包括无源光学纳米结构的照明设备的制作方法

1.本公开总体上涉及对来自照明装置的光学输出的修改以及制造照明设备的方法，所述照明设备包含包括无源光学纳米结构的显示设备。所述照明设备可用于例如环境照明或图像显示等应用。


背景技术：

2.在照明设备中，通常结合无源光学结构(例如偏振元件、颜色转换元件等)来控制照明设备提供光的方式。一种类型的照明设备是使用微型led作为发光元件的照明设备。往往难以制造与具有微型led尺寸的发光元件一起良好工作的合适的无源光学结构。


技术实现要素：

3.根据本公开，提供一种用于制造照明设备的方法，所述方法包括：形成发光元件的非单片阵列；形成第一无源光学纳米结构的第一单片阵列；以保持选择性去除的第一无源光学纳米结构的相对空间位置的方式从所述第一单片阵列选择性去除多个第一无源光学纳米结构，其中从所述第一单片阵列选择性去除的所述多个第一无源光学纳米结构被选择为使得在至少一个方向上，对于在所述至少一个方向上的至少一对所述选择性去除的第一无源光学纳米结构，对于每个相应的对，存在至少一个相应的未被选择的第一无源光学纳米结构，所述至少一个相应的未被选择的第一无源光学纳米结构在所述第一单片阵列中位于在所述至少一个方向上的所述一对选择性去除的第一无源光学纳米结构之间；以保持所述选择性去除的第一无源光学纳米结构的相对空间位置的方式用所述选择性去除的第一无源光学纳米结构形成第一无源光学纳米结构的第一非单片阵列；以及使第一无源光学纳米结构的所述第一非单片阵列中的所述第一无源光学纳米结构中的每一个与发光元件的所述非单片阵列中的相应的发光元件对准。
4.有利地，发光元件阵列的至少一些发光元件可以设置有对准的无源光学纳米结构。可以在非常薄的堆叠中提供增加的光学功能。可以在少量步骤中实现许多发光元件和无源光学元件的对准，从而降低成本和复杂性。单片阵列的尺寸可以小于照明设备的尺寸。可以降低提供单片晶片的设备成本。对准的无源光学元件之间的单片晶片的区可用于进一步的对准步骤，从而增加产量并降低成本。
5.发光元件的非单片阵列可以形成在支撑基板上。有利地，可以提供发光元件以保持尺寸稳定性并以低成本提供控制电极和电子器件。
6.所述方法还可以包括将发光元件的所述非单片阵列和第一无源光学纳米结构的所述第一非单片阵列夹在所述支撑基板和与所述支撑基板相对的另一基板之间，使得每个第一无源光学纳米结构与相应的发光元件对准。有利地，无源光学纳米结构阵列和发光元件阵列可以各自具备高尺寸稳定性。
7.所述方法还可以包括在所述夹入之前将第一无源光学纳米结构的第一非单片阵列转移到另一基板上。有利地，可以在少量步骤中实现许多发光元件和无源光学元件的对
准，从而降低成本和复杂性。
8.所述方法还可以包括在所述夹入之前将第一非单片阵列中的第一无源光学纳米结构中的每一个转移到发光元件中的相应一个。对于具有不同热膨胀的基板，可以保持发光元件和无源光学纳米结构的对准。可以减小发光元件和无源光学纳米结构之间的间距，从而提高来自发光元件的光进入无源光学纳米结构的耦合效率。
9.所述方法还可以包括将无源光学纳米结构的第一非单片阵列中的第一无源光学纳米结构中的每一个堆叠到发光元件的非单片阵列中的相应的发光元件上。有利地，纳米结构可以被布置成接收来自发光元件的光。
10.所述方法还可以包括：针对所述第一单片阵列的至少两个区测量所述第一无源光学纳米结构的光学或电学特性；将每一区的所述光学或电学特性的测量结果分类为高于或低于所述光学或电学特性的预定测量阈值；仅从所述光学或电学特性的测量结果高于或者低于所述预定测量阈值的区选择性去除第一无源光学纳米结构。有利地，每个转移的无源光学纳米结构的性能高于预定阈值。提高了装置的均匀性并降低了返工成本。可以仅使用包括合适的无源光学元件的单片晶片的区，从而放宽对单片晶片均匀性的容限。提高了加工良率，且降低了装置成本。可以增加照明设备的输出均匀性。
11.所述方法还可以包括：提供对电磁波长带中的光透明的基板；在所述第一基板上形成释放层，其中所述释放层被配置为当暴露于所述电磁波长带中的光时与所述基板至少部分地分离；在所述释放层上形成第一无源光学纳米结构的所述第一单片阵列。有利地，可以提供适合于在转移期间进行光学寻址的基板。
12.选择性去除所述多个第一无源光学纳米结构的步骤可以包括：用所述电磁波长带中的光穿过所述基板照射所述释放层的其上形成有选定的多个第一无源光学纳米结构的区，从而将所述选定的多个第一无源光学纳米结构与所述基板至少部分地分离。可以提供可控光学照明系统以选择分离哪些无源光学纳米结构。可以有利地实现对转移的无源光学纳米结构的可控选择。
13.照射可以将选定的多个第一无源光学纳米结构与第一无源光学纳米结构的第一单片阵列的其余部分至少部分地分离。在转移步骤中仅分离所需的去除元件。有利地，转移的无源光学纳米结构可以具有高均匀性。转移无源光学纳米结构的成本降低，且产量增加。
14.选定的多个第一无源光学纳米结构可以通过蚀刻、划线或烧蚀与第一无源光学纳米结构的第一单片阵列的其余部分至少部分地分离。有利地，无源光学纳米结构可以具有适当的成形形状和边缘质量。
15.所述照射可以包括多个成形的激光束。有利地，可以以高处理速度、精度和效率提取多个无源光学纳米结构。成本可以降低。
16.电磁波长带可以是紫外波长带。可以有利地破坏释放层结合而不损坏无源光学纳米结构。
17.照射可以使释放层的材料离解以形成气体。电磁波长带中的光可以使形成第一无源光学纳米结构的材料的层离解。可以实现无源光学纳米结构的均匀释放，有利地增加提取的可靠性并降低成本。
18.所述方法可以包括：将选择性去除的所述多个第一无源光学纳米结构转移到转移部件上；以及将选择性去除的所述多个第一无源光学纳米结构中的每一个从所述转移部件
转移到相应的发光元件上。有利地，可以减少转移步骤期间对发光元件阵列的损坏并增加产量。转移部件可以具有与第一无源光学纳米结构的单片阵列和用于相应的发光元件的支撑基板不同的刚度。转移部件可以设置有材料以实现发光元件和相应无源光学元件的对准的优化。
19.所述方法可以包括：在第一基板上形成无源光学纳米结构的单片阵列，其中所述第一基板对电磁波长带中的光是不透明的；将无源光学纳米结构的所述单片阵列转移到第二基板上，其中所述第二基板对所述电磁波长带中的光是透明的；以及用所述电磁波长带中的光通过所述第二基板照射所述多个第一无源光学纳米结构，从而使所述多个无源光学纳米结构与所述第二基板至少部分地分离。可以提供适用于形成高性能无源光学纳米结构的基板，并且可以提供适用于选择性转移的单独基板。无源光学纳米结构的生长或图案化和转移性能可以单独调整，并且无源光学纳米结构性能提高。有利地，可以增加产率且降低成本。
20.选择性去除所述多个第一无源光学纳米结构的步骤可以包括以保持所述第一无源光学纳米结构的相对空间位置的方式将所述多个第一无源光学纳米结构粘附到第一粘合基板。所述方法还可以包括：以保持选择性去除的发光元件的相对空间位置的方式将去除的所述多个第一无源光学纳米结构从所述第一粘合基板转移到第二粘合基板；以及以保持所述选择性去除的发光元件的相对空间位置的方式将所述第一无源光学纳米结构从所述第二粘合基板转移到支撑基板。在转移和对准步骤期间可以有利地保持无源光学纳米结构和发光元件之间的均匀对准。
