TWI406018B - 利用光校準液晶的笛卡兒偏光板 - Google Patents

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TWI406018B
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Description

利用光校準液晶的笛卡兒偏光板
本申請案一般而言係關於利用光校準液晶之笛卡兒偏光板，且特定言之係關於用於光擷取單元之利用光校準液晶聚合物之笛卡兒偏光板。
光碟(CD)發明於1980年代以允許全數位記錄音訊信號。用於音訊CD及/或CD－ROM之光學擷取單元(OPU)使用一近紅外(NIR)780 nm半導體雷射來讀出編碼數位資訊。物鏡之數值孔徑(NA)大約為0.45，從而取決於離碟片中心的徑向距離而允許一測量為大約100 nm深、500 nm寬及850 nm至3500 nm長的凹坑(碟片上的一編碼單位)。
最初的商用數位多功能碟片(DVD)出現於1990年代，具有至關重要的光學設計變化以允許大約為CD 3.5倍的一實體記錄密度增加。該實體密度增益係藉有採用一更短波長的半導體(SC)雷射(例如比較音訊CD中的780 nm近紅外頻帶(NIR)，650 nm、660 nm紅頻帶等)與一更大NA透鏡(例如要求一0.6 mm厚DVD碟片之0.6 NA)。一向後相容DVD/CD光碟擷取單元採用兩個封裝成一單一組件或離散的雷射光源，其讀取光束係藉由偏極光束組合器(PBC)及/或二色光束組合器(DBC)來加以耦合。
DVD媒體格式之後繼者範圍從藍光碟片(BD)延伸至高密度HD－DVD。在該些系統中，讀取/寫入SC雷射波長係進一步減小至大約405~410 nm藍紫頻帶而NA係增加至大約0.85。在BD或HD－DVD向後相容DVD/CD系統中，要求一第三波長雷射(例如相對於前二者雷射共同封裝或離散)以支援所有三個碟片媒體格式。
參考圖1，顯示一先前技術3波長HD－DVD/DVD/CD光學擷取單元(OPU)之一範例。OPU 10包括一半導體雷射光源陣列20(即顯示為三個離散雷射二極體(LD)，包括一λ＝780 nm的第一LD 21、一λ＝660 nm的第二LD 22及一λ＝405 nm的第三LD 23)，其輸出係藉由一偏極光束組合器(PBC)立方體陣列30來加以空間多工，經一透鏡系統35準直並藉由一漏光鏡面40來折疊，之後經由一物鏡36而成像(聚焦)在旋轉碟片媒體42上的一單一"凹坑"區域上。漏光鏡面40允許一較小部分(例如5%)的入射光束能量分流並經由另一透鏡37而聚焦在一監控光二極體(PD)46上。
來自LD光源陣列20之輸出實質上係線性偏光(例如相對於PBC斜邊表面'S'偏光)。在到達PBC立方體陣列30之前，該些線性偏極光束係透過一低規格偏光板陣列25而透射，該偏光板陣列保護該等LD光源不受不必要的回授(例如'P'偏光的光)的影響。一般而言，各偏光板25係一用於在一偏光狀態下反射光而在正交偏光狀態下透射光之偏光分光器。傳統上，該等防護性濾光片25係具有一10：1偏光消光比的簡單二色性吸收偏光板。
來自該等LD光源20之各光源之主光線係沿共用路徑49而導向碟片媒體42。在到達四分之一波板(QWP)41之前，該光係實質上線性偏光。在穿過QWP 41之後，該線性偏光(LP)光係轉換成圓形偏光(CP)光。該CP光之偏手性取決於該QWP之光軸定向(對於一給定S或P偏光輸入)。在所示範例中，將'S'偏光輸入至該QWP後，若該QWP之慢軸相對於PBC之p平面以逆時針(CCW)45°而校準，則在該QWP之出射口處產生一左手圓形(LHC)偏極光(LHC，具有一瓊斯(Jones)向量[1 j]T /2並在看著光束去往觀察者時假定直覺RH－XYZ座標系統)。
在一預記錄CD及/或DVD碟片中，在存在一記錄凹坑之一實體凹痕之情況下，在一凹坑與其周圍"平台"之間的光程長度差(為1/6至1/4波)提供至少部分破壞性干擾並減小位於PBC立方體陣列30之第二埠處的主光二極體45所偵測到的光。另一方面，缺乏一凹坑在其返回PBC立方體陣列30過程中，在實質相同光功率下引起CP偏手性變化。該光在兩趟次中已由該QWP有效地加以變換以在其返回至PBC陣列30過程中將最初S偏極光轉換成P偏極光。
在圖1所示組態中，在PBC陣列30之反射埠係用於沿共用光路徑49來透射多工LD輸出之情況下，缺乏一凹坑發信偏光轉換且偵測到一高PD輸出(開啟狀態)。最初CD－DA紅皮書規格要求大於70%的反射率。此光實質上係P偏極。存在一凹坑會在從該凹坑與周圍平台所反射之光之間引起至少部分破壞性的干擾。最初CD－DA紅皮書規格要求不超過28%的反射率。此截止狀態光不一定係完全P偏極，由於其係繞射結果(例如儘管其兩次橫過QWP)。某些截止狀態S偏極光與P偏極光出現在PBC陣列30之反射埠處並向LD陣列20行進。防護性濾光片陣列25係提供以阻障不必要破壞性光干擾(例如P偏極光)此向LD陣列20行進。
如上述，傳統上所使用的該等防護性濾光片25係簡單的二色性吸收偏光板。二色性偏光板(諸如1929年E.H.Land所研發之人造偏光片型染料片偏光板)藉由選擇性各向異性吸收入射光來得到其雙衰減。由於此吸收，該些片狀偏光板一般不適用於高功率應用。在圖1所示向後相容BD/HD－DVD 3波長OPU系統中，在大約405 nm下的藍紫光在用作一寫入光束時可具有一在100與500 mW之間的功率位準。除此高功率外，相對較短的波長可能會引起該等染料片偏光板之光致損壞。
不幸的係，一適當代替物之選擇一直不甚顯著。儘管採用膠合稜鏡形式之無機非吸收性晶體偏光板(例如Glan－Thomson或Glan－Taylor晶體偏光板)更耐久，但其也更昂貴。同樣地，MacNeille型偏光分光器(其依賴於針對該等偏光狀態之一以布魯爾(Brewer)角定向的一四分之一波各向同性材料層堆疊)以及諸如Moxtek所提供之該等線柵偏光板係相對較昂貴。
經常用於各種應用的一反射性偏光板係由3M提供的多層聚合物膜。類似於線柵偏光板，此多層聚合物膜係一笛卡兒偏光板。在一笛卡兒偏光板中，反射及透射光束之偏光係參照不變數，一般係該笛卡兒偏光板之正交主軸。一般而言，該等發射及透射光束之偏光實質上獨立於入射角。因而，笛卡兒偏光板經常與較佳張角相關聯。
在該3M笛卡兒偏光板中，該多層光學膜包括一交替各向同性及雙折射聚合物材料堆疊。該等雙折射聚合物材料係一般實質上經組態為A板延遲板，而一般選擇該等各向同性材料，以具有與該等雙折射聚合物材料之一折射率實質上相同的折射率。或者，該多層光學膜包括一分別組態成A板延遲板與C板延遲板之交替雙折射聚合物材料堆疊。應注意，該交替各向同性及/或雙折射聚合物材料堆疊使用常稱為巨雙折射光學元件(GBO)效應者。不幸的係，該交替的各向同性及/或雙折射層系列一般係由聚合物擠壓來產生並涉及機械延展該等聚合物來引發雙折射。由此，該偏光膜易受光致及熱致劣化的影響，故用於一向後相容BD/HD－DVD 3波長OPU系統不甚理想。
一反射性笛卡兒偏光板之另一範例係基於一膽固醇液晶(ChLC)。在一ChLC偏光板中，該等ChLC分子係排序成用以形成一具有間距p之螺旋狀結構。該ChLC偏光板在一對應於ChLC間距之光距的波長下透射右手或左手圓形偏極光。不被透射的光會被反射且以相對螺旋性而圓形偏光。一般而言，該ChLC材料將夾置於兩個四分之一波延遲板之間以將透射圓形偏極光轉換成線性偏極光。
還曾提出基於穩定液晶聚合物(LCP)之ChLC反射性偏光板。LCP係一聚合物類型，其中液晶單體係沿主鏈(骨幹)併入巨分子結構內或作為側鏈單元。LCP係一般經由機械刷塗或光校準來校準。一般而言，光校準技術一般涉及在一聚合物校準層內先施加一線性光可聚合(LPP)膜或一以偶氮為主染料。若使用一LPP膜，則LPP媒介係沈積在一基板上，接著在一升高溫度下加以固化。接著將該固化膜經受偏極紫外光以獲得校準。接著使用一交聯步驟來固定該校準。一旦校準此感光層，便在該LPP層上施加(例如旋塗)LCP層。如此項技術者所熟知，LCP層一般包括可交聯液晶單體、低聚物或具有交聯基團之聚合物先驅物。一旦該LCP層與該LPP膜之定向校準，接著便藉由曝光於未偏極紫外光來交聯該LCP層。該校準層聚合物之光化學交聯與該等LCP分子之後續交聯係期望用以在高功率照明及短波長雷射曝光下改良偏光板可靠性。
由穩定LCP媒介所形成之ChLC反射性偏光板一直用於各種液晶顯示器(LCD)投射系統。在該些系統中，一般將該等偏光板製造成寬頻反射性偏光板，因而相對於二色性吸收偏光板而言較昂貴。特定言之，該ChLC層一般製造有一高度頻擾的螺旋狀間距，但該等兩個以上四分之一波延遲板係設計成消色差，使得該反射性偏光板面向於所有紅、綠及藍(RGB)波長通道(例如中心波長±10%)。事實上，本發明者清楚地瞭解，在向後相容CD/DVD OPU系統中，在用於BD或HD－DVD通道之極短波長(例如405 nm)下未曾用過ChLC反射性偏光板。
本發明係關於利用光校準液晶之笛卡兒偏光板，且明確而言係關於用於光擷取單元之利用光校準液晶聚合物之笛卡兒偏光板。一般而言，該等笛卡兒偏光板係由一液晶聚合物(LCP)材料所形成，該材料已由一光定向校準層(例如一線性光可聚合(LPP)膜)校準並交聯成一聚合物主體。
依據本發明之一具體實施例，該等LCP分子展現一膽固醇相並耦合至一或多個四分之一波延遲板。較有利的係，OPU之窄帶要求(例如中心波長±2%)意味著一非消色差單層四分之一波延遲板及非頻擾週期ChLC層構造係足夠，從而減小反射性ChLC偏光板之成本。
依據本發明之另一具體實施例，該等LCP分子係用於使用巨雙折射光學元件(GBO)效應來形成一多層堆疊。較有利的係，由於交聯液晶聚合物而非機械延展提供雙折射，故期望該反射性偏光板在短波長/高功率雷射曝光下展現改良可靠性。此外較有利的係，由於該OPU系統在相對較短波長(例如405 nm)下使用一窄帶偏極光，故該多層堆疊將會要求相對細薄的層，因而可使用旋塗技術而非先前技術中所使用的聚合物擠壓技術來形成。
較便利的係，該些以LCP為主的笛卡兒反射性偏光板相對於介電偏光板而言具有改良張角並可在法線入射下使用。
依據本發明之一方面，提供一種笛卡兒偏光板，其包含：一透明基板；及在該透明基板之一第一表面上層疊的至少三個雙折射元件，各雙折射元件包括：一聚合光校準校準層；及一交聯液晶聚合物層，其中選擇該等三個雙折射元件之各元件之光學厚度，使得該笛卡兒偏光板在一預定波長下透射具有一第一偏光之光，並在該預定波長下反射具有一第二正交偏光之光，在該預定波長下透射之光係發射自在一光學擷取單元內的一雷射二極體。
依據本發明之一方面，提供一種製造一笛卡兒偏光板之方法，其包含以下步驟：提供在一透明基板上層疊的至少三個雙折射元件，各雙折射元件包括：一聚合光校準校準層；及一交聯液晶聚合物層，其中選擇該等三個雙折射元件之各元件之光學厚度，使得該笛卡兒偏光板在一預定波長下透射具有一第一偏光之光，並在該預定波長下反射具有一第二正交偏光之光，在該預定波長下透射之光係發射自在一光學擷取單元內的一雷射二極體。
對於下面所定義之術語，應適用該些定義，除非在申請專利範圍中或在本說明書中他處給出不同定義。
術語"雙折射"應理解為係指具有多個不同的折射率。一般而言，雙折射引起具有正交線性偏光之光(例如S及P偏極光)透過一媒介以不同速率傳播。此不同速率導致該等兩個正交偏光之間的一相位差。
術語"延遲"應理解為係指兩個正交線性偏光成分之間的相位差。延遲係經常表述為一波之一部分(例如單位度或奈米)。
