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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380033079.1 (22)申请日 2013.06.20 61/664,948 2012.06.27 US G02B 5/02(2006.01) G02B 5/04(2006.01) G03B 21/14(2006.01) (71)申请人 3M 创新有限公司 地址 美国明尼苏达州 (72)发明人 JC卡尔斯 JM尼尔森 CN德沃 DG巴尔德温 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理人 陈长会 马慧 (54) 发明名称 光学部件阵列 (57) 摘要 本公开提供一种光学部件阵列和一种制造光 学部件阵列的方法， 。
2、所述光学部件阵列可包括可 用于投影装置或其它光学装置的多个光学部件。 光学部件阵列可被制成使得具有若干元件的单个 光学部件可以大规模并行方式组装并且接着单个 化为单个光学部件， 并且可导致制造成本大幅降 低。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.12.22 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2013/046683 2013.06.20 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/004228 EN 2014.01.03 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书16页 附图8页 (1。
3、0)申请公布号 CN 104428696 A (43)申请公布日 2015.03.18 CN 104428696 A 1/4 页 2 1. 一种偏振分束器 (PBS) 阵列， 包括 ： 反射偏振器 ； 多个第一机加工棱镜， 所述多个第一机加工棱镜各自具有粘附到所述反射偏振器的主 表面的第一对角线表面 ； 和 多个第二机加工棱镜， 所述多个第二机加工棱镜各自具有粘附到所述反射偏振器的反 向主表面的第二对角线表面， 其中所述多个第一机加工棱镜和所述多个第二机加工棱镜中的每个与彼此对准地对 齐， 从而形成与所述反射偏振器邻接的 PBS 阵列。 2.根据权利要求1所述的PBS阵列， 其中第一底面区域连。
4、接相邻的第一机加工棱镜， 并 且第二底面区域连接相邻的第二机加工棱镜。 3. 根据权利要求 1 所述的 PBS 阵列， 其中所述第一机加工棱镜和所述第二机加工棱镜 各自包含低双折射材料。 4.根据权利要求3所述的PBS阵列， 其中所述低双折射材料包括丙烯酸类聚合物、 聚碳 酸酯聚合物、 环烯烃共聚物或玻璃。 5. 根据权利要求 4 所述的 PBS 阵列， 其中所述丙烯酸类聚合物为浇注的丙烯酸类聚合 物。 6. 根据权利要求 1 所述的 PBS 阵列， 其中所述反射偏振器包括聚合物多层光学膜偏振 器、 McNeill 偏振器或线栅偏振器。 7. 根据权利要求 1 所述的 PBS 阵列， 其中所述。
5、多个第一机加工棱镜和所述多个第二机 加工棱镜各自形成矩形形状阵列。 8. 根据权利要求 1 所述的 PBS 阵列， 其中所述机加工棱镜使用包括机械抛光、 火焰抛 光、 蒸气抛光或它们的组合的技术进行抛光。 9. 根据权利要求 1 所述的 PBS 阵列， 其中所述反射偏振器包括周边， 并且还包括 ： 邻近 所述反射偏振器的所述主表面的所述周边设置的第一框架、 邻近所述反射偏振器的所述反 向主表面的所述周边设置的第二框架、 和在所述第一框架和所述第二框架中的每个内设置 并且对齐的对准特征结构。 10. 一种光学部件阵列， 包括 ： 基底膜 ； 多个第一机加工棱镜结构， 所述多个第一机加工棱镜结构各。
6、自具有粘附到所述基底膜 的主表面的第一对角线表面 ； 和 多个第二机加工棱镜结构， 所述多个第二机加工棱镜结构各自具有粘附到所述基底膜 的反向主表面的第二对角线表面， 其中所述多个第一机加工棱镜结构和所述多个第二机加 工棱镜结构中的每个与彼此对准地对齐。 11. 根据权利要求 10 所述的光学部件阵列， 其中第一机加工棱镜结构和第二机加工棱 镜结构的反向对形成矩形棱镜光学元件。 12. 根据权利要求 10 所述的光学部件阵列， 其中第一底面区域连接相邻的第一机加工 棱镜结构， 并且第二底面区域连接相邻的第二机加工棱镜结构。 13. 根据权利要求 10 所述的光学部件阵列， 其中所述第一机加工棱。
