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概述
调研大纲

线栅偏振片(Wire Grid Polarizer,WGP)作为光电子领域的关键元件,在现代光学系统中发挥着不可或缺的作用,其独特的光学特性使其能够对光的偏振态进行精确控制,广泛应用于显示器、相机、投影仪、增强现实(AR)/ 虚拟现实(VR)设备等众多领域,随着科技的飞速发展,这些应用领域对高性能线栅偏振片的需求日益增长,推动着线栅偏振片市场不断扩张和技术持续创新。

线栅偏振片是一种将很窄(亚波长)的金属条制备在玻璃衬底上或制备在无支撑设备上(波长更长时)的光学元件,其通过衍射光栅原理使透射光成为偏振光。当光线入射到线栅偏振片时,由于金属条的存在,与金属条平行方向的电场分量会被强烈反射或吸收,而垂直于金属条方向的电场分量则能够顺利透过,从而实现对光偏振态的选择,使透射光成为偏振光。在由金属层构成的线栅偏振片中,金属层呈层状结构一一排列在线栅上。当光线入射至线栅偏振片时,在金属层的表面自由电子的振荡作用下,将与线栅平行振动的电场矢量分量的光线几乎全部反射,而将垂直于线栅的电场矢量分量的光线几乎全部透过 。线栅周期、线栅宽度和线栅高度等结构参数对其偏振性能有着关键影响。例如,线栅周期越小,可实现偏振的波长范围越窄,但偏振效果可能更优;线栅宽度和高度的变化也会改变金属条对不同偏振方向光的反射和透射特性。

根据市场调研发现,线栅偏振片的主要生产工艺包括纳米压印及刻蚀等。纳米压印技术是将具有纳米级图案的模板通过压力或热压等方式复制到基底材料上,形成所需的线栅结构。这种工艺具有成本较低、图形分辨率较高的优势,能够实现高精度的线栅制备,已成为纳米结构制备的重要技术,通过纳米压印技术制作的线栅偏光片,可将纳米金属图案集成在显示基板上,具有集成度高、背光利用率高、耐高温、轻薄等优势,在微纳器件、集成光学和低功耗需求产品中具有巨大应用前景。​

刻蚀工艺则是通过化学或物理方法去除不需要的材料,从而形成精确的线栅图案。常见的刻蚀方式有反应离子刻蚀(RIE)、电感耦合等离子体刻蚀(ICP)等。其中,反应离子刻蚀利用等离子体中的活性离子与材料表面发生化学反应,实现材料的去除;电感耦合等离子体刻蚀则通过强耦合的等离子体源产生高密度等离子体,提高刻蚀速率和刻蚀精度。刻蚀工艺的优点是能够精确控制线栅的尺寸和形状,适合制作高精度的线栅偏振片,但成本相对较高,且对设备和工艺控制要求严格。​

不同生产工艺各有优缺点。纳米压印工艺在大规模生产中具有成本优势,适合制备大面积、低精度要求的线栅偏振片;而刻蚀工艺虽然成本较高,但能够实现更高精度的线栅制作,适用于对偏振性能要求苛刻的高端应用领域。在实际生产中,企业通常会根据产品的需求和成本考量,选择合适的生产工艺或结合多种工艺来制备线栅偏振片。

线栅偏振片的发展历程伴随着光学技术和微纳加工技术的不断进步。早期,线栅偏振片由于制备技术的限制,线栅尺寸较大,只能应用于红外波段,且性能有限。随着光刻技术的发展,线栅的制备精度得到提高,线栅偏振片开始在一些特定的光学系统中得到应用,但光刻工艺成本高昂,限制了其大规模推广。​

近年来,纳米压印技术和先进刻蚀技术的出现,为线栅偏振片的发展带来了新的机遇。纳米压印技术以其低成本、高分辨率的优势,使得线栅偏振片的制备更加高效和经济,能够满足大规模生产的需求;同时,刻蚀技术的不断改进,实现了更精细的线栅结构制作,提高了线栅偏振片在可见光和紫外光波段的性能,拓宽了其应用领域。​

随着增强现实(AR)/ 虚拟现实(VR)、投影仪、平视显示器等新兴领域的快速发展,对高性能线栅偏振片的需求急剧增长,进一步推动了线栅偏振片行业的技术创新和产业升级。企业和科研机构不断加大研发投入,致力于开发新型的材料和制备工艺,以提高线栅偏振片的性能、降低成本,并拓展其在更多领域的应用。

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