CN102231252B - 具有包含光学荧光材料的屏幕的显示装置 - Google Patents

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Abstract

荧光屏(101)以及基于所述荧光屏(101)的显示***和装置，其利用至少一种激发光束(120)来激发荧光屏(101)上的一种或多种荧光材料(红色、绿色和蓝色)，所述荧光材料发出光线以形成图像。所述荧光材料(红色、绿色和蓝色)可包括磷光体材料和诸如量子点的无磷材料。屏幕(101)可包括多层分色层。

Description

具有包含光学荧光材料的屏幕的显示装置
本申请要求下列5个美国临时申请的优先权： 
1.2005年4月1日提交的题为“激光显示器”的第60/667,839号美国临时申请， 
2.2005年5月20日提交的题为“具有可UV激发的磷光体的显示屏”的第60/683,381号美国临时申请， 
3.2005年5月20日提交的题为“使用具有可UV激发的磷光体的显示屏的激光显示***中的激光束控制”的第60/683,262号美国临时申请， 
4.2005年6月14日提交的题为“具有透镜阵列、传输狭缝阵列和可UV激发的磷光体的显示屏”的第60/690,760号美国临时申请，以及 
5.2005年11月2日提交的题为“具有多层二向色层和可UV激发的磷光体的显示屏”的第60/733,342号美国临时申请。 
本申请为下列3个美国专利申请中每一个的部分继续申请，并要求其优先权： 
1.2005年4月27日提交的题为“采用可UV激发的磷光体发射可见的彩色光的激光显示器”的第11/116,998号美国专利申请， 
2.2006年1月18日提交的题为“具有包含光学荧光材料的屏幕的显示***”的第11/335,813号美国专利申请，以及 
3.2006年1月19日提交的题为“具有光学荧光材料的显示屏”的第11/337,170号美国专利申请。 
上述8个美国专利申请的全部内容通过引用而并入本申请中，以作为本申请说明书的一部分。 
背景技术
本申请涉及采用具有荧光材料的屏幕而在光学激发条件下发射彩 色光的显示***，例如基于激光的图像和视频显示器以及用于这些显示器的屏幕设计。 
许多图像和视频显示器被设计用来直接产生不同颜色(例如红色、绿色和蓝色)的彩色图像，然后再将所述彩色图像投射在屏幕上。这种***经常被称作“投影显示器”，其中屏幕只是使彩色图像对于观察者可见的表面。这种投影显示器可使用白光光源，其中白光光束被过滤和调制，以产生红色、绿色和蓝色图像。可选地，可使用红、绿和蓝三种光源来直接产生红色、绿色和蓝色三种光束，并对三种光束进行调制以产生红色、绿色和蓝色图像。这种投影显示器的示例包括数字光处理(DLP)显示器、硅基液晶(LCoS)显示器和光栅光阀(GLV)显示器。特别地，GLV显示器分别采用三个光栅光阀来调制红、绿和蓝色激光束，并采用激光扫描仪在屏幕上产生彩色图像。在题为“用于图像投影的方法和装置”的第5,920,361号美国专利中描述了基于激光的投影显示器的另一示例。投影显示器采用光学透镜***将彩色图像成像并投影到屏幕上。 
一些其他图像和视频显示器采用的是“直接”配置，其中屏幕本身包括光生彩色像素，以便在屏幕中直接形成彩色图像。这种直接显示器去除了用于对图像进行投影的光学透镜***，因此能够比具有同样屏幕尺寸的投影显示器相对更小。直接显示***的示例包括等离子显示器、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器(例如有机LED显示器)、以及场发射显示器(FED)。这种直接显示器中的每个彩色像素包括三个相邻的彩色像素，其通过像在LED显示器和FED中那样直接发射彩色光或者通过像在LCD中那样过滤白光而分别产生红、绿和蓝色光。 
这些和其他显示器正在取代自出现以来已支配显示器市场数十年的阴极射线管(CRT)显示器。CRT显示器采用真空管中的扫描电子束来激发屏幕上的红、绿和蓝色磷光体以发出彩色光，从而产生彩色图像。虽然CRT显示装置能够产生高分辨率的色彩鲜亮的图像，但是阴极射线管的使用给CRT显示器带来严格的技术限制，并导致近几年CRT显示器的需求急剧下降。 
发明内容
在本申请中描述的显示***、装置和技术包括荧光屏，所述荧光屏采用至少一束激发光束来激发屏幕上的一种或多种荧光材料发光，从而形成图像。所述荧光材料可包括磷光材料和无磷材料。所述激发光可以为激光束或非激光束。 
本文所描述的显示***的实施例采用具有荧光材料的至少一个屏幕来接收激光束并产生至少一个单色图像。具有三种或三种以上吸收激光以发出不同波长的彩色光的不同荧光材料的屏幕，可以用作用于观看的最终图像的屏幕。可选地，具有一种荧光材料的屏幕可以用作单色投影仪以便只产生多个不同颜色的单色图像中的一个图像，并且该单色图像与其他单色图像组合以产生用于在最终的观看屏上观看的最终图像。这种激光可激发的荧光材料吸收例如UV激光的激光而发出由荧光材料的组成而确定的颜色。 
描述了显示装置的一个示例，所述显示装置包括显示屏，所述显示屏包括可操作以吸收激发光从而发出可见光的荧光层，以及位于所述荧光层的第一侧上的第一层，所述第一层可操作以传输所述激发光并反射所述可见光。描述了显示装置的另一个示例，所述显示装置包括屏幕，所述屏幕可操作以显示图像，所述显示屏进一步包括荧光层和透镜层，其中所述荧光层包括多个平行的荧光体条纹，每个荧光体条纹可操作以吸收激发光而发出指定颜色的光，所述透镜层位于所述荧光层的所述第一侧上，并且包括多个圆柱形透镜，所述多个圆柱形透镜具有平行于所述荧光体条纹的圆柱轴线，并且被定位成分别与所述荧光体条纹对应以及将光线引导至荧光体条纹。描述了显示装置的又一个示例，所述显示装置包括显示屏，所述显示屏包括可操作以吸收激发光而发出可见光的荧光层，其中所述荧光层包括多个平行的荧光体条纹。至少三个相邻的荧光体条纹由三种不同的荧光材料制成：第一荧光材料，可操作以吸收所述激发光从而发出第一颜色的光；第二荧光材料，可操作以吸收所述激发光从而发出第二颜色的光；以及第三荧光材料，可操作以吸收所述激发光从而发出第三颜色的光。所 述显示屏进一步包括在两个相邻的荧光体条纹之间的边界处形成以分隔不同的荧光体条纹的分隔器，所述分隔器被配置用来减少由一个荧光体条纹发出且进入相邻荧光体条纹的光的量。 
描述了显示装置的附加的示例。在一个示例中，显示装置包括屏幕，所述屏幕包括基底和形成于所述基底上的多个荧光区域。其中至少两个相邻的荧光区域包括两种不同的荧光材料，所述两种不同的荧光材料吸收激发光以发出两种不同颜色的光。此外，在所述荧光区域上方形成有对比度增强层，所述对比度增强层包括与所述荧光区域空间匹配的多个不同的滤波区域。每个滤波区域可操作以传输由相应的匹配的荧光区域所发出的颜色的光而阻挡其他颜色的光。在另一示例中，显示装置包括显示屏，所述显示屏包括吸收激发光以发出可见光的荧光层，以及位于所述荧光层的第一侧上的第一层，所述第一层可操作以传输所述激发光并反射所述可见光，其中所述第一层包括多个介质层的合成板。 
具有光学可激发的荧光材料的屏幕可以用于各种激光显示器中。一个示例是激光矢量扫描仪，其在屏幕上扫描一条或多条激光束以描绘出文本、图形和图像。因而，可通过在屏幕上沿着“O”形路径扫描激光束而在屏幕上形成字母“O”的图像。激发激光束可以为UV光束，用以激发发出彩色光而形成图像的荧光材料。两条或多条不同颜色的扫描激光束可用来描绘同一图案以产生颜色混合效果。其他复杂的和移动的图案可通过使用复杂的扫描图案来产生。 
激光器还可以用于激光TV***中，以通过与CRT TV中的电子束的光栅扫描类似的光栅扫描而形成静止的和移动的图像、图形、视频或运动图片。这种激光TV可使用一条或多条激发激光束以及具有一种或多种荧光材料的屏幕。扫描激光束激发屏幕上的荧光材料而产生形成图像的彩色光。 
在某些实施中，显示屏可以包括吸收UV光而发出可见光的荧光层，以及位于所述荧光层的第一侧上的第一层，所述第一层可操作以传输所述UV光并反射所述可见光。菲涅耳透镜可形成于所述荧光层的所述第一侧上，以将以不同的角度入射到所述显示屏上的UV光导 向大致垂直于所述荧光层的方向。所述菲涅耳透镜对于入射的UV光可以是远心配置的。所述第一层可以为二向色层。此外，所述屏幕还可以包括位于所述荧光层的第二侧上的第二层，所述第二层传输所述可见光并阻挡所述UV光。所述第二层例如可以为二向色层。在其他实施中，所述第一层可以包括透镜，所述透镜具有用以接收UV光的第一表面以及面向所述荧光层的第二相对表面，所述第二表面涂覆有反射层以反射UV光和可见光，其中所述反射层具有位于所述第二表面中心的孔径，以允许UV光从中穿过。 
还描述了其他激光显示***。 
例如，描述了这样一种激光显示***，所述激光显示***包括屏幕，所述屏幕包括基底，在所述基底上形成有多个平行的磷光体条纹，其中至少三个相邻的磷光体条纹由三种不同的磷光体制成：第一磷光体，吸收处于激发波长的光以发出第一颜色的光；第二磷光体，吸收处于激发波长的光以发出第二颜色的光；以及第三磷光体，吸收处于激发波长的光以发出第三颜色的光。所述***还包括激光器模块，用以将处于激发波长的激光束投影和扫描到所述屏幕上，从而将所述激光束携带的图像通过光学调制而转化为由屏幕上的磷光体条纹而产生的彩色图像。 
在一种实施中，上述***中的屏幕可包括磷光体条纹，所述磷光体条纹包括吸收处于激发波长的光而发出第四颜色的光的第四荧光体。 
在另一种实施中，所述显示***可包括光学传感器，所述光学传感器被定位成接收和探测来自所述磷光体条纹的光，其中一个光学传感器只接收屏幕上的磷光体条纹所发出的一种颜色光。所述***还包括反馈机构，用以将磷光体传感器的输出引导至激光器模块，在激光器模块中进一步包括对准控制机构，以控制在激光束上调制的图像数据的同步，从而校正激光束相对于磷光体条纹的对准。 
在另一种实施中，所述激光器模块可包括在激光束的光学调制中将脉冲编码调制和脉冲宽度调制结合的调制控制，以便产生图像灰度级。 
在另一种实施中，所述激光器模块可配置成在屏幕上扫描所述激光束的同时至少投影和扫描第二激光束，以便在屏幕的不同位置产生图像的两个不同空间部分。 
在另一种实施中，所述激光器模块可配置成包括：监控待被调制到所述激光束上的图像数据位、以产生黑像素监控信号的机构；用以产生所述激光束的至少一个二极管激光器；以及激光器控制，其被耦合以接收所述黑色像素监控信号，而且当所述黑色像素监控信号指示黑色像素的长度小于阈值时，所述激光器控制使所述二极管激光器工作在低于激光器阈值电流的驱动电流下而不切断所述驱动电流，从而在所述显示屏上产生虚拟的黑色；当所述黑色像素监控信号指示黑色像素的长度大于阈值时，所述激光器控制可操作以切断所述驱动电流，从而在所述显示屏上产生真实的黑色。 
还描述了具有三个或三个以上单色激光显示投影模块的激光显示***。在一个示例中，这种***包括第一、第二和第三激光显示模块，以便分别以第一、第二和第三颜色产生最终图像的第一、第二和第三单色图像分量，并且将所述第一、第二和第三单色图像分量投影到显示屏上，从而产生最终图像。在该示例中，第一激光显示模块包括：(1)第一屏幕，其包括吸收激发波长的光而发出不同于所述激发波长的第一波长的光的第一荧光体；(2)第一激光器模块，其将所述激发波长的至少一条激光束投影和扫描到所述第一屏幕上，以将所述激光束携带的第一颜色的图像转化为第一屏幕上的第一荧光体所产生的第一单色图像分量；以及(3)第一投影光学单元，其将来自第一屏幕的第一单色图像分量投影到显示屏上。 
在一种实施中，第三激光显示模块可包括：(1)不含磷光体的第三屏幕；(2)第三激光器模块，其将至少一条第三颜色的激光束投影和扫描到所述第三屏幕上，以便在第三屏幕上直接产生第三单色图像分量；以及(3)第三投影光学单元，其将来自第三屏幕的第三单色图像分量投影到显示屏上。 
在另一种实施中，所述第三激光显示模块直接将至少一条第三颜色的激光束投影和扫描到显示屏上，从而直接在显示屏上产生第三单 色图像分量。 
具有三个或更多单色激光显示投影模块的激光显示***的另一示例采用包括以下部件的第一激光显示模块：(1)第一屏幕，其包括吸收处于激发波长的光而发出不同于所述激发波长的第一波长的光的第一磷光体；(2)第一激光器模块，其将所述激发波长的至少一条激光束投影和扫描到所述第一屏幕上，以将所述激光束携带的图像转化为第一屏幕上的第一磷光体所产生的第一图像。在该***中还采用第二激光显示模块，所述第二激光显示模块包括：(1)第二屏幕，其包括吸收激发波长的光而发出不同于所述激发波长的第二波长的光的第二磷光体；(2)第二激光器模块，其将处于所述激发波长的至少一条激光束投影和扫描到所述第二屏幕上，以将所述激光束携带的图像转化为第二屏幕上的第二荧光体所产生的第二图像。此外，在该***中还采用第三激光显示模块，所述第三激光显示模块包括：(1)不含磷光体的第三屏幕；(2)第三激光器模块，其将不同于第一和第二波长的第三波长的至少一条激光束投影和扫描到所述第三屏幕上，以便在第三屏幕上直接产生第三波长颜色的第三图像。此外，第一、第二和第三投影光学单元用来分别将第一、第二和第三图像投影到显示屏上以产生最终图像。 
激光显示***的另一示例为具有至少三个单色激光显示投影模块的***，其中每个模块具有一个磷光体投影屏幕。第一激光显示模块包括：(1)第一屏幕，其包括吸收激发波长的光而发出不同于所述激发波长的第一波长的光的第一磷光体；(2)第一激光器模块，其将所述激发波长的至少一条激光束投影和扫描到所述第一屏幕上，以将所述激光束携带的图像转化为第一屏幕上的第一磷光体所产生的第一图像。第二激光显示模块包括：(1)第二屏幕，其包括吸收激发波长的光而发出不同于所述激发波长的第二波长的光的第二磷光体；(2)第二激光器模块，其将所述激发波长的至少一条激光束投影和扫描到所述第二屏幕上，以将所述激光束携带的图像转化为第二屏幕上的第二磷光体所产生的第二图像。第三激光显示模块包括：(1)第三屏幕，其包括吸收激发波长的光而发出不同于所述激发波长的第三波长的光 的第三磷光体；(2)第三激光器模块，其将所述激发波长的至少一条激光束投影和扫描到所述第三屏幕上，以将所述激光束携带的图像转化为第三屏幕上的第三磷光体所产生的第三图像。此外，该***包括第一、第二和第三投影光学单元，用来投影第一、第二和第三图像以使其在显示屏上空间重叠，从而产生最终图像。 
本申请中描述的另一显示装置包括：光学模块，其可操作以产生所述激发光的扫描光束；携带光脉冲的扫描光束，所述光脉冲携带与待显示的图像有关的信息；包括至少第一荧光材料的屏幕，所述第一荧光材料吸收激发光而发出第一颜色的光，从而产生扫描光束中携带的图像；光学传感单元，其被定位成接收来自所述屏幕且包含所述第一颜色光的光中的一部分，并且可操作以产生指示所述扫描光束在所述屏幕上空间对准的监控信号；以及反馈控制机构，其可操作以接收所述监控信号并控制所述光学模块，从而响应于所述监控信号调节由所述扫描光束所携带的所述光脉冲的同步，以便校正所述监控信号所指示的所述扫描光束在所述显示屏上的空间对准误差。 
显示装置的另一示例被描述为包括屏幕，所述屏幕包括具有多个不同区域的基底。所述不同区域中至少第一部分包括至少一种荧光材料，所述荧光材料可操作以吸收激发波长的光而发出长于激发波长的辐射波长的荧光，所述不同区域中与所述第一部分在空间上隔行的至少第二部分不包含荧光材料。该显示装置中还包括光学模块，所述光学模块可操作以将经由光学调制而携带图像的、激发波长的激发光束投影和扫描到屏幕上，以便通过辐射的荧光在所述不同区域的第一部分产生图像以及通过激发光束在所述不同区域的第二部分产生图像。 
上述的和其他的显示***和装置可在其各自的屏幕上使用各种磷光材料。用作荧光材料的适合的磷光材料的示例可包括以下物质： 
MS:Eu形式的、掺铕的发光金属硫化物，其中M为Ca、Sr、Ba、Mg和Zn中至少之一； 
M*N* 2S4:Eu，Ce形式的、金属硫代金属发光材料，其中M*为Ca、Sr、Ba、Mg和Zn中至少之一，N*为Al、Ga、In、Y、La和Gd中至少之一； 
(Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlInzS4):Eu2+或(Sr1-U-V-XMguCaVBax)(Ga.sub.2-y-z AlyInzS4):Eu2+； 
(Y，Gd)3Al5O12:Ce； 
掺杂稀土的CaS、SrS或硫代镓酸盐； 
SrS:Eu2+；CaS:Eu2+；CaS:Eu2+，Mn2+；(Zn，Cd)S:Ag+；Mg4GeO5.5F:Mn4+；Y2O2S:Eu2+，ZnS:Mn2+，SrGa2S4:Eu2+；ZnS:Cu，Al；BaMg2Al16O27:Eu2+，Mg；以及(Y，Gd)3Al5O12:Ce，Pr之一； 
Ba2MgSi2O7:Eu2+；Ba2SiO4:Eu2+以及(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+中至少之一； 
AEu(1-x)LnxB2O8，其中A是选自由Li、K、Na和Ag构成的组中的元素；Ln是选自由Y、La和Gd构成的组中的元素；B为W或Wo；x是等于或大于0但小于1的数； 
