TW202305493A - 發射器系統組件和形成方法 - Google Patents

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Abstract

一種發射器系統組件，包括提供光發射的發射器、至少部分地圍繞發射器的空腔、被配置為穿過其而透射來自發射器的至少一部分的光發射的開孔、以及與開孔光學連通的小透鏡。空腔包括反射器，其用於反射空腔內的光發射並且朝向開孔。此外，空腔、開孔、及小透鏡被配置為協作以產生具有適合耦合到投影機的光學特性的光輸出。在另一態樣，光學特性包括預定輸出方向和立體角中的至少一者。在另一態樣，發射器系統包括低折射率材料、抗反射層、及/或發射器周圍的光抑制結構。

Description

發射器系統組件和形成方法
本案請求於2021年4月28日提出申請的第63/180,840號的美國臨時專利申請案及2021年10月12日提出申請的第63/254,959號的美國臨時專利申請案的優先權。該些案中的所有的揭示內容透過引用整體併入本案。
本案的態樣大致上關於發光二極管(LED)，並且更具體地，關於能增強從微型發光二極管(微型LED)的光提取的組件。
發光二極管(LED)技術的最新進展使得能夠形成包含微型LED陣列的高密度顯示裝置，每個微型LED的發射器間距約為幾微米到幾分之一微米。例如，專利申請案WO 2019209945 A1中揭示了基於微型LED的光場顯示器的各種配置。
為了說明傳統的及以micro-LED為主的顯示器之間的對比，圖1圖示了具有發光元件125的陣列120的傳統顯示器110，如較佳可見於嵌晶130中。可以是如上所述的傳統LED的發光元件125，可以全部發射相同波長的光，或者配置成LED的圖案而發射兩個或更多個波長。例如，陣列120可以包括以可見光譜中的紅色、綠色、及藍色波長發射的LED，並且以規則圖案排列。
在圖1所示的例子中，發光元件125可以在顯示器110的區域上佈置成 Q×P陣列， Q是該陣列中發光元件125的行數， P是該陣列中發光元件125的列數。儘管未圖示出，但除了發光元件125之外，傳統顯示器110還可以包括背板，該背板包括各種電跡線和觸點，其經配置為選擇性地將電力輸送到一或多個發光元件125。
圖2圖示了具有超光線像素225的陣列220的光場顯示器210，如第一嵌晶230所示。此外，如第二嵌晶240內所示，每個超光線像素225包括子光線像素245。如上所述，每個子光線像素245可以是－微型LED。也就是說，每個超光線像素225在尺寸上可以對應於圖1的發光元件125，同時包括由發射器間距為幾微米或甚至幾分之一微米的微型LED形成的複數個子光線像素245。在圖2所示的例子中，每個超光線像素225係顯示為具有大致正方形的形狀，每一側具有超光線像素間距227。每個超光線像素225可以經配置為發射單一波長範圍（例如，紅色、綠色、或藍色波長範圍）或具有顏色範圍（例如，具有至少一部分的可見電磁波長範圍）的光。
在圖2所示的例子中，超光線像素225排列成 N×M陣列，其中 N是該陣列中超光線像素225的行數， M是該陣列中超光線像素225的列數。如圖2所示，每個超光線像素225包括複數個子光線像素245。子光線像素245中的每一者可以包括以例如可見光譜中的紅色、綠色、或藍色波長發射並且以規則圖案佈置的微型LED。在一個示例中，不同顏色的子光線像素245可以單片整合在共用基板上，並且子光線像素245中的每個微型LED的尺寸範圍可以從1微米到大約100微米的分率。
圖3顯示了超光線像素225的光轉向態樣。如嵌晶330所示，超光線像素225中的每一者可以包括光轉向光學元件340。在圖3所示的示例中，每個光轉向光學元件340係顯示為具有在超光線像素225之一者的大小的數量級的透鏡間距345。
雖然以微型LED為主的顯示器能夠實現新的應用，但仍可以進行各種改良以最大限度地提高每個微型LED和整個顯示器的效能。特別是，用於增強實境/虛擬實境(AR/VR)及其他近眼顯示器應用的緊湊型微型LED陣列，需要高亮度光輸出和高效光提取。
以下提出一或多個態樣的簡化總結，以便提供對這些態樣的基本理解。此總結不是對所有預期態樣的廣泛概述，並且非用以識別所有態樣的關鍵或關鍵要素，也不用以描繪任何或所有態樣的範圍。其目的是以簡化的形式呈現一或多個態樣的一些概念，作為稍後呈現的更詳細說明的前述。
在本案的一個態樣，揭示了一種用於對一投影機提供光輸出的發射器系統組件。所述發射器系統組件包括提供光發射的發射器、至少部分地圍繞該發射器的空腔、被配置為穿過其而透射來自發射器的至少一部分的光發射的開孔、以及與開孔光學連通的小透鏡。該空腔包括反射器，其用於反射空腔內的光發射並且朝向開孔。此外，該空腔、該開孔、及該小透鏡經配置為協作以產生具有適合耦合到該投影機中的光學特性的光輸出。
在本案的另一態樣中，該些光學特性包括預定輸出方向和立體角中的至少一者。
在本案的另一個態樣，一種用於對一投影機提供光輸出的發射器系統組件，包括：一第一發射器，提供一第一光發射；一第二發射器，提供一第二光發射；一第一空腔，至少部分地圍繞該第一發射器；一第二空腔，至少部分地圍繞該第二發射器；一第一開孔，經配置為使來自該第一發射器的至少一部分的該第一光發射透射穿過；一第二開孔，經配置為使來自該第二發射器的至少一部分的該第二光發射透射穿過；及一小透鏡，與該第一和第二開孔光學連通。該第一空腔包括第一反射器，該些第一反射器用於反射該第一空腔內的該第一光發射並且朝向該第一開孔。該第二空腔包括第二反射器，該些第二反射器用於反射該第二空腔內的該第二光發射並且朝向該第二開孔。此外，該第一空腔、該第一開孔、該第二空腔、該第二開孔、及該小透鏡經配置以協作以產生該第一和第二光發射，以有助於具有適合耦合到該投影機中的光學特性的該光輸出。
在本案的又一態樣，一種用於對一投影機提供光輸出的發射器系統組件，包括：一第一發射器，提供一第一光發射；一第二發射器，提供一第二光發射；一空腔，至少部分地圍繞該第一和第二發射器；一開孔，經配置為使來自該第一和第二發射器的至少一部分的該第一和第二光發射透射穿過；及一小透鏡，與該開孔進行光學連通。該空腔包括反射器，該些反射器用於將該空腔內的該第一和第二光發射反射並且朝向該開孔。此外，該空腔、該開孔、及該小透鏡經配置為協作以產生具有適合耦合到該投影機中的光學特性的光輸出。
在本案的又一態樣，一種用於形成發射器系統組件的方法，包括步驟：在一發射器基板上形成一發射器陣列；將該發射器基板附接到一背板；形成與該發射器陣列對齊的空腔和開孔的一陣列；以及，附接一小透鏡陣列，該小透鏡陣列與該開孔陣列對齊。
在本案的又一態樣，具有比形成空腔的材料更低的折射率的低n材料係合併在開孔的至少一部分周圍。
在本案的另一態樣，一或多個抗反射層係合併到空腔和開孔中的至少一者中。
在本案的另一態樣中，發射器基板包含導電材料，其配置成作為二或多個發射器之間共用的陰極。
在本案的另一個態樣，發射器系統包括圍繞發射器的光抑制特徵。在示例中，光抑制特徵包括圍繞發射器的一或多個反射層。在一態樣，光抑制特徵由包括金屬層或反射性介電質疊層的結構所形成。