21.所述第一无源光学纳米结构中的每一个可以包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且其中所述第一无源光学纳米结构被粘附到所述第一粘合基板使得它们的第一表面与所述第一粘合基板接触并且它们的第二表面被暴露。第一无源光学纳米结构可以被转移到第二粘合基板，使得它们的第二表面与第二粘合基板接触并且它们的第一表面被暴露。第一无源光学纳米结构可以被转移到支撑基板，使得它们的第一表面与支撑基板接触并且它们的第二表面被暴露。第一无源光学纳米结构和第二粘合基板之间的粘合力可以大于第一无源光学纳米结构和第一粘合基板之间的粘合力。无源光学纳米结构可以布置成光学输入侧被布置成接收来自相应对准的发光元件的光。第一无源光学纳米结构与支撑基板之间的粘合力可以大于第一无源光学纳米结构与第二粘合基板之间的粘合力。有利地，可以提高光学性能。
22.支撑基板可以是平面基板。可以有利地实现均匀的光学输出。基板可适合在半导体加工设备中处理。基板可以是柔性的。
23.发光元件中的每一个可以是包括至多300微米、优选地至多200微米并且最优选地至多100微米的最大尺寸的微型led。可以有利地提供高分辨率阵列。
24.第一无源光学纳米结构中的每一个可具有至多400微米、优选地至多250微米且最优选地至多150微米的最大尺寸。第一无源光学纳米结构中的每一个的最大尺寸可以大于或等于与所述第一无源光学纳米结构对准的发光元件的发光区域的最大尺寸。有利地，来自发光元件的光可以输入到无源光学纳米结构中。可以减小无源光学纳米结构的范围。可以减少邻近元件之间的串扰。
25.第一无源光学纳米结构包括最大尺寸为至多5微米、优选地至多1微米且最优选地
至多0.5微米的一个或多个子特征。有利地，可以减少或消除衍射假象。
26.第一无源光学纳米结构包括以下类型中的任一个：线栅偏振器；形序双折射延迟器；量子点或量子棒颜色转换结构；分布式布拉格反射器；超材料；二向色堆叠；全息图；蛾眼结构；纳米黑材料；纳米准直器；气隙封闭纳米柱；光子晶体。
27.第一无源光学纳米结构可以是线栅偏振器。有利地，发光元件的输出可以以具有第一电矢量传输方向的偏振态被偏振。正交偏振态的光可以在发光元件和/或其它无源光学纳米结构中散射，并且可以作为具有第一偏振态的光再循环。效率可增大。此类装置可用于为例如液晶显示器等具有输入偏振器的显示器提供高效照明。
28.所述线栅偏振器中的至少一个可以与其相应的发光元件以第一定向对准，并且至少一个其它线栅偏振器与其相应的发光元件以第二定向对准，所述第二定向与所述第一定向正交。有利地，可以提供立体显示器。
29.第一无源光学纳米结构可以包括形序双折射延迟器。有利地，可以实现光学延迟以提供偏振输出的修改。在偏振输出装置中可以增加再循环效率。可以为立体显示提供圆形输出偏振，从而为带有圆形分析眼镜的用户提供头部倾斜。
30.第一无源光学纳米结构可以包括分布式布拉格反射器。有利地，可以修改照明设备的光谱输出。
31.第一无源光学纳米结构可以包括超材料。有利地，可以修改照明设备的折射率性质。
32.第一无源光学纳米结构可以包括二向色堆叠。有利地，可以修改照明设备的光谱输出性质。
33.第一无源光学纳米结构可以包括全息图。有利地，可以修改照明设备的定向输出性质。
34.第一无源光学纳米结构可以包括蛾眼结构。第一无源光学纳米结构可以包括纳米黑材料。有利地，可以降低照明设备的反射率并提高对比度。
35.第一无源光学纳米结构可以包括纳米准直器。有利地，可以修改光学输出的方向性。可以提供隐私照明设备。
36.第一无源光学纳米结构可以包括气隙封闭纳米柱。有利地，照明设备可以结合到另一个基板，从而提供增加的尺寸稳定性。输出可以在临界角内耦合到光学设备中，从而提高耦合效率并减少杂散光。
37.第一无源光学纳米结构可以包括光子晶体。有利地，可以修改光谱和/或方向输出以提供增加的功能。
38.颜色转换结构可以是光致发光的。第一无源光学纳米结构可以是量子点或量子棒颜色转换结构。可以有利地实现高颜色转换效率。可以控制光谱带宽。
39.发光元件的非单片阵列中的发光元件中的至少一个可以不具有与其对准的量子点或量子棒颜色转换结构。有利地，在至少一个波长带中增加了输出效率。
40.所述方法还可以包括：形成第二无源光学纳米结构的第二单片阵列；以保持选择性去除的第二无源光学纳米结构的相对空间位置的方式从所述第二单片阵列选择性去除多个第二无源光学纳米结构，其中从所述第二单片阵列选择性去除的所述多个第二无源光学纳米结构被选择为使得在至少一个方向上，对于在所述至少一个方向上的至少一对所述
选择性去除的第二无源光学纳米结构，对于每个相应的对，存在至少一个相应的未被选择的第二无源光学纳米结构，所述至少一个相应的未被选择的第二无源光学纳米结构在所述第二单片阵列中位于在所述至少一个方向上的所述一对选择性去除的第二无源光学纳米结构之间；以保持所述选择性去除的第二无源光学纳米结构的相对空间位置的方式用所述选择性去除的第二无源光学纳米结构形成第二无源光学纳米结构的第二非单片阵列；以及使第二无源光学纳米结构的所述第二非单片阵列中的所述第二无源光学纳米结构中的每一个与发光元件的所述非单片阵列中的相应的发光元件对准。有利地，可以实现发光元件的光学输出和对准的无源光学纳米结构的进一步修改。
41.第一无源光学纳米结构可以是与第二无源光学纳米结构不同类型的无源光学纳米结构。第一无源光学纳米结构的第一单片阵列可以与第二无源光学纳米结构的第二单片阵列单独形成。所述方法还可以包括将无源光学纳米结构的第二非单片阵列中的每个第二无源光学纳米结构堆叠到相应的发光元件或相应的第一无源光学纳米结构上。有利地，可以以非常低的光学厚度和低成本实现多种光学修改。
42.发光元件中的具有与其对准的第一无源光学纳米结构的至少一个发光元件可以不具有与其对准的第二无源光学纳米结构；和/或发光元件中的具有与其对准的第二无源光学纳米结构的至少一个发光元件可以不具有与其对准的第一无源光学纳米结构。有利地，可以修改跨发光元件阵列的输出以为不同的发光元件提供不同的性能，例如颜色、偏振态和发射光锥立体角。
43.发光元件的所述非单片阵列可以通过以下步骤形成：形成发光元件的单片阵列；以保持选择性去除的发光元件的相对空间位置的方式从所述单片阵列选择性去除多个发光元件，其中从所述第一单片阵列选择性去除的所述多个发光元件被选择为使得在至少一个方向上，对于在所述至少一个方向上的至少一对所述选择性去除的发光元件，对于每个相应的对，存在至少一个相应的未被选择的发光元件，所述至少一个相应的未被选择的发光元件在所述第一单片阵列中位于在所述至少一个方向上的所述一对选择性去除的发光元件之间；以保持所述选择性去除的发光元件的相对空间位置的方式用所述选择性去除的发光元件形成发光元件的所述非单片阵列。有利地，可以以低成本和高效率提供稀疏地分离的发光元件的低成本阵列。
44.所述方法还可以包括用对准的第一无源光学纳米结构的第一非单片阵列和发光元件的所述非单片阵列形成照明设备。有利地，照明设备的光学功能性大于单独的发光元件阵列可以实现的光学功能性，并且在薄结构中具有高效率和均匀性。
