專利名稱：偏振片和包括該偏振片的偏振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偏振片和包括該偏振片的偏振裝置，所述偏振片能夠使非 平行入射光偏振化成為高度偏振光，并且更具體而言，涉及偏振片和包括 該偏振片的偏振裝置，所述偏振片能夠使非平行紫外光偏振化成為高照度 偏振光。
背景技術(shù)：
近年來，液晶顯示器(LCD)被廣泛用作手機(jī)、電子計(jì)算器、便攜式 計(jì)算機(jī)、LCD監(jiān)視器等的顯示裝置。
這樣的LCD包括設(shè)置成相互面對的并且用襯墊材料(spacer)以預(yù)定 間隙間隔開的上基板和下基板，以及設(shè)置在所述上基板和下基板之間的液 晶層。所述上基板和下基板在它們的相對表面上具有帶預(yù)定圖案的電極， 并且將取向?qū)釉O(shè)置在所述電極上來確定液晶的預(yù)傾斜角度(pre-tiltangle)。
通常，所述取向?qū)佑媚Σ练ɑ蛘吖饪厝∠蚍ㄟM(jìn)行取向。通過用例如聚 酰亞胺的取向材料涂覆基板并依靠由摩擦布產(chǎn)生的機(jī)械摩擦誘導(dǎo)液晶的預(yù) 傾斜來進(jìn)行摩擦法。因?yàn)檫@種方法能夠覆蓋較大表面積并且實(shí)現(xiàn)高速處理， 所以它被廣泛應(yīng)用在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中。
但是，因?yàn)樵谌∠驅(qū)由闲纬傻木?xì)溝槽的形狀根據(jù)摩擦強(qiáng)度而不同， 所以液晶分子不能被均勻取向，造成隨機(jī)相位失真和光散射。結(jié)果，可能 劣化LCD的性能。另外，在摩擦加工中塵埃和靜電的產(chǎn)生造成產(chǎn)率降低。
光控取向法是通過將紫外光輻射到用取向?qū)油扛驳幕迳蟻碚T導(dǎo)液晶 的預(yù)傾斜。與摩擦法不同，光控取向法不會導(dǎo)致塵埃和靜電的產(chǎn)生。另外， 光控取向法可以用于同時(shí)控制跨越取向?qū)拥恼麄€表面的預(yù)傾斜并且使液晶 分子均勻取向，由此防止了相位失真和光散射。
為了在取向?qū)由线M(jìn)行光控取向，需要線性偏振紫外光或者部分偏振紫 外光。偏振裝置用于提供該偏振光。在光控取向法中使用的偏振片必須能 夠用在大面積上，必須能夠用在紫外區(qū)，并且必須具有有利的耐熱性、耐 久性和高透光率。
此外，隨著顯示器和信息材料工業(yè)變得越來越先進(jìn)，對偏振紫外(UV)光和可見光的需要也在不斷增長。特別是當(dāng)在LCD中的取向?qū)邮褂米贤夤?時(shí)，特別要求用于大面積的偏振紫外光處于其中要求均勻取向的扭曲向列 模式(twist nematic mode)或者共面轉(zhuǎn)換模式。
在這點(diǎn)上，當(dāng)使用高能區(qū)的紫外光作為偏振光時(shí)，需要能夠在延長的 時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定的偏振特性的材料和方法。在相關(guān)技術(shù)中，通常采用片狀 偏振片通過在塑性基板上沿一個方向使光吸收層(例如碘)取向，來實(shí)現(xiàn)偏振 效果。但是，如果將該片狀偏振片暴露于強(qiáng)紫外光下，它將會在短時(shí)間內(nèi) 燃燒，這會導(dǎo)致偏振特性的喪失。由于這個原因，片狀偏振片是不合適的。
因此，作為用均勻偏振紫外光輻照大面積的另一種方法，已經(jīng)開發(fā)了 使用布儒斯特偏振角(Brewster's angle)的偏振片。
但是，為LCD中的光控取向所開發(fā)的常規(guī)偏振片使用單獨(dú)的復(fù)雜光學(xué) 系統(tǒng)來通過使用布儒斯特偏振角的偏振效果用均勻偏振紫外光來輻照大面 積，并且所述光學(xué)系統(tǒng)的使用顯著增加了成本。另外，布儒斯特偏振片的 缺陷在于要求100%的平行光。作為實(shí)現(xiàn)大尺寸偏振光的一個現(xiàn)有技術(shù)，第 268004號韓國專利公開了一種大尺寸偏振片和偏振裝置。大尺寸偏振片確 保了均勻的照度分布，并包括通過堆疊至少一層基板以長方形、三角形或 者平行四邊形形成的石英基板元件，和支撐該石英基板元件的偏振片支架。 另外，該偏振裝置包括該大尺寸偏振片、用于將入射光轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄獾木?光透鏡和另外的移動控制器。為了實(shí)現(xiàn)在上述專利中披露的偏振效果，入 射光必須被轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄?。為了?shí)現(xiàn)這個目的，必須在光學(xué)路徑上設(shè)置一 個大反射鏡和多種光學(xué)系統(tǒng)。因此，光學(xué)路徑的長度將會增加，并且為了 將紫外光均勻輻照到相當(dāng)于第三代以上LCD的面積的玻璃上需要約6 m以 上的光學(xué)路徑。因此，問題是增加了在光源和輻照目標(biāo)表面之間的距離， 降低了照度，并且增加了輻照裝置的尺寸。
第558161號韓國專利涉及一種反射偏振膜和包括該反射偏振膜的顯示 設(shè)備，所述反射偏振膜具有提高的照度和最小化的光損失并且能夠容易地 制作。上述反射偏振膜具有多個光學(xué)層的堆疊結(jié)構(gòu)，該光學(xué)層由各向同性 的可光固化聚合物材料形成，其中在各個光學(xué)層的各個邊緣表面(bordering surface)上形成了頂角在80 100。(度)之間的棱鏡光學(xué)圖案。
