CN101548209A - 偏振片和包括该偏振片的偏振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了能够将非平行入射光偏振化为高度偏振光的偏振片和包括该偏振片的偏振装置。该偏振片包括石英基板，该石英基板包括沿石英基板的方向连续形成的光入射部分，所述光入射部分具有三角形剖面，该三角形剖面形成一个斜面或者两个对称斜面的倾角，该倾角的实际值在布儒斯特偏振角±30°(度)的范围内。所述偏振装置包括：基板；包括紫外反射元件的光源；和设置在所述基板和光源之间的偏振片。
Description
技术领域
本发明涉及偏振片和包括该偏振片的偏振装置，所述偏振片能够使非平行入射光偏振化成为高度偏振光，并且更具体而言，涉及偏振片和包括该偏振片的偏振装置，所述偏振片能够使非平行紫外光偏振化成为高照度偏振光。
背景技术
近年来，液晶显示器(LCD)被广泛用作手机、电子计算器、便携式计算机、LCD监视器等的显示装置。
这样的LCD包括设置成相互面对的并且用衬垫材料(spacer)以预定间隙间隔开的上基板和下基板，以及设置在所述上基板和下基板之间的液晶层。所述上基板和下基板在它们的相对表面上具有带预定图案的电极，并且将取向层设置在所述电极上来确定液晶的预倾斜角度(pre-tilt angle)。
通常，所述取向层用摩擦法或者光控取向法进行取向。通过用例如聚酰亚胺的取向材料涂覆基板并依靠由摩擦布产生的机械摩擦诱导液晶的预倾斜来进行摩擦法。因为这种方法能够覆盖较大表面积并且实现高速处理，所以它被广泛应用在工业应用领域中。
但是，因为在取向层上形成的精细沟槽的形状根据摩擦强度而不同，所以液晶分子不能被均匀取向，造成随机相位失真和光散射。结果，可能劣化LCD的性能。另外，在摩擦加工中尘埃和静电的产生造成产率降低。
光控取向法是通过将紫外光辐射到用取向层涂覆的基板上来诱导液晶的预倾斜。与摩擦法不同，光控取向法不会导致尘埃和静电的产生。另外，光控取向法可以用于同时控制跨越取向层的整个表面的预倾斜并且使液晶分子均匀取向，由此防止了相位失真和光散射。
为了在取向层上进行光控取向，需要线性偏振紫外光或者部分偏振紫外光。偏振装置用于提供该偏振光。在光控取向法中使用的偏振片必须能够用在大面积上，必须能够用在紫外区，并且必须具有有利的耐热性、耐久性和高透光率。
此外，随着显示器和信息材料工业变得越来越先进，对偏振紫外(UV)光和可见光的需要也在不断增长。特别是当在LCD中的取向层使用紫外光时，特别要求用于大面积的偏振紫外光处于其中要求均匀取向的扭曲向列模式(twist nematic mode)或者共面转换模式。
在这点上，当使用高能区的紫外光作为偏振光时，需要能够在延长的时期内保持稳定的偏振特性的材料和方法。在相关技术中，通常采用片状偏振片通过在塑性基板上沿一个方向使光吸收层(例如碘)取向，来实现偏振效果。但是，如果将该片状偏振片暴露于强紫外光下，它将会在短时间内燃烧，这会导致偏振特性的丧失。由于这个原因，片状偏振片是不合适的。
因此，作为用均匀偏振紫外光辐照大面积的另一种方法，已经开发了使用布儒斯特偏振角(Brewster′s angle)的偏振片。
但是，为LCD中的光控取向所开发的常规偏振片使用单独的复杂光学系统来通过使用布儒斯特偏振角的偏振效果用均匀偏振紫外光来辐照大面积，并且所述光学系统的使用显著增加了成本。另外，布儒斯特偏振片的缺陷在于要求100％的平行光。作为实现大尺寸偏振光的一个现有技术，第268004号韩国专利公开了一种大尺寸偏振片和偏振装置。大尺寸偏振片确保了均匀的照度分布，并包括通过堆叠至少一层基板以长方形、三角形或者平行四边形形成的石英基板元件，和支撑该石英基板元件的偏振片支架。另外，该偏振装置包括该大尺寸偏振片、用于将入射光转变为平行光的聚光透镜和另外的移动控制器。为了实现在上述专利中披露的偏振效果，入射光必须被转变为平行光。为了实现这个目的，必须在光学路径上设置一个大反射镜和多种光学系统。因此，光学路径的长度将会增加，并且为了将紫外光均匀辐照到相当于第三代以上LCD的面积的玻璃上需要约6m以上的光学路径。因此，问题是增加了在光源和辐照目标表面之间的距离，降低了照度，并且增加了辐照装置的尺寸。
