专利名称：制造发光阵列的方法
技术领域：
本发明涉及用于制造例如光学元件和半导体元件等成形元件的阵列的方法。
背景技术：
当前用多种方法制造其至少一个尺度小于几毫米的光学元件(即，无机材料或者有机材料的成形体，并且带有沿着至少一个平面的小平面，该成形体反射、折射和吸收光和/或导热)和半导体元件。这些方法包括模制；研磨单独的元件；由溶胶-凝胶铸造光学元件，然后烧结；微复制；以及使用表面张力或收缩形成所需形状的方法。在这些方法中，仅有研磨法可以由难熔材料或者结晶材料产生精确的形状。然而，对于制造大量的光学元件，研磨法是最慢且最昂贵的方法之一，对于具有高导热率的陶瓷例如金刚石、碳化硅和蓝宝石等尤其是如此。另外，各个研磨的成形元件必须单独地处理，这是比较难的。
发明内容
本发明公开用于制造发光阵列的方法，该方法利用精确成形的图案化磨料研磨光学材料。一种或多种图案化磨料沿着所述光学材料的一个或多个相交轴线与光学材料接触和研磨。所得到的精确成形并定位的光学元件与例如LED阵列等光源阵列对准和粘结。
本申请还公开由工件制造成形元件的方法，其中，对所述工件进行研磨，以至少部分地形成限定成形元件阵列的沟道。用图案化磨料对所述沟道的表面进行抛光，以达到光学质量。
图1a和图1b是图案化磨料的代表性实施例的透视图。
图2a至图2d是示出制造成形元件的方法的第一实施例的剖视图。
图3a至图3f是示出制造成形元件的方法的第二实施例的剖视图。
图4a至图4c是示出制造成形元件的方法的第三实施例的剖视图。
图5和图6是示出所形成的沟道的示意图。
图7a至图7c是示出制造光学元件阵列的代表性方法的剖视图。
图8a至图8d是示出制造LED管芯阵列并将其安装在光学元件上的代表性方法的剖视图。
图9和图10是示出将光学元件粘结到LED管芯的代表性实施例的剖视图。
具体实施例方式
图1a和图1b示出用于研磨基底材料以形成单独的光学元件和/或半导体元件的阵列的图案化磨料10、30的代表性实施例。本文中所用的研磨可以包括同时研磨和抛光基底材料，但是，抛光也可以作为分离的步骤进行。另外，本文中所用的关于元件或成形元件的“单独的”和“单独化的(singulated)”是指，元件是可识别的单元，但是不必一定与其它元件分离。同样，“单独化(singulating)”是指形成可识别的单元，这些单元不必一定彼此分离。如图所示，图案化磨料10、30包括工作表面12、32和背衬14、34。工作表面12、32包含突起部16、36，颗粒18、38以及粘结剂20、40。
通过将分散在粘结剂20、40中的颗粒18、38的组合物施加到背衬14、34上，形成图案化磨料10、30。背衬14、34可以包含诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、布、纸、非织造物、金属箔、玻璃纤维、及其组合之类的材料。粘结剂20、40充当用于分散颗粒18、38的介质，并且还可以将组合物粘结到背衬14、34上。通过模制组合物，将图案化磨料10、30形成为精确的三维形状。
典型的模制操作涉及在模具中成形组合物或者树脂，随后用诸如紫外光、电子、X射线或者热能之类的能量源进行固化。或者，可以在塑料态下成形组合物，并且固化所述组合物以形成所需的形状。例如，可以采用模制工具模制填充有颗粒的酚醛类粘结剂，并且用辐射或热进行固化。有意义的是，图案化磨料10、30可以制成精确的规格。
由3M公司制造的TrizactTM磨料是图案化磨料的例子。合适的图案化磨料包含磨料颗粒和粘结剂。粘结剂材料由聚合物、金属或者陶瓷制成。一些例子包括聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯改性的聚氨酯、丙烯酸酯改性的环氧树脂、单官能和多官能的丙烯酸酯、酚醛树脂、电铸镍和玻璃类材料。
