一種投影系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種投影系統(tǒng)，包括：接口，用于接收圖像或視頻信號；光源，包括在490nm～540nm波長范圍內(nèi)工作的綠色激光二極管，所述綠色激光二極管設(shè)置在安裝基底和一表面上，所述安裝基底包括氮化鎵材料，且所述表面具有{20?21}半極性取向，所述綠色激光二極管在所述表面上具有由在c方向的投影上的腔取向表征的激光條區(qū)域；以及電源，電連接至所述光源。
【專利說明】一種投影系統(tǒng)
[0001 ] 本申請是國際申請?zhí)枮镻CT/US2010/036739，國際申請日為2010年5月28日，進入中國國家階段日為2011年11月29日，申請?zhí)枮?01080023738.X，發(fā)明名稱為“一種投影系統(tǒng)”的申請的分案申請，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請要求于2009年5月29日提交的美國臨時專利申請第61/182，105號的優(yōu)先權(quán)。本申請還要求于2010年5月27日提交的美國申請第12/789,303號的優(yōu)先權(quán)。
[0004]對于在政府資助的研究和開發(fā)下進行的發(fā)明的權(quán)益的聲明
[0005]不可應(yīng)用
[0006]參照“序列列表”(通過光盤提交的表或計算機程序列表附錄)
[0007]不可應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0008]本發(fā)明涉及顯示技術(shù)。更具體地，本發(fā)明的各個實施方式提供了其中一個或多個激光二極管和/或LED用作用于照亮圖像的光源的投影式顯示系統(tǒng)。在一組實施方式中，本發(fā)明提供了利用使用含有氮化鎵的材料制造的藍色和/或綠色激光器的投影儀系統(tǒng)。在另一組實施方式中，本發(fā)明提供了具有由藍色和/或綠色激光器件照亮的數(shù)字光處理引擎的投影系統(tǒng)。在具體的實施方式中，本發(fā)明提供了 3D顯示系統(tǒng)。還存在其他的實施方式。
【背景技術(shù)】
[0009]隨著LCD顯示對于電視變得越來越便宜并且數(shù)字廣告在加油站、商場及咖啡店變得越來越流行，大的顯示器變得越來越流行并且預(yù)計在未來幾年將會變得更加有吸引力。在過去幾年來，注意到大屏顯示器(例如，40英寸TV)有了實質(zhì)性增長(例如，超過40%)，并且消費者也越來越習(xí)慣于膝上型和PC也為較大的顯示器。盡管通過手持裝置能夠獲得更多可視內(nèi)容(諸如TV、因特網(wǎng)和視頻)，但是由于鍵盤、照相機以及其他特征對空間和電力的競爭，使得手持的消費電子產(chǎn)品中的顯示器仍較小(〈3”)。
[0010]因此，期望用于顯示圖像和/或視頻的改進系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明涉及顯示技術(shù)。更具體地，本發(fā)明的各個實施方式提供了其中一個或多個激光二極管用作用于照亮圖像的光源的投影式顯示系統(tǒng)。在一組實施方式中，本發(fā)明提供了利用使用含有氮化鎵的材料制造的藍色和/或綠色激光器的投影儀系統(tǒng)。在另一組實施方式中，本發(fā)明提供了具有由藍色和/或綠色激光器件照亮的數(shù)字光處理引擎的投影系統(tǒng)。還存在其他的實施方式。
[0012]根據(jù)實施方式，本發(fā)明提供了投影系統(tǒng)。該投影系統(tǒng)包括:接口，用于接收圖像或視頻信號;光源，包括在490nm?540nm波長范圍內(nèi)工作的綠色激光二極管，所述綠色激光二極管設(shè)置在安裝基底和一表面上，所述安裝基底包括氮化鎵材料，且所述表面具有{20-21}半極性取向，所述綠色激光二極管在所述表面上具有由在C方向的投影上的腔取向表征的激光條區(qū)域；以及電源，電連接至所述光源。
[0013]根據(jù)實施方式，本發(fā)明提供了投影系統(tǒng)。該投影系統(tǒng)包括:接口，用于接收圖像或視頻信號;光源，所述光源包括在430nm?480nm波長范圍工作的藍色激光二極管，所述藍色激光二極管設(shè)置在安裝基底和一表面上，所述安裝基底包括氮化鎵材料，且所述表面具有{20-21}半極性取向，所述藍色激光二極管在所述表面上具有由在c方向的投影上的腔取向表征的激光條區(qū)域;以及電源，電連接至所述光源。
[0014]根據(jù)實施方式，本發(fā)明提供了投影系統(tǒng)。該投影系統(tǒng)包括用于接收視頻的接口。該系統(tǒng)還包括用于處理視頻的圖像處理器。該系統(tǒng)包括包含多個激光二極管的光源。多個激光二極管包括藍色激光二極管。藍色激光二極管制造于非極性取向的氮化鎵材料上。該系統(tǒng)包括電連接至光源的電源。
[0015]根據(jù)另一實施方式，本發(fā)明提供了投影系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于接收視頻的接口。該系統(tǒng)還包括用于處理視頻的圖像處理器。該系統(tǒng)包括包含多個激光二極管的光源。多個激光二極管包括藍色激光二極管。藍色激光二極管制造于半極性取向的氮化鎵材料上。該系統(tǒng)還包括電連接至光源的電源。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，本發(fā)明提供了投影裝置。該投影裝置包括具有開口的殼體。該裝置還包括用于接收一個或多個圖像幀的輸入接口。該裝置包括視頻處理模塊。另夕卜，該裝置包括激光源。激光源包括藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管。藍色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga的基底上，并且具有約430nm?480nm峰值工作波長。綠色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga基底上，并且具有約490nm?540nm的峰值工作波長。紅色激光二極管由AlInGaP制造。激光源被配置為通過組合來自藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管的輸出來產(chǎn)生激光束。該裝置還包括激光器驅(qū)動模塊，其連接至激光源。激光器驅(qū)動模塊基于來自一個或多個圖像幀的像素產(chǎn)生三個驅(qū)動電流。三個驅(qū)動電流中的每一個均用于驅(qū)動激光二極管。該裝置還包括微機電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡(或“飛鏡(flying mirror)”)，被配置成通過開口將激光束投射到特定位置上，從而產(chǎn)生單個畫面。通過以二維方式光柵掃描(raster)像素，來形成完整圖像。該裝置包括設(shè)置于激光源附近區(qū)域內(nèi)的光學(xué)部件，該光學(xué)部件用于將激光束導(dǎo)向MEMS掃描鏡。該裝置包括電連接至激光源和MEMS掃描鏡的電源。
[0017]根據(jù)實施方式，本發(fā)明提供了投影裝置。該投影裝置包括具有開口的殼體。該裝置還包括用于接收一個或多個圖像幀的輸入接口。該裝置包括視頻處理模塊。另外，該裝置包括激光源。激光源包括藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管。藍色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga的基底上，并且具有約430nm?480nm的峰值工作波長。綠色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga基底上，并且具有約490nm?540nm的峰值工作波長。在該實施方式中，藍色激光二極管和綠色激光二極管將共用同一基底。紅色激光二極管可由Al InGaP制造。激光源被配置為通過組合來自藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管的輸出來產(chǎn)生激光束。該裝置還包括激光器驅(qū)動模塊，其連接至激光源。激光器驅(qū)動模塊基于來自一個或多個圖像幀的像素產(chǎn)生三個驅(qū)動電流。三個驅(qū)動電流中的每一個用于驅(qū)動激光二極管。該裝置還包括MEMS掃描鏡(或“飛鏡”)，被配置成通過開口將激光束投射到特定位置上，從而產(chǎn)生單個畫面。通過以二維方式光柵掃描像素，來形成完整圖像。該裝置包括設(shè)置于激光源附近區(qū)域內(nèi)的光學(xué)部件，該光學(xué)部件用于將激光束導(dǎo)向MEMS掃描鏡。該裝置包括電連接至激光源和MEMS掃描鏡的電源。
[0018]根據(jù)實施方式，本發(fā)明提供了投影裝置。該投影裝置包括具有開口的殼體。該裝置還包括用于接收一個或多個圖像幀的輸入接口。該裝置包括視頻處理模塊。另外，該裝置包括激光源。激光源包括藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管。藍色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga的基底上，并且具有約430nm?480nm的峰值工作波長。綠色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga基底上，并且具有約490nm?540nm的峰值工作波長。紅色激光二極管可由AlInGaP制造。在該實施方式中，兩個以上不同顏色的激光器將一起封裝于同一封裝件中。在該共同封裝的實施方式中，來自藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管的輸出將被組合成單個光束。該裝置還包括激光器驅(qū)動模塊，其連接至激光源。激光器驅(qū)動模塊基于來自一個或多個圖像幀的像素產(chǎn)生三個驅(qū)動電流。三個驅(qū)動電流中的每一個均用于驅(qū)動激光二極管。該裝置還包括微機電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡(或“飛鏡”)，被配置成通過開口將激光束投射到特定位置上，從而產(chǎn)生單個畫面。通過以二維方式光柵掃描像素，來形成完整圖像。該裝置包括設(shè)置于激光源附近區(qū)域內(nèi)的光學(xué)部件，該光學(xué)部件用于將激光束導(dǎo)向MEMS掃描鏡。該裝置包括電連接至激光源和MEMS掃描鏡的電源。
