技术领域

本发明属于显示技术领域， 具体涉及一种显示装置。 背景技术

光谱分离技术是目前较为先进的一种立体显示 技术， 具体体 现在 3D显示装置中。

其中， 3D显示装置包括： 显示光源， 所述显示光源釆用光谱 分离的两组或多组激光光源， 且各组激光光源所发射的同色激光 的峰值波长不同。 以釆用两组激光光源为例， 具体的说， 每组激 光光源包括三个单基色激光器， 即红光激光器、 蓝光激光器、 绿 光激光器， 且所述两组激光光源中两个同色的单基色激光 器所发 射的激光的峰值波长不同。 此时， 由两个红光激光器发射出来的 红光分别为红色激光 1和红色激光 2，由两个绿光激光器发射出来 的绿光分别为绿色激光 1和绿色激光 2，由两个蓝光激光器发射出 来的蓝光分别为蓝色激光 1和蓝色激光 2，两组激光光源之间没有 光谱重叠， 红色激光 1、绿色激光 1和蓝色激光 1组成的图像进入 人的一只眼睛， 红色激光 2、绿色激光 2和蓝色激光 2组成的图像 进入人的另外一只眼睛， 由此形成立体图像。 对光谱分离后得到 的红光激光、 绿光激光和蓝光激光进行接收的设备是窄带滤 光眼 镜。 光谱分离立体成像技术与传统的立体成像技术 最大的区别在 于它釆用光谱分离的方法实现左右眼立体像的 高度分离， 根据不 同颜色光的波长不同将图像进行分离， 没有任何的信号转换处理 过程， 因此也被称为被动立体成像。 相对于传统的立体成像显示， 光谱分离显示技术具有以下优点： 1. 左右立体像对被严格滤波和 高度分离， 戴上眼镜观看立体图像时无重影现象； 2. 图象质量好， 无闪烁， 舒适性好， 持久观看无头晕现象； 3. 眼镜不需要配备电 源和复杂的电路， 眼镜轻便， 因此舒适感更好； 4. 不需信号同步 发射器， 头部可随意移动， 配戴者互相之间不会产生干扰， 可满 足大量观众场合应用。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题： 产生一组激光光 源需要一组单基色激光器，以上述实现立体显 示的 3D显示装置为 例， 简单地说， 两组激光光源， 发射六束单基色激光器 （即， 红 色激光 1和红色激光 2， 绿色激光 1和绿色激光 2， 蓝色激光 1和 蓝色激光 2 )， 需要六个单基色激光器， 也就说一个单基色激光器 对应发射一种峰值波长的激光。 进而导致 3D显示装置体积庞大、 成本较高。 发明内容

本发明所要解决的技术问题包括， 针对现有的 3D 显示装置 的问题， 提供一种结构紧凑， 成本相对较低的显示装置。

解决本发明技术问题所釆用的技术方案是一种 显示装置， 其 包括： 显示光源， 所述显示光源包括至少一个波长可调谐的单基 色激光器， 在显示每幅 3D画面时， 所述单基色激光器至少能够在 第一时刻发射第一激光， 并且在第二时刻发射第二激光， 且所述 第一激光与所述第二激光的峰值波长不同， 其中， 所述第一时刻 与所述第二时刻连续， 所述第一激光用于显示第一帧画面， 所述 第二激光用于显示第二帧画面。

本发明的显示装置中的单基色激光器可以在第 一时刻发射第 一激光， 在第二时刻发射第二激光， 且第一激光与第二激光的峰 值波长不同， 故其与现有的需要两个单基色激光器在两个相 邻时 刻发射两种峰值波长的同色激光的显示光源相 比， 本实施例的显 示装置的结构更加紧凑， 同时降低了生产成本。

优选的是， 所述显示光源包括三个波长可调谐的单基色激 光 器， 所述单色激光器分别为红色激光器、 绿色激光器和蓝色激光 器中的任一种，

所述第一激光包括第一红色激光、 第一绿色激光和第一蓝色 激光， 其中在所述第一时刻， 所述红色激光器发射第一红色激光， 所述绿色激光器发射第一绿色激光， 所述蓝色激光器发射第一蓝 色激光；

所述第二激光包括第二红色激光、 第二绿色激光和第二蓝色 激光， 其中在所述第二时刻， 所述红色激光器发射第二红色激光， 所述绿色激光器发射第二绿色激光， 所述蓝色激光器发射第二蓝 色激光。

