一种光源模组及显示装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种光源模组及显示装置，其中光源模组是一种采用非相干光源的光源模组，该光源模组包括红光光源模块、绿光光源模块、蓝光光源模块；其中，所述红光光源模块包括至少一个红色超辐射发光二极管；所述绿光光源模块包括至少一个绿色超辐射发光二极管；所述蓝光光源模块包括至少一个蓝色超辐射发光二极管；正常工作状态下，所述红色超辐射发光二极管、所述绿色超辐射发光二极管和所述蓝色超辐射发光二极管的中心波长根据所需要达到的色度预先设置。本发明提供的光源模组及显示装置，可以同时具有激光光源色域宽广而光束易于集中，以及LED光源散斑效应不明显且易于消除的特点。
【专利说明】
一种光源模组及显示装置
技术领域
[0001]本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光源模组及显示装置。
【背景技术】
[0002]目前，常用的显示光源包括激光和发光二极管(Light Emitting D1de，简称LED)。采用激光光源的显示装置具有色域宽广、亮度高、饱和度高以及可以更真实再现自然界多姿多彩的颜色世界等优点而在现实生活中得到广泛的应用。但是，激光具有很高的相干性，因而采用激光光源的显示装置在显示时会存在非常显著的散斑效应。而且，由于激光通常是线光谱，光谱宽度很小，因而很难对激光进行消相干处理来消除散斑效应。
[0003]另一方面，发光二极管LED是半导体二极管中的一种，发出的光所在的波段遍及可见光、红外线及紫外线，具有很大的光谱宽度，并且属于非相干光源、相干长度很短，因而采用LED光源的显示装置通常在显示时几乎不会观察到散斑效应。但是，LED光源的输出光束发散角度很大(一般大于120度)，使得光束难以集中，总的输出光强受到限制。同时，由于LED光谱宽度很大，且容易发生色度漂移，因此采用LED光源的显示装置通常比较难以具有宽广的色域。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种光源模组及显示装置，可以同时具有激光光源色域宽广而光束易于集中，以及LED光源散斑效应不明显且易于消除的特点。
[0005]第一方面，本发明提供了一种应用于显示装置的光源模组，所述光源模组是一种米用非相干光源的光源模组，该光源模组包括:红光光源模块、绿光光源模块、蓝光光源模块；
[0006]其中，所述红光光源模块包括至少一个红色超辐射发光二极管；
[0007]所述绿光光源模块包括至少一个绿色超辐射发光二极管；
[0008]所述蓝光光源模块包括至少一个蓝色超辐射发光二极管；
[0009]正常工作状态下，所述红色超辐射发光二极管、所述绿色超辐射发光二极管和所述蓝色超辐射发光二极管的中心波长根据所需要达到的色度预先设置。
[0010]进一步地，所述光源模组还包括设置在所述红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的出光光路上的匀光整形模块；
[0011]所述匀光整形模块包括用于对光束进行消相干处理的积分棒。
[0012]进一步地，所述光源模组还包括位于红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的出光位置处的准直整形模块。
[0013]进一步地，所述准直整形模块包括非球面透镜、柱透镜或者球面透镜。
[0014]进一步地，所述光源模组还包括设置在所述红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的非出光侧的散热模块，用于对所述至少一个红色超辐射发光二极管、所述至少一个绿色超辐射发光二极管和所述至少一个蓝色超辐射发光二极管处累积的热量进行导出。
[0015]进一步地，所述散热模块包括设置于所述红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的非出光侧表面的散热器；
[0016]所述散热模块还包括设置在所述光源模组的外壳上、并与所述散热器所在位置对应的散热风扇。
[0017]进一步地，在所述光源模组的出光侧设有反光膜和导光板。
[0018]进一步地，所述光源模组还包括:
[0019]光阀模块，用于对来自所述红光光源模块、所述绿光光源模块或者所述蓝光光源丰吴块的光束进彳丁光强调制；
