特表 2023-542832 一体型オフアクシスマイクロレンズアレイを備えるディスプレイパネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-12

(54)【発明の名称】一体型オフアクシスマイクロレンズアレイを備えるディスプレイパネル

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/58 20100101AFI20231004BHJP

   G02B 3/00 20060101ALN20231004BHJP

【ＦＩ】

H01L33/58

G02B3/00 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023514710

(86)(22)【出願日】2021-09-27

(85)【翻訳文提出日】2023-05-01

(86)【国際出願番号】 US2021052185

(87)【国際公開番号】W WO2022067176

(87)【国際公開日】2022-03-31

(31)【優先権主張番号】63/083,972

(32)【優先日】2020-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520510771

【氏名又は名称】ジェイド バード ディスプレイ（シャンハイ） リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】リ，キミン

(72)【発明者】

【氏名】ズゥー，ユアンクン

(72)【発明者】

【氏名】ジャオ，シュアン

【テーマコード（参考）】

5F142

【Ｆターム（参考）】

5F142AA14

5F142AA34

5F142BA32

5F142CB23

5F142CB24

5F142CD02

5F142CD14

5F142CE03

5F142CE13

5F142CE15

5F142DB12

5F142DB24

5F142GA01

(57)【要約】

様々な実施形態は、一体型マイクロレンズアレイを有するディスプレイパネルを含む。ディスプレイパネルは、典型的には、対応するピクセルドライバ回路（例えばＦＥＴ）に電気的に結合されたピクセル光源（例えばＬＥＤ）のアレイを含むメサのアレイを含む。マイクロレンズのアレイは、ピクセル光源を含むメサ上にオフアクシスに位置合わせされ、ピクセル光源によって生成される光の発散を低減し、光をピクセル毎に特定の角度又は集束点に向けるように位置決めされる。異なるマイクロレンズ形状及び組み合わせが、ディスプレイパネルにおいて実装される。ディスプレイパネルは、マイクロレンズとピクセルドライバ回路との間の位置決めを維持するために、同じマイクロレンズ材料層から形成された一体型光学スペーサも含み得る。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

オフアクシスマイクロレンズアレイ構造を有する発光構造アレイシステムであって、
少なくとも１つの発光メサと、
前記発光メサの上方に形成された少なくとも１つのマイクロレンズと、を備えており、
前記少なくとも１つのマイクロレンズの中心軸は、前記少なくとも１つの発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない、発光構造アレイシステム。

【請求項2】

前記発光構造アレイシステム内の対応する発光メサに対する各マイクロレンズの相対位置は、同じである、請求項１に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項3】

センサを更に備え、
前記少なくとも１つの発光メサからの前記少なくとも１つのマイクロレンズを通過する放出光線は、一括して前記センサ内へ変換される、請求項１又は２に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項4】

前記センサは、前記発光構造アレイシステムの中心軸に配置される、請求項３に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項5】

それぞれの発光メサの中心軸に対するそれぞれのマイクロレンズの中心軸のそれぞれのオフセット距離は、前記発光構造アレイシステムの中心から前記発光構造アレイシステムの縁部に向かって大きくなる、請求項４に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項6】

前記センサは、前記発光構造アレイシステムの中心軸に配置されない、請求項３から５の何れか一項に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項7】

それぞれの発光メサの中心軸に対するそれぞれのマイクロレンズの中心軸のオフセット距離は、前記センサの中心軸から前記発光構造アレイシステムの縁部に向かって大きくなる、請求項６に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項8】

それぞれのマイクロレンズから放出される光の角度は、前記センサの中心軸から前記発光構造アレイシステムの縁部に向かって大きくなる、請求項６又は７に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項9】

前記少なくとも１つの発光メサの前記中心軸からの前記少なくとも１つのマイクロレンズの前記中心軸のオフセット範囲は、４．５μｍ以下である、請求項１から８の何れか一項に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項10】

前記少なくとも１つの発光メサの底面の縁部と前記少なくとも１つのマイクロレンズの底面の縁部との間のオフセット距離は、前記少なくとも１つのマイクロレンズの前記底面の直径の３０％以内である、請求項１から９の何れか一項に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項11】

前記少なくとも１つのマイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である、請求項１から１０の何れか一項に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項12】

前記少なくとも１つのマイクロレンズの底面は、前記少なくとも１つの発光メサの前記中心軸と交差する、請求項１から１１の何れか一項に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項13】

半導体基板と反射カップとを更に備え、
前記少なくとも１つの発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記少なくとも１つの発光メサは、前記反射カップによって包囲される、請求項１から１２の何れか一項に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項14】

前記反射カップの内壁は、階段形状である、請求項１３に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項15】

前記少なくとも１つの発光メサは、
発光層と、
前記発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている底部接合層と、
前記少なくとも１つの発光メサを被覆し前記反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、を含み、
前記反射カップは、前記半導体基板と電気的に接続されている、請求項１３又は１４に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項16】

前記少なくとも１つの発光メサと前記少なくとも１つのマイクロレンズとの間に形成されたスペーサを更に備える、請求項１から１５の何れか一項に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項17】

前記スペーサの高さは、前記少なくとも１つのマイクロレンズの高さよりも小さい、請求項１６に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項18】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項１３から１７の何れか一項に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項19】

少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造であって、
発光メサと、
前記発光メサ上に形成された第１のマイクロレンズと、
前記発光メサ上に形成され前記第１のマイクロレンズを被覆する第２のマイクロレンズと、
を備える、発光構造。

【請求項20】

前記第２のマイクロレンズの直径は前記第１のマイクロレンズの直径よりも大きい、請求項１９に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項21】

前記第１のマイクロレンズの中心軸は、前記発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、
前記第２のマイクロレンズの中心軸は、前記発光メサの前記中心軸と同軸に位置合わせされない、請求項１９又は２０に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項22】

前記第２のマイクロレンズの中心軸は、前記発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、
前記第１のマイクロレンズの中心軸は、前記発光メサの前記中心軸と同軸に位置合わせされない、請求項１９から２１の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項23】

前記第１のマイクロレンズの中心軸は、前記発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされず、
前記第２のマイクロレンズの中心軸は、前記発光メサの前記中心軸と同軸に位置合わせされず、
前記第１のマイクロレンズの前記中心軸は、前記第２のマイクロレンズの前記中心軸と同軸に位置合わせされない、請求項１９から２２の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項24】

前記発光構造は、発光メサと、第１のマイクロレンズと、第２のマイクロレンズと、のセットを１つよりも多く含み、
それぞれのセット内の前記発光構造上のそれぞれの第２のマイクロレンズに対するそれぞれの第１のマイクロレンズの位置は、異なる、請求項１９から２３の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項25】

前記第２のマイクロレンズの前記中心軸と前記発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離は、１２μｍ以下である、請求項２１から２４の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項26】

前記第１のマイクロレンズの前記中心軸と前記発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離は、１．５μｍ以下である、請求項２２から２５の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項27】

前記第１のマイクロレンズの前記中心軸と前記第２のマイクロレンズの前記中心軸との間のオフセット距離は、６μｍ以下であり、４．５μｍ以上である、請求項２３から２６の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項28】

前記第２のマイクロレンズの底面は、前記発光メサの前記中心軸と交差する、請求項１９から２７の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項29】

前記第１のマイクロレンズの底面は、前記発光メサの前記中心軸と交差する、請求項２８に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項30】

前記第１のマイクロレンズの材料は、前記第２のマイクロレンズの材料と同じである、請求項２８から２９の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項31】

半導体基板と反射カップとを更に備え、
前記発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記発光メサは、前記反射カップによって包囲される、請求項１９から３０の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項32】

前記反射カップの内壁は、階段形状である、請求項３１に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項33】

前記発光メサは、
発光層と、
前記発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている底部接合層と、
前記発光メサを被覆し前記反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、を含み、
前記反射カップは、前記半導体基板と電気的に接続されている、請求項３１又は３２に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項34】

前記発光メサと前記第１のマイクロレンズとの間に形成されたスペーサを更に備える、請求項１９から３３の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項35】

前記スペーサの高さは、前記第１のマイクロレンズのそれよりも小さい、請求項３４に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項36】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項３１から３５の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項37】

発光メサと、
前記発光メサ上に形成された第１のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズ上に形成された第２のマイクロレンズと、
を備える、少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項38】

前記第２のマイクロレンズの直径は、前記第１のマイクロレンズの直径よりも小さい、請求項３７に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項39】

前記第１のマイクロレンズの中心軸は、前記発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、
前記第２のマイクロレンズの中心軸は、前記発光メサの前記中心軸と同軸に位置合わせされない、請求項３７又は３８に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項40】

前記発光構造は、発光メサと、第１のマイクロレンズと、第２のマイクロレンズと、のセットを１つよりも多く含み、
それぞれのセット内の前記発光構造上のそれぞれの第２のマイクロレンズに対するそれぞれの第１のマイクロレンズの位置は、異なる、請求項３７から３９の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項41】

前記第２のマイクロレンズの前記中心軸と前記発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離は、１．５μｍ以下である、請求項３９又は４０に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項42】

前記第１のマイクロレンズの底面は、前記発光メサの中心軸と交差する、請求項３７から４１の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項43】

前記第２のマイクロレンズの底面は、前記発光メサの前記中心軸と交差しない、請求項４２に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項44】

前記第１のマイクロレンズの材料は、前記第２のマイクロレンズの材料と同じである、請求項３７から４３の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項45】

半導体基板と反射カップとを更に備え、
前記発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記発光メサは、前記反射カップによって包囲される、請求項３７から４４の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項46】

前記反射カップの内壁は、階段形状である、請求項４５に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項47】

前記発光メサは、
発光層と、
前記発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている底部接合層と、
前記発光メサを被覆し前記反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、を含み、
前記反射カップは、前記半導体基板と電気的に接続されている、請求項４５又は４６に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項48】

前記発光メサと前記第１のマイクロレンズとの間に形成されたスペーサを更に備える、請求項３７から４７の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項49】

前記スペーサの高さは、前記第１のマイクロレンズの高さよりも小さい、請求項４８に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項50】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項４５から４９の何れか一項に記載の少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項51】

第１の発光メサと、
前記第１の発光メサの上方に形成された少なくとも１つの第１のマイクロレンズであって、前記第１のマイクロレンズの中心軸は前記第１の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない、第１のマイクロレンズと、
第２の発光メサと、
前記第２の発光メサの上方に形成された少なくとも１つの第２のマイクロレンズと、
前記第２の発光メサ上に形成された少なくとも１つの第３のマイクロレンズと、
を備える、オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造。

【請求項52】

前記第３のマイクロレンズは、前記第２のマイクロレンズの頂面全体を被覆すると共に前記第２のマイクロレンズの頂面全体に接触する、請求項５１に記載の発光構造。

【請求項53】

前第１の発光メサの前記中心軸からの前記第１のマイクロレンズの前記中心軸のオフセット範囲は、４．５μｍ以下である、請求項５１又は５２に記載の発光構造。

【請求項54】

前記第１の発光メサの底面の縁部と前記第１のマイクロレンズの底面の縁部との間のオフセット距離は、前記第１のマイクロレンズの前記底面の直径の３０％以内である、請求項５１から５３の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項55】

前記第１のマイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である、請求項５１から５４の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項56】

前記第１のマイクロレンズの底面は、前記第１の発光メサの前記中心軸と交差する、請求項５１から５５の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項57】

半導体基板と少なくとも２つの反射カップとを更に備え、
前記第１の発光メサ及び前記第２の発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記第１の発光メサ及び前記第２の発光メサは、前記２つの反射カップのそれぞれの反射カップによって包囲される、請求項５１から５６の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項58】

前記反射カップの内壁は、階段形状である、請求項５７に記載の発光構造。

【請求項59】

前記第１の発光メサは、
第１の発光層と、
前記第１の発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている第１の底部接合層と、
前記第１の発光メサの頂面にあり前記２つの反射カップのうち第１の反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、を含み、
前記第２の発光メサは、
第２の発光層と、
前記第２の発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている第２の底部接合層と、
前記第２の発光メサの頂面にもあり前記２つの反射カップのうち第２の反射カップと電気的に接続されている前記頂部電極層と、を含み、
前記第１及び前記第２の反射カップは、半導体基板と電気的に接続されている、請求項５７又は５８に記載の発光構造。

【請求項60】

前記第１の発光メサ及び前記第２の発光メサを被覆するスペーサを更に備え、
前記スペーサは、前記第１の発光メサと前記第１のマイクロレンズとの間に形成され、
前記スペーサは、前記第２の発光メサと前記第２のマイクロレンズとの間にも形成される、請求項５１から５９の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項61】

前記スペーサの高さは、前記第１のマイクロレンズの高さよりも小さい、請求項６０に記載の発光構造。

【請求項62】

前記第３のマイクロレンズの直径は、前記第２のマイクロレンズの直径よりも大きい、請求項５１から６１の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項63】

前記第２のマイクロレンズの中心軸は、前記第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、
前記第３のマイクロレンズの中心軸は、前記第２の発光メサの前記中心軸と同軸に位置合わせされない、請求項５１から６２の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項64】

前記第３のマイクロレンズの中心軸は、前記第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、
前記第２のマイクロレンズの中心軸は、前記第２の発光メサの前記中心軸と同軸に位置合わせされない、請求項５１から６３の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項65】

前記第２のマイクロレンズの中心軸は、前記第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされず、
前記第３のマイクロレンズの中心軸は、前記第２の発光メサの前記中心軸と同軸に位置合わせされず、
前記第２のマイクロレンズの前記中心軸は、前記第３のマイクロレンズの前記中心軸と同軸に位置合わせされない、請求項５１から６４の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項66】

前記発光構造は、発光メサと、第１のマイクロレンズと、第２のマイクロレンズと、第３のマイクロレンズと、のセットを１つよりも多く含み、
それぞれのセット内の前記発光構造上のそれぞれの第３のマイクロレンズに対するそれぞれの第２のマイクロレンズの位置は、異なる、請求項５１から６５の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項67】

前記第３のマイクロレンズの前記中心軸と前記第２の発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離は、１２μｍ以下である、請求項６３から６６の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項68】

前記第２のマイクロレンズの前記中心軸と前記第２の発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離は、１．５μｍ以下である、請求項６７に記載の発光構造。

【請求項69】

前記第２のマイクロレンズの前記中心軸と前記第３のマイクロレンズ前記中心軸との間のオフセット距離は、６μｍ以下であり、４．５μｍ以上である、請求項６８に記載の発光構造。

【請求項70】

前記第３のマイクロレンズの底面は、前記第２の発光メサの中心軸と交差する、請求項５１から６９の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項71】

前記第２のマイクロレンズの底面は、前記第２の発光メサの中心軸と交差しない、請求項７０に記載の発光構造。

【請求項72】

前記第２のマイクロレンズの材料は、前記第３のマイクロレンズの材料と同じであり、
前記第１のマイクロレンズの材料は、前記第３のマイクロレンズの材料と同じである、請求項７０又は７１に記載の発光構造。

【請求項73】

前記第１のマイクロレンズの前記中心軸と前記第１の発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離は、前記第３のマイクロレンズの中心軸と前記第２の発光メサの中心軸との間のオフセット距離よりも小さい、請求項５１から７２の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項74】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項５７から７３の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項75】

第１の発光メサと、
前記第１の発光メサの上方に形成された第１のマイクロレンズであって、前記第１のマイクロレンズの中心軸は前記第１の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない、第１のマイクロレンズと、
第２の発光メサと、
前記第２の発光メサの上方に形成された第２のマイクロレンズと、
前記第２のマイクロレンズ上に形成された第３のマイクロレンズであって、前記第２のマイクロレンズの頂面全体を被覆しない、第３のマイクロレンズと、
を備える、発光構造。

【請求項76】

前記第１のマイクロレンズの前記中心軸と前記第１の発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離は、４．５μｍ以下である、請求項７５に記載の発光構造。

【請求項77】

前記第１の発光メサの底面の縁部と前記第１のマイクロレンズの底面の縁部との間のオフセット距離は、前記第１のマイクロレンズの前記底面の直径の３０％以内である、請求項７５又は７６に記載の発光構造。

【請求項78】

前記第１のマイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である、請求項７５から７７の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項79】

前記第１のマイクロレンズの底面は、前記第１の発光メサの前記中心軸と交差する、請求項７５から７８の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項80】

半導体基板と反射カップとを更に備え、
前記第１の発光メサ及び前記第２の発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記第１の発光メサ及び前記第２の発光メサは、それぞれの反射カップによって包囲される、請求項７５から７９の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項81】

前記反射カップの各々の内壁は、階段形状である、請求項８０に記載の発光構造。

【請求項82】

前記第１の発光メサは、
第１の発光層と、
前記第１の発光層の底部に形成され前記半導体基板と接合されている第１の底部接合層と、
前記第１の発光層を被覆し前記反射カップのうち第１の反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、を含み、
前記第２の発光メサは、
第２の発光層と、
前記第２の発光層の底部に形成され前記半導体基板と接合されている第２の底部接合層と、
前記第２の発光層も被覆し前記反射カップのうち第２の反射カップと電気的に接続されている前記頂部電極層と、を含み、
前記反射カップは、前記半導体基板と電気的に接続されている、請求項８０又は８１に記載の発光構造。

【請求項83】

前記第１の発光メサ及び前記第２の発光メサを被覆するスペーサを更に備え、
前記スペーサは、前記第１の発光メサと前記第１のマイクロレンズとの間に形成され、
前記スペーサは、前記第２の発光メサと前記第２のマイクロレンズとの間にも形成される、請求項７５から８２の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項84】

前記スペーサの高さは、前記第１のマイクロレンズの高さよりも小さい、請求項８３に記載の発光構造。

【請求項85】

前記第３のマイクロレンズの水平方向寸法は、前記第２のマイクロレンズの底面の水平方向寸法よりも小さい、請求項７５から８４の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項86】

前記第２のマイクロレンズの中心軸は、前記第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、
前記第３のマイクロレンズの垂直軸は、前記第２の発光メサの前記中心軸と同軸に位置合わせされず、
前記垂直軸は、前記第３のマイクロレンズが完全な形状であるときに前記第３のマイクロレンズの中心点を通る、請求項７５から８５の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項87】

前記発光構造は、発光メサと、第１のマイクロレンズと、第２のマイクロレンズと、のセットを１つよりも多く含み、
それぞれのセット内の前記発光構造上のそれぞれの第２のマイクロレンズに対するそれぞれの第１のマイクロレンズの位置は、異なる、請求項７５から８６の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項88】

前記第３のマイクロレンズの前記垂直軸と前記第２の発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離は、１．５μｍ以下である、請求項８６又は８７に記載の発光構造。

【請求項89】

前記第２のマイクロレンズの底面は、前記第２の発光メサの中心軸と交差する、請求項７５から８８の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項90】

前記第１のマイクロレンズの底面は、前記第１の発光メサの中心軸と交差しない、請求項８９に記載の発光構造。

【請求項91】

前記第２のマイクロレンズの材料は、前記第３のマイクロレンズの材料と同じであり、
前記第１のマイクロレンズの材料は、前記第２のマイクロレンズの前記材料と同じである、請求項８９又は９０に記載の発光構造。

【請求項92】

前記第１のマイクロレンズの前記中心軸と前記第１の発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離は、前記第３のマイクロレンズの前記垂直軸と前記第２の発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離よりも大きい、請求項８６から９１の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項93】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項８０から９２の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項94】

発光メサと、
前記発光メサ上に形成された第１のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズを被覆し前記第１のマイクロレンズに接触する第２のマイクロレンズと、
を備える、同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項95】

前記第１のマイクロレンズの屈折率は、前記第２のマイクロレンズの屈折率よりも高い、請求項９４に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項96】

前記第２のマイクロレンズの材料は、前記第１のマイクロレンズの材料と異なる、請求項９４又は９５に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項97】

前記第１のマイクロレンズは、半球体構造を有し、
前記第２のマイクロレンズは、前記第１のマイクロレンズの切り出しがなければ多角形構造を、又は、前記第１のマイクロレンズの切り出しがなければ複合構造を、有する、請求項９４から９６の何れか一項に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項98】

前記複合構造は、半球体構造と台形構造又は半球体構造と三角形構造の組み合わせである、請求項９７に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項99】

前記台形構造は、前記半球体構造の底部に形成されるか、又は、前記三角形構造は前記半球体構造の前記底部に形成される、請求項９８に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項100】

前記多角形構造は、台形構造であって、前記台形構造の底面に対して傾斜した頂面を有する、請求項９７から９９の何れか一項に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項101】

前記第１のマイクロレンズの中心軸及び前記第２のマイクロレンズの中心軸は、前記発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされる、請求項９４から１００の何れか一項に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項102】

半導体基板と反射カップとを更に備え、
前記発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記発光メサは、前記反射カップによって包囲される、請求項９４から１０１の何れか一項に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項103】

前記反射カップの内壁は、階段形状である、請求項１０２に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項104】

前記発光メサは、
発光層と、
前記発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている底部接合層と、
前記発光メサを被覆し前記反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、を含み、
前記反射カップは、前記半導体基板と電気的に接続されている、請求項１０２又は１０３に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項105】

前記発光メサの上方に形成されたスペーサを更に備える、請求項９４から１０４の何れか一項に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項106】

前記スペーサの高さは、前記第１のマイクロレンズの高さ又は前記第２のマイクロレンズの高さよりも小さい、請求項１０５に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項107】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項１０２から１０６の何れか一項に記載の同軸のマイクロレンズを有する発光構造。

【請求項108】

楕円形マイクロレンズ構造を有する発光構造であって、
発光メサと、
前記発光メサの上方に形成された少なくとも１つの楕円形マイクロレンズと、を備えており、
前記楕円形マイクロレンズの中心軸は、前記発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない、発光構造。

【請求項109】

前記楕円形マイクロレンズは、球体の四分の一と楕円体の四分の一との組み合わせによって形成される、請求項１０８に記載の発光構造。

【請求項110】

前記球体の半径は、９μｍ以下であり、
前記楕円体の長半径は、１８μｍ以下である、請求項１０９に記載の発光構造。

【請求項111】

水平レベルにおける前記発光メサの中心からの前記楕円形マイクロレンズの中心のオフセット距離は、４．５μｍ以下である、請求項１０９又は１１０に記載の発光構造。

【請求項112】

前記楕円形マイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である、請求項１０８から１１１の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項113】

前記楕円形マイクロレンズの底面は、前記発光メサの前記中心軸と交差する、請求項１０８から１１２の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項114】

半導体基板と反射カップとを更に備え、
前記発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記発光メサは、前記反射カップによって包囲される、請求項１０８から１１３の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項115】

前記反射カップの内壁は、階段形状である、請求項１１４に記載の発光構造。

【請求項116】

前記発光メサは、
発光層と、
前記発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている底部接合層と、
前記発光メサを被覆し前記反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、を含み、
前記反射カップは、前記半導体基板と電気的に接続されている、請求項１１４又は１１５に記載の発光構造。

【請求項117】

前記発光メサと前記楕円形マイクロレンズとの間に形成されたスペーサを更に備える、請求項１０８から１１６の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項118】

前記スペーサの高さは、前記楕円形マイクロレンズの高さよりも小さい、請求項１１７に記載の発光構造。

【請求項119】

前記スペーサの高さは、５μｍ未満である、請求項１１７又は１１８に記載の発光構造。

【請求項120】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項１１４から１１９の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項121】

発光メサと、
前記発光メサの上方に形成された少なくとも１つのマイクロレンズと、前記マイクロレンズの片側に形成された反射部と、を有するマイクロレンズ複合構造と、
を備える、マイクロレンズ複合構造を有する発光構造。

【請求項122】

前記マイクロレンズは、前記マイクロレンズの表面に割れ目を有する球体である、請求項１２１に記載の発光構造。

【請求項123】

前記反射部は、前記割れ目の表面上に形成される、請求項１２２に記載の発光構造。

【請求項124】

前記割れ目は、前記マイクロレンズの底面に対する傾斜面を有しており、
前記反射部は、前記傾斜面に取り付けられた平面構造である、請求項１２３に記載の発光構造。

【請求項125】

前記割れ目は、窪みであり、
前記反射部は、前記窪みの表面に取り付けられる、請求項１２３又は１２４に記載の発光構造。

【請求項126】

前記マイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である、請求項１２１から１２５の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項127】

前記マイクロレンズの底面は、前記発光メサの中心軸と交差する、請求項１２１から１２６の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項128】

半導体基板と反射カップとを更に備え、
前記発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記発光メサは、前記反射カップによって包囲される、請求項１２１から１２７の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項129】

前記反射カップの内壁は、階段形状である、請求項１２８に記載の発光構造。

【請求項130】

前記発光メサは、
発光層と、
前記発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている底部接合層と、
前記発光メサを被覆し前記反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、
を含み、前記反射カップは前記半導体基板と電気的に接続されている、請求項１２８又は１２９に記載の発光構造。

【請求項131】

前記発光メサと前記マイクロレンズとの間に形成されたスペーサを更に備える、請求項１２１から１３０の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項132】

前記スペーサの高さは、前記マイクロレンズの高さよりも小さい、請求項１３１に記載の発光構造。

【請求項133】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項１２８から１３２の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項134】

発光メサと、
前記発光メサ上に形成されたマイクロレンズと、
前記マイクロレンズを被覆する回折レンズと、
を備える、発光構造。

【請求項135】

前記マイクロレンズの材料は、前記回折レンズの材料と異なる、請求項１３４に記載の発光構造。

【請求項136】

前記回折レンズは、ブラッグミラーである、請求項１３４又は１３５に記載の発光構造。

【請求項137】

前記回折レンズの頂面の中心点は、前記マイクロレンズの中心軸上にある、請求項１３４から１３６の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項138】

前記回折レンズの中心軸は、前記発光構造の基板に垂直な垂直軸に対して傾斜しており、
前記マイクロレンズの前記中心軸は、前記発光構造の前記基板に垂直な前記垂直軸に対して垂直である、請求項１３７に記載の発光構造。

【請求項139】

前記マイクロレンズは、半球体構造を有し、
前記回折レンズは、多角形構造又は複合構造を有する、請求項１３４から１３８の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項140】

前記複合構造は、半球体構造と台形構造との組み合わせ又は半球体構造と三角形構造との組み合わせを備える、請求項１３９に記載の発光構造。

【請求項141】

前記台形構造は、前記半球体構造の底部に形成されるか、又は、前記三角形構造は前記半球体構造の前記底部に形成される、請求項１４０に記載の発光構造。

【請求項142】

前記多角形構造は、台形構造であって、前記台形構造の底面に対して傾斜した頂面を備える、請求項１３９から１４１の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項143】

前記マイクロレンズの中心軸及び前記回折レンズの頂面の中心点を通る軸は、前記発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされる、請求項１３４から１４２の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項144】

半導体基板と少なくとも１つの反射カップとを更に備え、
前記発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記発光メサは、前記少なくとも１つの反射カップによって包囲される、請求項１３４から１４３の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項145】

前記反射カップの内壁は、階段形状である、請求項１４４に記載の発光構造。

【請求項146】

前記発光メサは、
発光層と、
前記発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている底部接合層と、
前記発光メサを被覆し前記少なくとも１つの反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、を含み、
前記少なくとも１つの反射カップは、前記半導体基板と電気的に接続されている、請求項１４４又は１４５に記載の発光構造。

【請求項147】

前記発光メサを被覆するスペーサを更に備える、請求項１３４から１４６の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項148】

前記スペーサの高さは、前記マイクロレンズの高さよりも小さい、請求項１４７に記載の発光構造。

【請求項149】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項１４４から１４８の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項150】

発光メサと、
前記発光メサの上方に形成された少なくとも１つのマイクロレンズであって、前記マイクロレンズの中心軸は前記発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない、マイクロレンズと、
を備える、オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造。

【請求項151】

前記マイクロレンズの前記中心軸と前記発光メサの前記中心軸との間のオフセット距離は、４．５μｍ以下である、請求項１５０に記載の発光構造。

【請求項152】

前記発光メサの底面の縁部と前記マイクロレンズの底面の縁部との間のオフセット距離は、前記第１のマイクロレンズの前記底面の直径の３０％以内である、請求項１５０又は１５１に記載の発光構造。

【請求項153】

前記マイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である、請求項１５０から１５２の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項154】

前記マイクロレンズの底面は、前記発光メサの前記中心軸と交差する、請求項１５０から１５３の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項155】

半導体基板と反射カップとを更に備え、
前記発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記発光メサは、前記反射カップによって包囲される、請求項１５０から１５４の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項156】

前記反射カップの内壁は、階段形状である、請求項１５５に記載の発光構造。

【請求項157】

前記発光メサは、
発光層と、
前記発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている底部接合層と、
前記発光メサを被覆し前記反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、を含み、
前記反射カップは、前記半導体基板と電気的に接続されている、請求項１５５又は１５６に記載の発光構造。

