專利名稱：激光顯示設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有激光光源的激光顯示設備，特別是，可以抑制斑點的激光顯示設備。
背景技術：
通常，由于激光束平行，激光顯示設備可以易于應用到投影顯示上。此外，激光束的強度大于其他光源產生光的強度，并且因此激光可以用于呈現(xiàn)清晰、大屏幕圖像。
激光顯示設備采用高相干性的激光，導致斑點。由于激光光源的高相干性，斑點涉及隨機產生的相干噪聲。
例如，當圖1A圖解的圖像由激光顯示設備呈現(xiàn)在屏幕上時，由于上面描述的斑點，圖像呈現(xiàn)為如圖1B所圖解。
美國專利5,274,494號揭示了“斑點抑制照明器(Speckle SuppressionIlluminator)”，其抑制了上面描述的斑點。
該“斑點抑制照明器”包括拉曼(Raman)單元，其為儲存氣體的腔體，用于散射入射光，位于輻射具有第一波長的相干光的光源前面。因此，照明器提供空間相干而時間不相干的激光束，以減小斑點的強度和發(fā)生區(qū)域。
然而，由于拉曼單元在激光光源輻射光的通道上，因此，使激光顯示設備的光學結構復雜，并且制造工藝的數量和成本增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供抑制斑點而不包含任何附加元件的激光顯示設備。
根據本發(fā)明的一個方面，所提供的激光顯示設備包括半導體激光器，包括第一鏡和第二鏡，他們由空腔距離分隔，并且形成空腔；空間調節(jié)器，調節(jié)通過半導體激光器的第一鏡傳輸的光，以在屏幕上顯示圖像，其中，當半導體激光器的相干長度lc和有效反射率R由下面的等式定義[等式]
lc=2dπR1/21-R]]>R=R1×R2]]>其中d是半導體激光器的空腔距離，R1是第一鏡的反射率，而R2是第二鏡的反射率，相干長度lc滿足下面的不等式[不等式]0＜lc≤0.85[cm]半導體激光器的有效反射率R可以為0.1至0.3的范圍。


參照附圖，通過詳細描述其中的示范性實施例，本發(fā)明的上述的和其他的特征和優(yōu)點將變得顯明，其中圖1A是原始圖像；圖1B是帶有斑點的圖1A的圖像；圖2是根據本發(fā)明實施例的激光顯示設備的示意圖。
圖3是圖解半導體激光器的相干長度相對于有效反射率的圖線。
圖4圖解了如何在半導體激光器中測量斑點對比度(Cs)；圖5A至5D是有效反射率(R)分別為90.5％、66.6％、18.7％和5.4％時圖像的照片；圖6是斑點對比度(Cs)相對于有效反射率的圖線；和圖7是斑點對比度(Cs)相對于相干長度的圖線。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖更全面地描述本發(fā)明，其中展示了本發(fā)明的示范性實施例。
圖2圖解了根據本發(fā)明實施例的激光顯示設備的光學裝置。參照圖2，激光顯示設備掃描屏幕30上的激光，并且包括半導體激光器10和調節(jié)入射光以在屏幕30上顯示圖像的空間調節(jié)器20。
半導體激光器10包括第一和第二鍍層(clad layer)11和15，設置在第一和第二鍍層11和15之間的有源層13，和在有源層13和第一和第二鍍層11和15的側面上的第一和第二鏡12和14，用于形成空腔。半導體激光器10輻射波長從約400nm到約700nm范圍的可見光。第一鏡12和第二鏡14由空腔距離d彼此分隔。
因此，當給半導體激光器施與動力時，由有源層13產生的光束在第一鏡12和第二鏡14之間共振，只有預定波長的光通過第一鏡12和第二鏡14放大和傳輸。
空間調節(jié)器20調節(jié)通過第一鏡12傳輸的光來在屏幕30上顯示圖像。
在本實施例中，通過控制半導體激光器10的空腔距離d和有效反射率R改變相干長度lc，減小了在屏幕30上的斑點對比度?，F(xiàn)在來描述半導體激光器10和相干長度lc之間的關系，其決定屏幕30上的斑點強度，然后描述半導體激光器10的反射率R和空腔距離d的最佳化。
具有等于半導體10的寬度的窄寬度的相干長度lc可以用公式1表示。
lc=cFVF=2dF=2dπR1/21-R]]>其中，c是光的速度，F(xiàn)是法布里-珀羅(Fabry-Perot)腔的精細度(finesse)，VF是給定頻率的模數，d是空腔距離，而R是由下面的公式2所定義的半導體激光器10的有效反射率。
R=R1×R2]]>其中R1是第一鏡12的反射率，而R2是第二鏡14的反射率。
參照公式1，代表保持相干性的距離的相干長度lc取決于半導體激光器10的空腔距離d和有效反射率R。因此，隨著反射率R和空腔距離d減少，輻射束的相干性減少，并且因此在屏幕30上的斑點強度減弱。
圖3是圖解半導體激光器的相干長度相對于有效反射率的圖線。具體地講，圖3圖解了GaN型半導體激光器在有效反射率分別為90.5％、66.6％、18.7％和5.4％時的相干長度1c和相干性因數Fc。
參照圖3，隨著半導體激光器的有效反射率的減小，lc和Fc減小。
圖4是半導體激光器的斑點對比度測量裝置的示意圖。斑點對比度測量裝置包括安裝在冷卻裝置43上的GaN型半導體激光器41，其有效反射率分別為90.5％、66.6％、18.7％和5.4％，而空腔距離為650μm。半導體激光器41由激光驅動源45驅動，并且半導體激光器41的遠場投影在屏幕47上，沒有透鏡系統(tǒng)。在屏幕47上的圖像用照相機49照相，照相機例如是具有手動功能的數字照相機，采用F10孔徑和-2.0EV曝光，而斑點對比度Cs用公式3至5計算。
