本技術(shù)涉及激光顯示，尤其涉及一種全彩激光顯示裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、全彩激光顯示技術(shù)作為新一代顯示技術(shù)，正逐步成為推動(dòng)高端制造業(yè)、智慧城市、智能家居、智能手機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及智能駕駛等領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展的力量。其中，垂直腔面發(fā)射激光器（vcsel）以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)——如光束質(zhì)量卓越、高調(diào)制帶寬、長(zhǎng)壽命及單模出光特性，加之其小巧的體積和易于集成的特性，為高密度電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理想的光源解決方案。vcsel的廣泛應(yīng)用，不僅限于光通信領(lǐng)域，更在傳感器、激光打印、激光醫(yī)療、工業(yè)加工及激光顯示等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。

2、然而，盡管gan基vcsel技術(shù)取得了顯著進(jìn)展，但在實(shí)現(xiàn)基于vcsel的全彩激光顯示方面，仍面臨諸多技術(shù)瓶頸與挑戰(zhàn)。特別是在全彩激光顯示的核心——紅綠藍(lán)三色vcsel的制備上，由于材料外延技術(shù)的復(fù)雜性及器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，如“green?gap”問題（綠光效率與穩(wěn)定性難題）以及高質(zhì)量紅光量子阱生長(zhǎng)的困難，直接阻礙了全彩激光顯示的商業(yè)化進(jìn)程。此外，基于量子點(diǎn)的全彩激光顯示技術(shù)，盡管提供了另一種可能的解決路徑，但量子點(diǎn)材料在藍(lán)光性能上的不足，同樣限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的廣泛推廣。而電注入量子點(diǎn)vcsel技術(shù)，盡管具備潛在優(yōu)勢(shì)，但受限于材料特性及電注入通道設(shè)計(jì)的不完善，目前仍處于初步研發(fā)階段，難以快速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

3、鑒于上述問題，當(dāng)前市場(chǎng)上的全彩激光顯示制備技術(shù)普遍存在著制備流程復(fù)雜、需要多次巨量轉(zhuǎn)移以及依賴昂貴外部輔助設(shè)備的缺點(diǎn)，這不僅增加了生產(chǎn)成本，也限制了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，探索一種能夠?qū)崿F(xiàn)高度集成、降低成本并提升效率的新型全彩激光顯示裝置及其制作方法，成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的局限性，推動(dòng)全彩激光顯示技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，需研發(fā)出能夠有效解決材料外延、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制備工藝中的關(guān)鍵問題，實(shí)現(xiàn)紅綠藍(lán)三色vcsel的高效、低成本制備的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的首先在于提供一種簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的垂直腔面發(fā)射激光器，其能夠僅通過光激發(fā)即可產(chǎn)生高準(zhǔn)直度的激光，量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器具體包括激發(fā)光源、量子點(diǎn)層底反射鏡、量子點(diǎn)層及量子點(diǎn)層頂反射鏡，所述量子點(diǎn)層底反射鏡、所述量子點(diǎn)層及所述量子點(diǎn)層頂反射鏡依次層疊；

2、所述量子點(diǎn)層中包括光轉(zhuǎn)換發(fā)光量子點(diǎn)，所述光轉(zhuǎn)換發(fā)光量子點(diǎn)接受激發(fā)光源的光并轉(zhuǎn)換成另一種波長(zhǎng)的光，所述量子點(diǎn)層底反射鏡和所述量子點(diǎn)層頂反射鏡之間形成光學(xué)諧振腔，所述光學(xué)諧振腔共振放大的光的波長(zhǎng)與所述量子點(diǎn)層的出射光的中心波長(zhǎng)相同；

3、所述量子點(diǎn)層底反射鏡形成在所述激發(fā)光源上，激發(fā)光源的光通過所述量子點(diǎn)層底反射鏡進(jìn)入光學(xué)諧振腔。

4、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光轉(zhuǎn)換發(fā)光量子點(diǎn)為下轉(zhuǎn)換發(fā)光量子點(diǎn)。

