CN112241037A - 具有透明帽的反射型线栅偏振器 - Google Patents
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Abstract
一种反射型线栅偏振器(WGP)可以包括基板11的面上的导线12的阵列，毗邻导线12之间具有通道15。导线12可以具有针对WGP性能的某些特性，诸如，折射率、交替的高/低指数连续薄膜、(诸)层的厚度、占空比、反射型肋的形状、透明肋21或32的弯曲侧、纵横比或其组合。
Description
发明领域
本申请一般涉及反射型线栅偏振器。
背景技术
线栅偏振器(WGP)可将光分为两种不同的偏振状态。一种偏振状态可以主要透过WGP，而另一种偏振状态可以主要被吸收或反射。WGP的有效性或性能基于主导透射偏振的高透射(有时称为Tp)和相反偏振的最小透射(有时称为Ts)。
通常，WGP结构中用以增加Tp的变化也会增加Ts，而WGP结构中用以降低Ts的变化也会降低Tp。因此，一些WGP被设计成用于高Tp并且其它WGP被设计成用于低Ts。
具有高对比度(Tp/Ts)可能是有益的。对比度可以通过增加主导透射偏振的透射(例如增加Tp)以及通过减少相反偏振的透射(例如减少Ts)来提高。
特别地，如果将使用所反射的光束，则具有主要透射偏振的极低反射(例如，低Rp)可能是重要的。相反偏振(Rs)的百分比反射也可以是偏振片性能的有用指示符。
发明内容
已经认识到，改进线栅偏振器(WGP)的性能，包括增加主导透射偏振的透射(例如，增加Tp)、减少相反偏振的透射(例如，减小Ts)、增加对比度(例如，Tp/Ts)、以及主导透射偏振态的低反射(例如，低Rp)，将是有利的。本发明涉及满足这些需求的WGP的各种实施例。每个实施例可以满足一个、一些或所有这些要求。
附图的简要说明(附图可能未按比例绘制)
图1是根据本发明的实施例的反射型线栅偏振器(WGP)10的示意性横截面侧视图，其包括基板11的面11F上的导线12的阵列，在毗邻导线12之间具有通道15，每根导线12包括夹在透明肋21与基板11之间的反射型肋13。
图2是根据本发明实施例的WGP 20的示意透视图。
图3是根据本发明的实施例的反射型WGP 30的示意性横截面侧视图，其包括基板11的面11F上的导线12的阵列，毗邻导线12之间具有通道15，每根导线12包括从最靠近基板11到最远离基板11的以下层：反射型肋13、第一透明肋31、吸收型肋34、以及第二透明肋32。
图4是根据本发明的实施例的反射型WGP 40的示意性横截面侧视图，其与本文中的其他WGP类似，但进一步包括反射型肋13，其在最远离基板11的远端13D处比在最靠近基板11的近端13P处更宽。图5a-b是根据本发明的实施例的反射型WGP 50a和50b的示意性横截面侧视图，其解说了反射型肋13的多个宽度W13，包括窄节段51和宽节段52。
图6a是根据本发明实施例的反射型WGP 60a的示意性横截面侧视图，其类似于WGP10，但进一步包括具有弯曲侧21C的透明肋21。
图6b是根据本发明实施例的反射型WGP 60b的示意性横截面侧视图，其类似于WGP30，但进一步包括具有弯曲侧32C的第二透明肋32。
图7-8是解说根据本发明的实施例的制备WGP的方法中的各步骤的示意性横截面侧视图，包括按照从最靠近基板11到最远离基板11的顺序在基板11的面11F上向基板11提供以下诸薄膜77：反射型薄膜73、透明薄膜71、然后是抗蚀剂薄膜75(图7)；以及图案化并蚀刻该抗蚀剂薄膜75以形成抗蚀剂肋85的阵列(图8)。
图9-11是解说根据本发明的实施例的、作为图7-8中示出的各步骤的替代的制备WGP的方法的各步骤的示意性横截面侧视图，包括按照从最靠近基板11到最远离基板11的顺序在基板11的面11F上向基板11提供以下诸薄膜97：反射型薄膜73、透明薄膜71、第二反射型薄膜93、然后是抗蚀剂薄膜75(图9)；图案化并蚀刻抗蚀剂薄膜75以形成抗蚀剂肋85的阵列(图10)；以及蚀刻第二反射型薄膜93以形成反射型肋103的顶部阵列(图11)。
图12是解说根据本发明实施例的制备WGP的方法中的步骤的示意性横截面侧视图，该步骤可以跟随图8或图11中解说的步骤，包括蚀刻透明薄膜71以形成透明肋21的阵列。