術語"延遲作用"應理解為係指二正交折射率之間的差乘以光學元件厚度。或者，術語"延遲作用"應理解為係指該等兩個正交線性偏光成分之間的正負相位差。應注意，即便在本申請案內，術語"延遲作用"可與術語"延遲"互換。
術語"單軸"應理解為係指具有二不同折射率(例如，其中nx、ny與nz中之至少二者係實質上相等)。
術語"平面內"應理解為說明平行於組件平面，例如平面內雙折射、平面內延遲等。
術語"平面外"應理解為說明平行於組件法線，例如平面外雙折射、平面外延遲等。
術語"平面內延遲作用"應理解為係指二正交平面內折射率之間的差乘以光學元件厚度之乘積。
術語"平面外延遲作用"應理解為係指沿光學元件厚度方向(z方向)之折射率與一平面內折射率之差乘以光學元件厚度之乘積。或者是，此術語應理解為係指沿光學元件厚度方向(z方向)之折射率與平面內折射率之平均數之差乘以光學元件厚度之乘積。
術語"A板"應理解為包括一其光軸或C軸平行於板平面而校準之光學延遲板。
術語"C板"應理解為包括一其C軸平行於板法線方向而校準之光學延遲板(即非常折射率ne 之軸係垂直於該光學延遲板之平面)。在非常折射率ne 大於正常指數no 之情況下一C板係視為正，而在非常指數ne 小於正常指數no 之情況下視為負。或者，在延遲隨入射角增加而增加之情況下一C板視為正，並在延遲隨入射角減小而減小之情況下視為負。
術語"O板"應理解為包括一其非常軸(即其光軸或C軸)相對於板平面成一斜角而定向之光學延遲板。
術語"P偏光"應理解為表示平行於入射平面而校準之線性偏光。
術語"S偏光"應理解為表示正交於入射平面而校準之線性偏光。
參考圖2，顯示依據本發明之一具體實施例一在一OPU中用作一防護性濾光片之反射性偏光板。反射性偏光板50包括一膽固醇液晶(ChLC)薄膜層51，其係置放於一第一四分之一波板(QWP)54B與一第二QWP 54A之間，並耦合至一透明基板59。可選第一抗反射(AR)塗層52與第二抗反射塗層53係置放於該三層堆疊/裝配件之外表面上以改良透射偏光之透射。一可選硬塗布材料(例如漆，未顯示)係旋塗於該三層堆疊/裝配件上以提供刮痕、紫外光及潮濕防護。
該三層QWP/ChLC/QWP堆疊54A/51/54B用作一笛卡兒反射性偏光板。該等三層54A/51/54B之各層系使用光校準液晶來製造。更明確而言，該等三層54A/51/54B之各層係藉由先提供一校準膜(例如一線性光可聚合(LPP)膜，其已在一升高溫度下固化並經受偏光紫外光以獲得校準)，跟隨對應LCP層，來加以製造。一般而言，各LCP層將包括可交聯液晶單體、低聚物或具有可交聯基團之聚合物先驅物。一旦已施加該等LCP層之各層並加以正確定向，便藉由曝光於未偏極紫外光來交聯。該校準層聚合物之光化學交聯與該等LCP分子之後續交聯係期望用以在高功率照明與短波長雷射曝光下改良偏光板可靠性。應注意，為了簡化圖式，未顯示該等各層均與其旋塗基板相鄰的光校準層。
在操作中，帶有經定義之一中心波長與帶寬的光55係在一半錐體大小△θ下，以一入射角θ56，沿XZ平面入射在偏光板50上。第一QWP 54B之慢/快軸相對於錐體中心光線之入射平面成大約±45°校準。該光係從'S'及'P'線性偏光(LP)轉換成圓形偏光(CP)。該CP之偏手性(相對於時間偏光橢圓為左手(LH)或右手(RH))由該第一QWP之校準來規定。例如，將'S'偏光輸入至該第一QWP後，若該QWP之慢軸相對於該ChLC偏光板之p平面成逆時針(CCW)45°校準，則在該第一QWP之出射口處產生一左手圓形偏光(看著光束去往觀察者時假定直覺RH－XYZ座標系統)。具有相反偏手性之光係由該第一QWP透射以獲得一'P'偏光入射。此假定該ChLC層之布拉格(Bragg)反射頻帶係校準所需波長頻帶。對於匹配該ChLC層之空間偏手性的圓形偏極光，會反射此光。一膽固醇鏡面不同於一金屬或介電鏡面而運作，在於反射光在圓形偏光之偏手性上不會改變(參考膽固醇螺旋狀扭曲與圓形偏極光束二者之空間偏手性)。例如，在一RH(空間扭曲)ChLC中，從透射輸出側查看時，LC指示器之方位角以一CCW方式而扭曲。對於一觀察者而言，該空間LC扭曲遵循一RH螺旋(順時針，CW)。因此，在該ChLC膜遭遇一空間CCW圓形偏光(相對於查看該光束)之情況下建立一駐波。該ChLC膜反射一空間CCW圓形或一時間CW圓形偏光。該時間CW圓形偏光相對於該RH－XYZ座標集係左手圓形(LHC)偏極光。
不論該ChLC層之圓形偏手性，反射光保持其圓形偏光。在第二趟透過第一QWP層54B透射時，相對於新RH－XYZ座標系統之慢軸定向係左右逆反。因此，打消兩次穿越該第一QWP之淨效應。反射光會回復其線性偏光狀態。為使透射光回復其最初線性偏光，該第二QWP 54A還需在交叉軸處校準該第一QWP 54B。依此方式，可反轉ChLC偏光板50。ChLC偏光板50可經組態用以透射任一線性偏光。
應注意，膽固醇層50一般係一橢圓形偏光板。來自該膽固醇層之該等反射及透射光束之橢圓率較佳的係在±0.8至±1之間且更佳的係在±0.9至±1之間。同樣地，在膽固醇層50之任一側上的四分之一延遲板54A/54B只將線性偏光變換成橢圓形偏光(即在一特定情況下成圓形偏光)，反之亦然。對於所需頻帶內的所有波長，延遲較佳的係在四分之一波延遲之90%內且更佳的係在四分之一波延遲之95%內。該偏光變換延遲板堆疊之慢/快軸較佳的係以±45度校準，一較佳容限為±5度，或更佳的係在一±1%容限內。為了從S偏光透射切換至P偏光透射，以光校準液晶為主的笛卡兒偏光板只須切換該等兩個QWP片斷之定向，同時保持ChLC螺旋之偏手性或保持相同的QWP慢/快軸定向並逆反ChLC螺旋之偏手性。此外，在需要一左手或右手圓形偏光輸出(或更一般而言橢圓形偏光)時，不需要更靠近該笛卡兒偏光板之出射側的QWP層/堆疊。作為一不同類、非對稱性圓形偏光板，該以光校準LC為主QWP/膽固醇LC裝置的延遲板層與偏光板層以一與一般圓形偏光板逆反之序列排序，一般圓形偏光板係藉由在一QWP層/堆疊前面配置一線性反射性/吸收性偏光板來加以構造。
在上述具體實施例中，該三層QWP/ChLC/QWP膜係旋塗於基板59之一第一表面上。依據另一具體實施例，該等三層係分佈於一或兩個基板之多個表面上。若使用兩個基板，則使用一環氧樹脂層將該等兩個基板接合在一起。
應注意，在上述具體實施例之各具體實施例中所述之該等反射性ChLC偏光板提供在光學擷取單元(OPU)中使用二色性吸收濾光片之一經濟性替代例。更明確而言，在OPU中所使用之該等防護性濾光片之窄帶要求(例如中心波長±2%)意味著一非消色差單層四分之一波延遲板及非頻擾週期ChLC層構造係足夠，從而減小該反射性偏光板之成本。而且，用於該等上述具體實施例之該等反射性ChLC偏光板較有利的係相對於錐體中心軸以法線入射而校準。例如，在參考圖1所述之OPU系統中，該ChLC偏光板將會透射垂直偏光(相對於PBC斜邊'S')58並反射水平偏光(相對於PBC斜邊'P')57。
一類似於圖2所示之反射性偏光板之理論透射及反射頻譜係分別如圖3及4所示。在該模型中，4x4矩陣演算法係用於計算對於405 nm波長，一具有10個各245 nm膽固醇間距之法線入射膽固醇偏光板與兩個四分之一波延遲板(即非消色差四分之一波延遲板)之'S'及'P'透射率及反射率。該等三個層之整體厚度(加上其個別的校準層)大約為4 μm。各四分之一波層具有一{no ,ne }指數為{1.61,1.75}之LCP，而該ChLC在中心波長405 nm下具有{no ,ne }指數為{1.59,174}。在該數字模型中利用該些LCP混合物之完全散佈。圖3說明在±7°半錐角下評估的QWP/ChLC/QWP偏光板之透射頻譜，而圖4說明在±7°半錐角下評估的QWP/ChLC/QWP偏光板之反射率頻譜。顯然，此偏光板在±2%帶寬(397 nm至413 nm波長範圍)上容易地滿足一雷射二極體防護性濾光片之10：1偏光對比。應注意，軸上頻譜極類似於7度錐體平均頻譜，從而確認較佳張角一般與笛卡兒偏光板相關聯。
在上述具體實施例中，該等LCP分子展現一膽固醇相並耦合至一或多個四分之一波延遲板。依據本發明之其他具體實施例，該等LCP分子係用於使用GBO效應來形成一多層堆疊。
巨雙折射光學元件(GBO)最初係關於多層鏡面而論述的，在該等鏡面係使用在其折射率上展現一較大雙折射之聚合物來製造時，該等鏡面隨入射角增加而維持或增加其反射率(例如參見Weber等人"在多層聚合物鏡面中的巨雙折射光學元件""科學"，287，第2451至2456頁，2000年，其係以引用形式併入本文)。GBO效應係視為光學設計上的一明顯進步，在於可任意調整一塗布基板之布魯爾(Brewster)角(即P偏極光之反射率變成零之角度)，且特定言之其可設計成極大或甚至不存在。因此，一以一角度入射之光束不再需要在大約布魯爾角條件下主要透射'P'偏光並主要反射'S'偏光。反之，可藉由膜校準來設定透射及反射偏光。換言之，入射平面係與該等透射及反射偏光軸解耦。
一GBO偏光板之主要缺點係帶寬及反射率。在傳統介電薄膜及GBO膜二者中，一高反射器係一般設計成為一四分之一波(QW)堆疊。一追蹤帶寬之便利度量係定義反射率隨著添加更多QW光學厚度層間而增加的兩波長點。
其中△λ/λ0 係近似部分帶寬，而{n1 ,n2 }係在中心波長λ0 下該等二QW層之折射率。
若該QW堆疊包括具有一中心波長550 nm的交替矽石/氧化鉭層，則分別假定矽石與氧化鉭的指數為1.46及2.2，部分帶寬將大約為26%。反之，分別假定正常及非常指數為1.5與1.6時，一單軸雙折射率QW堆疊具有大約4%的部分帶寬。甚至一{1.50,1.80}的極高雙折射材料具有一僅11.5%的部分帶寬。帶寬不足一般藉由漸進地改變QW厚度來解決(例如頻擾QW厚度，從而有效地改變該等QW片斷之波長中心)。
反射率係藉由以下而與電壓駐波比V有關， 其中，用於一na /H(LH)p－1 /ns QW堆疊設計之V係， {nL ,nH }分別係該等QW層"L"與"H"之低及高折射率，{na ,ns }係周邊環境及基板指數，而p係在該堆疊內的"H"QW層數目。對於上述氧化鉭/矽石介電堆疊，指數對比nH /nL 係大約1.5。相比之下，上述傳統單軸雙折射堆疊具有一1.07至1.2之指數對比。換言之，該GBO堆疊需要多得多的層來提供足夠反射率。
參考圖5，基於該GBO效應，顯示依據本發明之一具體實施例一在一OPU中用作一防護性濾光片之反射性偏光板。反射性偏光板100，其具有一交替A板/C板組態，包括在一透明基板109之一第一表面上置放之一QW光校準雙折射元件堆疊101。QW堆疊101包括一包括一第一雙折射材料之第一複數個元件，其係與一包括一第二雙折射材料之第二複數個元件交替。在該第一複數個元件中的各元件(例如103)具有一第一實體厚度d1 、一第一雙折射率集{n1o ,n1e }，並作為一A板延遲板而定向，其光軸平行於X軸。在該第二複數個元件中的各元件(例如102)具有一第二實體厚度d2 、一第二雙折射率集{n2o ,n2e }，並作為一C板延遲板而定向，其光軸平行於Z軸。在該第一及第二複數個元件中的各元件係光學延遲板。在錐體中心處的標稱入射角θ以及標稱中心波長下，在該第一及第二複數個雙折射元件中各元件之光學厚度大約對應於一QW。
在操作中，定義一中心波長與一帶寬的光105係在一半錐體大小△θ下，以一角度θ 106，沿XZ平面入射在反射性偏光板100上。在該等兩個組成延遲板之定向如裝置100內所示之情況下，主要透射S偏光108，而主要反射P偏光107。因此，此反射性偏光板係稱為一S偏光板。
