一种荧光芯片及其显示系统技术方案

本发明专利技术公开了一种荧光芯片及其显示系统，该荧光芯片包括若干荧光模块，各荧光模块呈矩阵排列；每一所述荧光模块包括基体、功能材料以及光收集结构；所述各荧光模块的基体在同一侧形成有凹状结构的容纳腔，所述容纳腔具有供入射光进入以及出射光射出的开口，功能材料置于所述容纳腔的底部，所述功能材料为波长转换材料或者散射材料；所述各荧光模块的所述光收集结构置于所述容纳腔内，将入射到所述容纳腔内的入射光汇聚到所述功能材料上，并将功能材料接收入射光后产生的出射光从所述开口出射，且控制出射光的发散角在预设范围内。该荧光芯片能够提供平行出射的图像光。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光芯片及其显示系统
本专利技术涉及图像显示
，尤其涉及一种荧光芯片及其显示系统。
技术介绍
在目前的显示领域中，显示方法主要利用DMD(DigitalMicromirrorDevice，数字微镜装置)或LCD(LiquidCrystalDisplay，液晶显示器)作为光调制器，对照明光进行调制从而得到图像光。然而DMD技术掌握在美国企业手中，LCD技术掌握在日本企业手中，形成技术垄断，新企业进入显示领域，无法绕开该技术，从而不利于显示领域成本的降低。此外，以DMD或LCD为技术基础的显示设备，各有其效率方面的缺陷。具体地，在以激光激发荧光材料产生多色光作为光源的显示设备中，激光发光元件发出的光经光学元件(如合光器件、光束整形器件)到达荧光材料，经荧光材料转换后得到照明光；将照明光耦合到光机系统；经光机系统调制成图像光；最后经过投影镜头将图像光投射到屏幕上。在上述过程中，荧光粉的出光效率约为90％，耦合到光机系统的效率约为94％，经光机系统调制成图像光的效率大约为30％～40％。由此可知，上述过程中，光机效率低，严重制约了高亮度显示。以3DMD的光机系统为例，照明光首先需要整形成适合DMD大小、形状的光斑，然后经过全反射棱镜、分光棱镜到达DMD，经调制后再次穿过分光棱镜和全反射棱镜进入投影镜头，这其中损失了大量的光，制约了高亮度显示的上限。以3LCD的光机系统为例，照明光照射到LCD上被调制成图像光，然后该图像光从LCD位置经投影镜头成像到屏幕上。受投影镜头的限制，LCD的面积不能太大；同时，LCD的每个像素的配线、电子元件等必要的器件限制了LCD的开口率。因此，现有技术中所用的LCD受面积与本身结构的限制，小面积的LCD效率低，使得光大量损失。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种荧光芯片及其显示系统，旨在提供能应用于显示的平行光。本专利技术是这样实现的，一种荧光芯片，包括若干荧光模块，各荧光模块呈矩阵排列；每一所述荧光模块均包括基体、功能材料以及光收集结构；所述各荧光模块的基体在同一侧形成有凹状结构的容纳腔，所述容纳腔具有供入射光进入以及出射光射出的开口；所述功能材料置于所述容纳腔的底部，所述功能材料为波长转换材料或者散射材料，所述波长转换材料用于接收入射光而产生与入射光波长不同的受激光，所述散射材料用于对入射光进行反射及散射后出射；所述各荧光模块的所述光收集结构置于所述容纳腔内，将入射到所述容纳腔内的入射光汇聚到所述功能材料上，并将所述功能材料接收所述入射光后产生的出射光从所述开口出射，且控制出射光的发散角在预设范围内，进而使得各所述荧光模块构成出射近似平行光的面光源。进一步地，所述容纳腔为倒梯形、倒多棱台形或倒圆台形。进一步地，所述光收集结构为置于所述容纳腔开口位置处的光学透镜，所述功能材料置于所述光学透镜的焦点位置处。进一步地，所述容纳腔的内表面为抛物面形状，所述光收集结构为置于所述抛物面上的反射膜，所述功能材料置于所述抛物面的焦点位置处。进一步地，所述荧光芯片还包括用于减小出射光角度的调光装置，所述调光装置置于所述容纳腔的开口处。进一步地，所述调光装置为透镜或者匀光棒。进一步地，所述基体为金属板、透明的硅基板或氮化铝基板。进一步地，每相邻的四个所述荧光模块构成一个像素点，所述一个像素点中，至少有一出射蓝色出射光的荧光模块，至少有一出射红色出射光的荧光模块，至少有一出射绿色出射光的荧光模块。进一步地，所述出射光从所述开口处出射的发散角的范围为0～17度。进一步地，所述容纳腔开口的半径小于或等于与所述容纳腔的高度的0.2倍。进一步地，所述开口处的面积至少为所述功能材料在所述容纳腔的底部填充的面积的25倍。进一步地，所述荧光芯片还包括若干滤光片，所述若干滤光片的数量与所述若干荧光模块的数量一致，所述若干滤光片分别置于所述各个荧光模块的上方并将所述容纳腔的开口密封。进一步地，所述滤光片为能够透射小于预设角度的光并反射其它角度的光的角度选择滤光片。本专利技术还提供一种显示系统，该显示系统包括光源，以及上述任一项所述的荧光芯片，所述光源用于发出激发光，所述荧光芯片接收所述激发光并产生不同波长范围的受激光，并将所述受激光近似平行出射。进一步地，所述显示系统还包括光调制器，所述光调制器置于所述光源的出射光路上，用于将所述激发光转换为单色图像光并输出给所述荧光芯片；所述荧光芯片接收所述单色图像光并产生不同波长范围的受激光，并将所述受激光近似平行出射。