專利名稱：偏振分光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及分光器件領(lǐng)域，尤其涉及偏振分光器件及其形成方法。
背景技術(shù)：
成像技術(shù)不斷發(fā)展，像素越來(lái)越高，我們能夠在更大的屏幕上看到更清晰明亮、色彩豐富的視頻和圖形，但它們始終有一個(gè)限制，即它們是二維的。我們眼睛所看到的真實(shí)世界不只是簡(jiǎn)單的平面圖像，而是具有景深的立體三維，這種感知三維的能力是視網(wǎng)膜不一致(或稱為左右眼看一個(gè)物體位置的輕微偏移)的一個(gè)副功能。因此如果要設(shè)計(jì)一個(gè)立體投影裝置，它必須要模擬人類在觀看物體時(shí)視網(wǎng)膜成像的這種視差。這種感覺(jué)暗示我們，看到的就是真實(shí)的(或幾乎是真實(shí)的)，而不是平面的二維的。立體投影是可以通過(guò)光的偏振原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，立體投影光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生兩種偏振方向互相垂直的偏振光投影到屏幕上。而偏振光投射到投影幕上再反射到觀眾位置時(shí)偏振光方向須不改變，觀眾通過(guò)偏光眼鏡每只眼睛只能看到相應(yīng)的偏振光圖像，從而在視覺(jué)神經(jīng)裝置中產(chǎn)生立體感覺(jué)。現(xiàn)有技術(shù)的立體投影系統(tǒng)中，利用偏振片產(chǎn)生兩種不同偏振方向的偏振光，即P 光和S光，但是不能同時(shí)產(chǎn)生P光和相等量的S光。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的偏振分光器件的立體圖，圖2為圖1所示的偏振分光器件沿a-a方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合參考圖1和圖2， 現(xiàn)有技術(shù)的偏振分光器件包括玻璃基底10以及位于玻璃基底10上的多個(gè)鋁條11，相鄰的鋁條11之間為空隙。參考圖2，入射至該偏振分光器件的自然光12經(jīng)該偏振分光器件后， 分成反射光13和透射光14，反射光13和透射光14分別為P光和S光?，F(xiàn)有技術(shù)的偏振分光器件反射光13和透射光14的強(qiáng)度差別較大，因此在應(yīng)用于立體投影光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，立體投影光學(xué)系統(tǒng)的成像效果不佳。針對(duì)現(xiàn)有的偏振分光器件的缺點(diǎn)，期望可以找到一種反射光和透射光的強(qiáng)度大致相等的偏振分光器件。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)的偏振分光器件反射光和透射光的強(qiáng)度差別較大的問(wèn)題。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種偏振分光器件，包括透明基底；位于所述透明基底上的偏振光柵，所述偏振光柵包括多條相互間隔平行排列的透光部和不透光部；位于所述偏振光柵上的透明層。可選的，所述不透光部的橫截面為矩形類梯形，所述類梯形靠近所述透明基底的底邊長(zhǎng)度大于相對(duì)的頂邊的長(zhǎng)度?？蛇x的，所述不透光部的材料為鋁；還包括另一偏振光柵和另一透明層，所述另一偏振光柵與所述偏振光柵的結(jié)構(gòu)相同；所述另一偏振光柵位于所述透明層上，并且和所述偏振光柵的位置對(duì)應(yīng)，所述另一透明層位于所述另一偏振光柵上。可選的，所述不透光部的寬度為32-80nm，所述不透光部和透光部的厚度為 65-150nm，透光部的寬度為120nm_150nm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的偏振分光器件，包括透明基底；位于所述透明基底上的偏振光柵，所述偏振光柵包括多條相互間隔平行排列的透光部和不透光部；位于所述偏振光柵上的透明層。也就是說(shuō)，在不透光部之間插入了透光部，而非現(xiàn)有技術(shù)的空隙，而且在偏振光柵上還覆蓋了一層透明層，根據(jù)本實(shí)用新型的偏振分光器件的仿真結(jié)果得知入射光線經(jīng)偏振分光器件后的透射光和反射光的強(qiáng)度基本相同，都接近入射光線強(qiáng)度的50%。因此本實(shí)用新型的偏振分光器件可以提高立體投影光學(xué)系統(tǒng)的成像效果。