YBO3:Ce3+，Tb3+；BaMgAl10O17:Eu2+，Mn2+；(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+；Y3Al5O12:Ce3+；Y2O2S:Eu3+，Bi3+；YVO4:Eu3+，Bi3+；SrS:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；SrS:Eu2+，Ce3+，K+；(Ca，Sr)S:Eu2+以及CaLa2S4:Ce3+中至少之一； 
主体材料，其选自钇铝石榴石、单木糖醇YalO和含YalO钙钛矿、Y，Ln)AlO以及(Y，Ln)(Al，Ga)O，其中所述主体掺杂有铈(Ce)、镨(Pr)、钬(Ho)、镱(Yb)和铕(Eu)至少之一； 
MexSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Re1yRe2Z，其中Me为Li、Ca、Mg、Y以及除La和Ce之外的镧系金属中的一种或多种，并且Re1和Re2为镧系金属； 
氧化物氮化物磷光体，其包括α-sialon并且掺杂有稀土元素； 
掺杂铈离子的镧硅氮化物磷光体：La1-xSi3N5:xCe(0＜x＜1)； 
石榴石荧光材料，包括1)选自由Y、Lu、Sc、La、Gd和Sm构成的组中至少一种元素，2)选自由Al、Ga和In构成的组的至少一种元素，并由铈活化； 
磷光体混合物，包括BaMg2Al16O27:Eu2+(BAM)和(Tb1-x-.yAxREy)3DzO12(TAG)，其中A为选自由Y、La、Gd和Sm构成的组的成分；RE为选自由Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb和Lu构成的组的成分；D为选自由Al、Ga和In构成的组的成分；x、y和z为正数； 
磷光体混合物，包括Tb3Al4.9O12:Ce以及BaMg2Al16O27:Eu2+(BAM)和(Sr，Ba，Ca，Mg)5(PO4)3Cl:Eu2+至少之一； 
BaF2.a BaX2.bMgF2.cBeF2.dMeIIF2:eLn，其中X是选自由氯、溴和碘构成的组的至少一种卤素；MeII是选自由钙和锶构成的组的至少一种二价金属；Ln是选自由二价铕(Eu2+)、铈(Ce3+)和铽(Tb3+)构成的组的至少一种稀土金属，并且a、b和c为正数； 
铈活化的稀土元素磷酸盐荧光体：LnPO4.aLnX3:xCe3+，其中Ln是选自由Y、La、Gd和Lu构成的组的至少一种稀土金属；X是选自由F、Cl、Br和I构成的组的至少一种卤素；a和x为正数； 
SrxLn1y1Ln2y2Ln3y3MzAaBbO19-k(I)，其中Ln1表示选自镧、钆和钇的至少一种三价元素；Ln2表示选自钕、镨、铒、钬和铥的至少一种三价元素；Ln3表示由于氧空穴而保持电中性的二价铕和三价铈的一种元素；M表示选自镁、锰和锌的至少一种二价金属元素；A表示选自铝和镓的至少一种三价金属；B表示选自铬和钛的至少一种三价过渡金属元素；x、y1、y2、y3、z、a、b和k为正数； 
MIIX2.aMIIX′2.bSiO:xEu2+，其中MII为选自由Ba、Sr和Ca构成的组的至少一种碱土金属；X和X′均为选自由Cl、Br和I构成的组的至少一种卤素，且X和X′不相同；a、b和x为正数； 
作为主体材料的碱基卤化物和作为掺杂剂的稀土元素； 
(Ba1-qMq)(Hf1-z-eZrzMge):yT，其中M选自由Ca、Sr和它们的化合物构成的组；T是Cu；q、z、e和y为正数； 
A3B5X12:M，其中A是选自由Y、Ca和Sr构成的组的元素；B是选自由Al、Ga和Si构成的组的元素；X是选自由O和S构成的组的元素；且M是选自由Ce和Tb构成的组的元素； 
Ba2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+或(Ba1-X-Y-Z，Cax，SrY，Euz)2(Mg1-W，Znw)Si2O7； 
SrxBayCazSiO4:Eu2+，其中x、y和z为0到2之间各自独立的任意值； 
ZnSxSey:Cu，A，其中x和y分别是0和1之间的独立的任意值，且A是选自Ag、Al、Ce、Tb、Cl、I、Mg和Mn中至少之一； 
MA2(SxSey)4:B，其中x和y分别为约0.01到约1之间的独立的任意值；M为Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中至少之一；A为Al、Ga、In、Y、La和Gd中至少之一；活化剂B为Eu、Ce、Cu、Ag、Al、Tb、Cl、F、Br、I、Pr、Na、K、Mg和Mn中至少之一； 
M2A4(SxSey)7:B，其中x和y分别为约0.01到约1之间的独立的任意值；M是Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn的至少一种；A是Al、Ga、In、Y、La和Gd的至少一种；B为Eu、Ce、Cu、Ag、Al、Tb、Cl、Br、F、I、Pr、K、Na、Mg和Mn的至少一种； 
(M1)m(M2)nA2(SxSey)4:B，其中M1包括选自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn构成的组的元素；M2包括选自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn构成的组的元素；A包括选自由Al、Ga、In、Y、La和Gd构成的组的一种或多种元素；B包括选自由Eu、Ce、Cu、Ag、Al、Tb、Cl、Br、F、I、Mg、Pr、K、Na和Mn构成的组的一种或多种元素； 
(M1)m(M2)nA4(SxSey)7:B，其中M1包括选自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn构成的组的元素；M2包括选自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn构成的组的元素；A包括选自由Al、Ga、In、Y、La和Gd构成的组的一种或多种元素；B包括选自由Eu、Ce、Cu、Ag、Al、Th、Cl、Br、F、I、M g、Pr、K、Na和Mn构成的组的一种或多种元素。 
在附图、详细的文字说明和权利要求中将更为详细地描述这些和其他显示***和装置、显示技术和荧光材料。 
附图说明
图1和图2示出了其中屏幕由激光可激发的磷光体制成的激光显示***的两个示例，所述荧光体在携带待显示图像信息的扫描激光束的激发下发出彩色光； 
图3A和图3B示出了屏幕结构和屏幕上的彩色像素结构的一个示例； 
图4和图5示出了用于图1和图2中的激光显示***的光学调制 设计的两个示例； 
图6示出了图1和图2中的***的扫描激光束的时间分割，其中屏幕对于彩色像素使用红色、绿色和蓝色发光磷光体条纹； 
图7示出了用于调制图1和图2的***中的扫描激光束的脉冲幅度调制的示例； 
图8和图9示出了用于调制图1和图2的***中的扫描激光束的脉冲宽度调制的多种实施； 
图10A和图10B示出了用于调制图1和图2的***中的扫描激光束的脉冲幅度调制与脉冲宽度调制组合的一种实施； 
图11示出了作为二极管激光器驱动电流的函数的二极管激光器输出功率的示例，其中二极管激光器具有阈值状态； 
图12和图13示出了在图1和图2的***中控制用于产生扫描激光束的二极管激光器以产生真实的黑色像素的图像控制机构的一种实施； 
图14示出了屏幕上的像素传感器单元与相关的传感器反馈的一种实施，其中所述传感器反馈用于控制扫描激光束中的图像脉冲同步，以修正扫描激光束相对于屏幕上的彩色磷光体条纹的空间失准； 
图14A和图15示出了图14中的屏幕上的像素传感器单元和控制的一种示例性实施的设计和操作； 
图16和图17分别示出了图4和图5中的激光显示***的实施，其中所述显示***采用多面体和电流计镜作为激光扫描模块的一部分，并且利用多条扫描激光束同时扫描多个屏幕段； 
图18和图19示出了利用多条扫描激光束同时扫描多个屏幕段的两种示例性的实施； 
图20A和20B示出了具有彩色磷光体条纹的不同屏幕设计，其中三条或更多的不同扫描光束被引导至每个彩色像素以分别产生彩色像素的不同的组成颜色； 
图21A和图21B示出了用于将扫描激光束引导至采用背部投影配置的具有荧光体的屏幕的折叠的光路的两个示例； 
图22示出了用于图1和图2的激光显示***的具有多个反射面的 示例性的光束扫描仪，其中所述反射面通过弯曲部分连接到转动平面，以允许调节反射面的倾斜； 
图23、24A和24B示出了具有三个或更多单色投影仪以将不同颜色的图像投影到普通屏幕上从而通过将不同颜色的图像混合而产生最终图像的激光显示***的示例，其中至少一个单色投影仪是基于图1或图2的激光显示***以便产生来自具有磷光体条纹的投影屏幕的单色图像； 
图25A和图25B示出了在最终显示屏上将直接的激光器颜色与磷光体颜色混合的激光显示器的两个示例； 
图26A、26B和26C示出了显示***的示例，其中屏幕具有发出彩色荧光的荧光区域和显示直接由扫描光束形成的图像的无荧光区域； 
图27A-31示出了，在磷光体层的两个相对侧上具有二向色层以提高屏幕的光学效率的屏幕设计和屏幕结构的示例； 
图32示出了磷光体层中用于使不同颜色的不同磷光体光学分隔的磷光体分隔器； 
图33至42B示出了屏幕设计的示例，其采用具有狭缝孔径的反射器阵列层以实现图27A至31的设计中的两个二向色层的组合操作的类似结果； 
图43和图44示出了使每个磷光体条纹内的不同子像素区光学分隔以提高屏幕对比度的两种示例性的屏幕； 
图45示出了屏幕的一个示例，其在磷光体层的观察者一侧实施对比度增强层，以减少屏幕对比度中反射的环境光的不利影响； 
图46示出了基于图33至42B中所示的设计的屏幕中的对比度增强层的应用； 
图47示出了具有用于发出不同颜色的光的不同的磷光材料的磷光体层，其中每种磷光材料混合有颜色选择吸收材料，所述颜色选择吸收材料传输由磷光体发出的光但吸收其他颜色的光——包含该层中其他磷光材料发出的光； 
图48、49A、49B和50示出了在激光器处采用垂直光束控制致动 器来控制光束指向的示例性的光束指向设计； 
图51A、51B和51C示出了激光器模块的示例，其具有激光器阵列，以在用于实施本申请中描述的显示***的屏幕上产生不同的扫描光束。 
具体实施方式
本申请描述了采用具有荧光材料的屏幕在光学激发条件下发光以产生图像的显示***和装置，包括激光矢量扫描显示装置和激光视频显示装置，其采用激光可激发荧光屏，通过吸收激发激光并发出彩色光来产生图像。本文描述了具有荧光材料的显示屏设计的各种示例。受一条或多条扫描激发激光束激发的、具有磷光材料的显示屏在本文中得到详细描述，并且作为本申请中各种***和装置的实施例中的光学激发荧光材料的具体实施例。在一种实施中，例如，受到激光束的光学激发以分别产生适于形成彩色图像的红、绿、蓝色光的、三种不同颜色的磷光体，可在显示屏上形成为像素点或平行的重复的红色、绿色和蓝色磷光体条纹。本申请中描述的各种实施例采用具有平行的彩色磷光体条纹(用于发出红色、绿色和蓝色光)的显示屏，以说明基于激光的显示器的各种特征。磷光材料是一种荧光材料。在采用磷光体作为荧光材料的实施例中描述的各种***、设备和特征适用于具有由其他光学可激发、发光、无磷荧光材料制成的屏幕的显示器。 
例如，量子点材料在适当的光学激发下发光，因而可用作本申请中的***和装置的荧光材料。更具体地说，半导体化合物，例如CdSe和PbS等，可以制成粒子形式以便发光，其中该粒子的直径接近于作为量子点材料的化合物的激子波尔半径。为了产生不同颜色的光，具有不同能量带隙结构的不同的量子点材料可用来在同一激发光下发出不同的颜色。某些量子点的大小在2至10纳米之间，并且大约包括几十个原子，例如10到50个原子。量子点可扩散和混合到各种材料中，以形成液态溶液、粉末、胶状矩阵材料以及固体(例如固态溶液)。量子点薄膜或薄膜条纹可形成在作为本申请中的***或装置显示屏的基底上。在一种实施中，例如三种不同的量子点材料可被设计成可以 由作为光学泵浦的扫描激光束来光学激发，以发出适于形成彩色图像的红色、绿色和蓝色光。这种量子点可作为以平行线(例如，重复的连续红色像素点线、绿色像素点线和蓝色像素点线)排列的像素点而形成于显示屏上。 
在此描述的基于激光的显示技术和***的某些实施，采用至少一条扫描激光束来激发沉积在显示屏上的彩色发光材料以产生彩色图像。所述扫描激光束被调制成携带红色、绿色和蓝色或其他可见光颜色的图像，并且以如下方式对其进行控制，即激光束激发分别具有红色、绿色和蓝色图像的红色、绿色和蓝色的彩色发光材料。因而，所述扫描激光束携带图像但不直接产生观察者所看到的可见光。相反，显示屏上的彩色发光荧光材料吸收扫描激光束的能量并发出红色、绿色和蓝色或其他颜色的可见光，从而产生观察者所看到的实际的彩色图像。 
采用其能量足以使荧光材料发光或发冷光的一条或多条激光束对荧光材料进行激光激发，是多种光学激发形式中的一种。在其他实施中，光学激发可通过能量充沛且足以激发显示屏中所采用的荧光材料的非激光光源来产生。非激光激发光源的示例包括各种发光二极管(LED)、灯和其他光源，这些非激光激发光源所产生的波长或光谱带内的光能够激发将高能量的光转换成可见光范围的低能量的光的荧光材料。激发显示屏上的荧光材料的激发光束的频率或光谱范围可高于所述荧光材料所发出的可见光的频率。因此，所述激发光束可以在紫光光谱范围内和紫外(UV)光谱范围内，例如波长在420nm以下。在下面描述的实施例中，UV光或UV激光束用作磷光材料或其他荧光材料的激发光的示例，并且可以是其他波长的光。 
图1和图2示出了两个基于激光的显示***，其采用具有彩色磷光体条纹的显示屏。可选地，彩色磷光体点也可用来限定显示屏上的图像像素。图1中的***包括激光器模块110，用于产生至少一条扫描激光束120并将其投影到显示屏101上。显示屏101在垂直方向具有平行的彩色磷光体条纹，其中红色磷光体吸收激光而发出红色光，绿色磷光体吸收激光而发出绿色光，蓝色磷光体吸收激光而发出蓝色 光。相邻的三个彩色磷光体条纹具有三种不同颜色。图1示出的条纹的一个特定空间颜色序列为红色、绿色和蓝色。也可以采用其他的颜色序列。激光束120的波长在彩色磷光体的光学吸收带宽内，因而激光束120的波长通常小于用于彩色图像的可见的蓝色、绿色和红色光的波长。作为示例，彩色磷光体可以是吸收光谱范围在约380nm到约420nm内的UV光以发出期望的红色、绿色和蓝色光的磷光体。激光器模块110可以包括用以产生光束120的一个或多个例如UV二极管激光器的激光器、用以水平和垂直扫描光束120以便在显示屏上一次提供一个图像帧的光束扫描机构、以及用以调制光束120以携带红色、绿色和蓝色图像信道的信息的信号调制机构。图2示出了一种可选的设计，其中彩色磷光体条纹平行于显示屏102的水平方向。这种显示***可以被配置成背投影***，其中观察者和激光器模块110位于显示屏101的相对侧。可选地，这种显示***也可以被配置成前投影***，其中观察者和激光器模块与显示屏101位于同一侧。 
图3A示出了图1中的显示屏101的一种示例性的设计。显示屏101可以包括背部基底，其对于扫描激光束120是透明的，并且面向激光器模块110以接收扫描激光束120。由“R”、“G”、“B”表示的用于红色、绿色和蓝色的彩色磷光体条纹形成于所述背部基底上。第二基底，即前基底形成于磷光体条纹的顶部，并且对于磷光体条纹所发出的红色、绿色和蓝色光是透明的。所述基底可由各种材料制成，其中包括玻璃或塑料板。每个彩色像素在水平方向上包括三个相邻的彩色磷光体条纹的一部分，并且其垂直尺寸由垂直方向的激光束的光束分散来限定。激光器模块110一次扫描一条水平线上激光束120，例如从左向右和从上到下扫描以充满显示屏101。激光器模块110相对于显示屏101固定于适当位置，以便可以预定的方式控制光束120的扫描，以确保激光束120与显示屏101上的各像素位置间的正确对准。 
图3A示出了扫描激光束120被引导至像素内的绿色磷光体条纹处，以便从该像素产生绿色光。图3B以沿着垂直于显示屏101的方向的视图进一步示出了显示屏101的操作。由于每个颜色条纹的形状 是纵向的，因此光束120的横截面可以成形为沿着条纹的方向伸长，以使像素的每个颜色条纹内的光束的填充因数最大。可以通过在激光器模块110中采用光束成形光学元件来实现这一点。用来产生激发显示屏上磷光材料的扫描激光束的激光光源，可以是单模激光或多模激光。所述激光还可以是沿着垂直于磷光体条纹的伸长方向的方向的单模激光，以便具有由每个磷光体条纹的宽度所限制的、较小的光束分散。沿着磷光体条纹的伸长方向，该激光束可具有多个模式，以便比在穿过磷光体条纹方向分散的光束能够覆盖更大的面积。在一个方向使用具有单一模式的激光束以便在屏幕上具有较小的覆盖区以及在垂直方向使用具有多个模式的激光束以便在屏幕上具有较大的覆盖区，使得光束成形为适合屏幕上的伸长的颜色子像素并通过多个模式在光束中提供足够的激光功率，以便确保足够的屏幕亮度。 
激光器模块110中的光学调制可以由两种不同的配置来实现。图4示出了图1中的显示器的实现，其中产生激光束120的激光光源410被直接调制以携带红色、绿色和蓝色信号。在该实施中的激光器模块110包括信号调制控制器420，信号调制控制器420直接对激光光源410进行调制。例如，信号调制控制器420可控制作为激光光源410的激光二极管的驱动电流。光束扫描和成像模块430然后将经调制的光束120投影到屏幕101上以激发彩色磷光体。可选地，图5示出了图1中的显示器的另一种实现，其中激光光源510用来产生CW未调制的激光束，光学调制器520用来利用红色、绿色和蓝色图像信号对该激光束进行调制。信号调制控制器530用来控制光学调制器520。例如声光调制器或光电调制器可用作光学调制器520。来自于光学调制器520的经调制的光束然后由光束扫描和成像模块430投影到屏幕101上。 
