TW202243195A - 通過應力緩和在微型發光二極體中的電流孔徑 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種微型發光二極體（微型LED），其包括一台面式結構，該台面式結構包括一n型半導體層、一p型半導體層，及該n型半導體層與該p型半導體層之間的一主動區域。該主動區域包括至少一個量子井層。該至少一個量子井層具有該至少一個量子井層之一中心區域中之一第一有效帶隙及一第一應力，及該至少一個量子井層之一台面式側壁區域中之一第二有效帶隙及一第二應力。該第二應力低於該第一應力或與該第一應力相反。該第二有效帶隙大於該第一有效帶隙以在該至少一個量子井層中形成一橫向載體障壁。

Description

通過應力緩和在微型發光二極體中的電流孔徑

本申請案係關於通過應力緩和在微型發光二極體中的電流孔徑。 相關申請案之交叉參考

本申請案主張2020年12月24日申請之美國臨時申請案第63/130,535號及2021年1月21日申請之美國非臨時申請案第17/154,538號的優先權，該美國臨時申請案及美國非臨時申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。

發光二極體（LED）將電能轉換成光能，且提供優於其他光源之許多益處，諸如減小之大小、改善之耐久性及提高之效率。LED可用作許多顯示系統中之光源，該等顯示系統為諸如電視、電腦監視器、膝上型電腦、平板電腦、智慧型電話、投影系統及可穿戴電子裝置。基於III-V半導體（諸如合金AlN、GaN、InN、InGaN、AlGaInP，其他三級及四級砷化物及磷化物合金及其類似者）的微型LED（「μLED」）已由於其小的大小、高填集密度、較高解析度及高亮度而開始被開發以用於各種顯示應用。舉例而言，發射不同顏色（例如，紅色、綠色及藍色）之光的微型LED可用以形成諸如電視或近眼顯示系統之顯示系統的子像素。然而，詳言之，由於台面式結構之側壁處之非輻射損耗，微型LED常常效率較低。

本發明大體上係關於微型發光二極體（微型LED）。更特定言之，本發明係關於改良微型LED之量子效率。根據某些具體實例，微型發光二極體可包括台面式結構，其可包括n型半導體層、p型半導體層及n型半導體層與p型半導體層之間的主動區域。該主動區域可包括至少一個量子井層。該至少一個量子井層可由該至少一個量子井層之中心區域中之第一有效帶隙及第一應力，及該至少一個量子井層之台面式側壁區域中之第二有效帶隙及第二應力表徵。該第二應力可低於該第一應力或可與該第一應力相反。該第二有效帶隙可大於該第一有效帶隙以在該至少一個量子井層中形成橫向載體障壁。

在微型發光二極體之一些具體實例中，台面式側壁區域可由具有增大之表面積以用於增強應力緩和之多孔結構或不平坦側壁表面表徵。微型發光二極體係由小於例如約20 μm、約10 μm、約5 μm、約3 μm或更小之橫向大小表徵。在一些具體實例中，台面式結構可包括台面式結構之側壁表面上之介電質、金屬或半導體層。介電質、金屬或半導體層可經組態以將壓縮或拉伸應力施加至該至少一個量子井層之台面式側壁區域以便增大該第一應力與該第二應力之間的差。在一些具體實例中，台面式結構可包括主動區域之側壁表面上之鈍化層。

在一些具體實例中，主動區域可包括AlN、GaN、InN、AlGaN、InAlN、InGaN或其他III族氮化物合金之層。主動區域中該等層之晶向可為c平面或準c平面（例如，表面法線與c軸之間具有小角度，諸如小於約10°）。該至少一個量子井層之該中心區域中之該第一應力可為壓縮應力。在一些具體實例中，台面式結構可包括主動區域下方之半導體層。主動區域下方之半導體層可由小於至少一個量子井層之晶格常數的晶格常數表徵以便增大至少一個量子井層之中心區域中的壓縮應力。舉例而言，主動區域下方之半導體層可包括至少一個緩和之含Al層。該至少一個量子井層可包括具有在層與層之間逐漸變化之不同銦濃度之複數個量子井層。該複數個量子井層可經組態成使得大部分輻射複合發生在該複數個量子井層當中具有最大應力之量子井層中。

在一些具體實例中，該主動區域可包括AlP、InAs、GaP、GaAs、AlInGaP、其他III族磷化物合金、其他III族砷化物合金、非極性III族氮化物合金或半極性III族氮化物合金之層，該等層係由相對於該等半極性III族氮化物合金之c平面以介於35°與55°之間的角度定向之半極性平面表徵。台面式結構可包括主動區域下方之半導體層。主動區域下方之半導體層可由大於至少一個量子井層之晶格常數的晶格常數表徵以便增大至少一個量子井層中的拉伸應力。

根據一些具體實例，裝置可包括基板及基板上微型發光二極體之陣列。微型發光二極體陣列中之每一微型發光二極體可包括台面式結構。台面式結構可包括n型半導體層、p型半導體層，及n型半導體層與p型半導體層之間的主動區域。主動區域可包括至少一個量子井層，該至少一個量子井層係由該至少一個量子井層之中心區域中之第一有效帶隙及第一應力，及該至少一個量子井層之台面式側壁區域中之第二有效帶隙及第二應力表徵。該第二應力可低於該第一應力或與該第一應力相反，且該第二有效帶隙可大於該第一有效帶隙以在該至少一個量子井層中形成橫向載體障壁。

在裝置之一些具體實例中，台面式側壁區域可包括具有增大之表面積以用於增強應力緩和之多孔結構或不平坦側壁表面，或台面式側壁區域之表面上之介電質、金屬或半導體層中之至少一者。介電質、金屬或半導體層可經組態以將壓縮或拉伸應力施加至該至少一個量子井層之台面式側壁區域以便增大該第一應力與該第二應力之間的差。在一些具體實例中，主動區域可包括AlN、GaN、InN、AlGaN、InAlN、InGaN或其他III族氮化物合金之層。主動區域中該等層之晶向可為c平面或準c平面。該至少一個量子井層之該中心區域中之該第一應力可為壓縮應力。在一些具體實例中，該主動區域可包括AlP、InAs、GaP、GaAs、AlInGaP、其他III族磷化物合金、其他III族砷化物合金、非極性III族氮化物合金或半極性III族氮化物合金之層，該等層係由相對於該等半極性III族氮化物合金之c平面以介於35°與55°之間的角度定向之半極性平面表徵。在一些具體實例中，台面式結構可包括主動區域下方之半導體層。主動區域下方之半導體層可具有小於至少一個量子井層之晶格常數的晶格常數以便增大至少一個量子井層中之壓縮應力，或可具有大於至少一個量子井層之晶格常數的晶格常數以便增大至少一個量子井層中之拉伸應力。在一些具體實例中，至少一個量子井層可包括具有在層與層之間逐漸變化之不同銦濃度之複數個量子井層，且該複數個量子井層可經組態成使得大部分輻射複合發生在該複數個量子井層當中具有最大應力之量子井層中。

根據一些具體實例，一種方法可包括在基板上生長n型半導體層；在n型半導體層上生長包括由不同帶隙及不同應力表徵之複數個量子井層的主動區域；在主動區域上生長p型半導體層；選擇性地蝕刻p型半導體層、主動區域及n型半導體層以形成個別台面式結構；以及在個別台面式結構之側壁區域處緩和該複數個量子井層之應力。在個別台面式結構之側壁區域處該複數個量子井層之應力可藉由在個別台面式結構之側壁區域處橫向地蝕刻主動區域、對個別台面式結構之側壁區域進行表面處理，或在個別台面式結構之側壁表面上形成介電質、金屬或半導體層中之至少一者來緩和。介電質、金屬或半導體層可經組態以增大該複數個量子井層之中心區域與該複數個量子井層之側壁區域之間的應力差。

在方法之一些具體實例中，主動區域可包括AlN、GaN、InN、AlGaN、InAlN、InGaN或其他III族氮化物合金之層。主動區域之晶向可為c平面或準c平面。該方法可進一步包括在生長主動區域之前在n型半導體層上形成半導體層。n型半導體層上之半導體層可由小於主動區域之晶格常數的晶格常數表徵以便增大該複數個量子井層中之壓縮應力。在一些具體實例中，該主動區域可包括AlP、InAs、GaP、GaAs、AlInGaP、其他III族磷化物合金、其他III族砷化物合金、非極性III族氮化物合金或半極性III族氮化物合金之層，該等層係由相對於該等半極性III族氮化物合金之c平面以介於35°與55°之間的角度定向之半極性平面表徵。該方法可包括在生長主動區域之前在n型半導體層上形成半導體層。n型半導體層上之半導體層可由大於主動區域之晶格常數的晶格常數表徵以便增大該複數個量子井層中之拉伸應力。

此概述既不意欲識別所主張主題之關鍵或基本特徵，亦不意欲單獨使用以判定所主張主題之範圍。應參考本發明之整篇說明書之適當部分、任何或所有圖式及每一申請專利範圍來理解該主題。下文將在以下說明書、申請專利範圍及隨附圖式中更詳細地描述前述內容連同其他特徵及實例。

本發明大體上係關於微型發光二極體（微型LED）。更特定言之，且非限制性地，本文中揭示用於改良LED，詳言之，具有小實體尺寸之LED，諸如微型LED之效率的技術。本文中描述各種發明性具體實例，包括裝置、系統、方法、材料、製程及其類似者。

在半導體發光二極體（LED）中，經由主動區域（例如，可形成一或多個量子井之一或多個半導體層）內之電子及電洞之複合而產生光子。內部量子效率（internal quantum efficiency；IQE）為所發射光子之數目與主動區域中注入之載子（電子及電洞）之數目之間的比率。可在特定方向上或在特定立體角內自LED萃取所產生之光。自LED萃取的經發射光子之數目與通過LED的電子之數目之間的比率稱為外部量子效率（external quantum efficiency；EQE），其描述LED將經注入電子轉換為自LED萃取的光子之效率。對於LED，且詳言之，對於具有減小實體尺寸之微型LED，內部及外部量子效率可極低。

LED之量子效率取決於在LED之主動區域中發生的競爭性輻射（光產生）複合與非輻射（有損）複合之相對速率。主動區域中之非輻射複合製程包括在缺陷位點處的蕭特基-瑞德-霍爾（Shockley-Read-Hall；SRH）複合及電子-電子-電洞（electron-electron-hole；eeh）及/或電子-電洞-電洞（electron-hole-hole；ehh）歐傑複合。歐傑複合為涉及三個載子之非輻射製程，其影響所有大小之LED。然而，在微型LED中，因為每一微型LED之橫向大小可與少數載子擴散長度相當，因此總主動區域之較大比例距缺陷密度及缺陷誘發之非輻射複合速率可能高的LED側壁表面可在小於少數載子擴散長度之距離內。因此，所注入載子之較大比例可擴散至側壁表面附近之區域且其中所注入載子可經受較高SRH複合速率。此可使得LED之效率降低，尤其在低電流注入下，及/或使得LED之峰值效率降低及/或使得峰值效率操作電流增大。增加電流注入以較接近於峰值效率而操作可使得微型LED之效率由於較高電流密度下之較高eeh或ehh歐傑複合速率而下降。隨著LED之實體大小進一步減小，由於包括表面瑕疵的經蝕刻側壁刻面附近的表面複合而造成的效率損失可變得顯著得多。

一般而言，可能需要減小磊晶層中之應力及應變（其藉由虎克定律相關）以減小總體缺陷密度，其可引起增加之SRH複合、載子洩漏及由應力（例如，壓縮或拉伸應力）引起之其他效應，諸如極化狀態及由壓電及自發極化誘發之內部電場。然而，根據某些具體實例，為了改良微型LED之發光效率，微型LED之發光層可有意地經設計以在發光區域（例如，發光層之中心）處具有較高應力（壓縮或拉伸，取決於材料，無論哪個均誘發較低有效帶隙）及在台面式結構之側壁附近的周邊區域處具有較低應力（及因此較大有效帶隙）。藉助於周邊區域處之較大帶隙，載子可限於中心區域內，從而形成電流孔徑。因此，周邊區域處之載子濃度可為低的，且因此可減少周邊區域處之非發光載子複合。因此，可改良內部量子效率。

舉例而言，可藉由有意地設計磊晶結構以增大發光量子井層中之應力、增加台面式結構之側壁區域以緩和台面式結構之側壁附近發光量子井層區域中之應力、控制台面式結構之蝕刻深度或上文之任何組合來實現發光層之不同橫向區域中之應力差。

在c平面或準c平面（例如，在表面法線與c軸之間具有小角度，諸如小於約10°）III族氮化物LED（例如，基於InGaN之LED、GaN LED等）的情況下，除量子井之In含量及厚度以外，有效帶隙（其界定發射波長）之另一主要貢獻因素並非帶隙隨壓縮應力增大（但此效應亦存在），而是實際上，壓電場隨壓縮應力增大（這減小有效帶隙）。儘管本發明取決於量子井之材料利用量子井側壁處之緩和以在側壁處產生較大帶隙，這將電子及電洞朝向裝置中心推動，在c平面或準c平面III族氮化物LED的情況下，增大量子井中心處之壓縮應力可為有益的，但對於半極性或非極性定向之III族氮化物或AlInGaP/GaAs系統情況可能並非如此，其中可能需要量子井中心處之較高拉伸應力，這可減小此等材料之有效帶隙。

在一些具體實例中，微型LED之多量子井（multi-quantum well；MQW）之層堆疊可經設計以增大發光量子井層中之應力。舉例而言，對於c平面基於InGaN之LED，因為部分地藉由量子井之In含量、厚度及應力（其界定量子井中之壓電場）判定有效帶隙（及因此所要發射波長），因此對於具有某一所要發射波長之微型LED，可需要具有一或多個薄量子井及高In含量之結構，此係因為該結構之應力可高於具有較低In濃度之較厚量子井層中之應力，但這兩者均可在類似波長下發射。

在一些具體實例中，經加應力之主動區域中之側壁處的應力緩和可沿著垂直於生長表面之軸線（常常被稱作z方向）變化。可在處於經加應力之主動區域之中間（在z方向上）的平面中使緩和最大化。出於此原因，將主動區域設計成使得輻射複合在緩和/應力比可最大的經加應力之主動層中間增加可為有益的。為了實現此種結構，可在主動區域中間包括較低帶隙材料。

在一些具體實例中，在c平面III族氮化物系統中，發光量子井層中之應力（例如，壓縮應力）可藉由減小發光量子井層之厚度及/或提高In濃度而增大，這可保持類似於具有較厚量子井層及較高In濃度之結構的發射。舉例而言，在現有InGaN微型LED中，每一量子井層大體上可具有約2.7 nm或更高之厚度及低銦濃度。然而，根據本文中所揭示之某些具體實例，InGaN量子井層可具有介於約1.5 nm與2.5 nm之間，諸如約2 nm之厚度及較高銦濃度。在一些具體實例中，發光量子井層中之應力可藉由在厚、經緩和層上生長/沈積主動區域而進一步增大。舉例而言，對於基於InGaN之LED，具有高鋁濃度（且因此相較於GaN具有較低晶格常數及較大帶隙）之AlGaN層可在主動區域下方使用。具有較低晶格常數之AlGaN層可增大與InGaN量子井層之晶格失配且因此增大InGaN量子井層中之壓縮應力，由此進一步減小InGaN量子井層之有效帶隙。

在AlInGaP、III族磷化物、III族砷化物及相關三元及四元合金（其可為非極性的）及一些半極性（例如，相對於c平面以約35°至約55°定向）及非極性位向之III族氮化物材料系統的情況下，主要藉由量子井之組成、應變及厚度來判定有效帶隙。一般而言，拉伸應力下的此等材料之量子井相較於經緩和之量子井可具有較低有效帶隙。因此，在非極性半導體的情況下，有意地增大量子井中之拉伸應力，由此增大台面之側壁（其中晶體可緩和）與台面之中心（其中晶體在拉伸應力下）之間的應力差可為有益的。在III族磷化物及III族砷化物微型LED的情況下，可存在實現此種結構之許多方式，此係因為四元合金可提供額外自由度。舉例而言，由富含Al之AlInGaP製成的量子井可具有較高拉伸應力（因為晶格常數小於量子井下方之層之晶格常數）。在主動區域下方使用具有較大晶格常數之經緩和材料可進一步增大晶格失配及量子井中之拉伸應力。

在一些具體實例中，可增加發光量子井層之側壁表面積以進一步減小應力並增加側壁附近發光量子井層之緩和，由此增大側壁附近之帶隙並增大橫向載體障壁。可藉由在側壁處形成多孔區域、曲率（例如，齒狀物）、粗糙區域或其類似者而增大側壁表面積。側壁表面積增大可經調諧或最佳化以在應力緩和與缺陷密度之間實現平衡。在一些具體實例中，可進一步增大台面側壁處之帶隙以藉由在側壁上添加額外層（例如，介電質、金屬、半導體等之層）改良載子之限制，其中額外層之應力及/或性質可經設計使得側壁處之應力較低（或變為反向應力）且有效帶隙較大。舉例而言，形成於側壁上之具有較大晶格常數之材料層可減小壓縮應力或甚至將側壁區域處之應力自壓縮應力改變為拉伸應力，而形成於側壁上之具有較小晶格常數之材料層可減小拉伸應力或甚至將側壁區域處之應力自拉伸應力改變為壓縮應力。在一些具體實例中，可增大台面式結構之蝕刻深度以為側壁附近發光量子井層之緩和提供更多區域。在一些具體實例中，台面式結構之大小可經調諧以增大帶隙差。

