專利名稱：偏光元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光通訊、光記錄、光傳感等方面的偏光元件，及其制造方法。
第二種常規(guī)偏光元件的制造方法，是采用薄膜形成工藝交替層壓總數(shù)為100層或更多的電介質(zhì)薄膜和金屬薄膜，這樣具有獲得了偏光性能的多層偏光元件。
但在第一種常規(guī)偏光元件的制造方法中，由于基質(zhì)被拉伸且形成金屬粒子層，在熱拉伸后交替層壓膜表面產(chǎn)生了變形并變得粗糙。這會引起如偏光元件偏光性能的變差，及由于散射造成損失增加等問題。在第二種常規(guī)層壓偏光元件中，由于薄金屬膜與薄電介質(zhì)膜的粘合較弱，薄膜極易剝落。而且，對真空沉積和噴鍍的薄膜形成方法，在玻璃等基質(zhì)上形成金屬膜是必要步驟，因此偏光元件的制造成本一直相對較高。由于第一和第二種常規(guī)方法制造的偏光元件表面相對較小，使其應(yīng)用受到了限制。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種偏光元件的制造方法，該方法包括如下步驟首先在透明基質(zhì)上形成含有吸引微細(xì)金屬粒子組分的底膜；用金屬分散體涂敷底膜形成金屬分散膜；及將微細(xì)金屬粒子沉積在底膜和金屬分散膜間的膜界面中。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個目的，提供一種制造偏光元件的方法，包括如下步驟首先形成底膜，其含有至少一種選自下組的作為基質(zhì)上主要組分的化合物，氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼。隨后，制備金屬分散體，其含有至少一種選自下組的元素化合物，硅、鋯、鈦、鍶、錫、鉍、鈷、銅、鋁、鎂、錳、鉻、銦、釩、鐵、鎳、鋅、鎢、鉭、鉿、鋇、鐿、鈮、鉬、釔、釕、鍺、鉛及硼，以及作為主要組分的微細(xì)金屬粒子源。用金屬分散體涂敷底膜，金屬分散體至少經(jīng)熱或電磁波輻射的一種方式處理，形成金屬分散膜，其中微細(xì)金屬粒子被局部富集于底膜和金屬分散膜之間的膜界面中。
底膜優(yōu)選含有至少一種氧化硅或氧化鋯。
底膜形成步驟優(yōu)選包括制備底液，使底膜含有2～100％(質(zhì)量)的至少一種選自下組的化合物，氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼，及含有至少一種0～98％(質(zhì)量)的選自氧化硅和氧化鋯的化合物。
制備金屬分散體的步驟優(yōu)選包括組分摻合步驟以使分散金屬膜含有0.2～50％(質(zhì)量)的微細(xì)金屬粒子，及含有50～99.8％(質(zhì)量)的至少一種選自下組的化合物，氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼。
微細(xì)金屬粒子優(yōu)選貴金屬。
金屬分散體優(yōu)選含有通過還原可產(chǎn)生微細(xì)金屬粒子的金屬離子。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種制造偏光元件的方法，包括首先在透明基質(zhì)上形成底膜；在底膜上形成含有微細(xì)金屬粒子的金屬分散膜。將微細(xì)金屬粒子沉積在底膜和金屬分散膜間的膜界面中。
優(yōu)選通過加熱金屬分散膜使微細(xì)金屬粒子局部富集。
優(yōu)選通過電磁波輻射金屬分散膜使微細(xì)金屬粒子局部富集。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了具有透明基質(zhì)的偏光元件。偏光元件包括含有可吸引微細(xì)金屬粒子組分的透明基質(zhì)上的底膜，及底膜上的金屬分散膜。金屬分散膜包括在底膜與金屬分散膜之間的膜界面局部富集的微細(xì)金屬粒子。
底膜包括至少一種選自下組作為主要組分的化合物，氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼。金屬分散膜優(yōu)選含有0.2～50％(質(zhì)量)的微細(xì)金屬粒子，及含有50～99.8％(質(zhì)量)至少一種選自下組的化合物，氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼。
底膜優(yōu)選含有至少一種氧化硅或氧化鋯。
圖2是

圖1偏光元件中微細(xì)金屬粒子的示意圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式偏光元件的示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實施方式偏光元件的示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實施方式偏光元件的示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第五實施方式偏光元件的示意圖。
實施本發(fā)明的優(yōu)選方式以下描述第一實施方式的偏光元件10，如圖1、2所示，偏光元件10包括玻璃基質(zhì)11、在玻璃基質(zhì)11的參考面11a或上表面上形成的底膜12、及在底膜12上含有微細(xì)金屬粒子14的金屬分散膜13。形成底膜的底液含有至少一種選自下列底膜材料組A和/或組B的作為主要組分的化合物。底膜材料組A包括氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼。底膜材料組B組包括氧化硅和氧化鋯。
按如下步驟形成金屬分散膜13。制備的金屬分散體含有產(chǎn)生微細(xì)金屬粒子14的微細(xì)金屬粒子源，及含有至少一種選自以下金屬的作為主要組分的化合物材料，硅、鋯、鈦、鍶、錫、鉍、鈷、銅、鋁、鎂、錳、鉻、銦、釩、鐵、鎳、鋅、鎢、鉭、鉿、鋇、鐿、鈮、鉬、釔、釕、鍺、鉛及硼。用金屬分散體涂敷底膜12，并用熱或電磁波輻射進(jìn)行處理。這樣具有形狀各向異性的微細(xì)金屬粒子14被局部沉積于底膜12和金屬分散膜13之間的界面16的附近。應(yīng)注意到具有形狀各向異性的微細(xì)金屬粒子是指其長寬比大于1的微細(xì)粒子。