第558161号韩国专利涉及一种反射偏振膜和包括该反射偏振膜的显示设备，所述反射偏振膜具有提高的照度和最小化的光损失并且能够容易地制作。上述反射偏振膜具有多个光学层的堆叠结构，该光学层由各向同性的可光固化聚合物材料形成，其中在各个光学层的各个边缘表面(borderingsurface)上形成了顶角在80～100°(度)之间的棱镜光学图案。
为了克服相关技术中用在LCD显示器中的偏振膜的低照度特性的问题，第558161号韩国专利提供了一种能够通过布儒斯特偏振效果获得偏振光并且增加偏振光的量的反射偏振膜和使用该反射偏振膜的LCD装置，所述偏振光依靠光的中继通过位于在堆叠膜的边缘上反射的光的行进方向上的上部膜最终从反射偏振膜发射出。
但是，上述专利没有公开怎样使用非平行光源得到偏振光、增加照度和使用扫描法偏振化。另外，在上述专利中使用的膜在暴露于强光源下时将会在短时间内燃烧，这导致偏振特性的丧失。
第2000-171676号日本专利公开提供了一种确保照度分布均匀性的大面积偏振片，并且包括通过层合一个或多个使入射光偏振化的正方形、三角形或者平行四边形石英基板形成的石英基板元件和支撑该石英基板元件的偏振片支架。
第1999-202335号日本专利公开提供了一种偏振化方法，该方法包括：以彼此分开的预定距离设置多个透光片(transmitting plate)；使光以布儒斯特偏振角入射在一个透光片的一面上；以及为了在甚至为大面积上得到足够高的偏振效果通过使光穿过透光片而得到偏振光。
但是，为了在大面积上得到偏振光，在相关技术专利公开中提供的偏振片是通过堆叠三角形或者平行四边形的基板形成的，以使偏振片能够相对于入射光的形成布儒斯特偏振角，并且要求将平行光源入射到将要被偏振化的基板上。因此，需要用非平行光源在大面积上得到偏振光的技术。
此外，因为通常使用的是采用平行光源的布儒斯特偏振片，所以通过在布儒斯特偏振片中堆叠石英玻璃通过形成相对于平行光源的布儒斯特偏振角可以得到偏振光。但是，为了将来自点光源的光转变为平行光源，需要昂贵的光学系统，并且难于应用于大面积。
发明内容
技术问题
本发明的一方面提供了一种偏振片，其用于解决常规布儒斯特偏振片的问题并且能够由非平行光源得到偏振光。
本发明的另一方面也提供了一种偏振片，其能够实现具有高照度的偏振光。
本发明的又一方面也提供了一种偏振片，其能够在大面积上提供优异的偏振光。
本发明的再一方面还提供了一种偏振装置，其能够由非平行光源获得偏振光。
本发明的又一方面还提供了一种偏振装置，其能够获得具有高照度的偏振光。
本发明还有一方面也提供了一种偏振装置，其能够在大面积上提供优异的偏振光。
技术方案
根据本发明的一方面，提供了一种偏振片，其包括一种石英基板，该石英基板包括沿石英基板的方向连续形成的光入射部分，所述光入射部分具有三角形剖面，该三角形剖面形成一个斜面或者两个对称斜面的倾角，该倾角的实际值在布儒斯特偏振角±30°(度)的范围内。
根据本发明的另一方面，提供了一种偏振装置，其包括：基板；包括紫外反射元件的光源；和设置在所述基板和光源之间的偏振片。
在附图和下面的描述中阐述一个或者多个实施方式的细节。从下面的描述和附图中以及从权利要求中本发明的其他特征将会变得明显。
有益效果
通过使用包括本发明的一个实施方式中的偏振片的偏振装置可以由非平行光源得到非偏振光与偏振光之比为1:30或者更高的高度偏振化的紫外光。因为根据本发明一个实施方式的偏振片甚至用非平行光源也能够得到高度偏振光，因此不需要使光平行化的单独光学系统，这样可以将光源和偏振片邻近地设置，并且可以得到高照度的偏振光。另外，根据本发明一个实施方式的偏振片可以用于在大面积上使光偏振化。
附图说明
图1是解释根据相关技术被偏振化的平行入射光的原理的图。
图2是解释根据本发明的一个实施方式被偏振化的具有平行+α的入射角的非平行入射光的原理的图。
图3是解释根据本发明的一个实施方式被偏振化的具有平行+α′的入射角的非平行入射光的原理的图。