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：所述荧光芯片中的各个荧光模块将波长转换材料置于容纳腔的底部，通过光收集结构将入射光聚焦到波长转换材料上，同时，光收集结构也能将波长转换材料产生的受激光从容纳腔的开口处平行出射，即图像光经过荧光芯片后能转换为平行的彩色光出射，即从荧光芯片上出射的光源为面光源，从而使得该荧光芯片能够应用于显示领域。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的荧光芯片的一种结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的荧光芯片的另一种结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的荧光芯片的又一种结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的荧光芯片的又一种结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的单个荧光模块中受激光从开口出射形成的发散角的示意图；图6是本专利技术实施例提供的荧光模块中容纳腔的高度与开口的宽度的关系示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的一种荧光芯片及其显示系统旨在对目前的显示领域中的显示技术进行改进，其思路主要为荧光芯片由若干个荧光模块组成，各荧光模块可以排列成一维矩阵、二维矩阵或者n×m的矩阵，其中，n、m均为正整数。荧光芯片可以直接接收经调制后的单色图像光，并将单色图像光转化为彩色图像光，用于图像显示。各荧光模块包括基体、光收集结构和功能材料，各荧光模块的基体在同一侧形成有凹状结构的容纳腔。光收集结构能将入射光引导到功能材料上，并将经过功能材料后产生的出射光引导出射，出射的光从容纳腔的开口处平行出射，使得荧光芯片出射光的发散角尽可能小，即荧光芯片出射的光为近似平行出射的面光源，不需要经过光学器件对出射光进行收集，减少了光收集过程中的光浪费现象，能够较高效率地应用在显示上。为了便于对荧光模块及荧光芯片的理解，将荧光芯片对应的显示系统光路进行简要的说明。光源发出的单色激发光经过光整形系统后形成均匀的光斑，该光斑照射到光调制器上，经光调制器调制后形成单色图像光，该单色图像光成像到荧光芯片上，从而得到彩色图像光。光源可以是LD(LaserDiode，激光二极管)阵列。优选的，荧光芯片的面积大于从光调制器的出射面面积，根据光学扩展量守恒可知，可以使得在成像过程中，入射到荧光芯片的图像光的光发散角更小，提高了光的利用率。如图1所示，为荧光芯片的一种结构示意图。荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光芯片，其特征在于，包括若干荧光模块，各荧光模块呈矩阵排列；每一所述荧光模块均包括基体、功能材料以及光收集结构；所述各荧光模块的基体在同一侧形成有凹状结构的容纳腔，所述容纳腔具有供入射光进入以及出射光射出的开口；所述功能材料置于所述容纳腔的底部，所述功能材料为波长转换材料或者散射材料，所述波长转换材料用于接收入射光而产生与入射光波长不同的受激光，所述散射材料用于对入射光进行反射及散射后出射；所述各荧光模块的所述光收集结构置于所述容纳腔内，将入射到所述容纳腔内的入射光汇聚到所述功能材料上，并将所述功能材料接收所述入射光后产生的出射光从所述开口出射，且控制出射光的发散角在预设范围内，进而使得各所述荧光模块构成出射近似平行光的面光源。

【技术特征摘要】
1.一种荧光芯片，其特征在于，包括若干荧光模块，各荧光模块呈矩阵排列；每一所述荧光模块均包括基体、功能材料以及光收集结构；所述各荧光模块的基体在同一侧形成有凹状结构的容纳腔，所述容纳腔具有供入射光进入以及出射光射出的开口；所述功能材料置于所述容纳腔的底部，所述功能材料为波长转换材料或者散射材料，所述波长转换材料用于接收入射光而产生与入射光波长不同的受激光，所述散射材料用于对入射光进行反射及散射后出射；所述各荧光模块的所述光收集结构置于所述容纳腔内，将入射到所述容纳腔内的入射光汇聚到所述功能材料上，并将所述功能材料接收所述入射光后产生的出射光从所述开口出射，且控制出射光的发散角在预设范围内，进而使得各所述荧光模块构成出射近似平行光的面光源。2.根据权利要求1所述的荧光芯片，其特征在于，所述容纳腔为倒梯形、倒多棱台形或倒圆台形。3.根据权利要求1所述的荧光芯片，其特征在于，所述光收集结构为置于所述容纳腔开口位置处的光学透镜，所述功能材料置于所述光学透镜的焦点位置处。4.根据权利要求1所述的荧光芯片，其特征在于，所述容纳腔的内表面为抛物面形状，所述光收集结构为置于所述抛物面上的反射膜，所述功能材料置于所述抛物面的焦点位置处。5.根据权利要求4所述的荧光芯片，其特征在于，所述荧光芯片还包括用于减小出射光角度的调光装置，所述调光装置置于所述容纳腔的开口处。6.根据权利要求5所述的荧光芯片，其特征在于，所述调光装置为透镜或者匀光棒。7.根据权利要求1所述的荧光芯片，其特征在于，所述基体为金属板、透明的硅基板或氮化铝基板。...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡飞，郭祖强，李屹，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44