见光波长范围内整体上更加趋于稳定。依据图7B及图7C可以看出，虽然TE光的透射效率也有增大的现象，也就是说TE光的泄漏也有所増加，消光比也有所下降，但是相对于如图7A中増大的TM透射率以及TM透射率在整个可见光波长范围内的稳定性来说，TE透射效率的增大幅度及消光比的下降幅度所产生的影响可以忽略。假设入射光的波长介于O. 4 μ m到O. 8 μ m之间，第一金属层142及第ニ金属层144的材质均为铝。图3的光栅偏振片的结构參数(第三组)如下栅线单元14的周期长度P=200nm，光栅介质层140的顶面140a的宽度W1=IOOnm,光栅介质层140的底面140b的宽度W2=150nm，第一金属层142的厚度光栅介质层140的高度tv=120nm，光栅介质层第二部分1402的高度hT=60nm。在此条件下，TM光及TE光的透射效率与入射光的波长的关系如图8A所示，其中曲线70、71分别是TM光的透射效率及TE光的透 射效率。由图8A得到的消光比与入射光的波长的关系如图8B所示。由图8A至图SB可以看出，通过增加第一金属层142的厚度Ii1以及增加光栅介质层140的高度hp,，在保持TM光透射的同吋，TE光的泄露可以被抑制，因此能够同时提高消光比。同时还可以看出，第一金属层142的厚度Ii1与光栅介质层140的高度Iv越接近，达到的效果越好。图9是本发明第二实施例提出的光栅偏振片的结构示意图。请參考图9，于本实施例中，光栅偏振片80包括基底82以及形成于基底82上表面的多个栅线単元84，每个栅线単元84的光栅介质层840分别包括远离基底82的第一部分8400及靠近基底82的第二部分8402。本实施例中多个栅线单元84的结构与位置关系与如图3所示第一实施例中的多个栅线単元14的结构与位置关系相同，这里不再赘述。于本实施例中，基底下表面也形成有多个栅线単元84，且位于基底82下表面的多个栅线単元84与位于基底82上表面的多个栅线単元84相对于基底82呈对称分布。换句话说，本实施例的光栅偏振片80为双面结构，其包括基底82以及位于基底82上下表面呈对称分布的多个栅线単元84，栅线单元84包括有光栅介质层840、第一金属层842以及第二金属层844,其中，光栅介质层840包括远离基底82的顶面840a、靠近基底82的底面840b、和两个连接底面840b和顶面840a的侧面 840c ο进ー步的，多个栅线単元84上还可以形成一保护层86，优选情况下，该保护层86由增透膜形成。当然，也可以根据需求设计为其他的光学膜层，本发明并不以此为限。下面通过实验验证图9的光栅偏振片80在不需降低光栅偏振片的栅线单元的周期的前提下也具有较高的TM光的透射效率、较低的TE光的透射效率。假设入射光的波长介于O. 4 μ m到I. 2 μ m之间，第一金属层842及第ニ金属层844的材质均为招。图9的光栅偏振片的结构參数如下栅线单元84的周期长度P=200nm，光栅介质层840的顶面840a的宽度W1=IOOnm,光栅介质层840的底面840b的宽度W2介于IOOnm至200nm之间，第一金属层842的厚度hfTOnm，光栅介质层840的高度Iv=IOOnm,光栅介质层第二部分8402的高度hT=60nm，基底82的厚度为3 μ m。在此条件下，TM光的透射效率与入射光的波长的关系如图IOA所示，其中曲线90、91、92、93、94分别是底面840b的宽度W2为lOOnm、120nm、150nm、180nm、200nm时TM光的透射效率，在此条件下，TE光的透射效率与入射光的波长的关系如图IOB所示，其中曲线95、96、97、98、99分别是底面840b的宽度W2为lOOnm、120nm、150nm、180nm、200nm时TE光的透射效率。由图10A可以看出，在波长为0. 4 μ m至0. 55 μ m的波长范围内，随着光栅介质层底面840b的宽度W2的増大，TM光的透射效率具有大幅度的提闻；同时，由图IOA可知,在整个可见光波长为O. 4 μ m到I. 2 μ m范围内，随着光棚介质层底面840b的宽度W2的増大，TM光的透射率在可见光波长范围内整体上更加趋于稳定。