[0020]导光模块，用于将来自所述红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的光束耦合至合束模块中；
[0021]所述合束模块，用于将耦合的至少一个光束合并为一个光束。
[0022]进一步地，所述光阀模块包括透射式液晶光阀、反射式液晶光阀或者数字微镜；
[0023]所述合束模块包括X棱镜、全内反射棱镜或者空间时序合束装置。
[0024]第二方面，本发明提供了一种显示装置，包括上述任意一种光源模组。
[0025]由上述技术方案可知，本发明提供的光源模组及显示装置光光源模块光光源模块光光源模块光光源模块光光源模块光光源模块采用了光学性能介于激光器和LED之间的超福射发光二极管(Super Luminescent D1de，简称SLD)，可以通过预先设置中心波长来取得宽广的色域，同时由于具有比激光低的相干性和比激光大的光谱宽度，一方面散斑效应不会很显著，另一方面也更容易进行消除。而相比于LED，SLD具有更小的光谱宽度和更低的发散角，因而可以取得更宽广的色域和更高的亮度。因此，本发明提供的光源模组及显示装置可以同时具有激光光源色域宽广而光束易于集中，以及LED光源散斑效应不明显且易于消除的特点，有利于以更低的成本和更低的功耗实现更佳的显示效果。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
[0027]图1为本发明实施例提供的一种非相干辐射平板显示装置的结构示意图；
[0028]图2为本发明实施例提供的一种非相干辐射投影显示装置的结构示意图；
[0029]附图标记说明:
[0030]1、红光SLD模块2、绿光SLD模块
[0031]3、蓝光SLD模块4、准直整形模块
[0032]5、准直整形模块6、准直整形模块
[0033]7、匀光整形模块8、匀光整形模块
[0034]9、匀光整形模块10、反射镜
[0035]11、反射镜12、光阀模块
[0036]13、光阀模块14、光阀模块
[0037]15、合束模块16、散热风扇
[0038]17、散热器18、散热器
[0039]19、散热器20、投射模块
[0040]21、图像显示模块22、反光膜
[0041]23、导光板24、液晶面板
【具体实施方式】
[0042]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]本发明实施例提供了一种应用于显示装置的光源模组，所述光源模组是一种采用非相干光源的光源模组，该光源模组包括:红光光源模块、绿光光源模块、蓝光光源模块，但是本发明实施例的光源模组并不仅限于这三个模块，还可以包括实际应用场景下所需要的光学部件或者结构部件，比如光学透镜、支架或者外壳。
[0044]应理解的是，红光光源模块包括至少一个红色超辐射发光二极管。
[0045]绿光光源模块包括至少一个绿色超辐射发光二极管。
[0046]蓝光光源模块包括至少一个蓝色超辐射发光二极管。
[0047]正常工作状态下，红色超辐射发光二极管、绿色超辐射发光二极管和蓝色超辐射发光二极管的中心波长根据所需要达到的色度预先设置。
[0048]需要说明的是，光源模组具有出光侧和非出光侧，各种颜色的光源模块也具有出光侧和非出光侧(没有光线出射的侧面均视为非出光侧)，可以理解的是，各种颜色的光源模块均会在出光侧发射出不同颜色的光束。
[0049]应理解的是，超福射发光二极管(Super Luminescent D1de，简称SLD)是介于激光二极管和发光二极管之间的一种半导体光电器件，其输出的光谱与激光二极管和发光二极管都具有非相干性，表现为宽带，单元输出功率可达到数百毫瓦，因此，将SLD作为主要发光源，可以通过预先设置中心波长来取得宽广的色域，同时由于具有比激光低的相干性和比激光大的光谱宽度，一方面散斑效应不会很显著，另一方面也更容易进行消除。而相比于LED，SLD具有更小的光谱宽度和更低的发散角，因而可以取得更宽广的色域和更高的亮度。因此，本发明实施例提供的光源模组可以同时具有激光光源色域宽广而光束易于集中，以及LED光源散斑效应不明显且易于消除的特点，有利于以更低的成本和更低的功耗实现更佳的显示效果。
[0050]当然，上述光源模组中不同模块中的SLD的设置位置可以是任意的，例如按照阵列的方式进行交替排布、或是分区域集中形成三种颜色的发光区域，均不影响SLD作为上述光源模组中主要发光源所实现的功能，因此本发明对此不做限制。