7、镜结构和所述第二 机加工棱镜结构各自包含低双折射材料。 权 利 要 求 书 CN 104428696 A 2 2/4 页 3 14. 根据权利要求 13 所述的光学部件阵列， 其中所述低双折射材料包括丙烯酸类聚合 物、 聚碳酸酯聚合物或环烯烃共聚物。 15. 根据权利要求 14 所述的光学部件阵列， 其中所述丙烯酸类聚合物为浇注的丙烯 酸。 16. 根据权利要求 10 所述的光学部件阵列， 其中所述基底膜包括粘合剂、 透明塑料、 玻 璃、 二向色的涂层、 散射材料、 反射偏振器、 吸收型偏振器、 多层光学膜、 延迟片、 反射器、 回 复反射器、 微结构化材料、 透镜状结构化材料、 菲涅耳结构化。
8、材料、 吸收器、 或它们的组合。 17. 根据权利要求 10 所述的光学部件阵列， 其中所述基底膜包括膜层合物。 18. 根据权利要求 17 所述的光学部件阵列， 其中所述膜层合物包括选自多层介电膜的 至少两个膜， 所述多层介电膜包括 ： 无机膜和涂层或多层膜叠堆 ； 有机膜， 诸如包括偏振器 诸如反射偏振器和吸收型偏振器的聚合物膜、 聚合物膜层合物和多层聚合物膜 ； 偏振器， 包 括聚合物多层光学膜偏振器、 McNeill 偏振器和线栅偏振器 ； 延迟片， 包括四分之一波长延 迟片和二分之一波长延迟片 ； 和膜或涂层， 诸如有机或无机二向色反射器和吸收器。 19. 根据权利要求 10 所述的。
9、光学部件阵列， 其中所述多个第一机加工棱镜结构和所述 多个第二机加工棱镜结构各自形成矩形形状阵列。 20. 根据权利要求 10 所述的光学部件阵列， 其中所述基底膜包括周边， 并且还包括 ： 邻 近所述基底膜的所述主表面的所述周边设置的第一框架、 邻近所述基底膜的所述反向主表 面的所述周边设置的第二框架、 和在所述第一框架和所述第二框架中的每个内设置并且对 齐的对准特征结构。 21. 一种光学部件阵列， 包括 ： 基底膜 ； 多个第一机加工结构， 所述多个第一机加工结构各自具有粘附到所述基底膜的主表面 的第一表面和连接相邻第一机加工结构的第一底面区域 ； 和 多个第二机加工结构， 所述多个第二。
10、机加工结构各自具有粘附到所述基底膜的反向主 表面的第二表面和连接相邻第二机加工结构的第二底面区域， 其中所述多个第一机加工结构和所述多个第二机加工结构中的每个对齐， 使得所述第 一底面区域的至少一部分和所述第二底面区域的至少一部分彼此对准地对齐并且由所述 基底膜分开。 22. 根据权利要求 21 所述的光学部件阵列， 其中所述第一机加工结构和所述第二机加 工结构各自包含低双折射材料。 23. 根据权利要求 22 所述的光学部件阵列， 其中所述低双折射材料包括丙烯酸类聚合 物、 聚碳酸酯聚合物、 环烯烃共聚物或玻璃。 24. 根据权利要求 23 所述的光学部件阵列， 其中所述丙烯酸类聚合物为浇注。
11、的丙烯 酸。 25. 根据权利要求 21 所述的光学部件阵列， 其中所述基底膜包括粘合剂、 透明塑料、 玻 璃、 二向色的涂层、 散射材料、 反射偏振器、 吸收型偏振器、 多层光学膜、 延迟片、 反射器、 回 复反射器、 微结构化材料、 透镜状结构化材料、 菲涅耳结构化材料、 吸收器、 或它们的组合。 26. 根据权利要求 21 所述的光学部件阵列， 其中所述基底膜包括膜层合物。 27. 根据权利要求 26 所述的光学部件阵列， 其中所述膜层合物包括选自多层介电膜的 权 利 要 求 书 CN 104428696 A 3 3/4 页 4 至少两个膜， 所述多层介电膜包括 ： 无机膜和涂层或多层膜。
12、叠堆 ； 有机膜， 诸如包括偏振器 诸如反射偏振器和吸收型偏振器的聚合物膜、 聚合物膜层合物和多层聚合物膜 ； 偏振器， 包 括聚合物多层光学膜偏振器、 McNeill 偏振器和线栅偏振器 ； 延迟片， 包括四分之一波长延 迟片和二分之一波长延迟片 ； 和膜或涂层， 诸如有机或无机二向色反射器和吸收器。 28. 根据权利要求 21 所述的光学部件阵列， 其中所述多个第一机加工结构和所述多个 第二机加工结构各自形成矩形阵列。 29. 根据权利要求 21 所述的光学部件阵列， 其中所述基底膜包括周边， 并且还包括 ： 邻 近所述基底膜的所述主表面的所述周边设置的第一框架、 邻近所述基底膜的所述反向。
