偏振光分離元件的制造方法以及偏振光分離元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及一種使用溶液法來(lái)制造偏振光分離元件的方法，以及由該方法制造的 偏振光分尚兀件。
【背景技術(shù)】
[0002] 偏振光分離元件，即一種傳輸入射到該元件的光中的一種類型的偏振光，而吸收 或反射其他類型的偏振光的元件，可以用于多種用途。
[0003] 例如，偏振光分離元件可以用于形成液晶定向?qū)?。也就是說(shuō)，使用能夠通過(guò)光照射 處理表面來(lái)排列液晶分子的光定向?qū)樱╬hoto alignment layer)作為液晶定向?qū)?，所述?定向?qū)涌梢酝ㄟ^(guò)例如用線性偏振光照射感光材料層，并定向排列感光材料來(lái)形成，而偏振 光分離元件可以用于這種線性偏振光的形成。例如，專利文件1公開(kāi)了一種使用鋁制備的 元件，作為上述的偏振光分離元件的一個(gè)實(shí)例。
[0004] 而且，例如，傳輸入射到該元件的光中的一種偏振光而反射另一種偏振光的一種 類型的偏振光分離元件，也可以用于增亮膜。
[0005] [現(xiàn)有技術(shù)文件]
[0006] [專利文件1]韓國(guó)專利公告No. 2002-0035587

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)問(wèn)題
[0008] 本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N偏振光分離元件的制造方法及偏振光分離元件。
[0009] 技術(shù)方案
[0010] 本申請(qǐng)涉及一種偏振光分離元件的制造方法。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)"偏振光分離 元件"可以表示能夠從入射到該元件的光中提取出處于偏振狀態(tài)的光的所有類型的元件。 在上面的描述中，處于偏振狀態(tài)的光可以是線性偏振的、圓偏振的或者橢圓偏振的光。在一 個(gè)實(shí)施方案中，偏振光可以是線性偏振光。在上面的描述中，處于偏振狀態(tài)的光也可以是紫 外光或者可見(jiàn)光。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)"紫外線"可以表示，例如，波長(zhǎng)范圍在約250nm到約 350nm、約270nm到約330nm或者約290nm到約310nm的電磁波，以及術(shù)語(yǔ)"可見(jiàn)光"可以表 示波長(zhǎng)范圍在約360nm到700nm或者約400nm到700nm的電磁波。
[0011] 一種示例性的分離元件可以包括基材層和形成在該基材層上的凸部。所述凸部 可以為金屬凸部。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)"金屬凸部"可以表示僅由金屬形成或者包含金屬作 為主要組分的凸部。在上面的描述中，"包含金屬作為主要組分"可以表示金屬在凸部中的 含量為70wt%以上、75wt%以上、80wt%以上、85wt%以上或90wt%以上。所述凸部可以 具有條紋形狀，并且可以在所述基材層上形成至少兩個(gè)以上的凸部。條紋形的凸部可以相 互基本平行地放置在基材層上。對(duì)在基材層上以條紋形狀形成的凸部的數(shù)目不加以特別 限制，并且例如，可以鑒于待分離的光的強(qiáng)度來(lái)選擇。通常，在基材層上每lm 2可以存在約 2, 000, 000 到 10, 000, 000 個(gè)凸部。
[0012] 所述分離元件可以表現(xiàn)出對(duì)于較寬波長(zhǎng)范圍的光，例如較寬波長(zhǎng)范圍的紫外光或 者可見(jiàn)光的優(yōu)異的分離效率。分離元件的分離效率可以由傳輸?shù)椒蛛x元件的光中垂直于條 紋形凸部的偏振光的強(qiáng)度與平行于該凸部的偏振光的強(qiáng)度的比例來(lái)定義。也就是說(shuō)，所述 分離元件可以顯示出傳輸具有垂直于凸部的矢量的光（稱作P偏振光）而反射和分離具有 平行于凸部的矢量的光（稱作S偏振光）的性能，并且可以由P偏振光與S偏振光的比例 來(lái)定義效率。
