CN105683817A - 具有可变线间距离的偏振器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括设置在基底(11)的表面上方的平行、细长的纳米结构(15)的阵列的线栅偏振器(10、20、30、90)。各纳米结构可包括一对平行、细长的线(16)或顶肋(12)，每根线或每个顶肋都关于彼此横向地取向。所述一对线(或顶肋)之间可设置有第一间隙(G1)。各纳米结构可通过设置在相邻的纳米结构之间和因而相邻的线对之间的第二间隙(G2)与相邻的纳米结构分离。第一间隙的第一间隙宽度(W1)可与第二间隙的第二间隙宽度(W2)不同。本发明还涉及制造线栅偏振器的方法。

Description

具有可变线间距离的偏振器
技术领域
本申请大体上涉及线栅偏振器。
背景技术
线栅偏振器可用于通过允许光的一种偏振从偏振器通过并反射或吸收光的相反偏振来使光偏振。为简单起见，主要从偏振器通过的偏振在下文中将被称为p-偏振光且主要被反射或吸收的偏振在下文中将被称为s-偏振光。线栅偏振器设计的目标包括增加p-偏振光的透射、减少s-偏振光的透射以及增加s-偏振光的反射或吸收。不同应用具有不同需求。
增加p-偏振光的透射和减少s-偏振光的透射的目标是大部分或全部应用所共有的。这两者之间会存在取舍。换言之，某些可增加p-偏振光的透射的设计也可能非期望地增加了s-偏振光的透射。另一些减少s-偏振光的透射的设计也可能非期望地减少了p-偏振光的透射。
对于一些应用而言，希望反射尽可能多的s-偏振光。例如，来自线栅偏振分光镜的反射光可有效地利用透射的p-偏振光和反射的s-偏振光两者。在这些设计中可能会重要的是增加s-偏振光的反射而不减少p-偏振光的透射。在特定设计中，有时在增加p-偏振光的透射与增加s-偏振光的反射之间存在取舍。
对于另一些应用而言，s-偏振光的吸收可能是优选的，比方说，例如在光的反射会破坏图像或其它预期用途的情况下。在透射性的面板图像投影系统中，反射光可能回到LCD成像仪中而导致图像劣化，或杂散光可能到达屏幕，从而降低对比度。理想的选择性地吸收的线栅偏振器将透射全部p-偏振光并选择性地吸收全部s-偏振光。事实上，一部分s-偏振光被透射并且部分反射和部分p-偏振光被吸收且部分被反射。在特定设计中，有时在增加p-偏振光的透射与增加s-偏振光的吸收之间存在取舍。
线栅偏振器的效力因而可通过(1)p-偏振光的高透射率；(2)高对比度；和(3)取决于设计，s-偏振光的高吸收或反射来量化。对比度等于p-偏振光的透射百分比(Tp)除以s-偏振光的透射百分比(Ts)：对比度＝Tp/Ts。
在用于红外光、可见光和紫外光的线栅偏振器中可能会重要的是具有节距小——例如纳米或微米尺寸和节距——的细线以实现有效偏振。典型地，需要在待偏振的光的波长的一半以下的节距以实现有效偏振。较小的节距可提高对比度。因而，小节距会是线栅偏振器的一个重要特征。节距足够小的线栅偏振器的制造具有挑战性并且是本领域中的一个研究目标。
细线会由于操纵和环境条件而损坏。在线栅偏振器中，线的保护会是重要的。线栅偏振器的耐久性因而是另一个重要特征。偏振器的增加的自由度在允许线栅偏振器针对特定应用或波长优化其设计方面会是有价值的。
