KR20220108095A - Led 어레이와 시준기 조립체의 정렬 - Google Patents

Led 어레이와 시준기 조립체의 정렬 Download PDF

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KR20220108095A
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라젠드라 디. 펜세
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메타 플랫폼즈 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

시준기 조립체를 LED들의 어레이와 정렬하기 위한 기술이 본 명세서에 개시된다. 특정 실시예에 따르면, 방법은 뒷판에 제1 복수의 접촉 패드 및 제2 복수의 접촉 패드를 형성하기 위해 리소그래피를 사용하는 단계; 복수의 다이를 상기 제1 복수의 접촉 패드에 본딩하는 단계로서, 상기 복수의 다이의 각각은 복수의 발광 다이오드를 포함하는, 상기 본딩 단계; 상기 제2 복수의 접촉 패드에 제1 복수의 특징부를 형성하는 단계; 및 조립체 상의 제2 복수의 특징부를 상기 제2 복수의 접촉 패드 상의 제1 복수의 특징부와 결합하는 것에 의해 상기 조립체 상의 복수의 렌즈를 상기 복수의 다이와 정렬하는 단계를 포함한다.

Description

LED 어레이와 시준기 조립체의 정렬
본 발명은 일반적으로 예를 들어, 인공 현실 시스템과 같은 기술과 결부하여 사용하기 위한 발광 다이오드(LED)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 시준기 조립체를 LED들의 어레이와 정렬하는 것에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 광학 에너지로 변환하고, 감소된 크기, 개선된 내구성, 및 증가된 효율성과 같은, 다른 광원들에 비해 많은 이득들을 제공한다. LED들은 텔레비전들, 컴퓨터 모니터들, 랩탑 컴퓨터들, 태블릿들, 스마트폰들, 투사 시스템들, 및 착용가능한 전자 디바이스들과 같은 많은 디스플레이 시스템들에서 광원들로서 사용될 수 있다. AlN, GaN, InN 등의 합금들과 같은 III족 질화물 반도체들에 기초한 마이크로 LED("μLED")는 이들의 작은 크기(예를 들어, 100 ㎛ 미만, 50 ㎛ 미만, 10 ㎛ 미만, 또는 5 ㎛ 미만의 선형 치수를 가짐), 높은 패킹 밀도(따라서 더 높은 해상도), 및 높은 밝기로 인해 다양한 디스플레이 적용들을 위해 개발되기 시작했다. 예를 들어, 상이한 컬러들(예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색)의 광을 방출하는 마이크로 LED들은 텔레비전 또는 근안 디스플레이 시스템과 같은, 디스플레이 시스템의 서브 픽셀들을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 시준기 조립체를 LED들의 어레이와 정렬하는 것에 관한 것이다. 일부 실시예에 따르면, 방법은 뒷판에 제1 복수의 접촉 패드 및 제2 복수의 접촉 패드를 형성하기 위해 리소그래피(lithography)를 사용하는 단계; 복수의 다이를 제1 복수의 접촉 패드에 본딩하는 단계로서, 복수의 다이의 각각은 복수의 발광 다이오드를 포함하는, 상기 본딩하는 단계; 제2 복수의 접촉 패드에 제1 복수의 특징부(feature)를 형성하는 단계; 및 조립체 상의 제2 복수의 특징부를 제2 복수의 접촉 패드 상의 제1 복수의 특징부와 결합하는 것에 의해 조립체 상의 복수의 렌즈를 복수의 다이와 정렬하는 단계를 포함한다.
제1 복수의 특징부는 가용성 재료를 포함하는 볼들일 수 있고, 제2 복수의 특징부는 시준기 조립체의 오목부들일 수 있다. 볼들의 각각은 구형 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 볼들의 각각은 직사각형 형상을 가질 수 있다. 복수의 렌즈의 각각은 시준 렌즈일 수 있다. 제1 복수의 접촉 패드 및 제2 복수의 접촉 패드는 동시에 형성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 방법은 뒷판에 복수의 접촉 패드 및 뒷판에 복수의 개구를 형성하기 위해 리소그래피를 사용하는 단계; 복수의 다이를 복수의 접촉 패드에 본딩하는 단계로서, 복수의 다이의 각각은 복수의 발광 다이오드를 포함하는, 상기 본딩하는 단계; 및 조립체의 복수의 특징부를 뒷판의 복수의 개구와 결합하는 것에 의해 조립체의 복수의 렌즈를 복수의 다이와 정렬하는 단계를 포함한다.
복수의 특징부는 시준기 조립체로부터의 돌출부들일 수 있다. 복수의 개구는 뒷판의 재배선 층(redistribution layer)을 통해 연장될 수 있다. 뒷판은 또한, 복수의 개구의 각각을 위한 금속 측벽을 포함할 수 있다. 복수의 렌즈의 각각은 시준 렌즈일 수 있다. 복수의 접촉 패드 및 복수의 개구는 동시에 형성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 디스플레이 프로젝터는 디스플레이 디바이스 및 시준기 조립체를 포함한다. 디스플레이 디바이스는 뒷판 및 복수의 다이를 포함한다. 복수의 다이의 각각의 다이는 복수의 발광 다이오드를 포함하고, 복수의 다이의 각각의 다이는 뒷판에 연결된다. 디스플레이 디바이스는 또한, 뒷판의 제1 복수의 특징부를 포함한다. 시준기 조립체는 복수의 렌즈 및 시준기 조립체의 제2 복수의 특징부를 포함한다. 뒷판의 제1 복수의 특징부는 복수의 다이가 복수의 렌즈와 정렬되도록 시준기 조립체의 제2 복수의 특징부와 결합된다.
제1 복수의 특징부는 가용성 재료를 포함하는 볼들일 수 있고 제2 복수의 특징부는 시준기 조립체의 오목부들일 수 있다. 볼들의 각각은 구형 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 볼들의 각각은 직사각형 형상을 가질 수 있다.
대안적으로, 제1 복수의 특징부는 뒷판의 개구들일 수 있고 제2 복수의 특징부는 시준기 조립체로부터의 돌출부들일 수 있다. 개구들은 뒷판의 재배선 층을 통해 연장될 수 있다. 뒷판은 또한, 개구들의 각각을 위한 금속 측벽을 포함할 수 있다.
이 요약은 청구된 요지의 핵심 또는 필수 특징들을 식별하도록 의도되지 않고, 청구된 요지의 범위를 결정하기 위해 단독으로 사용되도록 의도되지도 않는다. 요지는 본 발명의 전체 명세서의 적절한 부분들, 임의의 또는 모든 도면, 및 각각의 청구항을 참조함으로써 이해되어야 한다. 다른 특징들 및 예들과 함께 상기 언급된 내용은 다음의 명세서, 청구항들, 및 첨부 도면에서 하기에 더 상세하게 설명될 것이다.
예시적인 실시예는 다음 도면을 참조하여 하기에 상세하게 설명된다.
도 1은 특정 실시예에 따른 근안 디스플레이를 포함하는 인공 현실 시스템 환경의 일례의 간략화된 블록도.
도 2는 본 명세서에 개시된 예들 중 일부를 구현하기 위한 머리 착용 디스플레이(HMD) 디바이스 형태의 근안 디스플레이의 일례의 사시도.
도 3은 본 명세서에 개시된 예들 중 일부를 구현하기 위한 한 쌍의 안경들 형태의 근안 디스플레이의 일례의 사시도.
도 4는 특정 실시예에 따른 도파관 디스플레이를 포함하는 광학 투시 증강 현실 시스템의 일례를 도시한 도면.
도 5a는 특정 실시예에 따른 도파관 디스플레이를 포함하는 근안 디스플레이 디바이스의 일례를 도시한 도면.
도 5b는 특정 실시예에 따른 도파관 디스플레이를 포함하는 근안 디스플레이 디바이스의 일례를 도시한 도면.
도 6은 특정 실시예에 따른 증강 현실 시스템의 이미지 소스 조립체의 일례를 도시한 도면.
도 7a는 특정 실시예에 따른 수직 메사 구조를 가지는 발광 다이오드(LED)의 일례를 도시한 도면.
도 7b는 특정 실시예에 따른 포물선 메사 구조를 가지는 LED의 일례의 단면도.
도 8a는 특정 실시예에 따른 LED들의 어레이를 위한 다이 대 웨이퍼 본딩 방법의 일례를 도시한 도면.
도 8b는 특정 실시예에 따른 LED들의 어레이를 위한 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩 방법의 일례를 도시한 도면.
도 9a 내지 도 9d는 특정 실시예에 따른 LED들의 어레이를 위한 하이브리드 본딩 방법의 일례를 도시한 도면.
도 10은 특정 실시예에 따라 그 위에 제작된 2차 광학 구성요소들을 가지는 LED 어레이의 일례를 도시한 도면.
도 11은 도파관에 결합되는 LED들의 3개의 어레이를 포함하는 디스플레이 디바이스의 일례를 도시한 도면.
도 12는 뒷판에 배치되는 다이들과 시준 렌즈들을 정렬하기 위한 방법의 제1 예를 도시한 도면.
도 13a 및 도 13b는 뒷판에 배치되는 다이들과 시준 렌즈들을 정렬하기 위한 방법의 제2 예를 도시한 도면.
도 14는 특정 실시예에 따른 근안 디스플레이의 일례의 전자 시스템의 간략화된 블록도.
도면은 단지 예시의 목적들을 위해 본 발명의 실시예들을 묘사한다. 당업자는 다음의 설명으로부터, 도시된 구조들 및 방법들의 대안적인 실시예들이 본 발명의 원리들, 또는 설명된 이득들을 벗어나지 않고 이용될 수 있음을 용이하게 인식할 것이다.
첨부된 도면에서, 유사한 구성요소들 및/또는 특징부들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 게다가, 동일한 유형의 다양한 구성요소들은 참조 라벨 다음에 대시 및 유사한 구성요소들 사이를 구별하는 제2 라벨에 의해 구별될 수 있다. 명세서에서 제1 참조 라벨만 사용된 경우, 설명은 제2 참조 라벨과 상관 없이 동일한 제1 참조 라벨을 가지는 유사한 구성요소들 중 임의의 하나에 적용가능하다.
본 발명은 일반적으로, 발광 다이오드(LED)에 관한 것이다. 본 명세서에서 설명된 LED들은 인공 현실 시스템과 같은 다양한 기술과 결부하여 사용될 수 있다. 머리 착용 디스플레이(HMD) 또는 헤드업 디스플레이(heads-up display; HUD) 시스템과 같은 인공 현실 시스템은 일반적으로, 가상 환경에서 객체들을 묘사하는 인공 이미지들을 제공하도록 구성된 디스플레이를 포함한다. 디스플레이는 가상 현실(VR), 증강 현실(AR), 또는 혼합 현실(MR) 애플리케이션에서와 같이, 가상 객체들을 제공하거나 실제 객체들의 이미지들을 가상 객체들과 조합할 수 있다. 예를 들어, AR 시스템에서, 사용자는 예를 들어, 투명 디스플레이 안경들이나 렌즈들을 투시하거나(종종 광학 투시로서 언급됨) 카메라로 캡처한 주변 환경의 디스플레이된 이미지들을 뷰잉함으로써(종종 비디오 투시로서 언급됨) 가상 객체들의 디스플레이된 이미지들(예를 들어, 컴퓨터 생성 이미지(CGI)) 및 주변 환경 둘 모두를 뷰잉할 수 있다. 일부 AR 시스템들에서, 인공 이미지들은 LED 기반 디스플레이 서브 시스템을 사용하여 사용자들에게 제공될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "발광 다이오드(LED)"는 적어도 n-형 반도체 층, p-형 반도체 층, 및 n-형 반도체 층과 p-형 반도체 층 사이의 발광 영역(즉, 활성 영역)을 포함하는 광원을 언급한다. 발광 영역은 양자 우물들과 같은 하나 이상의 이종구조들을 형성하는 하나 이상의 반도체 층들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 영역은 각각이 다수의(예를 들어, 대략 2 내지 6개의) 양자 우물들을 포함하는, 하나 이상의 다수의 양자 우물(MQW)을 형성하는 다수의 반도체 층들을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "마이크로 LED" 또는 "μLED"는 칩의 선형 치수가 100 ㎛ 미만, 50 ㎛ 미만, 20 ㎛ 미만, 10 ㎛ 미만, 또는 더 작은 것과 같은 약 200 ㎛ 미만인 칩을 가지는 LED를 언급한다. 예를 들어, 마이크로 LED의 선형 치수는 6 ㎛, 5 ㎛, 4 ㎛, 2 ㎛만큼 작거나, 더 작을 수 있다. 일부 마이크로 LED들은 소수 캐리어 확산 길이와 유사한 선형 치수(예를 들어, 길이 또는 직경)를 가질 수 있다. 그러나, 본 명세서에서의 본 발명은 마이크로 LED들로 제한되지 않고, 또한 미니 LED들 및 대형 LED들에 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "본딩"은 접착제 본딩, 금속 대 금속 본딩, 금속 산화물 본딩, 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩, 다이 대 웨이퍼 본딩, 하이브리드 본딩, 납땜, 언더 범프 금속화(under-bump metallization) 등과 같은, 2개 이상의 디바이스들 및/또는 웨이퍼들을 물리적 및/또는 전기적으로 연결하기 위한 다양한 방법들을 언급할 수 있다. 예를 들어, 본딩 결합은 접착을 통해 2개 이상의 디바이스들 및/또는 웨이퍼들 둘 모두를 물리적으로 본딩하기 위해 경화성 접착제(예를 들어, 에폭시)를 사용할 수 있다. 금속 대 금속 본딩은 예를 들어, 납땜 인터페이스들(예를 들어, 패드들 또는 볼들), 도전성 접착제, 또는 금속들 사이의 용접된 접합부들을 사용한 와이어 본딩 또는 플립 칩 본딩을 포함할 수 있다. 금속 산화물 본딩은 각각의 표면에 금속 및 산화물 패턴을 형성하고, 산화물 섹션들을 함께 본딩하며 그런 다음, 금속 섹션들을 함께 본딩하여 도전성 경로를 생성할 수 있다. 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩은 임의의 중간 층들 없이 2개의 웨이퍼들(예를 들어, 실리콘 웨이퍼들 또는 다른 반도체 웨이퍼들)을 본딩할 수 있고 2개의 웨이퍼들의 표면들 사이의 화학적 본딩에 기초한다. 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩은 웨이퍼 세정 및 다른 전처리, 실온에서의 정렬 및 사전 본딩, 및 약 250℃ 또는 그 이상과 같은 승온들에서의 어닐링(annealing)을 포함할 수 있다. 다이 대 웨이퍼 본딩은 사전 형성된 칩의 특징부들을 웨이퍼의 드라이버들과 정렬하기 위해 하나의 웨이퍼의 범프들을 사용할 수 있다. 하이브리드 본딩은 예를 들어, 웨이퍼 세정, 하나의 웨이퍼의 접촉부들과 또 다른 웨이퍼의 접촉부들의 고정밀 정렬, 실온에서 웨이퍼들 내의 유전체 재료의 유전체 본딩, 및 예를 들어, 250 내지 300℃ 또는 그 이상에서의 어닐링에 의한 접촉부들의 금속 본딩을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "범프"는 일반적으로, 본딩 동안 사용되거나 형성된 금속 상호연결부를 언급할 수 있다.
다음 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 본 발명의 예들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 상세들이 제시된다. 그러나, 이들 특정 상세들 없이 다양한 예들이 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 예를 들어, 디바이스들, 시스템들, 구조들, 조립체들, 방법들, 및 다른 구성요소들은 예들을 불필요한 상세로 모호하게 하지 않기 위해 블록 다이어그램 형태의 구성요소들로서 도시될 수 있다. 다른 사례들에서, 잘 알려진 디바이스들, 프로세스들, 시스템들, 구조들, 및 기술은 예들을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 필요한 상세 없이 도시될 수 있다. 도면 및 설명은 제한하는 것이 되도록 의도되지 않는다. 본 발명에서 이용된 용어들 및 표현들은 설명의 용어들로서 그리고 제한하는 것이 아닌 것으로서 사용되며, 도시되거나 설명된 특징부들의 임의의 등가물들 또는 이들의 부분들을 배제하는 이러한 용어들 및 표현들을 사용함에 있어서 어떠한 의도도 존재하지 않는다. 단어 "예"는 본 명세서에서 "일례, 사례, 또는 예시의 역할을 함"을 의미하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 "예"로서 설명된 임의의 실시예 또는 설계는 반드시 다른 실시예들 또는 설계들보다 선호되거나 유리한 것으로서 해석될 필요는 없다.
도 1은 특정 실시예에 따른 근안 디스플레이(120)를 포함하는 인공 현실 시스템 환경(100)의 일례의 단순화된 블록도이다. 도 1에 도시된 인공 현실 시스템 환경(100)은 근안 디스플레이(120), 선택적 외부 영상 디바이스(150), 및 선택적 입력/출력 인터페이스(140)를 포함할 수 있으며, 이들의 각각은 선택적 콘솔(110)에 결합될 수 있다. 도 1이 하나의 근안 디스플레이(120), 하나의 외부 영상 디바이스(150), 및 하나의 입력/출력 인터페이스(140)를 포함하는 인공 현실 시스템 환경(100)의 일례를 도시하지만, 임의의 수의 이들 구성요소들은 인공 현실 시스템 환경(100)에 포함될 수 있거나, 구성요소들 중 임의의 것은 생략될 수 있다. 예를 들어, 콘솔(110)과 통신하는 하나 이상의 외부 영상 디바이스들(150)에 의해 모니터링된 다수의 근안 디스플레이들(120)이 존재할 수 있다. 일부 구성들에서, 인공 현실 시스템 환경(100)은 외부 영상 디바이스(150), 선택적 입력/출력 인터페이스(140), 및 선택적 콘솔(110)을 포함하지 않을 수 있다. 대안적인 구성들에서, 인공 현실 시스템 환경(100)에 상이하거나 부가적인 구성요소들이 포함될 수 있다.