S偏光板100之一基本單元之一三維透視圖係如圖6所示。該基本單元，其包括一第一光學延遲板元件103與一第二光學延遲板元件102，係經組態用以在錐體中心處的標稱入射角θ及在標稱中心波長下具有半波光學厚度(HWOT)。對於一在該第一複數個元件中組態成A板而在該第二複數個元件中組態成C板之正單軸材料(例如，如圖5所示)，依據以下，使用該等第一及第二雙折射材料之正常及非常指數與中心波長λ0 來計算半波光學厚度(HWOT)： 其中n1e ＝n2e 、n1o ＝n2o 且n1e >n1o .同樣的，對於一在該複數個第一元件中組態成A板而在該第二複數個元件中組態成C板之負單軸晶體(圓盤狀指數光率體，此處未顯示)，還使用等式(4)，使用第一及第二雙折射率材料之正常及非常指數來計算HWOT，但該些係藉由n1e ＝n2e 、n1o ＝n2 且n1e <n1o 而相關。
一般而言，任何兩個單軸及/或雙軸雙折射層可在該基本單元中用作該等第一及第二雙折射材料。視需要地，連續重複單元之中心波長係橫跨該偏光板之厚度而變化(例如，HWOT係頻擾，使得更靠近膜出口之重複單元之中心波長係更短而更靠近基板之重複單元之中心波長係更長，反之亦然)。比較中心重複單元，對於最外面重複單元，一典型頻擾部分係小於±10%。
作為一笛卡兒S偏光板，該等第一及第二雙折射材料將在P平面內展現一指數差並在S平面內具有幾乎匹配的指數。四分之一波光學厚度(QWOT)係沿P平面針對該複數個第一及第二元件二者而計算(即依據一高反射器QW堆疊)。該複數個第一及第二元件之該等z方向指數影響法線外偏光板效能及其角帶寬。因此，應明智地選擇該等第一及第二雙折射材料應以獲得目標效能。
應注意，一笛卡兒反射性偏光板(諸如圖5所示之交替A/C板偏光板)不將透射及反射偏光軸束縛於並行或正交於入射平面。為了說明本發明之目的，P平面係平行於系統XZ平面，系統XZ平面係平行於圖5內所繪製之平面。同樣地，S平面係平行於系統YZ平面而其係垂直於圖5中所繪製之平面。
在參考圖5及6所示之具體實施例中，該等A板元件使其光軸平行於X軸而校準。或者，該偏光板可經組態使得該等A板元件使其光軸平行於Y軸而校準。
參考圖7，基於該GBO效應，顯示依據本發明之另一具體實施例一在一OPU中用作一防護性濾光片之反射性偏光板。該反射性偏光板110，其具有一交替A板/C板組態，包括在一透明基板119之一第一表面上置放之一QW光校準雙折射元件堆疊111。QW堆疊111包括一由一第一雙折射材料所形成之第一複數個元件，其與一由一第二雙折射材料形成之第二複數個元件交替。在該第一複數個元件中的各元件(例如113)具有一第一實體厚度d1 、一第一雙折射率集{n1o ,n1e }，並作為一A板延遲板而定向，其光軸平行於Y軸。在該第二複數個元件中的各元件(例如112)具有一第二實體厚度d2 、一第二雙折射率集{n2o ,n2e }，並作為一C板延遲板而定向，其光軸平行於Z軸。在該第一及第二複數個元件中的各元件係光學延遲板。在錐體中心處的標稱入射角θ以及標稱中心波長下，在該第一及第二複數個雙折射元件中各元件之光學厚度大約對應於一QW。
在操作中，定義一中心波長與一帶寬的光115係在一半錐體大小△θ下，以一入射角θ 116，沿XZ平面入射在反射性偏光板110上。在該等兩個組成延遲板之定向如裝置110所示之情況下，主要透射P偏光118，而主要反射S偏光117。因此，此反射性偏光板係稱為一P偏光板。
P偏光板110之一基本單元之一三維透視圖係如圖8所示。該基本單元(其包括一第一光學延遲板元件113與一第二光學延遲板元件112)係經組態用以在錐體中心處的標稱入射角θ及標稱中心波長下具有半波光學厚度(HWOT)。對於一在該第一複數個元件中組態成A板而在該第二複數個元件中組態成C板之正單軸材料(例如如圖7所示)，依據以下，使用該等第一及第二雙折射材料之正常及非常指數與中心波長λ0 來計算半波光學厚度(HWOT)： 其中n1e ＝n2e 、n1o ＝n2o 且n1e >n1o 。同樣地，對於一在該複數個第一元件中組態成A板而在該第二複數個元件中組態成C板之負單軸晶體(圓盤狀指數光率體，此處未顯示)，還使用等式(5)，使用第一及第二雙折射率材料之正常及非常指數來計算HWOT，但該些係藉由n1e ＝n2e 、n1o ＝n2 且n1e <n1o 而相關。在一P偏光板之情況下，S偏光始終與該等層介面相切。然而，各元件之相位厚度利用一類似於一各向同性層之表達式。
一般而言，任何兩個單軸及/或雙軸雙折射層可在該基本單元中用作該等第一及第二雙折射材料。視需要地，連續重複單元之中心波長係橫跨該偏光板之厚度而變化(例如，HWOT係頻擾，使得更靠近膜出口之重複單元之中心波長係更短而更靠近基板之重複單元之中心波長係更長，反之亦然)。比較中心重複單元，對於最外部重複單元，一典型頻擾部分係小於±10%。
分別在參考圖5及7所述之該等S及P偏光板之各偏光板中，說明其光軸平行於X軸或Y軸而校準之該等A板元件。實務中，分別對於該A板及C板延遲板，該等A板及C板延遲板元件二者可不使其軸真實定向於基板平面內及正交於基板平面內而校準。在此情形下，該光校準、光固化笛卡兒偏光板更一般地表示為交替小角度傾斜O板及大角度傾斜O板元件。
參考圖9，基於該GBO效應，顯示依據本發明之另一具體實施例一在一OPU中用作一防護性濾光片之反射性偏光板。反射性偏光板120，其具有一交替O板/O板組態，包括在一透明基板129之一第一表面上置放之一QW光校準雙折射元件堆疊121。QW堆疊121包括一由一第一雙折射材料形成之第一複數個元件，其與一由一第二雙折射材料形成之第二複數個元件交替。在該第一複數個元件中的各元件(例如123)具有一第一實體厚度d1 、一第一雙折射率集{n1o ,n1e }，並作為一O板延遲板而定向，其光軸與基板平面形成小於45度的一銳角，且其光軸係平行於XZ座標平面。在該第二複數個元件中的各元件(例如122)具有一第二實體厚度d2 、一第二雙折射率集{n2o ,n2e }，並作為一O板延遲板而定向，其光軸與基板平面形成大於45度的一銳角，且其光軸係平行或垂直於XZ平面。在該第一及第二複數個元件中的各元件係光學延遲板。在錐體中心處的標稱入射角θ以及標稱中心波長下，在該第一及第二複數個雙折射元件中各元件之光學厚度大約對應於一QW。
在操作中，定義一中心波長與一帶寬的光125係在一半錐體大小△θ下，以一入射角θ 126，沿XZ平面入射在反射性偏光板120上。在該等兩個組成延遲板之定向如裝置120內所示之情況下，主要透射S偏光128，而主要反射P偏光127。因此，此反射性偏光板係稱為一S偏光板。
該第一複數個延遲板元件及該第二複數個延遲板元件之光軸分別與基板平面及基板法線之偏差係小於45度，更佳的係小於15度且更佳的係小於5度。一般而言，光軸校準偏差係該光校準、光固化製程之一人為因素且係所使用雙折射及光校準材料之一參數。儘管更多涉及對於一法線外入射光沿該等系統XYZ座標具有傾斜光軸之該些雙折射元件之有效指數，但其可使用一以4x4矩陣為主的計算演算法來加以適當評估，其中對於法線入射光之該等指數係藉由以下來計算： n1y ＝n1o , (6b) 其中θ1t 係該複數個第一延遲板元件之光軸之平面外傾斜，而(n1x ,n1y ,n1z )係沿X、Y及Z主軸的該O板之產生折射率。可找到一類似集合(n2x ,n2y ,n2z )運算式用於該第二複數個延遲板元件。在法線入射時，當d 1 n 1x ＋d 2 n 2x ＝λ0 /2, (7)及當沿S平面之該等指數幾乎匹配(即n2y n1y )時，獲得HWOT。
一般而言，任何兩個單軸及/或雙軸雙折射層可在該基本單元中用作該等第一及第二雙折射材料。視需要地，連續重複單元之中心波長係橫跨該偏光板之厚度而變化(例如，HWOT係頻擾，使得更靠近膜出口之重複單元之中心波長係更短而更靠近基板之重複單元之中心波長係更長，反之亦然)。比較中心重複單元，對於最外部重複單元，一典型頻擾部分係小於±10%。
在參考圖9所述之具體實施例中，交替小角度傾斜O板元件及大角度傾斜O板元件形成一S偏光板。或者，該等交替小角度傾斜O板元件及大角度傾斜O板元件可形成一P偏光板。
參考圖10，基於該GBO效應，顯示依據本發明之另一具體實施例一在一OPU中用作一防護性濾光片之反射性偏光板。反射性偏光板130，其具有一交替O板/O板組態，包括在一透明基板139之一第一表面上置放之一QW光校準雙折射元件堆疊131。QW堆疊131包括一由一第一雙折射材料所形成之第一複數個元件，其與一由一第二雙折射材料所形成之第二複數個元件交替。在該第一複數個元件中的各元件(例如133)具有一第一實體厚度d1 、一第一雙折射率集{n1o ,n1e }，並作為一O板延遲板而定向，其慢軸平行於YZ平面。在該第二複數個元件中的各元件(例如132)具有一第二實體厚度d2 、一第二雙折射率集{n2o ,n2e }，並作為一平行或垂直於XZ平面(顯示平行)之O板延遲板而定向。應注意，在該第一複數個元件內的各O板(例如133)具有一比一平面外組件更大的平面內延遲組件，而在該第二複數個元件中的各O板(例如132)具有一比平面內延遲組件更大的平面外組件。
在操作中，定義一中心波長與一帶寬的光135係在一半錐體大小△θ下，以一入射角θ 136，沿XZ平面入射在反射性偏光板130上。在該等兩個組成延遲板之定向如裝置130所示之情況下，主要透射P偏光138，而主要反射S偏光137。因此，此反射性偏光板係稱為一P偏光板。
該第一複數個延遲板元件及該第二複數個延遲板元件之光軸分別與基板平面及基板法線之偏差係小於45度，更佳的係小於15度且更佳的係小於5度。一般而言，光軸校準偏差係該光校準、光固化製程之一人為因素且係所使用雙折射及光校準材料之一參數。儘管更多涉及對於一法線外入射光沿該等系統XYZ座標具有傾斜光軸之該些雙折射元件之有效指數，但其可使用一以4x4矩陣為主的計算演算法來加以適當評估，其中對於法線入射光之該等指數係由以下給出，n1x ＝n1o , (7a) 其中θ 1t 係該複數個第一延遲板元件之光軸之平面外傾斜，(n1x ,n1y ,n1z )係沿X、Y及Z主軸的該O板之產生折射率。可找到類似集合(n2x ,n2y ,n2z )運算式用於該第二複數個延遲板元件。在法線入射時，當d 1 n 1 y ＋d 2 n 2 y ＝λ0 /2, (8)及當沿P平面之該等指數幾乎匹配(即n2x n1x )時，獲得HWOT。
一般而言，任何兩個單軸及/或雙軸雙折射層可在該基本單元中用作該等第一及第二雙折射材料。視需要地，連續重複單元之中心波長係橫跨該偏光板之厚度而變化(例如，HWOT係頻擾，使得更靠近膜出口之重複單元之中心波長係更短而更靠近基板之重複單元之中心波長係更長，反之亦然)。比較中心重複單元時，對於最外部重複單元，一典型頻擾部分係小於±10%。
在參考圖5、7、9及10所示及/或所述之該等具體實施例之各具體實施例中，各A板、C板及/或O板要求一專用校準層，出於說明目的，將其從圖示中省略。用於各校準層之光化學針對不同層材料/定向係相同或不同的。
參考圖11，顯示圖5所示S偏光板100之基本單元之一示意圖，其包括該等校準層。基本單元101包括第一A板光學延遲板元件103及第二C板光學延遲元件102。A板延遲板元件103包括一雙折射層1032，其具有一第一實體厚度d1 、一第一雙折射率集{n1o ,n1e }，且作為一光軸平行於X軸之A板而定向、及一非雙折射(或極弱雙折射)層1031，其具有一第三層厚度d3 與一第三各向同性折射率n3 。此層1031係用以在光曝光時定向(校準)A板層1032。同樣地，C板延遲板元件102包括一雙折射層1022，其具有一第二實體厚度d2 、一第二雙折射率集{n2o ,n2e }，且作為一光軸平行於Z軸之C板而定向、及一非雙折射(或極弱雙折射)層1021，其具有一第四層厚度d4 與第四各向同性折射率n4 。此層1021係用以在光曝光時定向(校準)C板層1022。
