[發明專利]單軸延遲器堆棧的廣角補償

在審

• 申請號: 201880059934.9
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN111108428A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 加里.D.夏普
• 申請（專利權）人: 加里夏普創新有限責任公司
• 主分類號: G02B27/64
• 分類號: G02B27/64
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張邦帥

一種復合延遲器，其建立對R_e和R_th的獨立控制。這可以通過形成三層復合延遲器來完成，包括一對與單個+A板組合的匹配的?A板。該+A板通常是MD拉伸膜，其具有特定于應用的面內要求(R_e)的延遲。該對?A板的光軸交叉，使得R_e＝0，光軸平行于+A板對齊。?A板的單個延遲值可以在較大的R_e值范圍上產生改善的視場性能，這使其成為通用補償的非常實用的方式。盡管R_th通常與單個延遲器相關聯，但是可以將具有不同光軸取向范圍的延遲器堆棧視為具有復合(或合成)R_th值(R_th^C)。三層復合延遲器具有這樣的實際優勢，其使得能夠在正交入射偏振變換的寬范圍內進行視場補償。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年7月17日提交的美國臨時申請No.62/533,547的優先權，其全部內容通過引用合并于此。

背景技術

經常需要在正交偏振態(SOP)之間轉換的光學組件。如今，產品中使用的幾乎所有偏振器都會消除或反映線性SOP，因此對于大多數偏振轉換場景而言，使線性基準成為現實。通常使用一個或多個線性延遲器來完成這種轉換。還經常需要在擴展的波長和入射角范圍上保持轉換。在一些情況下，可能進一步需要存在單獨波長范圍，在該單獨波長范圍上，輸入SOP被保留(未轉換)。該附加約束主要適用于區分波長帶的系統，通常用于濾波、分離/組合或切換目的。透射或反射(雙通)配置可能需要偏振變換。

線性延遲器引入的相位差通常取決于波長和入射角。術語“A板”是指線性單軸延遲器，其中光軸(或非尋常軸)包含在延遲器基板或孔的平面中?！罢蝗肷洹惫獗徽J為是垂直于延遲器基板入射的光。A板延遲器可以從正交入射的偏振光產生兩個波，并在它們之間引入相位差。具有消色差(即，波長不敏感)延遲的單個延遲器需要雙折射，該雙折射隨著波長的增加而以抵消相位差的反波長依賴性的方式而增加。嘗試實現這種消色差行為的嘗試包括使用色散控制的聚合物材料(例如用于寬帶四分之一波長延遲器的Teijin聚合物)。另一種方法是使用延遲器膜的堆棧，其產生的偏振變換端點對于一波長范圍是通用的。后者可以由相同材料的延遲器膜的堆棧組成，或者在有益時由兩種或多種材料的延遲器膜的堆棧組成。延遲器堆?？杀灰暈橛邢廾}沖響應(FIR)濾波器，其中線性系統理論將時域與頻率(或波長)域相關聯。在現有技術中描述了這些原理(例如，Robinson，“用于LCD投影的偏振工程(Polarization Engineering for LCD Projection)”)。

延遲器膜通常通過在縱向方向(MD，machine direction)上拉伸鑄件或擠出的膜來制造。常規顯示材料(例如聚碳酸酯(PC)或環烯烴聚合物(COP))的MD拉伸會產生具有面內延遲R_e＝(n_x-n_y)d的正單軸延遲器，其中n_x是MD上的折射率，n_y是橫向方向(TD，或交叉網)上的折射率，d是膜厚度。平均面內折射率的增加在厚度方向上產生了延遲，由下式給出：

其中，n_z是厚度方向上的折射率。對于典型的單軸延遲器，其中n_y＝n_z＝n_o并且n_x＝n_e，厚度方向延遲為R_th＝R_e/2。

在正常情況下，這無關緊要。但是當偏振光學器件無論入射角如何都必須執行相同的功能時，R_th常常是個問題。并且當使用多層堆棧(例如)來產生降低偏振變換的波長靈敏度的脈沖響應時，R_th的累積能夠破壞正交入射條件。這可以在受層數限制的R_e脈沖響應的定制程度和與非垂直光線的該脈沖響應的維持之間進行權衡。通常，這種定制涉及在擴展的頻譜范圍內創建波長穩定的偏振變換。本發明試圖使用實際的補償方案來克服這種權衡。