[发明专利]光学各向异性聚合物薄膜

说明书

聚合物层包括沿聚合物层的第一方向延伸的第一面内折射率、沿聚合物层的与第一方向正交的第二方向延伸的小于第一面内折射率的第二面内折射率、沿与第一方向和第二方向两者正交的方向的第三折射率，以及沿聚合物层的表面延伸的多个褶皱，其中第一面内折射率和第二面内折射率之间的差至少约为0.05，并且第三折射率大于第二面内折射率。

技术领域

本公开总体上涉及光学各向异性聚合物薄膜及其制造方法，并且更具体地涉及聚合物薄膜的应力诱导屈曲和随之实现的聚合物薄膜中的与方向相关的折射指数。

背景技术

反射偏振器被用在许多与显示器有关的应用中，特别地被用在扁平光学系统中并且用于使用偏振光的显示系统内的亮度增强。例如，对于正交偏振光，扁平透镜可以使用对透射光、反射光或透射光和反射光两者具有极高对比度的反射偏振器。高双折射薄膜也可以用于形成双折射光栅。因此，需要具有非常高水平的光学各向异性的光学薄膜。

然而，通过常规薄膜制造过程可实现的光学各向异性程度通常是有限的，并且经常被改变为竞争性薄膜性质，诸如平坦度和/或薄膜强度。例如，高各向异性的聚合物薄膜通常在一个或多个面内方向中表现出低强度，这可能会挑战可制造性并且限制产量。尽管最近有发展，但提供机械稳健、光学各向异性的聚合物薄膜将是有利的，该薄膜可以被结合到各种光学系统中，包括用于人工现实应用的显示系统。

发明内容

本公开总体上涉及光学各向异性聚合物薄膜及其制造方法，并且更具体地涉及聚合物薄膜的应力诱导屈曲和随之实现的聚合物薄膜中的与方向相关的折射指数。在一些实施例中，本公开的光学各向异性聚合物薄膜可以形成或被结合到诸如反射偏振器的光学元件中。示例反射偏振器可以用于各种显示设备，诸如虚拟现实(VR)和增强现实(AR)眼镜和头戴式耳机。

因此，本发明涉及根据权利要求1的聚合物层、根据权利要求5或权利要求7的反射偏振器、根据权利要求11的设备和根据权利要求12的方法。有利的实施例可以包括从属权利要求的特征。

根据本发明的聚合物层包括沿聚合物层的第一方向延伸的第一面内折射率、沿聚合物层的与第一方向正交的第二方向延伸的小于第一面内折射率的第二面内折射率，以及沿与第一方向和第二方向两者正交的方向的第三折射率。多个褶皱沿聚合物层的表面延伸，其中第一面内折射率和第二面内折射率之间的差至少约为0.05，并且其中第三折射率大于第二面内折射率。

在一个实施例中，第三折射率可以小于第一面内折射率。

在另一个实施例中，聚合物层可以具有至少约为5cm的长度和至少约为5cm的宽度。

根据一个实施例，褶皱可以具有至少约为10微米的平均高度。

在一个实施例中，褶皱可以具有至少约为3的纵横比(α)。

在一个实施例中，褶皱的至少一部分可以沿第二方向延伸。

根据本发明的反射偏振器包含如上所述的聚合物层。

在一个实施例中，反射偏振器还可以包括直接覆盖在聚合物层上的第二聚合物层，其中第二聚合物层具有基本上不同于聚合物层的第一面内折射率的第一面内折射率，并且具有基本上等于聚合物层的第二面内折射率的第二面内折射率。

根据本发明的另外方面，反射偏振器包括交替的初级聚合物层和次级聚合物层的堆叠。每个初级聚合物层包括第一面内折射率、与第一面内折射率正交并且小于第一面内折射率的第二面内折射率，以及沿与初级聚合物层的主表面正交的方向的第三折射率。第一面内折射率和第二面内折射率之间的差至少约为0.05，并且第三折射率大于第二折射率。每个次级聚合物层包括基本上不同于每个初级聚合物层的第一面内折射率的第一面内折射率；以及包括基本上等于每个初级聚合物层的第二面内折射率的第二面内折射率。

在一个实施例中，每个第一聚合物层和每个第二聚合物层可以具有从约10nm到约200nm范围内的厚度。