图4是解释根据本发明的一个实施方式被偏振化的入射光的光路的图，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。
图5A和5B为根据本发明实施方式的偏振片的透视图。
图6是根据本发明的一个实施方式，由带有光入射部分的石英基板形成的偏振片的侧剖面图，其中所述光入射部分形成有具有倾角的斜面。
图7是根据本发明的一个实施方式，由带有光入射部分的石英基板形成的偏振片的侧剖面图，其中所述光入射部分具有两个对称斜面。
图8是根据本发明的一个实施方式，由堆叠的带有光入射部分的石英基板形成的多层偏振片的侧剖面图，其中所述光入射部分具有斜面。
图9是根据本发明的一个实施方式，由堆叠的带有光入射部分的石英基板形成的多层偏振片的侧剖面图，其中所述光入射部分具有两个对称斜面。
图10是解释根据本发明的一个实施方式在由堆叠的石英基板形成的偏振片中怎样使非平行光偏振化的原理的图。
图11是根据本发明的一个实施方式，由堆叠的带有光入射部分的石英基板形成的多层偏振片的侧剖面图，其中所述光入射部分具有倾斜方向相反的斜面。
图12是根据本发明的一个实施方式，由堆叠的带有光入射部分的石英基板形成的多层偏振片的侧剖面图，其中所述光入射部分具有倾角不同的斜面。
图13是根据本发明的一个实施方式，由堆叠的带有光入射部分的石英基板形成的多层偏振片的侧剖面图，其中所述光入射部分具有倾角不同的对称斜面。
图14是根据本发明的一个实施方式，由堆叠的带有光入射部分的石英基板形成的多层偏振片的侧剖面图，其中所述光入射部分具有倾角和倾斜方向不同的单斜面以及倾角不同的双斜面。
图15是根据本发明的一个实施方式，配置成包括偏振片的偏振装置的图。
图16是可以用在根据本发明的一个实施方式的偏振装置中的光源的图。
图17是根据本发明的一个实施方式，以多个提供的偏振装置的图。
图18是解释根据本发明的一个实施方式，通过使用偏振装置的扫描法向大尺寸基板供应偏振光的方法的图。
图19是解释根据本发明的第一个比较实施方式，堆叠的石英基板的结构的图。
图20是解释根据比较实施例1，当石英基板的倾角与入射光成布儒斯特偏振角时，光的偏振程度随堆叠的基板的数目变化的曲线图。
图21是解释根据比较实施例1，当石英基板的倾角与入射光没有成布儒斯特偏振角时，光的偏振化程度随堆叠基板的数目变化的曲线图。
图22是解释根据本发明的实施例1，光的偏振化程度随偏振片的堆叠基板的数目变化的曲线图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，其实例图示在附图中。
参照图1，在常规偏振片中为了从非偏振光得到具有高度P-偏振化的光成分的偏振光，将非偏振光入射到偏振片上形成布儒斯特偏振角。但是，如图2和3中所示，当照射在偏振片上的非偏振入射光为相对于布儒斯特偏振角成α和α′之间的倾角范围内的非平行光时，如果将偏振片(P)倾斜成和α和α′之间的角度范围一样大时，反射光和透射光仍然可以通过布儒斯特偏振角效应具有高的偏振效果。因此，本发明的技术特征在于包括根据本发明的一个实施方式的偏振片的石英基板在该偏振片的光入射部分(I)中相适应地(conformingly)形成金字塔型的倾斜部分来有效地使非平行非偏振光偏振化。即，通过在偏振片的光入射部分(I)中形成倾斜部分，实现了与相对于非平行入射光倾斜偏振片相同的效果，该偏振片与照射到其上的非平行入射光未形成布儒斯特偏振角。
为了解决需要光完全平行入射以获得有效的线性或者部分偏振紫外光的相关技术问题，在本发明的一个实施方式中采用布儒斯特偏振角的偏振片使用具有不平坦(双面凹进的)金字塔型结构的石英基板，该结构具有实际值在布儒斯特偏振角±30°(度)的范围内的至少一个倾角，由此来提供能够以高照度将来自非平行光源的光偏振化的偏振片。
虽然在相关技术中，为了得到满足100％平行光要求的平行入射光，将光源和偏振片设置成彼此远离，但是因为在本发明中不需要完全平行光源(100％平行光源)，所以可以缩短光源和偏振片之间的距离以充分增加偏振光的照度并且减小偏振装置的尺寸。而且，不需要使光平行的单独的光学系统，并且可以在大面积上提供高照度的偏振光。