[0019]根據(jù)另一實施方式，本發(fā)明提供了投影裝置。該裝置包括具有開口的殼體。該裝置還包括用于接收一個或多個圖像幀的輸入接口。該裝置包括激光源。激光源包括藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管。藍色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga的基底上，并且具有約430nm?480nm的峰值工作波長。綠色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga基底上，并且具有約490nm?540nm的峰值工作波長。紅色激光二極管可由AlInGaP制造。激光源被配置成通過組合來自藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管的輸出來產(chǎn)生激光束。該裝置包括數(shù)字光處理(DLP)芯片，其包括數(shù)字鏡器件。數(shù)字鏡器件包括多個反射鏡，每個反射鏡對應(yīng)于一個或多個圖像幀的一個或多個像素。該裝置包括電連接至激光源和數(shù)字光處理芯片的電源?？纱嬖谠搶嵤┓绞降脑S多變形，例如藍色激光二極管和綠色激光二極管共用同一基底或兩個以上不同顏色的激光器容納在同一封裝件中的實施方式。在該共同封裝的實施方式中，來自藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管的輸出將被組合成單個光束。
[0020]根據(jù)另一實施方式，本發(fā)明提供了投影裝置。該裝置包括具有開口的殼體。該裝置包括用于接收一個或多個圖像幀的輸入接口。該裝置包括激光源。激光源包括藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管。藍色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga的基底上，并且具有約430nm?480nm的峰值工作波長。綠色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga基底上，并且具有約490nm?540nm的峰值工作波長。紅色激光二極管可由AlInGaP制造。該裝置包括數(shù)字光處理(DLP)芯片，其包括三個數(shù)字鏡器件。數(shù)字鏡器件中的每一個包括多個反射鏡，每個反射鏡對應(yīng)于一個或多個圖像幀的一個或多個像素。彩色光束被分別投射到數(shù)字鏡器件上。該裝置包括電連接至激光源和數(shù)字光處理芯片的電源。可存在該實施方式的許多變形，例如藍色激光二極管和綠色激光二極管共用同一基底或兩個以上不同顏色的激光器容納在同一封裝件中的實施方式。在該共同封裝的實施方式中，來自藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管的輸出將被組合成單個光束。
[0021]作為示例，色輪可以包括用于改變從光源發(fā)出的光的顏色的熒光體材料。在具體的實施方式中，色輪包括多個區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)于特定的顏色(例如，紅色、綠色、藍色等)。在示例性實施方式中，投影儀包括包含藍色光源和紅色光源的光源。色輪包括用于藍色光的狹縫和用于將藍色光轉(zhuǎn)換成綠色光的含有熒光體的區(qū)域。在操作中，藍色光源(例如，藍色激光二極管或藍色LED)通過狹縫提供藍色光，并從含有熒光體的區(qū)域激發(fā)綠色光；紅色光源獨立地提供紅色光。來自熒光體的綠色光可透射過色輪，或被色輪反射回去。在任一情況下，綠色光被光學(xué)部件收集并被再導(dǎo)向到微顯示器。通過狹縫的藍色光也被導(dǎo)向到微顯示器。藍色光源可以是制造于非極性或半極性取向GaN上的激光二極管或LED?？商鎿Q地，可以使用綠色激光二極管替代具有熒光體的藍色激光二極管來發(fā)出綠色光。應(yīng)理解，彩色光源與其色輪的其他組合也是可行的。
[0022]作為另一示例，色輪可以包括多種熒光體材料。例如，色輪可以包括與藍色光源組合的綠色熒光體和紅色熒光體。在具體的實施方式中，色輪包括多個區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)于特定的顏色(例如，紅色、綠色、藍色等)。在示例性實施方式中，投影儀包括包含藍色光源的光源。色輪包括用于藍色激光的狹縫和兩個含有熒光體的區(qū)域，這兩個含有熒光體的區(qū)域分別用于將藍色光轉(zhuǎn)換成綠色光和將藍色光轉(zhuǎn)換成紅色光。在操作中，藍色光源(例如，藍色激光二極管或藍色LED)通過狹縫提供藍色光并從含有熒光體的區(qū)域激發(fā)綠色光和紅色光。來自熒光體的綠色光和紅色光可以透射過色輪，或被色輪反射回去。在任一情況下，綠色光和紅色光被光學(xué)部件收集并被再導(dǎo)向到微顯示器。藍色光源可以是制造于非極性或半極性取向GaN上的激光二極管或LED。應(yīng)理解，可存在彩色光源與其色輪的其他組合。
[0023]作為另一示例，色輪可以包括藍色熒光體材料、綠色熒光體材料和紅色熒光體材料。例如，色輪可以包括與紫外(UV)光源組合的藍色熒光體、綠色熒光體和紅色熒光體。在具體的實施方式中，色輪包括多個區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)于特定的顏色(例如，紅色、綠色、藍色等)。在示例性實施方式中，投影儀包括含有UV光源的光源。色輪包括三個含有熒光體的區(qū)域，這三個含有熒光體的區(qū)域分別用于將UV光轉(zhuǎn)換成藍色光、將UV光轉(zhuǎn)換成綠色光以及將UV光轉(zhuǎn)換成紅色光。在操作中，色輪從含有熒光體的區(qū)域中順次發(fā)出藍色光、綠色光和紅色光。來自熒光體的藍色光、綠色光和紅色光可以透射過色輪，或被色輪反射回去。在任一情況下，藍色光、綠色光和紅色光被光學(xué)部件收集并被再導(dǎo)向到微顯示器。UV光源可以是制造于非極性或半極性取向GaN上的激光二極管或LED。應(yīng)理解，可以是彩色光源與其色輪的其他組合。
[0024]根據(jù)又一實施方式，本發(fā)明提供了投影裝置。該裝置包括具有開口的殼體。該裝置包括用于接收一個或多個圖像幀的輸入接口。該裝置包括激光源。激光源包括藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管。藍色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga的基底上，并且具有約430nm?480nm的峰值工作波長。綠色激光二極管制造于非極性或半極性取向的含Ga基底上，并且具有約490nm?540nm的峰值工作波長。紅色激光二極管可由AlInGaP制造。綠色激光二極管具有約490nm?540nm的波長。激光源被配置成通過組合來自藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管的輸出來產(chǎn)生激光束。該裝置包括數(shù)字光處理(DLP)芯片，其包括三個數(shù)字鏡器件。每個數(shù)字鏡器件包括多個反射鏡，每個反射鏡對應(yīng)于一個或多個圖像幀的一個或多個像素。彩色光束被分別投射到數(shù)字鏡器件上。該裝置包括電連接至激光源和數(shù)字光處理芯片的電源?？纱嬖谠搶嵤┓绞降脑S多變形，例如藍色激光二極管和綠色激光二極管共用同一基底或兩個以上不同顏色的激光器容納在同一封裝件中的實施方式。在該共同封裝的實施方式中，來自藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管的輸出將被組合成單個光束。
[0025]作為示例，色輪可以包括用于改變從光源發(fā)出的光的顏色的熒光體材料。在具體的實施方式中，色輪包括多個區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)于特定的顏色(例如，紅色、綠色、藍色等)。在示例性實施方式中，投影儀包括包含藍色光源和紅色光源的光源。色輪包括用于藍色光的狹縫和用于將藍色光轉(zhuǎn)換成綠色光的含熒光體的區(qū)域。在操作中，藍色光源(例如，藍色激光二極管或藍色LED)通過狹縫提供藍色光，并從含熒光體的區(qū)域激發(fā)綠色光;紅色光源獨立地提供紅色光。來自熒光體的綠色光透射過色輪，或被色輪反射回去。在任一情況下，綠色光被光學(xué)部件收集并被再導(dǎo)向到微顯示器。通過狹縫的藍色光也被導(dǎo)向微顯示器。藍色光源可以是制造于非極性或半極性取向GaN上的激光二極管或LED?？商鎿Q地，可以使用綠色激光二極管替代具有熒光體的藍色激光二極管來發(fā)出綠色光。應(yīng)理解，彩色光源與其色輪的其他組合也是可以的。
[0026]作為另一示例，色輪可以包括多種熒光體材料。例如，色輪可以包括與藍色光源組合的綠色熒光體和紅色熒光體。在具體的實施方式中，色輪包括多個區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)于特定的顏色(例如，紅色、綠色、藍色等)。在示例性實施方式中，投影儀包括含有藍色光源的光源。色輪包括用于藍色激光的狹縫和兩個含有熒光體的區(qū)域，這兩個含有熒光體的區(qū)域分別用于將藍色光轉(zhuǎn)換成綠色光以及將藍色光轉(zhuǎn)換成紅色光。在操作中，藍色光源(例如，藍色激光二極管或藍色LED)通過狹縫提供藍色光并從含有熒光體的區(qū)域激發(fā)綠色光和紅色光。來自熒光體的綠色光和紅色光可以透射過色輪，或被色輪反射回去。在任一情況下，綠色光和紅色光被光學(xué)部件收集并被再導(dǎo)向到微顯示器。藍色光源可以是制造于非極性或半極性取向的GaN上的激光二極管或LED。應(yīng)理解，可以是彩色光源與其色輪的其他組合。
[0027]作為另一示例，色輪可以包括藍色熒光體材料、綠色熒光體材料和紅色熒光體材料。例如，色輪可以包括與紫外(UV)光源組合的藍色熒光體、綠色熒光體和紅色熒光體。在具體的實施方式中，色輪包括多個區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)于特定的顏色(例如，紅色、綠色、藍色等)。在示例性實施方式中，投影儀包括含有UV光源的光源。色輪包括三個含有熒光體的區(qū)域，這三個含有熒光體的區(qū)域分別用于將UV光轉(zhuǎn)換成藍色光、將UV光轉(zhuǎn)換成綠色光以及將UV光轉(zhuǎn)換成紅色光。在操作中，色輪從含有熒光體的區(qū)域中順次發(fā)出藍色光、綠色光和紅色光。來自熒光體的藍色光、綠色光和紅色光可以透射過色輪，或被色輪反射回去。在任一情況下，藍色光、綠色光和紅色光被光學(xué)部件收集并被再導(dǎo)向到微顯示器。UV光源可以是制造于非極性或半極性取向的GaN上的激光二極管或LED。應(yīng)理解，可以是彩色光源與其色輪的其他組合。
[0028]使用本發(fā)明獲得了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的各種優(yōu)勢。具體地，本發(fā)明實現(xiàn)了使用高效光源的高性價比的投影系統(tǒng)。在具體的實施方式中，光源可以以相對簡單和高性價比的方式制造。根據(jù)實施方式，本裝置和方法可使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟悉的傳統(tǒng)材料和/或方法來制造。在一個或多個實施方式中，激光器件能夠具有多個波長。當(dāng)然，存在其他的變形、修改和替換。根據(jù)實施方式，可獲得一個或多個這些優(yōu)勢。這些以及其他的優(yōu)勢將在本說明書全文中進行描述，以下更具體地給出了描述。