應注意，即使以下描述可使用微型LED作為實例來描述本文中所揭示之技術，本文中所揭示之技術亦可應用於其他LED、雷射器、VCSEL及其他半導體裝置。

本文中所描述之微型LED可結合諸如人工實境系統之各種技術來使用。諸如頭戴式顯示器（HMD）或抬頭顯示器（heads-up display；HUD）系統之人工實境系統大體上包括經組態以呈現描繪虛擬環境中之物件之人工影像的顯示器。顯示器可呈現虛擬物件或將真實物件之影像與虛擬物件組合，如在虛擬實境（VR）、擴增實境（AR）或混合實境（MR）應用中。舉例而言，在AR系統中，使用者可藉由例如透視透明顯示器眼鏡或透鏡（通常稱作光學透視）或檢視由攝影機俘獲的周圍環境之經顯示影像（通常稱作視訊透視）來檢視虛擬物件之經顯示影像（例如，電腦產生之影像（CGI））及周圍環境之經顯示影像兩者。在一些AR系統中，可使用基於LED之顯示子系統來向使用者呈現人工影像。

如本文中所使用，術語「發光二極體（LED）」指代至少包括n型半導體層、p型半導體層及n型半導體層與p型半導體層之間的發光區域（亦即，主動區域）之光源。發光區域可包括形成諸如量子井之一或多個異質結構之一或多個半導體層。在一些具體實例中，發光區域可包括形成一或多個多量子井（multiple-quantum-well；MQW）之多個半導體層，該一或多個多量子井各自包括多個（例如，約2至8個）量子井。

如本文中所使用，術語「微型LED」或「μLED」係指具有晶片之LED，其中該晶片之線性尺寸小於約200 μm，諸如小於100 μm，小於50 μm，小於20 μm，小於10 μm或更小。舉例而言，微型發光二極體之線性尺寸可小至6 µm、5 µm、4 µm、2 µm或更小。一些微型LED可具有與少數載子擴散長度相當的線性尺寸（例如，長度或直徑）。然而，本文中之揭示內容不限於微型LED，且亦可應用於小型LED及大型LED。

如本文中所使用，術語「接合」可指用於實體及/或電連接兩個或更多個裝置及/或晶圓之各種方法，諸如黏著性接合、金屬間接合、金屬氧化物接合、晶圓間接合、晶粒至晶圓接合、混合接合、焊接、凸塊下金屬化及其類似者。舉例而言，黏著性接合可使用可固化黏著劑（例如，環氧樹脂）以經由黏著來實體接合兩個或更多個裝置及/或晶圓。金屬間接合可包括例如在金屬之間使用焊接介面（例如，襯墊或球形部分）、導電黏著劑或熔接接頭之線接合或覆晶接合。金屬氧化物接合可在每一表面上形成金屬及氧化物圖案，將氧化物區段接合在一起，且接著將金屬區段接合在一起以產生導電路徑。晶圓間接合可接合兩個晶圓（例如，矽晶圓或其他半導體晶圓）而無任何中間層，且係基於兩個晶圓之表面之間的化學鍵。晶圓間接合可包括晶圓清潔及其他預處理、在室溫下之對準及預接合，以及在諸如約250℃或更高之高溫下的退火。晶粒至晶圓接合可使用一個晶圓上之凸塊以將預成型晶片之特徵與晶圓之驅動件對準。混合接合可包括例如晶圓清潔、一個晶圓之接點與另一晶圓之接點的高精度對準、晶圓內之介電材料在室溫下的介電接合，及藉由在例如250℃至300℃或更高溫度下退火而進行的接點之金屬接合。如本文中所使用，術語「凸塊」大體上可指在接合期間使用或形成之金屬互連件。

在以下描述中，出於解釋之目的，闡述特定細節以便提供對本發明之實例的透徹理解。然而，將顯而易見，各種實例可在無此等特定細節之情況下實踐。舉例而言，裝置、系統、結構、總成、方法及其他組件可以方塊圖形式展示為組件，以免以不必要的細節混淆實例。在其他情況下，可在無必要細節之情況下展示熟知的裝置、製程、系統、結構及技術，以免混淆實例。圖式及描述不意欲為限制性的。已在本發明中採用之術語及表述用作描述之術語且不為限制性的，且在使用此類術語及表述中，不欲排除所展示及描述之特徵的任何等效物或其部分。字組「實例」在本文中用以意謂「充當實例、例項或說明」。本文中被描述為「實例」之任何具體實例或設計未必被解釋為比其他具體實例或設計較佳或有利。

圖 1為根據某些具體實例的包括近眼顯示器120之人工實境系統環境100之實例的簡化方塊圖。圖1中所展示之人工實境系統環境100可包括近眼顯示器120、視情況選用之外部成像裝置150及視情況選用之輸入/輸出介面140，其中之每一者可耦合至視情況選用之控制台110。儘管圖1展示包括一個近眼顯示器120、一個外部成像裝置150及一個輸入/輸出介面140之人工實境系統環境100的實例，但可在人工實境系統環境100中包括任何數目個此等組件，或可省略該等組件中之任一者。舉例而言，可存在由與控制台110通信之一或多個外部成像裝置150監測的多個近眼顯示器120。在一些組態中，人工實境系統環境100可不包括外部成像裝置150、視情況選用之輸入/輸出介面140及視情況選用之控制台110。在替代組態中，不同組件或額外組件可包括於人工實境系統環境100中。

近眼顯示器120可為向使用者呈現內容之頭戴式顯示器。由近眼顯示器120呈現之內容的實例包括影像、視訊、音訊或其任何組合中之一或多者。在一些具體實例中，音訊可經由外部裝置（例如，揚聲器及/或頭戴式耳機）呈現，該外部裝置自近眼顯示器120、控制台110或此兩者接收音訊資訊，且基於該音訊資訊呈現音訊資料。近眼顯示器120可包括一或多個剛體，其可剛性地或非剛性地耦合至彼此。剛體之間的剛性耦合可使得經耦合之剛體充當單一剛性實體。剛體之間的非剛性耦合可允許剛體相對於彼此移動。在各種具體實例中，近眼顯示器120可以包括一副眼鏡之任何合適之外觀尺寸來實施，。下文關於圖2及圖3進一步描述近眼顯示器120之一些具體實例。另外，在各種具體實例中，本文中所描述之功能性可用於將在近眼顯示器120外部之環境之影像與人工實境內容（例如，電腦產生之影像）組合的耳機中。因此，近眼顯示器120可利用所產生之內容（例如，影像、視訊、聲音等）來擴增在近眼顯示器120外部之實體真實世界環境之影像，以將擴增實境呈現給使用者。

在各種具體實例中，近眼顯示器120可包括顯示電子件122、顯示光學件124及眼睛追蹤單元130中之一或多者。在一些具體實例中，近眼顯示器120亦可包括一或多個定位器126、一或多個位置感測器128及慣性量測單元（inertial measurement unit；IMU） 132。在各種具體實例中，近眼顯示器120可省略眼睛追蹤單元130、定位器126、位置感測器128及IMU 132中之任一者，或包括額外元件。另外，在一些具體實例中，近眼顯示器120可包括組合結合圖1所描述之各種元件之功能的元件。

顯示電子件122可根據自例如控制台110接收到之資料而向使用者顯示影像或促進向使用者顯示影像。在各種具體實例中，顯示電子件122可包括一或多個顯示面板，諸如液晶顯示器（LCD）、有機發光二極體（OLED）顯示器、無機發光二極體（ILED）顯示器、微型發光二極體（μLED）顯示器、主動矩陣OLED顯示器（AMOLED）、透明OLED顯示器（TOLED）或某一其他顯示器。舉例而言，在近眼顯示器120之一個實施中，顯示電子件122可包括前TOLED面板、後顯示面板，及在前顯示面板與後顯示面板之間的光學組件（例如，衰減器、偏光器，或繞射或光譜膜）。顯示電子件122可包括像素以發射諸如紅色、綠色、藍色、白色或黃色之主要顏色的光。在一些實施中，顯示電子件122可經由立體效果來顯示三維（3D）影像以產生影像深度之主觀感知，該等立體效果由二維面板產生。舉例而言，顯示電子件122可包括分別定位於使用者之左眼及右眼前方的左側顯示器及右側顯示器。左側顯示器及右側顯示器可呈現相對於彼此水平地移位之影像的複本，以產生立體效果（亦即，檢視影像之使用者對影像深度的感知）。

在某些具體實例中，顯示光學件124可以光學方式顯示影像內容（例如，使用光波導及耦合器），或放大自顯示電子件122接收到之影像光，校正與該影像光相關聯之光學誤差，且向近眼顯示器120之使用者呈現經校正之影像光。在各種具體實例中，顯示光學件124可包括一或多個光學元件，諸如基板、光波導、孔徑、菲涅爾透鏡、凸透鏡、凹透鏡、濾光片、輸入/輸出耦合器，或可能影響自顯示電子件122發射之影像光的任何其他合適的光學元件。顯示光學件124可包括不同光學元件之組合，以及用以維持組合中之光學元件之相對間隔及定向的機械耦接件。顯示光學件124中之一或多個光學元件可具有光學塗層，諸如抗反射塗層、反射塗層、濾光塗層，或不同光學塗層之組合。

影像光由顯示光學件124之放大可允許顯示電子件122相比較大顯示器而言在實體上較小、重量較輕且消耗較少功率。另外，放大可增大所顯示內容之視場。顯示光學件124對影像光之放大之量可藉由調整、添加光學元件或自顯示光學件124移除光學元件來改變。在一些具體實例中，顯示光學件124可將經顯示影像投影至可比近眼顯示器120更遠離使用者眼睛之一或多個影像平面。

顯示光學件124亦可經設計以校正一或多種類型之光學誤差，諸如二維光學誤差、三維光學誤差或其任何組合。二維誤差可包括在兩個維度中出現之光學像差。二維誤差之實例類型可包括桶形失真、枕形失真、縱向色像差及橫向色像差。三維誤差可包括在三個維度中出現之光學誤差。三維誤差之實例類型可包括球面像差、慧形像差、場曲率及像散。

定位器126可為相對於彼此且相對於近眼顯示器120上之參考點而位於近眼顯示器120上之特定位置中的物件。在一些實施中，控制台110可在由外部成像裝置150俘獲之影像中識別定位器126，以判定人工實境耳機之位置、位向或此兩者。定位器126可為LED、角隅稜鏡反射器、反射標記、與近眼顯示器120進行操作所處之環境形成對比的一種類型之光源，或其任何組合。在定位器126為主動組件（例如，LED或其他類型之發光裝置）之具體實例中，定位器126可發射在可見光頻帶（例如，約380 nm至750 nm）、紅外線（infrared；IR）頻帶（例如，約750 nm至1 mm）、紫外線頻帶（例如，約10 nm至約380 nm）、電磁波譜之另一部分或電磁波譜之部分之任何組合中的光。

外部成像裝置150可包括一或多個攝影機、一或多個視訊攝影機、能夠俘獲包括定位器126中之一或多者之影像的任何其他裝置，或其任何組合。另外，外部成像裝置150可包括一或多個濾光片（例如，以增大信雜比）。外部成像裝置150可經組態以偵測在外部成像裝置150之視場中自定位器126發射或反射之光。在定位器126包括被動元件（例如，回反射器）之具體實例中，外部成像裝置150可包括照明定位器126中之一些或全部的光源，該等定位器可將光逆向反射至外部成像裝置150中之光源。慢速校準資料可自外部成像裝置150被傳達至控制台110，且外部成像裝置150可自控制台110接收一或多個校準參數，以調整一或多個成像參數（例如，焦距、焦點、圖框速率、感測器溫度、快門速度、孔徑等）。

位置感測器128可回應於近眼顯示器120之運動而產生一或多個量測信號。位置感測器128之實例可包括加速計、陀螺儀、磁力計、其他運動偵測或誤差校正感測器，或其任何組合。舉例而言，在一些具體實例中，位置感測器128可包括用以量測平移運動（例如，向前/向後、向上/向下或向左/向右）之多個加速計及用以量測旋轉運動（例如，俯仰、偏航或橫搖）之多個陀螺儀。在一些具體實例中，各種位置感測器可彼此正交地定向。

IMU 132可為基於自位置感測器128中之一或多者接收到之量測信號而產生快速校準資料的電子裝置。位置感測器128可位於IMU 132外部、IMU 132內部或在外部與在內部之任何組合。基於來自一或多個位置感測器128之一或多個量測信號，IMU 132可產生快速校準資料，該快速校準資料指示相對於近眼顯示器120之初始位置的近眼顯示器120之估計位置。舉例而言，IMU 132可在時間上對自加速計接收到之量測信號進行積分以估計速度向量，且在時間上對速度向量進行積分以判定近眼顯示器120上之參考點的估計位置。替代地，IMU 132可將經取樣之量測信號提供至控制台110，該控制台可判定快速校準資料。儘管參考點大體上可被定義為空間中之點，但在各種具體實例中，參考點亦可被定義為近眼顯示器120內之點（例如，IMU 132之中心）。

眼睛追蹤單元130可包括一或多個眼睛追蹤系統。眼睛追蹤可指判定眼睛相對於近眼顯示器120之位置，包括眼睛之位向及位置。眼睛追蹤系統可包括成像系統以對一或多個眼睛進行成像，且可視情況包括光發射器，該光發射器可產生導向眼睛之光，使得由眼睛反射之光可由成像系統俘獲。舉例而言，眼睛追蹤單元130可包括發射可見光譜或紅外線光譜中之光的非同調或同調光源（例如，雷射二極體），及俘獲由使用者眼睛反射之光的攝影機。作為另一實例，眼睛追蹤單元130可俘獲由小型雷達單元發射之經反射無線電波。眼睛追蹤單元130可使用低功率光發射器，該等低功率光發射器在將不會損傷眼睛或引起身體不適之頻率及強度下發射光。眼睛追蹤單元130可經配置以增加由眼睛追蹤單元130俘獲之眼睛影像的對比度，同時減少由眼睛追蹤單元130消耗之總功率（例如，減少由包括於眼睛追蹤單元130中之光發射器及成像系統消耗的功率）。舉例而言，在一些實施中，眼睛追蹤單元130可消耗小於100毫瓦之功率。

近眼顯示器120可使用眼睛之位向以例如判定使用者之瞳孔間距離（inter-pupillary distance；IPD），判定凝視方向，引入深度提示（例如，在使用者之主視線外部的模糊影像），收集關於VR媒體中之使用者互動的啟發資訊（例如，花費在任何特定個體、物件或圖框上之時間，其依據所曝露之刺激而變化），部分地基於使用者眼睛中之至少一者之位向的一些其他功能，或其任何組合。因為可判定使用者之兩隻眼睛的位向，所以眼睛追蹤單元130可能夠判定使用者看向何處。舉例而言，判定使用者之凝視方向可包括基於使用者左眼及右眼之經判定位向來判定會聚點。會聚點可為使用者眼睛之兩個中央窩軸線相交的點。使用者之凝視方向可為穿過會聚點及使用者眼睛之瞳孔之間的中點的線之方向。

輸入/輸出介面140可為允許使用者將動作請求發送至控制台110之裝置。動作請求可為執行特定動作之請求。舉例而言，動作請求可為開始或結束應用程式或執行該應用程式內之特定動作。輸入/輸出介面140可包括一或多個輸入裝置。實例輸入裝置可包括鍵盤、滑鼠、遊戲控制器、手套、按鈕、觸控螢幕，或用於接收動作請求且將所接收動作請求傳達至控制台110的任何其他合適裝置。可將由輸入/輸出介面140接收之動作請求傳達至控制台110，該控制台可執行對應於所請求動作之動作。在一些具體實例中，輸入/輸出介面140可根據自控制台110接收到之指令將觸覺回饋提供至使用者。舉例而言，輸入/輸出介面140可在接收到動作請求時或在控制台110已執行所請求動作且將指令傳達至輸入/輸出介面140時提供觸覺回饋。在一些具體實例中，外部成像裝置150可用以追蹤輸入/輸出介面140，諸如追蹤控制器（其可包括例如IR光源）或使用者之手部之位置以判定使用者之運動。在一些具體實例中，近眼顯示器120可包括一或多個成像裝置以追蹤輸入/輸出介面140，諸如追蹤控制器或使用者之手部的位置以判定使用者之運動。

控制台110可根據自外部成像裝置150、近眼顯示器120及輸入/輸出介面140中之一或多者接收到的資訊而將內容提供至近眼顯示器120以供呈現給使用者。在圖1中所展示之實例中，控制台110可包括應用程式商店112、耳機追蹤模組114、人工實境引擎116及眼睛追蹤模組118。控制台110之一些具體實例可包括與結合圖1所描述之彼等模組不同的模組或額外模組。下文進一步所描述之功能可按與此處所描述之方式不同的方式分佈在控制台110之組件當中。

在一些具體實例中，控制台110可包括處理器及儲存可由該處理器執行之指令的非暫時性電腦可讀取儲存媒體。該處理器可包括並行地執行指令之多個處理單元。非暫時性電腦可讀取儲存媒體可為任何記憶體，諸如硬碟機、可移式記憶體或固態驅動機（例如，快閃記憶體或動態隨機存取記憶體（DRAM））。在各種具體實例中，結合圖1所描述之控制台110的模組可編碼為非暫時性電腦可讀取儲存媒體中之指令，該等指令在由處理器執行時使該處理器執行下文進一步所描述之功能。

應用程式商店112可儲存一或多個應用程式以供控制台110執行。應用程式可包括在由處理器執行時產生內容以供呈現給使用者之指令群組。由應用程式產生之內容可回應於經由使用者眼睛之移動而自使用者接收到之輸入，或自輸入/輸出介面140接收到之輸入。應用程式之實例可包括遊戲應用程式、會議應用程式、視訊播放應用程式或其他合適的應用程式。

耳機追蹤模組114可使用來自外部成像裝置150之慢速校準資訊來追蹤近眼顯示器120之移動。舉例而言，耳機追蹤模組114可使用來自慢速校準資訊之觀測到之定位器及近眼顯示器120之模型來判定近眼顯示器120之參考點的位置。耳機追蹤模組114亦可使用來自快速校準資訊之位置資訊來判定近眼顯示器120之參考點的位置。另外，在一些具體實例中，耳機追蹤模組114可使用快速校準資訊、慢速校準資訊或其任何組合之部分來預測近眼顯示器120之未來位置。耳機追蹤模組114可將近眼顯示器120之所估計位置或所預測未來位置提供至人工實境引擎116。

