Optical system

Abstract

An optical system includes a display, a reflective polarizer, a partial reflector, and a light control film. The optical system displays a virtual image of an image emitted by the display after the emitted image undergoes at least one transmission and at least one reflection by the reflective polarizer, at least one reflection by the partial reflector, and at least one transmission by the light control film. The light control film includes an absorbing horizontal polarizer having mutually orthogonal in-plane pass and absorb axes, and an absorbing vertical polarizer including an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the absorbing vertical polarizer.

Description

OPTICAL SYSTEMTechnical Field

[0001] The present disclosure relates to an optical system.Background

[0002] Typically, optical systems in applications, such as augmented reality (AR) , have become increasingly prevalent, offering a viewer an ability to see images generated by a display of the optical systems overlaid onto the real world. Some of these optical systems, such as polarization waveguide optical systems, include reflective polarizers.

[0003] Light incident on the reflective polarizers at large angles may generate unwanted ghost images. These unwanted ghost images may be undesirable and may negatively impact a viewing experience of the viewer.

[0004] Therefore, an improved optical system may be desired for managing and reducing the unwanted ghost images.Summary

[0005] In a first aspect, the present disclosure provides an optical system. The optical system is substantially centered on a folded optical axis. The optical system includes a display configured to emit an image for viewing by an eye of a viewer located on, or proximate to, the folded optical axis. The optical system further includes a reflective polarizer having mutually orthogonal in-plane pass and reflect axes. The optical system further includes a partial reflector, such that the emitted image is transmitted by the reflective polarizer toward the viewer after the emitted image is reflected at least once by each of the reflective polarizer and the partial reflector. The eye is configured to view an object in a real-world scene through the reflective polarizer and the partial reflector. The optical system further includes a light control film disposed on the folded optical axis. Further, the light control film includes an absorbing horizontal polarizer having mutually orthogonal in-plane pass and absorb axes. Furthermore, the light control film includes an absorbing vertical polarizer including an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the absorbing vertical polarizer. For a substantially collimated incident light and for at least one visible wavelength in a visible wavelength range extending from about 420 nm to about 680 nm: the reflective polarizer transmits at least 60%of the incident light when polarized along the pass-axis of the reflective polarizer, and reflects at least 60%of the incident light when polarized along the reflect-axis of the reflective polarizer; for each of mutually orthogonal first and second polarization states, the partial reflector transmits at least 30%of the incident light and reflects at least 30%of the incident light; the absorbing horizontal polarizer transmits at least 60%of the incident light when polarized along the pass-axis of the absorbing horizontal polarizer and absorbs at least 60%of the incident light when polarized along the absorb-axis of the absorbing horizontal polarizer; and the absorbing vertical polarizer absorbs at least 60%of the incident light when polarized along the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer and transmits at least 60%of the incident light when polarized orthogonal to the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer. For first and second image light rays of the image emitted by the display and transmitted as respective first and second leaking transmitted light rays by the partial reflector toward the real-world scene after being first reflected by the reflective polarizer, the light control film reduces a percent optical intensities of the first and second leaking transmitted light rays by respective first and second factors. The first factor is less than about 2 and the second factor is greater than about 5. The first and second leaking transmitted light rays make respective first and second angles with the folded optical axis at the partial reflector. The first angle is less than about 5 degrees and the second angle is between about 10 degrees and about 60 degrees.

[0006] In a second aspect, the present disclosure provides an optical system. The optical system is substantially centered on a folded optical axis. The optical system includes a display configured to emit an image for viewing by an eye of a viewer located on, or proximate to, the folded optical axis. The optical system further includes a reflective polarizer disposed between first and second optical prisms and having mutually orthogonal in-plane pass and reflect axes. The optical system further includes a partial reflector disposed between first and second optical lenses, such that the emitted image is transmitted by the reflective polarizer and the second optical prism toward the viewer after the emitted image undergoes a total internal refection in the first optical prism and is reflected at least once by each of the reflective polarizer and the partial reflector. The eye is configured to view an object in a real-world scene through the reflective polarizer and the partial reflector. The optical system further includes a light control film substantially centered on the folded optical axis. Further, the light control film includes an absorbing horizontal polarizer having mutually orthogonal in-plane pass and absorb axes. Furthermore, the light control film includes an absorbing vertical polarizer including an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the absorbing vertical polarizer. For a substantially collimated incident light and for at least one visible wavelength in a visible wavelength range extending from about 420 nm to about 680 nm: the reflective polarizer transmits at least 60%of the incident light when polarized along the pass-axis of the reflective polarizer, and reflects at least 60%of the incident light when polarized along the reflect-axis of the reflective polarizer; for each of mutually orthogonal first and second polarization states, the partial reflector transmits at least 30%of the incident light and reflects at least 30%of the incident light; the absorbing horizontal polarizer transmits at least 60%of the incident light when polarized along the pass-axis of the absorbing horizontal polarizer, and absorbs at least 60%of the incident light when polarized along the absorb-axis of the absorbing horizontal polarizer; and the absorbing vertical polarizer absorbs at least 60%of the incident light when polarized along the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer, and transmits at least 60%of the incident light when polarized orthogonal to the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer. For first and second image light rays of the image emitted by the display and making respective first and second angles with the folded optical axis at the display, the light control film transmits the first and second image light rays as respective first and second transmitted image lights rays with respective optical transmittances T1 and T2. A ratio of T2 and T1 is less than or equal to 0.3, i.e., T2 / T1 ≤ 0.3. The second angle is between about 10 degrees and about 60 degrees.

[0007] In a third aspect, the present disclosure provides an optical system. The optical system includes a display, a reflective polarizer, a partial reflector, and a light control film. The optical system displays a virtual image of an image emitted by the display after the emitted image undergoes at least one transmission and at least one reflection by the reflective polarizer, at least one reflection by the partial reflector, and at least one transmission by the light control film. The light control film includes an absorbing vertical polarizer including an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the light control film. When the light control film is illuminated with an unpolarized Lambertian light that has a substantially Lambertian intensity distribution across the light control film, then the illuminating Lambertian light exits the light control film as a polarized output light having a first normalized intensity distribution in a first plane that is substantially orthogonal to the plane of the light control film and includes a global peak intensity of the output light at a first exit angle and a half global peak intensity at a minimum second exit angle. The second exit angle is greater than the first exit angle by no more than about 50 degrees. For a first continuous angle range that is at least 20 degrees wide and is disposed between about 20 degrees and 85 degrees. The first normalized intensity distribution has a global first maximum intensity Imax in the first continuous angle range. Imax is less than or equal to 0.02, i.e., Imax ≤ 0.02.

[0008] In a fourth aspect, the present disclosure provides an optical system. The optical system includes a display, a reflective polarizer, a partial reflector, and a light control film. The optical system displays a virtual image of an image emitted by the display after the emitted image undergoes at least one transmission and at least one reflection by the reflective polarizer, at least one reflection by the partial reflector, and at least one transmission by the light control film. The light control film includes an absorbing vertical polarizer including an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the light control film. When the light control film is illuminated with an unpolarized Lambertian light that has a substantially Lambertian intensity distribution across the light control film, then the illuminating Lambertian light exits the light control film as a polarized output light having first and second normalized intensity distributions I1 and I2 as a function of an azimuthal angle for respective first and second polar angles. The first polar angle is between about 15 and 40 degrees and the second polar angle is greater than the first polar angle by at least 10 degrees.

[0009] The details of one or more examples of the disclosure are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, objects, and advantages of the disclosure will be apparent from the description and drawings, and from the claims.Brief Description of the Drawings

[0010] Exemplary embodiments disclosed herein may be more completely understood in consideration of the following detailed description in connection with the following figures. The figures are not necessarily drawn to scale. Like numbers used in the figures refer to like components. However, it will be understood that the use of a number to refer to a component in a given figure is not intended to limit the component in another figure labeled with the same number.