可參考溶膠-凝膠法制備彩色膜涂敷玻璃板的方法描述微細(xì)金屬粒子14沉積于界面16的現(xiàn)象。即，在溶膠-凝膠的方法中，微細(xì)金屬粒子被分散于硅基質(zhì)上。如在溶膠-凝膠科學(xué)與技術(shù)(J.Sol-Gel Sci.Tech，1，1994)305～312頁的描述，在溶膠干燥過程中，微細(xì)金屬粒子生長與基質(zhì)收縮同時發(fā)生。因此，硅基質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)迅速收縮，微細(xì)金屬粒子從膜中被擠出。于是在第一實施方式中，在含有微細(xì)金屬粒子源的溶膠硬化過程中，觀察到了微細(xì)粒子的沉積現(xiàn)象，而且微細(xì)金屬粒子14沉積于底膜12與金屬分散膜13的界面16中。
而且，微細(xì)金屬粒子14局部富集于界面16附近的原因，可認(rèn)為是金屬分散膜13上的金屬和底膜12的相互作用(如靜電作用)的結(jié)果。更詳細(xì)地，在溶膠硬化前，認(rèn)為底膜12吸引在金屬分散膜13上的金屬，使微細(xì)金屬粒子14在界面16中聚集。因此在第一實施方式中，在上述的溶膠-凝膠方法中，含有金屬粒子源的溶膠硬化過程中同時存在，微細(xì)金屬粒子的沉積現(xiàn)象與微細(xì)金屬粒子14局部富集于底膜12和金屬分散膜13之間的界面16中的現(xiàn)象。
以下詳述底膜12的組合物。
對于底膜材料組A含有的化合物，當(dāng)微細(xì)金屬粒子源經(jīng)熱處理或電磁波輻射金屬分散體而被還原時，微細(xì)金屬粒子14被吸引到底膜12和金屬分散膜13之間的界面16中，因此，底膜12與金屬分散膜13膜之間的粘合得以加強。為此，當(dāng)調(diào)整選自底膜材料組A的化合物的組成比例時，微細(xì)金屬粒子14，特別是，微細(xì)金屬粒子14的直徑可得到控制。在底膜材料組A中，由于氧化鈦、氧化鍶、氧化錫和氧化鉍具備強吸引微細(xì)粒子的作用，其優(yōu)選使用。
包含于底膜材料組中的化合物可轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氧化物，即，氧化鈦(TiO2)、氧化鍶(CeO2)、氧化錫(SnO2)、氧化鉍(B2O3)、氧化鈷(CoO)、氧化銅(CuO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鎂(MgO)、氧化錳(MnO)、氧化鉻(Cr2O3)、氧化銦(In2O3)、氧化釩(V2O5)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鎳(NiO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎢(WO2)、氧化鉭(Ta2O3)、氧化鉿(HfO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鐿(Yb2O3)、氧化鈮(NbO2)、氧化鉬(MoO2)、氧化釔(Y2O3)、氧化釕(RuO2)、氧化鍺(GeO2)、氧化鉛(PbO)及氧化硼(B2O3)，底膜12中優(yōu)選含有的量為2～100％(質(zhì)量)，更優(yōu)選為5～100％(質(zhì)量)。當(dāng)含量小于2％時，微細(xì)金屬粒子14不能被完全吸引到界面16中，底膜12與金屬分散膜13的粘合會變差。
而且，包含于底膜材料組B中的化合物與金屬分散膜13上的金屬14相互作用，與可吸引微細(xì)金屬粒子14的底膜材料組A的作用相反。因此，將底膜材料組B與底膜材料組A的化合物混合，這樣，微細(xì)金屬粒子14，確切地，微細(xì)金屬粒子14的直徑可被控制。
當(dāng)?shù)啄げ牧辖MB的化合物如果轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?SiO2)、氧化鋯(ZrO2)時，底膜12中含有的化合物量優(yōu)選為0～98％(質(zhì)量)，更優(yōu)選為0～95％(質(zhì)量)。但含量超過98％時，微細(xì)金屬粒子14不能被局部富集于界面16中。
而且，可形成配位鍵的有機化合物(配體)可添加到底液中。有機化合物用來控制微細(xì)金屬粒子14的局部富集。配體優(yōu)選包括含有胺基、雙硫基(S-S)或巰基(SH)。
以下詳述含有微細(xì)金屬粒子源，及選自金屬分散膜材料組的至少一種元素化合物的金屬分散體組合物。
通過熱處理或電磁波輻射還原微細(xì)金屬粒子源得到單一的金屬，作為微細(xì)金屬粒子14沉積于底膜12與金屬分散膜13之間的界面16中，使器件10具有偏光性能。當(dāng)調(diào)整微細(xì)金屬粒子源的含量時，可控制偏光元件的偏光性能。微細(xì)金屬粒子優(yōu)選如金和銀的貴金屬。因此，微細(xì)金屬粒子源優(yōu)選如金和銀的貴金屬離子。
微細(xì)金屬粒子14的含量優(yōu)選為0.2～50％(質(zhì)量)，更優(yōu)選為0.5～20％(質(zhì)量)。當(dāng)微細(xì)金屬粒子含量超過50％(質(zhì)量)時，微細(xì)金屬粒子14過多地局部富集于底膜12與金屬分散膜13膜之間的界面16的附近，這樣，底膜12與金屬分散膜13之間的粘合變差。當(dāng)微細(xì)金屬粒子14的含量低于0.2％(質(zhì)量)時，器件10的偏光性能不夠完好。
微細(xì)金屬粒子源通過熱處理或用電磁波輻射可產(chǎn)生微細(xì)金屬粒子14。對于熱處理，微細(xì)金屬粒子源的優(yōu)選加熱/處理溫度為200℃或更高。當(dāng)進(jìn)行電磁波輻射時，要優(yōu)選使用具有相對高能量的如紫外線進(jìn)行輻射。