人工實境引擎116可執行人工實境系統環境100內之應用程式，且自耳機追蹤模組114接收近眼顯示器120之位置資訊、近眼顯示器120之加速度資訊、近眼顯示器120之速度資訊、近眼顯示器120之經預測未來位置，或其任何組合。人工實境引擎116亦可自眼睛追蹤模組118接收所估計之眼睛位置及位向資訊。基於所接收資訊，人工實境引擎116可判定用以提供至近眼顯示器120以供呈現給使用者的內容。舉例而言，若所接收資訊指示使用者已看向左側，則人工實境引擎116可為近眼顯示器120產生反映使用者在虛擬環境中之眼睛移動的內容。另外，人工實境引擎116可回應於自輸入/輸出介面140接收到之動作請求而執行在控制台110上執行之應用程式內的動作，且將指示該動作已執行之回饋提供至使用者。該回饋可為經由近眼顯示器120之視覺或聽覺回饋，或經由輸入/輸出介面140之觸覺回饋。

眼睛追蹤模組118可自眼睛追蹤單元130接收眼睛追蹤資料，且基於該眼睛追蹤資料判定使用者眼睛之位置。眼睛之位置可包括眼睛相對於近眼顯示器120或其任何元件之位向、位置或此兩者。因為眼睛之旋轉軸線依據眼睛在其眼窩中之位置而變化，所以判定眼睛在其眼窩中之位置可允許眼睛追蹤模組118更準確地判定眼睛之位向。

圖 2為呈用於實施本文中所揭示之實例中之一些的HMD裝置200之形式的近眼顯示器之實例之透視圖。HMD裝置200可為例如VR系統、AR系統、MR系統或其任何組合之一部分。HMD裝置200可包括本體220及頭部綁帶230。圖2在透視圖中展示本體220之底側223、前側225及左側227。頭部綁帶230可具有可調整或可延伸之長度。在HMD裝置200之本體220與頭部綁帶230之間可存在足夠的空間，以允許使用者將HMD裝置200安裝至使用者之頭部上。在各種具體實例中，HMD裝置200可包括額外組件、較少組件或不同組件。舉例而言，在一些具體實例中，HMD裝置200可包括如例如以下圖3中所展示之眼鏡鏡腿及鏡腿尖端，而非頭部綁帶230。

HMD裝置200可將包括具有電腦產生元素之實體真實世界環境之虛擬及/或擴增視圖的媒體呈現給使用者。由HMD裝置200呈現之媒體的實例可包括影像（例如，二維（2D）或三維（3D）影像）、視訊（例如，2D或3D視訊）、音訊，或其任何組合。該等影像及視訊可由圍封於HMD裝置200之本體220中的一或多個顯示器總成（圖2中未示）呈現給使用者之每隻眼睛。在各種具體實例中，該一或多個顯示器總成可包括單一電子顯示面板或多個電子顯示面板（例如，使用者之每隻眼睛一個顯示面板）。電子顯示面板之實例可包括例如LCD、OLED顯示器、ILED顯示器、μLED顯示器、AMOLED、TOLED、某一其他顯示器，或其任何組合。HMD裝置200可包括兩個眼框區域。

在一些實施中，HMD裝置200可包括各種感測器（圖中未示），諸如深度感測器、運動感測器、位置感測器及眼睛追蹤感測器。此等感測器中之一些可使用結構化之光圖案以用於感測。在一些實施中，HMD裝置200可包括用於與控制台進行通信之輸入/輸出介面。在一些實施中，HMD裝置200可包括虛擬實境引擎（圖中未示），該虛擬實境引擎可執行HMD裝置200內之應用程式，且自各種感測器接收HMD裝置200之深度資訊、位置資訊、加速度資訊、速度資訊、經預測未來位置或其任何組合。在一些實施中，由虛擬實境引擎接收到之資訊可用於為一或多個顯示器總成產生信號（例如，顯示指令）。在一些實施中，HMD裝置200可包括相對於彼此且相對於參考點而位於本體220上之固定位置中的定位器（圖中未示，諸如定位器126）。該等定位器中之每一者可發射光，該光可由外部成像裝置偵測。

圖 3為呈用於實施本文中所揭示之實例中之一些的一副眼鏡之形式的近眼顯示器300之實例之透視圖。近眼顯示器300可為圖1之近眼顯示器120的特定實施，且可經組態以作為虛擬實境顯示器、擴增實境顯示器及/或混合實境顯示器來操作。近眼顯示器300可包括框架305及顯示器310。顯示器310可經組態以將內容呈現給使用者。在一些具體實例中，顯示器310可包括顯示電子件及/或顯示光學件。舉例而言，如上文關於圖1之近眼顯示器120所描述，顯示器310可包括LCD顯示面板、LED顯示面板或光學顯示面板（例如，波導顯示總成）。

近眼顯示器300可進一步包括在框架305上或內之各種感測器350a、350b、350c、350d及350e。在一些具體實例中，感測器350a至350e可包括一或多個深度感測器、運動感測器、位置感測器、慣性感測器或環境光感測器。在一些具體實例中，感測器350a至350e可包括一或多個影像感測器，該一或多個影像感測器經組態以產生表示不同方向上之不同視場的影像資料。在一些具體實例中，感測器350a至350e可用作輸入裝置以控制或影響近眼顯示器300之所顯示內容，及/或向近眼顯示器300之使用者提供交互型VR/AR/MR體驗。在一些具體實例中，感測器350a至350e亦可用於立體成像。

在一些具體實例中，近眼顯示器300可進一步包括一或多個照明器330以將光投影至實體環境中。經投影光可與不同頻帶（例如，可見光、紅外光、紫外光等）相關聯，且可用於各種目的。舉例而言，照明器330可將光投影於黑暗環境中（或具有低強度之紅外光、紫外光等的環境中），以輔助感測器350a至350e俘獲黑暗環境內之不同物件的影像。在一些具體實例中，照明器330可用以將某些光圖案投影至環境內之物件上。在一些具體實例中，照明器330可用作定位器，諸如上文關於圖1所描述之定位器126。

在一些具體實例中，近眼顯示器300亦可包括高解析度攝影機340。攝影機340可俘獲視場中之實體環境的影像。所俘獲影像可例如由虛擬實境引擎（例如，圖1之人工實境引擎116）處理，以將虛擬物件添加至所俘獲影像或修改所俘獲影像中之實體物件，且經處理影像可由顯示器310顯示給使用者以用於AR或MR應用。

圖 4說明根據某些具體實例的包括波導顯示器之光學透視擴增實境系統400之實例。擴增實境系統400可包括投影儀410及組合器415。投影儀410可包括光源或影像源412及投影儀光學件414。在一些具體實例中，光源或影像源412可包括上文所描述之一或多個微型LED裝置。在一些具體實例中，影像源412可包括顯示虛擬物件之複數個像素，諸如LCD顯示面板或LED顯示面板。在一些具體實例中，影像源412可包括產生相干或部分相干光之光源。舉例而言，影像源412可包括雷射二極體、豎直空腔表面發射雷射、LED及/或上文所描述之微型LED。在一些具體實例中，影像源412可包括各自發射對應於原色（例如，紅色、綠色或藍色）之單色影像光的複數個光源（例如，上文所描述之微型LED陣列）。在一些具體實例中，影像源412可包括微型LED之三個二維陣列，其中微型LED之每一二維陣列可包括經組態以發射具有原色（例如，紅色、綠色或藍色）之光的微型LED。在一些具體實例中，影像源412可包括光學圖案產生器，諸如空間光調變器。投影儀光學件414可包括可調節（諸如，擴展、準直、掃描或將光自影像源412投影至組合器415）來自影像源412之光的一或多個光學組件。該一或多個光學組件可包括例如一或多個透鏡、液體透鏡、鏡面、孔徑及/或光柵。舉例而言，在一些具體實例中，影像源412可包括微型LED之一或多個一維陣列或細長二維陣列，且投影儀光學件414可包括經組態以掃描微型LED之一維陣列或細長二維陣列以產生影像圖框的一或多個一維掃描器（例如，微鏡或稜鏡）。在一些具體實例中，投影儀光學件414可包括具有複數個電極之液體透鏡（例如，液晶透鏡），該液體透鏡允許掃描來自影像源412之光。

組合器415可包括用於將來自投影儀410之光耦合至組合器415之基板420中的輸入耦合器430。組合器415可透射第一波長範圍內之光的至少50%且反射第二波長範圍內之光的至少25%。舉例而言，第一波長範圍可為自約400 nm至約650 nm之可見光，且第二波長範圍可在例如自約800 nm至約1000 nm之紅外線光帶內。輸入耦合器430可包括體積全像光柵、繞射光學元件（DOE）（例如，表面起伏光柵）、基板420之傾斜表面或折射耦合器（例如，楔狀物或稜鏡）。舉例而言，輸入耦合器430可包括反射體積布拉格光柵（Bragg grating）或透射體積布拉格光柵。對於可見光，輸入耦合器430可具有大於30%、50%、75%、90%或更高之耦合效率。耦合至基板420中之光可經由例如全內反射（total internal reflection；TIR）在基板420內傳播。基板420可呈一副眼鏡之透鏡的形式。基板420可具有平坦或彎曲表面，且可包括一或多種類型之介電材料，諸如玻璃、石英、塑膠、聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、晶體或陶瓷。基板之厚度可在例如小於約1 mm至約10 mm或更大之範圍內。基板420對於可見光可為透明的。

基板420可包括或可耦合至複數個輸出耦合器440，該複數個輸出耦合器各自經組態以萃取由基板420引導且在基板420內傳播的光之至少一部分，且將所萃取的光460導向至擴增實境系統400之使用者的眼睛490在擴增實境系統400在使用中時可位於的眼眶495。複數個輸出耦合器440可複製出射光瞳以增大眼眶495之大小，使得經顯示影像在較大區域中可見。如輸入耦合器430，輸出耦合器440可包括光柵耦合器（例如，立體全像光柵或表面起伏光柵）、其他繞射光學元件（DOE）、稜鏡等。舉例而言，輸出耦合器440可包括反射體積布拉格光柵或透射體積布拉格光柵。輸出耦合器440可在不同位置處具有不同耦合（例如，繞射）效率。基板420亦可允許來自組合器415前方之環境的光450在損耗極少或無損耗之情況下穿過。輸出耦合器440亦可允許光450在損耗極少之情況下穿過。舉例而言，在一些實施中，輸出耦合器440可對於光450具有極低繞射效率，使得光450可在損耗極少之情況下折射或以其他方式穿過輸出耦合器440，且因此可具有高於所萃取光460之強度。在一些實施中，輸出耦合器440可對於光450具有高繞射效率，且可在損耗極少之情況下在某些所要方向（亦即，繞射角）下繞射光450。因此，使用者可能夠檢視組合器415前方之環境與由投影儀410投影之虛擬物件之影像的經組合影像。

圖 5A說明根據某些具體實例的包括波導顯示器530的近眼顯示器（NED）裝置500之實例。NED裝置500可為近眼顯示器120、擴增實境系統400或另一類型之顯示器裝置的實例。NED裝置500可包括光源510、投影光學件520及波導顯示器530。光源510可包括不同顏色之多組光發射器，諸如一組紅光發射器512、一組綠光發射器514及一組藍光發射器516。紅光發射器512經組織成陣列；綠光發射器514經組織成陣列；且藍光發射器516經組織成陣列。光源510中之光發射器之尺寸及間距可能較小。舉例而言，每一光發射器可具有小於2 μm（例如，約1.2 μm）之直徑，且間距可小於2 μm（例如，約1.5 μm）。因而，每一紅光發射器512、綠光發射器514及藍光發射器516中之光發射器之數目可等於或大於顯示影像中之像素之數目，諸如960×720、1280×720、1440×1080、1920×1080、2160×1080或2560×1080像素。因此，顯示影像可由光源510同時產生。掃描元件可不用於NED裝置500中。

在到達波導顯示器530之前，由光源510發射之光可由可包括透鏡陣列的投影光學件520進行調節。投影光學件520可準直由光源510發射之光或將該光聚焦於波導顯示器530，該波導顯示器可包括用於將由光源510發射之光耦合至波導顯示器530中的耦合器532。耦合至波導顯示器530中之光可經由例如如上文關於圖4所描述之全內反射在波導顯示器530內傳播。耦合器532亦可將在波導顯示器530內傳播之光的部分耦合出波導顯示器530且朝向使用者之眼睛590。

圖 5B說明根據某些具體實例的包括波導顯示器580的近眼顯示器（NED）裝置550之實例。在一些具體實例中，NED裝置550可使用掃描鏡面570以將光自光源540投影至影像場，其中使用者之眼睛590可位於該影像場中。NED裝置550可為近眼顯示器120、擴增實境系統400或另一類型之顯示裝置的實例。光源540可包括一或多列或一或多行不同顏色之光發射器，諸如多列紅光發射器542、多列綠光發射器544及多列藍光發射器546。舉例而言，紅光發射器542、綠光發射器544及藍光發射器546可各自包括N個列，每一列包括例如2560個光發射器（像素）。紅光發射器542組織成陣列；綠光發射器544組織成陣列；且藍光發射器546組織成陣列。在一些具體實例中，光源540可包括用於每一顏色的單行光發射器。在一些具體實例中，光源540可包括用於紅色、綠色及藍色中之每一者的多行光發射器，其中每一行可包括例如1080個光發射器。在一些具體實例中，光源540中之光發射器之尺寸及/或間距可相對較大（例如，約3至5 μm），且因此光源540可不包括用於同時產生完整顯示影像之足夠光發射器。舉例而言，單一顏色之光發射器的數目可少於顯示影像中之像素的數目（例如，2560×1080像素）。由光源540發射之光可為經準直或發散光束之集合。

在到達掃描鏡面570之前，由光源540發射之光可由諸如準直透鏡或自由形式光學元件560之各種光學裝置來調節。自由形式光學元件560可包括例如多刻面稜鏡或另一光摺疊元件，該光摺疊元件可將由光源540發射之光導向掃描鏡面570，諸如使由光源540發射之光之傳播方向改變例如約90°或更大。在一些具體實例中，自由形式光學元件560可為可旋轉的以掃描光。掃描鏡面570及/或自由形式光學元件560可將由光源540發射之光反射並投影至波導顯示器580，該波導顯示器可包括用於將由光源540發射之光耦合至波導顯示器580中之耦合器582。耦合至波導顯示器580中之光可經由例如如上文關於圖4所描述之全內反射在波導顯示器580內傳播。耦合器582亦可將在波導顯示器580內傳播之光的部分耦合出波導顯示器580且朝向使用者之眼睛590。

掃描鏡面570可包括微機電系統（MEMS）鏡面或任何其他合適鏡面。掃描鏡面570可旋轉以在一個或兩個維度上進行掃描。在掃描鏡面570旋轉時，由光源540發射之光可經導向至波導顯示器580之不同區域，使得完整顯示影像可在每一掃描循環中經投影至波導顯示器580上且由波導顯示器580導向至使用者之眼睛590。舉例而言，在光源540包括一或多列或行中之所有像素之光發射器的具體實例中，掃描鏡面570可在行或列方向（例如，x或y方向）上旋轉以掃描影像。在光源540包括一或多列或行中之一些但非所有像素之光發射器的具體實例中，掃描鏡面570可在列及行方向兩者（例如，x及y方向兩者）上旋轉以投影顯示影像（例如，使用光柵型掃描圖案）。

NED裝置550可在預定義顯示週期中操作。顯示週期（例如，顯示循環）可指掃描或投影完整影像之持續時間。舉例而言，顯示週期可為所要圖框速率之倒數。在包括掃描鏡面570之NED裝置550中，顯示週期亦可被稱作掃描週期或掃描循環。由光源540進行之光產生可與掃描鏡面570之旋轉同步。舉例而言，每一掃描循環可包括多個掃描步驟，其中光源540可在每一各別掃描步驟中產生不同光圖案。

在每一掃描循環中，在掃描鏡面570旋轉時，顯示影像可經投影至波導顯示器580及使用者之眼睛590上。顯示影像之給定像素位置之實際色值及光強度（例如，亮度）可為在掃描週期期間照明該像素位置之三個顏色（例如，紅色、綠色及藍色）之光束的平均值。在完成掃描週期之後，掃描鏡面570可回復至初始位置以投影下一顯示影像之前幾列的光，或可在反方向上或以掃描圖案旋轉以投影下一顯示影像之光，其中新的一組驅動信號可被饋送至光源540。當掃描鏡面570在每一掃描循環中旋轉時，可重複相同製程。因而，可在不同掃描循環中將不同影像投影至使用者之眼睛590。

圖 6說明根據某些具體實例的近眼顯示器系統600中之影像源總成610之實例。影像源總成610可包括例如可產生待投影至使用者之眼睛之顯示影像的顯示面板640，以及可將由顯示面板640產生之顯示影像投影至如上文關於圖4至圖5B所描述之波導顯示器的投影儀650。顯示面板640可包括光源642及用於光源642之驅動器電路644。光源642可包括例如光源510或540。投影儀650可包括例如上文所描述之自由形式光學元件560、掃描鏡面570及/或投影光學件520。近眼顯示器系統600亦可包括同步地控制光源642及投影儀650（例如，掃描鏡面570）之控制器620。影像源總成610可產生影像光並將影像光輸出至波導顯示器（圖6中未示），諸如波導顯示器530或580。如上文所描述，波導顯示器可在一或多個輸入耦合元件處接收影像光，且將所接收影像光引導至一或多個輸出耦合元件。輸入及輸出耦合元件可包括例如繞射光柵、全像光柵、稜鏡或其任何組合。輸入耦合元件可經選擇以使得藉由波導顯示器發生全內反射。輸出耦合元件可將經全內反射之影像光之部分耦合出波導顯示器。

