TWI794373B

TWI794373B - 光學堆疊及偏振分光器

Info

Publication number: TWI794373B
Application number: TW107145869A
Authority: TW
Inventors: 智省貟; 約翰塔克李; 提摩西喬瑟夫尼維特; 蘇珊路薏絲肯特
Original assignee: 美商3M新設資產公司
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2023-03-01
Also published as: JP7326287B2; CN111492278A; US11493777B2; US20200387003A1; WO2019123141A1; KR20200100066A; JP2021507303A; TW201937248A; CN111492278B

Abstract

描述一種光學堆疊，其包括黏附至一第二反射偏振器的一第一反射偏振器。對於法向入射光及在一相同預定波長範圍內的各波長，各反射偏振器透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少90%。各反射偏振器包括複數個聚合干涉層，該複數個聚合干涉層主要藉由在該預定波長範圍內的光學干涉來反射及透射光。對於各別該第一反射偏振器及該第二反射偏振器，該複數個聚合干涉層中最遠離彼此之兩個聚合干涉層之間的一離距係d1及d2。d1小於d2達至少20%。描述包括該光學堆疊的偏振分光器及包括該偏振分光器的光學系統。

Description

光學堆疊及偏振分光器

偏振分光器可包括設置在相鄰稜鏡之斜邊之間的一反射偏振器。該反射偏振器可係一多層聚合膜。

在本說明之一些態樣中，提供一種光學堆疊，其包括黏附至一第二反射偏振器的一第一反射偏振器。對於法向入射光及在至少從400nm延伸至600nm之一相同預定波長範圍內的各波長，各反射偏振器透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少90%。介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的一角度小於約10度。各反射偏振器包括複數個聚合干涉層，該複數個聚合干涉層主要藉由在該預定波長範圍內的光學干涉來反射及透射光。對於各別該第一反射偏振器及該第二反射偏振器，該複數個聚合干涉層中最遠離彼此之兩個聚合干涉層之間的一離距係d1及d2。d1小於d2達至少20%。

在本說明之一些態樣中，提供一種偏振分光器(PBS)，其包括：一第一稜鏡，其包含一第一斜邊；一第二稜鏡，其包含面向該第一斜邊的一第二斜邊；及一光學堆疊，其經設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間且黏附至該第一斜邊及該第二斜邊。該光學堆疊包括黏附至一第二反射偏振器的一第一反射偏振器。對於法向入射光及在一相同預定波長範圍內的各波長，各反射偏振器透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少90%。介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的一角度小於約10度。各反射偏振器包括複數個聚合干涉層，該複數個聚合干涉層主要藉由在該預定波長範圍內的光學干涉來反射及透射光。對於各別該第一反射偏振器及該第二反射偏振器，該複數個聚合干涉層中最遠離彼此之兩個聚合干涉層之間的一離距係d1及d2。d1小於d2達至少20%。

在本說明之一些態樣中，提供一種光學構造，其包含設置在第一光學元件與第二光學元件之間且黏附至該第一光學元件及該第二光學元件的一光學堆疊。該光學堆疊包括面向該第一光學元件且黏附至一第二反射偏振器的一第一反射偏振器，該第二反射偏振器面向該第二光學元件。在從一較短第一波長延伸至一較長第二波長之一相同預定波長範圍內，各反射偏振器透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少80%。具有各別該第一波長及該第二波長且從面向各反射偏振器的該光學元件之一內部依45度入射在該反射偏振器上的重合之第一光線及第二光線被該反射偏振器反射作為在面向該反射偏振器的該光學元件內部彼此間隔開一分離距離的各別經反射之第一光線及第二光線。該第一反射偏振器之該分離距離係s1，且該第二反射偏振器之該分離距離係s2，且0<s1

s2。

在本說明之一些態樣中，提供一種包括一偏振分光器(PBS)之光學系統。該PBS包括一光學堆疊，該光學堆疊包含第一聚合反射偏振器及第二聚合反射偏振器。對於法向入射光及在從約400nm至約650nm之一波長範圍內的各波長，各反射偏振器透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少90%。該光學系統進一步包括：一光源，其面向該第二反射偏振器；及一成像器，其用於調變光，該成像器面向該第一反射偏振器。由該光源所發射且具有各別400nm及650nm波長的第一光線及第二光線在被該第二反射偏振器至少一次反射及至少一次透射、被該成像器沿重合路徑反射、且被該第一反射偏振器至少一次反射後離開該PBS作為各別離開之第一光線及離開之第二光線。該離開之第一光線與該離開之第二光線之間的一側向離距小於約20微米。

100‧‧‧多層光學膜/光學膜

102‧‧‧干涉層/光學層

102a‧‧‧干涉層/光學層/單軸拉伸層/高折射率(HIR)層/第一層

102b‧‧‧干涉層/光學層/低折射率(LIR)層/第二層

104‧‧‧膜表面

110‧‧‧入射光

120‧‧‧X軸或拉伸方向/拉伸軸

122‧‧‧Y軸或非拉伸軸/方向

200-1‧‧‧第一反射偏振器

200-2‧‧‧第二反射偏振器

202-1‧‧‧聚合干涉層

202-2‧‧‧聚合干涉層

203a‧‧‧聚合干涉層

203b‧‧‧聚合干涉層

204‧‧‧第一主表面

205a‧‧‧非干涉層

205b‧‧‧非干涉層

206a‧‧‧聚合干涉層

206b‧‧‧聚合干涉層

207a‧‧‧非干涉層

207b‧‧‧非干涉層

209‧‧‧中間層

210‧‧‧光學堆疊

214‧‧‧第二主表面

222‧‧‧通過軸

224‧‧‧通過軸

302-1‧‧‧聚合干涉層

302-2‧‧‧聚合干涉層

400-1‧‧‧第一反射偏振器

400-2‧‧‧第二反射偏振器

409‧‧‧黏著劑

410‧‧‧光學堆疊

419‧‧‧黏著劑層

429‧‧‧黏著劑層

446‧‧‧第一光學元件

448‧‧‧第二光學元件

450‧‧‧光學構造

461a‧‧‧第一光線

461b‧‧‧經反射之第一光線

462a‧‧‧第二光線

462b‧‧‧經反射之第二光線

471a‧‧‧第一光線

471b‧‧‧經反射之第一光線

472a‧‧‧第二光線

472b‧‧‧經反射之第二光線

500-1‧‧‧第一反射偏振器

500-2‧‧‧第二反射偏振器

509‧‧‧光學清透黏著劑層

510‧‧‧光學堆疊

530‧‧‧第一稜鏡

532‧‧‧第一斜邊

534‧‧‧第一光學清透黏著劑層/第一斜邊

540‧‧‧第二稜鏡

542‧‧‧第二斜邊

544‧‧‧第二光學清透黏著劑層

550‧‧‧偏振分光器(PBS)

555‧‧‧光軸

600-1‧‧‧第一聚合反射偏振器/第二反射偏振器

600-2‧‧‧第二聚合反射偏振器/第二反射偏振器

610‧‧‧光學堆疊

630‧‧‧第一稜鏡

640‧‧‧第二稜鏡

650‧‧‧偏振分光器(PBS)/第二稜鏡

670‧‧‧光源

672‧‧‧反射組件

673‧‧‧成像器

674a‧‧‧第一光線

674b‧‧‧第二光線

675‧‧‧光學系統；光線

676‧‧‧光線

677‧‧‧經反射光線

678a‧‧‧離開之第一光線

678b‧‧‧離開之第二光線

1224-1‧‧‧第一封包

1224-2‧‧‧第二封包

1300‧‧‧反射偏振器

1326a‧‧‧外非干涉層

1326b‧‧‧非干涉層

1326c‧‧‧外非干涉層

L1‧‧‧側向離距

Ra‧‧‧光學反射率

Rb‧‧‧光學反射率

Rp‧‧‧(通過狀態)平均反射率

s1‧‧‧分離距離

s2‧‧‧分離距離

Ta‧‧‧光學透射率

Tb‧‧‧光學透射率

Tp‧‧‧(通過狀態)平均透射率

a‧‧‧第一偏振狀態/通過軸

b‧‧‧第二偏振狀態

d1‧‧‧離距/距離

d2‧‧‧離距/距離

t₁‧‧‧厚度

t_N‧‧‧厚度

t_m‧‧‧厚度

t_m+1‧‧‧厚度

α‧‧‧角度

θ‧‧‧角度

λ0‧‧‧短波長頻帶邊緣

λ3‧‧‧長波長頻帶邊緣

λa‧‧‧第一波長

λb‧‧‧第二波長

圖1A係多層光學膜的示意透視圖。

圖1B係圖1A之多層光學膜之一部分的示意透視圖；圖2A係包括第一反射偏振器及第二反射偏振器之光學堆疊的示意性側視圖；圖2B係圖2A之光學堆疊的示意俯視圖；圖3係光學堆疊之層厚度特性曲線的示意圖；圖4係光學構造的示意截面圖；圖5係偏振分光器的示意側視圖；圖6A至圖6C係光學系統的示意截面圖；圖7係反射偏振器1300的示意截面圖；圖8係反射偏振器之透射率的示意標繪圖；及圖9係反射偏振器之反射率的示意標繪圖。