【請求項158】

前記発光メサと前記マイクロレンズとの間に形成されたスペーサを更に備える、請求項１５０から１５７の何れか一項に記載の発光構造。

【請求項159】

前記スペーサの高さは、前記マイクロレンズの高さよりも小さい、請求項１５８に記載の発光構造。

【請求項160】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項１５５から１５９の何れか一項に記載の発光構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
[0001] 本願は２０２０年９月２７日に提出され「一体型オフアクシスマイクロレンズアレイを備えるディスプレイパネル」と題された米国仮特許出願第６３／０８３，９７２号の優先権を主張するものであり、同出願は参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002] 本開示は概してディスプレイデバイスに係り、より詳細には、オフアクシスマイクロレンズアレイと一体化されたディスプレイパネルのためのシステム及び製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

[0003] ディスプレイ技術は、今日の商用電子機器において益々重要になっている。これらのディスプレイパネルは、液晶ディスプレイテレビ（ＬＣＤ ＴＶ）及び有機発光ダイオードテレビ（ＯＬＥＤ ＴＶ）などの据え置き型大画面、並びにラップトップパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、及びウェアラブル電子機器などの携帯型電子機器において、広く使用されている。据え置き型大画面の開発の多くは、複数の視聴者が様々な角度から画面を見ることに適応しこれを可能にするために、高い視野角を実現することに向けられている。例えば、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）及びフィルム補償超ねじれネマチック（ＦＳＴＮ）などの様々な液晶材料が、ディスプレイパネルにおけるあらゆるピクセル光源の大きな視野角を実現するために開発されてきた。

【0004】

[0004] しかしながら、携帯型電子機器のほとんどは主に単一のユーザのために設計されており、これらの携帯型デバイスの画面配向は、複数の視聴者に適応するための大きな視野角ではなく、対応するユーザにとって最良の視野角になるように調整されるべきである。例えば、あるユーザにとっての適当な視野角は、画面表面に対して垂直であるかもしれない。この場合、据え置き型大画面と比較すると、大きな視野角で出射される光は大部分が無駄になる。加えて、大きな視野角は、公共エリアで使用される携帯型電子機器について、プライバシーの懸念を提示する。

【0005】

[0005] また、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、及び液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）などの受動イメージャデバイスに基づく従来の投影システムでは、受動イメージャデバイス自体は光を放出しない。具体的には、従来の投影システムは、光源から放出されたコリメート光を光学的に変調することによって、すなわち、ピクセルレベルで光の一部を、例えばＬＣＤパネルによって透過すること、又は例えばＤＭＤパネルによって反射することによって、画像を投影する。しかしながら、光のうち透過又は反射されない部分は失われ、これが投影システムの効率を低下させる。さらに、コリメート光を提供するべく、複雑な照明光学系が、光源から放出される発散光を収集するために使用される。照明光学系は、システムを嵩張らせるだけでなく、システムに追加の光損失も導入し、これがシステムの性能にさらに影響を与える。従来の投影システムでは、典型的には、光源によって発生される照明光の１０％未満が、投影画像を形成するために使用される。

【0006】

[0006] 長耐用寿命、低エネルギ消費などの利点を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）が、様々な分野で広く使用されている。次世代の光源として、ＬＥＤは、携帯電話、デジタルデバイス、液晶ディスプレイ等のバックライトユニットとして使用されると共に、車両のダッシュボード用照明やテールライト、交通信号、及び他の一般照明としても使用されている。ＬＥＤは、屋内及び屋外の電光看板を含むディスプレイ分野、並びに水汚染及び血中酸素濃度を含む生物及び環境分野において、広く使用されている。ＬＥＤの応用範囲は、製品性能の向上及び製造コストの低下により、毎年拡大し続けている。これらの需要を満たすために、様々な研究が進行中である。内部量子効率を高める方法及び外部抽出効率を高める方法という、２つの主な方法がある。内部量子効率は、ＬＥＤの活性層において発光する電子ホール対の再結合率を増加させること、及び発光しない電子ホール対の再結合率を減少させることによって、高めることができる。しかし、この方法には技術的な限界がある。一方、外部抽出効率の増加に関しては、現在、活発な研究が行われているところである。この課題を克服するために、マイクロレンズアレイが、散乱、内部反射、導波、吸収などのうち１つ以上を低減するべく使用される。

【0007】

[0007] 半導体材料で作製されたＬＥＤは、モノカラー又はフルカラーディスプレイで使用することができる。ＬＥＤを採用する現行のディスプレイでは、ＬＥＤは、通常、例えばＬＣＤ又はＤＭＤパネルによって光学的に変調される光を提供するための光源として使用される。つまり、ＬＥＤによって放出される光は、それ自体では画像を形成しない。イメージャデバイスとして複数のＬＥＤダイを含むＬＥＤパネルを用いるＬＥＤディスプレイも研究されている。そのようなＬＥＤディスプレイでは、ＬＥＤパネルは自己発光性イメージャデバイスであり、各ピクセルは、１つのＬＥＤダイ（モノカラーディスプレイ）、又は各々が原色のうちの１つを表す複数のＬＥＤダイ（フルカラーディスプレイ）を含み得る。

【0008】

[0008] しかしながら、ＬＥＤダイによって放出される光は自発光から発生されるので、指向性ではなく、発散角が大きくなる。大きな発散角は、ＬＥＤディスプレイにおいて様々な問題を引き起こすおそれがある。例えば、大きな発散角に起因して、ＬＥＤダイによって放出される光は、ＬＥＤディスプレイにおいてより散乱及び／又は反射され易くなり得る。散乱／反射された光は、他のピクセルを照明して、ピクセル間の光クロストーク、鮮鋭度の低下、及びコントラストの低下をもたらす可能性がある。

【0009】

[0009] さらに、従来のＬＥＤにおいて各マイクロレンズから放出される光の方向は同じであり、それによって、光は、単一の点上ではなく平面上にしか集束することができず、これがＬＥＤの応用分野を制限している。また、ＬＥＤにおいて追加の屈折光学構造が適用される必要があり、ピクセル間の光クロストーク、鮮鋭度の低下、及びコントラストの低下を引き起こしている。

【発明の概要】

【0010】

[0010] 上述したような従来のディスプレイシステムの欠点を改善し、それらに対処するのに役立つ、改良されたディスプレイ設計の必要がある。特に、ユーザのプライバシーのより良好な保護、より良好な方向集束、又は／及び電力消費の低減のための光の浪費の低減、並びにより良好な画像のピクセル間の光干渉の低減のために、視野角が縮小されたディスプレイパネルの必要がある。

【0011】

[0011] 様々な実施形態は、一体型マイクロレンズアレイを有するディスプレイパネルを含む。ディスプレイパネルは、典型的には、対応するピクセルドライバ回路（例えばＦＥＴ）に電気的に結合されたピクセル光源（例えばＬＥＤ、ＯＬＥＤ）のアレイを含む。マイクロレンズのアレイは、ピクセル光源に位置合わせされ、ピクセル光源によって生成される光の発散を低減させるように位置決めされる。ディスプレイパネルは、マイクロレンズとピクセルドライバ回路との間の位置決めを維持するために、一体型光学スペーサも含み得る。

【0012】

[0012] マイクロレンズアレイは、ピクセル光源によって生成される光の発散角と、ディスプレイパネルの使用可能な視野角とを縮小する。これは、ひいては、電力浪費を低減し、輝度を増加させ、及び／又は公共エリアにおけるユーザプライバシーをより良く保護する。

【0013】

[0013] 一体型マイクロレンズアレイを有するディスプレイパネルは様々な製造方法を使用して製造することができ、その結果、様々なデバイス設計がもたらされる。一態様においては、マイクロレンズアレイは、ピクセル光源と共に基板のメサ又は突起として直接製造される。いくつかの態様においては、セルフアセンブリ、高温リフロー、グレイスケールマスクフォトリソグラフィ、成形／インプリント／スタンピング、及びドライエッチングパターン転写が、マイクロレンズアレイを製造するために使用され得る技法である。

【0014】

[0014] 他の態様は、コンポーネント、デバイス、システム、改良、製造方法を含む方法及びプロセス、用途、並びに上記のいずれかに関係する他の技術を含む。

【0015】

[0015] 本開示は、オフアクシスマイクロレンズを有する発光構造を提供し、それによって、マイクロレンズから出る光の方向は、追加の光学構造なしに変更することができる。

【0016】

[0016] いくつかの実施形態においては、オフアクシスマイクロレンズアレイを有する発光ディスプレイは１つ１つのマイクロレンズの光方向を制御することができ、マイクロレンズアレイの異なるマイクロレンズからの光は１つの点に集束することができる。

【0017】

[0017] 本開示は、オフアクシスマイクロレンズアレイを有する光検出デバイスも提供し、その光検出デバイスは一点から光を受光することができる。また、その点からの非平行光は、マイクロレンズアレイを通じて平行光に変更され得る。平行光は、その後、センサ又は別の光検出ユニットに進入し得る。

【0018】

[0018] いくつかの実施形態においては、本開示は、３つのマイクロレンズを備える発光構造を提供する。それによって、発光構造を使用する発光ディスプレイの輝度及び／又は鮮鋭度は調整され得、使用可能な視野角は縮小され得る。

【0019】

[0019] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、３つのマイクロレンズを備える発光構造を含む。例えば、第１のマイクロレンズは第１の発光メサの上方に形成され得、第１のマイクロレンズの中心軸は第１の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない。第１の発光領域から放出された光の一部は、第１のマイクロレンズに直接到達して通過することができる。第２のマイクロレンズは第２の発光メサ上に位置決めされ得、第３のマイクロレンズは第２のマイクロレンズ上に位置決めされ得る。第２の発光メサから放出された光の一部は、第２のマイクロレンズに直接到達して通過することができる。第２のマイクロレンズを通過する光の一部は、更に第３のマイクロレンズに到達して通過し得る。その結果、光の経路は、３つのマイクロレンズの相対位置に応じて調整され得る。したがって、発散は低減され得、使用可能な視野角は、ＬＥＤデバイスを使用するディスプレイ及びパネルがそのディスプレイ及びパネルの表面に垂直なユーザの視野によって見られ得る程度まで縮小され得る。これは、ひいては、電力浪費を低減し、輝度を増加させ、及び／又は公共エリアにおけるユーザプライバシーをより良く保護することができる。

【0020】

[0020] 別の一例では、発光構造は１つ以上の反射カップを更に備えていてもよく、第１の発光メサ及び第２の発光メサはその１つ以上の反射カップによって包囲され得る。第１及び第２の発光メサから放出された光の一部は、３つのマイクロレンズのうち１つ以上に直接到達して通過することができる。第１及び第２の発光メサから放出された光の別の一部は、１つ以上の反射カップに到達すると共に１つ以上の反射カップによって反射され得、その後、３つのマイクロレンズのうち１つ以上に到達して通過することができる。その結果、反射カップのない発光構造と比較して、第１及び第２の発光メサから放出される、より多くの光が利用され得る。したがって、発散は低減され得、使用可能な視野角は、ＬＥＤデバイスを使用するディスプレイ及びパネルが数人のユーザによって見られ得る程度まで縮小され得る。これはまた、電力浪費も低減し、輝度も増加させ、及び／公共エリアにおけるユーザプライバシーも適切に保護することができる。

【0021】

[0021] いくつかの実施形態においては、発光構造は回折レンズを含み、それによって、発光ディスプレイの輝度及び／又は鮮鋭度を調整することができる。光の選択波長も、回折レンズによって反射され得るか、又は回折レンズを通過し得る。

【0022】

[0022] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、発光メサ上に形成されたマイクロレンズと、マイクロレンズを被覆する回折レンズとを備える発光構造を含む。マイクロレンズは、発光メサに位置合わせされ得ると共に、発光メサから放出する光の発散を低減させるように回折レンズによって被覆され得る。例えば、マイクロレンズは、発光メサと同軸に位置合わせされ、回折レンズによって被覆され得る。発光領域から放出された光の一部は、マイクロレンズに直接到達して通過し、その後、選択的に回折レンズを通過することができる。発光メサから放出された光の別の一部は、回折レンズに直接到達して選択的に通過することができる。開示される発光構造の１つの利点は、発光構造の輝度を高めることである。もう１つの利点は、発光構造のコントラストを増加させることである。したがって、発散は低減され得、使用可能な視野角は、ＬＥＤデバイスを使用するディスプレイ及びパネルがそのディスプレイ及びパネルの表面に垂直なユーザの視野によって見られ得る程度まで縮小され得る。これは、ひいては、電力浪費を低減し、輝度を増加させることができ、及び／又は公共エリアにおけるユーザプライバシーをより良く保護する。

【0023】

[0023] 別の一例においては、マイクロレンズは、発光領域と同軸に位置合わせされ、発光メサ上に位置決めされ、回折レンズによって被覆され、反射カップによって包囲され得る。発光領域から放出された光の一部は、マイクロレンズ及び／又は回折レンズに直接到達して通過することができる。発光中心から放出された光の別の一部は、反射カップに到達すると共に反射カップによって反射され得、その後、マイクロレンズ及び／又は回折レンズに到達して通過することができる。その結果、反射カップのない発光構造と比較して、発光メサから放出される、より多くの光が利用され得る。したがって、発散は低減され得、使用可能な視野角は、ＬＥＤデバイスを使用するディスプレイ及びパネルが数人のユーザによって見られ得る程度まで縮小され得る。これはまた、電力浪費も低減し、輝度も増加させ、及び／公共エリアにおけるユーザプライバシーも適切に保護することができる。

【0024】

[0024] したがって本開示は、制限なしに、以下の例示的な実施形態を含む。

【0025】

[0025] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、少なくとも１つの発光メサと、発光メサの上方に形成された少なくとも１つのマイクロレンズとを備えるオフアクシスマイクロレンズアレイ構造を有する発光構造アレイシステムを含み、少なくとも１つのマイクロレンズの中心軸は、少なくとも１つの発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0026】

[0026] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造アレイシステム内の対応する発光メサに対する各マイクロレンズの相対位置は同じである。

【0027】

[0027] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造アレイシステムは更にセンサを含み、少なくとも１つの発光メサからの少なくとも１つのマイクロレンズを通過する放出光線は、一括してセンサ内へ変換される。

【0028】

[0028] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、センサは、発光構造アレイシステムの中心軸に配置される。

【0029】

[0029] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、それぞれの発光メサの中心軸に対するそれぞれのマイクロレンズの中心軸のそれぞれのオフセット距離は、発光構造アレイシステムの中心から発光構造アレイシステムのいずれかの縁部に向かって大きくなる。

【0030】

[0030] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、センサは、発光構造アレイシステムの中心軸に配置されない。

【0031】

[0031] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、それぞれの発光メサの中心軸に対するそれぞれのマイクロレンズの中心軸のオフセット距離は、センサの中心軸から発光構造アレイシステムのいずれかの縁部に向かって大きくなる。

【0032】

[0032] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、それぞれのマイクロレンズから放出される光の角度は、センサの中心軸から発光構造アレイシステムのいずれかの縁部に向かって大きくなる。

【0033】

[0033] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、少なくとも１つの発光メサの中心軸からの少なくとも１つのマイクロレンズの中心軸のオフセット範囲は４．５μｍ以下である。

【0034】

[0034] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、少なくとも１つの発光メサの底面の縁部と少なくとも１つのマイクロレンズの底面の縁部との間のオフセット距離は、少なくとも１つのマイクロレンズの底面の直径の３０％以内である。

【0035】

[0035] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、少なくとも１つのマイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である。

【0036】

[0036] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、少なくとも１つのマイクロレンズの底面は少なくとも１つの発光メサの中心軸と交差する。

【0037】

[0037] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造アレイシステムは更に、半導体基板と反射カップとを含み、少なくとも１つの発光メサは半導体基板上に形成され、少なくとも１つの発光メサは反射カップによって包囲される。

【0038】

[0038] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射カップの内壁は階段形状である。

【0039】

[0039] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、少なくとも１つの発光メサは、発光層と、発光層の底部にあり半導体基板と接合されている底部接合層と、少なくとも１つの発光メサを被覆すると共に反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含む。いくつかの実施形態においては、反射カップは半導体基板と電気的に接続される。

【0040】

[0040] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造アレイシステムは更に、少なくとも１つの発光メサと少なくとも１つのマイクロレンズとの間に形成されたスペーサを含む。

【0041】

[0041] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さは少なくとも１つのマイクロレンズの高さよりも小さい。

【0042】

[0042] 発光構造アレイシステムのいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、半導体基板はＩＣ基板である。

【0043】

[0043] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、発光メサと、発光メサ上に形成された第１のマイクロレンズと、発光メサ上に形成され第１のマイクロレンズを被覆する第２のマイクロレンズとを含む少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造を含む。

【0044】

[0044] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの直径は第１のマイクロレンズの直径よりも大きい。

【0045】

[0045] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、第２のマイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0046】

[0046] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、第１のマイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0047】

[0047] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされず、第２のマイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされず、第１のマイクロレンズの中心軸は第２のマイクロレンズの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0048】

[0048] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は、発光メサと、第１のマイクロレンズと、第２のマイクロレンズとのセットを１つよりも多く含む。いくつかの実施形態においては、それぞれのセット内の発光構造上のそれぞれの第２のマイクロレンズに対するそれぞれの第１のマイクロレンズの位置は異なる。

【0049】

[0049] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの中心軸と発光メサの中心軸との間のオフセット距離は１２μｍ以下である。

【0050】

[0050] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの中心軸と発光メサの中心軸との間のオフセット距離は１．５μｍ以下である。

【0051】

[0051] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの中心軸と第２のマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離は、６μｍ以下であり、４．５μｍ以上である。

【0052】

[0052] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの底面は発光メサの中心軸と交差する。

【0053】

[0053] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの底面は発光メサの中心軸と交差する。

【0054】

[0054] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの材料は第２のマイクロレンズの材料と同じである。

【0055】

[0055] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造は更に、半導体基板と反射カップとを含む。いくつかの実施形態においては、発光メサは半導体基板上に形成され、発光メサは反射カップによって包囲される。

【0056】

[0056] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射カップの内壁は階段形状である。

【0057】

[0057] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光メサは、発光層と、発光層の底部にあり半導体基板と接合されている底部接合層と、発光メサを被覆すると共に反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含み、反射カップは半導体基板と電気的に接続されている。

【0058】

[0058] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造は更に、発光メサと第１のマイクロレンズとの間に形成されたスペーサを含む。

【0059】

[0059] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さは第１のマイクロレンズのそれよりも小さい。

【0060】

[0060] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、半導体基板はＩＣ基板である。

【0061】

[0061] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、発光メサと、発光メサ上に形成された第１のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズ上に形成された第２のマイクロレンズとを備える少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造を含む。

【0062】

[0062] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの直径は第１のマイクロレンズの直径よりも小さい。

【0063】

[0063] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、第２のマイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0064】

[0064] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は、発光メサと、第１のマイクロレンズと、第２のマイクロレンズとのセットを１つよりも多く含む。いくつかの実施形態においては、それぞれのセット内の発光構造上のそれぞれの第２のマイクロレンズに対するそれぞれの第１のマイクロレンズの位置は異なる。

【0065】

[0065] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの中心軸と発光メサの中心軸との間のオフセット距離は１．５μｍ以下である。

【0066】

[0066] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの底面は発光メサの中心軸と交差する。

【0067】

[0067] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの底面は発光メサの中心軸と交差しない。

【0068】

[0068] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの材料は第２のマイクロレンズの材料と同じである。

【0069】

[0069] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造は更に、半導体基板と反射カップとを含み、発光メサは半導体基板上に形成され、発光メサは反射カップによって包囲される。

【0070】

[0070] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射カップの内壁は階段形状である。

【0071】

[0071] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光メサは、発光層と、発光層の底部にあり半導体基板と接合されている底部接合層と、発光メサを被覆すると共に反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含み、反射カップは半導体基板と電気的に接続されている。

【0072】

[0072] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造は更に、発光メサと第１のマイクロレンズとの間に形成されたスペーサを含む。

【0073】

[0073] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さは第１のマイクロレンズの高さよりも小さい。

【0074】

[0074] 少なくとも１つのオフアクシスマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、半導体基板はＩＣ基板である。

【0075】

[0075] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、第１の発光メサと、第１の発光メサの上方に形成された少なくとも１つの第１のマイクロレンズとを備えるオフアクシスマイクロレンズアレイ構造を有する発光構造を含み、第１のマイクロレンズの中心軸は、第１の発光メサ、第２の発光メサ、第２の発光メサの上方に形成された少なくとも１つの第２のマイクロレンズ、及び第２の発光メサ上に形成された少なくとも１つの第３のマイクロレンズの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0076】

[0076] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第３のマイクロレンズは、第２のマイクロレンズの頂面全体を被覆すると共に第２のマイクロレンズの頂面全体に接触する。

【0077】

[0077] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１の発光メサの中心軸からの第１のマイクロレンズの中心軸のオフセット範囲は４．５μｍ以下である。

【0078】

[0078] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１の発光メサの底面の縁部と第１のマイクロレンズの底面の縁部との間のオフセット距離は、第１のマイクロレンズの底面の直径の３０％以内である。

【0079】

[0079] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である。

【0080】

[0080] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの底面は第１の発光メサの中心軸と交差する。

【0081】

[0081] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は更に、半導体基板と少なくとも２つの反射カップとを含み、第１の発光メサ、第２の発光メサは半導体基板上に形成され、第１の発光メサ及び第２の発光メサは２つの反射カップのそれぞれの反射カップによって包囲される。

【0082】

[0082] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射カップの内壁は階段形状である。

【0083】

[0083] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１の発光メサは、第１の発光層と、第１の発光層の底部にあり半導体基板と接合されている第１の底部接合層と、第１の発光メサの頂面にあり２つの反射カップのうち第１の反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含む。いくつかの実施形態においては、第２の発光メサは、第２の発光層と、第２の発光層の底部にあり半導体基板と接合されている第２の底部接合層と、第２の発光メサの頂面にもあり２つの反射カップのうち第２の反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含み、第１及び第２の反射カップは半導体基板と電気的に接続されている。

【0084】

[0084] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は更に、第１の発光メサ及び第２の発光メサを被覆するスペーサを含み、スペーサは第１の発光メサと第１のマイクロレンズとの間に形成され、スペーサは第２の発光メサと第２のマイクロレンズとの間にも形成される。

【0085】

[0085] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さは第１のマイクロレンズの高さよりも小さい。

【0086】

[0086] 第３のマイクロレンズの直径は第２のマイクロレンズの直径よりも大きい、請求項５１から６１のいずれか一項に記載の発光構造。

【0087】

[0087] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの中心軸は第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、第３のマイクロレンズの中心軸は第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0088】

[0088] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第３のマイクロレンズの中心軸は第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、第２のマイクロレンズの中心軸は第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0089】

[0089] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの中心軸は第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされず、第３のマイクロレンズの中心軸は第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされず、第２のマイクロレンズの中心軸は第３のマイクロレンズの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0090】

[0090] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は、発光メサと、第１のマイクロレンズと、第２のマイクロレンズと、第３のマイクロレンズとのセットを１つよりも多く含む。いくつかの実施形態においては、それぞれのセット内の発光構造上のそれぞれの第３のマイクロレンズに対するそれぞれの第２のマイクロレンズの位置は異なる。

【0091】

[0091] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第３のマイクロレンズの中心軸と第２の発光メサの中心軸との間のオフセット距離は１２μｍ以下である。

【0092】

[0092] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの中心軸と第２の発光メサの中心軸との間のオフセット距離は１．５μｍ以下である。

【0093】

[0093] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの中心軸と第３のマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離は、６μｍ以下であり、４．５μｍ以上である。

【0094】

[0094] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第３のマイクロレンズの底面は第２の発光メサの中心軸と交差する。

【0095】

[0095] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの底面は第２の発光メサの中心軸と交差しない。

【0096】

[0096] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの材料は第３のマイクロレンズの材料と同じであり、第１のマイクロレンズの材料は第３のマイクロレンズの材料と同じである。

【0097】

[0097] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの中心軸と第１の発光メサの中心軸との間のオフセット距離は、第３のマイクロレンズの中心軸と第２の発光メサの中心軸との間のオフセット距離よりも小さい。

【0098】

[0098] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、半導体基板はＩＣ基板である。

【0099】

[0099] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、第１の発光メサと、第１の発光メサの上方に形成された第１のマイクロレンズであって、第１のマイクロレンズの中心軸は第１の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない第１のマイクロレンズと、第２の発光メサと、第２の発光メサの上方に形成された第２のマイクロレンズと、第２の発光メサ上に形成された第３のマイクロレンズであって、第２のマイクロレンズの頂面全体を被覆しない第３のマイクロレンズと、を備える発光構造を含む。

【0100】

[00100] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの中心軸と第１の発光メサの中心軸との間のオフセット距離は４．５μｍ以下である。

【0101】

[00101] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１の発光メサの底面の縁部と第１のマイクロレンズの底面の縁部との間のオフセット距離は、第１のマイクロレンズの底面の直径の３０％以内である。

【0102】

[00102] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である。

【0103】

[00103] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの底面は第１の発光メサの中心軸と交差する。

【0104】

[00104] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は更に、半導体基板と反射カップとを含み、第１の発光メサ及び第２の発光メサは半導体基板上に形成され、第１の発光メサ及び第２の発光メサはそれぞれの反射カップによって包囲される。

【0105】

[00105] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射カップの各々の内壁は階段形状である。

【0106】

[00106] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１の発光メサは、第１の発光層と、第１の発光層の底部に形成され半導体基板と接合されている第１の底部接合層と、第１の発光層を被覆し反射カップのうち第１の反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含む。いくつかの実施形態においては、第２の発光メサは、第２の発光層と、第２の発光層の底部に形成され半導体基板と接合されている第２の底部接合層と、第２の発光層も被覆し反射カップのうち第２の反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含み、反射カップは半導体基板と電気的に接続されている。

【0107】

[00107] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は更に、第１の発光メサ及び第２の発光メサを被覆するスペーサを含み、スペーサは第１の発光メサと第１のマイクロレンズとの間に形成され、スペーサは第２の発光メサと第２のマイクロレンズとの間にも形成される。

【0108】

[00108] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さは第１のマイクロレンズの高さよりも小さい。

【0109】

[00109] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第３のマイクロレンズの水平方向寸法は第２のマイクロレンズの底面の水平方向寸法よりも小さい。

【0110】

[00110] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの中心軸は第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされ、第３のマイクロレンズの垂直軸は第２の発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされず、当該垂直軸は第３のマイクロレンズが完全な形状であるときに第３のマイクロレンズの中心点を通る。

【0111】

[00111] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は、発光メサと、第１のマイクロレンズと、第２のマイクロレンズとのセットを１つよりも多く含む。いくつかの実施形態においては、それぞれのセット内の発光構造上のそれぞれの第２のマイクロレンズに対するそれぞれの第１のマイクロレンズの位置は異なる。

【0112】

[00112] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第３のマイクロレンズの垂直軸と第２の発光メサの中心軸との間のオフセット距離は１．５μｍ以下である。

【0113】

[00113] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの底面は第２の発光メサの中心軸と交差する。

【0114】

[00114] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの底面は第１の発光メサの中心軸と交差しない。

【0115】

[00115] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの材料は第３のマイクロレンズの材料と同じであり、第１のマイクロレンズの材料は第２のマイクロレンズの材料と同じである。

【0116】

[00116] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの中心軸と第１の発光メサの中心軸との間のオフセット距離は、第３のマイクロレンズの垂直軸と第２の発光メサの中心軸との間のオフセット距離よりも大きい。

【0117】

[00117] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、半導体基板はＩＣ基板である。

【0118】

[00118] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、同軸のマイクロレンズを有する発光構造であって、発光メサと、発光メサ上に形成された第１のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズを被覆し第１のマイクロレンズに接触する第２のマイクロレンズとを備える発光構造を含む。

【0119】

[00119] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの屈折率は第２のマイクロレンズの屈折率よりも高い。

【0120】

[00120] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第２のマイクロレンズの材料は第１のマイクロレンズの材料と異なる。

【0121】

[00121] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズは半球体構造を有し、第２のマイクロレンズは、第１のマイクロレンズの切り出し（carve-out）がなければ多角形構造を、又は第１のマイクロレンズの切り出しがなければ複合構造を有する。

【0122】

[00122] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、複合構造は、半球体構造と台形構造又は半球体構造と三角形構造の組み合わせである。

【0123】

[00123] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、台形構造は半球体構造の底部に形成され、又は三角形構造は半球体構造の底部に形成される。

【0124】

[00124] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、多角形構造は台形構造であって、台形構造の底面に対して傾斜した頂面を有する。

【0125】

[00125] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、第１のマイクロレンズの中心軸及び第２のマイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされる。

【0126】

[00126] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、同軸のマイクロレンズを有する発光構造は更に、半導体基板と反射カップとを含み、発光メサは半導体基板上に形成され、発光メサは反射カップによって包囲される。

【0127】

[00127] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射カップの内壁は階段形状である。

【0128】

[00128] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光メサは、発光層と、発光層の底部にあり半導体基板と接合されている底部接合層と、発光メサを被覆し反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含み、反射カップは半導体基板と電気的に接続されている。

【0129】

[00129] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、同軸のマイクロレンズを有する発光構造は更に、発光メサの上方に形成されたスペーサを含む。

【0130】

[00130] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さは第１のマイクロレンズの高さ及び第２のマイクロレンズの高さよりも小さい。

【0131】

[00131] 同軸のマイクロレンズを有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、半導体基板はＩＣ基板である。