如上文所描述，光源642可包括以陣列或矩陣配置之複數個光發射器。每一光發射器可發射單色光，諸如紅光、藍光、綠光、紅外光及其類似者。儘管在本發明中常常論述RGB顏色，但本文中所描述之具體實例不限於將紅色、綠色及藍色用作原色。其他顏色亦可用作近眼顯示器系統600之原色。在一些具體實例中，根據一具體實例之顯示面板可使用多於三種原色。光源642中之每一像素可包括三個子像素，該等子像素包括紅色微型LED、綠色微型LED及藍色微型LED。半導體LED大體上包括多個半導體材料層內之主動發光層。多個半導體材料層可包括不同化合物材料或具有不同摻雜劑及/或不同摻雜密度之相同基底材料。舉例而言，多個半導體材料層可包括n型材料層、可包括異質結構（例如，一或多個量子井）之主動區域，以及p型材料層。多個半導體材料層可生長於具有某一位向之基板之表面上。在一些具體實例中，為了提高光萃取效率，可形成包括該等半導體材料層中之至少一些之台面。

控制器620可控制影像源總成610之影像呈現操作，諸如光源642及/或投影儀650之操作。舉例而言，控制器620可判定供影像源總成610呈現一或多個顯示影像之指令。該等指令可包括顯示指令及掃描指令。在一些具體實例中，顯示指令可包括影像檔案（例如，位元映像檔案）。可自例如控制台接收顯示指令，控制台諸如上文關於圖1所描述之控制台110。掃描指令可由影像源總成610使用以產生影像光。掃描指令可指定例如影像光源之類型（例如，單色或多色）、掃描速率、掃描設備之位向、一或多個照明參數，或其任何組合。控制器620可包括此處未示以免混淆本發明之其他態樣的硬體、軟體及/或韌體之組合。

在一些具體實例中，控制器620可為顯示裝置之圖形處理單元（graphics processing unit；GPU）。在其他具體實例中，控制器620可為其他種類之處理器。由控制器620執行之操作可包括獲取用於顯示之內容及將該內容劃分成離散區段。控制器620可將掃描指令提供至光源642，該等掃描指令包括對應於光源642之個別源元件的位址及/或施加至該個別源元件之電偏壓。控制器620可指示光源642使用對應於最終顯示給使用者的影像中之一或多列像素之光發射器來依序呈現離散區段。控制器620亦可指示投影儀650執行對光之不同調整。舉例而言，控制器620可控制投影儀650以將離散區段掃描至波導顯示器（例如，波導顯示器580）之耦合元件的不同區域，如上文關於圖5B所描述。因而，在波導顯示器之出射光瞳處，每一離散部分呈現於不同各別位置中。儘管每一離散區段呈現於不同各別時間，但對離散區段之呈現及掃描進行得足夠快速，以使得使用者之眼睛可將不同區段整合成單一影像或一系列影像。

影像處理器630可為專用於執行本文中所描述之特徵的一通用處理器及/或一或多個特殊應用電路。在一個具體實例中，通用處理器可耦合至記憶體以執行使處理器執行本文中所描述之某些製程的軟體指令。在另一具體實例中，影像處理器630可為專用於執行某些特徵之一或多個電路。儘管影像處理器630在圖6中展示為與控制器620及驅動器電路644分開之獨立單元，但在其他具體實例中，影像處理器630可為控制器620或驅動器電路644之子單元。換言之，在彼等具體實例中，控制器620或驅動器電路644可執行影像處理器630之各種影像處理功能。影像處理器630亦可被稱作影像處理電路。

在圖6中所展示之實例中，可由驅動器電路644基於自控制器620或影像處理器630發送之資料或指令（例如，顯示及掃描指令）來驅動光源642。在一個具體實例中，驅動器電路644可包括連接至光源642之各種光發射器且機械地固持該等光發射器之電路面板。光源642可根據由控制器620設定且由影像處理器630及驅動器電路644潛在地調整之一或多個照明參數來發射光。可由光源642使用照明參數以產生光。照明參數可包括例如源波長、脈衝速率、脈衝振幅、光束類型（連續或脈衝式）、可影響所發射光之其他參數，或其任何組合。在一些具體實例中，由光源642產生之源光可包括多個紅光、綠光及藍光光束，或其任何組合。

投影儀650可執行一組光學功能，諸如聚焦、組合、調節或掃描由光源642產生之影像光。在一些具體實例中，投影儀650可包括組合總成、光調節總成或掃描鏡面總成。投影儀650可包括以光學方式調整且潛在地重新導向來自光源642之光的一或多個光學組件。光調整之一個實例可包括調節光，諸如擴展、準直、校正一或多個光學誤差（例如，場曲率、色像差等）、一些其他光調整，或其任何組合。投影儀650之光學組件可包括例如透鏡、鏡面、孔徑、光柵，或其任何組合。

投影儀650可經由其一或多個反射及/或折射部分重新導向影像光，使得影像光以某些位向朝向波導顯示器投影。影像光經重新導向波導顯示器之位置可取決於該一或多個反射及/或折射部分之特定位向。在一些具體實例中，投影儀650包括在至少兩個維度上進行掃描之單個掃描鏡面。在其他具體實例中，投影儀650可包括各自在彼此正交之方向上掃描之複數個掃描鏡面。投影儀650可執行光柵掃描（水平地或豎直地）、雙諧振掃描，或其任何組合。在一些具體實例中，投影儀650可以特定振盪頻率沿水平及/或豎直方向執行受控振動，以沿兩個維度掃描且產生呈現給使用者之眼睛的媒體之二維經投影影像。在其他具體實例中，投影儀650可包括可用於與一或多個掃描鏡面類似或相同功能的透鏡或稜鏡。在一些具體實例中，影像源總成610可不包括投影儀，其中由光源642發射之光可直接入射於波導顯示器上。

（例如，擴增實境系統400或NED裝置500或550中之）光子積體電路或基於波導的顯示器之總效率可為個別組件之效率的乘積，且亦可取決於組件連接方式。舉例而言，擴增實境系統400中的基於波導的顯示器之總效率

可取決於影像源412之發光效率、藉由投影儀光學件414及輸入耦合器430自影像源412至組合器415的光耦合效率及輸出耦合器440之輸出耦合效率，且因此可判定為：

，

（1）

其中

為影像源412之外部量子效率，

為光自影像源412至波導（例如，基板420）中之內耦合效率，且

為光藉由輸出耦合器440自波導朝向使用者之眼睛之輸出耦合效率。因此，基於波導之顯示器之總效率

可藉由改良

、

及

中之一或多者來改良。

將經發射光自光源耦合至波導的光學耦合器（例如，輸入耦合器430或耦合器532）可包括例如光柵、透鏡、微型透鏡、稜鏡。在一些具體實例中，來自小光源（例如，微型LED）之光可自光源直接（例如，端對端）耦合至波導，而無需使用光學耦合器。在一些具體實例中，可在光源上製造光學耦合器（例如，透鏡或拋物線形反射器）。

上文所描述之光源、影像源或其他顯示器可包括一或多個LED。舉例而言，顯示器中之每一像素可包括三個子像素，該等子像素包括紅光微型LED、綠光微型LED及藍光微型LED。半導體發光二極體大體上包括在多個半導體材料層內之主動發光層。多個半導體材料層可包括不同化合物材料或具有不同摻雜劑及/或不同摻雜密度之相同基底材料。舉例而言，多個半導體材料層大體上可包括n型材料層、可包括異質結構（例如，一或多個量子井）之主動層，以及p型材料層。多個半導體材料層可生長於具有某一位向之基板之表面上。

光子可經由電子及電洞在主動層（例如，包括一或多個半導體層）內之複合而以特定內部量子效率在半導體LED（例如，微型LED）中產生。可接著在特定方向上或在特定立體角內自LED萃取所產生之光。自LED萃取的所發射光子之數目與通過LED的電子之數目之間的比率稱為外部量子效率，其描述LED將所注入電子轉換為自裝置萃取的光子之效率。外部量子效率可與注入效率、內部量子效率及萃取效率成比例。注入效率係指通過裝置的經注入至主動區域中之電子之比例。萃取效率係在主動區域中所產生之自裝置逸出的光子之比例。對於LED，且詳言之，對於具有縮減之實體尺寸之微型LED，改良內部及外部量子效率可具有挑戰性。在一些具體實例中，為了提高光萃取效率，可形成包括半導體材料層中之至少一些的台面。

圖 7A說明具有豎直台面式結構之LED 700的實例。LED 700可為光源510、540或642中之光發射器。LED 700可為由諸如多個半導體材料層之無機材料製成之微型LED。經分層半導體發光裝置可包括多個III-V半導體材料層。III-V半導體材料可包括一或多種III族元素，諸如鋁（Al）、鎵（Ga）或銦（In），以及V族元素，諸如氮（N）、磷（P）、砷（As）或銻（Sb）。當III-V半導體材料之V族元素包括氮時，III-V半導體材料被稱作III族氮化物材料。經分層半導體發光裝置可藉由使用諸如汽相磊晶（VPE）、液相磊晶（LPE）、分子束磊晶法（MBE）或金屬有機化學氣相沈積（MOCVD）之技術使多個磊晶層在基板上生長來製造。舉例而言，半導體材料層可以某一晶格位向（例如，極性、非極性或半極性位向）在基板上逐層生長，該基板為諸如GaN、GaAs或GaP基板，或包括但不限於以下各者之基板：藍寶石、碳化矽、矽、氧化鋅、氮化硼、鋁酸鋰、鈮酸鋰、鍺、氮化鋁、鎵酸鋰、部分取代之尖晶石或共用β-LiAlO ₂結構之四元四方氧化物，其中該基板可在特定方向上經切割以曝露特定平面作為生長表面。

在圖7A中所展示之實例中，LED 700可包括基板710，該基板可包括例如藍寶石基板或GaN基板。半導體層720可生長於基板710上。半導體層720可包括III-V族材料，諸如GaN，且可經p摻雜（例如，摻雜有Mg、Ca、Zn或Be）或經n摻雜（例如，摻雜有Si或Ge）。一或多個主動層730可生長於半導體層720上以形成主動區域。主動層730可包括III-V族材料，諸如一或多個InGaN層、一或多個AlGaInP層及/或一或多個GaN層，該等層可形成一或多個異質結構，諸如一或多個量子井或MQW。半導體層740可生長於主動層730上。半導體層740可包括III-V族材料，諸如GaN，且可經p摻雜（例如，摻雜有Mg、Ca、Zn或Be）或經n摻雜（例如，摻雜有Si或Ge）。半導體層720及半導體層740中之一者可為p型層，且另一者可為n型層。半導體層720及半導體層740包夾主動層730以形成發光區域。舉例而言，LED 700可包括InGaN層，該層位於摻雜有鎂之p型GaN層與摻雜有矽或氧之n型GaN層之間。在一些具體實例中，LED 700可包括AlGaInP層，該層位於摻雜有鋅或鎂之p型AlGaInP層與摻雜有硒、矽或碲之n型AlGaInP層之間。大體上期望減小半導體層中之應力，因為應力可引起晶格中之缺陷、引入極化狀態，且藉由壓電極化及自發極化誘發內部電場。

在一些具體實例中，電子阻擋層（electron-blocking layer；EBL）（圖7A中未示）可經生長以在主動層730與半導體層720或半導體層740中之至少一者之間形成層。EBL可減少電子洩漏電流且改良LED之效率。在一些具體實例中，諸如P ⁺或P ⁺⁺半導體層之重摻雜半導體層750可形成於半導體層740上且充當用於形成歐姆接觸且減少裝置之接觸阻抗的接觸層。在一些具體實例中，導電層760可形成於重摻雜半導體層750上。導電層760可包括例如氧化銦錫（indium tin oxide；ITO）或Al/Ni/Au膜。在一個實例中，導電層760可包括透明ITO層。

為了與半導體層720（例如，n-GaN層）接觸且為了更高效地自LED 700萃取由主動層730發射之光，半導體材料層（包括重摻雜半導體層750、半導體層740、主動層730及半導體層720）可經蝕刻以曝露半導體層720且形成包括層720至760之台面式結構。台面式結構可將載子限於裝置內。蝕刻台面式結構可能引起可正交於生長平面之台面式側壁732之形成。鈍化層770可形成於台面式結構之台面式側壁732上。鈍化層770可包括氧化物層，諸如SiO ₂層，且可充當反射器以將所發射光反射出LED 700。可包括金屬層，諸如Al、Au、Ni、Ti或其任何組合之接觸層780可形成於半導體層720上且可充當LED 700之電極。另外，諸如Al/Ni/Au金屬層之另一接觸層790可形成於導電層760上且可充當LED 700之另一電極。

當將電壓信號施加至接觸層780及790時，電子及電洞可在主動層730中複合，其中電子及電洞之複合可引起光子發射。所發射光子之波長及能量可取決於主動層730中之價帶與導電帶之間的能帶隙。舉例而言，InGaN主動層可發射綠光或藍光，AlGaN主動層可發射藍光至紫外光，而AlGaInP主動層可發射紅光、橙光、黃光或綠光。所發射光子可由鈍化層770反射且可自頂部（例如，導電層760及接觸層790）或底部（例如，基板710）離開LED 700。

在一些具體實例中，LED 700可在發光表面（諸如基板710）上包括一或多個其他組件（諸如透鏡），以聚集或準直所發射光或將所發射光耦合至波導中。在一些具體實例中，LED可包括另一形狀，諸如平面、圓錐形、半拋物線形或拋物線形之台面，且台面之基底區域可為圓形、矩形、六邊形或三角形。舉例而言，LED可包括彎曲形狀（例如，抛物面形狀）及/或非彎曲形狀（例如，圓錐形形狀）之台面。該台面可為經截斷或未經截斷的。

圖 7B為具有拋物線形台面式結構之LED 705之實例的橫截面圖。類似於LED 700，LED 705可包括多個半導體材料層，諸如多個III-V半導體材料層。半導體材料層可經磊晶生長於基板715上，該基板為諸如GaN基板或藍寶石基板。舉例而言，半導體層725可生長於基板715上。半導體層725可包括III-V族材料，諸如GaN，且可經p摻雜（例如，摻雜有Mg、Ca、Zn或Be）或經n摻雜（例如，摻雜有Si或Ge）。一或多個主動層735可生長於半導體層725上。主動層735可包括III-V族材料，諸如一或多個InGaN層、一或多個AlGaInP層及/或一或多個GaN層，該等層可形成一或多個異質結構，諸如一或多個量子井。半導體層745可生長於主動層735上。半導體層745可包括III-V族材料，諸如GaN，且可經p摻雜（例如，摻雜有Mg、Ca、Zn或Be）或經n摻雜（例如，摻雜有Si或Ge）。半導體層725及半導體層745中之一者可為p型層，且另一者可為n型層。

為了與半導體層725（例如，n型GaN層）接觸且為了更高效地自LED 705萃取由主動層735發射之光，半導體層可經蝕刻以曝露半導體層725且形成包括層725至745之台面式結構。台面式結構可將載子限於裝置之注入區域內。蝕刻台面式結構可能引起台面式側壁（在本文中亦被稱作刻面）之形成，該等台面式側壁可不平行於或在一些情況下正交於與層725至745之結晶生長相關聯的生長平面。

如圖7B中所展示，LED 705可具有包括平坦頂部之台面式結構。介電層775（例如，SiO ₂或SiNx）可形成於台面式結構之刻面上。在一些具體實例中，介電層775可包括多個介電材料層。在一些具體實例中，金屬層795可形成於介電層775上。金屬層795可包括一或多種金屬或金屬合金材料，諸如鋁（Al）、銀（Ag）、金（Au）、鉑（Pt）、鈦（Ti）、銅（Cu），或其任何組合。介電層775及金屬層795可形成可朝向基板715反射由主動層735發射之光的台面式反射器。在一些具體實例中，台面式反射器可為拋物線形的以充當可至少部分地準直所發射光之拋物線反射器。

電接點765及電接點785可分別形成於半導體層745及半導體層725上以充當電極。電接點765及電接點785可各自包括導電材料，諸如Al、Au、Pt、Ag、Ni、Ti、Cu或其任何組合（例如，Ag/Pt/Au或Al/Ni/Au），且可充當LED 705之電極。在圖7B中所展示之實例中，電接點785可為n接點，且電接點765可為p接點。電接點765及半導體層745（例如，p型半導體層）可形成背向反射器以用於將由主動層735發射之光朝向基板715反射回。在一些具體實例中，電接點765及金屬層795包括相同材料，且可使用相同製程形成。在一些具體實例中，可包括額外導電層（圖中未示）作為電接點765及785與半導體層之間的中間導電層。

當跨越電接點765及785施加電壓信號時，電子及電洞可在主動層735中複合。電子及電洞之複合可引起光子發射，由此產生光。所發射光子之波長及能量可取決於主動層735中之價帶與導電帶之間的能帶隙。舉例而言，InGaN主動層可發射綠光或藍光，而AlGaInP主動層可發射紅光、橙光、黃光或綠光。所發射光子可在許多不同方向上傳播，且可由台面式反射器及/或背向反射器反射，且可例如自圖7B中所展示之底側（例如，基板715）離開LED 705。一或多個其他次級光學組件（諸如透鏡或光柵）可形成於發光表面（諸如基板715）上，以聚集或準直所發射光及/或將所發射光耦合至波導中。

在形成（例如，蝕刻）台面式結構時，台面式結構之刻面（諸如台面式側壁732）可包括一些瑕疵，諸如未滿足接合、化學污染及結構損害（例如，在經乾式蝕刻時），該等瑕疵可能降低LED之內部量子效率。舉例而言，在刻面處，半導體層之原子晶格結構可能突然結束，其中半導體材料之一些原子可能缺乏鍵可附接至的相鄰者。此導致可由未配對價電子表徵之「懸鍵」。此等懸鍵產生原本不會存在於半導體材料之帶隙內的能級，從而在台面式結構之刻面處或附近造成非輻射電子-電洞複合。因此，此等瑕疵可能成為複合中心，其中電子與電洞可限於此處，直至其非輻射地組合為止。