以下說明係參照所附圖式進行，該等圖式構成本文一部分且在其中係以圖解說明方式展示各種實施例。圖式非必然按比例繪製。要理解的是，其他實施例係經設想並可加以實現而不偏離本說明的範疇或精神。因此，以下之詳細敘述並非作為限定之用。

在一些實施例中，提供一種光學堆疊，其包括黏附在一起的第一反射偏振器及第二反射偏振器。第一反射偏振器及第二反射偏振器一般係經組態以反射在一相同預定波長範圍內之一阻斷偏振狀態的多層聚合光學膜。在一些情況中，在反射下，該等反射偏振器之一者具有較低阻斷狀態洩漏，且該等反射偏振器之另一者具有較低色彩離距。例如，一較厚反射偏振器(例如，具有干涉層之多於一個封包，其中各封包經調適以反射整個一相同預定波長範圍內之阻斷狀態)可用以提供較低阻斷狀態洩漏，且一較薄反射偏振器可用以導致沿重合光路徑傾斜入射在該反射偏振器上的藍光與紅光之光路徑之間的離距較小。在本說明之光學堆疊可實用於多種應用中，包括偏振分光器及顯示器應用。在一些實施例中，一種光學構造包括設置在兩個光學元件之間且黏附至該兩個光學元件的光學堆疊。該等光學元件可係例如稜鏡或透鏡。在一些實施例中，提供一種包括光學堆疊之偏振分光器(PBS)。PBS可用於顯示器或其他應用。在一些實施例中，一種光學系統包括具有光學堆疊之PBS，該光學堆疊經設置成使得較厚及/或具有較低阻斷狀態洩漏的一反射偏振器面向一光源，且使得較薄及/或具有較低色像差的一反射偏振器經設置成面向一成像器。例如，已發現此類光學系統可實用於頭戴式顯示器或微型投影機中。

在一些實施例中，本文所描述之反射偏振器可特徵化為一多層光學膜，其具有經組態以選擇性透射且反射在一預定波長範圍內之光的複數個光學層(例如，干涉層)。在一些此類實例中，該等光學膜可作用為選擇性透射且反射不同偏振狀態之光的一反射偏振器。例如，圖1A係一多層光學膜100之一實例的示意立體圖，該多層光學膜包括沿一中心軸定位之複數個干涉層102，以形成具有總共(N)個干涉層102之光學膜100。圖1B係光學膜100之一片段的示意立體圖，圖中繪示交替之干涉層102a及102b。圖1A至圖1B包括定義x、y及z方向的座標系。

在使用期間，光入射在光學膜100之一主表面(例如，膜表面104)上(藉由入射光110可進入光學膜100之一第一層且傳播穿過該複數個干涉層102予以描繪)，取決於入射光110之偏振狀態而藉由光學干涉經受選擇性反射或透射。入射光110可包括彼此相互正交之一第一偏振狀態(a)及一第二偏振狀態(b)。第一偏振狀態(a)可視為「通過」狀態，而第二偏振狀態(b)可視為「反射」或「阻斷」狀態。隨著入射光110傳播穿過複數個干涉層102，處於第二偏振狀態(b)之光之部分將被相鄰干涉層反射而導致被光學膜100反射之第二偏振狀態(b))，而處於第一偏振狀態(a)之光之一部分共同通行穿過光學膜100。

在一些實施例中，光學膜100可特徵在於其對入射光110之第一偏振狀態(a)及第二偏振狀態(b)的反射率及透射率。例如，對於透射穿過光學膜100之一預定波長的入射光110之量可表達為對於第一偏振狀態(a)的光學透射率(Ta)之百分比及對於第二偏振狀態(b)的光學透射率(Tb)之百分比。對於被光學膜100反射之一預定波長範圍的入射光110之量可表達為對於第一偏振狀態(a)的光學反射率(Ra)之百分比及對於第二偏振狀態(b)的光學反射率(Rb)之百分比。對於一給定光學膜，針對在一預定波長範圍內之光的透射率、反射率、及歸因於例如吸收的損失將合計為100%。在一些實施例中，對於在該預定波長範圍內之光，光學膜100具有一相對低吸光度。在一些實施例中，藉由光學膜100對入射光110之相對低吸光度可導致在光學膜100內產生較少熱且導致一總體更有效率之反射膜。

該預定波長範圍可係任何合適的波長範圍，包括例如可見光(例如，約400nm至700nm)、可見光範圍(例如，約400 nm、或約450nm至約650nm、或約700nm)、近紅外光(例如，約800nm至1300nm)、基於光源(諸如液晶顯示器背光)之輸出的範圍(例如，425nm至675nm)、及基於在非法向入射提供所欲頻寬的範圍(例如400nm或450nm至1000nm或至1050nm)。在一些實施例中，光學膜100可經組態以透射且反射在多於一個預定波長範圍內之不同偏振狀態之光，例如，可見光及近紅外光。例如，該預定波長範圍可包括自約430nm至約465nm之一第一範圍、自約490nm至約555nm之一第二範圍、及自約600nm至約665nm之一第三範圍。在一些實施例中，光學膜100可包括複數個封包，如本文別處進一步所述，各封包皆包括複數個干涉層，其中各封包可經導引至一不同預定波長範圍，或可經導引至一相同預定波長範圍。

在一些實施例中，該等干涉層可特徵化為一系列兩層單位胞元或光學重複單元。各單位胞元之厚度可經組態以反射在該預定波長範圍內之一目標波長。在一些實例中，一單位胞元的反射率之中心波長對應於一雙層式單位胞元之光學厚度的兩倍。因此，為了反射一預定波長範圍(例如400nm至700nm)，在封包內之單位胞元將具有不同厚度以涵蓋從左頻帶邊緣至右頻帶邊緣的波長。層之光學厚度係指層之折射率乘以層之實體厚度。在經組態以反射沿阻斷軸偏振的光且透射沿正交通過軸偏振的光的光學膜之情況中，用於判定光學厚度的折射率係沿阻斷軸的折射率。在該等光學重複單元之該兩層可具有相等或約相等光學厚度。在一些情況中，可依據「f比率」來特徵化光學重複單元，「f比率」係該對層中的較高折射率層之光學厚度除以該層對之總光學厚度。在一些實施例中，f比率係約0.5。0.5之f比率係較佳的，此係因為這最大化光學膜或干涉層封包的1(主要)反射頻帶之反射能力(reflective power)。

在一些實施例中，光學膜100可包括小於約1200(N)個干涉層102，其中各干涉層102主要藉由光學干涉來反射或透射入射光110。在一些實施例中，光學膜100包括小於約1000、或小於約800、或小於約600、或小於約300個干涉層102。雖然在光學膜100中可包括1200或以上個干涉層102，但是在一些情況中，希望使用較少層總數來達成所欲光學效能，以縮減膜之總厚度，此係因為在許多應用中縮減一顯示器總成(例如，LCD顯示器)之總厚度係較佳的。此外或替代地，干涉層102之較少總數可降低製造程序複雜度以及降低在最終光學膜中引入變動性(例如，阻斷狀態或通過狀態之光譜變動性)或生產誤差(例如，歸因於該等層之間之消偏振而增加的阻斷狀態透射性、降低通過狀態透射性)的可能性。在一些實施例中，當希望減小阻斷狀態洩漏時，會希望包括更大數量個干涉層102。在一些實施例中，干涉層102的總數N大於約50、或大於約100、或大於約150、或大於約200。在一些實施例中，一種光學堆疊包括第一及第二光學膜100。各光學膜可具有在這些範圍中之任一者中的總共N個干涉層。在一些實施例中，該第一光學膜具有比該第二光學膜更少的干涉層總數。