基本單元101係經組態用以在錐體中心處的標稱入射角θ及標稱中心波長下具有半波光學厚度(HWOT)。更明確而言，在錐體中心處的標稱入射角θ及標稱中心波長下，層1032、1031、1022及1021之光學厚度相加至一HWOT，給定為 其中θ係空氣中入射角；對於折射率na 的浸沒媒介中的入射，sin(θ)由na sin(θ)來替換。
在實務中，第三各向同性層1031與第四各向同性層1021在置放於C板層1022之任一側時修改該三重層的等效指數。若如在(例如)一般光校準、光固化延遲板製程中所應用，該等兩個校準層1031/1021係由相同材料形成，則該三重層1031/1022/1021可近似為一赫平(Herpin)等效QW層1011。若雙折射A板層1032與雙折射C板層1022在正交光軸校準下利用相同材料，則須小心使用極細薄的校準層1031及1021。作為一範例，若該等雙折射層1032/1022係在λ＝405 nm下具有{n1o ,n1e }及{n2o ,n2e }為{1.61,1.75}之LCP材料而該等校準層1012/1021係在λ＝405 nm下具有n3 ＝n4 為1.69之各向同性聚合物，則一僅5 nm校準層厚度(在C板1022之任一側)將該三重層之軸上有效折射率變成1.615，而一大約10 nm的校準層厚度(在C板1022之任一側)將該三重層之軸上有效指數變成1.63。偏光板以法線入射而運作時，該三重層之赫平指數須標稱上匹配A板層之正常折射率。類似地，該三重層之等效指數還標稱匹配在使一偏光板以法線外入射操作之角度下的A板有效指數。因此，一微小指數失配轉譯成透射偏光(例如S偏光)損失。
類似於圖11所示之基本單元可說明用於參考圖7、9及10所述之偏光板，該等雙折射層之組態可理解為一A板、C板及/或O板組合。例如，在圖11所示之具體實施例中，該A板層可以係一具有一較小平面外傾斜之O板，使得該層之平面內延遲組件係大於其平面外延遲組件及/或該C板可以係一具有一極大平面外傾斜之O板，使得該平面外延遲組件係大於其平面內延遲組件。在各情況下，二延遲板元件之基本單元係重複以提供對應偏光板。
參考圖12，顯示在λ＝405 nm頻帶上在法線入射下中心定位的兩個A/C板S偏光板之理論透射頻譜。該等A/C板偏光板係使用50個重複A板/C板基本單元及其5 nm實體厚度的相關聯校準層來加以模型化。模型化該等A板、C板及校準層之全折射率散佈特性。各基本/重複單元包括在λ＝405 nm下折射率為{1.61,1.75}的正單軸LCP材料與在λ＝405 nm下折射率1.69之光校準聚合物材料。
在未頻擾範例中，該QWOT係固定在101.25 nm(即405 nm的)下，其對應於分別大約為58 nm、53 nm及5 nm的該等A板、C板及LPP校準層之一標稱實體厚度。在頻擾具體實施例中，該QWOT係從具有一101.25 nm光學厚度之中心QW堆疊區域變化±6%。同時在頻擾及未頻擾範例中，顯然使用在法線入射下校準的GBO S偏光板，可獲得一10：1偏光對比率。在未頻擾範例中，帶寬大約係18 nm。在頻擾範例中，帶寬大約係24 nm。較有利的係，此偏光消光足以在一OPU中用作一雷射二極體防護性濾光片。
應注意，A板及C板層厚度係相對較小。因此，期望以溶液將該等雙折射材料旋塗於基板上係較有利。更明確而言，使用一旋塗技術將會允許在一相對於較大區域上，在所需厚度及均勻性下沈積該等層。相比之下，傳統聚合物共擠壓製程可能無法精確地提供該些薄層。儘管A/C板S偏光板已模型化為具有50個重複單元，但更多或更少的延遲板對亦可行。應注意，一更細薄的堆疊設計將會具有一更少飽和的反射頻帶，同時很少改變透射頻譜。
如上述，已知GBO偏光板相當容忍一入射錐體。參考圖13，顯示在中心波長λ＝405 nm下的透射率及透射偏光對比率之角回應。此頻擾偏光板具有超過±23°角帶寬以維持至少10：1對比。實際上，在一般±7°藍紫雷射二極體發散錐體上的一完全偏光對比頻譜幾乎與法線入射頻譜相同。
可採用一類似方式來設計其他GBO結構，諸如一A/C板P偏光板、O/O板S偏光板及一O/O板P偏光板，但此處未模型化。在各情況下，各組態將會由於可用雙折射材料及處理約束(例如光軸校準)而要求某些最佳化。此外，各組態可包括一二不同LCP混合物(例如一用於A板層而一用於C板層)。應注意，將該等材料主指數選擇為極類似允許在足夠波長及角帶寬下設計並製造該GBO偏光板，以在OPU系統中用作雷射防護性濾光片。
在參考圖5、7、9及10所示及/或所述之各具體實施例中，該多層堆疊包括複數個交替雙折射層。或者，一GBO偏光板可使用與複數個各向同性層交替的複數個雙折射層來加以製造。
參考圖14，基於該GBO效應，顯示依據本發明之另一具體實施例一在一OPU中用作一防護性濾光片之反射性偏光板。反射性偏光板200，其具有一交替A板/各向同性材料組態，包括在一透明基板209之一第一表面上置放的一QW元件堆疊201。QW堆疊201包括一包括一第一雙折射材料之第一複數個元件，其與一由一各向同性材料所形成之第二複數個元件交替。在該第一複數個元件中的各元件(例如203)具有一第一實體厚度d1 、一第一雙折射率集{n1o ,n1e }，並作為一A板延遲板而定向，其光軸平行於X軸。在該第二複數個元件中的各元件(例如202)具有一第二實體厚度d2 與一第二雙折射率n2 。在該第一複數個元件中的各元件係一光學延遲板。
在操作中，定義一中心波長與一帶寬的光205係在一半錐體大小△θ下，以一入射角θ 206，沿XZ平面入射在反射性偏光板200上。在該等如裝置200所示的兩個組成延遲板之該等定向下，主要透射S偏光208，而主要反射P偏光207。因此，此反射性偏光板係稱為一S偏光板。
在此A板/各向同性交替元件設計中，該第一雙折射材料之正常折射率係大約匹配該各向同性材料之折射率。此Z指數匹配設計具有一獨特屬性，即P偏光反射率係依賴於入射角。在錐體中心處的標稱入射角θ以及標稱中心波長下，該第一複數個元件及該第二複數個元件之光學厚度大約對應於四分之一波長。
在錐體中心處的標稱入射角θ下及標稱中心波長下，該S偏光板之基本單元係經組態成一半波長。對於一在該第一複數個元件及該第二複數個各向同性層中組態成A板之正單軸材料(如圖14所示)，使用該等第一雙折射材料之正常及非常指數與該第二材料之各向同性指數及中心波長λ0 來計算半波光學厚度(HWOT)： 其中n1o ＝n2 且n1e >n1o 。同樣地，對於一在該第一複數個層(圓盤狀指數光率體，此處未顯示)及該第二複數個各向同性層中組態成A板之負單軸晶體，HWOT係使用該第一雙折射材料之正常及非常指數與該第二材料之各向同性折射率來計算，但如等式(10)，該些係藉由n1o ＝n2 且n1e <n1o 而相關。
一般而言，任一單軸及/或雙軸雙折射層均可具有任一第二各向同性層的第一雙折射材料。視需要地，該第二複數個各向同性層用作該第一複數個雙折射層之校準層。視需要地，連續重複單元之中心波長係橫跨該偏光板之厚度而變化(例如，HWOT係頻擾，使得更靠近膜出口之重複單元之中心波長係更短而更靠近基板之重複單元之中心波長係更長，反之亦然)。比較中心重複單元，對於最外部重複單元，一典型頻擾部分係小於±10%。
參考圖15，基於該GBO效應，顯示依據本發明之另一具體實施例一在一OPU中用作一防護性濾光片之反射性偏光板。反射性偏光板210，其具有一交替A板/各向同性材料組態，包括在一透明基板219之一第一表面上置放的一QW元件堆疊211。QW堆疊211包括一包括一第一雙折射材料之第一複數個元件，其與一由一各向同性材料所形成之第二複數個元件交替。在該第一複數個元件中的各元件(例如213)具有一第一實體厚度d1 、一第一雙折射率集{n1o ,n1e }，並作為一A板延遲板而定向，其光軸平行於Y軸。在該第二複數個元件中的各元件(例如212)具有一第二實體厚度d2 與一第二雙折射率n2 。在該第一複數個元件中的各元件係一光學延遲板。
在操作中，定義一中心波長與一帶寬的光215係在一半錐體大小△θ下，以一入射角θ 216，沿XZ平面入射在反射性偏光板210上。在該等兩個組成延遲板之定向如裝置210所示之情況下，主要透射P偏光218，而主要反射S偏光217。因此，此反射性偏光板係稱為一P偏光板。
在此A板/各向同性交替元件設計中，該第一雙折射材料之正常折射率係大約匹配該各向同性材料之折射率。此Z指數匹配設計具有一獨特屬性，即P偏光反射率係獨立於入射角。在錐體中心處的標稱入射角θ以及標稱中心波長下，該第一複數個元件及該第二複數個元件之光學厚度大約對應於四分之一波長。
在錐體中心處的標稱入射角θ下及標稱中心波長下，該S偏光板之基本單元係經組態成一半波長。對於一在該第一複數個元件及該第二複數個各向同性層中組態成A板之正單軸材料(如圖15所示)，使用該等第一雙折射材料之正常及非常指數與該第二各向同性材料之折射率及中心波長λ0 來計算半波光學厚度(HWOT)， 其中n1o ＝n2 且n1e >n1o 。同樣地，對於一在該第一複數個層(圓盤狀指數光率體，此處未顯示)及該第二複數個各向同性層中組態成A板之負單軸晶體，HWOT係使用該第一雙折射材料之正常及非常指數與該第二材料之各向同性折射率來計算，但如等式(11)，該些係藉由n1o ＝n2 及n1e <n1o 而相關。
在一P偏光板之情況下，S偏光始終與該等層介面相切。結果，各層之相位厚度利用一類似於一各向同性層之表達式。一般而言，任一單軸及/或雙軸雙折射層均可具有任一第二各向同性層的第一雙折射材料。視需要地，該第二複數個各向同性層用作該第一複數個雙折射層之校準層。視需要地，連續重複單元之中心波長係橫跨該偏光板之厚度而變化(例如，該HWOT係頻擾，使得更靠近膜出口之重複單元之中心波長係更短而更靠近基板之重複單元之中心波長係更長，反之亦然)。比較中心重複單元，對於最外部重複單元，一典型頻擾部分係小於±10%。
參考圖16，基於該GBO效應，顯示依據本發明之另一具體實施例一在一OPU中用作一防護性濾光片之反射性偏光板。反射性偏光板220，其具有一交替小角度傾斜O板/各向同性組態，包括在一透明基板229之一第一表面上置放的一QW元件堆疊221。QW堆疊221包括一包括一第一雙折射材料之第一複數個元件，其與一由一各向同性材料所形成之第二複數個元件交替。在該第一複數個元件中的各元件(例如223)具有一第一實體厚度d1 、一第一雙折射率集{n1o ,n1e }，並作為一O板延遲板而定向，其光軸與基板平面形成小於45度的一銳角，且其光軸係平行於XZ座標平面。在該第二複數個元件中的各元件(例如222)具有一第二實體厚度d2 與一第二雙折射率n2 。在該第一複數個元件中的各元件係一光學延遲板。在錐體中心處的標稱入射角θ以及標稱中心波長下，在該第一及第二複數個雙折射元件中各元件之光學厚度大約對應於一QW。
在操作中，定義一中心波長與一帶寬的光225係在一半錐體大小△θ下，以一入射角θ 226，沿XZ平面入射在反射性偏光板220上。在該等兩個組成延遲板之定向如裝置220所示之情況下，主要透射S偏光228，而主要反射P偏光227。因此，此反射性偏光板係稱為一S偏光板。
