用于主光线走离补偿的微型LED的制作方法

用于主光线走离补偿的微型led
相关申请的交叉引用本专利申请要求于2019年10月14日提交的题为“微型led design for chief ray walk-off compensation”、序列号为62/914,892的美国临时专利申请的权益和优先权，其公开内容出于所有目的通过引用整体并入本文。


背景技术：

发光二极管(led)将电能转变成光能，并且提供超过其他光源的许多益处，诸如减小的大小、改进的耐久性以及改进的效率。led可以被用作许多显示系统中的光源，显示系统诸如为电视、计算机监视器、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、投影系统以及可穿戴电子设备。基于iii-v半导体(诸如aln、gan、inn、gaas、四元磷化合物(例如，algainp)等等的合金)的微型led(“μled”)已经由于它们的小大小(例如，具有小于100μm、小于50μm、小于10μm或小于5μm的线性尺寸)和高亮度而开始被开发用于各种显示应用。例如，发出不同颜色(例如，红色、绿色和蓝色)的光的微型led可以被用于形成显示系统(诸如电视或近眼显示系统)的子像素。


技术实现要素：

本公开一般涉及微型发光二极管(微型led)。更具体地，本公开涉及具有用于主光线走离补偿和从微型led阵列到显示系统中的高效率光耦合的微透镜的微型led。根据某些实施例，设备可以包括：微型发光二极管(微型led)；以及微透镜，该微透镜在微型led的顶部上并且被配置为提取由微型led发出的光。微型led可以包括：台面结构，包括半导体材料和在发光方向上垂直或向内倾斜的侧壁；以及在台面结构的背表面上的背反射器。微透镜的横向大小可以等于或大于台面结构的横向大小的大约80％。微透镜的焦点与台面结构的顶表面之间的距离可以在台面结构中的半导体材料的厚度的大约0.8与大约1.25倍之间。在一些实施例中，微透镜可以偏离微型led等于或大于零的水平位移。微透镜可以包括球面微透镜、非球面微透镜或环面微透镜，并且可以包括半导体材料、介电材料(诸如sio2、tio2、sin、hfo或aln)、或聚合物。在一些实施例中，设备还可以包括以下至少一项：第二微透镜、楔形物、棱镜、粗糙表面、抗反射涂层、衍射光学元件或光子晶体。在一些实施例中，微型led还可以包括在台面结构的侧壁上的台面反射器。在一些实施例中，台面结构的横向大小可以小于大约5μm。设备的特征可以在于大于a
±
18
°
接受角范围的大约1％的光提取效率。在一些实施例中，微型led可以被配置为发出红外光，并且垂直台面的横向大小可以小于大约50μm。在一些实施例中，设备可以包括：微型led的阵列，包括微型led的一维或二维阵列；以及微透镜的阵列，该微透镜的阵列光学地耦合到微型led的阵列。微透镜的阵列中的每个微透镜可以被配置为将由微型led的阵列中的对应微型led发出的光的主光线引导到不同的相应方向。微透镜的阵列中的每个微透镜可以被配置为对由微型led的阵列中的对应微型led发出的光进行准直。在一些实施例中，微透镜的阵列中的每个微透镜的特征可以
在于距离对应微型led的不同的相应水平位移。在一些实施例中，由微型led的阵列发出并且由微透镜的阵列引导的光可以形成一维或二维照明模式。根据一些实施例，设备可以包括：微型发光二极管(微型led)；以及微透镜，在微型led的顶部上并且被配置为提取由微型led发出的光。微型led可以包括：台面结构，该台面结构具有半导体材料和在发光方向上向外倾斜的侧壁；以及在台面结构的背表面上的背反射器。微透镜的横向大小可以等于或大于台面结构的横向大小的大约80％。微透镜的焦点与台面结构的顶表面之间的距离可以在台面结构中的半导体材料的厚度的1.2与4倍之间。在一些实施例中，微型led可以包括保形地形成在台面结构的侧壁上的台面反射器。在一些实施例中，台面结构的特征可以在于抛物线或锥形形状。在一些实施例中，台面结构的特征可以在于锥形形状和在大约30
°
与大约40
°
之间的台面刻面角。微型led的特征可以在于小于大约60
°
的半宽半幅发光角。在一些实施例中，微型led的特征可以在于在大约30
°
与大约50
°
之间的半宽半幅发光角。在一些实施例中，微型led的特征可以在于在大约15
°
与大约30
°
之间的半宽半幅发光角。在一些实施例中，微型led的特征可以在于小于大约15
°
的半宽半幅发光角。在一些实施例中，微型led可以被配置为发出可见光，并且台面结构的横向大小可以在大约0.5μm与大约10μm之间。在一些实施例中，微型led可以被配置为发出红外光，并且台面结构的横向大小可以小于大约50μm。在一些实施例中，微透镜可以偏离微型led等于或大于零的水平位移。微透镜可以包括球面微透镜、非球面微透镜或环面微透镜。微透镜可以包括半导体材料、介电材料(诸如sio2、tio2、sin、hfo或aln)、或聚合物。在一些实施例中，设备还可以包括以下至少一项：第二微透镜、楔形物、棱镜、粗糙表面、抗反射涂层、衍射光学元件或光子晶体。在一些实施例中，设备可以包括：微型led的阵列，该微led的阵列包括微型led的一维或二维阵列；以及微透镜的阵列，该微透镜的阵列光学地耦合到微型led的阵列。微透镜的阵列中的每个微透镜可以被配置为将由微型led的阵列中的对应微型led发出的光的主光线引导到不同的相应方向。微透镜的阵列中的每个微透镜的特征可以在于距离对应微型led的不同的相应水平位移。在一些实施例中，微型led的阵列的特征可以在于小于大约10μm的间距。在一些实施例中，由微型led的阵列发出并且由微透镜的阵列引导的光可以形成一维或二维照明模式。在一些实施例中，微透镜的阵列中的每个微透镜可以被配置为对由微型led的阵列中的每个对应微型led发出的光进行准直。在一些实施例中，设备可以包括结合到微型led的阵列的电集成电路。根据某些实施例，显示系统可以包括：微型发光二极管(微型led)的阵列；输出耦合器的阵列，该输出耦合器的阵列光学地耦合到微型led的阵列并且被配置为提取由微型led的阵列中的相应微型led发出的光；显示光学器件；以及波导显示器。显示光学器件可以被配置为将由微型led的阵列发出并且由输出耦合器的阵列提取的光耦合到波导显示器中。输出耦合器的阵列中的每个输出耦合器可以被配置为将由微型led的阵列中的相应微型led发出的光的主光线引导到不同的相应方向。微型led的阵列中的每个微型led可以包括具有向内倾斜的、垂直的或向外倾斜的形状的台面结构。台面结构可以包括：在台面结构的侧壁上的台面反射器；以及背反射器，包括半导体层和金属电极。在一些实施例中，微型led的阵列中的每个微型led的特征可以在于小于60
°
的半宽半幅发光角。在一些实施例中，微型led的阵列可以被配置为发出可见
光，并且台面结构的特征可以在于在大约0.5μm与大约10μm之间的线性尺寸。在一些实施例中，微型led的阵列的特征在于小于大约10μm的间距。在一些实施例中，台面结构的特征可以在于锥形形状和在大约30
°
与大约40
°
之间的台面刻面角。在一些实施例中，设备可以包括结合到微型led的阵列的电集成电路。在一些实施例中，输出耦合器的阵列中的每个输出耦合器可以偏离微型led的阵列中的相应微型led等于或大于零的垂直位移或水平位移中的至少一项。输出耦合器的阵列中的每个输出耦合器可以包括以下中的至少一项：微透镜、楔形物、棱镜、粗糙表面、抗反射涂层、衍射光学元件或光子晶体。微透镜可以包括介电材料、有机材料或半导体材料。微透镜可以包括球面微透镜、非球面微透镜或环面微透镜。在一些实施例中，输出耦合器的阵列中的每个输出耦合器可以包括：第一微透镜、第一衍射光学元件或第一光子晶体；以及以下至少一项：第二微透镜、第二衍射光学元件、第二光子晶体、楔形物、棱镜、粗糙表面或抗反射涂层。在一些实施例中，输出耦合器的阵列可以包括微透镜的阵列，微透镜，诸如球面微透镜、非球面微透镜或环面微透镜，其中微透镜的阵列中的每个微透镜可以与微型led的阵列中的相应微型led相对应。微透镜的阵列中的每个微透镜可以偏离微型led的阵列中的对应微型led相应水平或垂直位移值，其中针对微透镜的阵列中的第一微透镜的第一位移值可以不同于针对微透镜的阵列中的第二微透镜的第二位移值。微透镜的阵列中的每个微透镜可以被配置为对来自微型led的阵列中的每个对应微型led的光进行准直。在一些实施例中，微型led的阵列可以包括微型led的二维阵列，并且输出耦合器的阵列可以包括微透镜的二维阵列。输出耦合器的阵列可以包括介电材料、有机材料或半导体材料。介电材料可以包括氧化硅或氮化硅。本发明内容既不旨在标识要求保护的主题的关键或必要特征，其也不旨在被孤立地使用以确定要求保护的主题的范围。本主题应当通过参考本公开的整个说明书的合适部分、任何或所有附图和每个权利要求来理解。前文以及其他特征和示例将在下面在以下说明书、权利要求书和附图中更详细地描述。
附图说明
说明性实施例在下面参考以下附图来详细地描述：图1是根据某些实施例的包括近眼显示器的人工现实系统环境的示例的简化块图。图2是用于实现本文公开的示例中的一些示例的以头戴式显示器(hmd)设备的形式的近眼显示器的示例的透视图。图3是用于实现本文公开的示例中的一些的以一对眼镜的形式的近眼显示器的示例的透视图。图4图示了根据某些实施例的包括波导显示器的光学透视增强现实系统的示例。图5a图示了根据某些实施例的包括波导显示器的近眼显示器设备的示例。图5b图示了根据某些实施例的包括波导显示器的近眼显示器设备的示例。图6图示了根据某些实施例的增强现实系统中的图像源组件的示例。图7a图示了根据某些实施例的具有垂直台面结构的发光二极管(led)的示例。图
7b是根据某些实施例的具有抛物线台面结构的led的示例的横截面视图。图8a图示了根据某些实施例的包括线性微型led阵列和显示光学器件的基于微型led的显示系统的示例。图8b图示了根据某些实施例的从线性微型led阵列入射在显示光学器件上的光的角。图8c图示了根据某些实施例的包括曲线微型led阵列和显示光学器件的基于微型led的显示系统的示例。图8d图示了根据某些实施例的从曲线微型led阵列入射在显示光学器件上的光的角。图9a图示了根据某些实施例的从具有宽波束轮廓的微型led阵列提取的光的均匀性和亮度。图9b图示了根据某些实施例的从具有窄波束轮廓的微型led阵列提取的光的均匀性和亮度。图10图示了根据某些实施例的包括微型led阵列和用于光提取和主光线角修正的微透镜的阵列的设备的示例。图11图示了根据某些实施例的使用具有不同位移的微透镜从具有垂直台面和宽波束轮廓的微型led的示例的光提取的模拟结果。图12a图示了根据某些实施例的包括垂直台面结构和水平偏移微透镜并且具有窄波束轮廓的微型led的示例。图12b图示了根据某些实施例的图12a中示出的微型led的示例的模拟波束轮廓。图12c图示了根据某些实施例的来自图12a中示出的微型led的示例的光波束的模拟光强度图。图13a图示了根据某些实施例的使用具有不同位移的微透镜从具有锥形台面和窄波束轮廓的微型led的示例的光提取的模拟结果。图13b图示了根据某些实施例的使用具有不同位移的微透镜的针对红色微型led的示例的主光线角修正的模拟结果。图14图示了根据某些实施例的使用具有不同位移的微透镜从具有抛物线台面和窄波束轮廓的微型led的示例的光提取的模拟结果。图15a图示了根据某些实施例的包括垂直台面结构和楔形物的微型led的示例。图15b图示了根据某些实施例的具有图15a中示出的微型led的结构的微型led的示例的模拟波束轮廓。图15c图示了根据某些实施例的包括垂直台面结构、楔形物和微透镜的微型led的示例。图15d图示了根据某些实施例的具有图15c中示出的微型led的结构的微型led的示例的模拟波束轮廓。图16a图示了根据某些实施例的针对具有不同台面结构和大小的红色微型led的示例的模拟光提取效率。图16b图示了根据某些实施例的针对具有不同台面结构和大小的绿色或蓝色微型led的示例的模拟光提取效率。图17a至图17d图示了根据某些实施例的从具有抛物线台面和在输出耦合表面处的抗反射涂层的红色微型led的示例提取的光波束的波束轮廓的模拟结果。图18a图示了根据某些实施例的包括向内倾斜台面结构和微透镜的微型led的示例。图18b图示了根据某些实施例的作为台面反射器的反射率的函数的具有图18a中示出的微型led的结构的微型led的示例的模拟光提取效率。图18c图示了根据某些实施例的作为台面反射器的反射率的函数的具有图18a中示出的微型led的结构的微型led的示例的模拟光提取效率。图18d图示了根据某些实施例的作为台面反射器的反射率的函数的具有图18a中示出的微型led的结构的微型led的示例的模拟波束轮廓。图19a至图19h图示了根据某些实施例的从包括垂直台面的绿色微型led的示例提
取的光的模拟结果。图20a图示了根据某些实施例的图19a至图19h中示出的绿色微型led的示例的模拟光提取效率。图20b图示了根据某些实施例的图19a至图19h中示出的绿色微型led的示例的模拟光提取效率。图21a图示了根据某些实施例的包括垂直台面和远程透镜的红色微型led的示例。图21b图示了根据某些实施例的针对具有图21a中示出的微型led的结构并且具有不同大小的红色微型led的示例的光提取效率的模拟结果。图21c图示了根据某些实施例的包括垂直台面和本机透镜的红色微型led的示例。图21d图示了根据某些实施例的图21c的红色微型led的示例的波束轮廓。图21e图示了根据某些实施例的包括垂直台面和非本机透镜的红色微型led的示例。图21f图示了根据某些实施例的图21e的红色微型led的示例的波束轮廓。图22a图示了根据某些实施例的包括垂直台面、粗糙表面和微透镜的红色微型led的示例。图22b图示了根据某些实施例的从具有图22a中示出的微型led的结构的红色微型led的示例提取的光的波束轮廓的模拟结果。图23a图示了根据某些实施例的包括垂直台面、本机透镜和远程透镜的红色微型led的示例。图23b图示了根据某些实施例的针对具有图23a中示出的微型led的结构和不同大小的红色微型led的示例的光提取效率的模拟结果。图24a图示了根据某些实施例的针对具有不同台面刻面角的绿色微型led的示例的模拟光提取效率。图24b图示了根据某些实施例的针对具有不同台面刻面角和不同台面高度的绿色微型led的示例的模拟光提取效率。图25a图示了根据某些实施例的针对具有不同台面刻面角和大小的绿色微型led的示例的模拟光提取效率。图25b图示了根据某些实施例的针对具有不同台面刻面角和大小的红色微型led的示例的模拟光提取效率。图26a至图26c图示了根据某些实施例的具有抛物线台面、抗反射涂层和不同的微透镜的红色微型led的示例。图27a至图27b图示了根据某些实施例的具有抛物线台面和微透镜的微型led的示例。图28图示了根据某些实施例的具有抛物线台面和在微型led的输出耦合表面处的微透镜的微型led的示例。图29图示了根据某些实施例的使用具有不同焦距的微透镜从红色微型led的示例的光提取的模拟结果。图30a图示了根据某些实施例的具有垂直台面结构和微透镜的微型led的示例。图30b图示了根据某些实施例的作为微透镜的垂直位移的函数的具有图30a中示出的微型led的结构的微型led的示例的模拟光提取效率。图30c图示了根据某些实施例的作为微透镜的垂直位移的函数的具有图30a中示出的微型led的结构的微型led的示例的模拟光提取效率。图30d图示了根据某些实施例的作为微透镜的垂直位移的函数的具有图30a中示出的微型led的结构的微型led的示例的模拟波束轮廓。图31a图示了根据某些实施例的具有垂直台面结构和微透镜的微型led的示例。图31b图示了根据某些实施例的由图31a中示出的微型led的示例中的微透镜进行的光提取和准直。
图32a图示了根据某些实施例的具有垂直台面结构的蓝色微型led的示例。图32b图示了根据某些实施例的从具有垂直台面结构的蓝色微型led提取的光的模拟波束轮廓。图32c图示了根据某些实施例的具有抛物线台面结构和微透镜的蓝色微型led的示例。图32d图示了根据某些实施例的从具有抛物线台面结构和微透镜的蓝色微型led提取的光的模拟波束轮廓。图33是图示根据某些实施例的用于制造微透镜的阵列以用于从微型led阵列的光提取的方法的示例的流程图。图34a图示了根据某些实施例的用于制造微透镜阵列以用于从微型led阵列的光提取或制造微型led阵列的台面结构的方法的示例。图34b图示了根据某些实施例的在微透镜阵列或台面结构的制造的不同阶段处的光刻胶层、介电层和半导体层的高度轮廓的示例。图34c至图34e图示了使用参考图34a描述的方法制造的台面结构或透镜的示例。图35a图示了根据某些实施例的裸片到晶圆结合以用于制造led的阵列的方法的示例。图35b图示了根据某些实施例的可以通过裸片到晶圆结合形成的led阵列的示例。图36a图示了根据某些实施例的晶圆到晶圆结合以用于led的阵列的方法的示例。图36b图示了根据某些实施例的可以通过晶圆到晶圆结合形成的led阵列的示例。图37a图示了根据某些实施例的混合结合以用于制造led的阵列的方法的示例。图37b图示了根据某些实施例的可以通过混合结合形成的led阵列的示例。图38图示了根据某些实施例的利用微透镜或其他辅光学部件在结合的晶圆堆叠上形成微型led的阵列的方法的示例。图39a至图39e图示了根据某些实施例的在混合结合的微型led上形成微透镜的方法的示例。图40是根据某些实施例的近眼显示器的示例的电子系统的简化框图。附图仅出于说明的目的描述本公开的实施例。本领域技术人员将从以下描述中容易意识到，所图示的结构和方法的备选实施例可以被采用而不偏离本公开的原理或吹捧的益处。在附图中，类似的部件和/或特征可以具有相同的附图标记。另外，相同类型的各个部件可以通过在该附图标记之后跟着破折号和在相似部件之间进行区分的第二标记来区分。如果仅第一附图标记被使用在本说明书中，则本说明书适用于具有相同的第一附图标记的类似部件中的任何一个，而不管第二附图标记如何。
具体实施方式
本公开总体上涉及发光二极管(led)。更具体地但不加限制地，本文公开了用于优化从微型led阵列提取的光的波束轮廓和方向以将通过显示系统提取的光更有效地耦合到用户的眼睛上的技术。在一些基于微型led的显示系统中，从微型led阵列发出的光可以被准直和耦合到显示器(例如，波导显示器)以用于将图像递送到出瞳(或眼动范围)。基于微型led的显示系统的总体效率η
tot
可以通过η
tot
＝η
eqe
×
η
in
×
η
out
来确定，其中η
eqe
是每个微型led的外部量子效率(eqe)并且可以与载流子(例如，电子)注入效率、内部量子效率和光提取效率(lee)成比例，η
in
是从微型led到波导中的显示光的输入耦合效率，并且η
out
是从波导朝向用户的眼睛的显示光的输出耦合效率。例如，由于显示系统的有限视野和/或出瞳(或
眼动范围)，仅所提取的光在特定立体角内的一部分可以被耦合到波导中并且最终到达用户的眼睛。在一些实施例中，微型led可以被用于照明用户的眼睛以进行眼睛跟踪。根据某些实施例，微透镜阵列可以被用于从微型led阵列提取光并且将光从不同方向引导到用于耦合到基于波导的显示系统中的波导中的期望方向(例如，使用附加的耦合光学器件)或用户的眼睛上以用于眼睛跟踪中的眼睛照明。微透镜阵列的特征可以在于在至少一个维度上与微型led阵列的间距不同的间距，使得微透镜的中心与对应微型led的中心之间的偏移可以在至少一个维度上跨微透镜阵列而变化。因此，从每个微型led提取的光的主光线可以由于不同偏移而在期望的相应方向上传播，使得光波束的具有较高强度的部分可以通过可以具有有限视野和/或出瞳(或眼动范围)的基于波导的显示系统到达用户的眼睛。另外，微型led的参数(例如，微型led的台面结构和尺寸)可以被选择为实现窄波束轮廓(例如，具有小于60
°
(诸如小于30
°