在一些實施例中，對於在一預定波長範圍中且在預定入射角度(介於入射光線與表面法線之間的角度；例如，0度對應於法向入射)之入射光110，光學膜100具有對於第一偏振狀態(a)之大於約80%的平均光學透射率(Ta)、及對於一正交的第二偏振狀態(b)之大於約90%的平均光反射率(Rb)，且在一些情況中，對於第二偏振狀態(b)之小於約5%的平均光學透射率(Tb)。在一些實施例中，Ta大於約80%、或大於約85%、或大於約87%、或大於約89%。在一些實施例中，Rb大於約90%、或大於約95%、或大於約96%、或大於約97%、或大於約98%。在一些實施例中，Tb小於約5%、或小於約4%、或小於約3%、或小於約2%、或小於約1%、或小於約0.5%、或小於約0.3%、或小於約0.2%、或小於約0.1%、或小於約0.05%、或小於約0.04%、或小於約0.03%、或小於約0.02%、或小於約0.01%.在一些實施例中，在光學膜100中或在包括在光學膜100中的光學封包中使用總共大於約50、或大於約100且小於約1200、或小於約600或小於約300個干涉層102來達成所欲Ta、Tb及Rb。可藉由選擇用於干涉層的材料及控制膜的拉伸比，使得對於具有第二偏振狀態的光，相鄰干涉層之間的折射率差小(例如，小於0.008)，且對於具有第一偏振狀態的光，相鄰干涉層之間的折射率差大(例如，大於約0.2)，而用相對較小數量個層來達成高Rb(例如，大於約90%)及低Tb(例如，小於約5%)。若沒有指定波長，則折射率可被採用為在550nm波長的折射率。

在一些實施例中，提供一種光學堆疊，該光學堆疊包括第一聚合反射偏振器及第二聚合反射偏振器，其中反射偏振器之一或兩者對應於光學膜100。對於相同預定波長範圍，第一反射偏振器及第二反射偏振器可具有在針對光學膜100所描述之任何範圍中的Ta、Tb及Rb。在一些實施例中，第二反射偏振器具有比第一反射偏振器高的對比度(Ta/Tb)。這可能係由於具有較低洩漏(較低Tb)，這可起因於與該第一反射偏振器相比，在該第二反射偏振器中使用更大數量N個干涉層102。在一些實施例中，第一反射偏振器實質上比第二反射偏振器更薄(例如，至少20%)。

一光學膜之透射率大致上係指所透射之光強度除以入射光強度(針對一給定的波長、入射方向等之光)，但是可以用語「外部透射率(external transmittance)」或「內部透射率(internal transmittance)」表達。一光學膜之外部透射率係該光學膜浸沒在空氣中時之透射率，且未針對在元件前面之空氣/元件界面處的菲涅耳反射進行任何校正，或未針對在元件背面之空氣/元件界面處的菲涅耳反射進行任何校正。一光學膜之內部透射率係已移除在該膜之前表面及背表面處的菲涅耳反射時的該膜之透射率。可以運算方式(例如藉由自外部透射率光譜減去一適當函數)或以實驗方式進行前菲涅耳反射及後菲涅耳反射之移除。對於許多類型聚合物及玻璃材料，在兩個外表面之各者處的菲涅耳反射係約4%至6%(對於法向或近法向入射角)，其導致外部透射率相對於內部透射率下移約10%。若本文中引用之透射率未指定為內部或外部，則可假設該透射率指外部透射率，除非在上下文中另有指示。

在一些實施例中，光學膜100之干涉層102包括展現不同折射率特性之兩種不同聚合材料之交替層(例如，圖1B所描繪之A 及B)。如圖1B所展示，光學膜100包括稱為材料「(A)」及材料「(B)」的不同光學材料之交替層(例如，ABABA...)。如本文別處進一步所述，可透過一擠壓/層壓程序形成該兩種不同材料之各種層，其中該等層被擠壓在一起以形成黏附在一起的複數個光學層102(ABABA...)。

在一些實施例中，在擠壓程序期間，光學層102可被拉伸以賦予該膜之各種干涉特性。例如，A及B光學材料之層可被沿一軸(例如，X軸)拉伸(例如，依一5：1比率或一6：1比率)，且明顯地不被沿正交軸(例如，Y軸)拉伸。對於A或B層，沿X、Y及Z軸的折射率分別表示為nx、ny、nz。對於A或B層，沿X、Y及Z軸的折射率亦可分別標示為n1x、n1y、n1z及n2x、n2y、n2z。

選擇用以形成A及B層之材料可經選擇以由於拉伸程序而賦予特定光學特性至該膜。例如，形成光學層102b的(B)材料可具有實質上不會被拉伸程序改變的一標稱折射率(例如，n2介於1.5與1.6之間)。因此，在拉伸程序之後，「B」層102b在x及y方向的折射率(n2x及n2y)可實質上相同，且可與厚度方向(n2z)的折射率實質上相同。對比而言，形成光學層102a的(A)材料可具有被拉伸程序改變的一折射率。例如，(A)材料的單軸拉伸層102a可在X軸或拉伸方向120具有較高折射率(例如，1.8

n1x

1.9)，及與Y軸或非拉伸軸/方向122相關聯的不同折射率(例如，1.5

n1y

1.6)，其可實質上等於厚度方向的折射率(例如，1.5

n1z

1.6)。在一些實施例中，n1y與n1z之間的差值之絕對值小於 0.008，且n1x與n1y之間的差值之絕對值大於約0.2。歸因於拉伸方向之增加折射率，包括材料(A)之層102a可視為高折射率(HIR)層102a，而干涉層102b包括可視為低折射率(LIR)層102b的材料(B)。在一些實施例中，n2y與n2z之間的差值之絕對值小於0.005。在一些實施例中，n2x、n2y及n2z之各者介於1.5與1.6之間。在一些實施例中，交替AB層之折射率可受控於明智材料選擇及處理條件。在一些實施例中，層102之光學特性引起光學膜100用作為一反射偏振器，其將實質上透射相對於該非拉伸軸122定向之在一預定波長範圍內之入射光110之第一偏振狀態(a)分量，而拉伸軸120將對應於反射軸，其將透過光學干涉而實質上反射在該預定波長範圍內之處於第二偏振狀態(b)之入射光110之分量。

在一些實施例中，光學膜100可特徵在於沿拉伸軸120介於交替之HIR層102a與LIR層102b之間的折射率之間之差值(即，△nx=n1x-n2x)。在一些此類實施例中，交替之HIR層102a與LIR層102b之間沿非拉伸軸122的折射率可實質上相同，使得非拉伸軸122的折射率之間的差值(即，△ny=n1y-n2y)係約0.0(例如，|△ny|小於約0.02、或小於約0.01、或小於約0.005)。在一些實例中，如與屈光力相同之具有一較低△nx之一光學膜相比較，增加介於HIR層102a與LIR層102b之間之△nx(例如，經由選擇材料及/或控制膜之單軸定向)可容許使用總共較少數目個干涉層來充分透射性/反射一給定波長範圍之經偏振光。

較佳地，干涉層102之各者之拉伸方向/軸將實質上對齊(例如，對齊或幾乎對齊)，使得各各別層102之X軸表示在各層之X-Y平面內獲得最大折射率之方向。然而，歸因於機器公差及干涉層102之數目，該等干涉層之各者的拉伸軸120(例如，表示獲得該層之最大折射率的方向)可在約±2°之一變異數內對齊。

在一些此類實例中，對於各對相鄰之第一層102a及第二層102b，該等層可界定表示獲得該各別層之最大折射率之方向的一拉伸軸(例如，X軸/方向120對應於該兩個層之折射率n1x及n2x)。對於主軸，介於第一層102a與第二層102b之間之折射率差值(例如，△nx=n1x-n2x)可大於約0.2或大於約0.24。

可使用任何適合技術形成包括複數個干涉層102的光學膜100。形成多層光學膜的一般技術描述於美國專利第5,882,774號(Jonza等人)「Optical Film」，美國專利案第6,179,948號(Merrill等人)「Optical Film and Process for Manufacture Thereof」，美國專利案第6,783,349號(Neavin等人)「Apparatus for Making Multilayer Optical Films」，及專利申請公開案第2011/0272849號(Neavin等人)「Feedblock for Manufacturing Multilayer Polymeric Films」。例如，可使用共擠壓、澆注、及定向程序來製造分別包括光學材料A及B之層102a及102b，以形成數十至數百個干涉層102之封包，接著拉伸或以其他方式定向該等經擠壓層以形成干涉層102之一封包。取決於光學膜100之所欲特性，各封包可包括總共約200與1000個之間之干涉層。如本文中所使用，一「封包」用以指一組連續交替之干涉層102a、102b，即，無任何間隔物或非干涉層形成在該封包內(例如，循序經配置)。在一些實施例中，間隔物、非干涉層、或其他層可新增至一給定封包外，藉此形成該膜之外層而不會破壞在該封包內之干涉層102之交替圖案。