金屬分散膜13含有至少一種選自下組的化合物，氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼。在該化合物中，優(yōu)選氧化硅和氧化鋯，因為容易制備金屬分散體(溶膠)，而且可利用如下的性能。
當(dāng)微細(xì)金屬粒子14沉積于底膜12與金屬分散膜13之間的界面16中時，氧化硅被鍵合于底膜12上，因此，底膜12與金屬分散膜13之間的粘合得以強化。而且，氧化硅有助于微細(xì)金屬粒子14在界面16中的沉積。特別是，優(yōu)選的微細(xì)金屬粒子14為金。詳細(xì)地說，當(dāng)金屬分散體(溶膠)被干燥后，微細(xì)金屬粒子14的生長過程與金屬分散膜13基材的收縮同時進(jìn)行。在這種情況下，由于氧化硅可使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的硅基質(zhì)迅速收縮，微細(xì)金屬粒子14被擠出界面16。
氧化鋯被鍵合于底膜12上，與氧化硅的情況類似，強化了底膜12與金屬分散膜13之間的粘合，并有助于微細(xì)金屬粒子14沉積于界面16中。而且，氧化鋯的作用是作為折射率調(diào)整劑，由此可控制金屬分散膜13的折射率。
考慮可產(chǎn)生偏光性能的微細(xì)金屬粒子14的含量時，金屬分散膜材料化合物優(yōu)選含量為50～99.8％(質(zhì)量)的金屬分散膜13中含有的氧化物。
以下詳述形成底膜12和金屬分散膜13的材料。
對于使用溶液作為起始原料的熱分解方法、如滾動涂敷和旋涂的涂敷方法作為膜形成方法的情況，對其使用材料進(jìn)行詳述。
首先，在底膜材料組含有的化合物中，優(yōu)選氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍等進(jìn)行描述。
作為鈦氧化物、鈦有機化合物的材料優(yōu)選鈦的醇鹽、鈦的乙酰丙酮酸鹽和鈦的羧酸鹽。鈦的醇鹽通常用Ti(OR)4表示(R代表含有4個或較少碳的烷基)?？紤]反應(yīng)性能，優(yōu)選異丙醇鈦和丁醇鈦。由于如乙酰丙酮酸鹽具有β-二酮的β-二酮醇氧化物配合物的相對穩(wěn)定性，優(yōu)選使用。β-二酮醇氧化物配合物由通式Ti(OR)mLn表示(其中，m+2n＝4，n≠0，L代表乙酰丙酮酸鹽)，通過鈦的醇鹽與如乙酰丙酮的β-二酮螯合得到鈦的醇鹽。商業(yè)可獲得的乙酰丙酮酸鈦可用作鈦的氧化物材料。
也可考慮使用有機酸堿如乙酸、丙酸及丙烯酸作為鈦的氧化物材料。也可使用另一種鈦的微細(xì)粒子作為鈦的氧化物。實例包括光催化的鈦氧化物微細(xì)粒子(由Ishihara Sangyo Kaisha，Ltd制造，商標(biāo)名為“STS-01”(粒徑為7nm(X光測定))，“STS-02(粒徑為7nm(X光測定))，“CS-N”)；商業(yè)可獲得的水分散溶膠，如由TakiChemical Co.，Ltd.制造的鈦溶膠“M-6”(晶體大小為5nm)；及含有粘合劑的商業(yè)可獲得的水-乙醇混合分散鈦溶膠，如由IshiharaSangyo Kaisha，Ltd.制造的“ST-K01”、“ST-K03”。
優(yōu)選如鍶的醇鹽、鍶的乙酰丙酮酸鹽和鍶的羧酸鹽作為鍶的有機化合物。另外，也可使用鍶的無機化合物，如硝酸鹽、硫酸鹽和氯化物，由于硝酸鍶和乙酰丙酮酸鍶穩(wěn)定性高且易得，因此優(yōu)選使用。
可作為錫氧化物使用的有機物有SnCl4(CnH2n+1)(n＝1～4)、C4H9SnCl3、(CH3)2SnCl2及(C4H9)2Sn(OCOCH3)，無機錫的醇鹽有四丁基醇錫。
優(yōu)選的鉍氧化物有硝酸鉍、硫酸鉍、氯化鉍、如乙酰丙酮酸的β-二酮和t-戊基醇鉍螯合得到的鉍配合物。
對金屬分散膜材料組中包含的化合物，特別優(yōu)選氧化硅和氧化鋯。
氧化硅材料優(yōu)選包括金屬醇鹽如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷和四丁氧基硅烷。而且，可優(yōu)選金屬醇鹽的縮合物(濃縮度≥2)，或縮合物的混合物。金屬醇鹽的縮合物包括六乙氧基二硅氧烷(n＝2)、八乙氧基三硅氧烷(n＝3)、十乙氧基四硅氧烷(n＝4)及乙氧基聚硅氧烷(n≥5)。優(yōu)選單體(n＝1)與縮合物(n≥2)的混合物乙基硅酸鹽40[見膠體與表面A物理化學(xué)分冊(Colloids andSurface APhysicochem.Eng.Aspects，70，1993)253～268頁J.Cihlar的論文，其中單體(n＝1)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為12.8％，二聚物(n＝2)為10.2％，三聚物(n＝3)為12.0％，四聚物(n＝4)為7.0％，聚合物(n≥5)為56.2％，乙醇為1.8％]。而且，也可使用烷基三烷氧基硅烷，其可用烷基取代乙基硅酸鹽40的烷氧基得到?？捎萌缦碌闹辨溁蛑ф溚榛〈檠趸玫娇捎玫幕衔?，如甲基、乙基、丙基、丁基、2-乙基丁基和辛基，環(huán)烷基如環(huán)戊基和環(huán)己基，烯基如乙烯基、烯丙基、γ-甲基丙烯酰丙基及γ-丙烯酰丙基，芳基如苯基、甲苯甲?；投妆交纪榛缙S基和苯乙基，γ-巰基丙基、γ-氯代丙基、γ-氨代丙基等。
優(yōu)選的氧化鋯材料包括，如四甲氧基鋯、四乙氧基鋯、四異丙氧基鋯、四正丙氧基鋯、四異丙氧基鋯異丙醇配合物、四異丁氧基鋯、四正丁氧基鋯、四仲丁氧基鋯和四叔丁氧基鋯。優(yōu)選通過β-酮酸酯化合物與鋯的醇鹽螯合得到的鋯的醇鹽?？墒褂玫尿蟿┌ㄓ蒀H3COCH3COOR表示的乙酰乙酸酯類(R可以是CH3、C2H5、C3H7或C4H9)，如甲基乙酰乙酸酯、乙基乙酰乙酸酯、丙基乙酰乙酸酯和丁基乙酰乙酸酯。在乙酰乙酸酯類中，特別優(yōu)選乙酰乙酸烷基酯如甲基乙酰乙酸酯和乙基乙酰乙酸酯，因為它們價格相對較低且易得。鋯的醇鹽可部分或全部被螯合，優(yōu)選β-酮酸酯/鋯的醇鹽的摩爾比為2時，進(jìn)行鋯的醇鹽螯合，這樣可獲得穩(wěn)定的螯合物。除β-酮酸酯化合物外的由乙酰丙酮螯合得到的鋯的醇鹽螯合劑，不溶于如乙醇這樣的溶劑。因此，不優(yōu)選使用，因為不容易制備金屬分散體。另外，也可使用烷氧基鋯有機酸的氯化物，其中至少一種鋯的醇鹽的烷氧基被有機酸如乙酸、丙酸、丁酸、丙烯酸、甲基丙烯酸和硬脂酸取代。