Cs=σavg]]>其中[公式4]σ=Σn=1N|avg-I(n)|2N]]>和[公式5]avg=Σn=1NI(n)N]]>其中，I(n)是光強，N是數據數量，avg是平均光強，而б是標準偏差。
圖5A至5D是有效反射率分別為90.5％、66.6％、18.7％和5.4％時攝取的圖像照片。圖6是斑點對比度Cs相對于有效反射率的圖線。
圖5A是半導體激光器投影到屏幕上的圖像的照片，其中第一鏡12的反射率R1和第二鏡14的反射率R2都是90.5％。斑點對比度Cs是0.422，并且如圖解，圖像具有粗糙斑點。
圖5B是半導體激光器投影在屏幕上的圖像的照片，其中第一鏡12的反射率R1是66.6％，而第二鏡14的反射率R2是90.5％。斑點對比度Cs是0.312，而斑點相對小于圖5A。
圖5C是半導體激光器投影在屏幕上的圖像的照片，其中第一鏡12的反射率R1是18.7％，而第二鏡14的反射率R2是90.5％。斑點對比度Cs是0.171，而斑點遠小于圖5A和5B。
圖5D是半導體激光器投影在屏幕上的圖像的照片，其中第一鏡12的反射率R1是5.4％，而第二鏡14的反射率R2是90.5％。斑點對比度Cs是0.133，而圖像幾乎沒有斑點。
如上所述，隨著半導體激光器的反射率R從90.5％減小到5.4％，相干性降低，并且如圖6所圖解，斑點對比度Cs可以減小到三分之一。
同時，如公式1所示，相干長度lc不僅取決于有效反射率R，而且取決于空腔距離d。同時，由空腔距離d和有效反射率R所定義的相干長度lc與斑點對比度Cs的變化有關。
圖7是斑點對比度相對于相干長度lc的圖線。參照圖7，隨著相干長度lc增加，斑點對比度Cs增加，在高相干長度上變得水平。例如，當lc是0.85cm時，Cs是0.25或更小，而當lc大于0.85時，Cs大于0.25。
因此，半導體激光器沒有附加的光學元件或射頻(RF)驅動裝置也可以得到改進。
參照圖2，就是說半導體激光器10具有滿足下述不等式的相干長度lc。
0＜lc≤0.85[cm]上述不等式根據相干長度lc和斑點對比度Cs之間的關系決定，并且當相干長度lc超出0.85時，斑點對比度Cs超出0.25，并且因此在屏幕上的斑點變大。
同時，空腔距離d可以滿足下列不等式，而同時滿足公式6。
400≤d≤1000[μm]該不等式基于相干長度lc與空腔距離d成比例的事實。當空腔距離d保持在公式7的范圍時，相干長度lc可以減小。當空腔距離d在公式7的范圍時，斑點對比度可以保持在20％以下，即使有效反射率R大于0.3。
同時，在公式6的條件下，半導體激光器10的有效反射率R滿足下面的不等式。
0＜R≤0.62當有效反射率R滿足上述不等式時，空腔距離d為650μm時斑點對比度Cs是0.25或更小。因此，斑點對比度Cs與有效反射率為90.5％時半導體激光器的斑點對比度Cs為0.422相比大大減小，并且因此抑制了斑點。
在本發(fā)明的一個實施例中，半導體激光器10的有效反射率R滿足下面的不等式。
0.1≤R≤0.47當有效反射率R滿足上面的不等式時，半導體激光器10的基本共振結構形成，并且斑點對比度Cs為0.2或更小。
如上所述，激光顯示設備可以通過控制在半導體激光器中的有效反射率和/或空腔距離并且因此優(yōu)化相干長度lc來抑制屏幕上的斑點，而不包含任何附加部件。
盡管本發(fā)明參照其中的示范性實施例已經進行了詳細地展示和描述，但是本領域的普通技術人員應該理解的是，在此可以對其進行形式上和細節(jié)上的各種變化，而不脫離如所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種激光顯示設備，包括半導體激光器，包括第一和第二鏡，他們由空腔距離分割，并且形成空腔；和空間調節(jié)器，調節(jié)通過該半導體激光器的該第一鏡傳輸的光，以在屏幕上顯示圖像，其中，當該半導體激光器的相干長度lc和有效反射率R由下面的等式定義[等式]lc=2dπR1/21-R,]]>R=R1×R2,]]>其中d是該半導體激光器的該空腔距離，R1是該第一鏡的該反射率，而R2是該第二鏡的該反射率，該相干長度lc滿足下面的不等式[不等式]0＜lc≤0.85[cm]。
2.如權利要求1所述的激光顯示設備，其中該空腔距離d滿足400≤d≤1000[μm]。
3.如權利要求1所述的激光顯示設備，其中該有效反射率R滿足0≤R≤0.62。
4.如權利要求3所述的激光顯示設備，其中該有效反射率R滿足0.1≤R≤0.47。
5.如權利要求1所述的激光顯示設備，其中該半導體激光器輻射波長為約400nm到約700nm的可見光。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以抑制斑點的激光顯示設備。該激光顯示設備包括半導體激光器，包括第一鏡和第二鏡，他們由空腔距離分隔，并且形成空腔；和空間調節(jié)器，調節(jié)通過該半導體激光器的第一鏡傳輸的光，以在屏幕上顯示圖像，其中，當相干長度lc和有效反射率R由上面的等式定義，其中d是該半導體激光器的該空腔距離，R
文檔編號G03B21/00GK1982946SQ20061012156
公開日2007年6月20日 申請日期2006年8月22日 優(yōu)先權日2005年12月14日
發(fā)明者河鏡虎 申請人:三星電子株式會社