)的半宽半幅(hwhm)角)和高外部量子效率。结果，微型led阵列和微透镜阵列可以组合地从微型led阵列更有效地提取光并且将光波束引导到显示系统中的期望方向上，使得由微型led阵列生成的光可以以高总体效率被投射通过显示系统到达用户的眼睛中。微透镜阵列可以使用诸如回流图案化聚合物(例如，光刻胶)或使用具有对曝光剂量的线性响应的灰度光掩模和光刻胶以在光刻胶中形成微透镜阵列和/或干蚀刻聚合物或光刻胶以将微透镜阵列的图案和形状转移到介电材料层或半导体层(例如，衬底或氧化层)中的各种技术来制造。微透镜阵列还可以使用直接电子束蚀刻来制造。本文描述了各种发明实施例，包括设备、系统、方法、材料、过程等等。本文描述的微型led和微透镜可以结合诸如人工现实系统的各种技术来使用。诸如头戴式显示器(hmd)或平视显示器(hud)系统的人工现实系统一般包括被配置为呈现描绘虚拟环境中的对象的人工图像的显示器。显示器可以呈现虚拟对象或将真实对象的图像与虚拟对象组合，如在虚拟现实(vr)、增强现实(ar)或混合现实(mr)应用中。例如，在ar系统中，用户可以通过例如看穿透明显示眼镜或透镜(常常被称为光学透视)或查看由相机捕获的周围环境的被显示图像(通常称为视频透视)来查看虚拟对象(例如，计算机生成的图像(cgi))和周围环境的被显示图像两者。在一些ar系统中，人工图像可以使用基于led的显示子系统被呈现给用户。如本文所使用的，术语“发光二极管(led)”是指包括至少n型半导体层、p型半导体层以及n型半导体层与p型半导体层之间的发光区域(即，有源区域)的光源。发光区域可以包括形成一个或多个异质结构(诸如量子阱)的一个或多个半导体层。在一些实施例中，发光区域可以包括形成一个或多个多量子阱(mqw)的多个半导体层，每个半导体层包括多个(例如，大约2到6个)量子阱。如本文所使用的，术语“微型led”或“μled”是指具有芯片的led，其中芯片的线性尺寸小于大约200μm，诸如小于100μm、小于50μm、小于20μm、小于10μm或更小。例如，微型led的线性尺寸可以小至6μm、5μm、4μm、2μm或更小。一些微型led可以具有与少数载流子扩散长度相当的线性尺寸(例如，长度或直径)。然而，本文的公开内容不限于微型led，并且还可以被应用于mini-led和大型led。如本文所使用的，术语“结合”可以是指用于物理地和/或电子地连接两个或更多设备和/或晶圆的各种方法，诸如粘合剂结合、金属到金属结合、金属氧化物结合、晶圆到晶
圆结合、裸片到晶圆结合、混合结合、焊接、凸块下金属化等等。例如，粘合剂结合可以使用可固化粘合剂(例如，环氧树脂)以通过粘合物理地结合两个或更多设备和/或晶圆。金属到金属结合可以包括例如使用焊接接口(例如，垫或球)、导电粘合剂或金属之间的焊接接头的引线结合或倒装结合。金属氧化物结合可以在每个表面上形成金属和氧化物图案，将氧化物部分结合在一起，并且然后将金属部分结合在一起以创建导电路径。晶圆到晶圆结合可以在没有任何中间层的情况下将两个晶圆(例如，硅晶圆或其他半导体晶圆)结合并且基于两个晶圆的表面之间的化学结合。晶圆到晶圆结合可以包括在室温下的晶圆清洁和其他预处理、对准和预结合，以及在高温(诸如大约250℃或更高)下的退火。裸片到晶圆结合可以使用一个晶圆上的凸块来将预先形成的芯片的特征与晶圆的驱动器对准。混合结合可以包括例如晶圆清洁、一个晶圆的触点与另一个晶圆的触点的高精度对准、在室温下对晶圆内的介电材料的介电结合、以及通过在例如250-300℃或更高下的退火对触点的金属结合。如本文所使用的，术语“凸块”可以一般是指在结合期间使用或形成的金属互连件。在以下描述中，出于解释的目的，具体细节被阐述以便提供对本公开的示例的透彻理解。然而，将显然的是，各种示例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。例如，设备、系统、结构、组件、方法和其他部件可以被示出为以框图形式的部件以便不会以不必要的细节使示例模糊不清。在其他实例中，公知的设备、过程、系统、结构和技术可以在没有必要的细节的情况下被示出以便避免使示例模糊不清。附图和描述不旨在为限制性的。已经在本公开中采用的术语和表达被用作描述而非限制的术语，并且对这样的术语和表达的使用不旨在排除示出和描述的特征或其部分的任何等价要件。词语“示例”在本文被用于意指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例”的实施例或设计不一定被解释为比其他实施例或设计优选或有利。i.人工现实系统图1是根据某些实施例的包括近眼显示器120的人工现实系统环境100的示例的简化框图。图1中示出的人工现实系统环境100可以包括近眼显示器120、任选的外部成像设备150、以及任选的输入/输出接口140，其中的每个可以被耦合到任选的控制台110。尽管图1示出了包括一个近眼显示器120、一个外部成像设备150、以及一个输入/输出接口140的人工现实系统环境100的示例，但是任何数目的这些部件可以被包括于人工现实系统环境100中，或者这些部件中的任何部件可以被省略。例如，可以存在由与控制器110通信的一个或多个外部成像设备150监控的多个近眼显示器120。在一些配置中，人工现实系统环境100可以不包括外部成像设备150、任选的输入/输出接口140以及任选的控制台110。在备选配置中，不同的或附加的部件可以被包括于人工现实系统环境100中。近眼显示器120可以是将内容呈现给用户的头戴式显示器。由近眼显示器120呈现的内容的示例包括以下一项或多项：图像、视频、音频或其任何组合。在一些实施例中，音频可以经由从近眼显示器120、控制台110或两者接收音频信息并且基于音频信息来呈现音频数据的外部设备(例如，扬声器和/或头戴式耳机)呈现。近眼显示器120可以包括一个或多个刚体，其可以被刚性地或非刚性地耦合到彼此。刚体之间的刚性耦合可以使耦合的刚体用作单个刚性实体。刚体之间的非刚性耦合可以允许刚体相对于彼此移动。在各种实施例中，近眼显示器120可以以任何适当的形状因子(包括一对眼镜)来实现。近眼显示器120的一些实施例在下面参考图2和图3进一步描述。附加地，在各种实施例中，本文描述的功能可
以被使用在组合近眼显示器120外部的环境的图像和人工现实内容(例如，计算机生成的图像)的头戴式耳麦中。因此，近眼显示器120可以利用所生成的内容(例如，图像、视频、声音等等)增强近眼显示器120外部的物理真实世界环境的图像以将增强现实呈现给用户。在各种实施例中，近眼显示器120可以包括显示电子器件122、显示光学器件124和眼睛跟踪单元130中的一项或多项。在一些实施例中，近眼显示器120还可以包括一个或多个定位器126、一个或多个位置传感器128和惯性测量单元(imu)132中的一项或多项。在各种实施例中，近眼显示器120可以省略眼睛跟踪单元130、定位器126、位置传感器128和imu 132中的任何，或者包括附加的元件。附加地，在一些实施例中，近眼显示器120可以包括组合结合图1描述的各种元件的功能的元件。显示电子器件122可以根据从例如控制台110接收到的数据来将图像显示给用户或促进将图像显示给用户。在各种实施例中，显示电子器件122可以包括一个或多个显示面板，诸如液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、无机发光二极管(iled)显示器、微型发光二极管(μled)显示器、有源矩阵oled显示器(amoled)、透明oled显示器(toled)或某种其他显示器。例如，在近眼显示器120的一个实现中，显示电子器件122可以包括正面toled面板、背面显示面板、以及在正面显示面板与背面显示面板之间的光学部件(例如，衰减器、偏振器或衍射或光谱薄膜)。显示电子器件122可以包括发出诸如红色、绿色、蓝色、白色或黄色的主导颜色的光的像素。在一些实现中，显示电子器件122可以通过由二维面板产生的立体视觉效果显示三维(3d)图像以创建图像深度的主观感受。例如，显示电子器件122可以包括相应地定位于用户的左眼和右眼前面的左显示器和右显示器。左显示器和右显示器可以呈现相对于彼此水平地移位的图像的副本以创建立体视觉效果(例如，查看图像的用户的图像深度的感受)。在某些实施例中，显示光学器件124可以(例如，使用光学波导和耦合器)光学地显示图像内容或放大从显示电子器件122接收到的图像光，校正与该图像光相关联的光学误差，并且将经校正的图像光呈现给近眼显示器120的用户。在各种实施例中，显示光学器件124可以包括一个或多个光学元件，诸如，例如，衬底、光学波导、光圈、菲涅尔透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器、输入/输出耦合器或可以影响从显示电子器件122发出的图像光的任何其他适当的光学元件。显示光学器件124可以包括不同光学元件以及机械耦合的组合以维持该组合中的光学元件的相对间隔和取向。显示光学器件124中的一个或多个光学元件可以具有光学涂层，诸如抗反射涂层、反射涂层、过滤涂层或不同光学涂层的组合。由显示光学器件124对图像光的放大可以允许显示电子器件122比更大的显示器在物理上更小、重量更轻并且消耗更少功率。附加地，放大可以增大被显示内容的视野。由显示光学器件124对图像光的放大的量可以通过从显示光学器件124调整、添加或移除光学元件来改变。在一些实施例中，显示光学器件124可以将被显示图像投影到可以比近眼显示器120进一步远离用户的眼睛的一个或多个图像面板。显示光学器件124还可以被设计为校正一种或多种类型的光学误差，诸如二维光学误差、三维光学误差、或其任何组合。二维误差可以包括在二维中发生的光学像差。二维误差的示例类型可以包括桶形畸变、枕形畸变、纵向色差和横向色差。三维误差可以包括在三维中发生的光学误差。三维误差的示例类型可以包括球面像差、彗形像差、场曲率和像散性。
定位器126可以是位于近眼显示器120上的相对于彼此并且相对于近眼显示器120上的参考点的特定位置中的对象。在一些实现中，控制台110可以在由外部成像设备150捕获的图像中标识定位器126以确定人工现实头戴式耳麦的位置、取向或两者。定位器126可以是led、三直角锥反射器、反射标记、与近眼显示器120操作于其中的环境形成对比的一种光源、或其任何组合。在定位器126是有源部件(例如，led或其他类型的光发射设备)的实施例中，定位器126可以发出在可见光波段(例如，大约380nm到750nm)中、在红外(ir)波段(例如，大约750nm到1mm)中、在紫外波段(例如，大约10nm到大约380nm)中、在电磁光谱的另一部分中、或在电磁光谱的部分的任何组合中的光。
1.外部成像设备150可以包括一个或多个相机、一个或多个视频相机、能够捕获包括定位器126中的一个或多个的图像的任何其他设备、或其任何组合。附加地，外部成像设备150可以包括一个或多个滤波器(例如，以提高信噪比)。外部成像设备150可以被配置为检测从外部成像设备150的视野中的定位器126发出或反射的光。在其中定位器126包括无源元件(例如，回射器)的实施例中，外部成像设备150可以包括照明定位器126中的一些或全部的光源，其可以将光回射到外部成像设备150中的光源。缓慢校准数据可以从外部成像设备150通信到控制台110，并且外部成像设备150可以从控制台110接收一个或多个校准参数以调整一个或多个成像参数(例如，焦距、焦点、帧率、传感器温度、快门速度、光圈等等)。
2.位置传感器128可以响应于近眼显示器120的运动而生成一个或多个测量信号。位置传感器128的示例可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计、其他运动检测或误差校正传感器、或其任何组合。例如，在一些实施例中，位置传感器128可以包括测量平移运动(例如，向前/向后、向上/向下、或者向左/向右)的多个加速度计和测量旋转运动(例如，俯仰、偏航或滚转)的多个陀螺仪。在一些实施例中，各种位置传感器可以被取向为正交于彼此。imu 132可以是基于从位置传感器128中的一个或多个接收到的测量信号来生成快速校准数据的电子设备。位置传感器128可以定位于imu 132外部、imu 132内部或其任何组合。基于来自一个或多个位置传感器128的一个或多个测量信号，imu 132可以生成指示相对于近眼显示器120的初始位置的近眼显示器120的估计位置的快速校准数据。例如，imu 132可以随时间对从加速度计接收到的测量信号进行积分以估计速度向量并随时间对速度向量进行积分以确定近眼显示器120上的参考点的估计位置。备选地，imu 132可以将采样的测量信号提供到控制台110，其可以确定快速校准数据。尽管参考点可以一般被定义为空间中的点，但是在各种实施例中参考点还可以被定义为近眼显示器120内的点(例如，imu 132的中心)。眼睛跟踪单元130可以包括一个或多个眼睛跟踪系统。眼睛跟踪可以是指确定眼睛的位置，包括眼睛相对于近眼显示器120的取向和位置。眼睛跟踪系统可以包括对一只或多只眼睛进行成像的成像系统并且可以任选地包括光发射器，其可以生成被引导到眼睛使得由眼睛反射的光可以由成像系统捕获的光。例如，眼睛跟踪单元130可以包括发出在可见光谱或红外光谱内的光的非相干或相干光源(例如，激光二极管)和捕获由用户的眼睛反射的光的相机。作为另一示例，眼睛跟踪单元130可以捕获由微型雷达单元发射的反射无线电波。眼睛跟踪单元130可以使用发出在不会伤害眼睛或造成物理不适的频率和强度的光的低功率光发射器。眼睛跟踪单元130可以被布置为增大由眼睛跟踪单元130捕获的眼睛的图像中的对比度同时减少由眼睛跟踪单元130消耗的总体功率(例如，减少由包括于眼睛跟踪
单元130中的光发射器和成像系统消耗的功率)。例如，在一些实现中，眼睛跟踪单元130可以消耗小于100毫瓦特的功率。近眼显示器120可以使用眼睛的取向来例如确定用户的瞳间距离(ipd)，确定注视方向，引入深度线索(例如，使用户的主视线之外的图像模糊)，收集关于vr媒体中的用户交互上的启发(例如，作为暴露的刺激的函数的在任何特定主体、对象或框架上花费的时间)，至少部分地基于用户的眼睛中的至少一只的取向的一些其他功能，或其任何组合。因为取向可以针对用户的两只眼睛被确定，所以眼睛跟踪单元130可以能够确定用户正在看哪里。例如，确定用户的注视方向可以包括基于用户的左眼和右眼的所确定的取向来确定会聚点。会聚点可以是用户的眼睛的视网膜中央凹轴相交的点。用户的注视方向可以是通过会聚点和用户的眼睛的瞳孔之间的中点的线的方向。输入/输出接口140可以是允许用户向控制台110发送动作请求的设备。动作请求可以是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束应用或执行应用内的特定动作。输入/输出接口140可以包括一个或多个输入设备。示例输入设备可以包括键盘、鼠标、游戏控制器、手套、按钮、触摸屏或用于接收动作请求并且将接收到的动作请求传递到控制台110的任何其他适当的设备。由输入/输出接口140接收到的动作请求可以被传递到控制台110，其可以执行对应于所请求的动作的动作。在一些实施例中，输入/输出接口140可以根据从控制台110接收到的指令将触觉反馈提供给用户。例如，输入/输出接口140可以当动作请求被接收到时或者当控制台110已经执行了请求的动作并且将指令传递到输入/输出接口140时提供触觉反馈。在一些实施例中，外部成像设备150可以被用于跟踪输入/输出接口140，诸如跟踪控制器(其可以包括例如ir光源)或用户的手的位置或定位以确定用户的运动。在一些实施例中，近眼显示器120可以包括一个或多个成像设备以跟踪输入/输出接口140，诸如跟踪控制器或用户的手的位置或定位以确定用户的运动。控制台110可以根据从外部成像设备150、近眼显示器120和输入/输出接口140中的一项或多项接收到的信息将内容提供到近眼显示器120以用于呈现给用户。在图1中示出的示例中，控制台110可以包括应用商店112、头戴式耳麦跟踪模块114、人工现实引擎116和眼睛跟踪模块118。控制台110的一些实施例可以包括与结合图1描述的模块不同的或附加的模块。下面进一步描述的功能可以以与本文描述的方式不同的方式被分布在控制台110的部件之中。在一些实施例中，控制台110可以包括处理器和存储可由处理器执行的指令的非瞬态计算机可读存储介质。处理器可以包括并行执行指令的多个处理单元。非瞬态计算机可读存储介质可以是任何存储器，诸如硬盘驱动器、可移除存储器或固态驱动器(例如，闪速存储器或动态随机接入存储器(dram))。在各种实施例中，结合图1描述的控制台110的模块可以被编码为非瞬态计算机可读存储介质中的指令，其当由处理器运行时使处理器执行下面进一步描述的功能。应用商店112可以存储用于由控制台110执行的一个或多个应用。应用可以包括一组指令，其当由处理器运行时生成用于呈现给用户的内容。由应用生成的内容可以响应于经由用户的眼睛的移动从用户接收到的输入或从输入/输出接口140接收到的输入。应用的示例可以包括游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他适当的应用。头戴式耳麦跟踪模块114可以使用来自外部成像设备150的缓慢校准信息来跟踪
近眼显示器120的移动。例如，头戴式耳麦跟踪模块114可以使用来自缓慢校准信息的观察到的定位器和近眼显示器120的模型来确定近眼显示器120的参考点的位置。头戴式耳麦跟踪模块114还可以使用来自快速校准信息的位置信息来确定近眼显示器120的参考点的位置。附加地，在一些实施例中，头戴式耳麦跟踪模块114可以使用快速校准信息、缓慢校准信息或其任何组合的部分来预测近眼显示器120的未来位置。头戴式耳麦跟踪模块114可以将近眼显示器120的估计的或预测的未来位置提供到人工现实引擎116。
3.人工现实引擎116可以执行人工现实系统环境100内的应用并且从头戴式耳麦跟踪模块114接收近眼显示器120的位置信息、近眼显示器120的加速度信息、近眼显示器120的速度信息、近眼显示器120的预测的未来位置或其任何组合。人工现实引擎116还可以从眼睛跟踪模块118接收估计的眼睛位置和取向信息。基于接收到的信息，人工现实引擎116可以确定提供到近眼显示器120以用于呈现给用户的内容。例如，如果接收到的信息指示用户已经看向左边，那么人工现实引擎116可以生成用于近眼显示器120的在虚拟环境中镜像用户的眼睛移动的内容。附加地，人工现实引擎116可以响应于从输入/输出接口140接收到的动作请求而执行在控制台110上执行的应用内的动作，并且将指示动作已经被执行的反馈提供给用户。反馈可以是经由近眼显示器120的视觉或可听反馈或经由输入/输出接口140的触觉反馈。眼睛跟踪模块118可以从眼睛跟踪单元130接收眼睛跟踪数据并基于眼睛跟踪数据来确定用户的眼睛的位置。眼睛的位置可以包括眼睛相对于近眼显示器120或其任何元件的取向、位置或两者。因为眼睛的旋转轴根据眼睛在它的窝(socket)中的位置而变化，所以确定眼睛在它的窝中的位置可以允许眼睛跟踪模块118更准确地确定眼睛的取向。图2是用于实现本文公开的示例中的一些示例的以hmd设备200的形式的近眼显示器的示例的透视图。hmd设备200可以是例如vr系统、ar系统、mr系统或其任何组合的一部分。hmd设备200可以包括主体220和头带230。图2以透视图示出了主体220的底面223、正面225和左面227。头带230可以具有可调节或可伸展长度。在hmd设备200的主体220与头带230之间可以存在足够的空间以允许用户将hmd设备200安装到用户的头部上。在各种实施例中，hmd设备200可以包括附加的、更少的或不同的部件。例如，在一些实施例中，hmd设备200可以包括如例如下面的图3中示出的眼镜腿和眼镜腿端部，而不是头带230。hmd设备200可以利用计算机生成的元件将包括物理真实世界环境的虚拟和/或增强视图的媒体呈现给用户。由hmd设备200呈现的媒体的示例可以包括图像(例如，二维(2d)或三维(3d)图像)、视频(例如，2d或3d视频)、音频、其任何组合。图像和视频可以由封装于hmd设备200的主体220中的一个或多个显示组件(未示出在图2中)呈现给用户的每只眼睛。在各种实施例中，一个或多个显示组件可以包括单个电子显示面板或多个电子显示面板(例如，针对用户的每只眼睛一个显示面板)。(多个)电子显示面板的示例可以包括例如lcd、oled显示器、iled显示器、μled显示器、amoled、toled、某种其他显示器或其任何组合。hmd设备200可以包括两个眼动范围区域。在一些实现中，hmd设备200可以包括各种传感器(未示出)，诸如深度传感器、运动传感器、位置传感器和眼睛跟踪传感器。这些传感器中的一些传感器可以使用结构光样式用于感测。在一些实现中，hmd设备200可以包括用于与控制台通信的输入/输出接口。在一些实现中，hmd设备200可以包括可以执行hmd设备200内的应用并且从各种传感器接收hmd