根據(jù)如真空沉積和噴鍍的膜形成方法，底膜12直接在玻璃基質(zhì)11上形成。形成底膜12的方法沒有特別限制。在熱分解方法中、旋涂方法或滾動涂敷方法中，首先底膜12的材料溶解于有機溶劑中以制備底液。再用底液涂敷透明的玻璃基質(zhì)11。當(dāng)?shù)滓涸?00℃～800℃加熱5～200分鐘時，形成底膜12。
金屬分散膜13的形成如下。首先，金屬分散膜材料溶解于有機溶劑中，制備金屬有機分散體。用其涂敷底膜12。將金屬分散體在200℃～800℃加熱5～200分鐘，或用波長為1～400nm、輸出功率為1μw或更大的紫外線輻射0.01秒～30分鐘。形成金屬分散膜13。
例如根據(jù)注塑方法、浸漬涂敷方法、凹凸涂敷方法、橡皮凸版印制方法、滾動涂敷方法、噴霧涂敷方法和旋涂方法，金屬分散體優(yōu)選應(yīng)用于底膜上。
根據(jù)膜形成的方法，選擇金屬分散體的有機溶劑。例如，當(dāng)使用注塑涂敷方法或浸漬涂敷方法時，優(yōu)選具有蒸發(fā)速度相對高的溶劑。當(dāng)使用蒸發(fā)速度低的溶劑時，涂敷膜的干燥變慢，金屬分散體的流動性增高，有時不能形成均一的膜。蒸發(fā)速度高的溶劑包括醇基溶劑諸如甲醇、乙醇、異丙醇和叔丁氧基醇。另一方面，當(dāng)使用凹凸涂敷方法、橡皮凸版印制方法、滾動涂敷方法時，優(yōu)選蒸發(fā)速度低的溶劑。當(dāng)使用蒸發(fā)速度高的溶劑時，在沒有被充分壓平前溶劑已蒸發(fā)，這樣涂敷表面有時質(zhì)量較差。溶劑的蒸發(fā)速度通常根據(jù)相對蒸發(fā)速度指數(shù)評價，其中以丁基乙酸酯的蒸發(fā)速度為100。溶劑的相對蒸發(fā)速度指數(shù)為40或更小時表明其蒸發(fā)速度相當(dāng)慢。用于凹凸涂敷方法、橡皮凸版印制方法和滾動涂敷方法的有機溶劑優(yōu)選包括乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、乙酸溶纖劑、二甘醇單乙基醚、己二醇、二甘醇、乙二醇、三丙二醇、雙丙酮醇及四氫糠醇。根據(jù)涂敷的方法、金屬分散體的性質(zhì)、微細(xì)金屬粒子的沉積行為等，金屬分散體的有機溶劑應(yīng)包括至少一類上述溶劑。
如圖1示意，微細(xì)金屬粒子14沉積于底膜12與金屬分散膜13之間的界面16的附近。而且，如圖2示意，微細(xì)金屬粒子14沿界面16的同一方向在底膜12上隨機分布。通過局部富集的微細(xì)金屬粒子14，選擇吸收特定的偏振光。因此，根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的偏光元件10具有依方向變化的偏光性能。
參考圖3，以下對第二實施方式的偏光元件10進(jìn)行詳述。
偏光元件10包括具有參考面11a的玻璃基質(zhì)11、與參考面11a垂直突出穩(wěn)固并等間隔放置的多個板狀底膜12，和用以覆蓋多個板狀底膜12的金屬分散膜13。多個板狀底膜12的形成如下。首先，用底液涂敷參考面11a形成底層。例如，通過如橡皮凸板制模和光刻術(shù)的曝光技術(shù)、頂離技術(shù)、電子束繪圖技術(shù)、激光繪圖技術(shù)、激光雙光束干涉曝光技術(shù)、激光摩擦或壓制，從底層可形成預(yù)定圖案的多個板狀底膜12。每一底膜12延伸到板表面的內(nèi)部。每一底膜12的寬為0.1～2.0μm，高為0.1～20μm，相鄰底膜12的距離為0.1～2.0μm。因此，通過多個底膜12可在參考面11a上形成一個條紋結(jié)構(gòu)。
形成的金屬分散膜13要能夠覆蓋多個片狀底膜12。微細(xì)金屬粒子14局部富集于底膜12與金屬分散膜之間的界面16中。
如圖3左邊的箭頭所示，包括S偏光組分和P偏光組分的入射光垂直入射到參考面11a上。在這種情況下，偏光元件10不允許S偏光組分透過，但允許P偏光組分透過。即，在圖3右邊的箭頭示意的透射光僅包含P偏光組分。
在界面16中形成的微細(xì)金屬粒子14，垂直穩(wěn)固地定位于參考面11a上。因此，當(dāng)?shù)啄?2的圖案改變時，偏光元件10的偏光性能也會改變。例如根據(jù)應(yīng)用或必要的性能，多個底膜12除可模制成圖3中的條紋狀外，也可以是橢圓狀、鉆石狀或類似形狀。
參考圖4，以下對之間第三實施方式的偏光元件10進(jìn)行詳述。
如圖4示意，偏光元件10包括具有參考面11a的玻璃基質(zhì)11，該參考面與光線的入射方向有一定的傾斜度，而且在參考面11a上層壓多個底膜12和多個金屬分散膜13。在底膜12和金屬分散膜13間的界面16上具有微細(xì)金屬粒子14。
當(dāng)與參考面11a的傾斜角為θ的入射光Li入射到偏光元件10上時，偏光元件10吸收S偏光組分，而部分P偏光組分可透過，部分P偏光組分被反射。即圖4中的上部箭頭示意的透過光Lo1和右邊箭頭示意的透過光Lo2僅含有P偏光組分。
參考圖5，以下對第四實施方式的偏光元件10進(jìn)行詳述。
如圖5示意，偏光元件10包括具有參考面11a的玻璃基質(zhì)11，而且在參考面11a上層壓多個底膜12和多個金屬分散膜13。在底膜12和金屬分散膜13之間的界面16中形成微細(xì)金屬粒子14。
當(dāng)入射光Li與平行與參考面11a的方向入射到偏光元件10上時，偏光元件10吸收S偏光組分，而P偏光組分可透過。即，圖5中右邊箭頭示意的透過光Lo僅含有P偏光組分。
參考圖6，以下對第五實施方式的偏光元件10進(jìn)行詳述。
如圖6示意，偏光元件10包括具有參考面11a的玻璃基質(zhì)11、參考面11a上的底膜12和底膜12上的金屬分散膜13。在底膜12和金屬分散膜13之間的界面16中形成微細(xì)金屬粒子14。在玻璃基質(zhì)11的下部表面和金屬分散膜13的上部表面上形成了在偏光元件10內(nèi)用于反復(fù)反射入射光Li的放大的反射膜。