[0011] FIG. 1 shows a schematic sectional view of an optical system, according to an embodiment of the present disclosure;

[0012] FIG. 2 shows a schematic view of a display, according to an embodiment of the present disclosure;

[0013] FIG. 3A shows a schematic sectional view of a light control film, according to an embodiment of the present disclosure;

[0014] FIG. 3B shows a schematic view of the light control film, according to another embodiment of the present disclosure;

[0015] FIG. 3C shows a schematic view of the light control film, according to another embodiment of the present disclosure;

[0016] FIG. 4 shows a schematic sectional view of an absorbing vertical polarizer, according to an embodiment of the present disclosure;

[0017] FIG. 5 shows a schematic sectional view of an absorbing horizontal polarizer, according to an embodiment of the present disclosure;

[0018] FIG. 6 shows a schematic sectional view of a partial reflector, according to an embodiment of the present disclosure;

[0019] FIG. 7A shows a schematic sectional view of a reflective polarizer, according to an embodiment of the present disclosure;

[0020] FIG. 7B shows a schematic detailed sectional view of the reflective polarizer, according to an embodiment of the present disclosure;

[0021] FIG. 8 shows a schematic sectional view of an optical system, according to another embodiment of the present disclosure;

[0022] FIG. 9 shows a block diagram of a Lambertian light source and the light control film, according to an embodiment of the present disclosure;

[0023] FIG. 10A shows a grayscale image depicting a luminance of a conventional louver film as a function of angle;

[0024] FIG. 10B shows a grayscale image depicting a luminance of the light control film of FIG. 3C as a function of angle, according to an embodiment of the present disclosure;

[0025] FIG. 10C shows a grayscale image depicting a luminance of the light control film of FIGS. 3A-3B as a function of angle, according to an embodiment of the present disclosure;

[0026] FIG. 10D shows a grayscale image depicting a luminance of the absorbing horizontal polarizer as a function of angle, according to an embodiment of the present disclosure;

[0027] FIG. 10E shows a grayscale image depicting a luminance of the absorbing vertical polarizer as a function of angle, according to an embodiment of the present disclosure;

[0028] FIG. 11A shows a graph depicting a normalized intensity distribution for the light control film and the conventional louver film in first and second planes, according to an embodiment of the present disclosure;

[0029] FIG. 11B shows a magnified graph depicting the normalized intensity distribution for the light control film and the conventional louver film in a first continuous angle range, according to an embodiment of the present disclosure;

[0030] FIG. 11C shows a magnified graph depicting the normalized intensity distribution for the light control film and the conventional louver film in a second continuous angle range, according to an embodiment of the present disclosure;

[0031] FIG. 12A shows a graph depicting an intensity distribution for the light control film and the conventional louver film as a function of an azimuthal angle, according to an embodiment of the present disclosure;

[0032] FIG. 12B shows a graph depicting a normalized intensity distribution for the light control film and the conventional louver film as the function of the azimuthal angle, according to an embodiment of the present disclosure; and

[0033] FIG. 13 shows a graph depicting a ratio of a magnitude of difference between the normalized intensities at the first and second polar angles and the normalized intensity at the first polar versus the azimuthal angle, according to an embodiment of the present disclosure.Detailed Description

[0034] In the following description, reference is made to the accompanying figures that form a part thereof and in which various embodiments are shown by way of illustration. It is to be understood that other embodiments are contemplated and may be made without departing from the scope or spirit of the present disclosure. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense.

[0035] In the following disclosure, the following definitions are adopted.

[0036] As used herein, all numbers should be considered modified by the term “about” . As used herein, “a, ” “an, ” “the, ” “at least one, ” and “one or more” are used interchangeably.

[0037] As used herein as a modifier to a property or attribute, the term “generally” , unless otherwise specifically defined, means that the property or attribute would be readily recognizable by a person of ordinary skill but without requiring absolute precision or a perfect match (e.g., within + / -20 %for quantifiable properties) .

[0038] The term “substantially” , unless otherwise specifically defined, means to a high degree of approximation (e.g., within + / -10%for quantifiable properties) but again without requiring absolute precision or a perfect match.

[0039] The term “about” , unless otherwise specifically defined, means to a high degree of approximation (e.g., within + / -5%for quantifiable properties) but again without requiring absolute precision or a perfect match.

[0040] As used herein, the terms “first” and “second” are used as identifiers. Therefore, such terms should not be construed as limiting of this disclosure. The terms “first” and “second” when used in conjunction with a feature or an element can be interchanged throughout the embodiments of this disclosure.

[0041] As used herein, “at least one of A and B” should be understood to mean “only A, only B, or both A and B” .

[0042] Typically, optical systems in applications, such as augmented reality (AR) , have become increasingly prevalent, offering a viewer an ability to see images generated by a display of the optical systems overlaid onto the real world. Some of these optical systems, such as polarization waveguide optical systems, include reflective polarizers.

[0043] Light incident on the reflective polarizers at large angles may generate unwanted ghost images. These unwanted ghost images may be undesirable and may negatively impact a viewing experience of the viewer.

[0044] In order to reduce the light incident at the large angles, a conventional louver film may be used. However, louvers of the conventional louver film may be magnified by the optical system. In order to avoid louver pattern to be visible to an eye of a viewer, a size and spacing of the louvers may be needed to be reduced as much as possible.

[0045] Reducing the size and spacing of the louvers may lead to more challenging fabrication and lower transmission. In some cases, interaction of the light incident at the large angles with sidewalls of the louvers may further lead to increased diffraction and may cause other undesired visual artifacts.

[0046] The present disclosure relates to an optical system. The optical system is substantially centered on a folded optical axis. The optical system includes a display configured to emit an image for viewing by an eye of a viewer located on, or proximate to, the folded optical axis. The optical system further includes a reflective polarizer having mutually orthogonal in-plane pass and reflect axes. The optical system further includes a partial reflector, such that the emitted image is transmitted by the reflective polarizer toward the viewer after the emitted image is reflected at least once by each of the reflective polarizer and the partial reflector. The eye is configured to view an object in a real-world scene through the reflective polarizer and the partial reflector. The optical system further includes a light control film disposed on the folded optical axis. Further, the light control film includes an absorbing horizontal polarizer having mutually orthogonal in-plane pass and absorb axes. Furthermore, the light control film includes an absorbing vertical polarizer including an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the absorbing vertical polarizer. For a substantially collimated incident light and for at least one visible wavelength in a visible wavelength range extending from about 420 nm to about 680 nm: the reflective polarizer transmits at least 60%of the incident light when polarized along the pass-axis of the reflective polarizer, and reflects at least 60%of the incident light when polarized along the reflect-axis of the reflective polarizer; for each of mutually orthogonal first and second polarization states, the partial reflector transmits at least 30%of the incident light and reflects at least 30%of the incident light; the absorbing horizontal polarizer transmits at least 60%of the incident light when polarized along the pass-axis of the absorbing horizontal polarizer and absorbs at least 60%of the incident light when polarized along the absorb-axis of the absorbing horizontal polarizer; the absorbing vertical polarizer absorbs at least 60%of the incident light when polarized along the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer and transmits at least 60%of the incident light when polarized orthogonal to the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer. For first and second image light rays of the image emitted by the display and transmitted as respective first and second leaking transmitted light rays by the partial reflector toward the real-world scene after being first reflected by the reflective polarizer, the light control film reduces a percent optical intensities of the first and second leaking transmitted light rays by respective first and second factors. The first factor is less than about 2 and the second factor is greater than about 5. The first and second leaking transmitted light rays make respective first and second angles with the folded optical axis at the partial reflector. The first angle is less than about 5 degrees and the second angle is between about 10 degrees and about 60 degrees.