贯穿屏幕101对激光束120进行光学扫描，以便在不同时间撞击不同颜色的像素。因此，经调制的光束120携带在不同时间用于每个像素的红色、绿色和蓝色图像信号，以及在不同时间用于不同像素的红色、绿色和蓝色图像信号。因而，利用不同时间不同像素的图像信息对光束120的调制进行编码，以便通过光束扫描将光束120中的实 时编码图像信号映射到屏幕101上的空间像素。图6示出了经调制的光束120的时间分割的一个示例，其中每个彩色像素时间被平均分割成用于三个颜色信道的三个连续时隙。光束120的调制可采用脉冲调制技术以便在每个颜色、每个像素的适当的颜色组合以及期望的图像亮度中产生期望的灰度级。 
图7、8、9、10A和10B示出了一些脉冲调制技术的示例。图7示出了脉幅调制(PAM)的示例，其中在与同一像素内的其它两种颜色组合时，每个时隙中的光脉冲的幅度产生期望的灰度级和颜色。在示出的示例中，在红色子像素时间内的脉冲为全幅，在绿色子像素时间内的脉冲为零，而在蓝色子像素时间内的脉冲为全幅的一半。PAM是对噪声敏感的。作为对PAM的改进，可以采用脉冲编码调制(PCM)，其中脉冲的幅度值被数字化。PCM在各种应用中被广泛使用。 
图8示出了另一种脉冲调制技术，其中每个脉冲的幅度是固定的，但是脉冲宽度或持续时间被改变或调制，以改变每个颜色子像素中的总的光能量。图8中的脉冲宽度调制(PWM)的示例示出了红色全宽度脉冲、无绿色脉冲、以及半宽蓝色脉冲。图9示出了用于在每个颜色子像素中产生N(例如N＝128)个灰度级的PWM的另一示例。每个像素时间被平均分成N个时隙。在满强度时，产生占据子像素时间整个持续时间的全幅单个脉冲。为了产生强度的一半，在子像素时间内只在交替的时隙1、3、5、7、...、127中产生64个全幅脉冲。在子像素时间的1/N的持续时间内采用平均分割脉冲的方法可用来产生共计128个不同的灰度级。对于实际的应用来说，N可以设置为256，或者更大，以便达到更高的灰度级。 
图10A和10B示出了脉冲调制技术的另一示例，其将PCM和PWM结合以产生N个灰度级。在该调制方案的PCM部分，脉冲的全幅被分成M个数字或离散级，全部子像素时间被分成多个相等的子脉冲持续时间，例如M个子脉冲持续时间。PCM与PWM的结合在每个颜色子像素中产生N＝M×M个灰度级。作为示例，图10A示出了PCM具有16个数字级，PWM具有16个数字级。在实施中，灰度级可以通过首先以最低幅度级A1填充脉冲位置来实现。当全部16个时隙被 用尽时，幅度级增加一级而达到A2，然后连续填满时隙。图10B示出了根据该(基于PCM和PWM的)混合调制的颜色子像素信号的一个示例。上述混合调制具有多个优点。例如，灰度级的总数不再像只采用PCM或PWM时那样受到电子器件的运行速度的限制。 
显示器的一个重要的技术参数是对比度。黑色的亮度级通常是对比度的决定因素。对于给定的***来说，黑色的亮度级越低，显示***的对比度就越好。许多显示***可通过将彩色像素的全部三个颜色子像素的亮度级降低到最小值来实现虚拟黑色，但是不能完全关闭亮度。然而，在此描述的基于激光的显示***可被设计用来完全关闭每个颜色子像素中的亮度以产生真实的黑色。现在具体以作为光源的激光二极管为例来描述该项技术，但是应当理解，该项技术还可用于其它激光光源中。 
二级管激光器具有阈值行为，其中当正向驱动电流大于阈值时激光器动作启动，当驱动电流小于阈值时二极管激光器进行自发辐射而不产生激光。图11示出了示例性的光功率，其作为典型二极管激光器的驱动电流的函数。当电流低于阈值电流时，二极管激光器以较低的光水平进行辐射。这样，二极管激光器可以以恰好低于阈值电流的电流工作，从而产生虚拟的黑色。当需要真实的黑色时，可切断给二极管激光器施加的驱动电流，因此激光器不产生光，并且在屏幕上的每个像素中的相应的磷光体条纹上也不产生光。当光输出和驱动电流之间存在时延时，许多二极管激光器显示出延迟行为，从而当驱动电流切换到大于阈值的值时，激光器的动作落后于电流一段延迟时间。如果初始电流恰好低于阈值电流，该延迟本质上可以忽略不计。因此，根据特定的图像帧中的黑色分布，二极管激光器可***作以产生虚拟的黑色或真实的黑色。 
当图像帧在短于二极管激光器的延迟时间的时间内并未包含邻近的黑色像素时，二极管激光器受到控制而以恰好低于阈值电流的偏置电流工作，从而在这些黑色像素中产生虚拟的黑色。当图像帧在长于二极管激光器的延迟时间的时间内包含了邻近的黑色像素时，通过切断黑色像素起始位置的驱动电流而关闭二极管激光器，从而在这些像 素中产生真实的黑色。在该邻近黑色像素组的末端，二极管激光器的驱动电流返回到恰好低于阈值电流的数值，以便对于剩余的黑色像素产生虚拟的黑色，从而能够及时产生在邻近像素组之后的第一非黑像素。在该示例中，黑色像素中的一部分为真实的黑色，而另一部分为虚拟的黑色。平均看来，黑色像素的亮度水平优于虚拟黑色。对于具有几十纳秒延迟时间的二极管激光器来说，像素持续时间为50纳秒的两个或两个以上的连续的黑色像素将足以操纵二极管激光器来产生真实的黑色。 
图12示出了用于实现产生真实黑色的上述技术的旁路电流路径。旁路电流路径包括通常打开的开关，因此所有的驱动电流都流入激光二极管中。二极管控制电路产生驱动电流。显示处理器对待显示的图像帧进行处理并产生适当的控制信号以驱动二极管激光器，并且基于图像帧将控制信号发送到二极管控制电路。显示处理器还连接到开关控制，开关控制用于控制电流旁路路径中的开关，以便当二极管激光器的驱动电流被切断时打开开关，从而产生真正的黑色。 
在操作中，显示处理器监控待显示的每个图像帧中的像素。监控过程可以在数字域中实现，其中处理器的存储器缓冲器中的像素的数据位被监控。根据待显示的时间上邻近的黑色像素的长度，显示处理器工作以保持开关开启以产生虚拟的黑色，以及关闭开关以产生真实的黑色。图13示出了显示处理器的操作。 
回到图1，在***组装之后，在***的某些实现中激光器模块110可相对于屏幕101适当地定位和定向。因此，激光器模块110和屏幕101的相对位置是预先确定和预校准的，以便实现屏幕101上的激光束120的扫描位置的像素注册和屏幕101上的像素位置。激光器模块110和屏幕101的这一空间对准可由于各种因素而改变。对于具有垂直于水平扫描方向的平行的彩色磷光体条纹的屏幕101来说，沿着垂直方向对准不如沿着水平方向对准重要，因为前者在不改变颜色注册的情况下使整个图像帧平移，而后者则改变颜色注册因而使整个图像恶化。 
为了减轻水平失准，可采用光学传感机构来探测来自屏幕101的 光并探测水平失准。可基于探测到的水平失准采用反馈控制来校正失准。光学传感机构可作为像素传感器单元置于屏幕101中。图14示出了这样一种示例性的显示***，其具有位于屏幕上的用于对屏幕101上的彩色像素的响应进行光学检测的光学传感单元和反馈控制，以便使激光器模块110响应于来自屏幕101的反馈信号而对失准进行校正。 
位于屏幕上的光学传感单元可包括三个光学探测器PD1、PD2和PD3，其被配置成分别对红光、绿光和蓝光作出响应。每个光学探测器仅响应于其指定的颜色而不响应于其它颜色。这样，红色光学探测器PD1只探测红光而不响应于绿光和蓝光，绿色光学探测器PD2只探测绿光而不响应于红光和蓝光，蓝色光学探测器PD3只探测蓝光而不响应于红光和绿光。这一点可通过例如在光学探测器PD1、PD2和PD3前方采用红色、绿色和蓝色光学带通滤波器来实现，其中每个探测器暴露于来自屏幕101的不同颜色光之下，或者通过在只有指定颜色的光可进入该指定颜色的光学探测器的道路上放置光学探测器PD1、PD2和PD3来实现。假定相邻的彩色磷光体条纹在屏幕101的水平方向上从左到右按照红色、绿色和蓝色的顺序排列。如果显示处理器产生红色图像，红色探测器并未作出响应，而蓝色探测器或绿色探测器产生了输出，那么则存在一个子像素的水平失准。 
如果绿色探测器有输出而红色和蓝色探测器没有输出，那么用于校正水平失准的一种方法是对显示处理器进行编程，以便将经调制的激光束120携带的经调制的图像信号延迟一个子颜色像素时隙，或者如果蓝色探测器有输出而红色和绿色探测器没有输出，则将其延迟两个子颜色像素时隙。这种通过时间延迟对空间对准误差的校正可在显示处理器中以数字方式来实现。不需要对激光器模块110中的光学扫描和成像单元进行物理调整。可选地，可以调整激光器模块110中的成像单元，从而物理上平移屏幕101上的激发光束的位置，从而响应于屏幕上的像素传感器单元所探测到的误差，将屏幕101上的激光器位置水平向左或向右调整一个子像素。 
上述红色、绿色和蓝色光学探测器PD1、PD2和PD3可在屏幕101上被定位成允许每个探测器接受来自屏幕101上的多个像素的光。可 采用测试图案来检验对准。例如，红色、绿色和蓝色之一的帧可用作测试图案以测试对准。可选地，红色、绿色和蓝色光学探测器PD1、PD2和PD3可嵌入于屏幕101中，以分别接收来自一个彩色像素的不同的颜色子像素的光。图14A示出了这样一种设计，其中三个分束器BS1、BS2和BS3分别放置在红色、绿色和蓝色子像素后方，并被用来使彩色像素的颜色子像素所发出的红色、绿色和蓝色光束中的一小部分分离，并到达在前基底上形成的三个探测器PD1、PD2和PD3。测试位图案可用来对特定像素进行寻址，以便检验水平对准。 
图15示出了当水平对准正常而没有误差时，用于嵌入有探测器(顶部)的彩色像素的测试图案以及三个探测器PD1、PD2和PD3的相应输出。当水平对准正常时，三个探测器PD1、PD2和PD3的响应如图所示。否则，三个探测器PD1、PD2和PD3将产生不同的响应，并且该响应可用来采用时间延迟技术或光束成像光学器件的调整来校正水平失准。 
上述用于闭环反馈对准的子像素的检测可通过屏幕101上的光学传感单元来实现。图20A示出了这样一个示例，其中分别用于检测红色、绿色和蓝色的三个颜色选择光学探测器R、G和B放置在远离屏幕且能够接收来自于屏幕的红色、绿色和蓝色光的位置。上述用于不同颜色的测试图案可被调制到扫描光束上以探测失准，反馈控制回路可用来控制颜色的脉冲同步，以便校正失准。 
该显示***可采用单一扫描激光束120一次扫描一条水平线，进而扫描整个屏幕101。可选地，多个激光器，例如激光器阵列，可用来产生多条平行的扫描光束120，以便将屏幕101沿着垂直方向分成N段，以便指定一条扫描光束120扫描一段，而指定N条扫描光束120同时扫描N个不同的段。图16和17示出了基于图1中的设计、采用不同的调制方法的两个显示***，这两个显示***采用多条扫描激光束来激发屏幕上的彩色磷光体条纹。 
例如，水平扫描可利用具有M个面的旋转多面体镜来实现，垂直扫描可通过电流计镜来实现。对于HDTV 16∶9纵横比的屏幕来说，水平扫描和垂直扫描的角度范围是相似的。对于16度水平扫描或+/-8 度扫描来说，多面体上的镜面需要具有8度的最小对向角。因此，每360度的最大镜面数M为每周M＝360/8＝45个镜面。假定1/60秒中有1080个交错行或者540个奇数行后紧跟540个偶数行，则扫描光束的数量N等于540/M＝12。每个光束利用移动9度/12＝0.75度或13mrad的电流计镜扫描屏幕的1/12。屏幕的1/12的段为子屏幕或屏幕段。在这种设计中，以1/60秒跟踪各个子屏幕。盘的RPM为3600RFM，每个镜面的扫描时间等于1/60/45＝370微秒(忽略折回时间)。每个M面以370微秒的速度移动。在每370微秒时隙中，电流计镜以0.75度/45＝0.3mrad的增量步进。每个子屏幕被扫描两次，其中以1/60秒将奇数行和偶数行各扫描一次，这就意味着电流计镜以如下所示的0.3mrad的离散步进移动： 
奇数行1为0mrad 
奇数行2为0.3mrad 
奇数行3为0.6mrad 
奇数行45为13mrad 
折回至 
偶数行1为0.15mrad 
偶数行2为0.45mrad…… 
偶数行45为13.15mrad 
在该特定实施例中，视频带宽可以以如下方式确定。每个水平扫描用370微秒完成。每个像素的时间为370微秒/1920＝192纳秒或5.2Mhz。对于正常的视频带宽来说，通常一个需要3×像素时间，这就意味着约15MHz 3dB点。这种调制频率可利用声光(AO)调制装置来获得。共计12×3个UV二极管激光器每个约50-100mW可用来产生扫描光束。 
图18示出了N个段或并列显示同步扫描的一种模式，其中N个不同的扫描光束被分别引导和指定用来扫描不同的段。在产生一个完 整图像帧时，每个扫描光束逐行扫描其被指定的段，而并不用来扫描不同的段。图19示出了第5,920,361号美国专利中所描述的具有N个扫描激光束的交替扫描模式，该扫描模式可与本发明的显示***一起使用。在该模式中，N个不同的光束被定向以同时扫描一个段中的不同的行，然后被定向以扫描下一段中的不同的行。这样，在产生一个完整图像帧时每个扫描光束被定向以扫描不同的段。第5,920,361号美国专利中所描述的具有角度不同的反射面的多面体也可用于本***中。 
在实施上述的和其他的显示器设计时，包含全部屏幕的多个段之间可能存在垂直失准。该失准可利用与水平校正装置类似的装置来进行数字校正。屏幕的每个段可利用能够产生比该段中显示所实际需要的更多的水平行(例如4行额外的行)的扫描发动机来驱动。在完全对准的情况下，***的扫描可被配置成在段图像的上方和下方具有相等数量的额外的(未使用的)行。如果存在垂直失准，则控制电子装置可通过利用这些额外的行来取代常规的行以向上或向下平移段图像。例如，如果图像需要向上移动一行，控制器利用常规图像上方的额外的行之一并在底部增加额外未使用的行而使每一行向上移动至前一行。如果希望在启动或正常操作过程中自动进行调整，则需要采用传感器来实时提供反馈。这种传感器可以是位于待控制的段的可视区域一侧的位置传感二极管。如果需要的话，所述行在该传感器上扫描。可选地，分束器可用来在扫描所述段的可视区域时提供反馈。 
上述方法的一个优点在于减少或简化了对于精确的光学对准的要求，因为适当地实行电子调整实现起来更简便，并且可降低设备的成本。 
上述方法允许利用只有一行的分辨率进行调整。为了完成子行(子像素)调整，用于扫描激发光束的扫描发动机可略微转动。这样便产生了略微倾斜的水平扫描行。相邻的屏幕段将具有在相反方向略微转动的扫描发动机。在这种情况下，为了产生直的水平行，根据转动量来使用至少两个扫描行的一部分。这样可以在屏幕段之间提供较不明显的接合。 
用于减少两个相邻的屏幕段间的可见的接合赝象的另一种方法是在接合点处使来自每个段的颜色重叠。例如，通过使来自段#2顶部的额外行之一与段#1的最后的蓝色行重叠，可对最后的蓝色行进行涂改。同样，可以对段#2的第一个红色行进行涂改而使之成为段#1底部的一个额外的行。该项技术可在视觉上展开任何接合赝象。 
在上述具有彩色荧光屏的显示***中，同一扫描光束用来定位屏幕上的每个像素内的全部三个子像素。可选地，可采用三条不同的光束来分别定位每个彩色像素中的三个颜色子像素。图20A和20B示出了这种***的一个示例。 
更具体地说，图20A示出了具有平行的竖直彩色磷光体条纹的屏幕2001包括柱面透镜2002的阵列，柱面透镜2002分别形成于单个彩色磷光体条纹的上方。每个柱面透镜2002覆盖用于一个彩色像素的三个相邻的不同的竖直彩色磷光体条纹。激光器模块2010产生波长相同的三条不同扫描光束以激发屏幕2001上的磷光体。参照图20B，三条独立的扫描光束以三个不同的角度定向，以通过柱面透镜2002中的每一个来处理每个像素中的三个不同颜色的子像素。三条扫描光束可一起扫描或者单独处理所有像素。三个独立的激光器可用来产生三条扫描激光束。此外，N组三条激光束可用来以图16-19所示的类似的方式同时扫描屏幕2001的不同的屏幕段。此外，红色、绿色和蓝色光学传感器可用来监控屏幕上的扫描激光束和像素位置之间的水平对准，反馈回路可用来通过时间延迟技术或激光器模块2010中的成像光学器件的调整来校正失准。 
图21A和21B进一步示出了两种折叠的光学设计，其将来自激光器模块110或2010的输出扫描激光束引导至采用背部投影配置的磷光体彩色屏幕上。至少两个反射器用来沿着折叠的光路将所述扫描光束引导至所述屏幕上。这种折叠设计缩小了***的物理尺寸。 
如图16和17所示，激光扫描可利用用于水平扫描的多面体和用于垂直扫描的电流计镜来实现。扫描装置可被设计成将多面体和电流计镜的功能集成到单个装置中。 
图22示出了这种集成扫描仪的一个示例。所述扫描仪包括围绕转 动轴2230的多个反射面2210。每个面2210通过弯曲结合面2220与底部2200结合。致动器2240放置在每个反射面的顶端附近，并与其相应的反射面一起围绕同一轴2230转动。致动器被控制用来将可调的力施加到反射面上以改变在弯曲2220周围的倾斜。可单独控制致动器2240与其相应的反射面2210，以便在围绕轴2230转动的反射面2210沿着水平方向扫描激光束的同时，沿着垂直方向扫描激光束。可为每个反射面提供两个或两个以上的致动器2240，并且这些致动器被定位于沿反射面的不同高度，以便在垂直扫描的适当位置使反射面逐渐弯曲。 
在可选的实施中，可采用单个静止的致动器2240来控制不同反射面2210的倾斜。由于每个面2210都围绕轴2230转动，并经过静止的致动器2240，因此可通过致动器2240的操作使所述面倾斜以便执行垂直的光束扫描。类似地，可采用两个或两个以上的静止致动器并将其设置于所述面的不同高度上。 