為了克服相關(guān)技術(shù)中用在LCD顯示器中的偏振膜的低照度特性的問 題，第558161號韓國專利提供了一種能夠通過布儒斯特偏振效果獲得偏振 光并且增加偏振光的量的反射偏振膜和使用該反射偏振膜的LCD裝置，所述偏振光依靠光的中繼通過位于在堆疊膜的邊緣上反射的光的行進(jìn)方向上 的上部膜最終從反射偏振膜發(fā)射出。
但是，上述專利沒有公開怎樣使用非平行光源得到偏振光、增加照度 和使用掃描法偏振化。另外，在上述專利中使用的膜在暴露于強(qiáng)光源下時(shí) 將會在短時(shí)間內(nèi)燃燒，這導(dǎo)致偏振特性的喪失。
第2000-171676號日本專利公開提供了一種確保照度分布均勻性的大 面積偏振片，并且包括通過層合一個或多個使入射光偏振化的正方形、三 角形或者平行四邊形石英基板形成的石英基板元件和支撐該石英基板元件 的偏振片支架。
第1999-202335號日本專利公開提供了一種偏振化方法，該方法包括: 以彼此分開的預(yù)定距離設(shè)置多個透光片(transmitting plate);使光以布儒斯 特偏振角入射在一個透光片的一面上；以及為了在甚至為大面積上得到足 夠高的偏振效果通過使光穿過透光片而得到偏振光。
但是，為了在大面積上得到偏振光，在相關(guān)技術(shù)專利公開中提供的偏 振片是通過堆疊三角形或者平行四邊形的基板形成的，以使偏振片能夠相 對于入射光的形成布儒斯特偏振角，并且要求將平行光源入射到將要被偏 振化的基板上。因此，需要用非平行光源在大面積上得到偏振光的技術(shù)。
此外，因?yàn)橥ǔＪ褂玫氖遣捎闷叫泄庠吹牟既逅固仄衿酝ㄟ^ 在布儒斯特偏振片中堆疊石英玻璃通過形成相對于平行光源的布儒斯特偏 振角可以得到偏振光。但是，為了將來自點(diǎn)光源的光轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄庠?，?要昂貴的光學(xué)系統(tǒng)，并且難于應(yīng)用于大面積
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明的一方面提供了一種偏振片，其用于解決常規(guī)布儒斯特偏振片 的問題并且能夠由非平行光源得到偏振光。
本發(fā)明的另一方面也提供了一種偏振片，其能夠?qū)崿F(xiàn)具有高照度的偏 振光。
本發(fā)明的又一方面也提供了一種偏振片，其能夠在大面積上提供優(yōu)異 的偏振光。
本發(fā)明的再一方面還提供了一種偏振裝置，其能夠由非平行光源獲得 偏振光。本發(fā)明的又一方面還提供了一種偏振裝置，其能夠獲得具有高照度的 偏振光。
本發(fā)明還有一方面也提供了一種偏振裝置，其能夠在大面積上提供優(yōu) 異的偏振光。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種偏振片，其包括一種石英基板，該 石英基板包括沿石英基板的方向連續(xù)形成的光入射部分，所述光入射部分 具有三角形剖面，該三角形剖面形成一個斜面或者兩個對稱斜面的傾角，
該傾角的實(shí)際值在布儒斯特偏振角±30° (度)的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種偏振裝置，其包括基板；包括
紫外反射元件的光源；和設(shè)置在所述基板和光源之間的偏振片。
在附圖和下面的描述中闡述一個或者多個實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。從下面的
描述和附圖中以及從權(quán)利要求中本發(fā)明的其他特征將會變得明顯。
有益效果
通過使用包括本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的偏振片的偏振裝置可以由非 平行光源得到非偏振光與偏振光之比為1 : 30或者更高的高度偏振化的紫 外光。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的偏振片甚至用非平行光源也能夠得 到高度偏振光，因此不需要使光平行化的單獨(dú)光學(xué)系統(tǒng)，這樣可以將光源 和偏振片鄰近地設(shè)置，并且可以得到高照度的偏振光。另外，根據(jù)本發(fā)明 一個實(shí)施方式的偏振片可以用于在大面積上使光偏振化。


圖1是解釋根據(jù)相關(guān)技術(shù)被偏振化的平行入射光的原理的圖。
圖2是解釋根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式被偏振化的具有平行+ a的入
射角的非平行入射光的原理的圖。
圖3是解釋根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式被偏振化的具有平行+ a'的入
射角的非平行入射光的原理的圖。
圖4是解釋根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式被偏振化的入射光的光路的圖，
