本发明专利技术提供一种反射膜，所述反射膜包括布置在光学重复单元内的微层，以在扩展波段内反射光，所述光学重复单元中更薄的和更厚的单元分别设置成大致朝向所述膜的薄侧和厚侧。所述微层受到调控，以便对于入射到第一平面内的ｐ偏振光，为所述膜提供减少至少一半的反射率，所述反射率从垂直入射角度时的初始值减少至入射角θｏｂｌｉｑｕｅ时的Ｒ１值。对于入射到第二平面内的ｐ偏振光，所述膜在角度θｏｂｌｉｑｕｅ时的反射率为Ｒ２，其中Ｒ２＞Ｒ１。本发明专利技术提供一种偏振器，所述偏振器与所述反射膜组合，所述组合限定了倾斜的透射瓣，并且所述反射膜的所述厚侧和所述薄侧相对于所述偏振器取向，以减小所述透射瓣的方位角宽度
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及光学膜，尤其涉及其反射特性很大程度上取决于从该膜的微层之间的界面反射的光的相长干涉和相消干涉的那些膜。本专利技术还涉及相关系统和方法。
技术介绍
已知这样的多层光学膜其反射和透射特性仅仅或主要地基于从该光学膜内的多个或一堆光学薄层(“微层”)之间的界面反射的光的相长干涉和相消干涉。例如，早已知道通过将诸如二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)之类无机光学材料的交替的层真空沉积到基底上来制备高反射率镜膜。此外还知道，通过共挤出多个交替的聚合物层和在适于使浇铸层变薄的条件下拉伸浇铸料片而使多层光学膜具有较大的面内双折射率，并且使所得微层中的一些具有应力诱导双折射率。参见例如美国专利3，610，729 (Rogers)、4，446，305 (Rogers等人)、 和5，486，949 (Schrenk等人)。对材料性质和工艺条件进行选择，以使得应力诱导双折射在相邻微层之间沿一个面内轴线提供折射率失配，沿正交的面内轴线提供显著的折射率匹配。折射率失配为沿第一轴线(阻光轴)偏振的光提供高折射率，折射率匹配为沿正交轴线(透光轴)偏振的光提供低反射率和高透射率，从而形成便利的反射型偏振器制品。近来，3M公司的研究人员已经指出此类膜沿垂直于膜的方向(即Z轴)的层对层折射率特性的重要性，并且显示出这些特性如何对膜在斜入射角下的反射率和透射率起重要作用。参见例如美国专利5，882，774 (Jonza等人)。Jonza等人提出，除了其他之外，相邻微层之间的Z轴折射率失配(更简洁地称为Z折射率失配或Δηζ)可以受到调控，以允许构造布鲁斯特角(P偏振光在界面处的反射率变为零的角度)非常大或不存在的多层叠堆。 这又允许构造这样的多层反射镜和偏振器其P偏振光的界面反射率随着入射角不断增加而缓慢减小，或者与入射角无关，或者随着入射角偏离垂直方向而增大。因此，可以获得在宽带宽对s偏振光和ρ偏振光均具有高反射率的多层膜(对于反射镜以任何入射方向，对于偏振片以选定的方向)。
技术实现思路
除了其他之外，本文描述了宽带多层光学膜和偏振器的组合，该组合呈现出此类膜以前从未展示的定向透射和反射特性。例如，本文描述了对垂直入射光呈现出类似反射镜性质，对任何偏振并且在可见光范围或所关注的其他扩展波长范围内维持高反射率(如至少75^^80^^85%,或90%) 的多层膜。然而，在某些倾斜角度，这些相同的膜在扩展波长范围内变得对于P偏振光高度透射。对于该倾斜角度漏光(伴有反射率显著降低)，第一入射平面(由于在倾斜角度对P 偏振光的弱反射率，指定为弱入射平面)比第二入射平面(由于在相同的倾斜角度对P偏振光的强反射率，指定为强入射平面)发生的更为严重。第二入射平面或强入射平面在相对于垂直入射角度的倾斜角度可呈现出对P偏振光无显著的漏光，或可呈现出虽显著但比弱入射平面更小的漏光。在前一种情况下，多层膜呈现出对P偏振光的基本“蝠翼”透射特性，该特性由第一(弱)入射平面而不是正交的第二(强)入射平面中的偏轴漏光造成；在后一种情况下，多层膜在这两个正交平面都呈现出基本“蝠翼”透射特性。于是我们将具有这些性质的多层光学膜与具有透光轴和阻光轴的偏振器组合。优选地偏振器为或包括反射偏振膜。我们优选地定位偏振器以使得其阻光轴与多层膜的强轴 (与强入射平面平行的面内轴)基本对齐，在这种情况下偏振器的透光轴与多层膜的弱轴 (与弱入射平面平行的面内轴)基本对齐。该偏振器/多层光学膜组合在极角和方位角方向均限制光。在极角方向的限制可通过多层光学膜对所有偏振的垂直入射光的高反射率， 与在弱入射平面中的强偏轴P偏振漏光组合而提供。在方位角方向的限制可通过多层光学膜在强平面对倾斜P偏振光的高反射率与其在弱平面对倾斜P偏振光的低反射率和强透射组合而提供，或如果多层光学膜在强平面对倾斜P偏振光基本漏光，方位角限制可通过偏振器的阻光轴提供。在任一种情况下，偏振器/多层光学膜组合提供的极角和方位角限制为入射光提供了倾斜的透射瓣。