通过使屏幕仅具有一种磷光材料，上述采用具有激光可激发发光材料的屏幕的激光扫描显示***可用来形成单色显示模块。因此，基于这种设计的红色的单色显示模块可通过利用红色磷光体条纹替代图1中屏幕101上的绿色和蓝色磷光体条纹来实现。因此，在激光器模块110中可通过单色图像信号来调制扫描激光束。因而，屏幕上的图像是红色的。与具有三色磷光体条纹的相同屏幕相比，单色显示器的显示分辨率增至三倍。利用这种单色显示器，通过将红、绿、蓝三个单色显示器组合，并将红色、绿色和蓝色图像投影到普通“无源”屏幕上而形成彩色显示器，所述普通“无源”屏幕为不通过发光来形成最终彩色图像的屏幕。同一磷光材料的磷光体条纹在此用来在荧光屏上提供空间掩膜，以避免相邻像素间的模糊现象。也可以采用用于单色磷光体的其它空间图案。此外，单色屏幕可具有连续的单色磷光体层并在该连续的磷光体层顶部采用可选的掩膜来避免相邻像素间的模糊现象。 
图23示出了基于上述3枪设计的彩色激光投影仪。红、绿、蓝单色显示模块被配置成将红色、绿色和蓝色单色图像投影到普通的无源 显示屏上并在其上重叠以产生最终的彩色图像。如图所示，红、绿、蓝单色显示模块的光轴相对于彼此排列为会聚于普通显示屏上。每个单色显示模块包括激光器模块，用于产生UV激光束、调制UV激光束以及将经调制的UV激光束扫描到相应的单色荧光屏以产生该颜色通道的图像。例如，图1和20A中的设计可用于每个单色显示模块。通道投影光学器件模块可放置在单色荧光屏和最终的普通屏幕之间，以使单色荧光屏成像在普通显示屏上。可提供显示控制以产生用于三个激光器模块的三个颜色通道控制信号。 
图24A示出了采用三个独立的单色显示模块而在普通无源屏幕上产生彩色图像的3枪彩色激光投影仪，其中至少一个单色显示模块直接利用彩色光束在没有荧光屏的情况下产生单色图像。在示出的示例中，只有绿色和蓝色的单色显示模块是基于激光扫描显示***的，其中所述激光扫描显示***采用具有激光可激发的发光荧光材料的屏幕。然而，红色显示模块产生经调制的红色激光束或来自非激光光源的红色光束，并直接将经调制的红色激光束扫描到不含磷光材料的屏幕上。因而，在该设计中红光激光器模块不同于绿色和蓝光激光器模块。与蓝色和绿色通道类似，在红色显示模块中屏幕上的红色图像通过其投影光学器件投影到用于显示最终图像的普通显示屏上。因此，普通显示屏上的彩色图像是磷光体产生的蓝色图像和绿色图像与直接的红色激光图像混合的结果。这一设计可用来解决目前缺少大功率的、可靠的、有效的、紧凑的以及低成本的绿色和蓝色固态激光器这一问题，同时利用可获得红色固态激光器来产生直接的红色。 
上述将磷光体产生的颜色与直接的激光颜色混合的设计可应用于其它的颜色配置。图24B示出了基于3枪设计的另一示例，其中红色和蓝色显示模块分别将经调制的红色和蓝色激光束直接扫描到其相应的不含磷光体的投影屏幕上，以产生待投影到最终的普通显示屏上的红色和蓝色图像。然而，绿色显示模块采用具有基于磷光体的单色屏幕的扫描UV激光器设计，而所述基于磷光体的单色屏幕基于本申请中描述的例如图1和20A中所示的示例的设计。 
此外，在上述3枪颜色混合设计中的单色激光显示模块可以交替 地将其期望颜色的扫描光束在无投影屏幕的情况下直接投影到普通显示屏上。因此，可以除去图24A和24B中各个不含磷光材料的投影屏幕。在普通的显示屏上，从一个或多个磷光体投影屏幕投影的一个或多个单色图像，与直接由一个或多个不同颜色的扫描激光束形成的一个或多个单色图像混合，从而产生最终图像。 
图25A和25B分别示出了通过修改图24A和24B中的***而得到的用于该设计的两个示例。在图25A中，红色扫描激光束直接由红光激光器模块产生并投影到普通屏幕上，在该屏幕上，由红色激光扫描的红色图像与从绿色和蓝色磷光体投影屏幕投影的绿色和蓝色图像混合，以形成最终图像。在图25B中，红色扫描激光束直接由红光激光器模块产生并投影到普通屏幕上，蓝色扫描激光束直接由蓝光激光器模块产生并投影到普通屏幕上。从绿色磷光体投影屏幕投影的绿色图像与直接扫描的激光红色和蓝色图像混合，从而在普通屏幕上产生最终图像。 
在上述设计中，通过将荧光产生的单色图像与直接由扫描彩色光束形成的不同颜色的单色图像混合而产生最终图像，用于显示最终图像的普通屏幕为光学“无源”屏幕，因为该屏幕不含任何发光的荧光材料。荧光产生的单色图像是由磷光体投影屏幕产生的，其中所述磷光体投影屏幕受到激发光束的激发，图像从磷光体投影屏幕投影到与其它颜色的图像进行混合的最终的光学“无源”屏幕上。在某些实施中，独立的投影屏幕和最终的“无源”屏幕可由单个屏幕取代，该屏幕产生一个或多个荧光产生的单色图像，并将荧光产生的单色图像与在屏幕上由扫描光束直接形成的单色图像混合。由于构成最终图像的至少一个单色图像由扫描光束直接在屏幕上产生，因此这种设计中的屏幕是“局部光学有源”屏幕，因为该屏幕具有由光学激发光束激发以产生一个或多个单色图像但不产生形成屏幕上的最终图像的所有单色图像的荧光材料。所述屏幕可被设计成在基底上包括平行的荧光条纹和无荧光条纹，其中每个无荧光条纹显示通过在不发出荧光的情况下传播扫描光束中的光从而直接形成的单色图像。一种或多种直接的激光颜色与一种或多种磷光体发出的颜色混合，使得在选择适当的彩 色激光光源和荧光材料以满足不同的显示器应用在显示性能、显示器成本、显示器制造和其它需要考虑的因素方面具有各种要求时具有灵活性。 
例如，基于该设计的显示***可包括具有至少两种不同荧光材料的屏幕，其中两种不同荧光材料吸收处于激发波长的激发光束并发出两种不同颜色的荧光。所述激发光束具有的可见光颜色不同于荧光材料所发出光的颜色。在某些实施中，所述屏幕可包括彩色像素阵列，其中每个像素包括用于不同颜色的子像素：不含荧光材料而直接显示激发光束的颜色和图像的无荧光子像素、以及分别具有不同荧光材料以响应于激发光束的照明而发出不同颜色的空间独立的荧光子像素。在其它实施中，所述屏幕可具有周期性图案形式的平行的条纹图案，其中每个周期性的或单元图案包括不具有荧光材料而直接显示激发光束的颜色和图像的无荧光条纹、以及由用于不同颜色的不同荧光材料形成的相邻的不同条纹。可见的单色激发光束沿着垂直于所述条纹的方向扫描整个屏幕以产生不同颜色的、在屏幕上形成最终彩色图像的单色图像。这种激发光束可以是单模激光束或多模激光束。此外，所述激发光束可在一个方向具有单个光学模式而在垂直方向具有多个光学模式，以便适应屏幕上彩色子像素的伸长的轮廓并为期望的显示亮度提供充足的激光功率。 
图26A和26B示出了如下显示***的两个示例，其中屏幕具有在扫描激光束的激发下发出不同颜色荧光的荧光区域、以及显示直接由扫描光束形成的图像的无荧光区域。光模块2601向屏幕2601或2602提供蓝色扫描光束。所述蓝色光束经调制以携带蓝色和其它颜色通道(例如绿色和红色)的图像信息。用于蓝色通道的图像直接显示在无荧光区域，无荧光区域对蓝色光束进行传播(diffuse)以形成观察者将要看到的最终图像的蓝色部分。在操作中，蓝色光从屏幕的一侧入射到无荧光区域而由该无荧光区域传播，并在朝向观察者的屏幕另一侧作为传播的蓝色光被融合。荧光区域涂覆有荧光材料，该荧光材料吸收蓝色光束并在其它颜色通道中发出光，从而在其它颜色通道中显示图像，例如图26A和26B中的绿色和红色磷光体条纹在蓝色光束的 激发下发出绿色和红色光。屏幕2601或2602不同于上述的其它荧光屏，而是包括重复的平行条纹图案，其中每个单元图案包括在蓝色激光2601的激发下发出红光的红色磷光体条纹、在蓝色激光2601的激发下发出绿光的绿色磷光体条纹、以及对蓝色光束进行传播以直接显示图像中的蓝色的无荧光条纹。例如，所述蓝色光束的波长可以在470nm附近或者小于470nm。在示出的示例中，屏幕2601和2602中的每个包括具有周期性的平行条纹图案。每个周期包括这样的平行条纹，其具有用于红色荧光体和绿色荧光体的两个荧光条纹以及一个无荧光条纹。 
图26C示出了显示***的另一示例，其中用于***的三种颜色中的至少两种颜色直接由屏幕上的不同的彩色激光束直接产生，而第三种颜色由屏幕上的磷光材料在两种彩色激光束之一的光学激发下的荧光辐射而产生。所示***包括激光器模块2660，用于产生两种不同颜色的两条扫描激光束，例如蓝色激光束2630和红色激光束2650。红光激光器和蓝光激光器可用于激光器模块2660中以产生两条激光束2650和2630。红色激光束2650经调制以携带只有用于显示的红色图像通道的图像信息的光脉冲。蓝色激光束2630经调制以携带具有用于蓝色图像通道和绿色图像通道的图像信息的光脉冲，因而不同于图26A和26B中的蓝光激光器2610。屏幕2603不同于包括上述屏幕2601和2602在内的其它荧光屏，而是包括这样的平行条纹的重复图案，其中每个单元图案2640包括红色条纹、绿色条纹和蓝色条纹，其中红色条纹由无荧光条纹制成，以便对扫描红色激光2601的红光进行传播，从而直接显示图像的红色部分，绿色条纹在蓝色激光2630的激发下发出绿光，蓝色条纹由无荧光条纹制成，以便对蓝色光束进行传播，从而直接显示图像的蓝色部分。红色条纹和蓝色条纹可以由相同的无荧光材料或不同的无荧光材料制成。两条激光束2601和2630中的每一条可以是单模激光束或多模激光束。此外，每条激光束可以在一个方向具有单个光学模式而在垂直方向具有多个光学模式，以便适应屏幕上的颜色子像素的伸长的轮廓并为期望的显示亮度提供充足的激光功率。 
具有在光学激发下发光以显示图像的荧光部分和直接对接收的光进行传播以显示图像的无荧光部分的图26A、26B和26C所示的屏幕和其它屏幕中，可选择无荧光区域中的材料以产生包括朝向观察者的传播光的空间角分布的空间轮廓，而该空间轮廓与来自荧光区域的朝向观察者发出的光的空间角分布的空间轮廓一致或者相似。该特征允许荧光区域和无荧光区域具有朝向观察者的光学一致或类似的外观，以确保显示质量。例如，图26A、26B和26C中所示的屏幕中的每个荧光体区域可以Lambertian(朗伯)轮廓向着观察者发光。因此，每个无磷光区域可涂覆有也产生类似的或同样的Lambertian轮廓的无荧光传播材料。在一种实施中，无荧光区域中的无荧光传播材料可以为均匀的结合混合料，其由具有第一折射率的结合材料以及均匀分布或扩散在均匀混合料中的具有第二不同折射率的第二材料的颗粒或簇构成。在操作中，第二材料的颗粒或簇对从屏幕一侧入射到无荧光区域的光进行传播，而传播会在朝向观察者的屏幕的另一侧产生输出光。 
图26A、26B和26C中的显示***还可以实现与参照图14、14A、15和20A所描述的装置类似的光学传感单元和反馈控制。具有红光、绿光和蓝光探测器的光学传感单元可以设置在屏幕2603上或者不在屏幕2603上，并且可以用来测量红色、绿色和蓝色信号的同步，以基于调制到图26A和26B的单一扫描激光束2610上的或者图26C的两条扫描激光束2630和2650上的公知的测试图案指示任何水平对准误差。在激光器模块2660中实现的响应于光学传感单元的输出的反馈控制可以调整光脉冲的同步，以校正屏幕2603上的水平对准误差。 
适于本申请中所描述的彩色或单色屏幕的UV可激发的磷光体可以被实现为具有各种材料组合物。典型地，这种磷光体吸收例如UV光的激发光，以辐射波长长于激发光的可见光范围内的光子。例如，红色、绿色和蓝色荧光材料可以分别为ZnCdS:Ag，ZnS:Cu和ZnS:Ag。 
Figure BSA00000526348900321
表1列出了在各种已公布的专利文献中描述的、当受到波长在380-415nm范围内的激发光激发时发出可见彩色光的磷光体的一些示例。表1中列出的各种磷光体还可以由波长为450-470nm的光激发。 这些以及其它磷光体可用来实施本申请中描述的基于磷光体的激光显示器。 
在已公布的公开号为WO 02/11173Al的PCT申请中描述的磷光体的示例为“I型”磷光体和“II型”磷光体，“I型”磷光体具有MS:Eu形式的、掺铕的发光金属硫化物的组合物，其中M为Ca、Sr、Ba、Mg和Zn中至少之一，“II型”磷光体具有M*N* 2S4:Eu，Ce形式的、金属硫代金属发光材料的组合物，其中M*为Ca、Sr、Ba、Mg和Zn中至少之一，N*为Al、Ga、In、Y、La和Gd中至少之一。发光的金属硫化物MS(I型磷光体)可以仅包括Ba、Mg和Zn中至少之一，或者Ba、Mg和Zn中至少之一与Sr和Ca中至少之一的组合。金属硫代金属发光材料M*N* 2S4(II型磷光体)中的M*可以单独包括从M*＝Mg和Zn的组中选取的至少一种元素，或者上述元素Ba、Sr和Ca中至少之一的的组合；元素N*可以仅为Al或Ga，或其与In、Y、La、Gd的进一步组合。含硫的金属发光材料可以利用铕(Eu)和铈(Ce)中至少之一来激活。两种或两种以上I型和II型磷光体可以组合，或者一种或多种I型和II型磷光体可以与不同于I型和II型磷光体的其它磷光体组合，以构成混合的磷光体，从而产生由单独的I型和II型磷光体无法获得的颜色。 
用于发出红光的I型磷光体的磷光体组合物的具体示例包括(Sr1-x-yMxEuy)S，其中M仅为Ba、Mg和Zn中至少之一或者与Ca的组合，并且0＜x≤0.5，0＜y≤0.10；(Sr1-x-yBaxEuy)S，其中x≤0.25；(Sr1-x-z-yCaxBazEuy)S，其中x+y+z≤0.35，(Sr1-x-z-yCaxBazEuy)S呈现出65-80％的高量子效率、范围从370nm到470nm的60-80％的高吸收、以及由于热猝灭而具有从室温到100℃的发光流明输出的10％以下的低损耗。II型磷光体组合物的具体示例为M*N* 2S4:Eu，Ce(II型磷光体)，其中M*仅为Mg和Zn中至少之一，或者与Ba、Sr、Ca中至少之一的组合，N*仅为Al和Ga中至少之一，或者与少量的(低于20％)In、Y、La、Gd的组合。这种II型磷光体发出可见光谱中蓝色、绿色或者黄绿色光谱范围的光。II型磷光体的具体组合物包括(M** 1-uMgu)(Gai-VN* V)2S4:Ce，其中u＜0.75，v＜0.10，M**为Ba、Sr、 Ca、Zn中至少之一；(M** 1-s-tEusCet)(Ga1-VN* V)2S4，其中M**仅为Mg和Zn中至少之一，或者与Sr、Ba、Ca中至少之一的组合，N*为Al、In、Y、La、Gd，并且0＜S≤0.10，0≤t:s＜0.2，v≤0.10；((Ba1-uMgu)1-s-tEusCet)(Ga1-vN* v)2S4，其中u≤0.75，v≤0.10，0＜s≤0.10，0≤t:s＜0.2；(((Ba1-wCaw)1-uMgu)1-s-t:EusCet)(Ga1-vN* v)2S4，其中u＜0.75，w≥0.10，v＜0.10，0＜s≤0.10，0≤t:s＜0.2；(((Ba1-rSrr)1-uMgu)1-s-t:EusCet)(Ga1-vN* v)2S4，其中u＜0.75，r≥0.10，v≤0.10，0＜s≤0.10，0≤t:s＜0.2；(((Sr1-wCaw)1-uMgu)1-s-tEusCet)(Ga1-VN* V)2S4，其中u≤0.75，w≥0.10，v≤0.10，0＜s≤0.10，t:s＜0.2；以及(((Sr1-pZnp)1-uMgu)1-s-tEusCet)(Ga1-VN* V)2S4，其中u＜0.75，p≤0.35，v≤0.10，0＜s≤0.10，0≤t:s＜0.2。 
第6,417,019号美国专利中描述的磷光体的示例包括(Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlInzS4):Eu2+、(Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga.sub.2-y-zAlyInzS4):Eu2+。磷光体颗粒可分散在选自例如包含但不限于以下材料的材料中：环氧树脂、丙烯酸聚合物、聚碳酸酯、硅树脂聚合物、光学玻璃以及硫属化物玻璃。可选地，所述磷光体可作为磷光体膜沉积在基底表面上。 
公开号为2002/0185965的美国专利申请中描述的磷光体的示例包括混合有常规的可硫化硅树脂组合物的磷光体粉，该磷光体粉是一种可以从Phosphor Technology Ltd.，Nazeing，Essex，England的产品号为QUMK58/F的产品中获得的(Y，Gd)3Al5O12:Ce(掺钆铈的钇铝石榴石)颗粒的粉末。该磷光材料的颗粒具有范围在1微米到10微米的直径，并且具有约5微米(μm)的典型直径，吸收波长从约430nm到约490nm波长的光，并发出从约510nm到610nm的宽带光。具有模板构图的磷光体层的LED所发出的光的颜色部分由发光的可模板构图的组合物(stenciling composition)中磷光体颗粒的浓度来决定。所述磷光体颗粒可以与可硫化硅树脂聚合物组合物混合，所述可硫化硅树脂的浓度在每100克硅树脂聚合物组合物中含大约20克磷光体颗粒到每100克硅树脂聚合物组合物中含大约120克磷光体颗粒的范围内。在某些实施中，氧化钛颗粒还可以用作添加剂并且可以每100克硅树脂聚合物组合物中含大约1.5克氧化钛到每100克硅树脂聚合物组合物 中含大约5.0克氧化钛的浓度分散在硅树脂聚合物组合物中。大小与磷光体颗粒近乎相同的氧化钛颗粒增大了激发光的散射，从而增大了磷光体颗粒所发出的光的吸收。接下来，在磷光体颗粒和可选的氧化钛颗粒与可硫化硅树脂组合物混合之后，细小的二氧化硅颗粒分散在上述混合物中从而形成触变胶体。所述触变胶体具有触变性，即当受到剪应力时粘性明显下降而当该剪应力去除时又返回到原始粘性水平。因此，触变胶体在受到摇动、搅动或者其他扰动时相当于流体，而当使其保持稳定时又变为凝胶体。二氧化硅颗粒例如可以为烟制二氧化硅颗粒、在氢气-氧气炉中通过氯硅烷燃烧制成的胶状形式的二氧化硅的颗粒。烟制二氧化硅在温度120℃以上是物理化学稳定的、对于可见光是透明的并且将会赋予相对较低浓度的发光蜡纸组合物满意的触变特性。所使用的烟制二氧化硅的等级被选择为与非极性材料相容。在一种实施中，烟制二氧化硅为M-5P级 
