CN101874330B - 量子光子成像器及其制造方法 - Google Patents

量子光子成像器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101874330B
CN101874330B CN200880118773.2A CN200880118773A CN101874330B CN 101874330 B CN101874330 B CN 101874330B CN 200880118773 A CN200880118773 A CN 200880118773A CN 101874330 B CN101874330 B CN 101874330B
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor structure
laser diode
diode semiconductor
light
pixel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200880118773.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101874330A (zh
Inventor
H·S·艾尔-古鲁里
R·G·W·布朗
D·A·麦克奈尔
H·登贝尔
A·J·兰佐内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ostendo Technologies Inc
Original Assignee
Ostendo Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ostendo Technologies Inc filed Critical Ostendo Technologies Inc
Priority to CN201710532326.2A priority Critical patent/CN107257085A/zh
Priority to CN201710532448.1A priority patent/CN107257086A/zh
Publication of CN101874330A publication Critical patent/CN101874330A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101874330B publication Critical patent/CN101874330B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/11—Comprising a photonic bandgap structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/02345—Wire-bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2009—Confining in the direction perpendicular to the layer structure by using electron barrier layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
    • H01S5/3054—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure p-doping
    • H01S5/3063—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure p-doping using Mg
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34326—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
    • H01S5/4093—Red, green and blue [RGB] generated directly by laser action or by a combination of laser action with nonlinear frequency conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0842—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
    • G09G2310/0235—Field-sequential colour display
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2340/00—Aspects of display data processing
    • G09G2340/06—Colour space transformation
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2007—Display of intermediate tones
    • G09G3/2018—Display of intermediate tones by time modulation using two or more time intervals
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

由数字可寻址多色像素的空间阵列构成的发射量子光子成像器。每个像素是多个半导体激光二极管的垂直堆叠，每个半导体激光二极管可以产生不同颜色的激光。在每个多色像素内，从二极管的堆叠产生的光垂直于成像器器件的平面通过多个垂直波导发射，该垂直波导耦合于构成成像器器件的多个激光二极管中的每个的光学限制区域。构成单个像素的激光二极管中的每个是单独可寻址的，使每个像素能够以每个颜色的任何需要的开关占空比同时发射与激光二极管关联的颜色的任何组合。每个个体多色像素可以通过控制它们相应激光二极管的开关占空比同时发射需要的颜色和亮度值。

