專利名稱：線格柵偏振器、包括線格柵偏振器的液晶裝置、包括線格柵偏振器的3d立體圖像顯示裝置 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠獲得高亮度并且減少工藝數(shù)目的線格柵偏振器、包括線格柵偏振器的液晶裝置、和制造線格柵偏振器的方法。
背景技術(shù)：
通常，偏振器或偏振元件是指從非偏振光如自然光提取具有特定振動(dòng)方向的直線光偏振光的光學(xué)元件。作為光學(xué)元件的一種，線格柵偏振器是利用傳導(dǎo)性線格柵產(chǎn)生偏振光的光學(xué)元件。因?yàn)榫€格柵偏振器具有比其他偏振器高的偏振分離特性，所以其已被用作可用于紅外區(qū)域波長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射型偏振器。形成線格柵偏振器的工藝包括6至7個(gè)過程，例如將金屬沉積在基材上的過程、光刻膠涂覆過程、光刻過程、光刻膠顯影過程、金屬層蝕刻過程和光刻膠剝離過程。相應(yīng)地，存在時(shí)間和成本增加的問題。此外，決定線格柵偏振器性能的最重要因素是入射光的波長(zhǎng)和線格柵之間的間隔之間的關(guān)系。也就是說，如果線格柵的節(jié)距不足夠小，則難以獲得期望的效果，原因是入射光未被偏振，而是被衍射。如上所述，線格柵偏振器的偏振特性中的重要因素包括線格柵的節(jié)距和線格柵的寬度與高度。然而，利用現(xiàn)有工藝難以控制線格柵的寬度和高度。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，緊記現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造方法，其通過只利用壓印過程、沉積過程和濕式蝕刻過程形成線格柵偏振器，能夠減少工藝數(shù)目、工藝成本和時(shí)間并保證可靠性，所述線格柵偏振器包括以特定間隔平行布置在片材上的第一格柵和在所述第一格柵上形成的第二格柵。特別地，本發(fā)明的另一目的是提供線格柵偏振器，其包括僅通過濕式蝕刻過程而配置為提高亮度并使偏振效率最大化的第二格柵，由此能夠提高透射率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種線格柵偏振器，包括在基材上的第一格柵層，所述第一格柵層包括具有特定節(jié)距和高度的至少一個(gè)第一格柵；和在所述第一格柵上的第二格柵層，所述第二格柵層包括具有特定節(jié)距和高度的至少一個(gè)第二格柵，其中所述第一格柵的寬度與第二格柵的寬度之比滿足1 (0.2至1.5)。在該情況下，所述線格柵偏振器的所述第一格柵和所述第一格柵層可由聚合物材料制成，并且其第二格柵可由金屬材料制成。特別地，在上述結(jié)構(gòu)中，所述第二格柵的結(jié)構(gòu)可以形成為使得所述第二格柵的寬度對(duì)于所述第二格柵之間的間隔之比滿足1 (0.2至1. ，所述第二格柵的寬度與所述第二格柵的高度之比滿足1 (1至幻，或者所述第二格柵的節(jié)距與所述第二格柵的高度之比滿足1 (1至5)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)的線格柵偏振器可以形成為使得所述第一格柵的寬度對(duì)于所述第一格柵之間的間隔之比滿足1 (0.2至1. 、或所述第一格柵的寬度與所述第一格柵的高度之比滿足1 (0.2至5)。在該情況下，所述第二格柵的節(jié)距或所述第一格柵的節(jié)距可以形成為50nm至 1 μ m0此外，根據(jù)本發(fā)明的所述第一和第二格柵的各自橫截面可以為圓形、橢圓形或多邊形。具有上述結(jié)構(gòu)的線格柵偏振器可以利用以下方法來形成。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明的制造方法可包括第一步驟通過加工堆疊在基材上的第一格柵基礎(chǔ)層形成多個(gè)第一格柵，所述多個(gè)第一格柵每個(gè)均具有特定節(jié)距；第二步驟在所述第一格柵上形成第二格柵基礎(chǔ)層；和第三步驟通過蝕刻所述第二格柵基礎(chǔ)層形成多個(gè)第二格柵，其中所述第一格柵的寬度與所述第二格柵的寬度之比滿足1 (0.2至1.5)。在該情況下，在所述第一步驟中，可以通過擠壓具有多個(gè)溝槽的壓印模具，在由聚合物材料制成的所述第一格柵基礎(chǔ)層上在與所述多個(gè)溝槽分別對(duì)應(yīng)的區(qū)域中形成多個(gè)第一格柵。另外，在所述第二步驟中，可以通過沉積工藝形成由金屬材料制成的材料層。