[发明专利]一种准直固态发光芯片或芯片阵列光源的方法

说明书

本发明公开了一种准直固态发光芯片或芯片阵列光源的方法包括以下步骤：选取介质材料用于制作基底与微结构；设计微结构，所述微结构满足仅改变结构尺寸即可覆盖0‑2π相位调制深度；读取固态发光芯片或芯片阵列光源的相位分布；根据光源相位分布确定不同调制深度的微结构的摆放位置；加工全介质超材料相位调控元件，所述相位调控元件包括基底与微结构；将加工好的相位调控元件与光源进行封装。本发明的方法可实现提高收光效率，降低元件尺寸，且可将相位调控元件与光源集成一起。

技术领域

本发明涉及投影显示技术领域，特别涉及一种准直固态发光芯片或芯片阵列光源的方法。

背景技术

现有的投影系统一般采用透镜组件准直固态发光芯片或芯片阵列光源。传统的准直透镜组的面型一般是凸透镜甚至是非球面，通过调控曲率、厚度、间距等来实现准直，而要提高光能利用率就需要制造高精度的透镜组，会增大口径，提高加工工艺，不利于小型化，而想要缩小体积，势必会损失光能，两者不能兼得，必须有所权衡取舍。且凸透镜或非球面也会增加镀膜难度。此外，准直透镜组元件难与固态发光芯片或芯片阵列光源集成在一起。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种准直固态发光芯片或芯片阵列光源的方法，可实现提高收光效率，降低元件尺寸，且可将相位调控元件与光源集成一起。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种准直固态发光芯片或芯片阵列光源的方法，包括以下步骤：

步骤1.选取介质材料用于制作基底与微结构，所述基底用于支撑微结构；本方案的基底与微结构均采用高透射率的介质材料，因此不必像透镜组一样镀膜以提高光源透过率；

步骤2.设计微结构，所述微结构满足仅改变结构尺寸即可覆盖0-2π相位调制深度，且所述微结构也可设计为宽频带相位调制；则可适用于不同波长的准直，提高适用范围；

步骤3.读取固态发光芯片或芯片阵列光源的相位分布；

步骤4.根据光源相位分布确定不同调制深度的微结构的摆放位置；

步骤5.加工全介质超材料相位调控元件，所述相位调控元件包括基底与微结构；

步骤6.将加工好的相位调控元件与光源进行封装；

本发明的准直固态发光芯片或芯片阵列光源的方法，利用全介质超材料相位调控元件来实现对光源相位的精确调控，从而实现准直效果，相位调控元件包括基底及基底一面或两面相错排布的微结构阵列，通过调节微结构尺寸实现0到2π的相位调控范围，从而实现对光源相位的精确控制，这会避免收光效率与体积小型化的取舍，可以在保证口径较小的同时保证收光效率，且由于是平面结构，易集成，可与光源集成在一起，且该全介质超材料元件本身具有高透过率，无需采用镀膜提高透过率，在设计过程中，还可将微结构实现宽频带相位调制，增加适用范围。

进一步地，所述步骤5中可采用化学沉淀或刻蚀的方式加工全介质超材料相位调控元件。

进一步地，所述全介质超材料相位调控元件的加工方式为：先采用化学气相淀积在基底上方沉积设计厚度的微结构介质材料，然后采用深反应离子束刻蚀技术进行刻蚀，刻蚀出不同尺寸的微结构；由于该技术在刻蚀过程中引入钝化气体，刻蚀与钝化循环交替进行，很好地保护了侧壁的垂直度，有利于批量化生产。

进一步地，所述步骤6中封装元件与光源时，元件与光源间的间隙不超过预设间隙阈值。

进一步地，所述光源为固态发光芯片或由复数个固态发光芯片构成的固态发光芯片阵列。