依据图IOB可以看出，虽然TE光的透射效率也有増大的现象，也就是说TE光的泄露也有所增加但是相对于如图IOA中增大的TM透射率来说，TE透射效率的增大幅度所产生的影响可以忽略。图11是本发明第三实施例提出的光栅偏振片的结构示意图。请參考图11，于本实施例中，光栅偏振片100包括基底102以及形成于基底102上表面的多个栅线単元104，每个栅线单元104的光栅介质层1040分别包括远离基底102的第一部分10400及靠近基底102的第二部分10402。本实施例中多个栅线单元104的结构与位置关系与第一实施例中的多个栅线単元14的结构与位置关系相同，这里不再赘述。于多个栅线单元104上还形成有一保护层106,优选情况下,该保护层106由增透膜形成。于本实施例中，基底102下表面也同时形成有多个光栅介质层104(Γ ,基底102下表面的该光栅介质层104(Γ的形状与 位于基底102上表面的栅线单元104中光栅介质层1040的形状相同，且两者关于基底102对称。位于基底102下表面的光栅介质层104(Τ下部也形成有保护层108，优选情况下，该保护层108由增透膜形成。换句话说，本实施例的光栅偏振片100为双面结构，其包括基底102、位于基底102上表面的多个栅线単元104以及位于基底102下表面的多个光栅介质层104(Τ。并且，下表面上设置的光栅介质层104(Τ与上表面上的光栅介质层1040相对称。其中，光栅介质层1040包括远离基底102的顶面1040a、靠近基底102的底面1040b、和两个连接底面1040b和顶面1040a的侧面1040c。当然，本实施例中的保护层也可以根据需求设计为其他的光学膜层，本发明并不以此为限。假设入射光的波长介于O. 4 μ m到O. 8 μ m之间，第一金属层1042及第ニ金属层1044的材质均为铝。图11的光栅偏振片的结构參数如下栅线单元104的周期长度P=200nm，光栅介质层1040的顶面1040a的宽度W1=IOOnm,第一金属层1042的厚度Ii1=TOnm,光栅介质层的高度hpi=100nm,光栅介质层第二部分10402的高度hT=60nm。在此条件下，TM光的透射效率与入射光的波长的关系如图12A所示，其中曲线110为没有保护层、底面1040b的宽度W2为IOOnm时的曲线、曲线111、112、113、114、115分别是有保护层、底面1040b的宽度W2为100nm、120nm、150nm、180nm、200nm时TM光的透射效率。在此条件下，TE光的透射效率与入射光的波长的关系如图12B所示，其中曲线116为没有保护层、底面1040b的宽度W2为IOOnm时的曲线、曲线117、118、119、1110、1111分别是有保护层、底面1040b的宽度W2为100nm、120nm、150nm、180nm、200nm时TE光的透射效率。由图12A可以看出，在有保护层时，TM光的透射率在可见光波长范围内更加稳定，且其透射率也更高。在波长为0.4μπι至O. 55 μ m的波长范围内，随着光栅介质层底面1040b的宽度W2的増大，TM光的透射效率具有大幅度的提高；同时，由图12A可知，在整个可见光波长为O. 4μπι到I. 2μπι范围内，随着光栅介质层底面1040b的宽度W2的増大，TM光的透射率在可见光波长范围内整体上更加趋于稳定。依据图12B可以看出，虽然TE光的透射效率也有増大的现象，也就是说TE光的泄露也有所增加但是相对于如图12A中增大的TM透射率以及在可见光波长范围内TM光的透射率的稳定性来说，TE透射效率的增大幅度所产生的影响可以忽略。