45.所述方法还可以包括用照明设备形成显示设备。有利地，可以为具有高效率、低成本和低厚度的显示器提供光学输出，所述光学输出可以被布置为实现彩色显示、立体显示、隐私显示、低杂散光显示中的至少一些。显示器可以是柔性的和可弯曲的。
46.根据本公开的第二方面，提供一种照明设备，其可以包括：发光元件的非单片阵列；以及来自无源光学纳米结构的单片阵列中的无源光学纳米结构的非单片阵列，其中：所述无源光学纳米结构中的每一个与发光元件的所述非单片阵列中的相应的发光元件对准，无源光学纳米结构的所述非单片阵列中的所述无源光学纳米结构在保持其在所述单片阵列中相对于彼此的原始位置的情况下被布置，并且其中在至少一个方向上，对于在所述至少一个方向上的所述非单片阵列中的至少一对所述无源光学纳米结构，对于每个相应的
对，在无源光学纳米结构的所述单片阵列中存在至少一个相应的无源光学纳米结构，所述至少一个相应的无源光学纳米结构在无源光学纳米结构的所述单片阵列中位于在所述至少一个方向上的所述一对无源光学纳米结构之间并且不位于无源光学纳米结构的所述非单片阵列中的所述一对无源光学纳米结构之间。
47.照明设备可以是用于透射式空间光调制器的背光源。有利地，可以实现隐私背光源。纳米结构可以布置成提供蓝光到多个光谱带的转换以提供白光。背光源可以具有高效率并且被布置在薄封装中。可以提供隐私显示照明。
48.照明设备还可以包括控制系统，该控制系统被布置为向发光元件提供图像数据。发光元件可以是可寻址的且被驱动为像素。当照明设备被布置用于背光源时，可以实现有利的高动态范围操作。
49.根据本公开的第三方面，提供了一种显示设备，其包括第二方面的照明设备。有利地，可以以高质量光学输出和低成本实现非常低的厚度。
50.本公开的任何方面都可以任何组合的形式应用。
51.本公开的实施例可以用于各种光学系统。所述实施例可以包含或与多种投影仪、投影系统、光学组件、显示器、微型显示器、计算机系统、处理器、自含式投影仪系统、视觉和/或视听系统以及电气和/或光学装置一起使用。本公开的各个方面实际上可以与以下设备一起使用：与光学装置和电气装置、光学系统、呈现系统有关的任何设备或可以含有任何类型的光学系统的任何设备。因此，本公开的实施例可以用于光学系统、用于视觉和/或光学展示的装置、可视外围设备等以及多种计算环境中。
52.在进入详细的公开的实施例之前，应当理解，本公开在其应用或创建方面不限于所示的特定设置的细节，因为本公开能够有其它实施例。此外，本公开的各方面可以以不同的组合和设置来阐述，以定义其自身权利上独特的实施例。而且，本文使用的术语是出于描述的目的，而非限制。
53.通过阅读本公开的全部内容，本公开的这些和其它优点和特征对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。
附图说明
54.在附图中通过示例的方式绘示实施例，其中相同的附图标记表示相似的组件，并且其中：
55.图1是示出照明设备的结构的部分的示意图；
56.图2是示出可堆叠在led上的不同类型无源光学纳米结构的组合的实例的示意图；
57.图3是示出制造无源光学纳米结构的方法的步骤的流程图；
58.图4至5是示出通过或未通过标准的无源光学纳米结构的识别的示意图；
59.图6a至c是示出完成无源光学纳米结构阵列的示意图；
60.图7a至i是示出制造图3的无源光学纳米结构的方法的各个步骤的示意图；
61.图8a至b是示出制造无源光学纳米结构的方法的进一步步骤的示意图；
62.图9是示出制造无源光学纳米结构的方法的另一步骤的示意图；
63.图10a至e是示出蛾眼结构作为一种类型的无源光学纳米结构的实例的示意图；
64.图11a至g是示出量子棒作为一种类型的无源光学纳米结构的实例的示意图；
65.图12a至e是示出线栅偏振器作为一种类型的无源光学纳米结构的实例的示意图；
66.图13a至b是示出准直纳米结构作为一种类型的无源光学纳米结构的实例的示意图；
67.图14a至b是示出气隙封闭纳米柱作为一种类型的无源光学纳米结构的实例的示意图；
68.图15a至c是示出使用纳米黑结构包围led的示意图；
69.图16a至e是示出使用阱来包围led的示意图；
70.图17a至b是示出在制造照明设备期间将光学结构附接到支撑基板的方法的横截面图的示意图；
71.图18a至b示出了在制造照明设备期间将光学结构附接到支撑基板的另一种方法的横截面图；
72.图19a至c示出了制造照明设备的方法的横截面图；
73.图20a至20c示出了将无源光学纳米结构转移到相应的发光元件上的另一种方法的横截面图；以及
74.图21a至d示出了将无源光学纳米结构转移到相应的发光元件上的另一种方法的横截面图。
具体实施方式
75.在本说明书中，(通过术语“封装”限定时除外)“led”或微型led是指直接从单片晶片(即半导体元件)中提取的未封装led裸片芯片。微型led可以通过阵列提取方法来形成，在阵列提取方法中，多个led并行地从单片外延晶片移除，并且可以以小于5微米的位置公差来进行布置。这与封装的led不同。封装的led通常具有引线框架和塑料或陶瓷封装，其焊料端子适用于标准的表面安装pcb(印刷电路板)组装。封装的led的尺寸和pcb组装技术的局限性意味着由封装的led形成的显示器很难以小于1mm的像素间距组装。通过此类组装机器放置的部件的精度通常约为正或负30微米。这样的尺寸和公差防止应用于非常高分辨率的显示器。
76.现在将描述各种定向显示装置的结构和操作。在本说明书中，共同的元件具有共同的附图标记。注意，与任何元件有关的公开适用于其中提供相同或对应元件的每一个装置。因此，为了简洁起见，不再重复此类公开。
77.图1是示出根据实施例的照明设备100的部分结构的示意图。照明设备100可以是任何类型的照明设备，例如发射光调制器、用于透射空间光调制器的背光源或环境照明设备。照明设备100可以形成显示设备的部分，例如计算机监视器、电视机或其它类型的显示器。
78.照明设备100包括平面支撑基板200。支撑基板可以是平面基板并且可以是柔性的或刚性的。
79.led 110的非单片阵列和多个不同类型的无源光学纳米结构300、400、500、600、800布置在支撑基板200上。支撑基板200构成其上安装和附接led 110的背板。led 110是微型led，即最大尺寸为至多300微米的led(但优选地每个led 110的最大尺寸至多为200微米，最优选地至多为100微米)。上述尺寸的每个led 110可以包括单个发射区，或者还可以
包括由电极布置提供的多个发射区，或者可以包括纳米发射器阵列，例如量子棒发射器。
80.每个无源光学纳米结构300、400、500、600、800与相应的led 110对准并堆叠在相应的led 110上，使得每个led 110具有堆叠在其上的多个不同类型的无源光学纳米结构。这样，每种类型的无源光学纳米结构300、400、500、600、800的非单片阵列形成在led 110的非单片阵列的顶部上。无源光学纳米结构300、400、500、600、800各自具有至多400微米的最大尺寸(但优选地，每个无源光学纳米结构的最大尺寸为至多250微米，最优选至多150微米)。无源光学纳米结构300、400、500、600、800中的每一个的最大尺寸大于或等于每个led 110的发光区域的最大尺寸。