也就是说，根据本发明一个实施方式的石英片具有在一个方向上延伸的三角形剖面来形成光入射部分(I)，而该三角形剖面的一个斜面或者两个对称斜面的倾角的实际值范围可为布儒斯特偏振角±30°(度)，优选布儒斯特偏振角±20°(度)，并且更优选布儒斯特偏振角±15°(度)。根据本发明的一个实施方式，构成偏振片的石英基板上的斜面的倾角与超出平行入射光的范围的入射光的角度相关。因此，即使当将非平行入射光照射到偏振片上时，为了当透过该偏振片时通过相对于该偏振片形成布儒斯特偏振角以获得偏振效果，所述斜面的倾角形成了具有在布儒斯特偏振角±30°(度)的范围内的实际值。如果在本发明的实施方式中的石英基板的光入射部分(I)的倾角范围超出布儒斯特偏振角±30°(度)的范围，就不能使非偏振入射光充分偏振化来满足在本发明的实施方式中非偏振光：偏振光的比例在1:30以上的要求。在本发明的上述实施方式中，通过形成具有石英基板的偏振片，能够满足非偏振光与偏振光成分的比例在1:30以上的要求。
根据本发明的一个实施方式，图4图示了当非偏振光入射到偏振片上时发射出P-偏振光的光路，所述偏振片包括三层石英基板，所形成的石英基板带有两个对称斜面，该斜面具有实际值在布儒斯特偏振角±30°(度)的范围内的倾角。在图4中，(a)表示对于平行入射光的偏振光路，而(b)表示对于非平行入射光的偏振光路。参照图4(a)和图4(b)，根据本发明的一个实施方式当平行光和非平行光均入射在偏振片上并穿过该偏振片时，增加了P-偏振成分来产生更高偏振化的光。同样，在本发明的一个实施方式中的偏振片能有效地使非平行和非偏振光偏振化。在本说明书中使用的术语“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，它们指的是在±30°(度)范围内，优选在±20°(度)范围内，更优选在±15°(度)范围内的平行性(parallelness)，但是本发明并不特别受限于此。另外，在本说明书中使用的“平行光源”、“平行光”等表述中的术语“平行”指的是相互平行入射的光。在例如“非平行光源”的表述中的术语“非平行”指的是光的传播方向相互不平行，即，如同在点光源中一样以预定角度在方向上不同。
虽然入射光必须平行入射到基板(S)上以向利用布儒斯特偏振角原理的常规偏振片提供偏振光，但是根据本发明实施方式的偏振片可以适应任何非平行入射光而获得良好的偏振光。但是，理想的是，为了有效利用光，入射光是在平行±30°(度)的范围内的非平行，而将石英基板根据本发明的实施方式制成带有具有倾角的斜面。即，如果平行入射光的角度范围超出了±30°(度)的角度，光在入射的同时被过度散射，这导致光的利用效率非常低。另外，如果平行入射光的角度范围超出了±30°(度)的角度，就必须制造多种石英基板，其不仅具有超出±30°(度)范围的倾角以使该偏振片能够相对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)范围内的倾角，但是这是效率差的。
根据本发明的一个实施方式将非平行和非偏振光偏振化成为高度偏振状态的上述偏振片具有在其中连续形成的三角形剖面的光入射部分，该光入射部分具有三角形剖面并且以一个方向延伸，而且根据本发明实施方式的这种偏振片的透视图分别图示在图5A和5B中。图5A描绘了由单个石英基板形成的偏振片，而图5B描绘了由多个堆叠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个斜面或者两个对称斜面，以使该三角形剖面能够具有倾角，该倾角的实际值范围为布儒斯特偏振角±30°(度)，优选为布儒斯特偏振角±20°(度)，并且更优选为布儒斯特偏振角±15°(度)。
