一种高分辨率激光显示装置，其具有微腔激光阵列，微腔激光器阵列由多组RGB微腔激光器排列形成，每组RGB微腔激光器由三个微腔激光器构成，采用单个光源作为激发源，激发激光阵列得到RGB激光，并利用匹配的透射式液晶屏对RGB像素激光进行混色，实现整个像素的灰度控制，且RGB微腔出射光为激光，保留了激光显示广色域、高饱和度的优点，显示装置中显示像素没有经过投影放大，便于实现高清画质图像。另外，由于每个微腔激光器相互独立，出射光之间不会产生相干叠加，因此不再需要复杂的消激光散斑装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光显示领域，尤其涉及一种红绿蓝微腔激光器阵列和基于该激光器阵列实现的高分辨率激光显示装置。
技术介绍
激光显示技术，是指以激光作为光源来实现信息显示功能的技术。由于激光本身具有单色性好、方向性好和亮度高等优点，适于用作显示光源。与现有的其他显示技术相比，激光显示技术具有色域空间大、图像品质高、节能环保、易于与3D技术结合等优点。激光技术也因此被誉为继CRT(阴极射线管)第一代显示技术、液晶和等离子体二代显示技术、OLED(有机发光二极管)第三代显示技术之后的第四代显示技术，被称为“人类视觉史上的革命”，具有划时代的意义。自从上世纪60年代激光显示概念被提出以来，国际上发展了扫描成像、激光投影以及激光荧光体这三种激光显示技术。其中扫描成像方式利用了激光方向性好的优点，采用红、绿、蓝三个激光器为光源，利用转镜、声光或电光等技术实现行扫描，转镜技术实现帧扫描、声光或者电光技术进行信号调制，具有可投射非平面屏幕、大屏幕和光能利用率高的特点。激光投影显示技术，以红绿蓝为光源，利用液晶显示器、硅基液晶、数字微反射镜等投影引擎进行信息图像显示，由于实现方式简单、安全性高，在目前市场应用最为成功。激光荧光体显示，其集成一束蓝色激光头为光源，通过激光轰击涂在屏幕内部的红、绿、蓝荧光粉像素成像，有着光视角、高亮度、低功耗的优点。虽然现有利用上述技术已经开发出了成品，但应用仍然受限，主要是因为现阶段技术存在一些不能克服的缺陷。扫描成像技术中，激光束需要一行行从上至下完成整副图像的扫描，激光束偏转主要靠激光在高速旋转的多面棱镜轮上不停变化的反射角度。如高清画面1080行，刷新率50次/秒，每秒就需要扫描5.4万次，相应棱镜轮的转速需要达到40.5万转/分钟，如此高的转速带来的噪声、润滑、成本和寿命都难以满足投放市场应用条件。中国专利CN 1125881A提出了一种结合振镜扫描器和声光调制器的激光显示系统，可以大为提高扫描速度，但是操作难度大，成本高。激光投影显示利用红、绿、蓝三个二极管栗浦(DPL)的全固态激光器，经过扩束、匀场、消相干器后得到匀强平行光，分别照射红、绿、蓝透射光阀。光阀受调制信号控制以得到单色的图像，再由X棱镜进行混色，最后通过投影透镜，在屏幕上投影出放大的彩色图像。采用的光阀可以是LCD (透射式液晶)，也可以是LCOS (反射式液晶)，还可以是GLV (栅状光阀)或者DMD(数字微镜)。最小像素尺寸=光阀像素尺寸X投影倍数，因此该技术无法投射4K分辨率的影片，最高只能达到1080P的画质水准。另外整个系统需要RGB三色激光器和复杂的消散斑装置，这无疑增加了器件的复杂性和成本，对于实现器件小型化及大规模实用化造成了很大的困难。中国专利CN 1900805A公布了一种利用单个红光激光器获得红绿蓝彩色激光显示光源的方法，该专利利用两个变频晶体和三个光强调节扫描控制器达到该目的，成本高、控制难度大。中国专利CN 104166300 A提出了利用温度控制调节RGB三色半导体激光器出射波长，从而可调实现尽可能大的色度三角形面积，但是并没有解决投影激光显示所存在的价格大、体积大的问题。中国专利CN 103412406 A提出了一种用于激光显示的面阵光源，包括红光垂直腔面发射半导体激光器面阵和微透镜阵列，可以缩短照明光路长度，提高光能利用率，弱化激光散斑，但是无法用于彩色激光显示。激光荧光体显示技术，仅需要单束的蓝光激光进行激发，但是由于荧光体激发后发出的RGB光并不是激光，光谱不纯，其已经失去了原本激光显示色域光、色饱和度高的优点，从本质上而言该技术无法归纳到激光显示领域，而且其仍然采用了扫描工作方式，具体实现过程复杂。因此，业界亟需一种成本低、体积小，器件结构简化、显示性能佳的仅需单个激发源就可以实现的高清激光图像显示技术。