[0051]红色超辐射发光二极管的中心波长可以预先设定，可以设定达到色度预先设置的值，红光SLD模块正常工作状态下的中心波长可以在630nm至670nm范围内预先选择。
[0052]绿色超辐射发光二极管的中心波长可以预先设定，可以设定达到色度预先设置的值，绿光SLD模块正常工作状态下的中心波长可以在515nm至530nm范围内预先选择。
[0053]蓝色超辐射发光二极管的中心波长可以预先设定，可以设定达到色度预先设置的值，蓝光SLD模块正常工作状态下的中心波长可以在440nm至460nm范围内预先选择。
[0054]具体地，中心波长的设置可以通过选择SLD的形成材料、形成工艺或者尺寸参数来实现，本发明对此不做限制。
[0055]还可以理解的是，红、绿、蓝三基色SLD输出波长组合所形成的相应色度三角形能覆盖的颜色范围。三基色波长可构成大色度三角形，实现大色域的高画质图像显示。
[0056]光源模组还包括设置在红光光源模块、绿光光源模块和蓝光光源模块的出光光路上的匀光整形模块，其中匀光整形模块包括用于对光束进行消相干处理的积分棒。
[0057]应理解的是，相比于激光光源通常需要采用多模光纤和积分棒来进行消相干处理的技术方案，在光源模组中仅采用积分棒进行SLD的消相干处理，可以简化匀光整形模块，降低技术的复杂度。
[0058]光源模组还包括位于红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的出光位置处的准直整形模块。
[0059]准直整形模块包括非球面透镜、柱透镜或者球面透镜，以实现对SLD出射光束的准直整形，当然具体的设置方式本发明不做限制。
[0060]光源模组还可以包括设置在红光光源模块、绿光光源模块和蓝光光源模块的非出光侧的散热模块，用于对至少一个红色超辐射发光二极管、至少一个绿色超辐射发光二极管和至少一个蓝色超辐射发光二极管处累积的热量进行导出，具体的导出方式可以包括而不限于设置导热材料形成的部件、气冷散热和水冷散热。基于此，光源模组中的SLD可以维持在稳定的工作状态上。
[0061]举例来说，散热模块可以包括设置于所述红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的非出光侧表面的散热器；还可以包括设置在所述光源模组的外壳上、并与所述散热器所在位置对应的散热风扇。从而，散热器可以导出累积在SLD处的热量，而散热风扇可以对光源模块散发出的热量进行及时的排出，从而使红光光源模块、绿光光源模块和蓝光光源模块容易维持在稳定的正常工作状态。
[0062]在具体应用与液晶显示装置中时，在上述光源模组的出光侧设有反光膜和导光板，从而可以实现液晶面板的背光照明。
[0063]在具体应用与投影装置中时，上述光源模组可以还包括:
[0064]光阀模块，用于对来自红光光源模块、绿光光源模块或者蓝光光源模块的光束进行光强调制；
[0065]导光模块，用于将来自红光光源模块、绿光光源模块和蓝光光源模块的光束親合至合束模块中；
[0066]合束模块，用于将耦合的至少一个光束合并为一个光束。
[0067]基于此，上述背光模组可以用于提供投影显示。
[0068]其中，光阀模块与导光模块的位置关系可以不做限制，光阀模块具体可以包括透射式液晶光阀、反射式液晶光阀或者数字微镜，从而可以基于不同的原理对光束进行光强调制。合束模块可以包括X棱镜、全内反射棱镜或者空间时序合束装置，从而可以实现多光束的合并。
[0069]基于同样的发明构思，本发明实施例提供一种显示装置，该显示装置包括上述实施例中的任意一光源模组。需要说明的是，本实施例中的显示装置可以为:电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置采用了光学性能介于激光器和LED之间的超福射发光二极管(Super LuminescentD1de，简称SLD)，可以通过预先设置中心波长来取得宽广的色域，同时由于具有比激光低的相干性和比激光大的光谱宽度，一方面散斑效应不会很显著，另一方面也更容易进行消除。而相比于LED，SLD具有更小的光谱宽度和更低的发散角，因而可以取得更宽广的色域和更高的亮度。因此，本发明实施例提供的显示装置可以同时具有激光光源色域宽广而光束易于集中，以及LED光源散斑效应不明显且易于消除的特点，有利于以更低的成本和更低的功耗实现更佳的显示效果。