所述石英基板的厚度(d)可以约为1mm(毫米)以上，并可优选为在1mm(毫米)和5mm(毫米)之间。如果该石英基板的厚度小于1mm，则该石英基板在其加工或使用过程中容易受到毁坏。如果该石英基板的厚度大于5mm(毫米)，对偏振特性没有问题，但是从该石英基板的厚度增加没有得到特殊的好处，并且会降低透光率，而且就设备构造而言会增加从光源到基板的距离。可以通过模铸、磨削或蚀刻等方法制造形成了具有倾角的光入射部分的石英基板。当通过模铸法形成具有在光入射部分形成的石英基板的倾角的不平坦(双面凹进的)图案时，通过如下方法形成在石英基板的表面上对称凹进的规则不平坦图案：将熔融石英玻璃倾倒入金属模子中，缓慢冷却该模子至室温，然后从该金属模子中脱除模制石英基板。当使用磨削法时，研磨该石英基板以形成不平坦图案；但是，当研磨时石英基板的表面会变模糊，但是这个问题可以使用另外的抛光工艺来克服。这个问题在使用模铸法时没有发生。当使用蚀刻法时，使用下面的连续工艺得到了具有带有理想倾角的不平坦图案的基板：用光刻胶将石英基板的表面图案化，用可溶解石英材料的氢氟酸蚀刻无图案部分，并去除光刻胶。
图6图示了形成有光入射部分的石英基板，所述光入射部分具有倾角(α)为布儒斯特偏振角±30°(度)的斜面，而图7图示了形成有光入射部分的石英基板，所述光入射部分具有倾角(α)为布儒斯特偏振角±30°(度)的两个对称斜面。在必要时，可以根据所需的偏振程度等适当地调整在石英基板上形成的光入射部分的高度(h)，但是本发明并不特别受限于此。
为了使偏振光的所需偏振效果最大化，根据本发明的一个实施方式的偏振片可以具有多个堆叠的石英基板，该石英基板带有光入射部分，所述光入射部分具有倾角的实际值在布儒斯特偏振角±30°(度)范围内的一个斜面或者两个对称斜面。也就是说，作为一个非限制性实例，如图8所示，根据本发明的一个实施方式的偏振片可由多个堆叠的石英基板形成，所述石英基板带有具有倾角(α)的一个斜面，或者如图9所示，由多个堆叠的石英基板形成，所述石英基板带有具倾角(α)的两个对称斜面，但是本发明并不特别受限于此。由此，通过使用多个堆叠的石英基板能够得到对非平行光的改进的偏振效果，所述石英基板具有实际值在布儒斯特偏振角±30°(度)范围内的倾角的光入射部分。也就是说，在本发明的其他实施方式中，当将具有相同或者不同倾角的石英基板以多层形式堆叠时，当非平行和非偏振入射光穿过偏振片时所述石英基板相对于非平行和非偏振入射光大约成布儒斯特偏振角。因此，穿过偏振片的光最终以P-偏振光的形式发出。图10图示了根据本发明的这个原理。
在具有一个斜面的石英基板中，可以将偏振片构造为以相反倾斜方向堆叠的石英基板，这图示在图11中。
进而，根据本发明的一个实施方式的偏振片可由多个带有光入射部分的石英基板形成，所述光入射部分具有一个斜面或者两个对称斜面，其中所述斜面具有实际值在布儒斯特偏振角±30°(度)范围内的各自不同的倾角。在这种情况下，在堆叠的石英基板中的各个石英基板的倾角和/或倾斜方向可以相同或不同。图12图示了由堆叠石英基板形成的偏振片，所述石英基板形成了具有α和β不同倾角的一个斜面的光入射部分，而图13图示了由堆叠石英基板形成的偏振片，所述石英基板形成了具有α和β不同倾角的两个对称斜面的光入射部分。
根据本发明的上述目的，特别是根据虽然没有在本文中具体陈述、但是从本公开的全部内容中将变得明显的本发明目的，可以适当选择并应用：堆叠石英基板的数目，该堆叠石英基板形成时带有光入射部分，该部分具有为布儒斯特偏振角±30°(度)的倾角的斜面和/或两个对称的斜面；各个光入射部分的倾角、倾斜方向和倾斜形状以及石英基板的堆叠顺序、厚度等来满足所需的光的偏振程度，并且就石英基板的倾斜方向、倾角、倾斜形状或者堆叠顺序等而言，本发明的目的不受在这里提供的偏振片的任何具体实施方式的限制。
作为本发明的一个结构实施方式，图14图示了由堆叠石英基板形成的偏振片，所述石英基板形成具有不同倾角、倾斜方向和一个斜面或两个斜面的光入射部分。
根据本发明的另一个实施方式，提供了偏振装置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以及根据本发明一个实施方式的设置在基板和光源之间的偏振片13和23。根据本发明的实施方式的偏振装置10和20图示在图15和17中。