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的偏振分光器件的立體圖；圖2為圖1所示的偏振分光器件沿a-a方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型第一具體實(shí)施例的偏振分光器件的立體圖；圖4為圖3所示的偏振分光器件沿b_b方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型第一具體實(shí)施例的偏振分光器件其入射光強(qiáng)、反射光強(qiáng)和透射光強(qiáng)之間的相互關(guān)系的仿真模擬圖；圖6為第二具體實(shí)施例的偏振分光器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型第二具體實(shí)施例的偏振分光器件其入射光強(qiáng)、反射光強(qiáng)和透射光強(qiáng)之間的相互關(guān)系的仿真模擬圖；圖8為本實(shí)用新型第三具體實(shí)施例的偏振分光器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本實(shí)用新型第三具體實(shí)施例的偏振分光器件其入射光強(qiáng)、反射光強(qiáng)和透射光強(qiáng)之間的相互關(guān)系的仿真模擬圖。
具體實(shí)施方式
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中偏振分光器件的鋁條暴露在空氣中，因此鋁條容易被氧化，改變了鋁條表面的材料屬性，相應(yīng)的也就會(huì)影響入射光線經(jīng)偏振分光器件后的透射光線和反射光線的強(qiáng)度?；诖藱C(jī)理，本實(shí)用新型提供了一種偏振分光器件，將不透光的金屬條鑲嵌在透明的材料之間，且在不透光的部位上也覆蓋有透明材料，這樣可以避免不透光的金屬條被氧化，影響入射光線經(jīng)偏振分光器件后的透射光線和折射光線的強(qiáng)度的問(wèn)題。為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以多種不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本實(shí)用新型不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施方式
的限制。圖3為本實(shí)用新型第一具體實(shí)施例的偏振分光器件的立體圖，圖4為圖3所示的偏振分光器件沿b-b方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合參考圖3和圖4，本實(shí)用新型的偏振分光器件包括透明基底20 ；位于所述透明基底20上的偏振光柵30，所述偏振光柵30包括多條相互間隔平行排列呈長(zhǎng)條狀的透光部32和不透光部31，透光部32為透光材料，不透光部 31為不透光材料；位于所述偏振光柵30上的透明層40。參考圖4，本實(shí)用新型第一具體實(shí)施例中，不透光部31的橫截面為矩形，也就是沿b-b方向的截面為矩形。不透光部31的寬度dl為32-80nm(納米)，優(yōu)選42nm。所述不透光部31和透光部32的厚度h2為65-150nm，優(yōu)選llOnm。相鄰兩不透光部31之間的距離即透光部32的寬度d2為120nm-150nm，優(yōu)選140nm。透明基底20的厚度hi范圍為 900-1100 μ m(微米)，優(yōu)選1000 μ m。透明層40的厚度h3范圍為900-1100 μ m(微米)，優(yōu)選 1000 μ m0本實(shí)用新型第一具體實(shí)施例中，不透光部31的材料為金屬，可以為銅、鋁、金、銀、 鈦、鈷、鎳、鎢中的一種或它們的任意組合。但不透光部31不限于金屬，也可以為其他的不透光材料。不透光部31的材料優(yōu)選鋁。透光部32的材料為氧化硅、正硅酸乙酯(TEOS)或他們的組合。透光部的材料不限于氧化硅、TE0S，也可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他透明介質(zhì)材料。透明基底20和透明層40的材料為氧化硅、正硅酸乙酯(TEOS)或他們的組合。透明基底20和透明層40的材料不限于氧化硅、TE0S，也可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他透明介質(zhì)材料。圖5為本實(shí)用新型第一具體實(shí)施例的偏振分光器件其入射光強(qiáng)、反射光強(qiáng)和透射光強(qiáng)之間的相互關(guān)系的仿真模擬圖，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)，單位為微米(μπι)，縱坐標(biāo)為光強(qiáng)比，曲線62為反射光線52的光強(qiáng)與入射光線51的光強(qiáng)之比，曲線63為透射光線53的光強(qiáng)與入射光線51的光強(qiáng)之比，曲線61為透射光線53、反射光線52的光強(qiáng)之和與入射光線51的光強(qiáng)之比。