근안 디스플레이(120)는 사용자에게 콘텐츠를 제공하는 머리 착용 디스플레이일 수 있다. 근안 디스플레이(120)에 의해 제공된 콘텐츠의 예들은 이미지들, 비디오들, 오디오, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예에서, 오디오는 근안 디스플레이(120), 콘솔(110), 또는 둘 모두로부터 오디오 정보를 수신하고, 오디오 정보에 기초하여 오디오 데이터를 제공하는 외부 디바이스(예를 들어, 스피커들 및/또는 헤드폰들)를 통해 제공될 수 있다. 근안 디스플레이(120)는 하나 이상의 강체들을 포함할 수 있으며, 이들은 서로 강성 또는 비 강성 결합될 수 있다. 강체들 사이의 강성 결합은 결합된 강체들로 하여금 단일 강성 개체의 역할을 하게 할 수 있다. 강체들 사이의 비 강성 결합은 강체들이 서로에 대해 이동하는 것을 허용할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 근안 디스플레이(120)는 한 쌍의 안경들을 포함하는 임의의 적합한 폼 팩터(form-factor)로 구현될 수 있다. 근안 디스플레이(120)의 일부 실시예는 도 2 및 도 3과 관련하여 하기에 또한 설명된다. 부가적으로, 다양한 실시예들에서, 본 명세서에서 설명된 기능은 근안 디스플레이(120) 외부의 환경의 이미지들과 인공 현실 콘텐츠(예를 들어, 컴퓨터 생성 이미지들)를 조합하는 헤드셋에서 사용될 수 있다. 따라서, 근안 디스플레이(120)는 사용자에게 증강 현실을 제공하기 위해 생성된 콘텐츠(예를 들어, 이미지들, 비디오, 사운드 등)로 근안 디스플레이(120) 외부의 물리적 현실 세계 환경의 이미지들을 증강할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 근안 디스플레이(120)는 디스플레이 전자 기기(122), 디스플레이 광학 기기(124), 및 눈 추적 유닛(130) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 근안 디스플레이(120)는 또한, 하나 이상의 로케이터(locator)들(126), 하나 이상의 위치 센서들(128), 및 관성 측정 유닛(IMU)(132)을 포함할 수 있다. 근안 디스플레이(120)는 눈 추적 유닛(130), 로케이터들(126), 위치 센서들(128), 및 IMU(132) 중 임의의 것을 생략하거나, 다양한 실시예들에서 부가적인 요소들을 포함할 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 근안 디스플레이(120)는 도 1과 결부하여 설명된 다양한 요소들의 기능을 조합하는 요소들을 포함할 수 있다.
디스플레이 전자 기기(122)는 예를 들어, 콘솔(110)로부터 수신된 데이터에 따라 사용자에게 이미지들을 디스플레이하거나 이들의 디스플레이를 용이하게 할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 디스플레이 전자 기기(122)는 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 무기 발광 다이오드(ILED) 디스플레이, 마이크로 발광 다이오드(μLED) 디스플레이, 능동 매트릭스 OLED 디스플레이(AMOLED), 투명 OLED 디스플레이(TOLED), 또는 일부 다른 디스플레이와 같은 하나 이상의 디스플레이 패널들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 근안 디스플레이(120)의 하나의 구현에서, 디스플레이 전자 기기(122)는 전면 TOLED 패널, 후면 디스플레이 패널, 및 전면 및 후면 디스플레이 패널들 사이의 광학 구성요소(예를 들어, 감쇠기, 편광기, 또는 회절 또는 스펙트럼 필름)를 포함할 수 있다. 디스플레이 전자 기기(122)는 적색, 녹색, 청색, 백색, 또는 황색과 같은 지배적인 컬러의 광을 방출하는 픽셀들을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 디스플레이 전자 기기(122)는 이미지 깊이의 주관적인 인식을 생성하기 위해 2차원 패널들에 의해 생성된 입체 효과들을 통해 3차원(3D) 이미지를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 전자 기기(122)는 각각 사용자의 좌측 눈 및 우측 눈 앞에 배치된 좌측 디스플레이 및 우측 디스플레이를 포함할 수 있다. 좌측 및 우측 디스플레이들은 입체 효과(즉, 이미지를 뷰잉하는 사용자에 의한 이미지 깊이의 인식)를 생성하기 위해 서로에 대해 수평으로 이동된 이미지의 사본(copy)들을 제공할 수 있다.
특정 실시예에서, 디스플레이 광학 기기(124)는 광학적으로 이미지 콘텐츠를 디스플레이하거나(예를 들어, 광학 도파관 및 커플러들을 사용하여) 디스플레이 전자 기기(122)로부터 수신된 이미지 광을 확대하고, 이미지 광과 관련된 광학 오류들을 정정하며, 정정된 이미지 광을 근안 디스플레이(120)의 사용자에게 제공할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 디스플레이 광학 기기(124)는 예를 들어, 기판, 광학 도파관들, 개구, 프레넬 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 필터, 입력/출력 커플러들, 또는 디스플레이 전자 기기(122)로부터 방출된 이미지 광에 영향을 미칠 수 있는 임의의 다른 적합한 광학 요소들과 같은 하나 이상의 광학 요소들을 포함할 수 있다. 디스플레이 광학 기기(124)는 조합에서의 광학 요소들의 상대적인 간격 및 배향을 유지하기 위해 기계적 결합들 뿐만 아니라, 상이한 광학 요소들의 조합을 포함할 수 있다. 디스플레이 광학 기기(124)의 하나 이상의 광학 요소들은 반사 방지 코팅, 반사 코팅, 필터링 코팅, 또는 상이한 광학 코팅들의 조합과 같은 광학 코팅을 가질 수 있다.
디스플레이 광학 기기(124)에 의한 이미지 광의 배율은 디스플레이 전자 기기(122)가 물리적으로 더 작고, 더 가볍고, 더 큰 디스플레이들보다 적은 전력을 소비하는 것을 허용할 수 있다. 부가적으로, 배율은 디스플레이된 콘텐츠의 시야를 증가시킬 수 있다. 디스플레이 광학 기기(124)에 의한 이미지 광의 배율의 양은 디스플레이 광학 기기(124)로부터 광학 요소들을 조정, 부가, 또는 제거함으로써 변경될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 광학 기기(124)는 디스플레이된 이미지들을 근안 디스플레이(120)보다 사용자의 눈로부터 더 멀리 있을 수 있는 하나 이상의 이미지 평면들에 투사할 수 있다.
디스플레이 광학 기기(124)는 또한, 2차원 광학 오류들, 3차원 광학 오류들, 또는 이들의 임의의 조합과 같은, 하나 이상의 유형들의 광학 오류들을 정정하도록 설계될 수 있다. 2차원 오류들은 2차원들에서 발생하는 광학 수차들을 포함할 수 있다. 2차원 오류들의 예시적인 유형들은 배럴 왜곡, 핀쿠션 왜곡, 종방향 색수차, 및 횡방향 색수차를 포함할 수 있다. 3차원 오류들은 3차원들에서 발생하는 광학 오류들을 포함할 수 있다. 3차원 오류들의 예시적인 유형들은 구형 수차, 코마틱 수차, 상면 만곡, 및 난시를 포함할 수 있다.
로케이터들(126)은 서로에 대해 및 근안 디스플레이(120)의 기준 지점에 대해 근안 디스플레이(120)의 특정 위치들에 위치된 객체들일 수 있다. 일부 구현예에서, 콘솔(110)은 인공 현실 헤드셋의 위치, 배향, 또는 둘 모두를 결정하기 위해 외부 영상 디바이스(150)에 의해 캡처된 이미지들에서 로케이터들(126)을 식별할 수 있다. 로케이터(126)는 LED, 코너 큐브 반사기, 반사 마커, 근안 디스플레이(120)가 동작하는 환경과 대조되는 일 유형의 광원, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 로케이터들(126)이 능동 구성요소들(예를 들어, LED들 또는 다른 유형들의 발광 디바이스들)인 실시예들에서, 로케이터들(126)은 가시광선 대역(예를 들어, 약 380 ㎚ 내지 750 ㎚)에서, 적외선(IR) 대역(예를 들어, 약 750 ㎚ 내지 1 ㎜)에서, 자외선 대역(예를 들어, 약 10 ㎚ 내지 약 380 ㎚)에서, 전자기 스펙트럼의 또 다른 부분에서, 또는 전자기 스펙트럼의 부분들의 임의의 조합에서 광을 방출할 수 있다.
외부 영상 디바이스(150)는 하나 이상의 카메라들, 하나 이상의 비디오 카메라들, 하나 이상의 로케이터들(126)을 포함하는 이미지들을 캡처할 수 있는 임의의 다른 디바이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 부가적으로, 외부 영상 디바이스(150)는 하나 이상의 필터들을 포함할 수 있다(예를 들어, 신호 대 잡음 비를 증가시키기 위해). 외부 영상 디바이스(150)는 외부 영상 디바이스(150)의 시야에서 로케이터들(126)로부터 방출되거나 반사된 광을 검출하도록 구성될 수 있다. 로케이터들(126)이 수동 요소들(예를 들어, 역반사기들)을 포함하는 실시예들에서, 외부 영상 디바이스(150)는 외부 영상 디바이스(150)의 광원으로 광을 역반사할 수 있는 로케이터들(126)의 일부 또는 전부를 조명하는 광원을 포함할 수 있다. 느린 교정 데이터는 외부 영상 디바이스(150)로부터 콘솔(110)로 전달될 수 있고, 외부 영상 디바이스(150)는 하나 이상의 영상 파라미터들(예를 들어, 초점 거리, 초점, 프레임 레이트, 센서 온도, 셔터 속도, 개구 등)을 조정하기 위해 콘솔(110)로부터 하나 이상의 교정 파라미터들을 수신할 수 있다.
위치 센서들(128)은 근안 디스플레이(120)의 동작에 응답하여 하나 이상의 측정 신호들을 생성할 수 있다. 위치 센서들(128)의 예들은 가속도계들, 자이로스코프들, 자력계들, 다른 동작 검출 또는 오류 정정 센서들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 위치 센서들(128)은 병진 동작(예를 들어, 앞/뒤, 위/아래, 또는 좌측/우측)을 측정하기 위해 다수의 가속도계들 및 회전 동작(예를 들어, 피치, 요(yaw), 또는 롤(roll))을 측정하기 위해 다수의 자이로스코프들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 다양한 위치 센서들은 서로 직교하도록 지향될 수 있다.
IMU(132)는 위치 센서들(128) 중 하나 이상으로부터 수신된 측정 신호들에 기초하여 빠른 교정 데이터를 생성하는 전자 디바이스일 수 있다. 위치 센서들(128)은 IMU(132) 외부, IMU(132) 내부, 또는 이들의 임의의 조합에 위치될 수 있다. 하나 이상의 위치 센서들(128)로부터의 하나 이상의 측정 신호들에 기초하여, IMU(132)는 근안 디스플레이(120)의 초기 위치에 대한 근안 디스플레이(120)의 추정된 위치를 나타내는 빠른 교정 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, IMU(132)는 시간에 따라 가속도계들로부터 수신된 측정 신호들을 통합하여 속도 벡터를 추정하고 시간에 따라 속도 벡터를 통합하여 근안 디스플레이(120)의 기준 지점의 추정된 위치를 결정할 수 있다. 대안적으로, IMU(132)는 샘플링된 측정 신호들을 콘솔(110)에 제공할 수 있고, 이는 빠른 교정 데이터를 결정할 수 있다. 기준 지점이 일반적으로, 공간의 지점으로서 정의될 수 있지만, 다양한 실시예들에서, 기준 지점은 또한, 근안 디스플레이(120) 내의 하나의 지점(예를 들어, IMU(132)의 중심)으로서 정의될 수 있다.
눈 추적 유닛(130)은 하나 이상의 눈 추적 시스템들을 포함할 수 있다. 눈 추적은 근안 디스플레이(120)에 대한 눈의 배향 및 위치를 포함하는 눈의 위치를 결정하는 것을 언급할 수 있다. 눈 추적 시스템은 하나 이상의 눈을 영상화하기 위해 영상 시스템을 포함할 수 있고 선택적으로 발광기를 포함할 수 있으며, 이는 눈에 의해 반사된 광이 영상 시스템에 의해 캡처될 수 있도록 눈으로 지향되는 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 눈 추적 유닛(130)은 가시 스펙트럼 또는 적외선 스펙트럼의 광을 방출하는 비 가간섭성 또는 가간섭성 광원(예를 들어, 레이저 다이오드), 및 사용자의 눈에 의해 반사된 광을 캡처하는 카메라를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 눈 추적 유닛(130)은 소형 레이더 유닛에 의해 방출된 반사된 전파들을 캡처할 수 있다. 눈 추적 유닛(130)은 눈을 다치게 하거나 신체적 불편함을 야기하지 않을 주파수들 및 세기들로 광을 방출하는 저 전력 발광기들을 사용할 수 있다. 눈 추적 유닛(130)은 눈 추적 유닛(130)에 의해 소비된 전체 전력을 감소시키면서(예를 들어, 눈 추적 유닛(130)에 포함된 영상 시스템 및 발광기에 의해 소비된 전력을 감소시킴) 눈 추적 유닛(130)에 의해 캡처된 눈의 이미지들의 대비를 증가시키도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 눈 추적 유닛(130)은 100밀리와트 미만의 전력을 소비할 수 있다.
근안 디스플레이(120)는 예를 들어, 사용자의 동공 간 거리(IPD)를 결정하고, 시선 방향을 결정하고, 깊이 단서(depth cue)들을 도입하고(예를 들어, 사용자의 메인 가시선 외부의 이미지를 블러링함), VR 매체들에서 사용자 상호작용에 대한 휴리스틱(heuristic)(예를 들어, 노출된 자극들의 함수로서 임의의 특정한 대상, 객체, 또는 프레임에 대해 소요된 시간)들을 수집하기 위해 눈의 배향, 사용자의 눈 중 적어도 하나의 배향에 부분적으로 기초하는 일부 다른 기능, 또는 이들의 임의의 조합을 사용할 수 있다. 배향이 사용자의 양쪽 눈에 대해 결정될 수 있기 때문에, 눈 추적 유닛(130)은 사용자가 보고 있는 곳을 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 시선의 방향을 결정하는 것은 결정된 사용자의 좌측 및 우측 눈의 방향들에 기초하여 수렴 지점을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 수렴 지점은 사용자의 눈의 2개의 중심와 축들이 교차하는 지점일 수 있다. 사용자의 시선의 방향은 수렴 지점 및 사용자의 눈의 동공 사이의 중간 지점을 지나는 라인의 방향일 수 있다.
입력/출력 인터페이스(140)는 사용자가 콘솔(110)로 동작 요청들을 전송하는 것을 허용하는 디바이스일 수 있다. 동작 요청은 특정한 동작을 수행하기 위한 요청일 수 있다. 예를 들어, 동작 요청은 애플리케이션을 시작 또는 종료하거나 애플리케이션 내에서 특정한 동작을 수행하기 위한 것일 수 있다. 입력/출력 인터페이스(140)는 하나 이상의 입력 디바이스들을 포함할 수 있다. 예시적인 입력 디바이스들은 키보드, 마우스, 게임 컨트롤러, 글러브, 버튼, 터치 스크린, 또는 동작 요청들을 수신하고 수신된 동작 요청들을 콘솔(110)에 전달하기 위한 임의의 다른 적합한 디바이스를 포함할 수 있다. 입력/출력 인터페이스(140)에 의해 수신된 동작 요청은 요청된 동작에 대응하는 동작을 수행할 수 있는 콘솔(110)에 전달될 수 있다. 일부 실시예에서, 입력/출력 인터페이스(140)는 콘솔(110)로부터 수신된 명령에 따라 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 입력/출력 인터페이스(140)는 동작 요청이 수신될 때, 또는 콘솔(110)이 요청된 동작을 수신했고 명령을 입력/출력 인터페이스(140)에 전달할 때 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 영상 디바이스(150)는 사용자의 동작을 결정하기 위해 사용자의 손 또는 컨트롤러(예를 들어, IR 광원을 포함할 수 있음)의 장소 또는 위치를 추적하는 것과 같은, 입력/출력 인터페이스(140)를 추적하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 근안 디스플레이(120)는 사용자의 동작을 결정하기 위해 사용자의 손 또는 컨트롤러의 장소 또는 위치를 추적하는 것과 같은, 입력/출력 인터페이스(140)를 추적하기 위해 하나 이상의 영상 디바이스들을 포함할 수 있다.
콘솔(110)은 외부 영상 디바이스(150), 근안 디스플레이(120), 및 입력/출력 인터페이스(140) 중 하나 이상으로부터 수신된 정보에 따라 사용자에게 제시하기 위한 콘텐츠를 근안 디스플레이(120)에 제공할 수 있다. 도 1에 도시된 예에서, 콘솔(110)은 애플리케이션 스토어(112), 헤드셋 추적 모듈(114), 인공 현실 엔진(116), 및 눈 추적 모듈(118)을 포함할 수 있다. 콘솔(110)의 일부 실시예는 도 1과 결부하여 설명된 것들과 상이하거나 부가적인 모듈들을 포함할 수 있다. 하기에 또한 설명된 기능은 본 명세서에서 설명된 것과 상이한 방식으로 콘솔(110)의 구성요소들 사이에 분산될 수 있다.
일부 실시예에서, 콘솔(110)은 프로세서 및 프로세서에 의해 실행 가능한 명령을 저장하는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 프로세서는 명령을 병렬로 실행하는 다수의 처리 장치들을 포함할 수 있다. 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 하드 디스크 드라이브, 탈착가능한 메모리, 또는 고체 상태 드라이브(예를 들어, 플래시 메모리 또는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM))와 같은 임의의 메모리일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 도 1과 결부하여 설명된 콘솔(110)의 모듈들은 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금 하기에 또한 설명된 기능을 수행하게 하는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체의 명령로서 인코딩될 수 있다.
애플리케이션 스토어(112)는 콘솔(110)에 의해 실행하기 위한 하나 이상의 애플리케이션을 저장할 수 있다. 애플리케이션은 프로세서에 의해 실행될 때, 사용자에게 제공하기 위한 콘텐츠를 생성하는 명령의 그룹을 포함할 수 있다. 애플리케이션에 의해 생성된 콘텐츠는 입력/출력 인터페이스(140)로부터 수신된 입력들 또는 사용자의 눈의 이동을 통해 사용자로부터 수신된 입력들에 응답할 수 있다. 애플리케이션의 예들은 게이밍 애플리케이션, 회의 애플리케이션, 비디오 재생 애플리케이션, 또는 다른 적합한 애플리케이션을 포함할 수 있다.