下面結合附圖闡述的詳細描述用以作為對各種配置的說明，而非用以表示可以實現本案描述的概念的唯一配置。詳細說明包括特定細節，目的是提供對各種概念的透徹理解。然而，對於本案所屬技術領域中具通常知識者來說顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實現這些概念。在某些情況下，眾所周知的部件以方塊圖形式顯示，以避免混淆這些概念。
為了有效利用微型LED的小尺寸和高效率優勢，應儘可能多地提取每個微型LED產生的光。因此，需要新的配置來改進對由微型LED產生的光的提取。
圖4圖示了用於改進從如微型LED的光發射器的光提取的示例性配置。如圖4所示，發射器系統400包括用於產生光發射的發射器410。例如，發射器410可以是傳統的LED或依據量子阱(QW)技術的微型LED，或另一種類型的小型光發射器。發射器410至少部分地被表面422包圍，表面422限定了LED空腔。表面422可以是單一連續凹面。在實施例中，表面422是基板420的表面。
光展量門430提供一空間開孔，以供來自發射器410的光，並將釋放朝向模式匹配光學元件440。模式匹配光學元件440經配置用以將來自LED空腔的光成形為與特定應用的需求相匹配的一輸出450，例如用於投影機裝置。應注意的是，雖然發射器410被示為實心塊，但它可以包括多個層，例如n摻雜半導體層、一或多個量子阱結構、晶格匹配層、電洞阻擋層、電子阻擋層、接觸層、及半導體發射器製造領域中已知的其他材料。
更具體地，表面422可以是用於包含由發射器410產生的光的高反射率表面。LED空腔的幾何形狀可針對特定應用進行客製化，以提供用於通過光展量門430的光學耦合的最佳幾何形狀。注意，雖然稱為「空腔」，但LED空腔可以填充有空氣以外的材料，例如固態半導體（例如氮化鎵）、或其他材料（例如絕緣體），其對發射器410發射的光大致是透射的。
光展量門430可以是固定的或可調節的空間開孔，用於有效地將射出LED空腔的光與模式匹配光學元件440耦合。光展量門430還可以包括例如用於選擇性地透射具有特定特性的光的濾光片，例如在特定入射角、偏光狀態、波長、諧振空腔模式、及其他光學特性範圍內透射穿過光展量門430的光。例如，光展量門430可以包括一或多個非反射、低反射、或抗反射層，用於在存在外部光的情況下增強顯示對比度。作為示例，發射器系統400的陣列可以形成為一顯示器，每個發射器系統產生的光有助於該顯示器產生的圖像。在這樣的顯示器中，當有外部光引入該顯示器時，每個光展量門430可能反射外部光，從而有損於該顯示器產生的圖像。藉由在光展量門430處合併一或多個非反射、低反射或抗反射層可以減少這種不希望的影響，使得到達到光展量門430的任何外部光都可以整合到LED空腔中。
模式匹配光學元件440可以包括配置成一成像或非成像配置的一或多個折射的、反射的或衍射的光學元件。模式匹配光學元件440可經客製化，以提供與特定應用的接受光場匹配的輸出450。例如，當發射器系統400用以提供用於投影機中的光發射時，例如用於增強實境(AR)或虛擬實境(VR)頭戴式耳機，則模式匹配光學元件440可經配置用於轉換穿過光展量門430進入與投影機的接受標準最佳匹配的輸出450。同樣，非反射層、低反射層、或抗反射層可以合併到模式匹配光學元件440中，以減少引入發射器系統400的外部光的影響。
返回參考圖4，注意到發射器410、LED空腔424、光展量門430、及模式匹配光學元件440的變化範圍是可能的。例如，發射器410可以包括單一發射器（例如，單一發光二極管）、相同顏色的兩個或更多個發射器的組，或者不同顏色的兩個或更多個發射器的組。作為示例，發射器410可以包括單一LED空腔424內的紅色LED、綠色LED、及藍色LED的組合。或者，發射器410可以包括發射相同顏色的兩個LED的組合，例如兩個紅色LED。LED空腔424可以包括例如一個或多個表面，該表面包括高反射率塗層，例如銀或鋁反射器。可以選擇高反射率塗層材料以提供反射特性的低角度依賴性，使得在一定入射角範圍內的光將在LED空腔424內有效地反射。
此外，如圖4所示，光展量門430可以包括單一開孔，或多個開孔。此外，光展量門430可以合併光學部件，例如波長選擇濾光片、偏光器、光柵結構、及/或折射元件。偏光器可以透射第一偏光狀態的光，同時將第二正交偏光狀態的光反射回LED空腔424。以此方式，反射光可以在LED空腔424內再循環，使得一部分的反射的再循環光可以被轉換成第一偏光，以透射穿過偏光器並射出LED空腔424。
在實施例中，偏光器或LED空腔424內的反射表面，可以包括用於隨機化透射穿過或透過其而反射的光的偏光狀態的特徵。或者，多個光展量門430可以與LED空腔424耦合。在實施例中，第一光展量門包括用於透射第一偏光狀態的光的一偏光器，而第二光展量門包括用於透射正交的、第二偏光狀態的光的一偏光器，使得第一光展量門將光引向一第一位置，而第二個光展量門將光線引向不同的一第二位置。
儘管圖4圖示了與發射器410對準的光展量門430，但光展量門430可替代地從發射器410的中線（例如，光軸）偏移，以調整通過光展量門430傳輸的光的量和方向性，以適於模式匹配光學元件440的要求。此外，光展量門430相對於發射器410和模式匹配光學元件440的距離，可以根據所需的光學輸出進行調整。
此外，模式匹配光學元件440可以包括至少以下類型的光學部件：折射的、過濾的、偏光的、衍射的、及反射的。模式匹配光學元件可以形成一成像光學系統或一非成像光學系統。例如，模式匹配光學元件440可以包括球形、圓柱形、及非對稱光學部件中的一者或多者。模式匹配光學元件440還可包括一或多個光柵、濾光片、及/或偏光器。模式匹配光學元件440可以針對特定用途的需要進行客製化，例如提供具有特定光束參數的光輸出，例如光束形狀、遠心度、及方向性，以最佳化光輸出與下游光學元件的耦合，例如投影機及/或波導。
例如，當發射器410包含紅色、綠色、及藍色LED，光展量門430和模式匹配光學元件440可以相對於LED定位，並表現出波長相關的折射行為，使得紅色、綠色、及藍色LED產生的光可以根據顏色而指向不同的方向。此外，一或多個反射表面可以合併在發射器410周圍，例如作為至少部分地限定空腔424的表面，使得從發射器410發射的光在發射器410周圍的任何地方可被抑制，並且反射到LED空腔424中。以這種方式，來自發射器410的光分佈可經最佳化以耦合到例如一輸入耦合光柵(ICG)中，輸入耦合光柵(ICG)可以表現出取決於入射角的光耦合行為。
光展量門430及/或模式匹配光學元件440的開孔形狀可以是圓形、圓柱形、橢圓形、矩形、或正方形。此外，發射器410、LED空腔424、光展量門430、及模式匹配光學元件440的任何表面，可以包括各種特徵中的一者或多者，例如光柵、紋理、抗反射塗層、低折射率層、光吸收材料、絕緣材料、導電材料、半導體材料、及合金。
一般來說，發射器410、LED空腔424、光展量門430、及模式匹配光學元件440的位置和形狀可以相互去耦合，因此在位置和形狀的各種部件的設計中提供了靈活性，並且可以逐個發射器或逐個光線像素地來客製化發射器。圖4中所示的每個部件的形狀和設計，例如，可以通過光學微影、濕式或乾式蝕刻程序、奈米壓印、及其他已知的處理技術來形成。這樣一來，圖4所示的各部件的形狀和設計就可以跨LED發射器系統400的陣列進行修改。此外，用於取決於波長的濾波、顏色轉換、衰減、顏色調整、相位修改、及/或波前成形的一或多個顏色轉換器或其他部件，可以合併在發射器410、LED空腔424、光展量門430、及模式匹配光學元件440中的一者或多者。
