光學部件陣列的制作方法

光學部件陣列的制作方法
【專利摘要】本公開提供一種光學部件陣列和一種制造光學部件陣列的方法，所述光學部件陣列可包括可用于投影裝置或其它光學裝置的多個光學部件。光學部件陣列可被制成使得具有若干元件的單個光學部件可以大規模并行方式組裝并且接著單個化為單個光學部件，并且可導致制造成本大幅降低。
【專利說明】光學部件陣列

【背景技術】
[0001] 基于硅上液晶（LCOS)的投影儀的操作需要使用偏振光。為了有效地操作，此類投 影儀可需要使用偏振分束器（PBS)和任選地偏振轉換系統（PCS)。這些專用光學部件通常 是手工組裝的。因此，這些裝置的勞動量相對較高而產率相對較低。這兩個因素通常可導 致部件的高成本。此外，手工組裝可將PBS限制于照明應用。部件的高成本是具有諷刺意 味的，因為LCOS成像器件是相對廉價的，并且基于LCOS的系統據稱是低成本的系統。這可 導致其中部件的高成本抵消成像器件的低成本的情況。


【發明內容】

[0002] 本公開提供一種光學部件陣列和一種制造光學部件陣列的方法，所述光學部件陣 列可包括可用于投影裝置或其它光學裝置的多個光學部件。光學部件陣列可被制成使得具 有若干元件的單個光學部件可以大規模并行方式組裝并且接著單個化為單個光學部件，并 且可導致制造成本大幅降低。在一個方面，本公開提供一種偏振分束器（PBS)陣列，所述陣 列包括：反射偏振器；多個第一機加工棱鏡，所述多個第一機加工棱鏡各自具有粘附到反 射偏振器的主表面的第一對角線表面；和多個第二機加工棱鏡，所述多個第二機加工棱鏡 各自具有粘附到反射偏振器的反向主表面的第二對角線表面。多個第一機加工棱鏡和多個 第二機加工棱鏡中的每個與彼此對準地對齊，從而形成與反射偏振器鄰接的PBS陣列。
[0003] 在另一方面，本公開提供一種光學部件陣列，所述光學部件陣列包括：基底膜；多 個第一機加工棱鏡結構，所述多個第一機加工棱鏡結構各自具有粘附到基底膜的主表面的 第一對角線表面；和多個第二機加工棱鏡結構，所述多個第二機加工棱鏡結構各自具有粘 附到基底膜的反向主表面的第二對角線表面。多個第一機加工棱鏡結構和多個第二機加工 棱鏡結構中的每個與彼此對準地對齊。
[0004] 在另一方面，本公開提供一種光學部件陣列，所述光學部件陣列包括：基底膜；多 個第一機加工結構，所述多個第一機加工結構各自具有粘附到基底膜的主表面的第一表面 和連接相鄰第一機加工結構的第一底面區域；和多個第二機加工結構，所述多個第二機加 工結構各自具有粘附到基底膜的反向主表面的第二表面和連接相鄰第二機加工結構的第 二底面區域。多個第一機加工結構和多個第二機加工結構中的每個對齊，使得第一底面區 域的至少一部分和第二底面區域的至少一部分彼此對準地對齊并且由基底膜分開。
[0005] 在另一方面，本公開提供一種制造 PBS陣列的方法，所述方法包括：背對第一平坦 表面將第一多個平行V形脊機加工到第一片材中，使得相鄰V形脊由第一底面區域分開； 背對第二平坦表面將第二多個平行V形脊機加工到第二片材中，使得相鄰V形脊由第二底 面區域分開；將基底膜定位在第一平坦表面與第二平坦表面之間；將第一多個平行V形脊 與第二多個平行V形脊對準地對齊；以及將基底膜粘附在第一平坦表面與第二平坦表面之 間。
[0006] 在另一方面，本公開提供一種制造 PBS陣列的方法，所述方法包括：將基底膜粘附 在第一片材與第二片材之間；將第一多個平行V形脊機加工到第一片材中，使得相鄰V形脊 由第一底面區域分開；以及將第二多個平行V形脊機加工到第二片材中，使得相鄰V形脊由 第二底面區域分開并且使得第一多個平行V形脊與第二多個平行V形脊對準地對齊。
[0007] 在另一方面，本公開提供一種制造光學部件陣列的方法，所述方法包括：背對第一 平坦表面將至少兩個第一溝槽機加工到第一片材中，使得第一底面區域將每個第一溝槽與 第一平坦表面分開；背對第二平坦表面將至少兩個第二溝槽機加工到第二片材中，使得第 二底面區域將每個第二溝槽與第二平坦表面分開；將基底膜定位在第一平坦表面與第二平 坦表面之間；將至少兩個第一溝槽與至少兩個第二溝槽對準地對齊；以及將基底膜粘附在 第一平坦表面與第二平坦表面之間。
[0008] 在另一方面，本公開提供一種制造光學部件陣列的方法，所述方法包括：將基底膜 粘附在第一片材與第二片材之間；將至少兩個第一溝槽機加工到第一片材中，使得第一底 面區域將至少兩個第一溝槽中的每個與基底膜分開；以及將至少兩個第二溝槽機加工到第 二片材中，使得第二底面區域將至少兩個第二溝槽中的每個與片材分開，并且使得第一底 面區域和第二底面區域背對基底膜對準地對齊。
[0009] 在另一方面，本公開提供一種光學部件陣列，所述光學部件陣列包括：平坦的光學 疊堆；和機加工到平坦的光學疊堆中的多個第一結構，多個第一結構中的每個具有鄰近平 坦的光學疊堆的主表面的第一表面和連接相鄰第一結構的第一底面區域。
[0010] 上述
【發明內容】
并非意圖描述本公開的每個所公開實施例或每種實施方式。以下附 圖和【具體實施方式】更具體地舉例說明了例示性實施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 整個說明書參考附圖，在附圖中，類似的參考標號表示類似的元件，并且其中：
[0012] 圖IA-圖IE示出用以生產光學部件陣列的代表性技術的步驟的示意性透視圖；
[0013] 圖2A示出光學部件的示意性剖視圖；
[0014] 圖2B示出光學部件的示意性剖視圖；
[0015] 圖3A-圖3F示出用以生產光學部件陣列的代表性技術的示意性剖視圖；
[0016] 圖4A示出用以生產包括多個光學部件陣列的光學部件整體料的代表性技術的示 意性剖視圖；并且
[0017] 圖4B示出通過圖4A的技術生產的合色器系統的示意性剖視圖。
[0018] 附圖未必按比例繪制。附圖中使用的類似標號指代類似部件。然而,應當理解,使 用標號來指代給定附圖中的部件并非意圖限制在另一附圖中以相同標號標記的部件。

【具體實施方式】
[0019] 本公開提供一種光學部件陣列和一種制造光學部件陣列的方法，所述光學部件陣 列可包括可用于投影裝置或其它光學裝置的多個光學部件。光學部件陣列可被制成，使得 具有若干元件的單個光學部件可以大規模并行方式組裝并且接著單個化（即，彼此分開） 為單個光學部件。這種構造技術開啟了大幅降低制造成本的可能性，并且可消除可能是光 學部件差異主要來源的大部分手工組裝。制造偏振控制部件時遇到的一個障礙是需要確保 部件表現出足夠低水平的雙折射。就大量生產的注塑零件而言這可能難以實現，因為與注 塑相關聯的殘余應力可頻繁地導致高的雙折射。然而，至少出于成本和使用壽命的原因，塑 性零件是非常可取的。
[0020] 在以下說明中參考附圖，附圖形成說明的一部分并且通過舉例說明的方式示出。 應當理解，在不脫離本公開的范圍或精神的情況下，可設想并可做出其它實施例。因此，以 下的【具體實施方式】不具有限制性意義。
[0021] 除非另外指明，否則本說明書和權利要求中使用的表示特征尺寸、數量和物理特 性的所有數字均應該理解為在所有情況下均是由術語"約"來修飾的。因此，除非有相反的 說明，否則在上述說明書和所附權利要求中列出的數值參數均為近似值，根據本領域的技 術人員利用本文所公開的教導內容尋求獲得的所需特性，這些近似值可以變化。
[0022] 除非本文內容另外清楚指明，否則本說明書和所附權利要求中使用的單數形式 "一種"、"一個"、"該"、"所述"涵蓋了具有多個指代物的實施例。除非本文內容另外清楚指 明，否則本說明書和所附權利要求中所使用的術語"或" 一般被用以包括"和/或"的意思。
[0023] 如果在本文中使用與空間相關的術語，包括但不限于"下面"、"上面"、"在...下 面"、"在...之下"、"在...之上"和"在頂部"，這些術語被用來便于描述一個元件相對于 另一個元件的空間關系。除描繪于附圖中并且描述于本文中的特定取向之外，此類空間相 關術語還涵蓋裝置在使用或運行中的不同取向。例如，如果圖中所描繪的物體翻過來或翻 轉過來，那么先前描述的在其它元件之下或下面的部分就在這些其它元件之上了。