其中(a)表示平行入射的非偏振光，和(b)表示非平行入射的非偏振光。 圖5A和5B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的偏振片的透視圖。 圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，由帶有光入射部分的石英基板形成的偏振片的側(cè)剖面圖，其中所述光入射部分形成有具有傾角的斜面。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，由帶有光入射部分的石英基板形 成的偏振片的側(cè)剖面圖，其中所述光入射部分具有兩個對稱斜面。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，由堆疊的帶有光入射部分的石英 基板形成的多層偏振片的側(cè)剖面圖，其中所述光入射部分具有斜面。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，由堆疊的帶有光入射部分的石英 基板形成的多層偏振片的側(cè)剖面圖，其中所述光入射部分具有兩個對稱斜 面。
圖IO是解釋根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式在由堆疊的石英基板形成的偏 振片中怎樣使非平行光偏振化的原理的圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，由堆疊的帶有光入射部分的石英 基板形成的多層偏振片的側(cè)剖面圖，其中所述光入射部分具有傾斜方向相 反的斜面。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，由堆疊的帶有光入射部分的石英 基板形成的多層偏振片的側(cè)剖面圖，其中所述光入射部分具有傾角不同的 斜面。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，由堆疊的帶有光入射部分的石英 基板形成的多層偏振片的側(cè)剖面圖，其中所述光入射部分具有傾角不同的 對稱斜面。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，由堆疊的帶有光入射部分的石英
基板形成的多層偏振片的側(cè)剖面圖，其中所述光入射部分具有傾角和傾斜 方向不同的單斜面以及傾角不同的雙斜面。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，配置成包括偏振片的偏振裝置的圖。
圖16是可以用在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的偏振裝置中的光源的圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，以多個提供的偏振裝置的圖。 圖18是解釋根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，通過使用偏振裝置的掃描法
向大尺寸基板供應(yīng)偏振光的方法的圖。
圖19是解釋根據(jù)本發(fā)明的第一個比較實(shí)施方式，堆疊的石英基板的結(jié)
構(gòu)的圖。
圖20是解釋根據(jù)比較實(shí)施例1,當(dāng)石英基板的傾角與入射光成布儒斯特偏振角時(shí)，光的偏振程度隨堆疊的基板的數(shù)目變化的曲線圖。
圖21是解釋根據(jù)比較實(shí)施例1，當(dāng)石英基板的傾角與入射光沒有成布 儒斯特偏振角時(shí)，光的偏振化程度隨堆疊基板的數(shù)目變化的曲線圖。
圖22是解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1，光的偏振化程度隨偏振片的堆疊
基板的數(shù)目變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其實(shí)例圖示在附圖中。 參照圖1，在常規(guī)偏振片中為了從非偏振光得到具有高度p-偏振化的 光成分的偏振光，將非偏振光入射到偏振片上形成布儒斯特偏振角。但是，
如圖2和3中所示，當(dāng)照射在偏振片上的非偏振入射光為相對于布儒斯特 偏振角成a和a'之間的傾角范圍內(nèi)的非平行光時(shí)，如果將偏振片(P)傾斜 成和a和a'之間的角度范圍一樣大時(shí)，反射光和透射光仍然可以通過布儒 斯特偏振角效應(yīng)具有高的偏振效果。因此，本發(fā)明的技術(shù)特征在于包括根 據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的偏振片的石英基板在該偏振片的光入射部分 (I)中相適應(yīng)地(conformingly)形成金字塔型的傾斜部分來有效地使非 平行非偏振光偏振化。g卩，通過在偏振片的光入射部分(I)中形成傾斜部
分，實(shí)現(xiàn)了與相對于非平行入射光傾斜偏振片相同的效果，該偏振片與照 射到其上的非平行入射光未形成布儒斯特偏振角。
為了解決需要光完全平行入射以獲得有效的線性或者部分偏振紫外光 的相關(guān)技術(shù)問題，在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中采用布儒斯特偏振角的偏振 片使用具有不平坦(雙面凹進(jìn)的)金字塔型結(jié)構(gòu)的石英基板，該結(jié)構(gòu)具有 實(shí)際值在布儒斯特偏振角±30° (度)的范圍內(nèi)的至少一個傾角，由此來提 供能夠以高照度將來自非平行光源的光偏振化的偏振片。