在替代實施例中，如圖5所示，用於發射器系統500的光展量門430和模式匹配光學元件440，可以由用於漫射從發射器410發射的光的經紋理化表面530代替。在這種情況下，LED空腔的表面422可以被配置用於有效地將發射器410發射的光導向經紋理化表面530，以提供適合在不需要准直光輸出的應用中使用的光輸出。
在某些情況下，藉由對模式匹配光學元件440進行適當設計，可以減少或消除LED空腔。例如，如圖6所示，發射器系統600可以包括發射器410，發射器410位於限定一截斷複合拋物線(CPC)的一表面622的頂點或焦平面處，其中表面622作為模式匹配光學元件440。在發射器系統600的例子中，表面622可以為某些應用提供足夠的模式匹配和經成形的光輸出。表面622可以是一凹拋物面，或是包括一凹拋物面。表面622可以是反射表面，例如由金屬或介電塗層形成的表面。表面622可以是基板620的一表面。
或者，如圖7所示，非球面透鏡740可作為模式匹配光學元件440，其與發射器410相鄰而形成。非球面透鏡740可以包括經成形的側壁742，使得藉由適當設計的經成形的側壁742，非球面透鏡740在沒有空腔的情況下，可單獨為某些應用提供適當的經成形的光輸出。在實施例中，側壁742與基板720的表面相鄰。基板620和720中的每一者都是基板420的示例。
圖8圖示了根據實施例的包括光提取特徵的發射器陣列系統800的橫截面圖。發射器陣列系統800包括支撐及/或至少部分地包括複數個發射器810的一LED基板805。發射器810可以配置成二維陣列。每個發射器810是發射器410的一示例，並且至少部分地被LED基板805的凹陷表面包圍。
發射器810包括發射器810A、810B、及810C中的至少一者。在實施例中，發射器810A、810B、及810C被配置為發射三個波長範圍的不同的相應之一者中的光。在實施例中，範圍對應於電磁光譜的紅色、綠色、及藍色區域。在另一種配置中，發射器810A、810B、及/或810C可以被配置為發射相同波長範圍內的光。
在示例中，發射器810A、810B、及810C中的每一者都被反射表面815包圍，使得由該發射器發射的光在圖8中被引導向下。反射表面815可以是由一金屬(例如，鋁、金、銀)、一介電質、介電材料的一多層薄膜堆疊、或其任意組合形成的一塗層。當反射表面815是一塗層時，該塗層可以在LED基板805的一凹陷表面上。
發射器陣列系統800進一步包括具有由表面822限定的空腔的一基板820。基板820可以是基板805的一部分。表面822的示例包括表面422和表面622。基板820的示例包括基板420、620、及720。
每個相應的LED空腔824A、824B、及824C分別與發射器810A、810B、及810C相鄰。基板820可以由與所需波長的光透射兼容的半導體(例如GaN)，或其他材料(例如絕緣體或透明導電氧化物)形成。反射表面822可以在其上具有塗層，該塗層可以由金屬（例如，鋁、金、銀）、介電質、介電材料的多層薄膜堆疊、或其任何組合形成。
反射表面822分別包含及/或成形從發射器810A、810B、及810C發射的光。在實施例中，每個表面822在基板820的上表面和下表面之間延伸，使得表面822限定穿過基板820的開孔。例如，LED空腔824A可以由最佳化用於將發射器810A發射的光耦合到開孔830A的空腔的幾何形狀所限定，LED空腔824B可以最佳化用於將發射器810B發射的光耦合到開孔830B，並且LED空腔824C可以是形成為與發射器810C發射的光最佳兼容以耦合到開孔830C。在另一示例中，兩個或更多個LED空腔824A、824B、及824C可以彼此相同。類似地，開孔830A可以不同於開孔830B及/或830C，或者開孔830A、830B、及830C的尺寸可以相同。
開孔830A、830B、及830C可以形成為與輸入耦合光柵(ICG)的平面共軛，例如用作近視顯示眼鏡的波導的輸入端口的那些開孔。根據模式耦合光學元件或來自開孔的其他下游光學元件的要求，可以實施其他類型的吞吐量限制開孔配置。此外，可選地，開孔830A、830B、及830C中的至少一者可以包括額外的光學特性，例如角度、波長、及/或偏光濾波能力。
從LED空腔824A、824B、及824C發出的分別通過開孔830A、830B、及830C的光，在圖8所示的示例中被引導通過小透鏡840。小透鏡840之每一者是圖4的模式匹配光學元件440的示例。在圖8所示的例子中，每個小透鏡840被配置用於引導來自多個發射器810A、810B、及810C的光。小透鏡840中的每一者可以例如直接形成在背板上，或者是單獨地形成的小透鏡陣列的一部分，然後在形成開孔和吸收器塗層之後附接到背板上。
發射器陣列系統800可以包括光障吸收器845，其將相鄰的小透鏡840分開。例如，光障吸收器845可以被配置用於減少相鄰小透鏡840之間的串擾。此外，開孔830A、830B、及830C之間的區域可以被吸收層847覆蓋，以進一步減少穿過小透鏡840的雜散光。
在實施例中，線870表示分界線，在該分界線之上可以形成發射器810A、810B、及810C、反射表面815、LED空腔824A、824B、及824C的一部分、以及反射表面822，可作為微型LED製造的一部分（如箭頭872所示）。在線870下方（如箭頭874所示），可以在完成微型LED製造之後執行的處理期間，形成各種部件。
圖9圖示了根據一實施例的發射器陣列系統900。發射器陣列系統900包括與圖8的發射器陣列系統800相同的微型LED製造側部件。然而，開孔830A、830B、及830C中的每一者分別與其自己的小透鏡940A、940B、及940C耦合。相鄰的小透鏡940A、940B、及940C被光障吸收器945分開，並且開孔830A、830B、及830C之間的區域可以被一吸收器層947覆蓋。在該配置中，小透鏡940A、940B、及940C中的每一者可以被配置為與發射器810A、810B、及810C中的對應一者發射的光的特定波長和其他光特性耦合。
圖10圖示了根據實施例的發射器陣列系統1000。如圖8所示，發射器陣列系統1000包括支撐具有反射表面815的發射器810A、810B、及810C的LED基板1005。與圖8的發射器陣列系統800相反，發射器陣列系統1000包括供一組發射器810A、810B、及810C的一個LED空腔1024。發射器陣列系統1000還包括具有表面1022的基板1020，表面1022限定了空腔1024。基板1020可以是基板1005的一部分。LED空腔1024的幾何形狀和基板1020的特性，可以針對從發射器810A、810B、及810C發射的光到開孔1030並進入小透鏡1040的最佳耦合客製化。小透鏡1040是圖8的小透鏡840的示例。相鄰的小透鏡1040可以被光障吸收器1045分開，並且開孔1030之間的區域可以塗有吸收器材料1047。基板1005和1020分別是基板805和820的示例。
