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
【技術領域】
[0001] 本申請涉及一種使用溶液法來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】
[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層。也就是說，使用能夠通過光照射 處理表面來排列液晶分子的光定向層（photo alignment layer)作為液晶定向層，所述光 定向層可以通過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實例。
[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] [現有技術文件]
[0006] [專利文件1]韓國專利公告No. 2002-0035587

【發(fā)明內容】

[0007] 技術問題
[0008] 本申請?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] 技術方案
[0010] 本申請涉及一種偏振光分離元件的制造方法。在本說明書中，術語"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 個實施方案中，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 外光或者可見光。在本說明書中，術語"紫外線"可以表示，例如，波長范圍在約250nm到約 350nm、約270nm到約330nm或者約290nm到約310nm的電磁波，以及術語"可見光"可以表 示波長范圍在約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。在本說明書中，術語"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。對在基材層上以條紋形狀形成的凸部的數目不加以特別 限制，并且例如，可以鑒于待分離的光的強度來選擇。通常，在基材層上每lm 2可以存在約 2, 000, 000 到 10, 000, 000 個凸部。
[0012] 所述分離元件可以表現出對于較寬波長范圍的光，例如較寬波長范圍的紫外光或 者可見光的優(yōu)異的分離效率。分離元件的分離效率可以由傳輸到分離元件的光中垂直于條 紋形凸部的偏振光的強度與平行于該凸部的偏振光的強度的比例來定義。也就是說，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 來定義效率。
[0013] 例如，在所述分離元件中，由下面的表達式1計算的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。對由表達式1計算的R的上限不加以特別限制。 也就是說，R越大，分離元件顯示出越優(yōu)異的效率?？紤]到實用性，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] [表達式1]
[0015] R=TC/TP
[0016] 在表達式1中，Tc為相對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范圍內的波長中的一種波長的光的透射 率；T P為相對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范圍內的波長中的一種波長的光的透射率。應用在表達式1中的光的波長 可以在約270nm到約330nm或者約290nm到約310nm的范圍內。
[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光，并且考 慮到分離性能，例如表達式1所述的R來調節(jié)凸部2a的間距、寬度以及高度。在本說明書 中，術語"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（參見圖2)，以 及術語"高度H"表示凸部的高度H(圖1)。當凸部的高度在凸部之間變化時，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，當待分離的光為紫外光時，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。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。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。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。在上述 間距和高度的范圍內，分離元件可以表現出適當的紫外線和可見光的分光性能。
[0020] 在本申請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 的溶液來形成金屬凸部。因此，當使用包含金屬前體的溶液來形成金屬凸部時，可以在沒有 昂貴設備的情況下，并且在相對良好的條件下通過簡單工藝來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，也可以容易地制造所述偏振光分離元件。
[0021] 對溶液法，即使用包含金屬前體的溶液來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 前體轉化為金屬。上述方法，例如，可以包括在將一個表面具有凹-凸層的基底的凹-凸層 的凹部用金屬前體溶液進行填充后，將包含在該溶液中的金屬前體轉化為金屬。
[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，如圖3或圖4所示，該 方法可以使用一個表面具有凹-凸層的基底1〇〇來進行。在上面的描述中，任何公知的透 光基底可以用來作為基底100,并不加以特別限制。例如，對在紫外光或可見光波段中包括 的任一波長范圍內的光具有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，可以使用對可見光和紫外光波長范圍內的光顯示出 高的透射率，并且具有對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的一個表面上。所述凹-凸層可以用作母層 (master)來形成金屬凸部25。因此，可以鑒于所需金屬凸部的間距和高度來調節(jié)凹-凸層 的間距或凹部與凸部的高度差等。例如，當分離元件應用于如上所述的紫外光時，金屬凸部 的間距可以形成在80到400nm的范圍內，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。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，以及與所述金屬凸部的高度相對應的凹-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。 當如上所述對凹-凸層進行調整時，可以形成對紫外光顯示出優(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 材料等來形成。也就是說，例如，上面形成有凹-凸層的基底100可以包括：透光基底10 ; 以及樹脂層15,該樹脂層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 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 方法來形成。對樹脂層15的材料也不加以特別限制，并且例如，樹脂層15可以使用諸如光 固化聚烯烴、（甲基）丙烯酸酯樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、亞胺樹脂等公知材料來形成。
[0027] 對用金屬前體溶液20填充所述凹-凸層的凹部的方法不加以特別限制。例如，可 以使用旋轉涂布、浸沉涂布（deep coating)、噴霧涂布、棒式涂布等方法進行填充。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)生反應的方法來填充，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，使用適當的方法將該溶 液中的金屬前體轉化為金屬。例如，所述金屬前體可以通過加熱處理該金屬前體而轉化為 金屬。當所述溶液包含溶劑等時，像溶劑等這些組分可以通過加熱過程來去除，同時將金屬 前體轉化為金屬，所述金屬等的結合程度在該過程中增加，從而可以形成金屬凸部。