Figure BSA00000526348900351
是从Cabot Corporation ofBoston，Mass获得的未处理的不定形的烟制二氧化硅。烟制二氧化硅的这一级别是疏水的，并且每单位重量具有200±15m2/g平均表面积。采用传统的三个滚碎机、以每100克硅树脂聚合物组合物含大约1.5克烟制二氧化硅到每100克硅树脂聚合物组合物含大约4.5克烟制二氧化硅的浓度，将M-5P级烟制二氧化硅颗粒分散在磷光体颗粒和硅树脂聚合物组合物的混合物中。随着烟制二氧化硅的浓度增大，蜡纸组合物变得更具有触变性，即像未受干扰的凝胶体那样更加类似于固体。 
其他实施采用每单位质量的表面积大于或小于200±15m2/g的烟制二氧化硅。对于固定浓度的烟制二氧化硅而言，随着每单位质量的烟制二氧化硅的表面积增大，蜡纸组合物更加具有触变性。因而，必须以较高的浓度使用每单位质量表面积较小的烟制二氧化硅。所需的每单位质量表面积较小的烟制二氧化硅的高浓度可使得蜡纸组合物具有太高而不易进行模板构图的粘性。因此，烟制二氧化硅优选每单位质量具有大于约90m2/g的表面积。相反，随着烟制二氧化硅每单位质量的表面积增大，所需的烟制二氧化硅的浓度减小，但是烟制二氧化硅变得更加难以分散到硅树脂聚合物组合物中。 
国际公开号为WO 01/24229的PCT专利申请中描述的磷光体的示例包括主体材料和掺杂离子。主体材料可以具有无机的离子晶格结构(“主晶格”)，其中掺杂离子取代了晶格离子。掺杂物能够在吸收激发辐射时发光。适当的掺杂物强有力地吸收激发辐射并有效地将该能量转换成发射辐射。例如，掺杂物可以是稀土离子，该稀土离子通过4f-4f跃迁即具有f轨道能量级的电子跃迁吸收并发出辐射。虽然在量子力学上禁止会产生弱发射强度的f-f跃迁，但是已知某些稀土离子，如Eu2+或Ce3+，能够通过允许的4f-5df跃迁(经由d轨道/f轨道混合)而强有力地吸收辐射，从而产生高发射强度。某些掺杂物的发射能够根据掺杂离子所在的主晶格而在能量上发生偏移。某些稀土掺杂物在并入适当的主体材料时有效地将蓝光转换为可见光。在某些实施中，所述第一和第二磷光体包括主体硫化物材料，即包括硫化物离子的晶格。适当的主体硫化物材料的示例包括CaS、SrS和硫代镓酸盐，例如SrGa2S4。磷光体混合物可以由不同的稀土离子形成，其中该稀土离子可由线宽相对较窄的普通蓝光能量源激发而发出两种不同能量范围的光(例如红光和绿光)。作为这种磷光体混合物的例子，在具有不同主体材料的第一和第二磷光体中掺杂物是相同的。可通过选择适当的主体材料来调整两种磷光体的红光和绿光发射。在一个实施方案中，绿色磷光体为SrGa2S4:Eu。在另一实施方案中，红色磷光体选自由SrS:Eu和CaS:Eu构成的组。 
公开号为2004/0263074的美国专利申请中描述的磷光体的示例包括这样的颗粒，其特征在于能够下变换，即受到相对较短波长的光刺激(激发)后产生较长波长的光(辐射)。所述磷光体组合物包括至少一种、典型地包括至少两种(或三种、或四种)磷光体颗粒，其中每种磷光体颗粒都具有其各自的辐射特性。在具有至少两种不同磷光体颗粒的实施方案中，第一种磷光体颗粒在激发下发出红光，而第二种磷光体颗粒在激发下发出绿光。对于红光辐射而言，适于在磷光体组合物中使用的典型的磷光体颗粒可包括选自SrS:Eu2+；CaS:Eu2+；CaS:Eu2+、Mn2+；(Zn、Cd)S:Ag+；Mg4GeO5.5F:Mn4+；Y2O2S:Eu2+、ZnS:Mn2+的材料以及其他在激发下在可见光谱的红色区域具有辐射光 谱的磷光材料。对于绿光辐射而言，适于在磷光体组合物中使用的典型的磷光体颗粒可包括选自SrGa2S4:Eu2+；ZnS:Cu，Al的材料以及其他在激发下在可见光谱的绿色区域具有辐射光谱的磷光材料。在某些实施中，除了发射红光和绿光的磷光体之外，发射蓝光的磷光体颗粒也可包含在磷光体组合物中；适合于发射蓝光的磷光体颗粒可包括例如BaMg2Al16O27:Eu2+，Mg或者其他在激发下在可见光谱的蓝色区域具有辐射光谱的磷光材料。在其他实施中，所述磷光体组合物可以包括一种选择用来在激发下产生黄光的磷光体颗粒。对于黄光辐射而言，适于在磷光体组合物中使用的磷光体颗粒可包括选自(Y，Gd)3Al5O12:Ce，Pr的材料以及其他在激发下在可见光谱的黄色区域具有辐射光谱的磷光材料。 
某些适合的发射红光的磷光体颗粒可具有在约590nm到约650nm范围内的峰值辐射波长。在特定的实施方案中，磷光体颗粒具有在约620nm到约650nm范围内的峰值辐射波长，典型地在约625nm到约645nm范围内，更典型地在约630nm到约640nm范围内。在其他实施方案中，磷光体颗粒具有在约590nm到约625nm范围内的峰值辐射波长，典型地在约600nm到约620nm范围内。在另外其他实施方案中，磷光体颗粒可发射波长在以下范围内的光，即约600nm到约650nm范围内，典型地在约610nm到约640nm范围内，更典型地在约610nm到约630nm范围内。 
某些适合的发射绿光的磷光体颗粒可具有在约520nm到约550nm范围内的峰值辐射波长。在特定的实施方案中，磷光体颗粒具有在约530nm到约550nm范围内的峰值辐射波长，典型地在约535nm到约545nm范围内。在其他实施方案中，磷光体颗粒具有在约520nm到约535nm范围内的峰值辐射波长。在另外其他实施方案中，磷光体颗粒发出波长在以下范围内的光，即约520nm到约550nm范围内，典型地在约535nm到约550nm范围内或者在约520nm到约535nm范围内。 
某些适合的发射蓝光的磷光体颗粒典型地具有在约440nm到约490nm范围内的峰值辐射波长。在特定的实施方案中，磷光体颗粒具有在约450nm到约470nm范围内的峰值辐射波长，典型地在约455nm 到约465nm范围内。在其他实施方案中，磷光体颗粒具有在约440nm到约450nm范围内的峰值辐射波长，典型地在435nm到约445nm范围内。在另外其他实施方案中，磷光体颗粒发出波长在约440nm到约480nm范围内的光，典型地在约450nm到约470nm范围内。 
某些适合的发射黄光的磷光体颗粒典型地具有在约560nm到约580nm范围内的峰值辐射波长。在特定的实施方案中，磷光体颗粒具有在约565nm到约575nm范围内的峰值辐射波长。在其他实施方案中，磷光体颗粒具有在约575nm到约585nm范围内的峰值辐射波长。在另外其他实施方案中，磷光体颗粒发出波长在约560nm到约580nm范围内的光，典型地在约565nm到约575nm范围内。 
上述每一种磷光体颗粒的确切的波长范围可以通过选择可获得的磷光体来源、发光设备的期望的颜色分布(例如发出的白光的“互相关色温”等)、诸如辐射波长等辐射光线的选择等来确定。有用的磷光材料和其他信息可以在Mueller-Mach等人的″High PowerPhosphor-Converged Light Emitting Diodes Based on III-Nitrides″(基于III族氮化物的大功率磷光体聚集型发光二极管)，IEEE J.Sel.Top.Quant.Elec.8(2)：339(2002)中找到。 
已公布的国际申请号为PCT/US99/28279的PCT申请中描述的磷光体示例包括Ba2MgSi2O7:Eu2+、Ba2SiO4:Eu4+、和(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+，其中在冒号之后的元素表示活化剂。符号(A，B，C)表示(Ax，By，Cz)，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且x+y+z＝1。例如，(Sr，Ca，Ba)表示(Srx，Cay，Baz)，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且x+y+z＝1。通常，x、y、z都不为零。符号(A，B)表示(Ax，By)，其中0≤x≤1、0≤y≤1、且x+y＝1。通常，x、y均不为零。绿色荧光体的示例可具有在约500nm到约555nm之间的峰值辐射。例如，Ba2MgSi2O7:Eu2+的峰值辐射约在495至505nm之间，典型地约为500nm，Ba2SiO4:Eu2+的峰值辐射约在500至510nm之间，典型地约为505nm，(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+的峰值辐射约在535至545nm之间，典型地约为540nm。 
第2001/0050371号美国专利申请公开中描述的磷光体的示例包括 如下荧光材料，所述荧光材料包括由Eu活化的CaS磷光体，由AEu(1-x)LnxB2O8表示的磷光体，其中A为选自Li、K、Na、和Ag的元素；Ln为选自Y、La、和Gd的元素；B为W或Mo；且x为大于或等于0、但小于1的数。由Eu活化的CaS磷光体或AEu(1-x)LnxB2O8磷光体可与原料聚合物混合以形成透明树脂。举例来说，发出红光的红色磷光体可为由Eu活化的CaS或由通式AEu(1-x)LnxB2O8表示的化合物。由Eu活化的CaS由420至600nm之间的光激发并发出570至690nm之间、峰值为630nm的光。AEu(1-x)LnxB2O8为由Eu3+离子的 5D0□7F2跃迁发出614nm附近的光的磷光体。虽然激发波长和发射波长依赖于磷光体的元素A和B的种类而不同，但是红色荧光体可由470nm(蓝)附近和/或540nm(绿)附近的光激发并可发出620nm(红)附近的光。当x为零时，形成磷光体AEuB2O8，并在615nm(红)附近具有最高发射强度。AEu(1-x)LnxB2O8(A＝Li，K，Na，Ag；Ln＝Y，La，Gd；B＝W，Mo)可通过将组成磷光体的元素的氧化物、碳酸盐等等，以所需的化学计量比混合而获得。除了上述红色磷光体之外，钇铝酸盐磷光体(所谓的YAG)可以为具有石榴石结构的稳定氧化物，其中Y3Al5O12的Y原子在部分位置由Gd取代，尤其是由蓝光(400至530nm)激发以发出中心位于550nm的黄光至绿光区域的光的磷光体。待加入至钇铝酸盐磷光体的活化元素包括，例如铈、铕、锰、钐、铽、锡、铬等等。例如，可使用由铈活化的YxGd3-xAl5O12。在实施中，可将一种、两种、或更多种这样的YAG磷光体混合在一起以形成所需的磷光材料。 
第6,252,254号美国专利中描述的磷光体的示例包括YBO3:Ce3+，Tb3+；BaMgAl10O17:Eu2+，Mn2+；(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+；和Y3Al5O12:Ce3+；以及以下中的至少一种：Y2O2S:Eu3+，Bi3+；YVO4:Eu3+，Bi3+；SrS:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；SrS:Eu2+，Ce3+，K+；(Ca，Sr)S:Eu2+；和CaLa2S4:Ce3+；其中在冒号后面的元素表示活化剂。举例来说，当SrS:Eu2+，Ce3+，K+磷光体由蓝光激发时，其发出包括红光和绿光的宽带光谱。这些磷光体组合物可用来产生具有优良特性的白光，例如3000-4100°K的色温；大于70的显色指数(通常大于80，例如约83 至87)；以及当使用蓝光LED作为激发源时，装置发光效率约为10至20流明/每瓦输入电功率。 
第2002/0003233号美国专利申请公开中描述的磷光体的示例包括作为淡黄光发射磷光体的单晶掺铈钇铝石榴石(Y3Al5O12:Ce3+)化合物。不具有石榴石结构的钇铝氧化物，例如单木糖醇YalO和YalO钙钛矿，还可以用作磷光体的主体材料。几种镧系元素(Ln)可部分地替代钇，例如在(Y，Ln)AlO，(Y，Ln)(Al，Ga)O中。镧系元素可为，例如镥(Lu)。可将这些主体材料以单掺杂物如铈(Ce)、镨(Pr)、钬(Ho)、镱(Yb)和铕(Eu)，或以双掺杂物如(Ce，Pr)、(Ce，Ho)和(Eu，Pr)掺杂从而形成各种磷光体。单晶磷光材料的例子为Y3Al5O12:Ho3+和Y3Al5O12:Pr3+。在一个实施方式中，以上列出的荧光体通过吸收波长小于或等于约460nm的蓝光或紫外光而发出淡黄光。在一个示例中，掺杂4mol％铈(Ce3+)的YAG基底能吸收波长约为410至460nm的光并发出峰值波长约550至570μm的淡黄光。YAG中钇的一部分可由例如钆(Gd)的镧系元素替代。例如，磷光体可为(Y0.75Gd0.25)AG:Ce。 
第1,150,361号欧洲专利申请中描述的磷光体的示例包括一种树脂，该树脂包括选自化学上识别为(Sr，Ca，Ba)S:Eu2+的磷光体族的磷光体。一种选自这个族的磷光体为掺铕锶硫化物，其化学上定义为SrS:Eu2+且其峰值辐射为610nm。除了应用磷光体转换树脂、染料或环氧树脂，还可以应用其他类型的磷光体转换元素，包括磷光体转换薄膜、磷光体转换基底或这些元素的各种组合。 
第2002/0145685号美国专利申请公开中描述的磷光体的示例包括红色磷光体SrS:Eu2+和绿色磷光体SrGa2S4:Eu2+。这些磷光体可由460nm的蓝光激发。 
第2005/0001225号美国专利申请公开中描述的磷光体的示例包括掺杂稀土元素的氧化物氮化物磷光体或掺杂铈离子的镧硅氮化物磷光体。以下示例中的掺杂稀土元素的氧化物氮化物磷光体为晶体材料，不包括例如氮氧化合物玻璃的玻璃材料。然而，该晶体材料可包括少量的玻璃相(例如低于5％)。以下示例中的掺杂铈离子的镧硅氮化 物为晶体材料，不包括玻璃材料。 
第一磷光体的一个示例为由MexSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Re1yRe2z表示的单相α硅铝氧氮聚合材料磷光体。溶于α硅铝氧氮聚合材料的部分或全部金属(Me)(Me为Li，Ca，Mg，Y以及除了La和Ce之外的镧系金属中的一种或多种)由镧系金属(Re1)(Re1为Ce，Pr，Eu，Tb，Yb和Er中的一种或多种)替代作为发光中心或镧系金属(Re1)和镧系金属(Re2)(Re2为Dy)的共活化剂。在这种情况下，Me可为Ca，Y以及除了La和Ce之外的镧系金属中的一种或多种。在某些实施中，Me可为Ca或Nd。用于替代的镧系金属(Re1)可为Ce，Eu或Yb。在应用两种金属用于替代的情况下，例如，可应用Eu和Er的组合。在应用三种金属用于替代的情况下，例如，可应用Eu、Er和Yb的组合。 
金属(Me)也可由镧系金属Re1和镧系金属Re2替代作为共活化剂。镧系金属Re2为镝(Dy)。在此情况下，镧系金属Re1可为Eu。同时，如果部分或全部金属(Me)由Ce，Pr，Eu，Tb，Yb和Er(镧系金属(Re1))中的一种或多种替代，或由Ce，Pr，Eu，Tb，Yb和Er(镧系金属(Me)(Re1))和Dy(镧系金属(Re2))中的一种或多种替代，则该金属便不必加入并可由另一种金属替代。 
A-sialon (α-sialon)的含氮量高于氧氮化物玻璃并由NxSi12-(m-n)Al(m+n)OnN16-n表示，其中x是由(m)除以金属价(M)得到的值。同时，如现有技术3所述的氧氮化物玻璃是这样一种磷光体，其用来通过将作为发光中心的稀有金属元素周围的氧原子由氮原子替代，以将周围原子的影响释放到稀土金属元素的电子，从而将常规氧化物***磷光体的激发/发射峰位置转变到更长的波长侧，并且其激发光谱一直扩展到可见光谱区(≤500μm)。 
同样，在单相α-sialon磷光体中，金属(Me)的溶解范围从最少每三个α-sialon晶胞一个Me，所述晶胞包括四个重量份的(Si，Al)3(N，O)4，到最多每个晶胞一个Me。在二价金属(Me)的情况下，在上述通式中，固溶度极限通常为0.6＜m＜3.0且0≤n＜1.5，在三价金属(Me)的情况下固溶度极限通常为0.9＜m＜4.5且0≤n＜1.5。据估计，在除了这些区域之外的区域，不会得到单相α-sialon磷光体。 
替代部分或全部金属(Me)并用作活化剂的、作为发光中心的镧系元素Re1，其离子间距离最小约为5埃。这明显大于在迄今所知的磷光体中的3至4埃。因此，由于当在基质材料(matrix material)中包括高浓度的作为发光中心的镧系金属时产生浓度淬灭，所以能够防止发射强度的明显降低。 
进一步在单相α-sialon磷光体中，金属(Me)由镧系金属(Re2)替代作为α-活化剂并由镧系金属(Re1)替代作为发光中心。假定镧系金属(Re2)具有两种共活化剂作用。一种是感光剂作用，另一种是为了重新产生载体陷阱能级，用来发展或改进长余辉或者用来改进热释发光。因为镧系金属Re2是共活化剂，所以在前述通式中其替代量通常为0≤z＜0.1是适当的。 
单相α-sialon磷光体的基质材料为α-sialon，并且在组合物以及晶体结构上与基质材料为β-sialon的磷光体具有本质不同。 