优选的是， 所述显示光源还包括： 信号发生模块、 激光器驱 动模块、 控制器，

所述控制器控制所述信号发生模块产生不同的 电流信号， 所 述信号发生模块将所述不同的电流信号提供给 所述激光器驱动模 块， 所述激光器驱动模块根据接收到的不同的电流 信号产生不同 的驱动电流， 用于驱动相应的所述单基色激光器发射所述第 一激 光或所述第二激光。

进一步优选的是， 所述显示光源还包括： 监控模块， 所述监控模块与对应的所单基色激光器连接， 用于检测所述 单基色激光器所发射的激光的峰值波长， 所述监控模块将所述第 一激光或第二激光的峰值波长反馈给控制器， 以调节激光器驱动 模块的电流输出。

更进一步优选的是， 所述显示光源还包括： 自动控制模块， 所述监控模块通过所述自动控制模块将所述第 一激光或第二 激光的峰值波长反馈给控制器， 以调节激光器驱动模块的电流输 出。

优选的是， 所述显示光源还包括： 耦合器，

所述单基色激光器分别通过光纤与所述耦合器 连接， 用于将 同一时刻所发射的第一激光或第二激光经由所 述耦合器釆用同一 传播路径传递至显示模块， 以便所述显示装置显示图像。

进一步优选的是， 所述显示光源还包括： 投影模块， 所述投影模块设置在所述耦合器和所述显示模 块之间， 用于 对经由所述耦合器输出的激光进行处理， 并投影在所述显示模块 上， 以显示 目应画面。

进一步优选的是， 所述显示光源还包括： 至少一个散射棒和 导光板，

所述散射棒用于将来自耦合器的激光进行扩散 ， 并通过导光 板形成面光源。

更进一步优选的是所述显示光源还包括反射灯 罩， 所述散射 棒包括： 散射棒腔体， 以及设置在散射棒腔体内的散射粒子， 在 所述散射棒腔体的一端设置有激光入口， 其另一端上设置有反射 片， 所述反射灯罩设置在所述散射棒腔体背离导光 板的一侧， 所 述反射片与所述发射灯罩配合将激光反射到导 光板上。

优选的是， 所述显示光源为激光灯源阵列，

所述激光灯源阵列包括间隔设置的红色激光灯 源、 绿色激光 灯源、 蓝色激光灯源， 且所述红色激光灯源、 绿色激光灯源、 蓝 色激光灯源均至少包括一个激光灯。 附图说明

图 1为本发明的实施例 1的背投式显示装置的示意图； 图 2为本发明的实施例 1的液晶显示装置的示意图； 图 3为本发明的实施例 1的激光输出的原理图；

图 4为本发明的实施例 1的耦合器的示意图；

图 5为本发明的实施例 1的一种显示光源的结构图； 图 6为本发明的实施例 1的图 5的截面图；

图 7为本发明的实施例 1的散射棒的结构图；

图 8为本发明的实施例 1的另一种显示光源的结构图； 图 9为本发明的实施例 1的激光灯源阵列的示意图。 其中附图标记为： 101、 红色激光器； 102、 绿色激光器； 103、 蓝色激光器； 104、 耦合器； 105、 投影模块； 106、 光纤； 107、 散射棒； 108、 接口； 109、 导光板； 110、 反射灯罩； 111、 散射 棒腔体； 112、散射粒子； 113、反射片； 114、 LED灯源阵列； 115、 扩散板； 116、 光学膜片； 117、 红色激光灯源； 118、 绿色激光灯 源； 119、 蓝色激光灯源。 具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术 方案， 下面结 合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细 描述。 实施例 1 :

如图 1至 9所示， 本实施例提供一种显示装置， 其包括： 显 示光源， 所述显示光源包括至少一个波长可调谐的单基 色激光器， 在显示每幅 3D画面时，所述单基色激光器至少能够在第一� ��刻发 射第一激光， 并且在第二时刻发射第二激光， 且所述第一激光与 所述第二激光的峰值波长不同， 其中， 所述第一时刻与所述第二 时刻连续， 所述第一激光用于显示第一帧画面， 所述第二激光用 于显示第二帧画面。

本实施例中的显示光源的单基色激光器能够在 第一时刻发射 第一激光， 在第二时刻发射第二激光， 也就是说一个单基色激光 器可以在两个相邻时刻发射两种峰值波长的同 色激光， 与现有的 需要两个单基色激光器在两个相邻时刻发射两 种峰值波长的同色 激光的显示光源相比， 本实施例的显示装置的结构更加紧凑， 同 时降低了生产成本。

需要说明的是， 本实施例所提供的显示装置在实现 3D 显示 时需要配合相应的窄带滤光眼镜观看， 所述窄带滤光眼镜的镜片 是一种对特定波长具有带通功能的滤光片， 优选是对红绿蓝三色 具有带通功能的滤波片， 尤其是对红、 绿、 蓝三色的特定波段的 光谱具有窄带带通功能的滤波片， 通常由陷波滤波片构成。 配合 上述的窄带滤光眼镜才可以观看到 3D画面。