[0070]为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面以两种具体的显示装置实例来具体展示上述技术方案的可选实施方式。除特别说明以外，以下实施例中的用词与上述任意一个实施例中用词含义一致。
[0071]图1为本发明实施例提供的一种非相干辐射平板显示装置的结构示意图，如图1所示，本实施例说提供的非相干辐射平板显示装置如下所述。
[0072]显示装置包括红光SLD模块1、绿光SLD模块2、蓝光SLD模块3 (分别对应于上述红光光源模块、绿光光源模块和蓝光光源模块)、散热器(17、18、19)、散热风扇16、准直整形模块(4、5、6)、匀光整形模块(7、8、9)，反光膜22、导光板23、液晶面板24。
[0073]红光SLD模块I固定于散热器17上，其中心波长可在630nm—670nm范围内任意选择，红光SLD模块I发出的光经过准直整形模块4，匀光整形模块7。
[0074]绿光SLD模块2固定于散热器18上，其中心波长可在515nm—530nm围内任意选择，绿光SLD模块2发出的光经过准直整形模块5，匀光整形模块8。
[0075]蓝光SLD模块3固定于散热器19上，其中心波长可在440nm—460nm围内任意选择，蓝光SLD模块3发出的光经过准直整形模块6，匀光整形模块9。
[0076]红、绿、蓝三基色SLD光源发出的光分别顺序经过反光膜22、导光板23、液晶面板24。红、绿、蓝三基色SLD光源单元由通过金属气相沉积、分子束外延或化学束外延方法生长的镓氮、铟镓氮、铝镓铟磷化合物构成。准直整形模块(4、5、6)为非球面透镜、柱透镜、或者球面透镜。显示装置还包括散热风扇16，可排除分别由散热器(17、18、19)产生的热量，从而控制红光SLD模块1、绿光SLD模块2、蓝光SLD模块3的温度和波长。准直整形模块(4、5、6)为非球面透镜、柱透镜、或者球面透镜。液晶面板24采用的是LCD面板。经过准直整形模块(4、5、6)和匀光整形模块(7、8、9)的三基色光进入液晶面板24，当外部图像信号输入时，液晶面板24将对其信号分别进行调制，调制后通过合束装置合成为具有不同灰度的彩色图像，然后，通过投影镜头把图像投射至液晶屏幕上。显示装置屏幕可采用超短焦光学屏幕。
[0077]图2为本发明实施例提供的一种非相干辐射投影显示装置的结构示意图，如图2所示，本实施例的非相干辐射投影显示装置如下所述。
[0078]显示装置包括红光SLD模块1、绿光SLD模块2、蓝光SLD模块3、散热器(17、18、19)、散热风扇16、准直整形模块(4、5、6)、勾光整形模块(7、8、9)、反射镜(10、11)、光阀模块(12、13、14)、合束模块15、投射模块20、图像显示模块21。
[0079]红光SLD模块I固定于散热器17上，其中心波长可在630nm—670nm范围内任意选择，红光SLD模块I发出的光经过准直整形模块4，匀光整形模块7，反射镜10，光阀模块12，进入合束模块15。
[0080]绿光SLD模块2固定于散热器18上，其中心波长可在515nm—530nm围内任意选择，绿光SLD模块2发出的光经过准直整形模块5，匀光整形模块8，光阀模块13，进入合束模块15。
[0081]蓝光SLD模块3固定于散热器19上，其中心波长可在440nm—460nm围内任意选择，蓝光SLD模块3发出的光经过准直整形模块6，匀光整形模块9，反射镜11，光阀模块14，进入合束模块15。
[0082]红、绿、蓝三基色SLD光源发出的光经过光合束模块15进行光束合束形成图像信息经过投射模块20显示在图像显示装置上。红光反射镜10、蓝光反射镜11分别顺序放置在红、蓝匀光整形模块和红、蓝光阀模块之间。SLD光源单元由通过金属气相沉积、分子束外延或化学束外延方法生长的镓氮、铟镓氮、铝镓铟磷化合物构成。准直整形模块(4、5、6)为非球面透镜、柱透镜、或者球面透镜。非相干辐射光源显示装置还包括散热风扇16，可排除分别由散热器(17、18、19)产生的热量，从而控制红光SLD模块1、绿光SLD模块2、蓝光SLD模块3的温度和波长。匀光整形模块采用的是震动反射镜、旋转波片。光阀模块(12、
