CN117008238A - 光学偏振器件及其制造方法、近眼显示设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种光学偏振器件及其制造方法、近眼显示设备。光学偏振器件包括：反射偏振膜，位于所述反射偏振膜的一侧的线偏振涂层，以及位于所述反射偏振膜的另一侧的相位延迟涂层。线偏振涂层和相位延迟涂层至少之一与反射偏振膜的表面之间的距离小于0.5微米。在反射偏振膜上直接或隔着小于0.5微米厚的中间层形成线偏振涂层和相位延迟涂层，能够使得所形成的光学偏振器件厚度薄、胶层少、耐热、适合曲面贴合等，大大提升了折叠光路近眼显示镜片设计的自由度。

Description

光学偏振器件及其制造方法、近眼显示设备

技术领域

本公开涉及一种光学偏振器件及其制造方法、近眼显示设备。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备中，近眼显示设备通过透镜将显示屏幕播放的图像放大，使观察者获得身临其境的感觉。目前主流的透镜技术有菲涅尔透镜和超短焦折叠光路(Pancake)透镜两种，其中Pancake透镜通过折叠光路大大缩小了近眼显示设备和人眼之间需要的距离，从而使VR设备更轻薄。

发明内容

根据本公开的一些实施例提供一种光学偏振器件，包括：反射偏振膜；线偏振涂层，位于所述反射偏振膜的一侧；相位延迟涂层，位于所述反射偏振膜的另一侧，其中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面之间的距离小于0.5微米。

在一些示例中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面直接接触。

在一些示例中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面之间设置有厚度小于0.5微米的连续的中间层。

在一些示例中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面之间设置有包括离散分布的多个岛状结构的中间层，且所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一在所述多个岛状结构之间与所述反射偏振膜的表面直接接触。

在一些示例中，所述线偏振涂层的厚度为0.5至10微米。

在一些示例中，所述线偏振涂层的光轴与所述反射偏振膜的其中一条光轴之间的角度小于5度，以使得从所述反射偏振膜透过的偏振光能够透射通过所述线偏振涂层。

在一些示例中，所述线偏振涂层包括在所述反射偏振膜的表面的规则排列的第一重复组分和具有二向色性的第二重复组分。

在一些示例中，所述第一重复组分和所述第二重复组分均包括分子、分子片段或基团中的至少之一。

在一些示例中，所述第一重复组分包括溶致液晶分子、分子片段或基团，所述第二重复组分包括碘、偶氮类染料、聚环类染料、蒽醌类染料、三苯二嗪及其衍生物、单甲川和多甲川类化合物中的至少之一。

在一些示例中，所述第一重复组分和所述第二重复组分为一种分子的两个分子片段。

在一些示例中，规则排列的第一重复组分的序参量大于0.6。

在一些示例中，所述相位延迟涂层的厚度为0.5至10微米。

在一些示例中，所述相位延迟涂层包括在所述反射偏振膜的表面的规则排列的第三重复组分，且所述第三重复组分具有折射率各向异性。

在一些示例中，所述相位延迟涂层为1/4波长相位延迟涂层。

在一些示例中，所述相位延迟涂层在其所在的平面内具有折射率最高的第一轴向和折射率最低的第二轴向，且所述第一轴向和所述第二轴向的相位差为90-190纳米。在其他一些示例中，所述第一轴向和所述第二轴向的相位差为100-175纳米。

在一些示例中，规则排列的所述第三重复组分的序参量大于0.6。

在一些示例中，光学偏振器件还包括在位于所述线偏振涂层的远离所述反射偏振膜的一侧和所述位于所述相位延迟涂层的远离所述反射偏振膜的一侧至少之一形成的透明保护层。

根据本公开的一些实施例提供一种光学偏振器件的制作方法，包括：准备反射偏振膜；在所述反射偏振膜的第一侧的表面上形成线偏振涂层；在所述反射偏振膜的与所述第一侧相对的第二侧的表面上形成相位延迟涂层，其中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面之间的距离小于0.5微米。

在一些示例中，上述方法还包括以下步骤至少之一：在形成所述线偏振涂层之前，在所述反射偏振膜的第一侧的表面上形成厚度小于0.5微米或呈离散岛状分布的第一中间层；在形成所述相位延迟涂层之前，在所述反射偏振膜的第二侧的表面上形成厚度小于0.5微米或呈离散岛状分布的第二中间层。

在一些示例中，形成所述线偏振涂层包括：将可形成液晶相的第一重复组分和具有二色向性的第二重复组分溶解到液体溶剂中以形成第一涂覆溶液；将所述第一涂覆溶液涂覆在所述反射偏振膜的第一侧的表面上；除去所述液体溶剂并使所述第一重复组分和所述第二重复组分规则排列以形成所述线偏振涂层。