设备200的深度信息、位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置或其任何组合的虚拟现实引擎(未示出)。在一些实现中，由虚拟现实引擎接收到的信息可以被用于产生到一个或多个显示组件的信号(例如，显示指令)。在一些实现中，hmd设备200可以包括位于相对于彼此并且相对于参考点的主体220上的固定位置中的定位器(未示出，诸如定位器126)。定位器中的每个定位器可以发射可由外部成像设备检测到的光。图3是用于实现本文公开的示例中的一些示例的以一对眼镜的形式的近眼显示器300的示例的透视图。近眼显示器300可以是图1的近眼显示器120的具体实现，并且可以被配置为用作虚拟现实显示器、增强现实显示器和/或混合现实显示器。近眼显示器300可以包括框架305和显示器310。显示器310可以被配置为将内容呈现给用户。在一些实施例中，显示器310可以包括显示电子器件和/或显示光学器件。例如，如以上参考图1的近眼显示器120所描述的，显示器310可以包括lcd显示面板、led显示面板或光学显示面板(例如，波导显示器组件)。近眼显示器300还可以包括框架305上或框架305内的各种传感器350a、350b、350c、350d和350e。在一些实施例中，传感器350a至350e可以包括一个或多个深度传感器、运动传感器、位置传感器、惯性传感器或环境光传感器。在一些实施例中，传感器350a至350e可以包括被配置为生成表示不同方向上的不同视野的图像数据的一个或多个图像传感器。在一些实施例中，传感器350a至350e可以用作输入设备以控制或影响近眼显示器300的被显示内容，和/或向近眼显示器300的用户提供交互式vr/ar/mr体验。在一些实施例中，传感器350a至350e还可以被用于立体视觉成像。在一些实施例中，近眼显示器300还可以包括一个或多个照明器330以将光投射到物理环境中。所投射的光可以与不同频段(例如，可见光、红外光、紫外光等等)相关联，并且可以用于各种目的。例如，(多个)照明器330可以将光投射在黑暗环境中(或具有低强度红外光、紫外光等等的环境中)以辅助传感器350a至350e捕获黑暗环境中内的不同对象的图像。在一些实施例中，(多个)照明器330可以用于将特定光样式投射到环境内的对象上。在一些实施例中，(多个)照明器330可以被用作定位器，诸如以上参考图1描述的定位器126。在一些实施例中，近眼显示器300还可以包括高分辨率相机340。相机340可以捕获视野中的物理环境的图像。所捕获的图像可以例如由虚拟现实引擎(例如，图1的人工现实引擎116)处理以将虚拟对象添加到所捕获的图像或修改所捕获的图像中的物理对象，并且所处理的图像可以由用于ar或mr应用的显示器310显示给用户。ii.波导显示器图4图示了根据某些实施例的包括波导显示器的光学透视增强现实系统400的示例。增强现实系统400可以包括投影仪410和组合器415。投影仪410可以包括光源或图像源412和投影仪光学器件414。在一些实施例中，光源或图像源412可以包括以上描述的一个或多个微型led设备。在一些实施例中，图像源412可以包括显示虚拟对象的多个像素，诸如lcd显示面板或led显示面板。在一些实施例中，图像源412可以包括生成相干或部分相干光的光源。例如，图像源412可以包括激光二极管、垂直腔表面发射激光器、led和/或以上描述的微型led。在一些实施例中，图像源412可以包括多个光源(例如，以上描述的微型led的阵列)，每个发射对应于原色(例如，红、绿或蓝)的单色图像光。在一些实施例中，图像源412可以包括微型led的三个二维阵列，其中微型led的每个二维阵列可以包括被配置为发射原色
(例如，红、绿或蓝)的光的微型led。在一些实施例中，图像源412可以包括光学样式生成器，诸如空间光调制器。投影仪光学器件414可以包括可以调节来自图像源412的光(诸如对来自图像源412的光进行扩大、准直、扫描或将其投射到组合器415)的一个或多个光学部件。一个或多个光学部件可以包括例如一个或多个透镜、液体透镜、反射镜、光圈和/或光栅。例如，在一些实施例中，图像源412可以包括微型led的一个或多个一维阵列或细长的二维阵列，并且投影仪光学器件414可以包括被配置为扫描微型led的一维阵列或细长二维阵列以生成图像帧的一个或多个一维扫描器(例如，微反射镜或棱镜)。在一些实施例中，投影仪光学器件414可以包括允许对来自图像源412的光的扫描的具有多个电极的液体透镜(例如，液晶透镜)。组合器415可以包括用于将来自投影仪410的光耦合到组合器415的衬底420中的输入耦合器430。组合器415可以发送在第一波长范围内的光的至少50％并且反射在第二波长范围内的光的至少25％。例如，第一波长范围可以是从大约400nm到大约650nm的可见光，并且第二波长范围可以在例如从800nm到大约1000nm的红外波段内。输入耦合器430可以包括体全息光栅、衍射光学元件(doe)(例如，表面起伏光栅)、衬底420的倾斜表面或折射耦合器(例如，楔形物或棱镜)。例如，输入耦合器430可以包括反射式体布拉格光栅或透射式体布拉格光栅。输入耦合器430可以具有针对可见光的大于30％、50％、75％、90％或更高的耦合效率。耦合到衬底420中的光可以在衬底420内通过例如全内反射(tir)传播。衬底420可以采用一对眼镜的镜片的形式。衬底420可以具有平坦或弯曲表面，并且可以包括一个或多个类型的介电材料，诸如玻璃、石英、塑料、聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、晶体或陶瓷。衬底的厚度的范围可以从例如小于大约1mm到大约10mm或更多。衬底420可以对可见光透明。衬底420可以包括或可以耦合到多个输出耦合器440，每个输出耦合器被配置为从衬底420提取由衬底420引导并且在衬底420内传播的光的至少一部分，并且将所提取的光460引导到眼动范围495，其中当增强现实系统400正在使用中时增强现实系统400的用户的眼睛490可以被定位。多个输出耦合器440可以复制出瞳以增大眼动范围495的大小使得被显示图像在更大区域中可见。像输入耦合器430一样，输出耦合器440可以包括光栅耦合器(例如，体全息光栅或表面起伏光栅)、其他衍射光学元件(doe)、棱镜等等。例如，输出耦合器440可以包括反射式体布拉格光栅或透射式体布拉格光栅。输出耦合器440可以在不同位置处具有不同耦合(例如，衍射)效率。衬底420还可以允许来自组合器415前面的环境的光450几乎没有损耗地或没有损耗地通过。输出耦合器440还可以允许光450没有损耗地通过。例如，在一些实现中，输出耦合器440可以具有针对光450的非常低的衍射效率使得光450可以没有损耗地被折射或以其他方式通过输出耦合器440，并且因此可以具有比提取的光460更高的强度。在一些实现中，输出耦合器440具有针对光450的高衍射效率并且可以将光450没有损耗地衍射到特定期望方向(即，衍射角)。结果，用户可以能够查看组合器415前面的环境的组合图像和由投影仪410投影的虚拟对象的图像。图5a图示了根据某些实施例的包括波导显示器530的近眼显示器(ned)设备500的示例。ned设备500可以是近眼显示器120、增强现实系统400或另一类型的显示设备的示例。ned设备500可以包括光源510、投影光学器件520和波导显示器530。光源510可以包括多个针对不同颜色的光发射器的面板，诸如红光发射器512的面板、绿光发射器514的面板和蓝
光发射器516的面板。红光发射器512被组织成阵列；绿光发射器514被组织成阵列；并且蓝光发射器516被组织成阵列。光源510中的光发射器的尺寸和间距可以是小的。例如，每个光发射器可以具有小于2μm(例如，大约1.2μm)的直径，并且间距可以小于2μm(例如，大约1.5μm)。因此，每个红光发射器512、绿光发射器514和蓝光发射器516中的光发射器的数目可以等于或大于显示图像中的像素的数目，诸如960
×
720、1280
×
720、1440
×
1080、1920
×
1080、2160
×
1080或2560
×
1080个像素。因此，显示图像可以同时由光源510生成。扫描元件可以不在ned设备500中被使用。在到达波导显示器530之前，由光源510发出的光可以由投影光学器件520调节，该投影光学器件可以包括透镜阵列。投影光学器件520可以将由光源510发出的光准直或聚焦到波导显示器530，其可以包括用于将由光源510发出的光耦合到波导显示器530中的耦合器532。耦合到波导显示器530中的光可以在波导显示器530内通过例如如以上参考图4描述的全内反射而传播。耦合器532还可以耦合在波导显示器530内传播的光在波导显示器530之外的部分并且朝向用户的眼睛590。图5b图示了根据某些实施例的包括波导显示器580的近眼显示器(ned)设备550的示例。在一些实施例中，ned设备550可以使用扫描镜570以将来自光源540的光投影到用户的眼睛590可以位于的图像场。ned设备550可以是近眼显示器120、增强现实系统400或另一类型的显示设备的示例。光源540可以包括不同颜色的光发射器的一个或多个行或一个或多个列，诸如红光发射器542的多个行、绿光发射器544的多个行和蓝光发射器546的多个行。例如，红光发射器542、绿光发射器544和蓝光发射器546可以各自包括n个行，每个行包括例如2560个光发射器(像素)。红光发射器542被组织成阵列；绿光发射器544被组织成阵列；并且蓝光发射器546被组织成阵列。在一些实施例中，光源540可以包括针对每个颜色的单行光发射器。在一些实施例中，光源540可以包括针对红色、绿色和蓝色中的每个的光发射器的多个列，其中每个列可以包括例如1080个光发射器。在一些实施例中，光源540中的光发射器的尺寸和/或间距可以相对大(例如，大约3-5μm)并且因此光源540可能不包括用于同时生成完整显示图像的足够的光发射器。例如，针对单个颜色的光发射器的数目可以少于显示图像中的像素的数目(例如，2560
×
1080个像素)。由光源540发出的光可以是一组经准直的或发散的波束。在到达扫描镜570之前，由光源540发出的光可以由诸如准直透镜或自由光学元件560的各种光学设备调节。自由光学元件560可以包括例如多刻面棱镜或另一光折叠元件，其可以将由光源540发出的光引导朝向扫描镜570，诸如将由光源540发出的光的传播方向改变例如大约90
°
或更大。在一些实施例中，自由光学元件560可以是可旋转的以扫描光。扫描镜570和/或自由光学元件560可以将由光源540发出的光反射或投影到波导显示器580，其可以包括用于将由光源540发出的光耦合到波导显示器580中的耦合器582。耦合到波导显示器580中的光可以在波导显示器580内通过例如如以上参考图4描述的全内反射而传播。耦合器582还可以耦合在波导显示器580内传播的光在波导显示器580之外的部分并且朝向用户的眼睛590。扫描镜570可以包括微机电系统(mems)反射镜或任何其他适当的反射镜。扫描镜570可以旋转以在一维或二维上扫描。随着扫描镜570旋转，由光源540发出的光可以在每个扫描周期中被引导到波导显示器580的不同区域使得完整显示图像可以被投影到波导显示
器580上并且由波导显示器580引导到用户的眼睛590。例如，在其中光源540包括针对一个或多个行或列的所有像素的光发射器的实施例中，扫描镜570可以在列或行方向(例如，x或y方向)上旋转以扫描图像。在其中光源540包括针对一个或多个行或列的一些但非全部像素的光发射器的实施例中，扫描镜570可以在行和列方向两者(例如，x和y方向两者)上旋转以投影显示图像(例如，使用光栅型扫描样式)。ned设备550可以在预定义显示时段中操作。显示时段(例如，显示周期)可以是指完整图像被扫描或投影的持续时间。例如，显示时段可以是期望帧率的倒数。在包括扫描镜570的ned设备550中，显示时段还可以被称为扫描时段或扫描周期。由光源540进行的光生成可以与扫描镜570的旋转同步。例如，每个扫描周期可以包括多个扫描步骤，其中光源540可以在每个相应的扫描步骤中生成不同光样式。在每个扫描周期中，随着扫描镜570旋转，显示图像可以被投影到波导显示器580和用户的眼睛590上。显示图像的给定像素位置的实际颜色值和光强度(例如，亮度)可以是在扫描时段期间照明像素位置的三种颜色(例如，红、绿和蓝)的光波束的平均值。在完成扫描时段之后，扫描镜570可以返回到初始位置以投影针对下一显示图像的头几行的光或者可以在相反方向或扫描样式上旋转以投影针对下一显示图像的光，其中驱动信号的新的集合可以被馈送到光源540。相同过程可以在每个扫描周期中随着扫描镜570旋转而被重复。因此，不同图像可以在不同扫描周期中被投影到用户的眼睛590。图6图示了根据某些实施例的近眼显示器系统600中的图像源组件610的示例。图像源组件610可以包括例如：显示面板640，其可以生成要被投影到用户的眼睛的显示图像；以及投影仪650，其可以将由显示面板640生成的显示图像投影到波导显示器，如以上参考图4至图5b描述的。显示面板640可以包括光源642和用于光源642的驱动器电路644。光源642可以包括例如光源510或540。投影仪650可以包括例如以上描述的自由光学元件560、扫描镜570和/或投影光学器件520。近眼显示器系统600还可以包括同步地控制光源642和投影仪650(例如，扫描镜570)的控制器620。图像源组件610可以生成图像光并且将图像光输出到波导显示器(在图6中未示出)，诸如波导显示器530或580。如以上所描述的，波导显示器可以在一个或多个输入耦合元件处接收图像光，并且将接收到的图像光引导到一个或多个输出耦合元件。输入和输出耦合元件可以包括例如衍射光栅、全息光栅、棱镜或其任何组合。输入耦合元件可以被选择为使得关于波导显示器发生全内反射。输出耦合元件可以耦合全内反射的图像光在波导显示器之外的部分。如以上所描述的，光源642可以包括以阵列或矩阵布置的多个光发射器。每个光发射器可以发射单色光，诸如红光、蓝光、绿光、红外光等等。尽管经常在本公开中讨论rgb颜色，但是本文描述的实施例不限于使用红、绿和蓝作为原色。其他颜色也可以被用作近眼显示器系统600的原色。在一些实施例中，根据实施例的显示面板可以使用多于三种原色。光源642中的每个像素可以包括包含红色微型led、绿色微型led和蓝色微型led的三个子像素。半导体led一般包括半导体材料的多个层内的有源发光层。半导体材料的多个层可以包括不同复合材料或具有不同掺杂物和/或不同掺杂密度的相同基础材料。例如，半导体材料的多个层可以包括n型材料层、可以包括异质结构(例如，一个或多个量子阱)的有源区域以及p型材料层。半导体材料的多个层可以生长在具有特定取向的衬底的表面上。在一些实施例中，为了改进光提取效率，包括半导体材料的层中的至少一些的台面可以被形成。
控制器620可以控制图像源组件610的图像绘制操作，诸如光源642和/或投影仪650的操作。例如，控制器620可以确定用于图像源组件610渲染一幅或多幅显示图像的指令。指令可以包括显示指令和扫描指令。在一些实施例中，显示指令可以包括图像文件(例如，位图文件)。显示指令可以从例如控制台(诸如以上参考图1描述的控制台)接收。扫描指令可以由图像源组件610用于生成图像光。扫描指令可以指定例如一种图像光源(例如，单色或多色)、扫描速率、扫描装置的取向、一个或多个照明参数或其任何组合。控制器620可以包括这里未示出的硬件、软件和/或固件的组合以便不使本公开的其他方面模糊不清。在一些实施例中，控制器620可以是显示设备的图形处理单元(gpu)。在其他实施例中，控制器620可以是其他种类的处理器。由控制器620执行的操作可以包括获取用于显示的内容并且将内容划分成离散段。控制器620可以将包括与光源642的个体源元件相对应的地址和/或应用到个体源元件的电气偏置的扫描指令提供到光源642。控制器620可以指示光源642使用与最终被显示给用户的图像中的像素的一个或多个行相对应的光发射器顺序地呈现离散段。控制器620还可以指示投影仪650执行光的不同调整。例如，控制器620可以控制投影仪650将离散段扫描到如以上参考图5b描述的波导显示器(例如，波导显示器580)的耦合元件的不同区域。因此，在波导显示器的出瞳处，每个离散部分被呈现在不同的相应位置中。尽管每个离散段在不同的相应时间被呈现，但是离散段的呈现和扫描足够快地发生使得用户的眼睛可以将不同段整合成单幅图像或图像序列。图像处理器630可以是通用处理器和/或专用于执行本文描述的特征的一个或多个专用电路。在一个实施例中，通用处理器可以耦合到存储器以执行使处理器执行本文描述的某些过程的软件指令。在另一实施例中，图像处理器630可以是专用于执行某些特征的一个或多个电路。尽管图6中的图像处理器630被示出为与控制器620和驱动器电路644分离的独立单元，但是在其他实施例中图像处理器630可以是控制器620或驱动器电路644的子单元。换言之，在那些实施例中，控制器620或驱动器电路644可以执行图像处理器630的各种图像处理功能。图像处理器630还可以被称为图像处理电路。在图6中示出的示例中，光源642可以由驱动器电路644基于从控制器620或图像处理器630发送的数据或指令(例如，显示和扫描指令)驱动。在一个实施例中，驱动器电路644可以包括连接到光源642的各种光发射器并机械地保持它们的电路面板。光源642可以根据由控制器620设置并且可能由图像处理器630和驱动器电路644调整的一个或多个照明参数发出光。照明参数可以由光源642用于生成光。照明参数可以包括例如源波长、脉冲速率、脉冲幅度、波束类型(连续或脉冲)、可以影响发出的光的(多个)其他参数、或其任何组合。在一些实施例中，由光源642生成的源光可以包括红光、绿光和蓝光或其任何组合的多个波束。投影仪650可以执行一组光学功能，诸如对由光源642生成的图像光进行聚焦、组合、调节或扫描。在一些实施例中，投影仪650可以包括组合组件、光调节组件或扫描反射镜组件。投影仪650可以包括光学地调整并且可能重定向来自光源642的光的一个或多个光学组件。光的调整的一个示例可以包括调节光，诸如扩大、准直、校正一个或多个光学误差(例如，场曲率、色差等等)、光的一些其他调整、或其任何组合。投影仪650的光学部件可以包括例如透镜、反射镜、光圈、光栅或其任何组合。
4.投影仪650可以经由其一个或多个反射和/或衍射部分重定向图像光，使得图像光