雖然在相關(guān)萌術(shù)中，為了得到滿足100%平行光要求的平行入射光，將 光源和偏振片設(shè)置成彼此遠(yuǎn)離，但是因?yàn)樵诒景l(fā)明中不需要完全平行光源 (100%平行光源)，所以可以縮短光源和偏振片之間的距離以充分增加偏 振光的照度并且減小偏振裝置的尺寸。而且，不需要使光平行的單獨(dú)的光 學(xué)系統(tǒng)，并且可以在大面積上提供高照度的偏振光。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的石英片具有在一個方向上延伸的 三角形剖面來形成光入射部分(1)，而該三角形剖面的一個斜面或者兩個對 稱斜面的傾角的實(shí)際值范圍可為布儒斯特偏振角±30°(度)，優(yōu)選布儒斯特偏振角± 20。(度)，并且更優(yōu)選布儒斯特偏振角± 15。(度)。根據(jù)本發(fā)明
的一個實(shí)施方式，構(gòu)成偏振片的石英基板上的斜面的傾角與超出平行入射光 的范圍的入射光的角度相關(guān)。因此，即使當(dāng)將非平行入射光照射到偏振片上 時(shí)，為了當(dāng)透過該偏振片時(shí)通過相對于該偏振片形成布儒斯特偏振角以獲得
偏振效果，所述斜面的傾角形成了具有在布儒斯特偏振角±30° (度)的范 圍內(nèi)的實(shí)際值。如果在本發(fā)明的實(shí)施方式中的石英基板的光入射部分(I) 的傾角范圍超出布儒斯特偏振角±30° (度)的范圍，就不能使非偏振入射 光充分偏振化來滿足在本發(fā)明的實(shí)施方式中非偏振光:偏振光的比例在1 : 30以上的要求。在本發(fā)明的上述實(shí)施方式中，通過形成具有石英基板的偏 振片，能夠滿足非偏振光與偏振光成分的比例在1 : 30以上的要求。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，圖4圖示了當(dāng)非偏振光入射到偏振片上時(shí) 發(fā)射出P-偏振光的光路，所述偏振片包括三層石英基板，所形成的石英基板 帶有兩個對稱斜面，該斜面具有實(shí)際值在布儒斯特偏振角±30° (度)的范 圍內(nèi)的傾角。在圖4中，(a)表示對于平行入射光的偏振光路，而(b)表 示對于非平行入射光的偏振光路。參照圖4 (a)和圖4 (b)，根據(jù)本發(fā)明的 一個實(shí)施方式當(dāng)平行光和非平行光均入射在偏振片上并穿過該偏振片時(shí)，增 加了P-偏振成分來產(chǎn)生更高偏振化的光。同樣，在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中 的偏振片能有效地使非平行和非偏振光偏振化。在本說明書中使用的術(shù)語 "非平行光源"、"非平行入射光"和"非平行"等指的是不是完全，即100%平 行的任意光源。因此，它們指的是在±30。(度)范圍內(nèi)，優(yōu)選在±20。(度) 范圍內(nèi)，更優(yōu)選在± 15。(度)范圍內(nèi)的平行性(pamllelness)，但是本發(fā) 明并不特別受限于此。另外，在本說明書中使用的"平行光源"、"平行光" 等表述中的術(shù)語"平行"指的是相互平行入射的光。在例如"非平行光源"的 表述中的術(shù)語"非平行"指的是光的傳播方向相互不平行，即，如同在點(diǎn)光 源中一樣以預(yù)定角度在方向上不同。
雖然入射光必須平行入射到基板(S)上以向利用布儒斯特偏振角原理 的常規(guī)偏振片提供偏振光，但是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的偏振片可以適應(yīng)任 何非平行入射光而獲得良好的偏振光。但是，理想的是，為了有效利用光， 入射光是在平行±30° (度)的范圍內(nèi)的非平行，而將石英基板根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施方式制成帶有具有傾角的斜面。即，如果平行入射光的角度范圍超 出了 ±30° (度)的角度，光在入射的同時(shí)被過度散射，這導(dǎo)致光的利用效 率非常低。另外，如果平行入射光的角度范圍超出了 ±30° (度)的角度，就必須制造多種石英基板，其不僅具有超出士30° (度)范圍的傾角以使該 偏振片能夠相對于入射光形成布儒斯特偏振角并且具有在布儒斯特偏振角
±30° (度)范圍內(nèi)的傾角，但是這是效率差的。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式將非平行和非偏振光偏振化成為高度偏振 狀態(tài)的上述偏振片具有在其中連續(xù)形成的三角形剖面的光入射部分，該光 入射部分具有三角形剖面并且以一個方向延伸，而且根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式 的這種偏振片的透視圖分別圖示在圖5A和5B中。圖5A描繪了由單個石 英基板形成的偏振片，而圖5B描繪了由多個堆疊石英基板形成的偏振片。 所述三角形剖面具有形成在石英基板的光入射部分中的一個斜面或者兩個 對稱斜面，以使該三角形剖面能夠具有傾角，該傾角的實(shí)際值范圍為布儒 斯特偏振角±30° (度)，優(yōu)選為布儒斯特偏振角±20° (度)，并且更優(yōu)選 為布儒斯特偏振角士15° (度)。