[0047] The optical system of the present disclosure includes the light control film which reduces the percent optical intensity of the second leaking transmitted light ray by the second factor (i.e., greater than about 5) when the second leaking transmitted light ray makes the second angle of between about 10 degrees and about 60 degrees with the folded optical axis at the partial reflector. The optical system may therefore ensure that the second leaking transmitted light ray is not easily visible to external observers and does not generate unwanted ghost images. This may improve a viewing experience of the viewer and may also enhance a privacy of the viewer.

[0048] Further, since the light control film does not include louvers, the light control film may be easier to fabricate and does not reduce the intended transmission (i.e., the first leaking transmitted light ray) . Moreover, the light control film may not cause diffraction or any other undesired visual artifacts.

[0049] Referring now to figures, FIG. 1 shows a schematic sectional view of an optical system 300, according to an embodiment of the present disclosure.

[0050] The optical system 300 is substantially centered on a folded optical axis 10. The optical system 300 includes a display 20 configured emit an image 21 for viewing by an eye 30 of a viewer 31 located on, or proximate to, the folded optical axis 10. In some embodiments, the image 21 may be interchangeably referred as “the emitted image 21” herein.

[0051] In some embodiments, the display 20 may be an organic light emitting display (OLED) . In some embodiments, the display 20 may be a liquid crystal display (LCD) .

[0052] The optical system 300 further includes a reflective polarizer 40. A coordinate system including mutually perpendicular x’, y’, and z’-axes is illustrated in FIG. 1. The x’ and y’-axes are in-plane axes of the reflective polarizer 40, while the z’-axis is a transverse axis disposed along a thickness of the reflective polarizer 40. In other words, the x’ and y’-axes are along a plane of the reflective polarizer 40 defining a x’-y’ plane, and the z’-axis is perpendicular to the x’-y’ plane of the reflective polarizer 40.

[0053] The reflective polarizer 40 has mutually orthogonal in-plane pass and reflect axes. In some embodiments, the in-plane pass axis may be along the y’-axis and the reflect axis may be along the x’-axis.

[0054] The optical system 300 further includes a partial reflector 50. In some embodiments, the partial reflector 50 may include a partially reflective layer 52.

[0055] The emitted image 21 is transmitted by the reflective polarizer 40 toward the viewer 31 after the emitted image 21 is reflected at least once by each of the reflective polarizer 40 and the partial reflector 50.

[0056] In some embodiments, the emitted image 21 is reflected at least once by the reflective polarizer 40 as a reflected image 21a. In some embodiments, the emitted image 21 is reflected at least once by the partial reflector 50 as a reflected image 21b. In some embodiments, the emitted image 21 is transmitted by the reflective polarizer 40 toward the viewer 31 as a transmitted image 21c.

[0057] The eye 30 is configured to view an object 81 in a real-world scene 80 through the reflective polarizer 40 and the partial reflector 50.

[0058] The optical system 300 further includes a light control film 60 disposed on the folded optical axis 10. In some embodiments, the light control film 60 is disposed between the display 20 and the reflective polarizer 40.

[0059] In some embodiments, the optical system 300 may include an optical lens 105 disposed between the display 20 and the reflective polarizer 40. In some embodiments, the folded optical axis 10 may be substantially orthogonal to the optical lens 105 at a location where the folded optical axis 10 intersects the optical lens 105.

[0060] In some embodiments, the reflective polarizer 40 generally faces the display 20 and may be disposed on an absorbing polarizer 98 generally facing the viewer 31. In some embodiments, the absorbing polarizer 98 may be directly coated onto the reflective polarizer 40. In some embodiments, the absorbing polarizer 98 may be co-extruded and co-stretched with the reflective polarizer 40. Furthermore, in some embodiments, a substrate 43 may be disposed between the reflective polarizer 40 and the absorbing polarizer 98.

[0061] For first and second image light rays 22, 23 of the image 21 that are emitted by the display 20 and are transmitted, as respective first and second leaking transmitted light rays 22a, 23a by the partial reflector 50 toward the real-world scene 80 after being first reflected by the reflective polarizer 40, the light control film 60 reduces a percent optical intensities of the first and second leaking transmitted light rays 22a, 23a by respective first and second factors.

[0062] The first factor is less than about 2. In some embodiments, the first factor is less than about 1.5, less than about 1.4, less than about 1.3, or less than about 1.2. The second factor is greater than about 5. In some embodiments, the second factor is greater than about 10, greater than about 50, or greater than about 100.

[0063] The first and second leaking transmitted light rays 22, 23 make respective first and second angles a1, a2 with the folded optical axis 10 at the partial reflector 50.

[0064] The first angle a1 is less than about 5 degrees. In some embodiments, the first angle a1 is less than about 4 degrees, less than about 3 degrees, less than about 2 degrees, or less than about 1 degree. In the illustrated embodiment of FIG. 1, the first angle a1 is about 0 degree.

[0065] The second angle a2 is between about 10 degrees and about 60 degrees. In some embodiments, the second angle a2 is between about 15 degrees and about 55 degrees, between about 15 degrees and about 50 degrees, between about 15 degrees and about 45 degrees, between about 15 degrees and about 40 degrees, or between about 15 degrees and about 35 degrees.

[0066] In the illustrated embodiment of FIG. 1, the optical system 300 displays a virtual image 26 of the image 21 emitted by the display 20 after the emitted image 21 undergoes at least one transmission i.e., as the transmitted image 21c and at least one reflection i.e., as the reflected image 21a by the reflective polarizer 40, at least one reflection i.e., as the reflected image 21b by the partial reflector 50, and at least one transmission i.e., as the first image light ray 22 by the light control film 60.

[0067] FIG. 2 shows a schematic view of the display 20, according to an embodiment of the present disclosure.

[0068] In the illustrated embodiment of FIG. 2, the display 20 includes a plurality of micro-light-emitting diodes 18 configured to emit light. In some embodiments, the micro-LEDs 18 may be organic micro-LEDs.

[0069] In some embodiments, at least one of the micro-LEDs 18 (e.g., a micro-LED 20b) is configured to emit a blue light. In some embodiments, at least one of the micro-LEDs 18 (e.g., a micro-LED 20g) is configured to emit a green light. Furthermore, in some embodiments, at least one of the micro-LEDs 18 (e.g., a micro-LED 20r) is configured to emit a red light.

[0070] FIG. 3A shows a schematic sectional view of the light control film 60, according to an embodiment of the present disclosure.

[0071] Referring to FIGS. 1 and 3A, another coordinate system including mutually perpendicular x, y, and z-axes is illustrated. The x and y-axes are in-plane axes of the light control film 60, while the z-axis is a transverse axis disposed along a thickness of the light control film 60. In other words, the x and y-axes are along a plane of the light control film 60 defining a x-y plane, and the z-axis is perpendicular to the x-y plane of the light control film 60.

[0072] The light control film 60 includes an absorbing horizontal polarizer 61 and an absorbing vertical polarizer 62.

[0073] The absorbing horizontal polarizer 61 has mutually orthogonal in-plane pass and absorb axes. In some embodiments, the in-plane pass axis of the absorbing horizontal polarizer 61 may be along the x-axis. In some embodiments, the in-plane absorb axis of the absorbing horizontal polarizer 61 may be along the y-axis.

[0074] The absorbing vertical polarizer 62 includes an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the light control film 60. Specifically, the absorbing vertical polarizer 62 includes the absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the absorbing vertical polarizer 62.

[0075] In some embodiments, the plane of the light control film 60 or the absorbing vertical polarizer 62 may be the x-y plane. In some embodiments, the absorb-axis may be along the z-axis.

[0076] In some embodiments, the light control film includes a retarder 65 disposed between the absorbing horizontal polarizer 61 and the absorbing vertical polarizer 62. The retarder 65 is configured to modify a phase of an incident polarized light. In some embodiments, at least one bonding layer 66 is disposed between the absorbing horizontal polarizer 61 and the absorbing vertical polarizer 62.

