发明名称 光整合像素微结构
摘要 一种光整合微结构包括承载光波导及支援放置媒质接收来自光波导的光能之基板,该媒质包括再发光物质例如磷,其将接收的光能再发光以回应接收来自光波导的光能。结构另外包括反射物以反射一些由媒质散发的输入光能使之折回媒质,以便达成由输入波导传送的输入光受到空间限制。这种结构因此能增加再发光物质的光转化过程的效率,反射物中的孔径容许由再发光物质发光的光能从结构发射,并向较理想的方向扩散,如向观众或感应器。此结构有助于对于由来自光整合波导之光所激发的各种小的发光元素包括资讯显示中的像素的亮度之增加。
申请公布号 TW480353 申请公布日期 2002.03.21
申请号 TW089107277 申请日期 2000.09.01
申请人 金菲尔公司 发明人 威廉 K 毕斯契尔;大卫 A G 迪康;尼格尔 J 考克洛夫;马克斯 P 亥伦;大卫 K 华格纳;理察 B 汤潘;西蒙 J 菲德
分类号 G02B6/10 主分类号 G02B6/10
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种光学装置,包括:具有一槽之物质;一整合光波导,在该物质内,该波导包括一含在该物质内之顶部及底部深度之心层,且该槽至少向下延伸至该心层的底部深度,该槽用来接收来自该波导的光能;一媒质,至少部份置于该槽之至少一部份具包括光再发光物质,该光再发光物质再发光光能以回应接收来自该波导的光能;及一反射物质,至少改变部份自该媒质发光光能的方向使之折回该媒质,该反射物质至少部份置于该心层之该底部深度上方。2.如申请专利范围第1项之装置,其中该波导另外具有顶部覆膜层在该心层之上,其中该顶部覆膜层在该槽上游处终止,其中该心层伸入该槽。3.如申请专利范围第2项之装置,其中该心层终止该槽的部份通路。4.如申请专利范围第1项之装置,其中在该媒质中的该再发光物质至少部放置高于该心层的顶部深度。5.如申请专利范围第4项之装置,其中该波导另外具有顶部覆膜层含顶部深度,其中在该媒质内的该再发光物质全部放置在高于该顶部覆膜层的顶部深度。6.如申请专利范围第4项之装置,其中该媒质包括实质重叠在合部在该媒质内的该再发光物质的顶部体积。7.如申请专利范围第4项之装置,其中该媒质由放置在该槽内的低体积及放置在该顶部覆膜的顶部深度之上的上部体积组成,其中该再发光物质全部均匀放置在该上部体积之内。8.如申请专利范围第4项之装置,其中该媒质包括放置在该顶部覆膜的顶部深度之上的上部体积,其中该再发光物质集中在小于并完全在该上部体积之内的定体积之内。9.如申请专利范围第8项之装置,其中该预定体积小于该媒质的5%体积。10.如申请专利范围第8项之装置,其中该反射物的造型系优先反射来自该波导从该波导发射的光能朝向该预定体积。11.如申请专利范围第1项之装置,其中该媒质具有顶部表面,其中该反射物包括至少部份覆盖该媒质顶部表面的顶部部份。12.如申请专利范围第11项之装置,其中该反射物的顶部部份为拱型。13.如申请专利范围第11项之装置,其中该反射物的顶部部份包括顶部孔径传送由该再发光物质发光的光能。14.如申请专利范围第13项之装置,另外包括该反射物的顶部部份的黑色矩阵物质重叠区域。15.如申请专利范围第13项之装置,其中该槽具有底部表面及该反射物包括底部部份,至少部份覆盖该槽的底部表面并低于该媒质,该反射物的底部部份包括底部孔径可传送由该再发光物质发光的光能。16.如申请专利范围第11项之装置,其中该槽具有底部表面及该反射物包括底部部份至少部份覆盖该槽的底部表面并低于该媒质。17.如申请专利范围第1项之装置,其中该槽具有底部表面及该反射物包括底部部份至少部份覆盖该槽的底部表面并低于该媒质。