Description

量子光子成像器及其制造方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求2007年9月27日提交的美国临时申请号60/975,772的权益。
技术领域
本发明涉及包括可以在数字投影系统中用作图像源的多色激光发射器的单片半导体阵列的发射成像器器件(emissive imager device)。
背景技术
数字显示技术的出现引起对数字显示器的显著需求。准备好有若干显示技术以解决该需求：包括等离子显示板(PDP)、液晶显示器(LCD)和基于成像器的投影显示器(其使用微反射镜)、硅上液晶(LCOS)器件或高温多晶硅(HTPS)器件(参考文献[33])。对于本发明的领域具有特别兴趣的是基于投影的显示器，其使用成像器器件，例如那些作为图像形成器件提到的成像器器件。这些类型的显示器面对来自PDP和LCD显示器的激烈竞争并且因此急切需要有效方法来提高它们的性能同时显著降低它们的成本。在这些类型的显示器中主要的性能和成本推动者是使用的成像器，例如微反射镜、LCOS和HTPS器件等。作为无源成像器(passive imager)，这样的器件需要复杂的照明光学系统并且最终浪费大部分产生的光，这降低性能并且增加显示系统的成本。本发明的目的是通过引入包括可以在数字投影系统中用作图像源的多色激光发射器的阵列的发射成像器器件来克服这样的成像器器件的缺点。
图1A和1B是在使用无源成像器的投影显示系统中使用的典型投影机架构100的框图图示，该无源成像器分别例如使用包括微反射镜的反射成像器或LCOS成像器器件的那些(图1A)和使用例如HTPS成像器器件等透射成像器的那些(图1B)。一般而言，图1A的典型的投影显示系统的投影机100由成像器110构成，其由将光源130产生的光耦合到成像器120的表面上的照明光学系统120来照射。光源130可以是产生白光的灯或半导体光源，例如发光二极管(LED)或激光二极管，其可以产生红(R)、绿(G)或蓝(B)光。
在使用图1A中图示的反射成像器的投影机100的情况下，当灯用作光源时，包含R、G和B滤光器的色轮添加在照明光学系统和成像器之间以调制需要的颜色。当半导体光源与反射成像器结合使用时，颜色通过打开具有需要的颜色(是R、G或B)的半导体光源器件来调制。
在使用图1B中图示的透射成像器的投影机100的情况下，当灯用作光源时，照明光学系统120包括用于将灯产生的白光分裂成R、G和B光分束(light patch)(它们照射三个HTPS成像器器件的背面)的光学装置并且增加二向色棱镜组件以将调制的R、G和B光组合并且将它耦合在投影光学系统140上。
投影光学系统140光学耦合于成像器110的表面并且驱动电子设备150电耦合于成像器110。光学引擎通过调制由光源130产生的光的强度、使用成像器110且像素灰度作为图像数据输入给驱动电子设备150而产生待投影的图像。当使用例如微反射镜或LCOS成像器器件等反射成像器(图1A)时，驱动电子设备向成像器110提供像素灰度数据并且使它的操作与色轮的R、G和B段(segment)的顺序(当白光灯用作光源时)、或与打开R、G或B半导体光源的顺序同步。当使用例如HTPS成像器器件等透射成像器时，驱动电子设备向成像器110提供像素灰度数据并且使R、G和B HTPS成像器器件中的每个的操作同步以便调制每个像素的期望颜色强度(color intensity)。
典型地与光到成像器110表面上的耦合所关联的损耗是显著的因为它们包括与成像器110自身关联的本征损耗(例如器件反射率或透射率值等)，加上与采集来自光源130的光、将它准直、过滤和中继到成像器110的表面关联的损耗。全体地这些损耗可以总计达几乎90％；这意味着几乎由光源130产生的光的90％会损耗掉。
另外，在例如微反射镜或LCOS成像器器件等反射成像器110的情况下，由反射像素的空间阵列构成的成像器110通过在照射特定颜色的时段期间改变每个个体像素的反射开/关状态而顺序地调制耦合到它的像素化反射表面上的光的相应颜色。实际上，典型的现有技术反射成像器能够仅调制耦合到它的像素化反射表面上的光的强度，引起利用由光源130产生的光通量方面的极低效率的限制在产生的图像上引入伪像，增加整个显示系统的复杂性和成本并且引入利用由光源130产生的光方面的低效率的又一个来源。此外反射以及透射类型的成像器都遭受称为“光子泄漏”的效应，其引起光泄漏到离轴像素上，这相当大地限制了这些类型的成像器能够获得的对比度和黑色水平(black level)。
如较早说明的，本发明的目的是通过引入包括可以在数字投影系统中用作图像源的多色激光发射器的阵列的发射成像器器件来克服现有技术成像器的缺点。尽管半导体激光二极管最近已经成为用于在图1A的投影机100中使用的备选光源130(参考文献[1]-[4])以照射例如微反射镜成像器器件等反射成像器110，半导体激光二极管作为光源的使用没有帮助克服上文论述的现有技术成像器的任何缺点。另外存在许多现有的技术，其描述使用被扫描的激光束产生投影像素的投影显示器(参考文献[5]-[6])。
现有技术参考文献[7]描述包括单独可寻址激光像素(laser pixel)的二维阵列的激光图像投影机，激光像素每个是由有机发光二极管(OLED)泵浦的有机垂直腔激光器(organic vertical cavity laser)。在现有技术参考文献[7]中描述的激光图像投影机的像素亮度可能会是由泵浦光源(pumping light source)提供的亮度中的一小部分，该泵浦光源是基于OLED的光源，其不可能会提供足够的光量，致使由现有技术参考文献[7]的激光投影机产生的亮度几乎无法足够在大多数投影显示应用中具有实际用途。
尽管存在许多描述激光器阵列的现有技术参考文献(参考文献[8]-[30])，没有发现教导在成像器器件中使用多色激光发射器作为像素的现有技术。如在下列详细说明中将变得明显的，本发明涉及通过在光和电上分离单片分层的激光发射半导体结构的堆叠而形成的多色激光像素的单独可寻址阵列。关于创建光和电分离的(隔离的)半导体激光发射器阵列，参考文献[10]教导了用于形成单波长激光半导体结构的方法，该结构具有通过移除发光区域之间的材料或通过钝化半导体结构的发光器之间的区域而形成的在发光区域之间的隔离区域(即物理屏障)。然而，在参考文献[10]中描述的这些方法只可以用于创建在从700至800nm的波长范围内的单独可寻址的单波长激光发射器的一维线性阵列。
关于创建单独可寻址的多色激光发射器的阵列，参考文献[21]描述红色和蓝色激光器结构的边缘发射阵列。尽管参考文献[21]针对多色激光器结构，但它仅涉及边缘发射激光器结构的双色一维线性阵列。
尽管参考文献[22]描述使用垂直腔表面发射激光(VCSEL)二极管的阵列的显示系统，但由于在参考文献[22]中描述的VCSEL二极管的固有尺寸，所描述的方法由于它使用的多色VCSEL二极管(它们并排设置在相同平面中形成像素阵列)的固有尺寸而会趋于产生相当大的像素尺寸，从而致使它不可作为成像器器件使用。
鉴于当前可用的成像器器件的前述缺点，克服这样的弱点的成像器一定会具有相当大的商业价值。因此本发明的目的是提供包括可以在数字投影系统中用作图像源的多色激光发射器的单片半导体2维阵列的发射成像器器件。本发明另外的目的和优势将从下列与参照附图一起进行的其的优选实施例的详细说明变得明显。
参考文献
美国专利文件
[1]US Patent No.6,975,366B2，Flint，Dec.13，2005
[2]US Patent Application No.2004/0008392A1，Kappel et al，Jan.15，2004
[3]US Patent Application No.2006/0268241A1，Watson et al，Nov.30，2006
[4]US Patent Application No.2006/0023173A1，Mooradian et al，Feb.2，2006
[5]US Patent No.6,869,185B2，Kaminsky et al，Mar.22，2005
[6]US Patent No.6,853,490B2，Wang et al，Mar.8，2005
[7]US Patent No.6,939,012B2，Cok et al，Sep.6 2005
[8]US Patent No.7,177,335B2，Kamp et al，Feb.13，2007
[9]US Patent No.7,122,843B2，Kahen et al，Oct.17，2006
[10]US Patent No.7,120,182B2，Chua et al，Oct.10，2006
[11]US Patent No.7,092,424B2，Trezza et al，Aug.15，2006
[12]US Patent No.6,934,309B2，Nishikawa et al，Aug.23，2005
[13]US Patent No.6,853,490B2，Wang et al，Feb.8，2005
[14]US Patent No.6,744,800B2，Kneissl et al，Jun.1，2004
[15]US Patent No.6,741,625B2，Hirata et al，May 25，2004
[16]US Patent No.6,668,003B2，Ungar et al，Dec.23，2003
[17]US Patent No.6,633,421B2，Trezza et al，Oct.14，2003
[18]US Patent No.6,233,265B1，Bour et al，May 15，2001
[19]US Patent No.6,205,160B2，Grewell et al，Mar.20，2001
[20]US Patent No.6,144,685，Iwasa et al，Nov.7，2000
[21]US Patent No.5,920,766，Floyd，Jul.6，1999
[22]US Patent No.5,583,351，Brown et al，Dec.10，1996
[23]US Patent No.5,809,052，Seko et al，Sep.15，1998
[24]US Patent No.5,715,264，Patel et al，Feb 3，1998
[25]US Patent No.5,708,674，Beernink et al，Jan.13，1998
[26]US Patent No.5,386,428，Thornton et al，Jan.31，1995
[27]US Patent No.5,323,411，Shirasoka et al，Jun.21，1994
[28]US Patent No.4,976,539，Carlson et al，Dec.11，1990
[29]US Patent No.4,947,401，Hinata et al，Aug.7，1990
[30]US Patent No.4,817,104，Yaneya et al，Mar.28，1989
[31]US Patent No.4,799,229，Miyazawa et al，Jun.17，1989
[32]US Patent No.4,794,609，Hara et al，Dec.27，1988
[33]US Patent No.4,744,088，Heinen et al，May 10，1988
其他文件
[34]J.W.Goodman，Introduction to Fourier Optics，McGraw-Hill，1996，Chapter7，pp.172-214
[35]Jansen et al，“Visible Laser and Laser Array Sources forProjectionDisplays”，Proc.of SPIE Vol.6135，2006
[36]Poynton，Charles，“Digital Video and HDTV：Algorithms andInterfaces”，SanFrancisco：Morgan Kaufmann，2003.pp.252-253
[37]Chow et al，“Semiconductor-Laser Physics”，Springer 1997
[38]Robert W.Boyd，“Nonlinear Optics-Second Edition”，Academic Press2003
[39]M.Elexe et al，“Wafer Bonding：Application and Technology”，Springer2004
[40]A.Thelen，“Design of Optical Interface Coatings”，McGraw-Hill，Chapter 2，pp.5-24
[41]M.Born et al，“Principles of Optics”，Cambridge University Press，Chapter 8，pp.439-443
附图说明
本发明在附图的图表中通过示例的方式而非限制的方式说明，附图中相同的标号指相似的元件。
图1A和1B图示现有技术成像器的投影显示器架构背景。
图2A图示本发明的量子光子成像器(Quantum Photonic imager)器件的等视轴图(isometric view)。
图2B图示构成本发明的量子光子成像器器件的发射表面的多色像素的等视轴图。
图2C图示本发明的量子光子成像器器件的顶视图。
图2D图示本发明的备选量子光子成像器器件的等视轴图。
图3图示多色像素激光器堆叠的横截面视图。
图4A图示本发明的量子光子成像器器件的红色激光二极管结构的详细横截面视图。
图4B图示本发明的量子光子成像器器件的绿色激光二极管结构的详细横截面视图。
图4C图示本发明的量子光子成像器器件的蓝色激光二极管结构的详细横截面视图。
图4D图示本发明的量子光子成像器器件的备选红色激光二极管结构的详细横截面视图。
图5A图示本发明的量子光子成像器器件的红色激光二极管结构的能带图。
图5B图示本发明的量子光子成像器器件的绿色激光二极管结构的能带图。
图5C图示本发明的量子光子成像器器件的蓝色激光二极管结构的能带图。
图6A图示多色像素侧壁的水平横截面视图。
图6B图示多色像素侧壁的垂直横截面视图。
图6C图示多色像素侧壁接触通孔布局。
图7图示多色像素接触盘(contact pad)布局。
图8A图示多色像素输出波导的垂直横截面视图。
图8B图示多色像素输出波导的水平横截面视图。
图9A图示由本发明的多色激光成像器发射的光的强度轮廓。
图9B图示本发明的多色激光成像器的垂直波导可以设置而成多种图案。
图10A图示本发明的量子光子成像器器件的数字半导体结构的垂直横截面。
图10B图示使本发明的量子光子成像器器件的光子和数字半导体结构接口的接触金属层的布局。
图10C图示在本发明的量子光子成像器器件内用于功率信号的金属层的布局。
图10D图示在本发明的量子光子成像器器件内用于路由负载(load)和启动(enable)信号的金属层的布局。
图10E图示在本发明的量子光子成像器器件内用于路由数据和控制信号的金属层的布局。
图11A图示本发明的量子光子成像器器件的数字控制逻辑。
图11B图示与构成本发明的量子光子成像器器件的每个像素关联的数字逻辑单元。
图12图示用于制造本发明的量子光子成像器器件的半导体工艺流程。
图13图示使用本发明的量子光子成像器器件作为数字图像源的示范性投影机的横截面视图。
图14A图示本发明的量子光子成像器器件的色域(color gamut)。
图14B图示使用本发明的量子光子成像器器件的示范性像素的合成。
图15A图示本发明的量子光子成像器器件的图像数据处理器相伴器件的框图。
图15B图示量子光子成像器器件时序图。
具体实施方式
在本发明的下列详细说明中对“一个实施例”或“实施例”的提及意思是与实施例有关的描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在该详细说明的各种不同地方中短语“在一个实施例中”的出现不必定都是指相同的实施例。
发射成像器在本文中描述。在下列说明中，为了解释的目的，阐述许多具体细节以便提供本发明的全面理解。然而，对于本领域内技术人员将是明显的，本发明可以采用不同的特定细节而实施。在其他情况下，结构和器件采用框图形式示出以便避免使本发明模糊不清。
QPI架构
本文描述的称为“量子光子成像器”(QPI)的发射多色数字图像形成器件是包括多色激光发射器的单片阵列的半导体器件。本发明的量子光子成像器由多个发射多色像素构成，由此在一个实施例中每个像素包括红(R)、绿(G)和蓝(B)发光激光二极管的堆叠。每个所述像素的多色激光垂直于量子光子成像器器件的表面通过多个垂直波导(其光学地耦合于构成每个像素的每个R、G和B激光二极管的光学限制区域)发射。构成量子光子成像器器件的多个像素由绝缘半导体材料的侧壁在光和电上分离，电互连(通孔)嵌入在该绝缘半导体材料中，这些电互连用于路由电流到每个像素的组成激光二极管。构成量子光子成像器器件的多个像素中的每个像素电耦合于控制逻辑电路，其路由(使能够)电流信号到它的组成红(R)、绿(G)和蓝(B)激光二极管中的每个。与多个像素关联的驱动逻辑电路形成驱动逻辑阵列，其与红(R)、绿(G)和蓝(B)激光二极管的堆叠接合在一起以形成多色激光像素和驱动电路的单片阵列。
图2A、2B和2C图示本发明的量子光子成像器器件200的优选实施例。图2A图示量子光子成像器器件200的等视轴图，而图2B图示其中一个它的组成像素230的等视轴图并且图2C是示出构成量子光子成像器器件200的像素230的阵列和放置在像素阵列外围的数字控制逻辑229的顶视图图示。
如在图2A中图示的，量子光子成像器器件200将由两个半导体结构构成：即光子半导体结构210和数字半导体结构220。半导体结构210和220通过芯片级接合或晶圆级接合而接合在一起以形成在图2A中图示的量子光子成像器器件200。构成量子光子成像器器件200的两个半导体结构中的每个半导体结构进一步由多个半导体层构成。如在图2A中图示的，量子光子成像器器件200的数字半导体结构220在表面面积上将典型地大于光子半导体结构210以允许数字控制逻辑229和焊盘(bonding pad)221放置成可在该器件的顶侧被接入，功率和图像数据信号通过数字控制逻辑229和焊盘221而提供给该器件。光子半导体结构210由多个发射多色像素构成而数字半导体结构220由向光子半导体结构210提供功率和控制信号的数字驱动逻辑电路构成。
图2B是构成本发明的一个实施例的量子光子成像器器件200的其中一个像素230的半导体结构的剖面等视轴图示。如在图2B中图示的，每个像素230将具有提供相邻像素之间的光和电分离的侧壁235。如将在随后的段落中更详细说明的，向像素230的光子半导体结构210部分供应功率信号所需要的电互连将嵌入像素侧壁235内。
如在图2B的像素等视轴剖视图中图示的，在像素230内部之内的光子半导体结构210的部分将由垂直堆叠的半导体衬底240、红(R)激光二极管多层231、绿(G)激光二极管多层232和蓝(B)激光二极管多层233构成。构成量子光子成像器器件200的每个像素230的激光将在垂直于该器件顶面的平面的方向(在下文中称为垂直方向)上通过多个垂直波导290而发射，每个垂直波导290光学耦合于每个激光二极管231、232和233的光学谐振器(optical resonator)(或光学限制区域)。多个垂直波导290将形成激光发射器阵列，其限定构成本发明的量子光子成像器器件200的每个像素230的激光发射横截面(或光学特性)。垂直堆叠激光二极管231、232和233并且使垂直波导290与堆叠的激光二极管231、232和233中每个的光学谐振器(或光学限制区域)光学耦合的本发明的新方法将使这些激光二极管产生的多色激光能够通过垂直波导290的阵列而发射，从而使构成本发明的量子光子成像器器件200的像素230成为发射多色激光像素。
图2C是示出包括多色像素230的2维阵列(形成该器件的发射表面)的光子半导体结构210的顶部和延伸超出光子半导体结构210的区域以给予器件焊盘221需要的面积和器件控制逻辑229的布局面积的数字半导体结构220的顶部的顶视图图示。本发明的量子光子成像器200的优选实施例的像素230的典型尺寸将在10×10微米的范围中，使提供VGA分辨率(640×480像素)的量子光子成像器器件200的发射表面是6.4×4.8mm。光子半导体结构210的实际尺寸在每侧上将延伸超出发射表面面积几个附加像素，使光子半导体结构210的典型尺寸在6.6×5mm的范围中并且数字半导体结构220将延伸超出该面积以给予控制逻辑229和器件焊盘221的布局面积，使提供VGA分辨率的量子光子成像器器件200的典型尺寸在7.6×6mm的范围中。
已经描述本发明的量子光子成像器器件200的下面的架构，下列段落提供它的组成部件及其制造方法的详细说明。
QPI半导体结构
图3是形成本发明的量子光子成像器器件200的半导体多结构的横截面视图图示。相同的标号用于相同的项目，然而在像素230形成之前红、绿和蓝激光二极管半导体结构将分别称为多层激光二极管结构250、260和270。
根据本发明的量子光子成像器器件200的制造方法的优选实施例，多层激光二极管结构250、260和270将使用适当的半导体工艺单独制造为半导体晶圆，然后后处理以形成晶圆尺寸多层堆叠光子半导体结构210，其包含如在图3中图示的金属和绝缘层。晶圆尺寸多层堆叠光子半导体结构210然后将进一步后处理以形成像素的侧壁235(其构形激光二极管231、232和233)和像素的垂直波导290，如在图2B中图示的。此外，数字半导体结构220将也使用适当的半导体工艺单独制造为半导体晶圆，然后与多层堆叠光子半导体结构210晶圆级或芯片级接合以形成在图2A中图示的量子光子成像器器件200。下列段落描述多层激光二极管结构250、260和270和数字半导体结构220的详细设计规范以及形成本发明的量子光子成像器器件200需要的晶圆后处理和制造流程的详细设计规范。
图3的图示示出由半导体结构210和220构成的量子光子成像器器件200，其中这两个半导体结构中的每个进一步由多个半导体层构成。如在图3中图示的，光子半导体结构210由硅(Si)衬底240和由电介质绝缘体(例如二氧化硅(SiO2))的层241、251、261和271分离的三个多层激光二极管结构250、260和270的堆叠构成，该电介质绝缘体每个优选地150-200nm厚，其提供三个多层激光二极管结构250、260和270每个之间的顶部和底部电绝缘。
光子半导体结构210内还包括分别构成红色多层激光二极管250的p接触和n接触金属层的金属层252和253、分别构成绿色多层激光二极管260的p接触和n接触金属层的金属层262和263以及分别构成蓝色多层激光二极管270的p接触和n接触金属层的金属层272和273。每个金属层252、253、262、263、272和273优选地是150-200nm厚的半导体互连金属化层，其具有低电子迁移和应力迁移特性，例如金锡(Au-Sn)或金钛(Au-Ti)多层金属化等。金属化层252、253、262、263、272和273将还包括扩散势垒(diffusion barrier)，其将防止金属化层过度扩散进入绝缘层241、252、261和271。