例如，参见美国专利号US5,991,075、US6,288,840、US6,665,119、US7,630,133、US7,692,860、US7,800,823、US7,961,393和US8,426,121；美国专利公开号US2008/0055723、US2009/0041971和US2009/0053655；2011年12月15日提交的美国专利申请号13/326,566；D.C.Flanders在J.Vac.Sci.Technol.(19(4)，1981年11月/12月)中发表的“Applicationof linewidthstructuresfabricatedbyshadowingtechniques”；以及DaleC.Flander在Appl.Phys.Lett.(42(6)，1983年3月15日，第492-494页)中发表的“Submicronperiodicitygratingsasartificialanisotropicdielectrics”。
发明内容
已认识到，提供一种具有p-偏振光的高透射、高对比度和/或小节距的耐用光栅偏振器将会是有利的。取决于设计，s-偏振光的高吸收或高反射也会是重要的。已认识到，提供一种具有增加的自由度的线栅偏振器将会是有利的。本发明针对于线栅偏振器的各种实施例和制造方法。各种实施例或方法中的每一者都可满足这些需求中的一个或多个需求。
在一个实施例中，所述线栅偏振器可包括设置在基底的表面上方的平行、细长的纳米结构的阵列。各纳米结构可包括一对平行、细长的线，每根线都关于彼此横向地取向。所述一对线中的每根线都可包括设置在底肋上方的顶肋。所述一对线之间可设置有第一间隙。该第一间隙可在相邻的顶肋与相邻的底肋之间延伸。各纳米结构可通过设置在相邻的纳米结构之间和因而相邻的线对之间的第二间隙与相邻的纳米结构分离。第一间隙的第一间隙宽度可与第二间隙的第二间隙宽度不同。
在另一实施例中，所述线栅偏振器可包括设置在基底的表面上方的平行、细长的纳米结构的阵列。每个纳米结构都可包括一对平行、细长的顶肋，每个顶肋都关于彼此横向地取向，和设置在该对顶肋之间的第一间隙。各纳米结构可通过设置在相邻的纳米结构之间和因而相邻的顶肋对之间的第二间隙与相邻的纳米结构分离。第一间隙的第一间隙宽度可与第二间隙的第二间隙宽度不同。
一种制造线栅偏振器的方法可包括以下步骤中的一部分或全部步骤：
1.提供透射性的基底，该基底具有设置在基底上方的平行、细长的支承肋的阵列，支承肋之间具有无固体材料的支承肋间隙；
2.在维持所述支承肋之间的所述支承肋间隙的同时以一层材料保形涂覆所述基底和所述支承肋；
3.蚀刻所述材料层以除去水平部段并沿着支承肋的侧面留下平行、细长的顶肋的阵列，包括用于每个支承肋的一对顶肋，其中沿着所述支承肋的每个侧面设置有一个顶肋；
4.以第一填充材料回填支承肋间隙和支承肋的顶部上方，第一填充材料和支承肋具有相似的蚀刻特性；
5.将第一填充材料向下蚀刻至顶肋的顶部和支承肋的顶部；以及
6.将支承肋和支承肋间隙中的第一填充材料向下蚀刻至顶肋的基部。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的包括平行、细长的纳米结构15的阵列的线栅偏振器10的示意性的截面侧视图，每个纳米结构15都包括一对平行、细长的线16，每根线都关于彼此横向地取向，每根线都包括设置在底肋14上方的顶肋12，在一对顶肋12之间设置有第一间隙G1，并且各纳米结构15以第二间隙G2与相邻的纳米结构15分离；
图2是根据本发明的一个实施例的线栅偏振器20的示意性的截面侧视图，线栅偏振器20与线栅偏振器10相似，但还包括设置在第一间隙G1和第二间隙G2中的第二填充材料21，第二填充材料21在纳米结构15的顶部15t上方延伸；
图3是根据本发明的一个实施例的线栅偏振器30的示意性的截面侧视图，线栅偏振器30与线栅偏振器10相似，但还包括设置在第一间隙G1和第二间隙G2中的第二填充材料21，第二填充材料21终止于纳米结构15的顶部15t处或其下方，并且纳米结构15将一个间隙G中的第二填充材料21与相邻间隙G中的第二填充材料21分离，以使得第二填充材料21形成第二填充材料肋21r的阵列；
