可佩戴式裝置的制造方法
【專利說明】可佩戴式裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年10月11日提交的美國臨時專利申請N0.61/889，955和2014年8月I日提交的美國臨時專利申請N0.14/449，700的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用將其結(jié)合與本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本實用新型涉及對日常用戶為透明的并具有低功耗的可佩戴式裝置。更具體地，本實用新型的各種實施方式提供眼鏡中的可佩戴式增強實景投影顯示系統(tǒng)，其中，一個或多個激光二極管用作光源，用于示出使用透明波導(dǎo)光學(xué)傳遞到眼睛的圖像。
【背景技術(shù)】
[0004]眼鏡中的可佩戴式增強實景(reality)顯示器變得越來越流行并且有望在未來幾年獲得進一步的牽引。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]根據(jù)本實用新型，提供了一種可佩戴式裝置，其包括:框架構(gòu)件，被配置到人類用戶；顯示設(shè)備，耦接至框架構(gòu)件并被配置為被人類用戶觀看；以及激光源，可操作地耦接至顯示設(shè)備，激光源包括使用含有鎵和氮的材料制成的至少一個激光器。
[0006]進一步地，框架構(gòu)件被配置為一副眼鏡。
[0007]進一步地，框架構(gòu)件被配置為可佩戴式手腕設(shè)備。
[0008]進一步地，激光源親接至波長轉(zhuǎn)換材料。
[0009]進一步地，激光源設(shè)置在模塊設(shè)備中。
[0010]進一步地，激光源被配置為光源。
[0011]進一步地，激光源耦接至MEMS設(shè)備。
[0012]進一步地，激光源耦接至LCOS設(shè)備。
[0013]進一步地，激光源包括多個激光設(shè)備，激光設(shè)備包括藍色激光器、綠色激光器和紅色激光器。
[0014]可佩戴式裝置進一步包括具有第一區(qū)和第二區(qū)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，第一區(qū)耦接至顯示設(shè)備，并且第二區(qū)耦接至激光源，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)被配置為使來自激光源的電磁輻射橫穿波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以使圖像輸出在顯示設(shè)備上。
[0015]進一步地，激光源被配置為發(fā)射激光束以橫穿(traverse through)波導(dǎo)，使得圖像在Icm或更小的小孔中以20度或更小的準(zhǔn)直度進入波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并且通過直接寫入波導(dǎo)結(jié)構(gòu)或耦接至波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的衍射特征以某一角度進行衍射，并且其后，圖像利用全內(nèi)反射來反射或利用另外的衍射特征來衍射，以被橫向地引導(dǎo)穿過波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并且使得圖像入射在最終的衍射元件上并被擴大(expand)或縮小(contracte)以照射在人類用戶的眼睛的一部分上。
[0016]進一步地，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)被配置為將圖像引導(dǎo)至所述顯示設(shè)備。
[0017]進一步地，激光源包括紅色激光二極管、藍色激光二極管和綠色激光二極管。
【附圖說明】
[0018]圖1是示出根據(jù)本實用新型的實例的激光二極管結(jié)構(gòu)的簡化示意性截面圖。
[0019]圖2是與短腔(short cavity)激光二極管一起示出的傳統(tǒng)激光二極管的實例。
[0020]圖3是具有全部安裝在相同底座上的R-G-B激光芯片的TO-Can型封裝件的實例，其示出了安裝在傳統(tǒng)頭部封裝件(header package)中的短腔RGB激光二極管芯片。
[0021]圖4是根據(jù)實例的配置有短激光光學(xué)和準(zhǔn)直光束的RGB TO-can，其示出了安裝在傳統(tǒng)頭部封裝件中的利用光學(xué)器件來準(zhǔn)直光束的短腔RGB激光二極管芯片。
[0022]圖5是具有3mmX 3mmX 0.5mm的尺寸的微型RGB激光模塊的實例。在該實例配置中，激光二極管輸出光束通過用于光束準(zhǔn)直的透鏡饋入，其通過微型致動器來對準(zhǔn)。準(zhǔn)直光束隨后被親合至用于輸出RGB光束的波導(dǎo)光束組合(combing，合成)設(shè)備。
[0023]圖6是根據(jù)實例的配置有固定透鏡的RGB模塊。
