光源装置及显示设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光源装置及显示设备。所述光源装置包括激发光源、补充光源及色轮，所述激发光源用于发出第一颜色光至所述色轮，所述色轮包括第一发光区、波长转换区及补充发光区，所述第一发光区及所述波长转换区沿圆周方向依次排列，所述第一发光区在第一时段接收所述第一颜色光并发出所述第一颜色光，所述波长转换区在第二时段接收所述第一颜色光并发出受激光，所述补充发光区位于所述波长转换区的内侧或外侧，所述补充光源在所述第二时段发出拓宽色域且与所述受激光光谱至少部分重叠的补充光，所述补充光经由所述补充发光区出射后与所述波长转换区发出的所述受激光合光。

Light source device and display equipment

【技术实现步骤摘要】
光源装置及显示设备
本专利技术涉及显示
，尤其涉及一种光源装置及显示设备。
技术介绍
随着投影显示领域技术的不断发展，人们对投影设备的参数要求越来越高，高亮度，HDR(High-DynamicRange，高动态范围图像)，高分辨率(如4K)以及尽可能大的色域范围(DCI、Rec.2020)成为目前投影仪产品市场上非常流行的概念。使用激光荧光光源的投影设备相对于灯泡光源、LED光源和纯激光光源分别具有长寿命、高亮度、高性价比的优势，是目前投影仪光源的理想选择。但是由于激光激发产生的荧光光谱波长范围宽，相比纯激光光源在扩展色域范围方面存在较多限制。目前，针对激光荧光光源，常用的达到Rec.709或DCI色域标准的方法为电子校正并在光路中增加滤波片。如图1所示，激光荧光光源中使用蓝激光作为激发光，入射色轮的激发光激发荧光粉得到绿色荧光和红色荧光(绿色荧光和红色荧光也可以称为受激光)，荧光波长范围比较宽，颜色不够饱和，因此通过Notchfilter71滤除绿光长波长和红光短波长部分改善绿光和红光的色坐标。此外，由于绿色荧光的效率高，红色荧光效率低，也就是说三基色光中红光太少而绿光太多，通常使用电子校正方式滤除过量的绿光，保证三基色光配比为白光的色坐标满足色域标准要求。使用上述扩展色域的方法能够达到Rec.709或DCI色域标准，但是Notchfilter和电子校正过程中滤除了相当一部分的荧光，导致投影设备光效下降，最终亮度降低，限制了投影产品性能。为进一步解决扩大色域范围和提升亮度这一矛盾，提出在光源中增加红激光模块方法。如图2所示，蓝激光模块分为两部分，一部分作为激发光入射色轮产生绿光和红光，另一部分作为蓝光显示。同时增加红激光模块，通过红激光和红荧光合光方式调整红光色坐标并增大红光占比，从而可以减少Notchfilter滤除的红色荧光比例并改善绿光过量的问题，提高了投影机光效。但是在光源中增加红激光模块后，红激光与红色荧光合光过程仍然存在荧光损失。如图2所示，红激光与红色荧光通过二向色片61合光，二向色片透射红激光、蓝激光，反射红色荧光和绿色荧光。一般使用638nm主波长的红光激光器，谱宽范围为几纳米；而红色荧光为宽谱光，与红激光光谱有部分重叠区域。二向色片合光时638nm附近波长区域的红色荧光损失，但是这一区间的红色荧光色纯度高且占比较多，导致红色荧光光效降低。为进一步提升激光荧光合光过程中荧光光效，提出利用激光和荧光光学扩展量的差异特点进行合光。如图3中(a)图所示，荧光粉51被激发产生荧光过程为朗伯散射，光学扩展量大；激光器52出射的激光经过准直透镜后为近似的平行光，光学扩展量小。荧光经过光收集装置被准直后与红激光在区域膜片53位置合光。如图3中(b)图所示，区域膜片分为透射区域41和反射红激光区域42。激光光学扩展量小，经过聚焦透镜后汇聚于膜片中心的第一发光区域被反射；荧光光学扩展量大，入射区域膜片的光斑面积大，大部分荧光被膜片透射，与红激光波长重叠部分的红色荧光仅在区域膜片位置存在损失。因此，这种利用光学扩展量进行合光的方法能够进一步减少红色荧光损失，提升光效。然而，投影系统要求的色域范围越大，光源中红激光所占的比例就越多，同时绿色荧光的色坐标也不再能够满足色域标准要求，需要再加入绿激光模块。激光比例的提升难以通过增大驱动电流的方式实现，通常增加激光器数量以提升激光荧光合光过程中激光占比。