[0013] 例如，在所述分離元件中，由下面的表達(dá)式1計(jì)算的R可以為15以上、20以上、25 以上、30以上、35以上、40以上或45以上。對(duì)由表達(dá)式1計(jì)算的R的上限不加以特別限制。 也就是說(shuō)，R越大，分離元件顯示出越優(yōu)異的效率。考慮到實(shí)用性，R可以為例如2, 000以 下、1，500以下、1，000以下、900以下、800以下、700以下、600以下、500以下、400以下、300 以下、200以下或150以下。
[0014] [表達(dá)式1]
[0015] R=TC/TP
[0016] 在表達(dá)式1中，Tc為相對(duì)于偏振光分離元件以與條紋形狀的金屬凸部垂直的方 向偏振的、具有250nm到350nm或360nm到700nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)中的一種波長(zhǎng)的光的透射 率；T P為相對(duì)于偏振光分離元件平行于條紋形狀的金屬凸部偏振的、具有250nm到350nm或 360nm到700nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)中的一種波長(zhǎng)的光的透射率。應(yīng)用在表達(dá)式1中的光的波長(zhǎng) 可以在約270nm到約330nm或者約290nm到約310nm的范圍內(nèi)。
[0017] 圖1為示意性地示出了示例性的偏振光分離元件的橫截面的視圖，并且圖2為示 意性地示出了示例性的偏振光分離元件的上面的視圖。如圖1和圖2所示，所述偏振光分 離元件可以包括基材層1和形成在基材層1上的凹-凸部2。
[0018] 形成凹-凸部2的凸部2a可以具有條紋形狀并且可以平行排列。這里，凹部2b 在凸部2a之間于凸部2a中形成，可以鑒于待分離的光的類型是紫外光還是可見(jiàn)光，并且考 慮到分離性能，例如表達(dá)式1所述的R來(lái)調(diào)節(jié)凸部2a的間距、寬度以及高度。在本說(shuō)明書(shū) 中，術(shù)語(yǔ)"間距P"表示凸部2a的寬度W和凹部2b的寬度W的總和的距離（參見(jiàn)圖2)，以 及術(shù)語(yǔ)"高度H"表示凸部的高度H(圖1)。當(dāng)凸部的高度在凸部之間變化時(shí)，所述高度可 以為最高的凸部的高度，或者可以為凸部高度的平均值。
[0019] 例如，當(dāng)待分離的光為紫外光時(shí)，所述凸部的間距P可以在，例如，約80nm到 400nm、約100nm到300nm或者約150nm到250nm的范圍內(nèi)。而且，所述凸部的寬度W與間 距P之比W/P可以在約0. 1到0.9或者約0. 15到0.8的范圍內(nèi)。而且，所述凸部的高度H 與間距P之比H/P可以在約0. 3到1. 5、0. 5到1. 4或者約0. 6到1. 3的范圍內(nèi)。所述高度 可以在，例如，約20nm到450nm、約20nm到400nm或者約50nm到350nm的范圍內(nèi)。在上述 間距和高度的范圍內(nèi)，分離元件可以表現(xiàn)出適當(dāng)?shù)淖贤饩€和可見(jiàn)光的分光性能。
[0020] 在本申請(qǐng)中制造所述偏振光分離元件的示例性方法可以包括：使用包含金屬前體 的溶液來(lái)形成金屬凸部。因此，當(dāng)使用包含金屬前體的溶液來(lái)形成金屬凸部時(shí)，可以在沒(méi)有 昂貴設(shè)備的情況下，并且在相對(duì)良好的條件下通過(guò)簡(jiǎn)單工藝來(lái)制造所述偏振光分離元件， 特別地，即使在形成大面積偏振光分離元件時(shí)，也可以容易地制造所述偏振光分離元件。
[0021] 對(duì)溶液法，即使用包含金屬前體的溶液來(lái)形成金屬凸部的方法，不加以特別限制。
[0022] 例如，所述方法可以包括將填充凹-凸層的凹部的、包含金屬前體的溶液的金屬 前體轉(zhuǎn)化為金屬。上述方法，例如，可以包括在將一個(gè)表面具有凹-凸層的基底的凹-凸層 的凹部用金屬前體溶液進(jìn)行填充后，將包含在該溶液中的金屬前體轉(zhuǎn)化為金屬。