如上文所描述，內部量子效率為主動區域中發射光子的輻射電子-電洞複合之比例。LED之內部量子效率取決於在LED之主動區域中發生的競爭性輻射（光產生）複合與非輻射（有損）複合之相對速率。主動區域中的非輻射複合製程可包括在缺陷位點處的蕭特基-瑞德-霍爾（SRH）複合及eeh/ehh歐傑複合，其為涉及三個載子的非輻射製程。LED之內部量子效率可藉由下式判定：

，

（2）

其中A、B及C分別為SRH複合、雙分子（輻射）複合及歐傑複合之速率，且 N為主動區域中之電荷載子密度（亦即，電荷載子濃度）。

圖 8說明發光二極體之光學發射功率與電流密度之間的關係。如圖8中的曲線810所說明，微型LED裝置之光學發射功率在電流密度（且因此電荷載子密度N）低時可能低，其中低外部量子效率可能係由電荷載子密度N低時的相對較高非輻射SRH複合（根據等式（2））造成。隨著電流密度（且因此電荷載子密度N）增大，光學發射功率可能增大，如圖8中的曲線820所示，此係因為根據等式（2），較高速率（

N ²）下的輻射複合相較於電荷載子密度N高時的非輻射SRH複合（

N）可能增大。隨著電流密度進一步增大，光學發射功率可能以較慢速率增大，如圖8中的曲線830所示，且因此外部量子效率可能亦下降，此係因為（例如）根據等式（2），較高速率（

N ³）下的非輻射歐傑複合相較於電荷載子密度N充分地高時的輻射複合（

N ²）可能增大。

歐傑複合為涉及三個載子的非輻射製程。歐傑複合可為效率下降之主要原因，且可為直接或間接的。舉例而言，直接歐傑複合在電子與電洞複合時發生，但並非產生光，而是電子升高地較高至導帶中或電洞推動地較深至價帶中。可藉由對於給定注入電流密度 J降低主動區域中的電荷載子密度N來減少歐傑複合以緩解效率下降，其可寫為：

，

（3）

其中 d _eff 為主動區域之有效厚度。因此，根據等式（3），歐傑複合之影響可降低，且因此可藉由針對給定注入電流密度減小電荷載子密度N來改良LED之IQE，其可藉由增大主動區域之有效厚度 d _eff 來達成。可藉由例如生長多個量子井（MQW）來增大主動區域之有效厚度。替代地，包括單一厚雙異質結構（double heterostructure；DH）的主動區域可用以增大主動區域之有效厚度。

儘管由於高電流密度（及高電荷載子密度）之歐傑複合可為取決於材料性質之本徵製程，但非輻射SRH複合取決於材料之特性及品質，諸如主動區域中的缺陷密度。如上文關於圖7A及圖7B所描述，可藉由將台面式結構蝕刻至主動發射層中以將載子限於個別裝置之台面式結構內且曝露主動發射層下方之n型材料以進行電接觸來製造LED。蝕刻台面式結構可引起大致正交於生長平面之台面式側壁之形成（取決於製程，輕微傾斜可以蝕刻角度呈現）。由於蝕刻，接近於曝露側壁之主動區域可能具有較高缺陷密度，諸如位錯、懸鍵、孔、晶界、空位、包括沈澱物、雜質及其類似者。缺陷可能在帶隙中引入具有深或淺能級之能態。載子可能由於此等能態而被截留，直至其非輻射地組合。因此，接近於曝露側壁之主動區域可能具有比遠離側壁之主體區域高的SRH複合速率。

可能影響非輻射表面複合對LED效率之影響的參數可包括例如表面複合速度（surface recombination velocity；SRV） S、載子擴散係數（擴散率） D及載子壽命 τ。由於高缺陷密度的在側壁表面附近的高複合速率可能取決於該區域中多餘載子（詳言之，少數載子）之數目。高複合速率可能耗盡該區域中之載子。該區域中的載子之耗儘可能引起載子自具有較高載子濃度之周圍區域擴散至該區域。因此，表面複合之量可受載子移動至側壁表面附近的區域之表面複合速度 S的限制。載子壽命 τ為載子在電子-電洞產生之後在其與另一載子複合之前在激發態中可花費的平均時間。載子壽命τ大體上取決於主動區域中的載子濃度及複合速率。材料之載子擴散係數（擴散率） D及載子壽命 τ可判定載子擴散長度 L=

，其為載子可自產生點直至其複合所行進的平均距離。載子擴散長度 L表徵鄰近於主動區域之側壁表面的區域的寬度，且其中表面複合對載子損失之貢獻顯著。注入或擴散至距側壁表面在少數載子擴散長度內的區域中之電荷載子可能經受較高SRH複合速率。

較高電流密度（例如，以安培/平方厘米為單位）可能與較低表面複合速度相關聯，此係因為表面缺陷在較高載子密度下可能愈來愈飽和。因此，可藉由增大電流密度來減小表面複合速度。此外，給定材料之擴散長度可能隨裝置操作之電流密度而變化。然而，LED大體上可能不在高電流密度下操作。增大電流注入亦可能由於由較高電流密度下的自熱造成的較高溫度下的較高歐傑複合速率及較低轉換效率而引起微型LED之效率下降。

對於用於照明及背光應用中的傳統寬區LED（例如，具有約0.1 mm ²至約1 mm ²橫向裝置面積），側壁表面在裝置遠端處。裝置可經設計而使得很少或無電流注入至台面式側壁之少數載子擴散長度內的區域中，且因此側壁表面積與體積比及總體SRH複合速率可為低的。然而，在微型LED中，在LED之大小減小至與少數載子擴散長度相當或具有相同數量級的值時，增大的表面積與體積比可能導致高載子表面複合速率，此係因為總主動區域之較大比例可能落在距LED側壁表面之少數載子擴散長度內。因此，更多注入載子經受較高SRH複合速率。此可引起隨著LED之大小減小，LED之洩漏電流增大且LED之效率降低，及/或引起峰值效率操作電流隨著LED之大小減小而增大。舉例而言，對於具有100 μm×100 μm×2 μm（寬度×長度×高度）台面之第一LED，側壁表面積與體積比可為約0.04。然而，對於具有5 μm×5 μm×2 μm台面之第二LED，側壁表面積與體積比可為約0.8，其比第一LED高出約20倍。因此，在表面缺陷密度類似的情況下，第二LED之SRH複合係數可能亦高出約20倍。因此，第二LED之效率可能顯著降低。

圖 9說明具有可發生表面複合的台面式結構905之微型發光二極體900之實例。微型LED 900可為LED 700或705之實例。微型LED 900可包括磊晶生長於可類似於基板710或715之基板910上的n型半導體層920。在一個實例中，基板910可包括GaN基板或藍寶石基板，且n型半導體層920可包括摻雜有例如Si或Ge之GaN層。在所說明實例中，n型半導體層920在磊晶層生長之後在台面形成製程期間可部分地經蝕刻，其中台面式結構905可包括n型半導體層920之部分930。一或多個磊晶層，諸如GaN障壁層及InGaN量子井層可生長於n型半導體層920上以形成包括量子井940之主動區域。p型半導體層950可生長於量子井940上。p型半導體層950可摻雜有例如Mg、Ca、Zn或Be。層堆疊可接著經蝕刻以形成各自包括p區域、主動區域及n區域之個別台面式結構905。台面式結構905可具有小於約100 μm、小於約50 μm、小於約20 μm、小於約10 μm、小於約5 μm、小於約3 μm、小於約2 μm或更小之橫向線性尺寸。p接點960及n接點970可接著形成於n型半導體層920上之p區域及經曝露n區域上。p接點960可包括例如金屬層（例如，Pt、Pd、Ag、Al、Au、Ni、Ti或其任何組合）或氧化銦錫（ITO）或Al/Ni/Au膜。n接點970亦可包括金屬材料層，諸如Al、Au、Ni、Ag或Ti。

即使在圖9中未示，鈍化層，諸如氧化物層（例如，SiO ₂層）或另一介電層亦可形成於台面式結構905之側壁942上。鈍化層可充當反射器以將所發射光反射至如上文所描述之微型LED 900之外。如先前所陳述，微型LED亦可經設計以增大台面之中心與側壁之間的應力差，由此導致台面之中心與側壁之間的較大有效帶隙差，這可引起對載子之較佳限制。即使圖9展示豎直台面式結構905，但微型LED 900可包括不同台面形狀，諸如圓錐形、拋物線形、向內傾斜或向外傾斜台面形狀。

當將電壓信號施加至p接點960及n接點970時，電洞及電子可分別自p型半導體層950及n型半導體層920之部分930注入至量子井940中。電子及電洞可在量子井940中複合，其中電子及電洞之複合可引起光子發射。所發射光子可藉由鈍化層反射且可自底部（例如，n型半導體層920側）或頂部（例如，p接點960側）離開微型LED 900。在台面式結構之側壁942處，量子井940可由於蝕刻具有較高缺陷密度，諸如位錯、懸鍵、孔、晶界、空位、包括沈澱物、雜質及其類似者。因此，注入至量子井940中之電洞及電子可在缺陷處複合，而不會產生光子。因此，微型LED 900之內部量子效率及外部量子效率可至少由於由非輻射表面複合引起之損耗而為低的。

為了減少載子在台面式結構之側壁處之非輻射複合，可能需要減少所注入載子至發射光之量子井中之側壁區域的擴散。根據某些具體實例，為了減少所注入載子至側壁區域之擴散且因此改良微型LED之發光效率，可使得微型LED之發光層在發光區域處具有較高應力（壓縮或拉伸應力，取決於材料系統，無論哪個均誘發較低有效帶隙）且在台面式結構之側壁附近的周邊區域處具有較低應力（且因此較寬有效帶隙）。由於周邊區域處之較寬帶隙，可減少載子至周邊區域之擴散。因此，周邊區域處之載子濃度可為低的，且可減少周邊區域處之非發光載子複合。因此，可改良內部量子效率。

在一些具體實例中，可藉由在磊晶生長期間將應力有意地引入至量子井層中以減小發光量子井層之有效帶隙，且接著選擇性地緩和經蝕刻台面式結構之側壁區域中之應力以增大側壁區域處之帶隙而工程化量子井層之帶隙。可藉由例如改變量子井層及/或基礎層（例如，動作區域生長所在之層）之組成且因此改變量子井層與基礎層之間的晶格常數失配而引入量子井層中之應力。發光量子井層之不同橫向區域中之不同應力可藉由緩和台面式結構之側壁附近的發光量子井層之周邊區域中之應力藉由例如增大側壁區域、在側壁表面上生長額外層以減小發光量子井層之側壁區域中之應力（或將應力改變為反向應力）、控制台面式結構之蝕刻深度以增加側壁處之應力緩和，或上文之任何組合來實現。

圖 10A包括說明由c平面或準c平面III族氮化物量子井（例如，InGaN）材料中之不同應力引起的帶隙改變之實例之圖表1000。III族氮化物材料可包括在表面法線與c軸之間具有相對較小角度（準c平面）之極性III族氮化物材料或半極性III族氮化物材料。經緩和之III族氮化物材料之有效帶隙可具有帶隙1004。圖10A中之曲線1002展示III族氮化物材料在不同應力下之有效帶隙，其中壓電效應可占主導。如由曲線1002所說明，III族氮化物材料之有效帶隙在材料中之壓縮應力在區域1006中增大時可減小。III族氮化物材料之有效帶隙在材料中之拉伸應力在區域1008中增大時可增大。

因此，圖10A展示III族氮化物材料層之有效帶隙可藉由改變III族氮化物（例如，GaN）材料層中之應力而工程化以具有所要輪廓。舉例而言，為了在GaN材料層中形成橫向載體障壁，可使得GaN材料層之第一區域（例如，中心區域）具有較高壓縮應力且因此具有較低有效帶隙，而可使得第二區域（例如，周邊區域）具有較低壓縮應力（例如，藉由壓縮應力之緩和）或甚至拉伸應力（例如，藉由生長具有較大晶格常數之材料層）。因此，有效帶隙可在第二區域處增大以在第一區域與第二區域之間形成載體障壁，其中載體障壁可減少載子自該第一區域至該第二區域之擴散，由此減少該第二區域中之非輻射複合。

如上文所描述，III族氮化物量子井層中之壓縮應力可在磊晶生長期間引入，之後形成個別台面式結構且緩和側壁區域。舉例而言，可藉由改變量子井層及/或基礎層（例如，主動區域生長所在之層）之組成以在量子井層與基礎層之間產生較大晶格失配而引入壓縮應力。可藉由增大量子井層之晶格常數及/或減小基礎層之晶格常數而增加晶格失配。舉例而言，可使得InGaN量子井層具有較高銦濃度且因此具有較大晶格常數，及/或InGaN量子井層下方之層可包括具有高鋁濃度（且因此相較於GaN具有較低晶格常數及較大帶隙）之厚AlGaN層。亦可藉由改變量子井層及/或基礎層之厚度及/或緩和基礎層而增大壓縮應力。

圖 10B包括圖表1050，其說明由半極性及非極性半導體量子井，諸如AlInGaP、III族砷化物、III族磷化物、一些半極性（例如，相對於c平面以約35°至約55°定向）及非極性位向之III族氮化物合金及其類似者中之應力引起的帶隙改變之實例。經緩和之非極性半導體材料之有效帶隙可具有帶隙1054。圖10B中之曲線1052展示非極性半導體材料在不同應力下之有效帶隙。如由曲線1052所說明，非極性半導體材料之有效帶隙在材料中之拉伸應力在區域1056中增大時可減小。非極性半導體材料之有效帶隙在材料中之壓縮應力在區域1058中增大時可增大。

因此，為了在例如III族磷化物材料層中形成橫向載體障壁，可使得III族磷化物材料層之第一區域（例如，中心區域）具有較高拉伸應力且因此具有較低有效帶隙，而可使得第二區域（例如，周邊區域）具有較低拉伸應力（例如，藉由拉伸應力之緩和）或甚至壓縮應力（例如，藉由生長具有較低晶格常數之材料層）。因此，帶隙可在第二區域處增大以在第一區域與第二區域之間形成載體障壁，其中載體障壁可減少載子自該第一區域至該第二區域之擴散，由此減少該第二區域中之非輻射複合。

拉伸應力可在磊晶生長期間引入至非極性量子井層中，之後形成個別台面式結構且緩和側壁區域。舉例而言，可藉由改變量子井層及/或基礎層（或主動區域生長所在之層）之組成以減小量子井層之晶格常數並增大鄰近層之晶格常數以便在量子井層與鄰近層之間產生較大晶格失配而引入拉伸應力。舉例而言，可使得AlInGaP量子井層具有較高鋁濃度且因此較低晶格常數。亦可藉由改變量子井層及/或基礎層之厚度及/或藉由緩和基礎層以增大基礎層之晶格常數而增大拉伸應力。

應注意，即使以下描述可使用III族氮化物材料作為實例，亦可在磊晶生長期間應用類似技術以增大非極性半導體材料（諸如AlInGaP、III族砷化物、III族磷化物、一些半極性（例如，相對於c平面以約35°至約55°定向）及非極性III族氮化物合金及其類似者）之量子井層中之拉伸應力以減小量子井層之帶隙，量子井層之側壁區域在形成台面式結構之後可經緩和或可經改變為反向應力，以形成橫向載體障壁。

根據某些具體實例，可在III族氮化物微型LED之量子井層中藉由在磊晶生長期間改變量子井層之組成（例如，InGaN中之銦濃度）而有意地引入應力。如上文所描述，MQW可包括生長於基板上之多個障壁層及多個量子井層。舉例而言，藍色或綠色微型LED可包括GaN基板或藍寶石基板、生長於基板上或生長於基板上之緩衝層上之n型半導體層、生長於n型半導體層上之多個障壁層（例如，GaN層）及多個量子井層（例如，InGaN層），及生長於多個障壁層及多個量子井層上之p型半導體層。在MQW中，每一InGaN量子井層可由兩個GaN障壁層包夾，其中GaN障壁層相較於InGaN量子井層具有較高帶隙，由此形成量子井。習知地，可能需要在障壁層與量子井層之間具有較低晶格常數失配以減小量子井層之晶格中之應力及缺陷（例如，位錯），此係因為這可引起SRH複合、洩漏、可靠性問題等。然而，根據某些具體實例，可基於圖10A設計磊晶生長使得可在量子井層中引入較多壓縮應力以減小量子井層之帶隙。當個別台面式結構經蝕刻時，其產生自由表面且應力在台面式表面處之移除可使得台面式側壁附近之量子井材料得以緩和，因此增大帶隙。因此，水平障壁可形成於每一量子井層中，其中量子井層之中心區域可具有較低帶隙，而量子井層之周邊區域可具有較高帶隙。因此，注入至量子井層中之載子可限於中心區域中。

在一些具體實例中，可藉由逐漸改變量子井層之組成實現低帶隙量子井層，使得應力可逐漸增大。在一個實例中，在MQW之磊晶生長期間，具有較低銦濃度之InGaN量子井層可首先生長於GaN障壁層上，使得此等量子井層可具有較低應力及相對較寬帶隙。隨著愈來愈多磊晶層生長，銦濃度可逐漸增大以逐漸增大由障壁層與量子井層之間的晶格常數失配引起的應力，由此減小量子井層之帶隙。最後幾個InGaN量子井層可具有最高銦濃度且因此可具有最高應力及最窄帶隙以發射具有較長波長之光，諸如綠光。由於最後幾個量子井層之較低帶隙，光發射可主要發生在最後幾個量子井層中。在一些具體實例中，量子井層之組成及厚度可經最佳化以在量子井層之發光區域中達成較低缺陷密度。另外，在一些具體實例中，磊晶結構可經設計使得輻射複合可主要發生在量子井層中，其中台面之中心與台面之側壁之間存在最高應力/緩和比率。在一些情況下，具有最高應力/緩和比率之發光層可處於多量子井堆疊之中心層中。在一些情況下，若p側為薄的及/或由合金製成，則具有最高應力/緩和比率之發光層可朝向磊晶結構之頂部。