[0029]本發(fā)明在已知處理技術(shù)的背景下實現(xiàn)了這些優(yōu)勢以及其他優(yōu)勢，然而，對本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點的進一步理解可通過參考稍后的說明書和附圖部分來實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0030]圖1是示出了傳統(tǒng)投影系統(tǒng)的示圖。
[0031 ]圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的投影裝置的簡化圖。
[0032]圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的制造于{20-21}基底上的激光器件200的詳細截面視圖。
[0033]圖2C是示出了具有LED光源的投影儀的簡化圖。
[0034]圖3A是根據(jù)本發(fā)明實施方式的投影裝置的替換例示圖。
[0035]圖3B是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的封裝在一起的激光二極管的簡化圖。
[0036]圖3C是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有分級分布的發(fā)光波長的有源區(qū)的截面的示圖。
[0037]圖3D是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的多個有源區(qū)的截面的簡化圖。
[0038]圖3E是示出了具有LED光源的投影儀的簡化圖。
[0039]圖4A是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的投影裝置的簡化圖。
[0040]圖4B是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的集成為單個封裝件的激光二極管的簡化圖。[0041 ]圖5A是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的DLP投影裝置的簡化圖。
[0042]圖5B是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的DLP投影儀的簡化圖。
[0043]圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的3片式DLP投影系統(tǒng)的簡化圖。
[0044]圖7是示出了涉及由偏振眼鏡過濾的偏振圖像的3D顯示的簡化圖。
[0045]圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的3D投影系統(tǒng)的簡化圖。
[0046]圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的LCOS投影系統(tǒng)900的簡化圖。
【具體實施方式】
[0047]本發(fā)明涉及顯示技術(shù)。更具體地，本發(fā)明的各個實施方式提供了其中一個或多個激光二極管和/或LED用作用于照亮圖像的光源的投影式顯示系統(tǒng)。在一組實施方式中，本發(fā)明提供了利用使用含有氮化鎵的材料制造的藍色和/或綠色激光器的投影儀系統(tǒng)。在另一組實施方式中，本發(fā)明提供了具有由藍色和/或綠色激光器件照亮的數(shù)字光處理引擎的投影系統(tǒng)。還存在其他的實施方式。
[0048]如上所述，傳統(tǒng)顯示類型通常是不足夠的。微型投影儀通過從手持設(shè)備投射大的圖像(達到60英寸以上)，使得電影、網(wǎng)絡(luò)沖浪以及其他圖像能夠以與用戶所習(xí)慣的顯示器尺寸同樣的尺寸被分享，解決了該問題。因此，袖珍型投影儀、獨立成套微型投影儀以及移動設(shè)備(如，電話)中嵌入的微型投影儀被使用得越來越多。
[0049]當(dāng)前，商品化的InGaN基激光器和LED生長于GaN晶格的極性c面內(nèi)。已知的是，沉積在該傳統(tǒng)GaN取向上的InGaN發(fā)光層受到內(nèi)部與極性相關(guān)的電場的影響。在這些結(jié)構(gòu)中，自發(fā)極化產(chǎn)生于GaN鍵合中的電荷不對稱，而壓電極化是應(yīng)力的產(chǎn)物。在量子阱結(jié)構(gòu)中，這些極化場使電子波函數(shù)和空穴波函數(shù)空間分離，從而降低了它們的輻射性復(fù)合效率。由于壓電極化的應(yīng)力依賴性，使得隨著藍色和(尤其是)綠色的激光器和LED所需要的發(fā)光層中銦含量的增加，這些內(nèi)部場變得越來越強。
[0050]除了降低的輻射性復(fù)合系數(shù)妨礙LED亮度之外，內(nèi)部電場促使在發(fā)光量子阱層內(nèi)產(chǎn)生量子限制斯塔克效應(yīng)(QCSE)。該效應(yīng)導(dǎo)致峰值發(fā)光波長隨著量子阱層中載流子密度的增加而發(fā)生藍移。由于載流子密度隨著電流的增加而增加，所以藍色LED或綠色LED將隨著電流而發(fā)生峰值波長移動。這種波長對驅(qū)動電流的依賴性對于LED經(jīng)過電流調(diào)制方案的顯示應(yīng)用來說是不理想的，這是因為色彩將隨著電流而變化。在激光二極管中，載流子密度隨著電流增加而增加，直到腔中的增益超過損耗時的激光閾值為止。為了使激光波長處于藍色區(qū)域和綠色區(qū)域，這種閾值以下的峰值波長的藍移促使隨著銦含量的增加而生長發(fā)光層，以補償藍移。眾所周知的是，銦含量的這種增加將導(dǎo)致劣質(zhì)的材料質(zhì)量，這是因為應(yīng)力增加和銦分凝。為了實現(xiàn)高效的藍色激光器和綠色激光器以及LED，因此期望的是減小與極化有關(guān)的電場或完全消除與極化有關(guān)的電場。
[0051]長期的理解是，器件結(jié)構(gòu)在非常規(guī)GaN取向(例如，非極性a面或m面)上或在介于非極性面和極性c面間的半極性面上的生長，可消除或減小極化場。在這些新型晶體面上，夕卜延結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)均可利用特有的設(shè)計自由度。此外，生長于非極性和半極性基底上的InGaN膜的各向異性應(yīng)力導(dǎo)致有效的空穴質(zhì)量減小，而有效的空穴質(zhì)量的減小會使激光二極管中的差分增益增加并且透明電流密度降低。諸如制造于非極性和半極性面上的藍色和綠色的激光器和LED的器件為改進的性能(更高的輻射性復(fù)合效率、減小的隨驅(qū)動電流的峰值波長藍移、提高的器件設(shè)計靈活性以及良好的外延生長質(zhì)量)提供了令人振奮的可能。
[0052]基于固態(tài)發(fā)光器的典型投影儀包括:
[0053]?光源(激光器或LED)，
[0054]?光學(xué)部件，
[0055].諸如硅基液晶(LCOS)或數(shù)字微鏡器件(DMD)的微顯示器，
[0056]?驅(qū)動器板，以及
[0057]?電源(S卩，電池或電源適配器)。
[0058]根據(jù)應(yīng)用，投影系統(tǒng)可利用偏振光或非偏振光。例如，基于單個掃描儀的投影系統(tǒng)(例如，微投影儀)以及基于DLP的系統(tǒng)通常使用非偏振光源。對于一些應(yīng)用，諸如基于LCOS的投影系統(tǒng)，偏振光源是期望的。通常，傳統(tǒng)投影儀中所使用的藍色LED和綠色LED(可以是紅色LED)是非偏振的(或具有低的偏振比)，從而因依賴于偏振的光學(xué)部件而導(dǎo)致過多的光損失，并表現(xiàn)出差的空間模式質(zhì)量，其要求大的LCOS或LCD芯片，并且對于小型化設(shè)計是不可行的，這是因為光不能會聚在小的區(qū)域中。由于非極性和半極性GaN上X和Y電子價帶的分離，使得從制造于這些平臺上的諸如LED的器件發(fā)出的光本身是偏振的。通過將半極性和/或非極性GaN基的LED用于使用LCOS技術(shù)或需要偏振光的其他光閥的投影式顯示器中，與LED相關(guān)聯(lián)的光損失將被最小化，而不需要利用諸如偏振再生器的附加部件，而附加部件會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。傳統(tǒng)的投影系統(tǒng)通常使用激光器和/或LED作為光源來照明圖像。通常，在投影系統(tǒng)中，激光源比LED光源提供更好的性能。
[0059]圖1是示出了傳統(tǒng)的投影系統(tǒng)的示圖。如圖所示，藍色激光、綠色激光和紅色激光被組合成激光束，然后該激光束被投射到MEMS掃描鏡。
[0060]在諸如圖1中示出的投影系統(tǒng)的傳統(tǒng)投影系統(tǒng)中，綠色二次諧波產(chǎn)生(SHG)激光器用于提供綠色激光。當(dāng)前尚沒有直接的二極管解決方案來發(fā)出綠色激光，這迫使使用倍頻1060nm 二極管激光器，其昂貴、體積大、難以高速調(diào)制、并且發(fā)出的光譜比較窄而使得在圖像中產(chǎn)生斑點。此外，由于這些器件需要使用周期性脈沖鈮酸鋰(PPLN)來產(chǎn)生二次諧波，所以關(guān)于該技術(shù)的效率是極其低下的。
[0061 ]首先，存在1060nm器件本身的效率。其次，存在與將光導(dǎo)向PPLN和將光從PPLN導(dǎo)出相關(guān)的光耦合損失。再次，存在PPLN內(nèi)的轉(zhuǎn)換損失。最后，存在與將部件冷卻到精確的溫度相關(guān)的損失。
[0062]為了制造電池壽命最大化并且成本、尺寸、重量最小化的高效顯示器，必須將系統(tǒng)中的光損失最小化。系統(tǒng)中的光損失的源頭包括但并不局限于，來自于其透射是依賴于偏振的光學(xué)元件的損失。在諸如微型投影儀的許多小型投影儀中，使用高偏振靈敏度的微顯示技術(shù)，例如LCOS或IXD?；贚COS的普通顯示器根據(jù)液晶顯示技術(shù)的本質(zhì)通常需要高偏振光源。
[0063]在各個實施方式中，本發(fā)明提供了藍色和綠色直接型二極管GaN基激光器，其提供高偏振輸出、單空間模式、中到大的光譜寬度、高的效率以及高的調(diào)制速率，這對于諸如微投影儀、DLP投影儀、基于液晶的顯示器(例如，硅基液晶或“LC0S”)等的各種投影儀和顯示器是理想的。
[0064]應(yīng)理解，通過在由本發(fā)明實施方式提供的投影式顯示器中使用高偏振光源，可將光學(xué)效率最大化，同時實現(xiàn)成本最小化和對光學(xué)部件的選擇具有最大靈活性。諸如非偏振LED的傳統(tǒng)照明源及其系統(tǒng)中，需要復(fù)雜的光學(xué)部件用于偏振再生，從而提高非偏振光源的效率。與之相比，通過在非極性或半極性GaN上形成藍色和綠色激光器和/或LED，光輸出將被高度偏振，從而消除了對用于處理偏振的附加光學(xué)部件的需要。