虽然在需要平行光源的常规偏振装置中光源和偏振片之间的距离为6m(米)以上，但是根据本发明实施方式的偏振装置10和20即使在使用非平行光源的情况时也表现出高的偏振效应，因而在该偏振装置中光源11和21与偏振片13和23之间的距离可以设置为比常规偏振装置更短的范围内。因此，可以显著减少偏振装置的尺寸。具体而言，光源与偏振片之间的距离越近，偏振装置的尺寸减少的就越多并且照度就越高。因此，更优选使光源和偏振片之间的距离更近，并且光源和偏振片之间的距离可以为15cm(厘米)以下，但是本发明并不特别受限于此。也就是说，在光源和偏振片之间的距离，即光路为15cm(厘米)以下，优选7cm(厘米)以下的范围内获得所需的偏振程度。
用在本发明的实施方式中的光源可以为在本领域中广泛使用的光源，并且例如可为非平行、单色光源。所使用的光源可为主谱线为589.29nm(纳米)的D-线钠光源，或者632.8nm(纳米)的He-Ne激光。根据本发明的实施方式的偏振片使用石英基板，该基板不受来自如上面所列出的高强度光源的损害。但是，由于从这些光源中发出的是非主谱线的其他波长的光，可以使用透过特定波长的滤光片或者干扰滤光片(interference filter)来除去发射光的其他谱线。
而且，虽然对光源没有特殊限制，但是可以使用弧光灯光源，或者更具体而言，长度为1m(米)以上的弧光灯光源。对该弧光灯光源的长度没有特殊限制，并且在当前技术水平的任何长度的弧光灯光源都可以使用；但是，可能期望使用长弧光灯光源，因为它可以通过扫描将被偏振化的大基板并且在大基板上透过偏振光来形成偏振光。
图16是可以用在根据本发明的实施方式的偏振装置中的光源的图。如图16中所示，光源可以具有在其周围设置的紫外反射元件12。反射元件12可由在本领域中公知的不会吸收紫外光的材料构成，并且可以使用例如铝、石英、钢化玻璃、水套等，但是本发明并不限于这些。反射元件12也可以具有在其上形成的紫外反射涂层。
紫外反射元件12和22起到会聚从光源发出的光的作用，并且可以调整紫外反射元件的长度(L)以使入射在偏振装置上的光源以略微平行的方式传播而不被散射-具体而言，使将入射在偏振装置上的非平行光处于非平行的边缘，具有相对于平行光在±30°(度)，优选相对于平行光在±20°(度)，并且更优选相对于平行光在±15°(度)范围内的实际值。即，在图16中的角度γ可以为±30°(度)。
根据本发明的实施方式的偏振装置10和20可以进一步包括在光源和偏振片之间的用于阻挡非必需波长的滤光片(A)和/或用于减少从光源发出的光的发散角的光学系统(A)。进而，在偏振片和基板之间可以包括均化器(B)。在偏振装置中的基板可为本领域公知的任何用于提供偏振光的基板，但是本发明并不限于这些。
另外，如图17中所示，根据本发明的实施方式的偏振装置20可以包括基板24、带有紫外反射元件22的光源21以及设置在基板24和光源21之间的根据本发明的实施方式的偏振片23，并且以多个进行配置。在这种情况下，偏振装置的数目可以根据光的偏振程度进行任意选择，但是本发明并不特别受限于此。
包括根据本发明的实施方式的偏振片的偏振装置可确保由非平行光源，特别是在平行光±30°(度)范围内的光源提供的所需线性偏振光或者部分偏振光来在LCD的光控取向法中得到高照度和偏振程度。
通常，虽然在常规紫外偏振装置中在“辐照目标表面”处测量的照度为5～20mW/cm2(mW/平方厘米)，但是在根据本发明实施方式的偏振装置的情况下，从辐照目标表面得到的照度可在约50～大于几百mW/cm2(mW/平方厘米)的范围内，虽然这个结果可根据光源的强度而变化。
图18图示了根据本发明的实施方式的偏振片，其也可以在大面积基板上提供偏振光。即，与使用点光源的常规偏振片不同，本发明的偏振片可以使用长灯(long lamp)作为光源。因此，如图18中所示，可以通过移动过程运送将用偏振光辐照的基板(例如，玻璃基板等)并同时通过根据本发明实施方式的偏振片用光源辐照。根据这种扫描方法，可以将具有优异偏振程度的偏振光赋予该基板。根据本发明的实施方式的偏振装置10和20可被用在LCD的光控取向工艺中。