13、主表 面的所述周边设置的第二框架、 和在所述第一框架和所述第二框架中的每个内设置并且对 齐的对准特征结构。 30. 一种制造 PBS 阵列的方法， 包括 ： 背对第一平坦表面将第一多个平行 V 形脊机加工到第一片材中， 使得相邻 V 形脊由第 一底面区域分开 ； 背对第二平坦表面将第二多个平行 V 形脊机加工到第二片材中， 使得相邻 V 形脊由第 二底面区域分开 ； 将基底膜定位在所述第一平坦表面与所述第二平坦表面之间 ； 将所述第一多个平行 V 形脊与所述第二多个平行 V 形脊对准地对齐 ； 以及 将所述基底膜粘附在所述第一平坦表面与所述第二平坦表面之间。 31. 一种制造 PBS 阵列的方。
14、法， 包括 ： 将基底膜粘附在第一片材与第二片材之间 ； 将第一多个平行 V 形脊机加工到所述第一片材中， 使得相邻 V 形脊由第一底面区域分 开 ； 以及 将第二多个平行 V 形脊机加工到所述第二片材中， 使得相邻 V 形脊由第二底面区域分 开并且使得所述第一多个平行 V 形脊与所述第二多个平行 V 形脊对准地对齐。 32.根据权利要求30或权利要求31所述的方法， 还包括与所述第一多个平行V形脊和 所述第二多个平行 V 形脊成一定角度地将横切口机加工到所述第一片材和所述第二片材 中的至少一个中。 33. 根据权利要求 32 所述的方法， 其中所述横切口垂直于所述第一多个平行 V 形脊和 所。
15、述第二多个平行 V 形脊。 34. 一种制造光学部件阵列的方法， 包括 ： 背对第一平坦表面将至少两个第一沟槽机加工到第一片材中， 使得第一底面区域将每 个第一沟槽与所述第一平坦表面分开 ； 背对第二平坦表面将至少两个第二沟槽机加工到第二片材中， 使得第二底面区域将每 个第二沟槽与所述第二平坦表面分开 ； 将基底膜定位在所述第一平坦表面与所述第二平坦表面之间 ； 将所述至少两个第一沟槽与所述至少两个第二沟槽对准地对齐 ； 以及 将所述基底膜粘附在所述第一平坦表面与所述第二平坦表面之间。 35. 一种制造光学部件阵列的方法， 包括 ： 将基底膜粘附在第一片材与第二片材之间 ； 权 利 要 求 书。
16、 CN 104428696 A 4 4/4 页 5 将至少两个第一沟槽机加工到所述第一片材中， 使得第一底面区域将所述至少两个第 一沟槽中的每个与所述基底膜分开 ； 以及 将至少两个第二沟槽机加工到所述第二片材中， 使得第二底面区域将所述至少两个第 二沟槽中的每个与所述基底膜分开并且使得所述第一底面区域和所述第二底面区域背对 所述基底膜对准地对齐。 36.根据权利要求34或权利要求35所述的方法， 还包括与所述至少两个第一沟槽和所 述至少两个第二沟槽成一定角度地将横切口机加工到所述第一片材和所述第二片材中的 至少一个中。 37. 根据权利要求 36 所述的方法， 其中所述横切口垂直于所述至少两。
17、个第一沟槽和所 述至少两个第二沟槽。 38. 根据权利要求 30、 31、 34 和 35 中任一项所述的方法， 其中机加工包括铣削和飞切。 39. 根据权利要求 30、 31、 34 和 35 中任一项所述的方法， 其中所述基底膜包括粘合剂、 透明塑料、 玻璃、 二向色的涂层、 散射材料、 反射偏振器、 吸收型偏振器、 多层光学膜、 延迟 片、 反射器、 回复反射器、 微结构化材料、 透镜状结构化材料、 菲涅耳结构化材料、 吸收器、 或 它们的组合。 40.根据权利要求30、 31、 34和35中任一项所述的方法， 还包括通过激光切割、 锯切、 铣 削、 飞切或它们的组合来切断基底膜、 所述。
18、第一底面区域和所述第二底面区域， 从而将所述 光学部件阵列单个化。 41. 一种光学部件阵列， 包括 ： 平坦的光学叠堆 ； 和 机加工到所述平坦的光学叠堆中的多个第一结构， 所述多个第一结构中的每个具有邻 近所述平坦的光学叠堆的主表面的第一表面和连接相邻第一结构的第一底面区域。 42. 根据权利要求 41 所述的光学部件阵列， 还包括多个第二机加工结构， 所述多个第 二机加工结构各自具有邻近所述平坦的光学叠堆的反向主表面的第二表面和连接相邻第 二机加工结构的第二底面区域， 其中所述多个第一机加工结构和所述多个第二机加工结构 中的每个对准地对齐以形成由基本上相同的光学部件组成的阵列。 43. 。