如在图3中图示的，半导体结构210和220之间的界面在光子半导体结构210侧是金属层282，而在数字控制结构220侧是金属层222。金属层282和222都将蚀刻以在两个半导体结构210和220之间包含电互连焊盘。金属层222还将包含器件焊盘221。
绝缘层241、251、261和271以及金属化层252、253、262、263、272和273将使用例如化学气相沉积(CVD)等典型的半导体气相沉积工艺沉积。两层241和252将直接沉积在Si衬底层240上，并且所得的多层堆叠240-241-252然后使用直接晶圆接合、扩散接合或阳极接合技术或类似技术晶圆级接合到红色激光二极管结构250的p层。
所得的半导体多层结构然后用作衬底，层253、251和262将使用例如CVD或类似技术等气相沉积技术沉积在其上，并且所得的多层堆叠240-241-252-250-253-251-262然后用直接晶圆接合、扩散接合或阳极接合技术或类似技术晶圆级接合到绿色激光二极管结构260的p层，以及移除绿色激光二极管之前在其上形成的衬底。
所得的半导体多层结构然后用作衬底，层263、261和272将使用例如CVD或类似技术等气相沉积技术沉积在其上，并且所得的多层堆叠240-241-252-250-253-251-262-260-263-261-272然后用直接晶圆接合、扩散接合、阳极接合技术或类似技术晶圆级接合到蓝色激光二极管结构270的p层，以及移除蓝色激光二极管之前在其上形成的衬底。
所得的半导体多层结构然后用作衬底，层273、271和282将使用例如CVD或类似技术等气相沉积技术沉积在其上。金属层282然后使用半导体光刻工艺蚀刻以形成焊盘图案并且蚀刻的区域用绝缘体材料(优选地SiO2)重新填充并且表面然后被抛光和清洁。所得的光子半导体结构210然后使用倒装芯片接合技术晶圆级接合到数字半导体结构220的对应焊盘表面。
激光二极管多层结构
每个多层半导体结构250、260和270将是使用众所周知的外延沉积工艺(通常称为金属有机化学气相沉积(MOCVD))各自在它自己的衬底上作为独立晶圆生长的多量子阱(MQW)双异质结构半导体激光二极管。还可以使用例如液相外延(LPE)、分子束外延(MBE)、金属有机气相外延(MOVPE)、氢化物气相外延(HVPE)、氢化物金属有机气相外延(H-MOVPE)等其他沉积工艺或其他已知的晶体生长工艺。
红色激光二极管
图4A图示本发明的量子光子成像器器件200的红色激光二极管结构250的多层横截面的示范性实施例。图4A的多层半导体结构是基于磷化物的，其中它的参数选择成使得由红色激光二极管结构250产生激光将具有615nm的主波长。如在图4A中示出的，厚度100nm的n掺杂GaAs的衬底移除蚀刻停止层412在厚(大约2000nm)GaAs衬底410上生长，GaAs衬底410如较早说明的将在红色激光二极管结构250晶圆级接合到多层堆叠240-241-252后被蚀刻掉。n掺杂GaAs蚀刻停止层412将具有大约8×1018cm-3的硅(Si)或硒(Se)掺杂。厚GaAs衬底用于确保在其上高质量epi层的生长。
在衬底移除蚀刻停止层412上沉积n型Al0.5In0.5P或(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5超晶格(SL)的包层414，其将典型地是120nm厚并且具有1×1018cm-3的Si或Se掺杂。在包层414上沉积100nm厚n型(Al0.55Ga0.45)0.5In0.5P波导层416，其将典型地被硅(Si)或硒(Se)掺杂到至少1×1018cm-3。在波导层416上沉积由多个Ga0.6In0.4P量子阱层420构成的红色激光二极管250的有源区(active region)421，这些量子阱层420被围在Al0.5In0.5P势垒层418内，它们分别典型地以最小0.01×1018cm-3和0.1×1018cm-3的水平被硅(Si)或硒(Se)掺杂。如在图4A中示出的，量子阱层420和势垒层418的厚度分别选择为4.8nm和4nm，然而这些层的厚度可以增加或减小以便精细调整红色激光二极管250的发射特性。
尽管图4A示出由三个量子阱构成的红色激光二极管250的有源区421，使用的量子阱的数量可以增加或减小以便精细调整红色激光二极管250的发射特性。此外，红色激光二极管250的有源区421还可以由大量的量子线或量子点代替量子阱构成。
在有源区421上面沉积140nm厚p型(Al0.55Ga0.45)0.5In0.5P波导层422，其将典型地以至少1×1018cm-3的水平被镁(Mg)掺杂。在波导层422上沉积23nm厚Al0.5In0.5P反隧穿层(anti-tunneling layer)424，其具有至少1×1018cm-3的镁掺杂水平。在反隧穿层424上沉积厚度25nm的电子阻挡层(electron blocker layer)426，其由Ga0.5In0.5P量子阱和Al0.5In0.5P势垒的交替层构成，Ga0.5In0.5P量子阱和Al0.5In0.5P势垒每个以至少1×1018cm-3的水平被镁掺杂。电子阻挡层426被包含以便减小电子漏电流，其将减小红色激光二极管结构250的阈值电流和运行温度。
在电子阻挡层426上沉积120nm厚p型Al0.5In0.5P或(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5SL包层428，其将典型地以至少0.5×1018cm-3的水平被镁掺杂。在包层428上沉积100nm厚p型GaAs接触层429，其将以至少1×1018cm-3的水平被镁重掺杂。如较早说明的，接触层429将是用于红色激光二极管结构250和多层堆叠240-241-252的晶圆级接合的界面层。
多层416-421-422对于本领域内技术人员称为红色激光二极管250的光学谐振器或光学限制区域，由MQW有源区421产生的红色激光将被限制在其内。如将在随后的段落中说明的，由红色激光二极管250产生的光将从量子光子成像器器件200的表面通过垂直波导290垂直发射，该垂直波导290光学耦合于红色激光二极管250的光学限制多层416-421-422。
绿色激光二极管
图4B图示本发明的量子光子成像器器件200的绿色激光二极管结构260的多层横截面的示范性实施例。图4B的多层半导体结构是基于氮化物的，其中它的参数选择成使得由绿色激光二极管结构260产生激光将具有520nm的主波长。如在图4B中示出的，厚度100nm并且以6×1018cm-3的Si掺杂的n掺杂In0.05Ga0.95N的衬底移除蚀刻停止层432在厚GaN衬底430上生长，其如较早说明的该厚GaN衬底430将在绿色激光二极管结构260晶圆级接合到多层堆叠240-241-252-250-253-251-262后被蚀刻掉。n掺杂In0.05Ga0.95N蚀刻停止层432将具有6×1018cm-3的硅(Si)掺杂。尽管图4B示出是GaN的衬底430，InGaN材料合金也可以用于衬底430。
在衬底移除蚀刻停止层432上沉积n型Al0.18Ga0.82N/GaN SL的包层434，其将典型地是451nm厚并且具有2×1018cm-3的Si掺杂。在包层434上沉积98.5nm厚n型GaN波导层436，其将典型地以6.5×1018cm-3的水平被Si掺杂。在波导层436上沉积由多个In0.535Ga0.465N量子阱层450构成的绿色激光二极管260的有源区，该量子阱层450每个以0.05×1018cm-3的水平被Si掺杂并且被围在In0.04Ga0.96N势垒层438(每个以6.5×1018cm-3的水平被Si掺杂)内。如在图4B中示出的，量子阱层450和势垒层438的厚度分别选择为5.5nm和8.5nm，然而这些层的厚度可以增加或减小以便精细调整绿色激光二极管260的发射特性。
尽管图4B示出由三个量子阱构成的绿色激光二极管260的有源区431，使用的量子阱的数量可以增加或减小以便精细调整绿色激光二极管260的发射特性。此外，绿色激光二极管260的有源区431还可以由大量的量子线或量子点代替量子阱构成。
在有源区431上面沉积8.5nm厚p型GaN波导层452，其将典型地以50×1018cm-3的水平被镁(Mg)掺杂。在波导层452上沉积20nm厚Al0.2Ga0.8N电子阻挡层454，其具有大约100×1018cm-3的镁(Mg)掺杂水平。电子阻挡层454被包含以便减小电子漏电流，其将减小绿色激光二极管结构260的阈值电流和运行温度。
在电子阻挡层454上面沉积90nm厚p型GaN波导层456，其将典型地以75×1018cm-3的水平被镁(Mg)掺杂。在波导层456上沉积451nm厚p型Al0.18Ga0.82N/GaN SL包层458，其将典型地以75×1018cm-3的水平被镁掺杂。在包层458上沉积100nm厚p型GaN接触层459，其以75×1018cm-3的水平被镁(Mg)掺杂。如较早说明的，接触层459将是用于绿色激光二极管结构260和多层堆叠240-241-252-250-253-251-262的晶圆级接合的界面层。
多层436-431-452对于本领域内技术人员已知为绿色激光二极管260的光学谐振器或光学限制区域，由MQW有源区431产生的绿色激光将被限制在其内。如将在随后的段落中说明的，由绿色激光二极管260产生的光将从量子光子成像器器件200的表面通过光学耦合于绿色激光二极管260的光学限制多层436-431-452的垂直波导290垂直发射。
蓝色激光二极管
图4C图示本发明的量子光子成像器器件200的蓝色激光二极管结构270的多层横截面的示范性实施例。图4C的多层半导体结构是基于氮化物的，其中它的参数选择成使得由蓝色激光二极管结构270产生的激光将具有460nm的主波长。如在图4C中示出的，厚度100nm以6×1018cm-3的水平Si掺杂的n掺杂In0.05Ga0.95N的衬底移除蚀刻停止层462在厚GaN衬底460上生长，该厚GaN衬底460如较早说明的将在蓝色激光二极管结构270晶圆级接合到多层堆叠240-241-252-250-253-251-262-260-263-261-272后蚀刻掉。n掺杂In0.05Ga0.95N蚀刻停止层462将具有6×1018cm-3的硅(Si)掺杂。尽管图4C示出是GaN的衬底460，InGaN材料合金也可以用于衬底460。
在衬底移除蚀刻停止层462上沉积n型Al0.18Ga0.82N/GaN SL的包层464，其将典型地是451nm厚并且具有2×1018cm-3的Si掺杂。在包层464上沉积98.5nm厚n型GaN波导层466，其将典型地以6.5×1018cm-3的水平被Si掺杂。在波导层466上沉积由多个In0.41Ga0.59N量子阱层470构成的蓝色激光二极管270的有源区，该量子阱层470每个以0.05×1018cm-3的水平被Si掺杂并且被围在每个以6.5×1018cm-3的水平Si掺杂的In0.04Ga0.96N势垒层468内。如在图4C中示出的，量子阱层470和势垒层468的厚度分别选择为5.5nm和8.5nm，然而这些层的厚度可以增加或减小以便精细调整蓝色激光二极管270的发射特性。
尽管图4C示出由三个量子阱构成的蓝色激光二极管270的有源区461，使用的量子阱的数量可以增加或减小以便精细调整蓝色激光二极管270的发射特性。此外，蓝色激光二极管270的有源区461还可以由大量的量子线或量子点代替量子阱构成。
在有源区461上面沉积8.5nm厚p型GaN波导层472，其将典型地以50×1018cm-3的水平被镁(Mg)掺杂。在波导层472上沉积20nm厚Al0.2Ga0.8N电子阻挡层474，其具有大约100×1018cm-3的镁(Mg)掺杂水平。电子阻挡层474被包含以便减小电子漏电流，其将减小蓝色激光二极管结构270的阈值电流和运行温度。
在电子阻挡层474上面沉积90nm厚p型GaN波导层476，其将典型地以75×1018cm-3的水平被镁(Mg)掺杂。在波导层476上沉积451nm厚p型Al0.18Ga0.82N/GaN SL包层478，其将典型地以75×1018cm-3的水平被镁掺杂。
在包层478上沉积100nm厚p型GaN接触层479，其以75×1018cm-3的水平被镁掺杂。如较早说明的，接触层479将是用于蓝色激光二极管结构270和多层堆叠240-241-252-250-253-251-262-260-263-261-272的晶圆级接合的界面层。
多层466-461-472对于本领域内技术人员已知为蓝色激光二极管270的光学谐振器或光学限制区域，由MQW有源区461产生的蓝色激光将被限制在其内。如将在随后的段落中说明的，由蓝色激光二极管270产生的光将从量子光子成像器器件200的表面通过光学耦合于蓝色激光二极管270的光学限制多层466-461-472的垂直波导290垂直发射。
量子光子成像器器件200的多层红色激光二极管结构250的基于氮化物的备选示范性实施例在图4D中图示。作为基于氮化物的，图4D的多层红色激光二极管结构250的备选示范性实施例将具有与图4B的基于氮化物的绿色激光二极管结构260和图4C的蓝色激光二极管结构270类似的设计规定，其中不同的是它的层参数将选择成使得产生的激光将具有615nm的主波长。图4D的备选的基于氮化物的多层红色激光二极管结构250将通过增加多个量子阱419的铟含量到0.68而成为可能。尽管图4D示出由三个量子阱构成的它的有源区，使用的量子阱的数量可以增加或减小以便精细调整红色激光二极管250的发射特性。此外，在图4D中图示的红色激光二极管250的备选示范性实施例的有源区还可以由大量的量子线或量子点代替量子阱构成。尽管图4D示出是GaN的衬底480，InGaN材料合金也可以用于衬底480。
QPI色域
如将随后说明的，由量子光子成像器器件200的前述示范性实施例中对激光二极管250、260和270指定的三个颜色所限定的色域将获得相对于例如HDTV和NTSC等彩色图像显示器的规定标准的扩展色域(宽色域)。具体地，在量子光子成像器器件200的前述示范性实施例中对激光二极管250、260和270指定的三个颜色将获得差不多是由NTSC标准限定的色域的200％的色域。
由本发明的量子光子成像器器件200获得的色域可以通过增加包含在光子半导体结构210内的激光二极管的数量超出在前述示范性实施例中对激光二极管250、260和270指定的三个颜色而进一步扩展成包括超过可见色域的90％以获得超宽色域能力。具体地当构成量子光子成像器器件200的堆叠激光二极管的数量增加至包括黄色(572nm)激光二极管半导体结构(其放置在红色和绿色激光二极管结构250和260之间)和青色(488nm)激光二极管半导体结构(其放置在绿色激光二极管结构260和蓝色激光二极管结构270之间)从而使量子光子成像器器件200由涵盖红色(615nm)、黄色(572nm)、绿色(520nm)、青色(488nm)和蓝色(460nm)的波长的五个激光二极管结构的堆叠构成时，由量子光子成像器器件200发射的光的色域可以进一步扩展成获得超宽色域。通过该五个激光二极管半导体结构210的堆叠，本发明的量子光子成像器器件200将能够产生涵盖超过可见色域的90％的超宽色域。
尽管在量子光子成像器器件200的光子半导体结构210的前述示范性实施例中，激光二极管结构250、260和270的波长分别选择为615nm、520nm和460nm，本领域内技术人员将知道如何使用除对前述示范性实施例的激光二极管结构250、260和270选择的那些之外的其他的波长值来遵照本发明的教导。此外，尽管在量子光子成像器器件200的前述示范性实施例中，光子半导体结构210由三个激光二极管结构250、260和270构成，本领域内技术人员将知道如何使用超过三个激光二极管结构来遵照本发明的教导。此外，尽管在量子光子成像器器件200的前述示范性实施例中，光子半导体结构210由采用在图3中图示的顺序堆叠的三个激光二极管结构250、260和270构成，本领域内技术人员将知道如何采用以不同顺序堆叠的激光二极管结构来遵照本发明的教导。
激光二极管能带
图5A、图5B和图5C分别图示基于磷化物的红色激光二极管结构250和基于氮化物的绿色激光二极管260和蓝色激光二极管270的前述示范性实施例的能带。在图5A、图5B和图5C中示出的能带从左到右图示每层的厚度以及从底部到顶部图示能量。厚度和能级意在示出定性值而不是确切厚度和能级的定量测量。然而，在图5A、图5B和图5C中的标号分别对应于在图4A、图4B和图4C中的层的标号。如这些图图示的，p型和n型包层的能级在能量上限制p型和n型波导层以及多个量子阱能级(quantum well level)。因为多个量子阱的能级代表局部低的能级，如在图5A、图5B和图5C中图示的，电子将被限制在量子阱内以待与对应的空穴高效地复合以产生光。
参照图5A，反隧穿层424的厚度选择成使得它足够大而能够防止电子隧穿然而足够小而能够在电子阻挡层426的超晶格结构内保持电子相干性。为了降低发射激光的阈值(lasing threshold)，电子阻挡层426、454和474分别在激光二极管结构250、260和270的示范性实施例中使用。如在图5A中图示的，在红色激光结构250中使用的电子阻挡层426由多个采用p掺杂区域实现的并且具有在波导层422和包层428的能级之间交替的能级的量子势垒(MQB)构成。MQB电子阻挡层426的包含由于电子在MQB中的量子干涉而相当大地改善了电子限制，引起在波导-包层界面处势垒高度的巨大增加，这相当大地抑制电子漏电流。如在图5B和5C中图示的，在绿色激光结构260和蓝色激光结构270中使用的电子阻挡层放置在p型波导层的两段之间并且具有相当大地高于波导层以及包层的能级以便相当大地改善了电子限制并且随之抑制了电子漏电流。
像素侧壁
构成量子光子成像器器件200的多个像素230由像素侧壁235在光和电上分离，像素侧壁235由绝缘半导体材料构成并且垂直电互连(接触通孔)嵌入其中用于路由电流到每个像素的组成激光二极管。图6A是构成量子光子成像器器件200的多个多色像素230中的一个的水平横截面视图，其图示像素侧壁235的内部结构。如在图6A中图示的，像素侧壁235限定多色像素230的边界并且由嵌入介电材料(例如SiO2等)的侧壁内部237的金属接触通孔236构成。
图6B是像素侧壁235中的一个的垂直横截面视图，其图示多层光子结构210和侧壁235之间的界面。在图6A和图6B中图示的像素侧壁235将通过在多层光子结构210中蚀刻1微米宽的槽的正交方网格而形成。这些槽将被蚀刻成等于像素宽度的间距(其在量子光子成像器器件200的该示范性实施例中选择为10微米)和从焊盘层282开始并且在SiO2绝缘层241结束的深度。蚀刻的槽然后用低介电常数(低k)绝缘材料(例如SiO2或掺杂硅碳的氧化硅(SiOC)等)再填充然后再蚀刻以形成接触通孔236的150nm宽的槽。接触通孔236的再蚀刻槽然后使用气相沉积技术(例如CVD或类似技术)用金属(例如金锡(Au-Sn)或金钛(Au-Ti)等)再填充以获得具有金属化层252、253、262、263、272和273的接触。
为像素侧壁235蚀刻的槽可具有如在图6B中图示的平行侧或可如使用的蚀刻工艺控制的稍稍倾斜。尽管任何适当的半导体蚀刻技术可用于蚀刻侧壁235和接触通孔236的槽，一个示范性蚀刻技术是干法蚀刻技术，例如基于氯化物的化学辅助离子束蚀刻(基于Cl的CAIBE)。然而，可使用例如反应离子蚀刻(RIE)或类似技术等其他蚀刻技术。
如上文描述的像素侧壁235的形成在多层光子结构210的形成期间采用多个中间阶段进行。图6C是嵌入像素侧壁235内的接触通孔236的垂直横截面视图。如在图6C中图示的，每个接触通孔236将由分别用于红色激光二极管结构250p接触和n接触的段254和256、分别用于绿色激光二极管结构260p接触和n接触的段264和266、分别用于蓝色激光二极管结构270p接触和n接触的段274和276这六段构成。
在多层结构240-241-252-250如较早说明地形成后，像素侧壁235的槽从红色激光二极管多层250的侧部被双蚀刻到多层结构中(其中在金属层252下面和上面具有第一和第二停止蚀刻层)。蚀刻的槽然后用例如SiO2等绝缘材料再填充然后再蚀刻(其中停止蚀刻层是金属层252)并且用接触金属材料再填充以如在图6C中图示的形成接触通孔254的基底段。
在接触层253和绝缘层251沉积后，像素侧壁235的槽被双蚀刻到沉积层中(其中在金属层253下面和上面具有第一和第二停止蚀刻层)，用绝缘材料再填充，再蚀刻(其中停止蚀刻层是金属层253)并且用接触金属材料再填充以如在图6C中图示的形成接触通孔256的基底并且延伸接触通孔254。
在接触层262沉积并且绿色激光二极管结构260与多层结构接合后，像素侧壁235的槽从绿色激光二极管多层260的侧部被双蚀刻到形成的多层结构中(其中在金属层262下面和上面具有第一和第二停止蚀刻层)。蚀刻的槽然后用例如SiO2等绝缘材料再填充然后再蚀刻(其中停止蚀刻层是金属层262)并且用接触金属材料再填充以如在图6C中图示的形成接触通孔264的基底段并且延伸接触通孔254和256。
在接触层263和绝缘层261沉积后，像素侧壁235的槽被双蚀刻到沉积层中(其中在金属层263下面和上面具有第一和第二停止蚀刻层)，用绝缘材料再填充，再蚀刻(其中停止蚀刻层是金属层263)并且用接触金属材料再填充以如在图6C中图示的形成接触通孔266的基底段并且延伸接触通孔254、256和264。
在接触层272沉积并且蓝色激光二极管结构270与多层结构接合后，像素侧壁235的槽从蓝色激光二极管多层270的侧部被双蚀刻到形成的多层结构中，其中在金属层272下面和上面具有第一和第二停止蚀刻层。蚀刻的槽然后用例如SiO2等绝缘材料再填充然后再蚀刻(其中停止蚀刻层是金属层272)并且用接触金属材料再填充以如在图6C中图示的形成接触通孔274的基底段并且延伸接触通孔254、256、264和266。
在接触层273和绝缘层271沉积后，像素侧壁235的槽被双蚀刻到沉积层中(其中在金属层273下面和上面具有第一和第二停止蚀刻层)，用绝缘材料再填充，再蚀刻(其中停止蚀刻层是金属层263)并且用接触金属材料再填充以如在图6C中图示的形成接触通孔276的基底段并且延伸接触通孔254、256、264、266和274。
在像素侧壁235形成后，金属层282将沉积然后蚀刻以形成金属接触(其通过接触通孔254、256、264、266、274和276而建立)之间的分离槽，并且蚀刻的槽然后用例如SiO2等绝缘材料再填充然后抛光以形成在图7中图示的像素接触盘700。像素接触盘700将形成光子半导体结构210和数字半导体结构220之间的接触界面。
垂直波导
在如上文说明的像素侧壁235形成后，光子半导体结构210将由形成的侧壁235分隔为电和光分离的方形区域，这些区域限定光子半导体结构的个体像素230。每个形成的像素230的光子半导体结构于是将由激光二极管半导体结构250、260和270的部分构成并且将分别标为231、232和233。