【0132】

[00132] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、発光メサと、発光メサの上方に形成された少なくとも１つの楕円形マイクロレンズとを備える、楕円形マイクロレンズ構造を有する発光構造を含み、楕円形マイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0133】

[00133] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、楕円形マイクロレンズは、球体の四分の一と楕円体の四分の一との組み合わせによって形成される。

【0134】

[00134] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、球体の半径は９μｍ以下であり、楕円体の長半径は１８μｍ以下である。

【0135】

[00135] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、水平レベルにおける発光メサの中心からの楕円形マイクロレンズの中心のオフセット距離は４．５μｍ以下である。

【0136】

[00136] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、楕円形マイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である。

【0137】

[00137] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、楕円形マイクロレンズの底面は発光メサの中心軸と交差する。

【0138】

[00138] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は更に、半導体基板と反射カップとを含み、発光メサは半導体基板上に形成され、発光メサは反射カップによって包囲される。

【0139】

[00139] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射カップの内壁は階段形状である。

【0140】

[00140] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光メサは、発光層と、発光層の底部にあり半導体基板と接合されている底部接合層と、発光メサを被覆し反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含み、反射カップは半導体基板と電気的に接続されている。

【0141】

[00141] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は更に、発光メサと楕円形マイクロレンズとの間に形成されたスペーサを含む。

【0142】

[00142] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さは楕円形マイクロレンズの高さよりも小さい。

【0143】

[00143] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さは５μｍ未満である。

【0144】

[00144] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、半導体基板はＩＣ基板である。

【0145】

[00145] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、発光メサとマイクロレンズ複合構造とを備える、マイクロレンズ複合構造を有する発光構造を含む。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ複合構造は、発光メサの上方に形成された少なくとも１つのマイクロレンズと、マイクロレンズの片側に形成された反射部とを含む。

【0146】

[00146] マイクロレンズ複合構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、マイクロレンズは、マイクロレンズの表面に割れ目（breach）を有する球体である。

【0147】

[00147] マイクロレンズ複合構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射部は割れ目の表面上に形成される。

【0148】

[00148] マイクロレンズ複合構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、割れ目はマイクロレンズの底面に対する傾斜面を有しており、反射部はその傾斜面に取り付けられた平面構造である。

【0149】

[00149] マイクロレンズ複合構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、割れ目は窪みであり、反射部はその窪みの表面に取り付けられる。

【0150】

[00150] マイクロレンズ複合構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、マイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である。

【0151】

[00151] マイクロレンズ複合構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、マイクロレンズの底面は発光メサの中心軸と交差する。

【0152】

[00152] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、マイクロレンズ複合構造を有する発光構造は更に、半導体基板と反射カップとを含み、発光メサは半導体基板上に形成され、発光メサは反射カップによって包囲される。

【0153】

[00153] マイクロレンズ複合構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射カップの内壁は階段形状である。

【0154】

[00154] マイクロレンズ複合構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光メサは、発光層と、発光層の底部にあり半導体基板と接合されている底部接合層と、発光メサを被覆し反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含み、反射カップは半導体基板と電気的に接続されている。

【0155】

[00155] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、マイクロレンズ複合構造を有する発光構造は更に、発光メサとマイクロレンズとの間に形成されたスペーサを含む。

【0156】

[00156] マイクロレンズ複合構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さはマイクロレンズの高さよりも小さい。

【0157】

[00157] マイクロレンズ複合構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、半導体基板はＩＣ基板である。

【0158】

[00158] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、発光メサと、発光メサ上に形成されたマイクロレンズと、マイクロレンズを被覆する回折レンズとを備える発光構造を含む。

【0159】

[00159] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、マイクロレンズの材料は回折レンズの材料と異なる。

【0160】

[00160] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、回折レンズはブラッグミラー（Bragg mirror）である。

【0161】

[00161] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、回折レンズの頂面の中心点はマイクロレンズの中心軸上にある。

【0162】

[00162] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、回折レンズの中心軸は発光構造の基板に垂直な垂直軸に対して傾斜しており、マイクロレンズの中心軸は発光構造の基板に垂直な垂直軸に対して垂直である。

【0163】

[00163] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、マイクロレンズは半球体構造を有し、回折レンズは多角形構造又は複合構造を有する。

【0164】

[00164] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、複合構造は、半球体構造と台形構造との組み合わせ又は半球体構造と三角形構造との組み合わせを備える。

【0165】

[00165] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、台形構造は半球体構造の底部に形成され、又は三角形構造は半球体構造の底部に形成される。

【0166】

[00166] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、多角形構造は台形構造であって、台形構造の底面に対して傾斜した頂面を備える。

【0167】

[00167] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、マイクロレンズの中心軸及び回折レンズの頂面の中心点を通る軸が発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされる。

【0168】

[00168] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は更に、半導体基板と少なくとも１つの反射カップとを含み、発光メサは半導体基板上に形成され、発光メサは少なくとも１つの反射カップによって包囲される。

【0169】

[00169] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射カップの内壁は階段形状である。

【0170】

[00170] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光メサは、発光層と、発光層の底部にあり半導体基板と接合されている底部接合層と、発光メサを被覆し少なくとも１つの反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含み、少なくとも１つの反射カップは半導体基板と電気的に接続されている。

【0171】

[00171] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光構造は更に、発光メサを被覆するスペーサを含む。

【0172】

[00172] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さはマイクロレンズの高さよりも小さい。

【0173】

[00173] 発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、半導体基板はＩＣ基板である。

【0174】

[00174] 本開示のいくつかの例示的な実施形態は、発光メサと、発光メサの上方に形成された少なくとも１つのマイクロレンズとを備える、オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造を含み、マイクロレンズの中心軸は発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない。

【0175】

[00175] オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光メサの中心軸からのマイクロレンズの中心軸のオフセット距離は４．５μｍ以下である。

【0176】

[00176] オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光メサの底面の縁部とマイクロレンズの底面の縁部との間のオフセット距離は、第１のマイクロレンズの底面の直径の３０％以内である。

【0177】

[00177] オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、マイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である。

【0178】

[00178] オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、マイクロレンズの底面は発光メサの中心軸と交差する。

【0179】

[00179] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造は更に、半導体基板と反射カップとを含み、発光メサは半導体基板上に形成され、発光メサは反射カップによって包囲される。

【0180】

[00180] オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、反射カップの内壁は階段形状である。

【0181】

[00181] オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、発光メサは、発光層と、発光層の底部にあり半導体基板と接合されている底部接合層と、発光メサを被覆し反射カップと電気的に接続されている頂部電極層とを含み、反射カップは半導体基板と電気的に接続されている。

【0182】

[00182] いくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造は更に、発光メサとマイクロレンズとの間に形成されたスペーサを含む。

【0183】

[00183] オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、スペーサの高さはマイクロレンズの高さよりも小さい。

【0184】

[00184] オフアクシスマイクロレンズ構造を有する発光構造のいくつかの例示的な実施形態又は例示的な実施形態の任意の組み合わせにおいては、半導体基板はＩＣ基板である。

【0185】

[00185] 本明細書に開示されるディスプレイデバイス及びシステムの設計は、ディスプレイシステムの発光効率、解像度、及び全体的性能を向上させる、縮小された視野角と低減された光干渉とをもたらす。よって、マイクロレンズアレイを有するディスプレイシステムの実装は、従来のディスプレイの使用と比較して、拡張現実（ＡＲ）及び仮想現実（ＶＲ）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、モバイルデバイスディスプレイ、ウェアラブルデバイスディスプレイ、高精細プロジェクタ、並びに車載ディスプレイのためのディスプレイ要件をより良好に満足することができる。

【0186】

[00186] なお、上述の様々な実施形態は、本明細書に記載される任意の他の実施形態と組み合わせられ得る。本明細書に記載される特徴及び利点は、包括的なものではなく、特に、当業者には、多くの追加の特徴及び利点が、図面、明細書、及び特許請求の範囲に鑑みて、明らかであろう。また、本明細書において使用される文言は、主に読み易さ及び教示の目的で選択されており、本発明の主題を描写又は制限するために選択されてはいない場合があることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0187】

[00187] 本開示をより詳細に理解することができるように、様々な実施形態の特徴を参照することによって、より具体的な説明が行われ得る。それらのうちいくつかは添付の図面に図示される。もっとも、添付の図面は、本開示の関連する特徴を図示するものに過ぎず、したがって、限定的なものと見なされるべきではない。なぜなら、説明には他の有効な特徴の余地があり得るからである。

【0188】

[00188] 便宜上、「上（up）」は発光構造の基板から離れることを意味するために使用され、「下（down）」は基板に向かうことを意味し、頂部（top）、底部（bottom）、上方（above）、下方（below）、下（under）、下（beneath）などの他の方向を示す用語はそれに準じて解釈される。

【0189】

【図1A】[00189] いくつかの実施形態による例示的な発光構造の断面図を示す。

【図1B】[00190] いくつかの実施形態による、トップダウンパターン転写を使用してマイクロレンズアレイと一体化されたディスプレイパネルを形成するための製造方法を示す。

【図1C】[00191] いくつかの実施形態による、トップダウンパターン転写を使用してマイクロレンズアレイと一体化されたディスプレイパネルを形成するための製造方法を示す。

【図2A】[00192] いくつかの実施形態による、反射カップのいくつかの例示的な実施形態の断面図を示す。

【図2B】[00192] いくつかの実施形態による、反射カップのいくつかの例示的な実施形態の断面図を示す。

【図2C】[00192] いくつかの実施形態による、反射カップのいくつかの例示的な実施形態の断面図を示す。

【図3】[00193] いくつかの実施形態による、図１Ａの基板上の発光メサの例示的な構造の断面図を示す。

【図4】[00194] いくつかの実施形態による、マイクロレンズ及び発光メサのアレイを有する例示的な発光構造の断面図を示す。

【図5】[00195] いくつかの実施形態による、オフアクシスに配置された発光メサ及びマイクロレンズの発光構造アレイシステムの上面図である。

【図6】[00196] いくつかの実施形態による、発光構造アレイシステムの上方の中心位置に位置するセンサを有する発光構造アレイシステムの断面図を示す。

【図7】[00197] いくつかの実施形態による、発光構造アレイシステムの上方の側方又は非中心位置に位置するセンサを有する発光構造アレイシステムの断面図を示す。

【図8】[00198] いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを有する例示的な発光構造の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。

【図9A】[00199] いくつかの実施形態による、図８に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図9B】[00199] いくつかの実施形態による、図８に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図9C】[00199] いくつかの実施形態による、図８に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図9D】[00199] いくつかの実施形態による、図８に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図10】[00200] いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを有する例示的な発光構造の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。

【図11A】[00201] いくつかの実施形態による、図１０に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図11B】[00201] いくつかの実施形態による、図１０に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図11C】[00201] いくつかの実施形態による、図１０に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図11D】[00201] いくつかの実施形態による、図１０に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図11E】[00201] いくつかの実施形態による、図１０に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図12】[00202] いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを有する例示的な発光構造の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。

【図13】[00203] いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを有する例示的な発光構造の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。

【図14A】[00204] いくつかの実施形態による、図１３に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図14B】[00204] いくつかの実施形態による、図１３に示す発光構造の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。

【図15】[00205] いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを有する（又は小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズよりも発光構造の発光経路上のもっと先に位置している）例示的な発光構造の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。

【図16】[00206] いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを有する（又は小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズよりも発光構造の発光経路上のもっと先に位置している）例示的な発光構造の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。

【図17】[00207] いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを有する（又は小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズよりも発光構造の発光経路上のもっと先に位置している）例示的な発光構造の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。

【図18】[00208] いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを有する（又は小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズよりも発光構造の発光経路上のもっと先に位置している）例示的な発光構造の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。

【図19】[00209] いくつかの実施形態による、マイクロレンズと発光メサとの少なくとも２つの対を有する例示的な発光構造の断面図を示し、対のうち少なくとも１つは大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを有しており、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。

【図20】[00210] いくつかの実施形態による、マイクロレンズと発光メサとの少なくとも２つの対を有する例示的な発光構造の断面図を示し、対のうち少なくとも１つは大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを有しており（又は小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズよりも発光構造の発光経路上のもっと先に位置しており）、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。

【図21】[00211] いくつかの実施形態による、マイクロレンズ群と発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造の断面図を示す。

【図22】[00212] いくつかの実施形態による、マイクロレンズ群と発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造の断面図を示す。

【図23】[00213] いくつかの実施形態による、マイクロレンズ群と発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造の断面図を示す。

【図24】[00214] いくつかの実施形態による、マイクロレンズ群と発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造の断面図を示す。

【図25】[00215] いくつかの実施形態による、マイクロレンズ群と発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造の断面図を示す。

【図26】[00216] いくつかの実施形態による、マイクロレンズと発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造の断面図を示す。

【図27】[00217] いくつかの実施形態による、マイクロレンズと発光メサとの少なくとも２つの対を有する例示的な発光構造の断面図を示し、マイクロレンズのうち少なくとも１つは反射部によって被覆された割れ目部を有する。

【図28】[00218] いくつかの実施形態による、マイクロＬＥＤディスプレイパネルの上面図である。

【0190】

[00219] 慣例に従い、図面に示される様々な特徴は、縮尺に合わせて描かれていない場合がある。したがって、様々な特徴の寸法は、明確にするために任意に拡大又は縮小され得る。加えて、図面のうちいくつかは、所与のシステム、方法、又はデバイスのコンポーネントの全部を描写しない場合がある。最後に、明細書及び図面の全体を通して、同様の参照番号が同様の特徴を示すために用いられ得る。

【発明を実施するための形態】

【0191】

[00220] 添付の図面に示される例示的な実施形態の完全な理解を提供するために、本明細書においては多数の詳細が説明される。しかしながら、いくつかの実施形態は具体的な詳細の多くを伴わずに実用される場合があり、特許請求の範囲は、請求項に具体的に記載される特徴及び態様によってのみ限定される。また、周知のプロセス、コンポーネント、及び材料は、本明細書において説明される実施形態の関連する態様を不必要に不明瞭にしないように、網羅的に詳細には説明されていない。

【0192】

[00221] 上述したように、いくつかの例においては、ＬＥＤダイは大きな発散角を有しており、これは、背景の項で述べたもののような様々な問題を引き起こすおそれがある。また、自己発光性イメージャデバイスとして複数のＬＥＤダイを有するＬＥＤアレイを採用する投影システムにおいては、ＬＥＤアレイによって生成された画像を投影するために投影レンズ又は投影レンズセットが必要とされ、投影レンズは限られた開口数を有し得る。よって、ＬＥＤダイの大きな発散角に起因して、ＬＥＤダイによって放出される光のごく一部が投影レンズによって収集され得る。これはＬＥＤベースの投影システムの輝度を低下させ、及び／又は電力消費を増加させる。

【0193】

[00222] 本開示に一致する実施形態は、ピクセルドライバ回路のアレイと、例えば基板上に形成されたＬＥＤダイを含み得るメサのアレイと、メサのアレイ上に形成されたマイクロレンズのアレイとを備える基板を含む、自己発光性イメージャデバイスとしての一体型ディスプレイパネルと、そのディスプレイパネルを作製する方法とを含む。ディスプレイパネル及びそのディスプレイパネルに基づく投影システムは、光源、画像形成機能、及び光ビームコリメーション機能を組み合わせて単一のモノリシックデバイスにしており、従来の投影システムの欠点を克服することができる。また、ＬＥＤからの光の方向及び焦点は、ディスプレイパネル上に形成されたマイクロレンズ群と発光メサとの対の各々について個別に調整され得る。

【0194】

[00223] 図１Ａは、いくつかの実施形態による例示的な発光構造１００の断面図を示す。便宜上、「上（up）」は基板１１０から離れることを意味するために使用され、「下（down）」は基板１１０に向かうことを意味し、頂部（top）、底部（bottom）、上方（above）、下方（below）、下（under）、下（beneath）などの他の方向を示す用語はそれに準じて解釈される。発光構造１００は、図１Ａの破線の長方形内に示すように、発光メサ１０１を備える。いくつかの実施形態においては、発光メサ１０１は、ＬＥＤ若しくはマイクロＬＥＤ、又はＯＬＥＤなどの少なくとも１つの単一ピクセル発光デバイスを含み、光が発光メサ１０１から放出される。発光メサ１０１は、頂面及び底面を有する。いくつかの実施形態においては、発光メサ１０１の頂面の直径又は幅は１μｍ～８μｍの範囲内であり、発光メサ１０１の底面の直径又は幅は３μｍ～１０μｍの範囲内である。いくつかの実施形態においては、発光メサ１０１の頂面の直径又は幅は８μｍ～２５μｍの範囲内であり、発光メサ１０１の底面の直径又は幅は１０μｍ～３５μｍの範囲内である。いくつかの実施形態においては、発光メサ１０１の高さは１～１０μｍの範囲内である。いくつかの実施形態においては、発光メサ１０１の高さは約１．３μｍである。いくつかの実施形態においては、発光メサ１０１の頂面の直径又は幅は、発光メサ１０１の底面の直径又は幅に等しいかそれより大きい。

【0195】

[00224] いくつかの実施形態においては、ディスプレイパネルは、発光メサ１０１のような、単一ピクセル発光デバイスのアレイを含む。いくつかの実施形態においては、２つの隣接する発光メサの中心軸間の距離は１μｍ～１０μｍの範囲内である。いくつかの実施形態においては、２つの隣接する発光メサの中心軸間の距離は、約４０μｍから約２０μｍまで、約１０μｍまで、及び／又は約５μｍ未満まで変化し得る。いくつかの実施形態においては、メサのサイズ及び発光メサ間の距離は、ディスプレイの解像度に依存し得る。例えば、５０００インチ毎ピクセル（ＰＰＩ）のディスプレイパネルの場合、発光メサ１０１の頂面の直径又は幅は１．５μｍであり、発光メサ１０１の底面の直径又は幅は２．７μｍである。いくつかの実施形態においては、２つの隣接する発光メサの最も近接する底縁部間の距離は１μｍ～１０μｍの範囲内であり得る。いくつかの実施形態においては、２つの隣接する発光メサの最も近接する底縁部間の距離は２．３μｍである。

【0196】

[00225] いくつかの例示的な実施形態においては、発光構造１００は更にマイクロレンズを備える。図１Ａに示すように、発光構造１００は、発光メサ１０１の上方に形成されたマイクロレンズ１０２を備え得る。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２は、発光メサ１０１に対して、発光メサ１０１から放出する光の発散を低減させると共に単一のピクセルＬＥＤデバイスの使用可能な視野角を縮小するように、位置決めされる。図１Ａに示すように、マイクロレンズ１０２は垂直中心軸Ａ－Ａ’を有し、発光メサ１０１は垂直中心軸Ｂ－Ｂ’を有する。垂直中心軸は、基板１１０の表面に垂直である。中心軸は、図の任意の２つの中心点を通過する直線を指し得る。例えば、マイクロレンズ１０２の中心軸（すなわち中心軸Ａ－Ａ’）は、マイクロレンズ１０２の頂面の中心点とマイクロレンズ１０２の底面の中心点とを通過する。

【0197】

[00226] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２は、発光メサ１０１上にオフアクシスに積層される。すなわち、マイクロレンズ１０２の中心軸Ａ－Ａ’は、発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’と同軸に位置合わせされず、重なり合わず、又は一致しない。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸Ａ－Ａ’と発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’との間の水平方向距離は、少なくとも１μｍ、２μｍ、５μｍ、又は１０μｍである。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸Ａ－Ａ’と発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’との間の水平方向距離は４．５μｍ以下である。場合によっては、水平方向オフセット距離は、発光メサ１０１の底面の直径の半分未満、発光メサ１０１の底面の直径の四分の一未満であってもよい。したがって、発散は低減され得、使用可能な視野角は、単一ピクセルＬＥＤデバイスを使用するディスプレイ及びパネルが数人のユーザによって見られる程度まで縮小され得る。これはまた、電力浪費も低減し、輝度も増加させ、及び／公共エリアにおけるユーザプライバシーも適切に保護することができる。

【0198】

[00227] （図１Ａに図示しない）いくつかの他の実施形態においては、マイクロレンズ１０２はＡ－Ａ’方向に沿って発光メサ１０１と同軸に位置合わせされ、マイクロレンズ１０２の中心軸Ａ－Ａ’と発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’との間の水平方向距離は０である。発光メサ１０１から放出された光の全部が、マイクロレンズ１０２に直接到達して通過することができる。したがって、マイクロレンズ１０２の中心軸Ａ－Ａ’と発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’とが同一であるとき、発散は低減され得、使用可能な視野角は、単一ピクセルＬＥＤデバイスを使用するディスプレイ及びパネルがそのディスプレイ及びパネルの表面に対して垂直なユーザの視野によって見られ得る程度まで縮小され得る。これは、ひいては、電力浪費を低減し、輝度を増加させ、及び／又は公共エリアにおけるユーザプライバシーをより良く保護することができる。別の一例においては、発光メサ１０１から放出された光の一部はマイクロレンズ１０２に直接到達して通過することができ、発光中心から放出された光の別の一部はマイクロレンズ１０２の周囲を通過し又はマイクロレンズ１０２を迂回し得る。よって、発光構造の輝度は調整され得る。

【0199】

[00228] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズの構造は、１つの平面と１つの凸面とを有する１つの要素を含み得る。例えば、図１Ａに示すように、マイクロレンズ１０２の構造は半球体であり得る。マイクロレンズ１０２の構造は、半楕円体、半長円体、又は１つの平面と１つの凸面とを有する他の単一の要素でもあり得る。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の構造は、多角形構造又は複合構造でもあり得る。例えば、複合構造は、半球体と、半球体の平面の下に位置決めされた円筒とを備え得る。別の一例としては、複合構造は、球体の四分の一と楕円体の四分の一との組み合わせによって形成され得る。この例では、球体の半径は９μｍ以下であり得、楕円体の長半径は１８μｍ以下であり得る。更にいくつかの実施形態においては、マイクロレンズは、曲面を有しながら三角形又は長方形のフットプリントを有し得る。

【0200】

[00229] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズは、光の経路を調整することができる反射部を更に含み得る。例えば、マイクロレンズ１０２はマイクロレンズ１０１の表面の片側に形成された傾斜面を含んでいてもよく、反射部はその傾斜面上に形成され得る。一例では、反射部は、傾斜面に取り付けられた平面であり得る。別の一例においては、反射部は、湾曲面又は波状面であり得る。

【0201】

[00230] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズの材料は、発光構造１００から放出される光に対して透明な無機材料又はプラスチック（有機）材料を備え得る。例えば、マイクロレンズ１０２の好適な材料は酸化珪素であり得る。いくつかの実施形態においては、無機材料は、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、又はホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、又はこれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態においては、プラスチック材料は、ＳＵ－８、ＰｅｒｍｉＮｅｘ、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などの重合体、又はスピンオンガラス（ＳＯＧ）を含む透明プラスチック（樹脂）、又は結合接着剤Ｍｉｃｒｏ Ｒｅｓｉｓｔ ＢＣＬ－１２００、又はこれらの任意の組み合わせを含む。

【0202】

[00231] いくつかの実施形態においては、無機材料又は有機材料から構成されるマイクロレンズは、マスクを用いたパターニング、フォトリソグラフィプロセス、及びその後のエッチングによって形成される。いくつかの実施形態においては、有機材料から構成されるマイクロレンズは、マスクを用いたパターニング、フォトリソグラフィプロセス、及びその後の高温でのリフロープロセスによって形成される。

【0203】

[00232] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズを製造するための第１の方法は、マイクロレンズ材料層を、ピクセル光源の少なくとも頂部上に直接、ピクセル光源と直接物理的に接触させて堆積させるステップを含む。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層の形状は、ピクセル光源の形状に一致し、ピクセル光源上に半球体を形成する。いくつかの実施形態においては、ピクセル光源の頂部は概して平坦であり、形成されるマイクロレンズ１０２の形状は概して半球形である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層は、単一ピクセル三色ＬＥＤデバイスの平坦化された表面などピクセル光源の表面上に、化学蒸着（ＣＶＤ）技術によって直接的に堆積される。いくつかの実施形態においては、ＣＶＤプロセスの堆積パラメータは、電力が約０Ｗ～約１０００Ｗであり、圧力が約１００ミリトル～約２０００ミリトルであり、温度がおよそ２３℃～およそ５００℃であり、ガス流が約０～約３０００ｓｃｃｍ（毎分標準立方センチメートル）であり、時間が約１時間～約３時間である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層の材料は、二酸化珪素などの誘電体材料である。

【0204】

[00233] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズを製造するための第１の方法は、基板の電極領域を露出させるようにマイクロレンズ材料層をパターニングするステップを更に含む。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層をパターニングするステップは、エッチングステップを含む。いくつかの実施形態においては、エッチングステップは、マイクロレンズ材料の表面上にマスクを形成するステップを含む。エッチングステップは、フォトリソグラフィプロセスを介してマスクをパターニングし、それによってマスクに開口を形成して、ピクセル光源の電極領域の上方のマイクロレンズ材料層を露出させるステップも含む。エッチングステップは更に、マスク保護が所定の位置にある状態で、マイクロレンズ材料層のうち開口によって露出された部分をエッチングするステップを含む。いくつかの実施形態においては、露出されたマイクロレンズ材料層は、ウェットエッチング法によってエッチングされる。

【0205】

[00234] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズを製造するための第２の方法は、後のステップで堆積されるマイクロレンズ材料層と位置合わせするためのマークを有するマーク層を形成する任意選択的なステップも含む。例えば、マーク層は、ピクセル光源の中心にマイクロレンズを形成するために、発光ピクセルのユニットをマイクロレンズ材料層と位置合わせするように形成される。いくつかの実施形態においては、マーク層は、ピクセル光源の頂部上にマイクロレンズを形成するために、ピクセル光源をその上方の層、とりわけマイクロレンズ材料層と位置合わせするように形成される。

【0206】

[00235] マイクロレンズを製造するための第２の方法は、マイクロレンズ材料層を、１つのピクセル光源の少なくとも頂部上に直接堆積させるステップを更に含む。図１Ｂから図１Ｃは更に、いくつかの実施形態による、トップダウンパターン転写を使用してマイクロレンズアレイと一体化されたディスプレイパネルを形成するための製造方法を示す。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層１１４５は、図１Ｂに示すようにピクセル光源１１０６Ｍの頂部を被覆し、マイクロレンズ材料層１１４５の頂面は平坦である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層１１４５は、スピンコーティングによってピクセル光源アレイ１１０６の頂部上に堆積される。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層１１４５の材料はフォトレジストである。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層１１４５の材料は、二酸化珪素などの誘電体材料である。

【0207】

[00236] マイクロレンズを製造するための第２の方法は、マイクロレンズ材料層をトップダウンでパターニングし、それによって、図１Ｂから図１Ｃに示すように、マイクロレンズ材料層に少なくとも１つの半球体を形成するステップを更に含む。いくつかの実施形態においては、パターニングは、マイクロレンズ材料層１１４５の底部を貫通すること又は底部までエッチングすることなしに行われる。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１１２０の半球体は、少なくとも１つのピクセル光源１１０６Ｍの上方に設置される。

【0208】

[00237] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層をトップダウンでパターニングするステップは、図１Ｂに示すようにマイクロレンズ材料層１１４５の表面上にマスク層１１３０を堆積させる第１のステップを更に含む。

【0209】

[00238] マイクロレンズ材料層をトップダウンでパターニングするステップは、マスク層１１３０に半球パターンを形成するようにマスク層１１３０をパターニングする第２のステップも含む。いくつかの例においては、マスク層１１３０は、まずフォトリソグラフィプロセスによって、次にリフロープロセスによって、パターニングされる。いくつかの実施形態においては、感光性重合体マスク層１１３０は、半球パターンの形成に備えるために、パターニングされて、図１Ｂに点線の長方形セルで示されるような分離されたセル１１４０になる。一例として、分離されたセル１１４０は、フォトリソグラフィプロセスを介してパターニングされ形成される。分離されたセル１１４０を有するパターニングされた感光性重合体マスク層１１５０は、その後、高温リフロープロセスを使用して半球パターン１１６０へと成形される。あるアプローチでは、分離されたセル１１４０は高温リフローを介して分離された半球パターン１１６０に形成される。いくつかの実施形態においては、１つのピクセルの分離された半球パターン１１６０は、隣接するピクセルの半球パターンと直接物理的に接触しない。いくつかの実施形態においては、１つのピクセルの半球パターン１１６０は、半球パターン１１６０の底部でのみ、隣接するピクセルの半球パターンと接触する。パターニングされた感光性重合体マスク層１１５０は、ある時間にわたって、重合体材料の融点を上回る温度まで加熱される。重合体材料が溶融して液化状態になった後、液化材料の表面張力によって、重合体材料は、滑らかな曲率表面を有する形状になるであろう。半径Ｒの丸い基部を有するセルの場合には、セルの高さが２Ｒ／３であるとき、リフロープロセス後に半球形状／パターンが形成されるであろう。図１Ｂは、高温リフロープロセスが終了した後の半球パターン１１６０のアレイと一体化されたディスプレイパネルを示す。いくつかの実施形態においては、マスク層の半球パターンは、マイクロレンズを製造するための第１の方法において説明されたマイクロレンズの製造方法を含む他の製造方法によって形成され得る。いくつかの他の実施形態においては、マスク層の半球パターンは、グレイスケールマスクフォトリソグラフィ露光を使用して形成され得る。いくつかの他の実施形態においては、マスク層の半球パターンは、モールド／インプリントプロセスを介して形成され得る。