在某些取向上被投影朝向波导显示器。图像光被重定向的位置可以取决于一个或多个反射和/或折射部分的特定取向。在一些实施例中，投影仪650包括在至少两个维度上扫描的单个扫描镜。在其他实施例中，投影仪650可以包括每个在正交于彼此的方向上扫描的多个扫描反射镜。投影仪650可以执行光栅扫描(水平地或垂直地)、双共振扫描或其任何组合。在一些实施例中，投影仪650可以执行具有特定振动频率的沿着水平和/或垂直方向的可控振动以沿着两个维度扫描并生成呈现到用户的眼睛的媒体的二维投影图像。在其他实施例中，投影仪650可以包括可以用于与一个或多个扫描反射镜相似或相同的功能的透镜或棱镜。在一些实施例中，图像源组件610可以不包括投影仪，其中由光源642发出的光可以直接入射在波导显示器上。iii.微型led在半导体led中，光子通常以特定内部量子效率通过有源区域(例如，一个或多个半导体层)内的电子和空穴的重新组合被生成，其中内部量子效率是发射光子的有源区域中的辐射电子空穴重新组合的比例。所生成的光可以然后从在特定方向上或在特定立体角内的led提取。从led提取的发射光子的数目与通过led的电子的数目之间的比率被称为外部量子效率，其描述led多么有效地将注入电子转变为从设备提取的光子。外部量子效率可以与注入效率、内部量子效率和提取效率成比例。注入效率是指被注入到有源区域中的通过设备的电子的比例。提取效率是从该设备逸出的在有源区域中生成的光子的比例。针对led并且具体地针对具有减少的物理尺寸的微型led，改进内部和外部量子效率和/或控制发射光谱可以是具有挑战的。在一些实施例中，为了改进光提取效率，包括半导体材料的层中的至少一些层的台面可以被形成。图7a图示了具有垂直台面结构的led 700的示例。led 700可以是光源510、540或642中的光发射器。led 700可以是由无机材料(诸如半导体材料的多个层)制成的微型led。分层的半导体光发射设备可以包括iii-v半导体材料的多个层。iii-v半导体材料可以包括一个或多个第iii组元素(诸如铝(al)、镓(ga)或铟(in))与第v组元素(诸如氮(n)、磷(p)、砷(as)或锑(sb))的组合。当iii-v半导体材料的第v组元素包括氮时，iii-v半导体材料被称为iii族氮化物材料。分层半导体光发射设备可以通过使用诸如气相外延(vpe)、液相外延(lpe)、分子束外延(mbe)或金属有机化学气相沉积(mocvd)的技术在衬底上生长多个外延层来制造。例如，半导体材料的层可以以特定晶格取向(例如，极性、非极性或半极性取向)逐层生长在衬底上，衬底诸如为gan、gaas或gap衬底或包括但不限于以下的衬底：蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌、氮化硼、铝酸锂、铌酸锂、锗、氮化铝、锂镓酸盐、部分取代尖晶石或共享beta-lialo2结构的四元四方氧化物，其中衬底可以在特定方向上被切割以将特定平面暴露为生长表面。在图7a中示出的示例中，led 700可以包括衬底710，其可以包括例如蓝宝石衬底或gan衬底。半导体层720可以生长在衬底710上。半导体层720可以包括iii-v材料，诸如gan，并且可以是p掺杂的(例如，具有mg、ca、zn或be)或n掺杂的(例如，具有si或ge)。一个或多个有源层730可以生长在半导体层720上以形成有源区域。有源层730可以包括iii-v材料，诸如一个或多个ingan层、一个或多个alingap层和/或一个或多个gan层，其可以形成一个或多个异质结构，诸如一个或多个量子阱或mqw。半导体层740可以生长在有源层730上。半导体层740可以包括iii-v材料，诸如gan，并且可以是p掺杂的(例如，具有mg、ca、zn或be)
或n掺杂的(例如，具有si或ge)。半导体层720和半导体层740中的一个半导体层可以是p型层，并且另一半导体层可以是n型层。半导体层720和半导体层740将有源层730夹在中间以形成光发射区域。例如，led 700可以包括位于掺杂有镁的p型gan的层与掺杂有硅或氧的n型gan的层之间的ingan的层。在一些实施例中，led 700可以包括位于掺杂有锌或镁的p型alingap的层与掺杂有硒、硅或碲的n型alingap的层之间的alingap的层。在一些实施例中，电子阻挡层(ebl)(未示出在图7a中)可以生长以形成在有源层730与半导体层720或半导体层740中的至少一个之间的层。ebl可以减少电子泄漏电流并改进led的效率。在一些实施例中，重掺杂的半导体层750(诸如p
+
或p
++
半导体层)可以被形成在半导体层740上并且用作用于形成欧姆接触并且减少设备的接触阻抗的接触层。在一些实施例中，导电层760可以被形成在重掺杂的半导体层750上。导电层760可以包括例如氧化铟锡(ito)或al/ni/au薄膜。在一个示例中，导电层760可以包括透明ito层。为了与半导体层720(例如，n-gan层)接触并且为了更有效地从led 700提取由有源层730发射的光，半导体材料层(包括重掺杂的半导体层750、半导体层740、有源层730和半导体层720)可以被蚀刻以暴露半导体层720并且形成包括层720至760的台面结构。台面结构可以将载流子局限于设备内。蚀刻台面结构可以导致形成可以正交于生长平面的台面侧壁732。钝化层770可以被形成在台面结构的侧壁732上。钝化层770可以包括氧化层，诸如sio2层，并且可以用作将发射的光从led 700反射出的反射器。接触层780(其可以包括金属层，诸如al、au、ni、ti或其任何组合)可以被形成在半导体层720上并且可以用作led 700的电极。另外，另一接触层790(诸如al/ni/au金属层)可以被形成在导电层760上并且可以用作led700的另一电极。当电压信号被应用到接触层780和790时，电子和空穴可以重新组合在有源层730中，其中电子和空穴的重新组合可以引起光子发射。所发射的光子的波长和能量可以取决于有源层730中的价带与导电带之间的能量带隙。例如，ingan有源层可以发射绿光或蓝光，algan有源层可以发射蓝光到紫外光，而alingap有源层可以发射红光、橙光、黄光或绿光。所发射的光子可以由钝化层770反射并且可以从顶部(例如，导电层760和接触层790)或底部(例如，衬底710)退出led 700。在一些实施例中，led 700可以包括光发射表面(诸如衬底710)上的一个或多个其他部件(诸如透镜)以聚焦或准直所发射的光或将所发射的光耦合到波导中。在一些实施例中，led可以包括另一形状的台面，诸如平面、锥形、半抛物线或抛物线，并且台面的基础区域可以是圆形的、矩形的、六边形的或三角形的。例如，led可以包括曲面形状(例如，抛物面形状)和/或非曲面形状(例如，锥形形状)的台面。台面可以是截断的或非截断的。图7b是具有抛物线台面结构的led 705的示例的横截面视图。类似于led 700，led 705可以包括半导体材料的多个层，诸如iii-v半导体材料的多个层。半导体材料层可以外延生长在诸如gan衬底或蓝宝石衬底的衬底715上。例如，半导体层725可以生长在衬底715上。半导体层725可以包括iii-v材料，诸如gan，并且可以是p掺杂的(例如，具有mg、ca、zn或be)或n掺杂的(例如，具有si或ge)。一个或多个有源层735可以生长在半导体层725上。有源层735可以包括iii-v材料，诸如一个或多个ingan层、一个或多个alingap层和/或一个或多个gan层，其可以形成一个或多个异质结构，诸如一个或多个量子阱。半导体层745可以生长在有源层735上。半导体层745可以包括iii-v材料，诸如gan，并且可以是p掺杂的(例如，具
有mg、ca、zn或be)或n掺杂的(例如，具有si或ge)。半导体层725和半导体层745中的一个半导体层可以是p型层，并且另一可以是n型层。为了与半导体层725(例如，n型gan层)接触并且为了更有效地从led 705提取由有源层735发射的光，半导体层可以被蚀刻以暴露半导体层725并且形成包括层725至745的台面结构。台面结构可以将载流子局限于设备的注入区域内。蚀刻台面结构可以导致形成可以平行于或在一些情况下正交于与层725至745的晶体生长相关联的生长平面的台面侧壁(在本文还被称为刻面)。如图7b中所示出的，led 705可以具有包括平顶的台面结构。介电层775(例如，sio2或sin
x
)可以被形成于台面结构的刻面上。在一些实施例中，介电层775可以包括介电材料的多个层。在一些实施例中，金属层795可以被形成于介电层775上。金属层795可以包括一个或多个金属或金属合金材料，诸如铝(al)、银(ag)、金(au)、铂(pt)、钛(ti)、铜(cu)或其任何组合。介电层775和金属层795可以形成可以将由有源层735发射的光反射向衬底715的台面反射器。在一些实施例中，台面反射器可以是抛物线形状的以用作可以至少部分地准直所发射的光的抛物线反射器。电触点765和电触点785可以相应地被形成于半导体层745和半导体层725上以用作电极。电触点765和电触点785可以均包括导电材料，诸如al、au、pt、ag、ni、ti、cu或其任何组合(例如，ag/pt/au或al/ni/au)，并且可以用作led 705的电极。在图7b中示出的示例中，电触点785可以是n触点，并且电触点765可以是p触点。电触点765和半导体层745(例如，p型半导体层)可以形成用于将由有源层735发射的光朝向衬底715反射回的背反射器。在一些实施例中，电触点765和金属层795包括(多种)相同材料并且可以使用相同过程来形成。在一些实施例中，附加的导电层(未示出)可以被包括为在电触点765和785与半导体层之间的中间导电层。当电压信号被应用到电气触点765和785两端时，电子和空穴可以重新组合在有源层735中。电子和空穴的重新组合可以引起光子发射，因此产生光。所发射的光子的波长和能量可以取决于有源层735中的价带与导电带之间的能量带隙。例如，ingan有源层可以发射绿光或蓝光，而alingap有源层可以发射红光、橙光、黄光或绿光。所发射的光子可以在许多不同的方向上传播，并且可以由台面反射器和/或背反射器反射并且可以例如从图7b中示出的底侧(例如，衬底715)退出led 705。一个或多个其他辅光学部件，诸如透镜或光栅，可以被形成于诸如衬底715的光发射表面上，以将所发射的光聚焦或准直和/或将所发射的光耦合到波导中。iv.主光线走离补偿在半导体led中，光子通常以特定内部量子效率通过有源区域(例如，一个或多个半导体层)内的电子和空穴的重新组合被生成，其中内部量子效率是发射光子的有源区域中的辐射电子空穴重新组合的比例。所生成的光可以然后从在特定方向上或在特定立体角内的led提取。从led提取的发射光子的数目与通过led的电子的数目之间的比率被称为外部量子效率，其描述led多么有效地将注入电子转变为从设备提取的光子。如以上所描述的，基于波导的显示系统的总体效率可以是显示系统中的个体部件的效率的积并且还可以取决于部件如何被耦合在一起。在简化示例中，基于波导的显示系统的总体效率η
tot
可以被确定为η
tot
＝η
eqe
×
η
in
×
η
out
，其中η
eqe
是微型led的外部量子效率，
η
in
是从微型led到波导中的显示光的输入耦合效率，并且η
out
是从波导朝向用户的眼睛的显示光的输出耦合效率。因此，总体效率η
tot
可以通过改进η
eqe
、η
in
和η
out
中的一个或多个来改进。图8a图示了根据某些实施例的包括线性微型led阵列810和显示光学器件820的基于微型led的显示系统800的示例。图8b图示了根据某些实施例的从微型led阵列810入射在显示光学器件820上的光的角。如该示例中图示的，由于显示系统800的有限视野(或接受角)和/或出瞳(或眼动范围)的大小，来自微型led阵列810中的相应微型led的光的不同角度部分可以通过显示系统800的出瞳830。例如，如由图8b中的线840所示出的，可以到达用户的眼睛的来自在微型led阵列810的中心的微型led的光波束的主光线可以在大约0
°
入射在显示光学器件820上，而可以到达用户的眼睛的来自在微型led阵列810的边缘的微型led的光波束的主光线可以在大约20
°
入射在显示光学器件820上。线842和844示出可以到达用户的眼睛的来自在微型led阵列810中的相应高度处的每个微型led的光的角度范围。当针对每个微型led的光波束的光强度在每个方向上不是均匀的(诸如具有窄波束轮廓)时，来自不同微型led的光可以由于来自微型led阵列810中的通过出瞳830的相应微型led的光的不同角度部分以不同效率被投射到用户的眼睛。因此，被显示给用户的图片可以具有非均匀强度。在一些实施例中，为了补偿以上描述的主光线走离，微型led阵列可以被布置在弯曲表面上。图8c图示了根据某些实施例的包括曲线微型led阵列850和显示光学器件860的基于微型led的显示系统805的示例。图8d图示了根据某些实施例的从微型led阵列850入射在显示光学器件860上的光的角。如该示例中图示的，由于显示系统805的有限视野(或接受角)和/或出瞳(或眼动范围)的大小，来自微型led阵列850中的相应微型led的光的不同角度部分可以通过显示系统805的出瞳870。例如，如由图8d中的线880所示出的，可以到达用户的眼睛的来自在微型led阵列850的中心的微型led的光波束的主光线可以在大约0
°
入射在显示光学器件860上，而可以到达用户的眼睛的来自在微型led阵列850的边缘的微型led的光波束的主光线可以在大约10
°
或更低(其比图8a和图8b中示出的入射角低得多)入射在显示光学器件860上。另外，在图8c和图8d中示出的示例中，主光线可以与图8a和图8b中示出的主光线相比以(由线880的更低斜率示出的)更低速率走离。线882和884示出可以到达用户的眼睛的来自在微型led阵列850中的相应高度处的每个微型led的光的角度范围。因为主光线走离被减少，所以可以到达用户的眼睛的来自在微型led阵列850中的相应高度处的每个微型led的光的角度范围以及因此输入耦合效率可以针对微型led阵列850中的微型led是相对均匀的。然而，微型led阵列850可能难以制造。针对显示系统中的微型led阵列中的微型led的光耦合效率和光耦合效率的均匀性还可以受由微型led发射的光波束的波束轮廓影响。例如，针对具有有限接受角(例如，具有小于20
°
的hwhm角)的显示系统，如果光波束具有宽波束轮廓(例如，朗伯发射轮廓)，那么由微型led发射的总光的小于10％可以由显示光学器件捕获并且被递送到用户的眼睛，即使针对微型led阵列中的微型led的光耦合效率可以是相对均匀的。图9a图示了根据某些实施例的从显示系统900的示例中的具有宽波束轮廓的微型led阵列910提取的光的均匀性和亮度。在图9a中示出的示例中，微型led阵列910中的每个微型led可以具有例如大约3μm的线性尺寸，并且可以包括台面结构。由于小尺寸和台面结
构，从微型led阵列910中的每个微型led发射的光波束920的波束轮廓可以具有大约40
°
的hwhm角。由于显示系统900的有限接受角(例如，在大约
±7°
内)和/或有限出瞳大小，仅每个光波束920的部分924可以通过显示光学器件930到达用户的眼睛。另外，由于以上描述的主光线走离，可以到达用户的眼睛的每个光波束920的部分924可以在针对如图9a中所示出的每个相应微型led的不同相应角度范围内。每个光波束920的总功率可以由表示光波束920的波束亮度轮廓的曲线944下面的面积指示，而可以到达用户的眼睛的每个光波束920的总功率可以由曲线944下面的区域940的总面积(其可以是曲线944下面的总面积的一小部分)指示。然而，由于宽波束轮廓，可以到达用户的眼睛的光波束的亮度可以不在相应角度范围内减小太多。换言之，区域940的面积可以针对微型led阵列910中的微型led是相对均匀的。因此，针对微型led阵列910中的微型led的耦合效率可以是相对均匀的，如由曲线950所示出的。例如，针对具有朗伯波束轮廓的微型led的光耦合效率可以在具有小接受角(例如，在
±
10-20
°
内)和从0
°
到大约20
°
的主光线走离的显示系统中保持恒定。图9b图示了根据某些实施例的从显示系统905的示例中的具有窄波束轮廓的微型led阵列912提取的光的均匀性和亮度。微型led阵列910中的每个微型led可以具有例如大约3μm的线性尺寸。从微型led阵列912中的每个微型led发射的光波束922的波束轮廓可以具有大约15
°
的hwhm角。由于显示系统905的有限接受角(例如，在大约
±7°
内)和/或有限出瞳大小，仅每个光波束922的部分926可以通过显示光学器件到达用户的眼睛。另外，由于以上描述的主光线走离，可以到达用户的眼睛的每个光波束922的部分926可以在针对如图9b中所示出的每个相应微型led的不同相应角度范围内。每个波束922的总功率可以由表示光波束922的亮度轮廓的曲线946下面的面积指示，而可以到达用户的眼睛的每个光波束922的总功率可以由曲线946下面的区域942的总面积(其可以是曲线946下面的总面积的一小部分)指示。由于光波束922的窄波束轮廓，区域942的面积可以是针对在微型led阵列912的中心的微型led的曲线946下面的总面积的大部分，并且因此耦合效率可以针对在微型led阵列912的中心的微型led是高的。然而，针对在微型led阵列912的边缘处的微型led，区域942的面积可以是曲线946下面的总面积的一小部分。换言之，区域942的面积以及因此微型led阵列910中的微型led的耦合效率可以如由曲线952所示出的从微型led阵列910的中心到边缘显著地减小。在一些实施例中，为了提高外部量子效率(例如，光提取效率)，除了以上描述的台面结构和反射器，一个或多个其他光学部件(例如，微透镜)可以被形成于诸如衬底710或715的光发射表面上，以提取从led出来的在特定立体角内发射的光和/或对所发射的光进行聚焦或准直。例如，在一些实施例中，微透镜阵列可以被形成于微型led阵列上，其中从每个微型led阵列发射的光可以由对应的微透镜收集和提取，并且可以被准直、聚焦或扩大，并且然后被引导到基于波导的显示系统中的波导。微透镜可以帮助增大接受角并改进光提取效率和耦合效率。在一些实施例中，为了改进通过基于波导的显示系统从微型led进入用户的眼睛中的显示光的耦合效率，可能期望来自每个微型led的光以不同的相应角被引导到波导。从微型led发射的光可以使用例如微透镜、楔形物或棱镜、光栅等等被重定向到期望方向。图10图示了根据某些实施例的包括微型led阵列1020和用于从微型led阵列1020提取和会聚光的微透镜阵列1040的设备1000的示例。微型led阵列1020可以包括微型led的
一维或二维阵列，其中微型led可以被均匀地分布并且可以由绝缘体1030分离。微型led阵列1020可以包括如以上参考例如图7a和图7b所描述的形成于衬底1010上的外延结构。绝缘体1030可以包括例如钝化层(例如，钝化层770)、光反射层、填充材料(例如，聚合物)等等。微透镜阵列1040可以被直接形成于微型led阵列1020上或者可以被形成于衬底上并且然后被结合到微型led阵列1020。例如，微透镜阵列1040可以被蚀刻在微型led阵列1020的介电层或半导体层中，诸如微型led阵列1020的衬底或氧化层(例如，sio2层)中，或者可以被形成于被沉积于微型led阵列1020上的介电层(诸如氧化层或聚合物层)上，如下面详细地描述的。微透镜距离对应的微型led的焦距和距离可以被配置为使得来自每个微透镜的光波束可以是准直波束、会聚波束或发散波束。微型led阵列1020的间距1022可以不同于(例如，小于或大于)微型lens阵列1040的间距1042，并且因此微透镜阵列1040中的每个微透镜的光轴可以与微型led阵列1020中的相应微型led偏离不同距离。因此，在通过对应微透镜之后来自每个微型led的光的主光线1050可以是不同的。在图10中示出的示例中，微型led阵列1020的间距1022可以大于微透镜阵列1040的间距1042，并且因此微透镜阵列1040中的每个微透镜的光轴可以与微型led阵列1020中的相应微型led的中心偏离不同距离。偏离可以是微透镜的位置的函数。例如，偏离可以根据微透镜距离设备1000的中心的距离而线性地增大。结果，在通过对应微透镜之后从微型led提取的光的主光线1050可以在不同传播方向上并且可以如示例中所示出的会聚。由于由微透镜阵列1040进行的主光线方向修正，可以从微型led阵列1020中的微型led到达用户的眼睛的光的部分可以是基本上相同的，其可以是具有最高强度或亮度的光波束的部分。因此，耦合效率和耦合效率的均匀性两者可以针对微型led阵列1020中的微型led被改进。在各种实施例中，微透镜阵列的间距可以是均匀的或非均匀的。例如，二维微透镜阵列的间距可以在两个正交方向上是均匀的，在仅一个方向上是均匀的，或者在两个方向上都是不均匀的。间距还可以在两个正交方向上是相同的或不同的。微透镜阵列的间距可以在一个或两个维度上不同于微型led阵列的间距。图11图示了根据某些实施例的使用具有不同位移的微透镜1120从具有垂直台面和宽波束轮廓的微型led 1110的示例的光提取的模拟结果。在图11中示出的示例中，微型led 1110可以具有小于大约3μm的线性尺寸。由于小尺寸和垂直台面结构，从微型led 1110发射的光的波束轮廓可以具有大于60