該第一複數個延遲板元件之光軸與基板平面之偏差係小於45度，更佳的係小於15度，且更佳的係小於5度。一般而言，光軸校準偏差係該光校準、光固化製程之一人為因素且係所使用雙折射及光校準材料之一參數。儘管更多涉及對於一法線外入射光沿該等系統XYZ座標具有傾斜光軸之該等雙折射元件之有效指數，但其可使用一以4x4矩陣為主的計算演算法來加以適當評估，如等式6a至6c所示。在法線入射下，當d 1 n 1 x ＋d 2 n 2 ＝λ0 /2, (12)及當沿S平面之指數幾乎匹配(即n2 n1y )時，獲得HWOT。
視需要地，該第二複數個各向同性層用作該第一複數個雙折射層之校準層。視需要地，連續重複單元之中心波長係橫跨該偏光板之厚度而變化(例如，HWOT係頻擾，使得更靠近膜出口之重複單元之中心波長係更短而更靠近基板之重複單元之中心波長係更長，反之亦然)。比較中心重複單元，對於最外部重複單元，一典型頻擾部分係小於±10%。
參考圖17，基於該GBO效應，顯示依據本發明之另一具體實施例一在一OPU中用作一防護性濾光片之反射性偏光板。反射性偏光板230，其具有一交替小角度傾斜O板/各向同性組態，包括在一透明基板239之一第一表面上置放的一QW元件堆疊231。QW堆疊231包括一由一第一雙折射材料所形成之第一複數個元件，其與一由一第二雙折射材料所形成之第二複數個元件交替。在該第一複數個元件中的各元件(例如233)具有一第一實體厚度d1 、一第一雙折射率集{n1o ,n1e }，並作為一O板延遲板而定向，光軸與基板平面形成小於45度的一銳角且其光軸係平行於YZ座標平面。在該第二複數個元件中的各元件(例如232)具有一第二實體厚度d2 與一第二雙折射率n2 。在該第一複數個元件中的各元件係一光學延遲板。
在操作中，定義一中心波長與一帶寬的光235係在一半錐體大小△θ下，以一入射角θ 236，沿XZ平面入射在反射性偏光板230上。在該等兩個組成延遲板之定向如裝置230所示之情況下，主要透射P偏光238，而主要反射S偏光237。因此，此反射性偏光板係稱為一P偏光板。
該第一複數個延遲板元件之光軸與基板平面之偏差係小於45度，更佳的係小於15度，且更佳的係小於5度。一般而言，光軸校準偏差係該光校準、光固化製程之一人為因素且係所使用雙折射及光校準材料之一參數。儘管更多涉及對於一法線外入射光沿該等系統XYZ座標具有傾斜光軸之該些雙折射層之有效指數並可使用一以4x4矩陣為主的計算演算法來加以適當評估，但對於法線入射光之該等指數可表示為等式7a－c。在法線入射下，當d 1 n 1 y ＋d 2 n 2 ＝λ0 /2, (13)及當沿P平面之該等指數幾乎匹配(即n2 n1x )時，獲得HWOT。
在參考圖14、15、16及17所示及/所論述之各具體實施例中，在該第一複數個雙折射層內的有效非常波折射率與在該第二複數個各向同性層內的有效折射率失配，使得獲得用於一平行於該非常波方向而校準之第一線性偏光的一高反射。同樣地，在該第一複數個雙折射層內的有效正常波折射率與該第二複數個各向同性層內的有效折射率係大約匹配，使得獲得用於一平行於普通波方向而校準之第二線性偏光之一高透射。或者，在該第一複數個雙折射層內的有效正常波折射率與該第二複數個各向同性層內的有效折射率失配，使得獲得用於一平行於普通波方向而校準之第一線性偏光之一高反射。同樣地，在該第一複數個雙折射層內的有效正常波折射率與該第二複數個各向同性層內的有效折射率係大約匹配，使得獲得用於一平行於普通波方向而校準之第二線性偏光之一高透射。
在參考圖14、15、16及17所示及/或所述之各具體實施例中，各A板及O板延遲板要求一專用校準層，出於說明目的，將其從圖示中省略。用於各校準層之光化學針對不同層材料/定向相同或不同。
參考圖18，顯示圖14所示S偏光板200之基本單元之一示意圖，其包括該等校準層。基本單元201包括第一A板光學延遲板元件203與第二各向同性元件202。A板延遲板元件203包括一雙折射層2032，其具有一第一實體厚度d1 、一第一雙折射率集{n1o ,n1e }，且作為一光軸平行於X軸之A板而定向、及一非雙折射(或極弱雙折射)層2031，其具有一第三層厚度d3 與一第三各向同性折射率n3 。此層2031係用以在光曝光時定向(校準)A板層2032。各向同性第二元件202係由一具有一第二實體厚度d2 與一第二折射率n2 之各向同性材料形成。
基本單元201係經組態用以在錐體中心處的標稱入射角θ及標稱中心波長下具有半波光學厚度(HWOT)。更明確而言，依據以下，在錐體中心處的標稱入射角θ以及標稱中心波長下，層2032、2031及202之光學厚度相加至一HWOT： 其中θ係空氣中的入射角。對於在折射率na 的浸沒媒介中的入射，sin(θ)係由na sin(θ)來替換。
在參考圖18所述之具體實施例中，A板元件203包括校準層2031。依據另一具體實施例，各向同性元件202提供構件以校準A板元件203(即A板元件203不需要包括校準層2031)。實際上，在實務中可能該第二複數個各向同性元件用作該第一複數個雙折射層之校準材料。對於在λ＝405 nm中心波長下設計的一偏光板，該些各向同性校準層一般在數十奈米級別上。
類似於圖18所示及/或上述之基本單元還可設計用於參考圖15、16及17所述之偏光板，該等雙折射層之組態可理解為一A板及/或O板組合。例如，該A板層可以係一具有一較小平面外傾斜之O板，使得該層之平面內延遲組件大於其平面外延遲組件。
作為一包含交替A板/各向同性層之GBO反射性S偏光板之一計算範例，模型化一在λ＝405 nm下具有指數{n1o ,n1e }為{1.61,1.75}之商用LCPA板層交替一在λ＝405 nm下具有n2 ＝1.69之商用光校準層材料之重複QW堆疊。可預期，將會同時反射X偏極及Y偏極線性偏光，因為各向同性層指數位於該A板材料之正常及非常指數之間。
圖19說明在標稱校準層指數匹配該A板層之正常指數時的理論頻譜。更明確而言，圖19顯示用於Tpp(P偏光輸入與P偏光透射輸出)與Tss(S偏光輸入及S偏光透射輸出)之透射頻譜。儘管用於該等兩個重複層之該等指數在λ＝405 nm下沿S平面而匹配，但散佈差異在頻帶邊緣產生一用於S偏光的較小反射頻帶。在此情況下，頻帶內S偏光透射將會具有漣波。
在上述具體實施例中，一直假定該等ChLC反射偏光板與該GBO交替層反射性偏光板之各偏光板用作一在所需偏光平面內具有低損失之光學元件。因此，較佳的係該些多層膜偏光板之外表面係塗布一抗反射(AR)堆疊。如在旋塗聚合物層與真空室塗布介電AR層之許多整合範例中所常見的，可選擇一單或雙基板方案。
參考圖20，顯示依據本發明之一具體實施例之一AR塗布笛卡兒反射性偏光板之一示意圖。笛卡兒偏光板300包括一多層偏光堆疊301、一第一AR多層堆疊302、一第二AR多層堆疊303及一保護性光學硬塗層(例如漆)304，其全部均由一單一透明基板309來支撐。更明確而言，多層偏光堆疊301係置放於透明基板309之一第一表面上，而第一AR多層堆疊302係置放於透明基板309之第二相對表面上。保護性光學硬塗層304係置放於多層偏光堆疊301與第二AR多層堆疊303之間。
多層偏光堆疊301包括一以光校準液晶為主的笛卡兒偏光堆疊，其(例如)可包括一QWP/ChLC/QWP堆疊、一交替QW延遲板/QW延遲板堆疊或一交替QW延遲板/QW各向同性層堆疊。適當以光校準液晶為主的偏光堆疊之某些範例係說明於圖2、5、7、9、10、14、15、16及17中。
當此笛卡兒偏光板係用以引起很少內部損失之優先透射及反射(即衰減功能)時，定義一中心波長及一帶寬之入射光305係在一半錐體大小△θ下，以一入射角306θ，沿XZ平面撞擊在該笛卡兒偏光板上。取決於該多層偏光堆疊之組態，在該定義帶寬內的S偏光或P偏光係得到主要透射308而該主要透射偏光之正交係得到主要反射307。
參考圖21，顯示依據本發明之另一具體實施例之一AR塗布笛卡兒反射性偏光板之一示意圖。笛卡兒偏光板350包括一第一透明基板359A，其具有一置放於其一第一表面上的多層偏光堆疊351與一置放於其一第二相對表面上的第一AR多層堆疊352上。第一透明基板359A係經由一光學黏附層354而層疊至一第二透明基板359B之一第一表面。一第二AR多層堆疊353係置放於第二透明基板359B之一第二相對表面上。
多層偏光堆疊351包括一以光校準液晶為主的笛卡兒偏光堆疊，其(例如)可包括一QWP/ChLC/QWP堆疊、一交替QW延遲板/QW延遲板堆疊或一交替QW延遲板/QW各向同性層堆疊。適當以光校準液晶為主的偏光堆疊之某些範例係說明於圖2、5、7、9、10、14、15、16及17中。
當此笛卡兒偏光板係用以引起一具有很少內部損失之優先透射及反射(即衰減功能)時，定義一中心波長及一帶寬之入射光355係在一半錐體大小△θ下，以一入射角356 θ，沿XZ平面而撞擊在該笛卡兒偏光板上。取決於該多層偏光堆疊之組態，在該定義帶寬內的S偏光或P偏光係得到主要透射358而該主要透射偏光之正交係得到主要反射357。
在參考圖2、5、7、9、10、14、15、16、17、20及21所述之上述具體實施例中，該光校準笛卡兒偏光板包括至少三個雙折射元件，各包括一校準/定向層與一液晶聚合物層。一般而言，該校準層(如上述其係稱為一線性光可聚合(LPP)膜或一光可定向聚合物網路(PPN))係施加作為一線性光聚合物溶液，使用偏極紫外光來加以結構化/校準，並在未偏極光下使用一第一交聯步驟來加以穩定。一旦固定該校準層，便在該LPP層上施加(例如旋塗)一液晶聚合物材料溶液。如此項技術者所習知，該LCP溶液一般包括可交聯液晶單體、低聚物及/或具有可交聯基團之聚合物先驅物。視需要地，該LCP層包括一對掌性摻雜劑。一旦該LCP層在該LPP膜之定向下施加，接著便將該LCP層曝光於未偏光的紫外光用於一第二交聯步驟。結果係一具有一預建立定向圖案之交聯、光學結構化液晶聚合物。該校準層聚合物之光化學交聯與該等LCP分子之後續交聯係期望用以在高功率照明與短波長雷射曝光(例如405 nm)下改良偏光板可靠性。
在參考圖2、5、7、9、10、14、15、16、17、20及21所述之各上述具體實施例中，該光校準笛卡兒偏光板係作為一空氣入射偏光板來加以顯示/論述。或者，依據本發明之光校準笛卡兒偏光板具有一浸沒偏光板組態。特定言之，該等多層堆疊可浸沒於稜鏡及/或楔狀基板內。在該些具體實施例中，該光校準笛卡兒偏光板可用作一偏極光束分光器或組合器。較有利的係，從浸沒媒介之額外光程長度將有助於簡化設計。較有利的係，該些光校準、光固化笛卡兒偏光板可使用一準直光束或一光錐體，在一法線入射或一角度下使用。在參考圖2、5、7、9、10、14、15、16、17、20及21所述之各上述具體實施例中，該笛卡兒偏光板一直在一λ ＝405 nm中心定位之波長頻帶上加以論述/模型化。儘管該以光校準LCP為主的笛卡兒偏光板在OPU中在藍/紫頻帶之較高功率、相對較低波長環境下使用較為有利，但其還期望在其他波長及/或用於其他應用下較有用。實際上，針對OPU防護性濾光片所引用之最適度偏關對比率10：1係用作一範例，而非該光校準、光固化笛卡兒偏光板製造技術之能力之一限制。
