偏振片和包括該偏振片的偏振裝置的制作方法

專利名稱：偏振片和包括該偏振片的偏振裝置的制作方法
技術領域：
本發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：
近年來，液晶顯示器(LCD)被廣泛用作手機、電子計算器、便攜式 計算機、LCD監視器等的顯示裝置。
這樣的LCD包括設置成相互面對的并且用襯墊材料(spacer)以預定 間隙間隔開的上基板和下基板，以及設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定圖案的電極， 并且將取向層設置在所述電極上來確定液晶的預傾斜角度(pre-tiltangle)。
通常，所述取向層用摩擦法或者光控取向法進行取向。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生的機械摩擦誘導液晶的預 傾斜來進行摩擦法。因為這種方法能夠覆蓋較大表面積并且實現高速處理， 所以它被廣泛應用在工業應用領域中。
但是，因為在取向層上形成的精細溝槽的形狀根據摩擦強度而不同， 所以液晶分子不能被均勻取向，造成隨機相位失真和光散射。結果，可能 劣化LCD的性能。另外，在摩擦加工中塵埃和靜電的產生造成產率降低。
光控取向法是通過將紫外光輻射到用取向層涂覆的基板上來誘導液晶 的預傾斜。與摩擦法不同，光控取向法不會導致塵埃和靜電的產生。另外， 光控取向法可以用于同時控制跨越取向層的整個表面的預傾斜并且使液晶 分子均勻取向，由此防止了相位失真和光散射。
為了在取向層上進行光控取向，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，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變得越來越先進，對偏振紫外(UV)光和可見光的需要也在不斷增長。特別是當在LCD中的取向層使用紫外光 時，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)或者共面轉換模式。
在這點上，當使用高能區的紫外光作為偏振光時，需要能夠在延長的 時期內保持穩定的偏振特性的材料和方法。在相關技術中，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，來實現偏振 效果。但是，如果將該片狀偏振片暴露于強紫外光下，它將會在短時間內 燃燒，這會導致偏振特性的喪失。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，已經開發了 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的常規偏振片使用單獨的復雜光學 系統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，并且所述光學系統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。作為實現大尺寸偏振光的一個現有技術，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、用于將入射光轉變為平行光的聚 光透鏡和另外的移動控制器。為了實現在上述專利中披露的偏振效果，入 射光必須被轉變為平行光。為了實現這個目的，必須在光學路徑上設置一 個大反射鏡和多種光學系統。因此，光學路徑的長度將會增加，并且為了 將紫外光均勻輻照到相當于第三代以上LCD的面積的玻璃上需要約6 m以 上的光學路徑。因此，問題是增加了在光源和輻照目標表面之間的距離， 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層的堆疊結構，該光學層由各向同性 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)之間的棱鏡光學圖案。
為了克服相關技術中用在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方向上 的上部膜最終從反射偏振膜發射出。
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光源下時 將會在短時間內燃燒，這導致偏振特性的喪失。
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: 以彼此分開的預定距離設置多個透光片(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，在相關技術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。
此外，因為通常使用的是采用平行光源的布儒斯特偏振片，所以通過 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，為了將來自點光源的光轉變為平行光源，需 要昂貴的光學系統，并且難于應用于大面積
發明內容
技術問題
本發明的一方面提供了一種偏振片，其用于解決常規布儒斯特偏振片 的問題并且能夠由非平行光源得到偏振光。
本發明的另一方面也提供了一種偏振片，其能夠實現具有高照度的偏 振光。
本發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異 的偏振光。
本發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 異的偏振光。
技術方案
根據本發明的一方面，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，
該傾角的實際值在布儒斯特偏振角±30° (度)的范圍內。
根據本發明的另一方面，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施方式的細節。從下面的
描述和附圖中以及從權利要求中本發明的其他特征將會變得明顯。
有益效果
通過使用包括本發明的一個實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。因為根據本發明一個實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光學系統，這樣可以將光源 和偏振片鄰近地設置，并且可以得到高照度的偏振光。另外，根據本發明 一個實施方式的偏振片可以用于在大面積上使光偏振化。


圖1是解釋根據相關技術被偏振化的平行入射光的原理的圖。