當(dāng)與參考面11a呈傾斜角為θ的入射光Li入射到偏光元件10上時，在偏光元件10內(nèi)通過放大的反射膜15入射光被反射。在這種情況下，只有入射光中的P偏光組分可透過偏光元件。根據(jù)第五實施方式的偏光元件10，通過每一放大反射膜15的內(nèi)表面的反復(fù)反射，從入射光Li中只有P偏光組分的光可被引出，且可被導(dǎo)入希望的地方。
將玻璃基質(zhì)11放置于一噴鍍裝置中，純度為99.99％的氧化鈦作為靶材。通過噴鍍在玻璃基質(zhì)11上以40nm/min的速度形成厚度為1μm的氧化鈦膜。光刻技術(shù)用來在圖3示意的氧化鈦上形成行距為0.2μm的圖案，這樣獲得了氧化鈦底膜12。
9g 0.1mol/L(0.1N)的鹽酸、和44g乙基溶纖劑(EC)加入50g乙基硅酸鹽(商標(biāo)名為“乙基硅酸鹽40”，由Colcoat Co.生產(chǎn))中，在室溫下攪拌2小時，這樣得到了混合溶液。如表1所示，7.3g乙基溶纖劑和0.2g氯金酸鹽連續(xù)加入2.5g混合溶液中，這樣制備了金屬分散體1。
在實施例2～3中，使用表1的配方制備金屬分散體2和3。
隨后，當(dāng)模制圖案的氧化鈦底膜12以1500min-1的速度旋轉(zhuǎn)時，用金屬分散物旋涂氧化鈦底膜12。金屬涂敷體空氣干燥，在250℃熱處理2小時，然后在580℃下焙燒30min，這樣形成了偏光元件的試驗件。底膜12與金屬分散膜13的組成分別如表2和表3所示。
當(dāng)使用透射型的電子顯微鏡(TEM)觀察偏光元件的實驗品時，要確定金(Au)被移動且沉積于氧化鈦底膜12與氧化硅膜13之間的界面16附近。
使用如下方程式中定義的消光率作為評價偏光性能的標(biāo)準(zhǔn)。
消光率＝10Log(Tp/Ts)Ts是在平行于微細(xì)金屬粒子14長軸方向輻射光的偏光表面上，光的透過率(％)，Tp是在垂直于微細(xì)金屬粒子14長軸方向輻射光的偏光表面上光的透過率(％)。
用紙巾清潔膜表面，如沒有發(fā)現(xiàn)膜的劃痕，則認(rèn)為粘合成功。(圓圈標(biāo)記)當(dāng)波長900nm的入射光垂直入射到偏光元件試驗件(見圖3)的參考面11a時，微細(xì)金屬粒子分布的方向上與偏光組分(S偏光組分)方向相同時，比微細(xì)金屬粒子分布的方向與偏光組分(P偏光組分)垂直時更易吸收入射光。由表4可見，金濃度相對高的實施例1偏光元件試驗件的消光率為53dB，實施例1～3的偏光元件具有偏光性能。
表1 金屬分散體的組成實施例 氧化硅材料氯金酸EC12.5g 0.2g7.3g22.5g 0.056g 7.4g32.5g 0.0053g 7.495g表2 底膜12每一組分的比例(質(zhì)量)實施例SiO2TiO2CeO21～3 0％ 100％ 0％
表3 金屬分散膜13每一組分的比例(質(zhì)量)實施例SiO2Au1 84％ 16％2 95％ 5％3 99.5％0.5％表4實施例吸收波長 消光率 透射損失粘合效果1900nm53dB 0.4dB ○2900nm30dB 0.1dB ○3900nm10dB 0.3dB ○(實施例4)首先準(zhǔn)備10cm×10cm透明的玻璃基質(zhì)。氧化鈦底膜12和含有氧化硅的金(Au)膜在玻璃基質(zhì)11上的形成如下。
將玻璃基質(zhì)11放置于一噴鍍裝置中，純度為99.99％的氧化鈦作為靶材。通過噴鍍在玻璃基質(zhì)11上以2nm/min的蒸發(fā)速度形成厚度為200nm的氧化鈦膜。
隨后，當(dāng)玻璃基質(zhì)11以1500min-1的速度旋轉(zhuǎn)時，用實施例1的金屬分散體旋涂氧化鈦底膜12。金屬涂敷體空氣干燥后，玻璃基質(zhì)11在250℃熱處理2小時，然后在580℃下焙燒30分鐘。噴鍍和旋涂重復(fù)進(jìn)行10次。這樣形成了氧化鈦底膜和含有Au微細(xì)粒子的氧化硅膜13交替層壓的偏光元件的實驗件。試驗件在深度方向的組成用X光電子能譜分析，又證實了氧化鈦與氧化硅的界面中存在金。
如表5所示，用入射角θ為10°～60℃的光照射偏光元件試驗件時，平行于參考面11a的光組分(S偏光組分)比垂直于參考面11a光組分(P偏光組分)更易吸收入射光，證明偏光元件試驗件具有偏光性能。而且，當(dāng)入射角度發(fā)生變化時，具有610nm～800nm的入射光的吸收波移向長波方向。從金微細(xì)粒子14的表觀長寬比較大的事實可推斷上述結(jié)果。如圖4示意，入射角θ是由參考面11a與入射光形成的夾角。
表5實施例 入射角 吸收波長 消光率透射損失 粘合效果4 60°610nm12dB 0.1dB ○4 45°650mn14dB 0.2dB ○4 30°730nm11dB 0.4dB ○4 10°800nm13dB 0.1dB ○(實施例5～8)6g 0.1mol/L(0.1N)的鹽酸、和44g乙基溶纖劑(EC)加入50g乙基硅酸鹽(商標(biāo)名為“乙基硅酸鹽40”，由Colcoat Co.生產(chǎn))中，在室溫下攪拌2小時，這樣得到了料液。氧化硅料液中氧化硅固體含量為20％(質(zhì)量)。
隨后，攪拌1mol異丙醇鈦，用滴液漏斗滴加2mol乙酰丙酮，制備了氧化鈦料液。氧化鈦料液中氧化鈦固體含量為16.5％(質(zhì)量)。
3mol乙酰丙酮加入1mol六水合硝酸鍶中，90℃攪拌1小時得到硝酸鍶料液。在硝酸鍶料液中氧化鍶的固體含量為23.2％(質(zhì)量)。
用料液制備表6～7中的底液5～8。表6是料液的重量組成，表7是底膜12每一化合物的比例(轉(zhuǎn)化為氧化物計算，質(zhì)量)。
表6實施例 氧化硅 氧化鈦 氧化鍶EC50.99g 1.59g1.68g5.74g62.02g 1.09g1.15g5.74g72.56g 0.82g0.87g5.75g82.89g 0.66g0.70g5.75g
表7實施例 SiO2TiO2CeO25 23.2％ 30.8％ 46.0％6 47.5％ 21.1％ 31.4％7 60.2％ 16.0％ 23.8％8 67.9％ 12.9％ 19.2％用底液5～8凹凸涂敷玻璃基質(zhì)11得到厚度1μm的膜。膜經(jīng)空氣干燥，在250℃熱處理2小時，然后在500℃下焙燒30min，形成膜12。對于底膜12，使用光刻技術(shù)形成如圖3示意的間隔0.20μm的線條圖案。
