[实用新型]用于将光投影到投影表面上的装置和移动设备

说明书

一种用于将光投影到投影表面上的装置和移动设备，所述装置包括：衬底，在其上放置有两个或更多个LED簇和两个或更多个微透镜，每个LED簇包括多个LED和放置在该多个LED上方的该微透镜中的每一个。LED簇中的每一个被布置为以点的图案通过微透镜中的每一个发射光。至少一个LED簇的中心从它的LED簇的微透镜的光学中心偏移。投影图像包括产生自点的图案的光滑光的各个点和/或区域的布置。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及发光二极管设备，具体是微LED（uLED或μLED）设备及其制造方法。本公开总体上涉及图案投影技术，并且更具体地，涉及使用LED和微光学器件被实现的微型图案投影仪，包括微透镜。装置包括两个或更多个LED簇和两个或更多个微透镜，并且具体地包括偏移布置，使得至少一个LED簇的中心从它的LED簇的微透镜的光学中心偏移。产生的投影图像或光束包括单个点和/或光滑光区域。

背景技术

发光二极管（LED）是当电流流过它时发射光的半导体光源。 LED通常发射可见光，并构造成发射红色、蓝色和绿色波长。LED可以进一步包括例如磷光体材料的下转换材料，以修改波长和被发射的产生的颜色。LED将p型半导体与n型半导体组合。LED通常使用III-V族化合物半导体。与使用其他半导体的设备相比，III-V族化合物半导体在更高的温度下提供稳定的操作。III-V族化合物通常形成在由蓝宝石氧化铝（Al₂O₃）或碳化硅（SiC）形成的衬底上。

包括头戴式可穿戴设备和大面积显示器各种新兴的显示应用都需要由例如微LED的LED阵列组成的微型芯片，这些芯片具有侧向尺寸低至小于100 µm * 100 µm的高密度。用于这些目的的合适的LED通常具有约50 µm的直径或宽度尺寸以及更小的尺寸，其通过对准包括红色、蓝色和绿色波长的LED而在彩色显示器的制造中使用。 LED实现了显示屏的单个像素。

相比于LCD显示器，LED显示器提供了改善的对比度、响应时间和能量效率。OLED和LED显示器可以有利地用于实现小的、低能耗的设备，例如，诸如智能手表和智能电话。与传统的LCD显示器相比，OLED和LED技术都大大降低了能量需求，同时还提供了高对比度。与OLED不同，LED的实施例——具体是微LED——是基于氮化铟镓（“InGaN”）和/或磷化铝铟镓（AlInGaP）LED技术的，其提供了比OLED大得多（例如，最多大30倍）的总亮度，以及比OLED更高的效率（其可以用cd / W、c / A、nits / W或nits / A表达）和更低的功耗。与微LED不同，OLED也遭受屏幕老化。

用于将小点的网格或随机图案投影或发射到表面（诸如用户的面部）上的点式投影仪可以被采用以与3D感应算法组合，来实现深度感应和/或面部识别应用。基于垂直腔表面发射激光器（“VCSEL”）技术实现的点式投影仪对于某些应用可能过于昂贵、成本过高并且过于复杂。此外，对于空间受限的应用，难以实现VCSEL技术。

面部识别系统可以用点式投影仪来实现，该点式投影仪将小点的网格或随机图案投影或发射到表面（诸如用户的面部）和感测模块上，该感测模块接收到产生的图案并从其中生成3D地图。如果3D地图与所识别的面部之一匹配，则3D地图被与一个或多个所识别的面部比较以确定用户的身份。这样的系统通常可以识别戴着眼镜、衣服、化妆和胡须的脸，并且可能适应于随时间改变的外观。

需要为诸如移动电话、手持式设备以及空间受限的设备的薄应用提供点式投影仪。还需要简化点式投影仪的设计和制造。

实用新型内容

本文中的装置包括两个或更多个LED簇和两个或更多个微透镜，并且具体包括偏移布置，并且具体使得至少一个LED簇的中心从它的LED簇的微透镜的光学中心偏移。产生的投影图像或光束包括单个点和/或光滑光区域。不同的LED簇可以是单独可寻址的和/或可控制的和/或可照明的。通过单独寻址的和/或控制的LED和/或LED簇，可以分别照亮不同的LED簇，提供了根据期望打开和关闭各个图块的选项。LED簇可以是单片阵列或矩阵。