颗粒18、38的平均粒径为约0.5μm至约20μm，或者，在一些实施例中，为约1.5μm至约10μm。颗粒18、38可以包括熔融氧化铝(包括棕色氧化铝、热处理过的氧化铝和白色氧化铝)、陶瓷氧化铝、绿色碳化硅、碳化硅、二氧化硅、氧化铬、熔融的氧化铝氧化锆、金刚石、氧化铁、二氧化铈、立方氮化硼、碳化硼、石榴石及其组合。另外可以包含例如处理助剂等其它的辅助剂以改变并改善研磨性能。
颗粒18、38可以直接混合到粘结剂中，或者，它们可以在混合到粘结剂之前首先形成磨料聚集体。为了形成磨料聚集体，将颗粒粘结在例如二氧化硅或者硅酸盐玻璃等玻璃类材料中，以改善切削性能。然后，将磨料聚集体混合到粘结剂中。
图案化磨料10、30中的突起部16、36可以形成为很多形状中的任何形状。例子包括与研磨路径垂直地截取的横截面为圆形或非圆形弧(包括非球面弧、梯形、抛物线、棱锥形及其组合)的突起部16、36。使用图案化磨料制成的单独的光学元件和/或半导体元件的横截面与垂直于图案化磨料10、30的研磨路径所截取的突起部16、36的横截面相反。另外，单独的元件带有沿着至少一个平面的小平面，而更复杂的横截面形状会潜在地在成形元件上形成更复杂的小平面。
与图案化磨料10、30不同，常规的磨料通常用来产生光滑而平坦的表面。为使形成的凹槽最小化，磨料峰的节距(磨料峰之间的间距)是随机的，或者，峰以相对于研磨运动成倾斜的角度取向，并且，在研磨期间磨料振动。或者，常规磨料的峰是浅的，具有非特定的形状，并且涉及一个研磨步骤。
图案化磨料10、30还与常规的直锯有区别。直锯是机械排列并且单独安装的多行金属刀片。金属刀片随着使用而变钝。图案化磨料是用冲模、模具或其它技术精确地排列和制造的整体的成行的组合物材料，与直锯不同，图案化磨料可以配制成随着使用而腐蚀并变尖，从而具有多种功能和用途。如上所述，图案化磨料可以同时研磨和抛光。该特征导致与包括采用直锯进行切割等其它方法相比对成形元件的损害更少。图案化磨料还可以包括研磨助剂、填料颗粒、颗粒表面处理剂、表面活性剂、钝化剂、氧化剂、耦联剂、分散剂和其它添加剂。这些材料的例子在美国公开No.2003/0024169 A1(Kendall等人)中得到描述。
图2a至图2d示出由精确成形的图案化磨料形成精确的单独的光学元件和/或半导体元件的方法。图2a示出具有工作表面102和背衬104的图案化磨料100。工作表面102包括突起部106，背衬104包括参照基准(fiducial reference)108。
在应用中，通过很多工具中的任何工具使用图案化磨料100，以研磨基底材料，从而形成单独的光学元件和/或半导体元件。图案化磨料100可以应用到可旋转的圆柱、皮带或者扁平片材中的至少一部分上，从而得到用于研磨处理的工具。
图2b示出由光学材料和/或半导体材料制成的工件110。工件110包含基底材料112和载体114。合适的基底材料包括光学材料，例如，类似于玻璃的硬无机材料、方解石、蓝宝石、氧化锌、碳化硅、金刚石及其组合。光学材料也可以包括这些材料的层叠制品，例如，粘结到玻璃上的碳化硅、粘结到玻璃上的蓝宝石、粘结到玻璃上的方解石、以及粘结到玻璃上的聚合物膜。光学材料的有益特性包括至少0.01cm2/s的热扩散率、透明度、高的折射率、浅色和低毒性。基底材料112也可以包括沉积在碳化硅或蓝宝石上的半导体材料，例如硅或半导体。虽然基底材料112可以由任何类型的光学材料和/或半导体材料构成，但是，采用图案化磨料100研磨和抛光脆的、极硬的和/或温度敏感的材料-用常规方法很难切割且不可模制的材料是特别有益的。
并非旨在进行限制，对所公开的元件具有特定用途的玻璃包括无铅玻璃，该无铅玻璃的折射率大于约1.7，玻璃化转变温度小于750摄氏度，更优选地，玻璃化转变温度小于650摄氏度。在所有条件相等的情况下，具有较低热膨胀系数的玻璃是优选的。一些示例性玻璃包括可以从Schott Glass公司(德国)获得的n-LAF7、n-LAF3、n-LAF33和n-LASF46，以及可以从Ohara公司获得的S-NPH2。