81.无源光学纳米结构可各自包括一个或多个最大尺寸为至多5微米的子特征(但优选地每个子特征的最大尺寸为至多1微米并且最优选地至多0.5微米)。子特征的实例包含但不限于导电脊、量子棒、量子点、柱状介电结构、细长介电结构、柱状纳米黑结构和全息折射率图案化结构。
82.led 110中的至少一个与led 110中的另一个具有堆叠在其上的相同类型的无源光学纳米结构的组合。然而，并非所有的led 110都具有堆叠在其上的相同类型的无源光学纳米结构的组合。换言之，led 110中的至少一个与led 110中的至少另一个具有堆叠在其上的不同类型的无源光学纳米结构的组合。无源光学纳米结构300、400、500、600、800用于操纵和/或改变由led 110输出的光的特性，使得每个led 110输出的光在通过堆叠在led 110上的无源光学纳米结构之后具有特定期望的特性。特定期望的特性取决于光已穿过的无源光学纳米结构类型的组合。例如，如参考数字934bl、934br、934gr、934gl、934rl和934rr所示，光可以具有不同的圆偏振状态(即右旋或左旋)和颜色(例如红色、蓝色或绿色)，具体取决于它所通过的无源光学纳米结构类型的组合。一些led 110可以提供其它可见光波长带或者可以是红外线(ir)或紫外线(uv)发射器。
83.不同类型的无源光学纳米结构300、400、500、600、800包含蛾眼结构300、量子棒结构400、线栅偏振器500、形序双折射延迟器600和准直纳米结构800，下文将参考图2更详细地描述。
84.尽管未示出，但是应当理解，照明设备可以包括其它组件，例如用于使用图像数据将led寻址和驱动为像素的控制系统。这样的控制系统可以包括在基板200的边缘处或在led阵列内的电路，或两者的组合。
85.图2是示出可以堆叠在图1的照明设备100中的led 110上的不同类型的无源光学纳米结构的组合实例的示意图。未进一步详细讨论的图2的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
86.在此实例中，从底部到顶部顺序，堆叠包括led 110、蛾眼结构300、量子棒结构400、准直纳米结构800、线栅偏振器500和形序双折射延迟器600。led 110被配置为向蛾眼结构300发射光922(例如，非偏振朗伯蓝光)。
87.蛾眼结构300被配置为接收由led 110发射的光922。蛾眼结构在led的输出处提供折射率梯度，并有利地改进从led 110的光提取。
88.蛾眼结构300被配置为向量子棒结构400输出光924。量子棒结构400被配置为接收来自蛾眼结构300的光924并转换光924的颜色(例如通过光致发光颜色转换机制)。量子棒结构400被配置为向准直纳米结构800输出颜色转换光926。准直纳米结构800被配置为接收
来自量子棒结构400的颜色转换光926并且准直至少一些颜色转换光926。准直纳米结构800接收的至少一些光被例如可以是微棱镜的光学准直设计反射回量子棒结构400并被循环使用。有利地，增加了光输出的效率。
89.准直纳米结构800被配置为向线栅偏振器500输出准直光930。线栅偏振器500被配置为接收来自准直纳米结构800的准直光930并且将光线性偏振于特定偏振态。线栅偏振器500被配置为向形序双折射延迟器600输出线性偏振光932。形序双折射延迟器600被配置为接收来自线栅偏振器500的线性偏振光932并将线性偏振光转换为圆偏振光。圆偏振状态取决于由线栅偏振器500引起的线性偏振的方向。形序双折射延迟器600被配置为输出圆偏振光以供照明设备100用于照明。
90.应当理解，图1和2所示的无源光学纳米结构不是所设想的唯一类型。作为参考图1和图2描述的任何无源光学纳米结构的补充或代替，其它类型的无源光学纳米结构，例如量子点颜色转换结构、包含用于选择性颜色反射的igzo层的法布里珀罗谐振器结构、分布式布拉格反射器、超材料、二向色堆叠、全息图、纳米黑材料、气隙封闭纳米柱和光子晶体，可以堆叠在led 110上。
91.通过与本实施例的比较，现在将考虑直接生长在单片led晶片上的微型led上的纳米结构层堆叠的生长。每个纳米结构的工艺生长条件可能不兼容或损坏已经沉积的层。此外，每个纳米结构的生长都会产生良好的装置产量。当各种纳米结构生长过程完成时，总产量损失是个别产量损失的总和，因此对于照明装置本身来说可能非常低。
92.在本实施例中，可以个别地优化每个纳米结构层的生长和制造。只有良好的纳米结构元件被转移，从而有利地提高了总体装置产量并提高了光学性能。
93.来自每个纳米结构基板的转移可以是平行的，使得许多元件可以在单个步骤中对准。由于需要在微米尺度上对准，因此对准步骤的此减少有利地实现了显著的成本降低。
94.此外，对于使用微型led的照明设备，与常规更大规模的光学结构相比，无源光学纳米结构的堆叠往往是可取的，因为微型led的尺寸小，这使得微型led难以与所述常规更大规模的光学结构相结合。然而，无源光学纳米结构的堆叠往往难以制造。例如，纳米结构堆叠的生长往往会遇到过度生长、缺乏足够的种子基板表面质量和晶片均匀性低的问题，这往往会导致非常低的产量。现在将描述可以避免和/或解决上述问题的制造无源光学纳米结构的堆叠的方法。
95.图3是示出制造用于例如图1的照明设备100等照明设备的无源光学纳米结构的方法的步骤的流程图。
96.在步骤s1中，在生长基板上生长单一类型的无源光学纳米结构的单片阵列。无源光学纳米结构可以是任何合适类型的无源光学纳米结构，包含但不限于：线栅偏振器、形序双折射延迟器、量子点或量子棒颜色转换结构、分布式布拉格反射器、超材料、二向色堆叠、全息图、蛾眼结构、纳米黑材料、纳米准直器、气隙封闭纳米柱、光子晶体。生长基板可以进行进一步的处理，例如蚀刻，以便限定光学纳米结构的个别尺寸。
97.在步骤s2中，检查单片阵列。例如，作为检查的一部分，可以针对无源光学纳米结构的单片阵列的多个不同区测量无源光学纳米结构的光学或电学特性。光学特性可以包含但不限于反射率、透射率、光谱性质、延迟、光致发光和偏振消光。电特性可以包含但不限于电导率。
98.检查可以进一步识别整个单片阵列上的缺陷颗粒、划痕和特性的均匀性。
99.在步骤s3中，基于在步骤s2中执行的检查，识别通过和/或未通过预定标准的无源光学纳米结构。更详细地，高于光学或电学特性的预定测量阈值的无源光学纳米结构被分类为通过标准，并且低于光学或电学特性的预定测量阈值的无源光学纳米结构被分类为不符合标准，反之亦然。检查的目的是在后续转移之前识别已知良好的装置。
100.在步骤s4中，从单片阵列中提取/去除通过标准的一系列无源光学纳米结构。提取/去除在某种意义上是选择性的，即不选择一个或多个通过标准的无源光学纳米结构用于提取/去除。通过标准但未被选择用于提取/去除的一个或多个无源光学纳米结构可以位于被选择用于提取/去除的无源光学纳米结构之间。选择的无源光学纳米结构以保留其相对空间位置的方式从单片阵列中提取/去除。以这种方式，所选择的无源光学纳米结构被提取/去除，使得它们的相对间距不变。可以以匹配led 110的间距提取稀疏阵列。选定的纳米结构与led 110的对准可以在单个步骤中提供。