°
的hwhm角，诸如接近朗伯分布轮廓或更宽。因此，所发射的波束的光强度可以基本上在大视角范围内相同。微透镜1120可以包括球面透镜。当微透镜1120的中心在微型led 1110的中心时，所发射的光波束的特征可以在于波束轮廓1130。当微透镜1120的中心偏离微型led 1110的中心大约0.1μm时，所发射的光波束的特征可以在于波束轮廓1140。当微透镜1120的中心偏离微型led 1110的中心大约0.5μm时，所发射的光波束的特征可以在于波束轮廓1150。如由波束轮廓1130至1250所示出的，由于宽波束轮廓，使微透镜1120相对于微型led 1110偏移可以对光波束的倾斜具有相对小的影响，并且因此可以仅造成对耦合效率的微小改进。因此，宽波束轮廓可以帮助在主光线走离的情况下实现更均匀的光提取和耦合效率，但是耦合效率可能低。因此，微型led 1110的功耗可以很大以便在出瞳或眼动范围上实现目标亮
度，诸如大约500尼特。图12a图示了根据某些实施例的包括垂直台面结构1210和水平偏移微透镜1230并且具有窄波束轮廓的微型led 1200的示例。微型led 1200可以包括如以上所描述的不同实施例中的不同半导体材料以发射不同颜色的光。微透镜1230可以从垂直台面结构1210垂直地移位介电层1220。微透镜1230的中心还可以与垂直台面结构1210的中心水平地偏离水平位移1240。因此，从垂直台面结构1210发射的光的主光线可以与垂直台面结构的垂直方向倾斜。图12b图示了根据某些实施例的图12a中示出的微型led 1200的模拟波束轮廓。波束轮廓1250与具有微型led 1200的结构的红色微型led相对应。波束轮廓1252与具有微型led 1200的结构的绿色微型led相对应。波束轮廓1254与具有微型led 1200的结构的蓝色微型led相对应。图12c图示了根据某些实施例的来自具有图12a中示出的微型led 1200的结构的微型led的示例的光波束的模拟光强度图1270。图12c示出了光波束的峰值光强度在横截面上在两个方向上被移位。图13a图示了根据某些实施例的使用具有不同位移的微透镜1320从具有锥形台面和窄波束轮廓的微型led 1310的光提取的模拟结果。微型led 1310可以具有小于大约3μm的线性尺寸。微型led 1310可以包括具有大于大约90％的反射率的平的背反射器1312(例如，包括高反射p触点，诸如tco/ag或tco/au)。微型led 1310还可以包括具有大于大约95％的反射率的台面反射器1314(例如，sin或sio2/tco/ag、al或au)。由于锥形台面结构和反射器，光提取效率可以更高并且从微型led 1310发射的光的波束轮廓可以具有小于例如大约30
°
(诸如25
°
)的hwhm角。微透镜1320可以包括球面透镜。在一些实施例中，微透镜1320可以是被形成于在微型led 1310的半导体层的顶部上的诸如sin、sio2或聚合物层的层中的非本机透镜。在一些实施例中，微透镜1320可以是被蚀刻在微型led 1310的半导体层中以减少由菲涅尔反射造成的损耗并且改进光提取效率(lee)的本机透镜。当微透镜1320的中心在微型led 1310的中心时，所发射的波束的特征可以在于针对不同颜色的微型led的波束轮廓1330，其中光提取效率可以为大约15％。当微透镜1320的中心偏离微型led 1310的中心大约0.1μm时，所发射的光波束的特征可以在于针对不同颜色的微型led的波束轮廓1340，其示出可以补偿由于微型led阵列中的微型led的位置的主光线走离的大约5
°
的主光线角。光提取效率可以保持大约15％。当微透镜1320的中心偏离微型led 1310的中心大约0.5μm时，所发射的光波束的特征可以在于不同颜色的微型led的波束轮廓1350，其示出可以补偿由于微型led阵列中的微型led(例如，在边缘处)的位置的主光线走离的大约15
°
的主光线角。光提取效率可以保持大约15％。以这种方式，锥形台面结构与不同移位的微透镜的组合可以改进跨微型led阵列的针对微型led的耦合效率和耦合效率的均匀性。图13b图示了根据某些实施例的使用具有不同位移的微透镜1364的针对红色微型led 1360的示例的主光线角修正的模拟结果。每个红色微型led 1360可以包括向外倾斜台面结构1362和台面结构1362上的微透镜1364。在图13b中示出的示例中，台面结构1362可以包括包含sin/ito/au的台面反射器。微透镜1364可以通过回流过程被形成于sio2层中。所发射的波束1366的hwhm角可以为大约25
°
到大约30
°
，导致eqe的超过大约30％的增加。当微
透镜1364在
±
300nm内或者每度大约26nm横向地移位时，所发射的波束1366的主光线角可以是可在
±
12
°
内转向的。图13b还示出了当微透镜1364在
±
300nm内以75-nm步长横向地移位时从红色微型led 1360发射的波束1366的波束轮廓1370。图14图示了根据某些实施例的使用具有不同位移的微透镜1420从具有抛物线台面和窄波束轮廓的微型led 1410的示例的光提取的模拟结果。微型led 1410可以包括如以上参考微型led 1310所描述的背反射器1412和/或台面反射器1414。由于抛物线台面结构和反射器，光提取效率可以是高的并且从微型led 1410发射的光的波束轮廓可以具有小于例如大约30
°
的hwhm角。微透镜1420可以包括如以上参考微透镜1320所描述的球面透镜。当微透镜1420的中心在微型led 1410的中心时，所发射的光波束的特征可以在于针对不同颜色的微型led的波束轮廓1430，其示出大约0
°
的主光线角。当微透镜1420的中心在x和y两个方向上都偏离微型led 1410的中心大约0.5μm时，所发射的光波束的特征可以在于针对不同颜色的微型led的波束轮廓1440，并且在横截面上的光波束的强度可以由光强度图1450示出。波束轮廓1440示出大约10
°
的主光线角，其可以至少部分地补偿由于微型led阵列中的微型led(例如，在边缘处)的位置的主光线走离。因此，光提取效率可以针对在微型led阵列的不同位置处的微型led大约相同。以这种方式，抛物线台面结构与不同移位的微透镜的组合可以改进跨微型led阵列的针对微型led的耦合效率和耦合效率的均匀性。
5.图15a图示了根据某些实施例的包括垂直台面结构1510和楔形物1530的微型led的示例。楔形物1530可以被形成于垂直台面结构1510上的介电层1520上。楔形物1530可以被用于将从垂直台面结构1510发射的光折射朝向楔形物1530的较厚侧。图15b图示了根据某些实施例的具有图15a中示出的微型led的结构的不同颜色的微型led的示例的模拟波束轮廓。在图15b中示出的示例中，波束轮廓1550与由具有图15a中示出的微型led的结构的红色微型led发射的光波束相对应，波束轮廓1560与由具有相同结构的绿色微型led发射的光波束相对应，并且波束轮廓1570与由具有相同结构的蓝色微型led发射的光波束相对应。图15c图示了根据某些实施例的包括垂直台面结构1510、楔形物1530和微透镜1540的微型led的示例。楔形物1530可以被形成于介电层1520上并且可以将从垂直台面结构1510发射的光折射朝向楔形物1530的较厚侧。微透镜1540可以被用于准直从垂直台面结构1510发射并且由楔形物1530折射的光。图15d图示了根据某些实施例的具有图15c中示出的微型led的结构的不同颜色的微型led的示例的模拟波束轮廓。在图15d中示出的示例中，波束轮廓1552与由具有图15c中示出的微型led的结构的红色微型led发出的光波束相对应，波束轮廓1562与由具有相同结构的绿色微型led发出的光波束相对应，并且波束轮廓1572与由具有相同结构的蓝色微型led发出的光波束相对应。v.光提取效率改进
6.如以上所描述的，波导显示器系统的总体效率也可以是个体微型led的外部量子效率的函数。除了通过改进微型led的半导体层来改进微型led的载流子(例如，电子)注入效率和内部量子效率，微型led的光提取效率(lee)还可以被改进以改进外部量子效率。图16a图示了根据某些实施例的具有不同台面结构和大小的红色微型led的示例
的模拟光提取效率。垂直轴表示在
±
20
°
接受角范围内的光提取效率。柱1602指示具备具有在大约10
°
至15
°
之间的台面刻面角和大约1.2μm的直径的台面结构的红色微型led的模拟lee。柱1604指示具备具有大约1.2μm的直径的垂直台面结构的红色微型led的模拟lee。柱1606指示具备具有大约1.2μm的直径的锥形台面结构的红色微型led的模拟lee。柱1608指示具备具有大约2.1μm的直径的抛物线台面结构的红色微型led的模拟lee。柱1610指示具备具有大约2.1μm的直径的锥形台面结构的红色微型led的模拟lee。柱1612指示具备具有在大约10
°
至15
°
之间的台面刻面角和大约3μm的直径的台面结构的红色微型led的模拟lee。柱1614指示具备具有大约3μm的直径的垂直台面结构的红色微型led的模拟lee。柱1616指示具备具有大约3μm的直径的抛物线台面结构的红色微型led的模拟lee。柱1618指示具备具有大约3μm的直径的锥形台面结构的红色微型led的模拟lee。图16a中示出的红色微型led的示例不包括微透镜。大于目标lee(例如，大约4.5％)可以针对具备具有大约2.1μm或更大的直径的锥形台面结构并且具有合适台面反射器的微型led被实现。图16a示出了具有锥形或抛物线台面结构的红色微型led可以具有比具备具有垂直或小台面刻面角的台面结构的红色微型led高得多的光提取效率。图16b图示了根据某些实施例的具有不同台面结构和大小的绿色或蓝色微型led的示例的模拟光提取效率。垂直轴表示在
±
20
°
接受角范围内的光提取效率。柱1622指示具备具有在大约10
°
至15
°
之间的台面刻面角和大约1.2μm的直径的台面结构的绿色(或蓝色)微型led的模拟lee。柱1624指示具备具有大约1.2μm的直径的垂直台面结构的绿色(或蓝色)微型led的模拟lee。柱1626指示具备具有大约1.2μm的直径的抛物线台面结构的绿色(或蓝色)微型led的模拟lee。柱1628指示具备具有大约1.2μm的直径的锥形台面结构的绿色(或蓝色)微型led的模拟lee。柱1630指示具备具有大约2.1μm的直径的抛物线台面结构的绿色(或蓝色)微型led的模拟lee。柱1632指示具备具有大约2.1μm的直径的锥形台面结构的绿色(或蓝色)微型led的模拟lee。柱1634指示具备具有在大约10
°
至15
°
之间的台面刻面角和大约3μm的直径的台面结构的绿色(或蓝色)微型led的模拟lee。柱1636指示具备具有大约3μm的直径的垂直台面结构的绿色(或蓝色)微型led的模拟lee。柱1638指示具备具有大约3μm的直径的抛物线台面结构的绿色(或蓝色)微型led的模拟lee。柱1640指示具备具有大约3μm的直径的锥形台面结构的绿色(或蓝色)微型led的模拟lee。图16b中示出的绿色或蓝色微型led的示例不包括微透镜。大于目标lee(例如，大约6.0％)可以针对具备具有大约2.0μm的直径的锥形或抛物线台面结构并且具有合适台面反射器的微型led被实现。图16b示出了具有锥形或抛物线台面结构的绿色(蓝色)微型led可以具有比具备具有垂直或小台面刻面角的台面结构的绿色(蓝色)微型led高得多的光提取效率。图17图示了根据某些实施例的从具有抛物线台面1710和抗反射涂层1720的红色微型led 1700的示例发出的光波束的波束轮廓的模拟结果。微型led 1700可以具有大约3μm的线性尺寸并且可以发射在大约620nm的光。微型led 1700可以包括由p型半导体层1712和p触点层1714(例如，包括ag、pt和/或au)形成的背反射器和抛物线台面反射器(例如，包括sio2或sin以及ag、pt和/或au，在图17中未示出)。抗反射涂层1720可以被形成于微型led 1700的输出耦合表面上(例如，n型半导体层上)，并且可以包括例如具有等于所发射的光波长的大约四分之一的光学厚度的薄sin层。
曲线图1740以极坐标图示了波束轮廓，曲线图1750将波束强度图示为传播方向的函数，并且曲线图1760示出了从微型led 1700提取的光波束的横截面上的光强度。红色微型led 1700的hwhm角可以为大约36
°
。光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约30.5％，或者在
±
10
°
接受角范围内为大约1.45％。图17示出了在微型led的输出表面处添加抗反射层可以减小波束轮廓的hwhm角并且改进光提取效率。在一些实施例中，微型led的台面结构的形状可以被选择以改进微型led的波束轮廓和光提取效率。另外，微透镜的参数可以基于微型led的结构(诸如台面结构的形状、有源区域(例如，量子阱或mqw)的位置、n型层的厚度等等)来选择，以准直来自微型led的光和/或改进光提取效率和耦合效率。例如，在一些情况下，薄微透镜可以更好地适用于具有抛物线台面的微型led，而较厚的微透镜可以更好地适用于具有锥形台面的微型led。光提取和/或准直光学部件(诸如与微型led对准或从微型led偏离的微透镜)可以是被制作在微型led的半导体材料(例如，n型材料层)中的本机部件，或者可以是被制作在沉积于微型led上的材料层(例如，介电层，诸如sio2、sin
x
、pmma等等)中或可以被结合到微型led的衬底中的非本机部件。图18a图示了根据某些实施例的包括向内倾斜台面结构1810和微透镜1830的微型led 1800的示例。微型led 1800的向内倾斜台面结构1810可以在外延层生长以及例如晶圆到晶圆结合之后从n侧处理。向内倾斜台面结构1810的侧壁可以从微型led 1800的p侧到n侧向内倾斜(例如，以大约10
°
的倾斜角)并且可以包括形成于向内倾斜台面结构1810的侧壁上的台面反射器。向内倾斜台面结构1810可以在如以上所描述的不同实施例中包括不同半导体材料以发射不同颜色的光。微透镜1830可以从向内倾斜台面结构1810垂直地移位介电层1820。图18b图示了根据某些实施例的作为台面反射器的反射率的函数的具有图18a中示出的微型led 1800的结构的微型led的示例的模拟光提取效率。图18b示出了针对包括具有从大约60％到大约95％的反射率的台面反射器的微型led的示例的在a
±
18
°
接受角范围内的模拟光提取效率。如图18b中所图示的，光提取效率可以随着台面结构的反射率而增加。图18c图示了根据某些实施例的作为台面反射器的反射率的函数的具有图18a中示出的微型led 1800的结构的微型led的示例的模拟光提取效率。图18c示出了针对包括具有从大约60％到大约95％的反射率的台面反射器的微型led的示例的在a
±
90
°
接受角范围内的模拟光提取效率。如图18c中所图示的，光提取效率可以随着台面结构的反射率而增加。图18d图示了根据某些实施例的作为台面反射器的反射率的函数的具有图18a中示出的微型led 1800的结构的微型led的示例的模拟波束轮廓。模拟波束轮廓1840可以与具有微型led 1800的结构并且包括具有60％的反射率的台面反射器的微型led相对应。模拟波束轮廓1850、1860、1870和1880可以相应地与具有微型led 1800的结构并且包括具有70％、80％、90％和95％的反射率的台面反射器的微型led相对应。图19a至图19h图示了根据某些实施例的从包括垂直台面的绿色微型led的示例发出的光的模拟结果。在图19a中示出的示例中，微型led 1910可以包括垂直台面结构并且在输出耦合表面处不具有微透镜。微型led 1910可以具有像素大小1.6μm。从微型led 1910提
取的光波束的波束轮廓由曲线1912示出。虚线圆与等效朗伯源的波束轮廓相对应。在图19b中示出的示例中，微型led 1920可以包括垂直台面结构和在输出耦合表面处的本机微透镜1924，其中微透镜1924可以被蚀刻在半导体层(例如，gan)中。微型led 1920可以具有像素大小1.6μm。从微型led 1920提取的光波束的波束轮廓由曲线1922示出。在图19c中示出的示例中，微型led 1930可以包括垂直台面结构和在输出耦合表面处的非本机微透镜1934，其中微透镜1934可以被形成于诸如sio2层的介电层中。在一些实施例中，微透镜1934可以被形成于介电衬底中并且然后被结合到微型led 1930。在一些实施例中，介电层可以被沉积于微型led 1930上并且可以然后被蚀刻以形成微透镜1934。微型led 1930可以具有像素大小1.6μm。由微型led 1930发射的光波束的波束轮廓由曲线1932示出，其可以比微型led 1910和1920的波束轮廓窄。因此，针对在
±
18
°
接受角范围内的微型led 1930的光提取效率可以被改进。在图19d中示出的示例中，微型led 1940可以包括垂直台面结构、本机微透镜1946和非本机微透镜1944。本机微透镜1946可以被蚀刻在半导体(例如，gan)层中。非本机微透镜1944可以被形成于被沉积于本机微透镜1946上的诸如sio2层的介电层中。微型led 1940可以具有像素大小1.6μm。由微型led 1940发射的光波束的波束轮廓由曲线1942示出。在图19e中示出的示例中，微型led 1950可以包括垂直台面结构、本机微透镜1956和非本机微透镜1954。本机微透镜1956可以被蚀刻在半导体(例如，gan)层中。非本机微透镜1954可以被形成于被沉积于本机微透镜1956上的诸如si3n4层的具有高折射率的介电层中。微型led 1950可以具有像素大小1.6μm。由微型led 1950发射的光波束的波束轮廓由曲线1952示出。在图19f中示出的示例中，微型led 1960可以包括垂直台面结构和在输出耦合表面处的非本机微透镜1964，其中微透镜1964可以被形成于诸如sio2层的介电层中。微型led 1960包括垂直台面结构和在输出耦合表面处的非本机微透镜1964，其中微透镜1964可以被形成于诸如sio2或sin
x