헤드셋 추적 모듈(114)은 외부 영상 디바이스(150)로부터의 느린 교정 정보를 사용하여 근안 디스플레이(120)의 이동을 추적할 수 있다. 예를 들어, 헤드셋 추적 모듈(114)은 근안 디스플레이(120)의 모델 및 느린 교정 정보로부터의 관찰된 로케이터들을 사용하여 근안 디스플레이(120)의 기준 지점의 위치들을 결정할 수 있다. 헤드셋 추적 모듈(114)은 또한, 빠른 교정 정보로부터의 위치 정보를 사용하여 근안 디스플레이(120)의 기준 지점의 위치들을 결정할 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 헤드셋 추적 모듈(114)은 근안 디스플레이(120)의 미래 위치를 예측하기 위해 빠른 교정 정보, 느린 교정 정보, 또는 이들의 임의의 조합의 부분들을 사용할 수 있다. 헤드셋 추적 모듈(114)은 근안 디스플레이(120)의 추정되거나 예측된 미래 위치를 인공 현실 엔진(116)에 제공할 수 있다.
인공 현실 엔진(116)은 인공 현실 시스템 환경(100) 내에서 애플리케이션을 실행하고 헤드셋 추적 모듈(114)로부터 근안 디스플레이(120)의 위치 정보, 근안 디스플레이(120)의 가속도 정보, 근안 디스플레이(120)의 속도 정보, 근안 디스플레이(120)의 예측된 미래 위치들, 또는 이들의 임의의 조합을 수신할 수 있다. 인공 현실 엔진(116)은 또한, 눈 추적 모듈(118)로부터 추정된 눈 위치 및 방향 정보를 수신할 수 있다. 수신된 정보에 기초하여, 인공 현실 엔진(116)은 사용자에게 제공하기 위해 근안 디스플레이(120)에 제공할 콘텐츠를 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신된 정보가 사용자가 좌측을 보았다는 것을 나타내면, 인공 현실 엔진(116)은 가상 환경에서 사용자의 눈 움직임을 미러링하는 근안 디스플레이(120)를 위한 콘텐츠를 생성할 수 있다. 부가적으로, 인공 현실 엔진(116)은 입력/출력 인터페이스(140)로부터 수신된 동작 요청에 응답하여 콘솔(110)에서 실행되는 애플리케이션 내에서 동작을 수행하고, 동작이 수행되었음을 나타내는 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 피드백은 근안 디스플레이(120)를 통한 시각적 또는 청취가능한 피드백 또는 입력/출력 인터페이스(140)를 통한 햅틱 피드백일 수 있다.
눈 추적 모듈(118)은 눈 추적 유닛(130)으로부터 눈 추적 데이터를 수신하고 눈 추적 데이터에 기초하여 사용자의 눈의 위치를 결정할 수 있다. 눈의 위치는 근안 디스플레이(120) 또는 그의 임의의 요소에 대한 눈의 방향, 위치, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 눈의 회전 축들이 안와에서의 눈의 위치의 함수로서 변경되기 때문에, 안와에서의 눈의 위치를 결정하는 것은 눈 추적 모듈(118)이 눈의 방향을 더 정확하게 결정하는 것을 허용할 수 있다.
도 2는 본 명세서에 개시된 예들 중 일부를 구현하기 위한 HMD 디바이스(200) 형태의 근안 디스플레이의 일례의 사시도이다. HMD 디바이스(200)는 예를 들어, VR 시스템, AR 시스템, MR 시스템, 또는 이들의 임의의 조합의 일부일 수 있다. HMD 디바이스(200)는 본체(220) 및 헤드 스트랩(230)을 포함할 수 있다. 도 2는 사시도에서 본체(220)의 하단 측면(223), 전면 측면(225), 및 좌측 측면(227)을 도시한다. 헤드 스트랩(230)은 조정가능하거나 연장가능한 길이를 가질 수 있다. HMD 디바이스(200)의 본체(220)와 헤드 스트랩(230) 사이에는 사용자가 HMD 디바이스(200)를 사용자의 머리에 착용하는 것을 허용하기 위한 충분한 공간이 존재할 수 있다. 다양한 실시예들에서, HMD 디바이스(200)는 부가적인, 더 적은, 또는 상이한 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, HMD 디바이스(200)는 예를 들어, 헤드 스트랩(230)이 아닌 하기의 도 3에 도시된 바와 같이 안경의 안경다리(temple)들 및 안경다리 팁들을 포함할 수 있다.
HMD 디바이스(200)는 컴퓨터 생성 요소들과 함께 물리적 현실 세계 환경의 가상 및/또는 증강 뷰들을 포함하는 매체들을 사용자에게 제공할 수 있다. HMD 디바이스(200)에 의해 제공된 매체들의 예들은 이미지들(예를 들어, 2차원(2D) 또는 3차원(3D) 이미지들), 비디오들(예를 들어, 2D 또는 3D 비디오들), 오디오, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이미지들 및 비디오들은 HMD 디바이스(200)의 본체(220)에 봉입된 하나 이상의 디스플레이 조립체들(도 2에 도시되지 않음)에 의해 사용자의 각각의 눈에 제공될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 하나 이상의 디스플레이 조립체들은 단일 전자 디스플레이 패널 또는 다수의 전자 디스플레이 패널들(예를 들어, 사용자의 각각의 눈에 대해 하나의 디스플레이 패널)을 포함할 수 있다. 전자 디스플레이 패널(들)의 예들은 예를 들어, LCD, OLED 디스플레이, ILED 디스플레이, μLED 디스플레이, AMOLED, TOLED, 일부 다른 디스플레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. HMD 디바이스(200)는 2개의 아이 박스(eye box) 영역들을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, HMD 디바이스(200)는 깊이 센서들, 동작 센서들, 위치 센서들, 및 눈 추적 센서들과 같은 다양한 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이들 센서들 중 일부는 감지를 위해 구조화된 광 패턴을 사용할 수 있다. 일부 구현예에서, HMD 디바이스(200)는 콘솔과 통신하기 위한 입력/출력 인터페이스를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, HMD 디바이스(200)는 HMD 디바이스(200) 내의 애플리케이션을 실행하고 다양한 센서로부터 HMD 디바이스(200)의 깊이 정보, 위치 정보, 가속도 정보, 속도 정보, 예측된 미래 위치들, 또는 이들의 임의의 조합을 수신할 수 있는 가상 현실 엔진(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 가상 현실 엔진에 의해 수신된 정보는 하나 이상의 디스플레이 조립체들에 대한 신호(예를 들어, 디스플레이 명령)를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, HMD 디바이스(200)는 서로에 대해 및 기준 지점에 대해 본체(220)의 고정된 위치들에 위치된 로케이터들(로케이터들(126)과 같은, 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 로케이터들의 각각은 외부 영상 디바이스에 의해 검출가능한 광을 방출할 수 있다.
도 3은 본 명세서에 개시된 예들 중 일부를 구현하기 위한 한 쌍의 안경들 형태의 근안 디스플레이(300)의 일례의 사시도이다. 근안 디스플레이(300)는 도 1의 근안 디스플레이(120)의 특정 구현일 수 있고, 가상 현실 디스플레이, 증강 현실 디스플레이, 및/또는 혼합 현실 디스플레이로서 동작하도록 구성될 수 있다. 근안 디스플레이(300)는 프레임(305) 및 디스플레이(310)를 포함할 수 있다. 디스플레이(310)는 콘텐츠를 사용자에게 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이(310)는 디스플레이 전자 장치 및/또는 디스플레이 광학 기기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 근안 디스플레이(120)에 대해 상기 설명된 바와 같이, 디스플레이(310)는 LCD 디스플레이 패널, LED 디스플레이 패널, 또는 광학 디스플레이 패널(예를 들어, 도파관 디스플레이 조립체)을 포함할 수 있다.
근안 디스플레이(300)는 프레임(305)에 또는 그 내부에 다양한 센서(350a, 350b, 350c, 350d, 및 350e)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서들(350a 내지 350e)은 하나 이상의 깊이 센서들, 동작 센서들, 위치 센서들, 관성 센서들, 또는 주변 광 센서들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서들(350a 내지 350e)은 상이한 방향들에서 상이한 시야들을 표현하는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 하나 이상의 이미지 센서들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서들(350a 내지 350e)은 근안 디스플레이(300)의 디스플레이된 콘텐츠를 제어하거나 영향을 미치고 및/또는 근안 디스플레이(300)의 사용자에게 대화형 VR/AR/MR 경험을 제공하기 위해 입력 디바이스들로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 센서들(350a 내지 350e)은 또한, 입체 영상을 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 근안 디스플레이(300)는 물리적 환경으로 광을 투사하기 위해 하나 이상의 조명기들(330)을 추가로 포함할 수 있다. 투사된 광은 상이한 주파수 대역들(예를 들어, 가시광선, 적외선, 자외선 등)과 관련될 수 있으며, 다양한 목적들을 충족시킬 수 있다. 예를 들어, 조명기(들)(330)는 센서들(350a 내지 350e)이 어두운 환경 내의 상이한 객체들의 이미지들을 캡처하는 것을 돕기 위해 어두운 환경(또는 적외선, 자외선 등의 세기가 낮은 환경)에서 광을 투사할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명기(들)(330)는 환경 내의 객체들에 특정 광 패턴들을 투사하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 조명기(들)(330)는 도 1과 관련하여 상기 설명된 로케이터들(126)과 같은 로케이터들로서 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 근안 디스플레이(300)는 또한, 고 해상도 카메라(340)를 포함할 수 있다. 카메라(340)는 시야에서 물리적 환경의 이미지들을 캡처할 수 있다. 캡처된 이미지들은 예를 들어, 가상 현실 엔진(예를 들어, 도 1의 인공 현실 엔진(116))에 의해 처리되어 캡처된 이미지들에 가상 객체들을 부가하거나 캡처된 이미지들의 물리적 객체들을 수정할 수 있으며, 처리된 이미지들은 AR 또는 MR 애플리케이션을 위해 디스플레이(310)에 의해 사용자에게 디스플레이될 수 있다.
도 4는 특정 실시예에 따른 도파관 디스플레이를 포함하는 광학 투시 증강 현실 시스템(400)의 일례를 도시한다. 증강 현실 시스템(400)은 프로젝터(410) 및 조합기(combiner)(415)를 포함할 수 있다. 프로젝터(410)는 광원 또는 이미지 소스(412) 및 프로젝터 광학 기기(414)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원 또는 이미지 소스(412)는 상기 설명된 하나 이상의 마이크로 LED 디바이스들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 소스(412)는 LCD 디스플레이 패널 또는 LED 디스플레이 패널과 같은 가상 객체들을 디스플레이하는 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 소스(412)는 가간섭성 또는 부분적으로 가간섭성인 광을 생성하는 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 소스(412)는 레이저 다이오드, 수직 공동 표면 방출 레이저, LED, 및/또는 상기 설명된 마이크로 LED를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 소스(412)는 복수의 광원들(예를 들어, 상기 설명된 마이크로 LED들의 어레이)을 포함할 수 있고, 각각은 원색(예를 들어, 적색, 녹색, 또는 청색)에 대응하는 단색 이미지 광을 방출한다. 일부 실시예에서, 이미지 소스(412)는 마이크로 LED들의 3개의 2차원 어레이를 포함할 수 있고, 여기서 마이크로 LED들의 각각의 2차원 어레이는 원색(예를 들어, 적색, 녹색, 또는 청색)의 광을 방출하도록 구성된 마이크로 LED들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 소스(412)는 공간 광 변조기와 같은 광학 패턴 생성기를 포함할 수 있다. 프로젝터 광학 기기(414)는 이미지 소스(412)로부터 조합기(415)로 광을 확장, 시준, 스캐닝, 또는 투사하는 것과 같은, 이미지 소스(412)로부터의 광을 조정(conditioning)할 수 있는 하나 이상의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 광학 구성요소들은 예를 들어, 하나 이상의 렌즈들, 액체 렌즈들, 미러들, 개구들, 및/또는 격자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 이미지 소스(412)는 마이크로 LED들의 하나 이상의 1차원 어레이 또는 세장형 2차원 어레이를 포함할 수 있고, 프로젝터 광학 기기(414)는 마이크로 LED들의 1차원 어레이 또는 세장형 2차원 어레이를 스캐닝하여 이미지 프레임들을 생성하도록 구성된 하나 이상의 1차원 스캐너들(예를 들어, 마이크로 미러들 또는 프리즘들)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로젝터 광학 기기(414)는 이미지 소스(412)로부터의 광의 스캐닝을 허용하는 복수의 전극들을 가지는 액체 렌즈(예를 들어, 액정 렌즈)를 포함할 수 있다.
조합기(415)는 프로젝터(410)로부터의 광을 조합기(415)의 기판(420)으로 결합하기 위한 입력 커플러(430)를 포함할 수 있다. 조합기(415)는 제1 파장 범위에서 광의 적어도 50%를 투과시키고 제2 파장 범위에서 광의 적어도 25%를 반사할 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 범위는 약 400 ㎚로부터 약 650 ㎚까지의 가시광선일 수 있고, 제2 파장 범위는 예를 들어, 약 800 ㎚로부터 약 1000 ㎚까지의 적외선 대역일 수 있다. 입력 커플러(430)는 체적 홀로그래픽 격자, 회절 광학 요소(DOE)(예를 들어, 표면 릴리프 격자), 기판(420)의 경사진 표면, 또는 굴절 커플러(예를 들어, 웨지(wedge) 또는 프리즘)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력 커플러(430)는 반사 체적 브래그 격자 또는 투과 체적 브래그 격자를 포함할 수 있다. 입력 커플러(430)는 가시광선에 대해 30%, 50%, 75%, 90%보다 크거나, 더 높은 결합 효율을 가질 수 있다. 기판(420) 내로 결합된 광은 예를 들어, 내부 전반사(TIR)를 통해 기판(420) 내에서 전파될 수 있다. 기판(420)은 한 쌍의 안경들의 렌즈 형태일 수 있다. 기판(420)은 평평하거나 만곡된 표면을 가질 수 있고, 유리, 석영, 플라스틱, 중합체, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 결정, 또는 세라믹과 같은 하나 이상의 유형들의 유전체 재료를 포함할 수 있다. 기판의 두께는 예를 들어, 약 1 ㎜미만으로부터 약 10 ㎜ 이상까지의 범위일 수 있다. 기판(420)은 가시광선에 대해 투명할 수 있다.
기판(420)은, 각각이 기판(420)으로부터 기판(420)에 의해 안내되고 그 안에서 전파하는 광의 적어도 일부를 추출하고, 추출된 광(460)을 증강 현실 시스템(400)의 사용자의 눈(490)이 증강 현실 시스템(400)이 사용 중일 때 위치될 수 있는 아이 박스(495)로 지향시키도록 구성된 복수의 출력 커플러들(440)을 포함할 수 있거나 이들에 결합될 수 있다. 복수의 출력 커플러들(440)은 디스플레이된 이미지가 더 넓은 영역에서 보이도록 아이 박스(495)의 크기를 증가시키기 위해 출사동(exit pupil)을 복제할 수 있다. 입력 커플러(430)로서, 출력 커플러들(440)은 격자 커플러들(예를 들어, 체적 홀로그래픽 격자들 또는 표면 릴리프 격자들), 다른 회절 광학 요소들(DOEs), 프리즘들 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력 커플러들(440)은 반사 체적 브래그 격자들 또는 투과형 체적 브래그 격자들을 포함할 수 있다. 출력 커플러들(440)은 상이한 위치들에서 상이한 결합(예를 들어, 회절) 효율들을 가질 수 있다. 기판(420)은 또한, 조합기(415) 앞의 환경으로부터의 광(450)이 약간의 손실을 갖고 또는 전혀 손실 없이 통과하는 것을 허용할 수 있다. 출력 커플러들(440)은 또한, 광(450)이 약간의 손실을 갖고 통과하는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 출력 커플러들(440)은 광(450)이 굴절되거나 그렇지 않으면, 출력 커플러들(440)을 약간의 손실을 갖고 통과할 수 있도록 광(450)에 대한 매우 낮은 회절 효율을 가질 수 있고, 따라서 추출된 광(460)보다 높은 세기를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 출력 커플러들(440)은 광(450)에 대해 높은 회절 효율을 가질 수 있고 약간의 손실을 갖고 특정 원하는 방향들(즉, 회절 각도들)로 광(450)을 회절시킬 수 있다. 결과적으로, 사용자는 조합기(415) 앞의 환경의 조합된 이미지들 및 프로젝터(410)에 의해 투사된 가상 객체들의 이미지들을 뷰잉할 수 있다.
도 5a는 특정 실시예에 따른 도파관 디스플레이(530)를 포함하는 근안 디스플레이(NED) 디바이스(500)의 일례를 도시한다. NED 디바이스(500)는 근안 디스플레이(120), 증강 현실 시스템(400), 또는 또 다른 유형의 디스플레이 디바이스의 일례일 수 있다. NED 디바이스(500)는 광원(510), 투사 광학 기기(520), 및 도파관 디스플레이(530)를 포함할 수 있다. 광원(510)은 적색 발광기들(512)의 패널, 녹색 발광기들(514)의 패널, 및 청색 발광기들(516)의 패널과 같은 상이한 컬러들에 대한 발광기들의 다수의 패널들을 포함할 수 있다. 적색 발광기들(512)은 어레이로 조직화되고; 녹색 발광기들(514)은 어레이로 조직화되며; 청색 발광기들(516)은 어레이로 조직화된다. 광원(510)에서 발광기들의 치수들 및 피치들은 작을 수 있다. 예를 들어, 각각의 발광기의 직경은 2 ㎛ 미만(예를 들어, 약 1.2 ㎛)일 수 있고 피치는 2 ㎛(예를 들어, 약 1.5 ㎛) 미만일 수 있다. 이와 같이, 각각의 적색 발광기들(512), 녹색 발광기들(514), 및 청색 발광기들(516)의 발광기들의 수는 960×720, 1280×720, 1440×1080, 1920×1080, 2160×1080, 또는 2560×1080 픽셀들과 같은, 디스플레이 이미지의 픽셀들의 수와 같거나 그보다 클 수 있다. 따라서, 디스플레이 이미지는 광원(510)에 의해 동시에 생성될 수 있다. 스캐닝 요소는 NED 디바이스(500)에서 사용되지 않을 수 있다.