當然，該等上述具體實施例一直僅作為範例而提供。習知此項技術者應瞭解，將會運用各種修改、替代性組態及/或等效物而不會脫離本發明之精神及範疇。例如，預期在該等光校準GBO偏光中使用一連續張開LCPO板而非一均勻傾斜O板延遲板層。此外，分別在該等膽固醇及GBO偏光板內組態為QWP及QW層之A板延遲板將可能製造有一極小的斜角。關於該光校準ChLC偏光板，在該ChLC層之兩側上的多層消色差QWP可用以增強線性至圓形偏光轉換效能，反之亦然。此外，在所謂的ChLC偏光板中，該光校準、光固化處理技術可代之利用任一對掌性液晶混合物。例如，若使用一對掌性向列LC來提供膽固醇膜，則該等個別LC分子之光軸將會平行於基板平面而校準，但具有一透過該對掌性LC膜之厚度的扭曲，使得螺旋軸垂直於基板而校準。一般而言，此點要求額外對掌性媒劑摻雜一正常向列LC混合物。另一方面，一鐵電LC由於在該鐵電LC混合物中發現的一系列自發偏光向量之能量最小化而具有一自然扭曲。在此情況下，該螺旋軸仍垂直於該基板而校準，但個別LC分子之光軸一般不定向於基板平面內。該鐵電LC之光軸係在一半錐角下傾斜，一般相對於螺旋軸在10°與45°之間。沿膜厚度方向，遍及所有方向角之光軸進動確保針對一適當波長範圍發生一布拉格反射。由於該鐵電LC之平面外傾斜，實現一更小有效平面內雙折射。因此，組態成一螺旋扭曲狀態之鐵電LC之反射帶寬係小於一膽固醇LC以獲得相同固有材料雙折射性。據此，因此希望本發明之範疇僅由申請專利範圍之範疇來加以限制。
10．．．OPU
20．．．半導體雷射光源陣列
21．．．第一LD
22．．．第二LD
23．．．第三LD
25．．．偏光板陣列/防護性濾光片陣列
30．．．偏極光束組合器(PBC)立方體陣列
35．．．透鏡系統
36．．．物鏡
37．．．透鏡
40．．．漏光鏡面
41．．．四分之一波板(QWP)
42．．．碟片媒體
45．．．主光二極體
46．．．監控光二極體(PD)
49．．．共用光路徑
50．．．反射性偏光板/膽固醇層
51．．．膽固醇液晶(ChLC)薄膜層
52．．．第一抗反射(AR)塗層
53．．．第二抗反射塗層
54A．．．第二QWP
54B．．．第一四分之一波板(QWP)
56．．．入射角θ
57．．．水平偏光
58．．．垂直偏光
59．．．透明基板
100．．．反射性偏光板
101．．．QW光校準雙折射元件堆疊/基本單元
102．．．第二光學延遲板元件/第二C板光學延遲元件
103．．．第一光學延遲板元件/第一A板光學延遲板元件
105．．．光
106．．．入射角θ
107．．．反射
108．．．透射
109．．．透明基板
110．．．反射性偏光板
111．．．QW光校準雙折射元件堆疊
112．．．第二光學延遲板元件
113．．．第一光學延遲板元件
115．．．光
116．．．入射角θ
117．．．反射
118．．．透射
119．．．透明基板
120．．．反射性偏光板121 QW光校準雙折射元件堆疊
122．．．元件
123．．．元件
125．．．光
126．．．入射角θ
127．．．反射
128．．．透射
129．．．透明基板
130．．．反射性偏光板
131．．．QW光校準雙折射元件堆疊
132．．．元件
133．．．元件
135．．．光
136．．．入射角θ
137．．．反射
138．．．透射
139．．．透明基板
200．．．反射性偏光板
201．．．QW元件堆疊
202．．．第二各向同性元件
203．．．A板光學延遲板元件
205．．．光
206．．．入射角θ
207．．．反射
208．．．透射
209．．．透明基板
210．．．反射性偏光板
211．．．QW元件堆疊
212．．．元件
213．．．元件
215．．．光
216．．．入射角θ
217．．．反射
218．．．透射
219．．．透明基板
220．．．反射性偏光板
221．．．QW元件堆疊
222．．．元件
223．．．元件
225．．．光
226．．．入射角θ
227．．．反射
228．．．透射
229．．．透明基板
230．．．反射性偏光板
231．．．QW元件堆疊
232．．．元件
233．．．元件
235．．．光
236．．．入射角θ
237．．．反射
238．．．透射
239．．．透明基板
300．．．笛卡兒偏光板
301．．．多層偏光堆疊
302．．．第一AR多層堆疊
303．．．第二AR多層堆疊
304．．．漆
305．．．入射光
306．．．入射角
307．．．反射
308．．．透射
309．．．透明基板
350．．．笛卡兒偏光板
351．．．多層偏光堆疊
352．．．第一AR多層堆疊
353．．．第二AR多層堆疊
354．．．光學黏附層
355．．．入射光
356．．．入射角
357．．．反射
358．．．透射
359A．．．第一透明基板
359B．．．第二透明基板
1011．．．赫平等效QW層
1021．．．非雙折射層/第四各向同性層
1022．．．雙折射層
1031．．．非雙折射層/第三各向同性層
1032．．．雙折射層
2031．．．非雙折射層
2032．．．雙折射層/A板層
結合附圖，根據上面詳細說明，已明白本發明之進一步特徵及優點，其中：圖1顯示一先前技術3波長HD－DVD/DVD/CD光學擷取系統之一範例；圖2係依據本發明之一具體實施例一用於一光學擷取之以膽固醇液晶為主反射性偏光板之一示意圖；圖3說明一非消色差QWP/10週期膽固醇LC/非消色差QWP反射性偏光板之模型化透射頻譜；圖4說明一非消色差QWP/10週期膽固醇LC/非消色差QWP反射性偏光板之模型化透射頻譜，顯示'P'偏光之一高反射率；圖5係依據本發明之一具體實施例之一多層GBO S偏光板之一示意圖，其包括複數個交替A板/C板元件，其中該等A板元件具有其沿X軸定向之慢軸；圖6係圖5所示之S偏光板之一基本單元之一透視圖；圖7係依據本發明之一具體實施例之一多層GBO P偏光板之一示意圖，其包括複數個交替A板/C板元件，其中該等A板元件具有其沿Y軸定向之慢軸；圖8係圖7所示之P偏光板之一基本單元之一透視圖；圖9係依據本發明之一具體實施例之一多層GBO S偏光板之一示意圖，其包括複數個交替O板/O板元件；圖10係依據本發明之一具體實施例之一多層GBO P偏光板之一示意圖，其包括複數個交替O板/O板元件；圖11係圖5所示之S偏光板之基本單元之一透視圖，其顯示該等校準層；圖12顯示針對一法線入射錐體照明一藍紫頻帶反射性笛卡兒偏光板之模型化透射頻譜；圖13顯示模型化S偏光及P偏光透射率輪廓對AOI(頂部曲線)與'S'與'P'透射率比(底部曲線)；圖14係依據本發明之一具體實施例之一多層GBO S偏光板之一示意圖，其包括複數個交替A板/各向同性元件，其中該等A板元件具有其沿X軸定向之慢軸；圖15係依據本發明之一具體實施例之一多層GBO P偏光板之一示意圖，其包括複數個交替A板/各向同性元件，其中該等A板元件具有其沿Y軸定向之慢軸；圖16係依據本發明之一具體實施例之一多層GBO S偏光板之一示意圖，其包括複數個交替O板/各向同性元件，其中該等O板元件具有其在p平面內定向之慢軸；圖17係依據本發明之一具體實施例之一多層GBO P偏光板之一示意圖，其包括複數個交替O板/各向同性元件，其中該等O板元件具有其在YZ平面內定向之慢軸；圖18係圖14所示之S偏光板之基本單元之一透視圖，其顯示該等校準層；圖19顯示針對一法線入射錐體照明一藍紫頻帶交替A板/各向同性層反射性偏光板之模型化反射頻譜；圖20顯示依據本發明之一具體實施例在該基板及該多層偏光堆疊上具有外部AR塗層之一線性笛卡兒偏光板之一示意圖；以及圖21顯示依據本發明之一具體實施例在兩個基板上具有外部AR塗層之一線性笛卡兒偏光板之一示意圖。應注意，在所有附圖中，相同特徵係藉由相同參考數位來加以識別。
100．．．反射性偏光板
101．．．QW光校準雙折射元件/基本單元
102．．．第二光學延遲板元件/第二C板光學延遲元件
103．．．第一光學延遲板元件/第一A板光學延遲板元件
105．．．光
106．．．入射角θ
107．．．反射
108．．．透射
109．．．透明基板

Claims (16)

  1. 一種笛卡兒偏光板，其包含：一透明基板；以及至少三個雙折射元件，其係層疊於該透明基板之一第一表面上，各雙折射元件包括：一聚合光校準校準層；以及一交聯液晶聚合物層；其中該等三個雙折射元件之各元件之光學厚度係經選擇使得該笛卡兒偏光板在一預定波長下透射具有一第一偏光之光，並在該預定波長下反射具有一第二正交偏光之光，在該預定波長下透射之光係自一光學擷取單元內的一雷射二極體發射；以及其中該笛卡兒偏光板係為一巨雙折射光學元件偏光板。
  2. 如請求項1之笛卡兒偏光板，其中該等至少三個雙折射元件包括一第一複數個A板元件，其與一第二複數個C板元件交替，且其中在該第一及第二複數個元件中的相鄰元件具有一在該預定波長下實質等於一半波之組合光學厚度。
  3. 如請求項1之笛卡兒偏光板，其中該等至少三個雙折射元件包括一第一複數個O板元件，其與一第二複數個O板元件交替，且其中在該第一及第二複數個O板元件中的相鄰元件具有一在該預定波長下實質等於一半波之組合光學厚度。
  4. 如請求項3之笛卡兒偏光板，其中該第一及第二複數個O板元件光軸在相同平面內，且其中該第一複數個O板元件之該等光軸具有一小於該第二複數個O板元件之該等光軸之斜角的斜角。
  5. 如請求項3之笛卡兒偏光板，其中該第一及第二複數個O板元件光軸在正交平面內。
  6. 如請求項1之笛卡兒偏光板，其中該等至少三雙折射元件包括一第一複數個A板元件，其中該第一複數個A板元件與一第二複數個實質各向同性元件交替，且其中在該第一及第二複數個元件中的相鄰元件具有一在該預定波長下實質上等於一半波之組合光學厚度。
  7. 如請求項1之笛卡兒偏光板，其中該等至少三雙折射元件包括一第一複數個O板元件，其中該第一複數個O板元件與一第二複數個實質各向同性元件交替，且其中在該第一及第二複數個元件中的相鄰元件具有一在該預定波長下實質上等於一半波之組合光學厚度。
  8. 如請求項1之笛卡兒偏光板，其中各聚合光校準校準層與各交聯液晶聚合物層在該預定波長下具有一實質等於一四分之一波之光學厚度，使得該等至少三個雙折射元件提供一四分之一波交替層堆疊。
  9. 如請求項8之笛卡兒偏光板，其中各交聯液晶聚合物層係一A板與一O板之一。
  10. 如請求項9之笛卡兒偏光板，其中各聚合光校準校準層係實質上各向同性。
  11. 如請求項1至10中任一項之笛卡兒偏光板，其包括沈積於該透明基板之一第二表面上的一第一抗反射塗層。
  12. 如請求項11之笛卡兒偏光板，其包括沈積於該等至少三個雙折射元件之表面上的一第二抗反射塗層。
  13. 如請求項11之笛卡兒偏光板，其包括一第二透明基板，該第二透明基板具有一層疊至該等至少三個雙折射元件的第一側與一具有一第二抗反射塗層沈積於其上的第二側。
  14. 如請求項1至10中任一項之笛卡兒偏光板，其包括一硬塗層用於保護該等至少三個雙折射層。
  15. 一種製造一笛卡兒偏光板之方法，其包含以下步驟：提供在一透明基板上層疊的至少三個雙折射元件，各雙折射元件包括：一聚合光校準校準層；以及一交聯液晶聚合物層；其中選擇該等三個雙折射元件之各元件之光學厚度，使得該笛卡兒偏光板在一預定波長下透射具有一第一偏光之光，並在該預定波長下反射具有一第二正交偏光之光，在該預定波長下透射之光係自一光學擷取單元內的一雷射二極體發射，以及其中該笛卡兒偏光板係為一巨雙折射光學元件偏光板。
  16. 如請求項15之方法，其中提供該等至少三個雙折射元件之該步驟包括： 施加一線性光聚合物溶液於一表面上以提供一聚合校準層；使用偏極紫外輻射來照射該聚合校準層，以引發一預定結構並形成該聚合光校準校準層；施加一第一液晶聚合物先驅物溶液至該聚合光校準校準層以形成一液晶聚合物層，及使用紫外光來照射該液晶聚合物先驅物層以提供該交聯液晶聚合物層。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6524675B1 (en) 1999-05-13 2003-02-25 3M Innovative Properties Company Adhesive-back articles