载体11 4可以由本领域所熟知的很多材料中的任何材料构成。合适的材料应当是机械方面非常稳定的。
在操作中，图案化磨料100的工作表面102接触工件110的基底材料112。工件110要么被连续运动地研磨，要么被振动运动地研磨，以在工件110中至少部分地形成沟道，并且将由沟道限定的元件表面抛光达到光学质量。图案化磨料100和工件110之间的相对运动垂直于图示的横截面平面。可以干式地执行研磨，或者采用液体润滑剂和冷却剂执行研磨。如果使用液体润滑剂，则可以添加包含前面所述颗粒类型中的一种颗粒的磨料浆。磨料浆(常用于化学机械抛光(CMP))是本领域已知的。例如，包含二氧化硅、氧化铝或二氧化铈磨粒和化学添加剂(例如，氧化剂、聚合物、pH稳定剂、分散剂和表面活性剂)的含水的复合悬浮液可以与适应性的抛光垫结合使用。合适的抛光流体在颗粒与突起部接触或相互作用的点上提供提高的反应性或腐蚀性。可以使用不同的温度来控制抛光流体的反应性或腐蚀性。或者，通过与磨料浆结合使用的无磨料垫形成图案化磨料100。无磨料垫限定沟道的形状，而磨料浆将沟道的表面抛光达到光学质量。
可以使用很多常规抛光技术(包括散粒磨料抛光和固着磨料抛光二者)中的任何技术来抛光元件的表面。在散粒磨料抛光中，磨料矿物质(CeO2、SiO2、Al2O3、金刚石等)的浆料与溶剂(通常为水)混合，并且施加到垫或压板材料上。待抛光的材料基底在正常负荷下相对于垫或压板材料运动，而磨料浆输送到垫-基底界面。典型的垫材料是多孔聚合物，例如聚氨酯、毡制品、布或者绒毛聚合物材料。在固着磨料抛光中，磨料材料严格地保持在粘结材料中，该粘结材料可以是树脂、金属或者玻璃质材料(玻璃)。在这种情况下，同样，待抛光的基底或材料在正常负荷下相对于垫或压板材料运动。抛光液可以施加到固着磨料-基底界面，以帮助抛光。抛光液的类型可以是其pH设计用来帮助除去材料的含水液体或者不含水液体。磨粒浆也可以与固着磨料一起使用来提供抛光作用。固着磨料和用于散粒磨料抛光的抛光垫二者具有各种机械构造和特性，设计用来在材料除去、表面磨光和大尺度形貌保持方面获得适当的平衡。
图2c示出研磨处理期间的图案化磨料100和工件110。为了进行研磨，应该在与工作表面102相对的背衬104和与基底112相对的载体114上施加力，以保持图案化磨料100和基底112在研磨处理期间接触。这些力通过坚硬材料、顺应性材料(例如，橡胶)或者通过诸如空气之类的流体或者液体承载面来施加。
图2d示出具有单独的元件116和沟道118的工件110。每个单独的元件116包括侧表面116a和顶表面116b。可以通过如下方式进行研磨，即，用一种或多种图案化磨料同时或者逐步地形成沟道118并抛光侧表面116a和顶表面116b中的一些面或全部面，然后抛光表面116a和116b。如果同时进行，则研磨速率将足够快，可以将表面116a和116b抛光达到光学质量。如果逐步地进行，则使用两种或多种图案化磨料逐步进行，其中在处理期间各种磨料日益变细，或者可以添加磨料浆，其中在整个处理期间颗粒日益变细。
图案化磨料100也可以制备成在突起部106的特定部分中分布或者聚集有明显不同尺寸的颗粒。例如，大的颗粒可以结合到突起部106的顶端上，以提供高的去除率和在元件116上的粗糙的光洁度。较细的颗粒可以聚集在突起部106的侧面上，以抛光元件116的侧表面116a。如果元件116具有近似等于突起部106的高度，则在图案化磨料100的每个突起部106之间的表面，即平台，可以包含不同粒径的颗粒，该表面研磨工件110的顶表面116b。具有多功能区域的图案化磨料的例子在PCT公开No.WO 01/45903 A1(Ohishi)中有所描述。
图3a至图3f示出可选的方法。这里，使用金刚石锯或者相似类型的工具粗糙地形成沟道，然后，用一种或多种图案化磨料磨光沟道。
图3a包括具有突起部206的图案化磨料200以及具有基底材料212和载体214的工件210。在操作中，用图案化磨料200研磨工件210，使得突起部206仅仅部分地形成沟道。