【0210】

[00239] マイクロレンズ材料層をトップダウンでパターニングするステップは、マイクロレンズ材料層１１４５に半球体を形成するために、半球パターン１１６０をマスクとして使用してマイクロレンズ材料層１１４５をエッチングする第３のステップを更に含む。いくつかの例においては、マイクロレンズ材料層１１４５をエッチングすることは、フォトリソグラフィプロセスによる。いくつかの例においては、マイクロレンズ材料層１１４５をエッチングすることは、図１Ｂに示すプラズマエッチングプロセス１１３５のようなドライエッチングによる。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層１１４５がエッチングされた後、マイクロレンズ材料層１１４５は、図１Ｂから図１Ｃに示すようにピクセル光源１１０６Ｍの頂面を露出するまではエッチングされず、それによってスペーサ１１７０が、図１Ｃに示すように、ピクセル光源１１０６Ｍの頂部上に又はピクセル光源１１０６Ｍの頂部を被覆して形成される。

【0211】

[00240] マイクロレンズを製造するための第２の方法は、基板の電極領域（図１Ｃには図示しない）を露出させるようにマイクロレンズ材料層をパターニングするステップを更に含む。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ材料層をパターニングするステップは、エッチングステップを含む。いくつかの実施形態においては、エッチングステップは、マイクロレンズ材料の表面上にマスクを形成するステップを含む。エッチングステップは、フォトリソグラフィプロセスを介してマスクをパターニングし、それによってマスクに開口を形成して、ピクセル光源の電極領域の上方のマイクロレンズ材料層を露出させるステップも含む。エッチングステップは、マスク保護を伴って、露出されたマイクロレンズ材料層をエッチングするステップを更に含む。いくつかの実施形態においては、露出されたマイクロレンズ材料層は、ウェットエッチング法によってエッチングされる。いくつかの実施形態においては、電極用の開口は、ディスプレイアレイ領域の外側に位置決めされる。

【0212】

[00241] 上述のように、図１Ｂから図１Ｃは、マイクロレンズアレイと一体化されたディスプレイパネルを形成するための様々な製造方法を示す。これらは単なる例であり、他の製造技術が使用されてもよいことが理解されるべきである。

【0213】

[00242] 詳細な説明は多くの細部を含むが、これらは本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、本発明の異なる例及び態様を示すものとしてのみ解釈されるべきである。本発明の範囲は、上記で詳述されていない他の実施形態を含むことを理解されたい。例えば、正方形の基部又は他の多角形の基部など、異なる形状の基部を有するマイクロレンズも使用され得る。

【0214】

[00243] いくつかの例示的な実施形態においては、発光構造１００は、発光メサを被覆するスペーサを更に備え得る。例えば、図１Ａに示すように、発光構造１００は、発光メサ１０１を被覆するスペーサ１０８を備えていてもよい。スペーサ１０８は、マイクロレンズ１０２と発光メサ１０１との間に適切な間隔を提供するために形成される光学的に透明な層であり得る。よって、発光メサ１０１から放出された光は、スペーサ１０８を通過してからマイクロレンズ１０２に到達することができる。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８はまた、発光メサ１０１を包囲する領域を充填して、発光メサ１０１を包囲する媒体の屈折率を増加させ得る。したがって、スペーサ１０８は、発光メサ１０１から放出された光の光路を変更し得る。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８は、発光メサ１０１とマイクロレンズ１０２との間に位置決めされ得る。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８の頂面は平坦化され得る。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８は、図１Ａに示すように、平坦化された絶縁層１０９の表面上に直接形成され得る。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８は、図１Ａに示す導電層１１５のような導電層の露出された頂面を被覆すると共にこれと接触し得る。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８はマイクロレンズ１０２と一体化され得る。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８は、平坦化された絶縁層１０９と同一であるか又はその一部であり得、平坦化された絶縁層１０９と一体化され得る。

【0215】

[00244] いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８は、発光メサ１０１から放出された光の経路を延長する。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８は、ＬＥＤデバイスから放出された光を設計ニーズに従ってより集束させる又はより発散させることによって、単一ピクセルＬＥＤデバイスから放出された光の経路を変更する。

【0216】

[00245] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の底面の寸法は、発光メサ１０１の底面の寸法より小さくてもよい。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の底面の寸法は、図１Ａに示すように、発光メサ１０１の底面の寸法と同一であるか又はそれより大きくてもよい。

【0217】

[00246] いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８は、発光メサ１０１から放出される波長で透明な種々の材料から作製され得る。スペーサ１０８のための例示的な透明材料は、重合体、誘電体、及び半導体を含む。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８は１つ以上の誘電体材料を備え得る。いくつかの実施形態においては、誘電体材料は、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムなど、１つ以上の材料を含む。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８はフォトレジストで作製される。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８及びマイクロレンズ１０２は同一の材料を有する。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８及びマイクロレンズ１０２は異なる材料を有する。

【0218】

[00247] いくつかの例示的な実施形態においては、スペーサの高さはマイクロレンズの高さより小さくてもよい。例えば、図１Ａに示すように、スペーサ１０８の高さはマイクロレンズ１０２の高さより小さくてもよい。いくつかの例示的な実施形態においては、スペーサ１０８の高さはマイクロレンズ１０２の高さに等しいかそれより大きくてもよい。いくつかの実施形態においては、１つの発光メサと１つのマイクロレンズとの間に形成されるスペーサの高さは、同じディスプレイパネル内の別の１つの発光メサと別の１つのマイクロレンズとの間に形成されるスペーサの高さと等しくなくてもよい。他の実施形態においては、１つの発光メサと１つのマイクロレンズとの間に形成されるスペーサの高さは均一でなくてもよい。例えば、発光メサ１０１と第１のマイクロレンズ１０２との間に形成されるスペーサの高さに関しては、中心軸Ａ－Ａ’におけるスペーサの高さは中心軸Ｂ－Ｂ’におけるスペーサの高さより小さくてもよい。

【0219】

[00248] いくつかの例示的な実施形態においては、発光構造１００は、半導体基板と少なくとも１つの反射カップとを更に備え得る。発光メサは半導体基板上に形成され得、発光メサの縁部／縁面は少なくとも１つの反射カップによって包囲され得る。反射カップとは、発光メサ１０１から放出された光を実質的に上方向に反射するために発光メサ１０１に対して位置する構造である。いくつかの実施形態においては、反射カップは、発光メサ１０１の周りに丸い側壁を形成し、反射カップ部１１１及び１１２のような複数の部分を含む。例えば、図１Ａに示すように、発光構造１００は、半導体基板１１０と反射カップ部１１１及び１１２とを備え得る。発光メサ１０１は、半導体基板１１０上に形成され得ると共に反射カップ部１１１及び１１２によって包囲され得る。反射カップ部１１１及び１１２は半導体基板１１０上に形成され得る。

【0220】

[00249] いくつかの例示的な実施形態においては、半導体基板１１０は集積回路（ＩＣ）基板であってもよい。発光メサは、ＩＣによって個別に又は集合的に駆動され得る。いくつかの実施形態においては、半導体基板１１０は別の導電性基板であってもよい。

【0221】

[00250] いくつかの実施形態においては、反射カップ部１１１及び１１２は、発光メサ１０１から放出された光のうち少なくともいくらか又は発光メサ１０１から放出された光の実質的に全てを分離することができる。例えば、図１Ａに示すように、反射カップ部１１１及び１１２の高さが発光メサ１０１の高さよりも高いときには、反射カップ部１１１及び１１２は、発光メサ１０１の周りの隣接する発光メサから放出された光のうちいくらか又は実質的に全てが発光メサ１０１から放出された光と干渉することを防止することができる。したがって、反射カップ部１１１及び１１２は、ピクセル間の光クロストークを抑制して、発光構造１００を使用するＬＥＤディスプレイの全体的なコントラストを向上させることができる。いくつかの実施形態においては、反射カップからの反射は、発光をある方向に集束させることによって、発光効率及び輝度を増加させることもできる。例えば、発光メサ１０１から放出された光のうちいくらかは、反射カップ部１１１及び１１２に到達し、それらによって上向きに反射され得る。

【0222】

[00251] いくつかの実施形態においては、反射カップ部１１１及び１１２の高さは発光メサ１０１の高さより大きくてもよい。いくつかの実施形態においては、反射カップ部１１１及び１１２の高さは発光メサ１０１の高さに等しいかそれより低くてもよい。いくつかの実施形態においては、反射カップ部１１１及び１１２の高さは０．５ミクロンと５０ミクロンとの間であり得る。いくつかの実施形態においては、反射カップ部１１１及び１１２の高さは１ミクロンと２０ミクロンとの間であり得る。いくつかの実施形態においては、反射カップ部１１１及び１１２の高さは２ミクロンと１０ミクロンとの間であり得る。好適な一実施形態においては、反射カップ部１１１及び１１２の高さは約２．５ミクロンであり、その一方で発光メサ１０１の高さは約１．９ミクロンである。いくつかの実施形態においては、反射カップの高さは変化し得る。例えば、反射カップ部１１１の高さは反射カップ部１１２の高さとは異なっていてもよい。

【0223】

[00252] いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８の頂面は、反射カップ部１１１及び１１２の頂面の上方にあり得る。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８の頂面は、反射カップ部１１１及び１１２の頂面と同じ高さ又はその下方にあり得る。いくつかの実施形態においては、スペーサ１０８の頂面は、反射カップ部１１１の頂面と同じ高さ又はその下方にあるが反射カップ部１１２の頂面より高くてもよい。

【0224】

[00253] 反射カップの内壁とは、発光メサに面する表面を指し得る。例えば、図１Ａに示すように、反射カップ部１１１の内壁１１３及び反射カップ部１１２の内壁１１４は発光メサ１０１に面し得る。反射カップの内壁の形状は様々であり得る。いくつかの実施形態においては、反射カップの内壁は、図１Ａに示す内壁１１３及び１１４のように直線状であり得る。いくつかの実施形態においては、反射カップ部１１１及び１１２の内壁の急峻性は、発光メサ１０１から放出された光の発散を減少させるように設計され得る。例えば、半導体基板１１０に垂直な垂直軸に対する反射カップ１１１の内壁の角度は、少なくとも５度から最大７５度であり得る。別の一例においては、半導体基板１１０に垂直な垂直軸に対する反射カップ１１１の内壁の角度は、少なくとも１０度から最大５０度であってもよい。

【0225】

[00254] いくつかの実施形態においては、反射カップの内壁は、湾曲状、波状、多重線、又はこれらの組み合わせであり得る。反射カップの内壁の詳細な構造は、図２Ａから図２Ｃのいくつかの例示的な実施形態を用いて、以下で更に説明されるであろう。

【0226】

[00255] いくつかの実施形態においては、反射カップは金属を備え得る。いくつかの実施形態においては、反射カップは酸化珪素などの誘電体材料を備え得る。いくつかの実施形態においては、反射カップは感光性誘電体材料を備え得る。いくつかの実施形態においては、感光性誘電体材料は、ＳＵ－８、感光性ポリイミド（ＰＳＰＩ）、又はベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）を備え得る。他の実施形態においては、反射カップはフォトレジスト材料を備え得る。

【0227】

[0256] いくつかの例示的な実施形態においては、発光メサ１０１は、発光メサ１０１の頂部に被覆層として導電性電極層１１５を含み得る。いくつかの実施形態においては、発光メサ１０１は発光層１２０を含む。一般に、ＬＥＤ発光層は、ｐ型領域／層及びｎ型領域／層を備えるＰＮ接合／ダイオードと、ｐ型領域／層とｎ型領域／層との間の活性層とを含む。

【0228】

[0257] 導電性電極層は、反射カップ部１１１及び１１２を含む反射カップと電気的に接続され得ると共に、更に発光メサ１０１の発光層１２０などの発光層と電気的に接続され得る。一例では、図１Ａに示すように、導電性電極層１１５は、各反射カップ部１１１及び１１２の底部においてそれぞれ反射カップ部１１１及び１１２に電気的に接続され得る。図１Ａに図示しない別の一例では、導電性電極層１１５は、各反射カップ部１１１及び１１２の頂部においてそれぞれ反射カップ部１１１及び１１２に電気的に接続され得る。導電性電極層は、発光層１２０を被覆し得ると共に、更に、発光層１２０とその頂部において電気的に接続され得る。別の一例では、導電性電極層１１５は、各反射カップ部１１１及び１１２の、１１３及び１１４のような内壁においてそれぞれ、反射カップ部１１１及び１１２に電気的に接続されてもよい。いくつかの実施形態においては、導電性電極層１１５は、発光層１２０とマイクロレンズ１０２との間に形成され得る。いくつかの実施形態においては、導電性電極層１１５は、スペーサ１０８と発光層１２０との間に形成され得る。いくつかの実施形態においては、導電性電極層１１５は、グラフェン、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、又はフッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、又はこれらの任意の組み合わせなどの材料で作製され得る。いくつかの実施形態においては、導電性電極層１１５は透明であり得、発光層１２０から放出された光のうちいくらかは導電性電極層１１５を通過し得る。

【0229】

[00258] いくつかの例示的な実施形態においては、発光メサ１０１は、半導体基板１１０上に形成された１つ以上の金属接合層（例えば金属接合層１１６）を更に備え得る。金属接合層は、発光メサ１０１と電気的に接続され得る。例えば、図１Ａに示すように、発光メサ１０１は、発光メサ１０１の底部に金属接合層１１６を備え得る。金属接合層１１６は半導体基板１１０上に形成され得る。金属接合層１１６は更に、発光メサ１０１の底部に形成され得ると共に発光層１２０と電気的に接続され得る。いくつかの実施形態においては、金属接合層１１６は傾斜側面を有する。傾斜側面は、ＬＥＤ発光層への異なるコネクタの接続の容易性を高め、鋭角によるそれらのコネクタの切断を防止し、デバイスの全体的安定性を高め得る。いくつかの実施形態においては、金属接合層１１６は、上方のＬＥＤ層から放出された光を反射するための反射器として使用することもできる。

【0230】

[00259] いくつかの実施形態においては、金属接合層１１６は、半導体基板１１０上のドライバ回路と金属接合層１１６の上方の発光層１２０との両方に電気的に接続され、Ｐ電極のように作用する。いくつかの実施形態においては、金属接合層１１６の厚さは約０．１ミクロン～約３ミクロンである。他の実施形態においては、金属接合層１１６の厚さは約０．３μｍである。金属接合層１１６は、オーミック接触層及び金属接合層を含み得る。いくつかの実施形態においては、金属接合層１１６には２つの金属層が含まれ得る。金属層のうちの１つは、発光構造１００内の金属接合層の上方に堆積され得る。対応する接合金属層も半導体基板１１０上に堆積され得る。

【0231】

[00260] いくつかの実施形態においては、金属接合層１１６の組成物は、Ａｕ－Ａｕ接合、Ａｕ－Ｓｎ接合、Ａｕ－Ｉｎ接合、Ｔｉ－Ｔｉ接合、Ｃｕ－Ｃｕ接合、又はこれらの混合を含む。例えば、Ａｕ－Ａｕ接合が選択される場合には、Ａｕの２つの層はそれぞれ、接着層としてのＣｒコーティングと、拡散防止層としてのＰｔコーティングとを必要とする。そして、ＰｔコーティングはＡｕ層とＣｒ層との間にある。Ｃｒ層及びＰｔ層は、２つの接合されたＡｕ層の頂部及び底部に位置決めされる。いくつかの実施形態においては、２つのＡｕ層の厚さが概ね同じであるとき、高圧及び高温下で、両方の層上のＡｕの相互拡散が２つの層を互いに接合する。共晶接合、熱圧着、及び過渡液相（ＴＬＰ）接合が、使用され得る技術の例である。

【0232】

[00261] いくつかの例示的な実施形態においては、発光構造１００は、基板１１０上の、発光メサ１０１などの発光メサの間に、１１８のようないくつかの分離構造を更に含み得る。分離構造１１８は基板１１０上に形成される。いくつかの実施形態においては、分離構造１１８は接合層１１６よりも薄い。いくつかの実施形態においては、分離構造１１８はＳｉＯ２などの誘電体材料で作製される。いくつかの実施形態においては、分離構造１１８の誘電体材料は、無機材料又は有機材料であってもよい。

【0233】

[00262] いくつかの例示的な実施形態においては、発光構造１００は、発光層１２０の表面上、及び分離構造１１８と接合層１１６との表面上に、絶縁層１１７を更に含み得る。いくつかの実施形態においては、次いで、導電性電極層１１５が絶縁層１１７の表面上に形成される。いくつかの実施形態においては、絶縁層１１７はＳｉＯ２などの誘電体材料で作製される。いくつかの実施形態においては、絶縁層１１７の誘電体材料は、無機材料又は有機材料であってもよい。

【0234】

[00263] 図２Ａから図２Ｃはそれぞれ、いくつかの実施形態による、図１Ａの反射カップ部１１１及び／又は１１２に対応し得る反射カップのいくつかの例示的な実施形態の断面図を示す。いくつかの実施形態においては、図２Ａに示すように、反射カップ２０１は発光メサ１０１に面する内壁２０１ａを備え得る。内壁２０１ａは、発光メサ１０１から放出された光のうちいくらかを上向きに反射するように湾曲していてもよい。いくつかの実施形態においては、図２Ｂに示すように、反射カップ２０２の内壁は、サブ内壁２０２Ａ，２０２Ｂ，及び２０２Ｃを含む多重線であり得る。サブ内壁２０２Ａ，２０２Ｂ，及び２０２Ｃは、発光メサから放出された光のうちいくらかがサブ内壁２０２Ａ，２０２Ｂ，及び２０２Ｃによって上向きに反射され得るように発光メサ１０１の方に面している。サブ内壁の各々は、異なるパターンで（特に水平方向に）放出された光の焦点も調整し得る。いくつかの実施形態においては、（反射カップ２０２の底部に対する）サブ内壁の各々の急峻性（半導体基板１１０に垂直な垂直軸に対する反射カップの内壁の角度）は、反射カップ２０２の底部から頂部へと大きくなり得る。他の実施形態においては、（反射カップ２０２の底部に対する）サブ内壁の各々の急峻性は、反射カップ２０２の底部から頂部へと小さくなり得る。他の実施形態においては、（反射カップ２０２の底部に対する）サブ内壁の各々の急峻性は、反射カップ２０２の底部から頂部まで、無作為に選択され得る。

【0235】

[00264] 更にいくつかの実施形態においては、図２Ｃに示すように、反射カップ２０３の内壁は階段形状であり得る。反射カップ２０３は１つ以上の階段構造（例えば階段構造２０３－１，２０３－２，及び２０３－３）を含み得る。１つ以上の階段構造の各々がサブ内壁（例えば、それぞれサブ内壁２０３ａ，２０３ｂ，及び２０３ｃ）を備え得る。上記で言及した反射カップ２０２と同様、反射カップ２０３も、発光メサから放出された光のうちいくらかを上向きに反射し、例えばサブ内壁の急峻性及び高さの各々を変更することによって、異なるパターンで（特に水平方向に）放出された光の焦点を調整し得る。

【0236】

[00265] いくつかの実施形態においては、反射カップは、堆積プロセスと、フォトリソグラフィプロセスと、エッチングプロセスとの組み合わせによって製造することができる。いくつかの実施形態においては、反射カップは他の適当な方法によって製造され得る。一例では、反射カップは、１）ＰＳＰＩがフォトリソグラフィプロセスによって反射カップ形状に形成されるステップと、２）高反射率を有する金属層（Ｐｔ，Ｒｈ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ）、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２積層（分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ））、又は全反射特性（ＯＤＲ）を有する任意の他の層が、蒸着によって全面に堆積されるステップと、３）反射層がフォトレジストによって遮光され、その一方で他の領域の反射層はエッチングされて、発光領域が空気中に露出されるステップと、によって製造され得る。別の一例では、反射カップは、１）発光構造よりも厚い分離層（ＳｉＯ２，ＳｉＮ，又はＳＵ８）が発光構造上に堆積又はスピンされるステップと、２）フォトレジストをマスクとして使用して、反射カップ形状が分離層にエッチングされるステップと、３）高反射率を有する金属層（Ｐｔ，Ｒｈ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ）、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２積層（ＤＢＲ）、又は全反射特性（ＯＤＲ）を有する任意の他の層が、蒸着によって全面に堆積されるステップと、４）反射層がフォトレジストによって遮光され、その一方で他の領域の反射層はエッチングされて、発光領域が露出されるステップと、によって製造され得る。

【0237】

[00266] いくつかの実施形態においては、反射カップは１つ以上の反射コーティングを更に含み得る。１つ以上の反射コーティングは、反射カップの１つ以上の内壁、例えば内壁１１３，１１４，及び２０１ａ、サブ内壁２０２Ａ，２０２Ｂ，及び２０２Ｃ、並びにサブ内壁２０３ａ，２０３ｂ，及び２０３ｃ上に配設され得る。１つ以上の反射コーティングの各々の底部は、発光メサ、例えば図１Ａに記載される（図２には図示しない）発光メサ１０１に接触しない。１つ以上の反射コーティングは、発光メサから放出された光を反射することができ、したがって、マイクロＬＥＤパネル又はディスプレイの輝度及び発光効率を高めることができる。例えば、発光メサから放出された光は、１つ以上の反射コーティングに到達し得ると共に、１つ以上の反射コーティングによって上向きに反射され得る。

【0238】

[00267] いくつかの実施形態においては、１つ以上の反射コーティングは反射カップと共に、発光メサから放出された光の反射方向及び／又は反射強度を利用することができる。例えば、サブ内壁２０３ａ，２０３ｂ，及び２０３ｃはある１つの角度で傾斜していてもよく、したがってサブ内壁２０３ａ，２０３ｂ，及び２０３ｃ上に配設された１つ以上の反射コーティングは、サブ内壁２０３ａ，２０３ｂ，及び２０３ｃと同じ角度で傾斜し得る。発光メサから放出された光が１つ以上の反射コーティングに到達すると、発光メサから放出された光は、サブ内壁２０３ａ，２０３ｂ，及び２０３ｃの角度に応じて１つ以上の反射コーティングにより反射されるであろう。

【0239】

[00268] １つ以上の反射コーティングの材料は、６０％、７０％、又は８０％よりも高い反射率を有する高反射性であり得、したがって、発光メサから放出される光のほとんどが反射され得る。いくつかの実施形態においては、１つ以上の反射コーティングは、高反射率を有する１つ以上の金属性導電材料を備え得る。これらの実施形態においては、１つ以上の金属性導電材料は、アルミニウム、金、又は銀のうち１つ以上を備え得る。他のいくつかの実施形態においては、１つ以上の反射コーティングは多層であってもよい。より具体的には、１つ以上の反射コーティングは、１つ以上の反射材料層及び１つ以上の誘電体材料層のスタックを備え得る。例えば、１つ以上の反射コーティングは、１つの反射材料層と１つの誘電体材料層とを備え得る。いくつかの他の実施形態においては、１つ以上の反射コーティングは、２つの反射材料層と、その２つの反射材料層の間に位置決めされた１つの誘電体材料層とを備え得る。更にいくつかの他の実施形態においては、１つ以上の反射コーティングは、２つの誘電体材料層と、その２つの誘電体材料層の間に位置決めされた１つの反射材料層とを備え得る。いくつかの実施形態においては、多層構造は、ＴｉＡｕ，ＣｒＡｌ，又はＴｉＷＡｇのうち１つ以上を備え得る、２つ以上の金属層を備えていてもよい。

【0240】

[00269] いくつかの実施形態においては、１つ以上の反射コーティングは、金属層と透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層とを備える多層全方向反射器（ＯＤＲ）であり得る。例えば、多層構造は、誘電体材料層と、金属層と、ＴＣＯ層とを含み得る。いくつかの実施形態においては、１つ以上の反射コーティングは、ＤＢＲを形成するように交互に配設された２つ以上の誘電体材料層を備え得る。例えば、１つ以上の反射コーティングは、誘電体材料層と、金属層と、透明誘電体層とを備え得る。透明誘電体層は、ＳｉＯ_２，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａｌ_２Ｏ_３，又はＴｉＯ_２のうち１つ以上を備え得る。１つ以上の反射コーティングは、誘電体材料層と、ＴＣＯと、ＤＢＲとを更に備え得る。他の実施形態においては、１つ以上の反射コーティングは、高反射を有する１つ以上の金属性導電材料を備え得る。これらの実施形態においては、１つ以上の金属性導電材料は、アルミニウム、金、又は銀のうち１つ以上を備え得る。

【0241】

[00270] いくつかの実施形態においては、１つ以上の反射コーティングは導電性であってもよく、すると、１つ以上の反射コーティングは発光構造１００への電気接点としての機能も果たし得る。例えば、発光メサ１０１は１つ以上の反射コーティングと電気的に接続され得る。１つ以上の反射コーティングは、発光メサから放出された光を遮断しないようにパターニングされ得る。すると、１つ以上の反射コーティングは、ディスプレイパネル上のＬＥＤデバイス及び／又はＬＥＤのための共通電極としても機能し得る。

【0242】

[00271] 図３は、いくつかの実施形態による、図１Ａの基板１１０上の発光メサ１０１の例示的な構造の断面図３００を示す。図１Ａに記載されるように、発光メサ１０１は、少なくとも１つの発光層（例えば発光層１２０）と、発光層１２０の底部にあり半導体基板１１０と接合された底部接合層（例えば底部接合層１１６）とを含み得る。いくつかの実施形態においては、発光メサ１０１は、図１Ａに記載されるように、発光層１２０を被覆し少なくとも１つの反射カップ（例えば反射カップ部１１１及び／又は１１２）と電気的に接続された頂部電極層（例えば頂部電極層１１５）を含む。いくつかの実施形態においては、少なくとも１つの反射カップ（例えば反射カップ部１１１又は１１２）は、半導体基板１１０と電気的に接続され得る。例えば、図３に示すように、発光メサ１０１は、発光層１２０と、発光層１２０の底部にあり半導体基板１１０と接合された底部接合層１１６と、発光層１２０を被覆し（図１から図２に記載され、図３には図示しない）少なくとも１つの反射カップ１１１及び／又は１１２と電気的に接続された頂部電極層１１５とを含み得る。

【0243】

[00272] いくつかの実施形態においては、発光層１２０は、緑色、青色、又は赤色の光を放出し得る。発光層１２０から放出された光は、頂部電極層１１５を通過して及び／又はその周りを通って、（図１Ａに記載され、図３には図示しない）マイクロレンズ１０２に到達し得る。発光層１２０から放出された光は、少なくとも１つの反射カップ１１１及び／又は１１２にも到達して、（図３には図示しない）マイクロレンズ１０２又は／及び別のレンズへと上向きに反射され得る。いくつかの実施形態においては、発光メサ１０１は、別々の色を放出する２つ以上の発光層を備え得る。２つ以上の発光層は、垂直に積層されてもよく、又は同じレベルに平行に配置されてもよい。例えば、緑色光を放出する発光層が赤色光を放出する発光層の上に配設されてもよいし、又は緑色光を放出する発光層が赤色光を放出する発光層に水平方向で平行に配置されてもよい。いくつかの実施形態においては、発光構造１００は２つ以上の発光メサを含み得る。いくつかの実施形態においては、発光メサの各々が、別々の色を放出する少なくとも１つの発光層を含み得る。発光構造１００内に２つの発光メサがあるときには、２つの色及びその２つの色の組み合わせが発光構造１００から放出されることができる。発光構造１００内に３つの発光メサがあるときには、３つの色及びその３つの色の組み合わせが発光構造１００から放出されることができる。

【0244】

[00273] いくつかの実施形態においては、３０１のような発光層は、異なる組成物を有する多くのエピタキシャルサブ層を含み得る。ＬＥＤエピタキシャル層の例は、ＩＩＩ－Ｖ族窒化物エピタキシャル構造、ＩＩＩ－Ｖ族ヒ化物エピタキシャル構造、ＩＩＩ－Ｖ族リン化物エピタキシャル構造、及びＩＩＩ－Ｖ族アンチモン化物エピタキシャル構造を含み得る。マイクロＬＥＤの例は、ＧａＮベースのＵＶ／青色／緑色マイクロＬＥＤ、ＡｌＩｎＧａＰベースの赤色／橙色マイクロＬＥＤ、及びＧａＡｓ又はＩｎＰベースの赤外線（ＩＲ）マイクロＬＥＤを含み得る。

【0245】

[00274] いくつかの実施形態においては、底部接合層１１６は、導電性及び透明性を向上させるために発光層１２０の底部に形成される、金属層又はＩＴＯ層などの導電性透明層であってもよい。いくつかの実施形態においては、発光メサ内に１つよりも多くの発光層があるときには、それらの発光層は、間にあるそれぞれの接合層によって互いに接合される。発光層から放出された光は、現在の発光層（current light emitting layer）の上方の接合層を通過し、現在の発光層の下の接合層によって反射され得る。いくつかの実施形態においては、底部接合層１１６は半導体基板１１０と接合される。