101.在步骤s5中，将去除的无源光学纳米结构转移到支撑基板。更具体地，将去除的无源光学纳米结构中的每一个转移到支撑基板上的相应led上。移除的无源光学纳米结构以保留移除的无源光学纳米结构的相对空间位置的方式转移。这样，即使在无源光学结构位于支撑基板上之后，初始单片阵列中无源光学纳米结构的相对空间位置也得以保留。这种空间位置的保留趋于使无源光学纳米结构能够高精度地放置在支撑基板上。
102.在步骤s6中，确定是否已经完成了所需的无源光学纳米结构的非单片阵列。如果所需阵列未完成，则该方法返回到步骤s4并提取更多通过标准的无源光学纳米结构并将它们转移到支撑基板。如果所需的无源光学纳米结构的非单片阵列完成，则该方法返回到步骤s1并重复，但使用不同类型的无源光学纳米结构。
103.用不同类型的无源光学纳米结构依次重复方法步骤s1至s6，直到已经形成不同类型的无源光学纳米结构的所有期望的非单片阵列并堆叠到支撑基板上。以这种方式，为每个led创建不同类型的无源光学纳米结构的堆叠，例如如图1和2中所示。应当理解，相同或不同类型的无源光学纳米结构的组合可以堆叠在不同的led上，并且通常，每个led可以具有根据需要以任何顺序堆叠在其上的无源光学纳米结构类型的任何组合。
104.图4至5是进一步说明图3的方法的步骤s2和s3的示意图。图4是示出无源光学纳米结构的单片阵列900的无源光学纳米结构938的区950的实例的示意图。未进一步详细讨论的图4至5的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
105.图4示出了晶片900上的测量特性的变化。无源光学纳米结构30在单片阵列900中生长或沉积。晶片900上的工艺条件的变化可以提供光学或电学特性的变化，这些特性可以被划分为如图4所示的个别性能区。晶片的不同区可能属于不同的特性群组。例如，轮廓950内的所有那些项目可以在第一目标特性群组内，而区940中的所有那些项目可以在目标特性群组之外。在每个特性群组950内，无源光学纳米结构可以被划分为性能的区间。在说明性实例中，无源光学纳米结构(pon)可以是反射线栅偏振器无源光学纳米结构。轮廓950外部的特性群组可以具有小于20:1的偏振消光比，无源光学纳米结构938可以被拒绝并且不被转移。在轮廓950内，可以通过轮廓将元件划分到区间中，例如20:1到25:1和25:1到30:1的消光比。有利地，不转移低于性能的pon 938并且提高装置性能。
106.通过与本实施例的比较，在单片转移方案中，有源led晶片和无源光学纳米结构晶片的整体在轮廓950之外丢失。有利地，本实施例实现了降低的成本。
107.可能进一步希望不转移在缺陷和划痕的区中的无源光学纳米结构以及不可操作的无源光学纳米结构。
108.图5是示出单片阵列900的多个无源光学纳米结构的示意图。在这种情况下，方块942所示的那些不符合标准，例如，这可能是高于某个阈值的光透射。其它无源光学纳米结构938通过此标准。识别出未通过的装置并且只转移已知的良好裸片。有利地，可以提高最终照明装置的产量。
109.图6a至c是进一步示出图3的步骤s6的示意图。更具体地，这些图示出了通过填充需要无源光学纳米结构但未从单片阵列转移的任何间隙来完成所需的无源光学纳米结构的非单片阵列的过程。未进一步详细讨论的图6a至c的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
110.图6a示出了支撑基板200，图4的特性群组950内的通过的光学元件阵列和图5的通过的无源光学纳米结构938在第一转移步骤中转移到所述支撑基板上。晶片放置边界903a示出无源光学纳米结构的单片晶片的范围，而缺失元件951示出未转移位置。
111.图6b示出了在至少一个后续转移步骤中从晶片放置边界903b、903c和903d所示的多个晶片放置中转移的无源光学纳米结构938。有利地，支撑基板200填充有装置。
112.图6c示出了具有完整的一组通过的无源光学纳米结构938的组装的支撑基板200。可以有利地实现高均匀性和可靠性。
113.现在将描述无源光学纳米结构938的阵列的提取。
114.图7a至i是示出图3的方法的步骤s1、s4和s5的示意图。未进一步详细讨论的图7a至i的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
115.首先，如图7a所示，提供生长基板900。生长基板900对特定电磁波长带中的光是透明的。生长基板900可以例如由蓝宝石形成并且对uv光透明。
116.然后，如图7b所示，释放层901形成在生长基板900上。释放层901可以由未掺杂的氮化镓(例如，u-gan)形成。释放过程可以包括使用短持续时间的激光脉冲，以便促进烧蚀过程而不会对邻近材料造成热损伤。或者可以是另一种具有光学释放层性质的材料，例如聚酰亚胺。或者，该层可以是可以通过蚀刻或热处理去除的释放层。
117.然后，如图7c所示，在释放层901上形成(例如，生长)无源光学纳米结构938的单片阵列。
118.然后，如图7d所示，提供其上形成有粘合剂层904的转移部件902。
119.如图7e所示，然后使用粘合剂层904将转移部件902粘附到无源光学纳米结构938的单片阵列。此外，释放层901的对应于选定的通过的无源光学纳米结构938的区912通过生长基板900被生长基板900对其透明的特定电磁波长带中的光照射。所述照射可以包括多个成形的激光束。
120.如图7f所示，所述照射至少部分地将选定的无源光学纳米结构938与无源光学纳米结构938的单片阵列的其余部分和生长基板900以及附着到选定的无源光学纳米结构938的释放层901的部分分开。这可以至少部分地通过使形成释放层901的材料层照射离解以形
成气体来实现。选定的无源光学纳米结构938通过粘合剂层904保持粘附到转移部件902，这使得它们能够通过将它们与转移部件902一起抬离而被移除。除了照射之外，蚀刻和/或划线也可用于帮助将选定的无源光学纳米结构与单片阵列的其余部分分开。
121.如图7g所示，然后例如通过蚀刻或洗涤来去除仍然附着到去除的无源光学纳米结构938的释放层部分。
122.然后，如图7h和7i所示，去除的无源光学纳米结构938从转移部件902转移到支撑基板200上的相应led 110上。转移可以包括用光910照射无源光学纳米结构938以将它们与载体基板分离和/或用粘合剂906将无源光学纳米结构938粘附到led 110。或者，可以使用热处理或差异粘合粘附。然后可以清洁无源光学纳米结构938以去除任何过量的材料。在本说明性实施例中，一些无源光学纳米结构938被示为与led 110相同的尺寸；但是，它们可能更大或更小。
123.图8a至b是示出图7a至7c中所示的生长无源光学纳米结构938的方式的替代方式的示意图。未进一步详细讨论的图8a至b的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