도파관 디스플레이(530)에 도달하기 전에, 광원(510)에 의해 방출된 광은 렌즈 어레이를 포함할 수 있는 투사 광학 기기(520)에 의해 조정될 수 있다. 투사 광학 기기(520)는 광원(510)에 의해 방출된 광을 도파관 디스플레이(530)에 결합하기 위한 커플러(532)를 포함할 수 있는 도파관 디스플레이(530)로 시준하거나 집속할 수 있다. 도파관 디스플레이(530)에 결합된 광은 예를 들어, 도 4와 관련하여 상기 설명된 바와 같이 내부 전반사를 통해 도파관 디스플레이(530) 내에서 전파될 수 있다. 커플러(532)는 또한, 도파관 디스플레이(530)로부터 사용자의 눈(590)을 향해 도파관 디스플레이(530) 내에서 전파하는 광의 부분들을 결합할 수 있다.
도 5b는 특정 실시예에 따른 도파관 디스플레이(580)를 포함하는 근안 디스플레이(NED) 디바이스(550)의 일례를 도시한다. 일부 실시예에서, NED 디바이스(550)는 사용자의 눈(590)이 위치될 수 있는 이미지 필드에 광원(540)으로부터의 광을 투사하기 위해 스캐닝 미러(570)를 사용할 수 있다. NED 디바이스(550)는 근안 디스플레이(120), 증강 현실 시스템(400), 또는 또 다른 유형의 디스플레이 디바이스의 일례일 수 있다. 광원(540)은 적색 발광기들(542)의 다수의 행들, 녹색 발광기들(544)의 다수의 행들, 및 청색 발광기들(546)의 다수의 행들과 같은, 상이한 컬러들의 발광기들의 하나 이상의 행들 또는 하나 이상의 열들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적색 발광기들(542), 녹색 발광기들(544), 및 청색 발광기들(546)은 각각 N개의 행들을 포함할 수 있고, 각각의 행은 예를 들어, 2560개의 발광기들(픽셀들)을 포함한다. 적색 발광기들(542)은 어레이로 조직화되고; 녹색 발광기들(544)은 어레이로 조직화되며; 청색 발광기들(546)은 어레이로 조직화된다. 일부 실시예에서, 광원(540)은 각각의 컬러에 대한 단일 라인의 발광기들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(540)은 적색, 녹색, 및 청색들의 각각에 대한 발광기들의 다수의 열들을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 열은 예를 들어, 1080개의 발광기들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(540)에서 발광기들의 치수들 및/또는 피치들은 상대적으로 클 수 있고(예를 들어, 약 3 내지 5 ㎛), 따라서 광원(540)은 전체 디스플레이 이미지를 동시에 생성하기 위한 충분한 발광기들을 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 단일 컬러에 대한 발광기들의 수는 디스플레이 이미지의 픽셀들의 수(예를 들어, 2560×1080개의 픽셀들)보다 적을 수 있다. 광원(540)에 의해 방출된 광은 광의 시준되거나 발산하는 빔들의 세트일 수 있다.
스캐닝 미러(570)에 도달하기 전에, 광원(540)에 의해 방출된 광은 시준 렌즈들 또는 자유형 광학 요소(560)와 같은 다양한 광학 디바이스들에 의해 조정될 수 있다. 자유형 광학 요소(560)는 예를 들어, 광원(540)에 의해 방출된 광의 전파 방향을 예를 들어, 약 90°또는 그보다 크게 변경하는 것과 같은, 광원(540)에 의해 방출된 광을 스캐닝 미러(570)를 향해 지향시킬 수 있는 다면 프리즘 또는 또 다른 광 접힘 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 자유형 광학 요소(560)는 광을 스캐닝하도록 회전가능할 수 있다. 스캐닝 미러(570) 및/또는 자유형 광학 요소(560)는 광원(540)에 의해 방출된 광을, 광원(540)에 의해 방출된 광을 도파관 디스플레이(580)에 결합하기 위한 커플러(582)를 포함할 수 있는 도파관 디스플레이(580)에 반사 및 투사할 수 있다. 도파관 디스플레이(580)에 결합된 광은 예를 들어, 도 4와 관련하여 상기 설명된 바와 같이 내부 전반사를 통해 도파관 디스플레이(580) 내에서 전파될 수 있다. 커플러(582)는 또한, 도파관 디스플레이(580)로부터 사용자의 눈(590)을 향해 도파관 디스플레이(580) 내에서 전파하는 광의 부분들을 결합할 수 있다.
스캐닝 미러(570)는 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 미러 또는 임의의 다른 적합한 미러들을 포함할 수 있다. 스캐닝 미러(570)는 1차원 또는 2차원으로 스캐닝하기 위해 회전할 수 있다. 스캐닝 미러(570)가 회전함에 따라, 광원(540)에 의해 방출된 광은 전체 디스플레이 이미지가 도파관 디스플레이(580)에 투사되고 각각의 스캐닝 주기에서 도파관 디스플레이(580)에 의해 사용자의 눈(590)으로 지향될 수 있도록 도파관 디스플레이(580)의 또 다른 영역으로 지향될 수 있다. 예를 들어, 광원(540)이 하나 이상의 행들 또는 열들의 모든 픽셀들에 대한 발광기들을 포함하는 실시예들에서, 스캐닝 미러(570)는 이미지를 스캐닝하기 위해 열 또는 행 방향(예를 들어, x 또는 y 방향)으로 회전될 수 있다. 광원(540)이 하나 이상의 행들 또는 열들의 모든 픽셀들이 아닌 일부에 대한 발광기들을 포함하는 실시예들에서, 스캐닝 미러(570)는 디스플레이 이미지를 투사하기 위해 행 및 열 방향들 둘 모두(예를 들어, x 및 y 방향들 둘 모두)로 회전될 수 있다(예를 들어, 래스터 유형의 스캐닝 패턴을 사용하여).
NED 디바이스(550)는 미리 정의된 디스플레이 기간들에서 동작할 수 있다. 디스플레이 기간(예를 들어, 디스플레이 주기)은 전체 이미지가 스캐닝되거나 투사되는 시간의 지속기간을 언급할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 기간은 원하는 프레임 레이트의 역수일 수 있다. 스캐닝 미러(570)를 포함하는 NED 디바이스(550)에서, 디스플레이 기간은 또한, 스캐닝 기간 또는 스캐닝 주기로서 언급될 수 있다. 광원(540)에 의한 광 생성은 스캐닝 미러(570)의 회전과 동기화될 수 있다. 예를 들어, 각각의 스캐닝 주기는 다수의 스캐닝 단계들을 포함할 수 있고, 여기서 광원(540)은 각각의 스캐닝 단계에서 상이한 광 패턴을 생성할 수 있다.
각각의 스캐닝 주기에서, 스캐닝 미러(570)가 회전함에 따라, 디스플레이 이미지는 도파관 디스플레이(580) 및 사용자의 눈(590)에 투사될 수 있다. 디스플레이 이미지의 주어진 픽셀 위치의 실제 컬러 값 및 광 세기(예를 들어, 밝기)는 스캐닝 기간 동안 픽셀 위치를 조명하는 3가지 컬러들(예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색)의 광 빔들의 평균일 수 있다. 스캐닝 기간을 완료한 후에, 스캐닝 미러(570)는 다음 디스플레이 이미지의 처음 몇 행들에 대한 광을 투사하기 위해 초기 위치로 다시 되돌아갈 수 있거나 다음 디스플레이 이미지에 대한 광을 투사하기 위해 역방향 또는 스캐닝 패턴으로 회전할 수 있으며, 여기서 새로운 세트의 구동 신호들이 광원(540)에 공급될 수 있다. 스캐닝 미러(570)가 각각의 스캐닝 주기에서 회전함에 따라 동일한 프로세스가 반복될 수 있다. 이와 같이, 상이한 이미지들은 상이한 스캐닝 주기들에서 사용자의 눈(590)에 투사될 수 있다.
도 6은 특정 실시예에 따른 근안 디스플레이 시스템(600)의 이미지 소스 조립체(610)의 일례를 도시한다. 이미지 소스 조립체(610)는 예를 들어, 사용자의 눈에 투사될 디스플레이 이미지들을 생성할 수 있는 디스플레이 패널(640), 및 디스플레이 패널(640)에 의해 생성된 디스플레이 이미지들을 도 4 내지 도 5b에 대해 상기 설명된 바와 같이 도파관 디스플레이에 투사할 수 있는 프로젝터(650)를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(640)은 광원(642) 및 광원(642)을 위한 드라이버 회로(644)를 포함할 수 있다. 광원(642)은 예를 들어, 광원(510 또는 540)을 포함할 수 있다. 프로젝터(650)는 예를 들어, 자유형 광학 요소(560), 스캐닝 미러(570), 및/또는 상기 설명된 투사 광학 기기(520)를 포함할 수 있다. 근안 디스플레이 시스템(600)은 또한, 광원(642) 및 프로젝터(650)(예를 들어, 스캐닝 미러(570))를 동기적으로 제어하는 컨트롤러(620)를 포함할 수 있다. 이미지 소스 조립체(610)는 이미지 광을 생성하고 이를 도파관 디스플레이(530 또는 580)와 같은 도파관 디스플레이(도 6에 도시되지 않음)에 출력할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 도파관 디스플레이는 하나 이상의 입력 결합 요소에서 이미지 광을 수신하고, 수신된 이미지 광을 하나 이상의 출력 결합 요소로 안내할 수 있다. 입력 및 출력 결합 요소들은 예를 들어, 회절 격자, 홀로그램 격자, 프리즘, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 입력 결합 요소는 도파관 디스플레이에서 내부 전반사가 발생하도록 선택될 수 있다. 출력 결합 요소는 전체 내부 반사된 이미지 광의 부분들을 도파관 디스플레이 밖으로 결합할 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 광원(642)은 어레이 또는 매트릭스로 배열된 복수의 발광기들을 포함할 수 있다. 각각의 발광기는 적색 광, 청색 광, 녹색 광, 적외선 광 등과 같은 단색 광을 방출할 수 있다. RGB 컬러들이 본 발명에서 종종 논의되지만, 본 명세서에서 설명된 실시예들은 원색들로서 적색, 녹색, 및 청색을 사용하는 것으로 제한되지 않는다. 근안 디스플레이 시스템(600)의 원색들로서 다른 컬러들이 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 실시예에 따른 디스플레이 패널은 3개보다 많은 원색들을 사용할 수 있다. 광원(642)의 각각의 픽셀은 적색 마이크로 LED, 녹색 마이크로 LED, 및 청색 마이크로 LED를 포함하는 3개의 서브픽셀들을 포함할 수 있다. 반도체 LED는 일반적으로, 반도체 재료의 다수의 층들 내에 활성 발광 층을 포함한다. 반도체 재료의 다수의 층들은 상이한 화합물 물질들 또는 상이한 불순물들 및/또는 상이한 도핑 밀도들을 가지는 동일한 베이스 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 재료의 다수의 층들은 n-형 물질 층, 이종 구조들(예를 들어, 하나 이상의 양자 우물들)을 포함할 수 있는 활성 영역, 및 p-형 물질 층을 포함할 수 있다. 반도체 재료의 다수의 층들은 특정 배향을 가지는 기판의 표면에서 성장될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 추출 효율을 증가시키기 위해, 반도체 재료의 층들 중 적어도 일부를 포함하는 메사가 형성될 수 있다.
컨트롤러(620)는 광원(642) 및/또는 프로젝터(650)의 동작들과 같은, 이미지 소스 조립체(610)의 이미지 렌더링 동작들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(620)는 하나 이상의 디스플레이 이미지들을 렌더링하기 위해 이미지 소스 조립체(610)에 대한 명령을 결정할 수 있다. 명령은 디스플레이 명령 및 스캐닝 명령을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 명령은 이미지 파일(예를 들어, 비트맵 파일)을 포함할 수 있다. 디스플레이 명령은 예를 들어, 도 1과 관련하여 상기 설명된 콘솔(110)과 같은 콘솔로부터 수신될 수 있다. 스캐닝 명령은 이미지 광을 생성하기 위해 이미지 소스 조립체(610)에 의해 사용될 수 있다. 스캐닝 명령은 예를 들어, 이미지 광의 소스의 유형(예를 들어, 단색 또는 다색), 스캐닝 레이트, 스캐닝 장치의 방향, 하나 이상의 조명 파라미터들, 또는 이들의 임의의 조합을 명시할 수 있다. 컨트롤러(620)는 본 발명의 다른 양태들을 모호하게 하지 않도록 본 명세서에 도시되지 않은 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(620)는 디스플레이 디바이스의 그래픽 처리 유닛(GPU)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 컨트롤러(620)는 다른 종류들의 프로세서들일 수 있다. 컨트롤러(620)에 의해 수행된 동작들은 디스플레이를 위해 콘텐츠를 취하고 콘텐츠를 별개의 섹션들로 나누는 것을 포함할 수 있다. 컨트롤러(620)는 광원(642)의 개별적인 소스 요소에 대응하는 주소 및/또는 개별적인 소스 요소에 인가된 전기적 바이어스를 포함하는 스캐닝 명령을 광원(642)에 제공할 수 있다. 컨트롤러(620)는 사용자에게 궁극적으로 디스플레이된 이미지에서 픽셀들의 하나 이상의 행들에 대응하는 발광기들을 사용하여 별개의 섹션들을 순차적으로 제공하도록 광원(642)에 지시할 수 있다. 컨트롤러(620)는 또한, 프로젝터(650)에게 광의 상이한 조정들을 수행하도록 지시할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(620)는 도 5b와 관련하여 상기 설명된 바와 같이 도파관 디스플레이(예를 들어, 도파관 디스플레이(580))의 결합 요소의 상이한 영역들로 별개의 섹션들을 스캐닝하도록 프로젝터(650)를 제어할 수 있다. 이와 같이, 도파관 디스플레이의 출사동에서, 각각의 별개의 부분은 상이한 각각의 위치에서 제공된다. 각각의 개별적인 섹션이 상이한 각각의 시간에서 제공되지만, 별개의 섹션들의 제공 및 스캐닝은 사용자의 눈이 상이한 섹션들을 단일 이미지 또는 일련의 이미지들로 통합할 수 있도록 충분히 빠르게 발생한다.
이미지 프로세서(630)는 본 명세서에서 설명된 특징들을 수행하는데 전용인 범용 프로세서 및/또는 하나 이상의 애플리케이션 특정 회로들일 수 있다. 하나의 실시예에서, 범용 프로세서는 프로세서로 하여금 본 명세서에서 설명된 특정 프로세스들을 수행하게 하는 소프트웨어 명령을 실행하기 위해 메모리에 결합될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 이미지 프로세서(630)는 특정 특징들을 수행하는데 전용인 하나 이상의 회로들일 수 있다. 도 6의 이미지 프로세서(630)가 컨트롤러(620) 및 드라이버 회로(644)로부터 분리되는 독립형 유닛으로서 도시되지만, 이미지 프로세서(630)는 다른 실시예들에서 컨트롤러(620) 또는 드라이버 회로(644)의 서브 유닛일 수 있다. 즉, 이들 실시예들에서, 컨트롤러(620) 또는 드라이버 회로(644)는 이미지 프로세서(630)의 다양한 이미지 처리 기능을 수행할 수 있다. 이미지 프로세서(630)는 또한, 이미지 처리 회로로서 언급될 수 있다.
도 6에 도시된 예에서, 광원(642)은 컨트롤러(620) 또는 이미지 프로세서(630)로부터 전송된 데이터 또는 명령(예를 들어, 디스플레이 및 스캐닝 명령)에 기초하여 드라이버 회로(644)에 의해 구동될 수 있다. 하나의 실시예에서, 드라이버 회로(644)는 광원(642)의 다양한 발광기들에 연결되고 이들을 기계적으로 유지하는 회로 패널을 포함할 수 있다. 광원(642)은 컨트롤러(620)에 의해 설정되고 이미지 프로세서(630) 및 드라이버 회로(644)에 의해 잠재적으로 조정되는 하나 이상의 조명 파라미터들에 따라 광을 방출할 수 있다. 조명 파라미터는 광을 생성하기 위해 광원(642)에 의해 사용될 수 있다. 조명 파라미터는 예를 들어, 소스 파장, 펄스 레이트, 펄스 진폭, 빔 유형(연속 또는 펄싱됨), 방출된 광에 영향을 미칠 수 있는 다른 파라미터(들), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(642)에 의해 생성된 소스 광은 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광, 또는 이들의 임의의 조합의 다수의 빔들을 포함할 수 있다.
프로젝터(650)는 광원(642)에 의해 생성된 이미지 광의 집속, 조합, 조정, 또는 스캐닝과 같은 광학 기능의 세트를 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로젝터(650)는 조합 조립체, 광 조정 조립체, 또는 스캐닝 미러 조립체를 포함할 수 있다. 프로젝터(650)는 광원(642)으로부터의 광을 광학적으로 조정하고 잠재적으로 재지향시키는 하나 이상의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 광의 조정의 하나의 예는 하나 이상의 광학 오류들(예를 들어, 상면 만곡, 색수차 등)에 대한 확장, 시준, 교정, 광의 일부 다른 조정들, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 광을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 프로젝터(650)의 광학 구성요소들은 예를 들어, 렌즈들, 미러들, 개구들, 격자들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
프로젝터(650)는 그것의 하나 이상의 반사 및/또는 굴절 부분들을 통해 이미지 광을 재지향시킬 수 있어서 이미지 광이 도파관 디스플레이를 향해 특정 배향들로 투사되게 한다. 이미지 광이 도파관 디스플레이를 향해 재지향되는 위치는 하나 이상의 반사 및/또는 굴절 부분들의 특정 배향들에 의존할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로젝터(650)는 적어도 2개의 차원들로 스캐닝하는 단일 스캐닝 미러를 포함한다. 다른 실시예들에서, 프로젝터(650)는 각각이 서로 직교하는 방향들로 스캐닝하는 복수의 스캐닝 미러들을 포함할 수 있다. 프로젝터(650)는 래스터 스캐닝(수평 또는 수직), 이중 공진 스캐닝, 또는 이들의 임의의 조합을 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로젝터(650)는 2개의 차원들을 따라 스캐닝하고 사용자의 눈에 제공된 매체들의 2차원 투사된 이미지를 생성하기 위해 특정 진동 주파수로 수평 및/또는 수직 방향들을 따라 제어된 진동을 수행할 수 있다. 다른 실시예들에서, 프로젝터(650)는 하나 이상의 스캐닝 미러들과 유사하거나 동일한 기능을 제공할 수 있는 렌즈 또는 프리즘을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 소스 조립체(610)는 프로젝터를 포함하지 않을 수 있으며, 여기서 광원(642)에 의해 방출된 광은 도파관 디스플레이에 직접적으로 입사될 수 있다.