出乎意料地，我们发现倾斜的透射瓣在方位角方向的角宽度或准直度很大程度上取决于多层光学膜相对于偏振器的取向。具体地讲，多层光学膜的两个对置的主表面中何者面向偏振器的选择，可对方位角方向的倾斜的透射瓣的准直度造成显著影响。我们发现这适用于以下情形，其中多层光学膜具有多个微层，所述多个微层布置成光学重复单元以用于在扩展波段内反射光，并且其中光学重复单元在多层光学膜的整个厚度上具有光学厚度分布，以使得光学重复单元中更薄的单元设置为大致朝向多层膜的一个主表面(“薄侧”)，并且光学重复单元中的更厚的单元设置为大致朝向多层光学膜的另一个主表面(“厚侧”)。例如，如果光学重复单元布置为在整个膜厚度上具有单调递增或单调递减的厚度梯度，那么此类层厚度布置方式也可出现。在一些情况下，偏振器相对于多层光学膜的取向也可对倾斜的透射瓣的方位角准直造成影响。除了别的以外，本文描述了包括布置在光学重复单元内的微层的多层光学膜，该微层用于在扩展波段(例如从400nm至700nm的人眼可见的光谱)内反射光。相邻微层表现出显著的沿χ轴的面内折射率失配Δηχ和沿y轴的面内折射率失配Any。这些失配的量值足够大，以使得对于在扩展波段内的垂直入射光，该膜对沿χ轴偏振的光具有反射率 foiormalx，对沿y轴偏振的光具有反射率foiormaly，foiormalx和Rnormaly均为至少75%、 80%、85%或90%。然而，相邻微层也表现出沿面外ζ轴的显著的折射率失配Δηζ。该失配的量值足够大并且该失配具有合适的极性，以使得对于入射在第一入射(“弱”)平面的膜上的P偏振光，膜的反射率从垂直入射时的初始值至角度θ oblique时的Rl值减少了至少一半。然而，面内折射率失配Δηχ和Any的差异，足以使得对于入射到垂直于第一入射平面的第二( “强”)入射平面的膜上的P偏振光，膜在角度θ oblique时的反射率R2大于 Rl。在一些情况下，对于入射到第二入射平面中的所有入射角的ρ偏振光，R2可以为至少 75%。因此，取决于多层光学膜设计，在第一入射平面倾斜极角观察到的ρ偏振反射率的大幅降低(并且伴有透射的大幅增加)，在第二入射平面可在较小的程度上观察到，或者根本不能观察到。此类膜通常在两个不同的方向表现出低反射率R1，每个方向都位于第一入射平5面内并相对于ζ轴形成极角θ oblique，并且这两个方向角度上相隔该极角的二倍，即 2X θ oblique。通过多层膜与偏振器的组合，与这些唯一的方向中每一个相关的低反射率和高透射率在有限的方向锥内保持，在该方向锥以外则被与垂直入射光或在第二入射平面内入射的光相关的高反射率和低透射率取代，该锥形被称为透射瓣。因此，此类偏振器/多层光学膜组合可通过使光选择性地透射进两个偏轴透射瓣以形成蝠翼分布并且优选地反射任何不透射的光，从而“限制”光。每个蝠翼瓣可以通过极角θ的有限角宽度Δ θ和方位角Φ的有限角宽度Δ φ来表征。通过正确选择多层膜朝偏振器取向的主表面，并且在某些情况下正确选择偏振器朝多层膜取向的主表面，可为倾斜的透射瓣提供不大于120度、 或不大于90度、或不大于60度的方位角宽度△ Φ。此良好的方位角限制对于倾斜的透射瓣优选地在入射角θ o本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种组合，包括：多层光学膜，所述多层光学膜具有多个微层，所述多个微层布置成光学重复单元以用于在扩展波段内反射光，相邻的所述微层具有限定第一面内轴和第二面内轴的折射率差值，使得所述多层光学膜的反射率对于垂直入射光的所有偏振态为至少７５％，对于在包括所述第一轴的第一入射平面内入射到所述多层光学膜上的ｐ偏振光，所述折射率差值还使得所述多层光学膜的反射率从垂直入射时的初始值到入射角θｏｂｌｉｑｕｅ时的Ｒ１值减少至少一半，但是对于在包括所 述第二轴的第二入射平面内入射到所述多层光学膜上的ｐ偏振光，所述多层光学膜在所述入射角θｏｂｌｉｑｕｅ时反射率Ｒ２＞Ｒ１；以及偏振器，所述偏振器具有透光轴和阻光轴，所述偏振器和所述多层光学膜设置成限定倾斜的透射瓣；其中所述光学重复单元在所述多层光学膜的整个厚度上具有光学厚度分布，所述光学厚度分布限定了所述多层光学膜的薄侧和厚侧，所述光学重复单元中的更薄的单元设置成大致朝向所述薄侧，并且所述光学重复单元中的更厚的单元设置成大致朝向所述厚侧；并且其中所述多层光学膜的所述薄侧和所述厚侧相对于所述偏振器取向，以提高所述透射瓣的方位角准直度Δφｅ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·F·韦伯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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