除了在电和光上分离量子光子成像器器件200的多色像素230，由例如SiO2等介电材料构成的且具有嵌入它的内部的在图6C中图示的金属通孔236的像素侧壁235将还形成光学屏障，它们将光学地密封构成每个多色像素230的激光二极管结构250、260和270的光学限制区域的部分中每个部分的垂直边缘。也就是说，在激光二极管结构250、260和270之间中的绝缘和金属接触层连同在像素侧壁235内的绝缘和接触通孔将形成垂直堆叠多色激光二极管谐振器的阵列，这些多色激光二极管谐振器在水平以及垂直平面上光和电分离。这样的电和光分离将最小化像素230之间任何可能的电或光串扰并且允许在阵列内的每个像素以及在每个像素内的每个激光二极管是单独可寻址的。从每个像素230输出的激光将通过垂直波导290的阵列被垂直发射，这些垂直波导290光学耦合于形成每个像素230的垂直堆叠激光二极管231、232和233中的每个的光学限制区域。
图8A和图8B分别图示构成本发明的量子光子成像器器件200的像素230中的一个的垂直波导的阵列的垂直波导290中的一个的垂直和水平横截面视图。如在图8A和图8B中图示的，每个垂直波导290将沿它的垂直高度与构成像素230的三个垂直堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域光学耦合。如在图8A和图8B中图示的，每个垂直波导290将由将包围在多层包层292内的波导芯291构成。像素的波导290的阵列将典型地被蚀刻通过光子多层结构210的Si衬底240侧，它们的内部然后将被涂覆有多层包层292并且这些波导然后将用介电材料再填充以形成垂直波导芯291。尽管适当的半导体蚀刻技术可用于蚀刻垂直波导290，一个示范性蚀刻技术是干法蚀刻技术，例如基于氯化物的化学辅助离子束蚀刻(基于Cl的CAIBE)。然而，可使用例如反应离子蚀刻(RIE)或类似技术等其他蚀刻技术。尽管任何适当的半导体涂覆技术可用于形成垂直波导290的芯291和多层包层292，一个示范性层沉积技术是等离子辅助化学气相沉积(PE-CVD)。蚀刻用于垂直波导290的槽优选地将具有根据在激光二极管堆叠中各个激光二极管的递增波长的稍稍倾斜的侧，如在图8A中图示的。
如在图8A和图8B中图示的，每个垂直波导290将典型地具有环形横截面并且它的垂直高度将延伸Si衬底240的厚度加上构成像素230的三个垂直堆叠激光二极管231、232和233的相加厚度。优选地像素的垂直波导290在与每个激光二极管231、232和233的耦合区域的中心处的直径(折射率引导直径)将等于相应激光二极管的波长。
垂直波导的第一实施例
在本发明的量子光子成像器器件200的一个实施例中像素的垂直波导290的芯291将“消散场耦合(evanescence field coupled)”于形成单个像素230的堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域。在该实施例中垂直波导包层292将由50nm至100nm厚的绝缘材料(例如SiO2等)的外层293和高反射金属(例如铝(Al)、银(Ag)或金(Au))的内层294构成。垂直波导290的芯291可以被空气填充或用例如SiO2、氮化硅(Si3N4)或五氧化钽(TaO5)等介电材料填充。通过该实施例的消散场耦合，限制在每个激光二极管231、232和233的光学限制区域内的一部分激光将耦合进入垂直波导290的电介质芯291，其中它将通过在波导包层292的高反射金属内包层294上的反射而被垂直引导。
在本发明的量子光子成像器器件200的该实施例中，构成每个像素230的堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域和它的组成垂直波导290之间的耦合将由于横跨金属内包层294的光子隧穿而发生。当波导包层292的反射金属内包层294的厚度选择为足够小于消散场向波导包层292的反射金属内包层294中的穿透深度时，将发生这样的光子隧穿。也就是说，与限制在堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域内的光关联的能量将在它返回进入堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域之前并且当反射金属层294的厚度足够小时被传输进入金属内包层294一短的距离，该能量的一部分将耦合进入垂直波导芯291并且将通过在波导包层292的高反射金属内包层294上的反射而被垂直引导并且垂直于量子光子成像器器件200的表面发射。
从堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域传输到反射金属层294中的消散场将指数衰减并且将具有平均穿透深度“d”，其由：
给出，其中λ是耦合光的波长，n0和n1分别是外包层293和内包层294的折射率，并且θi是从激光二极管231、232和233的光学限制区域到内包层294上的光入射角。
如由公式(1)指出的，对于给定的n0、n1和θi，消散场穿透深度随光波长λ的减小而减小。为了使用将有效地耦合由激光二极管231、232和233产生的三个不同波长的内包层294的一个厚度值，内包层294的厚度将使用公式(1)选择，其中λ的值是与由堆叠激光二极管231、232和233产生的最短波长关联的波长，其在前述实施例的情况下是与蓝色激光二极管233关联的波长。当内包层294的厚度基于该准则选择时，由堆叠激光二极管231、232和233产生的光将耦合进入垂直波导290，将分别是由堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域和垂直波导290之间的界面反射的光的强度的0.492、0.416和0.368。当内包层294的厚度增加时，耦合进入垂直波导290的光量将按比例减少。内包层294向激光二极管231、232和233的光学限制区域和向垂直波导芯291的反射率将分别由：
给出，其中n2是垂直波导芯291的折射率并且k1是内包层294的吸收系数。
在本发明的耦合消散场的垂直波导290的上文示范性实施例中，其中SiO2用作外包层293以及Si3N4用作波导芯291材料，50nm厚银(Ag)内包层294将耦合激光二极管231、232和233的光学限制区域和垂直波导290之间的界面上入射的激光的大约36％，同时在垂直波导290的内部内获得大约62％的反射率。应该注意到没有耦合进入垂直波导290的那部分光将被内包层294吸收(大约0.025)或将被回收进入激光二极管231、232和233的光学限制区域，其中它将被激光二极管231、232和233的有源区放大并且再耦合进入垂直波导290。
垂直波导的第二实施例
在本发明的量子光子成像器器件200的另一个实施例中，像素的垂直波导290的芯291将通过各向异性多层薄包层的使用而耦合于形成单个像素230的堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域。在该上下文中“各向异性”的意思是反射/透射特性在垂直波导290和堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域之间的界面的任一侧将是不对称的。该实施例的最简单的实现将是使用具有介于波导芯291和激光二极管231、232和233的光学限制区域的折射率之间的折射率值并且具有优选地用介电材料(优选地具有至少等于堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域的折射率的折射率)填充的波导芯291的单个薄包层293。
薄介电多层涂层的反射和透射特性在参考文献[39]中详细描述。在法向入射角，在激光二极管231、232和233的光学限制区域和包层293之间的界面的反射率将由：
给出，其中n0、n1和n2分别是堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域的、包层293和波导芯291的折射率。当在激光二极管231、232和233的光学限制区域和包层293之间的界面的入射角增加时，反射率增加直到当达到临界角时所有光被完全反射。因为临界角取决于横跨界面的折射率的比率，当该比率选择成使得激光二极管231、232和233的光学限制区域和包层293之间的界面的临界角大于波导芯291和包层293之间的临界角时，一部分光将耦合进入波导芯291并且将由像素的垂直波导290通过全内反射(TIR)被折射率引导以垂直于量子光子成像器器件200的表面发射。
在垂直波导290通过多层薄包层的使用的耦合的上文示范性实施例中，其中大约100nm厚的SiO2用作包层293并且二氧化钛(TiO2)用作波导芯291材料，在激光二极管231、232和233的光学限制区域和垂直波导290之间的界面上入射的激光的大约8.26％将耦合进入波导芯291并且由像素的垂直波导290通过全内反射被折射率引导以垂直于量子光子成像器器件200的表面发射。
与前面的实施例的消散场耦合比较，垂直波导290通过多层薄包层的使用的耦合将耦合来自堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域的更少量的光进入波导芯291，但耦合的光当它穿越垂直波导290的长度时将不经历任何损失(因为光被TIR引导)，因此大约相同量的光将通过垂直波导290垂直于量子光子成像器器件200的表面而输出。应该注意到没有被内包层293耦合进入垂直波导290的那部分光(其在该示例的情况下将是91.74％)将被回收进入激光二极管231、232和233的光学限制区域，其中它将被激光二极管231、232和233的有源区放大并且再耦合进入垂直波导290。
尽管在垂直波导290通过多层薄包层的使用的耦合的上文示范性实施例中，仅举例说明单层，多个薄包层可以用于改变耦合进入垂直波导290的光强与被回收回到激光二极管231、232和233的光学限制区域中的光强的比率。例如当两个薄包层(其中外包层是150nm厚Si3N4和内包层是100nm厚SiO2)协同TiO2波导芯291使用时，在激光二极管231、232和233的光学限制区域和垂直波导290之间的界面上入射的激光的大约7.9％将耦合进入波导芯291并且由像素的垂直波导290TIR引导以垂直于量子光子成像器器件200的表面被发射。使用的薄包层的数量的选择、它们的折射率和厚度是可以利用以精细调整像素的垂直波导290的耦合特性并且进而精细调整量子光子成像器器件200的总性能特性的设计参数。
垂直波导290的第三实施例
在本发明的量子光子成像器器件200的另一个实施例中像素的垂直波导290的芯291将通过非线性光学(NLO)包层的使用而耦合于形成单个像素230的堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域。该实施例的主要优势是它将使本发明的量子光子成像器器件200能够作为锁模激光发射器件操作(锁模使激光器件能够发射超短的光脉冲)。作为该实施例实现的量子光子成像器器件200的锁模操作的结果，量子光子成像器器件200将获得提高的功耗效率和更高的峰均发射光强度。该实施例的锁模操作将与前面实施例的垂直波导耦合方法结合而包含在像素的垂直波导290的包层292内。
该实施例将通过如图8B中图示的在堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域和外包层293之间增加薄外包层295实现，该薄外包层295在下文将称为门包层。门包层295将是例如单晶聚PTS聚丁二炔(PTS-PDA)或聚二噻吩并噻吩(PDTT)或其类似物等的NLO材料的薄层。这样的NLO材料的折射率n将不是独立于入射光的常数，相反它的折射率随入射光的强度I增加而改变。对于这样的NLO材料，折射率n遵循与入射光强度的下列关系：
n＝n0+χ(3)I (4)
在公式(4)中，χ(3)是NLO材料的三阶非线性极化率并且n0是NLO材料对入射光强度I的低值展现的线性折射率值。在该实施例中线性折射率n0和构成门包层295的NLO材料的厚度选择成使得在低入射光强度I，大致上来自堆叠激光二极管231、232和233的光学限制区域在多层包层292上入射的光的全部都将反射回并且回收进入激光二极管231、232和233的光学限制区域，其中它将被激光二极管231、232和233的有源区放大。
当在激光二极管231、232和233的光学限制区域内的光强度由于积分光通量而增加时，门包层295的折射率n将根据公式(4)改变，引起回收回激光二极管231、232和233的光学限制区域中的光强度与耦合进入垂直波导290的光强的比率减小，从而引起在激光二极管231、232和233的光学限制区域内积分的光通量的一部分耦合进入垂直波导290并且垂直于量子光子成像器器件200的表面发射。
当光耦合进入波导290时，在激光二极管231、232和233的光学限制区域内的积分光通量将减小，引起在门包层295上入射的光的强度I降低，其进而将引起折射率n将根据公式(4)改变，引起回收回到激光二极管231、232和233的光学限制区域中的光强度与耦合进入垂直波导290的光强的比率增加，从而引起在激光二极管231、232和233的光学限制区域内的光通量积分的循环被重复。
实际上包含该实施例的NLO的多层包层的使用将引起像素的激光二极管231、232和233的光学限制区域作为光子容器(photoniccapacitor)操作，这些光子电容器将周期性地积分由像素的激光二极管231、232和233在周期间产生的光通量，在这些周期期间积分光通量耦合进入垂直波导290并且在量子光子成像器器件200的像素230的表面发射。
当NLO门包层295与前面的实施例的垂直波导290耦合示例的多层薄包层结合使用时，耦合性能将是同等的，不同在于耦合进入垂直波导290和在像素230的表面发射的光将作为一串脉冲出现。当具有大约100nm的厚度的PTS-PDA的NLO门包层295与大约100nm厚的SiO2内包层293结合使用并且二氧化钛(TiO2)用作波导芯291材料时，从像素230的表面发射的光脉冲将典型地具有在大约20ps至30ps的范围中的持续时间与在大约50ps至100ps的范围中的脉冲间时间段。与NLO门包层295结合使用的薄包层的数量的选择、它们的折射率和厚度是可以利用以精细调整像素的垂直波导290的耦合特性以及从像素230发射的多色激光的脉冲特性并且随之精细调整量子光子成像器器件200的总性能特性的设计参数。
垂直波导290的第四实施例
垂直波导290的第四实施例在图2D中可见。在该实施例中，波导在每个激光二极管的光学限制区域的末端结束，以致在放置在堆叠的顶部的激光二极管结束的波导将耦合仅来自该激光二极管的光并且在从堆叠中的最高激光二极管的第二个激光二极管结束的波导将耦合来自第一和第二激光二极管的光并且在从堆叠的顶部的第三个激光二极管结束的波导将耦合来自堆叠中第一、第二和第三激光二极管的光。优选地这些波导将是直的，非锥形的。这些波导也可被空气填充或用例如SiO2等合适的电介质填充。使用这些不同高度的波导，从堆叠中第一激光二极管耦合的光量将高于从堆叠中第二激光二极管耦合的光量，并且从堆叠中第二激光二极管耦合的光量将高于从堆叠中第三激光二极管耦合的光量。因为满意的色域将包括比红更多的绿和比蓝更多的红，可以放置绿色二极管在顶部、红色在中间而蓝色在堆叠的底部。
像素波导阵列
如在前面的论述中说明的，构成量子光子成像器器件200的每个像素230将包括多个垂直波导290，由像素的激光二极管231、232和233产生的激光将通过这些垂直波导290在垂直于量子光子成像器器件200的表面的方向上发射。多个像素的垂直波导290将形成发射器阵列，由像素的激光二极管231、232和233产生的光将通过发射器阵列发射。考虑到前面的前三个实施例的垂直波导290光耦合方法，从每个像素的垂直波导290发射的光将具有高斯横截面，其在它的半最大强度处具有大约±20度的角宽度。在量子光子成像器器件200的优选实施例中，多个像素的垂直波导290将采用选择成减小从像素230的表面发射的光的最大发散角(准直角)的数量和图案来设置，以提供横过像素的区域的均匀亮度并且最大化像素亮度。
在使用相控发射器(phased emitter array)阵列的众所周知理论(参考文献[41])时，在包括N个像素的垂直波导290的子午面内由像素230发射的光的角强度将由：
I(θ)＝E(θ){J1[aX(θ)]/aX(θ)}2{Sin[NdX(θ)]/Sin[dX(θ)]}2 (5.a)
给出，其中：
X(θ)＝(πSinθ)/λ (5.b)
J1(.)是贝塞尔函数，λ是由像素的垂直波导290发射的光的波长，a是垂直波导290的直径，d是像素的垂直波导290之间的中心到中心距离，并且E(θ)是从每个像素的垂直波导290发射的光的强度轮廓，其如较早说明的将典型地是高斯轮廓(在它的半最大强度处具有大约±20度的角宽度)。优选地参数a(像素的垂直波导290在与每个激光二极管231、232和233的耦合区域的中心处的直径(折射率引导直径))将等于相应激光二极管的波长。参数d(像素的垂直波导290之间的中心到中心距离)的典型值将是至少1.2a并且它的具体值将选择以精细调整像素230的发射特性。
图9A图示在包含像素的对角线的子午面内在像素230发射的波长的多个值处的由10×10微米像素230发射的光的角强度，这些像素包括9×9均匀间隔的垂直波导290(具有如上文规定的直径a和中心到中心d＝2a)的阵列。具体地，在图9A中轮廓910、920和930图示由像素230在红色波长(615nm)、绿色波长(520nm)和蓝色波长(460nm)发射的光的角强度。如在图9A中图示的，由像素230并且随之由量子光子成像器200发射的多色激光将具有紧密准直的发射模式，其中准直角良好地在±5°内，从而使量子光子成像器器件200具有大约4.8的光学f/#。
在像素230表面内的垂直波导290的图案可以调整以获得在量子光子成像器器件200的光学f/#方面所要求的发射特性。在形成垂直波导290的图案中重要的设计准则是以要求的光学f/#产生均匀发射同时在垂直波导290的阵列蚀刻后为像素的发光激光二极管231、232和233保留足够面积。图9B图示在像素230表面内的垂直波导290的若干可能的图案，其可以与本发明的量子光子成像器器件200结合使用。基于本发明的教导，本领域内技术人员将知道如何选择将产生最适合本发明的量子光子成像器器件200的计划应用的发光光学f/#的像素230表面内垂直波导290的图案。
数字结构
图10A图示量子光子成像器器件200的数字半导体结构220的垂直横截面。数字半导体结构220将用常规CMOS数字半导体技术制造，并且如在图10A中图示的将由多个金属层222、223、224和225(它们被例如SiO2绝缘半导体材料的薄层分离)和使用常规CMOS数字半导体技术沉积在Si衬底227上沉积的数字控制逻辑226构成。
如在图10B中图示的，金属层222将包含多个像素的接触盘图案，由此每个接触盘图案将大致上与在图7中图示的光子半导体结构210的像素接触盘图案的相同。如较早说明的，金属层222的多个像素接触盘图案将构成光子半导体结构210和数字半导体结构220之间的接合界面。金属层222将还在它的外围包含如在图2C中图示的整个量子光子成像器器件200的器件接触焊盘221。
图10C图示金属层223的布局，其包含指定用于分别分配功率和地线到像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的独立功率和接地金属轨线(rail)310、315和320，以及指定用于路由功率和地线到数字半导体结构220的数字逻辑部分的金属轨线325。图10D图示金属层224的布局，其包含指定用于分别分配数据410、更新415和清除420信号到数字控制逻辑半导体结构226部分(指定用于控制像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关状态)的独立金属迹线。图10E图示金属层225的布局，其包含指定用于分别分配负载510和启动520信号到数字控制逻辑半导体结构226部分(指定用于控制像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关状态)的独立金属迹线。
数字控制逻辑半导体结构226将由直接放置在光子半导体结构210下面的像素的数字逻辑部分228(图2B)和如在图2C中图示的放置在数字逻辑区域228外围的控制逻辑区域229构成。图11A图示数字控制逻辑半导体结构226的控制逻辑部分229的示范性实施例，其设计成分别接受红色、绿色和蓝色PWM串行位流输入数据和时钟信号425、426和427(其在量子光子成像器器件200外部产生)加上控制时钟信号428和429，并且将接受的数据和时钟信号转换为控制和数据信号410、415、420、510和520，它们通过互连金属层224和225路由到数字逻辑部分228。
数字控制逻辑半导体结构226的数字逻辑部分228将由像素逻辑单元的二维阵列构成，由此每个这样的逻辑单元将直接放置在构成量子光子成像器器件200的像素230中的一个的下面。图11B图示构成数字控制逻辑半导体结构226的数字逻辑部分228的数字逻辑单元300的示范性实施例。如在图11B中图示的，与构成量子光子成像器器件200的每个像素230关联的像素逻辑单元300将由分别与红色、绿色和蓝色像素的激光二极管231、232和233对应的数字逻辑电路810、815和820构成。如在图11B中图示的，数字逻辑电路810、815和820分别将接受控制和数据信号410、415、420、510和520并且基于接受的数据和控制信号将使功率和接地信号310、315和320到红色、绿色和蓝色像素的激光二极管231、232和233的连接性成为可能。
数字半导体结构220将制造为单片CMOS晶圆，其将包含多种数字半导体结构220(图2A)。如较早说明的，数字半导体结构220将使用晶圆级直接接合技术或类似技术与光子半导体结构210接合以形成集成多晶圆结构，其然后将在每个单个量子光子成像器器件200芯片区域的外围被蚀刻以便暴露器件接触焊盘221，然后将切割为在图2A和图2C中图示的个体量子光子成像器器件200芯片。备选地，数字半导体220晶圆将切割为一个个芯片并且分别地光子半导体结构210晶圆将也切割为一个个芯片，每个芯片具有包含需要数量的像素的激光二极管231、232和233的区域，然后每个光子半导体结构210芯片将使用倒装芯片技术或类似技术芯片级接合到数字半导体220芯片以形成在图2A和图2C中图示的单个量子光子成像器器件200。
QPI制造流程
图12是图示用于制造根据在前面的段落中描述的示范性实施例的量子光子成像器器件200的半导体工艺流程的流程图。如在图12中图示的，工艺以步骤S02开始并且继续到步骤S30，在此期间接合各种不同的晶圆并且沉积绝缘和金属层，形成互连通孔、侧壁和垂直波导。应该注意到激光二极管多层半导体结构250、260和270以及数字半导体结构220的半导体制造流程将分别进行并且在图12中图示的制造工艺流程以外，图12是意在图示接合这些晶圆并且形成像素结构230和互连的半导体工艺流程的示范性实施例。
在步骤S02，SiO2绝缘层241将沉积在基底Si衬底240晶圆上。在步骤S04将沉积p接触金属层，并且在步骤S06，所形成的堆叠将与激光二极管多层半导体晶圆接合并且激光二极管晶圆被向下蚀刻到停止蚀刻层。在步骤S08，像素侧壁槽被双蚀刻：首先向下蚀刻到在步骤S04中沉积的金属层前面的绝缘层，然后向下蚀刻到在步骤S04沉积的金属层，并且蚀刻的槽然后用SiO2再填充。在步骤S10，像素垂直接触通孔的槽被向下蚀刻到在步骤S04沉积的金属层，然后沉积薄绝缘层并且其被蚀刻以暴露沉积的通孔。在步骤S12，将沉积n接触金属层然后其被蚀刻以延伸像素的侧壁槽的高度。在步骤S14，沉积SiO2绝缘层，然后对将包含在量子光子成像器器件200中的每个激光二极管多层半导体晶圆重复进行步骤S04至S14的工艺流程。