图13是根据本发明的实施例的解说制备WGP的方法中的步骤的示意性横截面侧视图，包括使用透明肋21作为掩模来蚀刻反射型薄膜73，从而在毗邻导线12之间形成具有通道15的导线12的阵列，每根导线12包括反射型肋13和透明肋21，以及蚀刻透明肋21，从而形成透明肋21的弯曲侧21C，同时将透明肋21用作掩模。
图14是根据本发明的实施例的WGP 140以及还解说制备WGP的方法中的步骤的示意性横截面侧视图，包括移除透明肋21。
图15是根据本发明的实施例的WGP 150的示意性横截面侧视图，包括基板11上的导线12的阵列，在毗邻导线12之间具有通道15；在最远离基板11的导线12的远端12D处的连续薄膜堆叠153，堆叠153包括交替的低指数层151和高指数层152、奇数个连续薄膜，以及低指数层151是堆叠153中的最外层薄膜。
定义。以下定义(包括其复数形式)贯穿本专利申请适用。
如本文中所使用的，术语“邻接”意指直接和间接接触。如本文中所使用的，术语“毗邻”包括邻接，但是还包括接近或靠近毗邻项之间的其它(诸)固体材料。
如本文中所使用的，短语“本质上包括”和关于导线结构的相关短语(诸如，“本质上包括”或“本质上包含”)意指导线包括所提及的(诸)薄膜，但不包括用于光学性能的其他(诸)薄膜。然而，导线还可包括杂质或用于保护免于诸如腐蚀或氧化的涂层。出于本定义的目的，导线下的基板肋部不包括在该导线中。
如本文所用，术语“细长的”是指导线12的长度L基本上大于导线宽度W12或导线厚度Th12(例如，L可以是大于导线宽度W12和/或导线厚度Th12的≥10倍、≥100倍、≥1000倍或≥10000倍)。见图2。
如本文中所使用的，术语“mm”意指(几)毫米并且术语“nm”意指(几)纳米。
如本文中所使用的，术语“平行”意指完全平行或基本平行，使得与平行的设备相关联的平面或向量将以≤20°的角度相交。如果明确说明，则这些平面或向量的相交可以是≤2°、≤5°或≤10°。
如本文中所使用的，术语“氧化铝”包括Al2O3和铝和氧的其他组合，包括非化学计量的组合；铪氧化物包括HfO2和铪和氧的其他组合，包括非化学计量的组合；二氧化硅包括SiO2和硅和氧的其他组合，包括非化学计量组合，而二氧化钛包括TiO2和钛和氧的其他组合，包括非化学计量组合。
如本文中所使用的，术语“基板”意指基底材料，诸如玻璃晶片。除非权利要求中另有规定，否则术语“基板”还包括夹在玻璃晶片与偏振器的导线之间的任何连续(诸)薄膜。基板在光学意义上可能是厚的，这意味着在使用的波长范围中比光的最大波长显著更厚，如果在权利要求书中如此明确说明的话。例如，基板的厚度Th11可以是≥0.1mm、≥0.35mm或≥0.6mm。
如本文中所使用的，术语“紫外光谱”意指≥10nm并且<400nm，术语“可见光谱”意指≥400nm并且<700nm，而术语“红外光谱”意指≥700nm并且≤1mm。
光学结构中使用的材料可以吸收一些光，反射一些光，并透射一些光。以下定义区分了主要吸收型、主要反射型或主要透明的材料。每种材料可被认为在预期用途的波长范围中、跨紫外光谱、跨可见光谱、跨红外光谱或其组合是吸收型、反射型或透明的，并且可以在不同波长范围中具有不同的特性。因此，一种材料是吸收型、反射型还是透明的取决于预期的使用波长范围。基于反射率R、折射率的实部n和折射率的虚部/消光系数k，将材料分为吸收型、反射型和透明的。等式1被用于确定正常入射下空气与均匀材料板之间界面的反射率R：
等式1：
除非本文中另有明确规定，波长范围中k≤0.1的材料为“透明”材料，在规定波长范围内k>0.1且R≤0.6的材料为“吸收型”材料，而在规定波长范围内k>0.1且R>0.6的材料为“反射型”材料。如果在权利要求中如此明确说明，则在规定波长范围中，k>0.1且R≥0.7、R≥0.8或R≥0.9的材料为“反射型”材料。
除非本文中另有明确说明，否则所有与温度相关的值均为25℃时的此种值。
详细描述
反射型线栅偏振器(WGP)的以下实施例可以如本文所述地针对性能进行优化，包括主导透射偏振的高透射(例如，高Tp)、相反偏振的最小透射(例如，低Ts)、高对比度(例如，高Tp/Ts)、主要透射偏振的低反射(例如，低Rp)、相反偏振的高反射(例如，高Rs)、或其组合。对于下文所述的大多数WGP特性而言，提供期望益处的是这些特性的组合，而不是单个个体特性。