반도체 LED들에서, 광자들은 일반적으로, 활성 영역(예를 들어, 하나 이상의 반도체 층들) 내에서 전자들과 정공들의 재조합을 통해 특정 내부 양자 효율로 생성되며, 여기서 내부 양자 효율은 광자들을 방출하는 활성 영역의 복사 전자 정공 재조합의 비율이다. 생성된 광은 그런 다음, 특정한 방향으로 또는 특정한 입체각 내에서 LED들로부터 추출될 수 있다. LED로부터 추출된 방출된 광자들의 수와 LED를 통과하는 전자들의 수 사이의 비는 외부 양자 효율로서 언급되고, 이는 LED가 주입된 전자들을 디바이스로부터 추출되는 광자들로 얼마나 효율적으로 변환하는지를 설명한다.
외부 양자 효율은 주입 효율, 내부 양자 효율, 및 추출 효율에 비례할 수 있다. 주입 효율은 활성 영역으로 주입되는 디바이스를 통과하는 전자들의 비율을 언급한다. 추출 효율은 디바이스에서 탈출하는 활성 영역에서 생성된 광자들의 비율이다. LED들, 특히 물리적 치수들이 감소된 마이크로 LED들에 대해, 내부 및 외부 양자 효율을 개선하고 및/또는 방출 스펙트럼을 제어하는 것이 도전적일 수 있다. 일부 실시예에서, 광 추출 효율을 증가시키기 위해, 반도체 재료의 층들의 적어도 일부를 포함하는 메사가 형성될 수 있다.
도 7a는 수직 메사 구조를 가지는 LED(700)의 일례를 도시한다. LED(700)는 광원(510, 540, 또는 642)에서의 발광기일 수 있다. LED(700)는 반도체 재료의 다수의 층들과 같은 무기 재료로 만들어진 마이크로 LED일 수 있다. 적층-형 반도체 발광 디바이스는 III-V족 반도체 재료의 다수의 층들을 포함할 수 있다. III-V족 반도체 재료는 질소(N), 인(P), 비소(As), 또는 안티몬(Sb)과 같은 V족 원소와 조합하여, 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 또는 인듐(In)과 같은 하나 이상의 III족 원소들을 포함할 수 있다. III-V족 반도체 재료의 V족 원소가 질소를 포함할 때, III-V족 반도체 재료는 III-질화물 물질로서 언급된다. 적층-형 반도체 발광 디바이스는 기상 에피택시(VPE), 액상 에피택시(LPE), 분자 빔 에피택시(MBE), 또는 금속유기 화학 증기 증착(MOCVD)과 같은 기술을 사용하여 기판에 다수의 에피택시 층들을 성장시킴으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 반도체 재료의 층들은 GaN, GaAs, 또는 GaP 기판과 같은 특정 결정 격자 방향(예를 들어, 극성, 비극성, 또는 반극성 방향)을 가지는 기판, 또는 사파이어, 탄화규소, 실리콘, 산화 아연, 질화 붕소, 알루민산 리튬, 니오브산 리튬, 게르마늄, 질화 알루미늄, 갈산 리튬, 부분적으로 치환된 스피넬들, 또는 베타 LiA102 구조를 공유하는 4차 정방정계 산화물들을 포함하지만 이로 제한되지 않는 기판에 층별로 성장될 수 있고, 여기서 기판은 특정 방향으로 절단되어 특정 평면을 성장 표면으로서 노출시킬 수 있다.
도 7a에 도시된 예에서, LED(700)는 기판(710)을 포함할 수 있고, 기판은 예를 들어, 사파이어 기판 또는 GaN 기판을 포함할 수 있다. 반도체 층(720)은 기판(710)에서 성장될 수 있다. 반도체 층(720)은 GaN과 같은 III-V족 물질을 포함할 수 있고, p-도핑(예를 들어, Mg, Ca, Zn, 또는 Be로)되거나 n-도핑(예를 들어, Si 또는 Ge로)될 수 있다. 하나 이상의 활성 층들(730)은 활성 영역을 형성하기 위해 반도체 층(720)에서 성장될 수 있다. 활성 층(730)은 하나 이상의 InGaN 층들, 하나 이상의 AlInGaP 층들, 및/또는 하나 이상의 GaN 층들과 같은 III-V족 물질들을 포함할 수 있고, 이들은 하나 이상의 양자 우물들 또는 MQW들과 같은 하나 이상의 이종구조들을 형성할 수 있다. 반도체 층(740)은 활성 층(730)에서 성장될 수 있다. 반도체 층(740)은 GaN과 같은 III-V족 물질을 포함할 수 있고, p-도핑(예를 들어, Mg, Ca, Zn, 또는 Be로)되거나 n-도핑(예를 들어, Si 또는 Ge로)될 수 있다. 반도체 층(720) 및 반도체 층(740) 중 하나는 p-형 층일 수 있고 다른 하나는 n-형 층일 수 있다. 반도체 층(720) 및 반도체 층(740)은 발광 영역을 형성하기 위해 활성 층(730)을 샌드위치(sandwich)한다. 예를 들어, LED(700)는 마그네슘으로 도핑된 p-형 GaN의 층과 실리콘 또는 산소로 도핑된 n-형 GaN의 층 사이에 위치된 InGaN의 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, LED(700)는 아연 또는 마그네슘으로 도핑된 p-형 AlInGaP의 층과 셀레늄, 실리콘, 또는 텔루륨으로 도핑된 n-형 AlInGaP의 층 사이에 위치된 AlInGaP의 층을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 전자 차단 층(EBL)(도 7a에 도시되지 않음)은 활성 층(730)과 반도체 층(720) 또는 반도체 층(740) 중 적어도 하나 사이에 층을 형성하기 위해 성장될 수 있다. EBL은 전자 누설 전류를 감소시키고 LED의 효율을 개선할 수 있다. 일부 실시예에서, P+ 또는 P++ 반도체 층과 같은 고농도로 도핑된 반도체 층(750)은 반도체 층(740)에 형성되고 오믹 접촉을 형성하며 디바이스의 접촉 임피던스를 감소시키기 위한 접촉 층의 역할을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 전도 층(760)은 고농도로 도핑된 반도체 층(750)에 형성될 수 있다. 전도 층(760)은 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 Al/Ni/Au 필름을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 전도 층(760)은 투명 ITO 층을 포함할 수 있다.
반도체 층(720)(예를 들어, n-GaN 층)과 접촉하고 LED(700)로부터 활성 층(730)에 의해 방출된 광을 더 효율적으로 추출하기 위해, 반도체 재료 층들(고농도로 도핑된 반도체 층(750), 반도체 층(740), 활성 층(730), 및 반도체 층(720))은 반도체 층(720)을 노출시키고 층들(720 내지 760)을 포함하는 메사 구조를 형성하기 위해 에칭될 수 있다. 메사 구조는 디바이스 내에 캐리어들을 가둘 수 있다. 메사 구조를 에칭하는 것은 성장 평면들과 직교할 수 있는 메사 측벽들(732)의 형성을 초래할 수 있다. 메사 구조의 측벽들(732)에는 패시베이션 층(770)이 형성될 수 있다. 패시베이션 층(770)은 SiO2 층과 같은 산화물 층을 포함할 수 있고, LED(700) 밖으로 방출된 광을 반사하는 반사기의 역할을 할 수 있다. Al, Au, Ni, Ti, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 금속 층을 포함할 수 있는 접촉 층(780)은 반도체 층(720)에 형성될 수 있고 LED(700)의 전극의 역할을 할 수 있다. 게다가, Al/Ni/Au 금속 층과 같은 또 다른 접촉 층(790)은 전도 층(760)에 형성될 수 있고 LED(700)의 또 다른 전극의 역할을 할 수 있다.
접촉 층들(780 및 790)에 전압 신호가 인가될 때, 활성 층(730)에서 전자들 및 정공들이 재조합할 수 있고, 여기서 전자들과 정공들의 재조합은 광자 방출을 야기할 수 있다. 방출된 광자들의 파장 및 에너지는 활성 층(730)의 가전자대와 전도대 사이의 에너지 대역갭에 의존할 수 있다. 예를 들어, InGaN 활성 층들은 녹색 또는 청색 광을 방출할 수 있고, AlGaN 활성 층들은 청색을 자외선 광으로 방출할 수 있고, AlInGaP 활성 층들은 적색, 주황색, 황색, 또는 녹색 광을 방출할 수 있다. 방출된 광자들은 패시베이션 층(770)에 의해 반사될 수 있고 상단(예를 들어, 전도 층(760) 및 접촉 층(790)) 또는 하단(예를 들어, 기판(710))으로부터 LED(700)를 빠져나갈 수 있다.
일부 실시예에서, LED(700)는 방출된 광을 집속하거나 시준하거나 방출된 광을 도파관으로 결합하기 위해, 기판(710)과 같은 발광 표면에, 렌즈와 같은 하나 이상의 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, LED는 평면형, 원추형, 반 포물선형, 또는 포물선형과 같은 또 다른 형상의 메사를 포함할 수 있으며, 메사의 베이스 영역은 원형, 직사각형, 육각형, 또는 삼각형일 수 있다. 예를 들어, LED는 만곡된 형상(예를 들어, 포물면 형상) 및/또는 비 만곡된 형상(예를 들어, 원추 형상)의 메사를 포함할 수 있다. 메사는 절두형 원추이거나 절두형 원추가 아닐 수 있다.
도 7b는 포물선 메사 구조를 가지는 LED(705)의 일례의 단면도이다. LED(700)와 유사하게, LED(705)는 III-V족 반도체 재료의 다수의 층들과 같은, 반도체 재료의 다수의 층들을 포함할 수 있다. 반도체 재료 층들은 GaN 기판 또는 사파이어 기판과 같은 기판(715)에 에피택셜 성장될 수 있다. 예를 들어, 반도체 층(725)은 기판(715)에서 성장될 수 있다. 반도체 층(725)은 GaN과 같은 III-V족 물질을 포함할 수 있고, p-도핑(예를 들어, Mg, Ca, Zn, 또는 Be로)되거나 n-도핑(예를 들어, Si 또는 Ge로)될 수 있다. 하나 이상의 활성 층(735)은 반도체 층(725)에서 성장될 수 있다. 활성 층(735)은 하나 이상의 InGaN 층들, 하나 이상의 AlInGaP 층들, 및/또는 하나 이상의 GaN 층들과 같은 III-V족 물질들을 포함할 수 있으며, 이들은 하나 이상의 양자 우물들과 같은 하나 이상의 이종구조들을 형성할 수 있다. 반도체 층(745)은 활성 층(735)에서 성장될 수 있다. 반도체 층(745)은 GaN과 같은 III-V족 물질을 포함할 수 있고, p-도핑(예를 들어, Mg, Ca, Zn, 또는 Be로) 또는 n-도핑(예를 들어, Si 또는 Ge로)될 수 있다. 반도체 층(725) 및 반도체 층(745) 중 하나는 p-형 층일 수 있고 다른 하나는 n-형 층일 수 있다.
반도체 층(725)(예를 들어, n-형 GaN 층)과 접촉하고 LED(705)로부터 활성 층(735)에 의해 방출된 광을 더 효율적으로 추출하기 위해, 반도체 층들이 에칭되어 반도체 층(725)을 노출시키고 층들(725 내지 745)을 포함하는 메사 구조를 형성할 수 있다. 메사 구조는 디바이스의 주입 영역 내에 캐리어들을 가둘 수 있다. 메사 구조를 에칭하는 것은 층들(725 내지 745)의 결정 성장과 관련된 성장 평면들과 평행하지 않거나, 일부 경우들에 직교할 수 있는 메사 측벽들(본 명세서에서 면(facet)들로서 또한 언급됨)의 형성을 초래할 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, LED(705)는 평평한 상단을 포함하는 메사 구조를 가질 수 있다. 유전체 층(775)(예를 들어, SiO2 또는 SiNx)은 메사 구조의 면들에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 유전체 층(775)은 유전체 재료의 다수의 층들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 층(795)은 유전체 층(775)에 형성될 수 있다. 금속 층(795)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 또는 이들의 임의의 조합과 같은 하나 이상의 금속 또는 금속 합금 재료들을 포함할 수 있다. 유전체 층(775) 및 금속 층(795)은 기판(715)을 향해 활성 층(735)에 의해 방출된 광을 반사할 수 있는 메사 반사기를 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 메사 반사기는 포물선 형상이어서 방출된 광을 적어도 부분적으로 시준할 수 있는 포물선 반사기의 역할을 할 수 있다.
전기 접촉부(765) 및 전기 접촉부(785)는 전극들의 역할을 하기 위해 반도체 층(745) 및 반도체 층(725)에 각각 형성될 수 있다. 전기 접촉부(765) 및 전기 접촉부(785)는 각각, Al, Au, Pt, Ag, Ni, Ti, Cu, 또는 이들의 임의의 조합(예를 들어, Ag/Pt/Au 또는 Al/Ni/Au)과 같은 도전성 재료를 포함할 수 있으며, LED(705)의 전극들의 역할을 할 수 있다. 도 7b에 도시된 예에서, 전기 접촉부(785)는 n-접촉부일 수 있고, 전기 접촉부(765)는 p-접촉부일 수 있다. 전기 접촉부(765) 및 반도체 층(745)(예를 들어, p-형 반도체 층)은 활성 층(735)에 의해 방출된 광을 기판(715)을 향해 다시 반사하기 위한 후면 반사기를 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 전기 접촉부(765) 및 금속 층(795)은 동일한 재료(들)를 포함하고 동일한 공정들을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 전기 접촉부들(765 및 785)과 반도체 층들 사이의 중간 전도 층으로서 부가적인 전도 층(도시되지 않음)이 포함될 수 있다.
접촉부들(765 및 785)에 걸쳐 전압 신호가 인가될 때, 활성 층(735)에서 전자들 및 정공들이 재조합할 수 있다. 전자들과 정공들의 재조합은 광자 방출을 야기할 수 있고, 따라서 광을 생성한다. 방출된 광자들의 파장 및 에너지는 활성 층(735)의 가전자대와 전도대 사이의 에너지 밴드갭에 의존할 수 있다. 예를 들어, InGaN 활성 층들은 녹색 또는 청색광을 방출할 수 있고, AlInGaP 활성 층들은 적색, 주황색, 황색, 또는 녹색 광을 방출할 수 있다. 방출된 광자들은 많은 상이한 방향들로 전파될 수 있고, 메사 반사기 및/또는 후면 반사기에 의해 반사될 수 있으며 예를 들어, 도 7b에 도시된 하단 측면(예를 들어, 기판(715))으로부터 LED(705)를 빠져나갈 수 있다. 렌즈 또는 격자와 같은 하나 이상의 다른 2차 광학 구성요소들은 기판(715)과 같은 발광 표면에 형성되어, 방출된 광을 집속하거나 시준하고 및/또는 방출된 광을 도파관에 결합할 수 있다.
상기 언급된 LED들의 1차원 또는 2차원 어레이는 웨이퍼에 제조되어 광원들(예를 들어, 광원(642))을 형성할 수 있다. 드라이버 회로들(예를 들어, 드라이버 회로(644))은 예를 들어, CMOS 공정들을 사용하여 실리콘 웨이퍼에 제작될 수 있다. 웨이퍼들의 LED들 및 드라이버 회로들은 다이싱되고, 그런 다음 함께 본딩될 수 있거나, 웨이퍼 레벨에서 본딩되고, 그런 다음 다이싱될 수 있다. LED들 및 드라이버 회로들을 본딩하기 위해 접착제 본딩, 금속 대 금속 본딩, 금속 산화물 본딩, 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩, 다이 대 웨이퍼 본딩, 하이브리드 본딩 등과 같은 다양한 본딩 기술이 사용될 수 있다.
도 8a는 특정 실시예에 따른 LED들의 어레이를 위한 다이 대 웨이퍼 본딩 방법의 일례를 도시한다. 도 8a에 도시된 예에서, LED 어레이(801)는 캐리어 기판(805)의 복수의 LED들(807)을 포함할 수 있다. 캐리어 기판(805)은 GaAs, InP, GaN, AlN, 사파이어, SiC, Si 등과 같은 다양한 재료를 포함할 수 있다. LED들(807)은 본딩을 수행하기 전에, 예를 들어, 다양한 에피택셜 층들을 성장시키고, 메사 구조들을 형성하며, 전기 접촉부들 또는 전극들을 형성함으로써 제작될 수 있다. 에피택셜 층들은 GaN, InGaN, (AlGaIn)P, (AlGaIn)AsP, (AlGaIn)AsN, (AlGaIn)Pas, (Eu:InGa)N, (AlGaIn)N 등과 같은 다양한 재료를 포함할 수 있으며, n-형 층, p-형 층, 및 하나 이상의 양자 우물들 또는 MQW들과 같은 하나 이상의 이종구조들을 포함하는 활성 층을 포함할 수 있다. 전기 접촉부들은 금속 또는 금속 합금과 같은 다양한 도전성 재료들을 포함할 수 있다.
웨이퍼(803)는 그 위에 수동 또는 능동 집적 회로들(예를 들어, 드라이버 회로들(811))이 제작된 베이스 층(809)을 포함할 수 있다. 베이스 층(809)은 예를 들어, 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있다. 드라이버 회로들(811)은 LED들(807)의 동작들을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 LED(807)에 대한 드라이버 회로는 2개의 트랜지스터들 및 하나의 커패시터를 가지는 2T1C 픽셀 구조를 포함할 수 있다. 웨이퍼(803)는 또한, 본딩 층(813)을 포함할 수 있다. 본딩 층(813)은 금속, 산화물, 유전체, CuSn, AuTi 등과 같은 다양한 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 패턴화된 층(815)은 본딩 층(813)의 표면에 형성될 수 있고, 여기서 패턴화된 층(815)은 Cu, Ag, Au, Al 등과 같은 도전성 재료로 형성된 금속 그리드를 포함할 수 있다.
LED 어레이(801)는 본딩 층(813) 또는 패턴화된 층(815)을 통해 웨이퍼(803)에 본딩될 수 있다. 예를 들어, 패턴화된 층(815)은 LED 어레이(801)의 LED들(807)을 웨이퍼(803)의 대응하는 드라이버 회로들(811)과 정렬시키기 위해 사용될 수 있는 CuSn, AuSn, 또는 나노 다공성 Au와 같은 다양한 재료로 형성된 금속 패드들 또는 범프들을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, LED들(807)이 드라이버 회로들(811)에 대응하는 각각의 금속 패드들 또는 범프들과 접촉할 때까지 LED 어레이(801)는 웨이퍼(803)를 향해 운반될 수 있다. LED들(807)의 일부 또는 전부는 드라이버 회로들(811)과 정렬될 수 있고, 그런 다음 금속 대 금속 본딩과 같은 다양한 본딩 기술에 의해 패턴화된 층(815)을 통해 웨이퍼(803)에 본딩될 수 있다. LED들(807)이 웨이퍼(803)에 본딩된 후에, 캐리어 기판(805)은 LED들(807)로부터 제거될 수 있다.