圖11圖示了根據實施例的用於形成以上揭示的發射器陣列系統的示例性程序1100。程序1100包括在發射器基板上形成發射器陣列的步驟1110。參考圖8，形成支撐在基板805上或之內的發射器810A、810B、及810C，步驟1110還可以包括以下步驟中的至少一者：(i)形成圍繞發射器810A、810B、及810C的反射表面815，(ii)形成LED空腔824A、824B、及824C的微型LED側，以及(iii)形成反射表面822的部分。
程序1100進行到步驟1120以將發射器陣列附接到背板，然後進行步驟1130以形成其餘的LED空腔和開孔。例如，可以將發射器陣列附接到背板，之後可以移除支撐發射器陣列的發射器基板。最後，程序1100進行到步驟1140以附接小透鏡以形成例如圖8~10中所示的結構。
光提取配置的實施例的附加示例在圖12~37中示出。
圖12圖示了包括具有歐姆接觸1212的發射器810的發射器系統1200。從發射器810發出的光被引導到LED空腔1224中。發射器系統包括基板1205，其為基板805的示例。基板1205包括側壁1225。空腔1224由側壁1225、擋板1247、頂部反射器1227的相應表面所限定。擋板1247和反射器1227之一者或兩者可以是基板1205的一部分。側壁1225可以包括一或多個側壁，並且可以是沉積在基板1205上的一層。
來自LED空腔1224的一部分光透射穿過光展量門1230並穿過模式匹配光學元件1240（在此顯示為折射元件）。光展量門1230和光學元件1240是光展量門430和光學元件440的相應示例。模式匹配光學元件1240的光學特性（例如，形狀、折射率、光束成形/轉向）經客製化以將來自發射器810的光與下游光學系統（如，投影機或波導）的耦合最佳化。側壁1225抑制了從LED空腔1224內的發射器810發出的光。在實施例中，頂部反射器1227覆蓋發射器810和反射側壁1225周圍的間隙，以防止光通過間隙洩漏。頂部反射器1227可以用作電觸點。
繼續參考圖12，吸收器1245圍繞模式匹配光學元件1240，以吸收沒有被引導出模式匹配光學元件1240的任何雜散光。此外，擋板1247用於限定光展量門1230的邊界，還可以表現出光吸收特性以減少雜散光從模式匹配光學元件1240重新進入LED空腔1224。
如圖12所示，低折射率(low-n)層1250圍繞光展量門1230和擋板1247。低n層1250的折射率可以是低於填充入LED空腔1224的材料的值。例如，當LED空腔1224填充有平均折射率為n=2.4的n摻雜氮化鎵(n-GaN)時，低n層1250可以是平均折射率低於2.4的材料。示例包括平均折射率為n=1.4的材料，例如一聚合物。類似地，模式匹配光學元件1240可以由較高折射率的聚合物形成，例如表現出n=1.7的聚合物，使得在低n層1250和模式匹配光學元件1240之間存在折射率不連續性。
因此，從發射器810發射的光會遇到多個界面，如圖12中圓圈內的數字所示。在(1)–(2)界面處，由於該界面處的折射率不連續，遇到低n層1250的來自LED空腔1224的光，大部分被反射回LED空腔1224中。類似地，在(3)–(4)界面處，光被折射成如箭頭1280所示。最後，當光離開模式匹配光學元件1240時，光經成形並被引導朝向外部光學系統。因此，含有低n層1250，有助於進一步客製化由發射器810發射的光的光抑制和有效提取。
儘管圖12中圖示了單一發射器系統1200，複數個發射器系統1200可以排列成一陣列。該陣列內的發射器系統可以是相同的，或者具有不同光發射特性的發射器系統可以包括在該陣列內。
圖13圖示了根據本案的態樣的光提取配置的另一個示例。如圖13所示，發射器系統1300包括具有歐姆接觸1212的光發射器810。從發射器810發出的光被引導到LED空腔1224中。發射器系統1300包括基板1305，其為基板805的示例。基板1305包括側壁1325。空腔1324至少部分地由側壁1325和擋板1347的相應表面所限定。擋板1347可以是基板1305的一部分。側壁1325可以包括一或多個側壁，並且可以是沉積在基板1305上的一層。
來自LED空腔1324的一部分的光透射穿過光展量門1330和模式匹配光學元件1340。光展量門1330是光展量門430的示例。再次，模式匹配光學元件1340的光學特性經客製化以將來自發射器810的光與下游光學系統（例如投影機或波導）的耦合最佳化。反射側壁1325抑制了從LED空腔1324內的發射器810發出的光。吸收器1345圍繞模式匹配光學元件1340，以吸收任何沒有被引導出模式匹配光學元件1340的雜散光。此外，用於限定光展量門1330的邊界的擋板1347，還可以表現出光吸收特性，以減少來自模式匹配光學元件1340重新進入LED空腔1324的雜散光。在實施例中，光展量門是穿過擋板1347的開孔。
發射器系統1300包括低n層1350，其類似於發射器系統1200的低折射率層1250。部分低n層在擋板1347的上方和下方，以及在光展量門1330中。低n層1350也沿著反射側壁1325延伸，以進一步增強LED空腔1324的光抑制特性。此外，發射器系統1300可以包括在高折射率材料形成的LED空腔1324與低n層1350之間的界面處的一抗反射層1390。
在實施例中，發射器系統1300包括在低n層1350與模式匹配光學元件1340之間的界面處的一第二抗反射層1392。此外，一第三抗反射層（未示出）可以包含在模式匹配光學元件1340與任何下游光學元件（未示出）之間的界面處。該抗反射層可用於增強發射自發射器810而從LED空腔1324發射出來並進入模式匹配光學元件1340的光的耦合。
圖14和15分別圖示了根據本案的態樣的具有光提取和共用的陰極特徵的發射器系統1400的一部分截面圖和一部分頂視圖。透過在LED空腔周圍及在發射器系統之間擴展反射的光抑制層，該些反射層本身可以用作共用陰極，用於對光發射器進行電子尋址。特別地，發射器系統1400包括多個發射器810，每個發射器可經由歐姆接觸1212而可單獨尋址。與先前描述的發射器系統一樣，每個發射器810與被反射層1425包圍的LED空腔1420耦合。反射層1425是側壁1225和1325的示例，並且可以例如由反射金屬材料形成。來自發射器810的光經由LED空腔1420耦合到模式耦合光學元件1440中。模式耦合光學元件1440可以是模式匹配光學元件440的示例。發射器系統1400可以包括基板，例如基板1205或1305，在這種情況下，反射層1425可以是沉積在基板上的層。
在實施例中，低n層1430可併入LED空腔1420、模式耦合光學元件1440、或兩者之間的任何位置，以幫助提高LED空腔1420內和模式耦合光學元件1440外的光抑制效率。低n層1450還可以在發射器810之間延伸，以用作為供發射器810彼此電隔離的一絕緣層。
如圖14和15所示，反射層1425可以在發射器810之間延伸，使得反射層1425可以用作供發射器系統1400內的發射器810的共用陰極。每個發射器810的單獨尋址可以經由藉由其關聯的歐姆接觸1212的接合來實現。
應注意，當將銀併入到上述反射層（例如，反射表面1225、1325、1425）中時，已知問題是銀遷移到發射器系統的不希望的區域，這可能導致電短路的發射器。圖13和14的低n層1350和1430的配置可以幫助減少銀遷移到LED空腔中。此外，上述反射表面1225、1325、及1425可以另外封裝在塗層中，從而保持反射器的反射特性，同時減少關於由電場引起的銀遷移的問題。