在一些具體實例中，可藉由以下操作進一步增大發光量子井中之應力：減小發光量子井層之厚度（例如自約3 nm或2.7 nm至低於約2.5 nm，諸如介於約1.5 nm與約2.5 nm之間）及增大In含量（這將增大應力但仍可維持微型LED之類似發射波長）。在一些具體實例中，在c平面基於InGaN之LED的情況下，可藉由在磊晶生長期間在具有高鋁濃度（且因此相較於GaN具有較低晶格常數及較大帶隙）之厚、經緩和AlGaN層上生長動作區域而進一步增大發光量子井中之應力。具有較低晶格常數之AlGaN層可增大晶格失配且因此增大InGaN量子井層中之壓縮應力，由此進一步減小InGaN量子井層之有效帶隙。

在藉由選擇性地蝕刻磊晶生長半導體層之堆疊形成個別台面式結構之後，側壁附近之量子井層區域中之應力可由於側壁處減小之應力而大大緩和。因此，側壁附近之區域處之帶隙可增大。因而，發光量子井層中可存在較大帶隙差，其中發光量子井層之帶隙在發光量子井層之中心附近可較低且在側壁處可高得多，由此形成將載子限於較低帶隙區域中之橫向障壁。

在一些具體實例中，為了增大橫向障壁，可增大發光層之側壁表面積以進一步減小應力且增大側壁附近發光層之緩和，由此進一步增大側壁附近之帶隙。舉例而言，可藉由在側壁處形成多孔區域、曲率（例如，齒狀物）、粗糙區域或其類似者而增大側壁表面積。側壁表面積增大可藉由例如選擇性橫向蝕刻或表面處理實現，且可經最佳化以在應力緩和與缺陷密度之間實現平衡。在一些具體實例中，可增大台面式結構之蝕刻深度以為側壁附近發光層之緩和提供更多空間。在一些具體實例中，具有較大晶格常數之材料層可形成於III族氮化物量子井之側壁表面上以減小壓縮應力或甚至將側壁區域處之壓縮應力改變為拉伸應力，由此增大側壁區域處之帶隙。在一些具體實例中，具有較小晶格常數之材料層可形成於非極性量子井之側壁表面上以減小拉伸應力或甚至將側壁區域處之拉伸應力改變為壓縮應力，由此增大側壁區域處之帶隙。

圖 11A說明根據某些具體實例的在台面式側壁處具有應力緩和以減少表面複合的微型LED陣列1100之實例。微型LED陣列1100可包括藉由蝕刻生長於基板1110上之磊晶層堆疊形成的個別台面式結構1105，如上文所描述。亦如上文關於例如圖7A、圖7B及圖9所描述，每一台面式結構1105可包括形成於基板1110上之n型半導體層1120之部分1130、MQW層1140，及p型半導體層1150。p接點1160可形成於p型半導體層1150上，且n接點1170可形成於經曝露n型半導體層1120上。在一個實例中，n型半導體層1120及p型半導體層1150可分別包括n摻雜GaN及p摻雜GaN，且MQW層1140可包括GaN（或AlGaN）障壁層及InGaN量子井層。

如上文所描述，MQW層1140可經磊晶生長以在量子井層中具有不同組成（例如，銦濃度），使得量子井層中之應力可逐漸增大且量子井層之帶隙可逐漸減小。可對MQW層1140之經曝露側壁執行橫向蝕刻或另一表面處理製程。舉例而言，蝕刻或另一表面處理製程可在台面式結構1105中之MQW層1140之側壁處形成多孔區域1142或粗糙表面。舉例而言，MQW層1140中之障壁層在側壁處可選擇性地經蝕刻以減小或移除量子井層上之應力，從而允許量子井層之側壁區域緩和並減小應力，由此增大量子井層在側壁區域處之帶隙。

圖 11B說明根據某些具體實例的跨越微型LED中之量子井層（例如，沿著圖11A中之線A-A）之帶圖1180的實例。帶圖1180展示單一量子井層中之電導帶最小值（conductance band minimum；CBM）能級1182及價帶最大值（valence band maximum；VBM）能級1184。在量子井層之中心處，帶隙可由於有意引入之應力而為低的。在量子井層之周邊區域處，帶隙可由於晶體結構之緩和及因此應力之減小而增大。因而，橫向載體障壁可形成於量子井層中。因此，注入至量子井層中之載子（例如，電洞及電子）可限於量子井層之中心區域，且可不水平地擴散至側壁區域中。因而，所注入載子可不到達量子井層之側壁區域以引起非輻射複合，且因此可減少側壁區域處之非輻射複合且可改良量子效率。

圖 12說明根據某些具體實例的由於台面式側壁處之應力緩和而減少表面複合的微型LED 1200之層堆疊之實例。微型LED 1200可為微型LED陣列1100中微型LED的實例。如上文所描述之微型LED，微型LED 1200可包括基板1210及基板1210上之台面式結構。台面式結構可包括形成於基板1210上之第一半導體層1220（例如，n型或p型）、MQW層1230、第二半導體層1240（例如，p型或n型），及接觸層1250。MQW層1230可包括複數個量子井層1234及複數個障壁層1232，其中每一量子井層1234可由兩個障壁層包夾以形成量子井。

在圖12之所說明實例中，MQW層1230之側壁區域1236可經蝕刻或以其他方式經處理以在側壁區域1236處形成MQW層1230中之各種結構。舉例而言，MQW層1230之側壁區域1236可變得多孔或可具有各種曲率（例如，齒狀物）或粗糙表面，使得無外部應力情況下之總體表面積可增大以促進MQW層1230之側壁區域1236之緩和。

即使圖11A及圖12中未示，圖11A及圖12之微型LED之台面式結構可包括台面式結構之側壁上之鈍化層及/或反射層，如上文關於圖7A及圖7B所描述。另外或替代地，晶格常數不同於量子井材料之晶格常數的材料層（例如，介電質、金屬或半導體材料）可形成於側壁表面上以在量子井層之側壁區域處緩和應力或將應力改變為反向應力。

圖 13包括說明根據某些具體實例的製造表面複合減少之微型LED之方法之實例的流程圖1300。在區塊1310處，n型半導體層可磊晶生長於基板上，諸如GaN或藍寶石基板上。舉例而言，n型半導體層可包括摻雜有硒、矽、碲或鍺之GaN層。

在區塊1320處，主動區域可生長於n型半導體層上。舉例而言，複數個量子井層及複數個障壁層可交替地生長於n型半導體層上以在主動區域中形成MQW結構。在一些具體實例中，主動區域可包括AlN、GaN、InN、AlGaN、InAlN、InGaN或其他III族氮化物合金之層，且主動區域之晶向為c平面。在一個實例中，障壁層可包括GaN，且量子井層可包括InGaN。該複數個量子井層之組成可逐漸變化以逐漸增大量子井層中之應力。舉例而言，InGaN量子井層中之銦濃度可逐漸增大以增加量子井層與障壁層之間的晶格常數失配，且因此增大量子井層中之應力。量子井層中應力之增大可引起量子井層之帶隙之減小。因此，最後生長之量子井層可具有最高應力且因此具有最低帶隙。因此，發光可主要發生在最後生長之量子井層中。在一些具體實例中，具有最高應力及最低帶隙之量子井層可處於主動區域之中間層中。在一些具體實例中，該主動區域包括AlP、InAs、GaP、GaAs、AlInGaP、其他III族磷化物合金、其他III族砷化物合金、非極性III族氮化物合金或半極性III族氮化物合金之層，該等層係由相對於該等半極性III族氮化物合金之c平面以介於35°與55°之間的角度定向之半極性平面表徵。在一些具體實例中，在生長主動區域之前，半導體層可形成於n型半導體層上。n型半導體層上之半導體層可由小於（或大於）主動區域之晶格常數的晶格常數表徵以便增大該複數個量子井層中之壓縮（或拉伸）應力。

在區塊1330處，p型半導體層可磊晶生長於MQW結構上。舉例而言，p型半導體層可包括摻雜有Mg、Ca、Zn或Be之GaN層。

在區塊1340處，包括n型半導體層、MQW結構及p型半導體層之層堆疊可豎直地經蝕刻以形成如例如圖11A中所示之個別微型LED之個別台面式結構。舉例而言，台面式結構可具有豎直、圓錐形、拋物線形、向內傾斜或向外傾斜台面形狀。在每一台面式結構之側壁處，MQW結構可由於蝕刻具有高缺陷密度。

在區塊1350處，橫向蝕刻或另一表面處理製程可對MQW結構之台面式側壁區域執行以在台面式側壁區域處緩和MQW結構之應力，由此增大台面式側壁區域處之帶隙。舉例而言，橫向蝕刻或表面處理製程可產生多孔區域或不平坦表面，其包括側壁處之各種特徵以增大側壁之總體表面積。因而，側壁區域處量子井層之材料可具有較小應力及較多空間以緩和並減小應力，由此增大帶隙。因此，橫向載體障壁可形成於發光量子井層中以限制載子自台面式結構之中心至台面式結構之側壁區域的擴散，由此減少側壁區域中載子之非輻射複合。因此，可改良微型LED之量子效率。在一些具體實例中，具有較大晶格常數之材料層可形成於III族氮化物量子井之側壁表面上以減小壓縮應力或甚至將側壁區域處之壓縮應力改變為拉伸應力，由此增大側壁區域處之帶隙。在一些具體實例中，具有較小晶格常數之材料層可形成於非極性半導體量子井之側壁表面上以減小拉伸應力或甚至將側壁區域處之拉伸應力改變為壓縮應力，由此增大側壁區域處之帶隙。

視需要，在區塊1360處，鈍化層及/或反射層可沈積於如上文關於例如圖7A及圖7B所描述之台面式結構之側壁上。

可在晶圓上製造上文所描述之LED之一維或二維陣列以形成光源（例如，光源642）。驅動器電路（例如，驅動器電路644）可使用CMOS製程製造於例如矽晶圓上。LED及晶圓上之驅動器電路可經切割且接著接合在一起，或可在晶圓級上接合且接著經切割。各種接合技術可用於接合LED及驅動器電路，諸如黏著接合、金屬間接合、金屬氧化物接合、晶圓間接合、晶粒至晶圓接合、混合接合及其類似者。

圖 14A說明根據某些具體實例的用於LED陣列之晶粒至晶圓接合之方法的實例。在圖14A中所展示之實例中，LED陣列1401可包括載體基板1405上之複數個LED 1407。載體基板1405可包括各種材料，諸如GaAs、InP、GaN、AlN、藍寶石、SiC、Si或其類似者。LED 1407可藉由例如在執行接合之前生長各種磊晶層、形成台面式結構及形成電接點或電極來製造。磊晶層可包括各種材料，諸如GaN、InGaN、(AlGaIn)P、(AlGaIn)AsP、(AlGaIn)AsN、(AlGaIn)Pas、(Eu:InGa)N、(AlGaIn)N或其類似者，且可包括n型層、p型層及主動層，該主動層包括一或多個異質結構，諸如一或多個量子井或MQW。電接點可包括各種導電材料，諸如金屬或金屬合金。

晶圓1403可包括基礎層1409，其上製造有被動或主動積體電路（例如，驅動器電路1411）。基礎層1409可包括例如矽晶圓。驅動器電路1411可用於控制LED 1407之操作。舉例而言，用於每一LED 1407之驅動器電路可包括具有兩個電晶體及一個電容器之2T1C像素結構。晶圓1403亦可包括接合層1413。接合層1413可包括各種材料，諸如金屬、氧化物、介電質、CuSn、AuTi及其類似者。在一些具體實例中，圖案化層1415可形成於接合層1413之表面上，其中圖案化層1415可包括由諸如Cu、Ag、Au、Al或其類似者之導電材料製成的金屬柵格。

LED陣列1401可經由接合層1413或圖案化層1415接合至晶圓1403。舉例而言，圖案化層1415可包括由諸如CuSn、AuSn或奈米多孔Au之各種材料製成的金屬襯墊或凸塊，該等金屬襯墊或凸塊可用以將LED陣列1401中之LED 1407與晶圓1403上之對應驅動器電路1411對準。在一個實例中，可使LED陣列1401朝向晶圓1403，直至LED 1407與對應於驅動器電路1411之各別金屬襯墊或凸塊接觸。LED 1407中之一些或所有可與驅動器電路1411對準，且可接著藉由各種接合技術（諸如金屬間接合）經由圖案化層1415接合至晶圓1403。在LED 1407已經接合至晶圓1403之後，載體基板1405可自LED 1407移除。

圖 14B說明根據某些具體實例的用於LED陣列之晶圓間接合之方法的實例。如圖14B中所示，第一晶圓1402可包括基板1404、第一半導體層1406、主動層1408和第二半導體層1410。基板1404可包括各種材料，諸如GaAs、InP、GaN、AlN、藍寶石、SiC、Si或其類似者。第一半導體層1406、主動層1408及第二半導體層1410可包括各種半導體材料，諸如GaN、InGaN、(AlGaIn)P、(AlGaIn)AsP、(AlGaIn)AsN、(AlGaIn)Pas、(Eu:InGa)N、(AlGaIn)N或其類似者。在一些具體實例中，第一半導體層1406可為n型層，且第二半導體層1410可為p型層。舉例而言，第一半導體層1406可為n摻雜GaN層（例如，摻雜有Si或Ge），且第二半導體層1410可為p摻雜GaN層（例如，摻雜有Mg、Ca、Zn或Be）。主動層1408可包括例如一或多個GaN層、一或多個InGaN層、一或多個AlGaInP層及其類似者，該等層可形成一或多個異質結構，諸如一或多個量子井或MQW。

在一些具體實例中，第一晶圓1402亦可包括接合層。接合層1412可包括各種材料，諸如金屬、氧化物、介電質、CuSn、AuTi或其類似者。在一個實例中，接合層1412可包括p接點及/或n接點（圖中未示）。在一些具體實例中，其他層亦可包括於第一晶圓1402上，諸如基板1404與第一半導體層1406之間的緩衝層。緩衝層可包括各種材料，諸如多晶GaN或AlN。在一些具體實例中，接觸層可在第二半導體層1410與接合層1412之間。接觸層可包括用於將電接點提供至第二半導體層1410及/或第一半導體層1406之任何合適材料。

第一晶圓1402可經由接合層1413及/或接合層1412接合至晶圓1403，其包括如上文所描述之驅動器電路1411及接合層1413。接合層1412與接合層1413可由相同材料或不同材料製成。接合層1413及接合層1412可為實質上平坦的。第一晶圓1402可藉由各種方法接合至晶圓1403，該等方法諸如為金屬間接合、共晶接合、金屬氧化物接合、陽極接合、熱壓縮接合、紫外線（UV）接合及/或熔融接合。

如圖14B中所示，第一晶圓1402可藉由第一晶圓1402之面向下（亦即，朝向晶圓1403）之p側（例如，第二半導體層1410）接合至晶圓1403。在接合之後，可自第一晶圓1402移除基板1404，且可接著自n側處理第一晶圓1402。處理可包括例如形成用於個別LED之某些台面式形狀，以及形成對應於個別LED之光學組件。

圖 15A 至圖 15D說明根據某些具體實例的用於LED陣列之混合接合之方法的實例。混合接合通常可包括晶圓清潔及活化、一個晶圓之接點與另一晶圓之接點的高精度對準、晶圓之表面處之介電材料在室溫下的介電接合，以及藉由在高溫下退火而進行的接點之金屬接合。 圖 15A展示上面製造有被動或主動電路1520之基板1510。如上文關於圖14A至圖14B所描述，基板1510可包括例如矽晶圓。電路1520可包括用於LED陣列之驅動器電路。接合層可包括經由電氣互連件1522連接至電路1520之介電區1540及接觸襯墊1530。接觸襯墊1530可包括例如Cu、Ag、Au、Al、W、Mo、Ni、Ti、Pt、Pd或其類似者。介電區1540中之介電材料可包括SiCN、SiO ₂、SiN、Al ₂O ₃、HfO ₂、ZrO ₂、Ta ₂O ₅或其類似者。接合層可使用例如化學機械拋光來進行平坦化及拋光，其中平坦化或拋光可能造成接觸襯墊中之凹陷（碗狀輪廓）。接合層之表面可藉由例如離子（例如，電漿）或快速原子（例如，Ar）光束1505來清潔及活化。經活化表面可在原子級上清潔且在晶圓例如在室溫下接觸時可為反應性的，以用於在晶圓之間形成直接接合。

圖 15B說明包括其上製造之微型LED 1570之陣列的晶圓1550，如上文關於例如圖7A、圖7B、圖14A及圖14B所描述。晶圓1550可為載體晶圓，且可包括例如GaAs、InP、GaN、AlN、藍寶石、SiC、Si或其類似者。微型LED 1570可包括磊晶生長於晶圓1550上之n型層、主動區域及p型層。磊晶層可包括上文所描述之各種III-V半導體材料，且可自p型層側處理以蝕刻磊晶層中之台面式結構，諸如實質上豎直結構、拋物線形結構、圓錐結構或其類似者。鈍化層及/或反射層可形成於台面式結構之側壁上。p接點1580及n接點1582可形成於沈積於台面式結構上之介電材料層1560中，且可分別與p型層及n型層進行電接觸。介電材料層1560中之介電材料可包括例如SiCN、SiO ₂、SiN、Al ₂O ₃、HfO ₂、ZrO ₂、Ta ₂O ₅或其類似者。p接點1580及n接點1582可包括例如Cu、Ag、Au、Al、W、Mo、Ni、Ti、Pt、Pd或其類似者。p接點1580、n接點1582及介電材料層1560之頂部表面可形成接合層。接合層可使用例如化學機械拋光來平坦化及拋光，其中拋光可能造成p接點1580及n接點1582中之凹陷。接合層可接著藉由例如離子（例如，電漿）或快速原子（例如，Ar）光束1515來清潔及活化。經活化表面可在原子級上清潔且在晶圓例如在室溫下接觸時為反應性的以用於在晶圓之間形成直接接合。