特別地，在上述制造方法中，在所述第一步驟中，優(yōu)選所述第一格柵形成為使得所述第一格柵的寬度對(duì)于所述第一格柵之間的間隔之比滿足1 (0. 2至1. 、或所述第一格柵的寬度與所述第一格柵的高度之比滿足1 (0.2至5)。此外，在根據(jù)本發(fā)明的制造方法中，可以利用濕式蝕刻過程進(jìn)行所述第三步驟，并且可以利用蝕刻過程進(jìn)行所述第三步驟使得所述第二格柵的寬度對(duì)于所述第二格柵之間的間隔之比滿足1 (0.2至1. ，所述第二格柵的寬度與所述第二格柵的高度之比滿足 1 (1至幻，或者所述第二格柵的節(jié)距與所述第二格柵的高度之比滿足1 (1至5)。根據(jù)本發(fā)明的具有上述結(jié)構(gòu)的線格柵偏振器可應(yīng)用于液晶裝置。更具體而言，液晶裝置可包括液晶顯示板；背光單元，其配置為向所述液晶顯示板提供光；和根據(jù)本發(fā)明的線格柵偏振器，其中所述線格柵偏振器形成在所述液晶顯示板的上部或下部上，或者形成在所述背光單元中包括的多個(gè)光學(xué)片的任一表面上，并且配置為提高光效率。如上所述，包括在所述液晶裝置中的線格柵偏振器可以形成為使得所述第一格柵的寬度對(duì)于所述第一格柵之間的間隔之比滿足1 (0.2至1. 、或所述第一格柵的寬度與所述第一格柵的高度之比滿足1 (0.2至5)。除了上述液晶裝置之外，根據(jù)本發(fā)明的線格柵偏振器還可以應(yīng)用于顯示3D立體圖像的裝置。


結(jié)合附圖，從以下優(yōu)選實(shí)施方案的說明中，本發(fā)明的上述和其他目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，附圖中圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的線格柵偏振器的工作原理的立體圖；圖2是示出圖1中顯示的線格柵偏振器的第一和第二格柵各自的高度和寬度的橫截面視圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的線格柵偏振器的第二格柵的高度和寬度的透射率的圖；圖4是顯示透射率和亮度的圖；圖5至7是顯示根據(jù)本發(fā)明的制造線格柵偏振器的方法的過程圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的具有半球形圖案的第一格柵的線格柵偏振器的橫截面視圖；圖9至11是顯示制造圖8中顯示的線格柵偏振器的方法的立體圖；圖12顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的線格柵偏振器的結(jié)構(gòu)；和圖13顯示根據(jù)本發(fā)明又另一實(shí)施方案的線格柵偏振器的結(jié)構(gòu)。圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的液晶顯示裝置的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式在下文，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方案，以使其可以被本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易地實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)線格柵形成在至少兩層中。所述兩層，如圖1和2所示，包括第一格柵層，其包括以特定間隔平行布置在基材100上的多個(gè)第一格柵110 ；和第二格柵層， 其包括在第一格柵層的第一格柵110上形成的多個(gè)第二格柵112。也就是說，優(yōu)選包括具有特定節(jié)距H、寬度F和高度E的至少一個(gè)第一格柵110的第一格柵層形成在基材100上，包括具有特定節(jié)距A、寬度C和高度D的至少一個(gè)第二格柵112的第二格柵層形成在第一格柵110上。特別地，優(yōu)選第一格柵和第二格柵形成為使得第一格柵的寬度F和第二格柵的寬度 C 滿足 F C = 1 (0. 2 至 1. 5)。在該情況下，第二格柵112可由金屬材料制成，并且形成為使得第二格柵112的寬度C與所述第二格柵112之間的間隔B之比滿足C B= 1 (0.2至1.5)，所述第二格柵 112的寬度C與所述第二格柵112的高度D之比滿足C D = 1 (1至5)，或者所述第二格柵112的節(jié)距A與所述第二格柵112的高度D之比滿足A D= 1 (1至5)。上述結(jié)構(gòu)可以使透射率、亮度和偏振效率最大化。