[0023] 圖3或圖4為示例性地示出了上述方法的視圖。也就是說(shuō)，如圖3或圖4所示，該 方法可以使用一個(gè)表面具有凹-凸層的基底1〇〇來(lái)進(jìn)行。在上面的描述中，任何公知的透 光基底可以用來(lái)作為基底100,并不加以特別限制。例如，對(duì)在紫外光或可見(jiàn)光波段中包括 的任一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光具有70%以上的透射率的基底可以用作所述基底。
[0024] 例如，可以使用諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚碳酸酯（PC)、聚（甲基丙烯 酸甲酯）（PMMA)、聚乙烯醇（PVA)、聚醚砜（PES)或乙烯醋酸乙烯酯（EVA)等塑料基底，玻璃 基底或石英基底等作為基底100。例如，可以使用對(duì)可見(jiàn)光和紫外光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光顯示出 高的透射率，并且具有對(duì)紫外光或熱等的良好耐受性的石英基底。
[0025] 凹-凸層可以形成在基底100的一個(gè)表面上。所述凹-凸層可以用作母層 (master)來(lái)形成金屬凸部25。因此，可以鑒于所需金屬凸部的間距和高度來(lái)調(diào)節(jié)凹-凸層 的間距或凹部與凸部的高度差等。例如，當(dāng)分離元件應(yīng)用于如上所述的紫外光時(shí)，金屬凸部 的間距可以形成在80到400nm的范圍內(nèi)，以及其高度可以形成在所述間距的0. 2倍到1. 5 倍的范圍內(nèi)。為此，凹-凸層的間距也可以形成在約80nm到400nm、100nm到300nm或者 150nm到250nm的范圍內(nèi)，以及與所述金屬凸部的高度相對(duì)應(yīng)的凹-凸層的凹部與凸部的 高度差可以在所述間距的〇. 3倍到1. 5倍、0. 5倍到1. 4倍或者0. 7倍到1. 3倍的范圍內(nèi)。 當(dāng)如上所述對(duì)凹-凸層進(jìn)行調(diào)整時(shí)，可以形成對(duì)紫外光顯示出優(yōu)異的分離效率并且保持優(yōu) 異的光透射率等的偏振光分離元件。
[0026] 所述凹_凸層可以使用諸如蝕刻基底表面等公知方法或者在基底上使用聚合物 材料等來(lái)形成。也就是說(shuō)，例如，上面形成有凹-凸層的基底100可以包括：透光基底10 ; 以及樹(shù)脂層15,該樹(shù)脂層15為形成在所述透光基底上的凹-凸層。作為所述凹-凸層的樹(shù) 脂層15,例如，可以使用諸如電子束光刻、干涉光刻、納米壓印法等形成凹-凸形狀的公知 方法來(lái)形成。對(duì)樹(shù)脂層15的材料也不加以特別限制，并且例如，樹(shù)脂層15可以使用諸如光 固化聚烯烴、（甲基）丙烯酸酯樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、亞胺樹(shù)脂等公知材料來(lái)形成。
[0027] 對(duì)用金屬前體溶液20填充所述凹-凸層的凹部的方法不加以特別限制。例如，可 以使用旋轉(zhuǎn)涂布、浸沉涂布（deep coating)、噴霧涂布、棒式涂布等方法進(jìn)行填充。另外，金 屬前體溶液20可以使用將基底沉浸在該前體溶液中并且發(fā)生反應(yīng)的方法來(lái)填充，所述方 法與浸沉涂布法類似。
[0028] 在填充所述金屬前體溶液后，可以鑒于金屬前體的類型，使用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒃撊?液中的金屬前體轉(zhuǎn)化為金屬。例如，所述金屬前體可以通過(guò)加熱處理該金屬前體而轉(zhuǎn)化為 金屬。當(dāng)所述溶液包含溶劑等時(shí)，像溶劑等這些組分可以通過(guò)加熱過(guò)程來(lái)去除，同時(shí)將金屬 前體轉(zhuǎn)化為金屬，所述金屬等的結(jié)合程度在該過(guò)程中增加，從而可以形成金屬凸部。