19、根据权利要求 41 所述的光学部件阵列， 其中所述平坦的光学叠堆包括粘合剂、 透 明塑料、 玻璃、 二向色的涂层、 散射材料、 反射偏振器、 吸收型偏振器、 多层光学膜、 延迟片、 反射器、 回复反射器、 微结构化材料、 透镜状结构化材料、 菲涅耳结构化材料、 吸收器、 或它 们的组合。 权 利 要 求 书 CN 104428696 A 5 1/16 页 6 光学部件阵列 背景技术 0001 基于硅上液晶 (LCOS) 的投影仪的操作需要使用偏振光。为了有效地操作， 此类投 影仪可需要使用偏振分束器 (PBS) 和任选地偏振转换系统 (PCS)。这些专用光学部件通常 是手工组装的。因此， 这些。
20、装置的劳动量相对较高而产率相对较低。这两个因素通常可导 致部件的高成本。此外， 手工组装可将 PBS 限制于照明应用。部件的高成本是具有讽刺意 味的， 因为 LCOS 成像器件是相对廉价的， 并且基于 LCOS 的系统据称是低成本的系统。这可 导致其中部件的高成本抵消成像器件的低成本的情况。 发明内容 0002 本公开提供一种光学部件阵列和一种制造光学部件阵列的方法， 所述光学部件阵 列可包括可用于投影装置或其它光学装置的多个光学部件。 光学部件阵列可被制成使得具 有若干元件的单个光学部件可以大规模并行方式组装并且接着单个化为单个光学部件， 并 且可导致制造成本大幅降低。在一个方面， 本公开提。
21、供一种偏振分束器 (PBS) 阵列， 所述阵 列包括 ： 反射偏振器 ； 多个第一机加工棱镜， 所述多个第一机加工棱镜各自具有粘附到反 射偏振器的主表面的第一对角线表面 ； 和多个第二机加工棱镜， 所述多个第二机加工棱镜 各自具有粘附到反射偏振器的反向主表面的第二对角线表面。 多个第一机加工棱镜和多个 第二机加工棱镜中的每个与彼此对准地对齐， 从而形成与反射偏振器邻接的 PBS 阵列。 0003 在另一方面， 本公开提供一种光学部件阵列， 所述光学部件阵列包括 ： 基底膜 ； 多 个第一机加工棱镜结构， 所述多个第一机加工棱镜结构各自具有粘附到基底膜的主表面的 第一对角线表面 ； 和多个第二机。
22、加工棱镜结构， 所述多个第二机加工棱镜结构各自具有粘 附到基底膜的反向主表面的第二对角线表面。 多个第一机加工棱镜结构和多个第二机加工 棱镜结构中的每个与彼此对准地对齐。 0004 在另一方面， 本公开提供一种光学部件阵列， 所述光学部件阵列包括 ： 基底膜 ； 多 个第一机加工结构， 所述多个第一机加工结构各自具有粘附到基底膜的主表面的第一表面 和连接相邻第一机加工结构的第一底面区域 ； 和多个第二机加工结构， 所述多个第二机加 工结构各自具有粘附到基底膜的反向主表面的第二表面和连接相邻第二机加工结构的第 二底面区域。多个第一机加工结构和多个第二机加工结构中的每个对齐， 使得第一底面区 域的。
23、至少一部分和第二底面区域的至少一部分彼此对准地对齐并且由基底膜分开。 0005 在另一方面， 本公开提供一种制造 PBS 阵列的方法， 所述方法包括 ： 背对第一平坦 表面将第一多个平行 V 形脊机加工到第一片材中， 使得相邻 V 形脊由第一底面区域分开 ； 背对第二平坦表面将第二多个平行 V 形脊机加工到第二片材中， 使得相邻 V 形脊由第二底 面区域分开 ； 将基底膜定位在第一平坦表面与第二平坦表面之间 ； 将第一多个平行 V 形脊 与第二多个平行 V 形脊对准地对齐 ； 以及将基底膜粘附在第一平坦表面与第二平坦表面之 间。 0006 在另一方面， 本公开提供一种制造 PBS 阵列的方法，。
24、 所述方法包括 ： 将基底膜粘附 在第一片材与第二片材之间 ； 将第一多个平行V形脊机加工到第一片材中， 使得相邻V形脊 说 明 书 CN 104428696 A 6 2/16 页 7 由第一底面区域分开 ； 以及将第二多个平行V形脊机加工到第二片材中， 使得相邻V形脊由 第二底面区域分开并且使得第一多个平行 V 形脊与第二多个平行 V 形脊对准地对齐。 0007 在另一方面， 本公开提供一种制造光学部件阵列的方法， 所述方法包括 ： 背对第一 平坦表面将至少两个第一沟槽机加工到第一片材中， 使得第一底面区域将每个第一沟槽与 第一平坦表面分开 ； 背对第二平坦表面将至少两个第二沟槽机加工到第二。
25、片材中， 使得第 二底面区域将每个第二沟槽与第二平坦表面分开 ； 将基底膜定位在第一平坦表面与第二平 坦表面之间 ； 将至少两个第一沟槽与至少两个第二沟槽对准地对齐 ； 以及将基底膜粘附在 第一平坦表面与第二平坦表面之间。 0008 在另一方面， 本公开提供一种制造光学部件阵列的方法， 所述方法包括 ： 将基底膜 粘附在第一片材与第二片材之间 ； 将至少两个第一沟槽机加工到第一片材中， 使得第一底 面区域将至少两个第一沟槽中的每个与基底膜分开 ； 以及将至少两个第二沟槽机加工到第 二片材中， 使得第二底面区域将至少两个第二沟槽中的每个与片材分开， 并且使得第一底 面区域和第二底面区域背对基底膜。
