[实用新型]基于单晶荧光材料的光源及激光显示系统

说明书

本实用新型公开了一种基于单晶荧光材料的激光显示系统，包括系统光源，所述系统光源由蓝光激光器（1）、准直透镜（2）、分束镜（3）、聚焦透镜（4）及单晶荧光材料装置构成；所述单晶荧光材料装置是单晶荧光材料（5）镶嵌到金属固定结构件（6）内，金属固定结构件（6）通过定位孔（8）与散热结构（7）紧贴；所述的系统光源（11）产生的三基色光经过投影系统（10）成像于屏幕（9）。本实用新型设计利用单晶荧光材料高效激发荧光的特性及其他高热导率等优点，取代传统的荧光粉轮，能够有效解决传统激光荧光显示技术中光衰减快、寿命短等问题。

技术领域

本实用新型涉及激光显示技术领域，具体为一种基于单晶荧光材料构成的系统光源及激光显示系统，可应用于激光照明、激光投影等领域。

背景技术

激光显示技术作为新一代显示技术，具有丰富饱和的色彩、高亮度、超长寿命、使用成本低和高环保等特性，成为引发投影及显示技术革命的导火索，将广泛应用于工程、商用与影院市场。

目前，在应用激光显示技术的市场中，主要采用两种光源技术方式：1）以红、绿、蓝（RGB）三基色激光为光源；2）以蓝色激光激发荧光粉产生红光、绿光与直接透过的蓝色激光为光源（即激光荧光粉显示技术）。

以红、绿、蓝三基色激光为光源的激光显示技术，显示图像具有更大的色域表现空间，可以最真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩，提供更具震撼的表现力。激光显示色域覆盖率可以达到人眼的90%，是美国国家电视系统委员会（NationalTelevision SystemCommittee，NTSC）标准的2倍以上，色彩饱和度达到传统显示的100倍以上，具有完美的色彩还原度。但由于绿光激光器发展不够成熟，成本昂贵，市场接受度差，难以大批量推广。

激光荧光粉显示技术选择技术成熟、成本较低的蓝光激光器激发高速旋转的荧光粉轮产生红光与绿光，弥补了红光激光器和绿光激光器造价高、体积大的短板。其最大的优势是可以有效降低成本，体积更小，产业链成熟便于规模化生产及普及应用，目前国内激光电视厂商主要采用这种实现方案。

在激光荧光粉显示技术中，荧光粉轮以及激光显示光源系统的寿命，甚至整个显示系统的成像质量均依赖于荧光材料。然而，荧光粉材料却存在如下问题：1）荧光粉激发效率和光转换效率低；2）在荧光粉轮制作中，荧光粉颗粒及分散的均匀性很难得到有效解决；3）荧光粉光衰大；4）荧光粉物化性能差。荧光材料的这些缺陷导致激光荧光粉显示技术在目前市场应用中还有很多局限：

1、与三基色激光为光源的激光显示技术相比，该技术牺牲了很大一部分激光光源的优势，如更广的色域空间、亮度等。

2、由于加入的荧光粉系统也具有效能衰减的特征，使得激光荧光粉光源技术的寿命指标比纯RGB产品要差一些。

3、激光荧光粉显示技术的光源亮度衰减是激光光源+荧光粉的双重衰减，其亮度递减曲线的陡峭度较RGB产品亦增加很多。

4、为了有效解决荧光粉的热淬灭和散热问题，使荧光粉能够在高强度激发光照射条件下稳定的工作，需要高速旋转荧光粉轮，带动荧光轮的马达需要散热，所以投影机耗电量高，机器内部热量高，直接导致其他部件老化。

5、荧光粉轮是玻璃薄片结构，玻璃片大小不等，并带有间隙。长期使用，轴承会出现间隙，从而导致松动损坏。同时荧光轮是由马达带动的，马达是易损耗部件，大致价格在几千元以上。

所以，市场急需一种高亮度、高可靠性、宽色域、低成本、节能环保的激光显示技术。

发明内容

在激光荧光粉显示技术中，荧光轮的荧光粉材料特性是造成激光荧光显示技术寿命短、效率低、亮度低，是不能够满足行业应用需求的主要原因。因此，本实用新型的目的是提出一种基于单晶荧光材料的光源及激光显示系统。该技术采用单晶荧光材料取代荧光粉，蓝光激发单晶荧光材料，从而形成红绿蓝三基色光的光源；然后经过投影系统成像投射在屏幕上。