圖16~19圖示了根據本案的態樣的用於包含抑制由發射器發射的光的特徵的示例。值得注意的是，圖16~19僅顯示了發射器系統的發射器部分的周圍的結構；即，圖16~19中所示的實施例，可以進一步結合光提取結構，如以上圖4~15所示。
首先參考圖16，其顯示了包含光抑制機構的一部分的發射器陣列1600。發射器陣列1600包括複數個發射器810，每個發射器頂部具有歐姆接觸1212。在很大程度上，從發射器810發射的光可以被引導向下(即，朝向頁面的底部)。然而，一小部分的光發射確實在每個發射器810周圍洩漏。雖然歐姆接觸1212阻擋了大部分向上（即朝向頁面頂部）的光發射，但光發射可能從發射器810的側面洩漏。
為了解決向上和側向的光洩漏，每個發射器810可以被反射材料包圍以將光洩漏向下引導，例如朝向上述關於圖4~15描述的光提取結構。在圖16所示的示例中，發射器810被一鈍化或隔離層1614覆蓋。使用諸如乾蝕刻、濕蝕刻、及遮罩微影之類的已知技術，反射結構1618係沉積在側面並且向上朝向每個發射器810的歐姆接觸。鈍化層1614將反射結構1618與接觸發射器810和歐姆接觸1612隔離。可以在反射結構1618的頂部沉積額外的鈍化或隔離層，然後可以形成額外的「翼」結構1620，以進一步提供抑制歐姆接觸1612周圍洩漏的光。然後可以直接與歐姆接觸1212進行電接觸，如圖16右側的發射器結構所示（顯示為電接觸1616），或者如經由翼結構1620，如左側的發射器結構所示。圖8~15中描述的任何一個發射器系統的實施例可以包括隔離層1614、反射結構1618、電接觸1616、及翼結構1620中的至少一者。
即使與歐姆接觸1212直接接觸，圖17圖示了替代實施例，其中翼結構形成為與歐姆接觸直接電接觸。例如，在已經將鈍化層1614沉積在發射器810和歐姆接觸1212上之後，可以在發射器810的側面上形成反射結構1730。附加鈍化層1732係沉積在反射結構1730上。然後，在其上沉積額外的反射結構1740，如圖17所示。
隨後，可以經由鈍化層1614、附加鈍化層1732、及附加反射結構1740接入歐姆接觸1212，使得電接觸1616可以與歐姆接觸1212連接，同時保持相鄰發射器810之間的電隔離。圖8~16中描述的任何一個發射器系統的實施例可以包括反射結構1730、鈍化層1732、及反射結構1740中的至少一者。
圖18顯示了一種替代配置，其中薄接觸用於電性尋址歐姆觸點1212。如圖18所示，鈍化層1614覆蓋發射器810和歐姆接觸1212，並且在其上沉積大反射結構1840，使得歐姆接觸1212和大反射結構1840之間存在一重疊1842，同時保持在大反射結構1840之間的空間，以允許使用附接到較粗的接合導線1816的細接合導線1815的對歐姆接觸1212的電接入。以此方式，發射器810周圍的光抑制可以藉由一次反射層沉積而建立，而不會在發射器、大反射層、及細接合導線1815之間產生短路。圖8~16中描述的任何一個發射器系統的實施例可以包括反射結構1830、重疊1842、細接合導線1815、及較粗接合導線1816中的至少一者。
圖19中圖示了用於光抑制的又一替代結構，其圖示了一部分的發射器系統陣列。如圖19所示，發射器系統1900包括至少一個發射器810。鈍化層1922形成在發射器810上方以提供電隔離。可選地，類似於圖16~18中所示的反射結構(未示出)可以形成在鈍化層1922的頂部。發射器系統1900包括在發射器810上的介電布拉格反射器1930，以提供反射表面以抑制來自發射器810的光洩漏。
介電布拉格反射器1930包括多層介電薄膜，呈現交替的高和低折射率。在實施例中，並且如圖19所示，介電布拉格反射器1930經由鈍化層1922中的開孔與發射器810直接接觸。在實施例中，可以將鈍化層1922併入到介電布拉格反射器1930的設計中，使得鈍化層1922的折射率有助於布拉格反射器1930的整體反射率，並且不需要鈍化層1922中的開孔。最後，歐姆接觸1212可以設置在介電布拉格反射器1930的頂部，用於對發射器810進行電子尋址。
圖8~16中描述的任何一個發射器系統的實施例可以包括鈍化層1922、介電布拉格反射器1930、及其上的歐姆接觸1212中的至少一者。
圖20~26圖示了根據本案的態樣的用於形成具有用於光提取的結構的發射器的示例性程序流程。如圖20所示，發射器陣列結構2000包括形成在一半導體基板2014的平坦表面上的一發射器810。一歐姆接觸1212是在發射器810上。半導體基板2014是基板805的一個例子。在圖21中，半導體基板2014已經修改以產生一半導體基板2114，其包括形成在半導體基板的下側上的凹口2120。在圖22中，低n層2230(作為示例，n＜2.4)已經均勻覆蓋地沉積在半導體基板2114的下側。
在圖23中，通孔已形成穿過凹口2120和低n層2230，而進入半導體基板2114，以產生半導體基板2314。此外，反射材料2340已沉積到通孔中以形成如上所述的LED空腔的基底。
在圖24中，另一第二層低n材料2450係沉積在半導體基板2314的下側。在圖25中，聚合物材料2560已經沉積以形成如上所述的模式匹配光學元件的基底。在圖26中，通孔已形成在聚合物材料2560中，並且吸收結構形成在其中以形成如上所述的模式匹配光學元件。
圖27~37圖示了根據本案的態樣的具有光提取配置的發射器和發射器陣列的可能變化。
圖27圖示了圖4的發射器系統400的變體。如圖27所示，發射器系統2700包括三個不同的發射器2710A、2710B、及2710C，每個發射器發射不同波長的光（例如，發射器2710A在紅色波長範圍內發射，發射器2710B在綠色波長範圍內發射，及發射器2710C在藍色波長範圍內發射），並設置在單一LED空腔2720內。單一光展量門2730將LED空腔2720與具有出射光瞳2750的模式匹配光學元件2740連接。此實施例會對應於例如一個RGB光線像素，其併入一個光提取結構中。
作為另一個例子，圖28圖示了位於每個光提取結構內的發射器對。如圖28所示，發射器系統2800包括第一發射器2810A和第二發射器2810B，第一發射器2810A和第二發射器2810B包含在第一LED空腔2820A內，其與第一光展量門2830A、模式匹配光學元件2840A、及出射光瞳2850A連接。發射器系統2800還包括包含在第二LED空腔2820B內的另一個第二發射器2810B、及第三發射器2810C，其與第二光展量門2830B、第二模式匹配光學元件2840B及第二出射光瞳2850B連接。作為示例，可以選擇第一光展量門2830A、模式匹配光學元件2840A、及出射光瞳2850A的設計，以針對由第一發射器2810A和第二發射器2810B發射的波長的特定組合的最佳光抑制和提取，而第二光展量門2830B、第二模式匹配光學元件2840B、及第二出射光瞳2850B係針對由第二發射器2810B、及第三發射器2810C的組合產生的波長進行最佳化。