5、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激發(fā)光源發(fā)出的光為藍(lán)光或紫外光，所述下轉(zhuǎn)換發(fā)光量子點(diǎn)的出射光為綠光或紅光。

6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激發(fā)光源包括垂直腔面發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)。

7、本技術(shù)進(jìn)一步提供了一種全彩激光顯示裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨的全彩顯示，而且可以得到更高亮度和更廣色域的顯示產(chǎn)品，增強(qiáng)光束準(zhǔn)直度、減少散斑、確保低功耗，全彩激光顯示裝置包括基底、發(fā)光陣列、量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器；

8、所述發(fā)光陣列包括多個(gè)陣列排布的第一發(fā)光單元；

9、在部分或全部所述第一發(fā)光單元上分別形成所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器，每個(gè)所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器包括量子點(diǎn)層底反射鏡、量子點(diǎn)層及量子點(diǎn)層頂反射鏡，所述量子點(diǎn)層底反射鏡和所述量子點(diǎn)層頂反射鏡之間形成光學(xué)諧振腔，所述光學(xué)諧振腔共振放大的光的波長(zhǎng)與所述量子點(diǎn)層的出射光的中心波長(zhǎng)相同；

10、其中，包括兩種以上不同類型的所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光，不同類型的所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光具有不同的所述量子點(diǎn)層。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一發(fā)光單元為第一垂直腔面發(fā)射激光器，每個(gè)所述第一垂直腔面發(fā)射激光器包括第一底反射鏡、有源層及第一頂反射鏡。

12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一頂反射鏡與所述量子點(diǎn)層底反射鏡為同一層結(jié)構(gòu)。

13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一垂直腔面發(fā)射激光器為藍(lán)光激光器或紫外光激光器。

14、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器中所述量子點(diǎn)層的出射光包括綠光和紅光。

15、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一垂直腔面發(fā)射激光器的出射光中心波長(zhǎng)為450nm，綠光中心波長(zhǎng)為520nm，紅光的中心波長(zhǎng)為630nm。

16、在其中一個(gè)實(shí)施例中，未形成所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器的第一垂直腔面發(fā)射激光器的數(shù)量、出射光為綠光的量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器的數(shù)量及出射光為紅光的量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器的數(shù)量相同。

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器形成在所述第一垂直腔面發(fā)射激光器的出光孔上。

18、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述量子點(diǎn)層底反射鏡的尺寸大于所述第一垂直腔面發(fā)射激光器的出光孔尺寸。

19、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述量子點(diǎn)層的尺寸與所述量子點(diǎn)層底反射鏡的尺寸相同，所述量子點(diǎn)層頂反射鏡的尺寸大于所述量子點(diǎn)層的尺寸。

20、另外，本技術(shù)還提供了一種全彩激光顯示裝置的制造方法，其不僅能夠避開多次巨量轉(zhuǎn)移的重大難點(diǎn)，而且可以減少昂貴的外部輔助設(shè)備的使用，可以實(shí)現(xiàn)高度集成以及降本增效，包括：

21、在基底上制作多個(gè)陣列排布的第一發(fā)光單元，形成發(fā)光陣列；

22、在部分或全部所述發(fā)光陣列中的所述第一發(fā)光單元上沉積量子點(diǎn)層底反射鏡、量子點(diǎn)層及量子點(diǎn)層頂反射鏡，在所述第一發(fā)光單元上形成量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器；

23、其中，所述量子點(diǎn)層底反射鏡和所述量子點(diǎn)層頂反射鏡之間形成光學(xué)諧振腔，所述光學(xué)諧振腔共振放大的光的波長(zhǎng)與所述量子點(diǎn)層的出射光的中心波長(zhǎng)相同，所述量子點(diǎn)層包括兩種以上不同類型的量子點(diǎn)，以形成兩種以上不同類型的所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器。