在一些實施例中，可藉由共擠壓來製造光學膜100。該製造方法可包含：(a)提供對應該第一聚合物及該第二聚合物之樹脂的至少一第一流及一第二流以使用在成品膜內；(b)使用合適的進料塊(諸如包含下列之一者：(i)包含第一流動通道及第二流動通道之傾斜平板(gradient plate)，其中該第一通道具有自一第一位置沿該流動通道變更至一第二位置的截面區域、(ii)具有與該第一流動通道流體連通之第一複數個管道及與該第二流動通道流體連通之第二複數個管道的給料器管板，各管道對其本身的各別狹縫模具進料，各管道具有一第一端及一第二端，該等管道之該第一端係與該等流動通道流體連通，且該等管道之該第二端係與該狹縫模具流體連通、及(iii)可選地，位在該等管道鄰近之一軸向桿式加熱器)將該第一流及該第二流劃分為複數個層；(c)使該複合物流通行穿過一擠壓模具以形成一多層帶材，其中各層大致上平行於相鄰層之該主要表面；及(d)澆注該多層帶材在一冷卻滾筒上(有時稱為一澆注轉輪或一澆注鼓輪)以形成一澆注多層膜。該澆注膜可具有與該成品之膜相同數目的層，但該澆注膜之該等層係一般而言遠厚於該成品之膜的該等層。

冷卻後，該多層帶材可被再加熱及牽引或被拉伸以生產近成品多層光學膜。牽引或拉伸達成兩個目標：薄化該等層至其所欲最終厚度特性曲線；且定向該等層使得該等層之至少一些變成雙折射。定向或拉伸可沿橫幅方向(例如經由一拉幅機)、沿縱幅方向(例如經由一長度定向器)、或其等之任何組合(無論同時或循序)而達成。若沿僅一個方向拉伸，則該拉伸可係「無約束」(其中允許該膜在垂直於拉伸方向的面內方向尺寸鬆弛)或「受約束」(其中該膜受約束且因此不允許在垂直於拉伸方向的面內方向尺寸鬆弛)。若沿面內方向兩者被拉伸，則該拉伸可係對稱，(即，沿該等正交面內方向相等)或不對稱。替代地，可在一批次程序拉伸該膜。在任何情況中，後續或同時拉伸縮減(draw reduction)、應力或應變均衡、加熱設定、及其他處理操作亦可應用至該膜。

各種層的聚合物較佳地經選擇以具有相似的流變性質，例如熔體黏度，使得可共擠壓其等而無顯著的流動擾動。當進料流或熔體流係以連續且穩定的方式時，擠壓條件可經選擇以充分地進料、熔融、混合、及泵送各別聚合物。用來形成及維持熔體流之各者的溫度可經選擇以位於避免凍結、結晶的範圍內、或在該溫度範圍之低端的不當之高壓降，且其避免在該範圍之高端的材料劣化。

適合用於光學膜100的實例(A)材料可包括例如聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、含PEN及聚酯之共聚合物(例如，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或二苯甲酸)、乙二醇改性之聚對苯二甲酸乙二酯。適合用於光學膜100的實例(B)材料可包括例如基於PEN之共聚酯、基於PET之共聚酯、聚碳酸酯(PC)，或這三種類別材料之摻合物。例如，為了在合理的層數下達成高反射率，相鄰微層對於沿x軸偏振之光可展現至少0.2之折射率差(△nx)。

在一些實施例中，光學膜100可具有總共約100至約1200個之間之干涉層102，其中一總厚度小於約100μm之光學膜100包括任何選用之非干涉或保護層。在一些實施例中，橫跨光學膜100之全部層，光學膜100可具有小於約100μm(例如，小於90μm或在50μm至90μm之範圍)之一總厚度。在一些實施方式中，一種光學堆疊包括黏附至一第二光學膜100之一第一光學膜100，其中各光學膜係反射偏振器。在一些實施例中，該第一反射偏振器具有小於約50μm之厚度(例如，在從20μm至45μm之一範圍內)，及第二反射偏振器具有大於該第一反射偏振器之該厚度且小於約100μm之厚度(例如，在從55μm至95μm之一範圍內)。

在一些實施例中，個別干涉層102之厚度可相對薄，使得少於30%之干涉層102具有大於約200nm之一厚度(例如，少於5%之干涉層102可具有大於200nm之一厚度，或所有干涉層102可具有小於約200nm之一厚度)，但是可依據在光學膜100內之位置而變化。在一些實例中，光學膜100可特徵在於該膜之厚度特性曲線。例如，個別干涉層102之厚度可變使得個別干涉層102之厚度通常自最外干涉層移動至接近中心或接近光學膜100之相對側的干涉層而大致上增加(例如，增加而更厚，除局部波動外)。在一些實施例中，少於30%之干涉層102具有小於約45nm之一厚度(例如，少於 5%之干涉層102可具有小於45nm之一厚度，或所有干涉層102可具有小於約45nm之一厚度)。

圖2A係包括第一反射偏振器200-1及第二反射偏振器200-2之光學堆疊210的示意剖面圖。第一反射偏振器200-1包括複數個聚合干涉層202-1，及第二反射偏振器200-2包括複數個聚合干涉層202-2。為易於圖解闡釋，展示相對較小數量個干涉層，但應理解，第一反射偏振器200-1及第二反射偏振器200-2之各者可包括更多層。複數個聚合干涉層202-1包括最遠離彼此之兩個聚合干涉層203a及206a。該兩個聚合干涉層203a及206a被分開達距離d1。複數個聚合干涉層202-2包括最遠離彼此之兩個聚合干涉層203b及206b。該兩個聚合干涉層203b及206b被分開達距離d2。在一些實施例中，d1小於d2達至少20%。換言之，若d1表達為(1-P)乘以d2，則P係至少0.2。在一些實施例中，d1

0.8d2，或d1

0.7d2，或d1

0.6d2。在一些實施例中，d1

0.05d2，或d1

0.1d2。在一些實施例中，d1係至少500nm、或至少1微米、或至少2微米、或至少5微米、或至少10微米、或至少20微米。在一些實施例中，d2不大於250微米、或不大於200微米、或不大於150微米、或不大於100微米。在一些實施例中，d2係至少50微米、或至少55微米、或至少60微米。在一些實施例中，d1小於50微米、或小於45微米、或小於40微米。例如，在一些實施例中，d1在20微米至40微米之範圍內，且d2在約50微米至約200微米之範圍內。

第一反射偏振器200-1包括非干涉層205a及205b，及第二反射偏振器200-2包括非干涉層207a及207b。這些非干涉層可係當形成反射偏振器時一起包括的表層或保護邊界層。

當干涉層的反射率及透射率可藉由光學干涉來合理描述或如得自於光學干涉來合理準確模型化時，干涉層可描述為主要藉由光學干涉來反射及透射光。當具有不同折射率的相鄰成對之干涉層具有光之½波長的組合光學厚度(沿阻斷軸的折射率乘實體厚度)時，該對干涉層藉由光學干涉而反射光。干涉層一般具有小於約200奈米的實體厚度。在一些實施例中，各聚合干涉層具有在約45奈米至約200奈米之一範圍內的一平均厚度(在該層上的實體厚度的未加權平均值)。非干涉層具有的光學厚度太大而無法貢獻經由干涉的可見光反射。非干涉層通常具有至少1微米或至少5微米的實體厚度。非干涉層205a、205b、207a及207b不主要藉由光學干涉來反射或透射光。

光學堆疊210具有最外的相對之第一主表面204及第二主表面214，第一反射偏振器200-1經設置成較靠近第一主表面204且較遠離第二主表面214，第二反射偏振器200-2經設置成較靠近第二主表面214且較遠離第一主表面204。在一些實施例中，對於各反射偏振器及最靠近該反射偏振器的該主表面，較靠近該主表面的各聚合干涉層具有一較小光學厚度，且較遠離該主表面的各干涉層具有一較大光學厚度。例如，干涉層203a可具有比干涉層206a更小的光學厚度，且干涉層203b可具有比干涉層206b更小的光學厚度。