[0024] 如本文所用，當元件、部件或層例如被描述為與另一元件、部件或層形成"一致界 面"，或在另一元件、部件或層"上"、"連接到"、"耦接到"或"接觸"另一元件、部件或層時， 其可以直接在所述特定元件、部件或層之上，直接連接到，直接耦接到，直接接觸所述特定 元件、部件或層，或者居間的元件、部件或層可能在特定元件、部件或層之上，或連接到、奉禹 接到或接觸所述特定元件、部件或層。例如，當元件、部件或層被稱為"直接在另一元件上"、 "直接連接到另一元件"、"直接耦接到另一元件"或"直接接觸另一元件"時，則沒有居間的 元件、部件或層。
[0025] 同樣，為了本文中所提供的本說明的目的，術語"與所需偏振態對齊"旨在將光學 元件的透光軸與穿過光學元件的光的所需偏振態聯系起來，即，諸如s偏振、P偏振、右圓偏 振、左圓偏振等所需偏振態。在本文參考附圖所述的一個實施例中，與第一偏振態對齊的光 學元件諸如偏振器是指下述取向的偏振器，即通過P偏振態的光、并且反射或吸收第二偏 振態（在這種情況下為s偏振態）的光。應當理解，相反，偏振器可視需要對齊成通過s偏 振態的光、并且反射或吸收P偏振態的光。
[0026] 影響微型投影儀市場的一個因素是投影儀的高成本，當投影儀是由電池供電時尤 其如此。基于LCOS的投影儀具有低成本的潛力，因為可使用半導體制造技術來制造成像器 件。基于偏振開關，這些投影儀需要偏振控制部件，諸如偏振分束器（PBS)、偏振轉換系統 (PCS)和常規的光學部件諸如合色器（CC)和錐形光導。當前這些部件多數是手工組裝的并 且可能相當昂貴。本公開提供一種將這些部件的成本降低多達一個數量級的途徑。這種成 本的降低可使LCOS投影儀成為微型投影儀市場中明顯的低成本贏家。
[0027] 在一個方面，本公開提供一種連續的光學部件陣列和用于制造它們的技術。這種 技術具有顯著降低成本和浪費并大幅提高良率的潛力。在一個具體實施例中，通過機加工 方法制造偏振分束器陣列，其中棱鏡半部的二維陣列是由片材機加工而成。第二陣列也由 另一個片材機加工而成。在一些情況下，第二陣列可與第一陣列相同并對稱。這些片材 被粘附在一起且中間夾有基底膜，諸如光學功能性材料（諸如，二向色的涂層、多層光學膜 (MOF)、延遲片等）的中間層。所得的光學部件的二維陣列然后可以作為整體使用或通過單 個化處理變為單個光學部件。
[0028] 在一個具體實施例中，在機加工片材之前，將基底膜層壓到兩個片材之間，形成 "夾心"。在層壓步驟之后，銑削"夾心"的頂部側面以得到棱鏡形桿。然后構建專用吸盤并 且銑削夾心的第二側面。之后，可制造橫切口以產生單個PBS。片材和基底膜的薄層可繼續 將單個PBS保持在一起。在一些實施例中，在制造橫切口的同時或之前，可對棱鏡陣列涂覆 防反射（AR)涂層。在一些情況下，所述過程相反可包括首先機加工片材，然后在已完成機 加工后將基底膜層壓到片材之間。此方法可在一定程度上提供更大的制造靈活性。
[0029] 在一個具體實施例中，在將片材組裝成夾心之前，可在片材中銑削光學面和橫切 口。機加工后材料薄層（例如，"底面"區域）仍處于片材基部，并且可用于將所有的棱鏡 保持在一起以使得它們保持完整，以用于進一步加工。這允許將片材干凈地膠粘到基底膜 (例如多層光學膜（MOF))，而不使粘合劑溢流到棱鏡側面上。為了將片材膠粘到M0F，可使 用任何有效的技術。在一個具體實施例中，可將MOF可釋放地附接到平坦表面上，并且可將 所需量的粘合劑放置在MOF的頂部上，所述MOF的范圍可大于片材。然后可將片材放置在 粘合劑池的頂部上，從而使得粘合劑流出到片材的邊緣。然后可將粘合劑固化或定形（例 如，UV固化或熱固化）。因為存在連接每個棱鏡的材料薄層，所以半棱鏡的面不接觸粘合 齊U。這可去除與手工組裝單個棱鏡相關聯的典型的粘合劑清除步驟。在一些情況下，可將 壓敏粘合劑（PSA)應用于MOF或機加工的棱鏡片材，并且接著進行層合。
[0030] 在將第一片材粘附到MOF之后，可將片材和MOF從MOF可釋放地附接到的平坦表 面剝離。然后可將此構造放置成MOF側向上并且可將第二量的粘合劑放置在MOF的相對側 上。之后，可將第二片材放置在MOF的頂部上，粘合劑將再次流出到邊緣并可接著被固化。 可在每個片材中提供對齊特征結構以允許在將弟-片材粘附到MOF/弟一片材構造時棱鏡 可牢靠地對齊。
[0031] 圖IA-圖IE示出根據本公開的一個方面，用以生產光學部件陣列的代表性技術的 步驟的示意性透視圖。在圖IA中，光學部件陣列前體IOOa可以為產生如在以下說明中所描 述的PBS陣列的偏振分束器（PBS)陣列前體100a。PBS陣列前體IOOa包括第一片材110a， 該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中機加工 可被描述為"棱鏡桿"的多個平行V形脊116,從而產生將相鄰平行V形脊116分開的一系列 第一平行溝槽118。應當理解，除V形脊以外的機加工橫截面可用于其它光學部件；然而，對 于PBS陣列的制備，優選的可以是V形脊。任選的第一框架115可圍繞第一片材IlOa以為 結構提供另外的支撐力。基底105粘附到第一片材IlOa的第一主表面112。以類似方式， 具有第一主表面122和反向第二主表面124的第二片材120a可包括類似的機加工結構，如 別處所描述。第二片材120a的第一主表面122還粘附到基底105,從而形成層合物。
[0032] 第一片材IlOa和第二片材120a可以是可機加工的任何合適的聚合物或玻 璃，諸如可用于光學部件的可見光透明的聚合物和低雙折射的玻璃。在一些情況下， 光學質量玻璃，諸如購自賓夕法尼亞州杜里埃的肖特光學玻璃公司（Schott Optical Glass, Duryea PA)的光學質量玻璃可以是特別有用的。在一個具體實施例中，可表現出 低雙折射的聚合物包括槽模澆注的丙烯酸、聚碳酸酯、環烯烴共聚物等。澆注的丙烯酸 類聚合物包括3口31^6〇11?〇丨；^351^(購自密蘇里州克萊頓的斯巴泰克公司（3口31^6(311 Corp.，Clayton,MO))、Evonik Acrylite'K GP(購自新澤西州帕西帕尼的贏創有限公司 (Evonik Cyro LLC, Parsippany, NU))、Reynolds R-Cast?(購自科羅拉多州大章克申的雷 諾聚合物技術公司（Reynolds Polymer Technology, Grand Junction, CO))和Plexiglas'（ G(購自賓夕法尼亞州布里斯托爾的阿科瑪公司（Arkema Inc. ,Briston, PA))。優選的可以 是槽模澆注的丙烯酸類聚合物，因為它們可易于進行機加工，從而提供平滑的表面、來自機 加工操作的最小的熱效應和低的雙折射。雖然以下公開內容提及使用聚合物片材（例如， 如以下參考圖IA所述的第一聚合物片材IlOa和第二聚合物片材120a)，但是應當理解，可 替代使用玻璃片材來生產本文所述的任何光學部件陣列。
[0033] 基底105可以是可附連到、粘附到或穩定地夾在第一聚合物片材IlOa與第二聚合 物片材120a之間的任何合適的基底。在一些情況下，基底105可基本上整個表面都被附 連或粘附；然而，在一些情況下，僅有一部分表面可被附連或粘附。基底105可用于雙重目 的。在一些情況下，基底105可賦予光學部件陣列諸如強度等物理特性，使得可牢靠地執行 機加工操作。在一些情況下，基底105可以是光學部件的用以賦予部件諸如偏振等光學特 性的部分。在一個具體實施例中，基底105可以為包括無機膜和涂層或多層膜疊堆的多層 介電膜；有機膜，諸如包括偏振器諸如反射偏振器和吸收型偏振器的聚合物膜、聚合物膜層 合物和多層聚合物膜；偏振器，包括聚合物多層光學膜偏振器、McNeill偏振器和線柵偏振 器；延遲片，包括四分之一波長延遲片和二分之一波長延遲片；膜或涂層，諸如有機或無機 二向色反射器和吸收器；和它們的組合。在一些情況下，基底105可以為可通過以下技術沉 積到第一聚合物片材IlOa和第二聚合物片材120a之一或二者上的涂層或層：氣相沉積技 術，諸如濺射或化學氣相沉積；或液相沉積技術，諸如涂覆或噴涂。在一些情況下，可使用粘 合劑將第一聚合物片材IlOa和第二聚合物片材120a粘附在一起，所沉積的涂層或層位于 它們之間。