即，β-sialon由Si6-zAlzOzN8-z(0＜z＜0.2)表示，其为β型硅氮化物的固态溶液，其中部分的Si由Al取代且部分的N由O取代。相反，α-sialon由MexSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n表示，其为α型硅氮化物的固态溶液，其中部分的Si--N结合由Al--N结合取代，并且具体的金属(Me)(Me为Li，Ca，Mg，Y以及除了La和Ce之外的镧系金属中的一种或多种)侵入晶格间并溶于其中。因而，两种类型硅氮化物的固态溶液的状态均不同，因此，β-sialon的氧含量高而α-sialon的氮含量高。因此，如果采用β-sialon作为基质材料合成磷光体，并加入Ce，Pr，Eu，Tb，Yb和Er的稀土氧化物的一种或多种作为发光中心，该磷光体将变为混合材料，由于β-sialon不溶解金属，所以该混合材料具有包括β-sialon粒子间的稀土金属的混合物。 
相反，如果将α-sialon用作基质材料，那么金属(Me)(Me为Li，Ca，Mg，Y以及除了La和Ce之外的镧系金属中的一种或多种)被接纳并溶于晶体结构，并且金属(Me)由稀土金属Ce，Pr，Eu，Tb，Yb和Er替代作为发光中心。因此，能够得到由单相α-sialon结构组成的氧化物氮化物磷光体。 
因此，不管应用β-sialon还是α-sialon作为基质材料，磷光体的组 合物和晶体结构都彻底改变。这将在磷光体的辐射特性中反映出来。 
在将β-sialon用作基质材料的情况下，例如，向β-sialon加入Er氧化物而合成的磷光体发出蓝色光(410至440nm)。在α-sialon的情况下，如下文所述由于Er的活化，掺杂稀土元素的氧化物氮化物磷光体发出橙色到红色光(570至590nm)。由此现象观察，假定在α-sialon的晶体结构中接纳Er，则Er由组成晶体的氮原子影响，从而能够轻易产生光源波长的延长，这在将氧化物用作基质材料的磷光体中很难实现。 
在将α-sialon用作基质材料的情况下，掺杂稀土元素的氧化物氮化物磷光体也具有α-sialon基质材料的优点。即，α-sialon具有良好的热性能和机械性能并可防止引起激发能损失的热弛豫现象。因此，在掺杂稀土元素的氧化物氮化物磷光体中，由温度升高导致的辐射强度降低的比率变小。因而，相比于传统磷光体，可利用的温度范围能够被加大。 
此外，α-sialon具有优良的化学稳定性。因此，磷光体具有优良的耐热性。掺杂稀土元素的氧化物氮化物磷光体，根据其组合物中的O/N比率、镧系金属Re1替代金属(Me)的选择、以及作为α-活化剂的镧系金属Re2的存在，可由紫外线到X射线进一步到电子束来激发。 
尤其是，在MexSi9.75Al2.25O0.75N15.25:Re1yRe2z(m＝1.5，n＝0.75)中，满足0.3＜x+y＜0.75且0.01＜y+z＜0.7(其中y＞0.01，0.0≤z＜0.1)或者0.3＜x+y+z＜1.5，0.01＜y＜0.7且0.0≤z＜0.1，并且金属(Me)为Ca的一种掺杂稀土元素的氧化物氮化物磷光体，其不仅作为紫外至可见光激发磷光体，还作为电子束激发磷光体，可提供优良的辐射特性并可在应用中具有巨大的潜力，。 
与上述第一磷光体不同，第二磷光体的示例是这样一种掺杂稀土元素的氧化物氮化物磷光体，其包含α-sialon作为主要组合物(在下文中称作混合物α-sialon磷光体)。此第二磷光体包括α-sialon，β-sialon和未反应的硅氮化物，所述α-sialon溶解稀土元素，所述稀土元素使得采用蓝光LED芯片作为光源的白光LED的亮度增加。作为具有高辐射效率的组合物的研究结果，发现了一种与单相α-sialon磷光体性 质相同的混合材料，其由α-sialon、β-sialon和未反应的硅氮化物组成。在由Ca稳定的α-sialon中，部分Ca的位点由稀土金属M(其中M是Ce，Pr，Eu，Tb，Yb或Er)的一种或多种替代。在某些实施中，M优选为Ce、Eu、或Yb且更优选为Ce或Eu。 
通过加入比单相α-sialon磷光体更少的稀土元素能够生产混合物α-sialon磷光体。因而，可降低原料成本。此外，因为混合物α-sialon磷光体如同单相α-sialon磷光体一样也具有作为基质材料的α-sialon，所以混合物α-sialon磷光体可具有基质材料α-sialon的优点，即良好的化学、机械、和热学性质。因而，它提供了一种稳定且长寿命的磷光材料。由于这些性质，它能抑制导致激发能损失的热弛豫现象。因此，在该实施方式中，在溶解了稀土元素和Ca的α-sialon中，由温度升高导致的发射强度降低的比率变小。因而，与传统磷光体相比，可利用的温度范围可以加大。 
此外，混合物α-sialon磷光体可根据其组合物中的O/N比率和金属(M)的选择，由紫外线至X射线，进一步由电子束激发。 
即使当减少加入的稀土金属量时，混合物α-sialon磷光体也提供了一种辐射特性与单相α-sialon磷光体相同的材料。为了稳定该α-sialon结构，必需溶解多于一定数量的元素。当溶解的Ca和三价金属的量分别设为x和y时，在热力学平衡中，(x+y)的值需要大于0.3。 
由于增加量较少且没有达到热力学平衡，所以除了单相α-sialon磷光体外，混合物α-sialon磷光体包含具有β-sialon和残留的未反应的硅氮化物的部分。 
加入混合物α-sialon磷光体中的金属量，在粉末的化学合成物中的范围是0.05＜(x+y)＜0.3、0.02＜x＜0.27、且0.03＜y＜0.3。如果加入的金属量低于下限，那么α-sialon的量降低并且辐射强度降低。而如果加入的金属量高于上限，则只有α-sialon剩余。因此，能够完成高亮度的目标。在上述限定的范围中，能够得到的混合物α-sialon磷光体包含：大于等于40％且小于等于90％重量的α-sialon；大于等于5％且小于等于40％重量的β-sialon；大于等于5％且小于等于30％重量的未反应的硅氮化物。即使在含有未反应硅氮化物的情况下辐射强度仍然 较高的原因在于，α-sialon在未反应的硅氮化物上外延生长，并且其表面部分主要地响应于激发光，从而提供与单独α-sialon基本相同的辐射性质。 
所述范围可为0.15＜(x+y)＜0.3，0.10＜x＜0.25且0.05＜y＜0.15。在此范围中，能够得到的混合物α-sialon磷光体包含：重量大于等于50％且小于等于90％的α-sialon；重量大于等于5％且小于等于30％的β-sialon；重量大于等于5％且小于等于20％的未反应的硅氮化物。 
混合物α-sialon磷光体可通过这种方法得到，例如，在惰性气体气氛中在1650至1900℃的温度下加热Si3N4-M2O3--CaO--AlN-Al2O3***混合粉末以得到烧结体，然后将其粉末化。因为CaO不稳定，易与空气中的潮湿水蒸气反应，所以通常通过加入碳酸钙或氢化钙的形式，然后在高温加热的过程中得到CaO。 
混合物α-sialon磷光体的化学组合物可被限定为使用M-α-sialon、Ca-α-sialcn和β-sialon的组合物范围。即，在Si3N4-a(M2O3.9AlN)、Si3N4-b(CaO.3AlN)和Si3N4-C(AlN.Al2O3)的三个组合物系的范围中，限定4×10-3＜a＜4×10-2，8×10-3＜b＜8×10-2且10-2＜c＜8×10-1。 
第三磷光体的示例是掺铈离子的镧硅氮化物磷光体：La1-XSi3N5:xCe(掺杂量x为0＜x＜1)，其中在固态溶液中由铈离子活化剂替代镧的位点。如果掺杂量是0.1＜x＜0.5，则为紫外光激发磷光体；而如果掺杂量是0.0＜x＜0.2，则为电子束激发磷光体。 
镧硅氮化物(LaSi3N5)具有优良的热稳定性，并且用来在磷光体辐射过程中抑制热弛豫现象。因此，能够减少激发能的损失并且由温度升高导致的辐射强度降低的比率变小。因而，相比于传统磷光体，在掺铈离子的镧硅氮化物中，可利用的温度范围能够加大。同样，镧硅氮化物(LaSi3N5)具有优良的化学稳定性和耐光性。 
掺铈离子的镧硅氮化物磷光体满足蓝色度值并具有优良的热稳定性、机械性能和化学稳定性。因此，这种磷光体在荧光特性显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)等用于恶劣环境中的应用可具有巨大的潜力。 
第5,998,925号美国专利中描述的磷光体的示例包括石榴石荧光 材料，其包括1)选自由Y，Lu，Sc，La，Gd和Sm构成的组中的至少一种元素，以及2)选自由Al、Ga和In构成的组中的至少一种元素，并由铈活化。Y3Al5O12:Ce和Gd3In5O12:Ce为两个示例。Y和Al的存在使得磷光体能够增加亮度。例如，在钇-明矾-石榴石荧光材料中，部分Al可由Ga取代以使得Ga∶Al的比例在1∶1至4∶6的范围内，部分Y可由Gd取代以使得Y∶Gd的比例在4∶1至2∶3的范围内。磷光体的其它示例包括(Re1-rSmr)3(Al1-sGas)5O12:Ce，其中0≤r＜1且0≤s≤1，Re为选自Y和Gd的至少一种，(Y1-p-q-rGdPCeqSmr)3(Al1-sGas)tO12作为磷光体，其中0≤p≤0.8，0.003≤q≤0.2，0.0003≤r≤0.08且0≤s≤1。在某些实施中，磷光体可包括两种或多种由铈活化的、不同组合物的钇-明矾-石榴石荧光材料，其包含Y和Al用以控制该磷光体的发射光谱。在某些实施中，磷光体可包括由通式Y3(Al1-sGas)5O12:Ce表示的第一荧光材料和由通式Re3Al5O12:Ce表示的第二荧光材料，其中0≤s≤1且Re为选自Y、Ga和La的至少一种。此外，由通式(Re1-rSmr)3(Al1-sGas)5O12:Ce表示(其中0≤r＜1且0≤s≤1，Re为选自Y和Gd的至少一种)的两种或多种不同组合物的荧光材料可用作磷光体以控制发出的光为所需波长。 
第6,765,237号美国专利中描述的磷光体的示例包括这样的磷光体，其吸收从约380nm到约420nm的UV光并发出不同颜色的可见光。例如，磷光体混合可包括：包括BaMg2Al16O27:Eu2+(BAM)的第一磷光体和包括(Tb1-x-yAxREy)3DzO12(TAG)的第二磷光体，其中A是选自由Y，La，Gd和Sm构成的组的一种成分；RE是选自由Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Dy，Ho，Er，Tm，Yb和Lu构成的组的一种成分；D是选自由Al、Ga和In构成的组的一种成分；x的范围约为0到0.5、y的范围约为0到0.2、且z的范围约为4到5。作为又一个示例，磷光体混合可包括：包括Tb3Al4.9O12:Ce的第一磷光体和选自由BaMg2Al16O27:Eu2+(BAM)及(Sr，Ba，Ca，Mg)5(PO4)3Cl:Eu2+构成的组的第二磷光体。 
第2004/0227465号美国专利申请公开中描述的磷光体包括如下各种磷光组合物。 
1.稀土元素活化的合成卤化物磷光体，其由通式BaF2.aBaX2.bMgF2.cBeF2.dMeIIF2:eLn表示，其中X是选自由氯、溴和碘构成的组的至少一种卤素；MeII是选自由钙和锶构成的组的至少一种二价金属；Ln是选自由二价铕(Eu2+)、铈(Ce3+)和铽(Tb3+)构成的组的至少一种稀土金属，a的范围为0.90到1.05，b的范围为0到1.2，c的范围为0到1.2，且d被限定为c+d的和在0到1.2的范围内，并且BeF2的量足以使得磷光体的亮度比没有BeF2的该磷光体的亮度更高，该磷光体在由X射线曝光之后由波长范围从450到800nm的光激发。额外的细节参见第4,512,911号美国专利。 
2.铈活化的稀土元素磷酸盐磷光体，其通式为LnPO4.aLnX3:xCe3+，其中Ln是选自由Y，La，Gd和Lu构成的组的至少一种稀土金属；X是选自由F，Cl，Br和I构成的组的至少一种卤素；a和x分别满足条件0.1＜a＜10.0和0＜x＜0.2，该磷光体在以80KVp经X射线曝光之后由波长为632.8nm的He-Ne激光器激发，其比a小于0.1的磷光体具有更高的受激发射。额外的细节参见第4,661,419号美国专利。 
3.具有磁引导(magnetolead)型晶体结构的、混合的单相锶和镧氧化物，其通式(I)为：SrxLn1y1Ln2y2Ln3y3MzAaBLO19-k(I)，其中Ln1表示选自镧、钆和钇的至少一种三价元素；Ln2表示选自钕，镨，铒，钬和铥的至少一种三价元素；Ln3表示选自由于氧空穴而保持电中性的二价铕和三价铈的一种元素；M表示选自镁、锰和锌的至少一种二价金属元素；A表示选自铝和镓的至少一种三价金属；B表示选自铬和钛的至少一种三价过渡金属元素；x，y1，y2，y3，z，a，b和k表示的数字满足：0＜x＜1，0＜y1＜1，0＜y2＜1，0＜y3＜1，0＜z＜1，10.5＜a＜12，0＜b＜0.5和0＜k＜1，并且0＜x+y1+y2+y3＜1、11＜z+a+b＜12。额外的细节参见第5,140,604号美国专利。 
4.二价铕活化的碱土金属卤化物磷光体，其公式为：MIIX2.aM IIX′2.bSiO:xEu2+，其中MII为选自由Ba、Sr和Ca构成的组的至少一种碱土金属；X和X′均为选自由Cl、Br和I构成的组的至少一种卤素，且X和X′不相同；a和x分别满足条件0.1＜a＜10.0和0＜x＜0.2； b满足条件0＜b＜3×10-2.额外的细节参见第5,198,679号美国专利。 
5.用于电致发光显示器的、亮的短波长蓝紫磷光体包括作为主体材料(host material)的碱性基卤化物和作为掺杂剂的稀土。参见第5,602,445号美国专利。主体碱性氯化物可选自组II的碱性元素，特别是SrCl2或CaCl2，掺杂有铕或铈稀土，其电致发光的峰值波长分别为404和367nm。由此产生的发射具有CIE(相干红外能量)的色品坐标，该坐标位于人眼可见光范围的边界，从而其允许发出用于全彩色平板电致发光显示器的更大范围的颜色。 
6.无机薄膜电致发光装置，包括无机发光层、一对电极和一对绝缘层，其中至少一个电极是光透明的，发光层位于这对绝缘层之间，每一绝缘层均形成在发光层的对面，这对绝缘层位于发光层和这对电极之间，发光层基本由无机材料组成，包括氟化镧基质，所述基质掺杂有选自由稀土元素金属及其化合物构成的组的至少一种成分。额外的细节参见第5,648,181号美国专利。 
7.X射线成像荧光屏，包括：支承体及涂在该支承体上的形成发光部分和保护层的至少一层，该发光部分和保护层包括的粘合剂对X射线和发出的光是透明的，且所述发光部分包括的磷光体粒子与粘合剂的重量比为7∶1到25∶1。所述磷光体包括氧以及以下种类的化合物，该化合物特征在于其关系式为：(Ba1-qMq)(Hf1-z-eZrzMge):yT，其中M选自由Ca、Sr和它们的化合物构成的组；T是Cu；q从0到0.15；z从0到1；e从0到0.10；z+e从0到1；y从1×10-6到0.02。额外的细节参见第5,698,857号美国专利。 
8.石榴石磷光材料，包括：1)选自由Y、Lu、Se、La、Gd和Sm构成的组的至少一种元素；2)选自由Al，Ga和In构成的组的至少一种元素，该材料由铈活化。一个示例为掺铈钇铝石榴石Y3Al5O12:Ce(YAG:Ce)以及其派生的磷光体。额外的细节参见第5,998,925号美国专利。 
9.波长转换浇注组合物，其用于转换由电致发光成分发出的紫外光、蓝光或绿光的波长，包括：a)透明的环氧浇注树脂；b)分散在该透明的环氧树脂中的无机发光物质颜料粉末，该颜料粉末包括发光物 质颜料粉末，所述发光物质颜料粉末选自具有通式A3B5X12:M的磷光体组，其中A是选自由Y、Ca和Sr构成的组的元素；B是选自由Al、Ga和Si构成的组的元素；X是选自由O和S构成的组的元素；且M是选自由Ce和Tb构成的组的元素。所述发光物质颜料的晶粒尺寸小于20μm且平均粒径d50＜5μm。额外的细节参见第6,066,861号美国专利。 
10.磷光体Ba2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+和(Ba1-X-Y-Z，Cax，SrY，Euz)2(Mg1-W，Znw)Si2O7，其中在某些实施中X+Y+Z＝1；Z＞0；且0.05＜W＜0.50。在其它的实施中，X+Y+Z＝1；0.01≤Z≤0.1；且0.1≤W＜0.50。X和Y可为零或非零的数。用于发出绿色，红色和蓝色光的可UV激发的磷光体的示例分别是Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+，Mn2+；Y2O3:Eu3+，Bi3+；以及Ba2(Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+(或BaMg2Al16O27:Eu2+)；额外的细节参见第6,255,670号美国专利。 
第2004/0227465号美国专利申请公开也公布了由SrxBayCazSiO4：Eu2+表示的磷光体，其中x、y和z分别互不依赖地为0到2之间，包括0和2的任何值。在某些实施中，作为活化剂的二价Eu的量为基于所述组合物的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％到约5％间的任意量。因而，活化剂Eu的量可为基于所述组合物的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％和约5.00％间的任意量，其中包括每百分之千分之一之间。在其它的实施中，上式的参数x、y和z分别为0.5≤x≤1.5；0≤y≤0.5；且0.5≤z≤1.5。在另外的实施中，上式的参数x、y和z分别为1.5≤x≤2.5；0≤y≤0.5；且0≤z≤0.5。上式的参数x、y和z还可为1.0≤x≤2.0；0≤y≤1.0；且0≤z≤0.5。 