隨后，當(dāng)模制圖案的氧化鈦底膜12以1500min-1的速度旋轉(zhuǎn)時，用實施例1的金屬分散體旋涂氧化鈦底膜12。膜空氣干燥后，在250℃熱處理2小時，然后在580℃下焙燒30min。得到偏光元件的試驗件。
當(dāng)波長1000nm～1500nm的入射光垂直入射到偏光元件試驗件(見圖3)的參考面11a時，微細(xì)金屬粒子布置的方向與偏光組分(S偏光組分)方向相同時，比微細(xì)金屬粒子布置的方向與偏光組分(P偏光組分)垂直時更易吸收入射光。由表8可見，實施例5偏光元件試驗件的消光率為48dB。發(fā)現(xiàn)實施例5～8的偏光元件試驗件具有偏光性能。
表8實施例 吸收波長 消光率 透射損失 粘合效果5 1500nm48dB0.3dB ○6 1300nm43dB0.4dB ○7 1200nm45dB0.3dB ○8 1000nm42dB0.2dB ○從圖8可見，當(dāng)?shù)啄?2中的SiO2濃度增加時，吸收波長移向短波方向。這是因為沉積于界面16中的微細(xì)金屬粒子14的粒徑隨SiO2的濃度增加而降低的緣故。具體地，由于SiO2濃度的增加，平行于參考面11a方向的微細(xì)金屬粒子14的尺寸與其厚度大小的比例(長寬比)下降。
因此，當(dāng)?shù)啄?2的組成改變時，可控制微細(xì)金屬粒子14的長寬比。這樣可提供在寬波長范圍具有偏光性能的偏光元件10。(實施例9～11)在旋轉(zhuǎn)速度為1500min-1時，用表9所示制備的金屬分散體旋涂實施例1的模制的氧化鈦底膜12。另外，38.7g四丁醇鋯和26.0g基乙酰乙酸酯攪拌2小時，首先得到鋯的料液。氧化鋯的料液中(鋯的料液)氧化鋯固體含量為19.0％(質(zhì)量)。
隨后，空氣干燥金屬涂敷物，基質(zhì)11在250℃熱處理2小時，使微細(xì)金屬粒子14沉積于界面，然后基質(zhì)進(jìn)一步在580℃下焙燒30min，得到偏光元件試驗件。
用TEM觀察偏光元件試驗件，發(fā)現(xiàn)金局部富集于底膜12與氧化硅/氧化鋯膜13之間的界面中。
用垂直參考面11a的入射光Li照射偏光元件試驗件。結(jié)果如表11所示，可以確定偏光元件試驗件相對波長850nm～750nm的入射光具有最大消光率為55dB的偏光性能。
表9金屬分散體的重量組成實施例 氧化硅 氧化鋯 氯金酸 EC9 2.25g0.26g0.2g 7.3g10 1.25g1.31g0.2g 7.2g11 0.75g1.83g0.2g 7.2g
表10金屬分散膜13的組成(轉(zhuǎn)換為氧化物計算，質(zhì)量％)實施例 SiO2ZrO2Au9 75.6％ 8.4％ 16.0％10 42.0％ 42.0％ 16.0％11 8.4％ 75.6％ 16.0％表11實施例 吸收波 消光比 透射損失 粘合效果長9 850nm43dB 0.4dB ○10800nm45dB 0.3dB ○11750nm55dB 0.2dB ○從實施例9～11的結(jié)果可見，使微細(xì)金屬粒子14沉積于界面16附近的氧化鋯的作用，與使微細(xì)金屬粒子14沉積于界面16的氧化硅的作用的區(qū)別很明顯。具體地說，與氧化硅相比，氧化鋯具有降低微細(xì)金屬粒子14尺寸的作用。隨氧化鋯濃度的增加，局部富集于界面16的微細(xì)金屬粒子變小，而且，微細(xì)金屬粒子14的表觀長寬比下降。因此，可推斷吸收波長移向短波方向。這表明通過調(diào)節(jié)氧化鋯的含量可控制微細(xì)金屬粒子14的長寬比。(實施例12)首先，首先準(zhǔn)備10cm×10cm透明的玻璃基質(zhì)11。用類似實施例1的方法，在玻璃基質(zhì)11上制備具有行距為0.2μm的線條圖案的氧化鈦底膜12。
9g 0.1mol/L(0.1N)的鹽酸、和44g乙基溶纖劑(EC)加入50g乙基硅酸鹽(商標(biāo)名為“乙基硅酸鹽40”，由Colcoat Co.生產(chǎn))中，在室溫下攪拌2小時，得到氧化硅料液。6.5g乙基溶纖劑、含有20％(質(zhì)量)硝酸銀的1.0g乙二醇加入到2.5g混合溶液中，制備金屬分散體。
用金屬分散體旋涂模制的氧化鈦底膜12。
空氣干燥金屬分散體，用USHIO Co.制造的紫外線輻射裝置發(fā)射中心波長為365nm的紫外線照射30秒，使紫外線在干燥的金屬分散體表面的強度為10mW/cm2，這樣將銀(Ag)微細(xì)粒子14沉積于界面16中。而且，將玻璃基質(zhì)11在300℃加熱20分鐘，得到偏光元件試驗件。
用TEM觀察偏光元件試驗件，證實銀(Ag)移動/沉積于氧化鈦底膜12與氧化硅膜13之間的界面16中。
用垂直參考面11a的入射光Li照射偏光元件試驗件。結(jié)果如表13所示，可以確定偏光元件試驗件相對波長800nm的入射光具有最大消光率為51dB的偏光性能。應(yīng)注意到表12顯示了金屬分散膜13的組成。
表12金屬分散膜13的組成(轉(zhuǎn)換為氧化物計算，質(zhì)量％)實施例SiO2Au12 80.6％ 19.4％表13實施例吸收波長 消光率 透射損失 粘合效果12800nm51dB 0.2dB ○從實施例12的結(jié)果可見，通過使微細(xì)銀粒子14沉積于界面16可得到偏光性能。而且，當(dāng)?shù)啄?2或金屬分散膜13的組成與金存在的情況類似地改變時，可控制微細(xì)金屬粒子14的沉積。因此可控制偏光元件試驗件的偏光性能。
更具體地，金屬分散體的金屬離子(金或銀)分解并被還原，使微細(xì)金屬粒子14沉積。發(fā)現(xiàn)類似熱處理，用電磁波如紫外線的輻射對金屬離子的分解和還原也有效。(實施例13)將硝酸鉍10g溶解于19.0g乙酰丙酮中制備硝酸鉍料液。在硝酸鉍的料液中氧化鉍的含量為25.2％(質(zhì)量)。
16.9g硝酸鉍料液與6.5g實施例5～8中使用的氧化鈦料液混合，加入76.5g乙基溶纖劑中制備底液。