도 8b는 특정 실시예에 따른 LED들의 어레이를 위한 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩 방법의 일례를 도시한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 웨이퍼(802)는 기판(804), 제1 반도체 층(806), 활성 층들(808), 및 제2 반도체 층(810)을 포함할 수 있다. 기판(804)은 GaAs, InP, GaN, AlN, 사파이어, SiC, Si 등과 같은 다양한 재료를 포함할 수 있다. 제1 반도체 층(806), 활성 층들(808), 및 제2 반도체 층(810)은 GaN, InGaN, (AlGaIn)P, (AlGaIn)AsP, (AlGaIn)AsN, (AlGaIn)Pas, (Eu:InGa)N, (AlGaIn)N. 등과 같은 다양한 반도체 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 반도체 층(806)은 n-형 층일 수 있고, 제2 반도체 층(810)은 p-형 층일 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체 층(806)은 n-도핑된 GaN 층(예를 들어, Si 또는 Ge로 도핑됨)일 수 있고, 제2 반도체 층(810)은 p-도핑된 GaN 층(예를 들어, Mg, Ca, Zn, 또는 Be로 도핑됨)일 수 있다. 활성 층들(808)은 예를 들어, 하나 이상의 양자 우물들 또는 MQW들과 같은 하나 이상의 이종구조들을 형성할 수 있는 하나 이상의 GaN 층들, 하나 이상의 InGaN 층들, 하나 이상의 AlInGaP 층들 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 웨이퍼(802)는 또한, 본딩 층을 포함할 수 있다. 본딩 층(812)은 금속, 산화물, 유전체, CuSn, AuTi 등과 같은 다양한 재료를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 본딩 층(812)은 p-접촉부들 및/또는 n-접촉부들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(804)과 제1 반도체 층(806) 사이의 버퍼 층과 같은 다른 층들이 또한 제1 웨이퍼(802)에 포함될 수 있다. 버퍼 층은 다결정질 GaN 또는 AlN과 같은 다양한 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 접촉 층은 제2 반도체 층(810)과 본딩 층(812) 사이에 있을 수 있다. 접촉 층은 제2 반도체 층(810) 및/또는 제1 반도체 층(806)에 전기 접촉부를 제공하기 위한 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다.
제1 웨이퍼(802)는 본딩 층(813) 및/또는 본딩 층(812)을 통해, 상기 설명된 바와 같이 드라이버 회로들(811) 및 본딩 층(813)을 포함하는 웨이퍼(803)에 본딩될 수 있다. 본딩 층(812) 및 본딩 층(813)은 동일한 재료 또는 상이한 물질들로 형성될 수 있다. 본딩 층(813) 및 본딩 층(812)은 실질적으로 평평할 수 있다. 제1 웨이퍼(802)는 금속 대 금속 본딩, 공융 본딩, 금속 산화물 본딩, 애노드 본딩, 열압축 본딩, 자외선(UV) 본딩, 및/또는 융합 본딩과 같은 다양한 방법들에 의해 웨이퍼(803)에 본딩될 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 웨이퍼(802)는 제1 웨이퍼(802)의 p-측면(예를 들어, 제2 반도체 층(810))이 아래로 향한 채로(즉, 웨이퍼(803) 쪽으로) 웨이퍼(803)에 본딩될 수 있다. 본딩 후에, 기판(804)은 제1 웨이퍼(802)로부터 제거될 수 있고, 제1 웨이퍼(802)는 그런 다음, n-측면으로부터 처리될 수 있다. 처리는 예를 들어, 개별적인 LED들에 대한 특정 메사 형상들의 형성 뿐만 아니라, 개별적인 LED들에 대응하는 광학 구성요소들의 형성을 포함할 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 특정 실시예에 따른 LED들의 어레이를 위한 하이브리드 본딩 방법의 일례를 도시한다. 하이브리드 본딩은 일반적으로, 웨이퍼 세정 및 활성화, 하나의 웨이퍼의 접촉부들과 또 다른 웨이퍼의 접촉부들의 고 정밀 정렬, 실온에서 웨이퍼들의 표면들의 유전체 재료의 유전체 본딩, 및 승온들에서의 어닐링에 의한 접촉부들의 금속 본딩을 포함할 수 있다. 도 9a는 그 위에 제조된 수동 또는 능동 회로들(920)을 가지는 기판(910)을 도시한다. 도 8a 및 도 8b와 관련하여 상기 설명된 바와 같이, 기판(910)은 예를 들어, 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있다. 회로들(920)은 LED들의 어레이를 위한 드라이버 회로들을 포함할 수 있다. 본딩 층은 유전체 영역들(940) 및 전기 상호접속부들(922)을 통해 회로들(920)에 연결된 접촉 패드들(930)을 포함할 수 있다. 접촉 패드들(930)은 예를 들어, Cu, Ag, Au, Al, W, Mo, Ni, Ti, Pt, Pd 등을 포함할 수 있다. 유전체 영역들(940)의 유전체 재료는 SiCN, SiO2, SiN, Al2O3, HfO2, ZrO2, Ta2O5 등을 포함할 수 있다. 본딩 층은 예를 들어, 화학적 기계적 폴리싱을 사용하여 평탄화되고 폴리싱될 수 있으며, 여기서 평탄화 또는 폴리싱은 접촉 패드들에서 디싱(dishing)(보울(bowl)과 같은 프로파일)을 야기할 수 있다. 본딩 층들의 표면들은 예를 들어, 이온(예를 들어, 플라즈마) 또는 고속 원자(예를 들어, Ar) 빔(905)에 의해 세정 및 활성화될 수 있다. 활성화된 표면은 원자적으로 깨끗할 수 있고 예를 들어, 실온에서 웨이퍼들이 접촉할 때 이들 사이의 직접 본딩의 형성을 위해 반응성일 수 있다.
도 9b는 예를 들어, 도 7a 내지 도 8b와 관련하여 상기 설명된 바와 같이 그 위에 제작된 마이크로 LED들(970)의 어레이를 포함하는 웨이퍼(950)를 도시한다. 웨이퍼(950)는 캐리어 웨이퍼일 수 있고 예를 들어, GaAs, InP, GaN, AlN, 사파이어, SiC, Si 등을 포함할 수 있다. 마이크로 LED들(970)은 n-형 층, 활성 영역, 및 웨이퍼(950)에 에피택셜 성장된 p-형 층을 포함할 수 있다. 에피택셜 층들은 상기 설명된 III-V족 반도체 재료를 포함할 수 있고, 실질적으로 수직 구조들, 포물선 구조들, 원추 구조들 등과 같은 에피택셜 층들의 메사 구조들을 에칭하기 위해 p-형 층 측면으로부터 처리될 수 있다. 메사 구조들의 측벽들에는 패시베이션 층들 및/또는 반사 층들이 형성될 수 있다. p-접촉부들(980) 및 n-접촉부들(982)은 메사 구조들에 증착된 유전체 재료 층(960)에 형성될 수 있고 p-형 층 및 n-형 층들과 각각 전기 접촉할 수 있다. 유전체 재료 층(960)의 유전체 재료는 예를 들어, SiCN, SiO2, SiN, Al2O3, HfO2, ZrO2, Ta2O5 등을 포함할 수 있다. p-접촉부들(980) 및 n-접촉부들(982)은 예를 들어, Cu, Ag, Au, Al, W, Mo, Ni, Ti, Pt, Pd 등을 포함할 수 있다. p-접촉부들(980), n-접촉부들(982), 및 유전체 재료 층(960)의 상단 표면들은 본딩 층을 형성할 수 있다. 본딩 층은 예를 들어, 화학적 기계적 폴리싱을 사용하여 평탄화되고 폴리싱될 수 있으며, 여기서 폴리싱은 p-접촉부들(980) 및 n-접촉부들(982)에서 디싱을 야기할 수 있다. 본딩 층은 그런 다음, 예를 들어, 이온(예를 들어, 플라즈마) 또는 고속 원자(예를 들어, Ar) 빔(915)에 의해 세정 및 활성화될 수 있다. 활성화된 표면은 원자적으로 깨끗하고 웨이퍼들이 예를 들어, 실온에서 접촉될 때 이들 사이의 직접 본딩의 형성을 위해 반응성일 수 있다.
도 9c는 본딩 층들에서 유전체 재료를 본딩하기 위한 실온 본딩 공정을 도시한다. 예를 들어, 유전체 영역들(940) 및 접촉 패드들(930)을 포함하는 본딩 층 및 p-접촉부들(980), n-접촉부들(982), 및 유전체 재료 층(960)을 포함하는 본딩 층이 표면 활성화된 후에, 웨이퍼(950) 및 마이크로 LED들(970)은 뒤집혀 회전되고 기판(910) 및 그 위에 형성된 회로들과 접촉될 수 있다. 일부 실시예에서, 압축 압력(925)이 본딩 층들이 서로에 대해 가압되도록 기판(910) 및 웨이퍼(950)에 가해질 수 있다. 접촉부들의 표면 활성화 및 디싱으로 인해, 유전체 영역들(940) 및 유전체 재료 층(960)은 표면 인력으로 인해 직접 접촉할 수 있고, 표면 원자들이 댕글링 본딩을 가질 수 있고 활성화 후에 불안정한 에너지 상태들에 있을 수 있기 때문에 이들 사이에서 반응하고 화학 본딩을 형성할 수 있다. 따라서, 유전체 영역들(940)의 유전체 재료 및 유전체 재료 층(960)은 열 처리 또는 압력으로 또는 그것 없이 함께 본딩될 수 있다.
도 9d는 본딩 층들에서 유전체 재료를 본딩한 후에 본딩 층들에서 접촉부들을 본딩하기 위한 어닐링 공정을 도시한다. 예를 들어, 접촉 패드들(930) 및 p-접촉부들(980) 또는 n-접촉부들(982)은 예를 들어, 약 200 내지 400℃ 또는 그 이상에서 어닐링에 의해 함께 본딩될 수 있다. 어닐링 공정 동안, 열(935)은 (상이한 열 팽창 계수들로 인해) 접촉부들로 하여금 유전체 재료보다 더 많이 팽창하게 할 수 있고, 따라서 접촉 패드들(930) 및 p-접촉부들(980) 또는 n-접촉부들(982)이 접촉할 수 있고 활성화된 표면들에서 직접 금속 본딩을 형성할 수 있도록 접촉부들 사이의 디싱 갭들을 폐쇄할 수 있다.
2개의 본딩된 웨이퍼들이 상이한 열팽창 계수(CTE)를 가지는 재료를 포함하는 일부 실시예에서, 실온에서 본딩된 유전체 재료는 상이한 열 팽창에 의해 야기된 접촉 패드들의 오정렬을 감소시키거나 방지하는데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예에서, 어닐링 동안 고온에서 접촉 패드들의 오정렬을 또한 감소시키거나 회피하기 위해, 트렌치(trench)들은 본딩 전에, 마이크로 LED들 사이에, 마이크로 LED들의 그룹들 사이에, 기판의 일부 또는 전부를 통해 형성될 수 있다.
마이크로 LED들이 구동 회로들에 본딩된 후에, 마이크로 LED들이 제작되는 기판이 얇아지거나 제거될 수 있고, 다양한 2차 광학 구성요소들은 예를 들어, 마이크로 LED들의 활성 영역들로부터 방출된 광을 추출, 시준, 및 재지향시키기 위해 마이크로 LED들의 발광 표면들에 제작될 수 있다. 하나의 예에서, 마이크로 렌즈들은 마이크로 LED들에 형성될 수 있고, 여기서 각각의 마이크로 렌즈는 각각의 마이크로 LED에 대응할 수 있고 광 추출 효율을 개선하고 마이크로 LED에 의해 방출된 광을 시준하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예에서, 2차 광학 구성요소들은 마이크로 LED들의 기판 또는 n-형 층에서 제작될 수 있다. 일부 실시예에서, 2차 광학 구성요소들은 마이크로 LED들의 n-형 측면에 증착된 유전체 층에서 제작될 수 있다. 2차 광학 구성요소들의 예들은 렌즈, 격자, 반사 방지(AR) 코팅, 프리즘, 광결정, μ을 포함할 수 있다.
도 10은 특정 실시예에 따라 그 위에 제작된 2차 광학 구성요소들을 가지는 LED 어레이(1000)의 일례를 도시한다. LED 어레이(1000)는 예를 들어, 도 8a 내지 도 9d와 관련하여 상기 설명된 임의의 적합한 본딩 기술을 사용하여, 그 위에 제작된 전기 회로들을 포함하는 실리콘 웨이퍼와 LED 칩 또는 웨이퍼를 본딩함으로써 형성될 수 있다. 도 10에 도시된 예에서, LED 어레이(1000)는 도 9a 내지 도 9d와 관련하여 상기 설명된 바와 같이 웨이퍼 대 웨이퍼 하이브리드 본딩 기술을 사용하여 본딩될 수 있다. LED 어레이(1000)는 예를 들어, 실리콘 웨이퍼일 수 있는 기판(1010)을 포함할 수 있다. LED 드라이버 회로들과 같은 집적 회로들(1020)은 기판(1010)에 제작될 수 있다. 집적 회로들(1020)은 상호접속부들(1022) 및 접촉 패드들(1030)을 통해 마이크로 LED들(1070)의 p-접촉부들(1074) 및 n-접촉부들(1072)에 연결될 수 있으며, 여기서 접촉 패드들(1030)은 p-접촉부들(1074) 및 n-접촉부들(1072)과의 금속 본딩을 형성할 수 있다. 기판(1010)의 유전체 층(1040)은 융합 본딩을 통해 유전체 층(1060)에 본딩될 수 있다.
LED 칩 또는 웨이퍼의 기판(도시되지 않음)은 마이크로 LED들(1070)의 n-형 층(1050)을 노출시키기 위해 얇아질 수 있거나 제거될 수 있다. 구형 마이크로 렌즈(1082), 격자(1084), 마이크로 렌즈(1086), 반사 방지 층(1088) 등과 같은 다양한 2차 광학 구성요소들은 n-형 층(1050)에 또는 그 상단에 형성될 수 있다. 예를 들어, 구형 마이크로 렌즈 어레이는 노출 광에 선형 반응하여 그레이스케일 마스크 및 포토레지스트를 사용하거나, 패턴화된 포토레지스트 층의 열적 리플로우에 의해 형성된 에칭 마스크를 사용하여 마이크로 LED들(1070)의 반도체 재료에서 에칭될 수 있다. 2차 광학 구성요소들은 또한, 유사한 포토리소그래피 기술 또는 다른 기술을 사용하여 n-형 층(1050)에 증착된 유전체 층에서 에칭될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이는 바이너리 마스크를 사용하여 패턴화되는 중합체 층에서의 열적 리플로우를 통해 중합체 층에 형성될 수 있다. 중합체 층의 마이크로 렌즈 어레이는 2차 광학 구성요소들로서 사용될 수 있거나 마이크로 렌즈 어레이의 프로파일들을 유전체 층 또는 반도체 층으로 전사하기 위한 에칭 마스크로서 사용될 수 있다. 유전체 층은 예를 들어, SiCN, SiO2, SiN, Al2O3, HfO2, ZrO2, Ta2O5 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로 LED(1070)는 마이크로 렌즈 및 반사 방지 코팅, 반도체 재료에 에칭된 마이크로 렌즈 및 유전체 재료 층에 에칭된 마이크로 렌즈, 마이크로 렌즈 및 격자, 구형 렌즈 및 비 구형 렌즈 등과 같은 다수의 대응하는 2차 광학 구성요소들을 가질 수 있다. 3개의 상이한 2차 광학 구성요소들은 마이크로 LED들(1070)에 형성될 수 있는 2차 광학 구성요소들의 일부 예들을 보여주기 위해 도 10에 도시되고, 이는 상이한 2차 광학 구성요소들이 모든 LED 어레이에 대해 동시에 사용된다는 것을 반드시 암시하지 않는다.
도 11은 도파관에 결합되는 LED들의 3개의 어레이를 포함하는 디스플레이 디바이스(1100)의 일례를 도시한다. LED들은 μLED들일 수 있다. 도 11의 상단 부분에 도시된 바와 같이, 디스플레이 디바이스(1100)는 I/O 범프들(1150)을 통해 뒷판(1122)에 장착되는 다이(1105), 다이(1110), 및 다이(1115)를 포함할 수 있다. 다이들(1105, 1110, 및 1115)은 LED 다이들일 수 있다. 다이(1105)는 도 5a에 도시된 적색 발광기들(512)과 같은 적색 광을 방출하도록 구성되는 LED들의 어레이를 포함할 수 있다. 다이(1110)는 도 5a에 도시된 녹색 발광기들(514)과 같은 녹색 광을 방출하도록 구성되는 LED들의 어레이를 포함할 수 있다. 다이(1115)는 도 5a에 도시된 청색 발광기들(516)과 같은 청색 광을 방출하도록 구성되는 LED들의 어레이를 포함할 수 있다. 도 5a에 도시된 투사 광학 기기(520)의 각각은 적색 발광기들(512), 녹색 발광기들(514), 및 청색 발광기들(516)로부터의 광을 시준하는 렌즈일 수 있다. 다이들(1105, 1110, 및 1115)은 z 방향을 따라 동일 평면에 있도록 구성되지만, x 방향 및/또는 y 방향을 따라 임의의 적합한 구성으로 엇갈릴 수 있다. 제1 팬아웃 회로와 같은 제1 추가 층(1125)은 다이(1105)와 뒷판(1122) 사이에 제공될 수 있다. 제2 팬아웃 회로와 같은 제2 추가 층(1130)은 다이(1110)와 뒷판(1122) 사이에 제공될 수 있다. 제3 팬아웃 회로와 같은 제3 추가 층(1135)은 다이(1115)와 뒷판(1122) 사이에 제공될 수 있다. 뒷판(1122)은 드라이버 및 그래픽 기능을 가질 수 있다. 뒷판(1122)은 다이들(1105, 1110, 또는 1115) 중 적어도 하나 아래에 배치되고, 다이들(1105, 1110, 및 1115)을 구동하는 뒷판 다이(1120)를 포함할 수 있다.