[0034] 在一個具體實施例中，在機加工之前，例如通過使用合適透光的粘合劑諸如光學 粘合劑將基底105層壓到第一聚合物片材IlOa與第二聚合物片材120a之間。在此實施例 中，在層壓步驟之后，將"夾心"的第一聚合物片材IlOa的反向第二主表面114銑削以得到 第一多個V形脊116(即，棱鏡形桿）。然后可使用專用吸盤來固定機加工的結構，并且接著 銑削夾心的第二側面（即，第二聚合物片材120a的反向第二主表面124)。
[0035] 在一個具體實施例中，可替代地在附接基底105和第二聚合物片材120a之前將多 個平行V形脊116機加工到第一聚合物片材IlOa中。在此實施例中，也可在附接到附接有 第一聚合物片材IlOa的基底105之前機加工第二聚合物片材120a，或可在附接到附接有第 一聚合物片材IlOa的基底105之后機加工第二聚合物片材120a。在一些情況下，基底105 可包括周邊和鄰近基底105的表面的周邊設置的任選的第一框架115、鄰近基底105的反 向表面的周邊設置的任選的第二框架125、和在任選的第一框架115和任選的第二框架125 中的每個內設置并且對齊的對準特征結構（未示出）。任選的第一框架115可與第一聚合 物片材IlOa成一體，并且任選的第二框架125可與第二聚合物片材120a成一體。
[0036] 在圖IB中，PBS陣列前體100b包括第一聚合物片材110b，所述第一聚合物片材 I IOb具有第一主表面112、各自具有第一多個棱鏡表面113的第一多個平行V形脊116、和 將相鄰的第一平行V形脊116分開的多個第一平行溝槽118。在圖IB中，圖IA的任選的第 一框架115已被移除以便更清楚地顯示由PBS陣列前體IOOb制造 PBS陣列。根據所制造 的光學部件，每個平行V形脊116中所包含的第一棱鏡角Θ1可以為任何期望的角。在正 制造 PBS陣列的一個具體實施例中，所包含的第一棱鏡角Θ 1可以為90度，如圖中所示。
[0037] 如別處所述，第一聚合物底面區域111可連接相鄰的第一平行V形脊116,例如以 便為PBS陣列前體IOOb提供另外的支撐和強度，并且保護機加工表面免受制造期間所應用 的任何粘合劑的侵害。第一聚合物底面區域111還可用于使單個化為單個部件的過程不那 么復雜。基底105粘附到第一聚合物片材IlOb的第一主表面112,并且第一聚合物底面區 域111將第一平行溝槽118的底部與基底105分開。第一聚合物底面區域111可具有任何 期望的厚度并且可在相鄰第一平行V形脊116之間延伸任何期望的距離。在一些情況下， 第一聚合物底面區域111可以為平行于基底并且位于相鄰V形脊116之間的平坦區域。
[0038] 以類似方式，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個 棱鏡表面123的第二多個平行V形脊126和將相鄰的第二平行V形脊126分開的多個第二 平行溝槽128。根據所制造的光學部件，每個平行V形脊126中所包含的第二棱鏡角Θ 2可 以為任何期望的角。在正制造 PBS陣列的一個具體實施例中，所包含的第二棱鏡角Θ 2可 以為90度，如圖中所示。
[0039] 如本領域技術人員將認識到，應當理解，根據所制造的光學部件，第一棱鏡角Θ 1 和/或第二棱鏡角Θ 2可相對于相應的第一主表面112, 122具有任何期望的取向。在一些 情況下（未示出），例如第一平行V形脊116或第二平行V形脊126中的至少一個可以具有 基本上垂直于相應的第一主表面112, 122的第一棱鏡表面113和/或第二棱鏡表面123中 的一個或多個。在這種情況下，第一平行V形脊116或第二平行V形脊126的對應的相鄰 棱鏡表面以相對于第一棱鏡表面113和/或第二棱鏡表面123成第一棱鏡角Θ 1和/或第 二棱鏡角Θ 2設置，從而產生"鋸齒"型圖案的平行V形溝槽。
[0040] 如別處所述，第二聚合物底面區域121可連接相鄰的第二平行V形脊126,例如以 便為PBS陣列前體IOOb提供另外的支撐和強度，并且保護機加工表面免受制造期間所應用 的任何粘合劑的侵害。第二聚合物底面區域121還可用于使單個化為單個部件的過程不那 么復雜。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區 域121將第二平行溝槽128的底部與基底105分開。第二聚合物底面區域121可具有任何 期望的厚度并且可在相鄰的第二平行V形脊126之間延伸任何期望的距離。在一些情況下， 第二聚合物底面區域121可以為平行于基底并且位于相鄰的V形脊126之間的平坦區域。 將第一多個平行V形脊116和第二多個平行V形脊126中的每個對齊以彼此平行，使得第 一聚合物底面區域111和第二聚合物底面區域121相對于基底彼此正背對。本領域技術人 員將認識到，第二聚合物片材120b的特征結構（例如，溝槽和脊）相對于第一聚合物片材 IlOb上的特征結構的放置取決于正在構造的部件的期望功能。
[0041] 在用作成像PBS之前，通過以下技術對第一多個棱鏡表面113和第二多個棱鏡表 面123中的每個進行機加工，所述技術不需要進行另外的處理（諸如拋光）即可提供合格 的表面光潔度。在一些情況下，機加工技術可以為金剛石機加工，包括例如徑向飛切、軸向 飛切、高速金剛石端銑，或金剛石磨削。表面光潔度可通過包括例如白光干涉測量法、觸針 輪廓術，共焦顯微鏡法或原子力顯微鏡法（AFM)在內的技術來表征。雖然公認的是如果表 面的光潔度優于3微英寸（約75nm)峰谷測量值那么該表面具有"光學質量"，但每個光學 應用決定實際的合格要求。在一些情況下，如果需要可進行另外的拋光，包括例如使用包括 機械拋光、火焰拋光、蒸氣拋光或它們的組合在內的技術進行的拋光。
[0042] 在圖IC中，PBS陣列前體IOOc示出具有以下所述的另外特征結構的圖IB的PBS 陣列前體100b。圖IC所示的元件105-128中的每一個對應于已在之前描述的圖IA-圖IB 所示的具有類似標號的元件105-128。例如，圖IC的基底105對應于圖IA-圖IB的基底 105,以此類推。PBS陣列前體IOOc包括第一聚合物片材IlOc和第二聚合物片材120c。所 具有的深度使得第一橫切口底面區域131位于每個平行橫切口 130的底部與基底105之間 的第一多個平行橫切口 130被制成垂直于第一聚合物片材IlOc中的第一多個平行V形脊 116。另外，所具有的深度使得第二橫切口底面區域141位于每個平行橫切口 140的底部與 基底105之間的第二多個平行橫切口 140被制成垂直于第二聚合物片材120c中的第二多 個平行V形脊126。第一多個平行橫切口 130和第二多個平行橫切口 140中的每個可通過 任何合適的技術來制造，這些技術包括例如飛切、激光消融、鋸切、銑削等。另外，應當理解， 雖然第一多個平行橫切口 130和第二多個平行橫切口 140被顯示為垂直于相應的第一平行 V形脊116和第二平行V形脊126,但第一多個平行橫切口 130和第二多個平行橫切口 140 可替代地與它們成任何期望的角度來制造。
[0043] 在圖ID中，PBS線性陣列前體IOOd示出具有以下所述另外特征結構的圖IC的PBS 陣列前體IOOc的一部分。圖ID所示的元件105-128中的每一個對應于已在之前描述的圖 IA-圖IC所示的具有類似標號的元件105-128。例如，圖ID的基底105對應于圖IA-圖IC 的基底105,以此類推。PBS線性陣列前體IOOd包括第一聚合物線性陣列IlOd和第二聚合 物線性陣列120d。如圖IC所示的第一多個平行橫切口 130和第二多個平行橫切口 140中 的每個已制成，以切斷基底105及第一橫切口底面區域131和第二橫切口底面區域141，從 而形成第一聚合物線性陣列IlOd和第二聚合物線性陣列120d。每個切口可通過任何合適 的技術來制成，這些技術包括例如飛切、激光消融、鋸切、銑削等。