用底液凹凸涂敷玻璃基質(zhì)11使膜的厚度為1/6μm?？諝飧稍锏滓海?50℃熱處理2小時，并干燥。凹凸涂敷和加熱干燥重復(fù)6次，且膜在500℃下焙燒30min得到厚度為1μm的氧化鈦-氧化鉍底膜12。
在底膜12上，使用光刻技術(shù)形成如圖3示意的間隔0.2μm的線條圖案。底膜12用實施例1中的金屬分散體旋涂?？諝飧稍镌摻饘俜稚Ⅲw，在250℃熱處理2小時，這樣金的微細(xì)粒子沉降于界面。玻璃基質(zhì)11在580℃下焙燒30min得到偏光元件試驗件。
用垂直參考面11a的入射光Li照射偏光元件試驗件。結(jié)果如表15所示，可以確定偏光元件試驗件相對波長630nm的入射光具有最大的消光率為45dB的偏光性能。表14顯示了底膜12的組成。
表14實施例 SiO2Bi2O513 15％ 85％
表15實施例 吸收波長 消光率透射損失粘合效果13 630nm 45dB 0.1dB ○(實施例14)準(zhǔn)備10cm×10cm的透明玻璃基質(zhì)。將玻璃基質(zhì)11放置于化學(xué)氣相沉積裝置(CVD)，三氯單丁基錫作為原料，得到厚度為2μm的氧化錫底膜12。
使用頂離技術(shù)，在氧化錫底膜12上形成如圖3示意的間隔0.5μm的線條圖案。用實施例1的金屬分散體旋涂氧化錫底膜12?？諝飧稍锝饘俜稚Ⅲw，在250℃熱處理2小時，這樣微細(xì)金屬粒子14沉積于界面16。玻璃基質(zhì)進(jìn)一步在580℃下焙燒30min得到偏光元件試驗件。
用垂直參考面11a的入射光Li照射偏光元件試驗件。結(jié)果如表16所示，可以確定偏光元件試驗件相對波長800nm的入射光具有最大的消光率為55dB的偏光性能。
表16偏光性能實施例吸收波長消光率透射損失粘合效果14800nm 55dB 0.1dB○(對比例1)首先準(zhǔn)備10cm×10cm透明的玻璃基質(zhì)11。將玻璃基質(zhì)11放置于一噴鍍裝置中，純度為99.99％的氧化硅作為靶材。在玻璃基質(zhì)11上以40nm/min的蒸發(fā)速度形成厚度為1μm的氧化硅膜。
用光刻技術(shù)在圖3示意的氧化硅上形成行距為0.2μm的圖案。當(dāng)玻璃基質(zhì)以1500min-1的速度旋轉(zhuǎn)時，用實施例1的金屬分散體旋涂氧化硅底膜12。金屬分散體空氣干燥，玻璃基質(zhì)在250℃熱處理2小時，這樣形成了金屬分散膜13以得到試驗件。但金(Au)微細(xì)粒子沒有沉積于界面16中。
用TEM觀察試驗件的結(jié)構(gòu)，證實金被均一地分散于金屬分散膜13中。
用垂直于參考面11a的入射光Li照射試驗件。但如表18所示，試驗件沒有明顯的偏光性能。(對比例2)準(zhǔn)備10cm×10cm的玻璃基質(zhì)11。0.06g氧化鈦料液加入到2.45g實施例5～8使用的氧化硅料液中后，再加入7.49g乙基溶纖劑制備底液。
用底液凹凸涂敷在玻璃基質(zhì)11上以得到1μm的膜?？諝飧稍锘|(zhì)后，基質(zhì)在250℃加熱處理2小時，進(jìn)一步在500℃焙燒30分鐘，形成底膜12。表17列出了底膜12的組成(轉(zhuǎn)換為氧化物計算)。用光刻技術(shù)在圖3示意的底膜12上形成行距為0.20μm的圖案。
隨后，在1500min-1的旋轉(zhuǎn)速度時，用實施例1的金屬分散體旋涂模制底膜12。金屬分散體空氣干燥，在250℃熱處理2小時，得到上面有金屬分散膜13的試驗件。在該試驗件中，金(Au)微細(xì)粒子沒有移動/沉積于界面16中呈現(xiàn)粉色。
用TEM觀察試驗件的結(jié)構(gòu)，證實金被均一地分散于金屬分散膜13中。
用垂直于參考面11a的入射光Li照射試驗件。但如表18所示，試驗件沒有明顯的偏光性能。
表17對比例 SiO2TiO21 100％ 0％2 98.05％ 1.95％表18對比例 吸收波長 消光率 透射損失粘合效果1 550nm0.8dB 0.1dB ○1 560nm0.9dB 0.3dB ○由對比例1和2可見，當(dāng)?shù)啄?2僅由氧化硅形成且底膜12中以TiO2計算的鈦氧化物含量低于2％(質(zhì)量)時，微細(xì)金屬粒子沒有沉積于界面16附近。因此，為在界面中選擇沉積微細(xì)金屬粒子，確定以TiO2計算的必要的鈦氧化物含量至少為2％(質(zhì)量)或更高。(對比例3、4)首先準(zhǔn)備10cm×10cm透明的玻璃基質(zhì)11。將玻璃基質(zhì)11放置于一噴鍍裝置中，純度為99.99％的鈦氧化物作為靶材。在玻璃基質(zhì)11上以40nm/min的蒸發(fā)速度形成厚度為1μm的鈦氧化物底膜12。
用光刻技術(shù)在圖3示意的氧化硅上形成行距為0.2μm的圖案。制備組成如表19所示的金屬分散體。隨后，當(dāng)玻璃基質(zhì)11以1500min-1的速度旋轉(zhuǎn)時，用金屬分散體旋涂底膜12。金屬分散體空氣干燥，玻璃基質(zhì)11在250℃熱處理2小時，得到上面有金屬分散膜的試驗件。表20列出了金屬分散膜的組成(轉(zhuǎn)換為氧化物計算)。
用垂直于參考面11a的入射光Li照射試驗件，測定偏光能力。結(jié)果列于表21。在對比例3中，沒有明顯的等離子體吸收。在對比例4中，通過氧化硅材料的沉積/聚合得到的薄膜，要經(jīng)熱處理從基質(zhì)上剝離，沒有形成均一的膜。
從實施例3、4已證實金(Au)的濃度太低，微細(xì)金屬粒子14的尺寸減小，沒有得到足夠的偏光性能；或者金(Au)濃度太高，與底膜的粘合力降低不能形成均一的膜。
表19金屬分散膜的配方對比例氧化硅氯金酸 EC32.5g 0.0020g7.5g42.5g 1.10g 6.4g表20金屬分散膜13的組成(轉(zhuǎn)換為氧化物計算，質(zhì)量％)對比例 SiO2Au3 99.81％ 0.19％4 49.3％ 50.7％表21對比例 吸收波長 消光率 透射損失 粘合效果3 - 0.001dB 0.002dB ○4 - 無法評價×本發(fā)明有如下優(yōu)點底膜12的主要組分選自底膜材料組A和/或B，金屬分散膜13的主要組分是至少一種選自微細(xì)金屬粒子源和金屬分散膜材料組中的化合物。通過熱處理或電磁波輻射形成金屬分散膜13，微細(xì)金屬粒子14被沉積于底膜12與金屬分散膜13的界面16中。結(jié)果，偏光元件獲得了希望的偏光性能。
