[發(fā)明專利]一種偏振元件及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910901965.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN110632697B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊陳楹;沈偉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州燈之塔科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B5/30
• 分類號(hào): G02B5/30
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 黃燕

本發(fā)明公開了一種偏振元件及其制備方法，偏振元件由基底及基底上所沉積的高低折射率膜堆組成，其中高折射率材料或/和低折射率材料為通過特殊蒸鍍方法實(shí)現(xiàn)各向異性特性的材料，從而使得在不同偏振態(tài)入射下實(shí)現(xiàn)高透射或高反射。本發(fā)明的偏振元件，與目前主要的偏振元件不同，它結(jié)合了高低折射率薄膜的折射率分布差異特性，利用傾斜蒸鍍等方法實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵膜層的各向異性特性，從而使得不同偏振條件下，整個(gè)膜堆有不同的光譜響應(yīng)，即優(yōu)良的偏振分束效果。該偏振元件只需調(diào)整薄膜沉積的工藝以及材料或厚度即可實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明偏振元件，制備方法步驟簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模、批量化生產(chǎn)。因此該發(fā)明有望在顯示、成像、探測(cè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件，具體涉及一種偏振分束元件及其制備方法，可應(yīng)用于顯示、成像、探測(cè)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光的偏振是光的重要屬性之一，可以分為偏振光、部分偏振光和自然光。光矢量的方向和大小按一定規(guī)律變化的稱為偏振光：(1)方向不變，大小隨相位變化的是線偏振光；(2)大小不變，方向規(guī)則變化，端點(diǎn)軌跡為圓的是圓偏振光；(3)大小和方向均規(guī)則變化，端點(diǎn)軌跡為橢圓的是橢圓偏振光。自然界中，自然環(huán)境下的普通光源一般為自然光。而在某一個(gè)方向上振動(dòng)比其他方向占優(yōu)勢(shì)的是部分偏振光。在消費(fèi)電子產(chǎn)品(顯示設(shè)備等)、光學(xué)儀器等應(yīng)用中，線偏振光是常用的偏振形式。偏振分束元件是這些應(yīng)用中不可或缺的偏振態(tài)控制元件，用來分離不同的偏振光，例如p偏振光和s偏振光。目前常用的偏振分束元件有吸收型薄膜偏振分束器、晶體偏振分束器、金屬線柵偏振分束器、波狀多層膜(二維光子晶體)偏振分束器、3M公司的多層干涉偏振分束器(DBEF:Dual Brightness Enhanced Film)、干涉型光學(xué)薄膜偏振分束器。這些偏振分束器實(shí)現(xiàn)：反射s-偏振光，透射p-偏振光；透射反射各50％的入射光，從而實(shí)現(xiàn)不同偏振的光分成幾乎相同的兩束光。上述偏振分束元件中，金屬線柵偏振分束器、多層干涉偏振分束器和波狀多層膜偏振分束器在垂直入射情況下使用。

在顯示領(lǐng)域，尤其是平板顯示中，反射偏振器將入射光分成p偏振光和s偏振光，并允許p偏振光透過，s偏振光反射，從而大大增加入射光能量的使用效率。目前，3M公司的多層干涉偏振分束器是平板顯示中最主要的偏振器件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種偏振元件，該偏振元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需在基底上沉積相應(yīng)的具有特定各向異性材料的膜系即可，其分束消光比與現(xiàn)有產(chǎn)品相當(dāng)，且性能穩(wěn)定，環(huán)境友好。

本發(fā)明還提供了一種偏振元件及其制備方法，該方法將只需使用到真空沉積技術(shù)，避免了電子束曝光、激光直寫或者納米壓印等復(fù)雜技術(shù)，整個(gè)方法步驟簡(jiǎn)單，適于工業(yè)化生產(chǎn)，大面積制備。

一種偏振元件，包括：

基底；

依次沉淀在基底上的一個(gè)或多個(gè)高低折射率膜堆；

每個(gè)高低折射率膜堆由若干高折射率膜層和低折射率膜層交替疊堆，其中高折射率膜層和低折射率膜層中至少有一層為各向異性膜層；

所有膜層對(duì)某一特定方向的偏振光折射率相等。

本發(fā)明的偏振元件由基底及基底上所沉積的高低折射率膜堆組成，其中高折射率材料或/和低折射率材料為通過特殊蒸鍍方法實(shí)現(xiàn)各向異性特性的材料，從而使得在不同偏振態(tài)入射下實(shí)現(xiàn)高透射或高反射。

具體的，三種高低折射率膜堆分別為各向同性低折射率/各向異性高折射率膜堆，各向同性高折射率/各向異性低折射率膜堆，各向異性低折射率/各向異性高折射率膜堆。各向同性折射率材料由傳統(tǒng)物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、電鍍、溶液法制備致密填充薄膜實(shí)現(xiàn)，各個(gè)偏振方向入射，材料折射率均相同。各向異性高/低折射率材料由傾斜蒸鍍物理氣相沉積、傾斜蒸鍍化學(xué)氣相沉積、溶液法通過構(gòu)造ZIG-ZAG形狀等非致密填充薄膜實(shí)現(xiàn)，不同偏振方向入射，材料折射率不同。