所述石英基板的厚度(d)可以約為1 mm (毫米)以上，并可優(yōu)選為 在1 mm (毫米)和5 mm (毫米)之間。如果該石英基板的厚度小于1 mm， 則該石英基板在其加工或使用過程中容易受到毀壞。如果該石英基板的厚 度大于5mm(毫米)，對偏振特性沒有問題，但是從該石英基板的厚度增加 沒有得到特殊的好處，并且會降低透光率，而且就設(shè)備構(gòu)造而言會增加從 光源到基板的距離。可以通過模鑄、磨削或蝕刻等方法制造形成了具有傾 角的光入射部分的石英基板。當(dāng)通過模鑄法形成具有在光入射部分形成的 石英基板的傾角的不平坦(雙面凹進(jìn)的)圖案時(shí)，通過如下方法形成在石 英基板的表面上對稱凹進(jìn)的規(guī)則不平坦圖案將熔融石英玻璃傾倒入金屬 模子中，緩慢冷卻該模子至室溫，然后從該金屬模子中脫除模制石英基板。 當(dāng)使用磨削法時(shí)，研磨該石英基板以形成不平坦圖案；但是，當(dāng)研磨時(shí)石 英基板的表面會變模糊，但是這個問題可以使用另外的拋光工藝來克服。 這個問題在使用模鑄法時(shí)沒有發(fā)生。當(dāng)使用蝕刻法時(shí)，使用下面的連續(xù)工 藝得到了具有帶有理想傾角的不平坦圖案的基板用光刻膠將石英基板的 表面圖案化，用可溶解石英材料的氫氟酸蝕刻無圖案部分，并去除光刻膠。
圖6圖示了形成有光入射部分的石英基板，所述光入射部分具有傾角 (oO為布儒斯特偏振角±30° (度)的斜面，而圖7圖示了形成有光入射 部分的石英基板，所述光入射部分具有傾角(a)為布儒斯特偏振角±30° (度)的兩個對稱斜面。在必要時(shí)，可以根據(jù)所需的偏振程度等適當(dāng)?shù)卣{(diào) 整在石英基板上形成的光入射部分的高度(h)，但是本發(fā)明并不特別受限于此。
為了使偏振光的所需偏振效果最大化，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的 偏振片可以具有多個堆疊的石英基板，該石英基板帶有光入射部分，所述 光入射部分具有傾角的實(shí)際值在布儒斯特偏振角±30° (度)范圍內(nèi)的一個
斜面或者兩個對稱斜面。也就是說，作為一個非限制性實(shí)例，如圖8所示，
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的偏振片可由多個堆疊的石英基板形成，所述
石英基板帶有具有傾角(oO的一個斜面，或者如圖9所示，由多個堆疊的 石英基板形成，所述石英基板帶有具傾角(a)的兩個對稱斜面，但是本發(fā) 明并不特別受限于此。由此，通過使用多個堆疊的石英基板能夠得到對非 平行光的改進(jìn)的偏振效果，所述石英基板具有實(shí)際值在布儒斯特偏振角 ±30。(度)范圍內(nèi)的傾角的光入射部分。也就是說，在本發(fā)明的其他實(shí)施 方式中，當(dāng)將具有相同或者不同傾角的石英基板以多層形式堆疊時(shí)，當(dāng)非
平行和非偏振入射光穿過偏振片時(shí)所述石英基板相對于非平行和非偏振入 射光大約成布儒斯特偏振角。因此，穿過偏振片的光最終以P-偏振光的形 式發(fā)出。圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的這個原理。
在具有一個斜面的石英基板中，可以將偏振片構(gòu)造為以相反傾斜方向 堆疊的石英基板，這圖示在圖ll中。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的偏振片可由多個帶有光入射部分 的石英基板形成，所述光入射部分具有一個斜面或者兩個對稱斜面，其中 所述斜面具有實(shí)際值在布儒斯特偏振角±30° (度)范圍內(nèi)的各自不同的傾 角。在這種情況下，在堆疊的石英基板中的各個石英基板的傾角和/或傾斜 方向可以相同或不同。圖12圖示了由堆疊石英基板形成的偏振片，所述石 英基板形成了具有a和(3不同傾角的一個斜面的光入射部分，而圖13圖示 了由堆疊石英基板形成的偏振片，所述石英基板形成了具有a和p不同傾 角的兩個對稱斜面的光入射部分。
根據(jù)本發(fā)明的上述目的，特別是根據(jù)雖然沒有在本文中具體陳述、但 是從本公開的全部內(nèi)容中將變得明顯的本發(fā)明目的，可以適當(dāng)選擇并應(yīng)用 堆疊石英基板的數(shù)目，該堆疊石英基板形成時(shí)帶有光入射部分，該部分具 有為布儒斯特偏振角± 30。(度)的傾角的斜面和/或兩個對稱的斜面；各 個光入射部分的傾角、傾斜方向和傾斜形狀以及石英基板的堆疊順序、厚 度等來滿足所需的光的偏振程度，并且就石英基板的傾斜方向、傾角、傾 斜形狀或者堆疊順序等而言，本發(fā)明的目的不受在這里提供的偏振片的任何具體實(shí)施方式
的限制。
作為本發(fā)明的一個結(jié)構(gòu)實(shí)施方式，圖14圖示了由堆疊石英基板形成的 偏振片，所述石英基板形成具有不同傾角、傾斜方向和一個斜面或兩個斜 面的光入射部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，提供了偏振裝置10和20，其包括基板 14和24、包括紫外反射元件12和22的光源11和21以及根據(jù)本發(fā)明一個 實(shí)施方式的設(shè)置在基板和光源之間的偏振片13和23。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方 式的偏振裝置10和20圖示在圖15和17中。