其中，不透光部31的材料為鋁，其橫截面為矩形，不透光部31的寬度dl為42nm， 透光部32的寬度d2為140nm，h2為llOnm，透明基底20為氧化硅，其厚度hi為1000 μ m， 透明層40的材料為氧化硅，厚度為1000 μ m,入射光線為可見(jiàn)光，波長(zhǎng)范圍為380 780nm， 入射光線51的入射角為45度。從圖5的仿真結(jié)果可以獲知透射光線53和反射光線52 的光強(qiáng)基本相等，光強(qiáng)比范圍基本在0. 45-0. 50之間，都接近入射光線強(qiáng)度的50%，而且， 根據(jù)曲線61可以得知光強(qiáng)的損失較少。因此本實(shí)用新型的偏振分光器件，由于在不透光部之間插入了透光部，而且在偏振光柵上還覆蓋了一層透明層，入射光線經(jīng)偏振分光器件后的透射光和反射光的強(qiáng)度基本相同，都接近入射光線強(qiáng)度的50%，可以提高立體投影光學(xué)系統(tǒng)的成像效果。圖6為第二具體實(shí)施例的偏振分光器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合參考圖6和圖4， 本實(shí)用新型第二具體實(shí)施例的偏振分光器件，偏振光柵30a中的不透光部31a的形狀與第一具體實(shí)施例的偏振分光器件中的不透光部31的形狀不同，不透光部31a的橫截面呈類梯形，本實(shí)用新型中類梯形靠近所述透明基底的底邊長(zhǎng)度大于相對(duì)的頂邊的長(zhǎng)度。在具體實(shí)施例中，該類梯形包括呈梯形的第一面311a、呈矩形的第二面31 和呈梯形的第三面 313a，所述第二面31 位于所述第一面311a和第三面313a之間，所述第一面311a與透明基底30接觸的邊即底邊的長(zhǎng)度大于所述第三面313a與透明層40接觸的邊即頂邊的長(zhǎng)度。 本實(shí)用新型中，類梯形的形狀不限于圖6中示出的形狀，也可以為其他形狀的類梯形，只要保證底邊長(zhǎng)度大于頂邊長(zhǎng)度即可，而且本實(shí)用新型中的類梯形包括梯形。由于不透光部31a 和透光部3 相互間隔設(shè)置，且不透光部31a鑲嵌在透光部32a中，因此，透光部32a的形狀隨著不透光部31a做相應(yīng)的調(diào)整。其他各種參數(shù)，例如dl，d2，hi, h2，h3均與第一實(shí)施例相同，透光部32a、不透光部31a的材料以及透明基底20和透明層40的材料均與第一實(shí)施例相同。圖7為本實(shí)用新型第二具體實(shí)施例的偏振分光器件其入射光強(qiáng)、反射光強(qiáng)和透射光強(qiáng)之間的相互關(guān)系的仿真模擬圖，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)，單位為微米(μπι)，縱坐標(biāo)為光強(qiáng)比，曲線62為反射光線52的光強(qiáng)與入射光線51的光強(qiáng)之比，曲線63為透射光線53的光強(qiáng)與入射光線51的光強(qiáng)之比，曲線61為透射光線53、反射光線52的光強(qiáng)之和與入射光線51的光強(qiáng)之比。其中，不透光部31a的材料為鋁，其橫截面為矩形，不透光部31a的寬度dl為42nm， 透光部32a的寬度d2為140nm，h2為llOnm，透明基底20為氧化硅，其厚度hi為1000 μ m， 透明層40的材料為氧化硅，厚度為1000 μ m,入射光線為可見(jiàn)光，波長(zhǎng)范圍為380 780nm， 入射光線51的入射角為45度。從圖7的仿真結(jié)果可以獲知透射光線53和反射光線52 的光強(qiáng)基本相等，范圍基本在0. 45-0. 50之間，都接近入射光線強(qiáng)度的50%，而且，根據(jù)曲線61可以得知光強(qiáng)的損失較少。因此本實(shí)用新型的偏振分光器件，由于在不透光部之間插入了透光部，而且在偏振光柵上還覆蓋了一層透明層，入射光線經(jīng)偏振分光器件后的透射光和反射光的強(qiáng)度基本相同，都接近入射光線強(qiáng)度的50 %，可以提高立體投影光學(xué)系統(tǒng)的成像效果。以上所述的第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的偏振分光器件中，不透光部的形狀僅為示例性，本實(shí)用新型中的不透光部的橫截面不限于以上所述的形狀。圖8為本實(shí)用新型第三具體實(shí)施例的偏振分光器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖8， 本實(shí)用新型第三具體實(shí)施例的偏振分光器件中具有兩層偏振光柵30b、30c以及兩層透明層40b、40c。也就是說(shuō)，第三實(shí)施例的偏振分光器件，在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還具有另一偏振光柵30c和另一透明層40c，所述另一偏振光柵30c與所述偏振光柵30b的結(jié)構(gòu)相同； 另一偏振光柵30c位于所述透明層40b上，并且和所述偏振光柵30b的位置對(duì)應(yīng)，所述另一透明層40c位于所述另一偏振光柵30c上。