18.如申请专利范围第17项之装置,其中该反射物的底部部份包括底部孔径可传送由该再发光物质发光的光能。19.如申请专利范围第1项之装置,其中该反射物包括第一孔径,经此该槽接收来自该波导的光能,及另外包括第2孔径,不同于该第一孔径,第2孔径可传送由该再发光物质发光的光能。20.如申请专利范围第19项之装置,另外包括输出波导以接收经过该第2孔径传送的光能。21.如申请专利范围第1项之装置,其中该反射物包括反射物质至少部份可传送由该再发光物质发光的光能。22.如申请专利范围第1项之装置,其中该光能由该槽从该波导沿输入平面内路径扩散接收,其中该反射物包括输入孔径,经此该槽接收来自该波导的光能,另外包括与该输入孔径相对的该槽的壁上的侧壁部份,该侧壁部份放置的位置反射由该槽经过输入孔径接收的光能,脱离该输入平面并朝向该再发光物质。23.如申请专利范围第22项之装置,其中该媒实实质上在该输入平面上未含再发光物质。24.如申请专利范围第1项之装置,其中由该槽从该波导接收的光能主要集中在与该波导的心层平行的输入平面上,其中该反射物包括侧壁垂直该输入平面,并与围绕该槽的输入平面形成交切。25.如申请专利范围第24项之装置,其中该槽包括由该侧壁及至少部份下面的该媒质围绕的隆起区域,该隆起区域含心层及与该波导心层相同的顶部及底部深度。26.如申请专利范围第25项之装置,其中该侧壁形成一圆具有输入孔径,来自该波导的光能由此通过,来自该波导的光能以偏离该圆中心的主要扩散方向进入该圆。27.如申请专利范围第26项之装置,另外包括反射挡板部份,其配置以减少发光光能经过该输入孔径消失。28.如申请专利范围第25项之装置,其中该波导另外具有顶部覆膜在该波导的心层之上,其中该隆起区域另外包括顶部覆膜层在该心层之上及该媒质之下,该顶部覆膜层比该波导的顶部覆膜层薄。29.如申请专利范围第28项之装置,其中在该槽内的该顶部覆膜层很薄足以容许离开该心层及进入该槽内的该媒质的光能消失连接。30.如申请专利范围第1项之装置,其中该反射物反射所有来自该波导到达该反射物的光能大部份进入该媒质。31.如申请专利范围第1项之装置,其中该再发光物质包括发光物质。32.如申请专利范围第1项之装置,其中该再发光物质包括上转换磷。33.如申请专利范围第1项之装置,其中该再发光物质包括由散射中心组成的媒质。34.如申请专利范围第1项之装置,其中该反射物包括输入孔径,经此该槽接收来自该波导的光能,该媒质至少重叠该输入孔径。35.如申请专利范围第1项之装置,其中该反射物具有单一孔径,经此该槽接收来自该波导的光能,及由该再发光物产生的光能经此逃离该槽。36.如申请专利范围第1项之装置,其中,该物质另外包括第2槽,该媒质至少部份放置在该第二槽内。37.如申请专利范围第1项之装置,包括第一光路径,径此该槽接收来自该波导的光能。另外包括第二光路径,径此,该槽接收来自该波导以外的光能。38.如申请专利范围第1项之装置,另外包括一透镜用来折射由该再发光物质发光的光能。39.如申请专利范围第1项之装置,另外包括额外反射物至少低于部份该心层。40.一种装置包括:一基板承载一光波导及支援设置用来接收来自该波导的光能之媒质,该媒质具有一顶部表面及包括光再发光物质其发光光能以回应从该波导接收的光能;及一反射物,被设置用来反射从该媒质发光的第一部份光能使之折回该媒质,至少一第二部份由该再发光物质发光的光能,可以非平行于该基板的方向离该媒质逃逸,该反射物包括一至少部份覆盖该媒质之该顶部表面之顶部部份。41.如申请专利范围第40项之装置,其中该整合光波导具有顶部覆膜层及心层低于该顶部覆膜层,该心层具有在该基板内的顶部及底部深度,其中该媒质至少部份放置在至少部份槽内,至少部份该槽向下伸长至少达该心层的底部深度。