在一些示例中，形成所述相位延迟涂层包括：将可形成具有折射率各向异性的第三重复组分的化合物溶解到液体溶剂中以形成第二涂覆溶液；将所述第二涂覆溶液涂覆在所述反射偏振膜的第二侧的表面上；除去所述液体溶剂并形成规则排列的所述第三重复组分以形成所述相位延迟涂层。

根据本公开的一些实施例提供一种近眼显示设备，包括：显示器件以及设置在所述显示器件的出光侧的光学部件，其中所述光学部件包括至少一个透镜和形成于所述至少一个透镜的表面的光学偏振器件，该光学偏振器件为根据上述任一项所述的光学偏振器件。

在一些示例中，所述至少一个透镜的设置有所述光学偏振器件的表面为曲面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1是示出一种虚拟现实(VR)显示设备的结构示意图。

图2是示出一种复合膜的截面示意性图。

图3是示出根据本公开一些实施例的光学偏振器件的截面示意图。

图4是示出根据本公开一些实施例的光学偏振器件的截面示意图。

图5是示出根据本公开一些实施例的光学偏振器件的截面示意图。

图6是示出根据本公开一些实施例的一种近眼显示设备的结构示意图。

图7是示出根据本公开一些实施例的另一种近眼显示设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

在虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备中，折叠光路的使用能够大大缩短人眼与屏幕的距离，从而使得VR设备制作得更轻薄。图1示出了一种VR显示设备的结构示意图。在图1所示的VR显示设备中包括一种折叠光路(Pancake)镜片。在该折叠光路中所包括主要的光学组件有从屏幕至人眼的方向上依次设置的半透半反分束镜、1/4波长相位延迟膜、反射偏振膜和线偏振膜。在这些光功能膜中，1/4波长相位延迟膜用于改变光的偏振状态，使圆偏振光变为线偏振光或使线偏振光变为圆偏振光；反射偏振膜的功能是通过一个方向的偏振光(如s线偏振光)而反射另一个方向的偏振光(如p线偏振光)；线偏振膜用于进一步过滤其他杂光，只允许通过反射偏振膜的偏振光(如s线偏振光)进入人眼。这些光功能膜中的后三者(即，1/4波长相位延迟膜、反射偏振膜和线偏振膜)组成折叠光路偏振器件，又称复合膜。

上述折叠光路偏振器件的操作原理如下：屏幕表面配合波片，发出右旋圆偏振光，通过半透半反分束镜后，偏振状态不变。光线进一步通过1/4波长相位延迟膜后，右旋圆偏振光变成p方向的线偏振光(p线偏振光)。图1中的①代表光发生的第一次反射，发生于反射偏振膜表面。在该示例中的反射偏振膜反射p线偏振光，透过s线偏振光。p线偏振光被反射后又经过1/4相位延迟膜，变回右旋圆偏振光。图1中的②代表光发生的第二次反射，发生于半透半反分束镜表面。由于半波损失，反射的光由右旋圆偏振光变为左旋圆偏振光。该左旋圆偏振光再透过1/4相位延迟膜后变成s线偏振光，从而能够透过反射偏振膜，并进一步被线偏振膜过滤杂光后，进入人眼。半透半反分束镜是有曲率的，原本该镜片的焦距因为上述的两次反射而被折叠，从而大大压缩了人眼与近眼显示设备之间所需的空间。

上述1/4波长相位延迟膜、反射偏振膜和线偏振膜组合而成的偏振器件复合膜，是由三种独立的塑料膜材由透明胶水贴合而成，即“三合一”膜，该复合膜被贴附在镜片表面。在一些示例中,为了取得更好的光学效果和耐久性，该复合膜表面还会再贴合带有硬化/减反涂层的塑料膜材，形成“四合一”膜乃至更多功能膜贴合堆叠而成的复合膜。

图2是示出上述复合膜的截面示意图。如图2所示，在镜片表面依次贴附1/4波长相位延迟膜、反射偏振膜和线偏振膜。上述各个膜层之间或膜层与镜片表面之间均具有5至30微米的光学胶，以保证贴附性能等。此外，由于各种膜层贴附前是独立膜层，其本身也具有一定的厚度以保证机械性能或者能够进行贴附处理操作等。例如，1/4波长相位延迟膜的厚度为30至70微米。例如，1/4相位延迟膜的材质可以是改性聚碳酸酯，也可以是拉伸的环烯烃聚合物(COP)等。例如，反射偏振膜的厚度是30至80微米。反射偏振膜可以由多层共挤的聚酯膜材实现，也可以由纳米压印等线栅微加工技术实现。例如，线偏振膜则是由两层20至60微米的三醋酸纤维素(TAC)膜夹设10至40微米的经过处理的聚乙烯醇(PVA)膜的三明治结构而形成的，通过强烈拉伸的浸染了碘或染料的PVA实现偏振吸收。另外，还可以在线偏振膜的表面设置1至5微米的硬化涂层进行保护。