[0024]圖7是示出結(jié)合使用衍射波導(dǎo)的投影顯示系統(tǒng)來將圖像遞送到眼睛的可佩戴式增強實景眼鏡的簡化圖。
[0025]圖8是示出結(jié)合使用全息波導(dǎo)的投影顯示系統(tǒng)來將圖像遞送到眼睛的可佩戴式增強實景眼鏡的簡化圖。
[0026]圖9是示出結(jié)合使用偏振波導(dǎo)的投影顯示系統(tǒng)來將圖像遞送到眼睛的可佩戴式增強實景眼鏡的簡化圖。
[0027]圖10是示出結(jié)合使用反射波導(dǎo)的投影顯示系統(tǒng)來將圖像遞送到眼睛的可佩戴式增強實景眼鏡的簡化圖。
[0028]圖11是示出結(jié)合使用反射波導(dǎo)的投影顯示系統(tǒng)來將圖像遞送到眼睛的可佩戴式增強實景眼鏡的簡化圖。
[0029]圖12是示出結(jié)合使用反射波導(dǎo)的投影顯示系統(tǒng)來將圖像遞送到眼睛的可佩戴式增強實景眼鏡的簡化圖。
[0030]圖13是示出結(jié)合投影顯示系統(tǒng)的各種可佩戴式增強實景眼鏡的圖片。這些產(chǎn)品都高度分散注意力并具有高功耗。
[0031]圖14是結(jié)合投影顯示系統(tǒng)的各種可佩戴式眼鏡的比較。這些產(chǎn)品高度分散注意力并具有高功耗，并且在透明慎重眼鏡(transparent discreet eye-glasses)的外形因素(form factor)方面不提供明亮圖像。
【具體實施方式】
[0032]隨著綠色激光二極管和突破性顯示技術(shù)(例如，掃描微反射鏡)的出現(xiàn)，基于紅色、綠色和藍色(RGB)激光二極管的顯示系統(tǒng)的火爆市場是必然的。在諸如電話和其他裝置的微型投影的應(yīng)用以及用于在透鏡上投影或者甚至進行直接視網(wǎng)膜掃描的谷歌眼鏡等甚至更低的功率/更小的應(yīng)用中，由小型投影設(shè)備驅(qū)動這些火爆市場的大部分。為了給這種應(yīng)用提供最好的服務(wù)，激光二極管應(yīng)以低功耗和長電池壽命高效地進行操作，激光二極管具有低成本結(jié)構(gòu)以便實現(xiàn)具有高容量消費電子應(yīng)用、具有高3dB調(diào)制帶寬以便能夠具有提供最佳和最有效的圖像生成的驅(qū)動方案，并且具有非常小的外形，以便實現(xiàn)適合用于緊湊裝置(例如，谷歌眼鏡、智能電話、智能手表等)的微型光學(xué)引擎。在此處公開的本實用新型使用紅色、綠色以及藍色超短腔(cavity)面內(nèi)(in-plane)激光二極管來解決這些要求。用于制造在這些應(yīng)用中使用的傳統(tǒng)平面激光二極管的切割技術(shù)將腔長度限制為大于350um并且更實際地限制為450um。由于難以實現(xiàn)高質(zhì)量的切割面、產(chǎn)量以及處理考慮，在GaN系統(tǒng)中尤其如此。
[0033]圖1為示出根據(jù)本公開的實施方式的激光二極管結(jié)構(gòu)的簡化示意性截面圖，其示出了脊形激光二極管的示意性截面圖，該脊形類型激光二極管的示意性截面圖示出了與設(shè)備相關(guān)的各個特征。如圖所示，激光設(shè)備包括氮化鎵基板203，其具有底層η型金屬背接觸區(qū)201。在實施方式中，金屬背接觸區(qū)由合適的材料制成，諸如下述那些以及其他材料。
[0034]在實施方式中，該設(shè)備還具有上層η型氮化鎵層205、有源區(qū)207以及構(gòu)造為激光條帶(stripe，帶)區(qū)211的上層P型氮化鎵層。此外，除了其他特征，該設(shè)備還包括η側(cè)分別限制異質(zhì)結(jié)構(gòu)(SCH) 206、ρ側(cè)引導(dǎo)層或SCH 208、p_AlGaN EBL 209。在實施方式中，該設(shè)備還具有P++型氮化鎵材料213，以形成接觸區(qū)。在實施方式中，p++型接觸區(qū)具有合適的厚度，并且可在從大約1nm到50nm的范圍內(nèi)，或者具有其他厚度。在實施方式中，摻雜程度可高于P型包覆(cladding)區(qū)和/或大塊(bulk)區(qū)。在實施方式中，p++型區(qū)具有從大約1019Mg/cm3到1021Mg/cm3的摻雜濃度或其他濃度。p++型區(qū)優(yōu)選地在半導(dǎo)體區(qū)與上層金屬接觸區(qū)之間形成溝道。在實施方式中，使用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)或適合于GaN生長的其他外延生長技術(shù)中的至少一種外延沉積技術(shù)形成這些區(qū)中的每個。
[0035]在實施方式中，在基板上沉積η型AluIr^GaniNM，其中，O彡U、V、u+v彡I。在實施方式中，載體(carrier)濃度可在介于大約1016cm_3與10 2°cm_3之間的范圍內(nèi)?？墒褂媒饘儆袡C化學(xué)氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)執(zhí)行沉積。
[0036]例如，大塊GaN基板放置在MOCVD反應(yīng)器(reactor)中的基座(susceptor)上。在將