图9是根据本发明的一个实施例的包括平行、细长的纳米结构15的阵列的线栅偏振器90的示意性的截面侧视图，每个纳米结构15都包括一对平行、细长的顶肋12，每个顶肋都关于彼此横向地取向，在一对顶肋12之间设置有第一间隙G1，并且各纳米结构15以第二间隙G2与相邻的纳米结构15分离；
图1-10是示出了根据本发明的实施例的线栅偏振器的制造方法的示意性的截面侧视图；
图4示出根据本发明的一个实施例的提供具有设置在基底11上方的平行、细长的支承肋13的阵列的基底11的步骤，其中支承肋13之间存在无固体材料的支承肋间隙Gs；
图5示出根据本发明的一个实施例在维持支承肋13之间的支承肋间隙Gs的同时以一层材料52保形涂覆基底11和支承肋13的步骤；
图5-6示出根据本发明的一个实施例的蚀刻材料层52以除去水平部段52h并沿着支承肋13的侧面留下平行、细长的顶肋12的阵列的步骤，所述阵列包括用于每个支承肋13的一对顶肋12，其中顶肋12沿着支承肋13的每个侧面设置；
图7示出根据本发明的一个实施例的以固体的第一填充材料71回填支承肋间隙Gs和支承肋13的顶部13t上方的步骤；
图8示出根据本发明的一个实施例的将第一填充材料71至少向下蚀刻至顶肋12的顶部12t和支承肋13的顶部13t的步骤；
图9示出根据本发明的一个实施例的将支承肋13和支承肋间隙Gs中的第一填充材料71向下蚀刻至顶肋12的基部12b的步骤；
图10和1示出根据本发明的一个实施例的使用顶肋12作为掩模蚀刻101顶肋12之间的基底11从而形成平行、细长的底肋14的阵列的步骤，其中每个底肋14都设置在顶肋12下方，各顶肋12和底肋14共同限定出线16，相邻的线16之间存在间隙G；
图2示出根据本发明的一个实施例的以第二填充材料21回填线16之间的间隙G和线16的顶部16t上方的步骤；以及
图3示出根据本发明的一个实施例的将第二填充材料21至少向下蚀刻至线16的顶部16t从而在各间隙G中形成第二填充材料肋21r的步骤。
附图标记
10线栅偏振器
11基底
11s基底表面
12顶肋
12b顶肋的基部
12bp顶肋的基部处的共同平面
12tp顶肋的顶部处的共同平面
12t顶肋的顶部
13支承肋
13t支承肋顶部
14底肋
14t底肋的顶部
15纳米结构
15b纳米结构的基部
15bp纳米结构的基部处的共同平面
15t纳米结构的顶部
15tp纳米结构的顶部处的共同平面
16线
16a一对线中的单独的线
16b一对线中的单独的线
16t线顶部
20线栅偏振器
21第二填充材料
21r第二填充材料肋
21r1第一间隙中的第二填充材料肋
21r2第二间隙中的第二填充材料肋
30线栅偏振器
51蚀刻
52材料层
52h材料层的水平部段
52v材料层的竖直部段
71第一填充材料
90线栅偏振器
101蚀刻
G间隙
G1第一间隙
G2第二间隙
Gs支承肋间隙
Th12顶肋厚度
Th14底肋厚度
Th16线厚度
W1第一间隙宽度
W2第二间隙宽度
W12顶肋宽度
W13支承肋宽度
W14底肋宽度
W16线宽度
W52材料层宽度
具体实施方式
定义
许多用于光学结构中的材料吸收一部分光，反射一部分光，并且透射一部分光。以下定义旨在在主要为吸收性的、主要为反射性的或主要为透射性的材料或结构之间进行区分。
1.如文中所用的，用语“吸收性的”指基本上吸收相关波长的光。
a.材料是否为“吸收性的”是相对于用于偏振器中的其它材料而言的。因而，吸收性的结构将显著比反射性的或透射性的结构多地吸收。