【0246】

[00275] いくつかの実施形態においては、頂部電極層１１５は、導電性及び透明性を向上させるために発光層１２０上に形成される、金属層又はＩＴＯ層などの導電性透明層であってもよい。加えて、いくつかの実施形態においては、発光層の各々の底部及び頂部に、発光層１２０の底部の導電層３０２及び発光層１２０の頂部の導電層３０３のように、追加の導電層が存在する。導電層の各々は、頂部電極層又は基板内のＩＣ回路のいずれかと電気的に接続される。頂部電極層１１５は、別の回路又はコンポーネントと電気的に接続されてもよい。いくつかの実施形態においては、図３に示すように、頂部電極層１１５と導電層３０３との間に位置決めされた接触パッド３０４が存在し得る。接触パッド３０４は、グラフェン、ＩＴＯ、ＴＣＯ、ＡＺＯ、又はＦＴＯ、又はこれらの任意の組み合わせなどの材料から作製され得る。いくつかの実施形態においては、導電層３０３は、（図１Ａに記載されるように）導電性電極層１１５を介して少なくとも１つの反射カップと電気的に接続され得る。

【0247】

[00276] いくつかの実施形態においては、反射層３０１などの反射層が、底部接合層１１６の上方及び発光層１２０などの各発光層の底部に位置決めされ得る。いくつかの実施形態においては、反射層３０１などの反射層が、導電層３０２などの導電層の下、発光層１２０などの各発光層の底部に位置決めされ得る。反射層は光透過効率を向上させ得る。例えば、発光層１２０から放出された光は反射層３０１によって反射され得る。いくつかの実施形態においては、反射層の材料は、特に現在の反射層の上方の１つ又は複数の発光層によって放出される光に対して、高い反射率を有し得る。例えば、反射層の反射率は６０％を上回る。別の一例では、反射層の反射率は７０％を上回る。更に別の一例では、反射層の反射率は８０％を上回る。いくつかの実施形態においては、反射層の材料は、Ｒｈ、Ａｌ、Ａｇ、及びＡｕのうち１つ以上から選択された金属であり得る。いくつかの実施形態においては、反射層は、異なる屈折率を有する少なくとも２つのサブ層を含み得る。サブ層の各々も、６０％、７０％、又は８０％を上回るような高い反射率を有する。いくつかの実施形態においては、反射層は、ＤＢＲ構造を含み得る。例えば、反射層は、変化する屈折率を有する交互の又は異なる材料の複数の層から形成され得る。場合によっては、ＤＢＲ構造の各層境界が光波の部分反射を引き起こす。反射層は、いくつかの選択された波長を反射するために使用されることができる。いくつかの実施形態においては、反射層は、複数の層、例えばそれぞれＳｉＯ２及びＴｉ３Ｏ５からなる少なくとも２つの層で作製され得る。ＳｉＯ２及びＴｉ３Ｏ５の層の厚さ及び数をそれぞれ変化させることによって、異なる波長の光の選択的反射又は透過を形成することができる。

【0248】

[00277] いくつかの実施形態においては、少なくとも１つの反射カップは、半導体基板と電気的に接続され得る。例えば、頂部電極層を通して。

【0249】

[00278] 図４は、いくつかの実施形態による、マイクロレンズ及び発光メサのアレイを有する例示的な発光構造４００の断面図を示す。いくつかの例示的な実施形態においては、発光構造は第１の発光メサを備える。例えば、図４に示すように、発光構造４００は第１の発光メサ４０１を備える。いくつかの実施形態においては、第１の発光メサ４０１は、図１Ａに記載される発光メサ１０１及び関連構造と同一又は類似の寸法、形状、構造、組成、位置決め、及び製造（反射カップ及び任意選択的なスペーサなどの他の関連構造を含む）を有する。第１の発光メサ４０１はＬＥＤ又はマイクロＬＥＤを含んでいてもよく、光が第１の発光メサ４０１から放出され得る。第１の発光メサ４０１は頂面及び底面を有し得る。いくつかの実施形態においては、第１の発光メサ４０１の頂面の直径又は幅及び第１の発光メサ４０１の底面の直径又は幅は、図１Ａを参照して上述したのと類似の範囲内にあり得る。

【0250】

[00279] いくつかの例示的な実施形態においては、発光構造４００は、第１のマイクロレンズを更に含む。図４に示すように、発光構造４００は、第１の発光メサ４０１上に形成された第１のマイクロレンズ４０２を備える。いくつかの実施形態においては、第１のマイクロレンズ４０２は、図１Ａに記載されるマイクロレンズ１０２と同一又は類似の寸法、形状、構造、組成、位置決め、及び製造を有し得る。いくつかの実施形態においては、第１のマイクロレンズ４０２は、Ｃ－Ｃ’方向に沿って第１の発光メサ４０１と同軸に位置合わせされ得（図４には図示しない）、第１の発光メサ４０１の上方に位置決めされ得る。図４に図示する軸Ｃ－Ｃ’は第１の発光メサ４０１の中心軸を指し、図４に図示する軸Ｄ－Ｄ’は第１のマイクロレンズ４０２の中心軸を指す。同軸に位置合わせされた中心軸を有するこれらの実施形態（図４には図示しない）においては、第１の発光メサ４０１から放出された光の全部が、第１のマイクロレンズ４０２に直接到達して通過することができる。したがって、発散は低減され得、使用可能な視野角は、単一ピクセルＬＥＤデバイスを使用するディスプレイ及びパネルがそのディスプレイ及びパネルの表面に垂直なユーザの視野によって見られ得る程度まで縮小され得る。これは、ひいては、電力浪費を低減し、輝度を増加させ、及び／又は公共エリアにおけるユーザプライバシーをより良く保護することができる。別の一例においては、第１の発光メサ４０１から放出された光の一部は第１のマイクロレンズ４０２に直接到達して通過することができ、発光中心から放出された光の別の一部はマイクロレンズ４０２の周囲を通過し又はマイクロレンズ４０２を迂回し得る。よって、第１の発光メサ４０１からの輝度は調整され得る。

【0251】

[00280] 更に別の一例においては、図４に示すように、第１のマイクロレンズ４０２の中心軸は、第１の発光メサ４０１の中心軸上にオフアクシスに積層される。換言すれば、第１のマイクロレンズ４０２の中心軸Ｄ－Ｄ’は、図４に示すように、第１の発光メサ４０１の中心軸Ｃ－Ｃ’と同軸に位置合わせされず、重なり合わず、又は一致しない。いくつかの実施形態においては、第１のマイクロレンズ４０２の中心軸Ｄ－Ｄ’と第１の発光メサ４０１の中心軸Ｃ－Ｃ’との間のオフセット距離は４．５μｍ以下である。この例では、発光メサ４０１の中心からの垂直光アレイ４４０は、マイクロレンズによって、垂直光アレイ４４０に対してある角度の光アレイ４４２として方向転換される。発光メサ４０１の縁部からマイクロレンズ４０２の中心に向かう光アレイ４４４は、マイクロレンズによって、基板４１０に垂直な軸に対して光アレイ４４４よりも大きな角度の光アレイ４４６として方向転換される。この実施形態では、発散は低減され得、使用可能な視野角は、単一ピクセルＬＥＤデバイスを使用するディスプレイ及びパネルがそのディスプレイ及びパネルの表面に対してある角度にあるユーザの視野によってのみ見られ得る程度まで縮小され得る。これはまた、電力浪費も低減し、輝度も増加させ、及び／公共エリアにおけるユーザプライバシーも適切に保護することができる。

【0252】

[00281] 図４においては、発光構造は、アレイ状に分布する複数の発光メサを含む。例えば、図５は、いくつかの実施形態による、オフアクシスに配置された発光メサ及びマイクロレンズの発光構造アレイシステム５００の上面図である。アレイの形状は、行列、円、長方形形、正方形、六角形、又は別の形状であり得る。アレイには、発光メサの各々の上方にそれぞれ１つのマイクロレンズが配置されている。発光メサ５０１と、発光メサ５０１の上にあるマイクロレンズ５０２とが、オフアクシスに配置された発光メサ及びマイクロレンズのアレイに含まれる。いくつかの実施形態においては、第１の発光メサの縁部は第１のマイクロレンズの縁部の付近にあり、例えば、第１の発光メサの底面の縁部と第１のマイクロレンズの底面の縁部との間のオフセット距離は、第１のマイクロレンズの底面の直径の３０％以内である。例えば、図４に示すように、線Ｅ－Ｅ’は、第１の発光メサ４０１の底面の縁部の最端点（図５のＧ－Ｇ’に沿った断面図における第１の発光メサ５０１の最端点５０４）を通る垂線を指す。同様に、線Ｆ－Ｆ’は、第１のマイクロレンズ４０２の底面の縁部の最端点（図５のＧ－Ｇ’に沿った断面図における第１のマイクロレンズ５０２の最端点５０６）を通る垂線を指す。第１の発光メサ４０１の底面の縁部と第１のマイクロレンズ４０２の底面の縁部との間のオフセット距離は、線Ｅ－Ｅ’と線Ｆ－Ｆ’との間のオフセット距離を指す。いくつかの実施形態においては、図５に示すように、第１の発光メサ４０１の底面の縁部と第１のマイクロレンズ４０２の底面の縁部との間のオフセット距離はゼロであり、例えば５０４と５０６とは同一の点である。いくつかの実施形態においては、図４に示すように、第１の発光メサ４０１／５０１の底面の縁部５０４と第１のマイクロレンズ４０２／５０２の底面の縁部５０６との間のオフセット距離は非常に小さく、例えば、線Ｅ－Ｅ’と線Ｆ－Ｆ’との間のオフセット距離は、第１のマイクロレンズ４０２の底面の直径の３０％以内であり得る。いくつかの実施形態においては、線Ｅ－Ｅ’と線Ｆ－Ｆ’との間のオフセット距離は、第１のマイクロレンズ４０２の底面の直径の３０％より大きいが５０％未満であり得る。いくつかの実施形態においては、線Ｅ－Ｅ’と線Ｆ－Ｆ’との間のオフセット距離は、第１のマイクロレンズ４０２の底面の直径の５０％より大きくてもよい。

【0253】

[00282] いくつかの実施形態においては、第１のマイクロレンズ４０２の底面は、第１の発光メサ４０１の中心軸Ｃ－Ｃ’の位置を被覆する。換言すれば、第１の発光メサ４０１の中心軸Ｃ－Ｃ’は、図４に示すように、第１のマイクロレンズ４０２の底面と交差する。

【0254】

[00283] いくつかの実施形態においては、第１のマイクロレンズ４０２の構造は、１つの平面及び１つの凸面を有する１つの要素を含み得る。例えば、図４に示すように、第１のマイクロレンズ４０２の構造は半球体であり得る。第１のマイクロレンズ４０２の他の構造は、図１Ａを参照して上述したものに類似の他の構造／形状であってもよい。いくつかの実施形態においては、第１のマイクロレンズ４０２は、光の経路を調整することができる反射部を更に含み得る。反射部は、上記で説明した反射部に類似し得る。

【0255】

[00284] いくつかの実施形態においては、第１のマイクロレンズ４０２の材料は、無機材料又は有機材料を備える。例えば、第１のマイクロレンズ４０２の材料は酸化珪素を備え得る。第１のマイクロレンズ４０２の他の材料及び製造方法は、図１Ａを参照して上記で説明したマイクロレンズ１０２の材料及び製造と同一又は類似であり得る。

【0256】

[00285] いくつかの実施形態においては、発光構造４００は、第２の発光メサと、第２の発光メサの上方に形成された第２のマイクロレンズとを更に備える。例えば、図４に示すように、発光メサ４００は、第２の発光メサ４０３と、第２の発光メサ４０３の上方に形成された第２のマイクロレンズ４０４とを備える。いくつかの実施形態においては、第２の発光メサ４０３は上述した第１の発光メサ４０１に類似していてもよく、第２のマイクロレンズ４０４は上述した第１のマイクロレンズ４０２に類似していてもよい。いくつかの実施形態においては、第２の発光メサ４０３は第１の発光メサ４０１に隣接していてもよい。例えば、図４に示すように、第２の発光メサ４０３は、同じ水平レベルで第１の発光メサ４０１に隣接する。別の一例では、第２の発光メサ４０３は、より高い又はより低い水平レベルで第１の発光メサ４０１に隣接し得る。

【0257】

[00286] いくつかの実施形態においては、第２のマイクロレンズ４０４の構造は、１つの平面及び１つの凸面を有する１つの要素を含み得る。例えば、図４に示すように、第２のマイクロレンズ４０４の構造は半球体であり得る。第２のマイクロレンズ４０４の他の構造は、図１Ａを参照して上述したものに類似の他の構造／形状であってもよい。いくつかの実施形態においては、第２のマイクロレンズ４０４は、光の経路を調整することができる反射部を更に含み得る。反射部は、上記で説明した反射部に類似し得る。

【0258】

[00287] いくつかの実施形態においては、第１のマイクロレンズ４０２の中心軸と第１の発光メサ４０１の中心軸との間のオフセット距離は、第２のマイクロレンズ４０４の中心軸と第２の発光メサ４０３の中心軸との間のオフセット距離と同一である。いくつかの実施形態においては、第１のマイクロレンズ４０２の中心軸と第１の発光メサ４０１の中心軸との間のオフセット距離は、第２のマイクロレンズ４０４の中心軸と第２の発光メサ４０３の中心軸との間のオフセット距離と同一でない。図５に示すように、いくつかの実施形態においては、５０２などの各マイクロレンズと５０１などの各対応する発光メサとの相対位置は、発光構造アレイシステム５００内で同じである。例えば、あるマイクロレンズの中心軸の、対応する発光メサの中心軸に対するオフセット距離（図４に示す線Ｄ－Ｄ’と線Ｃ－Ｃ’との間の距離など）は、発光構造アレイシステム５００上の全ての発光メサとマイクロレンズとの対にわたって同じである。このようにすれば、発光構造アレイシステム５００上の発光メサとマイクロレンズとの対から放出された全ての光は、同じ角度又は類似の角度範囲でユーザ又はデバイスに向かって方向付けられる。

【0259】

[00288] 図６は、いくつかの実施形態による、発光構造アレイシステム６００の上方の中心位置に位置するセンサ６０２を有する発光構造アレイシステム６００の断面図を示す。発光構造アレイシステム６００は、６０４，６０８，６１２，６１６，及び６２０のような１つ以上の発光メサと、６０６，６１０，６１４，６１８，及び６２２のような１つ以上のマイクロレンズとを含み、それらの各々が図１から図５のいずれか１つに記載されるものと類似していてもよい。いくつかの実施形態においては、１つ以上の発光メサからの１つ以上のマイクロレンズを通過する放出光線は、一括してセンサ６０２内へ変換される。いくつかの実施形態においては、センサ６０２（又はセンサ６０２の中心軸）は、発光構造アレイシステム６００の中心軸Ｈ－Ｈ’にある場所に配置される。

【0260】

[00289] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズの、対応する発光メサに対するオフセット距離は、発光構造アレイシステム６００内で異なる。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズの発光メサに対するオフセット距離は、センサの位置と、センサに対するマイクロレンズの位置とによって決定される。いくつかの実施形態においては、図６に示すように、マイクロレンズの中心軸の、対応する発光メサの中心軸に対するオフセット距離（図４に示す線Ｄ－Ｄ’と線Ｃ－Ｃ’との間の距離など）は、センサ６０２が位置している発光構造アレイシステムの中心から発光構造アレイシステム６００の縁部へと大きくなる。換言すれば、第１のマイクロレンズと第１の発光メサとの両方からセンサ６０２までが第２のマイクロレンズと第２の発光メサとの両方から同じセンサ６０２までよりも距離的に近いとき、６１０など第１のマイクロレンズの中心軸の６０８など第１の発光メサの中心軸に対するオフセット距離は、６１４など第２のマイクロレンズの中心軸の６１２など第２の発光メサの中心軸に対するオフセット距離よりも小さい。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズの中心軸と発光メサの中心軸との両方がセンサ６０２の中心軸と同軸に位置合わせされているとき、６０６などのマイクロレンズの中心軸の、６０４などの対応する発光メサの中心軸に対するオフセット距離は、ゼロである。いくつかの実施形態においては、発光構造アレイシステム６００上のマイクロレンズと発光メサとの対のオフセット距離範囲は、４．５μｍ以下である。

【0261】

[00290] いくつかの実施形態においては、それぞれのマイクロレンズの中心軸の、それぞれの対応する発光メサの中心軸に対するオフセット距離は、センサ６０２が位置している発光構造アレイシステム６００の中心軸について対称である。例えば、マイクロレンズ６１０の中心軸の対応する発光メサ６０８の中心軸に対するオフセット距離と、マイクロレンズ６１８の中心軸の対応する発光メサ６１６の中心軸に対するオフセット距離とは、同一である。マイクロレンズ６１４の中心軸の対応する発光メサ６１２の中心軸に対するオフセット距離と、マイクロレンズ６２２の中心軸の対応する発光メサ６２０の中心軸に対するオフセット距離とは、同一である。いくつかの実施形態においては、センサの中心軸の右側では、マイクロレンズは、マイクロレンズの下の対応する発光メサに対して左に変位される（例えば、図６のマイクロレンズ６１０及び６１４を参照）。いくつかの実施形態においては、センサの中心軸の左側では、マイクロレンズは、マイクロレンズの下の対応する発光メサに対して右に変位される（例えば、図６のマイクロレンズ６１８及び６２２を参照）。

【0262】

[00291] 図６に示す発光構造アレイシステム６００は、発光メサの各々から放出された光を、中心の場所にあるセンサ６０２に向けることができる。例えば、発光構造アレイシステム６００の中心にある中心軸で発光メサ６０４から放出された光は、マイクロレンズ６０６を通過した後、その方向を変化させない。発光メサ６０８から中心軸で放出された光は、マイクロレンズ６１０を通過した後、その方向をセンサ６０２の方へと変化させる。発光メサ６１２から中心軸で放出された光は、マイクロレンズ６１４を通過した後、その方向をセンサ６０２の方へと変化させる。発光構造アレイシステム６００の縁部寄りに位置するマイクロレンズから放出される光の、基板の表面に垂直な垂直軸に対する角度は、発光構造アレイシステム６００の中心寄りに位置するマイクロレンズから放出される光の、基板の表面に垂直な垂直軸に対する角度よりも、大きい。例えば、発光構造アレイシステム６００の縁部寄りに位置するマイクロレンズ６１４から放出される光の、基板の表面に垂直な垂直軸に対する角度は、発光構造アレイシステム６００の中心寄りに位置するマイクロレンズ６１０から放出される光の、基板の表面に垂直な垂直軸に対する角度よりも、大きい。

【0263】

[00292] 図７は、いくつかの実施形態による、発光構造アレイシステム７００の上方の側方又は非中心位置に位置するセンサ７０２を有する発光構造アレイシステム７００の断面図を示す。発光構造アレイシステム７００は、７０４，７０８，７１２，７１６，及び７２０のような１つ以上の発光メサと、７０６，７１０，７１４，７１８，及び７２２のような１つ以上のマイクロレンズとを含み、それらの各々が図１から図５のいずれか１つに記載されるものと類似していてもよい。いくつかの実施形態においては、１つ以上の発光メサからの１つ以上のマイクロレンズを通過する放出光線は、一括してセンサ７０２内へ変換される。いくつかの実施形態においては、センサ７０２（又はセンサ７０２の中心軸）は、発光構造アレイシステム７００の中心軸にない場所に配置される。例えば、センサ７０２の中心軸Ｉ－Ｉ’は、発光構造アレイシステム７００の側方を通っている。

【0264】

[00293] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズの、対応する発光メサに対するオフセット距離は、発光構造アレイシステム７００内で異なる。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズの発光メサに対するオフセット距離は、センサの位置と、センサに対するマイクロレンズの位置とによって決定される。いくつかの実施形態においては、図７に示すように、マイクロレンズの中心軸の、対応する発光メサの中心軸に対するオフセット距離（図４に示す線Ｄ－Ｄ’と線Ｃ－Ｃ’との間の距離など）は、マイクロレンズとメサとの各対について、位置がセンサ７０２の中心軸Ｉ－Ｉ’から発光構造アレイシステム７００の縁部へと進むにつれて、すなわち図７において中心軸Ｉ－Ｉ’から左向きの水平方向で進むにつれて、大きくなる。換言すれば、第１のマイクロレンズと第１の発光メサとの両方からセンサ７０２までが第２のマイクロレンズと第２の発光メサとの両方から同じセンサ７０２までよりも距離的に近いとき、７０６など第１のマイクロレンズの中心軸の７０４など第１の発光メサの中心軸に対するオフセット距離は、７１０など第２のマイクロレンズの中心軸の７０８など第２の発光メサの中心軸に対するオフセット距離よりも小さい。図７に図示しないいくつかの実施形態においては、マイクロレンズの中心軸と発光メサの中心軸との両方がセンサ７０２の中心軸と同軸に位置合わせされているとき、マイクロレンズの中心軸の、対応する発光メサの中心軸に対するオフセット距離は、ゼロである。いくつかの実施形態においては、発光構造アレイシステム７００上のマイクロレンズと発光メサとの対のオフセット距離範囲は、４．５μｍ以下である。

【0265】

[00294] 図７に図示しないいくつかの実施形態においては、それぞれのマイクロレンズの中心軸の、それぞれの対応する発光メサの中心軸に対するオフセット距離は、センサ７０２の中心軸について対称である。いくつかの実施形態においては、センサの中心軸の右側では、マイクロレンズは、マイクロレンズの下の対応する発光メサに対して左に変位される。いくつかの実施形態においては、センサの中心軸の左側では、マイクロレンズは、マイクロレンズの下の対応する発光メサに対して右に変位される。

【0266】

[00295] 図７に示す発光構造アレイシステム７００は、発光メサの各々から放出された光を、非中心の場所にあるセンサ７０２に向けることができる。例えば、発光メサ７０８から中心軸で放出された光は、マイクロレンズ７１０を通過した後、その方向をセンサ７０２の方へと変化させる。発光メサ７１２から中心軸で放出された光は、マイクロレンズ７１４を通過した後、その方向をセンサ７０２の方へと変化させる。センサ７０２の中心軸からより遠くに位置するマイクロレンズから放出される光の、基板の表面に垂直な垂直軸に対する角度は、センサ７０２の中心軸により近接して位置するマイクロレンズから放出される光の、基板の表面に垂直な垂直軸に対する角度よりも、大きい。例えば、センサ７０２の中心軸からより遠くに位置するマイクロレンズ７１４から放出される光の、基板の表面に垂直な垂直軸に対する角度は、センサ７０２の中心軸により近接して位置するマイクロレンズ７１０から放出される光の、基板の表面に垂直な垂直軸に対する角度よりも、大きい。

【0267】

[00296] マイクロレンズの対応する発光メサに対するオフセット距離が同一のときには、マイクロレンズアレイから放出される光は平行であり、照射平面を形成する。マイクロレンズの対応する発光メサに対するオフセット距離が異なるときには、マイクロレンズアレイから放出される光は、平面ではなく一点に集束し得る。

【0268】

[00297] 図８は、いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを有する例示的な発光構造８００の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。大きなマイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つに記載される発光構造と同一又は類似である。小さなマイクロレンズの材料、形状、及び製造は、上述した図１から図７の大きなマイクロレンズと類似している。いくつかの実施形態においては、発光構造８００は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中に、８０６又は８０８などの小さなマイクロレンズと、８０２又は８０４などの大きなマイクロレンズとを含む。８０６又は８０８などの小さなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成される。大きなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成され、８０６又は８０８などの小さなマイクロレンズを被覆する。８０２などの大きなマイクロレンズの直径は、光抽出効率を向上させるように、８０６などの小さなマイクロレンズの直径よりも大きい。

【0269】

[00298] いくつかの実施形態においては、図８に示すように、小さなマイクロレンズ８０６の中心軸Ｊ－Ｊ’は光の方向を変更するように発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’から変位され、その一方で大きなマイクロレンズ８０２の中心軸は発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’と同軸に位置合わせされる（又は同一である）。いくつかの実施形態においては、小さなマイクロレンズ８０６の中心軸と発光メサ４０１の中心軸との間のオフセット距離は９μｍ以下、好適には１．５μｍ以下である。

【0270】

[00299] いくつかの実施形態においては、図８に示すように、小さなマイクロレンズ８０６の縁部は発光メサ４０１の中心軸を被覆しなくてもよく、その一方で大きなマイクロレンズ８０２の縁部は、図４でも上述したように、発光メサ４０１の中心軸を被覆する。換言すれば、発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’は小さなマイクロレンズ８０６の底面とは交差しなくてもよく、その一方で発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’は大きなマイクロレンズ８０２の底面とは交差する。図８に図示しないいくつかの他の実施形態においては、小さなマイクロレンズ８０６及び大きなマイクロレンズ８０２の両方の縁部が発光メサ４０１の中心軸を被覆する。換言すれば、発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’は小さなマイクロレンズ８０６の底面と交差し、発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’は大きなマイクロレンズ８０２の底面と交差する。

【0271】

[00300] いくつかの実施形態においては、発光メサ４０１から放出された光線８４０は、方向転換されて８４２として大きなマイクロレンズ８０２を出ていく。発光メサ４０１から放出する光線８４４は、小さなマイクロレンズ８０６を通って進みながら８４６として方向転換され、８４８として大きなマイクロレンズ８０２を出ていく。大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを追加することにより、ＬＥＤピクセル構造の特定の部分内の光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図８においては、大きなマイクロレンズからの光線は、出射後、特定の方向により集束される。

【0272】

[00301] 図９Ａから図９Ｄは、いくつかの実施形態による、図８に示す発光構造８００の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。図９Ａから図９Ｄは、８０２のような大きなマイクロレンズの中心軸が４０１のような発光メサの中心軸Ｋ－Ｋ’と同軸に位置合わせされる（又は同一である）一方で、４０１のような発光メサの中心軸Ｋ－Ｋ’と８０６のような小さなマイクロレンズの中心軸Ｊ－Ｊ’との間のオフセット距離が変化するときの、発光構造８００からの出射光強度の変化を示す。出射光強度は、発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’のような発光メサの垂直中心軸を通る垂直平面において測定された。Ｘ及びＹは、Ｘ方向及びＹ方向という直交する２方向における、基板４１０に平行な水平面上でのマイクロメートル単位のオフセット距離を示す。この例では、４０１のような発光メサの最大水平方向寸法（底面など）は８μｍである。８０６のような小さなマイクロレンズの最大水平方向寸法（底面など）は１８μｍである。８０２のような大きなマイクロレンズの最大水平方向寸法（底面など）は３６μｍである。図９Ａから図９Ｄはまた、基板４１０に垂直な軸に対する出射光線の角度（度単位で表される出射角度θ）が変化するときの発光構造８００からの出射光強度の変化も示す。

【0273】

[00302] 例えば、図９Ａにおいて、発光メサの中心軸と小さなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で１．５μｍでありＹ方向で１．５μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．３任意単位（ａ．ｕ．）である。およそ＋３０度及び－３０度の出射角度で、２つの他の二次ピーク正規化出射光強度が存在する。二次ピーク強度は約０．１５任意単位である。出射角度の絶対値が３０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の絶対値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の絶対値が３０度よりも小さいときには、光強度は、出射角度の絶対値が小さくなるにつれて徐々に減少し、０度の出射角度の付近で約０．０５任意単位の最小強度値となる。

【0274】

[00303] 例えば、図９Ｂにおいて、発光メサの中心軸と小さなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で３μｍでありＹ方向で３μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．３任意単位である。およそ＋３５度及び－３５度の出射角度で、２つの他の二次ピーク正規化出射光強度が存在する。二次ピーク強度は約０．１６任意単位である。出射角度の絶対値が３５度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の絶対値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の絶対値が３５度よりも小さいときには、光強度は、出射角度の絶対値が小さくなるにつれて徐々に減少し、０度の出射角度の付近で約０．０５任意単位の最小強度値となる。

【0275】

[00304] 例えば、図９Ｃにおいて、発光メサの中心軸と小さなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で４．５μｍでありＹ方向で４．５μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．２任意単位である。およそ＋３０度及び－３０度の出射角度で、２つの他の二次ピーク正規化出射光強度が存在する。二次ピーク強度は約０．１６任意単位である。出射角度の絶対値が３０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の絶対値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の絶対値が３０度よりも小さいときには、光強度は、出射角度の絶対値が小さくなるにつれて徐々に減少し、０度の出射角度の付近で約０．０１任意単位の最小強度値となる。

【0276】

[00305] 例えば、図９Ｄにおいて、発光メサの中心軸と小さなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で９μｍでありＹ方向で９μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．２７５任意単位である。およそ＋４０度及び－４０度の出射角度で、２つの他の二次ピーク正規化出射光強度が存在する。二次ピーク強度は約０．１６任意単位である。出射角度の絶対値が４０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の絶対値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の絶対値が４０度よりも小さいときには、光強度は、出射角度の絶対値が小さくなるにつれて徐々に減少し、０度の出射角度の付近で約０．０７５任意単位の最小強度値となる。

