[发明专利]一种基于VCSEL技术的Micro LD的装置

说明书

本发明公开了一种基于VCSEL技术的Micro LD的装置，通过计算机控制MOS集成电路(有源矩阵)，MOS集成电路能分别控制微小的激光二极管阵列中的每一个VCSEL垂直腔面发射激光二极管开关和强弱，最终形成图像。Micro LD与Micro LED相比具有单位面积上更大的光强、更好的方向性与更好的相干性，在工业领域和显示领域有更广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于VCSEL技术的Micro LD的装置。

背景技术

近年来Micro LED技术快速进步，在显示领域和工业领域应用爆发。并获得了以苹果、三星、京东方等大型企业的巨量技术投资。Micro LED技术，即LED微缩化和矩阵化技术。指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列，如LED显示屏每一个LED像素可定址、单独驱动点亮。也就是说Micro LED技术是将微小的LED芯片阵列在集成供电电路上，以集成供电电路单独控制每一个Micro LED颗粒的开关和明暗，最终形成所需的二维图形。

由于Micro LED中微小LED颗粒是360°发光，通过反光层、反光杯、微透镜等收敛发散角，但最终发散角仍然很大。在实际应用中，经常需要在作用表面产生足够的光强，反光层，反光杯等收敛发散角的机构会大幅降低LED的光效率。同时，实际应用中也对单位面积光强提出了更高的要求。

为解决上述问题，本发明申请人在世界范围内首次提出一种基于VCSEL的MicroLD技术作为Micro LED技术的下一代显示和工业应用的可替代方案。垂直腔面发射激光二极管(VCSEL，Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser)，他们垂直于晶片表面发射，此时谐振器轴线平行于PN结表面。可以理解为VCSEL是所有这样的二极管激光器，其发射方向垂直于谐振腔面。在此，可以特别涉及谐振器长度小于作用区厚度的表面发射激光器、涉及谐振器整体加长的表面发射激光器或者涉及具有一个外部的或一个耦合的谐振器的表面发射激光器。Micro LD技术，即微激光二极管矩阵技术，也就是LD(Laser Diode激光二极管)的微型化和矩阵化技术。Micro LD技术，指的是在一个Micro LD芯片上集成高密度微小尺寸的LD阵列，并使每一个LD像素可定址、单独驱动点亮。基于VCSEL的Micro LD技术，指的是在一个Micro LD芯片上集成高密度微小尺寸的VCSEL阵列，并使每一个VCSEL像素可定址、单独驱动点亮。

Micro LD与Micro LED相比，单位面积光强可提高两个数量级，发散角由LED的180°发光收敛到了30°以内，甚至可收敛到5°以内。Micro LD颗粒可采用单模激光器，各LD颗粒的出射光具有更好的相干性和更一致的偏振态。

发明内容

本发明要解决的问题是，一种基于VCSEL技术的Micro LD的装置，最终可获得在一个Micro LD芯片上集成高密度微小尺寸的VCSEL阵列，并使每一个VCSEL像素可定址、单独驱动点亮，进而形成海量像素的任意的光学图案。最终获得超过传统Micro LED及其他光源的装置、其他显示的装置、其他曝光的装置的光学性能。

本发明包括：部件(1)衬底、部件(2)MOS集成电路、部件(3)VCSEL阵列(全称：VCSEL，Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser，中文名垂直腔面发射激光二极管)、部件(4)外部控制系统；通过部件(4)外部控制系统可独立寻址控制部件(2)MOS集成电路上的部件(22)电极阵列的每一个电极供电状态，进而通过控制部件(22)电极阵列中的每一个电极的供电独立控制每一个部件(31)VCSEL发光与熄灭，通过可控的每个部件(31)VCSEL发光与熄灭最终组成所需的特定激光图案。

所述部件(1)衬底材料采用硅基或玻璃基。