图3a的步骤的结果示于图3b中。现在的工件210包括部分成形的沟道218a。
接下来，如图3c所示，金刚石锯220使用部分成形的沟道218a作为用于进一步形成沟道的导向。金刚石锯220单独地切割每个沟道218a，以形成部分成形的沟道218b。使用部分成形的沟道218a可以确保金刚石锯220在合适的位置上切割每个沟道218b。图3d示出在每个部分成形的沟道218b形成之后的工件210。虽然图中显示为大致切穿基底212，但是金刚石锯220也可以通过完全切穿基底212来形成部分成形的沟道218b。
为了完成沟道的形成，图案化磨料200研磨工件210，以限定沟道218并形成元件216。这示于图3e中。图案化磨料200可以是与初始使用的图案化磨料相同的图案化磨料，也可以是不同的图案化磨料。可以使用上面所述的CMP和固着磨料技术来执行进一步的抛光。
在图3f中示出，单独的元件216安装在载体214上。图案化磨料200将表面216a和216b中的至少一些抛光达到光学质量。
可以将基底212完全研磨穿，或者，可以在完全研磨穿之前停止研磨。如果在完全研磨穿基底212之前停止研磨，则可以通过对基底212的背面的其余部分进行背面研磨来使所得到的成形元件阵列单独化。从单独化的成形元件的背侧观看，这产生小平面的第二平面。
图4a至图4c示出可选的方法。图4a示出具有粗糙沟道318c的基底312。可以使用前述方法或本领域所熟知的其它方法中的任何方法研磨或切割基底312。
如图4b所示，共形涂层312a是容易抛光的软材料，使用诸如化学气相沉积或者溅射之类的技术，该共形涂层312a沉积在粗糙成形的基底312上。涂层312a可以是二氧化硅、硅酸盐玻璃或者氧化铟锡，并且应该覆盖所有部分成形的元件。然后，图案化磨料研磨涂层312a，以形成沟道318，并且将沟道318的表面抛光达到光学质量。图4c示出所得到的产品，即元件316a。
在另一可选方法中(未图示)，初始使用图案化磨料切入式切割工件上的基底，以形成部分成形的沟道。然后，通过促使相同的或者另一图案化磨料横向地压在部分成形的沟道的表面上而使用图案化磨料研磨部分成形的沟道的侧表面。由该方法得到的沟道比图案化磨料的突起部宽。
各个元件可以为单独化的，使得它们作为阵列使用，或者使得它们单独地使用。如果单独地使用，载体可以是可剥离的，以通过除去载体而使成形元件单独化。
成形元件可以形成为这样，使得每个元件的底部具有所需的特定形状，并且成形元件带有小平面。通过沿着一个或多个相交轴线研磨工件来形成形状和小平面。图5和图6示出该思路。
图5示出具有正方形底部(用粗体示出)的元件的形成。图5示出中心线CL1和中心线CL2，其表示在工件中形成的沟道的中心线。沿着中心线CL1研磨，将工件相对于图案化磨料旋转大约90°，沿着中心线CL2研磨，产生具有正方形底部的元件。
图6示出具有六边形底部(用粗体示出)的元件的形成。图6示出中心线CL3、中心线CL4和中心线CL5。这里，在三个研磨步骤之间的相对旋转角度为约60°。用该方法可以形成具有三个小平面或者更多个小平面的成形元件，容易制造具有三至八个小平面的成形元件。沿着每个附加轴线的定向研磨在成形元件上产生更复杂的小平面。
沟道的路径可以是线性的，如图5和图6所示，或者可以是弯曲的。多条弯曲的相交路径可以形成或者逐渐弯曲成为弧线或者正弦曲线，从而不形成旋转体。
另外，沟道可以通过隔行交错过程形成。在该方法中，用图案化磨料在工件中形成多个第一沟道。将该图案化磨料抬起并横向移动一定距离，并且放下来以形成多个第二沟道，该第二沟道与第一沟道平行，但是与第一沟道偏移，从而第一沟道和第二沟道隔行交错。如果需要，可以使用不同的图案化磨料形成第二沟道。使用一种或多种图案化磨料继续该过程，直到得到所需数量的沟道为止。