上述磷光体SrxBayCazSiO4:Eu2+可进一步包括选自由Ce，Mn，Ti，Pb和Sn构成的组的至少一种附加的元素。在某些实施中，磷光体中这种附加元素可为基于该荧光体的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％和约5.00％间的任意量。 
第2005/0023962号美国专利申请公开中描述的磷光体的示例包括ZnSxSey:Cu，其中x和y分别是0和1之间的独立的任意值，且A是选自Ag，Al，Ce，Tb，Cl，I，Mg和Mn的至少一种。用作主要活化 剂的单价Cu的量可为基于所述组合物的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％和约5％间的任意量。因此，活化剂Cu的量可为基于所述组合物的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％和约5.00％间的任意量，其中包括每百分之千分之一之间。在某些实施中，上式的参数x、y和z分别为0.5≤x≤1且0≤y≤0.5。在其它的实施中，上式的参数x、y和z分别为0≤x≤0.5且0≤y≤0.5。上式的参数x、y和z还可为0≤x≤0.5且0.5≤y≤1.0。 
第2005/023963号美国专利申请公开中描述的磷光体的示例包括硫代硒化物和/或基于硒化物的荧光材料，其能够高效地吸收蓝光、紫光或UV光并且发出的光的波长长于从该光源吸收的光的波长。这种磷光材料可被制造为发出宽的、可从蓝光调谐到绿光、黄光和红光的彩色光谱。可将两种或更多的磷光体混合以达到具体的、所需的白色性能。一个示例为MA2(SxSey)4:B，其中x和y分别为约0.01到约1间的任意独立值。M是Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Zn的至少一种；A是Al，Ga，In，Y，La和Gd的至少一种；活化剂B为Eu，Ce，Cu，Ag，Al，Tb，Cl，F，Br，I，Pr，Na，K，Mg和Mn的至少一种。可用作主要活化剂的二价Eu的量可为基于所述组合物的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％和约10％间的任意量。因此，活化剂Eu的量可为基于所述组合物的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％和约10.00％间的任意量，其中包括每百分之千分之一之间。在某些实施中，上式的参数x、y和z分别为0.5≤x≤1且0≤y≤0.5。在其它的实施中，上式的参数x、y和z分别为0≤x≤0.5且0.5≤y≤1.0。在另一其它的实施中，上式的x约为0、y约为1或x约为1、y约为0。 
另一个示例为M2A4(SxSey)7:B，其中其中x和y分别为约0.01到约1间的任意值；M是Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Zn的至少一种；A是Al，Ga，In，Y，La和Gd的至少一种；B为Eu，Ce，Cu，Ag，Al，Tb，Cl，F，Br，I，Pr，Na，K，Mg和Mn的至少一种。可用作主要活化剂的二价Eu的量可为基于所述组合物的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％和约10％间的任意量。因此，活化剂Eu的量可为基于所述组合物的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％和约10.00％间的 任意量，其中包括每百分之千分之一之间。在某些实施中，上式的参数x和y分别为0.5≤x≤1且0≤y≤0.5。在其它的实施中，上式的参数x和y分别为0≤x≤0.5且0≤y≤0.5。在另一些其它的实施中，上式的x约为1、y约为0，或x约为0、y＝1，或0≤x≤0.5且0.5≤y≤1，或x约为0.75、y约为0.25。 
第2005/023963号美国专利申请公开中描述的磷光体的另一示例为(M1)m(M2)nA2(SxSey)4:B，其中M1包括选自由Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Zn构成的组的元素；M2包括选自由Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Zn构成的组的元素；A包括选自由Al，Ga，In，Y，La和Gd构成的组的一种或多种元素；B包括选自由Eu，Ce，Cu，Ag，Al，Tb，Cl，F，Br，I，Pr，Na，K，Mg和Mn构成的组的一种或多种元素。B的量可为基于所述组合物的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％和约10％间的任意量。其中，x和y分别为0和1间的独立的任意值，并且满足x和y的和等于约0.75和约1.25间的任意值，m和n的和约为1，且M1不同于M2。在某些实施中，上式的参数x和y分别为0.5≤x≤1且0≤y≤0.5。在其它的实施中，上式的参数x和y分别为0≤x≤0.5且0≤y≤0.5，或0≤x≤0.5且0.5≤y≤1.0；或x约为0.75、y约为0.25，或x约为0、y约为1，或x约为1、y约为0。 
第2005/023963号美国专利申请公开中描述的另一示例为(M1)m(M2)nA4(SxSey)7:B，其中M1包括选自由Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Zn构成的组的元素；M2包括选自由Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Zn构成的组的元素；A包括选自由Al，Ga，In，Y，La和Gd构成的组的一种或多种元素；B包括选自由Eu，Ce，Cu，Ag，Al，Th，Cl，Br，F，I，Mg，Pr，K，Na和Mn的一种或多种元素。B的量可为基于所述组合物的总摩尔重量的、摩尔百分比为0.0001％和约10％间的任意量。其中，x和y分别为0和1间的独立的任意值，并且满足x和y的和等于约0.75和约1.25间的任意值，m和n的和约为2，且M1不等于M2。在某些实施中，上式的参数x和y分别为0.5≤x≤1且0≤y≤0.5。在其它的实施中，上式的参数x和y分别为0≤x≤0.5且0≤y≤0.5，或0≤x≤0.5且0.5≤y≤1.0；或x约为0.75、y约为0.25， 或x约为0、y约为1，或x约为1、y约为0。 
在上述示例中，产生的颜色基于红、绿、蓝三种原色(primary colors)的混合。然而，所述装置、***及技术可应用四种或更多颜色的混合以产生所需的颜色。例如，可应用四种不同的颜色。因此，图1和图2示出的屏幕采用四种不同颜色的磷光条纹且每一彩色像素包括四种子颜色像素。根据该4色方法，图23-25中的显示***能应用四种不同颜色的四个单色激光显示模块以在普通显示屏上产生最后的颜色图像。一种荧光屏，既可用作图23至图26B中示出的投影屏幕，又可用作图1至5，14，20A，20B，21A及21B中示出的最后的屏幕，该荧光屏可通过不同的技术制作，包括：喷墨印刷，着色，重力沉降，压缩沉降，涂浆，分离涂浆，喷粉，光粘喷粉，薄幕蒸发和溅射，丝网印刷，压制印刷，脉冲激光沉积，离心沉积，电泳沉积，喷涂，静电喷粉，带传动，反应沉淀，反应蒸发，具有活化剂离子注入的射频(RF)溅射，金属有机化学气相沉积(MOCVD)，以及原子层外延。 
1.着色
着色技术用于在基底上涂敷发光涂料，例如荧光、磷光和自发光的着色材料。涂料本质上可以是有机或无机的，并且可与例如漆或油的调漆料一起使用。可以用刷子、辊子或喷涂设备来涂敷涂料。模版可用来获得详细的空间图案。还可以通过胶版印刷方法来涂敷涂料。这些荧光和磷光涂料可通过IR、可见光或UV辐射来激发。在自发光的涂料中，激发源为与涂料混合的放射性材料(不包括镭)。 
2.重力沉降
沉降是众所周知的方法，并且在文献中也有评述。例如参见Pringsheim&Vogel的Luminescence of Liquids and Solids(液体和固体的发光)，Interscience Publishers，1946，NY，第144&145页；Hopkinson R.G.的An Examination of Cathode Ray tube characteristics(阴极射线管特性的检验)，Journal of the Institute of ElectricalEngineers，第13卷，第IIIa部分，No.51946，第779-794页；Donofrio&Rehkopf的Screen Weight Optimization(屏幕重量优化)，Journal ofthe Electrochemical Society，Vol.126，No.9，1979年9月，第1563-1567 页；Technical Information Booklet CM-9045，Method of SettlingPhosphor Slides(使磷光体滑动沉降的方法)，GTE Sylvania，3/82.例如，在沉降室中利用磷光体、1％醋酸钡溶液(水溶液)、PS-6硅酸钾和去离子水的混合物可以实现磷光体滑动沉降。一种配方是将34ml、1％的醋酸钡加入沉降室中。在1996年关于磷光体屏幕的SID研讨会中，N.Yocom论述了用于沉降和以铝处理荧光屏的九个步骤，即1.在面板上沉降磷光体，2.轻轻倒出并用虹吸管吸出液垫(liquid cushion)，3.对经沉降的屏幕进行干燥，4.烘烤屏幕，5.重新将屏幕弄湿，6.在水的顶部涂覆镀膜材料，7.除水，8.抽空并蒸发铝层，9.烘烤屏幕。 
3.涂浆
涂浆方法使用含有磷光体的浆料以在屏幕表面上形成磷光体层。例如，参见Sony公司于1986年3月25日提交的、发明人为Tatayama，Yamazaki，Kato&Tashiraa的第86302192.9号欧洲专利申请。其中的一种配方是利用100g磷光体，0.6g Aerosil(氧相二氧化硅)，5g PVA(聚乙烯醇)，0.5g ADC(重铬酸铵)以及100g水以形成所述浆料。然后将所述浆料沉积在CRT屏幕面板表面的中心附近，并对该面板进行转动和倾斜用来使所述浆料分散在面板的内表面上。级联浆***可用于老化作用，其中玻璃基底侧上的硅酸盐浓度被设置为高于电子枪侧上的硅酸盐浓度。 
4.喷粉
用于形成荧光屏的各种喷粉方法是公知的。Hopkinson R.G.在Journal of the Institute of Electrical Engineers，第13卷，第IIIa部分，No.51946；第779-794页的“An Examination of Cathode Ray tubecharacteristics(阴极射线管特性的检验)”中，描述了一种喷粉方法，其中将磷光体喷射到湿的或干燥的粘合剂中。在另一实施中，可通过使磷光体落到或喷到备好的表面上来进行喷粉。在喷粉方法的另一实施中，可以在涂覆了适当的例如硅酸钠的粘合剂的屏幕面板上，透过筛子或薄纱布搅动磷光材料。在1962年3月13日授权的、题为“Methodof Forming Patterns(形成图案的方法)”的第3,025,161号美国专利了 一种喷粉方法，其中在曝光之前，通过干粉喷射***将磷光体更为有力地喷射到湿的光刻胶上。另外，将磷光体撒在光照变粘的被涂覆的干燥表面上，并进行UV曝光以使涂层变粘。表面涂层的粘性使得在曝光区域中的磷光体附着到表面上。参见Monogaki，Tomita，Nishizawa，Akagi&Kohasji的“Dry Process for Phosphor Screen Fabrication of Multicolored Cathode Ray Tubes(彩色阴极射线管磷光屏制作的干燥过程)”，日文版Research&Development，1984，第50-55页。 
5.压缩沉降
荧光屏也可以通过压缩沉降磷光体的方法来制作。例如，参见OkiK.&Ozawa L.的A phosphor screen for high-resolution CRTs(用于高分辨率CRT的磷光屏)，Journal of the SID，5Vol.3，No.2，1995年9月，第51-57页，其描述了应用普通沉积技术的沉降以及机械压床的应用以减少在高分辨率用途的屏幕中的空隙。 
6.薄膜屏幕的蒸发或溅射
高分辨率屏幕可通过在基底上蒸发或溅射磷光体来的方法制作。例如，将ZnGa2O4磁控溅射到BaTiO3陶瓷片上的方法已被用于薄膜电致发光装置。真空蒸发方法已被用来将薄层磷光体沉积在基底上，例如SrS:Ce，Cl，Ag，Mn层。 
7.丝网印刷
荧光屏还可以通过丝网印刷技术来制作。在某些实施中，使用绷紧的、类似于弹簧的布或金属丝网，并且在待涂覆的基底上具有由漆封住并对准的区域。然后将混合浆透过丝网上所选的区域机械压制到基底上，并且在涂敷了磷光体膏之后该丝网弹回到初始位置。通过丝网上图案的照相印刷，能够丝网印刷出非常精致的图案。Morikawa等人在1992年论述了一种采用印刷方法加上屏幕压缩、用来获得更平滑且更好老化的屏幕。这种压缩方法允许制造商获得更高的组装密度。参见Morikawa，Seko，Kamogawa&Shimojo.的“Study to Improve FloodBeam CRT for Giant Screen Display(改进用于大屏幕显示的泛光束CRT的研究)”，Japan Display′92，第385-388页。 
8.脉冲激光沉积
可将激光脉冲导向目标材料并将目标材料沉积在屏幕上。Greer等人在1994年报告了一种用在头戴式显示器(HMD)中的荧光屏的脉冲激光沉积(PLD)。参见Greer.J.A.等人，P-53Thin Film PhosphorsPrepared by Pulsed-Laser Deposition(由脉冲激光沉积法制备的薄膜磷光体)，SID 94Digest，第827-830页。将波长为248nm的光栅激光器用来扫描钇铝镓石榴石磷光体目标，并通过烧蚀作用将这些材料沉积到蓝宝石基底上。据报导，屏幕生长速度达到每小时1微米且屏幕厚度达到8微米。 
9.离心沉积
可将悬浮在溶液中的磷光体通过离心作用沉积到屏幕上。例如，参见Mezner，L. Z.，Zumer，M.，Nemanic，V.的Centrifugal Settling ofHigh Resolution 1-in CRT Screens(在CRT屏幕中的高分辨率的离心沉降1)，SID Digest 1994，第520-522页。已采用这种方法制作了CRT屏幕，其中稳定的磷光体悬浮由精细磷光体粒子(尺寸小于5微米的粒子)、粘合剂、电解液制备，在某些情况下也采用分散剂。在某些实施中，可以将离心机的沉降设置为两分钟3000rpm到三分钟4000rpm。采用平均粒度为1.9微米的P20磷光体，可得到用于5KV电子的、最佳屏幕重量约0.6mg/cm2的屏幕。在题为“Preparation of P43Suspension and Screen-Quality Evaluation in CRTs(P43悬浮液的制备及CRT屏幕质量的评价)”(SID′97vol 28，第440-443页)的出版物中，据报导，一种包括(1.8微米)P43磷光体、醋酸钡、硅酸盐和表面活性剂的悬浮液被用于离心沉积过程，用来得到良好的电子老化，屏幕重量为1.0mg/cm2、屏幕厚度约为5颗粒直径且阳极电压为5KV。 
10.电泳和阳离子电泳涂覆
电泳和阳离子电泳磷光体涂覆可以用来制作高分辨率荧光屏。Schesinger描述了一种电泳涂覆过程，其中将导电镀膜玻璃面板置于磷光体、电解液和金属阳极的溶液中(离面板约两英寸)。参见Schesinger等人的Design Development and Fabrication of Ultra High-Resolution Cathode Ray tube(超高分辨率阴极射线管的设计发展 和研制)，Technical Report ECOM-00476-1969年2月，第64-72页。当20毫安的直流电流通过溶液时，荧光屏被沉积在阴极。1997年5月，来自Electro Plasma的Schermerhorn、Sweeney&Wang和来自Samsung的Park、Park and Kim讨论了通过利用金属化的凹进区或空穴，对于等离子体显示屏应用彩色磷光体的电泳沉积。J.M.Kim等人的Development of4-in.Full Color FED(4英寸全彩FED的发展)，Devices SID97Digest，第56-59页；J.D，Schemerhorn等人的A Groved Structure for a Large High，Resolution Color ACPDP(用于较大高度的高分辨率颜色ACPDP的开槽结构)，SID97Digest，第229-232页. 