[0065]如本發(fā)明中所描述的，具有GaN基激光器的直接型二極管激光器用于藍色和綠色光源。當(dāng)激光器低于閾值時，傳統(tǒng)的c面GaN激光器發(fā)出非偏振或接近非偏振光。在隨著電流的增加激光器達到閾值后，輸出光變?yōu)槠竦?。與之相比，根據(jù)本發(fā)明實施方式的制造于非極性或半極性GaN上的激光器在低于閾值時發(fā)出偏振光，并隨著電流的增加偏振比增加。通過在投影式顯示器中使用高偏振光源，可將光效率最大化，同時實現(xiàn)成本最小化和對光學(xué)部件的選擇具有最大靈活性。
[0066]為了制造電池壽命最大化并且成本、尺寸、重量最小化的高效顯示器，必須使系統(tǒng)中的光損失最小化。對于LCOS系統(tǒng)，傳統(tǒng)的LCOS通常收縮得盡可能得小以符合微小的體積，并且還用于減少成本。因此，對于顯示器中最大的光學(xué)效率以及最小的功耗、尺寸和重量，需要激光源具有高的光學(xué)空間亮度。
[0067]傳統(tǒng)的LED表現(xiàn)出差的空間模式質(zhì)量，因此需要大的LCOS或LCD芯片，并且對于小型設(shè)計是不可行的，這是因為光不能會聚在小的區(qū)域中。與之相比，根據(jù)本發(fā)明實施方式的藍色和綠色的直接型二極管GaN基激光器表現(xiàn)出最大吞吐量的單空間模式。
[0068]本發(fā)明的實施方式還提供了減少斑點的優(yōu)勢。例如，傳統(tǒng)系統(tǒng)中所使用的倍頻1060nm 二極管激光器產(chǎn)生窄的光譜，而這會使得在圖像中產(chǎn)生斑點。本發(fā)明實施方式中所使用的直接型二極管可視激光器(例如，綠色激光器)提供的光譜增加多達>100x，基本上減少了圖像中的斑點，并且降低了對昂貴的附加大型部件的需要。
[0069]此外，傳統(tǒng)系統(tǒng)中所使用的倍頻1060nm二極管激光器是低效的，原因在于產(chǎn)生二次諧波。本發(fā)明中所使用的直接型二極管可視激光器提供了實質(zhì)上更高效率的可能，并且具有減少光學(xué)部件以及系統(tǒng)尺寸和重量的優(yōu)勢。
[0070]如上所述，典型的小型投影儀(例如，微型投影儀)包括以下部件:
[0071]?光源(激光器或LED)，
[0072]?光學(xué)部件，
[0073]?諸如LCOS或DMD顯示的微顯示器，
[0074]?驅(qū)動器板，以及
[0075]?電源(S卩，電池或電源適配器)。
[0076]當(dāng)前，藍色和綠色(可以是紅色)LED是非偏振的，這導(dǎo)致過量的光損失，并且表現(xiàn)出差的空間模式質(zhì)量，而這需要大的LCOS或LCD芯片，并且對于小型設(shè)計是不可行的，這是因為光不能會聚在小的區(qū)域上。由于非極性和半極性GaN上X和Y電子價帶的分離，使得從制造于這些平臺上的諸如LED的器件發(fā)出的光本身是偏振的。通過將半極性和/或非極性GaN基的LED用于投影式顯示器或其他LCOS技術(shù)中，與非偏振LED相關(guān)的光損失將被最小化，而不需要利用諸如偏振再生器的附加部件，而附加部件會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。
[0077]當(dāng)前，尚沒有用于綠色激光發(fā)射的直接型二極管解決方案，這迫使使用倍頻1060nm 二極管激光器，而其是昂貴的、體積大的、難以以高速調(diào)制并且發(fā)出窄的光譜而使得在圖像中產(chǎn)生斑點。此外，由于這些器件需要使用周期脈沖鈮酸鋰(PPLN)來產(chǎn)生二次諧波，因此與該技術(shù)相關(guān)的效率顯著低下。首先，1060nm器件本身的效率，其次存在與將光導(dǎo)向PPLN和將光從PPLN導(dǎo)出有關(guān)的光耦合損失，再次，存在PPLN內(nèi)的轉(zhuǎn)換損失，最后存在與將部件冷卻到精確的溫度有關(guān)的損失。
[0078]根據(jù)本發(fā)明實施方式的藍色和綠色的直接型二極管GaN基激光器提供了高的偏振輸出、單空間模式、中到大的光譜寬度、高的效率以及高的調(diào)制率，這對于基于液晶的顯示器是理想的。
[0079]用于倍頻的傳統(tǒng)方法實現(xiàn)了高的空間亮度，但是其不能方便地實現(xiàn)高的調(diào)制頻率并且在試圖實現(xiàn)時會產(chǎn)生圖像偽影。這將源的調(diào)制頻率限定為?100MHz，其中，必須利用幅度(模擬)調(diào)制。隨著頻率量增加到?300MHz，可以使用脈沖(數(shù)字)調(diào)制，其簡化了系統(tǒng)并消除了對查找表的需要。
[0080]利用由本發(fā)明實施方式提供的直接型二極管解決方案，可達到300MHz之外的調(diào)制頻率，并且可實現(xiàn)數(shù)字化操作。非極性和/或半極性GaN基激光器極大地保證了直接型二極管綠色的方案的實現(xiàn)，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字掃描微鏡投影儀。
[0081]圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的投影裝置的簡化圖。該圖示僅僅是示例，其不應(yīng)不適當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識到許多變形、替換和修改。投影系統(tǒng)250包括MEMS掃描鏡251、反射鏡252、光學(xué)部件254、綠色激光二極管253、紅色激光二極管256以及藍色激光二極管255。
[0082]作為示例，投影系統(tǒng)250是微型投影儀。除了圖2A中所示的部件之外，投影系統(tǒng)250還包括具有開口的殼體以及用于接收一個或多個圖像幀的輸入接口。投影系統(tǒng)250還包括視頻處理模塊。在一個實施方式中，視頻處理模塊電連接至用于驅(qū)動激光二極管的ASIC和MHMS掃描鏡251。
[0083]在一個實施方式中，激光二極管與光學(xué)部件254—起構(gòu)成激光源。綠色激光二極管253的特征在于波長為約490nm至540nm。激光源被配置成通過組合來自藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管的輸出來產(chǎn)生激光束。根據(jù)應(yīng)用，可以使用各種類型的光學(xué)部件來組合從激光二極管輸出的光。例如，該光學(xué)部件可以是分色透鏡、棱鏡、會聚透鏡等。在具體的實施方式中，組合的激光束被偏振。
[0084]在一個實施方式中，設(shè)置激光器驅(qū)動模塊。此外，激光器驅(qū)動模塊用于調(diào)整要提供給激光二極管的電力的量。例如，激光器驅(qū)動模塊基于來自一個或多個圖像幀的一個或多個像素產(chǎn)生三個驅(qū)動電流，三個驅(qū)動電流中的每一個均用于驅(qū)動激光二極管。在具體的實施方式中，激光器驅(qū)動模塊被配置成產(chǎn)生頻率范圍為約50MHz至300MHz的脈沖調(diào)制信號。
[0085]MEMS掃描鏡251被配置成通過開口將激光束投射到特定位置。例如，MEMS掃描鏡251在特定時間在與圖像的像素對應(yīng)的特定位置上處理一個像素。以高的頻率，由MEMS掃描鏡251投射的像素構(gòu)成圖像。
[0086]MEMS掃描鏡251通過反射鏡252從激光源接收光。如圖所示，在激光源的附近區(qū)域內(nèi)設(shè)置反射鏡252。另外，該光學(xué)部件用于將激光束導(dǎo)向MEMS掃描鏡251。
[0087]應(yīng)理解，投影系統(tǒng)250還包括其他部件，諸如電連接至激光源和MEMS掃描鏡251的電源。其他部件可包括緩沖存儲器、通信接口、網(wǎng)絡(luò)接口等。
[0088]如上所述，投影系統(tǒng)250的關(guān)鍵組件是激光光源。與傳統(tǒng)的投影系統(tǒng)相比，本發(fā)明的實施方式使用高效的激光二極管。在具體的實施方式中，藍色激光二極管以單側(cè)模運作。例如，藍色激光二極管的特征在于光譜寬度為約0.5nm至2nm。在具體的實施方式中，藍色激光二極管被設(shè)計為集成于便攜式應(yīng)用(例如，嵌入式和成套式微型投影儀)中，并且在小型T0-38封裝件中表現(xiàn)出60mW的445nm單模輸出功率。例如，藍色激光器高效地運作，并且在寬的溫度范圍上需要最小的功耗，符合消費投影式顯示器、保護指示器以及照明裝置、生物儀器和治療以及工業(yè)成像應(yīng)用所需要的要求。根據(jù)各個實施方式，藍色激光器是基于銦鎵氮(InGaN)半導(dǎo)體技術(shù)的并且制造于GaN基底上。
[0089]在各個實施方式中，使用GaN材料制造藍色激光二極管和綠色激光二極管。藍色激光二極管可以是半極性或非極性的。類似地，綠色激光二極管可以是半極性或非極性的。例如，紅色激光二極管可使用GaAlInP材料來制造。例如，提供了激光二極管的以下組合，但可存在其他組合:
[0090]一藍色極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP[0091 ] 一藍色極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0092]一藍色極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0093]一藍色半極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0094]一藍色半極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0095]一藍色半極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0096]一藍色非極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0097]一藍色非極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0098]一藍色非極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0099]作為示例，藍色激光二極管和綠色激光二極管可制造于m面上。在具體的實施方式中，藍色激光二極管或綠色激光二極管包括具有切割(off-cut)的m面晶體表面區(qū)域的氮化鎵基底構(gòu)件。在【具體實施方式】中，該切割角度(offcut angle)在朝向c面的-2.0至-0.5度之間。在具體的實施方式中，氮化鎵基底構(gòu)件是塊狀GaN基底(其特征在于具有半極性或非極性晶體表面區(qū)域)，但也可以是其他基底。在【具體實施方式】中，塊狀GaN基底包括氮并且具有低于105cm—2的表面位錯密度。氮化物晶體或晶片可以包括AlxInyGa1-x—yN，其中O < x，y，x+y< I ο在一個【具體實施方式】中，氮化物晶體包括GaN，但也可以是其他晶體。在一個或多個實施方式中，GaN基底在關(guān)于表面基本正交或傾斜的方向上具有穿透位錯(threadingdislocat1n)，其密度在約105cm—2至約108cm—2之間。由于位錯的正交或傾斜取向，所以表面位錯密度低于約105cm—2。在具體的實施方式中，器件可制造于輕切割的半極性基底上。