然而，本公开的发明人发现，上述通过独立的塑料膜材通过透明胶水堆叠而成的复合膜有一些缺陷。例如，上述复合膜由至少三种光学膜贴合而成，每相邻膜之间都有光学胶水，形成了极多的光学界面，每个界面都发生光线的反射和散射，带来了杂光影响成像。上述复合膜的加工良率较低，这种复合膜需要反复经历涂光学胶-贴合的过程，工艺站点多、流程长，需要管控的参数多，容易产生光学膜方向对位问题、膜材皱折问题、光学胶不均匀问题、贴合不均匀问题、反复加工的沾污问题等，影响了产品良率。此外，上述复合膜的信赖性较低，贴合而成的复合膜容易在外加负载(温度、化学品等)作用下因为光学胶失效而分层。如果使用这种复合膜，镜片设计的自由度低。一些Pancake镜片设计需要将复合膜贴合在曲面上而达到优异的成像性能，贴合过程需要加热，但这种复合膜一方面总厚度太厚，且各层力学和热学性质差异大，难以曲面贴合；另一方面，这种复合膜采用传统线偏振膜，其结构是两层透明塑料膜夹一层处理过的聚乙烯醇(PVA)材料，耐热耐湿性能都很差。因此，这种贴合型复合膜只能贴合在平面上，大大影响了镜片设计的自由度。

本公开的实施例提供一种光学偏振器件，包括：反射偏振膜；线偏振涂层，位于所述反射偏振膜的一侧；相位延迟涂层，位于所述反射偏振膜的另一侧，其中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面之间的距离小于0.5微米。在本公开的实施例中，在反射偏振膜上直接或隔着小于0.5微米厚的中间层形成线偏振涂层和相位延迟涂层，能够使得所形成的光学偏振器件厚度薄、胶层少(或没有胶层)、耐热、适合曲面贴合等，大大提升了折叠光路近眼显示镜片设计的自由度。

图3是示出根据本公开一些实施例的光学偏振器件的截面示意图。如图3所示，该光学偏振器件包括反射偏振膜100和位于反射偏振膜100的两侧的线偏振涂层200和相位延迟涂层300。例如，线偏振涂层200和相位延迟涂层300均是分别通过用于形成线偏振涂层200和相位延迟涂层300的材料直接形成在反射偏振膜100的两个彼此相对的表面上。例如，在该实施例中，线偏振涂层200面对反射偏振膜100的表面与所述反射偏振膜100的一个表面直接接触；相位延迟涂层300面对反射偏振膜100的表面与所述反射偏振膜的另一个表面直接接触。

根据本公开一些实施例的光学偏振器件可以用于折叠光路中，例如，用于诸如近眼显示设备的折叠光路中，作为折叠光路偏振器件使用。

在一些实施例中，反射偏振膜(又称偏振分束膜)具有如下特性：膜材平面上存在一个光轴方向，入射光平行于该方向的偏振分量的透过率(平行透过率)>80％。在一些示例中，该平行透过率>85％。同时该分量的反射率(平行反射率)<5％。在一些示例中，该平行反射率<1％。入射光垂直于该方向的偏振分量的透过率(直交透过率)<0.5％。在一些示例中，直交透过率<0.1％。同时该分量的反射率(直交反射率)>80％。在一些示例中，直交反射率>85％。例如，反射偏振膜可以为塑料反射膜，厚度例如是30-200微米。在一些示例中，反射偏振膜可以为30-80微米。反射偏振膜的材质可以是多层共挤的聚酯薄膜，也可是在塑料薄膜基材(三醋酸纤维素(TAC)、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等)及其表面通过微纳加工的方式形成的金属线栅，还可以是在塑料薄膜基材及其表面按需排列而成的胆甾相液晶。例如，该反射偏振膜可以选用3M公司的Image QualityPolarizer Enhanced(3M IQPE)或旭化成公司的WGF。本公开实施例对于反射偏振膜的材料或形式没有特别限制，可以使用任意满足所需光学和机械性能的反射偏振膜。

例如，反射偏振膜的膜材平面上存在两个光轴方向，一个是反射s线偏振光而透过p线偏振光的光轴方向，另一个是反射p线偏振光而透过s线偏振光的光轴方向。

线偏振涂层200用于过滤光线，只允许特定偏振方向的偏振光通过。例如，线偏振涂层200涂层具备偏振吸收特性，即存在一平行于其表面的光轴方向。该涂层对平行于该光轴方向的偏振光透射率远大于垂直于该方向偏振光的透射率，且对垂直于该光轴方向的偏振光吸收率远大于平行于该光轴方向的偏振光吸收率。