优选地， 本实施例的显示光源包括三个波长可调谐的单 基色 激光器， 所述三个单基色激光器包括红色激光器 101、绿色激光器 102和蓝色激光器 103， 在第一时刻， 所述红色激光器 101发射第 一红色激光， 所述绿色激光器 102发射第一绿色激光， 所述蓝色 激光器 103发射第一蓝色激光， 且第一红色激光、 第一绿色激光、 第一蓝色激光用于显示第一帧画面； 在所述第二时刻， 所述红色 激光器 101发射第二红色激光， 所述绿色激光器 102发射第二绿 色激光， 所述蓝色激光器 103发射第二蓝色激光， 且第二红色激 光、 第二绿色激光、 第二蓝色激光用于显示第二帧画面。 第一帧 画面与第二帧画面分别进入观看者的左眼和右 眼， 形成三维画面。

当然也可以是显示光源中的红色激光器 101、 绿色激光器 102、 蓝色激光器 103中任意一个或者任意两个为波长可调谐的单 基色激光器。 此时， 显示装置的结构均比现有的 3D显示装置的结 构紧凑， 成本低。

通常釆用电流调节来改变单基色激光器所发射 激光的峰值波 长。 本实施例中优选地， 所述显示光源还包括： 信号发生模块、 激光器驱动模块、 控制器， 所述控制器控制所述信号发生模块产 生不同的电流信号， 所述信号发生模块将所述不同的电流信号提 供给所述激光器驱动模块， 所述激光器驱动模块根据接收到的不 同的电流信号产生不同的驱动电流， 用于驱动相应的所述单基色 激光器发射所述第一激光或所述第二激光。 也就说根据不同的驱 动电流， 进而发射出不同峰值波长的激光。

如图 1和 2所示， 具体地说， 显示光源包括波长可调谐的红 色激光器 101、 绿色激光器 102、 蓝色激光器 103， 在所述第一时 刻， 所述红色激光器 101发射第一红色激光， 所述绿色激光器 102 发射第一绿色激光， 所述蓝色激光器 103发射第一蓝色激光， 且 第一红色激光、 第一绿色激光、 第一蓝色激光用于显示第一帧画 面； 在所述第二时刻， 所述红色激光器 101发射第二红色激光， 所述绿色激光器 102发射第二绿色激光， 所述蓝色激光器 103发 射第二蓝色激光， 且第二红色激光、 第二绿色激光、 第二蓝色激 光用于显示第二帧画面。 第一帧画面与第二帧画面是同一画面的 不同角度的拍摄结果， 通过窄带滤光眼镜分别进入观看者的左眼 和右眼， 所以形成三维画面。 下面具体说明经单基色激光器发射的激光的峰 值波长可调谐 的原理。 一般来说， 半导体材料具有极宽的增益带宽， 例如对于

InGaAsP/InP材料来说带宽为 50 nm， 对于量子阱材料来说是 250 nm， 所以理论上， 半导体激光可以在这个范围内调节。 半导体材 料的折射率和最大增益所对应的波长很容易受 到温度、 压力、 载 流子浓度和电场强度的变化而变化。 其中， 依靠改变载流子浓度 是进行波长调谐最常用的方法。 单片可调谐半导体激光器有两种 结构， 一种是以布拉格反射光栅为基础， 例如多波段 DBR， 多电 极 DFB等。 它们的波长调谐原理主要依靠改变光栅反射区 的折射 率， 进而改变布拉格波长来实现， 最大波长调谐范围受制于光栅 区折射率的最大变化范围。 目前此类激光器依靠电流注入可达的 最大调谐范围是 10nm。 在这类激光器的腔内有一个用于选频并进 行调谐的光栅。

另外一种釆用耦合腔或者非匹配光栅， 这改变了波长变化和 载流子浓度变化之间的关系， 大大扩展了调谐范围。 例如垂直耦 合滤波型， 超结构光栅 DBR， Y型腔激光器等， 它们的调谐范围 可以达到几十至一百纳米。

以下是几种可调谐半导体激光器的性能:

从表中可以看出， 除了集成 DFB的调谐速度为几 ms,其他激 光器的相应速度都极短， 远远 d、于投影系统的相应速度。

另外， 由于激光器发射波长线宽极窄， 所以波长在小范围内 调谐基本上对发射强度没有影响， 或者说即使有微小的波动也不 会对最终的观看造成影响。

波长调节的基本原理是随着载流子浓度的不同 （电流不同）， 半导体材料的折射率会发生变化。 折射率随电流浓度变化的因素 有三个： 1.能带填充效应， 即随着注入载流子的增加， 导带与价带 的费米能级 （Ef ) 各自向高能方向移动， 等效于带隙宽度增加；