[0100]在激光器制造于{20-21}半極性GaN表面取向上的【具體實施方式】中，器件具有與切割的晶體取向表面區(qū)域的一部分重疊所形成的激光條區(qū)域。在【具體實施方式】中，激光條區(qū)域的特征在于腔取向基本上在與a方向基本垂直的c方向上的投影上。在具體的實施方式中，激光條區(qū)域具有第一端和第二端。在優(yōu)選的實施方式中，激光腔被定向形成在{20-21}的含有氮和鎵的基底上的c方向上的投影上，該基底在腔的端部具有一對解理鏡機構(gòu)。當(dāng)然，可存在其他的變形、修改和替換。
[0101]在激光器制造于非極性m面GaN表面取向上的【具體實施方式】中，器件具有重疊于切割的晶體取向表面區(qū)域的一部分所形成的激光條區(qū)域。在具體的實施方式中，激光條區(qū)域的特征在于腔取向基本上在與a方向基本垂直的c方向上的投影上。在具體的實施方式中，激光條區(qū)域具有第一端和第二端。在優(yōu)選的實施方式中，激光腔被定向形成在m面的含有氮和鎵的基底上的c方向上，該基底在腔的端部具有一對解理鏡結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，可存在其他的變形、修改和替換。
[0102]在優(yōu)選實施方式中，裝置具有第一解理面，設(shè)置于激光條區(qū)域的第一端上;第二解理面，設(shè)置于激光條區(qū)域的第二端上。在一個或多個實施方式中，第一解理面基本上平行于第二解理面。鏡面形成于每個解理面上。第一解理面包括第一鏡面。在優(yōu)選的實施方式中，第一鏡面由頂部跳躍式劃線(切割)的劃線和折斷工藝來提供。劃線工藝可以使用任何合適的技術(shù)，諸如金剛石劃線或激光器劃線或其組合。在具體的實施方式中，第一鏡面包括反射涂層。反射涂層選自于二氧化硅、二氧化鉿、二氧化鈦、五氧化鉭、氧化鋯及其組合等。根據(jù)實施方式，第一鏡面還可包括防反射涂層。當(dāng)然，可存在其他的變形、修改和替換。
[0103]同樣在優(yōu)選實施方式中，第二解理面包括第二鏡面。根據(jù)【具體實施方式】，第二鏡面由頂部跳躍式劃線的劃線和折斷工藝來提供。優(yōu)選地，劃線是金剛石劃線或激光器劃線等。在具體的實施方式中，第二鏡面包括反射涂層，諸如二氧化硅、二氧化鉿、二氧化鈦、五氧化鉭、氧化鋯及其組合等。在具體的實施方式中，第二鏡面包括防反射涂層。當(dāng)然，可存在其他的變形、修改和替換。
[0104]在具體的實施方式中，激光條具有長度和寬度。長度在約50微米至約3000微米的范圍內(nèi)。條帶還具有在約0.5微米至約50微米的范圍內(nèi)的寬度，但也可以是其他尺寸。在具體的實施方式中，盡管寬度會稍有變化，但是寬度的尺寸基本上是恒定的。通常使用現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常使用的掩模和刻蝕工藝來形成寬度和長度。
[0105]在具體的實施方式中，本發(fā)明提供了能夠在脊形激光器實施方式中發(fā)射501nm和更大的光的可替換器件結(jié)構(gòu)。該器件設(shè)置有以下外延生長元素中的一個或多個，但并不局限于此:
[0106]n-GaN覆層，具有10nm至5000nm的厚度，并且Si的摻雜水平為5E17至3E18cm—3
[0107]η側(cè)SCH層，由InGaN組成，其中銦的摩爾分數(shù)為3 %到10 %之間，并且厚度為20nm至10nm
[0108]多個量子阱有源區(qū)層，由被厚度為2.5nm以上(可選地，達到約8nm)的GaN阻擋層分離的至少兩個2.0-8.5nm的InGaN量子講組成
[0109]P側(cè)SCH層，由InGaN組成，其中銦的摩爾分數(shù)為I %到1 %之間，并且厚度為15nm至10nm
[0110]電子阻隔層，由AlGaN組成，其中鋁的摩爾分數(shù)為12%到22%之間，并且厚度為5nm至20nm，并摻雜有Mg
[0111]p-GaN覆層，具有400nm至100nm的厚度，并且Mg的摻雜水平為2E17cm—3至2E19cm—3
[0112]p++-GaN接觸層，具有20nm至40nm的厚度，并且Mg的摻雜水平為lE19cm—3至lE21cm
-3
O
[0113]在具體的實施方式中，激光器件制造于{20-21}半極性含Ga基底上。但是應(yīng)理解，激光器件也可以制造于其他類型的基底上，例如，非極性取向的含Ga基底上。
[0114]盡管廣泛使用基于紅色源、綠色源和藍色源的白色光源，但是其他組合也是可行的。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，投影系統(tǒng)中所使用的光源將黃色光源與紅色光源、綠色光源和藍色光源相組合。例如，黃色光源的添加改進了 RGB基投影和顯示系統(tǒng)的色彩特性(例如，允許更寬的色域)。在具體的實施方式中，RGYB光源用于投影系統(tǒng)。黃色光源可以是由氮化鎵材料或AlInGaP材料制造的黃色激光二極管。在各個實施方式中，黃色光源可具有極性取向、非極性取向或半極性取向。應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的投影系統(tǒng)也可以使用其他顏色的光源。例如，其他顏色包括青色、洋紅色以及其他顏色。在具體的實施方式中，不同顏色的激光二極管分離地封裝。在另一【具體實施方式】中，兩個以上不同顏色的激光二極管共同封裝在一起。在又一【具體實施方式】中，兩個以上不同顏色的激光二極管制造于相同的基底上。
[0115]圖2B是制造于根據(jù)本發(fā)明實施方式的{20-21}基底上的激光器件200的詳細截面視圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗票疚臋?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識到許多變形、替換和修改。如圖所示，激光器件包括氮化鎵基底203，在其之下具有η型金屬背接觸區(qū)201。在具體的實施方式中，金屬背接觸區(qū)由諸如以下所提及的那些以及其他的合適材料制造。接觸區(qū)的進一步細節(jié)可在本說明書通篇中獲得，以下進行更詳細地描述。
[0116]在具體的實施方式中，器件還具有層疊的η型氮化鎵層205、有源區(qū)207以及層疊的P型氮化鎵層(構(gòu)成為激光條區(qū)域209)。在具體的實施方式中，這些區(qū)域中的每一個使用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)或其他適于GaN生長的外延生長技術(shù)中的至少一種外延沉積技術(shù)來形成。在具體的實施方式中，外延層是層疊η型氮化鎵層的高質(zhì)量外延層。在一些實施方式中，該高質(zhì)量層摻雜有例如Si或O以形成η型材料，其中摻雜濃度為約 1016cm—3至 102Qcm—3之間。
[0117]在具體的實施方式中，在基底上沉積η型AluInvGa1-UiN層，其中0^11，￥，11+￥^1。在具體的實施方式中，載流子密度可在約116Cnf3至102()Cm—3之間。可以使用MOCVD或MBE來進行沉積。當(dāng)然，可存在其他的變形、修改和替換。
[0118]作為示例，塊狀GaN基底放置于MOCVD反應(yīng)器中的基座上。在將反應(yīng)器關(guān)閉、抽氣以及回填反應(yīng)器(或使用真空進樣室構(gòu)造)至大氣壓后，在存在含有氮的氣體下將基座加熱到介于約900攝氏度與約1200攝氏度之間。在一個具體的實施方式中，在流動有氨氣的情況下將基座加熱到約1100攝氏度。在載氣中啟動諸如三甲基鎵(TMG)或三乙基鎵(TEG)的含鎵的金屬有機前體的流動，總的流速為約I到50標(biāo)準立方厘米每分鐘(sccm)之間。載氣可以包括氫氣、氦氣、氮氣或氬氣。V族前體(氨)的流速與III族前體(三甲基鎵、三乙基鎵、三甲基銦、三甲基鋁)的流速的比例在生長期間為約2000至約12000之間。以約0.1sccm和1sccm之間的總流速啟動載氣中乙硅烷的流動。
[0119]在具體的實施方式中，激光條區(qū)域由P型氮化鎵層209制成。在具體的實施方式中，激光條由從干法刻蝕或濕法刻蝕中選擇的刻蝕工藝來提供。在優(yōu)選的實施方式中，刻蝕工藝為干法，但也可以是其他的。作為示例，干法刻蝕工藝是使用含氯物質(zhì)的誘導(dǎo)性結(jié)合工藝或是使用類似的化學(xué)物的反應(yīng)離子刻蝕工藝。另外，作為示例，含氯物質(zhì)通常從氯氣等衍生而來。器件還具有層疊的電介質(zhì)區(qū)，其暴露接觸區(qū)213。在具體的實施方式中，電介質(zhì)區(qū)是諸如二氧化硅的氧化物或氮化硅，但也可以是其他的。接觸區(qū)與層疊金屬層215接合。層疊金屬層是包括鈀和金(Pd/Au)、鈾和金(Pt/Au)、鎳和金(Ni/Au)的多層結(jié)構(gòu)，但也可以是其他的。當(dāng)然，可存在其他的變形、修改和替換。
[0120]在具體的實施方式中，激光器件具有有源區(qū)207。根據(jù)一個或多個實施方式，有源區(qū)可包括I到20個量子阱區(qū)。作為示例，在將η型AluInvGamN層沉積預(yù)定時間段而到達預(yù)定厚度后，沉積有源層。有源層可以由多個量子阱組成，具有2-10個量子阱。量子阱可以由InGaN構(gòu)成，并且GaN阻擋層將它們分離。在其他的實施方式中，阱層(勢阱層)和阻擋層(勢皇層)分別包括AlwInxGai—w-XN和AlyInzGa1-y—ZN，其中，0 < w,x,y,z ,w+x ,y+z < 1，其中界〈11，7和/或X>v，z，使得阱層的帶隙小于阻擋層和n型層的帶隙。阱層和阻擋層均具有介于約Inm與約20nm之間的厚度。有源層的成分和結(jié)構(gòu)被選擇為提供預(yù)選波長的發(fā)光。有源層可以是非摻雜的(或非有意摻雜的)，或可以是η型或P型摻雜。當(dāng)然，可以存在其他的變形、修改和替換。
[0121]在具體的實施方式中，有源區(qū)還可包括電子阻隔區(qū)和分離約束型異質(zhì)結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，電子阻隔層優(yōu)選被沉積。電子阻隔層可以包括AlsImGamN，其中0<s，t s+t< I，并具有比有源區(qū)寬的帶隙，并可以摻雜為P型。在一具體的實施方式中，電子阻隔層包括AlGaN。在另一實施方式中，電子阻隔層包括AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，其包含AlGaN和GaN交替層，每層具有介于約0.2nm與約5nm之間的厚度。當(dāng)然，可存在其他的變形、修改和替換。
[0122]需要注意，P型氮化鎵結(jié)構(gòu)沉積于電子阻隔層和有源層之上。P型層可摻雜有水平介于約1016cm—3與1022cm—3之間的Mg，并且可以具有約5nm與約100nm之間的厚度。P型層的最外面的l-50nm可比該層的其他部分更重地摻雜，以使得能夠改進電接觸。在具體的實施方式中，通過選自干法刻蝕或濕法刻蝕中的刻蝕工藝來提供激光條。在優(yōu)選的實施方式中，刻蝕工藝是干法的，但也可以是其他類型。裝置還具有層疊的電介質(zhì)區(qū)，其暴露接觸區(qū)213。在具體的實施方式中，電介質(zhì)區(qū)是諸如二氧化硅的氧化物，但也可以是其他材料，例如氮化硅。當(dāng)然，可存在其他的變形、修改和替換。