低Rp
在该低Rp小节的以下段落中描述并且如图1和3中所解说的WGP特性，特别是这些特性的组合，对于降低主要透射偏振的反射(例如，对于低Rp)可能是特别有用的。具有这些特性的WGP的实施例已经示出Rp降低到先前可能的约10％。
如图1中所解说的，示出了一种反射型WGP 10，其括基板11的面11F上的导线12的阵列，毗邻导线之间具有通道15。导线12的阵列可以是平行的和细长的。该阵列的每根导线12可以包括反射型肋13和透明肋21。反射型肋13可以夹在透明肋21与基板11之间。
反射型肋13可以具有垂直于基板11的面11F测量的厚度(ThR)，用于改进的WGP 10的性能，特别是用于降低的Rp。例如，ThR≥90nm、ThR≥100nm、ThR≥104nm、ThR≥107nm、ThR≥108nm或ThR≥114nm；且ThR≤114nm、ThR≤116nm、ThR≤117nm、ThR≤125nm、或ThR≤140nm。
透明肋21可以具有垂直于基板11的面11F测量的厚度(ThT)，用于WGP 10的性能，特别是用于降低的Rp。例如，ThT≥4nm、ThT≥7nm、ThT≥10nm、ThT≥11nm、ThT≥12nm或ThT≥14nm；且ThT≤14nm、ThT≤16nm、ThT≤17nm、ThT≤21nm、ThT≤30nm、ThT≤40nm、或ThR≤50nm。
导线12的阵列可以具有用于WGP 10的性能，特别是用于降低的Rp的占空比(DC)。例如，DC≥0.35、DC≥0.39、DC≥0.42或DC≥0.43；并且DC≤0.44、DC≤0.45、DC≤0.46、DC≤0.47、DC≤0.49或DC≤0.55。DC等于导线宽度W12除以导线12的阵列的节距P，节距P和宽度W12两者都是在导线12最靠近基板11的一端与导线12最远离基板11一端之间的中点处测量的(见图2)。
如图1中所解说的，反射型肋13可邻接透明肋21，可邻接与基板11，或邻接这两者。同样，如图1中所解说的，每根导线12可本质上包含反射型肋13和透明肋21。透明肋21的没有面向反射型肋13的表面可暴露于空气中、由具有厚度≤15nm的材料覆盖、或两者兼而有之。
如图3中所解说的，反射型WGP 30包括基板11上的导线12的阵列。WGP 30的导线12可以包括按照以下从最靠近基板11到最远离基板11的顺序的以下层：反射型肋13、第一透明肋31、吸收型肋34和第二透明肋32。尽管在该结构中使用了吸收型肋34，但它仍然是反射型WGP并且未透射的偏振状态被主导反射。吸收型肋34可降低主导反射偏振的透射(例如，降低Ts)。
反射型肋13可以具有用于WGP 30的性能，特别是用于降低的Rp的垂直于基板11的面11F测量的厚度(ThR)。例如，ThR≥80nm、ThR≥95nm、ThR≥105nm、ThR≥114nm、ThR≥115nm、或ThR≥123nm；且ThR≤123nm、ThR≤135nm、ThR≤136nm、ThR≤155nm、或ThR≤170nm。
第一透明肋31可以具有用于WGP 30的性能，特别是用于降低的Rp的垂直于基板11的面11F测量的厚度(ThT)。例如，ThT≥0.05nm、ThT≥0.1nm、ThT≥0.5nm、或ThT≥1nm；且ThT≤1nm、ThT≤2nm、ThT≤3nm、ThT≤5nm、或ThT≤10nm。第一透明肋31可有助于WGP性能。第一透明肋31还可以提供反射型肋13与吸收型肋34之间的屏障，以避免吸收型肋34中的原子迁移与反射型肋13中的原子结合。
吸收型肋34可以具有用于WGP 30的性能，特别是用于降低的Rp的垂直于基板11的面11F测量的厚度(ThA)。例如，ThA≥0.1nm、ThA≥0.5nm、ThA≥0.9nm、ThA≥1nm、ThA≥1.5nm、或ThA≥1.6nm；且ThA≤1.6nm、ThA≤2nm、ThA≤3nm、ThA≤4nm、ThA≤8nm、或ThR≤15nm。