光學堆疊210包括介於第一反射偏振器200-1與第二反射偏振器200-2之間的中間層209。在一些實施例中，中間層209係使第一反射偏振器200-1及第二反射偏振器200-2接合在一起的黏著劑層。在一些實施例中，中間層209係光學清透黏著劑層。光學清透黏著劑層可具有在整個預定波長範圍內(例如，400nm至700nm)非法向入射之至少80%、或至少90%的透射率及小於5%、或小於3%的光學霧度。在其他實施例中，第一反射偏振器200-1及第二反射偏振器200-2可一體成形，且中間層209係與第一反射偏振器200-1及第二反射偏振器200-2共擠出的聚合層。

圖2B係光學堆疊210的示意性頂視圖，分別繪示第一反射偏振器200-1及第二反射偏振器200-2的通過軸222及224。繪示介於通過軸222與通過軸224之間的角度θ。在一些實施例中，角度θ小於約10度、或小於約5度、或小於約2、或小於約1度。

在一些實施例中，包括在光學堆疊中的反射偏振器之至少一者包括多於一個干涉層封包。圖7係反射偏振器1300的示意截面圖，其包括被非干涉層1326b分開的第一封包1224-1及第二封包1224-2。該反射偏振器進一步包括外非干涉層1326a及1326c。第一封包1224-1及第二封包1224-2可利用重疊厚度範圍以提供高對比度(通過狀態透射率與阻斷狀態透射率的比率)。在一些實施例中，厚度特性曲線實質上重疊(例如，第一封包之厚度範圍之大於50百分比重疊第二封包之厚度範圍之大於50百分比)。在其他實施例中，厚度範圍內很少重疊或沒有重疊。包括多於一個干涉層封包的反射偏振器進一步描述在美國臨時專利申請案第62/467712號(Haag等人)中，該案係於2017年3月6日申請。

對於包括第一反射偏振器及第二反射偏振器之光學堆疊的一些應用，較佳的是，該第一反射偏振器薄且該第二反射偏振器具有高對比度。因此，會希望該第一反射偏振器具有一個干涉層封包，及該第二反射偏振器包括多於一個干涉層封包。例如，反射偏振器1300可用作光學堆疊210中的第二反射偏振器200-2，而包括單一干涉層封包的反射偏振器可用作光學堆疊210中的第一反射偏振器200-1。一般而言，第一反射偏振器及第二反射偏振器兩者皆係多層聚合膜反射偏振器。然而，在一些情況中，可使用其他類型的反射偏振器(例如，MacNeille)。

本說明之反射偏振器可一體成形。如本文中所使用，第一元件與第二元件「一體成形(integrally formed)」意指第一元件及第二元件一起製造，而非個別製造且接著後續結合。一體成形包括製造第一元件、後續接著製造第二元件在第一元件上。若複數個層一起製造(例如，組合為熔體流且然後澆鑄至冷卻輥以形成具有各層的澆鑄膜，且然後定向該澆鑄膜)而不是分開製造並隨後結合，則包括複數個層的光學膜係一體形成。在一些實施例中，非干涉層1326a與1326c及干涉層之第一封包1224-1與第二封包1224-2以及非干涉層1326b一體形成，使得反射偏振器1300一體成形。

圖3係光學堆疊之層厚度特性曲線的示意圖，諸如包括兩個反射偏振器的光學堆疊200。該第一反射偏振器包括複數個聚合干涉層302-1，該複數個聚合干涉層具有在該光學堆疊之一最外干涉層處的t₁至在該第一反射偏振器之一最外干涉層處的t_m的厚度範圍，該第一反射偏振器之該最外干涉層係最靠近該第二反射偏振器的該光學堆疊之一內部干涉層。該第二反射偏振器包括複數個聚合干涉層302-2，該複數個聚合干涉層具有在該第二反射偏振器之一最外干涉層處的t_m+1至在該光學堆疊之一最外干涉層處的t_N的厚度範圍，該第二反射偏振器之該最外干涉層係最靠近該第一反射偏振器的該光學堆疊之一內部干涉層。在一些實施例中，|t₁-t_N|小於約20nm、或小於約15nm、或小於約12nm、或小於約10nm、或小於約8nm、或小於約7nm、或小於約6nm。在一些實施例中，|t_m-t_m+1|小於約40nm、或小於約30nm、或小於約20nm、或小於約15nm、或小於約12nm、或小於約10nm。

圖4係光學構造450的示意截面圖，該光學構造包括設置在第一光學元件446與第二光學元件448之間且黏附至該第一光學元件及該第二光學元件的光學堆疊410。光學堆疊410包括與黏著劑409黏附在一起的第一反射偏振器400-1及第二反射偏振器400-2。第一反射偏振器400-1面向第一光學元件446，且第二反射偏振器面向第二光學元件448。光學堆疊410係用黏著劑層419而黏附至第一光學元件446且係用黏著劑層429而黏附至第二光學元件448。第一光學元件446及第二光學元件448可具有任何適合形狀。在一些實施例中，第一光學元件446及第二光學元件448係第一稜鏡及第二稜鏡(例如，對應於第一稜鏡530及第二稜鏡540或第一稜鏡630及第二稜鏡640)。在一些實施例中，第一光學元件446及第二光學元件448之一或兩者係光學透鏡。該光學堆疊可設置在第一光學元件446及第二光學元件448的平坦或實質上平坦面上，或可設置在第一光學元件及第二光學元件的彎曲面上。

在一些實施例中，在從一較短第一波長延伸至一較長第二波長之一相同預定波長範圍內，第一反射偏振器400-1及第二反射偏振器400-2之各者透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少80%。在一些實施例中，該第一波長係400nm、或450nm、或在約400nm至約500nm之範圍內、或在約400nm至約450nm之範圍內。在一些實施例中，該第二波長係650nm、或700nm、或在約600nm至約700nm之範圍內、或在約650nm至約700nm之範圍內。可依預定入射角(諸如法向入射)或依45度入射角、或依適合給定應用的入射角來指定反射率及透射率，或可針對在給定應用中發生的入射角分佈來指定反射率及透射率。

具有各別第一波長及第二波長且從第一光學元件446之一內側依45度入射在第一反射偏振器400-1上的重合之第一光線461a及第二光線462a被第一反射偏振器400-1反射作為在第一光學元件446內彼此間隔開一分離距離s1的各別經反射之第一光線461b及第二光線462b。具有各別第一波長及第二波長且從第二光學元件448之一內側依45度入射在第二反射偏振器400-2上的重合之第一光線471a及第二光線472a被第二反射偏振器400-2反射作為在第二光學元件448內彼此間隔開一分離距離s2的各別經反射之第一光線471b及第二光線472b。

在一些實施例中，0<s1

s2。在一些實施例中，s1大於500nm、或或大於1微米、或大於2微米、或大於5微米、或大於10微米。在一些實施例中，s1小於50微米、或小於30微米、或小於20微米、或小於18微米、或小於16微米、或小於14微米、或小於10微米、或小於8微米、或小於6微米、或小於4微米、或小於2微米。例如，在一些實施例中，s1係在1至20微米之一範圍內。在一些實施例中，s2大於s1、或大於s1+500nm、或大於s1+1微米、或大於s1+2微米、或大於s1+5微米、或大於s1+10微米。在一些實施例中，s2不大於250微米、或不大於200微米、或不大於150微米、或不大於100微米。在一些實施例中，s2係至少40微米、或至少50微米、或至少55微米、或至少60微米。

在一些實施例中，對於各反射偏振器，最外干涉層經組態以分別反射第一波長及第二波長。在一些此類實施例中，s1係約

2d1，且類似地，s2係約

2 d2。

圖5係一偏振分光器(PBS)550的示意側視圖。PBS550包括具有一第一斜邊532的一第一稜鏡530，及具有面向第一斜邊532的一第二斜邊542的一第二稜鏡540。一光學堆疊510分別設置在第一斜邊532與第二斜邊542之間且分別透過第一光學清透黏著劑層534及第二光學清透黏著劑層544黏附至該第一斜邊及該第二斜邊。光學堆疊510包括經由光學清透黏著劑層509黏附至第二反射偏振器500-2的第一反射偏振器500-1。第一反射偏振器500-1較靠近第一斜邊532且較遠離第二斜邊542，且第二反射偏振器500-2較靠近第二斜邊542且較遠離第一斜邊534。

在一些實施例中，對於各反射偏振器及最靠近該反射偏振器的斜邊：較靠近該斜邊的干涉層經組態以主要反射在預定波長範圍內的較短波長；且較遠離該斜邊的干涉層經組態以主要反射在預定波長範圍內的較長波長。例如，光學堆疊510中的干涉層之厚度特性曲線可如圖3所示，其中較薄層(其反射較短波長)較靠近該光學堆疊之外表面，且較厚層(其反射較長波長)較遠離該光學堆疊之外表面。