例如，线偏振涂层的厚度为0.5-10微米。在一些示例中，线偏振涂层的厚度为0.5-2微米。

在一些示例中，线偏振涂层200的性能指标满足偏振度>99％。在一些示例中，偏振度>99.5％。例如，线偏振涂层200的单体透过率>35％，平行透过率>25％，直交透过率<0.1％。该线偏振涂层200的光轴方向与反射偏振膜的其中一条光轴方向保持一致，以使得从所述反射偏振膜透过的偏振光能够透射通过所述线偏振涂层。例如，该线偏振涂层200的光轴方向与反射偏振膜的其中一条光轴方向保持一致是指二者之间的夹角<5°。在一些示例中，二者之间的夹角<2°。在一些示例中，线偏振涂层200的光轴方向与反射偏振膜的其中一条光轴方向彼此平行。

例如，线偏振涂层200的主要成分包含：规则排列的重复组分(可以称为第一重复组分)和具备二向色性的重复组分(可以称为第二重复组分)。例如，规则排列的重复组分是指在特定条件下能够规则排列的重复组分，例如，其可以是具备液晶相的物质。该规则排列的重复组分可以对具备二向色性的重复组分的排列起到引导作用。例如，规则排列的重复组分可以是分子、分子片段或基团。在一些示例中，规则排列的重复组分为溶致液晶分子、分子片段或基团。在形成线偏振涂层200后，上述重复组分均匀分布于整个涂层并规则排列。例如，规则程度以序参量S表征，满足S>0.6，进一步地，S>0.8。

具备二向色性的重复组分例如可以是分子、分子片段或基团。例如，具备二向色性的重复组分可以为碘、偶氮类染料、聚环类染料、蒽醌类染料、三苯二嗪及其衍生物、单甲川和多甲川类化合物等。具备二向色性的重复组分的二向色性比，即分子对垂直于其最大吸收方向的偏振光的吸收率和平行于最大吸收方向的偏振光的吸收率的比值D，满足D>7。

例如，上述规则排列的重复组分和具备二向色性的重复组分可以由彼此分开的分子、分子片段或基团分别形成，也可以是同一种分子中的两个分子片段，只要能够满足上述规则排列和二向色性的条件，本公开的实施例对此没有特别限制。例如，可以根据制造该线偏振涂层时的工艺条件和配方配比的调整，找到条件最优配置，使得二向色性的分子、分子片段或基团随着液晶相规则排列，从而在宏观上表现前述线偏振吸收特性。在一些示例中，磺化的聚环类染料分子在线偏振涂层内形成规则排列，该分子既有可形成液晶相的分子片段，又有具备二向色性的分子片段。在另一些示例中，具备高度二向色性的碘分子顺着溶致液晶分子的规则排列而排列。

在一些示例中，线偏振涂层可以用液体溶剂(如水、醇类、醚类、酮类等的一种或几种的混合物)溶解第一重复组分与第二重复组分，用狭缝涂布(slit coating)的方法，使得涂头在反射偏振膜的表面从一端行进到另一端，同时将溶液涂布在反射偏振膜表面。在此过程中，溶液内的第一重复组分顺着涂头行进方向规则排列，也约束二向色性成分(第二重复组分)按其排列方向规则排列。然后，加热使溶剂挥发，即形成线偏振涂层200。

在一些示例中，在形成线偏振涂层200之前，还可以在反射偏振膜100的表面进行等离子体或电晕处理，以增加线偏振涂层200在反射偏振膜100上的附着力，或促进第一重复组分的规则排列。

在一些示例中，可以在形成线偏振涂层200的过程中用线偏振光或电场等外加约束，促进第一重复组分的规则排列。

在一些示例中，在形成线偏振涂层200之后，还可以在线偏振涂层200的表面形成至少一层透明涂层(图中未示出)。该透明涂层可以保护线偏振涂层200免受划伤，隔绝外界湿气和化学物质，降低表面反射等。该透明涂层可以用湿法涂布形成，例如可以为狭缝涂布、线棒涂布、刮涂、微凹版涂、旋涂等方式。例如，该透明涂层可以是丙烯酸、紫外固化涂层、低折射率涂层、含氟纳米涂层等。

从以上说明可以知道，线偏振涂层200中起到相应光学作用的物质主要是具有二向色性的重复组分，具有二向色性的重复组分的规则排列则是受到了可以规则排列的重复组分(例如液晶相分子)的影响。线偏振涂层200直接涂覆到反射偏振膜上就可以实现相应的光学功能，而不必通过光学胶贴附独立形成的、厚度较大的线偏振片。此外，由于本公开实施例中使用了上述线偏振涂层，因此，可以避免现有线偏振片中耐热性差的聚乙烯醇(PVA)材料的使用。