124.如图8a所示，无源光学纳米结构938的单片阵列不是在对电磁波长带中的光透明的基板上生长，而是在对电磁波长带中的光不透明的基板900a上生长。然后，如图8b所示，无源光学纳米结构938的单片阵列被转移到对电磁波长带中的光透明的基板900b。然后，可以执行图7d到7i所示的步骤。转移可以使用释放层(未示出)并且可以使用基板900a(未示出)上的被蚀刻的层。
125.图9是示出可以在步骤7g和7h之间执行的附加步骤的示意图。未进一步详细讨论的图9的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
126.如图9所示，去除的无源光学纳米结构938以保持选择性去除的发光元件的相对空间位置的方式从转移部件902转移到另一个转移部件902a上。这是通过在无源光学纳米结构仍然粘附到转移部件902的粘合剂层904的同时将无源光学纳米结构938粘附到另一个转移部件902a的粘合剂层904a并且拉开两个载体基板902、902a来实现。粘合剂层904a对无源光学纳米结构的粘附力大于粘合剂层904的粘附力，因此无源光学纳米结构从粘合剂层904脱离并粘附到粘合剂层904a上。以这种方式，无源光学纳米结构被翻转，使得每个无源光学纳米结构的不同的相对表面被暴露。粘合剂层904的强度可以通过例如热和/或uv光来改变。
127.图10a至e是示意图，示出蛾眼结构300作为一种类型的无源光学纳米结构，其可以根据上面参照图3至9描述的方法制造。未进一步详细讨论的图10a至e的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
128.如图10a所示，蛾眼结构300生长附接到释放层901之上的基础层301。图10b至10d示出了根据上述方法将蛾眼结构300去除和转移到支撑基板200上的led 110上。图10e是示出形成在led 38r、38g、38b的非单片阵列上的蛾眼结构300的非单片阵列的示意图。
129.有利地，可以增加从每个led提取光的效率。
130.图11a至g是示出作为一种类型的无源光学纳米结构的量子棒结构400的示意图，其可以根据上面参照图3至9描述的方法制造。未进一步详细讨论的图11a至g的实施例的特
征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
131.如图11a所示，量子棒结构400包括生长基板401上的多个量子棒402。在说明性实例中，每个量子棒402包括n掺杂的内部棒结构403、多个量子阱404和p掺杂的外层406。材料可以包含例如gan、ingan、alingap和其它已知的波长转换光致发光材料。
132.量子棒402布置在led 110上并转换来自led 110的光的波长，例如将蓝光转换为红光或将紫外线辐射转换为红绿光。
133.与将量子点材料涂覆到led上相比，在晶片上生长的量子棒可以高精度放置并且可以方便地图案化以提供led的发射区的覆盖。有利地，效率可增大。纳米棒可以选自图4的晶片的区952以提供与对准的led的颜色输出相匹配的颜色变化。有利地，可以增加颜色转换的准确度。
134.图11b至11e示出了根据上述方法将量子棒结构400去除和转移到支撑基板200上的led 110上。图11f是示出形成在led 38b的非单片阵列上的量子棒结构400r、400g的非单片阵列的示意图，用于将蓝光转换成红光或绿光或者将uv光转换成蓝光、绿光或红光。如图所示，并非所有的led 38b都具有堆叠在其上的量子棒结构400r、400g。图11g是示意图，示出了形成在led 38uv的非单片阵列上的量子棒结构400r、400g、400b的另一个非单片阵列，用于将uv光转换成红光、绿光或蓝光。如图所示，在此阵列中，所有led 38uv具有堆叠在其上的量子棒结构400r、400g、400b。
135.图12a至e是示出线栅偏振器500的示意图，作为一种类型的无源光学纳米结构，其可以根据以上参照图3至9描述的方法制造。未进一步详细讨论的图12a至e的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
136.如图12a所示，线栅偏振器500生长附接到释放层901之上的基础层501。图12b至12d示出了根据上述方法将线栅偏振器500去除并转移到支撑基板200上的led 110上。图12e是示出在led 110的非单片阵列上形成的线栅偏振器500p、500s的非单片阵列的示意图。如图所示，一些线栅偏振器500p在第一方向上偏振光，而一些线栅偏振器500s在与第一方向正交的第二方向上偏振光。这是通过将线栅偏振器500s、500p以不同的正交定向放置在led 110上来实现的，这取决于需要哪个偏振方向。线栅偏振器500可以放置在其它定向，例如 /-45度。
137.图13a至b是示意图，示出准直纳米结构800作为一种类型的无源光学纳米结构，其可以根据以上参照图3至9描述的方法制造。未进一步详细讨论的图13a至b的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
138.如图13a所示，准直纳米结构800形成附接到基础层801，在邻近准直纳米结构800之间具有间隙802。如图13b所示，从led发射的光被准直纳米结构800接收。一些光923不被准直纳米结构800偏转并穿过间隙802，一些光925被准直纳米结构800的倾斜侧804偏转，使得其被准直并继续行进远离led，并且一些光921由准直纳米结构800反射回led。
139.图14a至f是示出气隙封闭纳米柱700作为一种类型的无源光学纳米结构的示意图，其可以根据上面参照图3至9描述的方法制造。未进一步详细讨论的图14a至f的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
140.如图14a所示，气隙封闭纳米柱700夹在led 110和基板720之间。气隙封闭纳米柱
700包括从基础层701延伸的多个柱702。柱702用于将基板720与led 110分离并在led 110和基板720之间限定气隙704。如图14b所示，柱702通过粘合剂层706联接到基板720。
141.颜色转换层438位于基础层701和led 110之间。在操作中，如果从led 110到达基础层701与气隙704之间的界面的光以大于临界角的入射角击中界面，则其被全内反射。因此，只有以小于临界角的入射角击中界面的光才能通过界面。光线740是未经颜色转换层438颜色转换的光线，并且当其在界面处的入射角小于临界角时穿过气隙704。光线722是已经被颜色转换层438颜色转换的光线，并且当其在界面处的入射角小于临界角时穿过气隙704。光线724是已经被颜色转换层438颜色转换并且在界面处被全内反射的光线。这有利地趋向于意味着通过气隙到达基板720的光具有有限的角度范围，因此被更少散射和更集中并且不大可能被捕获到通过在基板层之一例如720中引导而传播的模式中。