下文中将在实施方式中详细描述本发明实施方式的配置。但是，下列实施方式不应理解为本发明，并且应当为在本发明的改进和改变，以及实质和范围内。
实施例
比较实施例1
在比较实施例1中在为以如下倾角堆叠的石英基板的常规偏振片的情况下测量光的偏振程度：石英基板相对于入射光形成布儒斯特偏振角(情形A)和石英基板相对于入射光没有形成布儒斯特偏振角(情形B)。此外，改变堆叠石英层的数目以测量光的偏振程度随堆叠石英基板的数目的变化。
如图19中所示，通过改变堆叠基板的数目来堆叠尺寸为100mm(毫米)×100mm(毫米)且厚度为0.7mm(毫米)的石英基板，如图20中所示测量随堆叠的石英基板数目的增加光偏振程度的变化。将从高压汞灯光源(光源能量为750W且波长为365nm(纳米))中以平行入射光发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辐照在石英基板上，并测量偏振程度。然后，将该结果显示在图20中。
这里，光源配置有用厚度100mm(毫米)的铝薄膜反射材料涂覆的半球形钢化玻璃。
使用下面的公式1从相对于布儒斯特偏光片的光透射轴平行和垂直的光的强度计算光的偏振程度。在测量光的偏振程度中使用能够测量365nm(纳米)紫外波长的照度的照度传感器和根据下面公式1测量具有10,000:1的偏振程度的Glen-Thomson偏振棱镜。
[公式1]
P偏振比＝强度平行/强度垂直
其中，
P偏振比：偏振比
强度平行：平行光的强度
强度垂直：垂直光的强度。
除了入射光的入射角为18°(度)(其相对于石英基板超出了布儒斯特偏振角的范围)以外，以如上所述相同的方式测量偏振程度。然后，将该结果显示在图21中。
如图20和21中所示，结果表明，在图20和图21两种情况下，虽然偏振程度随着堆叠石英基板的数目的增加而增加，但是，在其中石英基板相对于入射光所成的角度处于布儒斯特偏振角范围之外的图21的情况下，偏振程度显著降低。
从比较实施例可以看出，目前在LCD或相关工业领域中设计用于大量产生偏振紫外光的装置中，必须将平行入射光照射在偏振片上以形成布儒斯特偏振角。但是，这就必然带来需要复杂光学系统或者光学装置、高制造成本和由于在光源和偏振基板之间的长光路导致的照度降低的问题。
实施例1
通过研磨石英基板的一个表面形成具有45°(度)倾角的入射部分来制造如图6中所示的石英基板1，其具有100mm(毫米)×100mm(毫米)的尺寸、2mm(毫米)的厚度、1.457的折射系数和0.5mm(毫米)的倾角高度。
通过研磨石英基板的一个表面形成具有18°(度)倾角的入射部分来制造如图7中所示的石英基板2，其具有100mm(毫米)×100mm(毫米)的尺寸、2mm(毫米)的厚度、1.457的折射系数和0.5mm(毫米)的倾角高度。
然后，将石英基板1和石英基板2交替堆叠来形成一个偏振片，并且将该偏振片用于测量偏振程度根据堆叠的石英基板的数目的变化，如图22中所示。
将三个6W的弧光灯设置在本实施方式中制造的偏振片的上部。在这种情况下，每一个6W的弧光灯都具有100mm(毫米)的有效光发射长度和180mm(毫米)的长度，并且配置有用铝薄膜涂覆的钢化玻璃(材料)反射元件。并且，通过从偏振片和基板的上部辐照强度为100mW/cm2(mW/平方厘米)且波长为365nm(纳米)的光(即在平行±25°(度)范围内的非平行光)来测量偏振程度(参考图16，γ＝±25°(度))。所述石英基板和基板都在水平方向上平行排列。所使用的基板为用聚酰胺光控取向涂层涂覆的玻璃基板。这里，光源和偏振片间的距离为15cm(厘米)。在必要时，该距离可以减少或者增加。如同在比较实施例1中一样，使用上述公式1由相对于布儒斯特偏光片的光透射轴平行和垂直的光的强度计算光的偏振程度。在测量光的偏振程度中使用能够测量365nm(纳米)紫外波长的照度的照度传感器和根据上述公式1测量具有10,000:1的偏振程度的Glen-Thomson偏振棱镜。