【0277】

[00306] 図１０は、いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを有する例示的な発光構造１０００の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。大きなマイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つに記載される発光構造と同一又は類似である。小さなマイクロレンズの材料、形状、及び製造は、上述した図１から図７の大きなマイクロレンズと類似している。いくつかの実施形態においては、発光構造１０００は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中に、１００６又は１００８などの小さなマイクロレンズと、１００２又は１００４などの大きなマイクロレンズとを含む。１００６又は１００８などの小さなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成される。大きなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成され、１００６又は１００８などの小さなマイクロレンズを被覆する。１００２などの大きなマイクロレンズの直径は、光抽出効率を向上させるように、１００６などの小さなマイクロレンズの直径よりも大きい。

【0278】

[00307] いくつかの実施形態においては、図１０に示すように、大きなマイクロレンズ１００２の中心軸Ｍ－Ｍ’は光の方向を変更するように発光メサ４０１の中心軸Ｌ－Ｌ’から変位され、その一方で小さなマイクロレンズ１００６の中心軸は発光メサ４０１の中心軸Ｌ－Ｌ’と同軸に位置合わせされる（又は同一である）。好適には、大きなマイクロレンズ１００２の中心軸と発光メサ４０１の中心軸との間のオフセット距離は１２μｍ以下であり、いくつかの実施形態においては１．５μｍ以下である。

【0279】

[00308] いくつかの実施形態においては、図１０に示すように、小さなマイクロレンズ１００６の縁部は発光メサ４０１の中心軸を被覆し、大きなマイクロレンズ１００２の縁部は、図４でも上述したように、発光メサ４０１の中心軸を被覆する。換言すれば、発光メサ４０１の中心軸Ｌ－Ｌ’は小さなマイクロレンズ１００６の底面と交差し、発光メサ４０１の中心軸Ｌ－Ｌ’は大きなマイクロレンズ１００２の底面と交差する。

【0280】

[00309] いくつかの実施形態においては、発光メサ４０１から放出する光線１０３８は、大きなマイクロレンズ１００２を通って進みながら１０４０として方向転換され、１０４２として大きなマイクロレンズ１００２を出ていく。発光メサ４０１から放出された光線１０４４は、小さなマイクロレンズ１００６を通って進み、その後方向転換されて、１０４６として大きなマイクロレンズ１００２を出ていく。大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを追加することにより、ＬＥＤピクセル構造の特定の部分内の光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図１０においては、大きなマイクロレンズからの光線は、出射後、特定の方向により集束される。

【0281】

[00310] 図１１Ａから図１１Ｅは、いくつかの実施形態による、図１０に示す発光構造１０００の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。図１１Ａから図１１Ｅは、１００６のような小さなマイクロレンズの中心軸が４０１のような発光メサの中心軸Ｌ－Ｌ’と同軸に位置合わせされる（又は同一である）一方で、４０１のような発光メサの中心軸Ｌ－Ｌ’と１００２のような大きなマイクロレンズの中心軸Ｊ－Ｊ’との間のオフセット距離が変化するときの、発光構造１１００からの出射光強度の変化を示す。出射光強度は、発光メサ４０１の中心軸Ｌ－Ｌ’のような発光メサの垂直中心軸を通る垂直平面において測定された。Ｘ及びＹは、Ｘ方向及びＹ方向という直交する２方向における、基板４１０に平行な水平面上でのマイクロメートル単位のオフセット距離を示す。この例では、４０１のような発光メサの最大水平方向寸法（底面など）は８μｍである。１００６のような小さなマイクロレンズの最大水平方向寸法（底面など）は１８μｍである。１００２のような大きなマイクロレンズの最大水平方向寸法（底面など）は３６μｍである。図１１Ａから図１１Ｅはまた、基板４１０に垂直な軸に対する出射光線の角度（度単位で表される出射角度θ）が変化するときの発光構造１０００からの出射光強度の変化も示す。

【0282】

[00311] 例えば、図１１Ａにおいて、発光メサの中心軸と大きなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で３μｍでありＹ方向で３μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．２８任意単位である。およそ＋４０度の出射角度で１つの二次ピーク正規化出射光強度が存在し、二次ピーク強度は約０．１７５任意単位である。出射角度の値が４０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の値が４０度よりも小さく０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が小さくなるにつれて徐々に減少し、０度の出射角度の付近で約０．０５任意単位の最小強度値となる。出射角度の値が０度よりも小さいときには、光強度は、およそ－３０度までは安定的であり、その後出射角度の値が小さくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。

【0283】

[00312] 例えば、図１１Ｂにおいて、発光メサの中心軸と大きなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で４．５μｍでありＹ方向で４．５μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．２任意単位である。およそ＋４５度の出射角度で１つのピーク正規化出射光強度が存在し、ピーク強度は約０．２任意単位である。出射角度の値が４５度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の値が４５度よりも小さく0度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が小さくなるにつれて徐々に減少し、０度の出射角度の付近で約０．０２５任意単位の最小強度値となる。出射角度の値が０度よりも小さいときには、光強度は、出射角度の値が小さくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。

【0284】

[00313] 例えば、図１１Ｃにおいて、発光メサの中心軸と大きなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で６μｍでありＹ方向で６μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．２１任意単位である。およそ＋５０度の出射角度で二次ピーク正規化出射光強度が存在し、二次ピーク強度は約０．１８任意単位である。出射角度の値が５０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の値が５０度よりも小さく０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が小さくなるにつれて徐々に減少し、０度の出射角度の付近で約０．０２５任意単位の最小強度値となる。出射角度の値が０度よりも小さいときには、光強度は、およそ－２０度までは安定的であり、その後出射角度の値が小さくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。

【0285】

[00314] 例えば、図１１Ｄにおいて、発光メサの中心軸と大きなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で９μｍでありＹ方向で９μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．１５任意単位である。およそ＋５５度の出射角度で二次ピーク正規化出射光強度が存在し、二次ピーク強度は約０．０９任意単位である。出射角度の値が５５度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の値が５５度よりも小さく０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が小さくなるにつれて徐々に減少して２５度の付近で約０．０３任意単位の最小強度値となり、光強度は、出射角度の値が小さくなるにつれて徐々に増加する。出射角度の値が０度よりも小さいときには、光強度は、およそ－２０度までは安定的であり、その後出射角度の値が小さくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。

【0286】

[00315] 例えば、図１１Ｅにおいて、発光メサの中心軸と大きなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で１２μｍでありＹ方向で１２μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．２任意単位である。出射角度の値が０度よりも小さいときには、光強度は、出射角度の値が小さくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の値が０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。

【0287】

[00316] 図１２は、いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを有する例示的な発光構造１２００の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。大きなマイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つに記載される発光構造と同一又は類似である。小さなマイクロレンズの材料、形状、及び製造は、上述した図１から図７の大きなマイクロレンズと類似している。いくつかの実施形態においては、発光構造１２００は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中に、１２０６又は１２０８などの小さなマイクロレンズと、１２０２又は１２０４などの大きなマイクロレンズとを含む。１２０６又は１２０８などの小さなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成される。大きなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成され、１２０６又は１２０８などの小さなマイクロレンズを被覆する。１２０２などの大きなマイクロレンズの直径は、光抽出効率を向上させるように、１２０６などの小さなマイクロレンズの直径よりも大きい。

【0288】

[00317] いくつかの実施形態においては、図１２に示すように、小さなマイクロレンズ１２０６の中心軸Ｎ－Ｎ’及び大きなマイクロレンズ１２０２の中心軸は光の方向を変更するように発光メサ４０１の中心軸Ｏ－Ｏ’から変位し、その一方で小さなマイクロレンズ１２０６の中心軸は大きなマイクロレンズ１２０２の中心軸と同軸に位置合わせされる（又は同一である）。好適には、大きなマイクロレンズ１２０２の中心軸と発光メサ４０１の中心軸との間のオフセット距離は１２μｍ以下である。

【0289】

[00318] いくつかの実施形態においては、図１２に示すように、小さなマイクロレンズ１２０６の縁部は発光メサ４０１の中心軸を被覆し、大きなマイクロレンズ１２０２の縁部は、図４でも上述したように、発光メサ４０１の中心軸を被覆する。換言すれば、発光メサ４０１の中心軸Ｏ－Ｏ’は小さなマイクロレンズ１２０６の底面と交差し、発光メサ４０１の中心軸Ｏ－Ｏ’は大きなマイクロレンズ１２０２の底面と交差する。

【0290】

[00319] いくつかの実施形態においては、発光メサ４０１から放出する光線１２３６は、小さなマイクロレンズ１２０６を通って進みながら１２３８として方向転換され、その後大きなマイクロレンズ１２０２を通って進みながら１２４０として方向転換され、１２４２として大きなマイクロレンズ１２０２を出ていく。発光メサ４０１から放出された光線１２４４は、小さなマイクロレンズ１２０６を通って進み、その後大きなマイクロレンズ１２０２を通って進みながら１２４６として方向転換され、１２４８として大きなマイクロレンズ１２０２を出ていく。大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを追加することにより、特に第１のマイクロレンズと大きなマイクロレンズとが異なる屈折率を有するときに、ＬＥＤピクセル構造の特定の部分内の光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図１２において、大きなマイクロレンズからの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により集束される。

【0291】

[00320] 図１３は、いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを有する例示的な発光構造１３００の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。大きなマイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つに記載される発光構造と同一又は類似である。小さなマイクロレンズの材料、形状、及び製造は、上述した図１から図７の大きなマイクロレンズと類似している。いくつかの実施形態においては、発光構造１３００は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中に、１３０６又は１３０８などの小さなマイクロレンズと、１３０２又は１３０４などの大きなマイクロレンズとを含む。１３０６又は１３０８などの小さなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成される。大きなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成され、１３０６又は１３０８などの小さなマイクロレンズを被覆する。１３０２などの大きなマイクロレンズの直径は、光抽出効率を向上させるように、１３０６などの小さなマイクロレンズの直径よりも大きい。

【0292】

[00321] いくつかの実施形態においては、図１３に示すように、小さなマイクロレンズ１３０６の中心軸Ｑ－Ｑ’及び大きなマイクロレンズ１３０２の中心軸Ｒ－Ｒ’は光の方向を変更するように発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’から変位し、その一方で小さなマイクロレンズ１３０６の中心軸は大きなマイクロレンズ１３０２の中心軸と同軸に位置合わせされない（又は同一でない）。好適には、小さなマイクロレンズ１３０６の中心軸Ｑ－Ｑ’と大きなマイクロレンズ１３０２の中心軸Ｒ－Ｒ’との間のオフセット距離は６μｍ以下であり且つ４．５μｍ以上である。いくつかの実施形態においては、大きなマイクロレンズ１３０２の中心軸と発光メサ４０１の中心軸とは１２μｍ以下である。また、様々な光方向及び光角度を得るために、それぞれのマイクロレンズ群と発光メサとの対の、大きなマイクロレンズに対する小さなマイクロレンズの位置は、同じディスプレイパネル内で異なっていてもよい。

【0293】

[00322] いくつかの実施形態においては、図１３に示すように、小さなマイクロレンズ１３０６の縁部は発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’を被覆し、大きなマイクロレンズ１３０２の縁部は、図４でも上述したように、発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’を被覆する。換言すれば、発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’は小さなマイクロレンズ１３０６の底面と交差し、発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’は第２のマイクロレンズ１３０２の底面と交差する。別の一実施形態においては、小さなマイクロレンズ１３０６の縁部のみが発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’を被覆する。

【0294】

[00323] いくつかの実施形態においては、発光メサ４０１から放出する光線１３３８は、大きなマイクロレンズ１３０２を通って進みながら１３４０として方向転換され、１３４２として大きなマイクロレンズ１３０２を出ていく。発光メサ４０１から放出された光線１３４４は、小さなマイクロレンズ１３０６を通って進み、その後大きなマイクロレンズ１３０２を通って進みながら１３４６として方向転換され、１３４８として大きなマイクロレンズ１３０２を出ていく。大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを追加することにより、特に第１のマイクロレンズと大きなマイクロレンズとが異なる屈折率を有するときに、ＬＥＤピクセル構造の特定の部分内の光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図１３において、大きなマイクロレンズからの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により集束される。

【0295】

[00324] 図１４Ａから図１４Ｂは、いくつかの実施形態による、図１３に示す発光構造１３００の大きなマイクロレンズから出射する光についてのいくつかの例示的なシミュレーション結果を示す。図１４Ａから図１４Ｂは、４０１のような発光メサの中心軸Ｐ－Ｐ’と１３０６のような小さなマイクロレンズの中心軸Ｑ－Ｑ’との間のオフセット距離と、４０１のような発光メサの中心軸Ｐ－Ｐ’と１３０２のような大きなマイクロレンズの中心軸Ｒ－Ｒ’との間のオフセット距離との両方が変化するときの、発光構造１３００からの出射光強度の変化を示す。出射光強度は、発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’のような発光メサの垂直中心軸を通る垂直平面において測定された。Ｘ及びＹは、Ｘ方向及びＹ方向という直交する２方向における、基板４１０に平行な水平面上でのマイクロメートル単位のオフセット距離を示す。この例では、４０１のような発光メサの最大水平方向寸法（底面など）は８μｍである。１３０６のような小さなマイクロレンズの最大水平方向寸法（底面など）は１８μｍである。１３０２のような大きなマイクロレンズの最大水平方向寸法（底面など）は３６μｍである。図１４Ａから図１４Ｂはまた、基板４１０に垂直な軸に対する出射光線の角度（度単位で表される出射角度θ）が変化するときの発光構造１３００からの出射光強度の変化も示す。

【0296】

[00325] 例えば、図１４Ａにおいて、発光メサの中心軸と小さなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で３μｍでありＹ方向で３μｍであり、且つ発光メサの中心軸と大きなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で９μｍでありＹ方向で９μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．０６任意単位である。およそ＋５５度の出射角度でピーク正規化出射光強度が存在し、ピーク強度は約０．０９５任意単位である。出射角度の値が＋５５度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の値が５５度よりも小さく０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が小さくなるにつれて徐々に減少し、０度の出射角度の付近で約０．０１５任意単位の最小強度値となる。出射角度の値が０度よりも小さいときには、光強度は、およそ－５５度までは０．０２５任意単位で安定的であり、その後出射角度の値が小さくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。

【0297】

[00326] 例えば、図１４Ｂにおいて、発光メサの中心軸と小さなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で４．５μｍでありＹ方向で４．５μｍであり、且つ発光メサの中心軸と大きなマイクロレンズの中心軸との間のオフセット距離がＸ方向で９μｍでありＹ方向で９μｍであるとき、０度の出射角度での最大正規化出射光強度は、約０．０８任意単位である。およそ＋５５度の出射角度でピーク正規化出射光強度が存在し、ピーク強度は約０．０９任意単位である。出射角度の値が＋５５度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が大きくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。出射角度の値が＋５５度よりも小さく０度よりも大きいときには、光強度は、出射角度の値が小さくなるにつれて徐々に減少し、０度の出射角度の付近で約０．０１５任意単位の最小強度値となる。出射角度の値が０度よりも小さいときには、光強度は、およそ－５５度までは０．０２５任意単位で安定的であり、その後出射角度の値が小さくなるにつれて、ゼロまで徐々に減少する。

【0298】

[00327] 図８から図１３のいくつかの実施形態においては、大きなマイクロレンズの縁部は発光メサの中心軸を被覆し、それによって光抽出効率の低減を回避する。図８から図１３のいくつかの実施形態においては、小さなマイクロレンズの材料は大きなマイクロレンズの材料とは異なり、例えば、大きなマイクロレンズと小さなマイクロレンズとは、異なる光学特性による異なる屈折率を有する。図８から図１３のいくつかの実施形態においては、界接面での光損失を回避するために、小さなマイクロレンズの材料は大きなマイクロレンズの材料と同一である。

【0299】

[00328] 図１５は、いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを有する（又は小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズよりも発光構造の発光経路上のもっと先に位置している）例示的な発光構造１５００の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。大きなマイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つに記載される発光構造と同一又は類似である。小さなマイクロレンズの材料、形状、及び製造は、上述した図１から図７の大きなマイクロレンズと類似している。いくつかの実施形態においては、発光構造１５００は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中に、１５０６又は１５０８などの小さなマイクロレンズと、１５０２又は１５０４などの大きなマイクロレンズとを含む。１５０２又は１５０４などの大きなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成される。小さなマイクロレンズは、１５０２又は１５０４などの大きなマイクロレンズの上方に形成されて、大きなマイクロレンズの表面の一部を被覆するが、大きなマイクロレンズの表面全体は被覆しない。１５０２などの大きなマイクロレンズの直径は、光抽出効率を向上させるように、１５０６などの小さなマイクロレンズの直径よりも大きい。図１５に示すようないくつかの実施形態においては、１５０６などの小さなマイクロレンズは、大きなマイクロレンズの頂面が完全な形であり（半球体など、その元の形状を有し）、小さなマイクロレンズの底面が大きなマイクロレンズの表面の形状に一致するように、１５０２などの大きなマイクロレンズ上に直接形成される。いくつかの実施形態においては、小さなマイクロレンズの全体形状は、底面が大きなマイクロレンズの頂面の一部の形状に一致する半球体である。

【0300】

[00329] いくつかの実施形態においては、図１５に示すように、小さなマイクロレンズ１５０６の中心軸は、小さなマイクロレンズを形成する完全な球形状又は他の形状（不完全な球形状又は他の形状として）の中心を通る、基板４１０の表面に垂直な軸として定義される。いくつかの実施形態においては、小さなマイクロレンズ１５０６の中心軸Ｊ－Ｊ’は光の方向を変更するように発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’から変位され、その一方で大きなマイクロレンズ１５０２の中心軸は発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’と同軸に位置合わせされる（又は同一である）。いくつかの実施形態においては、小さなマイクロレンズ１５０６の中心軸と発光メサ４０１の中心軸との間のオフセット距離は９μｍ以下、好適には１．５μｍ以下である。

【0301】

[00330] いくつかの実施形態においては、図１５に示すように、小さなマイクロレンズ１５０６の縁部は発光メサ４０１の中心軸を被覆しなくてもよく、その一方で大きなマイクロレンズ１５０２の縁部は、図４でも上述したように、発光メサ４０１の中心軸を被覆する。換言すれば、発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’は小さなマイクロレンズ１５０６の底面とは交差しなくてもよく、その一方で発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’は大きなマイクロレンズ１５０２の底面とは交差する。図１５に図示しないいくつかの他の実施形態においては、小さなマイクロレンズ１５０６及び大きなマイクロレンズ１５０２の両方の縁部が発光メサ４０１の中心軸を被覆する。換言すれば、発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’は小さなマイクロレンズ１５０６の底面と交差し、発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’は大きなマイクロレンズ１５０２の底面と交差する。

【0302】

[00331] いくつかの実施形態においては、発光メサ４０１から放出された光線１５４０は、方向転換されて１５４２として大きなマイクロレンズ１５０２を出ていく。発光メサ４０１から放出する光線１５４４は、大きなマイクロレンズ１５０２を通って進みながら１５４６として方向転換され、その後小さなマイクロレンズ１５０６を通って進みながら１５４８として方向転換され、１５５０として小さなマイクロレンズ１５０６を出ていく。大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを追加することにより、ＬＥＤピクセル構造の特定の部分内の光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図１５においては、大きなマイクロレンズからの光線は、出射後、特定の方向により集束される。

【0303】

[00332] いくつかの実施形態においては、図１５に示す発光構造１５００の大きなマイクロレンズ及び小さなマイクロレンズから出射する光についてのシミュレーション結果は、図８に示すように小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズ内にある実施形態のときの図９Ａから図９Ｄに示す状況と非常に類似している。例えば、１５０２のような大きなマイクロレンズの中心軸が４０１のような発光メサの中心軸Ｋ－Ｋ’と同軸に位置合わせされる（又は同一である）一方で、４０１のような発光メサの中心軸Ｋ－Ｋ’と１５０６のような小さなマイクロレンズの中心軸Ｊ－Ｊ’との間のオフセット距離が変化するとき、発光構造１５００からの出射光強度は変化する。出射光強度は、発光メサ４０１の中心軸Ｋ－Ｋ’のような発光メサの垂直中心軸を通る垂直平面において測定された。Ｘ及びＹは、Ｘ方向及びＹ方向という直交する２方向における、基板４１０に平行な水平面上でのマイクロメートル単位のオフセット距離を示す。この例では、４０１のような発光メサの最大水平方向寸法（底面など）は８μｍである。１５０６のような小さなマイクロレンズの最大水平方向寸法は１８μｍである。１５０２のような大きなマイクロレンズの最大水平方向寸法（底面など）は３６μｍである。発光構造１５００からの出射光強度は、基板４１０に垂直な軸に対する出射光線の角度（度単位で表される出射角度θ）が変化するときにも変化する。

【0304】

[00333] 図１６は、いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを有する（又は小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズよりも発光構造の発光経路上のもっと先に位置している）例示的な発光構造１６００の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。大きなマイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つに記載される発光構造と同一又は類似である。小さなマイクロレンズの材料、形状、及び製造は、上述した図１から図７の大きなマイクロレンズと類似している。いくつかの実施形態においては、発光構造１６００は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中に、１６０６又は１６０８などの小さなマイクロレンズと、１６０２又は１６０４などの大きなマイクロレンズとを含む。１６０２又は１６０４などの大きなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成される。小さなマイクロレンズは、１６０２又は１６０４などの大きなマイクロレンズの上方に形成されて、大きなマイクロレンズの表面の一部を被覆するが、大きなマイクロレンズの表面全体は被覆しない。１６０２などの大きなマイクロレンズの直径は、光抽出効率を向上させるように、１６０６などの小さなマイクロレンズの直径よりも大きい。図１６に示すようないくつかの実施形態においては、１６０６などの小さなマイクロレンズは、大きなマイクロレンズの頂面が完全な形であり（半球体など、その元の形状を有し）、小さなマイクロレンズの底面が大きなマイクロレンズの表面の形状に一致するように、１６０２などの大きなマイクロレンズ上に直接形成される。いくつかの実施形態においては、小さなマイクロレンズの全体形状は、底面が大きなマイクロレンズの頂面の一部の形状に一致する半球体である。

【0305】

[00334] いくつかの実施形態においては、図１６に示すように、小さなマイクロレンズ１６０６の中心軸は、小さなマイクロレンズを形成する完全な球形状又は他の形状（不完全な球形状又は他の形状として）の中心を通る、基板４１０の表面に垂直な軸として定義される。いくつかの実施形態においては、図１６に示すように、大きなマイクロレンズ１６０２の中心軸Ｍ－Ｍ’は光の方向を変更するように発光メサ４０１の中心軸Ｌ－Ｌ’から変位され、その一方で小さなマイクロレンズ１６０６の中心軸は発光メサ４０１の中心軸Ｌ－Ｌ’と同軸に位置合わせされる（又は同一である）。好適には、大きなマイクロレンズ１６０２の中心軸と発光メサ４０１の中心軸との間のオフセット距離は１２μｍ以下である。いくつかの実施形態においては、大きなマイクロレンズ１６０２の中心軸と発光メサ４０１の中心軸との間のオフセット距離は１．５μｍ以下である。

【0306】

[00335] いくつかの実施形態においては、図１６に示すように、小さなマイクロレンズ１６０６の縁部は発光メサ４０１の中心軸を被覆し、大きなマイクロレンズ１６０２の縁部は、図４でも上述したように、発光メサ４０１の中心軸を被覆する。換言すれば、発光メサ４０１の中心軸Ｌ－Ｌ’は小さなマイクロレンズ１６０６の底面と交差し、発光メサ４０１の中心軸Ｌ－Ｌ’は大きなマイクロレンズ１６０２の底面と交差する。

【0307】

[00336] いくつかの実施形態においては、発光メサ４０１から放出された光線１６３８は、大きなマイクロレンズ１６０２を通って進みながら１６４０として方向転換され、その後方向転換されて１６４２として大きなマイクロレンズ１６０２を出ていく。発光メサ４０１から放出する光線１６４４は、大きなマイクロレンズ１６０２を通って進み、小さなマイクロレンズ１６０６を通って進みながら１６４６として方向転換され、その後方向転換されて１６４８として小さなマイクロレンズ１６０６を出ていく。大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを追加することにより、ＬＥＤピクセル構造の特定の部分内の光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図１６においては、大きなマイクロレンズからの光線は、出射後、特定の方向により集束される。

【0308】

[00337] いくつかの実施形態においては、図１６に示す発光構造１６００の大きなマイクロレンズ及び小さなマイクロレンズから出射する光についてのシミュレーション結果は、図１０に示すように小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズ内にある実施形態のときの図１１Ａから図１１Ｅに示す状況と非常に類似している。

【0309】

[00338] 図１７は、いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを有する（又は小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズよりも発光構造の発光経路上のもっと先に位置している）例示的な発光構造１７００の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。大きなマイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つに記載される発光構造と同一又は類似である。小さなマイクロレンズの材料、形状、及び製造は、上述した図１から図７の大きなマイクロレンズと類似している。いくつかの実施形態においては、発光構造１７００は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中に、１７０６又は１７０８などの小さなマイクロレンズと、１７０２又は１７０４などの大きなマイクロレンズとを含む。１７０２又は１７０４などの大きなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成される。小さなマイクロレンズは、１７０２又は１７０４などの大きなマイクロレンズの上方に形成されて、大きなマイクロレンズの表面の一部を被覆するが、大きなマイクロレンズの表面全体は被覆しない。１７０２などの大きなマイクロレンズの直径は、光抽出効率を向上させるように、１７０６などの小さなマイクロレンズの直径よりも大きい。図１７に示すようないくつかの実施形態においては、１７０６などの小さなマイクロレンズは、大きなマイクロレンズの頂面が完全な形であり（半球体など、その元の形状を有し）、小さなマイクロレンズの底面が大きなマイクロレンズの表面の形状に一致するように、１７０２などの大きなマイクロレンズ上に直接形成される。いくつかの実施形態においては、小さなマイクロレンズの全体形状は、底面が大きなマイクロレンズの頂面の一部の形状に一致する半球体である。

【0310】

[00339] いくつかの実施形態においては、図１７に示すように、小さなマイクロレンズ１７０６の中心軸は、小さなマイクロレンズを形成する完全な球形状又は他の形状（不完全な球形状又は他の形状として）の中心を通る、基板４１０の表面に垂直な軸として定義される。いくつかの実施形態においては、図１７に示すように、小さなマイクロレンズ１７０６の中心軸Ｎ－Ｎ’及び大きなマイクロレンズ１７０２の中心軸は光の方向を変更するように発光メサ４０１の中心軸Ｏ－Ｏ’から変位し、その一方で小さなマイクロレンズ１７０６の中心軸は大きなマイクロレンズ１７０２の中心軸と同軸に位置合わせされる（又は同一である）。好適には、大きなマイクロレンズ１７０２の中心軸と発光メサ４０１の中心軸との間のオフセット距離は１２μｍ以下である。

【0311】

[00340] いくつかの実施形態においては、図１７に示すように、小さなマイクロレンズ１７０６の縁部は発光メサ４０１の中心軸を被覆し、大きなマイクロレンズ１７０２の縁部は、図４でも上述したように、発光メサ４０１の中心軸を被覆する。換言すれば、発光メサ４０１の中心軸Ｏ－Ｏ’は小さなマイクロレンズ１７０６の底面と交差し、発光メサ４０１の中心軸Ｏ－Ｏ’は大きなマイクロレンズ１７０２の底面と交差する。

【0312】

[00341] いくつかの実施形態においては、発光メサ４０１から放出する光線１７３８は、大きなマイクロレンズ１７０２を通って進みながら１７４０として方向転換され、１７４２として大きなマイクロレンズ１７０２を出ていく。発光メサ４０１から放出された光線１７４４は、大きなマイクロレンズ１７０２を通って進み、その後小さなマイクロレンズ１７０６を通って進みながら１７４６として方向転換され、１７４８として小さなマイクロレンズ１７０６を出ていく。大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを追加することにより、ＬＥＤピクセル構造の特定の部分内の光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図１７において、大きなマイクロレンズからの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により集束される。

【0313】

[00342] 図１８は、いくつかの実施形態による、大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを有する（又は小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズよりも発光構造の発光経路上のもっと先に位置している）例示的な発光構造１８００の断面図を示し、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。大きなマイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つに記載される発光構造と同一又は類似である。小さなマイクロレンズの材料、形状、及び製造は、上述した図１から図７の大きなマイクロレンズと類似している。いくつかの実施形態においては、発光構造１８００は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中に、１８０６又は１８０８などの小さなマイクロレンズと、１８０２又は１８０４などの大きなマイクロレンズとを含む。１８０２又は１８０４などの大きなマイクロレンズは、４０１又は４０３などの発光メサ上に形成される。小さなマイクロレンズは、１８０２又は１８０４などの大きなマイクロレンズの上方に形成されて、大きなマイクロレンズの表面の一部を被覆するが、大きなマイクロレンズの表面全体は被覆しない。１８０２などの大きなマイクロレンズの直径は、光抽出効率を向上させるように、１８０６などの小さなマイクロレンズの直径よりも大きい。図１８に示すようないくつかの実施形態においては、１８０６などの小さなマイクロレンズは、大きなマイクロレンズの頂面が完全な形であり（半球体など、その元の形状を有し）、小さなマイクロレンズの底面が大きなマイクロレンズの表面の形状に一致するように、１８０２などの大きなマイクロレンズ上に直接形成される。いくつかの実施形態においては、小さなマイクロレンズの全体形状は、底面が大きなマイクロレンズの頂面の一部の形状に一致する半球体である。