142.现将描述无源光学纳米结构130对于550nm的标称波长的所要尺寸性质。间隔物132各自具有大于行进通过气隙133的光的波长λ的高度h。间隔物132的宽度w和间距p被布置成最小化行进通过气隙133的光从间隔物132的衍射光散射，且最小化间隔物132内的光的引导。
143.间距p可小于2λ，优选地小于λ，更优选地小于λ/2，并且最优选地小于λ/5。比率w/p可小于0.5，并且优选地小于0.3，并且更优选地小于0.1。此类元件可以提供高角度衍射或零阶衍射。有利地，可以减少来自间隔物和间隔物之间的间隙的衍射散射，从而最小化邻近弯曲反射器222a、222b之间的光散射。此类元件可通过光刻制造技术提供在单片晶片上。元件可从单片晶片转移或可被布置成提供如本文中其它地方所描述的复制工具。
144.通过与无源光学纳米结构，例如间距p为20微米且宽度w为5微米的无源光学微结构进行比较，可实现低有效折射率和小角度衍射散射。此类间隔物在间隔物内引导入射光，并且将朗伯输入提供到光学结构220。可提供反射器220a、220b之间的非所要串扰。
145.气隙封闭纳米柱700具有由以下等式给出的有效折射率n1：
[0146][0147]
其中n1是有效折射率，n是柱702的折射率，p是邻近柱702之间的距离并且w是柱的宽度。
[0148]
光可以输入到具有受控锥角和高效率的光学元件中，同时通过外部基板实现与led的粘合。可以减少照明系统中的光学串扰并提高机械和热稳定性。
[0149]
可能需要为led周围的区提供非常低的光反射率。
[0150]
图15a至c是示出除了上述无源光学纳米结构的制造和堆叠之外可以执行的其它步骤的示意图。未进一步详细讨论的图15a至c的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0151]
如图15a所示，在将led 110放置在支撑基板200上之前，纳米黑结构形成在支撑基板200上围绕将放置led 110的空间。纳米黑结构850包围空间40但不位于空间40中。
[0152]
由于柱状吸收表面内的多次反射，纳米黑结构吸收了非常高比例的入射光。有利地，可以基本上减少杂散光。与本文在别处描述的其它无源光学纳米结构一样，高吸收纳米黑材料可以使用半导体工艺设备在晶片上制造，因此在大面积上是昂贵的。希望最小化纳米黑材料使用的总面积。
[0153]
如图15b所示，然后将led 110放置在空间40中，使得它被纳米黑结构850包围。
[0154]
如图15c所示，然后使用上述任何方法将各种无源光学纳米结构300、400、500、600顺序堆叠在led 110的顶部。纳米黑结构850用于阻挡从led 110以广角发射的光，以帮助提供更定向的光输出。纳米黑结构还抑制了环境光入射光在显示器上的反射，从而提高了显示对比度。可以基本上减少邻近led之间的进一步串扰，从而提高显示应用中的图像保真度。
[0155]
图16a至e是示出除了上述无源光学纳米结构的制造和堆叠之外可以执行的其它步骤的示意图。未进一步详细讨论的图16a至e的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0156]
如图所示，在将led 110放置在支撑基板200上之后，可以在支撑基板200上的led 110周围形成使用诸如光致抗蚀剂的材料的阱830。然后使用上述任何方法将各种无源光学纳米结构300、400、500、600顺序堆叠在led 110的顶部。阱830用于阻挡从led 110以广角发射的光，以帮助提供更定向和受控的光输出。阱还可以具有倾斜的和金属化的侧面以更有效地在向前的方向上引导光。
[0157]
阱可以在单片晶片上形成并以本文别处描述的方式转移。
[0158]
现在将描述制造包括本实施例的发光元件110和包括气隙封闭纳米柱的无源光学元件的光学设备的方法。
[0159]
图17a至b是示出在制造照明设备100期间将光学结构220附接到支撑基板200的方法的横截面图的示意图。未进一步详细讨论的图17a至b的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0160]
如图17a所示，首先将光学结构220定位在支撑基板200上方，支撑基板200具有无源光学纳米结构，其包括气隙封闭纳米柱700、发光元件110、反射掩模35和输出掩模150，所述输出掩模包括不透明区151和安装在其上的孔口区152。
[0161]
输出掩模150的不透明光吸收区151可由任何适当的不透明材料形成，例如通过将黑色材料印刷到基板200上。不透明区151可替代地或另外包括纳米结构化黑色吸收体、“纳米黑”或其它类似材料，例如由acktar(kiryat-gat，以色列)出售的材料。有利地，可从照明设备的前部实现极低反射率。
[0162]
光学结构220包括多个凹弯曲反射表面222a、222b，并且定位成使得其弯曲反射表面222a、222b中的每一个都与相应的发光元件110对准，具有光轴199。
[0163]
光学结构220可由透明主体和安置在其上的构成弯曲反射器222a、222b的反射材料形成。光学结构220的主体可为玻璃或聚合材料。弯曲反射器的表面浮雕结构可由例如聚合物材料中的模制或浇铸过程材料提供。反射层可形成在弯曲反射器222a、222b上，例如可包括银或铝材料以及表面粘合促进剂和保护层的沉积的金属涂层。
[0164]
然后，如图17b所示，在光学结构220和支撑基板200之间形成粘合剂层206，以将光学结构220附接到支撑基板200。粘合剂层206填充发光元件110和无源光学纳米结构700周围的空间。粘合剂层206的粘合材料可以液体形式注入光学结构220和支撑基板200之间的空间中，然后例如通过uv和/或热固化而固化成固体形式以将光学结构220粘合到支撑基板200。有利地，在操作期间最小化热和机械变化。
[0165]
在操作中，光线180由发光元件110输出并被引导到无源光学纳米结构700中，该无
源光学纳米结构包括气隙封闭纳米柱。在光学结构220的材料的临界角θc内提供来自纳米结构700的光输出。来自发光元件110的光仅被引导到对准的弯曲反射表面222b而不被引导到弯曲反射表面222a。
[0166]
在弯曲反射表面222b处反射之后，光线180被引导向输出掩模150的孔口152并且基本上不被引导向不透明区150。光通过孔口区152传输到观察者。反射掩模35被布置成阻挡来自发光元件的光线传递到孔口152而不从弯曲反射表面222b反射。有利地，减少了光学基板220和支撑基板200之间的间隙处的菲涅耳反射，从而增加了光学效率并减少了邻近通道之间的串扰。
[0167]
光线180被引导到相应的对准孔口152b而不是孔口152a，有利地减少了邻近通道之间的串扰。发光元件110可以被提供有图像数据，并且照明设备可以是显示设备。可以减少来自输出掩模150的不透明区151的反射并且有利地可以增加明亮环境中的图像对比度。
[0168]
可能希望在光学结构220上提供无源光学元件700。
[0169]
图18a至b示出了在制造照明设备100期间将光学结构150附接到支撑基板200的另一种方法的横截面图。未进一步详细讨论的图18a至b的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0170]