第二透明肋32可以具有用于WGP 30的性能，特别是用于降低的Rp的垂直于基板11的面11F测量的厚度(ThT2)。例如，ThT2≥3nm、ThT2≥6nm、ThT2≥7nm、ThT2≥8nm、ThT2≥10nm、或ThT2≥13nm；且ThT2≤15nm、ThT2≤19nm、ThT2≤20nm、或ThT2≤30nm。
导线12的阵列可以具有用于WGP 30的性能，特别是用于降低的Rp的占空比(DC)。例如，DC≥0.35、DC≥0.41、DC≥0.43或DC≥0.44；并且DC≤0.44、DC≤0.45、DC≤0.46、DC≤0.47、DC≤0.48或DC≤0.55。DC等于导线宽度W12除以导线12的阵列的节距P，节距P和宽度W12两者都是在导线12最靠近基板11的一端与导线12最远离基板11一端之间的中点处测量的(见图2)。
如图3中所解说的，反射型肋13可邻接第一透明肋31、基板11、或邻接这两者。吸收型肋34可邻接第一透明肋31、第二透明肋32、或邻接这两者。同样，如图3中所解说的，每根导线12可本质上包含反射型肋13、第一透明肋31、吸收型肋34、和第二透明肋32。
每根导线12的形状可被针对WGP性能(诸如增加的Tp)被调整，以方便制造，或两者皆有。例如，WGP 10或30的每根导线12可进一步包括反射型肋13的侧壁13s的锥角A，反射型肋13的多个宽度W13包括(诸)窄节段51和(诸)宽节段52、反射型肋13具有平坦侧13F，透明肋21具有弯曲侧21C、第二透明肋32具有弯曲侧32C、高纵横比(AR)、充气通道或其组合，如本文中的其他实施例所述。WGP 10或30的肋厚度和导线占空比可被应用于本文所述的任何其它WGP实施例。WGP 10和30对于WGP性能，尤其是低Rp可能是有用的。
具有反射型肋锥角的WGP
如图4中所解说的，反射型WGP 40可包括基板11的面11F上的导线12的阵列，毗邻导线之间具有通道15。每根导线12可包括反射型肋13。反射型肋13可在最远离基板11的远端13D处比最靠近基板11的近端13P处更宽。因此，可以针对WGP性能(诸如以增加Tp或方便制造)来对肋进行成形。
反射型肋13的侧壁13s相对于垂直于基板11的面11F且平行于导线阵列的平面41的锥度A可以包括以下值中的一个或多个：锥角≥0.3°，锥角≥0.5°，锥角≥1°，锥角≥1.2°，锥角≥1.5°，锥角≥2°，或锥角≥3°；且锥角≤3°，锥角≤4°，锥角≤5°，锥角≤6°，或锥角≤10°。
WGP 40的每根导线12可进一步包括反射型肋13的厚度ThR；(诸)透明肋21、31、32；透明肋21、31和32的厚度ThT和ThT2；吸收型肋34；吸收肋34的厚度ThA；具有平坦侧13F的反射型肋13；具有弯曲侧21C的透明肋21；具有弯曲侧32C的第二透明肋32；高纵横比(AR)；充气通道；或其组合，如本文中其他实施例所述。WGP 40的反射型肋13的形状可被应用于本文所述的任何其它WGP实施例。WGP 40对于WGP性能，尤其是低Rp可能是有用的。
具有多宽度反射型肋的WGP
如图5a和5b中所解说的，反射型WGP 50和50b可包括基板11的面11F上的导线12的阵列，毗邻导线之间具有通道15。每根导线12可包括反射型肋13。反射型肋13可以具有多个宽度W13，包括(诸)窄节段51和(诸)宽节段52。宽节段52和窄节段51可以交替。
如图5a中所解说的，反射型肋13可以包括单个窄节段51和两个宽节段52。下面是针对WGP性能的这些宽度的示例关系。窄节段51的宽度(W51)除以宽节段52的宽度(W52)可以在以下范围内：W51/W52≥0.40、W51/W52≥0.48、W51/W52≥0.55或W51/W52≥0.65；以及W51/W52≤0.65、W51/W52≤0.75或W51/W52≤0.85。尽管图5a中未示出，反射型肋13可以包括单个窄节段51和单个宽节段52。
如图5b中所解说的，反射型肋13可以包括两个窄节段51和三个宽节段52。两个窄节段51可通过三个宽节段52中的一个彼此分开。三个宽节段52中的两个(不在两个窄节段51之间)可位于反射型肋13的外端(近端13P和远端13D)处。WGP可以包括比图5b中解说的更多窄节段51和更多宽节段52。