雖然在需要平行光源的常規(guī)偏振裝置中光源和偏振片之間的距離為 6m(米)以上，但是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的偏振裝置10和20即使在使用 非平行光源的情況時(shí)也表現(xiàn)出高的偏振效應(yīng)，因而在該偏振裝置中光源11 和21與偏振片13和23之間的距離可以設(shè)置為比常規(guī)偏振裝置更短的范圍 內(nèi)。因此，可以顯著減少偏振裝置的尺寸。具體而言，光源與偏振片之間 的距離越近，偏振裝置的尺寸減少的就越多并且照度就越高。因此，更優(yōu) 選使光源和偏振片之間的距離更近，并且光源和偏振片之間的距離可以為 15 cm (厘米)以下，但是本發(fā)明并不特別受限于此。也就是說，在光源和 偏振片之間的距離，即光路為15 cm (厘米)以下，優(yōu)選7 cm (厘米)以 下的范圍內(nèi)獲得所需的偏振程度。
用在本發(fā)明的實(shí)施方式中的光源可以為在本領(lǐng)域中廣泛使用的光源， 并且例如可為非平行、單色光源。所使用的光源可為主譜線為589.29 nm(納 米)的D-線鈉光源，或者632.8 nm (納米)的He-Ne激光。根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施方式的偏振片使用石英基板，該基板不受來自如上面所列出的高強(qiáng)度 光源的損害。但是，由于從這些光源中發(fā)出的是非主譜線的其他波長的光， 可以使用透過特定波長的濾光片或者干擾濾光片(interference filter)來除 去發(fā)射光的其他譜線。
而且，雖然對光源沒有特殊限制，但是可以使用弧光燈光源，或者更 具體而言，長度為1 m (米)以上的弧光燈光源。對該弧光燈光源的長度 沒有特殊限制，并且在當(dāng)前技術(shù)水平的任何長度的弧光燈光源都可以使用； 但是，可能期望使用長弧光燈光源，因?yàn)樗梢酝ㄟ^掃描將被偏振化的大 基板并且在大基板上透過偏振光來形成偏振光。
圖16是可以用在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的偏振裝置中的光源的圖。如 圖16中所示，光源可以具有在其周圍設(shè)置的紫外反射元件12。反射元件12可由在本領(lǐng)域中公知的不會吸收紫外光的材料構(gòu)成，并且可以使用例如 鋁、石英、鋼化玻璃、水套等，但是本發(fā)明并不限于這些。反射元件12也 可以具有在其上形成的紫外反射涂層。紫外反射元件12和22起到會聚從光源發(fā)出的光的作用，并且可以調(diào) 整紫外反射元件的長度(L)以使入射在偏振裝置上的光源以略微平行的方 式傳播而不被散射-具體而言，使將入射在偏振裝置上的非平行光處于非平 行的邊緣，具有相對于平行光在± 30。(度)，優(yōu)選相對于平行光在± 20° (度)，并且更優(yōu)選相對于平行光在±15° (度)范圍內(nèi)的實(shí)際值。即，在 圖16中的角度Y可以為±30。(度)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的偏振裝置10和20可以進(jìn)一步包括在光源和 偏振片之間的用于阻擋非必需波長的濾光片(A)和/或用于減少從光源發(fā) 出的光的發(fā)散角的光學(xué)系統(tǒng)(A)。進(jìn)而，在偏振片和基板之間可以包括均 化器(B)。在偏振裝置中的基板可為本領(lǐng)域公知的任何用于提供偏振光的 基板，但是本發(fā)明并不限于這些。另外，如圖17中所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的偏振裝置20可以包 括基板24、帶有紫外反射元件22的光源21以及設(shè)置在基板24和光源21 之間的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的偏振片23，并且以多個進(jìn)行配置。在這種 情況下，偏振裝置的數(shù)目可以根據(jù)光的偏振程度進(jìn)行任意選擇，但是本發(fā) 明并不特別受限于此。包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的偏振片的偏振裝置可確保由非平行光 源，特別是在平行光±30° (度)范圍內(nèi)的光源提供的所需線性偏振光或者 部分偏振光來在LCD的光控取向法中得到高照度和偏振程度。通常，雖然在常規(guī)紫外偏振裝置中在"輻照目標(biāo)表面"處測量的照度為 5 20 mW/cm2 (mW/平方厘米)，但是在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的偏振裝置 的情況下，從輻照目標(biāo)表面得到的照度可在約50 大于幾百mW/cm2(mW/ 平方厘米)的范圍內(nèi)，雖然這個結(jié)果可根據(jù)光源的強(qiáng)度而變化。圖18圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的偏振片，其也可以在大面積基板 上提供偏振光。即，與使用點(diǎn)光源的常規(guī)偏振片不同，本發(fā)明的偏振片可 以使用長燈(longlamp)作為光源。因此，如圖18中所示，可以通過移動過 程運(yùn)送將用偏振光輻照的基板(例如，玻璃基板等)并同時(shí)通過根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施方式的偏振片用光源輻照。根據(jù)這種掃描方法，可以將具有優(yōu)異偏 振程度的偏振光賦予該基板。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的偏振裝置10和201可被用在LCD的光控取向工藝中。