26、对准地对齐。 0009 在另一方面， 本公开提供一种光学部件阵列， 所述光学部件阵列包括 ： 平坦的光学 叠堆 ； 和机加工到平坦的光学叠堆中的多个第一结构， 多个第一结构中的每个具有邻近平 坦的光学叠堆的主表面的第一表面和连接相邻第一结构的第一底面区域。 0010 上述发明内容并非意图描述本公开的每个所公开实施例或每种实施方式。 以下附 图和具体实施方式更具体地举例说明了例示性实施例。 附图说明 0011 整个说明书参考附图， 在附图中， 类似的参考标号表示类似的元件， 并且其中 ： 0012 图 1A- 图 1E 示出用以生产光学部件阵列的代表性技术的步骤的示意性透视图 ； 0013 图 。
27、2A 示出光学部件的示意性剖视图 ； 0014 图 2B 示出光学部件的示意性剖视图 ； 0015 图 3A- 图 3F 示出用以生产光学部件阵列的代表性技术的示意性剖视图 ； 0016 图 4A 示出用以生产包括多个光学部件阵列的光学部件整体料的代表性技术的示 意性剖视图 ； 并且 0017 图 4B 示出通过图 4A 的技术生产的合色器系统的示意性剖视图。 0018 附图未必按比例绘制。附图中使用的类似标号指代类似部件。然而， 应当理解， 使 用标号来指代给定附图中的部件并非意图限制在另一附图中以相同标号标记的部件。 具体实施方式 0019 本公开提供一种光学部件阵列和一种制造光学部件阵列。
28、的方法， 所述光学部件阵 列可包括可用于投影装置或其它光学装置的多个光学部件。光学部件阵列可被制成， 使得 具有若干元件的单个光学部件可以大规模并行方式组装并且接着单个化 ( 即， 彼此分开 ) 为单个光学部件。这种构造技术开启了大幅降低制造成本的可能性， 并且可消除可能是光 学部件差异主要来源的大部分手工组装。 制造偏振控制部件时遇到的一个障碍是需要确保 部件表现出足够低水平的双折射。就大量生产的注塑零件而言这可能难以实现， 因为与注 塑相关联的残余应力可频繁地导致高的双折射。 然而， 至少出于成本和使用寿命的原因， 塑 说 明 书 CN 104428696 A 7 3/16 页 8 性零件。
29、是非常可取的。 0020 在以下说明中参考附图， 附图形成说明的一部分并且通过举例说明的方式示出。 应当理解， 在不脱离本公开的范围或精神的情况下， 可设想并可做出其它实施例。因此， 以 下的具体实施方式不具有限制性意义。 0021 除非另外指明， 否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、 数量和物理特 性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语 “约” 来修饰的。因此， 除非有相反的 说明， 否则在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值， 根据本领域的技 术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性， 这些近似值可以变化。 0022 除非本文内容另外清楚指明， 否则本。
30、说明书和所附权利要求中使用的单数形式 “一种” 、“一个” 、“该” 、“所述” 涵盖了具有多个指代物的实施例。除非本文内容另外清楚指 明， 否则本说明书和所附权利要求中所使用的术语 “或” 一般被用以包括 “和 / 或” 的意思。 0023 如果在本文中使用与空间相关的术语， 包括但不限于 “下面” 、“上面” 、“在 . 下 面” 、“在 . 之下” 、“在 . 之上” 和 “在顶部” ， 这些术语被用来便于描述一个元件相对于 另一个元件的空间关系。除描绘于附图中并且描述于本文中的特定取向之外， 此类空间相 关术语还涵盖装置在使用或运行中的不同取向。例如， 如果图中所描绘的物体翻过来或翻 。
31、转过来， 那么先前描述的在其它元件之下或下面的部分就在这些其它元件之上了。 0024 如本文所用， 当元件、 部件或层例如被描述为与另一元件、 部件或层形成 “一致界 面” ， 或在另一元件、 部件或层 “上” 、“连接到” 、“耦接到” 或 “接触” 另一元件、 部件或层时， 其可以直接在所述特定元件、 部件或层之上， 直接连接到， 直接耦接到， 直接接触所述特定 元件、 部件或层， 或者居间的元件、 部件或层可能在特定元件、 部件或层之上， 或连接到、 耦 接到或接触所述特定元件、 部件或层。 例如， 当元件、 部件或层被称为 “直接在另一元件上” 、 “直接连接到另一元件” 、“直接耦接。
