[发明专利]一种光学透射式AR眼镜显示芯片及其制作方法

说明书

一种光学透射式AR眼镜显示芯片及其制作方法，在蓝宝石基板上生长LED发光层的蓝光或绿光LED外延片上，按所设计的象素单元尺寸进行P外延层的刻蚀，形成PN结独立的LED像素；继续向下刻蚀外延结构N型外延层，实现LED显示芯片内的行与行之间电性隔离沟道；在行与行隔离沟道中进行隐型切割，形成激光束方向上的变质区。在LED外延片表面沉淀一层二氧化硅或氮化硅绝缘隔膜，再在绝缘隔膜的每一发光像素顶部位置处加工一通孔。蒸镀ITO层并形成ITO导电线条；提升ITO的透光率并实现ITO薄膜在通孔处与P型LED外延层形成欧姆接触；在芯片的每行及每列的两端制作Cr/Pt/Au/In复合金属接触端点，研磨、切割后与外部控制电路端点进行精密对准和倒装共晶焊接，形成应用的LED显示芯片。

技术领域

本发明涉及一种光学透射式AR眼镜显示芯片及其制作方法，属光电子器件制造技术领域。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，简称AR)是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。虚拟对象与真实环境融为一体，因此增强现实系统具有虚实结合、实时交互、直观灵活的特点。

当前，增强现实系统在原理上主要有两个显示方式：

1、屏幕式：摄像机摄取真实世界图像输入到计算机中，与计算机图形系统产生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显示器，人眼通过观察显示屏幕以获取真实世界和虚拟的信息。

2、光学透视式，在人眼前具有一块可透过外界真实世界光源的屏幕，人眼可直接观察到真实世界；同时本屏幕也可显示计算机生成的虚拟信息。光学透视式AR显示系统具有场景真实、结构简单、无眩晕感等优点，但它同时也存在着定位精度要求高、延迟匹配难、视野相对较窄和价格高等不足。目前光学透视式AR眼镜还没有真正开拓出一个大市场，原因有很多，但AR系统的显示技术不够成熟是重要的一个方面。

目前，主流的光学透视式AR眼镜显示技术一般具有两种思路：第一种采用微型投影仪LCOS成像+半透明棱镜反射成像，以Google Glass为代表，即将微型显示仪内部成像后经光学系统后投射人眼前面的半透明棱镜上，棱镜内部具有与人眼呈45度偏角的反射层，虚拟信息经光学反射层后进入人眼。另一种方案为LCOS+全息波导成像，即微型显示仪内部成像后经光学透镜后变成平行光进入通过全息波导镜片，波导镜片内设置有特殊机构使光以全反射形式在镜片内传导，当光到达人眼前，控制全息波导镜片内的光栅偏转，使光结束镜片内的全反射并射入人眼，此种方案以微软公司的HoloLens AR系统为代表。

现有AR显示技术的困难是：1、核心成像组件为微型LCOS投影仪，成本高，微型化难度大；高能耗，续航短，厚度、重量大；也存在发热严重，穿戴舒适感差等缺陷。2、现有技术中若采用棱镜反射的方式，因反射角与人眼呈45度角，简单计算可知其棱角镜片厚度和显示区域的大小相同，即当其显示区域尺寸高度为1.5cm,棱角厚度达到1.5cm,因此，采用棱镜反射的方案存在镜片较厚，较重的缺陷，且较厚镜片阻碍了外部光线进入人眼,人体配戴的舒适性较差。LCOS+全息波导成像原理上是将微型投影仪LCOS产生图像经透镜后变平行光，在镜片内设置特殊机构使光以全反射形式在镜片内传导，到达人眼前的光栅后控制光栅偏转，射入人眼并最终成像，此方案需要克服多次全反射所产生的色散和色差问题，同时，在波导镜片内设计复杂的微观结构，也使得镜片结构复杂，成品率低。

LED显示屏是一种基于点阵寻址技术以有序控制显示屏中的单个LED像素发光以实现文字、图像等各种信息的显示方式。常用的LED显示屏中的LED发光像素是独个固定在电路板上的LED芯片，利用电路板、银胶、焊丝等为每一个LED芯片提供电力驱动与控制的驱动，电路、银胶、焊线等所需占用的空间使得显示屏在提高点距方面受到限制，单位面积内的象素密度远低于LCD显示或OLED显示器，不满足穿戴式智能手表、AR眼镜等高信息密度的显示要求。