圖2是解釋根據本發明的一個實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是解釋根據本發明的一個實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是解釋根據本發明的一個實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為根據本發明實施方式的偏振片的透視圖。 圖6是根據本發明的一個實施方式，由帶有光入射部分的石英基板形成的偏振片的側剖面圖，其中所述光入射部分形成有具有傾角的斜面。
圖7是根據本發明的一個實施方式，由帶有光入射部分的石英基板形 成的偏振片的側剖面圖，其中所述光入射部分具有兩個對稱斜面。
圖8是根據本發明的一個實施方式，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剖面圖，其中所述光入射部分具有斜面。
圖9是根據本發明的一個實施方式，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是解釋根據本發明的一個實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是根據本發明的一個實施方式，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是根據本發明的一個實施方式，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是根據本發明的一個實施方式，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是根據本發明的一個實施方式，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是根據本發明的一個實施方式，配置成包括偏振片的偏振裝置的圖。
圖16是可以用在根據本發明的一個實施方式的偏振裝置中的光源的圖。
圖17是根據本發明的一個實施方式，以多個提供的偏振裝置的圖。 圖18是解釋根據本發明的一個實施方式，通過使用偏振裝置的掃描法
向大尺寸基板供應偏振光的方法的圖。
圖19是解釋根據本發明的第一個比較實施方式，堆疊的石英基板的結
構的圖。
圖20是解釋根據比較實施例1,當石英基板的傾角與入射光成布儒斯特偏振角時，光的偏振程度隨堆疊的基板的數目變化的曲線圖。
圖21是解釋根據比較實施例1，當石英基板的傾角與入射光沒有成布 儒斯特偏振角時，光的偏振化程度隨堆疊基板的數目變化的曲線圖。
圖22是解釋根據本發明的實施例1，光的偏振化程度隨偏振片的堆疊
基板的數目變化的曲線圖。
具體實施例方式
現在將詳細描述本發明的實施方式，其實例圖示在附圖中。 參照圖1，在常規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'之間的傾角范圍內的非平行光時，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，反射光和透射光仍然可以通過布儒 斯特偏振角效應具有高的偏振效果。因此，本發明的技術特征在于包括根 據本發明的一個實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，實現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 的相關技術問題，在本發明的一個實施方式中采用布儒斯特偏振角的偏振 片使用具有不平坦(雙面凹進的)金字塔型結構的石英基板，該結構具有 實際值在布儒斯特偏振角±30° (度)的范圍內的至少一個傾角，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。
雖然在相關萌術中，為了得到滿足100%平行光要求的平行入射光，將 光源和偏振片設置成彼此遠離，但是因為在本發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的光 學系統，并且可以在大面積上提供高照度的偏振光。
也就是說，根據本發明一個實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 稱斜面的傾角的實際值范圍可為布儒斯特偏振角±30°(度)，優選布儒斯特偏振角± 20。(度)，并且更優選布儒斯特偏振角± 15。(度)。根據本發明
的一個實施方式，構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。因此，即使當將非平行入射光照射到偏振片上 時，為了當透過該偏振片時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 圍內的實際值。如果在本發明的實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明的實施方式中非偏振光:偏振光的比例在1 : 30以上的要求。在本發明的上述實施方式中，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。
根據本發明的一個實施方式，圖4圖示了當非偏振光入射到偏振片上時 發射出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，該斜面具有實際值在布儒斯特偏振角±30° (度)的范 圍內的傾角。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)，根據本發明的 一個實施方式當平行光和非平行光均入射在偏振片上并穿過該偏振片時，增 加了P-偏振成分來產生更高偏振化的光。同樣，在本發明的一個實施方式中 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，優選在±20。(度) 范圍內，更優選在± 15。(度)范圍內的平行性(pamllelness)，但是本發 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 表述中的術語"非平行"指的是光的傳播方向相互不平行，即，如同在點光 源中一樣以預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 的常規偏振片提供偏振光，但是根據本發明實施方式的偏振片可以適應任 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)的范圍內的非平行，而將石英基板根據本發明 的實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，光在入射的同時被過度散射，這導致光的利用效 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)范圍內的傾角，但是這是效率差的。