金屬分散膜13被牢固地粘合于底膜12上，因此提供一種薄膜不易剝離的耐用的偏光元件10。
由于在玻璃基質(zhì)11上可形成希望厚度的薄膜12、13，因此可提供具有相對大表面的偏光元件。因此，偏光元件10具有廣泛的用途。
權(quán)利要求
1.一種偏光元件(10)的制造方法，包括如下步驟在透明基質(zhì)(11)上形成含有吸引微細(xì)金屬粒子組分(14)的底膜(12)；用金屬分散體涂敷底膜形成金屬分散膜(13)；及將微細(xì)金屬粒子(14)沉積在底膜和金屬分散膜間的膜界面(16)中。
2.一種制造偏光元件(10)的制造方法，包括如下步驟形成底膜(12)，其含有至少一種選自下組的作為透明基質(zhì)(11)上主要組分的化合物，如氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼；制備金屬分散體，其含有至少一種選自下組的元素化合物，如硅、鋯、鈦、鍶、錫、鉍、鈷、銅、鋁、鎂、錳、鉻、銦、釩、鐵、鎳、鋅、鎢、鉭、鉿、鋇、鐿、鈮、鉬、釔、釕、鍺、鉛及硼，及作為主要組分的微細(xì)金屬粒子源；用所述金屬分散體涂敷底膜；及金屬分散體至少經(jīng)熱或電磁波輻射的一種方式處理，形成金屬分散膜(13)，其中微細(xì)金屬粒子被局部富集于底膜和金屬分散膜之間的膜界面(16)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的偏光元件的制造方法，其中底膜含有至少一種氧化硅或氧化鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任一偏光元件的制造方法，其中底膜形成步驟包括制備底液以使底膜含有2～100％(質(zhì)量)的至少一種選自下組的化合物，如氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼，及選自含有至少一種0～98％(質(zhì)量)的選自氧化硅和氧化鋯組的化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一偏光元件的制造方法，其中制備金屬分散體的步驟包括組分摻合步驟以使分散的金屬膜含有0.2～50％(質(zhì)量)的微細(xì)金屬顆粒，及含有50～99.8％(質(zhì)量)的至少一種選自下組的化合物，如氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的偏光元件的制造方法，其中微細(xì)金屬粒子為貴金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2的偏光元件的制造方法，其中金屬分散體含有通過還原可產(chǎn)生微細(xì)金屬粒子的金屬離子。
8.一種制造偏光元件的方法，包括如下步驟在透明基質(zhì)(11)上形成底膜(12)；在所述底膜上形成含有微細(xì)金屬粒子(14)的金屬分散膜(12)；及將微細(xì)金屬粒子局部富集在所述底膜和金屬分散膜間的膜界面(16)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述的微細(xì)金屬粒子富集步驟包括加熱金屬分散膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述的微細(xì)金屬粒子富集步驟包括用電磁波輻射所述金屬分散膜。
11.一種偏光元件(10)包括透明基質(zhì)(11)；含有可吸引微細(xì)金屬粒子(14)組分并在所述透明基質(zhì)上形成的底膜(12)；及在所述底膜上的形成金屬分散膜(13)，其中金屬分散膜包括在所述底膜與所述金屬分散膜之間的膜界面(16)富集的微細(xì)金屬粒子(14)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的偏光元件，其中底膜包括至少一種選自下組作為主要組分的化合物，如氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼。金屬分散膜優(yōu)選含有0.2～50％(質(zhì)量)的微細(xì)金屬粒子，及含有50～99.8％(質(zhì)量)的至少一種選自下組的化合物，如氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鍶、氧化錫、氧化鉍、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鉻、氧化銦、氧化釩、氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋇、氧化鐿、氧化鈮、氧化鉬、氧化釔、氧化釕、氧化鍺、氧化鉛及氧化硼。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的偏光元件的制造方法，其中所述底膜含有至少一種氧化硅或氧化鋯。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有大表面積的偏光元件(10)的制造方法,其中在表面上形成的膜具有優(yōu)異的粘合性。該方法包括如下步驟:在透明基質(zhì)(11)上形成底膜(12);用金屬分散體涂敷底膜(12);加熱金屬分散體;及形成含有微細(xì)金屬粒子(14)的金屬分散膜(13)。當(dāng)加熱金屬分散體,金屬分散體中的貴金屬離子被還原后產(chǎn)生微細(xì)金屬粒子(14)。微細(xì)金屬粒子(14)與底膜相互作用,并富集于底膜(12)與金屬分散膜(13)之間的界面(16)附近。
文檔編號G02B5/30GK1386206SQ01802180
公開日2002年12月18日 申請日期2001年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月7日
發(fā)明者河津光宏, 山本博章 申請人:日本板硝子株式會社