每个元件的高度是设计选择的事项，但是其测量值通常高达约10mm，更通常为约300μm至约4mm。每个元件的底部宽度测量为高度的约十分之一至约一半，并且，每个元件之间的距离测量为高度的约一半。成形元件的纵横比通常为2∶1或者5∶1。由透明光学材料制成的元件可以具有锥形的形状，如图所示，以使光准直或者聚焦。然而，在一些实施例中，可能有用的是，产生具有竖直的或者大致竖直的侧表面的单独的元件。
为了制造精确的单独的元件，图案化磨料应当准确地抵着工件设置，以沿着形成所需的形状所必要的每个轴线研磨。这可以通过很多方法中的任何方法实现。如图2a所示，图案化磨料100包括参照基准108，其配合在工具的导向装置中，以使图案化磨料100在研磨期间设置和保持在合适的位置上。参照基准，例如，一个或多个突起部106，可以位于工作表面102上。参照基准可以是机械的，使用导向装置，或者提供信号给控制位置的控制机构。控制机构动态地调节图案化磨料100、工件110或者二者的位置。控制机构可以使用光学信号、机械信号、电信号或者磁信号。
或者，可以使用辊以及一个或两个侧壁作为具有皮带的工具的边缘导向装置。该侧壁限定皮带的边缘的位置。
光学元件阵列可以粘结到单独化的光源例如发光二极管(LED)管芯上。然而，因为由所公开的方法制造的单独的光学元件位于限定阵列的精确位置上，所以光学元件阵列与LED管芯阵列的对准是理想的，其中，光学元件和管芯中的一者或者二者固定在可剥离的载体上。图7a至图7c示出制造可以粘结到LED管芯阵列上的光学元件阵列的另一方法。
图7a示出具有突起部406和突起部422a的图案化磨料400。图7b示出具有光学材料424b和424c以及载体414的工件410。这里，工件410示出使用多层光学材料。例如，层424b可以是玻璃、陶瓷或者聚合物。合适的聚合物包括热固性聚合物、热塑性聚合物和热塑性的取向聚合物。用于层424c的合适材料包括玻璃、陶瓷或者聚合物、以及其它光学材料，例如多层光学膜反射镜或者偏振器、无机层(包括金属、氧化铟锡、氧化锌、金属网、格栅、网状物和线栅偏振器)。线栅偏振器在美国专利No.6,243,199(Hansen等人)和美国专利6,785,050(Lines等人)中有所描述。可任选地，线栅偏振器可以被保护涂层覆盖。
图7c示出由该研磨方法形成的光学元件416。光学元件416包括侧表面416a和具有沟道418b的顶表面416b。如图所示，图案化磨料400的突起部422a在顶表面416b上形成沟道418b，这有助于安装LED。图案化磨料400具有达到光学质量的抛光表面416a和416b，这些表面优选具有约20nm或者更小的表面粗糙度RA。
在一些实施例中，安装在光学元件416上的LED管芯在与光学元件416粘结之前布置成阵列的形式。该方法示于图8a至图8d中。
在相关的方法中，诸如图7b所示的工件之类的两层或者更多层工件可以包括粘结在第二晶片上的半导体晶片，该第二晶片由诸如上面所述的那些材料之类的光学材料制成。半导体晶片可以包括基底、电极层和适合通过电致发光来产生光的半导体层。在半导体晶片中形成的LED可以具有“倒装芯片”设计，其中两个电极可以从晶片的一侧接出。与晶片中LED的发光表面相对应的半导体晶片的相对侧与光学材料层粘结。可以使用如本文中其它地方所述的常规的粘结方法。然后，用本文所公开的图案化磨料中的任何磨料(例如图1b的图案化磨料)研磨半导体/光学组合工件。如果需要，在研磨处理期间可以用聚合物或其它材料的薄层保护半导体晶片的电极层(如果存在的话)。稍后，可以使用热、等离子蚀刻或者合适的溶剂除去这种聚合物或者其它材料。可以从组合工件的一侧或者两侧开始研磨。如果从半导体晶片侧开始，并且，如果使用诸如图1b的那些突起部之类的锥形突起部切割晶片中LED之间的沟道，则当研磨工序完成时，最终得到的是大量的单独的LED管芯/光学元件对，其彼此牢固地粘结，并且固有地对准，而无需单独地对准或者安装与单独的微小LED管芯粘结的单独的微小光学元件。