32、到另一元件” 或 “直接接触另一元件” 时， 则没有居间的 元件、 部件或层。 0025 同样， 为了本文中所提供的本说明的目的， 术语 “与所需偏振态对齐” 旨在将光学 元件的透光轴与穿过光学元件的光的所需偏振态联系起来， 即， 诸如 s 偏振、 p 偏振、 右圆偏 振、 左圆偏振等所需偏振态。 在本文参考附图所述的一个实施例中， 与第一偏振态对齐的光 学元件诸如偏振器是指下述取向的偏振器， 即通过 p 偏振态的光、 并且反射或吸收第二偏 振态 ( 在这种情况下为 s 偏振态 ) 的光。应当理解， 相反， 偏振器可视需要对齐成通过 s 偏 振态的光、 并且反射或吸收 p 偏振态的光。 002。
33、6 影响微型投影仪市场的一个因素是投影仪的高成本， 当投影仪是由电池供电时尤 其如此。基于 LCOS 的投影仪具有低成本的潜力， 因为可使用半导体制造技术来制造成像器 件。基于偏振开关， 这些投影仪需要偏振控制部件， 诸如偏振分束器 (PBS)、 偏振转换系统 (PCS)和常规的光学部件诸如合色器(CC)和锥形光导。 当前这些部件多数是手工组装的并 且可能相当昂贵。本公开提供一种将这些部件的成本降低多达一个数量级的途径。这种成 本的降低可使 LCOS 投影仪成为微型投影仪市场中明显的低成本赢家。 0027 在一个方面， 本公开提供一种连续的光学部件阵列和用于制造它们的技术。这种 技术具有显著降。
34、低成本和浪费并大幅提高良率的潜力。在一个具体实施例中， 通过机加工 方法制造偏振分束器阵列， 其中棱镜半部的二维阵列是由片材机加工而成。第二阵列也由 另一个片材机加工而成。在一些情况下， 第二阵列可与第一阵列相同并对称。这些片材 说 明 书 CN 104428696 A 8 4/16 页 9 被粘附在一起且中间夹有基底膜， 诸如光学功能性材料 ( 诸如， 二向色的涂层、 多层光学膜 (MOF)、 延迟片等 ) 的中间层。所得的光学部件的二维阵列然后可以作为整体使用或通过单 个化处理变为单个光学部件。 0028 在一个具体实施例中， 在机加工片材之前， 将基底膜层压到两个片材之间， 形成 “夹心。
35、” 。在层压步骤之后， 铣削 “夹心” 的顶部侧面以得到棱镜形杆。然后构建专用吸盘并 且铣削夹心的第二侧面。 之后， 可制造横切口以产生单个PBS。 片材和基底膜的薄层可继续 将单个 PBS 保持在一起。在一些实施例中， 在制造横切口的同时或之前， 可对棱镜阵列涂覆 防反射 (AR) 涂层。在一些情况下， 所述过程相反可包括首先机加工片材， 然后在已完成机 加工后将基底膜层压到片材之间。此方法可在一定程度上提供更大的制造灵活性。 0029 在一个具体实施例中， 在将片材组装成夹心之前， 可在片材中铣削光学面和横切 口。机加工后材料薄层 ( 例如，“底面” 区域 ) 仍处于片材基部， 并且可用于。
36、将所有的棱镜 保持在一起以使得它们保持完整， 以用于进一步加工。这允许将片材干净地胶粘到基底膜 ( 例如多层光学膜 (MOF)， 而不使粘合剂溢流到棱镜侧面上。为了将片材胶粘到 MOF， 可使 用任何有效的技术。在一个具体实施例中， 可将 MOF 可释放地附接到平坦表面上， 并且可将 所需量的粘合剂放置在 MOF 的顶部上， 所述 MOF 的范围可大于片材。然后可将片材放置在 粘合剂池的顶部上， 从而使得粘合剂流出到片材的边缘。然后可将粘合剂固化或定形 ( 例 如， UV 固化或热固化 )。因为存在连接每个棱镜的材料薄层， 所以半棱镜的面不接触粘合 剂。这可去除与手工组装单个棱镜相关联的典型的。
37、粘合剂清除步骤。在一些情况下， 可将 压敏粘合剂 (PSA) 应用于 MOF 或机加工的棱镜片材， 并且接着进行层合。 0030 在将第一片材粘附到 MOF 之后， 可将片材和 MOF 从 MOF 可释放地附接到的平坦表 面剥离。然后可将此构造放置成 MOF 侧向上并且可将第二量的粘合剂放置在 MOF 的相对侧 上。之后， 可将第二片材放置在 MOF 的顶部上， 粘合剂将再次流出到边缘并可接着被固化。 可在每个片材中提供对齐特征结构以允许在将第二片材粘附到 MOF/ 第一片材构造时棱镜 可牢靠地对齐。 0031 图1A-图1E示出根据本公开的一个方面， 用以生产光学部件阵列的代表性技术的 步骤。
