[发明专利]一种偏振元件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种偏振元件及其制备方法，偏振元件由基底及基底上所沉积的高低折射率膜堆组成，其中高折射率材料或/和低折射率材料为通过特殊蒸镀方法实现各向异性特性的材料，从而使得在不同偏振态入射下实现高透射或高反射。本发明的偏振元件，与目前主要的偏振元件不同，它结合了高低折射率薄膜的折射率分布差异特性，利用倾斜蒸镀等方法实现关键膜层的各向异性特性，从而使得不同偏振条件下，整个膜堆有不同的光谱响应，即优良的偏振分束效果。该偏振元件只需调整薄膜沉积的工艺以及材料或厚度即可实现。本发明偏振元件，制备方法步骤简单，便于大规模、批量化生产。因此该发明有望在显示、成像、探测等领域广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种光学元件，具体涉及一种偏振分束元件及其制备方法，可应用于显示、成像、探测等领域。

背景技术

光的偏振是光的重要属性之一，可以分为偏振光、部分偏振光和自然光。光矢量的方向和大小按一定规律变化的称为偏振光：(1)方向不变，大小随相位变化的是线偏振光；(2)大小不变，方向规则变化，端点轨迹为圆的是圆偏振光；(3)大小和方向均规则变化，端点轨迹为椭圆的是椭圆偏振光。自然界中，自然环境下的普通光源一般为自然光。而在某一个方向上振动比其他方向占优势的是部分偏振光。在消费电子产品(显示设备等)、光学仪器等应用中，线偏振光是常用的偏振形式。偏振分束元件是这些应用中不可或缺的偏振态控制元件，用来分离不同的偏振光，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、晶体偏振分束器、金属线栅偏振分束器、波状多层膜(二维光子晶体)偏振分束器、3M公司的多层干涉偏振分束器(DBEF:Dual Brightness Enhanced Film)、干涉型光学薄膜偏振分束器。这些偏振分束器实现：反射s-偏振光，透射p-偏振光；透射反射各50％的入射光，从而实现不同偏振的光分成几乎相同的两束光。上述偏振分束元件中，金属线栅偏振分束器、多层干涉偏振分束器和波状多层膜偏振分束器在垂直入射情况下使用。

在显示领域，尤其是平板显示中，反射偏振器将入射光分成p偏振光和s偏振光，并允许p偏振光透过，s偏振光反射，从而大大增加入射光能量的使用效率。目前，3M公司的多层干涉偏振分束器是平板显示中最主要的偏振器件。

发明内容

本发明提供了一种偏振元件，该偏振元件结构简单，只需在基底上沉积相应的具有特定各向异性材料的膜系即可，其分束消光比与现有产品相当，且性能稳定，环境友好。

本发明还提供了一种偏振元件及其制备方法，该方法将只需使用到真空沉积技术，避免了电子束曝光、激光直写或者纳米压印等复杂技术，整个方法步骤简单，适于工业化生产，大面积制备。

一种偏振元件，包括：

基底；

依次沉淀在基底上的一个或多个高低折射率膜堆；

每个高低折射率膜堆由若干高折射率膜层和低折射率膜层交替叠堆，其中高折射率膜层和低折射率膜层中至少有一层为各向异性膜层；

所有膜层对某一特定方向的偏振光折射率相等。

本发明的偏振元件由基底及基底上所沉积的高低折射率膜堆组成，其中高折射率材料或/和低折射率材料为通过特殊蒸镀方法实现各向异性特性的材料，从而使得在不同偏振态入射下实现高透射或高反射。

具体的，三种高低折射率膜堆分别为各向同性低折射率/各向异性高折射率膜堆，各向同性高折射率/各向异性低折射率膜堆，各向异性低折射率/各向异性高折射率膜堆。各向同性折射率材料由传统物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、溶液法制备致密填充薄膜实现，各个偏振方向入射，材料折射率均相同。各向异性高/低折射率材料由倾斜蒸镀物理气相沉积、倾斜蒸镀化学气相沉积、溶液法通过构造ZIG-ZAG形状等非致密填充薄膜实现，不同偏振方向入射，材料折射率不同。