图8a示出通过粘合剂526安装在载体524上的基底522。在该实例中，基底522是半导体材料晶片，并且使用合适的溶剂、热、UV曝光或者适当的剥离力可以剥离载体524。载体524可以包括诸如具有粘合剂层和可任选的晶片框架的塑料膜之类的材料。合适的塑料膜包括本领域已知的作为切割带的那些塑料膜，例如，由美国新泽西州Princeton市的AI Technology公司出售的切割带。晶片框架可以由塑料或者金属制成，但是应该是抗翘曲、抗弯曲、抗腐蚀和耐热的。
采用图案化磨料500研磨基底522，以形成限定LED管芯的沟道。如图8b所示，基底522的厚度小于突起部516的高度。为了在第一研磨步骤之后的研磨步骤中减轻基底522上的应力，可以用合适的材料回填沟道，随后在最后的研磨步骤之后降解或者冲洗掉该材料。合适的材料是刚性的聚合物材料，该材料是可溶的、可燃的或者可光降解的。在所述的任何实施例中，也可以使用该回填技术。
图8c示出所得的安装在载体524上的具有侧表面538a和顶表面538b的LED管芯538。使用图案化磨料500切割半导体材料晶片，同时将侧表面538a抛光达到光学质量，从而减少与切割晶片相关的时间和成本。另外，现有的切割晶片的方法会导致大量的管芯被切碎，而这里公开的研磨方法会导致较少的管芯切碎，这又大大地节省了成本。在整个表面的较大部分上切割晶片的另一优点是，切割速度对成品管芯尺寸的依赖性低得多。例如，使用常规的切割技术将大晶片单独化成非常小的管芯，这可能是非常费时的。
然后，将光学元件416的阵列(图7c)安装在LED管芯538的阵列上。如图8d所示，光学元件416与LED管芯538一对一地成对。成对的光学元件和LED管芯可以作为阵列使用，或者可以单独地使用。或者通过除去载体414和524，或者通过切穿载体414和524而使光学元件416和LED管芯538的每个组合单独化。
在一种可选的方法中，基底522层压在基底424b和424c上(图7b)。采用图案化磨料研磨穿过基底522、424c和424b中的全部或一些。因此，形成与LED粘结的光学元件的阵列，而不必将光学元件和半导体元件相互对准，并且不必执行分离的研磨步骤。
可以用很多方法中的任何方法将LED管芯538与光学元件416粘结。图9示出一种粘结的形式。图9示出单独化的成对的光学元件416和LED管芯538。可固化的树脂540封装LED管芯538和光学元件416，以将其成对地粘结在一起。
或者，如图10所示，在光学元件416和LED管芯538之间施加热熔粘合剂542。合适的热熔粘合剂的例子包括半结晶聚烯烃、热塑性聚酯和丙烯酸树脂。
在另一实施例中，用二氧化硅或者其它无机材料通过薄的等离子体辅助的或者常规的CVD方法涂布LED管芯538的表面538b、光学元件416的顶表面416b或者二者。然后，用热、压力、水或者其它化学剂的组合进行平面化和粘结处理。也可以通过用氢离子轰击这些表面中的至少一个来改善粘结性。另外，可以使用半导体晶片粘结技术，例如，如Q.-Y.Tong和U.Gsele在1999年的John Wiley &Sons、New York的Semiconductor Wafer Bonding中第4章和第10章中所述的那样。其它晶片粘结方法在美国专利No.5,915,193(Tong等人)和No.6,563,133(Tong)中有所描述。
所公开的制造或精加工光学元件和半导体的方法导致同时产生光学质量的精确定位的元件的阵列。将光学元件和光源例如LED粘结或耦合，二者使来自LED的光准直，并且从LED中引导出热。所得到的方法是有效的，并且产生高质量的产品。
权利要求