[0044] 在圖IE中，單個化的PBS陣列IOOe示出具有以下所述另外的特征結構的圖ID的 PBS線性陣列前體IOOd的一部分。圖IE所示的元件105-128中的每一個對應于已在之前 描述的圖IA-圖ID所示的具有類似標號的元件105-128。例如，圖IE的基底105對應于圖 IA-圖ID的基底105,以此類推。單個化的PBS陣列IOOe包括第一 PBS 150a至第四PBS 150d，該第一 PBS至第四PBS是在通過切斷基底105及位于多個第一平行溝槽118的基部 的第一聚合物底面區域111和第二聚合物底面區域121來將第一聚合物線性陣列IlOd和 第二聚合物線性陣列120d單個化時產生的。每個切口可通過任何合適的技術來制成，這些 技術包括例如飛切、激光消融、鋸切、銑削等。
[0045] 圖2A示出根據本公開的一個方面，光學部件諸如偏振轉換系統（PCS) 200的示意 性剖視圖。如以下所述，PCS 200可用于將非偏振光轉換成單偏振態的光。PCS 200包括第 一棱鏡210,該第一棱鏡具有第一對角線表面215、輸入表面212和輸出表面214 ;第二棱鏡 220,該第二棱鏡具有第二對角線表面225、輸出表面222和側表面224 ;和第三棱鏡230,該 第三棱鏡具有第三對角線表面235、輸入表面232和輸出表面234。例如通過在第一對角線 表面215與第二對角線表面225之間使用光學粘合劑將第一反射偏振器240設置在第一棱 鏡210與第二棱鏡220之間。第一反射偏振器240可被對齊到第一偏振方向295,使得一個 偏振態（例如，P偏振態）被透射穿過第一反射偏振器240并且垂直偏振態（例如，s偏振 態）從第一反射偏振器240反射。
[0046] 以類似方式，可將第二反射偏振器245 (或作為另外一種選擇，合適的寬帶反射 器）設置在第三棱鏡230的第三對角線表面235上，并且可將二分之一波長延遲片250設 置在第二棱鏡220與第三棱鏡230之間。可通過使用光學粘合劑將第二反射偏振器245和 二分之一波長延遲片250中的每一個粘附到相應的部件。在一個具體實施例中，第二反射 偏振器245也可被對齊到第一偏振方向295,如別處所述。在一些情況下，如果需要，可將任 選的保護性涂層270粘附到第二反射偏振器245。
[0047] 在操作時，非偏振光260進入第一棱鏡210并且攔截第一反射偏振器240,在該第 一反射偏振器處，非偏振光260分離成透射的p偏振光261和反射的s偏振光262,該s偏 振光離開PCS 200。透射的p偏振光261穿過第二棱鏡220,在穿過二分之一波長延遲片 250時旋轉成透射的s偏振光263,進入第三棱鏡230,從第二反射偏振器245反射，并且作 為透射的s偏振光263離開PCS 200。
[0048] PCS 200可使用傳統技術來制造，并且需要處理和恰當對齊若干精確的小型光學 兀件，包括單個第一反射偏振器240和第二反射偏振器250、二分之一波長延遲片250、及第 一棱鏡210和第二棱鏡220。需要若干步驟來組裝PCS 200,通常是手工組裝，并且由于這 種傳統制造需要使用光學粘合劑來組裝PCS，所以經常會對光學元件造成損壞。
[0049] 圖2B示出根據本公開的一個方面，光學部件諸如偏振轉換系統（PCS) 201的示意 性剖視圖。PCS 201可用于以與針對圖2A中的PCS 200所述類似的方式將非偏振光轉換成 單偏振態的光。圖2B所示的元件210-295中的每一個對應于已在之前描述的圖2A所示的 具有類似標號的元件210-295。例如，圖2B的第一棱鏡210對應于圖2A的第一棱鏡210， 以此類推。
[0050] PCS 201包括第一棱鏡210,該第一棱鏡具有第一對角線表面215、輸入表面212和 輸出表面214 ;菱形體221，該菱形體具有第二對角線表面226、側表面224、輸出表面234和 第三對角線表面236。反射偏振器層合物255設置在第一棱鏡210的第一對角線表面215 與菱形體221的第二對角線表面226之間。反射偏振器層合物255包括第一反射偏振器 240和二分之一波長延遲片250,并且反射偏振器層合物255被定位成使得第一反射偏振器 240與第一對角線表面215直接相鄰。可通過使用光學粘合劑將反射偏振器層合物255的 多層中的每個粘附到它們相應的相鄰光學元件。第一反射偏振器240可被對齊到第一偏振 方向295,使得一個偏振態（例如，p偏振態）被透射穿過第一反射偏振器240并且垂直偏 振態（例如，s偏振態）從第一反射偏振器240反射。
[0051] 以類似方式，可將第二反射偏振器245(或作為另一選擇，合適的寬帶反射器）設 置在菱形體221的第三對角線表面236上。可通過使用光學粘合劑將第二反射偏振器245 粘附到第三對角線表面236。在一個具體實施例中，第二反射偏振器245也可被對齊到第一 偏振方向295,如別處所述。在一些情況下，如果需要，可將任選的保護性涂層270粘附到第 二反射偏振器245。應當注意，圖2B的菱形體221對應于圖2A所示的第二棱鏡220和第三 棱鏡230的組合，其中二分之一波長延遲片250被重新定位。
[0052] 在操作時，非偏振光260進入第一棱鏡210并且攔截第一反射偏振器240,在該第 一反射偏振器處，非偏振光260分離成反射的s偏振光262和透射的p偏振光，該透射的p 偏振光穿過二分之一波長延遲片250,從而變成透射的s偏振光263。反射的s偏振光262 離開PCS 201。透射的s偏振光263穿過菱形體221，從第二反射偏振器245反射，并且作 為透射的s偏振光263離開PCS 200。PCS 201可使用本文所述的光學部件陣列技術來制 造，并且消除了上述有關傳統組裝技術的許多問題。
[0053] 在一個具體實施例中，任何光學部件陣列的制造可始于包括以下的平坦光學疊 堆：粘合劑、塑料諸如可見光透明的塑料、玻璃、二向色的涂層、散射材料、反射偏振器、吸收 型偏振器、多層光學膜、延遲片、反射器、回復反射器、微結構化材料、透鏡狀結構化材料、菲 涅耳結構化材料、吸收器、或它們的組合。可根據需要排列平坦光學疊堆以產生期望的光學 部件，然后使其經受本文所述的機加工步驟。應當理解，光學部件陣列的制造可包括組合若 干陣列制造步驟的結果，諸如第一三維結構陣列和第二三維結構陣列的層合。在一些情況 下，這種組合可包括將第一部件的第一單個化元件、線性陣列或矩形陣列與第二部件的第 二單個化元件、線性陣列或矩形陣列組合。以下包括的是用于PCS部件的光學部件陣列的 代表性制造技術，其包括組合部件的線性或矩形陣列以形成整體部件陣列，該整體部件陣 列可被單個化以產生單個PCS部件。
[0054] 圖3A-圖3F示出根據本公開的一個方面，用以生產可用于投影顯示器的光學部件 陣列（諸如PCS部件陣列）的代表性技術的示意性剖視圖。圖3A示出包括第一丙烯酸片 材310的PCS前體層合物300a，該第一丙烯酸片材具有第一主表面314和第二主表面316。 例如使用光學粘合劑將第一基底315層壓到第一丙烯酸片材310的第二主表面316。第一 基底315可以為反射偏振器315a和二分之一波長延遲片315b的層合物，該層合物被設置 成使得反射偏振器315a與第一丙烯酸片材310的第二主表面316直接相鄰。反射偏振器 315a對齊到第一偏振方向395,從而透射第一偏振方向395的光并且反射垂直第二偏振的 光。對齊二分之一波長延遲片315b以將透射的第一偏振方向光395有效旋轉成垂直第二 偏振方向光。
[0055] 例如使用光學粘合劑將具有第一主表面324和第二主表面326的第二丙烯酸片材 320粘附到第一基底315,使得第一主表面324與二分之一波長延遲片315b彼此相鄰。使用 光學粘合劑將對齊到第一偏振方向395的第二反射偏振器325粘附到第二丙烯酸片材320 的第二主表面326。本領域的技術人員將理解，第二反射偏振器325也可以為反射器，諸如 簡單的寬帶反射器，因為從第二反射偏振器325僅發生反射而不發生任何偏振區分。然后 將具有第一主表面334和第二主表面336的第三丙烯酸片材330設置在第二反射偏振器 325上，使得第一主表面334與第二反射偏振器325相鄰。也可使用光學粘合劑層合第三丙 烯酸片材330。