[0077] As shown, in some embodiments, the absorbing vertical polarizer 62 is disposed between the display 20 and the absorbing horizontal polarizer 61.

[0078] FIG. 3B shows a schematic view of the light control film 60, according to another embodiment of the present disclosure. The light control film 60 of FIG. 3B is substantially similar to the light control film 60 of FIG. 3A. However, in the illustrated embodiment of FIG. 3B, the absorbing horizontal polarizer 61 is disposed between the display 20 and the absorbing vertical polarizer 62.

[0079] FIG. 3C shows a schematic view of the light control film 60, according to another embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 3C, in some embodiments, the light control film 60 may not include the retarder 65 shown in FIGS. 3A and 3B.

[0080] Referring again to FIGS. 3A and 3B, the light control film 60 is substantially centered on the folded optical axis 10. Further, for the first image light ray 22 and a second image light ray 25 of the image 21 emitted by the display 20 and making respective first angle a3’ and second angle a3 with the folded optical axis 10 at the display 20, the light control film 60 transmits the first and second image light rays 22, 25 as respective first and second transmitted image light rays 22e, 25e with respective optical transmittances T1 and T2.

[0081] A ratio of the optical transmittances T2 and T1 is less than or equal to 0.3, i.e., T2 / T1 ≤ 0.3. In some embodiments, T2 / T1 ≤ 0.25, T2 / T1 ≤ 0.2, T2 / T1 ≤ 0.15, T2 / T1 ≤ 0.1, or T2 / T1 ≤ 0.05.

[0082] The first angle a3’ is less than about 5 degrees. In some embodiments, the first angle a3’ is less than about 4 degrees, less than about 3 degrees, less than about 2 degrees, or less than about 1 degree. In some embodiments, the first angle a3’ is about 0 degree.

[0083] The second angle a3 is between about 10 degrees and about 60 degrees. In some embodiments, the second angle a3 is between about 15 degrees and about 55 degrees, between about 15 degrees and about 50 degrees, between about 15 degrees and about 45 degrees, between about 15 degrees and about 40 degrees, or between about 15 degrees and about 35 degrees.

[0084] FIG. 4 shows a schematic sectional view of the absorbing vertical polarizer 62, according to an embodiment of the present disclosure.

[0085] In the illustrated embodiment of FIG. 4, a substantially collimated incident light 73 is incident on the absorbing vertical polarizer 62 at an incident angle a4.

[0086] For the substantially collimated incident light 73 and for at least one visible wavelength in a visible wavelength range extending from about 420 nanometers (nm) to about 680 nm, the absorbing vertical polarizer 62 absorbs at least 60%of the incident light 73 when polarized along the absorb-axis (i.e., along the z-axis) of the absorbing vertical polarizer 62, and transmits at least 60%of the incident light 73 when polarized orthogonal (i.e., along the x-y plane) to the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer 62.

[0087] In some embodiments, for the substantially collimated incident light 73 and for the at least one visible wavelength in the visible wavelength range, the absorbing vertical polarizer 62 absorbs at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, or at least 90%of the incident light 73 when polarized along the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer 73, and transmits at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, or at least 90%of the incident light 73 when polarized orthogonal to the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer 62.

[0088] FIG. 5 shows a schematic sectional view of the absorbing horizontal polarizer 61, according to an embodiment of the present disclosure.

[0089] In the illustrated embodiment of FIG. 5, a substantially collimated incident light 72 is incident on the absorbing horizontal polarizer 61 at the incident angle a4. (same a4 is used in Fig. 4 and Fig. 5)

[0090] For the substantially collimated incident light 72 and for the at least one visible wavelength in the visible wavelength range, the absorbing horizontal polarizer 61 transmits at least 60%of the incident light 72 when polarized along the pass-axis (i.e., along the x-axis) of the absorbing horizontal polarizer 61, and absorbs at least 60%of the incident light 72 when polarized along the absorb-axis (i.e., along the y-axis) of the absorbing horizontal polarizer 61.

[0091] In some embodiments, for the substantially collimated incident light 72 and for the at least one visible wavelength in the visible wavelength range, the absorbing horizontal polarizer 61 transmits at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, or at least 90%of the incident light 72 when polarized along the pass-axis of the absorbing horizontal polarizer 61, and absorbs at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, or at least 90%of the incident light 72 when polarized along the absorb-axis of the absorbing horizontal polarizer 61.

[0092] FIG. 6 shows a schematic sectional view of the partial reflector 50, according to an embodiment of the present disclosure.

[0093] In the illustrated embodiment of FIG. 6, a substantially collimated incident light 71 is incident on the partial reflector 50.

[0094] For the substantially collimated incident light 71 and for the at least one visible wavelength in the visible wavelength range, for each of mutually orthogonal first and second polarization states, the partial reflector 50 transmits at least 30%of the incident light 71, and reflects at least 30%of the incident light 71.

[0095] In some embodiments, for the substantially collimated incident light 71 and for the at least one visible wavelength in the visible wavelength range, for each of the mutually orthogonal first and second polarization states, the partial reflector 50 transmits at least 35%, at least 40%, at least 45%, or at least 50%of the incident light 71, and reflects at least 35%, at least 40%, at least 45%, or at least 50%of the incident light 71.

[0096] In some embodiments, the first polarization state may correspond to a p-polarization state, while the second polarization state may correspond to an s-polarization state. In some other embodiments, the first polarization state may correspond to the s-polarization state, while the second polarization state may correspond to the p-polarization state.

[0097] FIG. 7A shows a schematic sectional view of the reflective polarizer 40, according to an embodiment of the present disclosure. In the illustrated embodiment of FIG. 7A, a substantially collimated incident light 70 is incident on the reflective polarizer 40 at the incident angle a4.

[0098] FIG. 7B shows a schematic detailed sectional view of the reflective polarizer 40, according to an embodiment of the present disclosure.

[0099] Referring to FIGS. 7A and 7B, in some embodiments, the reflective polarizer 40 includes a plurality of polymeric layers 42. In some embodiments, the plurality of polymeric layers 42 includes a plurality of alternating first and second polymeric layers 44, 46. In some embodiments, the reflective polarizer 40 further includes at least one skin layer 48 disposed on the plurality of polymeric layers 42.

[0100] In the illustrated embodiment of FIG. 7B, the at least one skin layer 48 includes a pair of skin layers 48, and the plurality of polymeric layers 42 is disposed between the pair of skin layers 48. The at least one skin layer 48 may protect the plurality of polymeric layers 42 and may also provide mechanical stability to the reflective polarizer 40. In some cases, the at least one skin layer 48 may act as a protective boundary layer (PBL) .

[0101] For the substantially collimated incident light 70 and for the at least one visible wavelength in the visible wavelength range, the reflective polarizer 40 transmits at least 60%of the incident light 70 when polarized along the pass-axis (i.e., the y’-axis) of the reflective polarizer 40, and reflects at least 60%of the incident light 70 when polarized along the reflect-axis (i.e., the x’-axis) of the reflective polarizer 40.

[0102] In some embodiments, for the substantially collimated incident light 70 and for the at least one visible wavelength in the visible wavelength range, the reflective polarizer 40 transmits at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, or at least 90%of the incident light 70 when polarized along the pass-axis of the reflective polarizer 40, and reflects at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, or at least 90%of the incident light 70 when polarized along the reflect-axis of the reflective polarizer 40.

[0103] FIG. 8 shows a schematic sectional view of an optical system 400, according to an embodiment of the present disclosure.

[0104] The optical system 400 of FIG. 8 is substantially similar to the optical system 300 of FIG. 1, with like elements designated by like reference characters. However, in the illustrated embodiment of FIG. 8, the optical system 400 has a different configuration.

[0105] Specifically, in the illustrated embodiment of FIG. 8, the optical system 400 includes the reflective polarizer 40 disposed between first and second optical prisms 90, 91. Further, the optical system 400 includes the partial reflector 50 disposed between first and second optical lenses 100, 101.