在步骤S16，沉积用于形成接合接触盘700需要的金属层然后其被蚀刻以形成在图7中图示的接触盘图案。在步骤S20，垂直波导290被蚀刻通过所形成的多层结构的Si衬底侧以形成像素230的波导图案，例如在图9B中图示的那些。在步骤S22中，沉积波导包层292然后在步骤S24波导空腔用波导芯291材料再填充。在步骤S26，形成的多层激光二极管结构的Si衬底侧被抛光到光学质量并且按要求涂覆以形成量子光子成像器器件200的发射表面。步骤S02至S28将产生晶圆尺寸光子半导体结构210，其将在步骤S28与数字半导体结构220晶圆进行晶圆级盘侧接合。
在步骤S30，所得的多晶圆堆叠被蚀刻以暴露个体芯片量子光子成像器器件200的接触盘221并且多晶圆堆叠被切割为一个个量子光子成像器器件200的个体芯片。
步骤S30的工艺的备选方法将是将工艺步骤S02至S26形成的光子半导体结构210切割成量子光子成像器器件200需要的芯片尺寸并且分别切割数字半导体结构220晶圆为一个个芯片然后使用倒装芯片技术将两个芯片进行盘侧接合以形成量子光子成像器器件200的个体芯片。
QPI投影机
量子光子成像器器件200典型地将用作在正或背投显示系统中使用的数字图像投影机中的数字图像源。图13图示包含本发明的量子光子成像器器件200作为数字图像源的典型数字图像投影机800的示范性实施例。量子光子成像器器件200将与配套数字器件850(其将称为图像数据处理器并且在随后的段落中将在功能上描述)集成在印刷电路板上，配套数字器件850将用于将数字图像输入转换为到量子光子成像器器件200的PWM格式化输入。如在图13中图示的，量子光子成像器器件200的发射光学孔径将与投影光学透镜组810(其将放大由量子光子成像器器件200产生的图像到需要的投影图像尺寸)耦合。
如较早说明的，从量子光子成像器器件200发射的光将典型地包含在大约4.8的光学f/#内，其使得使用中等复杂性的少量透镜(典型地2或3个透镜)获得在20至50范围中的源图像放大是可能的。使用具有大约2.4的光学f/#的例如微反射镜、LCOS或HTPS成像器器件等现有数字成像器的典型的数字投影机将典型需要8个那么多的透镜以获得源图像放大的同等的水平。此外，使用例如微反射镜、LCOS或HTPS成像器器件等无源的(意思是反射或透射类型)数字成像器的典型数字投影机将需要复杂光学组件以照射成像器。相比之下，因为量子光子成像器器件200是发射成像器，使用量子光子成像器器件200的数字图像投影机800将不需要任何复杂的光学照明组件。放大所需要的透镜的数量的减少外加照明光学系统的消除将使得使用量子光子成像器器件200的数字图像投影机800比使用例如微反射镜、LCOS或HTPS成像器器件等现有数字成像器的数字投影机明显更不复杂并且随之更紧凑并且成本更低。
QPI器件效率
本发明的量子光子成像器器件200的重要方面是它的流明(亮度)性能和它的对应功耗。具有如分别在图4A、图4B和图4C中指定的前面的示范性实施例的激光二极管结构231、232和233的单个10×10微米像素230将分别消耗大约4.5μW、7.4μW和11.2μW以产生大约0.68μW、1.1μW和1.68μW的红色(615nm)、绿色(520nm)和蓝色(460nm)的辐射通量，其等于1毫流明的在8000K O 色温的光通量。也就是说，量子光子成像器器件200的单个10×10微米像素230将消耗大约23μW以产生大约1毫流明的在8000K O 色温的光通量，当像素放大到0.5×0.5毫米时其将足够提供超过1,200坎德拉/米2的亮度。在大多数现有商业显示器提供的亮度(其典型地范围在350坎德拉/米2至500坎德拉/米2之间)，量子光子成像器器件200的单个10×10微米像素230当尺寸上放大到0.5×0.5毫米时将消耗小于10μW，其差不多比现有商业显示器(例如使用微反射镜、LCOS或HTPS器件的PDP、LCD或投影显示器等)需要的功耗小一个半的数量级。
作为消除与在使用例如微反射镜、LCOS或HTPS成像器器件等现有数字成像器的所有投影机中需要的照明光学系统和成像器光学耦合关联的低效率的直接结果，当与现有数字成像器相比时本发明的量子光子成像器器件200将获得高得多的效率。具体地，与在图13中图示的使用本发明的量子光子成像器200的数字投影机800关联的损耗将限制到由于投影光学透镜组810引起的损耗，其将大约是4％。意味着在图13中图示的使用量子光子成像器200的数字投影机800的效率在投影的光通量与产生的光通量的比率方面将是大约96％，其相当大地高于由使用例如微反射镜、LCOS或HTPS成像器器件等现有数字成像器的投影机获得的小于10％的效率。
例如，在图13中图示的使用本发明的量子光子成像器200的具有一百万像素的数字投影机800将消耗大约25.4瓦以产生大约1,081流明的在8000K O 色温的光通量，其将足够以大约1,000坎德拉/米2的亮度在正投影屏幕上投影具有60”对角线的图像。当考虑典型的投影屏幕的效率时，数字投影机800的举出的示例将在背投影屏幕上投影具有大约560坎德拉/米2的亮度的图像。为了比较的目的，获得在350坎德拉/米2范围中的亮度的典型现有背投影显示器的功耗将超过250瓦，其指出使用量子光子成像器200作为图像源的数字投影机800将甚至以低得多的功耗获得比现有正和背投影显示器高得多的投影图像亮度。
QPI优势&应用
使用量子光子成像器器件200的数字图像投影机800的紧凑性和低成本特性当与量子光子成像器器件200的低功耗结合时将使设计和制造可以有效嵌入在例如蜂窝电话、膝上型PC或类似的移动装置等移动平台中的数字图像投影机成为可能。特别地，例如在图13中图示的具有640×480像素并且设计成获得±25度投影视场的使用本发明的量子光子成像器200的数字投影机800将达到大约15×15mm体积并且将消耗小于1.75瓦以投影具有大约200坎德拉/米2的亮度的18”投影图像对角线(为了参考的目的，膝上型PC的典型亮度是大约200坎德拉/米2)。
因为它的紧凑性和低功耗，本发明的量子光子成像器200将还适合近眼应用，例如头盔显示器和面罩(visor)显示器。此外，因为它的超宽范围能力，本发明的量子光子成像器200将还适合要求真实图像颜色渲染的应用，例如模拟器显示器和游戏显示器。
QPI操作
通过在前面的段落中描述的它的基于像素的激光产生能力，量子光子成像器器件200将能够转换从外部输入接收的数字源图像数据为光学图像，其将耦合进入如在图13中图示的投影机800的投影光学系统。在使用本发明的量子光子成像器器件200以合成源图像时，每个图像像素的明度(luma)(亮度)和色度(颜色)分量将通过对应像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关占空比的分摊设置而同时合成。具体地，对于每个源图像像素，像素的色度分量将通过设置对应像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关占空比为相对比(其反映像素的需要颜色坐标)而合成。相似地，对于每个源图像像素，像素的明度分量将通过设置对应像素的发光红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关占空比为集合开关占空比值(collective on/off duty cycle value)(其反映像素的需要亮度)而合成。也就是说，每个源图像像素的像素的明度和色度分量将通过控制量子光子成像器器件200的对应像素的发光红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关占空比和同时性而合成。
通过控制像素的激光二极管231、232和233(具有在前面的段落中描述的量子光子成像器器件200的示范性实施例的选择的波长：对于像素的红色激光二极管231是615nm，对于像素的绿色激光二极管232是520nm，对于像素的蓝色激光二极管233是460nm)的开关占空比和同时性，本发明的量子光子成像器器件200将能够合成任何在图14A中图示的参照CIE XYZ颜色空间的其固有色域905内的像素的颜色坐标。具体地，量子光子成像器器件200像素的激光二极管231、232和233的示范性实施例的前述操作波长将分别限定如在图14A中图示的参照CIE XYZ颜色空间的其固有色域905的顶点902、903和904。
源图像的具体色域将典型地基于例如NTSC和HDTV标准等图像颜色标准。为了比较的目的，NTSC308和HDTV309的显示色域标准也在图14A上作为参考示出以图示由基色波长(对于红色在615nm，绿色在520nm和蓝色在460nm)限定的量子光子成像器器件200的示范性实施例的固有色域305将包括NTSC308和HDTV309色域标准并且将扩展超过这些色域标准相当大的量。
考虑在图14A中图示的量子光子成像器器件200的扩展固有色域305，源图像数据将必须从它的参考色域(例如在图14A中对于NTSC308和HDTV309色域所图示的)映射(转换)到量子光子成像器器件200的固有色域305。这样的色域转换将通过对每个源图像像素的[R、G和B]分量应用下列矩阵变换完成：
其中3×3变换矩阵M将从在给定的参考颜色空间(例如CIE XYZ颜色空间等)内的源图像色域的白色点和基色的坐标和量子光子成像器器件200的白色点和基色902、903和904(图14B)的坐标的色度值计算出。由公式(6)限定的矩阵变换的结果将关于量子光子成像器器件200的固有色域305来限定源图像像素的分量[RQPI，GQPI，BQPI]。
图14B图示由公式(6)限定的矩阵变换关于由顶点902、903和904限定的量子光子成像器器件200固有色域305来限定两个示范性像素906和907的源图像像素的分量[RQPI，GQPI，BQPI]的结果。如在图14B中图示的，值[RQPI，GQPI，BQPI]将跨越整个色域305，使量子光子成像器器件200能够合成源图像的像素[R，G，B]值，其具有比由NTSC308和HDTV309色域提供的色域宽得多的色域(图14A)。由于更宽的色域标准和宽色域数字图像和视频输入内容变为可用的，使用本发明的量子光子成像器200的数字投影机800将准备采用这样的宽色域格式投影源图像和视频内容。在此期间，量子光子成像器200的宽色域能力将允许它以比在较早段落中举例的示范性值甚至更低的功耗合成具有现有色域(例如NTSC308和HDTV309色域等)的数字图像和视频输入。
在源图像中的每个像素的[R，G，B]值将使用由公式(6)限定的变换映射(转换)到量子光子成像器器件200的固有色域305(颜色空间)。不失一般性地，在假设源图像的白色点具有[R，G，B]＝[1，1，1]时，一直满足条件将源图像中的每个像素的[R，G，B]值除以白色点的[R，G，B]值，对于每个源图像像素由公式(6)限定的变换的结果将是具有范围在黑色的[0，0，0]和白色的[1，1，1]之间的值的矢量[RQPI，GQPI，BQPI]。上文的表示具有好处：由值[RQPI，GQPI，BQPI]限定的量子光子成像器器件200的固有色域305的基色902、903和904与该像素的之间的在参考颜色空间(例如CIE XYZ颜色空间等)内的距离也限定它的相应红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关占空比值：
λR＝RQPI
λG＝GQPI (7)
λB＝BQPI
其中λR、λG和λB分别指示合成构成源图像的像素中的每个的[R，G，B]值所需要的量子光子成像器器件200红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的各个像素230的开关占空比。
典型源图像数据输入(不管静态图像还是动态视频图像)将由以例如60Hz或120Hz的帧率输入的图像帧构成。对于给定的源图像帧率，合成源图像像素的[R，G，B]值所需要的量子光子成像器器件200分别红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233相应像素230的开时间将是由值λR、λG和λB限定的帧持续时间的分数。
为了解决可能由构成光子半导体结构210的半导体材料特性的可能变化引起的可能像素到像素亮度变化，在将典型地出现在较早描述的器件制造步骤完成时的量子光子成像器器件200的测试期间，将测量器件流明轮廓(luminance profile)并且将对每个像素计算亮度均匀性权重因子。亮度均匀性权重因子将存储为查找表(LUT)并且由量子光子成像器器件200配套图像数据处理器850应用。当考虑这些亮度均匀性权重因子时，量子光子成像器器件200的每个像素230的开时间将由：
ΛR＝KRλR
ΛG＝KGλG (8)
ΛB＝KBλB
给出，其中KR、KG和KB分别是量子光子成像器器件200像素的每个红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的亮度均匀性权重因子。
由公式(8)表示的构成量子光子成像器器件200的每个像素230的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开时间值将使用常规脉冲宽度调制(PWM)技术转换为串行位流并且连同像素地址(构成量子光子成像器器件200的像素阵列内的相应像素的行和列地址)和适当的同步时钟信号以源图像的帧率输入到量子光子成像器器件200。
转换图像源数据为量子光子成像器器件200需要的输入信号将由配套图像数据处理器850根据公式(6)至(8)进行。图15A和图15B分别图示量子光子图像数据处理器850的框图和与它的与量子光子成像器器件200的接口关联的时序图。参照图15A和图15B，SYNC&控制模块851将接受与源图像或视频输入关联的帧同步输入信号856并且产生帧处理时钟信号857和PWM时钟858。PWM时钟858率将由源图像或视频输入的帧率和字长指定。在图15B中图示的PWM时钟858率反映以120Hz和16位字长操作的量子光子成像器200和配套图像数据处理器850的示范性实施例。本领域内技术人员将知道如何使用本发明的教导以使量子光子成像器200和它的配套图像数据处理器850支持具有与在图15B中反映的那些不同的帧率和字长的源图像或视频输入。
与帧时钟信号857同步地，颜色空间转换模块852将接受源图像或视频数据的每个帧，并且使用源输入色域坐标将执行由公式(6)限定的数字处理以映射每个源输入像素[R，G，B]值到像素坐标值[RQPI，GQPI，BQPI]。使用源图像或视频数据输入的白色点坐标，颜色空间转换模块852然后将使用公式(7)转换每个像素值[RQPI，GQPI，BQPI]到量子光子成像器200的对应像素230的分别红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关占空比值λR、λG和λB。
值λR、λG和λB然后将由均匀性校正模块853使用且与存储在均匀性轮廓LUT854中的像素亮度权重因子KR、KG和KB结合以使用公式(8)产生量子光子成像器200的每个像素230的均匀性校正的开时间值[ΛR，ΛG，ΛB]。
由均匀性校正模块853产生的值[ΛR，ΛG，ΛB](其典型地对每个像素将采用三个16位字表示)然后由PWM转换模块855转换为三个串行位流，其将与PWM时钟同步提供给量子光子成像器200。由PWM转换模块855对每个像素230产生的三个PWM串行位流将向量子光子成像器器件200提供3位字，其中每个限定PWM时钟信号858的持续时间内像素的发光红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关状态。由PWM转换模块855产生的3位字将载入量子光子成像器器件200的数字半导体结构220的适当的像素地址并且将如较早说明的用于在PWM时钟信号858限定的持续时间内打开或关闭相应像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233。
在前面本发明的量子光子成像器器件200的操作的示范性实施例中，由像素[R，G，B]值指定的源图像像素颜色和亮度将使用量子光子成像器器件200的固有色域305的基色902、903和904直接合成以用于源图像中的每个个体像素。因为个体像素亮度和颜色直接合成，量子光子成像器器件200的该操作模式称为直接颜色合成模式。在量子光子成像器器件200的操作的备选示范性实施例中，源图像色域的基色首先使用量子光子成像器器件200的固有色域305的基色902、903和904合成，并且像素颜色和亮度然后使用源图像色域的合成基色来合成。在量子光子成像器器件200的该操作模式中，像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233集体将顺序地合成源图像的RGB基色。这将通过划分帧持续时间成三段来完成，由此每段将专用于产生源图像的一个基色并且使像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233中的每个的默认值(白色点)顺序地反映每个帧段中的一个源图像基色的坐标。专用于每个基色段的帧的持续时间和在该段期间像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的相对开时间值将基于需要的白色点色温来选择。因为个体像素亮度和颜色顺序合成，量子光子成像器器件200的该操作模式称为顺序颜色合成模式。
在量子光子成像器器件200的顺序颜色合成模式中，在帧内的PWM时钟周期的总数将分摊给三个基色子帧，其中一个子帧专用于源图像色域的R基色，第二个专用于源图像色域的G基色并且第三个专用于源图像色域的B基色。在R基色子帧、G基色子帧和B基色子帧期间量子光子成像器器件200像素的每个红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开时间将基于参考颜色空间内源图像基色和量子光子成像器器件200固有色域的基色之间的距离确定。这些开时间值然后将用源图像的相应像素的[R，G和B]值顺序调制。
量子光子成像器器件200的直接颜色合成模式和顺序颜色合成模式之间的区别在图15B中图示，其示出在各个情况下将提供给像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的启动信号。启动信号860的顺序图示像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233采用直接颜色合成模式的操作，其中源图像像素的像素的明度和色度分量将通过控制对应像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关占空比和同时性直接合成。启动信号870的顺序图示像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233采用顺序颜色合成模式的操作，其中源图像色域的基色将使用固有色域305的基色902、903和904合成并且源图像像素的明度和色度分量将使用源图像色域的合成基色顺序合成。
量子光子成像器器件200的直接颜色合成模式和顺序颜色合成模式将在获得的器件的操作效率方面不同，因为它们趋于要求不同的峰均功率驱动条件以获得同等的水平的图像亮度。然而在两种操作模式中本发明的量子光子成像器器件200将能够支持同等的源图像帧率和[R，G，B]字长。
QPI动态范围、响应时间、对比度和黑色水平
量子光子成像器器件200的动态范围能力(限定为可以在每个源图像像素的合成中产生的灰度水平的总数)将由可以支持的PWM时钟持续时间的最小值确定，其进而将由像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233的开关切换时间确定。在前面的段落中描述的光子半导体结构210的示范性实施例(图2A)将获得在持续时间上是一纳秒的分数的开关切换时间，使量子光子成像器器件200能够容易地获得16位的动态范围。为了比较，最近可用的显示系统以8位动态操作。此外，可以由光子半导体结构210获得的在持续时间上是一纳秒的分数的开关切换时间将还使量子光子成像器器件200能够获得在持续时间上是一纳秒的分数的响应时间。为了比较，可以由LCOS和HTPS型成像器获得的响应时间典型地是大约4至6毫秒并且微反射镜型成像器的响应时间典型地是大约一微秒。成像器响应时间在可以由显示系统产生的图像的质量上起关键作用，特别对于产生视频图像起关键作用。LCOS和HTPS型成像器的相对缓慢的响应时间将趋于在产生的视频图像中形成不期望的伪像。
数字显示器的质量还由它可以产生的对比度和黑色水平测量，其中对比度是在图像内白和黑区域的相对水平的测量而黑色水平是响应于黑色提交的输入而可以获得的最大的黑色。显示的对比度和黑色水平在使用例如微反射镜、LCOS或HTPS成像器等成像器的现有投影显示器中都相当大地降级(因为与这样的成像器关联的光子泄漏的相当高的水平)。对于这些类型的成像器典型的高光子泄漏是由从成像器像素的开状态到它的关状态的光泄漏引起的，从而引起对比度和黑色水平降级。当这样的成像器采用颜色顺序模式操作时该影响是更明显的。相比之下量子光子成像器器件200将不具有光子泄漏，因为它的像素的红色、绿色和蓝色激光二极管231、232和233开状态和关状态是大致上互斥的，使可以由量子光子成像器器件200获得对比度和黑色水平高出可以由微反射镜、LCOS或HTPS成像器获得的对比度和黑色水平若干数量级。
总的来说，本发明的量子光子成像器器件200克服其他成像器的弱点外加展现下列若干优势：
1.它需要低功耗，因为它的高效率；
2.它减小总尺寸并且相当大地降低投影系统的成本，因为它需要更简单的投影光学系统并且不需要复杂的照明光学系统；
3.它提供扩展的色域，使它能够支持下一代显示系统的宽色域要求；以及
4.它提供快速响应时间、扩展的动态范围，外加高对比度和黑色水平，其共同将相当大地提高显示图像的质量。
在前面的详细说明中，本发明已经参考其的具体实施例描述。然而，各种改动和变化可以对其做出而不偏离本发明更宽的精神和范围，这将是明显的。因此设计细节和图将认为是说明性的而不是限制性的意义。技术人员将认识到本发明的部分可与上文对于优选实施例描述的实现不同地实现。例如，技术人员将意识到本发明的量子光子成像器器件200可以实现且具有对下列各项的许多改变：构成光子半导体结构210的多层激光二极管的数量、多层激光二极管250、260和270的具体设计细节、垂直波导290的具体设计细节、与像素的垂直波导290的具体图案的选择关联的具体设计细节、半导体制造程序的具体细节、投影机800的具体设计细节、配套图像数据处理器器件850的具体设计细节、耦合图像数据输入到量子光子器件200需要的数字控制和处理的具体设计细节，和与构成量子光子器件200和它的配套图像数据处理器850的芯片组的选择的操作模式关联的具体设计细节。技术人员还将认识到可以对本发明的前述实施例的细节做出许多改变而不偏离其的基础原理和教导。因此本发明的范围应该仅由下列权利要求确定。