在一些實施例中，PBS 550具有光軸555或用於具有光軸555的光學系統中。在一些實施例中，光軸555與光學堆疊510形成約30度至60度、或約35到55度、或約40度至50度、或約45度的角度α。

在本說明之PBS中所使用的稜鏡可由任何合適的材料所製成。例如，第一稜鏡及第二稜鏡可獨立地由玻璃(例如，例如，BK7玻璃)或聚合材料(諸如聚碳酸酯或聚丙烯酸酯)所製成。

本說明之偏振分光器可用於各種應用。例如，PBS可用於成像或顯示器系統中。顯示器系統可係頭戴式顯示器，諸如虛擬實境顯示器或擴增實境顯示器。在各種顯示器應用中使用PBS論述於例如在美國專利第8,382,293號(Phillips,III等人)及第9,535,256號(Carls等人)中。本說明之PBS可用於取代替這些參考文獻中所述的任何光學系統之PBS。本說明之PBS特別有利地用於描述光學系統中，其中來自光源的未經調變光從光學堆疊之一側反射且來自成像器的經空間調變光從光學堆疊之一相對側反射。

圖6A至圖6C係包括偏振分光器(PBS)之光學系統675的示意性側視圖，繪示穿過光學系統675的光線路徑。該PBS包括一光學堆疊610，該光學堆疊包括第一聚合反射偏振器600-1及第二聚合反射偏振器600-2。對於法向入射光及在從約400nm至約650nm之一波長範圍內的各波長，各反射偏振器透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少90%。該光學系統包括面向第二反射偏振器600-2的一光源670及用於調變光的一成像器673，該成像器面向第一反射偏振器600-1。在所繪示之實施例中，光學系統675進一步包括反射組件672，且PBS 650進一步包括第一稜鏡630及第二稜鏡640。在其他實施例中，利用表膜設計，使得省略第一稜鏡630及第二稜鏡640。在一些實施例中，反射組件672係偏振旋轉反射器(例如，設置在鏡上的四分之一波延遲器)。在一些實施例中，四分之一波延遲器及鏡直接設置於第二稜鏡640之一面上

圖6A展示由光源670發射的第一光線674a及第二光線674b。光線674a具有第一波長λa，且第二光線674b具有不同於第一波長λa的第二波長λb。例如，第一波長λa可係400nm或450nm，且第二波長λb可係650nm或700nm。第一光線674a及第二光線674b從第二反射偏振器600-2反射為沿循重合路徑且圖中繪示為單一線的光線675。由於第一光線674a及第二光線674b具有不同波長，所以從第二反射偏振器600-2的不同位置予以反射。

光源670可包括未展示在圖6A至圖6C之示意圖式中的組件。例如，光源670可包括複數個發光二極體(LED)、一色彩組合器(如美國專利申請公開案第2011/0242653號(Ouderkirk等人)中所描述者)、整合式光學器件(如美國專利第8,382,293號(Phillips,III等人)中所描述者)、及/或一拋物線反射器。光源670可包括光學器件，使得光至少部分地準直且入射在第二稜鏡640之面的大分率(例如，面積之至少百分之80)上。所繪示之第一光線674a及第二光線674b入射在第二稜鏡上時具有一側向離距，使得當從第二反射偏振器600-2反射該等光線時，該等光線具有重合路徑(該等光線沿介於光學堆疊610與反射組件672之間的相同線段)。

然後，光線675從反射組件672反射作為沿介於反射組件672與成像器673之間的重合路徑透射通過光學堆疊610的光線676，如圖6F所示。光線676從該成像器反射作為沿從成像器673至光學堆疊610的重合路徑的經反射光線677，且然後分別從第一反射偏振器600-1反射作為離開之第一光線678a及第二光線678b。由於離開之第一光線678a及第二光線678b具有不同波長，因此從第一反射偏振器600-1的不同位置被反射且因此離開PBS，該等離開之第一光線及第二光線之間有一側向離距。

離開之第一光線678a及第二光線678b之間具有一側向離距L1。側向離距L1係在垂直於光線路徑的方向上離開之第一光線及第二光線所採取的路徑之間的距離。在一些實施例中，第一波長λa及第二波長λb分別係400nm及650nm，側向離距L1小於約20微米、或小於約18微米、或小於約16微米、或小於約14微米、或小於約10微米、或小於約8微米、或小於約6微米、或小於約4微米、或小於約2微米。在一些實施例中，第一波長λa及第二波長λb分別係400nm及650nm，且側向離距L1大於約0.5微米、或大於約1微米、或大於約2微米、或大於約5微米。例如，在一些實施例中，第一波長λa及第二波長λb分別係400nm及650nm，且側向離距L1在約1微米、或約5微米、或約20微米、或約18微米之一範圍內。

在一個實驗中，對於第一反射偏振器600-1使用具有40微米之厚度的反射偏振器來製備PBS。光源670被引導穿過25微米直徑之一針孔朝向該PBS。在該實驗中，對於第二反射偏振器600-2使用與第一反射偏振器600-1相同類型的反射偏振器。然而，由於側向離距L1主要由第一反射偏振器600-1判定，所以該實驗特徵化具有較厚第二反射偏振器600-2的PBS之預期色彩離距。經發現，輸出具有約27微米的點擴散，且紅色與藍色之間的色彩離距係約2.0微米。為了比較，經發現，使用各具有80微米厚度之兩個反射偏振器的PBS具有約50微米的點擴散，紅色與藍色之間的色彩離距係約25微米。

光學系統675可使用色序系統以使用一單一反射像素來顯示色彩。合適的色序成像系統描述於(例如)美國專利申請公開案第2012/0320103號(Jesme等人)中。在一些實施例中，在不同時間 (例如，在不同色彩子圖框期間)發射第一光線674a及第二光線674b。在此情況中，經反射光線677例如在不同時間沿從成像器673至光學堆疊610的重合路徑傳播，且離開之第一光線678a及第二光線678b在不同時間沿側向分開之路徑離開PBS 650。

在一些實施例中，光學堆疊610經設置以與面向光源670的第二稜鏡650之面成約45度角度，且第一反射偏振器具有：最接近第一稜鏡630的一干涉層，該干涉層經組態以反射在具有第一波長之阻斷偏振狀態中依45度入射的光；及最遠離第一稜鏡630的一干涉層，該干涉層經組態以反射在具有第二波長之阻斷偏振狀態中依45度入射的光。在一些此類實施例中，側向離距L1係約

2 d1，其中d1係第一反射偏振器600-1之複數個干涉層中最遠離彼此之兩個干涉層之間的一離距。

在所繪示之實施例中，第一稜鏡630及第二稜鏡640係等腰三角形稜鏡。在其他實施例中，使用其他稜鏡形狀。例如，稜鏡之一或多個面可係彎曲的。例如，面向反射組件672的第二稜鏡640之面可係彎曲的。反射組件672可設置在該彎曲面上且適形於該彎曲面。在其他實施例中，反射組件672係彎曲的，但不直接設置在第二稜鏡640上。例如，反射組件672可設置在經設置成接近第二稜鏡640的一透鏡之一彎曲表面上。在一些實施例中，第一稜鏡630及第二稜鏡640的斜邊係彎曲的，且光學堆疊610設置在各彎曲斜邊上且適形於各彎曲斜邊。實用之PBS幾何描述於例如美國臨時專利申請案第62/577203號中，該案係於2017年10月26日申請。

圖8係反射偏振器對於依預定入射角入射在反射偏振器上之光的反射偏振器的通過狀態與阻斷狀態之透射率的示意標繪圖。預定入射角可係0度(法向入射)、約45度、或依適合於給定應用的入射角(例如，90度減去圖5中所描繪之角度α)。對波長的透射率的平均值對於具有通過偏振狀態(沿通過軸偏振)的法線入射光係最大值，且對波長的透射率的平均值對於具有阻斷偏振狀態(沿阻斷軸偏振)的法線入射光係最小值。對從λ1至λ2的預定波長範圍內的波長的透射率的平均值在通過狀態中係Tp且在阻斷狀態中係Tb。在一些實施例中，λ1係約400nm或約450nm，且λ2係約650nm或約700nm。在一些實施例中，對於第一反射偏振器及第二反射偏振器之一或兩者，Tp大於約80%、或大於約85%、或大於88%。在一些實施例中，對於第一反射偏振器及第二反射偏振器之一或兩者，Tb不大於約10%、或不大於約5%、或不大於約2%、或不大於約1%、或不大於約0.5%、或不大於0.2%、或不大於0.15%，或不大於0.1%、或不大於0.05%、或不大於0.04%、或不大於0.03%。在一些實施例中，在在預定波長範圍內之各波長的透射率在這些範圍之一或多者中。