在下文，將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作。在參考附圖的說明中，相同的要素/元件用相同的附圖標(biāo)記表示，而與其附圖標(biāo)記無關(guān)，并且省略其多余的說明。諸如第一和第二等術(shù)語可用于描述多個(gè)要素/元件，但是所述要素/元件不應(yīng)被視為限制于該術(shù)語。術(shù)語僅用于區(qū)分一個(gè)要素/元件與其它要素/元件。圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的線格柵偏振器的工作原理的立體圖；圖2 是示出圖1中顯示的線格柵偏振器的第一和第二格柵各自的高度和寬度的橫截面視圖。參考圖1和2，根據(jù)本發(fā)明的線格柵偏振器包括以特定間隔平行布置在基材100上的多個(gè)線格柵(即，格柵結(jié)構(gòu))。在該線格柵偏振器中，如果節(jié)距(即其中格柵寬度加上格柵之間間隔的距離)遠(yuǎn)小于入射光的波長(zhǎng)，則當(dāng)非偏振狀態(tài)的光入射時(shí)，線格柵偏振器透過其矢量與傳導(dǎo)性格柵正交的分量(即，P偏振光)，但是反射其矢量與線格柵平行的分量 (即S偏振光)。線格柵偏振器的光學(xué)性質(zhì)可以基于其透射率、偏振效率、偏振消光比等來評(píng)價(jià)。偏振效率為(Tp-Ts)/(Tp+Ts)(其中Tp是P波透射率，Ts是S波透射率)。偏振消光比為Tp/ Ts。也就是說，線格柵偏振器的用途使用可以通過評(píng)價(jià)上述三個(gè)特性來確定。
根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)線格柵偏振器形成在至少兩層中。所述至少兩層，如圖1所示， 包括第一格柵層，其包括以特定間隔平行布置在基材100上的多個(gè)第一格柵110 ；和第二格柵層，其包括在第一格柵層的第一格柵110上形成的多個(gè)第二格柵112。線格柵偏振器的光學(xué)性質(zhì)根據(jù)第一和第二格柵110和112的寬度F和C和高度E 和D、或第一格柵110的節(jié)距H和第二格柵112的節(jié)距A變化。在本文中，節(jié)距是指每個(gè)格柵的寬度和距相鄰格柵的距離之和。在所示結(jié)構(gòu)中，在下文假定第一格柵110的節(jié)距H是指第一格柵之間的間隔G和第一格柵的寬度F之和，而第二格柵112的節(jié)距A是指第二格柵之間的間隔B和第二格柵的寬度C之和。在這種線格柵偏振器中，透射率可以通過格柵的寬度和高度來控制。如果對(duì)于相同的節(jié)距格柵的寬度增加，則透射率降低并且偏振消光比增加。如果減小節(jié)距以確保最大的偏振效率，則偏振特性增加。如果格柵形成為具有相同的間隔和相同的寬度，則偏振特性隨格柵高度的增加而改善。如果格柵形成為具有相同的間隔和相同的高度，則偏振特性隨格柵寬度的增加而改善。為了獲得如上所述的最大亮度，格柵應(yīng)通過優(yōu)化控制每個(gè)格柵的節(jié)距以及格柵的高度和寬度來形成。第一和第二格柵UO和112的寬度F和C以及高度E和D、或第一和第二格柵110和112的節(jié)距H和A可以通過考慮上述條件如下表1所述來確定。在所示結(jié)構(gòu)中，B是指第二格柵之間的間隔，G是指第一格柵之間的間隔。表 權(quán)利要求
1.一種線格柵偏振器，包括基材上的第一格柵層，所述第一格柵層包括具有特定節(jié)距和高度的至少一個(gè)第一格柵；和在所述第一格柵上的第二格柵層，所述第二格柵層包括具有特定節(jié)距和高度的至少一個(gè)第二格柵，其中所述第一格柵的寬度與所述第二格柵的寬度之比滿足1 (0.2至1.5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線格柵偏振器，其中所述第一格柵和所述第一格柵層由聚合物材料制成，和所述第二格柵由金屬材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線格柵偏振器，其中所述第二格柵的寬度對(duì)于所述第二格柵之間的間隔之比滿足1 (0.2至1.5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線格柵偏振器，其中所述第二格柵的寬度與所述第二格柵的高度之比滿足1 (1至5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線格柵偏振器，其中所述第二格柵的節(jié)距與所述第二格柵的高度之比滿足1 (1至5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的線格柵偏振器，其中所述第一格柵的寬度對(duì)于所述第一格柵之間的間隔之比滿足1 (0.2至1.5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線格柵偏振器，其中所述第一格柵的寬度與所述第一格柵的高度之比滿足1 (0.2至5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線格柵偏振器，其中所述第二格柵的節(jié)距或所述第一格柵的節(jié)距為50nm至1 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的線格柵偏振器，其中所述第一和第二格柵的各自的橫截面為圓形、橢圓形或多邊形。
10.一種制造線格柵偏振器的方法，所述方法包括第一步驟通過加工堆疊在基材上的第一格柵基礎(chǔ)層形成多個(gè)第一格柵，所述多個(gè)第一格柵每個(gè)均具有特定節(jié)距；第二步驟在所述第一格柵上形成第二格柵基礎(chǔ)層；和第三步驟通過蝕刻所述第二格柵基礎(chǔ)層形成多個(gè)第二格柵，其中所述第一格柵的寬度與所述第二格柵的寬度之比滿足1 (0.2至1.5)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中在所述第一步驟中，通過擠壓具有多個(gè)溝槽的壓印模具，在由聚合物材料制成的所述第一格柵基礎(chǔ)層上與所述多個(gè)溝槽分別對(duì)應(yīng)的區(qū)域中形成所述多個(gè)第一格柵。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中在所述第二步驟中，通過沉積過程形成由金屬材料制成的材料層。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述第一步驟中，所述第一格柵形成為使得所述第一格柵的寬度對(duì)于所述第一格柵之間的間隔之比滿足1 (0.2至 1.5)、或所述第一格柵的寬度與所述第一格柵的高度之比滿足1 (0.2至5)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中利用濕式蝕刻過程實(shí)施所述第三步驟，和利用蝕刻過程實(shí)施所述第三步驟，使得所述第二格柵的寬度對(duì)于所述第二格柵之間的間隔之比滿足1 (0.2至1. ，所述第二格柵的寬度與所述第二格柵的高度之比滿足 1 (1至幻，或者所述第二格柵的節(jié)距與所述第二格柵的高度之比滿足1 (1至5)。
15.一種液晶裝置，包括液晶顯示板；背光單元，所述背光單元配置為向所述液晶顯示板提供光；和根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的線格柵偏振器，其中所述線格柵偏振器形成在所述液晶顯示板的上部或下部上、或者形成在所述背光單元中包括的多個(gè)光學(xué)片的任一表面上，并且配置為提高光效率。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶裝置，其中所述線格柵偏振器形成為使得所述第一格柵的寬度對(duì)于所述第一格柵之間的間隔之比滿足1 (0.2至1. 、或所述第一格柵的寬度與所述第一格柵的高度之比滿足1 (0.2至5)。
17.—種3D立體圖像顯示裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的線格柵偏振
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠確保高亮度并且減少工藝數(shù)目的線格柵偏振器、包括線格柵偏振器的液晶裝置、和制造線格柵偏振器的方法。根據(jù)本發(fā)明，線格柵偏振器包括以特定間隔平行布置在基材上的第一格柵和在第一格柵上形成的第二格柵，其可以只利用壓印過程、沉積過程和濕式蝕刻過程來形成。相應(yīng)地，可以減少工藝數(shù)目以及工藝成本和時(shí)間，并且可以確保高的可靠性。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK102549482SQ201080016262
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者李俊, 李領(lǐng)宰, 金基喆, 金鎮(zhèn)秀 申請(qǐng)人:Lg伊諾特有限公司