24、在其中一個(gè)實(shí)施例中，制作包括不同類型的量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器的步驟具體包括：形成一種類型的所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器前，在形成該類型的所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器的區(qū)域之外的位置上形成掩膜，形成相應(yīng)類型的所述量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器。

25、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一發(fā)光單元為第一垂直腔面發(fā)射激光器，具體制造過程包括：依次形成第一底反射鏡、有源層及第一頂反射鏡。

26、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述掩膜形成在所述量子點(diǎn)層頂反射鏡上，掩膜材料為不透光易去除的膜層，比如cr等，保護(hù)已制備量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器，在二次光刻時(shí)，避免受到光刻光源的影響。。

27、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述有源層的出射光中心波長(zhǎng)為450nm，所述量子點(diǎn)層的出射光包括中心波長(zhǎng)分別為520nm和630nm的光。

28、在其中一個(gè)實(shí)施例中，先形成出射光中心波長(zhǎng)為520nm的所述量子點(diǎn)層。

29、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述量子點(diǎn)層的厚度為量子點(diǎn)層出射光中心波長(zhǎng)的二分之一。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有如下有益效果：本技術(shù)所提出的全彩激光顯示裝置及其制造方法，通過結(jié)合發(fā)光陣列與量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器（vcsel）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高分辨率全彩顯示、高亮度和廣色域、增強(qiáng)光束準(zhǔn)直度與減少散斑等技術(shù)效果。本技術(shù)通過集成化的設(shè)計(jì)，直接在發(fā)光陣列上構(gòu)建不同類型的量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器，包括綠光量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器和紅光量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器，與可能作為基礎(chǔ)的藍(lán)光或紫外光垂直腔面發(fā)射激光器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了紅、綠、藍(lán)三原色的直接發(fā)射，從而無需復(fù)雜的顏色轉(zhuǎn)換過程，提升顯示的色彩純度和分辨率。得益于vcsel的高調(diào)制帶寬和量子點(diǎn)材料的高效發(fā)光特性，本裝置能夠輸出高亮度的激光光束，同時(shí)覆蓋更廣泛的色域范圍，通過精確控制量子點(diǎn)層的材料成分和厚度，確保每種顏色vcsel均達(dá)到最佳發(fā)光效率，從而實(shí)現(xiàn)了高亮度和廣色域的全彩激光顯示，滿足高端顯示應(yīng)用對(duì)色彩豐富度和亮度的嚴(yán)苛要求。

31、本技術(shù)通過優(yōu)化藍(lán)光或紫光vcsel和量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器的反射鏡結(jié)構(gòu)及光學(xué)諧振腔設(shè)計(jì)，有效提升光束的準(zhǔn)直度，減少光束在傳播過程中的擴(kuò)散和散斑現(xiàn)象，不僅提高了圖像的清晰度和對(duì)比度，還降低了視覺疲勞，提升了觀看舒適度。通過精確控制每個(gè)發(fā)光單元和量子點(diǎn)vcsel的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了能量的高效利用，避免了不必要的能量損耗，同時(shí)，由于量子點(diǎn)材料的高效發(fā)光特性，進(jìn)一步降低了整體功耗。

32、本技術(shù)的制造方法避免了傳統(tǒng)全彩激光顯示技術(shù)中多次巨量轉(zhuǎn)移的復(fù)雜工藝，減少了昂貴的外部輔助設(shè)備的使用，降低生產(chǎn)成本。在一個(gè)具體的方案中，通過直接在vcsel陣列上構(gòu)建量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器，實(shí)現(xiàn)了高度集成化設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)效率，減小設(shè)備的體積和重量，便于在各類顯示終端中的靈活應(yīng)用。本技術(shù)的全彩激光顯示裝置及其制造方法，在提升顯示性能、降低成本、增強(qiáng)集成度等方面均有更優(yōu)的表現(xiàn)。