根據本發明的一個實施方式將非平行和非偏振光偏振化成為高度偏振 狀態的上述偏振片具有在其中連續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，而且根據本發明實施方式 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，該傾角的實際值范圍為布儒 斯特偏振角±30° (度)，優選為布儒斯特偏振角±20° (度)，并且更優選 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，而且就設備構造而言會增加從 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(雙面凹進的)圖案時，通過如下方法形成在石 英基板的表面上對稱凹進的規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。 當使用磨削法時，研磨該石英基板以形成不平坦圖案；但是，當研磨時石 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沒有發生。當使用蝕刻法時，使用下面的連續工 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，可以根據所需的偏振程度等適當地調 整在石英基板上形成的光入射部分的高度(h)，但是本發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，根據本發明的一個實施方式的 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際值在布儒斯特偏振角±30° (度)范圍內的一個
斜面或者兩個對稱斜面。也就是說，作為一個非限制性實例，如圖8所示，
根據本發明的一個實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 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 平行光的改進的偏振效果，所述石英基板具有實際值在布儒斯特偏振角 ±30。(度)范圍內的傾角的光入射部分。也就是說，在本發明的其他實施 方式中，當將具有相同或者不同傾角的石英基板以多層形式堆疊時，當非
平行和非偏振入射光穿過偏振片時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 式發出。圖10圖示了根據本發明的這個原理。
在具有一個斜面的石英基板中，可以將偏振片構造為以相反傾斜方向 堆疊的石英基板，這圖示在圖ll中。
進而，根據本發明的一個實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 所述斜面具有實際值在布儒斯特偏振角±30° (度)范圍內的各自不同的傾 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。
根據本發明的上述目的，特別是根據雖然沒有在本文中具體陳述、但 是從本公開的全部內容中將變得明顯的本發明目的，可以適當選擇并應用 堆疊石英基板的數目，該堆疊石英基板形成時帶有光入射部分，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，本發明的目的不受在這里提供的偏振片的任何具體實施方式
的限制。
作為本發明的一個結構實施方式，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。
根據本發明的另一個實施方式，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以及根據本發明一個 實施方式的設置在基板和光源之間的偏振片13和23。根據本發明的實施方 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，但是根據本發明實施方式的偏振裝置10和20即使在使用 非平行光源的情況時也表現出高的偏振效應，因而在該偏振裝置中光源11 和21與偏振片13和23之間的距離可以設置為比常規偏振裝置更短的范圍 內。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 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，優選7 cm (厘米)以 下的范圍內獲得所需的偏振程度。
用在本發明的實施方式中的光源可以為在本領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。根據本發明的 實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度 光源的損害。但是，由于從這些光源中發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，并且在當前技術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，因為它可以通過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是可以用在根據本發明的實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置的紫外反射元件12。反射元件12可由在本領域中公知的不會吸收紫外光的材料構成，并且可以使用例如 鋁、石英、鋼化玻璃、水套等，但是本發明并不限于這些。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起到會聚從光源發出的光的作用，并且可以調 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)，優選相對于平行光在± 20° (度)，并且更優選相對于平行光在±15° (度)范圍內的實際值。即，在 圖16中的角度Y可以為±30。(度)。根據本發明的實施方式的偏振裝置10和20可以進一步包括在光源和 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 出的光的發散角的光學系統(A)。進而，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域公知的任何用于提供偏振光的 基板，但是本發明并不限于這些。另外，如圖17中所示，根據本發明的實施方式的偏振裝置20可以包 括基板24、帶有紫外反射元件22的光源21以及設置在基板24和光源21 之間的根據本發明的實施方式的偏振片23，并且以多個進行配置。在這種 情況下，偏振裝置的數目可以根據光的偏振程度進行任意選擇，但是本發 明并不特別受限于此。