层的介电层中。微型led 1960可以具有像素大小1.2μm。从微型led 1960提取的的光波束的波束轮廓由曲线1962示出，其可以比微型led 1910-1950的波束轮廓窄。在图19g中示出的示例中，微型led 1970可以包括垂直台面结构、本机微透镜1976和非本机微透镜1974。本机微透镜1976可以被蚀刻在半导体(例如，gan)层中。非本机微透镜1974可以被形成于被沉积于本机微透镜1976上的诸如sio2层的介电层中。微型led 1970可以具有像素大小1.2μm。由微型led 1970发射的光波束的波束轮廓由曲线1972示出。在图19h中示出的示例中，微型led 1980可以包括垂直台面结构、本机微透镜1986和非本机微透镜1984。本机微透镜1986可以被蚀刻在半导体(例如，gan)层中。非本机微透镜1984可以被形成于被沉积于本机微透镜1986上的诸如si3n4层的具有高折射率的介电层中。微型led 1980可以具有像素大小1.2μm。由微型led 1980发射的光波束的波束轮廓由曲线1982示出。图20a图示了根据某些实施例的图19a至图19h中示出的绿色微型led的示例的模拟光提取效率。在图20a中示出的示例中，柱2010、2020、2030、2040、2050、2060、2070和2080相应地指示针对微型led 1910、1920、1930、1940、1950、1960、1970和1980的在
±
90
°
接受角范围内的模拟光提取效率。微型led 1960可以具有在
±
90
°
角度范围内的最低光提取效率。
图20b图示了根据某些实施例的图19a至图19h中示出的绿色微型led的示例的模拟光提取效率。在图20b中示出的示例中，柱2012、2022、2032、2042、2052、2062、2072和2082分别指示针对微型led 1910、1920、1930、1940、1950、1960、1970和1980的在
±
18.5
°
接受角范围内的模拟光提取效率。微型led 1960可以具有在
±
18.5
°
角度范围内的最高光提取效率。图21a图示了根据某些实施例的具有垂直台面2110和远程透镜2130的红色微型led 2100的示例。介电层2120(例如，sio2层)可以被形成于(例如，沉积于或结合于)垂直台面2110上，并且远程透镜2130可以被形成于介电层2120上或介电层2120中。图21b是图示根据某些实施例的针对具有不同大小的红色微型led的示例的光提取效率的模拟结果的图表2140。红色微型led的示例可以具有类似于如图21a中所示出的微型led 2100的结构的结构，并且可以具有从大约0.8μm到大约1.6μm的台面直径。图21b示出了在
±
18
°
接受角范围内的光提取效率可以当微型led具有大约0.8μm的台面直径时为大约2.2％，或者当微型led具有大约1.6μm的台面直径时为大约0.8％。图21c图示了根据某些实施例的包括垂直台面2152和本机透镜2154的红色微型led 2150的示例。图21d图示了根据某些实施例的红色微型led 2150的示例的波束轮廓2160。红色微型led 2150可以具有大约1.6μm的像素大小。透镜2154可以被形成于诸如衬底(例如，衬底710或715)或n型半导体层的半导体层中。在大约
±
18.5
°
接受角范围内的光提取效率可以为大约0.9％。图21e图示了根据某些实施例的包括垂直台面2172和非本机透镜2174的红色微型led 2170的示例。图21f图示了根据某些实施例的红色微型led的示例的波束轮廓2180。红色微型led 2170可以具有大约1.2μm的像素大小。透镜2174可以被形成于沉积于垂直台面2172上的si3n4层中。波束轮廓2180可以具有较小的hwhm角。在大约
±
18.5
°
接受角范围内的光提取效率可以大于大约2.5％或更高。图22a图示了根据某些实施例的包括垂直台面2210、粗糙表面2212和微透镜2230的红色微型led 2200的示例。微型led 2200可以具有小线性尺寸，诸如小于大约1μm。垂直台面2210的n型半导体侧可以具有粗糙表面。介电(例如，sio2)层2220可以被形成于粗糙表面上，其中微透镜2230可以被形成于介电层2220中或结合到介电层2220。图22b图示了根据某些实施例的从具有微型led 2200的结构的红色微型led的示例提取的光的波束轮廓2240的模拟结果。针对没有微透镜和粗糙表面的微型led，针对微型led的光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约3.8％，或者可以在
±
18
°
接受角范围内为大约0.35％。针对具有微透镜但没有粗糙表面的微型led，针对微型led的光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约7.8％，或者可以在
±
18
°
接受角范围内为大约1.9％。针对具有微透镜2230和粗糙表面2212的微型led 2200，光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约19.3％，或者可以在
±
18
°
接受角范围内为大约4.6％。图23a图示了根据某些实施例的包括垂直台面2310、本机透镜2320和远程透镜2340的红色微型led 2300的示例。介电层2330(例如，sio2层)可以被形成于本机透镜2320上，并且远程透镜2340可以被形成于介电层2330上或介电层2330中。图23b是图示根据某些实施例的针对具有微型led 2300的结构和不同台面大小的红色微型led的示例的光提取效率的模拟结果的图表2350。红色微型led可以具有如图23a
中所示出的结构，并且可以具有从大约0.8μm到大约1.6μm的台面直径。图23b示出了当微型led具有大约0.8μm的台面直径时在
±
18
°
接受角范围内的光提取效率可以为大约4％，其可以比针对没有微透镜或表面粗糙化的垂直台面微型led的光提取效率高大约10倍。当微型led具有大约1.6μm的台面直径时在
±
18
°
接受角范围内的光提取效率可以为大约1.4％。图24a至图24b图示了根据某些实施例的具备具有不同台面刻面角和不同台面高度的锥形台面结构的绿色微型led的示例的模拟光提取效率。在图24a至图24b中示出的示例中，微型led具有在大约7
°
与大约45
°
之间的台面刻面角和相同底部台面大小，诸如1.6μm。因此，微型led中的台面结构可以具有不同高度或深度。在图24a中，水平轴与锥形台面结构的台面刻面角相对应，并且垂直轴与在
±
90
°
接受角范围内的光提取效率相对应。在图24b中，水平轴与锥形台面结构的台面刻面角相对应，并且垂直轴与在
±
18.5
°
接受角范围内的光提取效率相对应。图25a图示了根据某些实施例的具有不同台面刻面角和大小大小的绿色微型led的示例的模拟光提取效率。图25a的水平轴与台面结构的台面刻面角相对应，并且垂直轴与在
±
20
°
接受角范围内的光提取效率相对应。图25a中的曲线示出作为针对不同波长(诸如525nm、530nm和535nm)的绿光的台面刻面角(例如，从大约19
°
到大约45
°
)的函数的光提取效率。如由图25a所示出的，当台面刻面角在大约30
°
与大约40
°
之间时光提取效率是最高的。图25b图示了根据某些实施例的针对具有不同台面刻面角和大小的红色微型led的示例的模拟光提取效率。图25b的水平轴与台面结构的台面刻面角相对应，并且垂直轴与在
±
20
°
接受角范围内的光提取效率相对应。图25b中的曲线示出作为针对不同波长(诸如625nm、630nm和635nm)的红光的台面刻面角(例如，从大约19
°
到大约45
°
)的函数的光提取效率。如由图25b所示出的，当台面刻面角在大约30
°
与大约40
°
之间时光提取效率是最高的。图26a至图26c图示了根据某些实施例的具有抛物线台面、抗反射涂层和不同的微透镜的红色微型led的示例。微透镜可以是球面的或非球面的(例如，环面的)。微透镜可以被形成于沉积于微型led上的层中，并且可以被蚀刻到半导体层中，或者可以被制造在衬底(例如，pma、sio2、sin
x
等等)上并且然后被结合到微型led的输出耦合表面。图26a图示了包括抛物线台面2610、电流散布层、抗反射层2640和球面微透镜2650的红色微型led 2600。抛物线台面2610可以具有大约3μm的底部直径。电流散布层可以包括例如n型半导体层2620和衬底层2630。微透镜2650可以是蚀刻在半导体层(例如，n型半导体层)中的本机透镜，并且可以具有在微型led 2600的mqw处的焦点。红色微型led 2600的hwhm角可以为大约41
°
。光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约61％，或者在
±
10
°
接受角范围内为大约2.2％。图26b图示了包括抛物线台面2612、电流散布层、抗反射层2642和大球面微透镜2652的红色微型led 2602。抛物线台面2612可以具有大约3μm的底部直径。电流散布层可以包括例如n型半导体层2622和衬底层2632。微透镜2652可以是蚀刻在半导体层中的本机透镜，并且可以具有在微型led 2600的mqw处的焦点。微透镜2652可以具有大于微透镜2650的厚度的厚度。红色微型led 2600的hwhm角可以为大约40
°
。光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约76.3％，或者在
±
10
°
接受角范围内为大约3.4％。
图26c图示了包括抛物线台面2614、电流散布层、抗反射层2644和环面微透镜2654的红色微型led 2604。电流散布层可以包括n型半导体层2624和衬底层2634。微透镜2654可以是蚀刻在半导体层中的本机透镜，并且可以具有在微型led 2604的mqw处的焦点。红色微型led 2600的hwhm角可以为大约42
°
。光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约62％，或者在
±
10
°
接受角范围内为大约2.1％。图27a至图27b图示了根据某些实施例的具有抛物线台面2710和微透镜2730的微型led 2700的示例。抛物线台面2710可以包括p型半导体层2712和p型触点(例如，包括ag、pt和/或au)(在图27a和图27b中未示出)。p型半导体层2712和p型触点可以形成背反射器。抛物线台面2710还可以包括形成于抛物线台面2710的侧壁或刻面上的台面反射器(例如，包括sio2或sin以及ag、pt和/或au，在图27a和图27b中未示出)。图27a示出了在有源区域中大致横向地发射的光可以由抛物线台面反射器反射并且在基本上垂直方向上传播，其中远场波束轮廓可以由取向2740示出。图27b示出了朝向p型半导体层2712发射的光可以由背反射器反射。p型半导体层2712的厚度可以被选择为使得从背反射器反射的光可以与朝向n型半导体层2720发射的光相消干涉以增强光提取。由于台面反射器的抛物线形状，由台面反射器反射的光可能已经被至少部分地准直，而由平的背反射器反射的光可能未被准直。因此，微透镜2730可以是可以在不同区域处具有不同光学功率或焦距的环面透镜。例如，在中心区域2732中，微透镜2730可以具有大致等于微透镜2730与有源区域之间的距离的焦距。在由抛物线台面反射器反射的光可以通过其中的环形区域2734中，可以具有低得多的光学功率或更长的焦距。环面透镜可以被制作在介电层中或者可以被蚀刻到半导体层(例如，n型半导体层2720)中，或者可以被制造在衬底(例如，pma、sio2、sin
x
等等)上并且然后被结合到微型led 2700的输出耦合表面。图28图示了根据某些实施例的具有抛物线台面2810和在微型led 2800的输出耦合表面处的微透镜2840的微型led 2800的示例。如以上参考图27a和图27b所描述的，抛物线台面2810可以包括形成背反射器的p型半导体层2812和p触点层(未示出)。抛物线台面2810还可以包括台面反射器(未示出)和n型层2820，其可以用作用于制作n触点的电流散布层。微透镜2840可以是如顶视图插图中示出的环面透镜。微透镜2840可以被蚀刻到诸如gan(针对蓝色或绿色led)或algaas(针对红色led)层的半导体层2830中。在图28中示出的示例中，微型led 2800可以是红色led。微型led 2800可以包括在输出耦合表面处的抗反射涂层。微透镜2840可以被蚀刻在algaas层中并且可以在有源区域(例如，mqw)中具有焦平面。红色微型led 2800的hwhm角可以为大约42
°
。光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约62％，或者在
±
10
°
接受角范围内为大约2.1％。图29图示了根据某些实施例的使用具有不同焦距的微透镜从红色微型led的示例的光提取的模拟结果。微型led 2910、2920、2930、2940、2950和2960可以具有相同背反射器和台面反射器，但是可以包括具有不同焦距和/或焦点位置的微透镜。图29示出了微透镜可以显著地影响针对大接受角和小接受角两者的光提取效率。例如，在微型led 2910中，微透镜可以具有大约400nm的厚度和大致等于从微透镜到mqw的距离的焦距。所提取的光波束可以由波束轮廓2912表征。光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约25.5％，或者在
±
10
°
接受角范围内为大约0.58％。在微型led 2920中，微透镜可以具有大约300nm的厚度和大致等于从微透镜到mqw
等等。微透镜3110可以包括具有半径r、横向大小w(例如，直径)和厚度h
l
的球面透镜。一般而言，为了改进光提取效率，微透镜3110的横向大小w大于垂直台面结构3130的横向大小l的大约80％。图31b图示了根据某些实施例的由图31a中示出的微型led 3100的示例中的微透镜3110进行的光提取和准直。微型led 3100可以是平凸球面透镜。如图31b中所示出的，微透镜3110的有效焦点可以位于垂直台面结构3130中的半导体材料中的点s1处，并且介电层3120中的微透镜3110的焦点可以在点s2处。微透镜3110的焦距可以通过下式来确定：介电层3120中的微透镜3110的焦距可以通过下式来确定：其中的长度可以通过下式来确定：其中hf是从有效焦点s1到垂直台面结构3130的顶表面的距离。因此，介电层3120中的微透镜3110的焦距可以为：针对具有垂直侧壁或向内倾斜侧壁的微型led，有效焦点s1可以被定位为靠近在p触点3140与半导体材料(例如，p型层)之间的界面以便实现高光提取效率和更准直的波束。例如，在hf与d之间的比率可以在大约0.8与大约1.25之间。针对具有向外倾斜侧壁(诸如抛物面或锥形侧壁)的微型led，因为从微型led反射到介电层的光可能已经被部分地准直，所以有效焦点的位置可以远离在半导体材料与介电层之间的界面(以及在p触点3140与半导体材料之间的界面)以便实现高光提取效率和更准直的波束。例如，在hf与d之间的比率可以在大约1.2与大约4之间。图32a图示了根据某些实施例的具有垂直台面结构的蓝色微型led 3210的示例。在图32a中示出的示例中，蓝色微型led 3210可以具有大约8.5μm的线性尺寸并且可以不包括微透镜或抗反射涂层。图32b图示了根据某些实施例的从具有垂直台面结构的蓝色微型led 3210发出的光的模拟波束轮廓3220。蓝色微型led 3210的光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约21％，或者在
±
10
°
接受角范围内为大约0.22％。图32c图示了根据某些实施例的具有抛物线台面结构3232和微透镜3234的蓝色微型led 3230的示例。在图32c中示出的示例中，台面结构3232可以具有大约3μm的底部直径，并且微透镜3234可以关于在蓝色微型led 3230的量子阱处的焦平面具有大约0.3μm的高度。图32d图示了根据某些实施例的从具有抛物线台面结构3232和微透镜3234的蓝色微型led 3230发出的光的模拟波束轮廓3240。蓝色微型led 3230的光提取效率可以在
±
90
°
接受角范围内为大约70％，或者在
±
10
°
接受角范围内为大约4.5％。vi.辅光学器件制造以上描述的微透镜可以使用具有可变厚度的聚合物(例如，光刻胶)层来蚀刻，该层可以通过例如回流图案化聚合物(例如，光刻胶)或使用具有对曝光剂量的线性响应的灰度光掩模和光刻胶以形成光刻胶中的微透镜阵列和/或对聚合物或光刻胶进行干蚀刻以将微透镜阵列的图案和形状转移到介电材料层或半导体层来形成。在一些实施例中，微透镜可以通过直接电子束蚀刻来制造。图33是图示根据某些实施例的用于使用热回流过程来制造微透镜的阵列以用于从微型led阵列的光提取的方法的示例的流程图3300。流程图3300中描述的操作仅出于说明的目的并且不旨在是限制性的。在各种实现中，可以对流程图3300进行修改以添加附加的操作或省略一些操作。流程图3300中描述的操作可以由例如包括图案化系统、沉积系统、蚀刻系统或其任何组合的一个或多个半导体制造系统执行。在块3310处，微型led阵列可以如以上参考例如图7a和图7b描述的被制造。微型led阵列中的每个微型led可以包括包含多个层(诸如为gan、ingan、algan或alingap层)的异质结构(例如，mqw)，该异质结构外延地生长在具有特定晶格取向(例如，极性、非极性或半极性取向)的衬底上，诸如gan、gaas或gap衬底或包括但不限于以下的衬底：蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌、氮化硼、铝酸锂、铌酸锂、锗、氮化铝、锂镓酸盐、部分取代尖晶石或共享beta-lialo2结构的四元四方氧化物。该衬底可以在特定方向上被切割以将特定平面暴露为生长表面。每个微型led可以包括任何期望形状的台面结构和如以上所描述的围绕台面结构的钝化层(例如，sio2层)。相邻的微型led可以由诸如钝化层、树脂等等的绝缘材料隔离。每个微型led的线性尺寸可以是几微米(例如，小于大约10μm，诸如大约1-5μm)或几十微米。微透镜阵列还可以由介电材料层封装。任选地，在框3320处，微型led阵列的暴露表面(诸如封装层的表面、衬底或由微型led阵列发射的光可以通过其被提取的另一表面)可以通过例如化学机械抛光(cmp)、选择性蚀刻或其他过程来平面化以实现平坦且光滑的表面。在一些实施例中，微型led阵列的暴露表面可以被粗糙化。任选地，在框3330处，诸如sio2或sin
x
层的介电层可以通过例如pecvd、ald等等被沉积于微型led阵列的平面化表面上。介电层的厚度可以高于要被制造的微透镜阵列的期望厚度。在框3340处，图案化聚合物层可以被形成于介电层上。图案化聚合物层中的图案的间距可以稍微不同于微型led阵列的间距，使得图案化聚合物层中的每个聚合物区域的中心可能未与微透镜阵列中的对应微型led阵列的中心对准。聚合物的蚀刻速率可以与图案化聚合物层下方的介电层的蚀刻速率类似或相当。在一些实施例中，聚合物层可以包括正性或负性光刻胶，并且图案化聚合物(例如，光刻胶)层中的图案可以通过使用二元掩模和均匀曝光(例如，uv光)的光刻过程来形成。在一些实施例中，图案化聚合物层中的图案可以通过打印过程来形成，其中特定体积的聚合物可以被沉积(例如，掉落)在具有相邻位置之间的特定距离的位置的一维或二维阵列的每个位置处。在框3350处，图案化聚合物层可以经历回流过程以在聚合物材料中形成微透镜阵列。例如，图案化聚合物层可以从微型led阵列的顶部或底部加热到稍高于图案化聚合物层
