[发明专利]光栅偏振片

说明书

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，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。

发明内容

因此，本发明提供光栅偏振片，以克服现有偏振片技术中存在的问题。

具体地，本发明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。

在本发明实施例中，上述介质层的高度大于第二金属层的高度。

在本发明实施例中，上述介质层的截面为梯形结构。

在本发明实施例中，上述介质层的连接底面和顶面的侧面为弧状的曲面。

在本发明实施例中，上述介质层和基底采用同种材料而制成。 

在本发明实施例中，上述介质层和基底采用不同的材料而制成。

在本发明实施例中，上述介质层和基底的折射率相同。

在本发明实施例中，上述介质层和基底的折射率为1.5。

在本发明实施例中，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，本发明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。

本发明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。

附图说明

图1是本发明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。