[发明专利]一种垂直腔面发射激光器阵列模块与显示装置

权利要求书

1.一种垂直腔面发射激光器阵列模块，其特征在于，包括：

有源矩阵显示控制电路衬底作为第一层；

第一分布式布拉格反射光栅形成反射镜阵列作为第二层；

半导体发光量子层阵列作为第三层；

限制电流分布的光圈孔径阵列作为第四层；以及

第二分布式布拉格反射光栅形成反射镜阵列作为第五层；第二分布式布拉格反射光栅与第一分布式布拉格反射光栅的反射线路交错设置或者对应设置，以形成单次反射或多次反射的光路，并且第二分布式布拉格反射光栅为透明层，所述第二分布式布拉格反射光栅为氧化铟锡薄膜；所述垂直腔面发射激光器阵列模块还包括保护电介质层作为第六层；所述垂直腔面发射激光器阵列模块还包括封装结构；

其中，所述有源矩阵显示控制电路衬底中的有源矩阵显示控制电路通过金属电极阵列驱动半导体发光量子层阵列发光；

通过设置第一分布式布拉格反射光栅和/或第二分布式布拉格反射光栅的薄膜晶格系数以控制所述垂直腔面发射激光器阵列模块的发光波长；

其中，所述垂直腔面发射激光器阵列模块采用生产方法制备得到，并选择蓝色或绿色激光进行制作；所述生产方法包括：在目标晶圆衬底上外延生长p-n结量子发光薄膜层；在p-n结量子发光薄膜层表面外延生长第一层分布式布拉格反射光栅作为垂直腔面发射激光器的底部反射层，得到带有第一层分布式布拉格反射光栅的量子发光外延片，其中，采用金属有机化学气相沉积进行III-V族的p-n结多层薄膜的外延生长，通过改变Al和In浓度，色谱从蓝色变为绿色，然后在p-GaN表面上沉积导电分布式布拉格反射光栅多层薄膜，得到带有第一层分布式布拉格反射光栅的量子发光外延片；在硅晶圆衬底上制作具有脉冲宽度调制的有源矩阵控制电路；在有源矩阵显示控制电路上沉积共晶金属薄膜，形成共融金属粘合层；采用金属共晶键合方式，将带有第一层分布式布拉格反射光栅的量子发光外延片粘合在有源矩阵显示控制电路上；将带有第一层分布式布拉格反射光栅的量子发光外延片的衬底剥离；在剥离衬底后的量子发光外延片上选择性地等离子刻蚀形成与有源矩阵显示控制电路相对应的半导体发光量子层阵列；用介质填平表面，选择性介质等离子刻蚀形成对应于有源矩阵显示控制电路的金属电极阵列；再次用介质填平表面，并将表面平整；在平整后的表面镀上一层透明通用电极；在透明通用电极表面外延生长第二层分布式布拉格反射光栅作为顶部反射层，得到所述垂直腔面发射激光器阵列模块；

其中，所述粘合包括：将50nm的锡薄膜沉积在CMOS背板晶片的表面上，然后在真空室中的锡层表面上沉积300nm的铝薄膜，压力低过1×10^-6Torr；将两个晶圆置于压力接近1×10^-3Torr的真空室中或置于大气压氮环境中，将两个晶圆面对面对齐并夹在一起粘接卡盘上；当晶圆对在300℃下完全接触1小时后，在键合晶片的两面施加0.25MPa的压力；将粘合的晶片退火至接近400℃的温度约1小时。

2.根据权利要求1所述垂直腔面发射激光器阵列模块，其特征在于，所述有源矩阵显示控制电路采用脉冲宽度调制方式控制所述半导体发光量子层阵列的发光亮度。

3.根据权利要求1所述垂直腔面发射激光器阵列模块，其特征在于，所述第一分布式布拉格反射光栅为导电材料；采用金属熔合方式，将带有第一层分布式布拉格反射光栅的量子发光外延片粘合在有源矩阵显示控制电路上。

4.根据权利要求3所述垂直腔面发射激光器阵列模块，其特征在于，所述第一分布式布拉格反射光栅为金属导体材料或薄膜导体材料。

5.根据权利要求1所述垂直腔面发射激光器阵列模块，其特征在于，所述半导体发光量子层阵列为III-V族化合物半导体发光器件。

6.根据权利要求5所述垂直腔面发射激光器阵列模块，其特征在于，所述发光器件为氮化镓半导体发光器件、砷化镓半导体发光器件或磷化铟半导体发光器件。

7.根据权利要求1所述垂直腔面发射激光器阵列模块，其特征在于，所述光圈孔径阵列为非导体孔径阵列、绝缘体孔径阵列或半导体孔径阵列。

8.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述垂直腔面发射激光器阵列模块。