的熔点的温度，使得聚合物材料可以被液化并且被允许流动。熔化的聚合物材料可以回流并由于液体聚合物材料的表面张力而到达平衡状态。在平衡状态，具有特定聚合物体积的球帽可以被形成。球帽的形状可以取决于介电层的表面上的聚合物材料的接触角。在到达平衡状态之后，聚合物材料可以被允许冷却和固化以形成包括聚合物材料的微透镜的阵列。由聚合物材料形成的微透镜的阵列可以被用作用于从微型led阵列提取光的微透镜阵列，或者可以被用作用于蚀刻下面的介电层的掩模层。任选地，在框3360处，聚合物材料中的微透镜阵列和下面的介电层可以被蚀刻以将微透镜阵列转移到介电层。该蚀刻可以包括例如离子铣削、基于等离子体的反应离子蚀刻(例如，rie)或另一干蚀刻过程。聚合物材料的蚀刻速率可以与介电材料的蚀刻速率类似或相当，以便将图案化聚合物层的厚度轮廓更线性地转移到衬底。例如，图案化聚合物层的蚀刻速率可以在介电层的蚀刻速率的大约0.2到大约5倍之间，在介电层的蚀刻速率的大约0.3到大约3倍之间，在介电层的蚀刻速率的大约0.5到大约2倍之间，在介电层的蚀刻速率的大约0.7到大约1.5倍之间，在介电层的蚀刻速率的大约0.8到大约1.2倍之间，等等。在一些实施例中，具有微透镜阵列的介电层可以被用作蚀刻掩模以将微透镜阵列转移到诸如n型半导体层的半导体层中。介电材料的蚀刻速率可以与半导体材料的蚀刻速率类似或相当，以便将介电层中的微透镜阵列的厚度轮廓更线性地转移到半导体层中。例如，介电层的蚀刻速率可以在半导体层的蚀刻速率的大约0.2到大约5倍之间，诸如半导体层的蚀刻速率的大约0.5倍。任选地，在框3370处，抗反射层可以被涂覆在介电层或半导体层中的微透镜阵列上。抗反射层可以包括具有特定折射率和/或厚度的一个或多个介电层(例如，薄膜)，使得在一个或多个介电层的不同界面处的反射可以相消干涉以减少反射。例如，介电层可以在交替的薄层中包括五氧化二钽(ta2o5)和氧化铝(al2o3)。一个或多个介电层可以通过例如蒸发沉积、离子辅助沉积、等离子体溅射、离子束溅射、ald等等被沉积于微透镜阵列的表面上。图34a图示了根据某些实施例的用于制造微透镜阵列以用于从微型led阵列的光提取或制造微型led阵列的台面结构的方法的示例。微型led 3410的阵列的表面可以通过例如cmp、选择性蚀刻等等来平面化。介电层3420(例如，聚合物、二氧化硅或氮化硅层)可以通过例如pecvd、ald等等被沉积于微型led 3410的阵列的平面化表面上。介电层3420可以被用于形成微透镜或可以被用作用于蚀刻微型led 3410的阵列的iii-v半导体层中的微透镜或台面结构的掩模层。光刻胶层3430可以通过例如旋涂、喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积等等被沉积于介电层3420上。光刻胶层3430可以包括正性或负性光刻胶材料并且可以通过经由掩模暴露于光(例如，uv光)并且移除暴露部分或未暴露部分的显影来图案化。光刻胶层3430中的光刻胶材料可以通过蚀刻下面的介电层3420的相同蚀刻过程来蚀刻，并且可以具有与使用相同蚀刻过程的介电层3420(例如，sio2或si3n4)的蚀刻速率类似或相当的蚀刻速率。光刻胶层3430的剩余部分可以经历热回流过程。例如，光刻胶层3430的剩余部分可以从微型led 3410的阵列的顶部或底部加热到稍高于光刻胶层3430的熔点的温度，使得光刻胶可以被液化。熔化的光刻胶材料可以回流并且到达由液体光刻胶材料的表面张力支配的平衡状态。在针对特定光刻胶体积的平衡状态形成的球帽的形状可以取决于介电层
3420的表面上的聚合物材料的接触角。在到达平衡状态之后，光刻胶材料可以被允许冷却和固化以形成光刻胶层3430中的微透镜的阵列。微透镜的阵列可以被用作用于从微型led 3410的阵列提取光的微透镜，或者可以被用作用于蚀刻下面的介电层3420的掩模层。在一些实施例中，光刻胶层3430中的微透镜的阵列可以通过使用灰度掩模的光刻来形成。灰度掩模可以包括光透射率图案，其中灰度掩模的某些区域可以具有比其他区域更高的透射率并且透射率可以从高透射率区域逐渐变化到低透射率区域。灰度掩模的光透射率轮廓可以与微透镜的阵列的高度轮廓或光学长度轮廓互补。暴露光可以具有均匀强度。因此，在暴露之后，光刻胶层3430的暴露部分可以具有与灰度掩模的光透射率轮廓相对应的深度轮廓，并且因此可以与微透镜的阵列的高度轮廓或光学长度轮廓互补。光刻胶层3430的暴露部分可以改变化学结构(例如，分解到更小分子)使得其可以在显影剂中更易于溶解并且可以通过显影过程被移除。具有微透镜的阵列的光刻胶层3430和下面的介电层3420可以被蚀刻以取决于光刻胶材料和介电材料的相对蚀刻速率将微透镜的阵列的厚度轮廓线性地或非线性地转移到介电层3420中，以形成介电层3420中的微透镜的阵列。蚀刻可以包括例如湿蚀刻、离子铣削、基于等离子体的反应离子蚀刻或其任何组合。湿蚀刻可以包括在一定范围的温度和浓度下使用酸、碱和溶剂的组合的化学蚀刻。离子铣削可以包括在极低压力下并且使用高加速度电位使得电子可以被加速从而以足够的能量撞击气体原子来使气体原子离子化对图案化光刻胶层的一部分和下面的介电层的物理移除。基于等离子体的反应离子蚀刻(rie)可以在低压和电磁场下使用化学反应等离子体来移除图案化光刻胶层和下面的介电层的部分。在这些蚀刻技术中的任何蚀刻技术中，光刻胶材料的蚀刻速率可以与介电材料的蚀刻速率类似或相当以将图案化光刻胶层的厚度轮廓转移到衬底。例如，图案化光刻胶层3430的蚀刻速率可以在介电层3420的蚀刻速率的大约0.2到大约5倍之间，在介电层3420的蚀刻速率的大约0.3到大约3倍之间，在介电层3420的蚀刻速率的大约0.5到大约2倍之间，在介电层3420的蚀刻速率的大约0.7到大约1.5倍之间，在介电层3420的蚀刻速率的大约0.8到大约1.2倍之间，等等。介电层3420中的微透镜的阵列可以被用作微透镜以从微型led 3410的阵列提取光和/或对其进行准直或者可以被用作用于蚀刻微型led 3410的阵列的iii-v半导体层中的微透镜或台面结构3440的蚀刻掩模。介电材料的蚀刻速率可以与iii-v半导体材料的蚀刻速率类似或相当以将介电层3420的厚度轮廓转移到iii-v半导体材料。例如，介电层3420的蚀刻速率可以在iii-v半导体材料的蚀刻速率的大约0.2到大约5倍之间。图34b图示了根据某些实施例的在微透镜阵列的制造的不同阶段处的光刻胶层、介电层和半导体层的高度轮廓的示例。曲线3432图示了在图案化和热回流之后光刻胶层(例如，光刻胶层3430)的区域的高度轮廓。曲线3422图示了在使用光刻胶作为蚀刻掩模进行蚀刻之后介电层(例如，介电层3420)的区域的高度轮廓。在图34b中示出的示例中，光刻胶层的蚀刻速率可以类似于介电层的蚀刻速率，并且因此曲线3422可以类似于曲线3432。曲线3412图示了在使用介电层作为蚀刻掩模进行蚀刻之后半导体层(例如，微型led 3410的阵列中的iii-v半导体材料)的区域的高度轮廓。在图34b中示出的示例中，半导体层的蚀刻速率可以是介电层3420的蚀刻速率的大约两倍，并且因此曲线3412的高度可以是曲线3422的高度的大约两倍。
图34c至图34e图示了使用参考图34a描述的方法制造的台面或透镜的示例。例如，图34c是可以具有抛物线形状和平顶的蚀刻台面结构3450的扫描电子显微镜(sem)图像。台面结构3450可以具有大约5μm的底部直径和大约1.5μm的高度，并且可以使用包括具有大约0.75μm的高度的结构的蚀刻掩模来蚀刻。图34d是可以具有抛物线形状和平顶的蚀刻结构3460的sem图像。结构3460可以具有大约2μm的底部直径和大约1.4μm的高度，并且可以使用包括具有大约0.7μm的高度的结构的蚀刻掩模来蚀刻。图34e是可以具有抛物线形状的蚀刻结构3470的sem图像。结构3460可以具有大约1μm的底部直径和大约1.2μm的高度，并且可以使用包括具有大约0.6μm的高度的结构的蚀刻掩模来蚀刻。图35a图示了根据某些实施例的裸片到晶圆结合以制造led的阵列的方法的示例。包括多个led 3506的led阵列3502可以被制造在载体衬底3505上，例如，通过在被结合到包括诸如驱动器电路的各种电路的晶圆3503之前处理led芯片或裸片，包括针对led 3506的台面结构的形成。led芯片可以从例如led芯片的p侧处理。晶圆3503可以包括基础层3515、无源或有源集成电路3539以及结合层3519。基础层3515可以包括例如si晶圆。集成电路3539可以包括多个驱动器电路。例如，每个驱动器电路可以包括具有两个晶体管和一个电容器的2t1c像素结构。结合层3519可以包括各种材料，诸如金属、氧化物、电介质、金属合金等等。图案化层3530可以被形成于结合层3519的表面上。图案化层3530可以包括由诸如cu、ag、pt、au、al、ti或其任何组合的材料制成的金属网格。led阵列3502可以经由图案化层3530结合到晶圆3503。图案化层3530可以包括由诸如cusn、ausn或纳米多孔au的各种材料制成的金属凸块，其可以用于将led阵列3502的led 3506与晶圆3503的对应驱动器电路对准。led阵列3502可以被带向晶圆3503直到led 3506与对应于集成电路3539的相应金属凸块接触。led 3506中的一些或全部led 3506可以与集成电路3539对准，并且然后通过诸如金属到金属结合的各种结合技术经由图案化层3530被结合到晶圆3503。在led 3506已经被结合到晶圆3503之后，载体衬底3505可以从led 3506移除。与led 3506相对应的光学部件可以然后从例如led芯片的n侧形成。图35b图示了根据某些实施例的可以通过裸片到晶圆结合形成的led阵列3500的示例。在图35b中示出的示例中，三个led 3525被示出为经由图案化层3530结合到晶圆3503。每个led 3525包括经由图案化层3530与金属垫3541电接触的p触点3529。p触点3529和金属垫3541可以包括各种材料，诸如cu或另一金属。另外，在相邻led 3525之间的n触点3527可以处于与金属垫3545的电接触中。n触点3527和金属垫3545可以包括各种材料，诸如cu或另一金属。薄膜3543可以被提供在结合层3519内。薄膜3543可以包括各种材料，诸如sicn。金属垫3541、薄膜3543和金属垫3545可以组成结合层3519。常见的n触点层和电流散布层3540可以被提供以连接led 3525。
7.如以上所描述的，各种光学部件可以被形成以与led 3525对应。例如，光学部件可以包括光栅3531、第一透镜3535和第二透镜3536。光学部件可以被形成在led 3525的n侧上。三个不同的辅光学部件被图示在图35b中以示出可以被形成在led 3525上的辅光学部件的一些示例，其不一定暗示不同的辅光学部件被同时用于每个led阵列。在一些实施例中，led可以具有多个对应的辅光学部件，诸如微透镜和抗反射涂层、蚀刻在半导体材料中的微透镜和蚀刻在介电材料层中的微透镜、微透镜和光栅、球面透镜和非球面透镜等等。
图36a图示了根据某些实施例的晶圆到晶圆结合以用于制造led的阵列的方法的示例。如图36a中所示出的，第一晶圆3601可以包括衬底3605、半导体层3607、有源层3609、半导体层3611以及结合层3613。衬底3605可以包括各种材料，诸如gaas、inp、gan、aln、蓝宝石、sic或si。半导体层3607和半导体层3611可以包括各种材料，诸如(algain)p、(algain)asp、(algain)asn、(eu:inga)n或(algain)n。半导体层3607可以是n型层，并且半导体层3611可以是p型层。例如，半导体层3607可以是n掺杂的(例如，具有si或ge)，并且半导体层3611可以是p掺杂的(例如，具有mg、ca、zn或be)。有源层3609可以包括一个或多个ingan层、一个或多个alingap层和/或一个或多个gan层，其可以形成一个或多个异质结构，诸如一个或多个量子阱或mqw。结合层3613可以包括各种材料，诸如金属、氧化物、电介质、cusn和/或auti。例如，结合层3613可以包括p触点(未示出)。其他层也可以被包括，诸如在衬底3605与半导体层3607之间的缓冲层。缓冲层可以包括各种材料，诸如多晶gan或aln。另外，接触层可以在半导体层3611与结合层3613之间。接触层可以包括用于将电接触提供到半导体层3611的任何适当的材料。第二晶圆3603可以包括具有与结合层3619相邻的无源或有源矩阵集成电路的基础层3615。基础层3615可以包括例如si衬底。第二晶圆3603可以是具有多个驱动器电路3639的专用集成电路(asic)晶圆。例如，每个驱动器电路3639可以包括具有两个晶体管和一个电容器的2t1c像素结构。结合层3619可以包括各种材料，诸如金属、氧化物、电介质、cusn和/或auti。第一晶圆3601可以经由结合层3613和/或结合层3619被结合到第二晶圆3603。结合层3613和结合层3619可以由相同材料或不同材料制成。结合层3613和结合层3619可以是基本上平坦的。第一晶圆3601可以通过各种方法(诸如金属到金属结合、共晶结合、金属氧化物结合、阳极结合、热压结合、紫外线(uv)结合、等离子体活化表面结合和/或熔融结合)被结合到第二晶圆3603结合结合结合结合结合结合结合结合。如图36a中所示出的，第一晶圆3601可以被结合到第二晶圆3603，其中第一晶圆3601的p侧(例如，半导体层3611)面朝下(即，朝向第二晶圆3603)。在结合之后，衬底3605可以至少部分地从第一晶圆3601移除，并且第一晶圆3601可以然后从n侧(例如，半导体层3607)处理。该处理可以包括针对个体led的台面结构的形成以及与个体led相对应的光学部件(例如，微透镜)的形成。图36b图示了根据某些实施例的可以通过晶圆到晶圆结合形成的led阵列3602的示例。在图36b中示出的示例中，三个led 3625被示出为经由结合层3619被结合到第二晶圆3603。每个led 3625可以包括与金属垫3641电接触的p触点3629。p触点3629和金属垫3641可以包括各种材料，诸如cu、ag、pt、au等等。另外，相邻led 3625之间的n触点3627可以处于与金属垫3645的电接触中。n触点3627和金属垫3645可以包括各种材料，诸如cu。薄膜3643可以被提供在每对相邻金属垫3641和3645之间。薄膜3643可以包括各种材料，诸如sicn。金属垫3641、薄膜3643和金属垫3645可以组成结合层3619。各种光学部件可以被形成以与led 3625对应。例如，光学部件可以包括光栅3631、抗反射(ar)涂层3633和/或透镜3635。光学部件可以被形成在led 3625的n侧(例如，半导体层3607或沉积于半导体层3607上的介电材料)上。三个不同的辅光学部件被图示在图36b中以示出可以被形成在led 3625上的辅光学部件的一些示例，其不一定暗示不同的辅光学部
件被同时用于每个led阵列。在一些实施例中，led可以具有多个对应的辅光学部件，诸如微透镜和抗反射涂层、蚀刻在半导体材料中的微透镜和蚀刻在介电材料层中的微透镜、微透镜和光栅、球面透镜和非球面透镜等等。图37a图示了根据某些实施例的混合结合以用于制造led的阵列的方法的示例。第一晶圆3701可以包括衬底3705、半导体层3707、有源层3709、半导体层3711和结合层3713。衬底3705可以包括各种材料，诸如gaas、inp、gan、aln、蓝宝石、sic或si。半导体层3707和半导体层3711可以包括各种材料，诸如(algain)p、(algain)asp、(algain)asn、(eu:inga)n或(algain)n。半导体层3707可以是n型层，并且半导体层3711可以是p型层。例如，半导体层3707可以是n掺杂的(例如，具有si或ge)，并且半导体层3711可以是p掺杂的(例如，具有mg、ca、zn或be)。有源层3709可以包括一个或多个ingan层、一个或多个alingap层和/或一个或多个gan层，其可以形成一个或多个异质结构，诸如一个或多个量子阱或mqw。结合层3713可以包括各种材料，诸如金属、氧化物、电介质、cusn和/或auti。例如，结合层3713可以包括p触点(在图37a中未示出)。图案化层3718可以被形成于结合层3713的表面上。图案化层3718可以包括由诸如cu、ag、au或al的材料制成的金属网格。第一晶圆3701可以从p侧处理以在结合层3713和图案化层3730被形成在台面结构上之前形成与个体led相对应的台面结构。另外，如以上所描述的，反射器层可以从p侧被形成于台面结构中的每个台面结构上。减少表面重新组合损耗的各种方法还可以从p侧被执行，诸如量子阱混杂、离子注入、缺陷蚀刻和表面清洁。第二晶圆3703可以包括具有与结合层3719相邻的无源或有源矩阵集成电路的基础层3715。基础层3715可以包括si，并且可以是具有多个驱动器电路3739的asic晶圆。例如，每个驱动器电路3739可以包括具有两个晶体管和一个电容器的2t1c像素结构。结合层3719可以包括各种材料，诸如金属、氧化物、电介质、cusn和/或auti。图案化层3730可以被形成于结合层3719的表面上。图案化层3730可以包括由诸如cu、ag、au、pt、ti、al或其任何组合的材料制成的金属网格。第一晶圆3701可以经由结合层3713、图案化层3718、结合层3719和图案化层3730被结合到第二晶圆3703。如图37a中所示出的，第一晶圆3701被结合到第二晶圆3703，其中第一晶圆3701的p侧面朝下(即，朝向第二晶圆3703)。第一晶圆3701和第二晶圆3703可以通过第一晶圆3701的结合层3713内的p触点3729与第二晶圆3703的结合层3719内的金属垫3741的高精度对准而被对准以用于结合。在第一晶圆3701和第二晶圆3703被对准之后，第一晶圆3701和第二晶圆3703可以通过包括介电结合和金属结合的两步混合结合方法来结合。例如，第一晶圆3701的结合层3713中的介电材料的介电结合可以使用第二晶圆3703的结合层3719中的介电材料(例如，薄膜3743)来执行。介电结合可以在室温下被执行。两种介电材料可以包括例如sicn、sio2、sin、al2o3、hfo2、zro2、ta2o5等等。第一晶圆3701的结合层3713中的p触点3729的金属结合可以然后利用第二晶圆3703的结合层3719中的金属垫3741来执行。金属结合可以通过在高于室温的温度(诸如在150℃与250℃之间)下使p触点3729和金属垫3741退火来执行。p触点3729和金属垫3741可以包括例如cu、au、al、w、mo、ag、ni、ti、pt、pd或其任何组合。在结合之后，衬底3705从第一晶圆3701移除，并且第一晶圆3701可以从n侧处理。处理可以包括与个体led相对应的光学部件的形成。因为第一晶圆3701和第二晶圆3703包括具有不同热膨胀系数(cte)的材料，所以