【0314】

[00343] いくつかの実施形態においては、図１８に示すように、小さなマイクロレンズ１８０６の中心軸は、小さなマイクロレンズを形成する完全な球形状又は他の形状（不完全な球形状又は他の形状として）の中心を通る、基板４１０の表面に垂直な軸として定義される。いくつかの実施形態においては、図１８に示すように、小さなマイクロレンズ１８０６の中心軸Ｑ－Ｑ’及び大きなマイクロレンズ１８０２の中心軸Ｒ－Ｒ’は光の方向を変更するように発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’から変位し、その一方で小さなマイクロレンズ１８０６の中心軸は大きなマイクロレンズ１８０２の中心軸と同軸に位置合わせされない（又は同一でない）。好適には、小さなマイクロレンズ１８０６の中心軸Ｑ－Ｑ’と大きなマイクロレンズ１８０２の中心軸Ｒ－Ｒ’との間のオフセット距離は６μｍ以下であり且つ４．５μｍ以上である。いくつかの実施形態においては、大きなマイクロレンズ１８０２の中心軸と発光メサ４０１の中心軸とは１２μｍ以下である。また、様々な光方向及び光角度を得るために、それぞれのマイクロレンズ群と発光メサとの対の、大きなマイクロレンズに対する小さなマイクロレンズの位置は、同じディスプレイパネル内で異なっていてもよい。

【0315】

[00344] いくつかの実施形態においては、図１８に示すように、小さなマイクロレンズ１８０６の縁部は発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’を被覆し、大きなマイクロレンズ１８０２の縁部は、図４でも上述したように、発光メサ４０１の中心軸を被覆する。換言すれば、発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’は小さなマイクロレンズ１８０６の底面と交差し、発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’は第２のマイクロレンズ１８０２の底面と交差する。別の一実施形態においては、大きなマイクロレンズ１８０２の縁部のみが発光メサ４０１の中心軸Ｐ－Ｐ’を被覆する。

【0316】

[00345] いくつかの実施形態においては、発光メサ４０１から放出する光線１８３８は、大きなマイクロレンズ１８０２を通って進みながら１８４０として方向転換され、１８４２として大きなマイクロレンズ１８０２を出ていく。発光メサ４０１から放出された光線１８４４は、大きなマイクロレンズ１８０２を通って進み、その後小さなマイクロレンズ１８０６を通って進みながら１８４６として方向転換され、１８４８として小さなマイクロレンズ１８０６を出ていく。大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを追加することにより、ＬＥＤピクセル構造の特定の部分内の光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図１８において、大きなマイクロレンズからの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により集束される。

【0317】

[00346] いくつかの実施形態においては、図１８に示す発光構造１８００の大きなマイクロレンズ及び小さなマイクロレンズから出射する光についてのシミュレーション結果は、図１３に示すように小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズ内にある実施形態のときの図１４Ａから図１４Ｂに示す状況と非常に類似している。

【0318】

[00347] 図１５から図１８のいくつかの実施形態においては、大きなマイクロレンズの縁部は発光メサの中心軸を被覆し、それによって光抽出効率の低減を回避する。図１５から図１８のいくつかの好適な実施形態においては、界接面での光損失を回避するために、小さなマイクロレンズの材料は大きなマイクロレンズの材料と同一である。図１５から図１８のいくつかの実施形態においては、小さなマイクロレンズの材料は大きなマイクロレンズの材料とは異なり、例えば、大きなマイクロレンズと小さなマイクロレンズとは、異なる光学特性による異なる屈折率を有する。

【0319】

[00348] 図１９は、いくつかの実施形態による、マイクロレンズと発光メサとの少なくとも２つの対を有する例示的な発光構造１９００の断面図を示し、対のうち少なくとも１つは大きなマイクロレンズ内に小さなマイクロレンズを有しており、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。大きなマイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つ、特に図４に記載される発光構造と同一又は類似である。小さなマイクロレンズの材料、形状、及び製造は、上述した図１から図７の大きなマイクロレンズと類似している。発光構造１９００は、第１の対の大きなマイクロレンズ４０２及び発光メサ４０１を含む。発光構造１９００は、第２の対の大きなマイクロレンズ４０４及び発光メサ４０３と、大きなマイクロレンズ４０４内の小さなマイクロレンズ１９０２とを含む。

【0320】

[00349] 図８，１０，１２，及び１３のいずれか１つにおいて上記で示したのと同様に、発光構造１９００は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中に、１９０２などの小さなマイクロレンズと、４０４などの大きなマイクロレンズとを含む。１９０２などの小さなマイクロレンズは、４０３などの発光メサの上且つ４０４などの大きなマイクロレンズの中に形成される。４０４などの大きなマイクロレンズは、４０３などの発光メサ上に形成され、１９０２などの小さなマイクロレンズを被覆する。４０４などの大きなマイクロレンズの直径は、光抽出効率を向上させるように、１９０２などの小さなマイクロレンズの直径よりも大きい。

【0321】

[00350] 発光構造１９００の同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中では、発光メサ４０３の中心軸Ｓ－Ｓ’と、小さなマイクロレンズ１９０２の中心軸Ｔ－Ｔ’と、大きなマイクロレンズ４０４の中心軸Ｕ－Ｕ’との相対位置及びオフセット距離は、図８，１０，１２，及び１３のいずれか１つにおいて上述したのと同一又は類似である。

【0322】

[00351] いくつかの実施形態においては、図１９において、マイクロレンズ４０２の中心軸Ｄ－Ｄ’と対応する発光メサ４０１の中心軸Ｃ－Ｃ’との間のオフセット距離は、大きなマイクロレンズ４０４の中心軸Ｕ－Ｕ’と対応する発光メサ４０３の中心軸Ｓ－Ｓ’との間のオフセット距離よりも小さい。

【0323】

[00352] 図２０は、いくつかの実施形態による、マイクロレンズと発光メサとの少なくとも２つの対を有する例示的な発光構造２０００の断面図を示し、対のうち少なくとも１つは大きなマイクロレンズの上方に小さなマイクロレンズを有しており（又は小さなマイクロレンズが大きなマイクロレンズよりも発光構造の発光経路上のもっと先に位置しており）、小さなマイクロレンズの横方向寸法は大きなマイクロレンズのそれよりも小さい。大きなマイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つ、特に図４に記載される発光構造と同一又は類似である。小さなマイクロレンズの材料、形状、及び製造は、上述した図１から図７の大きなマイクロレンズと類似している。発光構造１９００は、第１の対の大きなマイクロレンズ４０２及び発光メサ４０１を含む。発光構造１９００は、第２の対の大きなマイクロレンズ４０４及び発光メサ４０３と、大きなマイクロレンズ４０４の上方の小さなマイクロレンズ１９０２とを含む。

【0324】

[00353] 図１５から図１８において上記で示したのと同様に、発光構造２０００は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中に、２００２などの小さなマイクロレンズと、４０４などの大きなマイクロレンズとを含む。４０４などの大きなマイクロレンズは、４０３などの発光メサ上に形成される。２００２などの小さなマイクロレンズは、４０４などの大きなマイクロレンズの上方に形成されて、大きなマイクロレンズの表面の一部を被覆するが、大きなマイクロレンズの表面全体は被覆しない。４０４などの大きなマイクロレンズの直径は、光抽出効率を向上させるように、２００２などの小さなマイクロレンズの直径よりも大きい。図２０に示すようないくつかの実施形態においては、２００２などの小さなマイクロレンズは、大きなマイクロレンズの頂面が完全な形であり（半球体など、その元の形状を有し）、小さなマイクロレンズの底面が大きなマイクロレンズの表面の形状に一致するように、４０４などの大きなマイクロレンズ上に直接形成される。いくつかの実施形態においては、小さなマイクロレンズの全体形状は、底面が大きなマイクロレンズの頂面の一部の形状に一致する半球体である。

【0325】

[00354] 発光構造２０００の同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中では、発光メサ４０３の中心軸Ｓ－Ｓ’と、小さなマイクロレンズ２００２の中心軸Ｔ－Ｔ’と、大きなマイクロレンズ４０４の中心軸Ｕ－Ｕ’との相対位置及びオフセット距離は、図１５から図１８のいずれか１つにおいて上述したのと同一又は類似である。

【0326】

[00355] いくつかの実施形態においては、図２０において、マイクロレンズ４０２の中心軸Ｄ－Ｄ’と対応する発光メサ４０１の中心軸Ｃ－Ｃ’との間のオフセット距離は、小さなマイクロレンズ２００２の中心軸Ｔ－Ｔ’と対応する発光メサ４０３の中心軸Ｓ－Ｓ’との間のオフセット距離よりも大きい。

【0327】

[00356] いくつかの実施形態においては、図１９から図２０のいずれか１つにおいて、小さなマイクロレンズ１９０２又は２００２の材料は、同じマイクロレンズ群と発光メサとの対の中の大きなマイクロレンズ４０４のそれと同じである。いくつかの実施形態においては、大きなマイクロレンズ４０２の材料は、別のマイクロレンズ群と発光メサとの対の小さなマイクロレンズ１９０２又は２００２のそれと同じである。

【0328】

[00357] 図２１は、いくつかの実施形態による、マイクロレンズ群と発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造２１００の断面図を示す。マイクロレンズ１０２と発光メサ１０１との対のアレイ（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）の構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つ、特に図１Ａに記載される発光構造と同一又は類似である。図２１では、マイクロレンズ１０２の上方にマイクロレンズ２１０２が形成されている。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２１０２は、マイクロレンズ１０２の頂面を被覆してマイクロレンズ１０２に接触する。マイクロレンズ２１０２の材料及び製造は、図１から図７において上述したマイクロレンズ１０２と類似している。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸とマイクロレンズ２１０２の中心軸とは、同軸に位置合わせされるか又は同一である。上述したいくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸は、発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’と同軸に位置合わせされないか又は同一でない。好適な一実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸は、発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’と同軸に位置合わせされるか又は同一である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２１０２の水平方向寸法は、マイクロレンズ１０２の水平方向寸法と同一であるか又はそれより大きい。

【0329】

[00358] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２１０２の材料はマイクロレンズ１０２の材料とは異なる。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の屈折率はマイクロレンズ２１０２のそれよりも高く、光抽出効率を向上させる。発光メサ１０１からの光線方向は、マイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２１０２を介して変更される。例えば、発光メサ１０１の中心軸から放出する光線２１０４は、マイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２１０２を通って進み、方向転換され２１０６としてマイクロレンズ２１０２を出ていく。発光メサ１０１から放出する光線２１０８は、マイクロレンズ１０２を通って進み、マイクロレンズ２１０２を通って進むときに２１１０として方向転換され、２１１２として方向転換されてマイクロレンズ２１０２を出ていく。

【0330】

[00359] 図２１で、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２１０２の底部はマイクロレンズ１０２の頂部曲面に一致する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２は半球体の形状を有する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２１０２は、マイクロレンズ１０２の切り出しを考慮しないときには多角形形状の断面を備える円筒構造を有する。マイクロレンズ１０２の切り出しを考慮せずに断面図から見ると、多角形構造は、閉じた多角形鎖を形成するように接続された有限数の直線セグメントによって記述される平面図形であり得る。例えば、平面図形は、一角形、二角形、三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形、十角形、十一角形、十二角形、十三角形、十四角形、十五角形、十六角形、十七角形、十八角形、十九角形、二十角形、二十四角形、三十角形、四十角形、五十角形、六十角形、七十角形、八十角形、九十角形、百角形、又は他の規則的若しくは不規則的な形状であり得る。

【0331】

[00360] 図２１に示すように、いくつかの実施形態においては、多角形形状の断面は、マイクロレンズ１０２の切り出しを考慮しなければ、傾斜した頂面２１３０を有する台形である。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面２１３０は、基板１１０の表面に垂直な軸に対して１０～８０度の範囲の角度を有する。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面２１３０は、基板１１０の表面に垂直な軸に対して３０～６０度の範囲の角度を有する。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面は、湾曲状、波状、又はこれらの組み合わせであり得る。

【0332】

[00361] マイクロレンズ１０２の上方にマイクロレンズ２１０２を追加することにより、発光メサからの光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図２１において、マイクロレンズ１０２からの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により集束される。したがって、発光メサ１０１の中心軸とマイクロレンズ１０２の中心軸とが同一であるときであっても、マイクロレンズ１０２から出ていく光は、マイクロレンズ２１０２を通って進んで出ていくとき、依然として特定の角度に向けて方向転換され得る。また、発光メサ１０１の中心軸に対するマイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２１０２の中心軸のオフセットがそれぞれ変更されるときには、光の出射角度及び強度は更に調整され得る。例えば、マイクロレンズ２１０２の中心軸は、マイクロレンズ１０２の中心軸又は発光メサ１０１の中心軸と同一でなくてもよく、オフセットは同じディスプレイ内で変化してもよい。

【0333】

[00362] 図２２は、いくつかの実施形態による、マイクロレンズ群と発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造２２００の断面図を示す。マイクロレンズ１０２と発光メサ１０１との対のアレイ（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）の構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つ、特に図１Ａに記載される発光構造と同一又は類似である。図２２では、マイクロレンズ１０２の上方にマイクロレンズ２２０２が形成されている。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２２０２は、マイクロレンズ１０２の頂面を被覆してマイクロレンズ１０２に接触する。マイクロレンズ２２０２の材料及び製造は、図１から図７において上述したマイクロレンズ１０２と類似している。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸とマイクロレンズ２２０２の中心軸とは、同軸に位置合わせされるか又は同一である。上述したいくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸は、発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’と同軸に位置合わせされないか又は同一でない。好適な一実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸は、発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’と同軸に位置合わせされるか又は同一である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２２０２の水平方向寸法は、マイクロレンズ１０２の水平方向寸法と同一であるか又はそれより大きい。

【0334】

[00363] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２２０２の材料はマイクロレンズ１０２の材料とは異なる。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の屈折率はマイクロレンズ２２０２のそれよりも高く、光抽出効率を向上させる。発光メサ１０１からの光線方向は、マイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２２０２を介して変更される。例えば、発光メサ１０１の中心軸から放出する光線２２０４は、マイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２２０２を通って進み、方向転換され２２０６としてマイクロレンズ２２０２を出ていく。発光メサ１０１から放出する光線２２０８は、マイクロレンズ１０２を通って進み、マイクロレンズ２２０２を通って進むときに２２１０として方向転換され、２２１２として方向転換されてマイクロレンズ２２０２を出ていく。

【0335】

[00364] 図２２で、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２２０２の底部はマイクロレンズ１０２の頂部曲面に一致する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２は半球体の形状を有する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２２０２は、マイクロレンズ１０２の切り出しを考慮しないときには三角形形状の断面を備える円筒構造を有する。図２２に示すように、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２２０２は傾斜した頂面２２３０を有する。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面２２３０は、基板１１０の表面に垂直な軸に対して１０～８０度の範囲の角度を有する。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面２２３０は、基板１１０の表面に垂直な軸に対して３０～６０度の範囲の角度を有する。

【0336】

[00365] マイクロレンズ１０２の上方にマイクロレンズ２２０２を追加することにより、発光メサからの光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図２２において、マイクロレンズ１０２からの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により集束される。したがって、発光メサ１０１の中心軸とマイクロレンズ１０２の中心軸とが同一であるときであっても、マイクロレンズ１０２から出ていく光は、マイクロレンズ２２０２を通って進んで出ていくとき、依然として特定の角度に向けて方向転換され得る。また、発光メサ１０１の中心軸に対するマイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２２０２の中心軸のオフセットがそれぞれ変更されるときには、光の出射角度及び強度は更に調整され得る。例えば、マイクロレンズ２２０２の中心軸は、マイクロレンズ１０２の中心軸又は発光メサ１０１の中心軸と同一でなくてもよく、オフセットは同じディスプレイ内で変化してもよい。

【0337】

[00366] 図２３は、いくつかの実施形態による、マイクロレンズ群と発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造２３００の断面図を示す。マイクロレンズ１０２と発光メサ１０１との対のアレイ（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）の構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つ、特に図１Ａに記載される発光構造と同一又は類似である。図２３では、マイクロレンズ１０２の上方にマイクロレンズ２３０２が形成されている。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２３０２は、マイクロレンズ１０２の頂面を被覆してマイクロレンズ１０２に接触する。マイクロレンズ２３０２の材料及び製造は、図１から図７において上述したマイクロレンズ１０２と類似している。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸とマイクロレンズ２３０２の中心軸とは、同軸に位置合わせされるか又は同一である。上述したいくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸は、発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’と同軸に位置合わせされないか又は同一でない。好適な一実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸は、発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’と同軸に位置合わせされるか又は同一である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２３０２の水平方向寸法は、マイクロレンズ１０２の水平方向寸法と同一であるか又はそれより大きい。

【0338】

[00367] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２３０２の材料はマイクロレンズ１０２の材料とは異なる。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の屈折率はマイクロレンズ２３０２のそれよりも高く、光抽出効率を向上させる。発光メサ１０１からの光線方向は、マイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２３０２を介して変更される。例えば、発光メサ１０１の中心軸から放出する光線２３０４は、マイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２３０２を通って進み、方向転換され２３０６としてマイクロレンズ２３０２を出ていく。発光メサ１０１から放出する光線２３０８は、マイクロレンズ１０２を通って進み、マイクロレンズ２３０２を通って進むときに２３１０として方向転換され、２３１２として方向転換されてマイクロレンズ２３０２を出ていく。

【0339】

[00368] 図２３で、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２３０２の底部はマイクロレンズ１０２の頂部曲面に一致する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２は半球体の形状を有する。いくつかの例示的な実施形態においては、複合構造とは２つ以上の構造の組み合わせであり得る。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２３０２は、２つの形状のコンポーネント２３０２－１及び２３０２－２を有する複合構造である。マイクロレンズコンポーネント２３０２－１はマイクロレンズコンポーネント２３０２－２の底部に形成されている。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２３０２－１は、マイクロレンズ１０２の切り出しを考慮しないときには多角形形状の断面を備える円筒構造を有する。図２３に示すように、いくつかの実施形態においては、多角形形状の断面は、マイクロレンズ１０２の切り出しを考慮しなければ、傾斜した頂面２３３０を有する台形である。図２３に示すように、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２３０２－１は傾斜した頂面２３３０を有する。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面２３３０は、基板１１０の表面に垂直な軸に対して１０～８０度の範囲の角度を有する。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面２３３０は、基板１１０の表面に垂直な軸に対して３０～６０度の範囲の角度を有する。図２３に示すように、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２３０２－２は、平坦な底部側面と凸状の頂部側面とを備える半球体の形状を有している。マイクロレンズコンポーネント２３０２－２の平坦な底部側面は、マイクロレンズコンポーネント２３０２－１の傾斜した頂面２３３０に継ぎ目なく接触して被覆する。マイクロレンズコンポーネント２３０２－２の平坦な底部側面とマイクロレンズコンポーネント２３０２－１の傾斜した頂面２３３０とは同一の形状及び寸法を有しており、いずれも基板１１０の表面に垂直な軸に対して同じ角度で傾斜する。２つのマイクロレンズコンポーネント２３０２－１及び２３０２－２は、マイクロレンズ２３０２の一体部分であり、マイクロレンズ２３０２の複合形状を形成する。

【0340】

[00369] マイクロレンズ１０２の上方にマイクロレンズ２３０２を追加することにより、発光メサからの光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図２３において、マイクロレンズ102からの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により集束される。したがって、発光メサ１０１の中心軸とマイクロレンズ１０２の中心軸とが同一であるときであっても、マイクロレンズ１０２から出ていく光は、マイクロレンズ２３０２を通って進んで出ていくとき、依然として特定の角度に向けて方向転換され得る。また、発光メサ１０１の中心軸に対するマイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２３０２の中心軸のオフセットがそれぞれ変更されるときには、光の出射角度及び強度は更に調整され得る。例えば、マイクロレンズ２３０２の中心軸は、マイクロレンズ１０２の中心軸又は発光メサ１０１の中心軸と同一でなくてもよく、オフセットは同じディスプレイ内で変化してもよい。

【0341】

[00370] 図２４は、いくつかの実施形態による、マイクロレンズ群と発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造２４００の断面図を示す。マイクロレンズ１０２と発光メサ１０１との対のアレイ（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）の構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つ、特に図１Ａに記載される発光構造と同一又は類似である。図２４では、マイクロレンズ１０２の上方にマイクロレンズ２４０２が形成されている。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２４０２は、マイクロレンズ１０２の頂面を被覆してマイクロレンズ１０２に接触する。マイクロレンズ２４０２の材料及び製造は、図１から図７において上述したマイクロレンズ１０２と類似している。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸とマイクロレンズ２４０２の中心軸とは、同軸に位置合わせされるか又は同一である。上述したいくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸は、発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’と同軸に位置合わせされないか又は同一でない。好適な一実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸は、発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’と同軸に位置合わせされるか又は同一である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２４０２の水平方向寸法は、マイクロレンズ１０２の水平方向寸法と同一であるか又はそれより大きい。

【0342】

[00371] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２４０２の材料はマイクロレンズ１０２の材料とは異なる。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の屈折率はマイクロレンズ２４０２のそれよりも高く、光抽出効率を向上させる。発光メサ１０１からの光線方向は、マイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２４０２を介して変更される。例えば、発光メサ１０１の中心軸から放出する光線２４０４は、マイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２４０２を通って進み、方向転換され２４０６としてマイクロレンズ２４０２を出ていく。発光メサ１０１から放出する光線２４０８は、マイクロレンズ１０２を通って進み、マイクロレンズ２４０２を通って進むときに２４１０として方向転換され、２４１２として方向転換されてマイクロレンズ２４０２を出ていく。

【0343】

[00372] 図２４で、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２４０２の底部はマイクロレンズ１０２の頂部曲面に一致する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２は半球体の形状を有する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２４０２は、２つの形状のコンポーネント２４０２－１及び２４０２－２を有する複合構造である。マイクロレンズコンポーネント２４０２－１はマイクロレンズコンポーネント２４０２－２の底部に形成されている。マイクロレンズコンポーネント２４０２－１は、マイクロレンズ１０２の切り出しを考慮しないときには三角形形状の断面を備える円筒構造を有する。図２４に示すように、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２４０２－１は傾斜した頂面２４３０を有する。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面２４３０は、基板１１０の表面に垂直な軸に対して１０～８０度の範囲の角度を有する。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面２４３０は、基板１１０の表面に垂直な軸に対して３０～６０度の範囲の角度を有する。図２４に示すように、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２４０２－２は、平坦な底部側面と凸状の頂部側面とを備える半球体の形状を有している。マイクロレンズコンポーネント２４０２－２の平坦な底部側面は、マイクロレンズコンポーネント２４０２－１の傾斜した頂面２４３０に継ぎ目なく接触して被覆する。マイクロレンズコンポーネント２４０２－２の平坦な底部側面とマイクロレンズコンポーネント２４０２－１の傾斜した頂面２４３０とは同一の形状及び寸法を有しており、いずれも基板１１０の表面に垂直な軸に対して同じ角度で傾斜する。２つのマイクロレンズコンポーネント２４０２－１及び２４０２－２は、マイクロレンズ２４０２の一体部分であり、マイクロレンズ２４０２の複合形状を形成する。

【0344】

[00373] マイクロレンズ１０２の上方にマイクロレンズ２４０２を追加することにより、発光メサからの光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図２４において、マイクロレンズ１０２からの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により集束される。したがって、発光メサ１０１の中心軸とマイクロレンズ１０２の中心軸とが同一であるときであっても、マイクロレンズ１０２から出ていく光は、マイクロレンズ２４０２を通って進んで出ていくとき、依然として特定の角度に向けて方向転換され得る。また、発光メサ１０１の中心軸に対するマイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２４０２の中心軸のオフセットがそれぞれ変更されるときには、光の出射角度及び強度は更に調整され得る。例えば、マイクロレンズ２４０２の中心軸は、マイクロレンズ１０２の中心軸又は発光メサ１０１の中心軸と同一でなくてもよく、オフセットは同じディスプレイ内で変化してもよい。

【0345】

[00374] 図２５は、いくつかの実施形態による、マイクロレンズ群と発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造２５００の断面図を示す。マイクロレンズ１０２と発光メサ１０１との対のアレイ（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）の構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つ、特に図１Ａに記載される発光構造と同一又は類似である。図２５では、マイクロレンズ１０２の上方にマイクロレンズ２５０２が形成されている。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２５０２は、マイクロレンズ１０２の頂面を被覆してマイクロレンズ１０２に接触する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２５０２の材料及び製造は、図１から図７において上述したマイクロレンズ１０２と類似している。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２５０２は回折マイクロレンズである。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸と回折マイクロレンズ２５０２の頂面２５４０の中心点とは交差する。好適な一実施形態においては、マイクロレンズ１０２の中心軸は、発光メサ１０１の中心軸Ｂ－Ｂ’と同軸に位置合わせされるか又は同一である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２５０２の水平方向寸法は、マイクロレンズ１０２の水平方向寸法と同一であるか又はそれより大きい。

【0346】

[00375] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２５０２の材料はマイクロレンズ１０２の材料とは異なる。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の屈折率はマイクロレンズ２５０２のそれよりも高く、光抽出効率を向上させる。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２の屈折率はマイクロレンズ２５０２のそれよりも小さい。発光メサ１０１からの光線方向は、マイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２５０２を介して変更される。例えば、発光メサ１０１の中心軸から放出する光線２５０４は、マイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２５０２を通って進み、方向転換され２５０６としてマイクロレンズ２５０２を出ていく。発光メサ１０１から放出する光線２５０８は、マイクロレンズ１０２を通って進み、マイクロレンズ２５０２を通って進むときに２５１０として方向転換され、２５１２として方向転換されてマイクロレンズ２５０２を出ていく。

【0347】

[00376] 図２５で、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２５０２の底部はマイクロレンズ１０２の頂部曲面に一致する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２は半球体の形状を有する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２５０２は、４つの形状のコンポーネント２５０２－１，２５０２－２，２５０２－３，及び２５０２－４を有する複合構造である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２５０２－１は、マイクロレンズ１０２の切り出しを考慮しないときには多角形形状の断面を備える円筒構造を有する。図２５に示すように、いくつかの実施形態においては、多角形形状の断面は、マイクロレンズ１０２の切り出しを考慮しなければ、傾斜した頂面２５３０を有する台形である。図２５に図示しないいくつかの他の実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２５０２－１は、図２２及び２４で上述したマイクロレンズコンポーネントと同様、マイクロレンズ１０２の切り出しを考慮しないときには三角形形状の断面を備える円筒構造を有する。マイクロレンズコンポーネント２５０２－１はマイクロレンズコンポーネント２５０２－２，２５０２－３，及び２５０２－４の底部に形成されている。

【0348】

[00377] 図２５に示すように、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２５０２－１は傾斜した頂面２５３０を有する。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面２５３０は、基板１１０の表面に垂直な軸に対して１０～８０度の範囲の角度を有する。いくつかの実施形態においては、傾斜した頂面２５３０は、基板１１０の表面に垂直な軸に対して３０～６０度の範囲の角度を有する。図２５に示すように、いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２５０２－２は、平坦な底部側面と凸状の頂部側面とを備える半球体の形状を有している。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２５０２－２は、半球体形状のマイクロレンズコンポーネント２５０２－２の頂面の中心点と底面の中心点とを通る中心軸Ｖ－Ｖ’を有する。いくつかの実施形態においては、中心点とは、幾何学的図形に関係する点であって、その図形上の任意の点に対して、その図形上の別の点が、それらの２点を結ぶ直線が当該中心点によって二等分されるように存在するものを指し得る。例えば、回折マイクロレンズ２５０２は半球体構造であり得、したがって、回折マイクロレンズ２５０２の頂面の中心点とは、半球体構造の頂面の頂点を指し得る。

【0349】

[00378] マイクロレンズ１０２の中心軸が垂直であるのに対して、中心軸Ｖ－Ｖ’は傾斜している。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２５０２－２の中心軸Ｖ－Ｖ’は、マイクロレンズコンポーネント２５０２－１の傾斜した頂面２５３０に垂直である。マイクロレンズコンポーネント２５０２－２の平坦な底部側面は、マイクロレンズコンポーネント２５０２－１の傾斜した頂面２５３０の中心部に継ぎ目なく接触して被覆する。マイクロレンズコンポーネント２５０２－２の平坦な底部側面とマイクロレンズコンポーネント２５０２－１の傾斜した頂面２５３０とは互いに接触し、いずれも基板１１０の表面に垂直な軸に対して同じ角度で傾斜する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２５０２－２の周りに、回折を増加させるために、図２５の断面のマイクロレンズコンポーネント２５０２－３及び２５０２－４のようないくつかの多角形構造が形成される。いくつかの実施形態においては、多角形構造は、図２Ｃに記載される階段状構造に類似している。いくつかの実施形態においては、階段状構造のマイクロレンズコンポーネント２５０２－３及び２５０２－４は、マイクロレンズ２５０２の縁部に向かって増加する段状の頂面を有する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２５０２－３及び２５０２－４は、発光構造２５００からの光を異なる方向に方向転換するように異なる角度で傾斜した複数の表面を有する。４つのマイクロレンズコンポーネント２５０２－１，２５０２－２，２５０２－３，及び２５０２－４は、マイクロレンズ２５０２の一体部分であり、マイクロレンズ２５０２の複合形状を形成する。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２５０２は、発光構造２５００からの光を異なる方向に方向転換するように異なる角度で傾斜した複数の表面を有する。