圖9係反射偏振器對於依預定入射角入射在反射偏振器上之光的反射偏振器的通過狀態與阻斷狀態之反射率的示意標繪圖。對波長的反射率的平均值對於具有阻斷偏振狀態的法線入射光係最大值，且對波長的反射率的平均值對於具有通過偏振狀態的法線入射光係最小值。在從λ1至λ2的預定波長範圍中之波長的平均反射率在通過狀態中係Rp，且在阻擋狀態中係Rb。在一些實施例中，對於第一反射偏振器及第二反射偏振器之一或兩者，Rb大於約80%、大於約85%、或大於約90%、或大於約95%。在一些實施例中，對於第一反射偏振器及第二反射偏振器之一或兩者，Rp不大於約20%、或不大於約15%、或不大於約10%、或不大於約5%、或不大於約4%。在一些實施例中，在在預定波長範圍內之各波長的反射率在這些範圍之一或多者中。

圖8至圖9繪示長波長頻帶邊緣λ3，且在圖9中指示短波長頻帶邊緣λ0。反射頻帶一般具有其中反射率快速下降的長波長頻帶邊緣及短波長頻帶邊緣兩者。在繪示的實施例中，短波長頻帶邊緣λ0小於λ1，且長波長頻帶邊緣λ3大於λ2。針對依預定入射在角入射的光判定該等頻帶邊緣。頻帶邊緣的精確波長可係使用數個不同準則來界定。例如，頻帶邊緣的波長可係取作其中具有阻斷偏振狀態的法向入射光的反射率下降至½Rb的波長，或其中具有阻斷偏振狀態的法向入射光的透射率增加至10%的波長。光學堆疊之第一反射偏振器及第二反射偏振器可經調適以分別反射及透射在相同預定波長範圍內的經阻斷偏振光及經通過偏振光。即，該兩個反射偏振器的λ1及λ2可相同。然而，在一些實施例中，反射偏振器的頻帶邊緣λ0及λ3可不同。在其他實施例中，第一反射偏振器及第二反射偏振器的頻帶邊緣λ0及λ3約相同。

以下為本說明之例示性實施例的清單。

實施例1係一種光學堆疊，其包含黏附至一第二反射偏振器的一第一反射偏振器，對於法向入射光及在至少從400nm延伸至600nm之一相同預定波長範圍內的各波長，各反射偏振器透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少90%，介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的一角度小於約10度，各反射偏振器包含複數個聚合干涉層，該複數個聚合干涉層主要藉由在該預定波長範圍內的光學干涉來反射及透射光，對於各別該第一反射偏振器及該第二反射偏振器，該複數個聚合干涉層中最遠離彼此之兩個聚合干涉層之間的一離距係d1及d2，d1小於d2至少20%。

實施例2係如實施例1之光學堆疊，其中d1

0.7d2。

實施例3係如實施例1之光學堆疊，其中d1

0.6d2。

實施例4係如實施例1之光學堆疊，其中d1

0.05d2。

實施例5係如實施例1之光學堆疊，其中d1

0.1 d2。

實施例6係如實施例1之光學堆疊，其中d1係至少1微米。

實施例7係如實施例1之光學堆疊，其中d1係至少10微米。

實施例8係如實施例1之光學堆疊，其中d2不大於200微米。

實施例9係如實施例1之光學堆疊，其中各聚合干涉層具有在45奈米至200奈米之一範圍內的一平均厚度。

實施例10係如實施例1之光學堆疊，其中介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的該角度小於約5度。

實施例11係如實施例1之光學堆疊，其中介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的該角度小於約2度。

實施例12係如實施例1之光學堆疊，其中該預定波長範圍至少從400nm延伸至650nm。

實施例13係如實施例1之光學堆疊，其中該預定波長範圍至少從400nm延伸至700nm。

實施例14係如實施例1之光學堆疊，其具有最外的相對之第一主表面及第二主表面，該第一反射偏振器經設置成較靠近該第一主表面且較遠離該第二主表面，該第二反射偏振器經設置成較靠近該第二主表面且較遠離該第一主表面，其中對於各反射偏振器及最靠近該反射偏振器的該主表面，較靠近該主表面的各聚合干涉層具有一較小光學厚度，且較遠離該主表面的各干涉層具有一較大光學厚度。

實施例15係一種偏振分光器(PBS)，其包含：一第一稜鏡，其包含一第一斜邊；一第二稜鏡，其包含面向該第一斜邊的一第二斜邊；及如實施例1至14中任一項之光學堆疊，其設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間且黏附至該第一斜邊及該第二斜邊。

實施例16係如實施例15之PBS，其中該預定波長從一較短第一波長延伸至一較長第二波長，其中具有各別該第一波長及該第二波長且從面向各反射偏振器的該稜鏡之一內部依45度入射在該反射偏振器上的重合之第一光線及第二光線被該反射偏振器反射作為在面向該反射偏振器的該稜鏡內部彼此間隔開一分離距離的各別經反射之第一光線及第二光線，該第一反射偏振器之該分離距離係s1，且該第二反射偏振器之該分離距離係s2，0<s1

s2。

實施例17係一種光學系統，其包含：如實施例15或16之PBS；一光源，其面向該第一反射偏振器；及一成像器，其用於調變光，該成像器面向該第二反射偏振器。

實施例18係如實施例17之光學系統，其經組態使得由該光源所發射且具有各別400nm及650nm波長的第一光線及第二光線在被該第二反射偏振器至少一次反射及至少一次透射、被該成像器沿重合路徑反射、且被該第一反射偏振器至少一次反射後離開該PBS作為各別離開之第一光線及離開之第二光線，該離開之第一光線與該離開之第二光線之間的一側向離距小於約20微米。

實施例19係一種偏振分光器(PBS)，其包含：一第一稜鏡，其包含一第一斜邊；一第二稜鏡，其包含面向該第一斜邊的一第二斜邊；及一光學堆疊，其設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間且黏附至該第一斜邊及該第二斜邊，該光學堆疊包含黏附至一第二反射偏振器的一第一反射偏振器，對於法向入射光及在一相同預定波長範圍內的各波長，各反射偏振器透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少90%，介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的一角度小於約10度，各反射偏振器包含複數個聚合干涉層，該複數個聚合干涉層主要藉由在該預定波長範圍內的光學干涉來反射及透射光，對於各別該第一反射偏振器及該第二反射偏振器，該複數個聚合干涉層中最遠離彼此之兩個聚合干涉層之間的一離距係d1及d2，d1小於d2至少20%。

實施例20係如實施例19之PBS，其中d1

0.7d2。

實施例21係如實施例19之PBS，其中d1

0.6d2。

實施例22係如實施例19之PBS，其中d1

0.5d2。

實施例23係如實施例19之PBS，其中d1

0.1d2。

實施例24係如實施例19之PBS，其中d1係至少1微米。

實施例25係如實施例19之PBS，其中d1係至少10微米。

實施例26係如實施例19之PBS，其中d2不大於200微米。

實施例27係如實施例19之PBS，其中各聚合干涉層具有在約45奈米至約200奈米之一範圍內的一平均厚度。

實施例28係如實施例19之PBS，其中該第一反射偏振器經設置成較靠近該第一斜邊且較遠離該第二斜邊，該第二反射偏振器經設置成較靠近該第二斜邊且較遠離該第一斜邊，其中對於各反射偏振器及最靠近該反射偏振器的該斜邊，較靠近該斜邊的各聚合干涉層具有一較小光學厚度，且較遠離該斜邊的各干涉層具有一較大光學厚度。

實施例29係如實施例19之PBS，其中介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的該角度小於約5度。

實施例30係如實施例19之PBS，其中介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的該角度小於約2度。

實施例31係如實施例19至30中任一項之PBS，其中該預定波長從一較短第一波長延伸至一較長第二波長，其中具有各別該第一波長及該第二波長且從面向各反射偏振器的該稜鏡之一內部依45度入射在該反射偏振器上的重合之第一光線及第二光線被該反射偏振器反射作為在面向該反射偏振器的該稜鏡內部彼此間隔開一分離距離的各別經反射之第一光線及第二光線，該第一反射偏振器之該分離距離係s1，且該第二反射偏振器之該分離距離係s2，0<s1

s2。

實施例32係一種光學系統，其包含：如實施例19至31中任一項之PBS；一光源，其面向該第二反射偏振器；及一成像器，其用於調變光，該成像器面向該第一反射偏振器。

實施例33係如實施例32之光學系統，其經組態使得由該光源所發射且具有各別400nm及650nm波長的第一光線及第二光線在被該第二反射偏振器至少一次反射及至少一次透射、被該成像器沿重合路徑反射、且被該第一反射偏振器至少一次反射後離開該PBS作為各別離開之第一光線及離開之第二光線，該離開之第一光線與該離開之第二光線之間的一側向離距小於約20微米。