JP2009087413A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Hitachi Media Electoronics Co Ltd 光ディスクドライブ装置、光ピックアップ及びそれに用いられる光学部品
JP2009181689A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Jds Uniphase Corp ２ミラー位相シフタを有する光ピックアップ・ユニット
US20090245074A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-01 Tunable Optix Corporation Pick-up head assembly for optical disc employing electrically tunable liquid crystal lens
EP2366077B1 (en) * 2008-11-19 2018-08-15 3M Innovative Properties Company Brewster angle film for light management in luminaires and other lighting systems
JP4834168B2 (ja) * 2009-06-24 2011-12-14 パナソニック株式会社 光ピックアップ装置
JP5552008B2 (ja) * 2009-09-30 2014-07-16 Ｈｏｙａ株式会社 光情報記録再生光学系及び光情報記録再生装置
JP2011150775A (ja) * 2009-12-21 2011-08-04 Sanyo Electric Co Ltd 光ピックアップ装置
JP2011141937A (ja) * 2010-01-08 2011-07-21 Sanyo Electric Co Ltd 発光装置、光ピックアップ装置およびその製造方法
JP2011175690A (ja) * 2010-02-23 2011-09-08 Sanyo Electric Co Ltd 光ピックアップ装置およびその製造方法
DE102010014783A1 (de) * 2010-04-13 2011-10-13 Leuze Electronic Gmbh & Co. Kg Optoelektronische Vorrichtung
JP2012064260A (ja) * 2010-09-14 2012-03-29 Sanyo Electric Co Ltd 光ピックアップ装置
KR101249656B1 (ko) * 2010-12-31 2013-04-01 코오롱인더스트리 주식회사 휘도증강필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
JP2013157056A (ja) * 2012-01-30 2013-08-15 Hitachi Media Electoronics Co Ltd 光ピックアップ、及び光ピックアップを用いた光ディスク装置
WO2016057464A1 (en) * 2014-10-06 2016-04-14 Applied Photophysics, Inc. Calibration device and uses thereof
US10067350B1 (en) * 2014-12-04 2018-09-04 Lockheed Martin Corporation System and method for providing multimode imaging, tracking, and ranging with a single lens
TWI558044B (zh) * 2014-12-09 2016-11-11 國立清華大學 連續光譜產生裝置及其組裝方法
US9991964B2 (en) * 2015-03-10 2018-06-05 Finisar Corporation Hybrid free space multiplexer for multichannel transmitter optical subassembly
CN107750343B (zh) 2015-06-15 2021-03-05 3M创新有限公司 包括反射-吸收型偏振器的光学叠堆
US10732524B2 (en) * 2015-07-31 2020-08-04 Asml Holding N.V. Optical system of an alignment system
EP3145036B1 (en) 2015-09-17 2020-03-18 Academia Sinica Supercontinuum generation apparatus and method
US10203489B2 (en) 2016-08-02 2019-02-12 Apple Inc. Optical system for head-mounted display
US10126120B2 (en) * 2016-10-06 2018-11-13 Southern Research Institute Determining angular position from index of refraction offset
US10809517B2 (en) 2017-10-18 2020-10-20 Raytheon Company Mirror coating, and method of use, to reduce polarization sensitivity
US10663777B2 (en) * 2017-12-26 2020-05-26 Coretronic Corporation Viewing angle switchable display module
CN207650518U (zh) 2017-12-26 2018-07-24 扬升照明股份有限公司 视角可切换装置以及视角可切换显示模块
US11977184B2 (en) 2018-01-09 2024-05-07 Seyond, Inc. LiDAR detection systems and methods that use multi-plane mirrors
US10996466B2 (en) 2019-02-05 2021-05-04 Facebook Technologies, Llc Waveplates on a curved surface and fabrication method thereof
WO2022234361A1 (en) * 2021-05-07 2022-11-10 3M Innovative Properties Company Multilayer optical film

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006014041A1 (en) * 2004-08-02 2006-02-09 Samsung Fine Chemicals Co.,Ltd Broadband reflective polarizer for liquid crystal display using overcoating method
US20060126459A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-15 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Optical pickup device with phase shift mirror
US7068344B2 (en) * 2003-02-24 2006-06-27 3M Innovative Properties Company Cholesteric liquid crystal optical bodies and methods of manufacture and use

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2403731A (en) 1943-04-01 1946-07-09 Eastman Kodak Co Beam splitter
US4312570A (en) 1979-09-14 1982-01-26 Rockwell International Corporation High reflectivity coated mirror producing 90 degree phase shift
JPH0410239A (ja) * 1990-04-25 1992-01-14 Sanyo Electric Co Ltd 光ピックアップ装置
US5196953A (en) 1991-11-01 1993-03-23 Rockwell International Corporation Compensator for liquid crystal display, having two types of layers with different refractive indices alternating
US6160597A (en) 1993-02-17 2000-12-12 Rolic Ag Optical component and method of manufacture
US6882384B1 (en) 1995-05-23 2005-04-19 Colorlink, Inc. Color filters and sequencers using color selective light modulators
US5912762A (en) 1996-08-12 1999-06-15 Li; Li Thin film polarizing device
KR100238077B1 (ko) 1997-01-28 2000-01-15 윤종용 평판을 사용하여 cd-r디스크에 호환하는 dvd디스크의 광픽업
US6819646B1 (en) 1999-01-19 2004-11-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical pickup, optical information recording/reproducing apparatus using the same, and phase variable wave plate used in the pickup and the apparatus
GB9902402D0 (en) 1999-02-03 1999-03-24 Rolic Ag Method of imparting preferred alignment, and liquid crystal device elements incorporating a preferred alignment
