[发明专利]稳频竖直扩展腔表面发射激光器

说明书

技术领域

[0001]本发明一般涉及用于显示系统的光源。尤其是，本发明针对的是，用半导体激光器取代投影显示系统中常规的白光放电灯。

背景技术

[0002]数字光处理(DLP)是投影显示系统感兴趣的，诸如会议室中投影图像的系统、家庭电视系统、广告显示器、汽车仪表板、以及平视智能显示器及其他应用等等。DLP的光引擎，通常包括光源和要求在数种不同颜色上产生光的其他部件。各种颜色的部件在空间上被调制，产生有选择颜色强度的各个像素。另外的光学元件使光聚集在显示器上。

[0003] DLP系统通常包括对光源进行调制的空间光调制器，以便在投影表面产生有可控强度的像素。光阀是一种空间光调制器，它调制元件阵列上的光。光阀通常调制阵列上的光的透射或反射性质。例如反射的液晶光阀，是利用液晶元件阵列，调制阵列上反射光的强度。另一种普通类型的光阀，是数字微反射镜装置芯片(常常被称为“数字光阀”)，它有可移动的微反射镜阵列，这些微反射镜能够个别地在两个位置间倾斜，以改变反射到显示表面上每像素的光量。数字反射镜装置能够足够快速地切换，使单个空间调制器能用于按彩色时序模式操作的投影系统中。这与用慢速空间调制器的每色调制器的设计相比，能提供成本节省。

[0004]常规的做法是，使用亮的白光作为数字投影系统的光源。例如，亮的白光光源常常用Ultra High Pressure(UHP，超高压)电弧放电灯实施，它是小型的白光光源，有非常高的发光率，由PhilipsElectronics研发。用旋转的色盘，从白光光源中分离出红、绿、和蓝光。因此，当色盘的红色滤波器对准白光光源时，红光被聚焦在红色像素的空间调制器上，如此类推，各有一个空间调制器供色盘的绿色和蓝色滤波器聚焦。

[0005]常规的DLP系统有若干缺点。首先，图像有时不如需要的那样亮。常规的白光光源产生有限的光流明数。另外，常规的DLP系统浪费颇大量的光能。其次，显示的图像的一些属性，诸如色饱和度，受色盘的不良影响，能够把膺象引进显示的图像中。其三，DLP系统包括昂贵的光学部件。

[0006]发光二极管(LED)是白光光源的一种替代。但是，常规的LED光源往往比UHP灯更贵。此外，能够耦合到显示屏幕的亮度和流明数，与UHP灯比较，LED通常约低一半。结果是，LED用作投影显示系统的光源，有许多限制。

[0007]半导体激光器用作显示系统光源，有许多潜在的优势。半导体激光器有高亮度、低光束扩展、扩充的色域、和调制的能力。例如，能够组装若干个不同颜色的离散的激光器，产生不同颜色的光。

[0008]但是，现有技术的半导体激光器，作为显示系统的光源，有若干缺点。与UHP白光光源比较，常规的半导体激光器没有可竞争的价格，且功率较低(即光的总流明数较少)。此外，由于半导体激光器的高相干性，半导体激光器通常有不可接受的散斑特征。显示系统在这一点上，由于来自散射中心的相长和相消干涉，产生强烈的散斑，导致图像上亮的和暗的斑点。

[0009]现有技术中已知，在许多投影显示应用中，半导体激光器与UHP灯相比，没有可竞争的价格。例如，对背投电视(RPTV)，已知光源必须能以不大于$100的总成本，为每一颜色提供300到600流明的光。例如见K.Kincade，“Optoelectronics Applications：Projection Displays：Laser based projector target consumer market，”Laser Focus World，December 2005，这里引用其内容，供参考。对基于激光器的系统，300到600流明等于每一颜色约3到5瓦。然而，在现有技术市场上可用的半导体激光器中，有需要的发光率并有满意的光束性质的半导体激光器，没有适合RPTV系统要求的$100总价格。