【0350】

[00379] マイクロレンズ１０２の上方に回折マイクロレンズ２５０２を追加することにより、発光メサからの光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図２５において、マイクロレンズ102からの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により回折される。したがって、発光メサ１０１の中心軸とマイクロレンズ１０２の中心軸とが同一であるときであっても、マイクロレンズ１０２から出ていく光は、マイクロレンズ２５０２を通って進んで出ていくとき、依然として多数の角度に向けて方向転換され得る。また、発光メサ１０１の中心軸に対するマイクロレンズ１０２及びマイクロレンズ２５０２の中心軸のオフセットがそれぞれ変更されるときには、光の出射角度及び強度は更に調整され得る。例えば、マイクロレンズ２５０２の中心軸は、マイクロレンズ１０２の中心軸又は発光メサ１０１の中心軸と同一でなくてもよく、オフセットは同じディスプレイ内で変化してもよい。

【0351】

[00380] いくつかの実施形態においては、特定の波長を有する光が、回折マイクロレンズ２５０２の設計に応じて選択的に、回折マイクロレンズ２５０２を通過し又は回折マイクロレンズ２５０２によって反射され得る。いくつかの実施形態においては、回折レンズはマイクロレンズ１０２上にあり得、回折マイクロレンズ２５０２の底面はマイクロレンズ１０２の底面よりも大きくない。

【0352】

[00381] いくつかの実施形態においては、回折マイクロレンズ２５０２は一重スリットを備えていてもよく、そこで回折効果が生じ得る。いくつかの実施形態においては、回折マイクロレンズ２５０２は二重スリットを備えていてもよく、そこで回折効果が生じ得る。いくつかの実施形態においては、回折マイクロレンズ２５０２は１つ以上の円形アパーチャを備えていてもよく、そこで回折効果が生じ得る。いくつかの実施形態においては、回折マイクロレンズ２５０２は１つ以上の周期構造及び／又は非周期構造を備えていてもよく、そこで回折効果が生じ得る。

【0353】

[00382] いくつかの例示的な実施形態においては、回折マイクロレンズ２５０２はブラッグミラーであり得る。ブラッグミラーは２つの異なる光学材料の交互の一連の層を含み得る。例えば、ブラッグミラーは四分の一波長ミラーであってもよい。光学材料の各層は、ブラッグミラーが設計される対象の波長の四分の一に対応する異なる厚さを有し得る。ブラッグミラーがより大きな入射角を対象として設計されるときには、それに応じてより厚い層が必要とされるであろう。したがって、発光メサから放出された光及び／又はマイクロレンズを通過する光の選択された波長がブラッグミラーによって反射され得る。いくつかの実施形態においては、ブラッグミラーはマイクロレンズ２５０２の頂面に実装される。いくつかの実施形態においては、ブラッグミラーはマイクロレンズコンポーネント２５０２－３及び２５０２－４の表面上にのみ実装される。

【0354】

[00383] いくつかの実施形態においては、赤色光ＬＥＤ用のブラッグミラーは、Ａｕ又は／及び酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の複数の層を含む。

【0355】

[00384] 一例では、ブラッグミラーは、ＴｉＯ２層とＳｉＯ２層とのの交互配置を備え得る。一例では、表１に示す以下の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）構造が、緑色光ＬＥＤからの緑色光を反射するために使用され得る。

【0356】

[00385]

【表1】

【0357】

[00386] 一例では、表２に示す以下のＤＢＲ構造が、青色光ＬＥＤからの青色光を反射するために使用され得る。

【0358】

[00387]

【表2】

【0359】

[00388] 発光構造２５００は、異なる構造を有するブラッグミラーを使用し得る。いくつかの実施形態においては、ブラッグミラーは、例えば電子ビーム蒸着又はイオンビームスパッタリングによって製造される薄膜コーティング技術に基づく誘電体ミラーであってもよい。これらの実施形態においては、ブラッグミラーは非晶質材料を備え得る。いくつかの実施形態においては、ブラッグミラーは、長周期ファイバグレーティングを含むファイバブラッググレーティングであってもよい。これらの実施形態においては、ファイバブラッググレーティングは、空間的にパターニングされた紫外光でファイバを照射することによって製造することができる。いくつかの実施形態においては、ブラッグミラーは、感光性バルクガラス中に作製され得る体積ブラッググレーティングであってもよい。いくつかの実施形態においては、ブラッグミラーは、リソグラフィ方法で生成され得る半導体ブラッグミラーであってもよい。他のタイプのブラッグミラーは、例えば、リソグラフィを介して製造することができるコルゲート導波管構造に基づいて使用され得る。

【0360】

[00389] いくつかの実施形態においては、ブラッグミラーは、単純な四分の一波長設計とは異なる他の多層ミラー設計を使用し得る。これらの実施形態においては、ブラッグミラーは、同じ数の層に対してより低い反射率を有し得るが、例えばダイクロイックミラーとして又は分散補償のための分散チャープミラーとして最適化することができる。

【0361】

[00390] いくつかの実施形態においては、図１Ａに記載されるように、マイクロレンズ１０２は、多くの異なる形状又は複合形状で形成されることができる。図２６は、いくつかの実施形態による、マイクロレンズと発光メサとの少なくとも１つの対を有する例示的な発光構造２６００の断面図を示す。マイクロレンズ２６０２と発光メサ２６０１との対のアレイ（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）の構造、寸法、形状、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つ、特に図１Ａに記載される発光構造と同一又は類似である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２６０２は、球体の四分の一と楕円体の四分の一との組み合わせによって形成された楕円形マイクロレンズである。図２６に図示しないいくつかの実施形態においては、図８から図２５に記載されているような他のマイクロレンズがマイクロレンズ２６０２の上方又は内部に形成されてもよい。

【0362】

[00391] 好適な一実施形態においては、マイクロレンズ２６０２の中心軸（基板の表面に垂直なマイクロレンズ２６０２の底面の中心点を通る軸）は、発光メサ２６０１の中心軸と同軸に位置合わせされないか又は同一ではない。

【0363】

[00392] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２６０２は、２つの形状のコンポーネント２６０２－１及び２６０２－２を有する複合構造である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２６０２－１は球体の四分の一である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズコンポーネント２６０２－２は楕円体の四分の一である。２つの形状のコンポーネント２６０２－１及び２６０２－２は、継ぎ目なく形成されて互いに一体化している。例えば、マイクロレンズコンポーネント２６０２－１の直径は、マイクロレンズコンポーネント２６０２－２のＺ方向に沿った直径及び断面２６００に垂直な方向に沿った直径と一致する。２つのマイクロレンズコンポーネント２６０２－１及び２６０２－２は、マイクロレンズ２６０２の一体部分であり、マイクロレンズ２６０２の複合形状を形成する。

【0364】

[00393] 発光メサ２６０１からの光線方向は、マイクロレンズ２６０２を介して、マイクロレンズ２６０２の異なる表面からの異なる角度に変更される。図２６は、回折及び反射の効果を含む、発光メサ２６０１からマイクロレンズ２６０２内への多くの異なる光線の光線経路のシミュレーションを示す。例えば、発光メサ２６０１の中心軸から放出する光線２６０４は、マイクロレンズ２６０２を通って進み、方向転換され２６０６としてマイクロレンズ２６０２を出ていく。発光メサ２６０１から放出する光線２６０８は、マイクロレンズ２６０２を通って進み、方向転換され２６１０としてマイクロレンズ２６０２を出ていく。

【0365】

[00394] いくつかの実施形態においては、球体の半径は９μｍ以下であり、楕円体の長半径は１８μｍ以下である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２についての図１Ａと同様、光抽出効率を向上せさせるために、水平レベルでの発光メサ２６０１の中心軸からのマイクロレンズ２６０２の中心軸のオフセット距離は４．５μｍ以下である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ１０２についての図１Ａと同様、マイクロレンズ２６０２の縁部は発光メサ２６０１の中心軸を被覆する。

【0366】

[00395] マイクロレンズ２６０２の複合非対称形状は、発光メサからの光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図２６において、マイクロレンズ２６０２からの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により回折されると共に他の方向により集束される。したがって、発光メサ２６０１の中心軸とマイクロレンズ２６０２の中心軸とが同一であるときであっても、マイクロレンズ２６０２から出ていく光は、マイクロレンズ２６０２を通って進んで出ていくとき、依然として多数の角度に向けて方向転換され得る。また、発光メサ２６０１の中心軸に対するマイクロレンズ２６０２及びマイクロレンズ２６０２の上方のマイクロレンズの中心軸のオフセットがそれぞれ変更されるときには、光の出射角度及び強度は更に調整され得る。例えば、マイクロレンズ２６０２の上方のマイクロレンズの中心軸は、マイクロレンズ２６０２の中心軸又は発光メサ２６０１の中心軸と同一でなくてもよく、オフセットは同じディスプレイ内で変化してもよい。

【0367】

[00396] 図２７は、いくつかの実施形態による、マイクロレンズと発光メサとの少なくとも２つの対を有する例示的な発光構造２７００の断面図を示し、マイクロレンズのうち少なくとも１つは反射部によって被覆された割れ目部を有する。マイクロレンズと発光メサとの対（関連する反射カップ及び任意選択的なスペーサを含む）のアレイ構造、寸法、形状（割れ目を考慮しない）、製造、及び材料は、図１から図７のいずれか１つ、特に図４に記載される発光構造と同一又は類似である。発光構造２７００は、第１の対のマイクロレンズ２７０２及び発光メサ４０１を含む。発光構造２７００は、第２の対のマイクロレンズ２７０４及び発光メサ４０３を含む。

【0368】

[00397] いくつかの実施形態においては、マイクロレンズ２７０２又は２７０４は、マイクロレンズの頂面の片側に割れ目として切り出し部を有する。一例では、割れ目２７１０はマイクロレンズ２７０２上に傾斜した平坦な表面を残す。別の一例では、割れ目２７２０はマイクロレンズ２７０４上に曲面を残す。いくつかの実施形態においては、割れ目の表面上に反射部が形成されるか又は取り付けられる。例えば、割れ目２７１０の表面上に反射部２７１２が形成される。割れ目２７２０の表面上に反射部２７２２が形成される。反射部は、マイクロレンズの割れ目の表面の形状に一致する表面である。例えば、マイクロレンズ２７０２上の反射部２７１２は傾斜平面層である。マイクロレンズ２７０４上の反射部２７２２は曲面層である。割れ目及び反射部の形状は、平坦形状及び湾曲形状に限定されず、長方形、三角形、正方形、多角形、及び他の複合形状の表面の一部などの他の形状が可能であろう。

【0369】

[00398] いくつかの実施形態においては、反射部２７１２又は２７２２は、マイクロレンズの特定の部分内の光の反射を向上させるための反射層を含み得る。これらの実施形態においては、反射層は高い反射率を有し得る。例えば、反射層の反射率は６０％を上回り得る。別の一例では、反射層の反射率は７０％を上回り得る。更に別の一例では、反射層の反射率は８０％を上回り得る。これらの実施形態においては更に、反射層の材料は、Ｒｈ、Ａｌ、Ａｇ、及びＡｕのうち１つ以上から選択された金属を備え得るか、又は異なる屈折率を有する２つのサブ層を備え得る。いくつかの実施形態においては、反射層は、図２５で上述したブラッグミラーであってもよい。

【0370】

[00399] いくつかの実施形態においては、発光メサ４０１からの光線方向は、マイクロレンズ２７０２及び反射部２７１２を介して、マイクロレンズ２７０２の異なる表面からの異なる角度に変更される。例えば、発光メサ４０１から放出する光線２７１４は、マイクロレンズ２７０２を通って進み、マイクロレンズ２７０２内で２７１６として方向転換され、２７１８として方向転換されてマイクロレンズ２７０２を出ていく。いくつかの実施形態においては、発光メサ４０３からの光線方向は、マイクロレンズ２７０４及び反射部２７２２を介して、マイクロレンズ２７０４の異なる表面からの異なる角度に変更される。例えば、発光メサ４０３から放出する光線２７２４は、マイクロレンズ２７０４を通って進み、マイクロレンズ２７０４内で２７２６として方向転換され、２７２８として方向転換されてマイクロレンズ２７０４を出ていく。

【0371】

[00400] 反射部と組み合わせられた割れ目を有するマイクロレンズの非対称形状は、発光メサからの光を特定の角度に更に方向付けると共に調整することができる。例えば、図２７において、マイクロレンズ２７０２又は２７０４からの光線は、出射後、発光メサの周りの特定の方向により回折されると共に他の方向により集束される。したがって、４０１などの発光メサの中心軸と２７０２などのマイクロレンズの中心軸とが同一であるときであっても、マイクロレンズ２７０２から出ていく光は、マイクロレンズ２７０２を通って進んで出ていくとき、依然として多数の角度に向けて方向転換され得る。また、４０１などの発光メサの中心軸に対する２７０２などのマイクロレンズの中心軸のオフセットと、マイクロレンズ上の２７１０などの割れ目の位置とがそれぞれ変更されるときには、光の出射角度及び強度は更に調整され得る。例えば、マイクロレンズの中心軸と発光メサの中心軸とのオフセット、割れ目の位置、並びに割れ目の形状及びタイプは、同じディスプレイ内で変化してもよい。

【0372】

[00401] 詳細な説明は多くの細部を含むが、これらは本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、本発明の異なる例及び態様を示すものとしてのみ解釈されるべきである。本発明の範囲は、上記で詳述されていない他の実施形態を含むことを理解されたい。例えば、正方形の基部又は他の多角形の基部など、異なる形状の基部を有するマイクロレンズも使用され得る。本明細書に開示される本発明の方法及び装置の配置、動作、及び詳細においては、当業者には明らかであろう様々な他の修正、変更、及び変形が、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、行われ得る。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその法的均等物によって決定されるべきである。

【0373】

[00402] 更なる実施形態は、様々な他の実施形態において組み合わせられるか又は別様に再配置される、図１から図２７に示す実施形態を含む上記の実施形態の様々な部分集合も含む。例えば、図１から図２７のいずれか１つに記載されるマイクロレンズ（群）と発光メサとの対構造の各実施形態は、同じディスプレイパネル内の図１から図２７に記載される任意の他の実施形態と混合されてもよい。

【0374】

[00403] 図２８は、いくつかの実施形態による、マイクロＬＥＤディスプレイパネル２８００の上面図である。ディスプレイパネル２８００は、データインターフェイス２８１０と、制御モジュール２８２０と、ピクセル領域２８５０とを含む。データインターフェイス２８１０は、表示されるべき画像を定義するデータを受信する。このデータの１つ又は複数のソースとフォーマットとは、アプリケーションに応じて変化するであろう。制御モジュール２８２０は、入ってくるデータを受信し、それをディスプレイパネルのピクセルを駆動するのに適した形式に変換する。制御モジュール２８２０は、受信したフォーマットからピクセル領域２８５０に適したものに変換するためのデジタル論理及び／又は状態機械と、データを記憶及び転送するためのシフトレジスタ又は他のタイプのバッファ及びメモリと、デジタルアナログ変換器及びレベルシフタと、クロック回路を含むスキャン制御器とを含み得る。

【0375】

[00404] ピクセル領域２８５０は、ピクセルを含むメサ（図２８においてはＬＥＤ２８３４と別個に示されてはいない）のアレイを含む。ピクセルは、例えば上述したように、ピクセルドライバと一体化された単色又は多色ＬＥＤ２８３４などのマイクロＬＥＤを含む。マイクロレンズ（図２８においてはＬＥＤ２８３４と別個に示されてはいない）のアレイがメサのアレイの頂部を被覆する。この例では、ディスプレイパネル２８００はカラーＲＧＢディスプレイパネルである。それは赤色、緑色、及び青色のピクセルを含む。各ピクセル内で、ＬＥＤ２８３４はピクセルドライバによって制御される。先に示された実施形態によれば、ピクセルは、電源電圧（図示しない）と、接地パッド２８３６を介して接地とに接触し、制御信号にも接触する。図２８には図示しないが、ＬＥＤ２８３４のｐ電極と駆動トランジスタの出力とは電気的に接続されている。（ＬＥＤのｐ電極とピクセルドライバの出力との間の）ＬＥＤ電流駆動信号接続、（ｎ電極とシステム接地との間の）接地接続、（ピクセルドライバのソースとシステムＶｄｄとの間の）供給電圧Ｖｄｄ接続、及びピクセルドライバのゲートへの制御信号接続は、様々な実施形態に従って行われる。本明細書に開示されるマイクロレンズアレイのいずれもが、マイクロＬＥＤディスプレイパネル２８００と共に実装され得る。

【0376】

[00405] 図２８は代表的な図に過ぎない。他の設計が明らかであろう。例えば、色は赤色、緑色、及び青色でなくてもよい。それらはまた、列状又はストライプ状に配置されなくてもよい。一例として、図２８に示すピクセルの正方行列の配置とは別に、ピクセルの六方行列の配置もまた、ディスプレイパネル２８００を形成するために使用することができる。

【0377】

[00406] いくつかの用途では、完全にプログラム可能なピクセルの長方形アレイは必要でない。種々の形状及びディスプレイを有する他の設計のディスプレイパネルも、本明細書に記載されるデバイス構造を使用して形成され得る。例の１つの分類としては、標識及び自動車を含む特殊用途がある。例えば、複数のピクセルが星形又は螺旋状に配置されてディスプレイパネルを形成してもよく、ＬＥＤをオンオフすることによってディスプレイパネル上に異なるパターンが生成されることができる。別の特殊な一例は、自動車のヘッドライト及びスマートライティングであり、その場合、特定のピクセルがまとめてグループ化されて様々な照明形状を形成し、ＬＥＤピクセルの各グループが個々のピクセルドライバによってオン又はオフにされ得るか、あるいは別様に調整され得る。

【0378】

[00407] 各ピクセル内のデバイスの横方向の配置さえも変化し得る。図１Ａでは、ＬＥＤとピクセルドライバとは垂直に配置される。すなわち、各ＬＥＤは対応するピクセルドライバ回路の頂部に位置する。他の配置が可能である。例えば、ピクセルドライバは、ＬＥＤの「後ろ」、「前」、又は「横」に位置することもできる。

【0379】

[00408] 異なるタイプのディスプレイパネルが製造されてもよい。例えば、ディスプレイパネルの解像度は、典型的には８×８から３８４０×２１６０に及び得る。一般的なディスプレイ解像度は、３２０×２４０の解像度と４：３のアスペクト比とを有するＱＶＧＡ、１０２４×７６８の解像度と４：３のアスペクト比とを有するＸＧＡ、１２８０×７２０の解像度と１６：９のアスペクト比とを有するＤ、１９２０×１０８０の解像度と１６：９のアスペクト比とを有するＦＨＤ、３８４０×２１６０の解像度と１６：９のアスペクト比とを有するＵＨＤ、及び＄３２６×２１６０の解像度を有する４Ｋを含む。サブミクロン以下から１０ｍｍ以上に及ぶ多様なピクセルサイズも存在し得る。ディスプレイ領域全体のサイズもまた、数十ミクロン以下の小ささから数百インチ以上までの対角線に及んで幅広く変化し得る。

【0380】

[00409] 異なる用途は、光学輝度及び視野角についての異なる要件も有するであろう。例示的な用途は、直視型ディスプレイ画面、家庭用／オフィス用プロジェクタのための光エンジン、並びにスマートフォン、ラップトップ、ウェアラブル電子機器、ＡＲ及びＶＲ眼鏡、及び網膜投影などの携帯型電子機器を含む。電力消費は、網膜プロジェクタ用の数ミリワット程度の低さから、大型画面の屋外ディスプレイ、プロジェクタ、及びスマート自動車ヘッドライト用のキロワット程度の高さまで変化し得る。フレームレートに関しては、無機ＬＥＤの高速応答（ナノ秒）に起因して、フレームレートはＫＨｚ程度の高さであり得、又は小さい解像度についてはＭＨｚでさえあり得る。

【0381】

[00410] 更なる実施形態は、様々な他の実施形態において組み合わせられるか又は別様に再配置される、図１から図２８に示す実施形態を含む上記の実施形態の様々な部分集合も含む。

【0382】

[00411] 詳細な説明は多くの細部を含むが、これらは本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、本発明の異なる例及び態様を示すものとしてのみ解釈されるべきである。本発明の範囲は、上記で詳述されていない他の実施形態を含むことを理解されたい。例えば、上述したアプローチは、ＬＥＤ及びＯＬＥＤ以外の機能デバイスとピクセルドライバ以外の制御回路との統合に応用することができる。非ＬＥＤデバイスの例は、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、光検出器、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、シリコン光デバイス、パワーエレクトロニクスデバイス、及び分布帰還型レーザ（ＤＦＢ）を含む。他の制御回路の例は、電流ドライバ、電圧ドライバ、トランスインピーダンス増幅器、及び論理回路を含む。

【0383】

[00412] 開示された実施形態の前述の説明は、任意の当業者が、本明細書に記載される実施形態及びその変形を作製又は使用することを可能にするために提供される。当業者にはこれらの実施形態に対する様々な修正が容易に明らかになるであろうし、本明細書において定義される一般原理は、本明細書に開示される主題の精神又は範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。よって、本開示は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図されたものではなく、以下の特許請求の範囲並びに本明細書に開示される原理及び新規の特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきである。

【0384】

[00413] 本発明の特徴は、本明細書に提示された特徴のいずれかを実施するように処理システムをプログラムするために使用することができる命令を記憶された１つ若しくは複数の記憶媒体又は１つ若しくは複数のコンピュータ可読記憶媒体などのコンピュータプログラム製品において、それを使用して、又はそれの支援によって、実装され得る。記憶媒体は、限定はされないが、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＤＲ ＲＡＭ、又は他のランダムアクセス固体メモリデバイスなどの高速ランダムアクセスメモリを含むことができ、１つ以上の磁気ディスク記憶デバイス、光ディスク記憶デバイス、フラッシュメモリデバイス、又は他の不揮発性固体記憶デバイスなどの不揮発性メモリを含み得る。メモリは、任意選択的には、１つ又は複数のＣＰＵから遠隔に位置する１つ以上の記憶デバイスを含む。メモリ又は代替的にはメモリ内の１つ又は複数の不揮発性メモリデバイスは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備える。

【0385】

[00414] 本発明の特徴は、処理システムのハードウェアを制御するため、及び処理システムが本発明の結果を利用して他の機構と相互作用することを可能にするために、任意の１つ又は複数の機械可読媒体に記憶されて、ソフトウェア及び／又はファームウェアに組み込まれてもよい。そのようなソフトウェア又はファームウェアは、限定はされないが、アプリケーションコード、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、及び実行環境／コンテナを含み得る。

【0386】

[00415] 「第１」、「第２」などの用語は、本明細書において様々な要素又はステップを説明するために使用され得るが、これらの要素又はステップはこれらの用語によって限定されるべきではないことは理解されよう。これらの用語は、１つの要素又はステップを別の要素又はステップから区別するためにのみ使用される。

【0387】

[00416] 本明細書において用いられる用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、特許請求の範囲を限定することは意図されていない。実施形態の説明及び添付の特許請求の範囲において用いられるとき、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈がそうではないことを明確に示さない限りは複数形も含むことを意図されている。本明細書において用いられる「及び／又は」という用語が、関連する列挙された項目のうちの１つ以上のありとあらゆる可能な組合せを指すと共にそれらを包含することも理解されよう。「備える（comprises）」及び／又は「備えている（comprising）」という用語は、本明細書において用いられるときには、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在若しくは追加を排除しないことが更に理解されよう。

【0388】

[00417] 本明細書において用いられるとき、「～場合（if）」という用語は、文脈に応じて、述べられた前提条件が真である「とき（when）」又は述べられた前提条件が真である「とき（upon）」又は述べられた前提条件が真であるという「決定に従って（in accordance with a determination）」又は述べられた前提条件が真であるという「検出に応答して（in response to detecting）」を意味するものと解釈され得る。同様に、「［述べられた前提条件が真である］と判定される場合」、又は「［述べられた前提条件が真である］場合」又は「［述べられた前提条件が真である］とき」という句は、文脈に応じて、述べられた前提条件が真であることを「決定すると（upon determining）」又は述べられた前提条件が真であるという「決定に応答して（in response to determining）」又は述べられた前提条件が真であるという「決定に従って」又は述べられた前提条件が真であることを「検出すると（upon detecting）」又は述べられた前提条件が真であるという「検出に応答して」を意味するものと解釈され得る。

【0389】

[00418] 前述の記載は、説明の目的で、特定の実施形態を参照して記載されている。しかしながら、上記の例示的議論は網羅的であること又は特許請求の範囲を開示されたそのものの形に限定することを意図されていない。上記の教示に鑑みて、多くの修正及び変形が可能である。実施形態は、動作の原則及び実際の適用について最もよく説明するために選択及び記載され、それによって当業者が本発明及び様々な実施形態を最もよく利用できるようにするものである。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図11E】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【手続補正書】

【提出日】2023-05-15

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

オフアクシスマイクロレンズアレイ構造を有する発光構造アレイシステムであって、
少なくとも１つの発光メサと、
前記発光メサの上方に形成された少なくとも１つのマイクロレンズと、を備えており、
前記少なくとも１つのマイクロレンズの中心軸は、前記少なくとも１つの発光メサの中心軸と同軸に位置合わせされない、発光構造アレイシステム。

【請求項2】

前記発光構造アレイシステム内の対応する発光メサに対する各マイクロレンズの相対位置は、同じである、請求項１に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項3】

センサを更に備え、
前記少なくとも１つの発光メサからの前記少なくとも１つのマイクロレンズを通過する放出光線は、一括して前記センサ内へ変換される、請求項１に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項4】

前記センサは、前記発光構造アレイシステムの中心軸に配置される、請求項３に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項5】

それぞれの発光メサの中心軸に対するそれぞれのマイクロレンズの中心軸のそれぞれのオフセット距離は、前記発光構造アレイシステムの中心から前記発光構造アレイシステムの縁部に向かって大きくなる、請求項４に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項6】

前記センサは、前記発光構造アレイシステムの中心軸に配置されない、請求項３に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項7】

それぞれの発光メサの中心軸に対するそれぞれのマイクロレンズの中心軸のオフセット距離は、前記センサの中心軸から前記発光構造アレイシステムの縁部に向かって大きくなる、請求項６に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項8】

それぞれのマイクロレンズから放出される光の角度は、前記センサの中心軸から前記発光構造アレイシステムの縁部に向かって大きくなる、請求項６に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項9】

前記少なくとも１つの発光メサの前記中心軸からの前記少なくとも１つのマイクロレンズの前記中心軸のオフセット範囲は、４．５μｍ以下である、請求項１に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項10】

前記少なくとも１つの発光メサの底面の縁部と前記少なくとも１つのマイクロレンズの底面の縁部との間のオフセット距離は、前記少なくとも１つのマイクロレンズの前記底面の直径の３０％以内である、請求項１に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項11】

前記少なくとも１つのマイクロレンズの材料は、酸化珪素又は有機材料である、請求項１に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項12】

前記少なくとも１つのマイクロレンズの底面は、前記少なくとも１つの発光メサの前記中心軸と交差する、請求項１に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項13】

半導体基板と反射カップとを更に備え、
前記少なくとも１つの発光メサは、前記半導体基板上に形成され、
前記少なくとも１つの発光メサは、前記反射カップによって包囲される、請求項１に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項14】

前記反射カップの内壁は、階段形状である、請求項１３に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項15】

前記少なくとも１つの発光メサは、
発光層と、
前記発光層の底部にあり前記半導体基板と接合されている底部接合層と、
前記少なくとも１つの発光メサを被覆し前記反射カップと電気的に接続されている頂部電極層と、を含み、
前記反射カップは、前記半導体基板と電気的に接続されている、請求項１３に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項16】

前記少なくとも１つの発光メサと前記少なくとも１つのマイクロレンズとの間に形成されたスペーサを更に備える、請求項１に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項17】

前記スペーサの高さは、前記少なくとも１つのマイクロレンズの高さよりも小さい、請求項１６に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項18】

前記半導体基板は、ＩＣ基板である、請求項１３に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項19】

前記反射カップの内壁は、異なる角度の複数の側壁を備える、請求項１３に記載の発光構造アレイシステム。

【請求項20】

オフアクシスマイクロレンズアレイ構造を有する発光構造アレイシステムであって、
２つ以上の発光メサと、
２つ以上のマイクロレンズであって、各々が前記２つ以上の発光メサの各々の上方に形成された２つ以上のマイクロレンズと、を備えており、
それぞれの発光メサの中心軸に対するそれぞれのマイクロレンズの中心軸のそれぞれのオフセット距離は、前記発光構造アレイシステムの中心から前記発光構造アレイシステムの縁部に向かって大きくなる、発光構造アレイシステム。

【国際調査報告】