[0123]應(yīng)理解，投影儀250的光源也可以包括一個或多個LED。圖2C是示出了具有LED光源的投影儀的簡化圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換和修改。作為示例，藍色LED和綠色LED由含有氮化鎵的材料制造。在一個具體的實施方式中，藍色LED的特征在于非極性取向。在另一實施方式中，藍色LED的特征在于半極性取向。
[0124]圖3A是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的投影裝置的替換例。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換和修改。在圖3A中，投影裝置包括MEMS掃描鏡、反射鏡、光轉(zhuǎn)換部件、紅色激光二極管、藍色二極管和綠色激光二極管。所示的藍色激光二極管和綠色激光二極管集成為單個封裝件。例如，藍色激光二極管和綠色激光二極管共用同一基底和表面。來自藍色激光二極管和綠色激光二極管的輸出從共同的表面平面內(nèi)發(fā)出。應(yīng)理解，通過使藍色激光二極管和綠色激光二極管封裝在一起，能夠?qū)嵸|(zhì)上減小投影裝置的尺寸和成本(例如，更少的部件)。
[0125]此外，綠色激光二極管和藍色激光二極管的特征在于高效率。例如，藍色激光二極管和綠色激光二極管由塊狀氮化鎵材料制造。藍色激光二極管可以是非極性或半極性取向的。綠色激光二極管類似地可以是非極性或半極性的。例如，提供了激光二極管的以下組合，但可存在其他組合:
[0126]一藍色極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0127]一藍色極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0128]一藍色極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0129]一藍色半極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0130]一藍色半極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP[0131 ] 一藍色半極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0132]一藍色非極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0133]一藍色非極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0134]一藍色非極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0135]在一個實施方式中，綠色激光二極管的特征在于波長在480nm?540nm之間，這不同于使用紅外激光二極管(即，發(fā)射波長為約1060nm)并且使用SHG進行倍頻的傳統(tǒng)生產(chǎn)器件。
[0136]圖3B是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的封裝在一起的激光二極管的簡化圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換和修改。如圖3B中所示，兩個激光二極管設(shè)置于單個封裝件上。例如，所示的激光器I是藍色激光二極管，激光器2是綠色激光二極管?？梢允褂霉鈱W(xué)部件來組合激光器的輸出。
[0137]圖3B所示的兩個激光器的輸出可以以多種方式進行組合。例如，諸如分色透鏡、波導(dǎo)的光學(xué)部件可用于組合所示的激光器I和激光器2的輸出。
[0138]在其他實施方式中，藍色激光二極管和綠色激光二極管是單片集成的。圖3C是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有分級(梯度)分布的發(fā)光波長的有源區(qū)的截面的示圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換和修改。如圖3C所示，例如，使用具有不同發(fā)射梯度的有源區(qū)。有源區(qū)不同部分處的脊形波導(dǎo)用于發(fā)出不同的波長。
[0139]圖3D是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的多個有源區(qū)的截面的簡化圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換和修改。此外，每個有源區(qū)與特定波長相關(guān)。
[0140]應(yīng)理解，投影儀300的光源也可以包括一個或多個LED。圖3E是示出了具有LED光源的投影儀的簡化圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換和修改。作為示例，藍色LED和綠色LED由含有氮化鎵的材料制造。在一個具體的實施方式中，藍色LED的特征在于非極性取向。在另一實施方式中，藍色LED的特征在于半極性取向。
[0141]圖4A是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的投影裝置的簡化圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換和修改。如圖4A中所示，藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管集成于光源401中。光源401是各個激光二極管的輸出的組合。組合光被投射到反射鏡上，其將組合光反射到MEMS掃描鏡上。應(yīng)理解，通過在同一封裝件中提供激光二極管，可減小光源401的大小和成本。例如，提供了以下的激光二極管組合，但可存在其他的組合:
[0142]一藍色極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0143]一藍色極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0144]一藍色極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0145]一藍色半極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0146]一藍色半極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0147]一藍色半極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0148]一藍色非極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0149]一藍色非極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0150]一藍色非極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0151]圖4A是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的集成為單個封裝件的激光二極管的簡化圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換和修改。例如，激光器I可以是綠色激光二極管，激光器2可以是紅色激光二極管，以及激光器3可以是藍色激光二極管。根據(jù)應(yīng)用，綠色激光二極管可制造于半極性、非極性或極性的含有鎵的基底上。類似地，藍色激光二極管可形成于半極性、非極性或極性的含有鎵的基底上。
[0152]應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的各個投影系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用。在各個實施方式中，上述的投影系統(tǒng)集成于蜂窩電話、照相機、個人計算機、便攜式計算機以及其他電子裝置中。
[0153]圖5A是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的DLP投影裝置的簡化圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換和修改。如圖5A所示，其中，投影裝置包括:光源、會聚透鏡、色輪、整形透鏡以及數(shù)字光處理器(DLP)板以及投影透鏡。此外，DLP板包括處理器、存儲器以及數(shù)字微鏡器件(DMD)。
[0154]作為一個示例，色輪可以包括用于改變從光源發(fā)出的光的顏色的熒光體材料。在具體的實施方式中，色輪包括多個區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)于特定的顏色(例如，紅色、綠色、藍色等)。在示例性實施方式中，投影儀包括含有藍色光源和紅色光源的光源。色輪包括用于藍色光的狹縫和含有熒光體的區(qū)域，該含有熒光體的區(qū)域用于將藍色光轉(zhuǎn)換成綠色光。在操作中，藍色光源(例如，藍色激光二極管或藍色LED)通過狹縫提供藍色光并從含有熒光體的區(qū)域中激發(fā)綠色光;紅色光源獨立地提供紅色光。來自熒光體的綠色光可透射過色輪，或被色輪反射回去。在任一情況下，綠色光被光源部件收集并被再導(dǎo)向微顯示器。穿過狹縫的藍色光也被導(dǎo)向微顯示器。藍色光源可以是制造于非極性或半極性取向的GaN上的激光二極管和/SLED ο在一些情況下，通過將藍色激光器和藍色LED組合，可改進色彩特性。綠色光的可替換光源可以包括綠色激光二極管和/或綠色LED，其由非極性或半極性的含有Ga的基底制造。在一些實施方式中，包括LED、激光器和/或轉(zhuǎn)換綠色光的熒光體的一些組合是有益的。應(yīng)理解，可以是彩色光源與其色輪的其他組合。
[0155]作為另一示例，色輪可以包括多種熒光體材料。例如，色輪可以包括與藍色光源組合的綠色熒光體和紅色熒光體。在具體的實施方式中，色輪包括多個區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)于特定的顏色(例如，紅色、綠色、藍色等)。在示例性實施方式中，投影儀包括含有藍色光源的光源。色輪包括用于藍色激光的狹縫和兩個含有熒光體的區(qū)域，這兩個含有熒光體的區(qū)域分別用于將藍色光轉(zhuǎn)換成綠色光以及將藍色光轉(zhuǎn)換成紅色光。在操作中，藍色光源(例如，藍色激光二極管或藍色LED)通過狹縫提供藍色光并從含有熒光體的區(qū)域激發(fā)綠色光和紅色光。來自熒光體的綠色光和紅色光可以透射過色輪，或被色輪反射回去。在任一情況下，綠色光和紅色光被光學(xué)部件收集并被再導(dǎo)向微顯示器。藍色光源可以是制造于非極性或半極性取向的GaN上的激光二極管或LED。應(yīng)理解，可以是彩色光源與其色輪的其他組合。