[0106] The emitted image 22 is transmitted by the reflective polarizer 40 and the second optical prism 91 toward the viewer 31 after the emitted image 22 undergoes a total internal refection in the first optical prism 90 and is reflected at least once by each of the reflective polarizer 40 and the partial reflector 50.

[0107] In some embodiments, the emitted image 22 is transmitted by the reflective polarizer 40 and the second optical prism 91 as a transmitted image 24d. In some embodiments, the emitted image 22 undergoes the total internal refection in the first optical prism 90 as a total internal refection 24a. In some embodiments, the emitted image 22 is reflected at least once by the reflective polarizer 40 as a reflected image 24b. In some embodiments, the emitted image 22 is reflected at least once by the partial reflector 50 as a reflected image 24c. In some embodiments, a transmitted image 24e is transmitted by the partial reflector 50 toward the real-world scene 80.

[0108] As shown in FIG. 8, in some embodiments, the optical system 400 includes the light control film 60 disposed between the display 20 and the first optical prism 90.

[0109] In some embodiments, the optical system 400 includes a retarder layer 110 disposed on the second optical lens 101 opposite to the partial reflector 50. In some embodiments, the optical system 400 further includes an absorbing polarizer 95 disposed on the second optical prism 91 opposite to the reflective polarizer 40.

[0110] In the illustrated embodiment of FIG. 8, the optical system 400 displays the virtual image 26 of the image 21 emitted by the display 20 after the emitted image 22 undergoes at least one transmission i.e., as the transmitted image 24d and at least one reflection i.e., as the reflected image 24b by the reflective polarizer 40, at least one reflection i.e., as the reflected image 24c by the partial reflector 50, and at least one transmission i.e., as the first image light ray 22 by the light control film 60.

[0111] FIG. 9 shows a schematic block diagram of a Lambertian light source 150 and the light control film 60, according to an embodiment of the present disclosure.

[0112] In the illustrated embodiment of FIG. 9, the light control film 60 is illuminated with an unpolarized Lambertian light 111 from the Lambertian light source 150. The unpolarized Lambertian light 111 has a substantially Lambertian intensity distribution across the light control film 60. Further, the illuminating Lambertian light 111 exits the light control film 60 as a polarized output light 112.

[0113] FIG. 10A shows a grayscale image 600 depicting a luminance of a conventional louver film as a function of angle.

[0114] Referring to FIGS. 9 and 10A, when the conventional louver film is illuminated with the unpolarized Lambertian light 111 from the Lambertian light source 150 that has the substantially Lambertian intensity distribution across the conventional louver film, then the illuminating Lambertian light 111 exits the light control film 60 as an unpolarized output light.

[0115] FIG. 10B shows a grayscale image 602 of a luminance of the light control film 60 of FIG. 3C as a function of angle, according to an embodiment of the present disclosure. Specifically, the grayscale image 602 depicts the luminance of the light control film 60 without the retarder 65 (shown in FIG. 3C) as a function of angle.

[0116] FIG. 10C shows a grayscale image 604 depicting a luminance of the light control film 60 of FIGS. 3A-3B as a function of angle, according to an embodiment of the present disclosure. Specifically, the grayscale image 604 depicts the luminance of the light control film 60 including the retarder 65 (shown in FIGS. 3A and 3B) as a function of angle.

[0117] Referring to FIGS. 9 and 10B-10C, when the light control film 60 is illuminated with the unpolarized Lambertian light 111 from the Lambertian light source 150 that has the substantially Lambertian intensity distribution across the light control film 60, then the illuminating Lambertian light 111 exits the light control film 60 as the polarized output light 112.

[0118] FIG. 10D shows a grayscale image 606 depicting a luminance of the absorbing horizontal polarizer 61 (shown in FIG. 3A) as a function of angle, according to an embodiment of the present disclosure.

[0119] Referring to FIGS. 9 and 10D, when the absorbing horizontal polarizer 61 is illuminated with the unpolarized Lambertian light 111 from the Lambertian light source 150 that has the substantially Lambertian intensity distribution across the absorbing horizontal polarizer 61, then the illuminating Lambertian light 111 exits the absorbing horizontal polarizer 61 as a polarized output light.

[0120] FIG. 10E shows a grayscale image 608 depicting a luminance of the absorbing vertical polarizer 62 (shown in FIG. 3A) as a function of angle, according to an embodiment of the present disclosure.

[0121] Referring to FIGS. 9 and 10E, when the absorbing vertical polarizer 62 is illuminated with the unpolarized Lambertian light 111 from the Lambertian light source 150 that has the substantially Lambertian intensity distribution across the absorbing vertical polarizer 62, then the illuminating Lambertian light 111 exits the absorbing vertical polarizer 62 as an output light having different magnitudes of orthogonal polarization states.

[0122] FIG. 11A shows a graph 900 depicting a normalized intensity distribution for the light control film 60 and the conventional louver film in first and second planes P1, P2, according to an embodiment of the present disclosure.

[0123] The angle is expressed in degrees in the abscissa. The normalized intensity is expressed in the ordinate.

[0124] The graph 900 includes a curve 500V depicting the normalized intensity distribution for the conventional louver film along a vertical direction. The vertical direction is along the second plane P2. The second plane P2 is the y-z plane.

[0125] The graph 900 further includes a curve 500H depicting the normalized intensity distribution for the conventional louver film along a horizontal direction. The horizontal direction is along the first plane P1. The first plane P1 is the x-z plane.

[0126] The graph 900 further includes a curve 502V depicting the normalized intensity distribution for the light control film 60 of FIG. 3C along the second plane P2.

[0127] The graph 900 further includes a curve 502H depicting the normalized intensity distribution for the light control film 60 of FIG. 3C along the first plane P1.

[0128] The graph 900 includes a curve 504V depicting the normalized intensity distribution for the light control film 60 of FIGS. 3A-3B along the second plane P2.

[0129] The graph 900 further includes a curve 504H depicting the normalized intensity distribution angle for the light control film 60 of FIGS. 3A-3B along the first plane P1.

[0130] Referring to FIGS. 9 to 11A, the polarized output light 112 has a first normalized intensity distribution 113 (as is apparent from the curves 502H, 504H) in the first plane P1 that is substantially orthogonal to the plane (i.e., the x-y plane) of the light control film 60 and includes a global peak intensity 114 of the output light 112 at a first exit angle a1’ and has a half global peak intensity 115 at a minimum second exit angle a2’ (e.g., for the curve 504H) .

[0131] The minimum second exit angle a2’ is greater than the first exit angle a1’ by no more than about 50 degrees. In some embodiments, the minimum second exit angle a2’ is greater than the first exit angle a1’ by no more than about 45 degrees, no more than about 40 degrees, no more than about 35 degrees, no more than about 30 degrees, no more than about 25 degrees, no more than about 20 degrees, no more than about 15 degrees, or no more than about 10 degrees. In the illustrated embodiment of FIG. 11A, the first exit angle a1’ is about 0 degree and the minimum second exit angle a2’ is about 12 degrees. Therefore, in the illustrated embodiment of FIG. 11A, the minimum second exit angle a2’ is greater than the first exit angle a1’ by about 12 degrees.

[0132] FIG. 11A further illustrates a first continuous angle range 116 that is at least 20 degrees wide and is disposed between about 20 degrees and 85 degrees. In some embodiments, the first continuous angle range 116 is at least 25 degrees, at least 30 degrees, at least 35 degrees, at least 40 degrees, at least 45 degrees, or at least 50 degrees wide. In some embodiments, the first continuous angle range 116 is about 40 degrees wide. In the illustrated embodiment of FIG. 11A, the first continuous angle range 116 is disposed between about 40 degrees and 80 degrees.