b.材料是否为“吸收性的”取决于相关的波长。材料在一个波长范围内可以是吸收性的，而在另一个波长范围内不是。
c.在一个方案中，吸收性的结构可吸收40％以上且反射60％以下相关波长的光(假设吸收性的结构是光学厚膜-即大于皮膜厚度)。
d.吸收性的肋可用于选择性地吸收光的一种偏振。
2.如文中所用的，用语“反射性的”指基本上反射相关波长的光。
a.材料是否为“反射性的”是相对于用于偏振器中的其它材料而言的。因而，反射性的结构将显著比吸收性或透射性的结构多地反射。
b.材料是否为“反射性的”取决于相关的波长。材料在一个波长范围内可以是反射性的，而在另一个波长范围内不是。一些波长范围可以有效地利用高反射性的材料。在其它波长范围，尤其是更容易发生材料劣化的较低波长，材料的选择可能会更受限制并且光学设计师可能需要接受反射率低于期望值的材料。
c.在一个方案中，反射性的结构可反射80％以上且吸收20％以下相关波长的光(假设反射性的结构是光学厚膜-即大于皮膜厚度)。
d.通常使用金属作为反射性的材料。
e.反射性的线可用于将光的一种偏振与光的相反偏振分离。
3.如文中所用的，用语“透射性的”指基本上透射相关波长的光。
a.材料是否为“透射性的”是相对于用于偏振器中的其它材料而言的。因而，透射性的结构将显著比吸收性的或反射性的结构多地反射。
b.材料是否为“透射性的”取决于相关的波长。材料在一个波长范围内可以是透射性的，而在另一个波长范围内不是。
c.在一个方案中，透射性的结构可透射90％以上并吸收10％相关波长的光。
4.如在这些定义中所用的，用语“材料”指的是特定结构的整体材料。因而，“吸收性”的结构由整体上主要为吸收性的材料制成，即使该材料可能包含某种反射性的或透射性的成分。因而，例如，由足量吸收性的材料制成以使得其主要吸收光的肋是吸收性的肋，即使该肋可能包含一些包埋在其中的反射性的或透射性的材料。
5.如文中所用的，用语“光”可指x射线、紫外区域、可见区域和/或红外区域或电磁光谱的其它区域中的光或电磁辐射。
6.如文中所用的，用语“基底”包含基材，比方说，例如玻璃晶片。用语“基底”包含单一材料，并且也包含多种材料，比方说，例如玻璃晶片与基片的表面上的至少一个薄膜一起被用作基材。
详细描述
如图1-3所示，线栅偏振器10、20和30被示出为包括设置在基底11的表面11s上方的平行、细长的纳米结构15的阵列。该基底可以是玻璃板或晶片，并且可以是薄的，具有两个相反、平坦的表面。各纳米结构15可包括一对(例如参见16a和16b)平行、细长的线16，每根线都关于彼此横向地取向。一对线16中的每根线16都可包括设置在底肋14上方的顶肋12。在一对线16的两根线16之间可设置有第一间隙G1。第一间隙G1可在相邻的顶肋12与相邻的底肋14之间延伸。各纳米结构15可通过设置在相邻的纳米结构15之间和因而相邻的线对16之间的第二间隙G2与相邻的纳米结构15分离。第一间隙G1和/或第二间隙G2可以是充气间隙G(参见图1)。第一间隙G1和/或第二间隙G2可部分地或完全填充固体材料(参见图2-3中的21)。下面描述第一间隙G1的宽度W1与第二间隙G2的宽度W2的比较。
第一间隙G1和第二间隙G2可从纳米结构15的基部15b延伸到纳米结构15的顶部15t。纳米结构15的基部15b可大致终止在共同的平面15bp中。纳米结构15的顶部15t可大致终止在共同的平面15tp中。顶肋12的基部12b可大致终止在共同的平面12bp中且底肋14的顶部14t也可大致终止在该共同的平面12bp中。