도 11의 하단 부분은 도 11의 상단 부분에 라벨링된 라인(A-A)을 따라 취해진 단면도를 도시한다. 도 11의 하단 부분에 도시된 바와 같이, 재배선 층(1140)은 다이들(1105, 1110, 및 1115)이 뒷판(1122)의 상단에 완전히 또는 정확하게 배치되도록 요구되지 않도록 뒷판(1122)과 접속하는 것을 허용하기 위해 제공될 수 있다. 뒷판(1122)과 센서 집성 칩(도시되지 않음) 사이에 연결을 제공하고, 다이들(1105, 1110, 및 1115)을 포함하는 집적 회로에 전력을 공급하기 위해 뒷판(1122)의 밑면에 부가적인 I/O 범프들(1145)이 제공될 수 있다.
도 12, 도 13a, 및 도 13b는 뒷판에 배치되는 다이들과 시준 렌즈들을 정렬하기 위한 방법들의 예들을 도시한다. 방법들은 x-y 평면에서 수 마이크론들 내에서 다이들과 시준 렌즈들을 정렬하기 위해 사용될 수 있다. 정렬은 시준 렌즈들에 의해 투과되는 광 빔들의 워크오프(walk-off)를 방지할 수 있다.
도 12에 도시된 제1 방법에서, 포토리소그래피는 디스플레이 디바이스(1200)의 뒷판(1220)의 상단 표면에 2개의 세트들의 접촉 패드들을 형성하기 위해 사용된다. 2개의 세트들의 접촉 패드들은 금속으로 형성될 수 있다. 2개의 세트들의 접촉 패드들은 동시에 또는 순차적으로 형성될 수 있다. 포토리소그래피에 의해 2개의 세트들의 접촉 패드들을 형성하는 것은 시준 렌즈들과 다이들의 고 정밀 정렬을 보장할 수 있다. 일부 예에서, 2개의 세트들의 접촉 패드들을 동시에 형성하는 것은 2개의 세트들의 접촉 패드들이 서로 자동으로 정렬되는 것을 보장할 수 있다. 정렬은 또한, 포토리소그래피 시스템의 동작을 제어함으로써 성취될 수 있다. 제1 세트의 접촉 패드들(1255)은 뒷판(1220)과 다이(1205), 다이(1210), 및 다이(1215) 사이에 전기적 접촉을 제공하도록 형성된다. 조립 동안, 다이(1205), 다이(1210), 및 다이(1215)의 각각은 제1 세트의 접촉 패드들(1255)의 각각의 제1 서브세트에 배치되고, 제1 세트의 접촉 패드들(1255)의 각각의 제1 서브세트를 통해 뒷판(1220)에 연결될 수 있다. 게다가, 복수의 정렬 볼들(1265)은 제2 세트의 접촉 패드들(1260)에 배치된다. 정렬 볼들(1265)의 각각은 땜납과 같은 가용성 재료로 형성될 수 있다. 동일한 가용성 재료는 다이들(1205, 1210, 및 1215)을 제1 세트의 접촉 패드들(1255)과 연결하기 위해 사용될 수 있다.
정렬 볼들(1265)은 다양한 형상들을 가질 수 있다. 일부 예에서, 정렬 볼들(1265)의 각각은 구형 형상을 가질 수 있으며, 구형 정렬 볼들로서 언급될 수 있다. 구형 정렬 볼들의 각각은 대략 0.1 ㎜와 대략 1.0 ㎜ 사이의 직경, 및 대략 1:1의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 구형 정렬 볼들의 각각은 대략 0.3 ㎜ +/- 0.001 ㎜의 직경을 가질 수 있다. 구형 정렬 볼들의 크기는 각각의 구형 정렬 볼을 형성하기 위해 사용된 물질의 양을 제어함으로써 조정될 수 있다. 최소 3개의 구형 정렬 볼들이 제2 세트의 접촉 패드들(1260)에 형성될 수 있다. 다른 예들에서, 정렬 볼들(1265) 각각은 직사각형 형상을 가질 수 있고, 직사각형 정렬 볼들로서 언급될 수 있다. 직교하는 장축들을 가지는 최소 2개의 직사각형 정렬 볼들은 제2 세트의 접촉 패드들(1260)에 형성될 수 있다.
제1 시준기 조립체(1251)는 도 12에 도시된 디스플레이 디바이스(1200)와 정렬될 수 있다. 제1 시준기 조립체(1251)는 다이(1205), 다이(1210), 및 다이(1215)의 각각에 대해, 도 5a에 도시된 투사 광학 기기(520) 중 하나와 같은 시준 렌즈(1252)를 포함한다. 게다가, 제1 시준기 조립체(1251)는 제2 세트의 접촉 패드들(1260)에 형성되는 정렬 볼들(1265)의 각각에 대한 대응하는 정공(1253)을 포함한다. 일부 예에서, 정공들(1253)은 제1 시준기 조립체(1251)의 플라스틱 또는 중합체 물질의 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 정공들(1253)은 구형 정렬 볼들과 매칭하도록 원형 단면을 가지는 원통형 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 정공들(1253)은 직사각형 정렬 볼들과 매칭하도록 직사각형 단면을 가지는 원통형 형상을 가질 수 있다.
가용성 재료의 리플로우 후에, 제1 시준기 조립체(1251)의 렌즈들(1252)은 정렬 볼들(1265)을 제1 시준기 조립체(1251)의 대응하는 정공들(1253)에 삽입함으로써 다이(1205), 다이(1210), 및 다이(1215)와 정렬된다. 어느 방향으로든 정렬이 발생할 수 있다(예를 들어, 정렬 볼들(1265)은 대응하는 정공들(1253) 내로 수직으로 상승될 수 있거나, 대응하는 정공들(1253)은 정렬 볼들(1265) 주위에서 수직으로 낮아질 수 있음). 정렬 볼들(1265)의 각각은 대응하는 정공들(1253)에 대해 대략 0.005 ㎜ 내지 0.010 ㎜의 간극을 가질 수 있다. 제1 시준기 조립체(1251)는 제1 시준기 조립체(1251)와 뒷판(1220) 사이에 접착제로 제자리에 고정될 수 있다. 디스플레이 디바이스(1200) 및 시준기 조립체(1251)는 디스플레이 프로젝터를 형성하기 위해 통합될 수 있다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 제2 방법에서, 뒷판(1320)의 상단 표면에 접촉 패드들(1370) 및 에칭된 개구들(1375)을 형성하기 위해 포토리소그래피가 사용된다. 접촉 패드들(1370) 및 에칭된 개구들(1375)은 동시에 또는 순차적으로 형성될 수 있다. 포토리소그래피에 의해 접촉 패드들(1370) 및 에칭된 개구들(1375)을 형성하는 것은 다이들과 시준 렌즈들의 고 정밀 정렬을 보장할 수 있다. 접촉 패드들(1370)은 뒷판(1320)과 다이(1305), 다이(1310), 및 다이(1315) 사이에 전기적 접촉을 제공하도록 형성된다. 접촉 패드들(1370)은 금속으로 형성될 수 있다. 조립 동안, 다이(1305), 다이(1310), 및 다이(1315)의 각각은 접촉 패드들(1370)의 각각의 서브세트에 배치되고, 접촉 패드들(1370)의 각각의 서브세트를 통해 뒷판(1320)에 본딩될 수 있다. 다이들(1305, 1310, 및 1315)을 접촉 패드들(1370)과 연결하기 위해 땜납과 같은 가요성 물질이 사용될 수 있다.
도 13b는 개구(1375) 및 개구(1375)를 둘러싸는 영역(1380)의 일례의 부가적인 상세들을 도시한다. 개구(1375)는 재배선 층(RDL)의 몇몇 층들을 통해 에칭될 수 있다. 도 13b에 도시된 예에서, 개구(1375)는 금속(1385)의 3개 층들 및 유전체(1390)의 2개 층들을 통해 에칭된다. 이 예에서, 개구(1375)는 구리 비아와 같은 금속 비아(1395)를 통해 에칭된다. 이 예에서, 개구(1375)는 금속 측벽들을 가진다. 다른 예들에서, 금속 비아들은 에칭 공정 동안 제거될 수 있거나, 개구들(1375)은 RDL 층을 통해 직접적으로 에칭될 수 있다. 개구(1375)는 깊이가 얕고 폭이 클 수 있다. 예를 들어, 깊이는 대략 30 ㎛일 수 있고 폭은 대략 200 ㎛와 대략 500 ㎛ 사이일 수 있다.
제2 시준기 조립체(1351)는 도 13a에 도시된 디스플레이 디바이스(1300)와 정렬될 수 있다. 제2 시준기 조립체(1351)는 다이(1305), 다이(1310), 및 다이(1315)의 각각에 대해, 도 5a에 도시된 투사 광학 기기(520) 중 하나와 같은 시준 렌즈(1352)를 포함한다. 게다가, 제2 시준기 조립체(1351)는 뒷판(1320)의 상단 표면에 에칭되는 개구들(1375)의 각각에 대한 대응하는 돌출부(1354)를 포함한다. 일부 예에서, 돌출부들(1354)은 제2 시준기 조립체(1351)의 플라스틱 또는 중합체 물질의 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 돌출부들(1354)은 개구들(1375)의 원형 단면과 매칭하도록 원형 단면을 가지는 원통형 형상을 가질 수 있다. 돌출부들(1354)은 수직 측벽들 또는 경사진 측벽들을 가질 수 있다.
가용성 재료의 리플로우 후에, 제2 시준기 조립체(1351)의 렌즈들(1352)은 제2 시준기 조립체(1351)의 돌출부들(1354)을 대응하는 개구들(1375)에 삽입함으로써 다이(1305), 다이(1310), 및 다이(1315)와 정렬된다. 어느 방향으로든 정렬이 발생할 수 있다(예를 들어, 돌출부들(1354)은 대응하는 개구들(1375) 내로 수직으로 낮아질 수 있거나, 대응하는 개구들(1375)은 돌출부들(1354) 주위에서 수직으로 상승될 수 있음). 돌출부들(1354)의 각각은 대응하는 개구(1375)에 대해 대략 0.005 ㎜ 내지 0.010 ㎜의 간극을 가질 수 있다. 제2 시준기 조립체(1351)는 제2 시준기 조립체(1351)와 뒷판(1320) 사이에 접착제로 제자리에 고정될 수 있다. 디스플레이 디바이스(1300) 및 시준기 조립체(1351)는 디스플레이 프로젝터를 형성하기 위해 통합될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 정렬 방법들은 관련 기술의 정렬 방법들과 비교하여 더 양호한 정확도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 관련 기술의 방법들은 방열판을 PC 보드와 정렬하기 위해 뒷판이 장착되는 방열판의 정공들을 사용할 수 있다. 방열판의 정공들은 PC 보드의 매칭하는 정공들과 정렬되고, 잠금장치들은 2개의 세트들의 정공들을 통해 삽입된다. 방열판은 그런 다음, PC 보드에 고정된다. 이 관련 기술 방법은 매우 조잡한 정렬을 제공하며, 다이들을 특정 특징부와 정렬하지 않는다. 대조적으로, 본 명세서에서 설명된 정렬 방법들은 고 정밀 리소그래피를 사용하여 다이들을 시준 렌즈들과 정렬하기 위해 사용되는 특징부들을 형성한다.
도 14는 본 명세서에 개시된 예들 중 일부를 구현하기 위한 예시적인 근안 디스플레이(예를 들어, HMD 디바이스)의 예시적인 전자 시스템(1400)의 단순화된 블록도이다. 전자 시스템(1400)은 상기 설명된 다른 근안 디스플레이들 또는 HMD 디바이스의 전자 시스템으로서 사용될 수 있다. 이 예에서, 전자 시스템(1400)은 하나 이상의 프로세서(들)(1410) 및 메모리(1420)를 포함할 수 있다. 프로세서(들)(1410)는 다수의 구성요소들에서 동작들을 수행하기 위한 명령을 실행하도록 구성될 수 있고, 예를 들어, 휴대용 전자 디바이스 내에서 구현하기에 적합한 범용 프로세서 또는 마이크로프로세서일 수 있다. 프로세서(들)(1410)는 전자 시스템(1400) 내의 복수의 구성요소들과 통신가능하게 결합될 수 있다. 이 통신 결합을 실현하기 위해, 프로세서(들)(1410)는 버스(1440)에 걸쳐 다른 도시된 구성요소들과 통신할 수 있다. 버스(1440)는 전자 시스템(1400) 내에서 데이터를 전송하도록 적응된 임의의 서브 시스템일 수 있다. 버스(1440)는 데이터를 전송하기 위해 복수의 컴퓨터 버스들 및 부가적인 회로망을 포함할 수 있다.
메모리(1420)는 프로세서(들)(1410)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리(1420)는 단기 및 장기 저장을 둘 모두를 제공할 수 있고 몇몇 유닛들로 분할될 수 있다. 메모리(1420)는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM) 및/또는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM)와 같은 휘발성 및/또는 판독 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, μ과 같은 비 휘발성일 수 있다. 또한, 메모리(1420)는 보안 디지털(SD) 카드들과 같은 탈착가능한 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 메모리(1420)는 전자 시스템(1400)에 대한 컴퓨터 판독 가능한 명령, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들, 및 다른 데이터의 저장을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리(1420)는 상이한 하드웨어 모듈들로 분산될 수 있다. 명령의 세트 및/또는 코드는 메모리(1420)에 저장될 수 있다. 명령은 전자 시스템(1400)에 의해 실행 가능한 코드의 형태를 취할 수 있고 및/또는, 소스 및/또는 설치 가능한 코드의 형태를 취할 수 있으며, 이는 전자 시스템(1400)에 컴파일 및/또는 설치 시에(예를 들어, 일반적으로 이용가능한 다양한 컴파일러들, 설치 프로그램들, 압축/압축해제 유틸리티들 등을 사용하여) 실행 가능한 코드의 형태를 취할 수 있다.
일부 실시예에서, 메모리(1420)는 임의의 수의 애플리케이션을 포함할 수 있는 복수의 애플리케이션 모듈들(1422 내지 1424)을 저장할 수 있다. 애플리케이션의 예들은 게이밍 애플리케이션, 회의 애플리케이션, 비디오 재생 애플리케이션, 또는 다른 적합한 애플리케이션을 포함할 수 있다. 애플리케이션은 깊이 감지 기능 또는 시선 추적 기능을 포함할 수 있다. 애플리케이션 모듈들(1422 내지 1424)은 프로세서(들)(1410)에 의해 실행될 특정한 명령을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 특정 애플리케이션 또는 애플리케이션 모듈들(1422 내지 1424)의 부분들은 다른 하드웨어 모듈들(1480)에 의해 실행 가능할 수 있다. 특정 실시예에서, 메모리(1420)는 부가적으로, 보안 정보에 대한 복사 또는 다른 무단 액세스를 방지하기 위해 부가적인 보안 제어들을 포함할 수 있는 보안 메모리를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 메모리(1420)는 그 안에 로드된 운영 체제(1425)를 포함할 수 있다. 운영 체제(1425)는 애플리케이션 모듈들(1422 내지 1424)에 의해 제공된 명령의 실행을 개시하고 및/또는 하나 이상의 무선 트랜시버들을 포함할 수 있는 무선 통신 서브 시스템(1430)과의 인터페이스들 뿐만 아니라, 다른 하드웨어 모듈들(1480)을 관리하도록 동작가능할 수 있다. 운영 체제(1425)는 스레딩(threading), 리소스 관리, 데이터 저장 제어 및 다른 유사한 기능을 포함하는 전자 시스템(1400)의 구성요소들에 걸쳐 다른 동작들을 수행하도록 적응될 수 있다.
무선 통신 서브 시스템(1430)은 예를 들어, 적외선 통신 디바이스, 무선 통신 디바이스 및/또는 칩셋(블루투스® 디바이스, IEEE 802.11 디바이스, 와이파이 디바이스, WiMax 디바이스, 셀룰러 통신 설비들 등), 및/또는 유사한 통신 인터페이스들을 포함할 수 있다. 전자 시스템(1400)은 무선 통신 서브 시스템(1430)의 일부로서 또는 시스템의 임의의 부분에 결합된 별개의 구성요소로서 무선 통신을 위한 하나 이상의 안테나들(1434)을 포함할 수 있다. 원하는 기능에 의존하여, 무선 통신 서브 시스템(1430)은 무선 광역 네트워크들(WWANs), 무선 근거리 통신망들(WLANs), 또는 무선 개인 영역 네트워크들(WPANs)과 같은 네트워크 유형들 및/또는 상이한 데이터 네트워크들과 통신하는 것을 포함할 수 있는 베이스 트랜시버 스테이션들 및 다른 무선 디바이스들 및 액세스 지점들과 통신하기 위해 별개의 트랜시버들을 포함할 수 있다. WWAN은 예를 들어, WiMax(IEEE 802.16) 네트워크일 수 있다. WLAN은 예를 들어, IEEE 802.11x 네트워크일 수 있다. WPAN은 예를 들어, 블루투스 네트워크, IEEE 802.15x, 또는 일부 다른 유형들의 네트워크일 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기술은 또한, WWAN, WLAN, 및/또는 WPAN의 임의의 조합을 위해 사용될 수 있다. 무선 통신 서브 시스템(1430)은 데이터가 네트워크, 다른 컴퓨터 시스템들, 및/또는 본 명세서에서 설명된 임의의 다른 디바이스들과 교환되는 것을 허용할 수 있다. 무선 통신 서브 시스템(1430)은 안테나(들)(1434) 및 무선 링크(들)(1432)를 사용하여 HMD 디바이스들의 식별자들, 위치 데이터, 지리적 맵, 히트 맵(heat map), 사진들, 또는 비디오들과 같은 데이터를 송신하거나 수신하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 무선 통신 서브 시스템(1430), 프로세서(들)(1410), 및 메모리(1420)는 함께, 본 명세서에 개시된 일부 기능을 수행하기 위한 수단 중 하나 이상의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
전자 시스템(1400)의 실시예들은 또한, 하나 이상의 센서들(1490)을 포함할 수 있다. 센서(들)(1490)는 예를 들어, 이미지 센서, 가속도계, 압력 센서, 온도 센서, 근접 센서, 자력계, 자이로스코프, 관성 센서(예를 들어, 가속도계와 자이로스코프를 조합하는 모듈), 주변 광 센서, 또는 깊이 센서 또는 위치 센서와 같은 감각 출력을 제공하고 및/또는 감각 입력을 수신하도록 동작가능한 임의의 다른 유사한 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 센서(들)(1490)는 하나 이상의 관성 측정 유닛들(IMUs) 및/또는 하나 이상의 위치 센서들을 포함할 수 있다. IMU는 위치 센서들 중 하나 이상으로부터 수신된 측정 신호들에 기초하여, HMD 디바이스의 초기 위치에 대한 HMD 디바이스의 추정된 위치를 나타내는 교정 데이터를 생성할 수 있다. 위치 센서는 HMD 디바이스의 동작에 응답하여 하나 이상의 측정 신호들을 생성할 수 있다. 위치 센서들의 예들은 하나 이상의 가속도계들, 하나 이상의 자이로스코프들, 하나 이상의 자력계들, 동작을 검출하는 또 다른 적합한 유형의 센서, IMU의 오류 정정을 위해 사용된 유형의 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이러한 것들로 제한되지 않는다. 위치 센서들은 IMU 외부, IMU 내부, 또는 이들의 임의의 조합에 위치될 수 있다. 적어도 일부 센서들은 감지를 위해 구조화된 광 패턴을 사용할 수 있다.