在該第三具體實(shí)施例中，兩層偏振光柵30b、30c 的結(jié)構(gòu)、形狀相同，也就是說(shuō)，偏振光柵30c為偏振光柵30b的復(fù)制，兩者均與第一實(shí)施例的偏振光柵30相同，橫截面均為矩形，不同的是，第三實(shí)施例的不透光部31b、31c的材料均為鋁。兩層透明層40b、40c的材料與第一實(shí)施例的透明層40相同，透明層40c的厚度與第一實(shí)施例相同，透明層40b的厚度h3為400nm 600nm。透明基底20的厚度hi、材料與第一實(shí)施例相同。不透光部31b、31c的寬度dl、厚度h2與第一實(shí)施例相同，透光部32b、32c的寬度d2、厚度h2與第一實(shí)施例相同。圖9為本實(shí)用新型第三具體實(shí)施例的偏振分光器件其入射光強(qiáng)、反射光強(qiáng)和透射光強(qiáng)之間的相互關(guān)系的仿真模擬圖，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)，單位為微米(μπι)，縱坐標(biāo)為光強(qiáng)比，曲線62為反射光線52的光強(qiáng)與入射光線51的光強(qiáng)之比，曲線63為透射光線53的光強(qiáng)與入射光線51的光強(qiáng)之比，曲線61為透射光線53、反射光線52的光強(qiáng)之和與入射光線51的光強(qiáng)之比。其中，不透光部31b、31c的寬度dl為42nm，透光部32b、32c的寬度d2為140nm， 厚度h2為llOnm，透明基底20為氧化硅，其厚度hi為1000 μ m，透明層40b的材料為氧化硅，厚度為500nm，透明層40c的材料為氧化硅，厚度為1000 μ m,入射光線為可見(jiàn)光，波長(zhǎng)范圍為380 780nm，入射光線51的入射角為45度。從圖9的仿真結(jié)果可以獲知本實(shí)用新型第三實(shí)施例的具有雙層偏振光柵的偏振分光器件，在500nm 700nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，入射光線51經(jīng)偏振分光器件后的透射光53和反射光52的強(qiáng)度基本相同，都接近入射光線強(qiáng)度的50%，而且，根據(jù)曲線61可以得知光強(qiáng)的損失較少，可以提高立體投影光學(xué)系統(tǒng)的成像效果。在圖9中得知在400nm到700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，并不是所有波長(zhǎng)范圍內(nèi)透射光53和反射光52的強(qiáng)度基本相同，但在圖9中看到的是對(duì)應(yīng)單個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)比，而實(shí)際生活中不可能感知單個(gè)波長(zhǎng)(激光也是屬于窄段近似單波長(zhǎng))，將400nm-700nm作為波段來(lái)看他們的透反光強(qiáng)比曲線比是完全重合的一條線。 本實(shí)用新型雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種偏振分光器件，其特征在于，包括 透明基底；位于所述透明基底上的偏振光柵，所述偏振光柵包括多條相互間隔平行排列的透光部和不透光部；位于所述偏振光柵上的透明層。
2.如權(quán)利要求1所述的偏振分光器件，其特征在于，所述不透光部的橫截面為矩形或者類梯形，所述類梯形靠近所述透明基底的底邊長(zhǎng)度大于相對(duì)的頂邊的長(zhǎng)度。
3.如權(quán)利要求1所述的偏振分光器件，其特征在于，所述不透光部的材料為鋁； 還包括另一偏振光柵和另一透明層，所述另一偏振光柵與所述偏振光柵的結(jié)構(gòu)相同；所述另一偏振光柵位于所述透明層上，并且和所述偏振光柵的位置對(duì)應(yīng)，所述另一透明層位于所述另一偏振光柵上。
4.如權(quán)利要求1所述的偏振分光器件，其特征在于，所述不透光部的寬度為32-80nm， 所述不透光部和透光部的厚度為65-150nm，透光部的寬度為120nm-150nm。
專利摘要一種偏振分光器件，所述偏振分光器件，包括透明基底；位于所述透明基底上的偏振光柵，所述偏振光柵包括多條相互間隔平行排列的透光部和不透光部；位于所述偏振光柵上的透明層。本實(shí)用新型的偏振分光器件入射光線經(jīng)偏振分光器件后的透射光和反射光的強(qiáng)度基本相同，都接近入射光線強(qiáng)度的50％，可以提高立體投影光學(xué)系統(tǒng)的成像效果。
文檔編號(hào)G02B5/30GK202230254SQ20112037187
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者唐德明, 黃城 申請(qǐng)人:上海麗恒光微電子科技有限公司