如图2-3所示，在第一间隙G1和第二间隙G2中可设置有固体的第二填充材料21。如图2中在线栅偏振器20上所示，第二填充材料21还可在纳米结构15的顶部15t上方延伸。如图3中在线栅偏振器30上所示，第二填充材料21可终止于纳米结构15的顶部15t处或其下方，并且纳米结构15可将一个间隙G中的第二填充材料21与相邻间隙G中的第二填充材料21分离，使得第二填充材料21形成第二填充材料肋21r的阵列。因而，例如，纳米结构15将第一间隙G1中的第二填充材料肋21r1与第二间隙G2中的第二填充材料肋21r2分离。第二填充材料21可提高向线栅偏振器耐久性，但也会不利地影响线栅偏振器性能，例如p-偏振光的透射。可针对每种线栅偏振器设计将对耐久性的需求与可能的性能下降进行平衡。
如图9所示，线栅偏振器90被示出为包括设置在基底11的表面11s上方的平行、细长的纳米结构15的阵列。每个纳米结构15都可包括一对平行、细长的顶肋12，每个顶肋都关于彼此横向地取向，和设置在该对顶肋12之间的第一间隙G1。各纳米结构15可通过设置在相邻的纳米结构15之间和因而相邻的顶肋对12之间的第二间隙G2与相邻的纳米结构15分离。第一间隙G1和第二间隙G2可从顶肋12的基部12b延伸到顶肋12的顶部12t。顶肋12的顶部12t可大致终止于共同的平面12tp中，基底11s的顶面可大致终止于共同的平面12bp中，并且顶肋12的基部12b可大致在基底11的顶面11s处终止于共同的平面12bp中。第一间隙G1和/或第二间隙G2可以是充气间隙G。或者，第一间隙G1和/或第二间隙G2可部分地或完全填充有固体材料(例如对图9所示的偏振器90增加图2-3所示的第二填充材料21)。下面描述第一间隙G1的宽度W1与第二间隙G2的宽度W2的比较。
制造线栅偏振器的方法
制造线栅偏振器的方法可包括以下步骤中的一部分或全部步骤。这些步骤可按所指定的次序依次执行。
1.提供基底11，该基底具有设置在基底11上方的平行、细长的支承肋13的阵列，支承肋13之间具有无固体材料的支承肋间隙Gs。参见图4。
a.此步骤可通过形成基底11的图案并蚀刻基底11来完成。
b.基底可以是均质的并由一种材料——比方说，例如玻璃晶片——制成。支承肋13可通过在基底11中蚀刻而形成，因而可与最终的基底11一体地形成并由与其相同的材料制成。或者，基底11和支承肋13可由不同材料形成。
c.基底11可包括多个区域11a-b。区域11a可变成底肋14的最终材料(例如透射性的、吸收性的或反射性的)且区域11b可以是线16下方的最终基底11。
2.在维持支承肋13之间的支承肋间隙Gs的同时以材料层52保形涂覆基底11和所述支承肋13。保形涂覆可通过各种方法完成，比方说，例如原子层沉积(ALD)或溅镀。参见图5。材料层52可以是将在下一个步骤中形成的顶肋12的材料。
3.蚀刻51材料层52以除去水平部段52h并沿着支承肋13的侧面留下平行、细长的顶肋12的阵列，该阵列包括用于每个支承肋13的一对顶肋12，其中沿着支承肋13的每个侧面设置有一个顶肋12。各向异性蚀刻51可蚀刻掉水平部段52h，但由于该蚀刻51的单向性质而留下大部分竖直部段52v。参见图5-6。
4.以固体的第一填充材料71回填支承肋间隙Gs和支承肋13的顶部13t上方。参见图7。可通过旋涂可在所包含的溶剂蒸发时硬化的液体来形成第一填充材料71。例如，将液态玻璃旋涂在溶剂中，然后烘干溶剂。另一种方法是通过原子层沉积(ALD)来施加多层。
5.将第一填充材料71向下蚀刻至顶肋12的顶部12t和支承肋13的顶部13t。参见图8。