[0056] 在圖3B中，可使用附連到第一丙烯酸片材310的第一主表面314的真空吸盤（未 示出）或其它合適的壓緊裝置將PCS前體層合物300b牢固地保持在適當的位置。然后將 多個第一 V形溝槽340銑削穿過第三丙烯酸片材330、第二反射偏振器325和第二丙烯酸片 材320,如別處所述。多個第一 V形溝槽340中的每個包括可與如圖2B所示的PCS 201的 側表面224關聯的兩個側面。在多個第一 V形溝槽340中的每個的底部，底面區域（未示 出）可保留以為結構增加強度，如別處所述。
[0057] 在圖3C中，PCS前體層合物300c是翻轉過來的圖3B的PCS前體層合物300b，并 且真空吸盤或其它合適的壓緊裝置（未示出）附連到第三丙烯酸片材330的第二主表面 336,或者應用類似的壓緊裝置來固定PCS前體層合物300c。
[0058] 在圖3D中，PCS前體層合物300d包括之后被銑削穿過第一丙烯酸片材310、第一 基底315和第二丙烯酸片材320的多個第二V形溝槽350,如別處所述并且如圖3D所示。 多個第二V形溝槽350中的每個包括可與如圖2B所示的PCS 201的輸出表面214和輸出 表面234關聯的兩個側面。在多個第二V形溝槽350中的每個的底部，底面區域（未示出） 可保留以為結構增加強度，如別處所述。
[0059] 在圖3E中，PCS前體層合物300e包括之后被銑削穿過第一丙烯酸片材310的多個 第三V形溝槽360,如別處所述并且如圖3E所示。多個第三V形溝槽360中的每個包括可 與如圖2B所示的PCS 201的輸入表面212關聯的兩個側面。在多個第三V形溝槽360中 的每個的底部，底面區域（未示出）可保留以為結構增加強度，如別處所述。
[0060] 在圖3F中，單個化的PCS陣列300f包括多個單個PCS光學部件370a-370h，該多 個單個PCS光學部件是在通過別處所述的任何技術將圖3E的PCS前體層合物300e單個化 時產生的。單個PCS光學部件370a-370h中的每個可與圖2B的PCS 201比較。
[0061] 圖4A示出根據本公開的一個方面，用以產生包括多個光學部件陣列的光學部件 整體料400的代表性技術的示意性剖視圖。在一個具體實施例中，光學部件整體料400可 用于生產如以下所述的具有偏振轉換特征結構的多個傾斜的二向色合色器，并且包括與圖 ID所示的PBS線性陣列前體IOOd類似的若干光學部件線性陣列。應當理解，盡管以下提供 的說明針對生產具有偏振的白光輸出的三色組合器，但如本領域技術人員所已知的，可對 各種部件和部件取向作出任何期望的修改以生產任何期望的光學部件。
[0062] 應當理解，以下描述涉及將類似于PBS線性陣列前體IOOd的多個光學部件線性陣 列組裝成整體料400,并且如別處所述通過切割將單個PCS光學部件從整體料中分離。然 而，整體料400可相反使用若干替代的光學部件陣列來形成。在一個具體實施例中，類似于 圖IC所示的PBS陣列前體IOOc的多個光學部件陣列可替代地通過堆疊并粘附到第一陣列 整體料（未示出）中來組裝。在一個具體實施例中，類似于圖IB所示的PBS陣列前體IOOb 的多個光學部件陣列可替代地通過堆疊并粘附到第二陣列整體料（未示出）中來組裝。在 這些實施例中，可使用本文所述的切割、鋸切或銑削技術中的任一個來分離所組裝的第一 陣列整體料或第二陣列整體料，并且本領域技術人員將認識到，PCS光學部件可通過以下方 式來單個化：執行第一系列的切口以將相應的第一陣列整體料或第二陣列整體料分成由線 性陣列前體組裝的整體料400,并且執行第二切口，如以下所述。一般來講，可使用合適的光 學粘合劑將陣列中的每個粘附在一起，該光學粘合劑可使用與用于用LCD材料填充液晶顯 示器的技術類似的已知技術注入到堆疊的前體陣列之間。
[0063] 光學部件整體料400包括第一光學部件線性陣列400a、第二光學部件線性陣列 400b、第三光學部件線性陣列400c、第四光學部件線性陣列400d和第五光學部件線性陣列 400e。第一光學部件線性陣列400a至第五光學部件線性陣列400e中的每個如圖4A所示 嵌套在一起，使得彼此相鄰的脊416和溝槽418可利用設置在它們之間的粘合劑406而附 連在一起。在圖4A所示的一個具體實施例中，每個脊416的峰可被成型為使得在光學部件 整體料400被壓縮并粘附在一起時脊416和溝槽418可緊密地嵌套在一起。應當理解，本 領域技術人員可選擇具有適用于控制全內反射的水平的折射率的粘合劑，從而使部件的效 率最大化。
[0064] 第一光學部件線性陣列400a包括第一聚合物線性陣列410a和第二聚合物線性陣 列420a，紅色二向色鏡膜405a設置在兩者之間。可以參考圖IA-圖ID所述的方式通過用 紅色二向色鏡膜405a替代基底105來生產第一光學部件線性陣列400a，如別處所述。
[0065] 第二光學部件線性陣列400b包括第三聚合物線性陣列410b和第四聚合物線性陣 列420b，綠色二向色鏡膜405b設置在兩者之間。可以參考圖IA-圖ID所述的方式通過用 綠色二向色鏡膜405b替代基底105來生產第二光學部件線性陣列400b，如別處所述。
[0066] 第三光學部件線性陣列400c包括第五聚合物線性陣列410c和第六聚合物線性陣 列420c，藍色二向色鏡膜405c設置在兩者之間。可以參考圖IA-圖ID所述的方式通過用 藍色二向色鏡膜405c替代基底105來生產第三光學部件線性陣列400c，如別處所述。
[0067] 第四光學部件線性陣列400d包括第七聚合物線性陣列410d和第八聚合物線性陣 列420d，反射偏振膜層合物405d設置在兩者之間。在一個具體實施例中，反射偏振膜層合 物405d包括層壓到延遲片諸如二分之一波長延遲片的反射偏振膜。在反射偏振膜層合物 405中，反射偏振膜可被對齊成例如使得入射p偏振光被反射，并且s偏振光透射穿過二分 之一波長延遲片并被轉換成P偏振光。可以參考圖IA-圖ID所述的方式通過用反射偏振 膜層合物405d替代基底105來生產第四光學部件線性陣列400d，如別處所述。
[0068] 第五光學部件線性陣列400e包括第九聚合物線性陣列410e和第十聚合物線性陣 列420e，反射偏振膜405e設置在兩者之間。在一個具體實施例中，反射偏振膜可被對齊成 使得入射P偏振光被反射，并且s偏振膜被透射。可以參考圖IA-圖ID所述的方式通過用 反射偏振膜405e替代基底105來生產第五光學部件線性陣列400e，如別處所述。
[0069] 然后可將光學部件整體料400切割出第一切口 430和第二切口 440,使得第一棱 鏡450至第十棱鏡459變成與光學部件整體料400的其余部分分離的合色器/偏振轉換器 460。可通過任何合適的技術制成第一切口 430和第二切口 440中的每個，這些技術包括例 如飛切、激光消融、鋸切、銑削等，并且如本領域技術人員所已知的，如果需要，可對合色器 460的每個表面進行拋光。
[0070] 圖4B示出通過圖4A的技術生產的合色器/偏振轉換器系統401的示意性剖視圖。 合色器/偏振轉換器系統401包括參考圖4A所述的合色器/偏振轉換器460及第一發光二 極管（LED)、第二LED和第三LED。第一 LED470將非偏振紅光471射入到第二棱鏡451中， 在該第二棱鏡處非偏振紅光471從紅色二向色鏡膜405a反射，保持不變地穿過綠色二向色 鏡膜405b和藍色二向色鏡膜405c，并且攔截反射偏振器層合物405d，在該反射偏振器層合 物處非偏振紅光471分尚成反射的p偏振紅光472和透射的p偏振紅光473,如別處所述。 反射的P偏振紅光472通過第七棱鏡456離開合色器460。透射的p偏振紅光473從反射 偏振膜405e反射并且通過第九棱鏡458離開合色器460。
[0071] 第二LED 480將非偏振綠光481射入到第四棱鏡453中，在該第四棱鏡處非偏振 綠光481從綠色二向色鏡膜405b反射，保持不變地穿過藍色二向色鏡膜405c，并且攔截反 射偏振器層合物405d，在該反射偏振器層合物處非偏振綠光481分離成反射的p偏振綠光 482和透射的p偏振綠光483,如別處所述。反射的p偏振綠光482通過第七棱鏡456尚開 合色器460。透射的p偏振綠光483從反射偏振膜405e反射并且通過第九棱鏡458離開合 色器460。