下面是针对WGP 50b的性能的这些宽度的示例关系。窄节段51的较宽部分的宽度(W51w)除以宽节段52的最宽部分的宽度(W52w)可以在以下范围内：：W51w/W52w≥0.40、W51w/W52w≥0.55、或W51w/W52w≥0.65；且W51w/W52w≤0.65、W51w/W52w≤0.75、或W51w/W52w≤0.85。窄节段51的较窄部分的宽度(W51n)除以宽节段52的最宽部分的宽度(W52w)可以在以下范围内：：W51n/W52w≥0.40、W51n/W52w≥0.48、W51n/W52w≥0.58、或W51n/W52w≥0.68；且W51n/W52w≤0.68、W51n/W52w≤0.75、或W51n/W52w≤0.85。
窄节段的宽度(W51)以下关系对于增加主导透射偏振的透射(例如，增加Tp)、降低相反偏振的透射(例如，降低Ts)以及改进WGP 50b的耐久性可能是有用的：W51n/W51w≥0.67、W51n/W51w≥0.77、或W51n/W52w≥0.85；且W51n/W52w≤0.85、W51n/W51w≤0.90、或W51n/W51w≤0.97。
距离WGP 50a或WGP 50b的远端13D最近的窄节段51可以增加主导透射偏振的透射(例如，增加Tp)。从WGP 50a或WGP 50b的远端13D起的第二宽节段52可以改善导线12的耐久性。距离WGP 50b的近端13P最近的窄节段51可以改进在较低光波长下的性能。
上述多个宽度W13可通过在(诸)较宽节段的蚀刻期间与蚀刻化学物一起注入更多氮气而在(诸)较窄节段的蚀刻期间注入较少的氮气来实现。理论上，氮气和抗蚀剂的化学成分结合以在铝的侧壁上形成保护层。
WGP 50a或50b的每根导线12可进一步包括反射型肋13的厚度ThR；(诸)透明肋21、31、32；透明肋21、31和32的厚度ThT和ThT2；吸收型肋34；吸收肋34的厚度ThA；具有平坦侧13F的反射型肋13；具有弯曲侧21C的透明肋21；具有弯曲侧32C的第二透明肋32；高纵横比(AR)；充气通道；或其组合，如本文中其他实施例所述。WGP 50a或50b的反射型肋13的形状可被应用于本文所述的任何其它WGP实施例。WGP 50a或50b对于WGP性能，尤其是高Tp和低Ts可能是有用的。
具有平坦反射型肋、圆形透明盖、或这两者的WGP
通常，WGP结构中用以增加Tp的变化将增加Ts，而WGP结构中用以降低Ts的变化将降低Tp。WGP设计者通常必须在增加Tp或降低Ts之间选择。因此，一些WGP被设计成用于高Tp而其它WGP被设计成用于低Ts。本节的WGP特性，特别是这些特性的组合，并且如图6a和6b中所解说的，具有增加的Tp和降低的Ts。
如图1、3、5a-6b和14中所解说的，反射型肋13的远端13D(最远离基板11)可以包括平坦侧13F。平坦侧13F可以面对透明肋21(若使用)。反射型肋13的平坦侧13F可以平行于基板11的面11F(即，反射型肋13的平坦侧13F的平面P13平行于基板11的面11F的平面P11)。这种平坦侧13F对于WGP性能，特别是对于高Tp和低Ts可能是有用的，并且可以由如下所述的制造方法产生。透明肋21可以具有面向反射型肋13的平坦侧13F的平坦侧21F。第二透明肋32可以具有面向反射型肋13的平坦侧13F的平坦侧32F。反射型肋13的平坦侧13F、透明肋21的平坦侧21F、第二透明肋32的平坦侧32F或其组合可应用于本文所述的任何实施例。
如图6a中所解说的，对于WGP性能，透明肋21可具有与其平坦侧21F相对的弯曲侧21C。如图6b中所解说的，为了WGP性能，第二透明肋32可具有与其平坦侧32F相对的弯曲侧32C。弯曲侧21C或32C可针对WGP性能进行成形。例如，弯曲侧21C或32C可具有半椭圆形状。如图6a中所解说的，半椭圆形状的长轴可垂直于基板11的面11F延伸，或平行于基板11的面11F延伸，如图13中所解说的。半椭圆形状的偏心率的示例包括：偏心率≥0.5，偏心率≥0.6，或偏心率≥0.7；且偏心率≤0.8，偏心率≤0.9，或偏心率≤0.95。