实际光源结构中，激光器排布为阵列形式，如果激光器数量增加，那么从激光器出射的激光光斑阵列面积越大，对应聚焦于区域膜片位置的激光光斑越大，也就是说膜片区域膜片尺寸变大。那么在激光荧光合光过程中，荧光损失也随着区域的增大而变多。此外，由于区域膜片反射激光区域需要同时反射红激光和绿激光(红激光和绿激光也可以称为补充光)且透射荧光，镀膜工艺难度增大，成本提升。因此色域范围更大的情况下(如Rec.2020)，采用光学扩展量合光的方式并不实用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种具有宽色域标准的新的受激光及补充光合光方式的光源装置，实现合光过程中补充光占比提升的同时避免了受激光光效降低。此外，本专利技术还提出采用上述光源装置的显示设备。一种光源装置，其包括激发光源、补充光源及色轮，所述激发光源用于发出第一颜色光至所述色轮，所述色轮包括第一发光区、波长转换区及补充发光区，所述第一发光区及所述波长转换区沿圆周方向依次排列，所述第一发光区在第一时段接收所述第一颜色光并发出所述第一颜色光，所述波长转换区在第二时段接收所述第一颜色光并发出受激光，所述补充发光区位于所述波长转换区的内侧或外侧，所述补充光源在所述第二时段发出拓宽色域且与所述受激光光谱至少部分重叠的补充光，所述补充光经由所述补充发光区出射后与所述波长转换区发出的所述受激光合光。一种显示设备，其包括光源装置及空间光调制器，所述光源装置发光至所述空间光调制器，所述空间光调制器依据图像数据调制所述光源装置发出的光产生图像光，所述光源装置包括激发光源、补充光源及色轮，所述激发光源用于发出第一颜色光至所述色轮，所述色轮包括第一发光区、波长转换区及补充发光区，所述第一发光区及所述波长转换区沿圆周方向依次排列，所述第一发光区在第一时段接收所述第一颜色光并发出所述第一颜色光，所述波长转换区在第二时段接收所述第一颜色光并发出受激光，所述补充发光区位于所述波长转换区的内侧或外侧，所述补充光源在所述第二时段发出拓宽色域且与所述受激光光谱至少部分重叠的补充光，所述补充光经由所述补充发光区出射后与所述波长转换区发出的所述受激光合光。相较于现有技术，本专利技术光源装置采用适用于宽色域标准的补充光与受激光合光方式，通过使补充光从色轮上的补充发光区发出来完成补充光和受激光合光，实现了补充光占比的提升，并且避免了现有的光学扩展量合光方式下扩大色域范围导致的受激光损失增加，具有重要的实用价值。附图说明图1至图3是三种现有技术的光源装置的结构及光路原理示意图。图4是本专利技术第一实施方式的光源装置的结构示意图。图5是图4所示的光源装置的色轮的平面结构示意图。图6是图4所示的光源装置的光偏转装置的结构示意图。图7是图4所示的光源装置在第一时段的光路原理示意图。图8是图4所示的光源装置在第二时段的光路原理示意图。图9是本专利技术第二实施方式的光源装置的结构示意图。图10是图9所示的光源装置的区域膜片的平面结构示意图。图11是图9所示的光源装置的色轮的平面结构示意图。图12是本专利技术第三实施方式的光源装置的结构示意图。主要元件符号说明光源装置100、200、300第一光源101a、201a、301a第二光源101b、201b、301b补充光源102第二颜色激光光源102a、202a、302a第三颜色激光光源102b、202b、302b二向色片109、209、309偏振分光片103、203、303第一区域103a本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光源装置，其特征在于：所述光源装置包括激发光源、补充光源及色轮，所述激发光源用于发出第一颜色光至所述色轮，/n所述色轮包括第一发光区、波长转换区及补充发光区，所述第一发光区及所述波长转换区沿圆周方向依次排列，所述第一发光区在第一时段接收所述第一颜色光并发出所述第一颜色光，所述波长转换区在第二时段接收所述第一颜色光并发出受激光，/n所述补充发光区位于所述波长转换区的内侧或外侧，所述补充光源在所述第二时段发出拓宽色域且与所述受激光光谱至少部分重叠的补充光，所述补充光经由所述补充发光区出射后与所述波长转换区发出的所述受激光合光。/n