6.将支承肋13和支承肋间隙Gs中的第一填充材料71向下蚀刻至顶肋12的基部12b。第一填充材料71和支承肋13可具有相似的时刻特性并且蚀刻可被选择成以顶肋12的最低限度的蚀刻优先蚀刻第一填充材料71和支承肋13。参见图9。
7.使用顶肋12作为掩模，蚀刻101顶肋12之间的基底11，从而形成平行、细长的底肋14的阵列，其中每个底肋14都设置在顶肋12下方，每个顶肋12和底肋14共同限定出线16，相邻的线16之间存在间隙G。参见图1和10。蚀刻可被选择成以顶肋12的最低限度的蚀刻优先时刻基底11。剩余基底11可以是透射性的。
8.以第二填充材料21回填线16之间的间隙G和线16的顶部16t上方。参见图2。
9.将第二填充材料21至少向下时刻至线166的顶部16t，从而在各间隙G中形成第二填充材料肋21r。参见图3。
间隙宽度(W1和W2)关系
对于上述偏振器(10、20、30和90)而言，第一间隙G1的第一间隙宽度W1可与第二间隙G2的第二间隙宽度W2不同。关于第二间隙宽度W2改变第一间隙宽度W1可影响p-偏振光的透射率(Tp)和s-偏振光的透射率(Ts)。两个间隙G之间的这种关系的效果取决于波长。具有关于另一间隙宽度(W2或W1)调节一个间隙宽度(W1或W2)的能力因而为偏振器设计人员提供了优化线栅偏振器设计的额外的自由度，并允许针对特定波长的偏振器或光波长范围来优化偏振器。
两个间隙宽度可存在许多不同的比率，取决于所需的波长使用范围和总体偏振器结构。例如，两个间隙宽度的比率可以是在一个方案中从1.05至1.3，在另一方案中从1.3至1.5，在另一方案中从1.5至2.0，在另一方案中大于1.15，或在另一方案中大于2.0。换言之，第一间隙宽度W1和第二间隙宽度W2中较大的一者除以第一间隙宽度W1和第二间隙宽度W2中较小的一者在一个方案中可大于或等于1.05且小于或等于1.3(或)，在另一方案中大于或等于1.3且小于或等于1.5(或)，在另一方案中大于或等于1.5且小于或等于2.0(或)，在另一方案中大于1.15(或)，或在另一方案中大于2.0(或)。第一间隙宽度W1与第二间隙宽度W2之差在一个方案中可在5纳米到20纳米之间，在另一方案中可在19纳米到40纳米之间，或39纳米到100纳米之间。第一间隙宽度W1与第二间隙宽度W2之差在一个方案中可以是至少5纳米，在另一方案中可以是至少10纳米，或在另一方案中至少25纳米。
第一间隙宽度W1可以与支承肋宽度W13相同或大致相同。第二间隙宽度W2可约等于支承肋间隙宽度WGs减线宽度W16的两倍(W2＝WGs–2*W16)。可通过用于制造支承肋13的光刻技术(掩模、干涉光刻等)来控制支承肋间隙宽度WGs和支承肋宽度W13。可通过材料层宽度W52来控制线宽度W16，其可由所使用的沉积技术(例如ALD或溅镀)和该材料层52的施加持续时间决定。
顶肋12的宽度W12可与底肋14的宽度W14相同或大致相同，且其可等于线宽度W16。或者，根据用于在使用顶肋12作为掩模的同时形成底肋14的蚀刻的性质，以及用于顶肋12和底肋14的材料，顶肋宽度W12可与底肋宽度W14不同。例如，如果蚀刻具有增加的各向同性，并且底肋14比顶肋12更容易蚀刻，则这些宽度可彼此不同。所需波长下的线栅性能和耐久性是在判断这些宽度是否应当相等时的考虑因素。
实际的线栅偏振器上的宽度的测量可能没有图上的测量精确，这是因为线16或肋12和14会向一侧倾斜并且从顶部到底部的宽度可能会变化。因而，如果存在在何处测量以判断所述宽度是否处于上述要求内的问题，则在顶肋12的基部12b处测量。
所有实施例的一般信息