[0133] In some embodiments, the first continuous angle range 116 begins at about 30 degrees. In some embodiments, the first continuous angle range 116 begins at about 35 degrees, at about 40 degrees, at about 45 degrees, at about 50 degrees, at about 60 degrees, or at about 65 degrees. In the illustrated embodiment of FIG. 11A, the first continuous angle range 116 begins at about 40 degrees.

[0134] FIG. 11B shows a magnified graph 910 depicting the normalized intensity distribution for the light control film 60 and the conventional louver film in the first continuous angle range 116, according to an embodiment of the present disclosure.

[0135] The graph 910 includes the curves 500H, 502H, 504H. The angle is expressed in degrees in the abscissa. The normalized intensity for the curves 502H, 504H is expressed in the left ordinate. The normalized intensity for the curve 500H is expressed in the right ordinate.

[0136] Referring to FIGS. 11A and 11B, the first normalized intensity distribution 113 has a global first maximum intensity Imax in the first continuous angle range 116. Imax is less than or equal to 0.02, i.e., Imax ≤ 0.02.

[0137] In some embodiments, the first normalized intensity distribution 113 has the global first maximum intensity Imax in the first continuous angle range 116 of less than about 0.015, less than about 0.01, less than about 0.008, less than about 0.006, less than about 0.004, or less than about 0.002. In the illustrated embodiment of FIG. 11A, the first normalized intensity distribution 113 has the global first maximum intensity Imax in the first continuous angle range 116 of about 0.001635.

[0138] In some embodiments, the first normalized intensity distribution 113 further has a global first minimum intensity Imin in the first continuous angle range 116. Imin is less than or equal to 0.005, i.e., Imin ≤ 0.005.

[0139] In some embodiments, the global first minimum intensity Imin in the first continuous angle range 116 is less than about 0.002, less than about 0.001, less than about 0.0008, less than about 0.0006, less than about 0.0004, or less than about 0.0003. In the illustrated embodiment of FIG. 11A, the global first minimum intensity Imin in the first continuous angle range 116 is of about 0.000262.

[0140] In some embodiments, the polarized output light 112 further has a second normalized intensity distribution 140 (as is apparent from the curves 502V, 504V) in the second plane P2 that is substantially orthogonal to the first plane P1 and the plane of the light control film 60. The second normalized intensity distribution 140 includes the global peak intensity 114 of the output light 112.

[0141] Table 1 provided below summarizes the normalized intensity parameters for the conventional louver film along the horizontal and vertical directions for different angle ranges.

[0142] Table 1

[0143] Table 2 provided below summarizes the normalized intensity parameters for the absorbing horizontal polarizer 61 along the horizontal and vertical directions for different angle ranges.

[0144] Table 2

[0145] Table 3 provided below summarizes the normalized intensity parameters for the absorbing vertical polarizer 62 along the horizontal and vertical directions for different angle ranges.

[0146] Table 3

[0147] Table 4 provided below summarizes the normalized intensity parameters for the light control film 60 of FIG. 3C along the horizontal and vertical directions for different angle ranges.

[0148] Table 4

[0149] Table 5 provided below summarizes the normalized intensity parameters for the light control film 60 of FIGS. 3A-3B along the horizontal and vertical directions for different angle ranges.

[0150] Table 5

[0151] In some embodiments, a magnitude of a slope (shown for the curve 502H) of a best linear fit 118a to the first normalized intensity distribution 113 across the first continuous angle range 116 is less than about 5E-4% / deg.

[0152] In some embodiments, a magnitude of a slope (shown for the curve 504H) of a best linear fit 118b to the first normalized intensity distribution 113 across the first continuous angle range 116 is less than about 5E-4% / deg.

[0153] In some embodiments, the magnitude of the slope of the best linear fit 118a, 118b to the first normalized intensity distribution 113 across the first continuous angle range 116 is less than about 2E-4% / deg, less than about 1E-4% / deg, less than about 8E-5% / deg, less than about 6E-5% / deg, less than about 4E-5% / deg, less than about 3E-5% / deg, less than about 2E-5% / deg, or less than about 1E-5% / deg.

[0154] In the illustrated embodiment of FIG. 11B, the magnitude of the slope of the best linear fit 118a to the first normalized intensity distribution 113 across the first continuous angle range 116 is about 2E-5% / deg. In the illustrated embodiment of FIG. 11B, the magnitude of the slope of the best linear fit 118b to the first normalized intensity distribution 113 across the first continuous angle range 116 is about 2E-07% / deg.

[0155] In an example, the best linear fit 118a is according to Equation 1 provided below: y = -2E-05x + 0.0024     [Equation 1]

[0156] In Equation 1, y denotes the normalized intensity and x denotes the angle. In this example, the slope = -2E-05 and R2 = 0.9266.

[0157] In an example, the best linear fit 118b is according to Equation 2 provided below: y = 2E-07x + 0.0006     [Equation 2]

[0158] In Equation 2, y denotes the normalized intensity and x denotes the angle. In this example, the slope = 2E-07 and R2= 0.0004.

[0159] In the illustrated example of FIG. 11B, a magnitude of a slope of a best linear fit 118c for the curve 500H across the first continuous angle range 116 is about 0.0006% / deg.

[0160] The best linear fit 118c is according to Equation 3 provided below: y = -0.0006x + 0.055     [Equation 3]

[0161] In Equation 3, y denotes the normalized intensity and x denotes the angle. In this example, the slope = -0.0006 and R2= 0.8281.

[0162] FIG. 11C shows a magnified graph 920 depicting the normalized intensity distribution for the light control film 60 and the conventional louver film in a second continuous angle range 120, according to an embodiment of the present disclosure.

[0163] The graph 920 includes the curves 500V, 502V, 504V. The angle is expressed in degrees in the abscissa. The normalized intensity is expressed in the ordinate.

[0164] The graph 920 further illustrates the second continuous angle range 120 that is at least 20 degrees wide and is disposed between about 0 degree and 60 degrees. In some embodiments, the second continuous angle range 120 is at least 25 degrees, or at least 30 degrees wide. In the illustrated example of FIG. 11C, the second continuous angle range 120 is about 30 degrees wide and is disposed between about 5 degrees and 35 degrees.

[0165] Referring to FIGS. 11A and 11C, in some embodiments, for the second continuous angle range 120, a magnitude of a slope of a best linear fit 122a, 122b (e.g., for the curves 502V, 504V, respectively) to the second normalized intensity distribution 140 across the second continuous angle range 120 is greater than about 0.0005% / deg.

[0166] In some embodiments, the magnitude of the slope of the best linear fit 122a, 122b to the second normalized intensity distribution 140 across the second continuous angle range 120 is greater than about 0.0007% / deg, greater than about 0.0009% / deg, or greater than about 0.001% / deg.

[0167] In the illustrated example of FIG. 11C, the magnitude of the slope of the best linear fit 122a to the second normalized intensity distribution 140 across the second continuous angle range 120 is about 0.0016% / deg. In the illustrated example of FIG. 11C, the magnitude of the slope of the best linear fit 122b to the second normalized intensity distribution 140 across the second continuous angle range 120 is about 0.0016% / deg.

[0168] In an example, the best linear fit 122a is according to Equation 4 provided below: y = -0.0016x + 1.0013     [Equation 4]

[0169] In Equation 4, y denotes the normalized intensity and x denotes the angle. In this example, the slope = -0.0016 and R2 = 0.9461.

[0170] In an example, the best linear fit 122b is according to Equation 5 provided below: y = -0.0016x + 0.9982     [Equation 5]

[0171] In Equation 5, y denotes the normalized intensity and x denotes the angle. In this example, the slope = -0.0016 and R2 = 0.9193.

[0172] In the illustrated example of FIG. 11C, a magnitude of a slope of a best linear fit 122c to the for the curve 500V across the second continuous angle range 120 is about 0.0003% / deg.