金属结合可以引起不同的弓被形成在第一晶圆3701和第二晶圆3703中。不同的弓可以导致偏心，其可以当p触点3729的中心变得与金属垫3741的中心未对准时发生。各种方法可以被用于补偿不同的cte，诸如在衬底3705中的相邻台面结构之间形成沟槽，在衬底3705中的金属结构的组之间形成沟槽，形成通过衬底3705的部分或全部衬底的沟槽，在第一晶圆3701和/或第二晶圆3703上形成cte补偿层，在执行介电结合之前并且在执行金属结合之前将第一晶圆3701和/或第二晶圆3703形成为凹形，和/或执行对p触点3729和/或金属垫3741的碟压。图37b图示了根据某些实施例的可以通过混合结合形成的led阵列3700的示例。在图37b中示出的示例中，三个led 3725被示出为经由结合层3719被结合到第二晶圆3703。每个led 3725包括与金属垫3741电接触的p触点3729。另外，相邻led 3725之间的n触点3727可以与金属垫3745电接触。n触点3727和金属垫3745可以包括各种材料，诸如cu或另一金属。薄膜3743可以被提供在每对相邻金属垫3741和3745之间。薄膜3743可以包括各种材料，诸如sicn。金属垫3741、薄膜3743和金属垫3745可以组成结合层3719。各种光学部件可以被形成以与led 3725相对应。例如，光学部件可以包括光栅3731、抗反射(ar)涂层3735和/或透镜3733。光学部件可以被形成在led 3725的n侧上。三个不同的辅光学部件被图示在图37b中以示出可以被形成在led 3725上的辅光学部件的一些示例，其不一定暗示不同的辅光学部件被同时用于每个led阵列。在一些实施例中，led可以具有多个对应的辅光学部件，诸如微透镜和抗反射涂层、蚀刻在半导体材料中的微透镜和蚀刻在介电材料层中的微透镜、微透镜和光栅、球面透镜和非球面透镜等等。图38图示了根据某些实施例的利用微透镜或其他辅光学部件在结合的晶圆堆叠上形成微型led的阵列的方法的示例。结合的晶圆堆叠可以被处理(例如，打磨、研磨、抛光、横向蚀刻等等)以至少部分地移除与n型半导体层相邻的衬底(例如，衬底3605或3705)。当期望针对微型led的阵列的小间距(例如，《10μm)时，衬底可以被完全移除以暴露如由晶圆堆叠3810示出的n型半导体层。针对红色微型led，生长在衬底上的外延层可以是厚的(例如，大约2μm到大约5μm)以便实现较高的内部量子效率(iqe)。晶圆堆叠3810可以使用例如具有高蚀刻速率、高选择性和低损害的电感耦合等离子体(icp)蚀刻过程来蚀刻，以蚀刻将个体微型led 3820分离的深沟槽3822。每个微型led 3820可以包括垂直台面结构或向内倾斜的台面结构(例如，如图18a中所示出的)。各种方法可以被用于减少在垂直台面结构的侧壁处的表面重新组合损耗(srl)，诸如量子阱混杂、离子注入、缺陷蚀刻和表面清洁。介电层和/或金属层可以(例如，使用ald)被沉积于微型led 3820的侧壁上以形成台面反射器和/或减少表面重新组合损耗并且改进内部量子效率。诸如光栅或微透镜的光学部件3830可以被蚀刻在n型半导体材料层或如以上所描述的沉积于n型半导体层中的层中。针对绿色或蓝色微型led，cmp水平光电化学(pec)蚀刻、使用蚀刻停止层的垂直蚀刻等等可以被用于以高精度(例如，
±
25nm)将n型半导体层打薄到期望厚度(例如，大约1μm或更薄)，以便实现高光提取效率。打薄的晶圆堆叠3840可以从n型侧例如使用icp蚀刻以形成沟槽3850。各种方法可以被用于减少在垂直台面结构的侧壁处的表面重新组合损耗，诸如量子阱混杂、离子注入、缺陷蚀刻和表面清洁。介电层和/或金属层可以(例如，使用ald)被沉积于沟槽3850的侧壁上以形成钝化层和台面反射器和/或减少表面重新组合损耗并改
进内部量子效率。诸如光栅或微透镜的光学部件3860可以被蚀刻在n型半导体材料层或如以上所描述的沉积于n型半导体层中的层中。图39a至图39e图示了根据某些实施例的在混合结合的微型led上形成微透镜的方法的示例。图39a示出了第一晶圆3910(例如，第一晶圆3801)和第二晶圆3920(例如，第二晶圆3803)使用例如等离子活化表面结合被结合在一起。例如，结合可以包括第一晶圆3910和第二晶圆3920上的结合层的铜结合。如以上参考图38a和38b描述的，第一晶圆3910可以包括具有如图39b中所示出的垂直、抛物线或锥形台面的微型led的阵列。如以上参考图38a描述的，台面可以包括金属反射器并且可以从p侧来制造。结合的晶圆堆叠可以在合适的温度下被退火。在退火之后，第一晶圆3910的衬底可以被移除以暴露外延层，诸如n型半导体层。如图39c中所示出的,n型半导体层的暴露表面可以被清洁或抛光，并且在一些实施例中可以通过使用蚀刻停止层的cmp垂直蚀刻、使用牺牲结构的水平pec蚀刻等等来打薄。介电层3930(诸如sio2或sin
x
层)可以例如使用pecvd被沉积于n型半导体层的暴露表面上。光刻胶层可以被沉积于介电层3930上并且可以使用二元或灰度掩模和如以上参考例如图32描述的光刻过程来图案化。经图案化的光刻胶层可以被回流以形成包括光刻胶材料的微透镜3940。在一些实施例中，微透镜3940可以被用作针对微型led的微透镜。在一些实施例中，如图39d中所示出的，icp蚀刻过程(例如，基于f的icp)可以被执行以将光刻材料中的微透镜的形状转移到掩模层中以在介电层3930中形成微透镜3932。如图39e中所示出的，在一些实施例中，微透镜3932可以被用作针对微型led的微透镜，其中抗反射层3970可以被涂覆在微透镜3932上。如图39e中所示出的，在一些实施例中，另一icp蚀刻过程(例如，基于cl的icp)可以被执行以将介电层3930中的微透镜3932的形状转移到n型半导体层中以在n型半导体层中形成微透镜3960。抗反射层3970可以被涂覆在微透镜3960上以减少反射并且改进光提取效率。如以上所描述的，微透镜3940的形状或高度轮廓可以由照片曝光和/或回流过程控制。微透镜3932和微透镜3960的形状或高度轮廓可以通过调谐蚀刻过程的蚀刻选择性来控制，蚀刻过程的蚀刻选择性诸如为光刻胶材料与介电材料(例如，sio2)之间的蚀刻选择性以及介电材料与n型半导体材料之间的蚀刻选择性。因为光刻胶可能不适合于高温蚀刻，那么使用介电层作为中间蚀刻掩模可以允许在n型半导体层的icp蚀刻中晶圆温度在大约190℃，以用于例如基于algainp的红色epi层的改进的蚀刻，并且用于针对期望选择性的icp参数和针对不同材料的透镜形状的调谐。vii.电子系统示例图40是用于实现本文公开的示例中的一些示例的近眼显示器(例如，hmd设备)的示例的示例电子系统4000的简化块图。电子系统4000可以被用作hmd设备或以上描述的其他近眼显示器的电子系统。在该示例中，电子系统4000可以包括一个或多个处理器4010和存储器4020。(多个)处理器4010可以被配置为执行用于在许多部件处执行操作的指令，并且可以是例如适合于实现在便携式电子设备内的通用处理器或微处理器。(多个)处理器4010可以与电子系统4000内的多个部件通信地耦合。为了实现该通信耦合，(多个)处理器4010可以跨总线4040与其他图示的部件通信。总线4040可以是适于在电子系统4000内传输数据的任何子系统。总线4040可以包括传输数据的多个计算机总线和附加电路系统。
存储器4020可以被耦合到(多个)处理器4010。在一些实施例中，存储器4020可以提供短期和长期存储两者并且可以被划分成若干单元。存储器4020可以是易失性的，诸如静态随机接入存储器(sram)和/或动态随机接入存储器(dram)，和/或非易失性的，诸如只读存储器(rom)、闪存等等。另外，存储器4020可以包括可移除存储设备，诸如安全数字(id)卡。存储器4020可以提供针对电子系统4000的计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的存储。在一些实施例中，存储器4020可以被分布到不同硬件模块中。一组指令和/或代码可以被存储在存储器4020上。指令可以采取可以可由电子系统4000执行的可执行代码的形式，和/或可以采取源代码和/或可安装代码的形式，其(例如，使用各种一般可用编译器、安装程序、压缩/解压缩实用工具等等中的任何项)在电子系统4000上编译和/或安装后，可以采取可执行代码的形式。
8.在一些实施例中，存储器4020可以存储多个应用模块4022至4024，其可以包括任何数目的应用。应用的示例可以包括游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他适当的应用。应用可以包括深度感测功能或眼睛跟踪功能。应用模块4022-1824可以包括要由(多个)处理器4010运行的特定指令。在一些实施例中，应用模块4022-1824的某些应用或部分可以可由其他硬件模块4080执行。在某些实施例中，存储器4020可以附加地包括安全存储器，其可以包括附加的安全控制以防止复制安全信息或对安全信息的其他未授权的接入。在一些实施例中，存储器4020可以包括加载于其中的操作系统4025。操作系统4025可以可操作用于发起由应用模块4022-1824提供的指令的执行和/或管理其他硬件模块4080以及与可以包括一个或多个无线收发器的无线通信子系统4030的接口。操作系统4025可以适用于跨电子系统4000的部件执行其他操作，包括线程化、资源管理、数据存储控制和其他类似功能。无线通信子系统4030可以包括例如红外通信设备、无线通信设备和/或芯片组(诸如设备、ieee 802.11设备、wi-fi设备、wimax设备、蜂窝通信设施等等)和/或类似通信接口。电子系统4000可以包括用于无线通信的一个或多个天线4034作为无线通信子系统4030的一部分或作为耦合到系统的任何部分的分离部件。取决于期望的功能，无线通信子系统4030可以包括分离的收发器以与基础收发器站以及其他无线设备和接入点通信，其可以包括与不同数据网络和/或网络类型(无线广域网(wwan)、无线局域网(wlan)或无线个人区域网络(wpan))通信。wwan可以是例如wimax(ieee 802.16)网络。wlan可以是例如ieee 802.11x网络。wpan可以是例如蓝牙网络、ieee 802.15x或一些其他类型的网络。本文描述的技术还可以被用于wwan、wlan和/或wpan的任何组合。无线通信子系统4030可以允许与网络、其他计算机系统和/或本文描述的任何其他设备交换数据。无线通信子系统4030可以包括用于使用(多个)天线4034和(多个)无线链路4032发送或接收数据(诸如hmd设备的标识符、位置数据、地理地图、热图、照片或视频)的部件。无线通信子系统4030、(多个)处理器4010和存储器4020可以一起至少包括用于执行本文公开的一些功能的部件中的一个或多个部件的一部分。电子系统4000的实施例还可以包括一个或多个传感器4090。(多个)传感器4090可以包括例如图像传感器、加速度计、压力传感器、温度传感器、接近传感器、磁力计、陀螺仪、惯性传感器(例如，组合加速度计和陀螺仪的模块)、环境光传感器或可操作用于提供感官输出和/或接收感官输入的任何其他类似的模块，诸如深度传感器或位置传感器。例如，在
一些实现中，(多个)传感器4090可以包括一个或多个惯性测量单元(imu)和/或一个或多个位置传感器。imu可以基于从位置传感器中的一个或多个位置传感器接收到的测量信号来生成指示相对于hmd设备的初始位置的hmd设备的估计位置的校准数据。位置传感器可以响应于hmd设备的运动而生成一个或多个测量信号。位置传感器的示例可以包括但不限于一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪、一个或多个磁力计、检测运动的另一适当类型的传感器、一种用于imu的误差校正的传感器、或其任何组合。位置传感器可以位于imu外部、imu内部或其任何组合。至少一些传感器可以使用结构光样式用于感测。电子系统4000可以包括显示模块4060。显示模块4060可以是近眼显示器，并且可以将来自电子系统4000的诸如图像、视频和各种指令的信息图形地呈现给用户。这样的信息可以从一个或多个应用模块4022-1824、虚拟现实引擎4026、一个或多个其他硬件模块4080、其组合或用于(例如，通过操作系统4025)为用户解析图形内容的任何其他适当的器件导出。显示模块4060可以使用lcd技术、led技术(包括，例如，oled、iled、μ-led、amoled、toled等等)、发光聚合物显示(lpd)技术或一些其他显示技术。电子系统4000可以包括用户输入/输出模块4070。用户输入/输出模块4070可以允许用户向电子系统4000发送动作请求。动作请求可以是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束应用或执行应用内的特定动作。用户输入/输出模块4070可以包括一个或多个输入设备。示例输入设备可以包括：触摸屏、触摸板、(多个)麦克风、(多个)按钮、(多个)拨盘、(多个)开关、键盘、鼠标、游戏控制器或用于接收动作请求并且将接收到的动作请求传递到电子系统4000的任何其他适当的设备。在一些实施例中，用户输入/输出模块4070可以根据从电子系统4000接收到的指令将触觉反馈提供给用户。例如，触觉反馈可以当动作请求被接收到或已经被执行时被提供。电子系统4000可以包括可以被用于拍摄用户的照片或视频例如以用于跟踪用户的眼睛位置的相机4050。相机4050还可以被用于拍摄例如用于vr、ar或mr应用的环境的照片或视频。相机4050可以包括例如具有几百万或几千万像素的互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。在一些实现中，相机4050可以包括可以被用于捕获3-d图像的两个或更多个相机。在一些实施例中，电子系统4000可以包括多个其他硬件模块4080。其他硬件模块4080中的每个可以是电子系统4000内的物理模块。尽管其他硬件模块4080中的每个硬件模块可以被永久地配置为结构，但是其他硬件模块4080中的一些硬件模块可以被临时配置为执行特定功能或被临时活化。其他硬件模块4080的示例可以包括例如音频输出和/或输入模块(例如，麦克风或扬声器)、近场通信(nfc)模块、可再充电电池、电池管理系统、有线/无线电池充电系统等等。在一些实施例中，其他硬件模块4080的一个或多个功能可以以软件来实现。在一些实施例中，电子系统4000的存储器4020还可以存储虚拟现实引擎4026。虚拟现实引擎4026可以执行电子系统4000内的应用并且从各种传感器接收hmd设备的位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置或其任何组合。在一些实施例中，由虚拟现实引擎4026接收到的信息可以被用于产生信号(例如，显示指令)以显示模块4060。例如，如果接收到的信息指示用户已经看向左边，那么虚拟现实引擎4026可以生成用于hmd设备的在虚拟环境中镜像用户的移动的内容。附加地，虚拟现实引擎4026可以响应于从用户输入/输出
模块4070接收到的动作请求而执行应用内的动作，并且将反馈提供给用户。所提供的反馈可以是视觉反馈、可听反馈或触觉反馈。在一些实现中，(多个)处理器4010可以包括可以执行虚拟现实引擎4026的一个或多个gpu。在各种实现中，以上描述的硬件和模块可以被实现于单个设备上或可以使用有线或无线连接与彼此通信的多个设备上。例如，在一些实现中，诸如gpu、虚拟现实引擎4026和应用(例如，跟踪应用)的一些部件或模块可以被实现于与头戴式显示设备分离的控制台上。在一些实现中，一个控制台可以被连接到或支持多于一个hmd。在备选配置中，不同的和/或附加的部件可以被包括于电子系统4000中。类似地，部件中的一个或多个部件的功能可以以与以上描述的方式不同的方式被分布在部件之中。例如，在一些实施例中，电子系统4000可以被修改为包括其他系统环境，诸如ar系统环境和/或mr环境。以上讨论的方法、系统和设备是示例。各种实施例可以在合适的情况下省略、替代或添加各种过程或部件。例如，在备选配置中，所描述的方法可以以与所描述的顺序不同的顺序来执行，和/或各个阶段可以被添加、省略和/或组合。此外，关于某些实施例描述的特征可以被组合在各种其他实施例中。实施例的不同方面和元件可以以类似的方式来组合。此外，工艺演变并且因此元件中的许多元件是示例，其不将本公开的范围限制于那些具体示例。具体细节在本说明书中被给出以提供对实施例的透彻理解。然而，实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。例如，公知的电路、过程、系统、结构和技术已经在没有不必要的细节的情况下被示出以便避免使实施例模糊不清。本说明书仅提供示例实施例，并且不旨在限制本发明的范围、适用性或配置。相反，实施例的前述描述将向本领域技术人员提供用于实现各种实施例的使能描述。可以在元件的功能和布置上做出各种变化而不偏离本公开的精神和范围。此外，一些实施例被描述为被描绘为流程图或框图的过程。尽管每个可以将操作描述为顺序过程，但是这些操作中的许多操作可以被并行地或并发地执行。另外，操作的顺序可以被重新安排。过程可以具有未包括于附图中的附加步骤。另外，方法的实施例可以由硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合来实现。当以软件、固件、中间件或微代码来实现时，执行相关联的任务的程序代码或代码段可以被存储在诸如存储介质的计算机可读介质中。处理器可以执行相关联的任务。对本领域技术人员将显然的是，可以根据特定要求做出重大变化。例如，定制或专用硬件也可以被使用，和/或特定元件可以以硬件、软件(包括便携式软件，诸如小程序等等)或两者来实现。另外，到诸如网络输入/输出设备的其他计算设备的连接可以被采用。参考附图，可以包括存储器的部件可以包括非瞬态机器可读介质。术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”可以是指参与提供使机器以特定方式操作的数据的任何存储介质。在上文提供的实施例中，各种机器可读介质可以参与将指令/代码提供到处理单元和/或(多个)其他设备以用于执行。附加地或备选地，机器可读介质可以被用于存储和/或携带这样的指令/代码。在许多实现中，计算机可读介质是物理和/或有形存储介质。这样的介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。计算机可读介质的常见形式包括例如磁性和/或光学介质(诸如紧凑盘(cd)或数字多用盘(dvd))、穿孔卡
片、纸带、具有孔的样式的任何其他物理介质、ram、可编程只读存储器(prom)、可擦可编程只读存储器(eprom)、flash-eprom、任何其他存储器芯片或卡盒、如下文描述的载波、计算机可以从其读取指令和/或代码的任何其他介质。计算机程序产品可以包括可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、应用(app)、子例程、模块、软件包、类或指令、数据结构或程序语句的任何组合的代码和/或机器可执行指令。本领域技术人员将认识到，用于传递本文描述的消息的信息和信号可以使用各种不同工艺和技术中的任何项来表示。例如，可以在以上描述中引用的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光学场或粒子或其任何组合来表示。如本文所使用的术语“和”和“或”可以包括也预期至少部分地取决于这样的术语被使用的上下文的各种含义。通常，“或”在用于关联诸如a、b或c的列表时，旨在意指a、b和c，这里在包含性意义上被使用，以及a、b或c，这里在排他性意义上被使用。另外，如本文所使用的术语“一个或多个”可以被用于描述单数的任何特征、结构或特性或可以用于描述特征、结构或特性的特定组合。然而，应当指出，这仅仅是说明性示例并且要求保护的主题不限于该示例。另外，术语“中的至少一个”在用于关联诸如a、b或c的列表时可以被解释为意指a、b和/或c的任何组合，诸如a、ab、ac、bc、aa、abc、aab、aabbccc等等。另外，尽管某些实施例已经使用硬件和软件的特定组合来描述，但是应当意识到硬件和软件的其他组合也是可能的。某些实施例可以仅以硬件或仅以软件或使用其组合来实现。在一个示例中，软件可以利用包含可由一个或多个处理器运行以执行本公开中描述的步骤、操作或过程中的任何或全部的计算机程序代码或指令的计算机程序产品来实现，其中计算机程序可以被存储在非瞬态计算机可读介质上。本文描述的各种过程可以以任何组合被实现在相同处理器或不同处理器上。在设备、系统、部件或模块被描述为被配置为执行某些操作或功能的情况下，这样的配置可以例如通过将电子电路设计为执行该操作、通过将可编程电子电路(诸如微处理器)编程为执行该操作(诸如通过执行计算机指令或代码)或被编程为执行存储在非瞬态存储介质上的代码或指令的处理器或核心，或其任何组合来实现。过程可以使用各种技术来通信，各种技术包括但不限于用于过程间通信的常规技术，并且不同对过程可以使用不同技术，或者相同对过程可以在不同时间使用不同技术。本说明书和附图因此应被视为说明性的而非限制性的。然而，将显然的是，可以在不偏离如权利要求书中阐述的更宽精神和范围的情况下对其做出添加、减少、删除以及其他修改和改变。因此，尽管特定实施例已经被描述，但是这些不旨在为限制性的。各种修改和等价方案在所附权利要求的范围内。