顶肋12、底肋14或第二填充材料肋21r中的至少一者可以是吸收性的以大致吸收入射光的一种偏振状态。顶肋12、底肋14或第二填充材料肋21r中的至少一者可以是透射性的。顶肋12、底肋14或第二填充材料肋21r中的至少一者可以是反射性的以使入射光基本上偏振。基底11和/或第二填充材料21可以是透射性的。
通过引用全文并入本文中的在2011年12月15日提交的美国专利申请号13/326,566以及美国专利号US7,570,424和US7,961,393提供了可能的基底材料、包括吸收性的介电材料和透射性的介电材料的介电材料以及反射性的材料的示例。反射性的材料也可由为了实现期望的导电水平而掺杂的半导体材料或其它类型的导体如某些形式的碳制成。
文中描述的线栅偏振器可被制造成具有比较高的长宽比(顶肋厚度除以顶肋宽度-Th12/W12，底肋厚度除以底肋宽度-Th14/W14，和/或线厚度除以线宽度-Th16/W16)。大的长宽比可通过关于材料层52的宽度W52(其可约等于最终的顶肋宽度W12)形成比较高的支承肋13和/或通过底肋14形成期间的深蚀刻来实现。
模拟表明在一个方案中在8到60之间、在另一方案中在4到7之间或在另一方案中在3到8之间的(顶肋12、底肋14或线16的)长宽比具有良好的偏振特性，取决于用于所需偏振的波长和总体的线栅偏振器设计。模拟表明，5nm到20nm之间的线宽度W16对于一些紫外线波长的偏振而言具有良好的偏振特性。模拟表明，在一个方案中在50nm到100nm之间、在另一方案中在90nm到160nm之间或在另一方案中在150nm到300nm之间的顶肋厚度Th12具有良好的偏振特性，取决于用于所需偏振的波长。
光刻技术可限制可能的最小节距。光刻技术可限制支承肋13的节距，但可对每个支承肋13形成两根线16，从而有效地将节距削减一半。这种小节距允许更有效的偏振并且允许更低波长下的偏振。

Claims (20)

1.一种线栅偏振器，包括：
a.设置在透射性的基底的表面上方的平行、细长的纳米结构的阵列，每个纳米结构都包括：
i.一对平行、细长的线，每根线都关于彼此横向地取向；
ii.所述一对线中的每根线都包括设置在底肋上方的顶肋；和
iii.设置在所述一对线之间的第一间隙，所述第一间隙在相邻的顶肋与相邻的底肋之间延伸；
b.每个纳米结构通过设置在相邻的纳米结构之间且设置在相邻的线对之间的第二间隙与相邻的纳米结构分离；并且
c.所述第一间隙的第一间隙宽度与所述第二间隙的第二间隙宽度不同。
2.根据权利要求1所述的线栅偏振器，其中：
a.所述顶肋和所述底肋中的一者是吸收性的以便基本上吸收入射光的一种偏振状态；并且
b.所述顶肋和所述底肋中的另一者是反射性的以便使入射光基本上偏振。
3.根据权利要求1所述的线栅偏振器，其中，所述第一间隙宽度和所述第二间隙宽度中较大的一者除以所述第一间隙宽度和所述第二间隙宽度中较小的一者的值大于或等于1.1且小于或等于1.3。
4.根据权利要求1所述的线栅偏振器，其中，所述第一间隙宽度和所述第二间隙宽度中较大的一者除以所述第一间隙宽度和所述第二间隙宽度中较小的一者的值大于或等于1.3且小于或等于1.5。
5.根据权利要求1所述的线栅偏振器，其中，所述第一间隙宽度与所述第二间隙宽度之差在5纳米到20纳米之间。
6.根据权利要求1所述的线栅偏振器，其中，所述第一间隙宽度与所述第二间隙宽度之差在19纳米到40纳米之间。
7.根据权利要求1所述的线栅偏振器，其中，所述第一间隙宽度与所述第二间隙宽度之差为至少10纳米。
8.根据权利要求1所述的线栅偏振器，其中，所述第一间隙和所述第二间隙从使所述纳米结构的基部延伸到所述纳米结构的顶部。
9.根据权利要求1所述的线栅偏振器，其中，纳米结构的基部大致终止于共同的平面中且纳米结构的顶部大致终止于共同的平面中。