WGP 60a或60b的每根导线12可进一步包括反射型肋13的厚度ThR；透明肋21、31和32的厚度ThT和ThT2；吸收型肋34的厚度ThA；反射型肋13的侧壁13s的锥角A；包括(诸)窄节段51和(诸)宽节段52的反射型肋13的多个宽度W13；高纵横比(AR)；充气通道；或其组合，如本文中的其他实施例所述。WGP 60a和60b的具有平坦侧13F的反射型肋13b、具有弯曲侧21C的透明肋21和具有弯曲侧32C的第二透明肋32可被应用于本文中所述的其它WGP实施例。WGP60a和60b对于WGP性能，尤其是高Tp和低Ts可能是有用的。
具有高纵横比的反射型WGP
如图14中所解说的，WGP 140可包括与如上所述的那些类似的导线12的阵列。每根导线12可本质上包含反射型肋13。反射型肋13可具有面向基板11的近端13P以及与近端相对并最远离基板11的远端13D。远端13D可以是平坦的并且平行于基板11的面11F。
本实施例可以如下所述在具有平坦的远端13D、高纵横比(AR)和未填充的通道15的方法小节中制造。以前的制造方法无法实现所有这三个目标，并且因此先前的WGP具有降低的性能。WGP 140的通道15可被充气。这些通道15可以从导线12的近端13P到远端13D充气。导线12的侧壁13s、跨导线12的远端13D、或这两者可以暴露在空气中和/或覆盖有厚度≤1nm、≤5nm、≤10nm、≤15nm、≤20nm的共形涂层。前一句的条件可以是沿着侧壁13s的一部分或者沿着从导线12的近端13P到远端13D的整个侧壁13s。以下是针对WGP性能的示例纵横比，并可能通过以下描述的方法来制造：AR≥1.3、AR≥1.6、AR≥1.8、AR≥2.0或AR≥2.5；且AR≤10。纵横比(AR)＝ThR/P，其中ThR等于垂直于基板11的面11F测量的反射型肋13的厚度，而P等于导线阵列的节距。
WGP 140的高纵横比和充气通道可被应用于本文中所述的其它WGP实施例。WGP140对于WGP性能，尤其是高Tp和低Ts可能是有用的。
交替的低指数和高指数层
如图15中所解说的，WGP 150可包括基板上的导线12的阵列，毗邻导线之间具有通道。导线12的阵列可以类似于如上所述的那些。因此，WGP 150的设计可以与本文中描述的任何其他WGP实施例相结合。替换地，导线12的阵列可以不同于以上描述的那些，并且可以主要吸收或反射一个偏振。
WGP 150还可以包括在最远离基板11的导线12的远端12D处的连续薄膜的堆叠153。连续薄膜的堆叠153可以包括交替的低指数层151和高指数层152。对于WGP 150性能而言，连续薄膜的堆叠153可以包括奇数个连续薄膜，其中低指数层151是堆叠中最外层的薄膜。例如，连续薄膜的堆叠153可以包括3个薄膜、5个薄膜、7个薄膜或更多。
跨紫外光谱、跨可见光谱、跨红外光谱或其组合的低指数层的折射率(nL)和消光系数(kL)包括：nL≤1.4、nL≤1.5、nL≤1.6或nL≤1.7；且kL≤0.001、kL≤0.01或kL≤0.1。跨紫外光谱、跨可见光谱、跨红外光谱或其组合的高指数层的折射率(nH)和消光系数(kH)包括：nH≥2.0、nH≥2.1、nH≥2.2、nH≥2.3或nH≥2.4；且kH≤0.001、kH≤0.01、或kH≤0.1。
低指数层151可包含二氧化硅，诸如，≥80质量百分比、≥90质量百分比、≥95质量百分比或≥99质量百分比的二氧化硅。高指数层152可包含五氧化二铌，诸如，≥80质量百分比、≥90质量百分比、≥95质量百分比或≥99质量百分比的五氧化二铌。
所有实施例的一般信息
上述实施例中的选择可以取决于整体WGP设计，并且可以与所使用的材料和层的厚度有关。任何上述WGP特性可以任意组合合并。这种组合，包括针对低Rp的特性与针对高Tp/低Ts的特性的合并，可以获得最佳的整体WGP性能。针对每个特定应用的每个WGP设计可具有此种特性的其自身的唯一组合。然而，以下特性尤其适用于本文中所述的WGP实施例中的任何一个。
本文中所述的发明可以针对WGP性能进行优化。图1、3和4的实施例特别有助于低Rp。图5a-6b的实施例对于高Tp和低Ts可能是特别有用的。本文中所述的针对WGP的性能示例包括：Rp≤0.05％、Rp≤0.1％、Rp≤0.2％或Rp≤0.5％；Rs≥80％、Rs≥85％、Rs≥90％或Rs≥95％；Tp≥85％、Tp≥88％或Tp≥91％；Ts≤0.01、Ts≤0.04、Ts≤0.08或Ts≤0.12；每一个在450nm、550nm或650nm的波长处，或跨从450nm到700nm的波长范围。Rp是百分比反射，而Tp是主要透射的偏振的百分比透射。Rs是百分比反射，而Ts是主要反射的偏振的百分比透射。