【技术特征摘要】
1.一种光源装置，其特征在于：所述光源装置包括激发光源、补充光源及色轮，所述激发光源用于发出第一颜色光至所述色轮，
所述色轮包括第一发光区、波长转换区及补充发光区，所述第一发光区及所述波长转换区沿圆周方向依次排列，所述第一发光区在第一时段接收所述第一颜色光并发出所述第一颜色光，所述波长转换区在第二时段接收所述第一颜色光并发出受激光，
所述补充发光区位于所述波长转换区的内侧或外侧，所述补充光源在所述第二时段发出拓宽色域且与所述受激光光谱至少部分重叠的补充光，所述补充光经由所述补充发光区出射后与所述波长转换区发出的所述受激光合光。


2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：所述激发光源包括用于发出第一偏振态的第一颜色光的第一光源及用于发出第二偏振态的第一颜色光的第二光源，所述光源装置还包括偏振分光片及光偏转装置，所述偏振分光片具有第一区域及第二区域，所述第二区域用于接收所述第一光源发出的第一偏振态的第一颜色光，所述光偏转装置设置于所述第二光源与所述偏振分光片之间且用于控制所述第二光源发出的第二偏振态的第一颜色光在所述第一时段位于所述第一区域以及在所述第二时段位于所述第二区域，
在所述第一时段，所述第一区域发出所述第二偏振态的第一颜色光至所述第一发光区，所述第二区域发出所述第一偏振态的第一颜色光至所述第一发光区，所述第一发光区将所述第一及第二偏振态的第一颜色光进行合光以及发出所述合光后的第一及第二偏振态的第一颜色光，
在所述第二时段，所述第二区域发出所述第一及第二偏振态的第一颜色光至所述波长转换区，所述波长转换区发出受激光，所述补充光源发出补充光至所述补充发光区。


3.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于：在所述第一时段，所述第一发光区上的第一偏振态的第一颜色光的光斑与所述第二偏振态的第一颜色光的光斑并列且相邻设置；在所述第二时段，所述波长转换区的受激光的光斑与所述补充发光区的补充光光斑并列且相邻设置。


4.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于：所述光偏转装置包括光偏转结构及驱动结构，所述光偏转结构用于改变入射光的光路，所述驱动结构用于控制所述光偏转结构是否位于所述第二偏振态的第一颜色光的光路上。


5.如权利要求4所述的光源装置，其特征在于：所述光偏转结构具有相对设置的第一反射面及第二反射面，所述第二偏振态的第一颜色光经由所述第一反射面及所述第二反射面依次反射后光路发生偏移。


6.如权利要求5所述的光源装置，其特征在于：所述光偏转结构包括截面为平行四边形的光棒，所述光棒还包括入射面及出射面，所述入射面与所述出射面平行，所述第一反射面与所述第二反射面平行且均连接于所述入射面与所述出射面之间；或者
所述光偏转结构包括相互平行设置的具有所述第一反射面的第一反射镜及具有所述第二反射面的第二反射镜，所述第一反射镜用于接收并反射所述第二偏振态的第一颜色光至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于接收并反射所述第二偏振态的光至所述偏振分光片。


7.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于：所述光源装置还包括引导装置及光收集装置，所述引导装置位于所述偏振分光片与所述色轮之间，所述偏振分光片发出的所述第一及第二偏振态的第一颜色光经由所述引导装置被引导至所述色轮，所述引导装置还接收所述波长转换区发出的所述受激光及所述补充发光区发出的所述补充光以及所述第一发光区发出的第一颜色光并将所述受激光、所述补充光及所述第一颜色光引导...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭祖强，鲁宁，李屹，
申请(专利权)人：深圳光峰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44