42.如申请专利范围第41项之装置,其中该顶部覆膜层在或该槽的上游终止,其中该心层伸长进入该槽。43.如申请专利范围第42项之装置,其中该心层在横跨该槽的部份距离处终止。44.如申请专利范围第41项之装置,其中该来自该波导接收的光能从该槽侧壁中的输入孔径进入该槽,其中该反射物包括放置在相对该输入孔径的该槽侧壁上的侧壁部份,该侧壁部份的配置用于反射接收的光能从该输入孔径朝向该再发光物质。45.如申请专利范围第44项之装置,其中所有该媒质内的再发光物质放置在该媒质内的深度高于从该输入孔径至该反射物侧壁部份的光能路径。46.如申请专利范围第40项之装置,其中该基板具有顶部表面,其中该反射物包括侧壁部份实质上垂直该基板顶部表面,及围绕低于该媒质内再发光物质的下面限制区域,该侧壁部份具有输入孔径供接收来自该波导的光能。47.如申请专利范围第46项之装置,其中该侧壁部份形成一圆含该输入孔径,来自该波导的光能从偏离该圆中心的扩散方向进入该限制区域。48.如申请专利范围第46项之装置,其中该反射物另外包括挡板部份,其配置用于减少从该限制区折回经过该输入孔径发光的光能。49.如申请专利范围第46项之装置,另外包括光学心层物质在该限制区域内低于该再发光物质,覆膜物质重叠该限制区域内光学心层物质并低于该再发光物质。50.如申请专利范围第49项之装置,其中该覆膜物质非常薄足以容许离开该光心层物质及进入该媒质的光能消失连接。51.如申请专利范围第40项之装置,其中该反射物的顶部部份为拱型。52.如申请专利范围第40项之装置,其中该反射物的顶部部份包括顶部孔径可传送由该再发光物质发光的光能,该第二部份的光能从该媒质经过该顶部孔径逃逸。53.如申请专利范围第52项之装置,另外包括黑色矩阵物质至少重叠该反射物的部份顶部部份。54.如申请专利范围第40项之装置,另外包括经过该基板的光输出路径用于该再发光物质发光光能。55.如申请专利范围第54项之装置,其中该反射物包括在该媒质与该基板之间的底部部份该底部部份至少反射部份从该波导接收的光能及至少部份可传送由该再发光物质发光的光能。56.如申请专利范围第55项之装置,其中该底部部份包括一部份可反射从该波导接收的光能及由再发光物质发光的光能,该底部部份包括一孔径可传送由再发光物质发光的光能。57.如申请专利范围第40项之装置,其中该反射物包括一物质至少可部份传送由再发光物臂发光的光能。58.如申请专利范围第57项之装置,其中该反射物进一步可部份传送从该波导接收的光能。59.如申请专利范围第40项之装置,其中该反射物实质上反射所有从该波导接收的光能进入该媒质。60.如申请专利范围第40项之装置,其中该再发光物质包括发光物质。61.如申请专利范围第40项之装置,其中该再发光物质包括上转换磷。62.如申请专利范围第40项之装置,其中该再发光物质包括散射中心。63.如申请专利范围第40项之装置,其中该反射物的形状用于反射优先进入该媒质的预定体积内,小于该全部媒质,从媒质发光经该波导的光能。64.如申请专利范围第40项之装置,其中该媒质至少部份放置在该基板内的部份井内。65.如申请专利范围第64项之装置,其中该基板包括光学心层物质在该井的下面,连接离开该光学心层物质及进入该井内的该媒质的光能。66.如申请专利范围第65项之装置,其中该基板另外包括顶部覆膜在该井及该光学心层物质之间,该顶部覆膜物质非常薄足以容许离开该光学心层物质及进入该井内的该媒质中的光能消失连接。67.如申请专利范围第65项之装置,其中该基板包括一槽交切该井沿来自该波导的光能扩散方向的心层物质下游。68.如申请专利范围第67项之装置,其中该槽与该井在来自该波导光能扩散方向隔开。