如图18a所示，在此方法中，光学结构220位于支撑基板200上方，支撑基板200具有安装到其上的发光元件110、反射掩模35和输出掩模150，并且光学结构150具有安装在其上的无源光学纳米结构700。
[0171]
每一无源光学纳米结构700安装到光学结构220，使得其与光学结构220的相应弯曲反射表面222a、222b对准。光学结构220经定位以使得其弯曲反射表面222a、222b中的每一个与相应的发光元件110对准。
[0172]
然后，如图18b所示，在光学结构220和支撑基板200之间形成粘合剂层206，以将光学结构220附接到支撑基板200。粘合剂层206填充发光元件110和无源光学纳米结构130周围的空间。粘合剂层206的粘合剂可以液态形式注入光学结构150与支撑基板200之间的空间中，然后固化成固态以将光学结构150粘合到支撑基板200。该结构的操作类似于图17b中所示。
[0173]
与图17b的布置相比，无源光学纳米结构700没有形成在发光元件上，以有利地降低复杂性并增加基板200的产量。如本文别处所示，无源光学纳米结构700具有高均匀性和低成本。有利地，可以提高装置均匀性。
[0174]
可能希望在光学结构220上提供光学元件。
[0175]
图19a至c示出了制造照明设备100的方法的横截面图。未进一步详细讨论的图19a至c的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0176]
如图19a和图19b所示，在此方法中，无源光学纳米结构700首先安装到光学结构220，使得每个无源光学纳米结构700与光学结构220的相应弯曲反射表面222a、222b对准。然后，将发光元件110安装到无源光学纳米结构700，使得每个发光元件110与相应的无源光学纳米结构700对准。然后，如图19c所示，例如使用如上文参考图17a至b和图18a至b所述的粘合剂层206，将包括反射掩模35的另一支撑基板53结合到光学结构220。基板35可以任选地进一步包括驱动电极和电路(未示出)。
[0177]
有利地，发光元件110与弯曲反射表面222a、222b的对准在附接步骤期间实现，从而增加对准的均匀性。
[0178]
在图17a至19c的实施例中，无源光学元件还可以包括其它无源光学元件，以提供如本文别处所述的光学输出的进一步修改。
[0179]
如图19b进一步所示，无源光学元件1000a、1000b可以使用如本文别处描述的方法形成在孔口区152a、152b中。可以修改通过孔口152传输的光的偏振、颜色和反射率。此外，这种无源光学元件远离发光元件110，因此减少了由于加热引起的劣化，有利地增加了寿命。
[0180]
现在将进一步描述使用转移基板转移无源光学纳米结构的方法。
[0181]
图20a至c示出了将无源光学纳米结构938转移到相应的发光元件110上的另一种方法的横截面图。
[0182]
首先，如图20a所示，其上具有无源光学纳米结构938的单片阵列的生长基板900位于接收基板975上方。然后，用例如uv光的光910照射对应于所选无源光学纳米结构938的区912，其至少部分地将所选无源光学纳米结构938与生长基板900分开。
[0183]
如图20b所示，然后将对应于照明区912的选定无源光学纳米结构938从生长基板900分离并粘附到接收基板。接收基板975可以是粘性的，使得选定的无源光学纳米结构938在与接收基板975接触时附着到其上。
[0184]
然后，如图20c所示，其上具有选定的无源光学纳米结构的接收基板975定位在其上具有发光元件110的支撑基板200上方，使得每个选定的无源光学纳米结构938与相应的发光元件110对准。
[0185]
在本实施例中，发光元件110各自还具有堆叠在其上的不同类型的相应无源光学纳米结构1000。然后，接收基板975上的选定无源光学纳米结构938从接收基板975转移到它们相应的发光元件110上，使得选定的无源光学纳米结构938各自都安装到堆叠的顶部。
[0186]
有利地，接收基板975是可具有与支撑基板200不同的材料性质的转移基板。例如，接收基板975可以是柔性材料以帮助无源光学纳米结构1000的阵列和发光元件110在z方向上对准。可以从每个单片晶片900使用另外的多个接收基板975，有利地增加产量并减少从单片晶片到支撑基板200上的颗粒污染。可以增加产率且降低成本。
[0187]
在转移到支撑基板之前，可能需要组装无源光学纳米结构的堆叠。
[0188]
图21a至d示出了将无源光学纳米结构938转移到相应的发光元件110上的另一种方法的横截面图。此方法类似于图20a至c中所示的方法，但在此方法中，如图21a和图21b所示，在转移到接收基板975之后，选定的无源光学纳米结构938转移到已经建立在另一接收基板977上的其它无源光学纳米结构1000的堆叠上。然后，如图21c和图21d所示，包含选定的无源光学纳米结构938的整个堆叠与相应的发光元件110对准并转移到其上。
[0189]
与图20a至c的布置相比，无源光学纳米结构1000的堆叠可以在大面积上具备高均匀性，以有利地实现增加的产量和均匀性，而不会使包括发光元件110的基板200劣化。
[0190]
未进一步详细讨论的图20a至c和图21a至d的实施例的特征可假定为对应于具有如上所述的等效参考数字的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0191]
如在此可以使用的，术语“基本上”和“大约”为其对应的术语和/或项目之间的相关性提供了行业上可接受的容差。此类行业上可接受的容差范围从百分之零到百分之十，
并且对应于但不限于分量值、角度等。项目之间的此类相关性的范围在大约百分之零到百分之十之间。
[0192]
尽管上面已经描述了根据在此公开的原理的各种实施例，但是应当理解，这些实施例仅作为示例而非限制来呈现。因此，本公开的广度和范围不应受任何上述示范性实施例的限制，而是应仅根据从本公开发出的任何权利要求及其等同物来限定。此外，在所描述的实施例中提供了上述优点和特征，但是不应当将此类发布的权利要求的应用限制于实现上述优点中的任何一个或全部的过程和结构。
[0193]
另外，本文中提供的章节标题是为了与37cfr 1.77下的建议一致，或提供组织线索。这些标题不应当限制或表征本公开可能发布的任何权利要求中阐述的实施例。具体地并且通过示例的方式，虽然标题指的是“技术领域”，但是权利要求不应被在所述标题下选择来描述所谓的领域的语言限制。此外，“背景技术”中的技术描述不应被解释为承认某些技术是本公开中的任何实施例的现有技术。“发明内容”也不被认为是所发布的权利要求中阐述的实施例的特性。此外，在本公开中对单数形式的“发明”的任何引用不应当被用于论证在本公开中仅存在单个新颖点。可以根据从本公开发布的多个权利要求的限制来阐述多个实施例，并且此类权利要求相应地限定了受其保护的实施例及其等同物。在所有情况下，这些权利要求的范围应根据本公开根据其自身的优点来考虑，但不应受本文所述的标题的限制。