[0173] The best linear fit 122c is according to Equation 6 provided below: y = -0.0003x + 0.9801     [Equation 6]

[0174] In Equation 6, y denotes the normalized intensity and x denotes the angle. In this example, the slope = -0.0003 and R2= 0.2367.

[0175] FIG. 12A shows a graph 1000 depicting an intensity distribution for the light control film 60 and the conventional louver film as a function of an azimuthal angle c1 (shown in FIG. 10B) , according to an embodiment of the present disclosure. The azimuthal angle c1 is expressed in degrees in the abscissa. The intensity is expressed in percentage (%) in the ordinate.

[0176] FIG. 12B shows a graph 1010 depicting a normalized intensity distribution for the light control film 60 and the conventional louver film as the function of the azimuthal angle c1 (shown in FIG. 10B) , according to an embodiment of the present disclosure. The azimuthal angle c1 is expressed in degrees in the abscissa. The normalized intensity is expressed in percentage (%) in the ordinate.

[0177] Referring to FIGS. 3A-3C, 9, and 12A-12B, the polarized output light 112 has first and second normalized intensity distributions I1 and I2 130a, 130b, 131a, 131b as the function of the azimuthal angle c1 for respective first and second polar angles b1, b2 (shown in FIG. 10B) .

[0178] The first polar angle b1 is between about 15 degrees and 40 degrees. The second polar angle b2 is greater than the first polar angle b1 by at least 10 degrees. In some embodiments, the second polar angle b2 is greater than the first polar angle b1 by at least 15 degrees.

[0179] In the illustrated embodiment of FIG. 12B, the second polar angle b2 is greater than the first polar angle b1 by 16 degrees. In the illustrated embodiment of FIG. 12B, the first polar angle b1 is about 29.5 degrees. Therefore, in the illustrated embodiment of FIG. 12B, the second polar angle b2 is about 45.5 degrees.

[0180] The graph 1000 includes curves 1002, 1004, 1006 depicting the intensity distribution as the function of the azimuthal angle c1 for the conventional louver film, the light control film 60 of FIG. 3C, and the light control film 60 of FIGS. 3A-3B, respectively, for the first polar angle b1.

[0181] The graph 1000 further includes curves 1012, 1014, 1016 depicting the intensity distribution as the function of the azimuthal angle c1 for the conventional louver film, the light control film 60 of FIG. 3C, and the light control film 60 of FIGS. 3A-3B, respectively, for the second polar angle b2.

[0182] The graph 1010 further includes first normalized intensity distributions 130a, 130b, 130c depicting the intensity distribution as the function of the azimuthal angle c1 for the light control film 60 of FIG. 3C, the light control film 60 of FIGS. 3A-3B, and the conventional louver film, respectively, for the first polar angle b1.

[0183] The graph 1010 further includes second normalized intensity distributions 131a, 131b, 131c depicting the intensity distribution as the function of the azimuthal angle c1 for the light control film 60 of FIG. 3C, the light control film 60 of FIGS. 3A-3B, and the conventional louver film, respectively, for the second polar angle b2.

[0184] FIG. 13 shows a graph 1100 depicting a ratio of a magnitude of difference between the normalized intensities at the first and second polar angles b1, b2 and the normalized intensity at the first polar angle b1, i.e., (I1-I2)  / I1 versus the azimuthal angle c1, according to an embodiment of the present disclosure. The azimuthal angle c1 is expressed in degrees in the abscissa. The (I1-I2)  / I1is expressed in percentage (%) in the ordinate.

[0185] The graph 1100 includes plots 132a, 132b, 132c depicting the (I1-I2)  / I1 as the function of the azimuthal angle c1 for the light control film 60 of FIG. 3C, the light control film 60 of FIGS. 3A-3B, and the conventional louver film, respectively.

[0186] The plot of (I1-I2)  / I1 132a, 132b as the function of the azimuthal angle includes a global peak 133a, 133b having a full width at half maximum (FWHM) Fa, Fb of less than about 25 degrees.

[0187] Specifically, the plot of (I1-I2)  / I1 132a as the function of the azimuthal angle includes the global peak 133a having the FWHM Fa of less than about 25 degrees. Further, the plot of (I1-I2)  / I1 132b as the function of the azimuthal angle includes the global peak 133b having the FWHM Fb of less than about 25 degrees.

[0188] In some embodiments, the FWHM Fa, Fb is less than about 22 degrees, less than about 20 degrees, less than about 19 degrees, less than about 18 degrees, or less than about 17 degrees. For example, the FWHM Fa is about 16 degrees.

[0189] In some embodiments, the global peak 133a, 133b is disposed between, and immediately adjacent to, first and second valleys 134a, 135a, 134b, 135b. Specifically, in some embodiments, the global peak 133a is disposed between, and immediately adjacent to, the first and second valleys 134a, 135a. Further, in some embodiments, the global peak 133b is disposed between, and immediately adjacent to, the first and second valleys 134b, 135b.

[0190] The plot of (I1-I2)  / I1 132a, 132b at the global peak 133a, 133b and the first and second valleys 134a, 135a, 134b, 135b are respectively H0, H1, and H2. Specifically, the plot of (I1-I2)  / I1 132a, 132b at the global peak 133a, 133b is H0, the plot of (I1-I2)  / I1 132a, 132b at the first valley 134a, 134b is H1, and the plot of (I1-I2)  / I1 132a, 132b at the second valley 135a, 135b is H2.

[0191] In some embodiments, H0 is greater than each of H1 and H2 by at least 0.15. In some embodiments, H0 is greater than each of H1 and H2 by at least 0.2, at least 0.4, at least 0.5, at least 0.6, at least 0.7, at least 0.8, or at least 0.9.

[0192] In the illustrated embodiment of FIG. 13, the global peak 133a has H0 of about 0.92, the first valley 134a has H1 of about 0, and the second valley 135a has H2 of about 0. Therefore, H0 is greater than each of H1 and H2 by at least 0.92.

[0193] In the illustrated embodiment of FIG. 13, the global peak 133b has H0 of about 0.95, the first valley 134b has H1 of about 0.54, and the second valley 135b has H2 of about 0.54. Therefore, H0 is greater than each of H1 and H2 by at least 0.4.

[0194] Referring to FIGS. 1 to 13, the optical system 300, 400 includes the light control film 60 which reduces a percent optical intensity of a leaking transmitted light ray (e.g., the second leaking transmitted light ray 23a or the transmitted image 24e) by a factor greater than about 5 (e.g., the second factor) when the leaking transmitted light ray makes an angle (e.g., the second angle a2) of between about 10 degrees and about 60 degrees with the folded optical axis 10 at the partial reflector 50. The optical system 300, 400 may therefore ensure that the leaking transmitted light ray is not easily visible to external observers and does not generate unwanted ghost images. This may improve a viewing experience of the viewer 31 and may also enhance a privacy of the viewer 31.

[0195] Further, since the light control film 60 does not include louvers, the light control film 60 may be easier to fabricate and does not reduce the intended transmission (i.e., the first leaking transmitted light ray 22a) . Moreover, the light control film 60 may not cause diffraction or any other undesired visual artifacts.

[0196] Unless otherwise indicated, all numbers expressing feature sizes, amounts, and physical properties used in the specification and claims are to be understood as being modified by the term “about. ” Accordingly, unless indicated to the contrary, the numerical parameters set forth in the foregoing specification and attached claims are approximations that can vary depending upon the desired properties sought to be obtained by those skilled in the art utilizing the teachings disclosed herein.

[0197] Although specific embodiments have been illustrated and described herein, it will be appreciated by those of ordinary skill in the art that a variety of alternate and / or equivalent implementations can be substituted for the specific embodiments shown and described without departing from the scope of the present disclosure. This application is intended to cover any adaptations or variations of the specific embodiments discussed herein. Therefore, it is intended that this disclosure be limited only by the claims and the equivalents thereof.