13、14)采用的是透射式液晶光阀；光合束模块15采用的是X棱镜。三基色SLD光源发出的光分别经过准直整形模块(4、5、6)和匀光整形模块(7、8、9)入射到光阀，根据输入的图像编码信号对三基色光进行调制，通过光阀模块(12、13、14)的通断来控制产生不同灰度层次的红、绿、蓝三种颜色图像。经调制后三基色光通过合束模块15合束后进入到成像单元中，投射到投射模块20中，形成彩色图像，再投射到一定距离的图像显示模块21上即可实现图像投影显示。
[0083]通过本实施提供的非相干辐射投影显示装置，获得较高的光束集中度和较低的相干性，较大的光谱宽度，能够有效降低散斑效应，可以有效的降低显示装置的成本。
[0084]在本发明的描述中需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0085]还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0086]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但是，本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替代，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种应用于显示装置的光源模组，其特征在于，所述光源模组是一种采用非相干光源的光源模组，该光源模组包括:红光光源模块、绿光光源模块、蓝光光源模块； 其中，所述红光光源模块包括至少一个红色超辐射发光二极管； 所述绿光光源模块包括至少一个绿色超辐射发光二极管； 所述蓝光光源模块包括至少一个蓝色超辐射发光二极管； 正常工作状态下，所述红色超辐射发光二极管、所述绿色超辐射发光二极管和所述蓝色超辐射发光二极管的中心波长根据所需要达到的色度预先设置。2.根据权利要求1所述的应用于显示装置的光源模组，其特征在于，所述光源模组还包括设置在所述红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的出光光路上的匀光整形模块； 所述匀光整形模块包括用于对光束进行消相干处理的积分棒。3.根据权利要求2所述的应用于显示装置的光源模组，其特征在于，所述光源模组还包括位于红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的出光位置处的准直整形丰旲块。4.根据权利要求3所述的应用于显示装置的光源模组，其特征在于，所述准直整形模块包括非球面透镜、柱透镜或者球面透镜。5.根据权利要求3所述的应用于显示装置的光源模组，其特征在于，所述光源模组还包括设置在所述红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的非出光侧的散热模块，用于对所述至少一个红色超辐射发光二极管、所述至少一个绿色超辐射发光二极管和所述至少一个蓝色超辐射发光二极管处累积的热量进行导出。6.根据权利要求5所述的应用于显示装置的光源模组，其特征在于，所述散热模块包括设置于所述红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的非出光侧表面的散热器； 所述散热模块还包括设置在所述光源模组的外壳上、并与所述散热器所在位置对应的散热风扇。7.根据权利要求5所述的应用于显示装置的光源模组，其特征在于，在所述光源模组的出光侧设有反光膜和导光板。8.根据权利要求5所述的应用于显示装置的光源模组，其特征在于，所述光源模组还包括: 光阀模块，用于对来自所述红光光源模块、所述绿光光源模块或者所述蓝光光源模块的光束进行光强调制； 导光模块，用于将来自所述红光光源模块、所述绿光光源模块和所述蓝光光源模块的光束耦合至合束模块中； 所述合束模块，用于将耦合的至少一个光束合并为一个光束。9.根据权利要求8所述的应用于显示装置的光源模组，其特征在于，所述光阀模块包括透射式液晶光阀、反射式液晶光阀或者数字微镜； 所述合束模块包括X棱镜、全内反射棱镜或者空间时序合束装置。10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-9中的任意一项所述的光源模组。
【文档编号】F21V13/00GK105987323SQ201510076523
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月12日
【发明人】彭钦军, 许祖彦, 高伟男
【申请人】中国科学院理化技术研究所