2.能带收缩效应， 它与能带填充效应所产生的结果相反； 3.等离子 效应。 这三个影响因素中以第一个的影响为最大。

以多电极 DBR-LD可调谐半导体激光器为例， 其结构一般分 为三个区域： 即增益区、 相移区和选模光栅。 相移区的作用是使 谐振波长 与布拉格波长 一致，即满足相位条件 Φ1 = Φ ² + ² π«， 其中 Φ1是光栅区的相位变化， Φ ² 是增益区和相移区的相位变化。 布拉格分布反馈光栅选出单纵模， 增益区用于调节输出功率。 对 于可调谐 DBR-LD激光器来说， 波长调谐范围可以用以下公式表 示：

Αλ = 2MSn _{R ef} = 2ΛΓ· (J _d I eBtf ²

^R ' ^ef dN ^d 其中 Λ是光栅周期， 是光栅区有效折射率变化， Γ是模式 限制因子， ^是单位载流子浓度引起的折射率改变， β是辐射 复合系数， ^是注入电流密度。

由以上公式可见， 较大的 Γ， 即较厚的波导层对应较大的调 谐范围， 随注入电流的增加而变大， 但是过大的电流注入产生 的热效应会影响器件的工作， 所以注入电流不应过大。

此外， 波长调谐范围还和波导层的组分有关， 当该组分对应 的波长 ^越接近激射波长时， 调谐范围越大。

红光区的半导体材料有： GaAlAs/GaAs、 InGaP/GaAsP、 InGaAlP。

蓝光半导体材料有三种： SiC、 以 GaN为代表的氮化物和宽 带隙的 II-IV族半导体。 目前绿光波段的激光比较难获得， 目前可以产生绿光激光的 方法有： 1、 利用掺 Nd类激光器倍频得到， 这是目前获得绿光激 光器最常用的方法， 此类激光器的效率仍然过低， 而且体积笨重、 价格昂贵、 对温度非常敏感， 因此并不适合在大批量应用中广泛 部署； 2、 非极化和半极化 GaN基底上的 InGaN半导体激光器， 目前这类激光器可以将连续输出波长拓展到 520~525 nm的绿光区 域； 3、 VECSEL ( vertical external-cavity surface-emitting laser)激 光器， 此方法因为结合了半导体激光器和腔外倍频方 法的便利性， 使得绿光激光器更加紧凑和小型化； 4、 直接利用近红外的半导体 激光器模块加上单次通过的倍频晶体组合得到 绿光输出， 该方法 在成本上更加低廉， 且集成程度最高， 这种激光器模块长度仅为 3.6 mm。 以上介绍的方法 1和 4利用倍频原理得到的绿光激光器 并不容易进行波长调谐。

如图 3所示， 由于单基色激光器发射的激光的波长会发生漂 移， 且单基色激光器本身的输出功率也会有变化， 为了使得单基 色激光器所发射的激光稳定， 所述显示光源还包括： 监控模块， 所述监控模块与对应的所单基色激光器连接， 用于检测所述单基 色激光器所发射的激光的峰值波长， 所述监控模块将所述第一激 光或第二激光的峰值波长反馈给控制器， 以调节激光器驱动模块 的电流输出。 也就是说通过监控模块检测单基色激光器所发 射的 第一激光或第二激光的峰值波长是否符合将要 显示的图像所需要 的峰值波长， 反馈给控制器该激光的偏置电流信号， 再通过激光 驱动器调节驱动电流， 以控制单基色激光器所发射激光的峰值波 长。

更进一步优选地， 所述显示光源还包括： 自动控制模块， 所 述监控模块通过所述自动控制模块将所述第一 激光或第二激光的 峰值波长反馈给控制器， 以调节激光器驱动模块的电流输出。 当 然该显示光源中还设有保护电路， 所述保护电路与激光器驱动模 块连接， 用于保护激光器驱动模块， 为单基色激光器提供相应的 马区动电;克。 优选地， 所述显示光源还包括： 耦合器 104， 所述单基色激 光器分别通过与各自对应的光纤 106与所述耦合器 104连接， 用 于将同一时刻所发射的第一激光或第二激光经 由所述耦合器 104 合成一束激光， 再通过一光纤 106与显示模块连接， 以便所述显 示装置显示图像。 简单地说， 如图 4所示， 输入光 1、 输入光 2、 输入光 3分别通过三个不同的光纤 106输入到耦合器 104，再经过 耦合器 104合成处理后， 通过一根光纤 106输出光。 其中， 耦合 器 104—般为波分复用器。 且输入光 1、 输入光 2、 输入光 3 (也 就是各个单基色激光器所发射的激光） 具有窄带光谱的特性， 由 相邻时间段所发射的激光形成的第一帧画面与 第二帧画面所对应 的光谱并没有重叠或者重叠很少， 并且不容易产生串扰。