38、的示意性透视图。 在图1A中， 光学部件阵列前体100a可以为产生如在以下说明中所描 述的 PBS 阵列的偏振分束器 (PBS) 阵列前体 100a。PBS 阵列前体 100a 包括第一片材 110a， 该第一片材具有第一主表面 112 和反向第二主表面 114。在反向第二主表面 114 中机加工 可被描述为 “棱镜杆” 的多个平行V形脊116， 从而产生将相邻平行V形脊116分开的一系列 第一平行沟槽118。 应当理解， 除V形脊以外的机加工横截面可用于其它光学部件 ； 然而， 对 于 PBS 阵列的制备， 优选的可以是 V 形脊。任选的第一框架 115 可围绕第一片材 110a 以为 结构。
39、提供另外的支撑力。基底 105 粘附到第一片材 110a 的第一主表面 112。以类似方式， 具有第一主表面 122 和反向第二主表面 124 的第二片材 120a 可包括类似的机加工结构， 如 别处所描述。第二片材 120a 的第一主表面 122 还粘附到基底 105， 从而形成层合物。 0032 第一片材 110a 和第二片材 120a 可以是可机加工的任何合适的聚合物或玻 璃， 诸如可用于光学部件的可见光透明的聚合物和低双折射的玻璃。在一些情况下， 光学质量玻璃， 诸如购自宾夕法尼亚州杜里埃的肖特光学玻璃公司 (Schott Optical Glass,Duryea PA) 的光学质量玻。
40、璃可以是特别有用的。在一个具体实施例中， 可表现出 低双折射的聚合物包括槽模浇注的丙烯酸、 聚碳酸酯、 环烯烃共聚物等。浇注的丙烯酸 说 明 书 CN 104428696 A 9 5/16 页 10 类聚合物包括 Spartech( 购自密苏里州克莱顿的斯巴泰克公司 (Spartech Corp.,Clayton,MO)、GP( 购自新泽西州帕西帕尼的赢创有限公司 (Evonik Cyro LLC,Parsippany,NU)、 Reynolds R-CastTM( 购自科罗拉多州大章克申的雷 诺聚合物技术公司 (Reynolds Polymer Technology,Grand Juncti。
41、on,CO) 和 G( 购自宾夕法尼亚州布里斯托尔的阿科玛公司 (Arkema Inc.,Briston,PA)。优选的可以 是槽模浇注的丙烯酸类聚合物， 因为它们可易于进行机加工， 从而提供平滑的表面、 来自机 加工操作的最小的热效应和低的双折射。虽然以下公开内容提及使用聚合物片材 ( 例如， 如以下参考图 1A 所述的第一聚合物片材 110a 和第二聚合物片材 120a)， 但是应当理解， 可 替代使用玻璃片材来生产本文所述的任何光学部件阵列。 0033 基底105可以是可附连到、 粘附到或稳定地夹在第一聚合物片材110a与第二聚合 物片材 120a 之间的任何合适的基底。在一些情况下， 。
42、基底 105 可基本上整个表面都被附 连或粘附 ； 然而， 在一些情况下， 仅有一部分表面可被附连或粘附。基底 105 可用于双重目 的。在一些情况下， 基底 105 可赋予光学部件阵列诸如强度等物理特性， 使得可牢靠地执行 机加工操作。在一些情况下， 基底 105 可以是光学部件的用以赋予部件诸如偏振等光学特 性的部分。在一个具体实施例中， 基底 105 可以为包括无机膜和涂层或多层膜叠堆的多层 介电膜 ； 有机膜， 诸如包括偏振器诸如反射偏振器和吸收型偏振器的聚合物膜、 聚合物膜层 合物和多层聚合物膜 ； 偏振器， 包括聚合物多层光学膜偏振器、 McNeill 偏振器和线栅偏振 器 ； 延。
43、迟片， 包括四分之一波长延迟片和二分之一波长延迟片 ； 膜或涂层， 诸如有机或无机 二向色反射器和吸收器 ； 和它们的组合。 在一些情况下， 基底105可以为可通过以下技术沉 积到第一聚合物片材 110a 和第二聚合物片材 120a 之一或二者上的涂层或层 ： 气相沉积技 术， 诸如溅射或化学气相沉积 ； 或液相沉积技术， 诸如涂覆或喷涂。 在一些情况下， 可使用粘 合剂将第一聚合物片材 110a 和第二聚合物片材 120a 粘附在一起， 所沉积的涂层或层位于 它们之间。 0034 在一个具体实施例中， 在机加工之前， 例如通过使用合适透光的粘合剂诸如光学 粘合剂将基底 105 层压到第一聚合。