Claims (23)

1.一种用于形成多色数字图像的发射式器件，包括：
多色激光二极管半导体结构的二维阵列，由此每个多色激光二极管半导体结构包括：
垂直堆叠的多个激光二极管半导体结构，每个用于发射不同的颜色光，其中在多色激光二极管半导体结构的阵列内具有将每个多色激光二极管半导体结构与相邻多色激光二极管半导体结构电和光分离的垂直侧壁的网格；以及
多个垂直孔形式的垂直波导，每个垂直波导具有包层以及被填充有介电材料的芯，所述介电材料延伸进入所述激光二极管半导体结构的堆叠以通过消散场耦合而从所述激光二极管半导体结构的堆叠的限制区域提取光，以及使用所述波导中的全内反射发射光，所述波导组合来自不同的限制区域的光发射的不同的颜色，从所述激光二极管半导体结构的堆叠的第一表面垂直发射光；
所述激光二极管半导体结构的堆叠通过与所述激光二极管半导体结构的堆叠的第一表面相对的第二表面被堆叠到数字半导体结构上；以及
在所述数字半导体结构中的多个数字半导体电路，每个数字半导体电路被电耦合成从所述数字半导体结构的外围接收控制信号并且通过嵌入所述垂直侧壁内的垂直互连而被电耦合到所述多色激光二极管半导体结构以独立地控制每个所述多色激光二极管半导体结构的开关状态。
2.如权利要求1所述的器件，其中每个激光二极管半导体结构具有在其的顶部和底部上的金属层，相邻激光二极管半导体结构上的金属层由相应金属层之间的绝缘层分离。
3.如权利要求2所述的器件，其中所述金属层提供与每个堆叠的激光二极管半导体结构的正和负接触。
4.如权利要求3所述的器件，其中每个激光二极管半导体结构是单独可寻址的。
5.如权利要求1所述的器件，其中在其中具有垂直互连的所述垂直侧壁包括围绕每个二极管半导体结构的绝缘和金属交替层，由此在每个二极管半导体结构周围由所述金属层提供的光学分离是不间断的。
6.如权利要求1所述的器件，其中每个激光二极管半导体结构包括有源区和光学限制区域，每个激光二极管半导体结构的有源区由AlxIn1-xP、GaxIn1-xP或InxGa1-xN的多个半导体层构成并且形成多个量子阱、多个量子线或多个量子点。
7.如权利要求1所述的器件，其中每个激光二极管半导体结构包括有源区和光学限制区域，并且其中对于每个激光二极管半导体结构，至少一个垂直波导从所述激光二极管半导体结构的堆叠的第一表面延伸并且在这个激光二极管半导体结构的光学限制区域的末端结束。
8.如权利要求1所述的器件，其中所述垂直波导在所述二极管半导体结构表面区域内被间隔开以提供横跨每个二极管半导体结构区域的均匀亮度。
9.如权利要求1所述的器件，其中所述数字半导体结构响应于串行位流，以转换源数字图像数据输入为光学图像，由此每个所述多色激光二极管半导体结构具有反映由相应二极管半导体结构的源数字图像输入数据表示的颜色和亮度值的颜色和亮度的光，所述串行位流是多个位字的串行表示，其每个限定相应激光二极管半导体结构的颜色分量和亮度。
10.如权利要求1所述的器件，还包括配套器件用以接收图像源数据并且转换所述图像源数据为构成所述发射多色图像形成器件的激光二极管半导体结构的每个堆叠的激光二极管半导体结构的开关占空比值，所述配套器件包括：
颜色空间转换模块；
均匀性校正模块，包括权重因子查找表；
脉冲宽度调制转换模块；以及
同步和控制模块。
11.如权利要求10所述的器件，其中所述器件配置成接收在堆叠的激光二极管半导体结构的阵列中的每个颜色激光二极管半导体结构的串行数据流和每个激光二极管半导体结构的开关占空比控制的控制信号，所述配套器件配置成提供在堆叠的激光二极管半导体结构的阵列中的每个颜色激光二极管半导体结构的串行数据流和每个激光二极管半导体结构的开关占空比控制的控制信号。
12.一种用于形成多色数字图像的发射式器件，包括
多色激光二极管半导体结构的二维阵列，由此每个多色激光二极管半导体结构包括：
垂直堆叠的多个激光二极管半导体结构，每个用于发射不同的颜色光，其中在所述多色激光二极管半导体结构的阵列内具有将每个多色激光二极管半导体结构与相邻多色激光二极管半导体结构电和光分离的垂直侧壁的网格；以及
多个垂直孔形式的垂直波导，每个垂直波导具有包层以及被填充有介电材料的芯，所述介电材料延伸进入所述激光二极管半导体结构的堆叠以通过消散场耦合而从所述激光二极管半导体结构的堆叠的限制区域提取光，以及使用所述波导中的全内反射发射光，所述波导组合来自不同的限制区域的光发射的不同的颜色，从所述激光二极管半导体结构的堆叠的第一表面垂直发射光；
激光二极管半导体结构的所述堆叠通过与激光二极管半导体结构的所述堆叠的第一表面相对的第二表面堆叠并结合到数字半导体结构上；以及
在所述数字半导体结构中的多个数字半导体电路，每个数字半导体电路电耦合成从所述数字半导体结构的外围接收控制信号并且通过嵌入所述垂直侧壁内的垂直互连而电耦合于所述多色激光二极管半导体结构以单独控制所述多色激光二极管半导体结构中的每个的开关状态，
其中所述半导体层的组成使所述激光二极管半导体结构中的每个能够产生具有在包括430nm至650nm的可见光的范围内的波长的光。
13.如权利要求12所述的器件，其中所述半导体层的组成使每个多色激光二极管半导体结构能够发射包括红色、黄色、绿色、青色和蓝色波长的固有色域的多个基色的光。
14.如权利要求12所述的器件，其中每个激光二极管半导体结构包括有源区和光学限制区域，所述包层是多层包层，所述多层包层由介电材料的外包层和反射金属材料的内薄包层构成，所述内薄包层材料的厚度选择以允许由所述激光二极管半导体结构的有源区产生的并且限制在所述限制区域内的光的一部分被消散场耦合进入所述垂直波导的芯中并且从所述二维阵列的表面垂直发射。
15.如权利要求12所述的器件，其中每个激光二极管半导体结构包括有源区和光学限制区域，所述包层是多层包层，所述多层包层由介电材料的多个薄层构成，所述芯和所述多个薄包层的折射率和所述多个包层的厚度选择成允许由所述有源区产生的并且限制在所述限制区域内的光的一部分耦合进入所述垂直波导的芯中并且被折射率引导以及从所述二维阵列的表面垂直发射。
16.如权利要求12所述的器件，其中每个激光二极管半导体结构包括有源区和光学限制区域，所述包层是多层包层，所述多层包层包括非线性光学材料的薄层，其厚度和线性以及非线性折射率选择成当所述薄非线性包层的折射率响应于限制在所述限制区域内的光的强度上的变化而变化时引起由所述有源区产生的并且限制在所述限制区域内的光的耦合被抑制或被允许，由此引起被耦合进入由所述垂直波导引导的指引并且从所述二维阵列的表面垂直发射的光以按照由短间隔分离的短脉冲的方式发生。
17.如权利要求12所述的器件，其中每个激光二极管半导体结构包括有源区和光学限制区域，每个垂直波导具有环形横截面，其中在所述激光二极管半导体结构的所述限制区域中的每个内的耦合区域的中心处的折射率引导直径等于由相应有源区产生的光的波长。
18.如权利要求12所述的器件，其中多个二极管半导体结构的垂直波导采用选择成减小从所述二极管半导体结构的表面发射的光的最大发散角的数量和图案来设置，以提供横跨二极管半导体结构的区域的均匀亮度并且最大化二极管半导体结构亮度。
19.如权利要求12所述的器件，其中所述激光二极管半导体结构包括：
下列半导体合金材料中的一种或多种的多个半导体层：
AlxIn1-xP、(AlxGa1-x)yIn1-yP、GaxIn1-xP、AlxGa1-xN、AlxGa1-xN/GaN、InxGa1-xN、GaN；
每个在GaAs、GaN或InGaN的厚衬底层上的单独晶圆上形成；
每个包括相同的相应半导体衬底层材料类型的n型蚀刻停止层和p型接触层；
每个包括n型和p型波导层和包层，其限定它们相应光学限制区域；
每个具有至少一个被限定它们相应有源区的两个势垒层围绕的量子阱；以及
每个包括嵌入它们相应p型波导层内或在它们相应p型波导和包层之间的电子阻挡层。
20.如权利要求12所述的器件，其中多色激光二极管半导体结构的每个二维阵列从多个二维多色激光二极管半导体结构阵列的晶圆上切割下来，并且每个数字半导体结构从多个数字半导体结构的晶圆上切割下来，每个二维多色激光二极管半导体结构阵列与相应数字半导体结构芯片级接合。
21.如权利要求12所述的器件,其中接合于二维多色激光二极管半导体结构阵列的数字半导体结构包括：
多个二维像素逻辑单元阵列；
放置在所述像素逻辑单元阵列的外围的数字控制逻辑区域；
放置在所述数字控制逻辑区域的外围的多个器件接触盘；以及
多个金属层，配置成：
互连所述像素逻辑单元阵列与所述数字控制逻辑区域；
连接所述数字控制逻辑区域与所述多个器件接触盘；以及
互连所述像素逻辑单元阵列与所述二维多色激光二极管半导体结构阵列。
22.一种投影机，包括：
根据权利要求12-21之一的发射多色数字图像形成器件；以及
耦合于所述发射数字图像形成器件的发射孔径以放大由所述发射数字图像形成器件形成的图像尺寸的投影透镜组。
23.一种制作发射多色数字图像形成器件的方法，包括：
a)形成二维多色激光二极管半导体结构阵列的晶圆，由此每个多色激光二极管半导体结构包括：垂直堆叠的多个激光二极管半导体结构，每个用于发射不同的颜色，其中在所述多色激光二极管半导体结构阵列内具有将每个多色激光二极管半导体结构与相邻多色激光二极管半导体结构电和光分离的垂直侧壁的网格；多个垂直孔形式的垂直波导，每个垂直波导具有包层以及被填充有介电材料的芯，所述介电材料延伸进入所述激光二极管半导体结构的堆叠以通过消散场耦合而从所述激光二极管半导体结构的堆叠的限制区域提取光，以及使用所述波导中的全内反射发射光，所述波导组合来自不同的限制区域的光发射的不同的颜色，从所述激光二极管半导体结构的堆叠的第一表面校准光并且发射光，以及多个向每个激光二极管半导体结构提供电接触的接触盘；
b)形成数字半导体结构的晶圆，每个数字半导体结构具有在相应数字半导体结构中的多个数字半导体电路，每个数字半导体电路电耦合成从所述数字半导体结构的外围接收控制信号并且电耦合于接触盘以单独控制可连接到其上的所述多色激光二极管半导体结构中的每个的开关状态；
c)将二维多色激光二极管半导体结构阵列的晶圆和数字半导体结构的晶圆进行接触盘侧对接触盘侧的晶圆级接合；
d)蚀刻通过多色激光二极管半导体结构区域之间的光子半导体结构以暴露所述器件接触盘；以及
e)切割该接合的晶圆成一个个芯片以形成多个发射多色数字图像形成器件。
CN200880118773.2A 2007-09-27 2008-09-16 量子光子成像器及其制造方法 Expired - Fee Related CN101874330B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710532326.2A CN107257085A (zh) 2007-09-27 2008-09-16 量子光子成像器及其制造方法
CN201710532448.1A CN107257086A (zh) 2007-09-27 2008-09-16 量子光子成像器及其制造方法