图2是WGP 20的示意性透视图，其解说了导线12的阵列的节距P、导线宽度W12、导线厚度Th12和导线长度L之间的关系。这些关系和该结构可被应用于本文中所述的任何实施例。
透明肋21、31和32可具有k≤0.1；吸收型肋34可以具有k>0.1且R≤0.6；并且反射型肋13可以具有k>0.1且R>0.6；每个在指定波长范围内，诸如举例而言，跨可见光谱、跨红外光谱、跨紫外光谱或其组合，如定义小节中进一步所述。
对于本文中所述的任何WGP实施例的WGP性能而言，透明肋21、31和32可以具有相对较大的折射率的实部(n)、相对较低的消光系数(k)、或这两者。例如，对于透明肋21、31和32中的每一个而言，跨从400nm到700nm的波长范围，独立地，n≥1.7、n≥2.0、n≥2.1或n≥2.3；并且k≤0.1、k≤0.01或k≤0.001。本段落的n和k值，与本文中所述的其它WGP特性相结合，对于低Rp、高Tp、低Ts或其组合可能是特别有用的。
以下是用于本文所述的任何WGP实施例的导线12的各层的示例材料。透明肋21、第一透明肋31、第二透明肋32或其组合可以包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化铪或其组合。吸收型肋34可以包括硅、锗或两者。反射型肋13可以包括铝。取决于改进Tp、Ts、Tp/Ts、Rp或Rs是否是主要目标，可为不同的WGP设计选择不同的材料。
方法
一种制造WGP的方法可以包括以下步骤中的一些或全部，这些步骤可以按照以下顺序或其他顺序(如果指定的话)来执行。这些步骤中的一些可以同时执行，除非权利要求中另有明确说明。可能还有下文未描述的附加步骤。这些附加步骤可以在那些所描述的步骤之前、之间或之后。WGP的组件和WGP本身可以具有如上所述的属性。
该方法可以包括：
(A1)步骤A1可包括按照以下从最靠近基板11到最远离基板11的顺序在基板11的面11F上提供具有以下诸薄膜77的基板11：反射型薄膜73、透明薄膜71、然后是抗蚀剂薄膜75(图7)。可能有未列出的附加薄膜。步骤A1还可以包括对抗蚀剂薄膜75进行图案化和蚀刻，以形成在毗邻抗蚀剂肋85之间具有通道15的抗蚀剂肋85的阵列(图8)。
(A2)图9-11中解说并在步骤A2中描述了步骤A1的替换方案。步骤A2可包括按照以下从最靠近基板11到最远离基板11的顺序在基板11的面11F上提供具有以下诸薄膜97的基板11：反射型薄膜73、透明薄膜71、第二反射型薄膜93、然后是抗蚀剂薄膜75(图9)。可能有未列出的附加薄膜。步骤A2还可以包括对抗蚀剂薄膜75进行图案化和蚀刻，以形成在毗邻抗蚀剂肋85之间具有通道15的抗蚀剂肋85的阵列(图10)。步骤A2可进一步包括对第二反射型薄膜93进行蚀刻，以形成顶部反射型肋103的阵列，在该顶部阵列的毗邻反射型肋103之间具有通道15(图11)。抗蚀剂肋85的阵列可被用作掩模以蚀刻第二反射型薄膜93。
(B)步骤B可以跟随步骤A1或步骤A2。步骤B可包括蚀刻透明薄膜71以形成透明肋21的阵列，其在毗邻透明肋21之间具有通道15。抗蚀剂肋85的阵列(如果跟随步骤A1)或顶部反射型肋103的阵列(如果跟随步骤A2)可被用作掩模以蚀刻透明薄膜71。见图12。
(C)步骤C可以跟随步骤B。步骤C可以包括使用透明肋21作为掩模以蚀刻反射型薄膜73，从而形成在毗邻导线12之间具有通道15的导线12的阵列，每根导线12包括反射型肋13和透明肋21，并且蚀刻透明肋21，从而形成透明肋21的弯曲侧21C，同时使用透明肋21作为掩模。见图13。在透明肋21的蚀刻的稍后部分期间使用氩可以帮助形成透明肋21的弯曲侧21C。
(D)步骤D可以跟随步骤C。步骤D可以包括去除透明肋21。氯可被用于去除任何剩余的抗蚀剂肋85。三氯化硼、氟、氯或其组合可被用于去除透明肋21。透明肋21，尤其是具有弯曲侧21C的透明肋21可以改进特定入射角下的性能，但是在去除了透明肋21的情况下在其他角度的性能可以更好。