下文中將在實(shí)施方式中詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施方式的配置。但是，下列 實(shí)施方式不應(yīng)理解為本發(fā)明，并且應(yīng)當(dāng)為在本發(fā)明的改進(jìn)和改變，以及實(shí) 質(zhì)和范圍內(nèi)。實(shí)施例比較實(shí)施例1在比較實(shí)施例1中在為以如下傾角堆疊的石英基板的常規(guī)偏振片的情況下測量光的偏振程度石英基板相對于入射光形成布儒斯特偏振角(情形A)和石英基板相對于入射光沒有形成布儒斯特偏振角(情形B)。此外，改變堆疊石英層的數(shù)目以測量光的偏振程度隨堆疊石英基板的數(shù)目的變 化。如圖19中所示，通過改變堆疊基板的數(shù)目來堆疊尺寸為100 mm (毫 米)xl00mm (毫米)且厚度為0.7mm (毫米)的石英基板，如圖20中所 示測量隨堆疊的石英基板數(shù)目的增加光偏振程度的變化。將從高壓汞燈光 源(光源能量為750W且波長為365 nm (納米))中以平行入射光發(fā)射出的 偏振光以形成33.6°+ 0.5° (度)的布儒斯特偏振角的入射角輻照在石英基 板上，并測量偏振程度。然后，將該結(jié)果顯示在圖20中。這里，光源配置有用厚度100 mm (毫米)的鋁薄膜反射材料涂覆的半 球形鋼化玻璃。使用下面的公式1從相對于布儒斯特偏光片的光透射軸平行和垂直的光 的強(qiáng)度計(jì)算光的偏振程度。在測量光的偏振程度中使用能夠測量365 nm (納 米)紫外波長的照度的照度傳感器和根據(jù)下面公式1測量具有10,000 : 1的 偏振程度的Glen-Thomson偏振棱鏡。[公式1]P偏振比二 S/^平行/5SiS垂直其中，P偏振比f扁步艮t匕 強(qiáng)度平行平行光的強(qiáng)度 強(qiáng)度M:垂直光的強(qiáng)度。除了入射光的入射角為18° (度)(其相對于石英基板超出了布儒斯特 偏振角的范圍)以外，以如上所述相同的方式測量偏振程度。然后，將該結(jié)果顯示在圖21中。如圖20和21中所示，結(jié)果表明，在圖20和圖21兩種情況下，雖然 偏振程度隨著堆疊石英基板的數(shù)目的增加而增加，但是，在其中石英基板 相對于入射光所成的角度處于布儒斯特偏振角范圍之外的圖21的情況下， 偏振程度顯著降低。從比較實(shí)施例可以看出，目前在LCD或相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域中設(shè)計(jì)用于大量 產(chǎn)生偏振紫外光的裝置中，必須將平行入射光照射在偏振片上以形成布儒 斯特偏振角。但是，這就必然帶來需要復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)或者光學(xué)裝置、高制 造成本和由于在光源和偏振基板之間的長光路導(dǎo)致的照度降低的問題。實(shí)施例1通過研磨石英基板的一個表面形成具有45° (度)傾角的入射部分來制 造如圖6中所示的石英基板1，其具有100mm (毫米)xi00mm (毫米) 的尺寸、2 mm (毫米)的厚度、1.457的折射系數(shù)和0.5 mm (毫米)的傾 角高度。通過研磨石英基板的一個表面形成具有18。(度)傾角的入射部分來制 造如圖7中所示的石英基板2，其具有100mm (毫米)xi00mm (毫米) 的尺寸、2 mm (毫米)的厚度、1.457的折射系數(shù)和0.5 mm (毫米)的傾 角高度。然后，將石英基板1和石英基板2交替堆疊來形成一個偏振片，并且 將該偏振片用于測量偏振程度根據(jù)堆疊的石英基板的數(shù)目的變化，如圖22 中所示。將三個6 W的弧光燈設(shè)置在本實(shí)施方式中制造的偏振片的上部。在這 種情況下，每一個6 W的弧光燈都具有100 mm (毫米)的有效光發(fā)射長度 和180 mm (毫米)的長度，并且配置有用鋁薄膜涂覆的鋼化玻璃(材料) 反射元件。并且，通過從偏振片和基板的上部輻照強(qiáng)度為100 mW/cm2(mW/ 平方厘米)且波長為365 nm (納米)的光(即在平行± 25° (度)范圍內(nèi) 的非平行光)來測量偏振程度(參考圖16， Y = ±25。(度))。所述石英基 板和基板都在水平方向上平行排列。所使用的基板為用聚酰胺光控取向涂 層涂覆的玻璃基板。這里，光源和偏振片間的距離為15cm (厘米)。在必 要時(shí)，該距離可以減少或者增加。如同在比較實(shí)施例1中一樣，使用上述 公式1由相對于布儒斯特偏光片的光透射軸平行和垂直的光的強(qiáng)度計(jì)算光的偏振程度。在測量光的偏振程度中使用能夠測量365 nm (納米)紫外波 長的照度的照度傳感器和根據(jù)上述公式1測量具有10,000 : 1的偏振程度的 Glen-Thomson偏振棱鏡。當(dāng)測量偏振程度時(shí)，在設(shè)置在距離所安裝的偏振片15 cm (厘米)，即 距離光源30cm (厘米)的基板表面上測量光源的照度。如圖22中所示， 結(jié)果表明，在本實(shí)施例中測量的偏振程度與在使用完全平行光的圖20中的 結(jié)果基本上相同。在包括15個堆疊石英基板的偏振片中，在設(shè)置在距離所 安裝的偏振片15 cm (厘米)，即距離光源30 cm (厘米)的基板表面上在 254 nm (納米)處測量得到了 54 mW/cm2 (mW/平方厘米)的高照度。