相位延迟涂层300形成在反射偏振膜100的形成有上述线偏振涂层200的一侧的相反侧，即不同于线偏振涂层200的一侧。

在一些示例中，相位延迟涂层300的厚度为0.5-10微米。例如，相位延迟涂层300的厚度为1-5微米。

假设相位延迟涂层300独立存在，其面内的相位差R0(波长550nm)为90-190nm，或者例如在120-170nm，或者例如在140-150nm的范围内。相位延迟涂层300沿着其表面所在的X-Y平面，存在一折射率最高的轴向，也存在一折射率最低的轴向。在一些示例中，相位延迟涂层300的折射率最高的轴向或折射率最低的轴向与反射偏振膜的其中一条光轴方向呈45°。例如，相位延迟涂层300被配置为使得透过的光实现圆偏振和线偏振状态之间的转换。

例如，相位延迟涂层300为1/4波长相位延迟涂层。

该相位延迟涂层300包括至少一种规则排列并均匀分布于整个涂层的重复组分(可以称为第三重复组分)，该第三重复组分可以是分子、分子片段或基团。每单个第三重复组分具有折射率各向异性，其双折射率△n>0.1。在一些示例中，△n>0.3。例如，该第三重复组分是棒状溶致液晶分子，长宽比>3。

例如，上述第三重复组分均匀分布于整个涂层并规则排列，规则程度以序参量S表征，满足S>0.6。在一些示例中，S>0.8。

在一些示例中，相位延迟涂层300可以通过以下方法来形成。将带有磺酸基或羧基的聚酰胺分子或它们的金属盐、聚二甲苯磺酸及其金属盐、带磺酸基或羧基的咪唑喹啉类或它们的金属盐等双折射溶致液晶分子分散于水或醇类溶剂，在反射偏振膜的表面上用狭缝涂布、线棒涂布、微凹涂布、刮棒涂布的方式，选择预定的涂布方向，将溶液在反射偏振膜的表面从一端施涂至另一端，同时溶液内的液晶分子沿着施涂的方向规则排列。加热使溶剂挥发，即形成相位延迟涂层300。

在一些示例中，与形成上述线偏振涂层200的情况类似，也可以在形成相位延迟涂层之前在反射偏振膜100的表面进行等离子体或电晕处理，以增进相位延迟涂层300与反射偏振膜100之间的附着力，或促进第三重复组分的规则排列。在一些示例中，也可以在形成相位延迟涂层的过程中用线偏振光或电场等外加约束，促进第三重复组分的规则排列。例如，可以通过调整工艺条件和配方配比，找到条件最优配置，使得双折射重复组分规则排列，并令其折射率最高的轴向(慢轴)或折射率最低的轴向(快轴)与反射偏振膜100的其中一条光轴方向呈45°，从而在宏观上表现1/4相位延迟特性，或者，宽波段的1/4位延迟特性。

在另一些示例中，该相位延迟涂层300的形成方法可以通过下述方法形成：将带有溶致液晶分子的溶液，用狭缝涂布、线棒涂布、微凹涂布、刮棒涂布等方式施涂并令溶剂挥发，在一个特定角度形成第一层规则排列并均匀分布于整层涂层的重复组分的第一相位延迟涂层；再以另一溶致液晶溶液配方，在另一个特定角度形成第二层规则排列并均匀分布于整层涂层的重复组分的第二相位延迟涂层，使两个涂层叠加的效果，在宏观上表现1/4相位延迟特性，或者宽波段1/4相位延迟特性。

在一些示例中，该相位延迟涂层300的表面还可以形成至少一层透明涂层(图中未示出)。该透明涂层保护相位延涂层300免受划伤，隔绝外界湿气和化学物质，降低表面反射等。此外，该透明涂层的形成方法和材料等也可以参照上述针对在线偏振涂层200一侧形成的透明涂层的相关描述。

在图3所示的实施例中，线偏振涂层200和相位延迟涂层300分别直接形成在反射偏振膜100的两个表面上。线偏振涂层200的面对反射偏振膜100的整个表面均与反射偏振膜100直接接触，相位延迟涂层300的面对反射偏振膜100的整个表面均与反射偏振膜100直接接触。

在根据本公开的实施例中，由于相位延迟涂层和线偏振涂层直接形成在反射偏振膜的表面，因此，相对于将相位延迟膜和线偏振膜贴附在反射偏振膜的复合膜来说，厚度明显减小，并且内部的界面数量也减少，从而可以减少光线的损失并抑制杂光的出现。此外，在本公开实施例的光学偏振器件中没有光学胶，其中具有反射偏振功能、相位延迟功能和线偏振功能的三个组分之间无光学胶，因此，具有更好的信赖性和耐久性。