69.如申请专利范围第67项之装置,另外包括光吸收物质在该槽内。70.如申请专利范围第67项之装运,其中该槽含一物质在该交切处与该心层物质形成折射界限指数。71.如申请专利范围第65项之装置,其中该反射物包括放置一部份交切该井沿来自该波导光能扩散方向的心层物质下游。72.如申请专利范围第64项之装置,其中该基板具有顶部表面平面,该井延伸低于该基板顶部表面平面,其中该媒质内放置该再发光物质的深度至少部份高于该基板顶部表面平面。73.如申请专利范围第72项之装置,其中放置在该媒质内的该再发光物质全部在该基板顶部表面平面之上。74.如申请专利范围第72项之装置,其中该媒质包括一顶部体积实质上重叠该媒质中的全部再发光物质。75.如申请专利范围第72项之装置,其中该再发光物集中在基板顶部表面平面之上该媒质预定体积之内。76.如申请专利范围第75项之装置,其中该预定体积小于该媒质的5%体积。77.如申请专利范围第75项之装置,其中该反射的形状用于反射从该媒质发光经过该波导的光能进入该预定体积。78.如申请专利范围第40项之装置,其中该媒质包括由该反射物分开的上部体积及下部体积,至少部份该再发光物质放置在该上部体积内,该反射物容许从该波导接收的光能通过,自下部体积至上部体积。79.如申请专利范围第40项之装置,另外包括放置透锌折射该第2部份光能。80.一种光装置,包括:一包括整合光波导之物质,该波导含顶部覆膜层,该顶部覆膜层含在该物质中的顶部及底部平面;一媒质,包括被设置用以接收来自波导的光能之光再发光物质,该光再发光物质发光光能以回应从该波导接收之光能,该媒质包括至少一部份高于该顶部覆膜层的底部平面;及一反射物,用于反射至少一部份从该媒质发光的光能使之折回该媒质。81.如申请专利范围第80项之装置,其中该波导另外具有心层低于该顶部覆膜层,该心层具有在该物质内的顶部及底部深度,其中该物质包括槽伸长至少降到该心层的该底部深度。82.如申请专利范围第80项之装置,其中该再发光物质放置在该媒质内全部高于该顶部覆膜层的顶部深度。83.如申请专利范围第82项之装置,其中该媒质包括顶部体积实质上重叠全部该媒质内的该发光物质。84.如申请专利范围第82项之装置,其中该媒质由在该顶部覆膜层之上的上面体积及在该上面体积之下的下面体积组成,其中该再发光物质全部均匀地放置在该上面体积内。85.如申请专利范围第82项之装置,其中该媒质包括放置在该顶部覆膜层上部平面之上的上面体积,其中该再发光物质集中在小于并全部在该上面体积内的预定体积之内。86.如申请专利范围第85项之装置,其中该反射物的形状用于反射从该媒质发光经过该波导的光能进入该预定体积。87.如申请专利范围第80项之装置,其中该媒质具有顶部表面,其中该反射物包括顶部部份至少部份覆盖该媒质的该顶部表面。88.如申请专利范围第87项之装置,其中该反射物的顶部部份包括顶部孔径可传送由再发光物质发光的光能。89.如申请专利范围第80项之装置,其中该反射物包括一底部部份至少部份在该媒质的下方。90.如申请专利范围第89项之装置,其中该反射物底部部份包括底部孔径可传送由再发光物质发光的光能。91.如申请专利范围第80项之装置,其中该反射物包括第一孔径,经此该媒质接收来自该波导的光能,另外包括第二孔径,不同于第一孔径,该第2孔径可传送由再发光物质发光的光能。92.如申请专利范围第80项之装置,其中该再发光物质包括发光物质。93.如申请专利范围第80项之装置,其中该再发光物质包括上转换磷。94.如申请专利范围第80项之装置,其中该再发光物质包括散射中心。95.如申请专利范围第80项之装置,另外包括透镜用于折射由该再发光物质发光的光能。96.