反射型薄膜73和第二反射型薄膜93可以具有相对于彼此相同的材料组成。这可以允许反射型薄膜73更容易地蚀刻。例如，反射型薄膜73和第二反射型薄膜93两者都可以包括铝，诸如，≥10％的Al、≥50％的Al、≥80％的Al或≥95％的Al。
Claims (10)
1.一种反射型线栅偏振器(WGP)，包括：
基板的面上的导线阵列，在毗邻导线之间具有通道；
每根导线包括反射型肋和透明肋，所述反射型肋夹在所述透明肋与所述基板之间；
所述反射型肋具有面向所述透明肋的平坦侧，并且所述平坦侧平行于所述基板的所述面；以及
所述透明肋具有与所述反射型肋相对的弯曲侧。
2.如权利要求1所述的WGP，其特征在于，每根导线本质上包含所述反射型肋和所述透明肋。
3.如权利要求1所述的WGP，其特征在于：
所述透明肋是第二透明肋，每根导线进一步包括吸收型肋和第一透明肋；
每根导线包括按照从最靠近所述基板到最远离所述基板的顺序的以下层：所述反射型肋、所述第一透明肋、所述吸收型肋、以及所述第二透明肋；
所述第一透明肋和所述第二透明肋各自包括折射率的实部≥1.7和消光系数≤0.1，两者都跨从400nm到700nm的波长范围；
所述反射型肋具有垂直于所述基板的所述面测量的在以下范围内的厚度(ThR)：95nm≤ThR≤155nm；
所述第一透明肋具有垂直于所述基板的所述面测量的在以下范围内的厚度(ThT)：0.1nm≤ThT≤3nm；
所述吸收型肋具有垂直于所述基板的所述面测量的在以下范围内的厚度(ThA)：0.5nm≤ThA≤4nm；
所述第二透明肋具有垂直于所述基板的所述面测量的在以下范围内的厚度(ThT2)：6nm≤ThT2≤20nm；以及
所述导线阵列具有在以下范围内的占空比(DC)：0.41≤DC≤0.48，其中DC等于导线宽度除以所述导线阵列的节距，节距和宽度两者都是在所述导线最靠近所述基板的一端与所述导线最远离所述基板的一端之间的中点处测量的。
4.如权利要求1所述的WGP，其特征在于：
跨从400nm到700nm的波长范围，所述透明肋具有折射率的实部≥1.7和消光系数≤0.1；
所述反射型肋具有垂直于所述基板的所述面测量的在以下范围内的厚度(ThR)：R100nm≤ThR≤125nm；
所述透明肋具有垂直于所述基板的所述面测量的在以下范围内的厚度(ThT)：7nm≤ThT≤40nm；以及
所述导线阵列具有在以下范围内的占空比(DC)：0.39≤DC≤0.49，其中DC等于导线宽度除以所述导线阵列的节距，节距和宽度两者都是在所述导线最靠近所述基板的一端与所述导线最远离所述基板的一端之间的中点处测量的。
5.如权利要求4所述的WGP，其特征在于，所述折射率的实部≥2.0且所述消光系数≤0.01。
6.如权利要求1所述的WGP，其特征在于，进一步包括：
在所述导线最远离所述基板的远端处的连续薄膜的堆叠；
所述连续薄膜的堆叠包括交替的低指数层和高指数层；
所述连续薄膜的堆叠包括奇数个连续薄膜，其中所述低指数层是所述堆叠中最外层的薄膜；
所述连续薄膜的堆叠包括5个薄膜；
所述低指数层包括二氧化硅，并且所述高指数层包括五氧化二铌；以及
所述高指数层跨紫外光谱、跨可见光谱、或跨这两者具有以下折射率(nH)和消光系数(kH)：nH≥2.2且kH≤0.1。
7.如权利要求3所述的WGP，其特征在于，所述透明肋的所述弯曲侧具有半椭圆形，其中所述半椭圆形的长轴垂直于所述基板的所述面延伸并且偏心率≥0.6且≤0.9。
8.如权利要求1所述的WGP，其特征在于，所述WGP具有以下性能特性：跨从450nm到700nm的波长范围，Rp≤0.2％且Rs≥80％，其中Rp是主要透射的偏振的百分比反射，而Rs是主要反射的偏振的百分比反射。
9.如权利要求1所述的WGP，其特征在于，所述透明肋的没有面向所述反射型肋的表面暴露于空气中、由具有厚度≤15nm的材料覆盖、或两者皆有。
10.如权利要求1所述的WGP，其特征在于，所述反射型肋具有多个宽度，包括窄节段和宽节段。
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