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种高分辨率激光显示装置，其具有微腔激光阵列，微腔激光器阵列由多组RGB微腔激光器排列形成，每组RGB微腔激光器由三个微腔激光器构成，采用单个光源作为激发源，激发激光阵列得到RGB激光，并利用匹配的透射式液晶屏对RGB像素激光进行混色，实现整个像素的灰度控制，且RGB微腔出射光为激光，保留了激光显示广色域、高饱和度的优点，显示装置中显示像素没有经过投影放大，便于实现高清画质图像。另外，由于每个微腔激光器相互独立，出射光之间不会产生相干叠加，因此不再需要复杂的消激光散斑装置。根据本专利技术的目的提出的一种激光显示装置，包括液晶面板像素阵列、微腔激光器阵列以及一个激发光源，所述微腔激光器阵列由多组RGB微腔激光器排列形成，所述每组RGB微腔激光器由三个微腔激光器构成，所述微腔激光器阵列依次包括亚波长光栅、增益薄膜层及封装层，所述液晶面板像素阵列由多组像素RGB组成，所述微腔激光器阵列与所述液晶面板像素阵列对应贴合，所述激发光源均匀照射微腔激光器阵列，不同的微腔激光器结构在激发下输出相应波长的RGB激光。优选的，所述增益薄膜层选用有机半导体材料、无机半导体材料、量子点材料、掺有染料的聚合物材料中的一种或多种。优选的，有源矩阵控制的液晶面板对每个像素中的RGB激光进行灰度混色，RGB微腔激光器的排布、尺寸与所述液晶面板像素一致。优选的，所述增益薄膜层的厚度设置在SOnm到I μm之间，相应的亚波长光栅的深度设计为所述增益薄膜层厚度的四分之一到二分之一之间。优选的，所述微腔激光器的谐振腔选用二级分布反馈腔、分布式布拉格反射腔或法布里珀罗腔。优选的，所述微腔激光器阵列和像素阵列之间设有黑矩阵。优选的，所述激发光源为脉冲激光器或紫外半导体二极管。本专利技术还提出了一种激光显示装置的制造方法，包括以下步骤:S1、在衬底上涂布光刻胶，用光刻系统制作分别对应RGB输出激光的三种周期亚波长光栅阵列，进行亚波长光栅的光刻、显影；S2、将完成光刻的图案表面浸银，置于电解槽中，形成具有和光刻胶上相反图案的金属模板，将所述模板包覆在金属辊筒上，通过卷对卷或卷对平UV纳米压印技术，将亚波长光栅阵列压印到紫外固化胶上；S3、通过喷墨打印、纳米转印或基于精密镂空掩膜版的丝网印刷技术，将增益薄膜层涂覆到亚波长光栅上；S4、通过封装层对器件进行封装，所述封装层的折射率和厚度根据波导结构进行优化；S5、将RGB微腔激光器的排布、尺寸设置与液晶面板像素一致，微腔激光器阵列与液晶面板像素阵列对应贴合，激发光源均匀照射在整个微腔激光器阵列上，不同的微腔激光器结构在激发下出射相应波长的激光。优选的，所述步骤SI中的光刻系统采用点阵干涉光刻系统或电子束光刻系统。优选的，在可见波段内任意选择RGB激光的波长，R激光波长在610nm_650nm之间，G激光波长在510nm-540nm之间，B激光波长在420nm-460nm之间，组成任意所需的色度三角。与现有技术相比，本专利技术具有如下的技术优势:(I)仅需要单个短波激光器或者发光二极管，RGB激光通过单个栗浦源激发微腔激光器阵列即可获得，而现有的激光显示技术，一般需要三个半导体栗浦源共同工作。因此本专利技术的现实装置便于简化激光显示器件结构，降低整个系统的成本及体积，并提高其轻便性。(2)工作形式简单、便利，仅需要将单束激发光扩束，均匀打在微本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光显示装置，其特征在于：包括液晶面板像素阵列、微腔激光器阵列以及一个激发光源，所述微腔激光器阵列由多组RGB微腔激光器排列形成，所述每组RGB微腔激光器由三个微腔激光器构成，所述微腔激光器阵列依次包括亚波长光栅、增益薄膜层及封装层，所述液晶面板像素阵列由多组像素RGB组成，所述微腔激光器阵列与所述液晶面板像素阵列对应贴合，所述激发光源均匀照射微腔激光器阵列，不同的微腔激光器结构在激发下输出相应波长的RGB激光。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文彬，陈林森，乔文，万文强，朱鸣，浦东林，朱鹏飞，
申请(专利权)人：苏州苏大维格光电科技股份有限公司，苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。