類似地，圖29圖示了包括一對第一發射器2910A的發射器系統2900，第一發射器2910A包含在第一LED空腔2920A中，與第一光展量門2930A、模式匹配光學元件2940A、及出射光瞳2950A連接。發射器系統2900還包括包含在第二LED空腔2920B內的第二發射器2910B、及第三發射器2910C，其與第二光展量門2930B、第二模式匹配光學元件2940B、及第二出射光瞳2950B連接。這樣的配置為有用的，例如，在第一發射器2910A的光發射效率顯著低於發射器2910B、及2910C的光發射效率，從而需要對第一發射器2910A的光提取效率最佳化，以創建來自三個不同發射器的組合所需的光域。
可替代地，圖30圖示了圖27的發射器系統2700的變體，這次包括三個不同的光展量門。如圖30所示，發射器系統3000包括三個不同的發射器3010A、3010B、及3010C，每個發射器發射不同波長的光（例如，發射器3010A在紅色波長範圍內發射，發射器3010B在綠色波長範圍內發射，以及發射器3010C在藍色波長範圍內發射）並設置在單一LED空腔3020內。三個單獨的光展量門3030A、3030B、及3030C將LED空腔3020與具有出射光瞳3050的模式匹配光學元件3040連接。這種設計可能是有效的，例如，當需要藉由允許通過三個光展量門的光發射進行空間濾波來分離來自在出射光瞳3050處的發射器3010A、3010B、及3010C中的每一者的光發射的方向性時。作為一例，光展量門3030A可以經最佳化以允許由發射器3010A發射的波長的光，光展量門3030B可經最佳化以允許由發射器3010B發射的波長的光，並且光展量門3030C可經最佳化以允許由發射器3010C發射的波長的光，使得通過三個光展量門傳輸的光線的方向具有特定波長，並且通常被引導在已知方向上(例如，在圖中的直接向下)。
圖31圖示了另一個變體，包括三個不同的發射器、單一LED空腔、單一光展量門、及三個不同的輸出光瞳。如圖31所示，發射器系統3100包括三個不同的發射器3110A、3110B、及3110C，每個發射器發射不同波長的光（例如，發射器3110A在紅色波長範圍內發射，發射器3110B在綠色波長範圍內發射，以及發射器3110C在藍色波長範圍內發射）並設置在單一LED空腔3120內。由發射器3110發射的光通過單一光展量門3130傳輸到單一組模式匹配光學元件中，然後被引導朝向三個不同的輸出的光瞳3150A、3150B、及3150C。
相較之下，圖32基本上圖示了三個發射器系統400的組合，每個發射器系統都針對特定的光發射波長進行了最佳化。如圖32所示，發射器系統3200包括在第一LED空腔3220A內的第一發射器3210A，其與第一光展量門3230A、第一模式匹配光學元件3240A、及第一出射光瞳3250A連接。第一LED空腔3220A、第一光展量門3230A、第一模式匹配光學元件3240A、及第一出射光瞳3250A中的每一者都針對紅色波長範圍的光抑制和提取進行了最佳化。類似地，發射器系統3200還包括在第二LED空腔3220B內的第二發射器3210B，其與第二光展量門3230B、第二模式匹配光學元件3240B、及第二出射光瞳3250B連接。此外，發射器系統3200包括在第三LED空腔3220C內的第三發射器3210C，其與第三光展量門3230C、第三模式匹配光學元件3240C、及第三出射光瞳3250C連接。第二LED空腔3220B、第二光展量門3230B、第二模式匹配光學元件3240B、及第二出射光瞳3250B針對綠色波長進行了最佳化，而第三LED空腔3220C、第三光展量門3230C、第三模式匹配光學元件3240C、及第三出射光瞳3250C針對抑制（containing）及引導藍色波長進行了最佳化。
圖33中圖示了又一個變體。圖33圖示了包括包含在LED空腔3320內的發射器3310的發射器系統3300。發射器2710、2810、2910、3010、3110、3210、及3310中的每一者是發射器810的示例。
第一光展量門3330A和第二光展量門3330B可經配置用於傳輸由發射器3310發射的光的不同部分（例如，正交偏光狀態、或低通和高通濾波），使得通過該第一和第二光展量門透射的光表現出不同的特性。然後將透射的光引導通過模式匹配光學元件3340和出射光瞳3350。
對於如圖8~10、12、13中所示的各種光展量門和出射光瞳，圖27~37說明了這些組件所呈現的開孔的一些不同可能的形狀。例如，如圖34所示，每個光展量門或出射光瞳可以是圓形的。或者，如圖35所示，每個光展量門或出射光瞳可以是橢圓形的。類似地，如圖36或圖37所示，每個光展量門或出射光瞳可以是矩形或六邊形。單獨地或組合使用，光展量門和出射光瞳的其他形狀是可能的，例如在如上所示的情況中，其中多個光展量門及/或出射光瞳組合在單一發射器系統內。
以下陳述用以涵蓋本案所述的一般和特定特徵。特別地，設想了以下實施例，以及這些實施例的任何組合：
1.本案揭示的每個空腔可以在其中包括一或多個發射器。在這種情況下，相鄰的空腔可能會或可能不會彼此完全光學隔離。例如，根據給定的應用的要求，出於抗混淆或亮度/效率的原因，可能需要一定量的相鄰空腔光學相互作用。
2.本案揭示的每個空腔可以包括一或多個出射開孔。
3.本案揭示的每個小透鏡可以經配置以引導來自一或多個空腔的光。
4.本案揭示的任何光展量門的前向外表面（即，面向模式匹配光學元件的表面）可以包括吸收性、低反射性、無反射性、或其他抗反射塗層中的至少一種，以當有外部光線照射在發射器上時，增強顯示對比度。這種控制來自光展量門的反射的機制可以包括在發射器系統中，具有或不具有隨後的模式匹配光學元件或小透鏡。
5.本案揭示的任何光展量門可以包括一偏光器，使得發射器系統提供一偏光的光輸出。在一個示例中，偏光器可以經配置以使第一偏光狀態的光透射穿過偏光器，同時將第二偏光反射回空腔中，從而提供效率高於一吸收偏光器的一偏光的光輸出。 特徵組合
上面描述的特徵以及下面請求保護的特徵可以以各種方式組合而不脫離本發明的範圍。以下列舉的示例說明了一些可能的非限制性組合：
(A1) 一種用於對一投影機提供一光輸出的發射器系統組件，包括：一發射器，提供一光發射；一空腔，至少部分圍繞該發射器；一開孔，配置為透射來自該發射器的至少一部分的該光發射；及一小透鏡，與該開孔進行光學連通，其中，該空腔包括反射器，該些反射器用於將該空腔內的該光發射反射朝向該開孔，並且其中該空腔、該開孔、及該小透鏡經配置以協作以產生具有適合耦合到該投影機的光學特性的該光輸出。
(A2) 在(A1)的實施例中，該空腔、該開孔、及該小透鏡經配置以產生具有一預定輸出方向和一立體角中的至少一者的該光輸出。
(A3) 實施例(A1)或(A2)中的任一個實施例，還包括用於提供一第二光發射的一第二發射器。
(A4) 在實施例(A1)–(A3)中的任一者中，該發射器提供一第一波長範圍的該光發射，第二發射器提供一第二波長範圍的該第二光發射，該第二波長範圍不同於該第一波長範圍。
(A5) 在實施例(A1)–(A4)中的任一者中，該空腔至少部分地圍繞該發射器和該第二發射器。
(A6) 在實施例(A1)–(A5)中的任一者中，該開孔經配置為使至少一部分的該光發射和該第二光發射兩者透射穿過。
(A7) 實施例(A1)–(A6)中任一者，進一步包括：一第二空腔，至少部分地圍繞該第二發射器；一第二開孔，經配置為使來自該發射器的至少一部分的光發射透射穿過；及一第二小透鏡，其與該第二開孔光學連通，