圖 15C說明用於接合接合層中之介電材料之室溫接合製程。舉例而言，在包括介電區1540及接觸襯墊1530之接合層及包括p接點1580、n接點1582及介電材料層1560之接合層經表面活化之後，晶圓1550及微型LED 1570可倒置且與基板1510及其上形成之電路接觸。在一些具體實例中，可將壓縮壓力1525施加至基板1510及晶圓1550，使得接合層彼此壓靠。由於表面活化及接點中之凹陷，介電區1540及介電材料層1560可由於表面吸引力而直接接觸，且可進行反應且在其間形成化學鍵，此係因為表面原子可具有懸鍵且在活化之後可處於不穩定能態。因此，可在具有或不具有熱處理或壓力之情況下將介電區1540及介電材料層1560中之介電材料接合在一起。

圖 15D說明用於在接合該等接合層中之介電材料之後接合該等接合層中之接點的退火製程。舉例而言，接觸襯墊1530及p接點1580或n接點1582可藉由在例如約200℃至400℃或更高之溫度下進行退火而接合在一起。在退火製程期間，熱1535可使接點比介電材料膨脹更多（由於不同熱膨脹係數），且因此可閉合接點之間的凹陷間隙，使得接觸襯墊1530及p接點1580或n接點1582可進行接觸且可在經活化表面處形成直接金屬接合。

在兩個經接合晶圓包括具有不同熱膨脹係數（CTE）之材料的一些具體實例中，在室溫下接合之介電材料可幫助減少或防止由不同熱膨脹造成的接觸襯墊之未對準。在一些具體實例中，為了進一步減少或避免接觸襯墊在退火期間在高溫下之未對準，可在接合之前穿過基板中之部分或所有或其類似者在微型LED之間、在微型LED之群組之間形成溝槽。

在微型LED接合至驅動器電路之後，上面製造有微型LED之基板可經薄化或移除，且各種次級光學組件可經製造於微型LED之發光表面上，以例如萃取、準直及重新導向自微型LED之主動區域發射的光。在一個實例中，微型透鏡可形成於微型LED上，其中每一微型透鏡可對應於各別微型LED，且可幫助改良光萃取效率且準直由微型LED發射之光。在一些具體實例中，次級光學組件可經製造於基板或微型LED之n型層中。在一些具體實例中，次級光學組件可經製造於沈積於微型LED之n型側上之介電層中。次級光學組件之實例可包括透鏡、光柵、抗反射（AR）塗層、稜鏡、光子晶體或其類似者。

圖 16說明根據某些具體實例的上面製造有次級光學組件之LED陣列1600的實例。可藉由將LED晶片或晶圓與包括其上製造之電路的矽晶圓接合，使用上文關於例如圖14A至圖15D所描述之任何合適接合技術來製造LED陣列1600。在圖16中所展示之實例中，可使用如上文關於圖15A至圖15D所描述之晶圓間混合接合技術來接合LED陣列1600。LED陣列1600可包括基板1610，該基板可為例如矽晶圓。積體電路1620，諸如LED驅動器電路可製造於基板1610上。積體電路1620可經由互連件1622及接觸襯墊1630連接至微型LED 1670之p接點1674及n接點1672，其中接觸襯墊1630可與p接點1674及n接點1672形成金屬接合。基板1610上之介電層1640可經由熔融接合接合至介電層1660。

LED晶片或晶圓之基板（圖中未示）可經薄化或可被移除以曝露微型LED 1670之n型層1650。各種次級光學組件，諸如球面微型透鏡1682、光柵1684、微型透鏡1686、抗反射層1688及其類似者可形成於n型層1650之頂部中或上。舉例而言，可使用灰度遮罩及對曝露光具有線性回應之光阻，或使用藉由經圖案化光阻層之熱回焊形成的蝕刻遮罩來在微型LED 1670之半導體材料中蝕刻球面微型透鏡陣列。亦可使用類似光微影技術或其他技術在沈積於n型層1650上之介電層中蝕刻次級光學組件。舉例而言，微型透鏡陣列可經由使用二元遮罩圖案化之聚合物層的熱回焊而形成於聚合物層中。聚合物層中之微型透鏡陣列可用作次級光學組件或可用作蝕刻遮罩以用於將微型透鏡陣列之輪廓轉移至介電層或半導體層中。介電層可包括例如SiCN、SiO ₂、SiN、Al ₂O ₃、HfO ₂、ZrO ₂、Ta ₂O ₅或其類似者。在一些具體實例中，微型LED 1670可具有多個對應次級光學組件，諸如微型透鏡及抗反射塗層、在半導體材料中蝕刻之微型透鏡及在介電材料層中蝕刻之微型透鏡、微型透鏡及光柵、球面透鏡及非球面透鏡及其類似者。圖16中說明三個不同次級光學組件以展示可形成於微型LED 1670上之次級光學組件之一些實例，此未必暗示針對每一LED陣列同時使用不同次級光學組件。

本文中所揭示之具體實例可用以實施人工實境系統之組件，或可結合人工實境系統而實施。人工實境係在呈現給使用者之前已以某一方式調整之實境形式，其可包括例如虛擬實境、擴增實境、混合實境、混雜實境或其某一組合及/或衍生物。人工實境內容可包括完全產生之內容或與所捕獲之（例如，真實世界）內容組合的產生之內容。人工實境內容可包括視訊、音訊、觸覺回饋或其某一組合，其中之任一者可在單一通道中或在多個通道中（諸如，對檢視者產生三維效應之立體視訊）呈現。另外，在一些具體實例中，人工實境亦可與用以例如在人工實境中產生內容及/或另外用於人工實境中（例如，在人工實境中執行活動）之應用、產品、配件、服務或其某一組合相關聯。提供人工實境內容之人工實境系統可實施於各種平台上，包括連接至主機電腦系統之HMD、獨立式HMD、行動裝置或計算系統，或能夠將人工實境內容提供至一或多個檢視者之任何其他硬體平台。

圖 17為用於實施本文中所揭示之實例中之一些的實例近眼顯示器（例如，HMD裝置）之實例電子系統1700的簡化方塊圖。電子系統1700可用作HMD裝置或上文所描述之其他近眼顯示器的電子系統。在此實例中，電子系統1700可包括一或多個處理器1710及一記憶體1720。處理器1710可經組態以執行用於在數個組件處執行操作之指令，且可為例如適合於攜帶型電子裝置內之實施的通用處理器或微處理器。處理器1710可與電子系統1700內之複數個組件通信耦合。為了實現此通信耦合，處理器1710可跨越匯流排1740與其他所說明之組件通信。匯流排1740可為適於在電子系統1700內傳送資料之任何子系統。匯流排1740可包括複數個電腦匯流排及額外電路系統以傳送資料。

記憶體1720可耦合至處理器1710。在一些具體實例中，記憶體1720可提供短期儲存及長期儲存兩者，且可分成若干單元。記憶體1720可為揮發性的，諸如靜態隨機存取記憶體（SRAM）及/或動態隨機存取記憶體（DRAM），及/或為非揮發性的，諸如唯讀記憶體（ROM）、快閃記憶體及其類似者。此外，記憶體1720可包括可移式儲存裝置，諸如安全數位（SD）卡。記憶體1720可提供電腦可讀取指令、資料結構、程式模組及用於電子系統1700之其他資料的儲存。在一些具體實例中，記憶體1720可分佈至不同硬體模組中。指令集及/或程式碼可儲存於記憶體1720上。該等指令可呈可由電子系統1700執行之可執行程式碼之形式，及/或可呈原始程式碼及/或可安裝程式碼之形式，該原始程式碼及/或可安裝程式碼在電子系統1700上編譯及/或安裝於該電子系統上（例如，使用多種常用的編譯器、安裝程式、壓縮/解壓縮公用程式等中之任一者）後，可呈可執行程式碼之形式。

在一些具體實例中，記憶體1720可儲存複數個應用程式模組1722至1724，該複數個應用程式模組可包括任何數目個應用程式。應用程式之實例可包括遊戲應用程式、會議應用程式、視訊播放應用程式或其他合適之應用程式。該等應用程式可包括深度感測功能或眼睛追蹤功能。應用程式模組1722至1724可包括待由處理器1710執行之特定指令。在一些具體實例中，某些應用程式或應用程式模組1722至1724之部分可由其他硬體模組1780執行。在某些具體實例中，記憶體1720可另外包括安全記憶體，其可包括額外安全控制以防止對安全資訊之複製或其他未授權存取。

在一些具體實例中，記憶體1720可包括其中裝載之作業系統1725。作業系統1725可用於起始執行由應用程式模組1722至1724提供之指令及/或管理其他硬體模組1780，以及與可包括一或多個無線收發器之無線通信子系統1730介接。作業系統1725可適用於跨越電子系統1700之組件執行其他操作，包括執行緒處理、資源管理、資料儲存控制及其他類似功能性。

無線通信子系統1730可包括例如紅外線通信裝置、無線通信裝置及/或晶片組（諸如，Bluetooth®裝置、IEEE 802.11裝置、Wi-Fi裝置、WiMax裝置、蜂巢式通信設施等）及/或類似通信介面。電子系統1700可包括用於無線通信之一或多個天線1734，作為無線通信子系統1730之部分或作為耦合至該系統之任何部分的單獨組件。取決於所要功能性，無線通信子系統1730可包括單獨收發器以與基地收發器台以及其他無線裝置及存取點通信，其可包括與諸如無線廣域網路（wireless wide-area network；WWAN）、無線區域網路（wireless local area network；WLAN）或無線個人區域網路（wireless personal area network；WPAN）之不同資料網路及/或網路類型通信。WWAN可為例如WiMax（IEEE 802.16）網路。WLAN可為例如IEEE 802.11x網路。WPAN可為例如藍牙網路、IEEE 802.15x或一些其他類型的網路。本文中所描述之技術亦可用於WWAN、WLAN及/或WPAN之任何組合。無線通信子系統1730可准許與網路、其他電腦系統及/或本文所描述之任何其他裝置交換資料。無線通信子系統1730可包括用於使用天線1734及無線鏈路1732傳輸或接收資料（諸如HMD裝置之識別符、位置資料、地理圖、熱度圖、相片或視訊）之構件。無線通信子系統1730、處理器1710及記憶體1720可一起構成用於執行本文中所揭示之一些功能的構件中之一或多者的至少一部分。

電子系統1700之具體實例亦可包括一或多個感測器1790。感測器1790可包括例如影像感測器、加速計、壓力感測器、溫度感測器、近接感測器、磁力計、陀螺儀、慣性感測器（例如，組合加速計與陀螺儀之模組）、環境光感測器、可用於提供感測輸出及/或接收感測輸入之任何其他類似模組，諸如深度感測器或位置感測器。舉例而言，在一些實施中，感測器1790可包括一或多個慣性量測單元（inertial measurement unit；IMU）及/或一或多個位置感測器。IMU可基於自位置感測器中之一或多者接收到的量測信號來產生校準資料，該校準資料指示相對於HMD裝置之初始位置的HMD裝置之估計位置。位置感測器可回應於HMD裝置之運動而產生一或多個量測信號。位置感測器之實例可包括但不限於一或多個加速計、一或多個陀螺儀、一或多個磁力計、偵測運動之另一合適類型的感測器、用於IMU之誤差校正的一種類型之感測器，或其任何組合。該等位置感測器可位於IMU外部、IMU內部，或其之任何組合。至少一些感測器可使用結構化之光圖案以用於感測。

電子系統1700可包括顯示模組1760。顯示模組1760可為近眼顯示器，且可以圖形方式將來自電子系統1700之資訊（諸如影像、視訊及各種指令）呈現給使用者。此資訊可源自一或多個應用程式模組1722至1724、虛擬實境引擎1726、一或多個其他硬體模組1780、其組合，或用於為使用者解析圖形內容（例如，藉由作業系統1725）之任何其他合適的構件。顯示模組1760可使用LCD技術、LED技術（包括例如OLED、ILED、μ-LED、AMOLED、TOLED等）、發光聚合物顯示器（light-emitting polymer display；LPD）技術，或某一其他顯示技術。

電子系統1700可包括使用者輸入/輸出模組1770。使用者輸入/輸出模組1770可允許使用者將動作請求發送至電子系統1700。動作請求可為執行特定動作之請求。舉例而言，動作請求可為開始或結束應用程式或執行該應用程式內之特定動作。使用者輸入/輸出模組1770可包括一或多個輸入裝置。實例輸入裝置可包括觸控式螢幕、觸控板、麥克風、按鈕、撥號盤、開關、鍵盤、滑鼠、遊戲控制器，或用於接收動作請求及將所接收動作請求傳達至電子系統1700之任何其他合適裝置。在一些具體實例中，使用者輸入/輸出模組1770可根據自電子系統1700接收到之指令將觸覺回饋提供至使用者。舉例而言，可在接收到動作請求或已執行動作請求時提供觸覺回饋。

電子系統1700可包括攝影機1750，該攝影機可用以拍攝使用者之相片或視訊，例如用於追蹤使用者之眼睛位置。攝影機1750亦可用以拍攝環境之相片或視訊，例如用於VR、AR或MR應用。攝影機1750可包括例如具有數百萬或數千萬個像素之互補金屬氧化物半導體（complementary metal-oxide-semiconductor；CMOS）影像感測器。在一些實施中，攝影機1750可包括可用以俘獲3D影像之兩個或多於兩個攝影機。

在一些具體實例中，電子系統1700可包括複數個其他硬體模組1780。其他硬體模組1780中之每一者可為電子系統1700內之實體模組。儘管其他硬體模組1780中之每一者可永久地經組態為結構，但其他硬體模組1780中之一些可臨時經組態以執行特定功能或臨時被啟動。其他硬體模組1780之實例可包括例如音訊輸出及/或輸入模組（例如，麥克風或揚聲器）、近場通信（near field communication；NFC）模組、可再充電電池、電池管理系統、有線/無線電池充電系統等。在一些具體實例中，可用軟體實施其他硬體模組1780之一或多個功能。

在一些具體實例中，電子系統1700之記憶體1720亦可儲存虛擬實境引擎1726。虛擬實境引擎1726可執行電子系統1700內之應用程式，且自各種感測器接收HMD裝置之位置資訊、加速度資訊、速度資訊、所預測未來位置，或其任何組合。在一些具體實例中，由虛擬實境引擎1726接收之資訊可用於為顯示模組1760產生信號（例如，顯示指令）。舉例而言，若所接收之資訊指示使用者已向左看，則虛擬實境引擎1726可產生用於HMD裝置之內容，該內容反映使用者在虛擬環境中之移動。另外，虛擬實境引擎1726可回應於自使用者輸入/輸出模組1770接收到之動作請求而執行應用程式內之動作，並將回饋提供至使用者。所提供回饋可為視覺回饋、聽覺回饋或觸覺回饋。在一些實施中，處理器1710可包括可執行虛擬實境引擎1726之一或多個GPU。

在各種實施中，上文所描述之硬體及模組可實施於可使用有線或無線連接彼此通信之單一裝置或多個裝置上。舉例而言，在一些實施中，諸如GPU、虛擬實境引擎1726及應用程式（例如，追蹤應用程式）之一些組件或模組可實施於控制台上，該控制台與頭戴式顯示裝置分離。在一些實施中，一個控制台可連接至或支援多於一個HMD。

在替代組態中，不同及/或額外組件可包括於電子系統1700中。類似地，組件中之一或多者的功能性可按不同於上文所描述之方式的方式分佈在組件當中。舉例而言，在一些具體實例中，電子系統1700可經修改以包括其他系統環境，諸如AR系統環境及/或MR環境。

上文所論述之方法、系統及裝置為實例。在適當時各種具體實例可省略、取代或添加各種程序或組件。舉例而言，在替代組態中，可按不同於所描述次序之次序來執行所描述之方法，及/或可添加、省略及/或組合各種階段。並且，在各種其他具體實例中可組合關於某些具體實例所描述之特徵。可以類似方式組合具體實例之不同態樣及元件。並且，技術發展，且因此許多元件為實例，該等實例並不將本發明之範圍限制於彼等特定實例。

在描述中給出特定細節以提供對具體實例之透徹理解。然而，可在沒有此等特定細節之情況下實踐具體實例。舉例而言，已在無不必要細節的情況下展示熟知的電路、製程、系統、結構及技術，以免混淆具體實例。本說明書僅提供實例具體實例，且並不意欲限制本發明之範圍、適用性或組態。實情為，具體實例之先前描述將為所屬技術領域中具有通常知識者提供用於實施各種具體實例之啟發性描述。可在不脫離本發明之精神及範圍的情況下對元件之功能及配置進行各種改變。

並且，將一些具體實例描述為描繪為流程圖或方塊圖之製程。儘管每一者可將操作描述為依序製程，但操作中之許多者可並行地或同時來執行。另外，可重新配置操作之次序。製程可具有未包括於圖式中之額外步驟。此外，可藉由硬體、軟體、韌體、中間軟體、微碼、硬體描述語言或其任何組合來實施該等方法之具體實例。當以軟體、韌體、中間軟體或微碼實施時，用以執行相關聯任務之程式碼或碼段可儲存於諸如儲存媒體之電腦可讀取媒體中。處理器可執行相關聯任務。

所屬領域中具有通常知識者將顯而易見，可根據特定要求作出實質變化。舉例而言，亦可使用自訂或專用硬體，及/或可用硬體、軟體（包括攜帶型軟體，諸如小程式等）或此兩者來實施特定元件。此外，可採用至其他計算裝置（諸如，網路輸入/輸出裝置）之連接。