US6590707B1 (en) 2000-03-31 2003-07-08 3M Innovative Properties Company Birefringent reflectors using isotropic materials and form birefringence
JP4728542B2 (ja) * 2001-09-21 2011-07-20 株式会社リコー 光学素子、該光学素子を用いた光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置
US6975455B1 (en) 2000-04-18 2005-12-13 3M Innovative Properties Company Transflective layer for displays
DE60140028D1 (de) 2000-07-22 2009-11-12 Samsung Electronics Co Ltd Kompatibles optisches Abtastgerät
JP2002358683A (ja) * 2001-06-01 2002-12-13 Toyo Commun Equip Co Ltd 光ピックアップ装置
JP2002372624A (ja) * 2001-06-14 2002-12-26 Ricoh Co Ltd 偏光分離素子、半導体レーザユニットおよび光ピックアップ装置
JP4798679B2 (ja) * 2001-07-23 2011-10-19 日東電工株式会社 傾斜型位相差フィルムの製造方法、光学部材及び液晶表示装置
JP2003315548A (ja) * 2002-04-24 2003-11-06 Nitto Denko Corp 光学素子、面光源装置、液晶表示装置
KR20030093683A (ko) 2002-06-05 2003-12-11 삼성전자주식회사 호환형 광픽업
KR100464417B1 (ko) 2002-06-11 2005-01-03 삼성전자주식회사 2파장 광원 모듈을 채용한 광픽업 및 위치 공차 보정방법
JP4377633B2 (ja) * 2002-08-26 2009-12-02 大日本印刷株式会社 位相差光学素子、その製造方法及び液晶表示装置
KR100480615B1 (ko) 2002-09-06 2005-03-31 삼성전자주식회사 2파장 광원 모듈을 채용한 광픽업
JP2006505014A (ja) * 2002-10-30 2006-02-09 カラーリンク・インコーポレイテッド 複数の投写型ディスプレイシステムのための複数の斜め配向プレート補償器
US7094461B2 (en) * 2002-12-31 2006-08-22 3M Innovative Properties Company P-polarizer with large z-axis refractive index difference
KR100498478B1 (ko) 2003-01-16 2005-07-01 삼성전자주식회사 호환형 광픽업장치
KR20040076328A (ko) * 2003-02-25 2004-09-01 삼성전자주식회사 위상이동 코팅막이 형성된 광학소자를 구비하는 광픽업장치
US7123416B1 (en) * 2003-05-06 2006-10-17 Semrock, Inc. Method of making high performance optical edge and notch filters and resulting products
US7068430B1 (en) * 2003-05-06 2006-06-27 Semrock, Inc. Method of making highly discriminating optical edge filters and resulting products
JP2005055543A (ja) * 2003-08-07 2005-03-03 Super Technology Innovators Co Ltd 高分子光多層膜及び高分子光多層膜の製造方法
KR100612086B1 (ko) 2003-08-14 2006-08-14 주식회사 엘지화학 상이한 분산 비 값을 갖는 두 장 이상의 c 플레이트를포함하는 복합 광보상 c 플레이트 및 이를 사용한 액정표시 장치
JP2005141892A (ja) * 2003-10-16 2005-06-02 Nec Corp 光ヘッド装置および光学式情報記録又は再生装置
JP4155166B2 (ja) * 2003-11-10 2008-09-24 コニカミノルタオプト株式会社 光ピックアップ装置
JP4455051B2 (ja) * 2003-11-28 2010-04-21 大日本印刷株式会社 光学素子及びその製造方法、並びに液晶配向用基板及び液晶表示装置
US8164721B2 (en) 2003-12-11 2012-04-24 Tan Kim L Grating trim retarders
US7626661B2 (en) * 2003-12-11 2009-12-01 Jds Uniphase Corporation Polarization controlling elements
US7170574B2 (en) 2003-12-11 2007-01-30 Jds Uniphase Corporation Trim retarders incorporating negative birefringence
US7203001B2 (en) 2003-12-19 2007-04-10 Nanoopto Corporation Optical retarders and related devices and systems
JP4058638B2 (ja) 2004-02-10 2008-03-12 船井電機株式会社 光ピックアップ装置
JP4670244B2 (ja) 2004-02-12 2011-04-13 株式会社ニコン 多層膜光学部材およびその製造方法
US20050213471A1 (en) 2004-03-25 2005-09-29 Konica Minolta Opto, Inc. Reflecting optical element and optical pickup device
JP4389658B2 (ja) 2004-05-12 2009-12-24 旭硝子株式会社 光ピックアップ装置
US20060001969A1 (en) 2004-07-02 2006-01-05 Nanoopto Corporation Gratings, related optical devices and systems, and methods of making such gratings
JP4412095B2 (ja) * 2004-07-27 2010-02-10 ソニー株式会社 光ピックアップ、記録及び／又は再生装置
JP2006079798A (ja) 2004-08-09 2006-03-23 Sanyo Electric Co Ltd 光ピックアップ装置
TWI256633B (en) 2004-08-20 2006-06-11 Asustek Comp Inc Optical component set used in pick up head
TWI308659B (en) * 2004-09-27 2009-04-11 Far Eastern Textile Ltd Process for orienting rod-like liquid crystal molecules, and optical elements produced by using the same
JP4756342B2 (ja) * 2004-12-27 2011-08-24 Ｄｉｃ株式会社 光学フィルム、楕円偏光板、円偏光板、液晶表示素子、及び該光学フィルムの製造方法
US8237876B2 (en) 2005-05-25 2012-08-07 Kim Leong Tan Tilted C-plate retarder compensator and display systems incorporating the same
TWI282434B (en) 2005-06-15 2007-06-11 Asia Optical Co Inc Film layer structure of optical lens
JP2007072087A (ja) 2005-09-06 2007-03-22 Fujinon Sano Kk 光学素子及び光ピックアップ
EP1783520A3 (en) 2005-11-07 2008-01-09 JDS Uniphase Corporation Optical grating trim retarders
US20070165308A1 (en) 2005-12-15 2007-07-19 Jian Wang Optical retarders and methods of making the same
US20070139771A1 (en) 2005-12-15 2007-06-21 Jian Wang Optical retarders and methods of making the same
US7848020B2 (en) 2006-06-02 2010-12-07 Jds Uniphase Corporation Thin-film design for positive and/or negative C-plate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7068344B2 (en) * 2003-02-24 2006-06-27 3M Innovative Properties Company Cholesteric liquid crystal optical bodies and methods of manufacture and use
WO2006014041A1 (en) * 2004-08-02 2006-02-09 Samsung Fine Chemicals Co.,Ltd Broadband reflective polarizer for liquid crystal display using overcoating method
US20060126459A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-15 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Optical pickup device with phase shift mirror

Also Published As

Publication number Publication date
DK1892706T3 (da) 2012-08-27
EP1892706A1 (en) 2008-02-27
JP2008052897A (ja) 2008-03-06
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