包括根據本發明的實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，雖然在常規紫外偏振裝置中在"輻照目標表面"處測量的照度為 5 20 mW/cm2 (mW/平方厘米)，但是在根據本發明實施方式的偏振裝置 的情況下，從輻照目標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，雖然這個結果可根據光源的強度而變化。圖18圖示了根據本發明的實施方式的偏振片，其也可以在大面積基板 上提供偏振光。即，與使用點光源的常規偏振片不同，本發明的偏振片可 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 程運送將用偏振光輻照的基板(例如，玻璃基板等)并同時通過根據本發 明實施方式的偏振片用光源輻照。根據這種掃描方法，可以將具有優異偏 振程度的偏振光賦予該基板。根據本發明的實施方式的偏振裝置10和201可被用在LCD的光控取向工藝中。下文中將在實施方式中詳細描述本發明實施方式的配置。但是，下列 實施方式不應理解為本發明，并且應當為在本發明的改進和改變，以及實 質和范圍內。實施例比較實施例1在比較實施例1中在為以如下傾角堆疊的石英基板的常規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目以測量光的偏振程度隨堆疊石英基板的數目的變 化。如圖19中所示，通過改變堆疊基板的數目來堆疊尺寸為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 的強度計算光的偏振程度。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 強度平行平行光的強度 強度M:垂直光的強度。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，將該結果顯示在圖21中。如圖20和21中所示，結果表明，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。從比較實施例可以看出，目前在LCD或相關工業領域中設計用于大量 產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雜光學系統或者光學裝置、高制 造成本和由于在光源和偏振基板之間的長光路導致的照度降低的問題。實施例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堆疊的石英基板的數目的變化，如圖22 中所示。將三個6 W的弧光燈設置在本實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 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，該距離可以減少或者增加。如同在比較實施例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度計算光的偏振程度。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。當測量偏振程度時，在設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， 結果表明，在本實施例中測量的偏振程度與在使用完全平行光的圖20中的 結果基本上相同。在包括15個堆疊石英基板的偏振片中，在設置在距離所 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。在本實施例中的光學裝置具有如圖15中所示的簡單構造，并且不需要 額外的分離裝置來得到平行光源。另外，從實施例1中可以看出，本發明 實施方式的偏振片和光學裝置不需要高成本和在常規方法中所需的長光 路，并且因此可以更簡單地制造偏振片和光學裝置，以及可以以低成本形 成高強度的偏振紫外光。根據本發明實施方式的偏振片可以非常簡單地以 小體積和低成本應用于移動工藝中，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，當需要更高的偏振程度時，可以簡單地通過 增加所堆疊的基板的數目來增加偏振程度。雖然參照其許多例證性的實施方式已經描述了本發明的實施方式，但 是應當理解，本領域技術人員可以設計眾多其他修改和實施方式，這些修 改和實施方式將落入本公開內容的原理的實質和范圍之內。更具體而言， 在本公開內容、附圖和附屬權利要求的范圍內，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域技術人員而言也是顯而易見的。
權利要求
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，該傾角的實際值在布儒斯特偏振角±30°(度)的范圍內。
2、 權利要求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、 權利要求l、 3和4中任一項所述的偏振片，其中，所述傾角的實 際值在布儒斯特偏振角±20° (度)的范圍內。
6、 權利要求5所述的偏振片，其中所述傾角的實際值在布儒斯特偏振 角±15° (度)的范圍內。
7、 權利要求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) 的范圍內不平行的。
10、 權利要求9所述的偏振片，其中所述非平行光是在平行± 20。(度) 的范圍內不平行的。
11、 權利要求10所述的偏振片，其中所述非平行光是在平行± 15°(度) 的范圍內不平行的。
12、 權利要求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；和設置在所述基板和光源之間的權利要求1 15中任一項所述的偏振片。
17、 權利要求16所述的偏振裝置，其中所述光源是弧光燈。
18、 權利要求16所述的偏振裝置，其進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出的光的發散角的光學裝置。
19、 權利要求16所述的偏振裝置，其進一步包括在所述偏振片和基板 之間的均化器。
20、 權利要求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
本發明提供了能夠將非平行入射光偏振化為高度偏振光的偏振片和包括該偏振片的偏振裝置。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，該傾角的實際值在布儒斯特偏振角±30°(度)的范圍內。所述偏振裝置包括基板；包括紫外反射元件的光源；和設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 優先權日2007年6月19日
發明者李炳賢, 金璟晙 申請人:Lg化學株式會社