[0072] 第三LED 490將非偏振藍光491射入到第六棱鏡455中，在該第六棱鏡處非偏振 藍光491從藍色二向色鏡膜405c反射，并且攔截反射偏振器層合物405d，在該反射偏振器 層合物處非偏振藍光491分離成反射的p偏振藍光492和透射的p偏振藍光493,如別處所 述。反射的P偏振藍光492通過第七棱鏡456離開合色器460。透射的p偏振藍光493從 反射偏振膜405e反射并且通過第九棱鏡458離開合色器/偏振轉換器460。反射和透射 的P偏振的紅光、綠光和藍光（472, 473, 482, 483, 492, 493)的組合集體組合變成p偏振白 光 495。
[0073] 實魁
[0074] 制造光學部件陣列。在第一制造步驟中，將具有90度夾角的棱鏡桿機加工到0. 5 英寸（1.27cm)厚的槽模澆注的丙烯酸片材（購自新澤西州普林斯頓的麥克馬斯特-卡爾 公司（McMaster_Carr，Princeton，NJ))中，在相鄰棱鏡桿之間留下0. 15mm厚3mm寬的底面 區域。在進行銑削工藝后，將購自3M公司的VikuitiTMM0F反射偏振器可釋放地設置在犧 牲丙烯酸平坦結構上。將適量的Norland 75UV光學粘合劑（購自新澤西州克蘭伯里的諾 蘭德產品公司（Norland Products, Cranbury NJ))沉積到MOF上，該量足以在統削片材的 整個范圍上產生100-200 μ m的層。將銑削片材放置在粘合劑頂部上并且允許粘合劑流出。 然后根據制造商的說明書將粘合劑固化。然后將粘附有MOF的銑削片材從犧牲平坦結構移 除。移除的MOF保持從其初始沉積到犧牲平坦結構上所獲得的平整度。然后翻轉銑削片材 /MOF構造使得MOF側向上。將第二量的粘合劑應用于MOF表面并且如之前應用第二銑削片 材。將接合銷插入對準孔中以恰當對齊兩個片材。如之前固化粘合劑從而完成PBS陣列。 通過使單個PBS斷開松脫并且用剃刀刀片切割連接膜而將PBS的陣列單個化為單個PBS。 還可以在不顯著損壞棱鏡表面諸如破碎或熔融的情況下，使用合適的鋸子諸如具有金剛石 刀片的光學鋸子橫切棱鏡桿，或者銑銷或激光切割棱鏡桿。棱鏡的光學表面足夠優良以將 任何分辨率減小最小化，并且被認為適用于投影應用。
[0075] 以下為本公開實施例的列表。
[0076] 項目1是一種偏振分束器（PBS)陣列，包括：反射偏振器；多個第一機加工棱鏡， 該多個第一機加工棱鏡各自具有粘附到反射偏振器的主表面的第一對角線表面；和多個第 二機加工棱鏡，該多個第二機加工棱鏡各自具有粘附到反射偏振器的反向主表面的第二對 角線表面，其中多個第一機加工棱鏡和多個第二機加工棱鏡中的每個與彼此對準地對齊， 從而形成與反射偏振器鄰接的PBS陣列。
[0077] 項目2是根據項目1的PBS陣列，其中第一底面區域連接相鄰的第一機加工棱鏡， 并且第二底面區域連接相鄰的第二機加工棱鏡。
[0078] 項目3是根據項目1或項目2的PBS陣列，其中第一機加工棱鏡和第二機加工棱 鏡各自包含低雙折射材料。
[0079] 項目4是根據項目3的PBS陣列，其中低雙折射材料包括丙烯酸類聚合物、聚碳酸 酯聚合物、環烯烴共聚物或玻璃。
[0080] 項目5是根據項目4的PBS陣列，其中丙烯酸類聚合物為澆注的丙烯酸類聚合物。
[0081] 項目6是根據項目1至項目5的PBS陣列，其中反射偏振器包括聚合物多層光學 膜偏振器、McNeill偏振器或線柵偏振器。
[0082] 項目7是根據項目1至項目6的PBS陣列，其中多個第一機加工棱鏡和多個第二 機加工棱鏡各自形成矩形形狀陣列。
[0083] 項目8是根據項目1至項目7的PBS陣列，其中機加工棱鏡使用包括機械拋光、火 焰拋光、蒸氣拋光或它們的組合的技術進行拋光。
[0084] 項目9是根據項目1至項目8的PBS陣列，其中反射偏振器包括周邊，并且還包括： 鄰近反射偏振器的主表面的周邊設置的第一框架、鄰近反射偏振器的反向主表面的周邊設 置的第二框架、和在第一框架和第二框架中的每個內設置并且對齊的對準特征結構。
[0085] 項目10是一種光學部件陣列，包括：基底膜；多個第一機加工棱鏡結構，該多個 第一機加工棱鏡結構各自具有粘附到基底膜的主表面的第一棱鏡表面；和多個第二機加 工棱鏡結構，該多個第二機加工棱鏡結構各自具有粘附到基底膜的反向主表面的第二棱鏡 表面，其中多個第一機加工棱鏡結構和多個第二機加工棱鏡結構中的每個與彼此對準地對 齊。
[0086] 項目11是根據項目10的光學部件陣列，其中第一機加工棱鏡結構和第二機加工 棱鏡結構的反向對形成矩形棱鏡光學元件。
[0087] 項目12是根據項目10或項目11的光學部件陣列，其中第一底面區域連接相鄰的 第一機加工棱鏡結構，并且第二底面區域連接相鄰的第二機加工棱鏡結構。
[0088] 項目13是根據項目10至項目12的光學部件陣列，其中第一機加工棱鏡結構和第 二機加工棱鏡結構各自包含低雙折射材料。
[0089] 項目14是根據項目13的光學部件陣列，其中低雙折射材料包括丙烯酸類聚合物、 聚碳酸酯聚合物或環烯烴共聚物。
[0090] 項目15是根據項目14的光學部件陣列，其中丙烯酸類聚合物為澆注的丙烯酸。
[0091] 項目16是根據項目10至項目15的光學部件陣列，其中基底膜包括粘合劑、透明 塑料、玻璃、二向色的涂層、散射材料、反射偏振器、吸收型偏振器、多層光學膜、延遲片、反 射器、回復反射器、微結構化材料、透鏡狀結構化材料、菲涅耳結構化材料、吸收器、或它們 的組合。
[0092] 項目17是根據項目10至項目16的光學部件陣列，其中基底膜包括膜層合物。
[0093] 項目18是根據項目17的光學部件陣列，其中膜層合物包括選自多層介電膜的 至少兩個膜，所述多層介電膜包括：無機膜和涂層或多層膜疊堆；有機膜，諸如包括偏振器 (諸如反射偏振器和吸收型偏振器）的聚合物膜、聚合物膜層合物和多層聚合物膜；偏振 器，包括聚合物多層光學膜偏振器、McNeill偏振器和線柵偏振器；延遲片，包括四分之一 波長延遲片和二分之一波長延遲片；和膜或涂層，諸如有機或無機二向色反射器和吸收器。
[0094] 項目19是根據項目10至項目18的光學部件陣列，其中多個第一機加工棱鏡結構 和多個第二機加工棱鏡結構各自形成矩形形狀陣列。
[0095] 項目20是根據項目10至項目19的光學部件陣列，其中基底膜包括周邊，并且還 包括：鄰近基底膜的主表面的周邊設置的第一框架、鄰近基底膜的反向主表面的周邊設置 的第二框架、和在第一框架和第二框架中的每個內設置并且對齊的對準特征結構。
[0096] 項目21是一種光學部件陣列，包括：基底膜；多個第一機加工結構，該多個第一機 加工結構各自具有粘附到基底膜的主表面的第一表面和連接相鄰的第一機加工結構的第 一底面區域；和多個第二機加工結構，該多個第二機加工結構各自具有粘附到基底膜的反 向主表面的第二表面和連接相鄰的第二機加工結構的第二底面區域，其中多個第一機加工 結構和多個第二機加工結構中的每個對齊，使得第一底面區域和第二底面區域的至少一部 分彼此對準地對齊并且由基底膜分開。
[0097] 項目22是根據項目21的光學部件陣列，其中第一機加工結構和第二機加工結構 各自包含低雙折射材料。
[0098] 項目23是根據項目22的光學部件陣列，其中低雙折射材料包括丙烯酸類聚合物、 聚碳酸酯聚合物、環烯烴共聚物或玻璃。
[0099] 項目24是根據項目23的光學部件陣列，其中丙烯酸類聚合物為澆注的丙烯酸。 [0100] 項目25是根據項目21至項目24的光學部件陣列，其中基底膜包括粘合劑、透明 塑料、玻璃、二向色的涂層、散射材料、反射偏振器、吸收型偏振器、多層光學膜、延遲片、反 射器、回復反射器、微結構化材料、透鏡狀結構化材料、菲涅耳結構化材料、吸收器、或它們 的組合。
[0101] 項目26是根據項目21至項目25的光學部件陣列，其中基底膜包括膜層合物。
[0102] 項目27是根據項目26的光學部件陣列，其中膜層合物包括選自多層介電膜的至 少兩個膜，該多層介電膜包括：無機膜和涂層或多層膜疊堆；有機膜，諸如包括偏振器（諸 如反射偏振器和吸收型偏振器）的聚合物膜、聚合物膜層合物和多層聚合物膜；偏振器，包 括聚合物多層光學膜偏振器、McNeill偏振器和線柵偏振器；延遲片，包括四分之一波長延 遲片和二分之一波長延遲片；和膜或涂層，諸如有機或無機二向色反射器和吸收器。