当测量偏振程度时，在设置在距离所安装的偏振片15cm(厘米)，即距离光源30cm(厘米)的基板表面上测量光源的照度。如图22中所示，结果表明，在本实施例中测量的偏振程度与在使用完全平行光的图20中的结果基本上相同。在包括15个堆叠石英基板的偏振片中，在设置在距离所安装的偏振片15cm(厘米)，即距离光源30cm(厘米)的基板表面上在254nm(纳米)处测量得到了54mW/cm2(mW/平方厘米)的高照度。
在本实施例中的光学装置具有如图15中所示的简单构造，并且不需要额外的分离装置来得到平行光源。另外，从实施例1中可以看出，本发明实施方式的偏振片和光学装置不需要高成本和在常规方法中所需的长光路，并且因此可以更简单地制造偏振片和光学装置，以及可以以低成本形成高强度的偏振紫外光。根据本发明实施方式的偏振片可以非常简单地以小体积和低成本应用于移动工艺中，例如显示在图18中的用传送装置传送玻璃基板的移动工艺。而且，当需要更高的偏振程度时，可以简单地通过增加所堆叠的基板的数目来增加偏振程度。
虽然参照其许多例证性的实施方式已经描述了本发明的实施方式，但是应当理解，本领域技术人员可以设计众多其他修改和实施方式，这些修改和实施方式将落入本公开内容的原理的实质和范围之内。更具体而言，在本公开内容、附图和附属权利要求的范围内，组成元件和/或主体组合排列的配置中可能有各种改变和修改。除了组成元件和/或配置上的改变和修改以外，另外的用途对于本领域技术人员而言也是显而易见的。
Claims (22)
1、一种偏振片，其包括石英基板，该石英基板包括沿该石英基板的方向连续形成的光入射部分，所述光入射部分具有三角形剖面，该三角形剖面形成一个斜面或者两个对称斜面的倾角，该倾角的实际值在布儒斯特偏振角±30°(度)的范围内。
2、权利要求1所述的偏振片，其中将所述石英基板以多个堆叠。
3、权利要求2所述的偏振片，其中所述各个堆叠的石英基板具有相同或者不同的倾角。
4、权利要求2所述的偏振片，其中在所述各个堆叠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个斜面。
5、权利要求1、3和4中任一项所述的偏振片，其中，所述倾角的实际值在布儒斯特偏振角±20°(度)的范围内。
6、权利要求5所述的偏振片，其中所述倾角的实际值在布儒斯特偏振角±15°(度)的范围内。
7、权利要求1所述的偏振片，其中所述石英基板的倾角是通过模铸法、磨削法或蚀刻法形成的。
8、权利要求1所述的偏振片，其中所述偏振片用于将非平行入射光偏振化。
9、权利要求8所述的偏振片，其中所述非平行光是在平行±30°(度)的范围内不平行的。
10、权利要求9所述的偏振片，其中所述非平行光是在平行±20°(度)的范围内不平行的。
11、权利要求10所述的偏振片，其中所述非平行光是在平行±15°(度)的范围内不平行的。
12、权利要求8所述的偏振片，其中所述非平行光是由弧光灯光源提供的。
13、权利要求12所述的偏振片，其中在所述光源和偏振片之间的距离为15cm(厘米)以下。
14、权利要求1所述的偏振片，其中用所述偏振片偏振化的光具有50mW/cm2(mW/平方厘米)以上的照度。
15、权利要求1所述的偏振片，其中通过将光源辐照通过该偏振片的扫描法将偏振光辐照到基板上。
16、一种偏振装置，其包括：
基板；
包括紫外反射元件的光源；和
设置在所述基板和光源之间的权利要求1～15中任一项所述的偏振片。
17、权利要求16所述的偏振装置，其中所述光源是弧光灯。
18、权利要求16所述的偏振装置，其进一步包括在所述光源和偏振片之间的滤光片和/或用于降低从光源发出的光的发散角的光学装置。
19、权利要求16所述的偏振装置，其进一步包括在所述偏振片和基板之间的均化器。
20、权利要求16所述的偏振装置，其中在所述光源和偏振片之间的距离为15cm(厘米)以下。
21、权利要求16所述的偏振装置，其中所述偏振装置以多个提供。
22、权利要求16或21所述的偏振装置，其中所述偏振装置用在液晶显示装置的光控取向法中。
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