參考附圖，可包括記憶體之組件可包括非暫時性機器可讀取媒體。術語「機器可讀取媒體」及「電腦可讀取媒體」可指參與提供使機器以特定方式操作之資料的任何儲存媒體。在上文所提供之具體實例中，各種機器可讀取媒體可能涉及將指令/程式碼提供至處理單元及/或其他裝置以供執行。另外或可替代地，機器可讀取媒體可用以儲存及/或載運此等指令/程式碼。在許多具體實例中，電腦可讀取媒體為實體及/或有形儲存媒體。此媒體可採用許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。電腦可讀取媒體之常見形式包括例如磁性及/或光學媒體，諸如緊密光碟（compact disk；CD）或數位多功能光碟（digital versatile disk；DVD）；打孔卡；紙帶；具有孔圖案之任何其他實體媒體；RAM；可程式化唯讀記憶體（programmable read-only memory；PROM）；可抹除可程式化唯讀記憶體（erasable programmable read-only memory；EPROM）；FLASH-EPROM；任何其他記憶體晶片或卡匣；如下文中所描述之載波；或可供電腦讀取指令及/或程式碼之任何其他媒體。電腦程式產品可包括程式碼及/或機器可執行指令，該等程式碼及/或機器可執行指令可表示程序、函式、子程式、程式、常式、應用程式（App）、次常式、模組、套裝軟體、類別，或指令、資料結構或程式陳述之任何組合。

所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，可使用多種不同技術及技藝中的任一者來表示用以傳達本文中所描述之訊息的資訊及信號。舉例而言，可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子或其任何組合表示遍及以上描述可能參考的資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及碼片。

如本文中所使用，術語「及」及「或」可包括多種含義，該等含義亦預期至少部分地取決於使用此等術語之上下文。典型地，「或」若用以關聯清單，諸如，A、B或C，則意欲意謂A、B及C（此處以包括性意義使用），以及A、B或C（此處以排它性意義使用）。此外，如本文中所使用之術語「一或多個」可用於以單數形式描述任何特徵、結構或特性，或可用以描述特徵、結構或特性之某一組合。然而，應注意，此僅為一說明性實例且所主張之主題不限於此實例。此外，術語「中之至少一者」若用以關聯一清單（諸如，A、B或C），則可解譯為意謂A、B及/或C之任何組合，諸如A、AB、AC、BC、AA、ABC、AAB、AABBCCC等。

另外，儘管已使用硬體與軟體之特定組合描述了某些具體實例，但應認識到，硬體與軟體之其他組合亦係可能的。可僅以硬體或僅以軟體或使用其組合來實施某些具體實例。在一個實例中，可藉由電腦程式產品來實施軟體，該電腦程式產品含有電腦程式碼或指令，該等電腦程式碼或指令可由一或多個處理器執行以用於執行本發明中所描述之步驟、操作或製程中之任一者或全部，其中電腦程式可儲存於非暫時性電腦可讀取媒體上。本文中所描述之各種製程可以任何組合實施於相同處理器或不同處理器上。

在裝置、系統、組件或模組經描述為經組態以執行某些操作或功能之情況下，可例如藉由設計電子電路以執行操作、藉由程式化可程式化電子電路（諸如，微處理器）以執行操作（諸如，藉由執行電腦指令或程式碼，或經程式化以執行儲存於非暫時性記憶體媒體上之程式碼或指令的處理器或核心）或其任何組合而實現此組態。製程可使用多種技術進行通信，包括但不限於用於製程間通信之習知技術，且不同對製程可使用不同技術，或同一對製程可在不同時間使用不同技術。

因此，應在說明性意義上而非限制性意義上看待說明書及圖式。然而，將顯而易見，可在不脫離如申請專利範圍中所闡述的更廣泛精神及範圍之情況下對本發明做出添加、減去、刪除以及其他修改及改變。因此，儘管已描述了特定具體實例，但此等具體實例並不意欲為限制性的。各種修改及等效者係在以下申請專利範圍之範圍內。

100:人工實境系統環境 110:控制台 112:應用程式商店 114:耳機追蹤模組 116:人工實境引擎 118:眼睛追蹤模組 120:近眼顯示器 122:顯示電子件 124:顯示光學件 126:定位器 128:位置感測器 130:眼睛追蹤單元 132:慣性量測單元（IMU） 140:輸入/輸出介面 150:外部成像裝置 200:HMD裝置 220:本體 223:底側 225:前側 227:左側 230:頭部綁帶 300:近眼顯示器 305:框架 310:顯示器 330:照明器 340:高解析度攝影機 350a:感測器 350b:感測器 350c:感測器 350d:感測器 350e:感測器 400:擴增實境系統 410:投影儀 412:光源或影像源 414:投影儀光學件 415:組合器 420:基板 430:輸入耦合器 440:輸出耦合器 450:光 460:光 490:眼睛 495:眼眶 500:近眼顯示器（NED）裝置 510:光源 512:紅光發射器 514:綠光發射器 516:藍光發射器 520:投影光學件 530:波導顯示器 532:耦合器 540:光源 542:紅光發射器 544:綠光發射器 546:藍光發射器 550:NED裝置 560:自由形式光學元件 570:掃描鏡面 580:波導顯示器 582:耦合器 590:眼睛 600:近眼顯示器系統 610:影像源總成 620:控制器 630:影像處理器 640:顯示面板 642:光源 644:驅動器電路 650:投影儀 700:LED 705:LED 710:基板 715:基板 720:半導體層 725:半導體層 730:主動層 732:台面式側壁 735:主動層 740:半導體層 745:半導體層 750:重摻雜半導體層 760:導電層 765:電接點 770:鈍化層 775:介電層 780:接觸層 785:電接點 790:接觸層 795:金屬層 810:曲線 820:曲線 830:曲線 900:微型LED 905:台面式結構 910:基板 920:n型半導體層 930:部分 940:量子井 942:側壁 950:p型半導體層 960:p接點 970:n接點 1000:圖表 1002:曲線 1004:帶隙 1006:區域 1008:區域 1050:圖表 1052:曲線 1054:帶隙 1056:區域 1058:區域 1100:微型LED陣列 1105:台面式結構 1110:基板 1120:n型半導體層 1130:部分 1140:MQW層 1142:多孔區域 1150:p型半導體層 1160:p接點 1170:n接點 1180:帶圖 1182:電導帶最小值（CBM）能級 1184:價帶最大值（VBM）能級 1200:微型LED 1210:基板 1220:第一半導體層 1230:MQW層 1232:障壁層 1234:量子井層 1236:側壁區域 1240:第二半導體層 1250:接觸層 1300:流程圖 1310:區塊 1320:區塊 1330:區塊 1340:區塊 1350:區塊 1360:區塊 1401:LED陣列 1402:第一晶圓 1403:晶圓 1404:基板 1405:載體基板 1406:第一半導體層 1407:LED 1408:主動層 1409:基礎層 1410:第二半導體層 1411:驅動器電路 1412:接合層 1413:接合層 1415:圖案化層 1505:光束 1510:基板 1515:光束 1520:被動或主動電路 1522:電氣互連件 1525:壓縮壓力 1530:接觸襯墊 1535:熱 1540:介電區 1550:晶圓 1560:介電材料層 1570:微型LED 1580:p接點 1582:n接點 1600:LED陣列 1610:基板 1620:積體電路 1622:互連件 1630:接觸襯墊 1640:介電層 1650:n型層 1660:介電層 1670:微型LED 1672:n接點 1674:p接點 1682:球面微型透鏡 1684:光柵 1686:微型透鏡 1688:抗反射層 1700:電子系統 1710:處理器 1720:記憶體 1722:應用程式模組 1724:應用程式模組 1725:作業系統 1726:虛擬實境引擎 1730:無線通信子系統 1732:無線鏈路 1734:天線 1740:匯流排 1750:攝影機 1760:顯示模組 1770:使用者輸入/輸出模組 1780:其他硬體模組 1790:感測器

在下文參考以下諸圖詳細地描述說明性具體實例。

[圖1]為根據某些具體實例之包括近眼顯示器之人工實境系統環境之實例的簡化方塊圖。

[圖2]係呈用於實施本文中所揭示之一些實例的頭戴式顯示器（head-mounted display；HMD）裝置之形式的近眼顯示器之實例的透視圖。

[圖3]係呈用於實施本文中所揭示之一些實例的一副眼鏡之形式的近眼顯示器之實例的透視圖。

[圖4]說明根據某些具體實例的包括波導顯示器之光學透視擴增實境系統之實例。

[圖5A]說明根據某些具體實例的包括波導顯示器的近眼顯示器裝置之實例。

[圖5B]說明根據某些具體實例的包括波導顯示器之近眼顯示裝置的實例。

[圖6]說明根據某些具體實例的擴增實境系統中之影像源總成之實例。

[圖7A]說明根據某些具體實例的具有豎直台面式結構之發光二極體（LED）的實例。

[圖7B]為根據某些具體實例的具有拋物線形台面式結構之LED之實例的橫截面圖。

[圖8]說明發光二極體之光學發射功率與電流密度之間的關係。

[圖9]說明具有可發生表面複合的台面式結構之微型發光二極體之實例。

[圖10A]說明由c平面或準c平面III族氮化物材料中之應力引起的帶隙改變之實例。

[圖10B]說明由半極性及非極性半導體材料中之應力引起的帶隙改變之實例。

[圖11A]說明根據某些具體實例的在台面式側壁處具有應力緩和以減少表面複合的微型LED陣列之實例。

[圖11B]說明根據某些具體實例的微型發光二極體中跨越量子井層之帶圖之實例。

[圖12]說明根據某些具體實例的由於台面式側壁處之應力緩和而減少表面複合的微型發光二極體之層堆疊之實例。

[圖13]包括說明根據某些具體實例的製造表面複合減少之微型LED之方法之實例的流程圖。

[圖14A]說明根據某些具體實例的用於LED陣列之晶粒至晶圓接合之方法的實例。

[圖14B]說明根據某些具體實例的用於LED陣列之晶圓間接合之方法的實例。

[圖15A]至[圖15D]說明根據某些具體實例的用於LED陣列之混合接合之方法的實例。

[圖16]說明根據某些具體實例的上面製造有次級光學組件之LED陣列的實例。

[圖17]為根據某些具體實例的近眼顯示器之實例的電子系統之簡化方塊圖。

該等圖僅出於說明之目的描繪本發明之具體實例。所屬技術領域中具有通常知識者將易於自以下描述認識到，在不脫離本發明之原理或稱讚之益處之情況下，可採用說明的結構及方法之替代性具體實例。

在附圖中，類似組件及/或特徵可具有相同參考標記。另外，可藉由在參考標記之後使用短劃線及在類似組件當中進行區分之第二標記來區分相同類型之各種組件。若在說明書中僅使用第一參考標記，則描述適用於具有相同第一參考標記而與第二參考標記無關的類似組件中之任一者。

1180:帶圖

1182:電導帶最小值(CBM)能級

1184:價帶最大值(VBM)能級

Claims (20)

1. 一種包含一台面式結構之微型發光二極體，該台面式結構包括： 一n型半導體層； 一p型半導體層；以及 該n型半導體層與該p型半導體層之間的一主動區域，該主動區域包含至少一個量子井層，其係由以下表徵： 該至少一個量子井層之一中心區域中之一第一有效帶隙及一第一應力；及 該至少一個量子井層之一台面式側壁區域中之一第二有效帶隙及一第二應力，其中該第二應力低於該第一應力或與該第一應力相反，且其中該第二有效帶隙大於該第一有效帶隙以在該至少一個量子井層中形成一橫向載體障壁。
2. 如請求項1之微型發光二極體，其中該台面式側壁區域係由具有一增大之表面積以用於增強應力緩和之一多孔結構或一不平坦側壁表面表徵。
3. 如請求項1之微型發光二極體，其中該微型發光二極體係由小於20 μm之一橫向大小表徵。
4. 如請求項1之微型發光二極體，其中： 該主動區域包括AIN、GaN、InN、AlGaN、InAlN、InGaN或其他III族氮化物合金之層； 該主動區域中該等層之一晶向為c平面或準c平面；且 該至少一個量子井層之該中心區域中之該第一應力為一壓縮應力。
5. 如請求項4之微型發光二極體，其中該台面式結構包含該主動區域下方之一半導體層，該主動區域下方之該半導體層係由小於該至少一個量子井層之一晶格常數的一晶格常數表徵以便增大該至少一個量子井層之該中心區域中之該壓縮應力。
6. 如請求項5之微型發光二極體，其中該主動區域下方之該半導體層包括至少一個緩和之含Al層。
7. 如請求項4之微型發光二極體，其中： 該至少一個量子井層包括具有在層與層之間逐漸變化之不同銦濃度之複數個量子井層；且 該複數個量子井層經組態以使得大部分輻射複合發生在該複數個量子井層當中具有一最大應力之一量子井層中。
8. 如請求項1之微型發光二極體，其中該主動區域包括AlP、InAs、GaP、GaAs、AlInGaP、其他III族磷化物合金、其他III族砷化物合金、非極性III族氮化物合金或半極性III族氮化物合金之層，該等層係由相對於該等半極性III族氮化物合金之一c平面以介於35°與55°之間的角度定向之半極性平面表徵。
9. 如請求項8之微型發光二極體，其中該台面式結構包含該主動區域下方之一半導體層，該主動區域下方之該半導體層係由大於該至少一個量子井層之一晶格常數的一晶格常數表徵以便增大該至少一個量子井層中之一拉伸應力。
10. 如請求項1之微型發光二極體，其中該台面式結構包含該台面式結構之側壁表面上之一介電質、金屬或半導體層，該介電質、金屬或半導體層經組態以將一壓縮或拉伸應力施加至該至少一個量子井層之該台面式側壁區域以便增大該第一應力與該第二應力之間的一差。
11. 如請求項1之微型發光二極體，其中該台面式結構包含該主動區域之側壁表面上之一鈍化層。
12. 一種裝置，其包含： 一基板；及 該基板上微型發光二極體之一陣列，微型發光二極體之該陣列中之每一微型發光二極體包含一台面式結構，該台面式結構包含： 一n型半導體層； 一p型半導體層；以及 該n型半導體層與該p型半導體層之間的一主動區域，該主動區域包含至少一個量子井層，其係由以下表徵： 該至少一個量子井層之一中心區域中之一第一有效帶隙及一第一應力；及 該至少一個量子井層之一台面式側壁區域中之一第二有效帶隙及一第二應力，其中該第二應力低於該第一應力或與該第一應力相反，且其中該第二有效帶隙大於該第一有效帶隙以在該至少一個量子井層中形成一橫向載體障壁。
13. 如請求項12之裝置，其中該台面式側壁區域包括以下中之至少一者： 具有一增大之表面積以用於增強應力緩和之一多孔結構或一不平坦側壁表面；或 該台面式側壁區域之表面上之一介電質、金屬或半導體層，該介電質、金屬或半導體層經組態以將一壓縮或拉伸應力施加至該至少一個量子井層之該台面式側壁區域以便增大該第一應力與該第二應力之間的一差。
14. 如請求項12之裝置，其中： 該主動區域包括AIN、GaN、InN、AlGaN、InAlN、InGaN或其他III族氮化物合金之層； 該主動區域中該等層之一晶向為c平面或準c平面；且 該至少一個量子井層之該中心區域中之該第一應力為一壓縮應力。
15. 如請求項12之裝置，其中該主動區域包括AlP、InAs、GaP、GaAs、AlInGaP、其他III族磷化物合金、其他III族砷化物合金、非極性III族氮化物合金或半極性III族氮化物合金之層，該等層係由相對於該等半極性III族氮化物合金之一c平面以介於35°與55°之間的角度定向之半極性平面表徵。
16. 如請求項12之裝置，其中該台面式結構包含該主動區域下方之一半導體層，該主動區域下方之該半導體層係由以下表徵：  小於該至少一個量子井層之一晶格常數的一晶格常數，以便增大該至少一個量子井層中之一壓縮應力；或 大於該至少一個量子井層之該晶格常數之一晶格常數，以便增大該至少一個量子井層中之一拉伸應力。
17. 如請求項12之裝置，其中： 該至少一個量子井層包括具有在層與層之間逐漸變化之不同銦濃度之複數個量子井層；且 該複數個量子井層經組態以使得大部分輻射複合發生在該複數個量子井層當中具有一最大應力之一量子井層中。
18. 一種方法，其包含：  在一基板上生長一n型半導體層； 在該n型半導體層上生長一主動區域，該主動區域包括由不同帶隙及不同應力表徵之複數個量子井層； 在該主動區域上生長一p型半導體層； 選擇性地蝕刻該p型半導體層、該主動區域及該n型半導體層以形成個別台面式結構；以及 藉由以下中之至少一者緩和該等個別台面式結構之側壁區域處該複數個量子井層之該應力： 在該等個別台面式結構之該等側壁區域處橫向地蝕刻該主動區域； 對該等個別台面式結構之該等側壁區域進行表面處理；或 在該等個別台面式結構之側壁表面上形成一介電質、金屬或半導體層，該介電質、金屬或半導體層經組態以增大該複數個量子井層之中心區域與該複數個量子井層之側壁區域之間的一應力差。
19. 如請求項18之方法，其中： 該主動區域包括AIN、GaN、InN、AlGaN、InAlN、InGaN或其他III族氮化物合金之層； 該主動區域之一晶向為c平面或準c平面；且 該方法進一步包含在生長該主動區域之前在該n型半導體層上形成一半導體層，該n型半導體層上之該半導體層係由小於該主動區域之一晶格常數的一晶格常數表徵以便增大該複數個量子井層中之壓縮應力。
20. 如請求項18之方法，其中： 該主動區域包括AlP、InAs、GaP、GaAs、AlInGaP、其他III族磷化物合金、其他III族砷化物合金、非極性III族氮化物合金或半極性III族氮化物合金之層，該等層係由相對於該等半極性III族氮化物合金之一c平面以介於35°與55°之間的角度定向之半極性平面表徵；且 該方法進一步包含在生長該主動區域之前在該n型半導體層上形成一半導體層，該n型半導體層上之該半導體層係由大於該主動區域之一晶格常數的一晶格常數表徵以便增大該複數個量子井層中之拉伸應力。

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