[0156]作為另一示例，色輪可以包括藍色熒光體材料、綠色熒光體材料和紅色熒光體材料。例如，色輪可以包括與紫外(UV)光源組合的藍色熒光體、綠色熒光體和紅色熒光體。在具體的實施方式中，色輪包括多個區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)于特定的顏色(例如，紅色、綠色、藍色等)。在示例性實施方式中，投影儀包括含有UV光源的光源。色輪包括三個含有熒光體的區(qū)域，分別用于將UV光轉(zhuǎn)換成藍色光、將UV光轉(zhuǎn)換成綠色光以及將UV光轉(zhuǎn)換成紅色光。在操作中，色輪從含有熒光體的區(qū)域中順次發(fā)出藍色光、綠色光和紅色光。來自熒光體的藍色光、綠色光和紅色光可以透射過色輪，或被色輪反射回去。在任一‘倩況下，藍色光、綠色光和紅色光被光學(xué)部件收集并被再導(dǎo)向微顯示器。UV光源可以是制造于非極性或半極性取向的GaN上的激光二極管或LED。應(yīng)理解，可以是彩色光源與其色輪的其他組合。
[0157]所示的光源可以是基于激光器制成的。在一個實施方式中，來自光源的輸出是激光束，該激光束的特征在于基本上為白色。在一個實施方式中，光源組合從藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管輸出的光。例如，藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管可集成為如上所述的單個封裝件。其他的組合也是可行的。例如，藍色激光二極管和綠色激光二極管共用一個封裝件，而紅色激光二極管單獨被封裝。在該實施方式中，激光器可被單獨地調(diào)制，從而使得顏色是具有時間順序的，因而不需要色輪。藍色激光二極管可以是極性的、半極性的和非極性的。類似地，綠色激光二極管可以是極性的、半極性的和非極性的。例如，藍色和/或綠色二極管可由含有氮化鎵材料的塊狀基底制造。例如，提供了以下的激光二極管組合，但可存在其他的組合:
[0158]一藍色極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0159]一藍色極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0160]一藍色極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP[0161 ] 一藍色半極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0162]一藍色半極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0163]一藍色半極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0164]一藍色非極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0165]一藍色非極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0166]一藍色非極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0167]在圖5A中，DLP投影系統(tǒng)利用色輪一次向DMD投射一種顏色(例如，紅色、綠色或藍色)的光。需要色輪的原因在于光源連續(xù)地提供白色光。應(yīng)理解，由于在本發(fā)明的實施方式中使用固態(tài)器件作為光源，所以根據(jù)本發(fā)明的DLP投影儀不需要圖5A中所示的色輪。圖5B是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的DLP投影儀的簡化圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會意識到許多變形、替換及修改。
[0168]在可替換的實施方式中，光源包括單個激光二極管。例如，光源包括輸出藍色激光束的藍色激光二極管。光源還包括用于改變激光束的藍顏色的一個或多個光學(xué)部件。例如，一個或多個光學(xué)部件包括熒光體材料。激光束激發(fā)熒光體材料以產(chǎn)生基本白色的發(fā)光源，其成為用于投影式顯示的光源。在該實施方式中，需要色輪來安排藍色幀、綠色幀和紅色幀至DLP的順序。
[0169]投影系統(tǒng)500包括光源501、光源控制器502、光學(xué)部件504以及DLP芯片505。光源501被配置為通過光學(xué)部件504向DMD 503發(fā)射彩色光。更具體地，光源501包括彩色激光二極管。例如，激光二極管包括紅色激光二極管、藍色激光二極管和綠色激光二極管。在預(yù)定的時間間隔，單個激光二極管被開啟，而其他的激光二極管關(guān)閉，從而向DMD 503發(fā)射單個顏色的激光束。光源控制器502向光源501提供控制信號，以基于預(yù)定的頻率和時序切換激光二極管的開啟和關(guān)閉。例如，激光二極管的切換類似于圖5A中所示的色輪的功能。
[0170]圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的3片式DLP投影系統(tǒng)的簡化圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會意識到許多變形、替換及修改。如圖5A中所示，3片式DLP投影系統(tǒng)包括光源、光學(xué)部件、多個DMD以及色輪系統(tǒng)。如圖所示，每個DMD與特定顏色相關(guān)。
[0171]在各個實施方式中，白色光束包括由光源提供的基本白色的激光束。在一個實施方式中，來自光源的輸出是激光束，該激光束的特征在于基本為白色。在一個實施方式中，光源組合從藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管輸出的光。例如，藍色激光二極管、綠色激光二極管和紅色激光二極管可集成為如上所述的單個封裝件。其他的組合也是可行的。例如，藍色激光二極管和綠色激光二極管共用一個封裝件，而紅色激光二極管單獨被封裝。藍色激光二極管可以是極性的、半極性的和非極性的。類似地，綠色激光二極管可以是極性的、半極性的和非極性的。例如，藍色和/或綠色二極管可由含有氮化鎵材料的塊狀基底制造。例如，提供了以下的激光二極管組合，但可存在其他的組合:
[0172]一藍色極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0173]一藍色極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0174]一藍色極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0175]一藍色半極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0176]一藍色半極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0177]一藍色半極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0178]一藍色非極性+綠色非極性+紅色*A1 InGaP
[0179]一藍色非極性+綠色半極性+紅色*A1 InGaP
[0180]一藍色非極性+綠色極性+紅色*A1 InGaP
[0181]在可替換的實施方式中，光源包括單個激光二極管。例如，光源包括輸出藍色激光束的藍色激光二極管。光源還包括用于改變激光束的藍顏色的一個或多個光學(xué)部件。例如，一個或多個光學(xué)部件包括熒光體材料。
[0182]應(yīng)理解，光源可以包括激光二極管和/或LED。在一個實施方式中，光源包括不同顏色的激光二極管。例如，光源可以另外地包括用于改變從激光二極管發(fā)出的光的顏色的熒光體材料。在另一實施方式中，光源包括一個或多個彩色LED ο在又一實施方式中，光源包括激光二極管和LED。例如，光源可以包括用于改變激光二極管和/或LED的光的顏色的熒光體材料。
[0183]在各個實施方式中，在3D顯示應(yīng)用中使用激光二極管。通常，3D顯示系統(tǒng)依賴于立體顯示原理，其中，立體顯示技術(shù)使用分離器件，以使每個人觀看到向人的左眼和右眼提供不同圖像的場景。該技術(shù)的示例包括立體照片圖像(anaglyph image)和偏振眼鏡。圖7是示出了涉及由偏振眼鏡濾光后的偏振圖像的3D顯示的簡化圖。如圖所示，通過偏振眼鏡，左眼和右眼感知到不同的圖像。
[0184]通常包括由RealDCinema?使用的圓形偏振眼鏡的傳統(tǒng)偏振眼鏡在許多電影院已被廣泛接受。另一種圖像分離是通過干涉濾光器技術(shù)提供的。例如，眼鏡中和投影儀中專用的干涉濾光器構(gòu)成了該技術(shù)的主要部分并由此得名。濾光器將可視彩色光譜分為六個窄帶一紅色區(qū)域中兩個;綠色區(qū)域中兩個以及藍色區(qū)域中兩個(為了對此進行描述，稱為Rl、尺2、61、62、81和82)。1?1、61和81波帶用于一只眼睛的圖像，1?2、62和82用于另一只眼睛。人眼對于這種細微的光譜差異是極其敏感的，因此該技術(shù)利用兩眼間的僅僅微小的色差就能夠產(chǎn)生全彩色3D圖像。有時，該技術(shù)被描述為“超級立體照片”，這是因為其是處于傳統(tǒng)立體照片技術(shù)的核心的光譜多路復(fù)用的高級形式。在具體的實施方式中，使用以下的波長組:
[0185]左眼:紅色629nm;綠色532nm;藍色446nm
[0186]右眼:紅色615nm;綠色518nm;藍色432nm
[0187]在各個實施方式中，本發(fā)明提供了用于投射3D圖像的投影系統(tǒng)，其中使用激光二極管來提供基本的RGB顏色。圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的3D投影系統(tǒng)的簡化圖。該圖示僅僅是示例，不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換及修改。如圖8中所示，投影系統(tǒng)包括投影儀801。投影儀801被配置為投影與一只眼睛(例如，左眼)相關(guān)的圖像。投影儀801包括第一光源。第一光源包括第一組激光二極管:紅色激光二極管、綠色激光二極管以及藍色激光二極管。每個激光二極管與特定的波長相關(guān)。例如，紅色激光二極管被配置為發(fā)出特征在于629nm波長的激光束，綠色激光二極管被配置為發(fā)出特征在于532nm波長的激光束，以及藍色激光二極管被配置為發(fā)出特征在于446nm波長的激光束。應(yīng)理解，其他波長也是可行的。
[0188]在各個實施方式中，藍色激光二極管的特征在于非極性取向或半極性取向。例如，藍色激光二極管由含有氮化鎵的基底制造。在一個具體的實施方式中，藍色激光二極管由塊狀基底材料制造。類似地，綠色激光二極管也可由含有氮化鎵的基底制造。例如，綠色激光二極管的特征在于非極性取向或半極性取向。
[0189]應(yīng)理解，還可以使用彩色LED來為投影式元件提供彩色光。例如，使用紅色LED替代紅色激光二極管來提供紅色光。類似地，各種顏色的LED和/或激光二極管可互換用作光源?？梢允褂脽晒怏w材料來改變從LED和/或激光二極管發(fā)出的光的光顏色。