图4是示出根据本公开一些实施例的光学偏振器件的截面示意图。如图4所示，在反射偏振膜100和线偏振涂层200之间，设置有第一底涂层201；在相位延迟涂层300和反射偏振膜100之间，设置有第二底涂层301。例如，第一底涂层201和第二底涂层301可以选用粘附性较好的材料，例如，可以采用聚氨酯来形成，以增加反射偏振膜100与线偏振涂层200和相位延迟涂层300之间的粘附力。第一底涂层201可以在形成线偏振涂层200之前形成在反射偏振膜100的将要形成线偏振涂层200的表面上；第二底涂层301可以在形成相位延迟涂层300之前形成在反射偏振膜100的将要形成相位延迟涂层300的表面上。需要说明的是，这里的第一底涂层201和第二底涂层301虽然也可以起到增强粘附性的作用，但其与图2的示例中所示的光学胶在性质和作用等方面均是不同的。例如，第一底涂层201和第二底涂层301的厚度均小于0.5微米，在一些示例中底涂层的厚度可以小于0.1微米。这种底涂层的厚度已经能够满足起到对于上面的涂层与反射偏振膜之间的粘附力增强作用。相比之下，图2的示例中的光学胶是要用于粘接两个膜材，其厚度需要5微米以上才能满足结合强度的要求。

另外，虽然图4的实施例中示出了在反射偏振膜100和线偏振涂层200之间以及反射偏振膜100和相位延迟涂层300之间均设置有底涂层，但根据本公开的实施例不限于此。例如，底涂层可以仅仅设置在线偏振涂层200和相位延迟涂层300之一与反射偏振膜100之间，而线偏振涂层200和相位延迟涂层300中的另一个直接形成在反射偏振膜100的表面。

除了第一底涂层201和第二底涂层301之外，根据图4的实施例中的其他方面的描述均可以参照上述任意实施例，这里不再赘述。

图5是示出根据本公开一些实施例的光学偏振器件的截面示意图。与图4所示的实施例不同的是，图5所示的实施例中的第一底涂层201和第二底涂层301均形成为岛状结构。也就是每个底涂层包括离散分布的多个岛状结构。在岛状结构之间，线偏振涂层200和相位延迟涂层300可以与反射偏振膜100的表面直接接触。这种岛状结构的底涂层也可以起到增加粘附力的作用。例如，这里的岛状结构的底涂层201和301的材料和厚度，均可以参照图4所示的实施例中的相关描述。需要说明的是，岛状结构的底涂层201和301的厚度是指每个岛状结构的沿垂直于所述反射偏振膜100的表面的最大尺寸。岛状结构的形成与形成底涂层的材料和厚度有关系。在施加用于形成底涂层的材料的量很小时，可以形成岛状结构而不是连续的涂层结构。因此，例如，岛状结构的底涂层201和301也小于0.5微米。

同样，岛状结构的底涂层可以仅仅设置在线偏振涂层200和相位延迟涂层300之一与反射偏振膜100之间，而线偏振涂层200和相位延迟涂层300中的另一个直接形成在反射偏振膜100的表面。或者，位于反射偏振膜100的两个表面上的底涂层中的一个是连续的底涂层，另一个是岛状结构的底涂层。

因此，在根据本公开的实施例中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面之间的距离小于0.5微米可以包括如下几种情况：所述涂层面对反射偏振膜的整个表面与反射偏振膜直接接触，所述涂层面对反射偏振膜的表面位于岛状结构之间的部分与反射偏振膜直接接触，以及所述涂层与反射偏振膜之间隔着厚度小于0.5微米的中间层(如以上所述的底涂层)。需要说明的是，根据本公开实施例中的作为中间层的底涂层可起到增强线偏振涂层和相位延迟涂层与反射偏振膜之间的粘附力，但中间层并不限制为涂层的形式，而是可以选用其他合适的中间层。

上述实施例中线偏振涂层和相位延迟涂层均是以涂层的形式形成在反射偏振膜上，然而，在一些示例中，也可以是其中一个涂层位于单独形成的膜材上，然后该膜材贴附于反射偏振膜上。

根据本公开的一些实施例还提供一种光学偏振器件的制作方法。例如，该方法包括：准备反射偏振膜；在所述反射偏振膜的第一侧的表面上形成线偏振涂层；以及在所述反射偏振膜的与所述第一侧相对的第二侧的表面上形成相位延迟涂层。

在形成线偏振涂层和相位延迟涂层之前，可以在反射偏振膜的表面进行处理。例如，可以进行等离子体或电晕处理，以增加线偏振涂层和相位延迟涂层在反射偏振膜上的附着力，或促进第一重复组分的规则排列。

或者，如上述所述，可以形成第一底涂层201和/或第二底涂层301，以增加线偏振涂层和相位延迟涂层至少之一与反射偏振膜的表面之间的粘附力。由于在具有连续的底涂层的情况下，线偏振涂层和/或相位延迟涂层与反射偏振膜之间的距离则为连续的底涂层之间的厚度。基于上述对于底涂层的厚度的描述可知，线偏振涂层和/或相位延迟涂层与反射偏振膜之间的距离小于0.5微米。在一些示例中，线偏振涂层和/或相位延迟涂层与反射偏振膜之间的距离小于0.1微米。

