朱立全 1,2,3姚昞晖 1,2,3邓林宵 1,2,3杨雨桦 1,2,3[ ... ]许立新 1,2,3,*
1 中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室，合肥 230026
2 中国科学技术大学 物理学院 安徽省光电子科学与技术重点实验室，合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，合肥 230026
为了获得更大的绿色部分色域与超高清显示标准（Rec. 2020）中更高的色域覆盖比例，在三基色的基础上添加了532 nm激光作为第四基色。在CIEL*a*b*立体颜色空间中，系统理论地分析了波长组合为660 nm,532 nm,520 nm,465 nm的红绿绿蓝（RGGB）四基色系统，研究了它在色域体积、色域覆盖率以及在特定颜色区域的颜色渲染能力等方面的表现。结果表明，其色域体积峰值为2218900，与Rec.2020标准的色域覆盖比例最大为97.51%，黄色区域的色域增强峰值为29.75%，绿色区域的色域增强峰值为9.58%; 与红绿蓝（RGB）三基色组合和红绿蓝黄（RGBY）四基色组合相比，RGGB四基色组合在各个参数维度均有优异表现，可以根据性能需求来灵活选择对应的四基色亮度比例。此研究为实际四基色显示系统的搭建提供了理论指导。
激光光学 激光显示 立体色域 色域覆盖率 色域增强 laser optics laser display color gamut volume gamut coverage gamut enhancement 邓林宵 1,2,3杨雨桦 1,2,3姚昞晖 1,2,3朱立全 1,2,3[ ... ]许立新 1,2,3,*
1 中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室，合肥 230026
2 中国科学技术大学 物理学院 安徽省光电子科学与技术重点实验室，合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，合肥 230026
为了探究多基色激光显示系统的彩色散斑特性，采用蒙特卡洛的统计方法模拟了彩色散斑的空间分布。在CIE-u′v′色品图中，定义了彩色散斑椭圆的简化模型，描述了显示系统的彩色散斑空间分布，分析了不同基色数目和波长组合对彩色散斑的影响。结果表明，该椭圆随着基色数目的增加而缩小，彩色散斑严重程度下降; 三基色系统的椭圆面积为16.0×10-4，而六基色系统的椭圆面积为6.81×10-4,其中绿基色对彩色散斑的影响最大; 在多基色显示系统中，对于给定白平衡点的各基色亮度配比不唯一，因此在颜色表现和散斑现象之间存在权衡，当减小散斑对比度值较大的基色亮度的权重时，将减弱彩色散斑现象。该研究为多基色激光显示系统的彩色散斑评估提供了理论指导。
激光技术 彩色散斑 三刺激值 多基色显示 白平衡点 激光显示 laser technique color speckle tristimulus values multi-primary display white point laser display
1 深圳大学电子与信息工程学院，广东 深圳 518060
2 深圳光峰科技股份有限公司，广东 深圳 518052
高动态范围（HDR）激光显示一方面可以显示接近人眼动态范围的高对比度场景，另一方面可以最大化显示色域，是下一代显示技术的重要发展方向。为了实现高亮度、高效率、低成本的HDR激光显示，提出了一种基于区域调光的HDR激光显示架构，即模块化的激光光源通过光纤阵列的方式拼接出一个阵列照明光场，在图像显示时，每个激光器会根据画面各个区域的亮度来动态控制发光强度，而空间光调制器会根据动态的照明光场和要显示的图像内容进行相应的像素调制。另外，针对激光器波长差异导致的显示色差，提出了一种消除激光色差的区域调光算法，其主要原理是，激光器调制光强输出后，空间光调制器上的每一个像素点均根据该处混合照明光的三基色色坐标计算出对应的调制值，进而实现HDR图像的无色差显示。
仪器、测量与计量 激光显示 高动态范围 区域调光 激光色差 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2312003
1 中国福建光电信息科学与技术创新实验室（闽都创新实验室），福建 福州 350108
2 中国科学院福建物质结构研究所中国科学院光电材料化学与物理院重点实验室，福建 福州 350002
3 东华大学先进玻璃制造技术教育部工程研究中心，上海 201620
4 福建师范大学化学与材料学院，福建 福州 350007
绿光转换材料是激光投影显示的核心部件，然而目前适用于高品质激光显示的高性能窄带绿光转换材料仍较为短缺。为此，将商用窄带绿色β-SiAlON∶Eu2+荧光粉与基于新型玻璃组分的低熔点玻璃以薄膜形式共烧结在蒸镀一维光子晶体膜的高导热蓝宝石基片上，形成一体化微晶玻璃薄膜复合材料。研究表明，经低温共烧β-SiAlON∶Eu2+受玻璃组分热侵蚀不显著，复合材料荧光内量子效率为55%，半峰全宽为54 nm，150 ℃时荧光积分强度仍保持室温下的90%左右；一维光子晶体膜大幅增强了绿光前向发射强度约1.5倍；材料在蓝光激光功率密度达到9 W/mm2时，产生发光饱和，对应光通量为492 lm；并初步探讨了发光饱和机理；耦合红色激光后，色域达到95.6% NTSC。
光学材料 荧光微晶玻璃 激光显示 氮氧化物 发光性能 激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516007
1 深圳大学电子与信息工程学院，广东 深圳 518060