[0190]投影儀802被配置為投射與另一眼睛(例如，右眼)相關(guān)的圖像。第二光源包括第二組激光二極管:紅色激光二極管、綠色激光二極管以及藍色激光二極管。每個激光二極管與特定的波長相關(guān)，并且每個波長不同于第一光源的相應(yīng)激光二極管的波長。例如，紅色激光二極管被配置為發(fā)出特征在于615nm波長的激光束，綠色激光二極管被配置為發(fā)出特征在于518nm波長的激光束，以及藍色激光二極管被配置為發(fā)出特征在于432nm波長的激光束。應(yīng)理解，其他波長也是可行的。
[0191]圖8中示出的投影儀801和802被定位為彼此遠離，但應(yīng)理解，兩個投影儀可以一體地位于一個殼體單元內(nèi)。除光源和圖像源之外，投影儀還包括用于將來自兩個投影儀的圖像會聚在同一屏幕上的光學(xué)部件。
[0192]根據(jù)具體的應(yīng)用，可使用各種類型的濾光器來為觀看者對所投射的圖像進行過濾。在一個實施方式中，使用帶通濾光器。例如，帶通濾光器僅允許一組RGB彩色波長傳遞到眼睛。在另一實施方式中，使用陷波濾光器，其中，陷波濾光器將允許除了特定組RGB彩色波長之外的基本所有的波長傳遞到眼睛。還可以存在其他的實施方式。
[0193]在某些實施方式中，本發(fā)明提供了硅基液晶(LCOS)投影系統(tǒng)。圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的LCOS投影系統(tǒng)900的簡化圖。該圖示僅僅是示例，而不應(yīng)不恰當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到許多變形、替換及修改。如圖9所示，綠色激光二極管通過分光器901向綠色LCOS提供綠色激光;藍色激光二極管通過分光器903向藍色LCOS提供藍色激光；以及紅色激光二極管通過分光器904向紅色LCOS提供紅色激光。每個LCOS用于形成由其相應(yīng)的激光二極管提供的預(yù)定單個顏色的圖像，并且X立方體部件902組合單個顏色的圖像。組合后的彩色圖像被投射到透鏡906上。
[0194]在各個實施方式中，投影系統(tǒng)900中所使用的一個或多個激光二極管的特征在于半極性取向或非極性取向。在一個實施方式中，激光二極管由塊狀基底制造。在具體的實施方式中，藍色激光二極管和綠色激光二極管由含有氮化鎵的基底制造。應(yīng)理解，還可以使用彩色LED來為投影式元件提供彩色光。例如，紅色LED可用于替代紅色激光二極管來提供紅色光。類似地，各種顏色的LED和/或激光二極管可互換用作光源。熒光體材料可用于改變從LED和/或激光二極管發(fā)出的光的光顏色。
[0195]LCOS投影系統(tǒng)900包括三個面板。在可替換實施方式中，本發(fā)明提供了具有單個LCOS面板的投影系統(tǒng)。紅色激光二極管、綠色激光二極管和藍色激光二極管被排列成紅色激光束、綠色激光束和藍色激光束被準直化到單個LCOS上。激光二極管是被脈沖調(diào)制的，從而使得在給定的時間內(nèi)僅一個激光二極管被供電，從而LCOS由單個顏色照亮。應(yīng)理解，由于使用彩色的激光二極管，所以根據(jù)本發(fā)明的LCOS投影系統(tǒng)不需要傳統(tǒng)LCOS投影系統(tǒng)中所使用的將單個白光分成各種顏色的光束的分束器。在各個實施方式中，單LCOS投影系統(tǒng)中所使用的一個或多個激光二極管的特征在于半極性取向或非極性取向。在一個實施方式中，激光二極管由塊狀基底制造。在具體的實施方式中，藍色激光二極管和綠色激光二極管由含有氣化嫁的基底制造。在各個實施方式中，圖9中所不出的構(gòu)造還用在娃基鐵電液晶(FLCOS)系統(tǒng)中。例如，圖9所示的面板可以是FLCOS面板。
[0196]盡管以上給出了【具體實施方式】的完整描述，但是可以使用各種變型、替換構(gòu)造和等同物。因此，以上描述和示例不應(yīng)被認為對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項】
1.一種投影系統(tǒng)，包括: 接口，用于接收圖像或視頻信號； 光源，包括在490nm?540nm波長范圍內(nèi)工作的綠色激光二極管，所述綠色激光二極管設(shè)置在安裝基底和一表面上，所述安裝基底包括氮化鎵材料，且所述表面具有{20-21}半極性取向，所述綠色激光二極管在所述表面上具有由在c方向的投影上的腔取向表征的激光條區(qū)域；以及 電源，電連接至所述光源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 具有一個或多個發(fā)光二極管的光源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，進一步包括:光學(xué)部件，用于組合來自所述綠色激光二極管和藍色激光二極管的輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中，還包括: 紅色激光二極管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，進一步包括:MEMS掃描鏡，電連接至所述電源。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 數(shù)字光處理芯片(DLP)，包括數(shù)字鏡器件，所述數(shù)字光處理芯片電連接至所述電源。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，進一步包括:會聚透鏡，組合來自所述綠色激光二極管和藍色激光二極管的光輸出。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，進一步包括:分色透鏡，組合來自所述綠色激光二極管和藍色激光二極管的光輸出。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 波長調(diào)節(jié)模塊，包括熒光體材料，所述光源激發(fā)所述熒光體材料以構(gòu)成彩色發(fā)光源。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 數(shù)字光處理芯片，包括數(shù)字鏡器件，電連接至所述電源。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 一個或多個硅基液晶(LCOS)面板，電連接至所述電源。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 色輪，包括多個波長調(diào)節(jié)部件，所述色輪調(diào)節(jié)從所述光源發(fā)出的光的顏色。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其中，所述色輪包括熒光體材料，所述熒光體材料調(diào)節(jié)從所述光源發(fā)出的光的顏色。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中，所述光源還包括在430nm?480nm波長范圍內(nèi)工作的藍色激光二極管，所述藍色激光二極管設(shè)置在所述安裝基底和所述表面上，所述藍色激光二極管在所述表面上具有由在c方向的投影上的腔取向表征的激光條區(qū)域。15.—種投影系統(tǒng)，包括: 接口，用于接收圖像或視頻信號； 光源，所述光源包括在430nm?480nm波長范圍工作的藍色激光二極管，所述藍色激光二極管設(shè)置在安裝基底和一表面上，所述安裝基底包括氮化鎵材料，且所述表面具有{20-21}半極性取向，所述藍色激光二極管在所述表面上具有由在c方向的投影上的腔取向表征的激光條區(qū)域;以及 電源，電連接至所述光源。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 具有一個或多個發(fā)光二極管的光源。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，進一步包括:光學(xué)部件，用于組合來自所述藍色激光二極管和綠色激光二極管的輸出。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，其中，還包括: 紅色激光二極管。19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，進一步包括:MEMS掃描鏡，電連接至所述電源。20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 數(shù)字光處理芯片(DLP)，包括數(shù)字鏡器件，所述數(shù)字光處理芯片電連接至所述電源。21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，進一步包括:會聚透鏡，組合來自所述藍色激光二極管和綠色激光二極管的光輸出。22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，進一步包括:分色透鏡，組合來自所述藍色激光二極管和綠色激光二極管的光輸出。23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 波長調(diào)節(jié)模塊，包括熒光體材料，所述光源激發(fā)所述熒光體材料以構(gòu)成彩色發(fā)光源。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 數(shù)字光處理芯片，包括數(shù)字鏡器件，電連接至所述電源。25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 一個或多個硅基液晶(LCOS)面板，電連接至所述電源。26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，進一步包括: 色輪，包括多個波長調(diào)節(jié)部件，所述色輪調(diào)節(jié)從所述光源發(fā)出的光的顏色。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的投影系統(tǒng)，其中，所述色輪包括熒光體材料，所述熒光體材料調(diào)節(jié)從所述光源發(fā)出的光的顏色。28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中，所述光源還包括在490nm?540nm波長范圍內(nèi)工作的綠色激光二極管，所述綠色激光二極管設(shè)置在所述安裝基底和所述表面上，所述綠色激光二極管在所述表面上具有由在c方向的投影上的腔取向表征的激光條區(qū)域。
【文檔編號】G03B21/20GK105824179SQ201610323828
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2010年5月28日
【發(fā)明人】詹姆斯·W·拉林, 保羅·魯?shù)?
【申請人】天空激光二極管有限公司