(A8) 實施例(A1)–(A7)中的任一者，進一步包括：一光障吸收器，用於至少部分地防止該光輸出與該第二光輸出之間的串擾。
(A9) 實施例(A1)–(A8)中的任一者，進一步包括一第三發射器，該第三發射器用於提供在一第三波長範圍的一第三光發射，該第三波長範圍不同於該第一和第二波長範圍。
(A10) 在實施例(A1)–(A9)中的任一者中，該小透鏡由低折射率材料形成。
(A11) 實施例(A1)–(A10)中任一者，進一步包括在該小透鏡上的一抗反射層。
(A12) 實施例(A1)–(A11)中的任一者，進一步包括圍繞該發射器的光抑制結構。
(A13) 在實施例(A1)–(A12)中的任一者中，該光抑制結構包括一反射層與一介電布拉格反射器（Bragg reflector）中的至少一者。
(B1) 一種用於對一投影機提供一光輸出的發射器系統組件，包括：一第一發射器，提供一第一光發射；一第二發射器，提供一第二光發射；一第一空腔，至少部分地圍繞該第一發射器；一第二空腔，至少部分地圍繞該第二發射器；一第一開孔，經配置為使來自該第一發射器的至少一部分的該第一光發射透射穿過；一第二開孔，經配置為使來自該第二發射器的至少一部分的該第二光發射透射穿過；及一小透鏡，與該第一和第二開孔光學連通，其中該第一空腔包括第一反射器，該些第一反射器用於反射該第一空腔內的該第一光發射並且朝向該第一開孔，其中該第二空腔包括第二反射器，該些第二反射器用於反射該第二空腔內的該第二光發射並且朝向該第二開孔，並且其中該第一空腔、該第一開孔、該第二空腔、該第二開孔、及該小透鏡經配置以協作以產生該第一和第二光發射，以有助於具有適合耦合到該投影機中的光學特性的該光輸出。
(B2) 在(B1)的實施例中，該第一空腔、該第一開孔、該第二空腔、該第二開孔、及該小透鏡經配置為產生具有一預定輸出方向和一立體角中的至少一者的該光輸出。
(B3) 實施例(B1)或(B2)中的任一者，還包括一光障吸收器，該光障吸收器用於防止該第一和第二空腔之間的串擾。
(C1) 一種用於對一投影機提供一光輸出的發射器系統組件，包括：一第一發射器，提供一第一光發射；一第二發射器，提供一第二光發射；一空腔，至少部分地圍繞該第一和第二發射器；一開孔，經配置為使來自該第一和第二發射器的至少一部分的該第一和第二光發射透射穿過；及一小透鏡，與該開孔進行光學連通，其中該空腔包括反射器，該些反射器用於將該空腔內的該第一和第二光發射反射並且朝向該開孔，並且其中該空腔、該開孔、及該小透鏡經配置以協作以產生具有適合耦合到該投影機的光學特性的該光輸出。
(C2) 在(C1)的實施例中，該空腔、該開孔、及該小透鏡經配置以產生具有一預定輸出方向和一立體角中的至少一者的該光輸出。
(D1) 一種用於形成一發射器系統組件的方法，包括下列步驟：在一發射器基板上形成一發射器陣列；將該發射器基板附接到一背板；形成與該發射器陣列對齊的一空腔陣列及一開孔陣列；及附接一小透鏡陣列，該小透鏡陣列與該開孔陣列對齊。
(D2) 方法(D1)進一步包括步驟：移除該發射器基板，同時該發射器陣列保持附接於該背板。
因此，雖然根據所示的實施方式提供了本案，但是本領域普通技術人員將容易地認識到實施例可以有變化，並且這些變化將涵蓋在本案的範圍內。因此，本領域的普通技術人員可以在不脫離所附申請專利範圍的情況下進行許多修改。
110:顯示器 120:液晶面板 125:發光元件 130:嵌晶 210:光場顯示器 220:陣列 225:超光線像素 227:超光線像素間距 230:第一嵌晶 240:第二嵌晶 245:子光線像素 330:嵌晶 340:光轉向光學元件 345:透鏡間距 400:發射器系統 410:發射器 422:表面 424:LED空腔 430:光展量門 440:模式匹配光學元件 450:輸出 500:發射器系統 530:經紋理化表面 600:發射器系統 620:基板 622:表面 720:基板 740:非球面透鏡 742:側壁 800:發射器陣列系統 805:基板 810:發射器 810A:發射器 810B:發射器 810C:發射器 815:反射表面 820:基板 822:表面 824A:LED空腔 824B:LED空腔 824C:LED空腔 830A:開孔 830B:開孔 830C:開孔 840:小透鏡 845:光障吸收器 847:吸收層 870:線 872:箭頭 874:箭頭 900:發射器陣列系統 940A:小透鏡 940B:小透鏡 940C:小透鏡 945:光障吸收器 947:吸收器層 1000:發射器陣列系統 1005:基板 1020:基板 1022:表面 1024:LED空腔 1030:開孔 1040:小透鏡 1045:光障吸收器 1047:吸收器材料 1100:程序 1110:步驟 1120:步驟 1130:步驟 1140:步驟 1200:發射器系統 1205:基板 1212:歐姆接觸 1224:LED空腔 1225:側壁 1227:頂部反射器 1230:光展量門 1240:模式匹配光學元件 1245:吸收器 1247:擋板 1250:低n層 1280:箭頭 1300:發射器系統 1305:基板 1324:LED空腔 1325:反射側壁 1330:光展量門 1340:模式匹配光學元件 1345:吸收器 1347:擋板 1350:低n層 1392:第二抗反射層 1400:發射器系統 1420:LED空腔 1425:反射層 1430:低n層 1440:模式耦合光學元件 1600:發射器陣列 1614:鈍化層 1616:電接觸 1618:反射結構 1620:翼結構 1730:反射結構 1732:鈍化層 1740:反射結構 1815:接合導線 1816:接合導線 1840:大反射結構 1842:重疊 1922:鈍化層 1930:介電布拉格反射器 2000:發射器陣列結構 2014:半導體基板 2114:半導體基板 2120:凹口 2230:低n層 2314:半導體基板 2340:反射材料 2450:低n材料 2560:聚合物材料 2700:發射器系統 2710A:發射器 2710B:發射器 2710C:發射器 2720:單一LED空腔 2730:單一光展量門 2740:模式匹配光學元件 2750:出射光瞳 2800:發射器系統 2810A:第一發射器 2810B:第二發射器 2810C:第三發射器 2820A:第一LED空腔 2820B:第二LED空腔 2830A:第一光展量門 2830B:第二光展量門 2840A:模式匹配光學元件 2840B:第二模式匹配光學元件 2850A:出射光瞳 2850B:第二出射光瞳 2900:發射器系統 2910A:第一發射器 2910B:第二發射器 2910C:第三發射器 2920A:第一LED空腔 2920B:第二LED空腔 2930A:第一光展量門 2930B:第二光展量門 2940A:模式匹配光學元件 2940B:第二模式匹配光學元件 2950A:出射光瞳 2950B:第二出射光瞳 3000:發射器系統 3010A:發射器 3010B:發射器 3010C:發射器 3020:單一LED空腔 3030A:光展量門 3030B:光展量門 3030C:光展量門 3040:模式匹配光學元件 3050:出射光瞳 3100:發射器系統 3110A:發射器 3110B:發射器 3110C:發射器 3120:單一LED空腔 3130:單一光展量門 3150A:光瞳 3150B:光瞳 3150C:光瞳 3200:發射器系統 3210A:第一發射器 3210B:第二發射器 3210C:第三發射器 3220A:第一LED空腔 3220B:第二LED空腔 3220C:第三LED空腔 3230A:第一光展量門 3230B:第二光展量門 3230C:第三光展量門 3240A:第一模式匹配光學元件 3240B:第二模式匹配光學元件 3240C:第三模式匹配光學元件 3250A:第一出射光瞳 3250B:第二出射光瞳 3250C:第三出射光瞳 3300:發射器系統 3310:發射器 3320:LED空腔 3330A:第一光展量門 3330B:第二光展量門 3340:模式匹配光學元件 3350:出射光瞳