由第二及第三实施例以及相关的实验结果可以看出，对于双面结构，可以进一歩降低TE光的泄露，使得偏振片的性能得到进ー步提高，同时可见光TM光的透射效率还可以大于60%，TM光的透射效率在可见光波长范围内更加趋于稳定。综上所述，本发明之光栅偏振片由于每个栅线单元采用大致为梯形结构的介质层，即光栅介质层的顶面的宽度小于其底面的宽度，这样可以大幅度提高入射光为短波长时TM光的透射效率，从而使得TM光的透射效率在整个可见光的波长范围内更加趋于稳定。虽然TE光的透射效率也会有増大的现象，但是本身TE光的透射效率比较低，由于TE光的増大引起的额外吸收损失只占由于TM光的透射效率提高引起的亮度增强的ー小部分，整体上增强效率比上下等宽的矩形结构的效果好很多。此外，在光栅偏振片的制备过程中由于相邻的光栅之间为V型沟槽结构，这样使得位于相邻的光栅之间的第二金属层在蒸镀金属时也相对容易简单了许多，从而使得光栅偏振片的制备过程较简単。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述掲示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种光栅偏振片，其特征在于，其包括 基底以及多个栅线单元，所述多个栅线单元周期性地设置在所述基底的一个表面上，所述每个栅线单元分别包括光栅介质层、第一金属层以及第二金属层，所述光栅介质层设置在所述基底上，且所述光栅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，所述光栅介质层的顶面的宽度小于所述底面的宽度，所述第一金属层设置在所述光栅介质层的顶面上，所述第二金属层位于所述相邻的光栅介质层之间，所述光栅介质层的顶面的高度大于所述第二金属层的高度。
2.根据权利要求I所述的光栅偏振片，其特征在于，所述每个栅线单元的光栅介质层分别包括远离所述基底的第一部分及靠近所述基底的第二部分；且所述第一部分的截面形状为矩形，所述第二部分的截面形状为梯形。
3.根据权利要求I所述的光栅偏振片，其特征在于，所述基底包括相对设置的第一表面及第二表面，所述多个栅线单元分别周期性地形成于所述第一表面及所述第二表面，并且，形成于所述第一表面上的栅线单元与形成于所述第二表面上的栅线单元关于所述基底相对称。
4.根据权利要求I所述的光栅偏振片，其特征在于，所述基底包括相对设置的第一表 面及第二表面，所述多个栅线单元周期性地形成于所述第一表面，所述第二表面上周期性地设置有多个光栅介质层，并且，所述第二表面上设置的光栅介质层与所述第一表面上的光栅介质层关于所述基底相对称。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的光栅偏振片，其特征在于，进一步包括保护层，所述保护层形成于所述多个栅线单元上。
6.根据权利要求5所述的光栅偏振片，其特征在于，所述保护层由增透膜形成。
7.根据权利要求2所述的光栅偏振片，其特征在于，相邻的光栅介质层的第二部分之间形成V型沟槽，所述第二金属层对应于所述V型沟槽的部分形成其截面形状为V型结构。
8.根据权利要求2所述的光栅偏振片，其特征在于，相邻的光栅介质层的第二部分之间形成倒梯形沟槽，所述第二金属层对应于所述倒梯形沟槽的部分形成其截面形状为倒梯形结构。
9.根据权利要求I所述的光栅偏振片，其特征在于，所述光栅介质层底面的宽度为所述光栅介质层顶面宽度的I. 4至I. 8倍。
10.根据权利要求I所述的光栅偏振片，其特征在于，形成所述光栅介质层的材料与所述基底的材料相同。
全文摘要
本发明涉及一种光栅偏振片，包括基底以及多个栅线单元。多个栅线单元周期性地设置在基底的一个表面上，每个栅线单元分别包括光栅介质层、第一金属层以及第二金属层。光栅介质层设置在基底上，且光栅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。光栅介质层的顶面的宽度小于底面的宽度，第一金属层设置在光栅介质层的顶面上，所述第二金属层位于所述相邻的光栅介质层之间。光栅介质层的顶面的高度大于第二金属层的高度。在本发明的光栅偏振片结构中，其制备简单、TM光透射率高且具有较高消光比，同时，其在可见光波段内，TM光的透射率在不同的波长范围内基本上保持稳定。
文档编号G02B5/18GK102681078SQ20121018363
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者叶志成, 崔宏青 申请人:上海交通大学, 南京大学, 昆山龙腾光电有限公司