2 深圳光峰科技股份有限公司，广东 深圳 518060
广色域（WCG）和高动态范围（HDR）显示能够真实地还原现实场景，是高性能显示力求实现的方向。基于相位调制的光转向器件可以改变光场的能量分布，采用了光转向技术的激光显示系统兼具WCG和HDR特性，具有优良的显示效果。在影院、投影增强现实等对显示效果要求高的使用场景中有广泛的应用前景。动态范围的拓展能力依赖于光转向照明调制的算法，基于此，提出了一种新的光转向调制算法，利用自由曲面透镜对光束的偏折和聚散对光转向器件进行算法建模，采用迭代算法实现相位分布的计算，并使用线性化、离散傅里叶变换等方法提高算法速度。仿真结果表明，通过光转向调制，所提算法能够10倍地提高画面的最高亮度，实现10倍以上的动态范围提升。
测量 高动态范围 激光显示 光转向 相位空间光调制器 激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0512002
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Solid State Optoelectronics Information Technology, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 College of Future Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 101408, China
4 State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
We design a 645 nm laser diode (LD) with a narrow vertical beam divergence angle based on the mode expansion layer. The vertical beam divergence of 10.94° at full width at half-maximum is realized under 1.5 A continuous-wave operation, which is the smallest vertical beam divergence for such an LD based on the mode expansion layer, to the best of our knowledge. The threshold current and output power are 1.07 A and 0.94 W, limited by the thermal rollover for the 100 µm wide and 1500 µm long broad area laser, and the slope efficiency is 0.71 W/A. The low coherence device is fabricated with the speckle contrast of 3.6% and good directional emission. Such 645 nm LDs have promising applications in laser display.
beam divergence laser diode speckle laser display Chinese Optics Letters
2021, 19(10): 101401
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学， 北京 100049
基于红绿蓝(RGB)三基色直接半导体激光器合成的白激光光源具有转换效率高、显色指数好、输出功率高等优点，是新一代的理想照明光源和显示光源之一。基于RGB三基色半导体激光器件，通过空间合束、波长合束等，三基色光耦合进单光纤，光纤输出合束光功率超过100 W。根据色度学原理进行颜色功率配比，获得了功率达63 W、色温为5 710 K的白光输出，与标准白光D65相比色温偏差小于12.2%。在此基础上，调整红色激光输出功率，获得了功率达58.4 W、色温为6 480 K的白光输出，与标准白光D65相比色温偏差小于3.08%。基于该光源，通过调整激光功率配比，可实现不同色温的合束激光输出。
半导体激光器 激光合束 白色激光 激光显示 RGB RGB diode laser beam combining white laser laser display
内蒙古工业大学 理学院, 内蒙古 呼和浩特 010051
分析了液晶显示、有机发光二极管显示、量子点发光二极管显示及激光显示这几种主流显示技术的结构及原理, 并从结构、材料、性能、应用领域几方面对它们进行了比较, 最后给出了这几种主流显示技术的最新进展。LCD显示经过多年发展, 技术成熟, 成本低廉, 仍然在显示技术中占据着重要地位。OLED显示具有响应速度快, 轻薄, 可柔性化等优点, 已成为目前主流显示技术, 有取代LCD显示之势。QLED显示技术凭借其优越的发光性能正在朝着自发光显示的目标不断前进。激光显示具有亮度高、色域宽、寿命长、功耗低、节能、环保等优势, 也将成为下一代高端显示的主流, 实现高保真超大屏幕显示。
显示技术 液晶显示 有机发光二极管显示 量子点发光二极管显示 激光显示 display technique liquid crystal display organic light emitting diode display quantum light emitting diode display laser display