附圖僅說明了一些實施方式，因此不應被認為是對範圍的限制。
圖1圖示了根據本發明的態樣的具有多個光線像素的顯示器的實例。
圖2和3圖示了根據本發明的態樣的具有多個圖像元素的光場顯示器的實例。
圖4圖示了根據本案的態樣的用於從LED的光提取的一般配置。
圖5~7圖示了根據本案的態樣的光提取配置的示例。
圖8~10圖示了根據本案的態樣的用於從微型LED陣列的光提取的配置的示例。
圖11圖示了根據本案的態樣的用於形成微型LED的光提取配置的程序的流程圖。
圖12和13圖示了根據本案的態樣的光提取配置的進一步示例。
圖14和15圖示了根據本案的態樣的具有光提取和共用陰極特徵的發射器陣列的部分截面圖和部分俯視圖。
圖16~19圖示了根據本案的態樣的用於包含由發射器發射的光的光抑制特徵的示例。
圖20~26圖示了根據本案的態樣的用於形成具有用於光提取的結構的發射器的示例性程序流程。
圖27~37圖示了根據本案的態樣的具有光提取配置的發射器和發射器陣列的可能變型。
國內寄存資訊 （請依寄存機構、日期、號碼順序註記） 無
國外寄存資訊 （請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記） 無
110:顯示器
120:液晶面板
125:發光元件
130:嵌晶

Claims (20)

  1. 一種用於對一投影機提供一光輸出的發射器系統組件，該發射器系統組件包括： 一發射器，提供一光發射； 一空腔，至少部分圍繞該發射器； 一開孔，配置為透射來自該發射器的至少一部分的該光發射；及 一小透鏡，與該開孔進行光學連通， 其中，該空腔包括反射器，該些反射器用於將該空腔內的該光發射反射朝向該開孔，並且 其中該空腔、該開孔、及該小透鏡經配置以協作以產生具有適合耦合到該投影機的光學特性的該光輸出。
  2. 如請求項1所述的發射器系統組件，其中該空腔、該開孔、及該小透鏡經配置以產生具有一預定輸出方向和一立體角中的至少一者的該光輸出。
  3. 如請求項1所述的發射器系統組件，還包括用於提供一第二光發射的一第二發射器。
  4. 如請求項3所述的發射器系統組件， 其中該發射器提供在一第一波長範圍的該光發射，並且 其中該第二發射器提供在一第二波長範圍的該第二光發射，該第二波長範圍不同於該第一波長範圍。
  5. 如請求項3所述的發射器系統組件，其中該空腔至少部分地圍繞該發射器和該第二發射器。
  6. 如請求項3所述的發射器系統組件，其中該開孔經配置為使該光發射和該第二光發射的至少一部分透射穿過。
  7. 如請求項3所述的發射器系統組件，還包括 一第二空腔，至少部分地圍繞該第二發射器； 一第二開孔，經配置為使來自該發射器的至少一部分的光發射透射穿過；及 一第二小透鏡，其與該第二開孔光學連通， 其中該第二發射器、該第二空腔、該第二開孔、及該第二小透鏡經配置以產生一第二光輸出，該第二光輸出具有適合耦合到該投影機的光學特性。
  8. 如請求項7所述的發射器系統組件，還包括一光障吸收器，用於至少部分地防止該光輸出與該第二光輸出之間的串擾。
  9. 如請求項4所述的發射器系統組件，還包括一第三發射器，用於提供在一第三波長範圍的一第三光發射，該第三波長範圍不同於該第一和第二波長範圍， 其中，該開孔經配置為供至少一部分的該光發射、該第二光發射、及該第三光發射透射穿過。
  10. 如請求項1所述的發射器系統組件，該小透鏡由一低折射率材料形成。
  11. 如請求項1所述的發射器系統組件，還包括在該小透鏡上的一抗反射層。
  12. 如請求項1所述的發射器系統組件，還包括圍繞該發射器的光抑制結構。
  13. 如請求項19所述的發射器系統組件，其中該些光抑制結構包括一反射層與一介電布拉格反射器（Bragg reflector）中的至少一個。
  14. 一種用於對一投影機提供一光輸出的發射器系統組件，該發射器系統組件包括： 一第一發射器，提供一第一光發射； 一第二發射器，提供一第二光發射； 一第一空腔，至少部分地圍繞該第一發射器； 一第二空腔，至少部分地圍繞該第二發射器； 一第一開孔，經配置為使來自該第一發射器的至少一部分的該第一光發射透射穿過； 一第二開孔，經配置為使來自該第二發射器的至少一部分的該第二光發射透射穿過； 及一小透鏡，與該第一和第二開孔光學連通， 其中該第一空腔包括第一反射器，該些第一反射器用於反射該第一空腔內的該第一光發射並且朝向該第一開孔， 其中該第二空腔包括第二反射器，該些第二反射器用於反射該第二空腔內的該第二光發射並且朝向該第二開孔，以及 其中該第一空腔、該第一開孔、該第二空腔、該第二開孔、及該小透鏡經配置以協作以產生該第一和第二光發射，以有助於具有適合耦合到該投影機中的光學特性的該光輸出。
  15. 如請求項14所述的發射器系統組件，其中該第一空腔、該第一開孔、該第二空腔、該第二開孔、及該小透鏡經配置為產生具有一預定輸出方向和一立體角中的至少一者的該光輸出。
  16. 如請求項14所述的發射器系統組件，還包括一光障吸收器，該光障吸收器用於防止該第一和第二空腔之間的串擾。
  17. 一種用於對一投影機提供光輸出的發射器系統組件，該發射器系統組件包括： 一第一發射器，提供一第一光發射； 一第二發射器，提供一第二光發射； 一空腔，至少部分地圍繞該第一和第二發射器； 一開孔，經配置為使來自該第一和第二發射器的至少一部分的該第一和第二光發射透射穿過；及 一小透鏡，與該開孔進行光學連通， 其中該空腔包括反射器，該些反射器用於將該空腔內的該第一和第二光發射反射並且朝向該開孔，並且 其中該空腔、該開孔、及該小透鏡經配置以協作以產生具有適合耦合到該投影機的光學特性的該光輸出。
  18. 如請求項17所述的發射器系統組件，其中該空腔、該開孔、及該小透鏡經配置以產生具有一預定輸出方向和一立體角中的至少一者的該光輸出。
  19. 一種用於形成一發射器系統組件的方法，該方法包括下列步驟： 在一發射器基板上形成一發射器陣列； 將該發射器基板附接到一背板； 形成與該發射器陣列對齊的一空腔陣列及一開孔陣列；及 附接一小透鏡陣列，該小透鏡陣列與該開孔陣列對齊。
  20. 如請求項19所述的方法，進一步包括步驟：在將該發射器基板附接到該背板之後，移除該發射器基板，同時該發射器陣列保持附接於該背板。
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