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US97577207P 2007-09-27 2007-09-27
US60/975,772 2007-09-27
US60/975772 2007-09-27
US11/964642 2007-12-26
US11/964,642 US7623560B2 (en) 2007-09-27 2007-12-26 Quantum photonic imagers and methods of fabrication thereof
US11/964,642 2007-12-26
PCT/US2008/076568 WO2009042455A2 (en) 2007-09-27 2008-09-16 Quantum photonic imagers and mehods of fabrication thereof

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710532326.2A Division CN107257085A (zh) 2007-09-27 2008-09-16 量子光子成像器及其制造方法
CN201710532448.1A Division CN107257086A (zh) 2007-09-27 2008-09-16 量子光子成像器及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101874330A CN101874330A (zh) 2010-10-27
CN101874330B true CN101874330B (zh) 2017-07-28

Family

ID=40507858

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880118773.2A Expired - Fee Related CN101874330B (zh) 2007-09-27 2008-09-16 量子光子成像器及其制造方法
CN201710532448.1A Pending CN107257086A (zh) 2007-09-27 2008-09-16 量子光子成像器及其制造方法
CN201710532326.2A Pending CN107257085A (zh) 2007-09-27 2008-09-16 量子光子成像器及其制造方法

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710532448.1A Pending CN107257086A (zh) 2007-09-27 2008-09-16 量子光子成像器及其制造方法
CN201710532326.2A Pending CN107257085A (zh) 2007-09-27 2008-09-16 量子光子成像器及其制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (6) US7623560B2 (zh)
EP (2) EP3057185A1 (zh)
JP (1) JP5330395B2 (zh)
KR (4) KR101642005B1 (zh)
CN (3) CN101874330B (zh)
TW (1) TWI455083B (zh)
WO (1) WO2009042455A2 (zh)

Families Citing this family (139)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008025160A1 (de) * 2008-05-26 2009-12-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Projektor für kleinste Projektionsflächen und Verwendung einer Mehrfarben-LED in einem Projektor
US8970646B2 (en) * 2008-07-09 2015-03-03 Ostendo Technologies, Inc. Image construction based video display system
US8805134B1 (en) 2012-02-17 2014-08-12 Soraa Laser Diode, Inc. Methods and apparatus for photonic integration in non-polar and semi-polar oriented wave-guided optical devices
KR101473300B1 (ko) * 2008-08-21 2014-12-26 삼성전자주식회사 플립 칩 패키지 및 그의 제조 방법
US8546742B2 (en) 2009-06-04 2013-10-01 Zena Technologies, Inc. Array of nanowires in a single cavity with anti-reflective coating on substrate
US8299472B2 (en) 2009-12-08 2012-10-30 Young-June Yu Active pixel sensor with nanowire structured photodetectors
US9343490B2 (en) 2013-08-09 2016-05-17 Zena Technologies, Inc. Nanowire structured color filter arrays and fabrication method of the same
US9082673B2 (en) 2009-10-05 2015-07-14 Zena Technologies, Inc. Passivated upstanding nanostructures and methods of making the same
US8866065B2 (en) 2010-12-13 2014-10-21 Zena Technologies, Inc. Nanowire arrays comprising fluorescent nanowires
US8791470B2 (en) 2009-10-05 2014-07-29 Zena Technologies, Inc. Nano structured LEDs
US9406709B2 (en) 2010-06-22 2016-08-02 President And Fellows Of Harvard College Methods for fabricating and using nanowires
US8269985B2 (en) 2009-05-26 2012-09-18 Zena Technologies, Inc. Determination of optimal diameters for nanowires
US9299866B2 (en) 2010-12-30 2016-03-29 Zena Technologies, Inc. Nanowire array based solar energy harvesting device
US9000353B2 (en) 2010-06-22 2015-04-07 President And Fellows Of Harvard College Light absorption and filtering properties of vertically oriented semiconductor nano wires
US8735797B2 (en) 2009-12-08 2014-05-27 Zena Technologies, Inc. Nanowire photo-detector grown on a back-side illuminated image sensor
US8519379B2 (en) 2009-12-08 2013-08-27 Zena Technologies, Inc. Nanowire structured photodiode with a surrounding epitaxially grown P or N layer
US9478685B2 (en) 2014-06-23 2016-10-25 Zena Technologies, Inc. Vertical pillar structured infrared detector and fabrication method for the same
US8835831B2 (en) 2010-06-22 2014-09-16 Zena Technologies, Inc. Polarized light detecting device and fabrication methods of the same
US8889455B2 (en) 2009-12-08 2014-11-18 Zena Technologies, Inc. Manufacturing nanowire photo-detector grown on a back-side illuminated image sensor
US8229255B2 (en) 2008-09-04 2012-07-24 Zena Technologies, Inc. Optical waveguides in image sensors
US8748799B2 (en) 2010-12-14 2014-06-10 Zena Technologies, Inc. Full color single pixel including doublet or quadruplet si nanowires for image sensors
US8890271B2 (en) * 2010-06-30 2014-11-18 Zena Technologies, Inc. Silicon nitride light pipes for image sensors
US9515218B2 (en) 2008-09-04 2016-12-06 Zena Technologies, Inc. Vertical pillar structured photovoltaic devices with mirrors and optical claddings
US8507840B2 (en) 2010-12-21 2013-08-13 Zena Technologies, Inc. Vertically structured passive pixel arrays and methods for fabricating the same
US8274039B2 (en) 2008-11-13 2012-09-25 Zena Technologies, Inc. Vertical waveguides with various functionality on integrated circuits
DE102008054435A1 (de) * 2008-12-09 2010-06-10 Universität Zu Köln Organische Leuchtdiode mit optischem Resonator nebst Herstellungsverfahren
US8681185B2 (en) * 2009-03-05 2014-03-25 Ostendo Technologies, Inc. Multi-pixel addressing method for video display drivers
US8816249B2 (en) * 2009-04-28 2014-08-26 Industrial Technology Research Institute Apparatuses for fabricating patterns using laser diode
US10108079B2 (en) * 2009-05-29 2018-10-23 Soraa Laser Diode, Inc. Laser light source for a vehicle
US9250044B1 (en) 2009-05-29 2016-02-02 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser diode dazzling devices and methods of use
US9829780B2 (en) * 2009-05-29 2017-11-28 Soraa Laser Diode, Inc. Laser light source for a vehicle
US8427590B2 (en) * 2009-05-29 2013-04-23 Soraa, Inc. Laser based display method and system
DE102009030549A1 (de) * 2009-06-25 2010-12-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisches Projektionsgerät
US8217258B2 (en) 2010-07-09 2012-07-10 Ostendo Technologies, Inc. Alternating bias hot carrier solar cells
CN102593303A (zh) * 2011-01-05 2012-07-18 晶元光电股份有限公司 具有栓塞的发光元件
US8912017B2 (en) 2011-05-10 2014-12-16 Ostendo Technologies, Inc. Semiconductor wafer bonding incorporating electrical and optical interconnects
WO2012155858A1 (en) * 2011-05-19 2012-11-22 Versitech Ltd. Chip stacking
JP6095686B2 (ja) * 2011-12-06 2017-03-15 オステンド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド 空間光学型及び時空間光学型指向性光変調器
US8928969B2 (en) 2011-12-06 2015-01-06 Ostendo Technologies, Inc. Spatio-optical directional light modulator
US8854724B2 (en) 2012-03-27 2014-10-07 Ostendo Technologies, Inc. Spatio-temporal directional light modulator
DE102012206525B4 (de) * 2012-04-20 2023-03-09 Osram Gmbh Verfahren zum Bestrahlen einer bildgebenden Optik und Projektor
US8659686B1 (en) * 2012-05-07 2014-02-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Target detection systems and methods
US9179126B2 (en) 2012-06-01 2015-11-03 Ostendo Technologies, Inc. Spatio-temporal light field cameras
US10062334B2 (en) * 2012-07-31 2018-08-28 Apple Inc. Backlight dimming control for a display utilizing quantum dots
TWI620340B (zh) 2013-03-15 2018-04-01 傲思丹度科技公司 增強效能主動式像素陣列及用於達成其之磊晶成長方法
WO2014145003A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Ostendo Technologies, Inc. Dynamic gamut display systems, methods, and applications thereof
TWI625551B (zh) 2013-03-15 2018-06-01 傲思丹度科技公司 具有改良之視角深度及解析度之三維光場顯示器及方法
US9455374B2 (en) 2013-05-16 2016-09-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Integrated multi-color light emitting device made with hybrid crystal structure
EP2856917A1 (de) * 2013-10-01 2015-04-08 Luna Technology Systems LTS GmbH Brühmodul
US9154138B2 (en) 2013-10-11 2015-10-06 Palo Alto Research Center Incorporated Stressed substrates for transient electronic systems
US8897697B1 (en) 2013-11-06 2014-11-25 At&T Intellectual Property I, Lp Millimeter-wave surface-wave communications
JP6282357B2 (ja) 2014-01-06 2018-02-21 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド カラーガマットリサンプリングに基づく放送信号送受信方法及び装置
US10244223B2 (en) 2014-01-10 2019-03-26 Ostendo Technologies, Inc. Methods for full parallax compressed light field 3D imaging systems
FR3019380B1 (fr) * 2014-04-01 2017-09-01 Centre Nat Rech Scient Pixel semiconducteur, matrice de tels pixels, structure semiconductrice pour la realisation de tels pixels et leurs procedes de fabrication
US9494794B2 (en) 2014-09-02 2016-11-15 Ostendo Technologies, Inc. Split exit pupil heads-up display systems and methods
US10539791B2 (en) 2014-09-02 2020-01-21 Ostendo Technologies, Inc. Split exit pupil multiple virtual image heads-up display systems and methods
WO2016172385A1 (en) 2015-04-23 2016-10-27 Ostendo Technologies, Inc. Methods for full parallax compressed light field synthesis utilizing depth information
CN107431797B (zh) 2015-04-23 2019-10-11 奥斯坦多科技公司 用于全视差光场显示系统的方法和装置
US9780044B2 (en) 2015-04-23 2017-10-03 Palo Alto Research Center Incorporated Transient electronic device with ion-exchanged glass treated interposer
CN104795026A (zh) 2015-05-13 2015-07-22 京东方科技集团股份有限公司 全彩有机发光二极管像素的驱动电路及其驱动方法
US11063179B2 (en) 2015-06-05 2021-07-13 Ostendo Technologies, Inc. Light emitting structures with selective carrier injection into multiple active layers
US9577047B2 (en) * 2015-07-10 2017-02-21 Palo Alto Research Center Incorporated Integration of semiconductor epilayers on non-native substrates
US10304811B2 (en) * 2015-09-04 2019-05-28 Hong Kong Beida Jade Bird Display Limited Light-emitting diode display panel with micro lens array
US10032757B2 (en) 2015-09-04 2018-07-24 Hong Kong Beida Jade Bird Display Limited Projection display system
US10177127B2 (en) * 2015-09-04 2019-01-08 Hong Kong Beida Jade Bird Display Limited Semiconductor apparatus and method of manufacturing the same
EP3141941B1 (en) * 2015-09-10 2019-11-27 ams AG Semiconductor device with photonic and electronic functionality and method for manufacturing a semiconductor device
US10396240B2 (en) 2015-10-08 2019-08-27 Ostendo Technologies, Inc. III-nitride semiconductor light emitting device having amber-to-red light emission (>600 nm) and a method for making same
US11609427B2 (en) 2015-10-16 2023-03-21 Ostendo Technologies, Inc. Dual-mode augmented/virtual reality (AR/VR) near-eye wearable displays
WO2017073157A1 (ja) * 2015-10-28 2017-05-04 ソニー株式会社 光学装置及び表示装置、並びに、発光素子の製造方法
US11106273B2 (en) 2015-10-30 2021-08-31 Ostendo Technologies, Inc. System and methods for on-body gestural interfaces and projection displays
US10448030B2 (en) 2015-11-16 2019-10-15 Ostendo Technologies, Inc. Content adaptive light field compression
US10345594B2 (en) 2015-12-18 2019-07-09 Ostendo Technologies, Inc. Systems and methods for augmented near-eye wearable displays
US10578882B2 (en) * 2015-12-28 2020-03-03 Ostendo Technologies, Inc. Non-telecentric emissive micro-pixel array light modulators and methods of fabrication thereof
JP6182230B1 (ja) * 2016-03-15 2017-08-16 株式会社東芝 面発光量子カスケードレーザ
KR102513080B1 (ko) 2016-04-04 2023-03-24 삼성전자주식회사 Led 광원 모듈 및 디스플레이 장치
US10353203B2 (en) 2016-04-05 2019-07-16 Ostendo Technologies, Inc. Augmented/virtual reality near-eye displays with edge imaging lens comprising a plurality of display devices
US10012250B2 (en) 2016-04-06 2018-07-03 Palo Alto Research Center Incorporated Stress-engineered frangible structures
US10845591B2 (en) 2016-04-12 2020-11-24 Ostendo Technologies, Inc. Split exit pupil heads-up display systems and methods
US10453431B2 (en) 2016-04-28 2019-10-22 Ostendo Technologies, Inc. Integrated near-far light field display systems
US10522106B2 (en) 2016-05-05 2019-12-31 Ostendo Technologies, Inc. Methods and apparatus for active transparency modulation
US10134802B2 (en) 2016-05-12 2018-11-20 Ostendo Technologies, Inc. Nanophosphors-converted quantum photonic imagers and methods for making the same
US10630056B2 (en) 2016-05-12 2020-04-21 Ostendo Technologies, Inc. Nanophosphors-converted quantum photonic imager for efficient emission of white light in a micro-pixel array and methods for making the same
US10224297B2 (en) 2016-07-26 2019-03-05 Palo Alto Research Center Incorporated Sensor and heater for stimulus-initiated fracture of a substrate
US10026579B2 (en) 2016-07-26 2018-07-17 Palo Alto Research Center Incorporated Self-limiting electrical triggering for initiating fracture of frangible glass
US10903173B2 (en) 2016-10-20 2021-01-26 Palo Alto Research Center Incorporated Pre-conditioned substrate
US11287563B2 (en) * 2016-12-01 2022-03-29 Ostendo Technologies, Inc. Polarized light emission from micro-pixel displays and methods of fabrication thereof
KR102604739B1 (ko) * 2017-01-05 2023-11-22 삼성전자주식회사 반도체 발광 장치
DE102017102467A1 (de) * 2017-02-08 2018-08-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Betreiben einer lichtemittierenden Vorrichtung
US10381400B2 (en) * 2017-02-28 2019-08-13 Nichia Corporation Method of manufacturing light emitting device
JP6658677B2 (ja) * 2017-02-28 2020-03-04 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
US10244230B2 (en) 2017-03-01 2019-03-26 Avalon Holographics Inc. Directional pixel for multiple view display
JP7025439B2 (ja) * 2017-03-03 2022-02-24 オステンド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド 分割射出瞳ヘッドアップディスプレイシステム及び方法
US20180262758A1 (en) 2017-03-08 2018-09-13 Ostendo Technologies, Inc. Compression Methods and Systems for Near-Eye Displays
CN107046228B (zh) * 2017-04-07 2019-08-06 华南师范大学 一种电吸收调制激光器及其制备方法
JP7154227B2 (ja) * 2017-04-13 2022-10-17 ジェイド バード ディスプレイ（シャンハイ） リミテッド Ｌｅｄ－ｏｌｅｄハイブリッド自己発光ディスプレイ
US20180352209A1 (en) 2017-06-02 2018-12-06 Ostendo Technologies, Inc. Methods and Systems for Light Field Compression Using Multiple Reference Depth Image-Based Rendering
US20180350038A1 (en) 2017-06-02 2018-12-06 Ostendo Technologies, Inc. Methods and Systems for Light Field Compression With Residuals
US11051039B2 (en) 2017-06-02 2021-06-29 Ostendo Technologies, Inc. Methods for full parallax light field compression
US10026651B1 (en) 2017-06-21 2018-07-17 Palo Alto Research Center Incorporated Singulation of ion-exchanged substrates
US10666020B2 (en) * 2017-09-20 2020-05-26 Lumentum Operations Llc Reconfigurable emitter array
CN117192791A (zh) * 2017-11-14 2023-12-08 图像影院国际有限公司 针对影院的直视型显示器的光调节
US10886327B2 (en) * 2017-12-14 2021-01-05 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting stacked structure and display device having the same
US10626048B2 (en) 2017-12-18 2020-04-21 Palo Alto Research Center Incorporated Dissolvable sealant for masking glass in high temperature ion exchange baths
KR102518369B1 (ko) 2017-12-19 2023-04-05 삼성전자주식회사 반도체 발광소자
CN108054249B (zh) * 2017-12-20 2022-07-29 西安智盛锐芯半导体科技有限公司 蓝光和紫外光led芯片的制备方法
CN108039400B (zh) * 2017-12-20 2022-08-09 西安智盛锐芯半导体科技有限公司 一种双色led芯片的制备方法及结构
US11538963B1 (en) 2018-02-20 2022-12-27 Ostendo Technologies, Inc. III-V light emitting device having low Si—H bonding dielectric layers for improved P-side contact performance
US10734785B2 (en) 2018-03-02 2020-08-04 Cisco Technology, Inc. Silicon photonics co-integrated with quantum dot lasers on silicon
US10734788B2 (en) 2018-03-02 2020-08-04 Cisco Technology, Inc. Quantum dot lasers integrated on silicon submount with mechanical features and through-silicon vias
US10461495B2 (en) * 2018-03-02 2019-10-29 Cisco Technology, Inc. Substrate technology for quantum dot lasers integrated on silicon
KR102074172B1 (ko) 2018-03-30 2020-02-06 경북대학교 산학협력단 원형 공진기, 이를 포함하는 광 변환기 및 광학 소자
US10931956B2 (en) 2018-04-12 2021-02-23 Ostendo Technologies, Inc. Methods for MR-DIBR disparity map merging and disparity threshold determination
EP3788655A4 (en) * 2018-04-30 2022-01-26 Ostendo Technologies, Inc. QUANTUM PHOTONIC IMAGER INCORPORATING COLOR-ADJUSTABLE SEMICONDUCTOR LIGHT-LUMINESCENT MICROPIXELS
CN108923261B (zh) * 2018-10-24 2019-01-29 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 垂直腔面发射激光器的像素结构及其制作方法
US10717669B2 (en) 2018-05-16 2020-07-21 Palo Alto Research Center Incorporated Apparatus and method for creating crack initiation sites in a self-fracturing frangible member
US11195975B2 (en) 2018-06-12 2021-12-07 Ostendo Technologies, Inc. Device and method for III-V light emitting micropixel array device having hydrogen diffusion barrier layer
US11172222B2 (en) 2018-06-26 2021-11-09 Ostendo Technologies, Inc. Random access in encoded full parallax light field images
US11107645B2 (en) 2018-11-29 2021-08-31 Palo Alto Research Center Incorporated Functionality change based on stress-engineered components
US10947150B2 (en) 2018-12-03 2021-03-16 Palo Alto Research Center Incorporated Decoy security based on stress-engineered substrates
US11421843B2 (en) 2018-12-21 2022-08-23 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber-delivered laser-induced dynamic light system
US11239637B2 (en) 2018-12-21 2022-02-01 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber delivered laser induced white light system
US11884202B2 (en) 2019-01-18 2024-01-30 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system
US11637219B2 (en) 2019-04-12 2023-04-25 Google Llc Monolithic integration of different light emitting structures on a same substrate
JP7075437B2 (ja) * 2019-04-23 2022-05-25 シャープ株式会社 画像表示素子
US10969205B2 (en) 2019-05-03 2021-04-06 Palo Alto Research Center Incorporated Electrically-activated pressure vessels for fracturing frangible structures
US11605756B2 (en) * 2019-08-21 2023-03-14 Purdue Research Foundation Light emitting device and method of making the same
CN110569978A (zh) * 2019-08-22 2019-12-13 上海交通大学 量子滑梯及与非逻辑算法器件及其实现方法
KR102273917B1 (ko) 2019-10-15 2021-07-07 주식회사 썬다이오드코리아 마이크로 디스플레이의 화소 및 이의 제조방법
FR3102303B1 (fr) 2019-10-22 2022-04-15 Commissariat Energie Atomique Dispositif d’affichage émissif à LED
US11476390B2 (en) 2020-01-31 2022-10-18 Ostendo Technologies, Inc. III-V light emitting device with pixels enabling lower cost through-layer vias
CN112133643B (zh) * 2020-08-18 2021-09-07 华芯半导体研究院(北京)有限公司 一种新型Vcsel的外延结构及其对应氧化孔径的测试方法
US11904986B2 (en) 2020-12-21 2024-02-20 Xerox Corporation Mechanical triggers and triggering methods for self-destructing frangible structures and sealed vessels
US11682752B2 (en) * 2021-03-31 2023-06-20 Lumileds Llc Light-emitting device with nano-structured light extraction layer
CN113569513B (zh) * 2021-06-30 2024-04-16 广东国腾量子科技有限公司 一种基于波导模式的片上多维逻辑门设计方法
CN113534447A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 Oppo广东移动通信有限公司 近眼显示光学系统及近眼显示设备
CN113674711B (zh) * 2021-07-23 2022-08-23 惠科股份有限公司 低灰阶色温调控方法、装置、设备及存储介质
US20230155075A1 (en) * 2021-11-16 2023-05-18 Nanosys, Inc. Light emitting devices including a quantum dot color conversion material and method of making thereof
DE102022106937A1 (de) * 2022-03-24 2023-09-28 Ams-Osram International Gmbh Gestapelte laseranordnung und verfahren zum erzeugen derselben
FR3137242A1 (fr) 2022-06-28 2023-12-29 Aledia Dispositif optoélectronique et procédé de fabrication