[0103] 項目28是根據項目21至項目27的光學部件陣列，其中多個第一機加工結構和多 個第二機加工結構各自形成矩形陣列。
[0104] 項目29是根據項目21至項目24的光學部件陣列，其中基底膜包括周邊，并且還 包括：鄰近基底膜的主表面的周邊設置的第一框架、鄰近基底膜的反向主表面的周邊設置 的第二框架、和在第一框架和第二框架中的每個內設置并且對齊的對準特征結構。
[0105] 項目30是一種制造 PBS陣列的方法，包括：背對第一平坦表面將第一多個平行V 形脊機加工到第一片材中，使得相鄰V形脊由第一底面區域分開；背對第二平坦表面將第 二多個平行V形脊機加工到第二片材中，使得相鄰V形脊由第二底面區域分開；將基底膜定 位在第一平坦表面與第二平坦表面之間；將第一多個平行V形脊與第二多個平行V形脊對 準地對齊；以及將基底膜粘附在第一平坦表面與第二平坦表面之間。
[0106] 項目31是一種制造 PBS陣列的方法，包括：將基底膜粘附在第一片材與第二片材 之間；將第一多個平行V形脊機加工到第一片材中，使得相鄰V形脊由第一底面區域分開； 以及將第二多個平行V形脊機加工到第二片材中，使得相鄰V形脊由第二底面區域分開并 且使得第一多個平行V形脊與第二多個平行V形脊對準地對齊。
[0107] 項目32是根據項目30或項目31的方法，還包括與第一多個平行V形脊和第二多 個平行V形脊成一定角度地將橫切口機加工到第一片材和第二片材中的至少一個中。
[0108] 項目33是根據項目32的方法，其中橫切口垂直于第一多個平行V形脊和第二多 個平行V形脊。
[0109] 項目34是一種制造光學部件陣列的方法，包括：背對第一平坦表面將至少兩個第 一溝槽機加工到第一片材中，使得第一底面區域將每個第一溝槽與第一平坦表面分開；背 對第二平坦表面將至少兩個第二溝槽機加工到第二片材中，使得第二底面區域將每個第二 溝槽與第二平坦表面分開；將基底膜定位在第一平坦表面與第二平坦表面之間；將至少兩 個第一溝槽與至少兩個第二溝槽對準地對齊；以及將基底膜粘附在第一平坦表面與第二平 坦表面之間。
[0110] 項目35是一種制造光學部件陣列的方法，包括：將基底膜粘附在第一片材與第二 片材之間；將至少兩個第一溝槽機加工到第一片材中，使得第一底面區域將至少兩個第一 溝槽中的每個與基底膜分開；以及將至少兩個第二溝槽機加工到第二片材中，使得第二底 面區域將至少兩個第二溝槽中的每個與片材分開并且使得第一底面區域和第二底面區域 背對基底膜對準地對齊。
[0111] 項目36是根據項目30至項目35中任一項的方法，還包括機加工垂直于第一底面 區域和第二底面區域的橫切口。
[0112] 項目37是根據項目30至項目36中任一項的方法，其中機加工包括銑削和飛切。
[0113] 項目38是根據項目36或項目37的方法，還包括與至少兩個第一溝槽和至少兩個 第二溝槽成一定角度地將橫切口機加工到第一片材和第二片材中的至少一個中。
[0114] 項目39是根據項目37的方法，其中橫切口垂直于至少兩個第一溝槽和至少兩個 第二溝槽。
[0115] 項目40是根據項目30至項目39中任一項的方法，其中機加工包括銑削和飛切。
[0116] 項目41是根據項目30至項目40中任一項的方法，其中基底膜包括粘合劑、透明 塑料、玻璃、二向色的涂層、散射材料、反射偏振器、吸收型偏振器、多層光學膜、延遲片、反 射器、回復反射器、微結構化材料、透鏡狀結構化材料、菲涅耳結構化材料、吸收器、或它們 的組合。
[0117] 項目42是根據項目30至項目41中任一項的方法，還包括通過激光切割、鋸切、銑 肖IJ、飛切或它們的組合來切斷基底膜、第一底面區域和第二底面區域將光學部件陣列單個 化。
[0118] 項目43是一種光學部件陣列，包括：平坦的光學疊堆；和機加工到平坦的光學疊 堆中的多個第一結構，多個第一結構中的每個具有鄰近平坦的光學疊堆的主表面的第一表 面和連接相鄰第一結構的第一底面區域。
[0119] 項目44是根據項目43的光學部件陣列，還包括多個第二機加工結構，該多個第二 機加工結構各自具有鄰近平坦的光學疊堆的反向主表面的第二表面和連接相鄰第二機加 工結構的第二底面區域，其中多個第一機加工結構和多個第二機加工結構中的每個對準地 對齊以形成由基本上相同的光學部件組成的陣列。
[0120] 項目45是根據項目43或項目44的光學部件陣列，其中平坦的光學疊堆包括粘合 齊U、透明塑料、玻璃、二向色的涂層、散射材料、反射偏振器、吸收型偏振器、多層光學膜、延 遲片、反射器、回復反射器、微結構化材料、透鏡狀結構化材料、菲涅耳結構化材料、吸收器、 或它們的組合。
[0121] 除非另外指明，否則在說明書和權利要求中使用的表示特征尺寸、數量和物理特 性的所有數字應當被理解為由術語"約"來修飾。因此，除非有相反的說明，否則在上述說 明書和所附權利要求中列出的數值參數均為近似值，根據本領域內的技術人員利用本文所 公開的教導內容尋求獲得的所需特性，這些近似值可以變化。
[0122] 本文中引用的所有參考文獻和出版物均明確地全文以引用方式并入本公開中，但 其可能與本公開直接沖突的部分除外。盡管本文中已舉例說明和描述了具體實施例，但本 領域的普通技術人員應該明白，在不脫離本公開的范圍的情況下，大量的替代形式和/或 等同實施方式可以替代所示出和描述的具體實施例。本專利申請旨在涵蓋本文論述的具體 實施例的任何改動或變型。因此，本公開旨在僅受限于權利要求書和其等同形式。
【權利要求】
1. 一種偏振分束器（PBS)陣列，包括： 反射偏振器； 多個第一機加工棱鏡，所述多個第一機加工棱鏡各自具有粘附到所述反射偏振器的主 表面的第一對角線表面；和 多個第二機加工棱鏡，所述多個第二機加工棱鏡各自具有粘附到所述反射偏振器的反 向主表面的第二對角線表面， 其中所述多個第一機加工棱鏡和所述多個第二機加工棱鏡中的每個與彼此對準地對 齊，從而形成與所述反射偏振器鄰接的PBS陣列。
2. 根據權利要求1所述的PBS陣列，其中第一底面區域連接相鄰的第一機加工棱鏡，并 且第二底面區域連接相鄰的第二機加工棱鏡。
3. 根據權利要求1所述的PBS陣列，其中所述第一機加工棱鏡和所述第二機加工棱鏡 各自包含低雙折射材料。
4. 根據權利要求3所述的PBS陣列，其中所述低雙折射材料包括丙烯酸類聚合物、聚碳 酸酯聚合物、環烯烴共聚物或玻璃。
5. 根據權利要求4所述的PBS陣列，其中所述丙烯酸類聚合物為澆注的丙烯酸類聚合 物。
6. 根據權利要求1所述的PBS陣列，其中所述反射偏振器包括聚合物多層光學膜偏振 器、McNeill偏振器或線柵偏振器。
7. 根據權利要求1所述的PBS陣列，其中所述多個第一機加工棱鏡和所述多個第二機 加工棱鏡各自形成矩形形狀陣列。
8. 根據權利要求1所述的PBS陣列，其中所述機加工棱鏡使用包括機械拋光、火焰拋 光、蒸氣拋光或它們的組合的技術進行拋光。
9. 根據權利要求1所述的PBS陣列，其中所述反射偏振器包括周邊，并且還包括：鄰近 所述反射偏振器的所述主表面的所述周邊設置的第一框架、鄰近所述反射偏振器的所述反 向主表面的所述周邊設置的第二框架、和在所述第一框架和所述第二框架中的每個內設置 并且對齊的對準特征結構。
10. -種光學部件陣列，包括： 基底膜； 多個第一機加工棱鏡結構，所述多個第一機加工棱鏡結構各自具有粘附到所述基底膜 的主表面的第一對角線表面；和 多個第二機加工棱鏡結構，所述多個第二機加工棱鏡結構各自具有粘附到所述基底膜 的反向主表面的第二對角線表面，其中所述多個第一機加工棱鏡結構和所述多個第二機加 工棱鏡結構中的每個與彼此對準地對齊。
11. 根據權利要求10所述的光學部件陣列，其中第一機加工棱鏡結構和第二機加工棱 鏡結構的反向對形成矩形棱鏡光學元件。
12. 根據權利要求10所述的光學部件陣列，其中第一底面區域連接相鄰的第一機加工 棱鏡結構，并且第二底面區域連接相鄰的第二機加工棱鏡結構。
13. 根據權利要求10所述的光學部件陣列，其中所述第一機加工棱鏡結構和所述第二 機加工棱鏡結構各自包含低雙折射材料。
14. 根據權利要求13所述的光學部件陣列，其中所述低雙折射材料包括丙烯酸類聚合 物、聚碳酸酯聚合物或環烯烴共聚物。