一种光装置,用于输入光能,包括:一包括光再发光物质之媒质,该光再发光物质发光光能以回应该输入光能;一侧壁反射物,实质上围绕该再发光物质下方之一平面中的限制区域,该侧壁反射物含输入路径用于接收该输入光能进入该限制区域并在该平面之内被引导,该侧壁反射物的配置用以将从该限制区域向外传之光能,及可从该限制区域传送到该再发光物质内之光能反射折回该限制区域。97.如申请专利范围第96项之装置,其中该光再发光物质包括发光物质。98.如申请专利范围第96项之装置,其中该光再发光物质包括媒质由散射中心组成。99.如申请专利范围第96项之装置,另外包括输入光波导承载该输入光能,该波导具有心层及顶部及底部覆膜层,至少该心层延伸进入该限制区域,至少部份定义该输入路径。100.如申请专利范围第99项之装置,另外包括顶部覆膜物质重叠在该再发光物质下方该限制区域中的该心层,该顶部覆膜物质非常薄足以容许离开该限制区域及进入该媒质的光能消失连接。101.如申请专利范围第96项之装置,其中该限制区域系低于该媒质,另外包括顶部覆膜物质重叠低于该媒质的限制区域中的该心层,该顶部覆膜物质非常薄足以容许离开该限制区域及进入该媒的光能消失连接。102.如申请专利范围第101项之装置,另外包括一沟渠实质上围绕该限制区域,除非该输入路径,该侧壁反射物在该沟渠的表面上形成。103.如申请专利范围第102项之装置,另外包括脊型顶部覆膜物质,实质上围绕该限制区域及实质上由该沟渠围绕,该脊型顶部覆膜物质比重叠在该再发光物质下方该限制区域中该心层的该顶部覆膜物质厚。104.如申请专利范围第102项之装置,另外包括光吸收物质放置在该沟渠内。105.如申请专利范围第102项之装置,另外包括光再发光物质放置在该沟渠内。106.如申请专利范围第96项之装置,另外包括反射物重叠该媒质并反射至少一部份从该媒质发光的光能折回该媒质。107.如申请专利范围第106项之装置,其中从该再发光物质发光的光能容许在非平行该平面方向从该媒质逃逸。108.如申请专利范围第106项之装置,其中该反射物具有孔径可传送由该再发光物质发光光能。109.如申请专利范围第96项之装置,其中该侧壁反射物形成一圆具有输入孔径用于该输入路径,该输入光能以偏离该圆中心的扩散方向进入该限制区域。110.如申请专利范围第96项之装置,另外包括挡板反射物,其配置用于减少光能从该限制区域折回经过该输入孔径发光。图式简单说明:图1为断面图显示丘型再发光物质放置在终止整合基板上面光波导的槽内。图2A,2B,3及4显示各种具体实施例的各种视图,包括丘型再发光物质上面放置含孔径的反射层,全部的整合含基板上面由槽终止的光波导。图5显示一具体实施例,其中丘型再发光物质除了输入孔外,完全被反射物封闭。图6显示一具体实施例,其中丘型再发光物质上面含完全禾射覆膜及底部反射覆膜中有孔径。图7显示一具体实施例,使用一以上的光波导供光输入及/或再发光物质发光输出。图8及9显示具体实施例,其中再发光物质槽内高度超出接收输入光能的高度。图10及11显示具体实施例,其中再发光物质嵌入不均匀空间的媒质其中也含其他物质。图12显示一具体实施例,其中输入光能波导的心层伸入含再发光物质的丘型媒质内。图13-15显示其他具体实施例包括偏移槽,半填槽及超过一档。图16-17显示具体实施例,其中含再发光物质的媒体放量在分开的井内,并容许与输入光的消失范围反应。图18A-C显示一根据图17所示结构的具体实施例装置的各种视图。图19显示本发明结合黑色矩阵层的具体实施例。图20及21显示其他黑色矩阵层及输出透镜的其他具体实施例。
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