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5583351A (en) * 1993-04-22 1996-12-10 Sharp Kabushiki Kaisha Color display/detector
EP1587186A2 (en) * 2004-04-12 2005-10-19 Canon Kabushiki Kaisha Stacked three dimensional photonic crystal, light emitting device, and image display apparatus

Family Cites Families (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3982207A (en) * 1975-03-07 1976-09-21 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Quantum effects in heterostructure lasers
JPS61113293A (ja) 1984-11-07 1986-05-31 Sharp Corp 半導体レ−ザアレイ装置
JPS61140189A (ja) 1984-12-12 1986-06-27 Canon Inc 半導体レ−ザ
EP0237812A3 (de) 1986-03-20 1988-06-29 Siemens Aktiengesellschaft Halbleiterlaser-Array mit gebündelter Abstrahlung
US4799229A (en) 1986-05-15 1989-01-17 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor laser array
JPH084187B2 (ja) 1988-02-01 1996-01-17 三菱電機株式会社 半導体レーザ
US4976538A (en) * 1988-08-05 1990-12-11 Spectra-Physics, Inc. Detection and display device
US4976539A (en) 1989-08-29 1990-12-11 David Sarnoff Research Center, Inc. Diode laser array
US5023944A (en) * 1989-09-05 1991-06-11 General Dynamics Corp./Electronics Division Optical resonator structures
US5323411A (en) 1991-11-22 1994-06-21 The Furukawa Electric Co., Ltd. Laser diode array device
US5212706A (en) * 1991-12-03 1993-05-18 University Of Connecticut Laser diode assembly with tunnel junctions and providing multiple beams
JPH07504764A (ja) * 1992-03-13 1995-05-25 コピン・コーポレーシヨン 頭部取り付け表示系
US5386428A (en) 1993-11-02 1995-01-31 Xerox Corporation Stacked active region laser array for multicolor emissions
JPH08107254A (ja) * 1994-09-14 1996-04-23 Xerox Corp マルチ波長レーザダイオードアレイ
US5708674A (en) 1995-01-03 1998-01-13 Xerox Corporation Semiconductor laser or array formed by layer intermixing
JPH08202288A (ja) * 1995-01-31 1996-08-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd 半導体発光素子の配置構造とそれを用いてなる表示装置およびその製造方法
US5809052A (en) 1995-06-06 1998-09-15 Fuji Xerox Co., Ltd. Semiconductor laser array driving method, semiconductor laser array driving device and image forming apparatus
US6144685A (en) 1996-01-23 2000-11-07 Fuji Xerox Co., Ltd. Two-dimensional surface emitting laser array, two-dimensional surface emitting laser beam scanner, two-dimensional surface emitting laser beam recorder, and two-dimensional surface emitting laser beam recording method
US5715264A (en) 1996-09-12 1998-02-03 Opto Power Corporation Laser diode array
JPH11121875A (ja) * 1997-10-15 1999-04-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 面発光型半導体発光素子
US5920766A (en) 1998-01-07 1999-07-06 Xerox Corporation Red and blue stacked laser diode array by wafer fusion
US6097748A (en) * 1998-05-18 2000-08-01 Motorola, Inc. Vertical cavity surface emitting laser semiconductor chip with integrated drivers and photodetectors and method of fabrication
US6233265B1 (en) 1998-07-31 2001-05-15 Xerox Corporation AlGaInN LED and laser diode structures for pure blue or green emission
US6079748A (en) * 1998-08-24 2000-06-27 Innovative Usa, Inc. Book with storage for manipulatives
US6205160B1 (en) 1998-09-24 2001-03-20 Branson Ultrasonics Corporation Laser diode array
US6744800B1 (en) * 1998-12-30 2004-06-01 Xerox Corporation Method and structure for nitride based laser diode arrays on an insulating substrate
JP2000196197A (ja) * 1998-12-30 2000-07-14 Xerox Corp 成長基板が除去された窒化物レ―ザダイオ―ドの構造及び窒化物レ―ザダイオ―ドアレイ構造の製造方法
US6341137B1 (en) * 1999-04-27 2002-01-22 Gore Enterprise Holdings, Inc. Wavelength division multiplexed array of long-wavelength vertical cavity lasers
US7202506B1 (en) * 1999-11-19 2007-04-10 Cree, Inc. Multi element, multi color solid state LED/laser
US6780661B1 (en) * 2000-04-12 2004-08-24 Finisar Corporation Integration of top-emitting and top-illuminated optoelectronic devices with micro-optic and electronic integrated circuits
DE10026734A1 (de) * 2000-05-30 2001-12-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisch gepumpte oberflächenemittierende Halbleiterlaservorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
US6870650B2 (en) 2000-08-01 2005-03-22 Riake Corporation Illumination device and method for laser projector
US6975366B2 (en) 2000-10-26 2005-12-13 General Atomics Digital display system using pulsed lasers
JP2002141604A (ja) 2000-11-07 2002-05-17 Sony Corp 半導体レーザ
US6844957B2 (en) 2000-11-29 2005-01-18 International Business Machines Corporation Three level stacked reflective display
US6806850B2 (en) * 2001-02-23 2004-10-19 Shane Chen Portable electronic device having projection screen
US7045758B2 (en) * 2001-05-07 2006-05-16 Panavision Imaging Llc Scanning image employing multiple chips with staggered pixels
US6633421B2 (en) 2001-06-29 2003-10-14 Xanoptrix, Inc. Integrated arrays of modulators and lasers on electronics
US6753199B2 (en) * 2001-06-29 2004-06-22 Xanoptix, Inc. Topside active optical device apparatus and method
JP3643328B2 (ja) 2001-08-21 2005-04-27 ファナック株式会社 ２次元ｌｄアレイ発光装置
CA2358169A1 (en) 2001-10-01 2003-04-01 Creo Products Inc. Method and apparatus for illuminating a spatial light modulator
JP2003204067A (ja) * 2001-12-28 2003-07-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置およびそれを用いた電子機器
US6668003B2 (en) 2002-02-12 2003-12-23 Quintessence Photonics Corporation Laser diode array with an in-phase output
EP1343232B1 (en) 2002-03-08 2007-05-02 nanoplus GmbH Nanosystems and Technologies A semiconductor laser array with a lattice structure
JP2003273456A (ja) 2002-03-14 2003-09-26 Japan Science & Technology Corp ２次元フォトニック結晶面発光レーザ
US7359026B2 (en) * 2002-05-13 2008-04-15 Paul Bullwinkel Liquid crystal display projector
US6779892B2 (en) * 2002-07-26 2004-08-24 Eastman Kodak Company Monocentric autostereoscopic optical display having an expanded color gamut
US20040105476A1 (en) * 2002-08-19 2004-06-03 Wasserbauer John G. Planar waveguide surface emitting laser and photonic integrated circuit
US6769772B2 (en) * 2002-10-11 2004-08-03 Eastman Kodak Company Six color display apparatus having increased color gamut
US6869185B2 (en) 2002-10-16 2005-03-22 Eastman Kodak Company Display systems using organic laser light sources
JP3901072B2 (ja) * 2002-10-23 2007-04-04 ソニー株式会社 映像表示装置、映像表示方法
US7015825B2 (en) * 2003-04-14 2006-03-21 Carpenter Decorating Co., Inc. Decorative lighting system and decorative illumination device
US7102801B2 (en) * 2003-04-26 2006-09-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Pulse-width modulated drivers for light-emitting units of scanning mechanism
US20040223071A1 (en) * 2003-05-08 2004-11-11 David Wells Multiple microlens system for image sensors or display units
US6963119B2 (en) * 2003-05-30 2005-11-08 International Business Machines Corporation Integrated optical transducer assembly
US6939012B2 (en) * 2003-06-02 2005-09-06 Eastman Kodak Company Laser image projector
US6790696B1 (en) * 2003-06-30 2004-09-14 Eastman Kodak Company Providing an organic vertical cavity laser array device with etched region in dielectric stack
US6977954B2 (en) * 2003-07-25 2005-12-20 University Of Connecticut Semiconductor laser array device employing modulation doped quantum well structures
US7170605B2 (en) * 2003-08-25 2007-01-30 Evan Francis Cromwell Active sensor and method for optical illumination and detection
JP2005116933A (ja) * 2003-10-10 2005-04-28 Sony Corp 面発光レーザ素子アレイおよび面発光レーザ素子アレイの製造方法
JP2007510948A (ja) * 2003-11-06 2007-04-26 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ スイッチング可能透明ディスプレイ
JP2005157336A (ja) * 2003-11-07 2005-06-16 Canon Inc 光素子の作製方法、３次元積層構造を有する光素子
US7120182B2 (en) * 2003-12-19 2006-10-10 Palo Alto Research Center, Inc. Densely-packed light emitters with layered semiconductor structure and methods of making the light emitters
US7025464B2 (en) * 2004-03-30 2006-04-11 Goldeneye, Inc. Projection display systems utilizing light emitting diodes and light recycling
US7122843B2 (en) 2004-05-28 2006-10-17 Eastman Kodak Company Display device using vertical cavity laser arrays
US7357513B2 (en) 2004-07-30 2008-04-15 Novalux, Inc. System and method for driving semiconductor laser sources for displays
WO2006015133A2 (en) 2004-07-30 2006-02-09 Novalux, Inc. Projection display apparatus, system, and method
US7357512B2 (en) * 2004-12-15 2008-04-15 Symbol Technologies, Inc. Color image projection system and method
US7688378B2 (en) * 2005-06-07 2010-03-30 Micron Technology Inc. Imager method and apparatus employing photonic crystals
US7432540B2 (en) * 2005-08-01 2008-10-07 Micron Technology, Inc. Dual conversion gain gate and capacitor combination
JP4291837B2 (ja) * 2006-08-30 2009-07-08 株式会社沖データ 投写型表示装置および画像形成装置
US8111729B2 (en) * 2008-03-25 2012-02-07 Intel Corporation Multi-wavelength hybrid silicon laser array

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5583351A (en) * 1993-04-22 1996-12-10 Sharp Kabushiki Kaisha Color display/detector
EP1587186A2 (en) * 2004-04-12 2005-10-19 Canon Kabushiki Kaisha Stacked three dimensional photonic crystal, light emitting device, and image display apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR101642003B1 (ko) 2016-07-22
KR101702903B1 (ko) 2017-02-22
KR20150061664A (ko) 2015-06-04
EP2208267A2 (en) 2010-07-21
US20120033113A1 (en) 2012-02-09
US8243770B2 (en) 2012-08-14
KR101605388B1 (ko) 2016-03-22
WO2009042455A2 (en) 2009-04-02
US20100003777A1 (en) 2010-01-07
US20090278998A1 (en) 2009-11-12
US20100066921A1 (en) 2010-03-18
US8567960B2 (en) 2013-10-29
US7623560B2 (en) 2009-11-24
US20100220042A1 (en) 2010-09-02
TW200926097A (en) 2009-06-16
US20090086170A1 (en) 2009-04-02
KR20150061663A (ko) 2015-06-04
TWI455083B (zh) 2014-10-01
EP2208267B1 (en) 2016-01-06
US8049231B2 (en) 2011-11-01
KR101642005B1 (ko) 2016-07-22
KR20150061662A (ko) 2015-06-04
KR20100075566A (ko) 2010-07-02
WO2009042455A3 (en) 2009-10-22
EP3057185A1 (en) 2016-08-17
US7767479B2 (en) 2010-08-03
JP2010541248A (ja) 2010-12-24
JP5330395B2 (ja) 2013-10-30
CN107257086A (zh) 2017-10-17
US7829902B2 (en) 2010-11-09
CN101874330A (zh) 2010-10-27
CN107257085A (zh) 2017-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101874330B (zh) 量子光子成像器及其制造方法
US11764339B2 (en) μ-LED, μ-LED device, display and method for the same
US7431463B2 (en) Light emitting diode projection display systems
US10861398B2 (en) Quantum photonic imager incorporating color-tunable solid state light emitting micro pixels
EP2122695A1 (en) Array of luminescent elements
US20190312184A1 (en) Method of producing optoelectronic semiconductor components and an optoelectronic semiconductor component
US11462664B2 (en) Light emitting diode, pixel comprising a plurality of light emitting diodes and associated manufacturing methods
WO2020136846A1 (ja) マイクロｌｅｄデバイスおよびその製造方法
JP7412176B2 (ja) 半導体レーザおよび電子機器
TW202209713A (zh) 發光裝置、包括多個該裝置的像素、像素矩陣及相關製造方法
JP2022096932A (ja) 発光装置およびプロジェクター

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1148391

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1148391

Country of ref document: HK

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170728