1.一种制造光源的方法，该方法包括用至少一种图案化磨料形成光学元件的阵列；以及将发光器件安装在每个光学元件上。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括形成发光器件的阵列；其中，所述发光器件的阵列安装在所述光学元件的阵列上，使得单独的发光器件与单独的光学元件对准。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学元件由选自下述材料的材料构成玻璃、方解石、蓝宝石、氧化锌、碳化硅、金刚石、聚合物膜及其组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学元件由具有至少约0.01cm2/s的热扩散率的材料构成。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学元件由所述图案化磨料成形，以使来自所述发光器件的光准直并且传递来自所述发光器件的热。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，每个发光器件由半导体材料构成。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案化磨料包括突起部，所述突起部形成限定所述光学元件的阵列的沟道。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，安装所述发光器件的步骤还包括将已安装的光学元件和发光器件封装在可固化的树脂中。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，安装所述发光器件的步骤还包括处理所述发光器件和所述光学元件的阵列中的至少之一的表面。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，处理所述表面的步骤包括采用无机材料通过薄的等离子体辅助的CVD法涂布所述表面，然后对所述表面进行平面化和粘结处理。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，处理所述表面的步骤包括采用无机材料通过常规的CVD法涂布所述表面，然后对所述表面进行平面化和粘结处理。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，处理所述表面的步骤包括用氢离子轰击所述表面。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，处理所述表面的步骤包括施加热熔粘合剂。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括使已安装所述发光器件的光学元件单独化。
15.一种制造光源的方法，该方法包括用至少一种图案化磨料形成光学元件的阵列；用所述至少一种图案化磨料形成发光器件的阵列；以及将所述发光器件的阵列安装在所述光学元件的阵列上，使得单独的发光器件与单独的光学元件对准。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，用第一图案化磨料形成所述光学元件的阵列，用第二图案化磨料形成所述发光器件的阵列。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述光学元件的阵列和所述发光器件的阵列同时形成。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述光学元件和所述发光器件具有至少一个小于约10mm的尺度。
全文摘要
本发明公开一种制造发光阵列的方法，该方法使用精确成形的图案化磨料研磨光学材料。一种或多种图案化磨料沿着光学材料的一个或多个相交轴线与光学材料接触和研磨。将所得到的精确成形并定位的光学元件与光源阵列对准和粘结。
文档编号G02B17/00GK101088177SQ200580044773
公开日2007年12月12日 申请日期2005年10月18日 优先权日2004年10月29日
发明者安德鲁·J·欧德科克, 凯瑟琳·A·莱瑟达尔, 奥勒斯特尔·小本森 申请人:3M创新有限公司