在一些示例中，形成线偏振涂层包括：将可形成液晶相的第一重复组分和具有二色向性的第二重复组分溶解到液体溶剂中以形成第一涂覆溶液；将所述第一涂覆溶液涂覆在所述反射偏振膜的第一侧的表面上；除去所述液体溶剂并使所述第一重复组分和所述第二重复组分规则排列以形成所述线偏振涂层。

在一些示例中，形成相位延迟涂层包括：将可形成具有折射率各向异性的第三重复组分的化合物溶解到液体溶剂中以形成第二涂覆溶液；将所述第二涂覆溶液涂覆在所述反射偏振膜的第二侧的表面上；除去所述液体溶剂并形成规则排列的所述第三重复组分以形成所述相位延迟涂层。

另外，由于本公开实施例中的光学偏振器件中的线偏振涂层和相位延迟涂层至少之一通过在反射偏振膜的表面形成，而不是贴附独立形成的线偏振片和/或相位延迟片，因此，根据本申请光学偏振器件中的形成两种涂层至少之一可以采用卷对卷工艺，从而大大提高生产效率。另外，形成各个涂层的工艺也可以使用涂覆工艺即可，工艺比较简单。

需要说明的是，根据本公开实施例中的光学偏振器件的制作方法所涉及的各个涂层的材料和具体的涂覆工艺示例均可以参照上述关于光学偏振器件的实施例，这里不再一一赘述。

根据本公开的实施例还提供一种近眼显示设备，包括：显示器件以及设置在所述显示器件的出光侧的光学部件，其中所述光学部件包括至少一个透镜和形成于所述至少一个透镜的表面的光学偏振器件。例如，该近眼显示设备可以是虚拟现实设备。

图6是示出根据本公开一些实施例的一种近眼显示设备的结构示意图。例如，该近眼显示设备10包括显示器件11，以及位于显示器件11的出光侧(显示侧)的光学部件。例如，该光学部件包括第一透镜12和第二透镜13，其依次沿显示器件11的出光方向排列。在第二透镜13的面对第一透镜12的表面上，设置有根据以上任意实施例所述的光学偏振器件14。例如，第二透镜13的面对第一透镜12的表面是平面。

在该近眼显示设备10中，例如，第一透镜12的面对显示器件11的表面为半透半反面，其可以通过在透镜表面贴附或加工半透半反膜而形成，但根据本公开的实施例不限于此。从显示器件11发出的右旋圆偏振光，通过第一透镜12的半透半反面后，偏振状态不变，并进入光学偏振器件14中的相位延迟涂层，右旋圆偏振光变成p方向的线偏振光。然后于光学偏振器件14中的反射偏振膜处发生第一次反射。p线偏振光被反射后又经过光学偏振器件14的相位延迟涂层，变回右旋圆偏振光，并再次于第一透镜12的半透半反面处发生反射。由于半波损失，反射的光由右旋圆偏振光变为左旋圆偏振光。该左旋圆偏振光再透过光学偏振器件14的相位延迟涂层后变成s线偏振光，从而能够透过光学偏振器件14的反射偏振膜，并进一步被光学偏振器件14中的线偏振涂层过滤杂光后，进入人眼。需要说明的时候，这些说明中所使用的偏振光的偏振方向或偏振状态是示例性的，可以根据需要而调整为其他任意合适的偏振方向或偏振状态。

图7是示出根据本公开一些实施例的另一种近眼显示设备的结构示意图。与图6所示的实施例不同的是，光学偏振器件形成在透镜的曲面上。例如，图7所示的近眼显示设备20包括显示器件21，以及位于显示器件21的出光侧(显示侧)的光学部件。例如，该光学部件包括第一透镜22和第二透镜23，其依次沿显示器件21的出光方向排列。在第二透镜23的远离第一透镜22的表面上，设置有根据以上任意实施例所述的光学偏振器件24。例如，第二透镜23的远离第一透镜22的表面是曲面。

图7所示的近眼显示设备的光路与图6所示的近眼显示设备类似，这里不再重复描述。

需要说明的是，在图6和图7针对近眼显示设备的图示仅仅是示意性的。例如，在光学偏振器件14或24中发生反射的位置是其中的反射偏振膜处，但为了图示的简便示意性地示出反射位置在光学偏振器件14或24的表面。例如，在近眼显示设备10和20中，光学偏振器件14和24均是以设置有相位延迟涂层的一侧面对显示器件11和21。因此，在图6所示的实施例中，光学偏振器件14的设置有线偏振涂层的一侧贴附在透镜上，而在图7所示的实施例中，光学偏振器件24的设置有相位延迟涂层的一侧贴附在透镜上。

图6和图7所示的实施例示出了两个透镜的情况，但根据本公开的实施例不限于此。根据本公开实施例的近眼显示设备可以包括一个或三个以上的透镜，光学偏振器件设置在任一透镜的表面。另外，近眼显示设备还包括半透半反面，该半透半反面设置在显示器件与光学偏振器件之间，且半透半反面与光学偏振器件分隔设置。