實施例34係一種光學構造，其包含設置在第一光學元件與第二光學元件之間且黏附至該第一光學元件及該第二光學元件的一光學堆疊，該光學堆疊包含面向該第一光學元件且黏附至一第二反射偏振器的一第一反射偏振器，該第二反射偏振器面向該第二光學元件，在從一較短第一波長延伸至一較長第二波長之一相同預定波長範圍內，各反射偏振器透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少80%，具有各別該第一波長及該第二波長且從面向各反射偏振器的該光學元件之一內部依45度入射在該反射偏振器上的重合之第一光線及第二光線被該反射偏振器反射作為在面向該反射偏振器的該光學元件內部彼此間隔開一分離距離的各別經反射之第一光線及第二光線，該第一反射偏振器之該分離距離係s1，且該第二反射偏振器之該分離距離係s2，0<s1

s2。

實施例35係如實施例34之光學構造，其中該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之至少一者包含複數個聚合干涉層，該複數個聚合干涉層主要藉由在該預定波長範圍內的光學干涉來反射及透射光。

實施例36係如實施例35之光學構造，其中各聚合干涉層具有在約45奈米至約200奈米之一範圍內的一平均厚度。

實施例37係如實施例34之光學構造，其中各該第一反射偏振器及該第二反射偏振器包含複數個聚合干涉層，該複數個聚合干涉層主要藉由在該預定波長範圍內的光學干涉來反射及透射光。

實施例38係如實施例37之光學構造，其中對於各別該第一反射偏振器及該第二反射偏振器，該複數個聚合干涉層中最遠離彼此之兩個聚合干涉層之間的一離距係d1及d2，d1小於d2至少20%。

實施例39係如實施例37之光學構造，其中對於各反射偏振器及該反射偏振器所面向的該光學元件，較靠近該光學元件的各聚合干涉層具有一較小光學厚度，且較遠離該光學元件的各干涉層具有一較大光學厚度。

實施例40係如實施例34之光學構造，其中s1大於500nm。

實施例41係如實施例34或40之光學構造，其中s2大於s1。

實施例42係如實施例34或40之光學構造，其中s2>s1+500nm。

實施例43係如實施例34之光學構造，其係一偏振分光器，該第一光學元件係包含一第一斜邊的一第一稜鏡，該第二光學元件係包含一第二斜邊的一第二稜鏡，該第二斜邊面向該第一斜邊，其中該光學堆疊設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間且黏附至該第一斜邊及該第二斜邊。

實施例44係如實施例34之光學構造，其中該第一波長在約400nm至約500nm之一範圍內，且該第二波長在約600nm至約700nm之一範圍內。

實施例45係如實施例34之光學構造，其中該第一波長在約400nm至約450nm之一範圍內，且該第二波長在約650nm至約700nm之一範圍內。

實施例46係如實施例34之光學構造，其中該第一波長係400nm，且該第二波長係650nm。

實施例47係如實施例34之光學構造，其中介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的一角度小於約10度。

實施例48係如實施例34之光學構造，其中介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的一角度小於約5度。

實施例49係如實施例34之光學構造，其中介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的一角度小於約2度。

實施例50係一種光學系統，其包含：如實施例34至49中任一項之光學構造；一光源，其面向該第二反射偏振器；及一成像器，其用於調變光，該成像器面向該第一反射偏振器。

實施例51係如實施例50之光學系統，其經組態使得由該光源所發射且具有各別400nm及650nm波長的第一光線及第二光線在被該第一反射偏振器至少一次反射及至少一次透射、被該成像器沿重合路徑反射、且被該第二反射偏振器至少一次反射後離開該光學構造作為各別離開之第一光線及離開之第二光線，該離開之第一光線與該離開之第二光線之間的一側向離距小於約20微米。

實施例52係一種光學系統，其包含：一偏振分光器(PBS)，其包含一光學堆疊，該光學堆疊包含第一聚合反射偏振器及第二聚合反射偏振器，對於法向入射光及在從約400nm至約650nm之一波長範圍內的各波長，各反射偏振器透射沿該反射偏振器之一通過軸偏振的光之至少80%，且反射沿該反射偏振器之正交的一阻斷軸偏振的光之至少90%；一光源，其面向該第二反射偏振器；及一成像器，其用於調變光，該成像器面向該第一反射偏振器，使得由該光源所發射且具有各別400nm及650nm之該等波長的第一光線及第二光線在被該第二反射偏振器至少一次反射及至少一次透射、被該成像器沿重合路徑反射、且被該第一反射偏振器至少一次反射後離開該PBS作為各別離開之第一光線及離開之第二光線，該離開之第一光線與該離開之第二光線之間的一側向離距小於約20微米。

實施例53係如實施例52之光學系統，其中該離開之第一光線與該離開之第二光線之間的該側向離距小於約18微米、或小於約16微米、或小於約14微米、或小於約10微米、或小於約8微米、或小於約6微米、或小於約4微米、或小於約2微米。

實施例54係如實施例52或53之光學系統，其中該離開之第一光線與該離開之第二光線之間的該側向離距大於約0.5微米、或大於約1微米。

實施例55係如實施例52之光學系統，其中該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之至少一者包含複數個聚合干涉層，該複數個聚合干涉層主要藉由在該預定波長範圍內的光學干涉來反射及透射光。

實施例56係如實施例55之光學系統，其中各聚合干涉層具有在約45奈米至約200奈米之一範圍內的一平均厚度。

實施例57係如實施例52之光學系統，其中各該第一反射偏振器及該第二反射偏振器包含複數個聚合干涉層，該複數個聚合干涉層主要藉由在該預定波長範圍內的光學干涉來反射及透射光。

實施例58係如實施例57之光學系統，其中對於各別該第一反射偏振器及該第二反射偏振器，該複數個聚合干涉層中最遠離彼此之兩個聚合干涉層之間的一離距係d1及d2，d1小於d2至少20%。

實施例59係如實施例57之光學系統，其中該光學堆疊具有最外的相對之第一主表面及第二主表面，該第一反射偏振器經設置成較靠近該第一主表面且較遠離該第二主表面，該第二反射偏振器經設置成較靠近該第二主表面且較遠離該第一主表面，其中對於各反射偏振器及最靠近該反射偏振器的該主表面，較靠近該主表面的各聚合干涉層具有一較小光學厚度，且較遠離該主表面的各干涉層具有一較大光學厚度。

實施例60係如實施例52之光學系統，其中該PBS包含：一第一稜鏡，其包含一第一斜邊；及一第二稜鏡，其包含面向該第一斜邊的一第二斜邊，其中該光學堆疊設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間且黏附至該第一斜邊及該第二斜邊。

實施例61係如實施例52之光學系統，其中介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的一角度小於約10度。

實施例62係如實施例52之光學系統，其中介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的一角度小於約5度。

實施例63係如實施例52之光學系統，其中介於該第一反射偏振器及該第二反射偏振器之該等通過軸之間的一角度小於約2度。

若所屬技術領域中具有通常知識者不清楚在本說明中所使用及描述之內容脈絡中如應用以量化表達特徵大小、量、及實體性質所使用的「約」，則「約」將應理解為意謂在指定數量之10百分比內，但亦完全包括該指定數量。例如，若所屬技術領域中具有通常知識者不清楚在本說明書中所使用及描述之內容脈絡中之具有約1的值的數量，意指該數量所具有的值在0.9與1.1之間，，但亦完全包括1。

於上文中引用的文獻、專利、及專利申請案特此以一致的方式全文以引用方式併入本文中。若併入的文獻與本申請書之間存在不一致性或衝突之部分，應以前述說明中之資訊為準。

除非另有所指，對圖式中元件之描述應理解成同樣適用於其他圖式中相對應的元件。雖在本文中是以具體實施例進行說明及描述，但所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解可以各種替代及/或均等實施方案來替換所示及所描述的具體實施例，而不偏離本揭露的範疇。本申請案意欲涵括本文所討論之特定具體實施例的任何調適形式或變化形式。因此，本揭露意圖僅受限於申請專利範圍及其均等者。