如图 1所示，本实施例中的显示装置可以为一背投� �影系统， 进一步优选地， 所述显示光源还包括： 投影模块 105， 所述投影模 块 105通过一光纤 106与所述耦合器 104连接， 用于对经由所述 耦合器 104输出的一束激光进行处理， 并投影显示相应画面。 也 就是说通过投影模块 105将要显示的画面投影到一个荧幕上， 将 光反射到使用者的眼睛中， 其可应用于投影设备中。

如图 2所示， 实施例中的显示装置可以为一背投式显示装置 ， 与上述中的图 1原理相似， 区别在于来自耦合器 104的激光， 经 投影设备直接射向显示装置的显示屏， 此时即可观看到相应的视 频画面。

如图 6所示，本实施例中的显示装置可以为一液晶� �示装置， 所述显示光源也就是液晶显示装置中的背光模 组， 进一步优选地， 所述显示光源还包括： 至少一个散射棒 107和导光板 109， 所述散 射棒 107通过一光纤 106与所述耦合器 104连接， 用于将来自耦 合器 104的激光进行扩散， 并通过导光板 109形成面光源。 当散 射棒 107为一个时， 此时该散射棒 107可以设于导光板 109的出 光面的侧边处， 也就相当于侧入式的背光模组； 当散射棒 107 为 多个时， 此时所有散射棒 107可以连接在一起设置于背离导光板 109出光面的一侧， 也就相当于直下式的背光模组， 本实例中的显 示光源提高了光的利用率， 进而使得显示装置显示效果更好。 如图 7所示， 其中， 更进一步优选地， 所述散射棒 107包括： 散射棒腔体， 以及设置在散射棒腔体内的散射粒子 112， 在所述散 射棒腔体的一端设置有用于与光纤 106连接的接口 108，其另一端 上设置有反射片 113，所述散射腔体背离导光板 109的一侧由反射 灯罩 110包裹， 所述反射片 113与所述反射灯罩 110配合用于将 激光反射到导光板 109上。 具体地说， 散射棒腔体中的散射粒子 112将光散射开， 由于散射灯罩将散射棒腔体半包裹， 并与设置于 散射棒 107与光纤 106接口 108相对的一端的反射片 113相配合， 将光反射出散射棒 107， 并设于导光板 109—侧， 其中， 所述散射 粒子 112为亚克力粒子， 当然也可以是其他具有散射能力的物质。

如图 8和 9所示， 当然作为显示光源结构也不是唯一的， 其 中优选地， 所述显示光源为激光灯源阵列 114， 所述激光灯源阵列 114包括间隔设置红色激光灯源 117、 绿色激光灯源 118、 蓝色激 光灯源 119， 且所述红色激光灯源 117、 绿色激光灯源 118、 蓝色 激光灯源 119均至少包括一个激光灯。 在激光灯源阵列 114上方 还设置有扩散板 115， 用于将来自激光灯源阵列 114的光扩散开， 可以使得透过的光线均勾扩散，增加发光角度 ，并通过扩散板 115、 光学膜片 116将光射出。 所述激光阵列作为显示光源， 其与上述 散射棒 107的设置位置相似， 其可以设置于导光板 109背离出光 面的一侧， 也就是直下式的显示光源， 可以设置于相对于导光板 109的出光面而言的侧边上。 需要说明的是， 红色激光灯源 117、 绿色激光灯源 118、蓝色激光灯源 119都是波长可调谐的， 也可以 通过电流调节来实现对波长的调节， 该实现方式为上述实施例中 所描述的方法， 在此不——赘述。 当然也不局限于红色激光灯源 117、 绿色激光灯源 118、 蓝色激光灯源 119， 也可以是其他颜色 的激光灯源， 只要波长可调谐即可。

在本实施例中无论是背投式显示装置还是液晶 显示装置的显 示光源， 均结构紧凑， 成本较低。 而釆用的示例性实施方式， 然而本发明并不局限于此。 对于本领 域内的普通技术人员而言， 在不脱离本发明的精神和实质的情况 下， 可以做出各种变型和改进， 这些变型和改进也视为本发明的 保护范围。