根据本公开实施例的近眼显示设备的光学偏振器件可以设置在透镜的平面上或透镜的曲面上。由于本公开实施例中的光学偏振器件厚度较小且层数较少，因此，即使设置在透镜的曲面上，也能很好地进行曲面贴合。对于光学偏振器件本身所能达到的如上所述的其他技术效果，在该近眼显示设备中也能够体现。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (20)

1.一种光学偏振器件，包括：

反射偏振膜；

线偏振涂层，位于所述反射偏振膜的一侧；

相位延迟涂层，位于所述反射偏振膜的另一侧，

其中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面之间的距离小于0.5微米。

2.根据权利要求1所述的光学偏振器件，其中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面直接接触。

3.根据权利要求1所述的光学偏振器件，其中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面之间设置有厚度小于0.5微米的连续的中间层。

4.根据权利要求1所述的光学偏振器件，其中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面之间设置有包括离散分布的多个岛状结构的中间层，且所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一在所述多个岛状结构之间与所述反射偏振膜的表面直接接触。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光学偏振器件，其中，所述线偏振涂层的厚度为0.5至10微米。

6.根据权利要求1-4任一项所述的光学偏振器件，其中，所述线偏振涂层的光轴与所述反射偏振膜的其中一条光轴之间的角度小于5度，以使得从所述反射偏振膜透过的偏振光能够透射通过所述线偏振涂层。

7.根据权利要求1-4任一项所述的光学偏振器件，其中，所述线偏振涂层包括在所述反射偏振膜的表面的规则排列的第一重复组分和具有二向色性的第二重复组分。

8.根据权利要求7所述的光学偏振器件，其中，所述第一重复组分和所述第二重复组分均包括分子、分子片段或基团中的至少之一。

9.根据权利要求8中所述的光学偏振器件，其中，所述第一重复组分包括溶致液晶分子、分子片段或基团，所述第二重复组分包括碘、偶氮类染料、聚环类染料、蒽醌类染料、三苯二嗪及其衍生物、单甲川和多甲川类化合物中的至少之一。

10.根据权利要求8所述的光学偏振器件，其中，所述第一重复组分和所述第二重复组分为一种分子的两个分子片段。

11.根据权利要求1-4任一项所述的光学偏振器件，其中，所述相位延迟涂层的厚度为0.5至10微米。

12.根据权利要求1-4任一项所述的光学偏振器件，其中，所述相位延迟涂层包括在所述反射偏振膜的表面的规则排列的第三重复组分，且所述第三重复组分具有折射率各向异性。

13.根据权利要求1-4任一项所述的光学偏振器件，其中，所述相位延迟涂层为1/4波长相位延迟涂层。

14.根据权利要求1-4任一项所述的光学偏振器件，还包括在所述线偏振涂层的远离所述反射偏振膜的一侧和所述相位延迟涂层的远离所述反射偏振膜的一侧至少之一形成的透明保护层。

15.一种光学偏振器件的制作方法，包括：

准备反射偏振膜；

在所述反射偏振膜的第一侧的表面上形成线偏振涂层；

在所述反射偏振膜的与所述第一侧相对的第二侧的表面上形成相位延迟涂层，

其中，所述线偏振涂层和所述相位延迟涂层至少之一与所述反射偏振膜的表面之间的距离小于0.5微米。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤至少之一：

在形成所述线偏振涂层之前，在所述反射偏振膜的第一侧的表面上形成厚度小于0.5微米或呈离散岛状分布的第一中间层；

在形成所述相位延迟涂层之前，在所述反射偏振膜的第二侧的表面上形成厚度小于0.5微米或呈离散岛状分布的第二中间层。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，形成所述线偏振涂层包括：

将可形成液晶相的第一重复组分和具有二色向性的第二重复组分溶解到液体溶剂中以形成第一涂覆溶液；

将所述第一涂覆溶液涂覆在所述反射偏振膜的第一侧的表面上；

除去所述液体溶剂并使所述第一重复组分和所述第二重复组分规则排列以形成所述线偏振涂层。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，形成所述相位延迟涂层包括：

将可形成具有折射率各向异性的第三重复组分的化合物溶解到液体溶剂中以形成第二涂覆溶液；

将所述第二涂覆溶液涂覆在所述反射偏振膜的第二侧的表面上；

除去所述液体溶剂并形成规则排列的所述第三重复组分以形成所述相位延迟涂层。

19.一种近眼显示设备，包括：

显示器件以及设置在所述显示器件的出光侧的光学部件，

其中所述光学部件包括至少一个透镜和形成于所述至少一个透镜的表面的光学偏振器件，所述光学偏振器件为根据权利要求1-14任一项的光学偏振器件。

20.根据权利要求19所述的近眼显示设备，其中，所述至少一个透镜的设置有所述光学偏振器件的表面为曲面。