10.根据权利要求1所述的线栅偏振器，其中，纳米结构的顶部大致终止于共同的平面中，纳米结构的基部大致终止于共同的平面中，并且顶肋的基部大致终止于共同的平面中。
11.根据权利要求1所述的线栅偏振器，还包括设置在所述第一间隙和所述第二间隙中的固体的第二填充材料。
12.根据权利要求11所述的线栅偏振器，其中，所述第二填充材料在所述纳米结构的顶部上方延伸且所述第二填充材料基本上透射入射光。
13.根据权利要求11所述的线栅偏振器，其中，所述第二填充材料终止于所述纳米结构的顶部处或顶部下方，并且所述纳米结构将一个间隙中的第二填充材料与相邻间隙中的第二填充材料分离，使得所述第二填充材料形成第二填充材料肋的阵列。
14.根据权利要求13所述的线栅偏振器，其中：
a.所述顶肋、所述底肋和所述第二填充材料肋中的至少一者是吸收性的从而基本上吸收入射光的一种偏振状态；并且
b.所述顶肋、所述底肋和所述第二填充材料肋中的至少一者是反射性的从而使入射光基本上偏振。
15.根据权利要求1所述的线栅偏振器，其中，所述第一间隙和所述第二间隙是充气间隙。
16.一种线栅偏振器，包括：
a.设置在透射性的基底的表面上方的平行、细长的纳米结构的阵列，每个所述纳米结构都包括：
i.一对平行、细长的顶肋，每个所述顶肋都关于彼此横向地取向；
ii.所述顶肋是反射性的以使得入射光基本上偏振；和
iii.设置在所述一对顶肋之间的第一间隙；
b.每个纳米结构通过设置在相邻的纳米结构之间且设置在相邻的顶肋对之间的第二间隙与相邻的纳米结构分离；
c.所述第一间隙的第一间隙宽度与所述第二间隙的第二间隙宽度不同；
d.所述第一间隙宽度和所述第二间隙宽度中较大的一者除以所述第一间隙宽度和所述第二间隙宽度中较小的一者的值大于1.15；
e.所述第一间隙和所述第二间隙从所述顶肋的基部延伸到所述顶肋的顶部；并且
f.顶肋的顶部大致终止于共同的平面中，基底的顶面大致终止于共同的平面中，并且顶肋的基部大致终止于基底的顶面处的共同的平面中。
17.根据权利要求16所述的线栅偏振器，其中，所述第一间隙和所述第二间隙是充气间隙。
18.一种制造线栅偏振器的方法，所述方法依次包括以下步骤：
a.提供基底，所述基底具有设置在所述基底上方的平行、细长的支承肋的阵列，所述支承肋之间具有无固体材料的支承肋间隙；
b.在维持所述支承肋之间的所述支承肋间隙的同时以一材料层保形涂覆所述基底和所述支承肋；
c.蚀刻所述材料层以除去水平部段并沿着支承肋的侧面留下平行、细长的顶肋的阵列，其包括用于每个支承肋的一对顶肋，其中沿着所述支承肋的每个侧面设置有一个顶肋；
d.以固体的第一填充材料回填所述支承肋间隙和所述支承肋的顶部上方，所述第一填充材料和所述支承肋具有相似的蚀刻特性；
e.向下蚀刻所述第一填充材料至所述顶肋的顶部和所述支承肋的顶部；
f.向下蚀刻所述支承肋和所述支承肋间隙中的所述第一填充材料至所述顶肋的基部；
g.使用所述顶肋作为掩模蚀刻顶肋之间的基底，从而形成平行、细长的底肋的阵列，每个底肋都设置在顶肋下方，各顶肋和底肋共同限定出线，相邻的线之间存在间隙。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括以第二填充材料回填线之间的间隙和线的顶部上方的步骤。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括至少向下蚀刻所述第二填充材料至线的顶部，从而在各间隙中形成第二填充材料肋。
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