44、物片材 110a 与第二聚合物片材 120a 之间。在此实施例 中， 在层压步骤之后， 将 “夹心” 的第一聚合物片材 110a 的反向第二主表面 114 铣削以得到 第一多个V形脊116(即， 棱镜形杆)。 然后可使用专用吸盘来固定机加工的结构， 并且接着 铣削夹心的第二侧面 ( 即， 第二聚合物片材 120a 的反向第二主表面 124)。 0035 在一个具体实施例中， 可替代地在附接基底105和第二聚合物片材120a之前将多 个平行 V 形脊 116 机加工到第一聚合物片材 110a 中。在此实施例中， 也可在附接到附接有 第一聚合物片材110a的基底105之前机加工第二聚合物片材120。
45、a， 或可在附接到附接有第 一聚合物片材 110a 的基底 105 之后机加工第二聚合物片材 120a。在一些情况下， 基底 105 可包括周边和邻近基底 105 的表面的周边设置的任选的第一框架 115、 邻近基底 105 的反 向表面的周边设置的任选的第二框架125、 和在任选的第一框架115和任选的第二框架125 中的每个内设置并且对齐的对准特征结构 ( 未示出 )。任选的第一框架 115 可与第一聚合 物片材 110a 成一体， 并且任选的第二框架 125 可与第二聚合物片材 120a 成一体。 0036 在图 1B 中， PBS 阵列前体 100b 包括第一聚合物片材 110b， 所。
46、述第一聚合物片材 说 明 书 CN 104428696 A 10 6/16 页 11 110b 具有第一主表面 112、 各自具有第一多个棱镜表面 113 的第一多个平行 V 形脊 116、 和 将相邻的第一平行 V 形脊 116 分开的多个第一平行沟槽 118。在图 1B 中， 图 1A 的任选的第 一框架 115 已被移除以便更清楚地显示由 PBS 阵列前体 100b 制造 PBS 阵列。根据所制造 的光学部件， 每个平行 V 形脊 116 中所包含的第一棱镜角 1 可以为任何期望的角。在正 制造 PBS 阵列的一个具体实施例中， 所包含的第一棱镜角 1 可以为 90 度， 如图中所示。 。
47、0037 如别处所述， 第一聚合物底面区域 111 可连接相邻的第一平行 V 形脊 116， 例如以 便为PBS阵列前体100b提供另外的支撑和强度， 并且保护机加工表面免受制造期间所应用 的任何粘合剂的侵害。第一聚合物底面区域 111 还可用于使单个化为单个部件的过程不那 么复杂。基底 105 粘附到第一聚合物片材 110b 的第一主表面 112， 并且第一聚合物底面区 域 111 将第一平行沟槽 118 的底部与基底 105 分开。第一聚合物底面区域 111 可具有任何 期望的厚度并且可在相邻第一平行 V 形脊 116 之间延伸任何期望的距离。在一些情况下， 第一聚合物底面区域 111 可。
48、以为平行于基底并且位于相邻 V 形脊 116 之间的平坦区域。 0038 以类似方式， 具有第一主表面122的第二聚合物片材120b包括各自具有第二多个 棱镜表面 123 的第二多个平行 V 形脊 126 和将相邻的第二平行 V 形脊 126 分开的多个第二 平行沟槽 128。根据所制造的光学部件， 每个平行 V 形脊 126 中所包含的第二棱镜角 2 可 以为任何期望的角。在正制造 PBS 阵列的一个具体实施例中， 所包含的第二棱镜角 2 可 以为 90 度， 如图中所示。 0039 如本领域技术人员将认识到， 应当理解， 根据所制造的光学部件， 第一棱镜角 1 和 / 或第二棱镜角 2 可。
49、相对于相应的第一主表面 112,122 具有任何期望的取向。在一些 情况下 ( 未示出 )， 例如第一平行 V 形脊 116 或第二平行 V 形脊 126 中的至少一个可以具有 基本上垂直于相应的第一主表面 112,122 的第一棱镜表面 113 和 / 或第二棱镜表面 123 中 的一个或多个。在这种情况下， 第一平行 V 形脊 116 或第二平行 V 形脊 126 的对应的相邻 棱镜表面以相对于第一棱镜表面 113 和 / 或第二棱镜表面 123 成第一棱镜角 1 和 / 或第 二棱镜角 2 设置， 从而产生 “锯齿” 型图案的平行 V 形沟槽。 0040 如别处所述， 第二聚合物底面区域 121 可连接相邻的第二平行 V 形脊 126， 例如以 便为PBS阵列前体100b提供另外的支撑和强度， 并且保护机加工表面免受制造期间所应用 的任何粘合剂的侵害。第二聚合物底面区域 121 还可用于使单个化为单个部件的过程不那 么复杂。基底 105 粘附到第二聚合物片材 120b 的第一主表面 122， 并且第二聚合物底面区 域 121 将第二平行沟槽 128 的底部与基底 。