15. 根據權利要求14所述的光學部件陣列，其中所述丙烯酸類聚合物為澆注的丙烯 酸。
16. 根據權利要求10所述的光學部件陣列，其中所述基底膜包括粘合劑、透明塑料、玻 璃、二向色的涂層、散射材料、反射偏振器、吸收型偏振器、多層光學膜、延遲片、反射器、回 復反射器、微結構化材料、透鏡狀結構化材料、菲涅耳結構化材料、吸收器、或它們的組合。
17. 根據權利要求10所述的光學部件陣列，其中所述基底膜包括膜層合物。
18. 根據權利要求17所述的光學部件陣列，其中所述膜層合物包括選自多層介電膜的 至少兩個膜，所述多層介電膜包括：無機膜和涂層或多層膜疊堆；有機膜，諸如包括偏振器 諸如反射偏振器和吸收型偏振器的聚合物膜、聚合物膜層合物和多層聚合物膜；偏振器，包 括聚合物多層光學膜偏振器、McNeill偏振器和線柵偏振器；延遲片，包括四分之一波長延 遲片和二分之一波長延遲片；和膜或涂層，諸如有機或無機二向色反射器和吸收器。
19. 根據權利要求10所述的光學部件陣列，其中所述多個第一機加工棱鏡結構和所述 多個第二機加工棱鏡結構各自形成矩形形狀陣列。
20. 根據權利要求10所述的光學部件陣列，其中所述基底膜包括周邊，并且還包括：鄰 近所述基底膜的所述主表面的所述周邊設置的第一框架、鄰近所述基底膜的所述反向主表 面的所述周邊設置的第二框架、和在所述第一框架和所述第二框架中的每個內設置并且對 齊的對準特征結構。
21. -種光學部件陣列，包括： 基底膜； 多個第一機加工結構，所述多個第一機加工結構各自具有粘附到所述基底膜的主表面 的第一表面和連接相鄰第一機加工結構的第一底面區域；和 多個第二機加工結構，所述多個第二機加工結構各自具有粘附到所述基底膜的反向主 表面的第二表面和連接相鄰第二機加工結構的第二底面區域， 其中所述多個第一機加工結構和所述多個第二機加工結構中的每個對齊，使得所述第 一底面區域的至少一部分和所述第二底面區域的至少一部分彼此對準地對齊并且由所述 基底膜分開。
22. 根據權利要求21所述的光學部件陣列，其中所述第一機加工結構和所述第二機加 工結構各自包含低雙折射材料。
23. 根據權利要求22所述的光學部件陣列，其中所述低雙折射材料包括丙烯酸類聚合 物、聚碳酸酯聚合物、環烯烴共聚物或玻璃。
24. 根據權利要求23所述的光學部件陣列，其中所述丙烯酸類聚合物為澆注的丙烯 酸。
25. 根據權利要求21所述的光學部件陣列，其中所述基底膜包括粘合劑、透明塑料、玻 璃、二向色的涂層、散射材料、反射偏振器、吸收型偏振器、多層光學膜、延遲片、反射器、回 復反射器、微結構化材料、透鏡狀結構化材料、菲涅耳結構化材料、吸收器、或它們的組合。
26. 根據權利要求21所述的光學部件陣列，其中所述基底膜包括膜層合物。
27. 根據權利要求26所述的光學部件陣列，其中所述膜層合物包括選自多層介電膜的 至少兩個膜，所述多層介電膜包括：無機膜和涂層或多層膜疊堆；有機膜，諸如包括偏振器 諸如反射偏振器和吸收型偏振器的聚合物膜、聚合物膜層合物和多層聚合物膜；偏振器，包 括聚合物多層光學膜偏振器、McNeill偏振器和線柵偏振器；延遲片，包括四分之一波長延 遲片和二分之一波長延遲片；和膜或涂層，諸如有機或無機二向色反射器和吸收器。
28. 根據權利要求21所述的光學部件陣列，其中所述多個第一機加工結構和所述多個 第二機加工結構各自形成矩形陣列。
29. 根據權利要求21所述的光學部件陣列，其中所述基底膜包括周邊，并且還包括：鄰 近所述基底膜的所述主表面的所述周邊設置的第一框架、鄰近所述基底膜的所述反向主表 面的所述周邊設置的第二框架、和在所述第一框架和所述第二框架中的每個內設置并且對 齊的對準特征結構。
30. -種制造PBS陣列的方法，包括： 背對第一平坦表面將第一多個平行V形脊機加工到第一片材中，使得相鄰V形脊由第 一底面區域分開； 背對第二平坦表面將第二多個平行V形脊機加工到第二片材中，使得相鄰V形脊由第 二底面區域分開； 將基底膜定位在所述第一平坦表面與所述第二平坦表面之間； 將所述第一多個平行V形脊與所述第二多個平行V形脊對準地對齊；以及 將所述基底膜粘附在所述第一平坦表面與所述第二平坦表面之間。
31. -種制造PBS陣列的方法，包括： 將基底膜粘附在第一片材與第二片材之間； 將第一多個平行V形脊機加工到所述第一片材中，使得相鄰V形脊由第一底面區域分 開；以及 將第二多個平行V形脊機加工到所述第二片材中，使得相鄰V形脊由第二底面區域分 開并且使得所述第一多個平行V形脊與所述第二多個平行V形脊對準地對齊。
32. 根據權利要求30或權利要求31所述的方法，還包括與所述第一多個平行V形脊和 所述第二多個平行V形脊成一定角度地將橫切口機加工到所述第一片材和所述第二片材 中的至少一個中。
33. 根據權利要求32所述的方法，其中所述橫切口垂直于所述第一多個平行V形脊和 所述第二多個平行V形脊。
34. -種制造光學部件陣列的方法，包括： 背對第一平坦表面將至少兩個第一溝槽機加工到第一片材中，使得第一底面區域將每 個第一溝槽與所述第一平坦表面分開； 背對第二平坦表面將至少兩個第二溝槽機加工到第二片材中，使得第二底面區域將每 個第二溝槽與所述第二平坦表面分開； 將基底膜定位在所述第一平坦表面與所述第二平坦表面之間； 將所述至少兩個第一溝槽與所述至少兩個第二溝槽對準地對齊；以及 將所述基底膜粘附在所述第一平坦表面與所述第二平坦表面之間。
35. -種制造光學部件陣列的方法，包括： 將基底膜粘附在第一片材與第二片材之間； 將至少兩個第一溝槽機加工到所述第一片材中，使得第一底面區域將所述至少兩個第 一溝槽中的每個與所述基底膜分開；以及 將至少兩個第二溝槽機加工到所述第二片材中，使得第二底面區域將所述至少兩個第 二溝槽中的每個與所述基底膜分開并且使得所述第一底面區域和所述第二底面區域背對 所述基底膜對準地對齊。
36. 根據權利要求34或權利要求35所述的方法，還包括與所述至少兩個第一溝槽和所 述至少兩個第二溝槽成一定角度地將橫切口機加工到所述第一片材和所述第二片材中的 至少一個中。
37. 根據權利要求36所述的方法，其中所述橫切口垂直于所述至少兩個第一溝槽和所 述至少兩個第二溝槽。
38. 根據權利要求30、31、34和35中任一項所述的方法，其中機加工包括銑削和飛切。
39. 根據權利要求30、31、34和35中任一項所述的方法，其中所述基底膜包括粘合劑、 透明塑料、玻璃、二向色的涂層、散射材料、反射偏振器、吸收型偏振器、多層光學膜、延遲 片、反射器、回復反射器、微結構化材料、透鏡狀結構化材料、菲涅耳結構化材料、吸收器、或 它們的組合。
40. 根據權利要求30、31、34和35中任一項所述的方法，還包括通過激光切割、鋸切、銑 肖IJ、飛切或它們的組合來切斷基底膜、所述第一底面區域和所述第二底面區域，從而將所述 光學部件陣列單個化。
41. 一種光學部件陣列，包括： 平坦的光學疊堆；和 機加工到所述平坦的光學疊堆中的多個第一結構，所述多個第一結構中的每個具有鄰 近所述平坦的光學疊堆的主表面的第一表面和連接相鄰第一結構的第一底面區域。
42. 根據權利要求41所述的光學部件陣列，還包括多個第二機加工結構，所述多個第 二機加工結構各自具有鄰近所述平坦的光學疊堆的反向主表面的第二表面和連接相鄰第 二機加工結構的第二底面區域，其中所述多個第一機加工結構和所述多個第二機加工結構 中的每個對準地對齊以形成由基本上相同的光學部件組成的陣列。
43. 根據權利要求41所述的光學部件陣列，其中所述平坦的光學疊堆包括粘合劑、透 明塑料、玻璃、二向色的涂層、散射材料、反射偏振器、吸收型偏振器、多層光學膜、延遲片、 反射器、回復反射器、微結構化材料、透鏡狀結構化材料、菲涅耳結構化材料、吸收器、或它 們的組合。
【文檔編號】G03B21/14GK104428696SQ201380033079
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年6月20日 優先權日:2012年6月27日
【發明者】J·C·卡爾斯, J·M·尼爾森, C·N·德沃, D·G·巴爾德溫 申請人:3M創新有限公司