전자 시스템(1400)은 디스플레이 모듈(1460)을 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(1460)은 근안 디스플레이일 수 있고, 전자 시스템(1400)으로부터 사용자에게 이미지들, 비디오들, 및 다양한 명령과 같은 정보를 그래픽으로 제공할 수 있다. 이러한 정보는 하나 이상의 애플리케이션 모듈들(1422 내지 1424), 가상 현실 엔진(1426), 하나 이상의 다른 하드웨어 모듈들(1480), 이들의 조합, 또는 사용자를 위해 그래픽 콘텐츠를 변형하기 위한(예를 들어, 운영 체제(1425)에 의해) 임의의 다른 적합한 수단으로부터 유도될 수 있다. 디스플레이 모듈(1460)은 LCD 기술, LED 기술(예를 들어, OLED, ILED, μ-LED, AMOLED, TOLED 등을 포함함), 발광 중합체 디스플레이(LPD) 기술, 또는 일부 다른 디스플레이 기술을 사용할 수 있다.
전자 시스템(1400)은 사용자 입력/출력 모듈(1470)을 포함할 수 있다. 사용자 입력/출력 모듈(1470)은 사용자가 전자 시스템(1400)으로 동작 요청들을 전송하는 것을 허용할 수 있다. 동작 요청은 특정한 동작을 수행하기 위한 요청일 수 있다. 예를 들어, 동작 요청은 애플리케이션을 시작 또는 종료하거나 애플리케이션 내에서 특정한 동작을 수행하기 위한 것일 수 있다. 사용자 입력/출력 모듈(1470)은 하나 이상의 입력 디바이스들을 포함할 수 있다. 예시적인 입력 디바이스들은 터치스크린, 터치 패드, 마이크로폰(들), 버튼(들), 다이얼(들), 스위치(들), 키보드, 마우스, 게임 컨트롤러, 또는 동작 요청들을 수신하고 수신된 동작 요청들을 전자 시스템(1400)에 전달하기 위한 임의의 다른 적합한 디바이스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자 입력/출력 모듈(1470)은 전자 시스템(1400)으로부터 수신된 명령에 따라 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 피드백은 동작 요청이 수신되었거나 수행되었을 때 제공될 수 있다.
전자 시스템(1400)은 예를 들어, 사용자의 눈 위치를 추적하기 위해 사용자의 사진들 또는 비디오들을 촬영하기 위해 사용될 수 있는 카메라(1450)를 포함할 수 있다. 카메라(1450)는 또한 예를 들어, VR, AR, 또는 MR 애플리케이션을 위한 환경의 사진들 또는 비디오들을 촬영하기 위해 사용될 수 있다. 카메라(1450)는 예를 들어, 수백만 또는 수천만 픽셀들을 가지는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 이미지 센서를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 카메라(1450)는 3-D 이미지들을 캡처하기 위해 사용될 수 있는 2개 이상의 카메라들을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 전자 시스템(1400)은 복수의 다른 하드웨어 모듈들(1480)을 포함할 수 있다. 다른 하드웨어 모듈들(1480)의 각각은 전자 시스템(1400) 내의 물리적 모듈일 수 있다. 다른 하드웨어 모듈들(1480)의 각각이 구조로서 영구적으로 구성될 수 있지만, 다른 하드웨어 모듈들(1480) 중 일부는 특정 기능을 수행하도록 일시적으로 구성되거나 일시적으로 활성화될 수 있다. 다른 하드웨어 모듈들(1480)의 예들은 예를 들어, 오디오 출력 및/또는 입력 모듈(예를 들어, 마이크로폰 또는 스피커), 근거리 통신(NFC) 모듈, 재충전가능한 배터리, 배터리 관리 시스템, 유선/무선 배터리 충전 시스템 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 다른 하드웨어 모듈들(1480)의 하나 이상의 기능은 소프트웨어로 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 전자 시스템(1400)의 메모리(1420)는 또한, 가상 현실 엔진(1426)을 저장할 수 있다. 가상 현실 엔진(1426)은 전자 시스템(1400) 내의 애플리케이션을 실행하고 다양한 센서로부터 HMD 디바이스의 위치 정보, 가속도 정보, 속도 정보, 예측된 미래 위치들, 또는 이들의 임의의 조합을 수신할 수 있다. 일부 실시예에서, 가상 현실 엔진(1426)에 의해 수신된 정보는 디스플레이 모듈(1460)에 대한 신호(예를 들어, 디스플레이 명령)를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 수신된 정보가 사용자가 좌측을 보았다는 것을 나타내면, 가상 현실 엔진(1426)은 가상 환경에서 사용자의 움직임을 미러링하는 HMD 디바이스에 대한 콘텐츠를 생성할 수 있다. 부가적으로, 가상 현실 엔진(1426)은 사용자 입력/출력 모듈(1470)로부터 수신된 동작 요청에 응답하여 애플리케이션 내에서 동작을 수행하고 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다. 제공된 피드백은 시각적, 청취가능한, 또는 햅틱 피드백일 수 있다. 일부 구현예에서, 프로세서(들)(1410)는 가상 현실 엔진(1426)을 실행할 수 있는 하나 이상의 GPU들을 포함할 수 있다.
다양한 구현에서, 전술한 하드웨어 및 모듈은 단일 디바이스 또는 유선 또는 무선 연결을 사용하여 서로 통신할 수 있는 다수의 디바이스에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, GPU, 가상 현실 엔진(1426) 및 애플리케이션(예를 들어, 추적 애플리케이션)과 같은 일부 구성요소 또는 모듈은 머리 착용 디스플레이 디바이스와 별개인 콘솔에서 구현될 수 있다. 일부 구현예에서, 하나의 콘솔은 하나 이상의 HMD에 연결되거나 지지될 수 있다.
대안적인 구성에서, 상이한 및/또는 추가의 구성요소가 전자 시스템(1400)에 포함될 수 있다. 유사하게, 구성요소 중 하나 이상의 기능은 위에서 설명된 방식과 상이한 방식으로 구성요소 사이에 분포될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 전자 시스템(1400)은 AR 시스템 환경 및/또는 MR 환경과 같은 다른 시스템 환경을 포함하도록 변경될 수 있다.
위에서 논의된 방법, 시스템 및 디바이스는 예들이다. 다양한 실시예는 다양한 절차 또는 구성요소를 적절하게 생략, 대체 또는 추가할 수 있다. 예를 들어, 대안적인 구성에서, 설명된 방법은 설명된 것과 다른 순서로 수행될 수 있고 및/또는 다양한 단계가 추가, 생략 및/또는 조합될 수 있다. 또한, 특정 실시예와 관련하여 설명된 특징은 다양한 다른 실시예에서 조합될 수 있다. 실시예의 상이한 양태 및 요소는 유사한 방식으로 조합될 수 있다. 또한, 기술은 진화하고, 그러므로 많은 요소는 본 개시내용의 범위를 이러한 특정 예에 제한하지 않는 예들이다.
구체적인 세부사항이 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 상세한 설명에 제공된다. 그러나, 실시예는 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다. 예를 들어, 널리 공지된 회로, 공정, 시스템, 구조 및 기술은 실시예를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 불필요한 세부사항 없이 도시되었다. 이러한 설명은 예시적인 실시예만을 제공하며, 본 발명의 범위, 적용 가능성 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다. 오히려, 실시예의 이전 설명은 다양한 실시예를 구현하기 위한 가능한 설명을 당업자에게 제공할 것이다. 다양한 변경이 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 구성요소의 기능 및 배열에서 만들어질 수 있다.
또한, 일부 실시예는 흐름도 또는 블록도로서 도시된 공정으로서 설명되었다. 비록 각각이 동작을 순차적 공정으로서 설명할 수 있을지라도, 많은 동작은 병렬로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한 동작의 순서는 재배열될 수 있다. 공정은 도면에 포함되지 않은 추가 단계를 가질 수 있다. 또한, 방법의 실시예는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 마이크로코드로 구현될 때, 관련된 작업을 수행하기 위한 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트는 저장 매체와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 프로세서는 관련 작업을 수행할 수 있다.
상당한 변형이 특정 요건에 따라서 만들어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 맞춤형 또는 특수 목적 하드웨어가 또한 사용될 수 있고 및/또는 특정 요소는 하드웨어, 소프트웨어(애플릿 등과 같은 휴대용 소프트웨어 포함하는) 또는 둘 모두에서 구현될 수 있다. 또한, 네트워크 입력/출력 디바이스와 같은 다른 컴퓨팅 디바이스에 대한 연결이 이용될 수 있다.
첨부된 도면을 참조하면, 메모리를 포함할 수 있는 구성요소는 비일시적 기계 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. "기계 판독 가능 매체" 및 "컴퓨터 판독 가능 매체"라는 용어는 기계가 특정 방식으로 작동하도록 하는 데이터 제공에 참여하는 임의의 저장 매체를 지칭할 수 있다. 위에서 제공된 실시예에서, 다양한 기계 판독 가능 매체는 실행을 위해 처리 유닛 및/또는 다른 디바이스(들)에 명령어/코드를 제공하는데 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기계 판독 가능 매체는 이러한 명령어/코드를 저장 및/또는 운반하는데 사용될 수 있다. 많은 구현예에서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 물리적 및/또는 유형의 저장 매체이다. 이러한 매체는 비휘발성 매체, 휘발성 매체 및 전송 매체를 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 형태를 취할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체의 통상적인 형태는 예를 들어 컴팩트 디스크(CD) 또는 디지털 다목적 디스크(DVD)와 같은 자기 및/또는 광학 매체, 펀치 카드, 종이 테이프, 구멍의 패턴이 있는 임의의 다른 물리적 매체, RAM, 프로그램 가능 읽기 전용 메모리(PROM), 지우기 가능한 프로그램 가능 읽기 전용 메모리(EPROM), FLASH-EPROM, 기타 메모리 칩 또는 카트리지, 이하 설명되는 반송파, 또는 컴퓨터가 명령어 및/또는 코드를 읽을 수 있는 임의의 다른 매체를 포함한다. 컴퓨터 프로그램 제품은 절차, 기능, 서브 프로그램, 프로그램, 루틴, 애플리케이션(앱), 서브 루틴, 모듈, 소프트웨어 패키지, 클래스, 또는 명령어, 데이터 구조 또는 프로그램 명령문의 조합을 나타낼 수 있는 코드 및/또는 기계 실행 가능 명령어를 포함할 수 있다.
당업자는 본 명세서에서 설명된 메시지를 통신하는데 사용되는 정보 및 신호가 다양한 상이한 기법 및 기술 중 임의의 것을 사용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명 전체에서 참조될 수 있는 데이터, 명령어, 명령, 정보, 신호, 비트, 기호 및 칩은 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 입자, 광학장 또는 입자, 또는 임의의 이들의 조합에 의해 표현될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "및" 및 "또는"은 이러한 용어가 사용되는 맥락에 적어도 부분적으로 의존할 것으로 예상되는 다양한 의미를 포함할 수 있다. 전형적으로, "또는"은, A, B 또는 C와 같이 목록을 관련시키는데 사용되면, 여기에서 포괄적인 의미로 사용되는 A, B 및 C뿐만 아니라 여기에서 배타적인 의미로 사용되는 A, B 또는 C를 의미하도록 의도된다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어 "하나 이상"은 임의의 특징, 구조 또는 특성을 단수로 설명하도록 사용될 수 있거나, 또는 특징, 구조 또는 특성의 일부 조합을 설명하도록 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 것이 단지 예시적인 예일 뿐이며 청구된 요지가 이러한 예로 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 또한, "중 적어도 하나의"라는 용어는 A, B 또는 C와 같은 목록을 관련시키는데 사용되면 A, AB, AC, BC, AA, ABC, AAB, AABBCCC 등과 같은 A, B 및/또는 C의 임의의 조합을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
또한, 특정 실시예가 하드웨어 및 소프트웨어의 특정 조합을 사용하여 설명되었지만, 하드웨어 및 소프트웨어의 다른 조합이 또한 가능하다는 것을 인식해야 한다. 특정 실시예는 하드웨어로만, 또는 소프트웨어로만, 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 하나의 예에서, 소프트웨어는 본 개시내용에서 기술된 단계, 동작 또는 공정 중 일부 또는 전부를 수행하기 위해 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 또는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있으며, 여기서 컴퓨터 프로그램은 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 다양한 공정은 동일한 프로세서 또는 임의의 조합으로 상이한 프로세서들에서 구현될 수 있다.
디바이스, 시스템, 구성요소 또는 모듈이 특정 작동 또는 기능을 수행하도록 구성되는 것으로 설명되는 경우에, 이러한 구성은 예를 들어, 동작을 수행하도록 전자 회로를 설계하는 것에 의해, 컴퓨터 명령어 또는 코드를 실행하는 것에 의한 것과 같이 동작을 수행하도록 프로그래밍 가능한 전자 회로(예를 들어, 마이크로프로세서), 또는 비일시적 메모리 매체에 저장된 코드 또는 명령어를 실행하도록 프로그래밍된 프로세서 또는 코어를 프로그래밍하는 것에 의해, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 달성될 수 있다. 공정은 공정 간 통신을 위한 종래의 기술을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 기술을 사용하여 통신할 수 있으며, 공정의 서로 다른 쌍은 상이한 기술을 사용할 수 있거나, 또는 동일한 쌍의 공정은 상이한 시간에 상이한 기술을 사용할 수 있다.
따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 그러나 추가, 빼기, 삭제 및 기타 변경 및 변화는 청구범위에서 제시된 더 넓은 사상 및 범위를 벗어남이 없이 만들어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 특정 실시예가 설명되었을지라도, 이것들은 제한하도록 의도하지 않는다. 다양한 변경 및 등가물은 다음의 청구범위 내에 있다.

Claims (15)

  1. 방법으로서,
    뒷판에 제1 복수의 접촉 패드 및 제2 복수의 접촉 패드를 형성하기 위해 리소그래피를 사용하는 단계;
    복수의 다이를 상기 제1 복수의 접촉 패드에 본딩하는 단계로서, 상기 복수의 다이의 각각은 복수의 발광 다이오드를 포함하는, 상기 본딩 단계;
    상기 제2 복수의 접촉 패드에 제1 복수의 특징부를 형성하는 단계; 및
    조립체 상의 제2 복수의 특징부를 상기 제2 복수의 접촉 패드 상의 제1 복수의 특징부와 결합하는 것에 의해 상기 조립체 상의 복수의 렌즈를 상기 복수의 다이와 정렬하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 복수의 특징부는 가용성 재료를 포함하는 볼들이고, 상기 제2 복수의 특징부는 시준기 조립체의 오목부들인, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 볼들의 각각은 구형 형상 또는 직사각형 형상을 가지는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 복수의 접촉 패드 및 상기 제2 복수의 접촉 패드는 동시에 형성되는, 방법.
  5. 방법으로서,
    뒷판에 복수의 접촉 패드 및 상기 뒷판에 복수의 개구를 형성하기 위해 리소그래피를 사용하는 단계;
    복수의 다이를 상기 복수의 접촉 패드에 본딩하는 단계로서, 상기 복수의 다이의 각각은 복수의 발광 다이오드를 포함하는, 상기 본딩 단계; 및
    조립체 상의 복수의 특징부를 상기 뒷판의 복수의 개구와 결합하는 것에 의해 상기 조립체 상의 복수의 렌즈를 상기 복수의 다이와 정렬하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 특징부는 시준기 조립체로부터의 돌출부들인, 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 복수의 개구는 상기 뒷판의 재배선 층(redistribution layer)을 통해 연장되는, 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 뒷판은 또한, 상기 복수의 개구의 각각을 위한 금속 측벽을 포함하는, 방법.
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 복수의 렌즈의 각각은 시준 렌즈인, 방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 복수의 접촉 패드 및 상기 복수의 개구는 동시에 형성되는, 방법.
  11. 디스플레이 프로젝터로서,
    뒷판,
    복수의 다이의 각각의 다이가 복수의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 복수의 다이의 각각의 다이는 상기 뒷판에 연결되는, 상기 복수의 다이, 및
    상기 뒷판의 제1 복수의 특징부를 포함하는 디스플레이 디바이스; 및
    복수의 렌즈, 및
    시준기 조립체의 제2 복수의 특징부를 포함하는, 상기 시준기 조립체를 포함하고;
    상기 뒷판 상의 제1 복수의 특징부는 상기 복수의 다이가 상기 복수의 렌즈와 정렬되도록 상기 시준기 조립체의 제2 복수의 특징부와 결합되는, 디스플레이 프로젝터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 복수의 특징부는 가용성 재료를 포함하는 볼들이°, 상기 제2 복수의 특징부는 상기 시준기 조립체의 오목부들인, 디스플레이 프로젝터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 볼들의 각각은 구형 형상 또는 직사각형 형상을 가지는, 디스플레이 프로젝터.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 복수의 특징부는 상기 뒷판의 개구들이고, 상기 제2 복수의 특징부는 상기 시준기 조립체로부터의 돌출부들인, 디스플레이 프로젝터.
  15. 제14항에 있어서, 상기 개구들은 상기 뒷판의 재배선 층을 통해 연장되고; 선택적으로,
    상기 뒷판은 또한 상기 개구들의 각각을 위한 금속 측벽을 포함하는, 디스플레이 프로젝터.
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