在本實(shí)施例中的光學(xué)裝置具有如圖15中所示的簡單構(gòu)造，并且不需要 額外的分離裝置來得到平行光源。另外，從實(shí)施例1中可以看出，本發(fā)明 實(shí)施方式的偏振片和光學(xué)裝置不需要高成本和在常規(guī)方法中所需的長光 路，并且因此可以更簡單地制造偏振片和光學(xué)裝置，以及可以以低成本形 成高強(qiáng)度的偏振紫外光。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的偏振片可以非常簡單地以 小體積和低成本應(yīng)用于移動工藝中，例如顯示在圖18中的用傳送裝置傳送玻璃基板的移動工藝。而且，當(dāng)需要更高的偏振程度時(shí)，可以簡單地通過 增加所堆疊的基板的數(shù)目來增加偏振程度。雖然參照其許多例證性的實(shí)施方式已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但 是應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)眾多其他修改和實(shí)施方式，這些修 改和實(shí)施方式將落入本公開內(nèi)容的原理的實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)。更具體而言， 在本公開內(nèi)容、附圖和附屬權(quán)利要求的范圍內(nèi)，組成元件和/或主體組合排 列的配置中可能有各種改變和修改。除了組成元件和/或配置上的改變和修 改以外，另外的用途對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯而易見的。
權(quán)利要求
1、一種偏振片，其包括石英基板，該石英基板包括沿該石英基板的方向連續(xù)形成的光入射部分，所述光入射部分具有三角形剖面，該三角形剖面形成一個斜面或者兩個對稱斜面的傾角，該傾角的實(shí)際值在布儒斯特偏振角±30°(度)的范圍內(nèi)。
2、 權(quán)利要求1所述的偏振片，其中將所述石英基板以多個堆疊。
3、 權(quán)利要求2所述的偏振片，其中所述各個堆疊的石英基板具有相同 或者不同的傾角。
4、 權(quán)利要求2所述的偏振片，其中在所述各個堆疊石英基板中的光入 射部分的三角形剖面具有以相同或不同方向形成的一個斜面。
5、 權(quán)利要求l、 3和4中任一項(xiàng)所述的偏振片，其中，所述傾角的實(shí) 際值在布儒斯特偏振角±20° (度)的范圍內(nèi)。
6、 權(quán)利要求5所述的偏振片，其中所述傾角的實(shí)際值在布儒斯特偏振 角±15° (度)的范圍內(nèi)。
7、 權(quán)利要求1所述的偏振片，其中所述石英基板的傾角是通過模鑄法、 磨削法或蝕刻法形成的。
8、 權(quán)利要求l所述的偏振片，其中所述偏振片用于將非平行入射光偏 振化。
9、 權(quán)利要求8所述的偏振片，其中所述非平行光是在平行±30。(度) 的范圍內(nèi)不平行的。
10、 權(quán)利要求9所述的偏振片，其中所述非平行光是在平行± 20。(度) 的范圍內(nèi)不平行的。
11、 權(quán)利要求10所述的偏振片，其中所述非平行光是在平行± 15°(度) 的范圍內(nèi)不平行的。
12、 權(quán)利要求8所述的偏振片，其中所述非平行光是由弧光燈光源提 供的。
13、 權(quán)利要求12所述的偏振片，其中在所述光源和偏振片之間的距離 為15 cm (厘米)以下。
14、 權(quán)利要求l所述的偏振片，其中用所述偏振片偏振化的光具有50 mW/cm2 (mW/平方厘米)以上的照度。
15、 權(quán)利要求1所述的偏振片，其中通過將光源輻照通過該偏振片的 掃描法將偏振光輻照到基板上。
16、 一種偏振裝置，其包括 基板；包括紫外反射元件的光源；和設(shè)置在所述基板和光源之間的權(quán)利要求1 15中任一項(xiàng)所述的偏振片。
17、 權(quán)利要求16所述的偏振裝置，其中所述光源是弧光燈。
18、 權(quán)利要求16所述的偏振裝置，其進(jìn)一步包括在所述光源和偏振片 之間的濾光片和/或用于降低從光源發(fā)出的光的發(fā)散角的光學(xué)裝置。
19、 權(quán)利要求16所述的偏振裝置，其進(jìn)一步包括在所述偏振片和基板 之間的均化器。
20、 權(quán)利要求16所述的偏振裝置，其中在所述光源和偏振片之間的距 離為15 cm (厘米)以下。
21、 權(quán)利要求16所述的偏振裝置，其中所述偏振裝置以多個提供。
22、 權(quán)利要求16或21所述的偏振裝置，其中所述偏振裝置用在液晶 顯示裝置的光控取向法中。
全文摘要
本發(fā)明提供了能夠?qū)⒎瞧叫腥肷涔馄窕癁楦叨绕窆獾钠衿桶ㄔ撈衿钠裱b置。該偏振片包括石英基板，該石英基板包括沿石英基板的方向連續(xù)形成的光入射部分，所述光入射部分具有三角形剖面，該三角形剖面形成一個斜面或者兩個對稱斜面的傾角，該傾角的實(shí)際值在布儒斯特偏振角±30°(度)的范圍內(nèi)。所述偏振裝置包括基板；包括紫外反射元件的光源；和設(shè)置在所述基板和光源之間的偏振片。
文檔編號G02B5/30GK101548209SQ200880000837
公開日2009年9月30日 申請日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者李炳賢, 金璟晙 申請人:Lg化學(xué)株式會社