Claims

1.An optical system substantially centered on a folded optical axis and comprising:a display configured to emit an image for viewing by an eye of a viewer located on, or proximate to, the folded optical axis;a reflective polarizer having mutually orthogonal in-plane pass and reflect axes, and a partial reflector, such that the emitted image is transmitted by the reflective polarizer toward the viewer after the emitted image is reflected at least once by each of the reflective polarizer and the partial reflector, the eye configured to view an object in a real-world scene through the reflective polarizer and the partial reflector; anda light control film disposed on the folded optical axis and comprising an absorbing horizontal polarizer having mutually orthogonal in-plane pass and absorb axes, and an absorbing vertical polarizer comprising an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the absorbing vertical polarizer;such that for a substantially collimated incident light and for at least one visible wavelength in a visible wavelength range extending from about 420 nm to about 680 nm:the reflective polarizer transmits at least 60%of the incident light when polarized along the pass-axis of the reflective polarizer, and reflects at least 60%of the incident light when polarized along the reflect-axis of the reflective polarizer;for each of mutually orthogonal first and second polarization states, the partial reflector transmits at least 30%of the incident light and reflects at least 30%of the incident light;the absorbing horizontal polarizer transmits at least 60%of the incident light when polarized along the pass-axis of the absorbing horizontal polarizer, and absorbs at least 60%of the incident light when polarized along the absorb-axis of the absorbing horizontal polarizer; andthe absorbing vertical polarizer absorbs at least 60%of the incident light when polarized along the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer, and transmits at least 60%of the incident light when polarized orthogonal to the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer;wherein, for first and second image light rays of the image emitted by the display and transmitted as respective first and second leaking transmitted light rays by the partial reflector toward the real-world scene after being first reflected by the reflective polarizer, the light control film reduces a percent optical intensities of the first and second leaking transmitted light rays by respective first and second factors, the first factor less than about 2 and the second factor greater than about 5 wherein, the first and second leaking transmitted light rays make respective first and second angles with the folded optical axis at the partial reflector, the first angle less than about 5 degrees, the second angle between about 10 degrees and about 60 degrees.2.The optical system of claim 1, wherein the light control film is disposed between the display and the reflective polarizer.3.The optical system of claim 1, wherein the absorbing vertical polarizer is disposed between the display and the absorbing horizontal polarizer.4.The optical system of claim 1, wherein the absorbing horizontal polarizer is disposed between the display and the absorbing vertical polarizer.5.An optical system substantially centered on a folded optical axis and comprising:a display configured to emit an image for viewing by an eye of a viewer located on, or proximate to, the folded optical axis;a reflective polarizer disposed between first and second optical prisms and having mutually orthogonal in-plane pass and reflect axes, and a partial reflector disposed between first and second optical lenses, such that the emitted image is transmitted by the reflective polarizer and the second optical prism toward the viewer after the emitted image undergoes a total internal refection in the first optical prism and is reflected at least once by each of the reflective polarizer and the partial reflector, the eye configured to view an object in a real-world scene through the reflective polarizer and the partial reflector; anda light control film substantially centered on the folded optical axis and comprising an absorbing horizontal polarizer having mutually orthogonal in-plane pass and absorb axes, and an absorbing vertical polarizer comprising an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the absorbing vertical polarizer;such that for a substantially collimated incident light and for at least one visible wavelength in a visible wavelength range extending from about 420 nm to about 680 nm:the reflective polarizer transmits at least 60%of the incident light when polarized along the pass-axis of the reflective polarizer, and reflects at least 60%of the incident light when polarized along the reflect-axis of the reflective polarizer;for each of mutually orthogonal first and second polarization states, the partial reflector transmits at least 30%of the incident light and reflects at least 30%of the incident light;the absorbing horizontal polarizer transmits at least 60%of the incident light when polarized along the pass-axis of the absorbing horizontal polarizer, and absorbs at least 60%of the incident light when polarized along the absorb-axis of the absorbing horizontal polarizer; andthe absorbing vertical polarizer absorbs at least 60%of the incident light when polarized along the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer, and transmits at least 60%of the incident light when polarized orthogonal to the absorb-axis of the absorbing vertical polarizer;wherein, for first and second image light rays of the image emitted by the display and making respective first and second angles with the folded optical axis at the display, the light control film transmits the first and second image light rays as respective first and second transmitted image light rays with respective optical transmittances T1 and T2, T2 / T1 ≤ 0.3, the second angle between about 10 degrees and about 60 degrees.6.The optical system of claim 5, wherein the light control film is disposed between the display and the first optical prism.7.The optical system of claim 5, wherein the absorbing vertical polarizer is disposed between the display and the absorbing horizontal polarizer.8.The optical system of claim 5, wherein the absorbing horizontal polarizer is disposed between the display and the absorbing vertical polarizer.9.An optical system comprising a display, a reflective polarizer, a partial reflector, and a light control film, the optical system displaying a virtual image of an image emitted by the display after the emitted image undergoes at least one transmission and at least one reflection by the reflective polarizer, at least one reflection by the partial reflector, and at least one transmission by the light control film, the light control film comprising an absorbing vertical polarizer comprising an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the light control film;such that when the light control film is illuminated with an unpolarized Lambertian light that has a substantially Lambertian intensity distribution across the light control film, then the illuminating Lambertian light exits the light control film as a polarized output light having a first normalized intensity distribution in a first plane that is substantially orthogonal to the plane of the light control film and comprises a global peak intensity of the output light at a first exit angle and a half global peak intensity at a minimum second exit angle, wherein the minimum second exit angle is greater than the minimum first exit angle by no more than about 50 degrees, and wherein for a first continuous angle range that is at least 20 degrees wide and is disposed between about 20 degrees and 85 degrees, the first normalized intensity distribution has a global first maximum intensity Imax in the first continuous angle range, Imax ≤ 0.02.10.The optical system of claim 9, wherein the first normalized intensity distribution further has a global first minimum intensity Imin in the first continuous angle range Imin ≤ 0.005.11.The optical system of claim 9, wherein the first continuous angle range begins at about 30 degrees.12.The optical system of claim 9, wherein a magnitude of a slope of a best linear fit to the first normalized intensity distribution across the first continuous angle range is less than about 5E-4% / deg.13.The optical system of claim 9, wherein the polarized output light further has a second normalized intensity distribution in a second plane that is substantially orthogonal to the first plane and the plane of the light control film and comprises the global peak intensity of the output light, and wherein for a second continuous angle range that is at least 20 degrees wide and is disposed between about 0 degree and 60 degrees, a magnitude of a slope of a best linear fit to the second normalized intensity distribution across the second continuous angle range is greater than about 0.0005% / deg.14.An optical system comprising a display, a reflective polarizer, a partial reflector, and a light control film, the optical system displaying a virtual image of an image emitted by the display after the emitted image undergoes at least one transmission and at least one reflection by the reflective polarizer, at least one reflection by the partial reflector, and at least one transmission by the light control film, the light control film comprising an absorbing vertical polarizer comprising an absorb-axis substantially orthogonal to a plane of the light control film;such that when the light control film is illuminated with an unpolarized Lambertian light that has a substantially Lambertian intensity distribution across the light control film, then the illuminating Lambertian light exits the light control film as a polarized output light having first and second normalized intensity distributions I1 and I2 as a function of an azimuthal angle for respective first and second polar angles, the first polar angle between about 15 and 40 degrees, the second polar angle greater than the first polar angle by at least 10 degrees,wherein a plot of (I1-I2)  / I1 as a function of the azimuthal angle comprises a global peak having a full width at half maximum (FWHM) of less than about 25 degrees.15.The optical system of claim 14, wherein the global peak is disposed between, and immediately adjacent to, first and second valleys, wherein the plot of (I1-I2)  / I1 at the global peak and the first and second valleys is respectively H0, H1, and H2, and wherein H0 is greater than each of H1 and H2 by at least 0.15.

Images