11.喷涂
可以通过将湿的或干的磷光体喷涂在基底上以形成荧光屏。可以依照基底的距离和其它的限制，将喷漆枪的喷嘴改为以各种喷涂角度进行喷涂。压力壶被用在各种喷涂***中以保持对喷涂枪的恒定压力。在干燥***中，将干的磷光体喷涂在屏幕面上，该屏幕表面由粘性粘合剂涂覆。湿的和干的粘合剂都可使用。在湿法喷涂中，可以使用有机粘合剂，如硝化纤维或PVA。还可以使用在UV辐射下能够变粘的粘合剂。 
11.静电喷涂/喷粉
荧光屏还可通过利用磷光体喷涂或喷粉过程来制作，其中对磷光体充电，并抵靠已充电的屏幕表面吹送该磷光体。然后将磷光体固定以进行进一步处理。1995年12月19日授权的、题为“CRT developing apparatus(CRT的改进装置)”的第5,477,285号美国专利描述了这样一个过程，其中静电枪用于对该磷光体进行充电，然后应用漏斗、螺丝钻将磷光体馈送到面板以将材料从漏斗传送到文氏管腔中。文氏管腔将带电的磷光体分散于面板上的潜在图像。 
12.带传动
在带传动方法中，将磷光体涂覆在带基上，所述带基具有用于容纳磷光体的层。磷光体层之下为释放层，而将磷光体和粘合剂压到基底上。将带基除去后便留下了磷光体和粘合剂。例如，参见N.Yocom-1996SID Seminar on Phosphor Screening。 
13.反应沉积
气相反应过程可用于制造磷光体层，例如ZnS磷光体层。例如，参见D.A.Cusano的Cathodo-，Photo-，and D.C-，Electro-luminescencein Zinc Sulfide Layers(硫化锌层中的阴极射线致发光、光致发光以及直流致发光、电致发光)。Kallman&Spruch Wiley&Sons1962年出版的Luminescence of Organic and Inorganic Materials(有机及无机材料的发光)，第404-522页。待涂覆的基底可加热至400-700℃。例如，在制作基于ZnS:Mn的荧光屏时，原料Zn，ZnCl2，MnCl2和H2S在形成磷光体层的过程中被不断地提供。此过程也可用于制作电致发光屏幕。 
14.反应蒸发
据报导，反应蒸发方法也用于制作屏幕。通过反应蒸发过程已经形成了Y2O2S:Eu的透明薄膜，其中使用电子束枪将金属钇蒸发到基底上，并在加热一坩埚的EuCl2粉末的同时引入激发的SO2。参见Daud，Futaki，Ohmi，Tanaki&Kobayashi的Transparent Y2020S:Eu3+phosphor thin films grown by reactive evaporation and their luminescentproperties(通过反应蒸发生长的透明Y2020S:Eu3+磷光体薄膜及其发光特性)，Journal of the Society for Information Display(SID)，VoI 4，No 31996，第193-196页。 
15.RF(射频)溅射及离子注入
在用于形成荧光屏的RF溅射及离子注入方法中，活化剂离子被注入。在N.M.Kalkhoran等人的Luminescence Study of Ion-Implanted，ZnGa2O4Thin Films on Flexible Organic Substrates(在有机柔性基底上离子注入的ZnGa2O4薄膜的发光研究)，SID′97Digest，第623-626页中，射频溅射被用来形成薄膜电致发光屏幕，其中在具有Mn、Eu的柔性聚酰亚胺基底上注入ZnGa2O4薄膜以得到绿色及红色磷光体屏幕。未掺杂的主体材料用于蓝色屏幕。 
16.金属有机化学气相沉积(MOCVD)
金属有机化学气相沉积(MOCVD)可用于制作荧光屏。例如，Smith  等人在“Crystalline-As-Deposited  CaGa2S4:Ce  via  Low Temperature Metal Organic Chemical Vapor Deposition(通过低温金属有机化学气相沉积的、沉积有晶体砷的CaGa2S4:Ce)”，SID Digest1995，Vol.XXVI，第728-731页中，报导了用于制造具有CaGa2S4:Ce磷光体的屏幕的MOCVD过程。将钙金属有机物以称为Ca(thd)2的Ca(2，2，6，6-四甲基1-3，5-庚烷)2形式使用。在反应器压力从1到10托(Torr)的氩载气和H2S中应用Ca(thd)2沉积CaS。基底为玻璃、硅和在400-600℃涂覆的EL基底。Ga2S3和CaS的形成物与Ce(thd)4化合以获得CaGa2S4:Ce磷光体。 
17.原子层外延
已将原子层外延技术用来形成交流电薄膜电致发光显示器的荧光屏。参见John Wiley&Sons于1997年出版的Lindsay McDonald和Anthony Lowe的Display Systems(显示***)，第195和196页。将基底加热到高温(500℃)并曝光于低压化学前体(precursor)以形成屏幕层。例如，Ze和Mn可用作部分用于形成ZnS:Mn层的前体。该反应器是真空的并引入了硫。然后开始所述外延循环以形成所述屏幕层。 
在本申请中描述的用于屏幕的磷光材料可以制备为纳米级磷光体粉，其中该磷光材料为500nm或以下的纳米级粒子或颗粒，以提供增强的光转换效率。这些纳米级磷光体粉的制备可通过形成包括磷光体前体的溶液或浆，然后烘烤包括磷光体前体的溶液或浆的固体残留物来完成。以纳米级粒子或颗粒形式存在的磷光体前体的尺寸小于500nm，优选为200nm或更小，更优选为100nm或更小，更进一步优选为50nm或更小，最优选为10nm或更小。因此，所述纳米级粒子的平均粒径的范围是1nm到500nm，优选为2nm到200nm，更优选为2nm到100nm，进一步优选为2nm到50nm，最优选为3nm到10nm。所述前体的纳米级粒子也优选具有统一的尺寸分布，其变化范围为例如10％或更少。全部内容通过引用而并入本文的第6,576,156号美国专利，描述了纳米级磷光体粉及制作工艺的示例。在一个实施中，可以制备纳米级磷光体粉的方法为：(1)形成包含磷光体前体的纳米级粒子的溶液或浆，(2)烘干所述溶液或浆以获得残留物，(3)烘烤所述残留物以形成纳米级磷光体粉。 
适合在本申请的装置中使用的屏幕可包括一种或多种磷光材料，用来形成夹在两个分色层D1和D2之间的荧光层，以接收穿过第一分色层D1的激发激光，并且从该荧光层发出的彩色光通过第二分色层D2从屏幕射出。将第一分色层D1设计为用来传输例如UV光的激发激光并反射可见光。将第二分色层D2设置为对第一分色层D1的补充：传输可见光并反射例如UV光的激发激光。这种具有两个分色层D1和D2的屏幕设计能有效地将例如UV光的激发激光限制在所述荧光层内，以使得在穿过该荧光层后未被吸收的激发光经第二分色层D2反射，以继续与所述荧光材料相互作用-以提高该激发光的利用效率。此外，由荧光层发出的、原本趋于朝着各个方向发出的可见光，由第一分色层D1导向观众所观看屏幕的观众面，而不会漏向该屏幕的背面。因此，发出的光的总体利用效率及屏幕的亮度均得到了提高。 
图27A和图27B示出了两个基于上述屏幕设计的示例。基底被设置用来支承两个分色层D1、D2及荧光层。图27A示出了表面入射结构的示例，其中基底位于第二分色层D2一侧，且发出的光穿过该基底从屏幕射出。这种结构对于例如UV光的激发光提供了更好的传输性能，对该激发激光的最低背反射，并使该基底侧用作用户界面侧的护罩。图27B示出了基底侧入射结构中的示例，其中基底位于第一分色层D1一侧，且入射光穿过该基底进入屏幕。在一个示例中，UV激光可约为405nm左右。第一分色层D1反射波长大于430nm的可见光，并传输波长小于415nm或400nm的UV光。在此示例中，第二分色层D2反射波长小于415nm或400nm的UV光，并传输波长大于430nm的可见光。抗反射(AR)涂层可用来进一步提高屏幕的效率。基底侧入射结构允许基底被处理为可形成光学衍射或“动力”元件(例如菲涅耳透镜)，并向观众侧提供更好的彩色光传输。可将硬保护表面形成在屏幕的观众或用户侧以保护屏幕。 
表2 
Figure BSA00000526348900591
Figure BSA00000526348900601
表2示出了6层屏幕的示例，其中S表示基底，一种或多种磷光体被用来形成荧光层，漆器层(L)或其他封装层用来保护全部屏幕结构免受触摸和环境条件的影响。基底可由塑料或玻璃材料制造，该材料能够传输可见光谱范围的光，例如，400至800nm。 
图27C示出了第一分色层D1的示例性透射谱。图27D示出了磷光体的吸收和发射谱，该磷光体可用作荧光层的一部分。磷光体层可以是当由紫或紫外光源激发时能够发出荧光的条纹磷光体。图27E示出了第二分色层D2的透射谱。图27F进一步示出了抗反射涂层的反射谱，该抗反射层能够提高例如在400到800nm的范围内的可见光的传输。 
在图27A和27B中，可将黑色矩阵形成在磷光体层中以分开两个相邻的磷光体条纹，并减少一个彩色像素内的两个相邻子像素之间、以及两个相邻的彩色像素之间的边缘的模糊，其中这个示例中的每一彩色像素均包括红色、绿色和蓝色子像素。这种设计可以用来提高屏幕的分辨率和对比度。所述黑色矩阵包括吸收或反射壁以包围每一个条纹的磷光体区域，以限制磷光体发出的光散布到邻近的磷光体内，该邻近的磷光体发出不同颜色的光。这种像素化可通过在基底上旋转涂覆光刻胶并刻蚀出所需的子像素几何构型而完成，该像素几何构型由相应的磷光体通过丝网印刷而提供。所述黑色矩阵的形状可仅为纵向形状或为正方形(即竖直或水平线)。 
由于光束扫描模块的扫描作用，上述***中的激发激光，例如激光矢量扫描仪显示器和激光视频显示器，可以以某一角度进入屏幕的荧光层以扫描越过屏幕的激发光束。这个入射角度随所述激光的进入位置而变化。所述激光的方向应该尽可能接近荧光层的法线方向以提高图像质量。在一个用于控制所述激光到荧光层的入射角的实施方式中，可在屏幕的进入处设置一个光学机构，用来将入射激光束垂直或 接近垂直地导向屏幕。实现这种光学机构的一个示例性方法为使用菲涅耳透镜，将该菲涅耳透镜构造为屏幕的层以使入射激光接近垂直地射向屏幕。 
图28示出了具有菲涅耳透镜层的屏幕示例，该菲涅耳透镜层形成于屏幕荧光层的进入侧。所述菲涅耳透镜是在介质基底中形成的，该基底可由例如玻璃或塑料的材料制造。例如，丙烯酸塑胶材料可用于形成所述菲涅耳透镜层。可采用间隙，或者指标不同于菲涅耳透镜层的光学材料，以产生从菲涅耳透镜到屏幕下一层的折射率的差异。其它的层也可形成在屏幕中，例如位于屏幕入口表面处、用于接收激发激光的抗反射层，以及位于荧光层的激光进入侧的分色过滤层D1。此外，封装层、屏幕增益层、对比度增强层及第二分色层D2(阻挡UV)也都可以设置在屏幕中。在这个示例中，将第一分色层D1设计用来传输波长从405nm到410nm的光，透射率约为99.75％，且反射波长从440nm到410nm的可见光，反射率约为95％；将抗反射层设计用来传输波长为405nm的UV光，透射率约为99.75％。将屏幕增益层设计用来光学地提高屏幕的亮度和视角，该屏幕增益层可包括：具有透镜元件的双凸层、衍射元件的衍射光层、具有全息元件的全息层、或者这些或其他结构的组合。对比度增强层可包括在每一子像素中的颜色选择性吸收色素，用来吸收背景光并传输该子像素颜色的光。封装层、屏幕增益层、对比度增强层和UV阻挡层D2的顺序可随屏幕设计而改变。 
图29示出了图28中的菲涅耳透镜层的作用。菲涅耳透镜具有菲涅尔圈并能被配置用来通过光学衍射、折射或两者共同作用以改变入射激光的方向。菲涅耳透镜可为用于入射扫描激光的远心配置。由于菲涅耳透镜用来将以任何入射角入射的激光改变为约以法线方向进入屏幕，所以菲涅耳透镜可位于屏幕荧光层的激光入射侧的不同层位置。 
图30示出了基于图28中设计的屏幕的示例，其具有不同层上的额外细节，例如黑色矩阵层在不同磷光体的子像素之间具有用来减少颜色的混合或串扰的“黑色”分隔器，用于提高亮度和增加视角的增益层，以及用来减少环境光向观众的反射的对比度增强层。不同荧光 区域间的黑色分隔器用来部分地将相邻的荧光区域的混合分开并可以以各种结构实现。在一个示例中，分隔器可为光学反射性的，以反射在荧光区域内于大角度发出的彩色光，因此这些分隔器可用作“导光管”以改善每一发出荧光的区域的方向性。该分隔器也可为光吸收剂以吸收于大角度发出的彩色光。分隔器可为形成于不同磷光体区域边缘的物理凹槽。 
图31进一步示出了具有两个分色层的屏幕示例，其中用于不同颜色的不同磷光体形成于不同的层并且彼此不重叠。如图所示，每一层均包括被构图的、用于一种颜色的相同磷光体的磷光体区域，以及具有填充材料的非磷光体区域。用于减少颜色串扰的分隔器可与彩色磷光体一同物理印刷，或包含在单独的层内。荧光层的多层结构可以以各种结构实现。例如，主基底可用于支承不同的磷光体，其中将非重叠的磷光图案涂覆在该基底的任意一例上。这种磷光体层的设计允许分别制作不同的磷光体层并将其层压在一起，例如使用合适的光学粘合剂或光学压敏薄膜。 
图32示出了形成在不同磷光体条纹之间的侧壁反射体条纹的示例，其用来将不同的磷光体条纹物理地分开，从而由不同磷光体发出的不同颜色的光可被光学地分开，以减少颜色混合或串扰。在这个示例中，提供了基底并且在该基底上形成有不同的磷光体条纹。将基底设置为具有凸起的壁或凸出部分以将该基底表面物理地分为不同的条纹，并且在将磷光体涂敷进该条纹的过程中，该基底也能提供用于控制磷光体数量的控制装置。所述凸出的壁阻挡两个相邻的不同颜色的磷光体条纹间的串扰。 
应用在屏幕中的上述分色层可以以各种结构实现。对于大屏幕显示器，可能需要这种分色层由相对低廉的材料和相对简单的方法制造。通过控制层的折射率及物理厚度值，可将多重介质层设计用来构造各种波长选择性的光学滤波器。例如，可将多层折射率高低交替的介质层设计用来实现所需的波长选择性的反射和透射谱。可将两种不同的多层板料用作本申请所描述的UV磷光体彩色屏幕的D1和D2分色层，例如，图27A到图32中的设计。 
例如，可将多张具有不同折射率的薄膜层压或融合到一起，以建造出作为D1或D2分色层的合成板。在某些实施中，可将多层具有不同折射率的两种不同材料交替地放置以用于形成作为D1或D2的合成薄膜叠层。在其它的实施中，可将三种或更多具有不同折射率的不同材料层叠在一起以形成作为D1或D2的合成薄膜叠层。这种用于D1层的合成板基本上为光干涉反射镜，其传输用来激发磷光材料的激发光(如UV光)，该磷光材料发出有色的可见光，并且该反射镜反射有色的可见光。用于D2层的合成板可为D1层的补充：传输磷光体发出的有色可见光并反射激发光(如UV光)。这种合成板可由有机、无机或有机和无机合成的材料形成。所述多层合成板可为刚性或弹性的。弹性的多层合成板可由聚合物、非聚合物材料、或聚合物和非聚合物材料组成。在题为“Method for forming a multicolor interference coating(形成多色干涉涂层的方法)”的第6,010,751号美国专利以及题为“Retroreflective articles having polymer multilayer reflective coatings(具有聚合物多层反射涂层的回射物)”的第6,172,810号美国专利中，二者的全部内容通过引用并入本文，公开了包括聚合物和非聚合物材料的示例性薄膜。用于这种合成板的全聚合物结构可提供制造和成本效益。如果在干涉滤波器中使用具有高的光传输及大的折射率差距的高温聚合物，那么可以生产出既薄又非常柔软的环境稳定的滤波器以满足短通(SP)和长通(LP)滤波器的光学需要。特别是，在题为“Color shifting film(颜色转换薄膜)”的第6,531,230号美国专利中公开的复合多层干涉滤光器，可在低成本制造的情况下，提供精确的波长选择以及大面积的滤波器薄膜。第6,531,230号美国专利的全部内容通过引用而并入本文。使用具有高折射率差距的聚合物对允许构造非常薄的高反射镜，该高反射镜是独立的，即没有衬底，但仍易于被处理以用于构造大屏幕。这种合成板在功能上为一块多层光学膜(MOF)并包括，例如，交替的PET(聚酯)层及共PMWA层，以具有适于本申请的屏幕应用的法线入射反射带。例如，可将由3M公司的多层聚酯基片制造的增强镜面反射镜(ESR)配置用来生产用于本申请所需的分色反射和透射带。在题为″Method for making multilayer  optical films having thin optical layers″(制造具有薄光学层的多层光学薄膜的方法)的第5,976,424号美国专利，题为″Biphenyl derivatives for photostabilization in pulsed optical darkening apparatus and method″(用于脉冲光学暗色装置与方法中耐光性的联苯衍生物)的第5,080,467号美国专利，和题为″Backlight system with multilayer optical film reflector″(具有多层光学薄膜反射镜的背光***)的第6,905,220号美国专利中，描述了多层薄膜各种特征的示例，上述三项专利的全部内容通过引用而并入本文。 
图27A和27B中屏幕的激光入口侧的分色层D1，可由分别形成在不同磷光体条纹上的圆柱形聚焦透镜层代替。每一面向磷光层的透镜表面均涂有反光镜，但在该透镜中心具有窄的开口或狭缝孔径用来使激发激光通过并进入磷光体层。柱面透镜和开口狭缝孔径的组合操作使激发激光传输到荧光体层，同时将大多数从磷光体层发出的光反射回磷光体层。反射光包括激发激光及由磷光体层发出的光。因此，柱面透镜和开口狭缝孔径提供了图28和30示出的分色层D1和屏幕增强层的功能。 
图33示出了这种屏幕的一个示例，其中将以反射涂层涂覆的、具有开口狭缝孔径的透镜层放置用来覆盖所述荧光层。透镜层中的每一透镜均为柱面透镜并沿着其相应的磷光体条纹延伸，且其形状为月牙形。在某些实施中，可将折射率匹配材料填充在透镜和磷光层之间。将每一柱面透镜配置为使入射光聚焦于形成在透镜出射表面上的狭缝孔径。所述狭缝孔径和在面向磷光体层的透镜表面上形成的反射面的组合，允许传输UV激光并反射由磷光体发出的可见光。一小部分由磷光体发出的光可能击中狭缝孔径，因而无法由反射面反射。然而，由这小部分光造成的光学损失很小并可忽略不计，因为由磷光体发出的光的能量空间密度很小，并且相比于每一子像素中反射面的总面积，每一狭缝孔径的总面积也很小。同样，透镜阵列、狭缝孔径和反射面的组合提高了图像亮度，并得到了高屏幕增益以及简单而廉价的结构。 
上述透镜阵列、狭缝孔径和反射面的组合可通过不同的制造工艺在各种结构中实现。现在描述某些实施的示例。 
图34A和34B示出了基于三层结构的透镜阵列组合的示例性设计。批级处理(batch level process)可用于制造基于这种设计的结构。如图所示，将承载层设置为中间层以承载一侧的透镜阵列层以及另一侧的反射镜阵列层。所述承载层对于激发激光是光学透明的并且允激发激光从其中传输。所述透镜阵列层由对激发激光透明的材料制造，并包括与所述荧光体条纹的方向平行的柱面透镜阵列。每一柱面透镜均具有凸面以将入射激发激光聚焦到反射镜阵列层中的相应狭缝孔径。反射镜阵列层由对所述激发激光透明的材料制造并且包括一排圆柱形反射镜，该反射镜具有分别与所述承载层另一侧的柱面透镜空间对准的凹入的反射面。在每一圆柱形反射镜的反射凹面中心或其附近处，沿着反射镜的轴向形成有狭缝孔径，以将反射凸面分成两部分。承载层另一侧上的相应柱面透镜的几何形状和尺寸以及透镜和狭缝孔径间的间距，被设计为用来将入射的激发激光束聚焦到该狭缝孔径上。 
在其它的实施中，可将所述指定的承载层从屏幕结构中除去。例如，可将基底或板处理用来单片地制造光学元件，例如一侧为透镜阵列而另一侧为反射镜阵列，而无需将透镜阵列层、承载层和反射镜阵列层分开。可通过对基底或板压纹或压印以形成所述光学结构，或者通过模具的挤压工艺来形成这种单片结构。 
凸透镜表面和反射凹面的几何形状在某些实施中可能不同，而在其它的实施中可能相同。为了简化制造模具及制造过程，凸透镜表面和反射凹面可为相同的曲面，因而可利用压纹或挤压制造工艺、由相同的菱形旋转标准模型生产。凸透镜表面或反射凹面可被设计为任意适当的表面几何形状，该几何图案能够在狭缝孔径处产生足够小的焦斑。表面形状的示例包括，但并不限于：球面，双曲面，抛物面，椭圆面和椭球面。简单的球面可足以用于很多应用。 
用于透镜阵列层和反射镜阵列层的材料在某些实施中可能相同，而在其它的实施中可能不同。各种塑胶材料、高分子材料和玻璃材料可用于透镜和反射镜阵列层。承载层可为柔性层或刚性层。适于柔性承载层的材料的示例包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚碳酸酯(PC)，聚丙烯，聚氯乙烯(PVC)和其它的塑胶及高分子材料。在制造过 程中，将用于透镜和反射镜阵列层的材料涂在承载层上并且制作为所需的几何形状。举例来说，辐射固化树脂，例如UV固化聚合物，对透镜和反射镜阵列层来说都可使用。当将树脂涂在承载层上时，将该树脂暴露于UV辐射光束，从而固化。 
对于图34A和34B中的设计，一个技术挑战是柱面透镜和其对应的狭缝孔径间的对准。参照图33中的示例，将入射激发激光束聚焦到狭缝孔径上以使其穿过凹面并尽量减少任何的光损失。如果通过透镜的激发激光束的聚焦位置与其相应的狭缝孔径的中心位置间未对准，那么部分激发激光束将由该狭缝孔径阻挡。因为激发激光束被聚焦，所以该激光束的能量密度在狭缝孔径或其附近处可能相对较高，因而与所述未对准相关的光损失可能相当大。因此，相关彩色像素的亮度将受到损害。在很多用于制造图34A和34B示出结构中的透镜和反射镜阵列层的批级加工程序中，分别在制造工艺的不同阶段制造不同的层。因为错误可能在每一个制作步骤中发生，并可能在同一制造步骤中从一个位置到另一个位置的过程中发生，所以无法保证所述凹面的反射涂层上的狭缝孔径与其相应透镜的聚焦位置对准。此外，由于制造中的不完善，在透镜阵列层内不同透镜的几何形状和尺寸可能会彼此不一致。不同彩色像素的光学损失的差异会引起穿过屏幕的亮度不一致，因而显著地降低显示器的图像质量。因此，不同彩色像素间的差异可能使得在所有彩色像素中***且统一地控制上述对准这一希望成为泡影。 
在图34A和34B中示出的屏幕及本申请中描述的其它设计的大规模生产中，通常是在***的控制流中对制造过程进行批级控制并实施，以使其高效且节省成本，并确保质量的一致性。这种成批处理和***控制的特征在于，可在制造工艺中防止对不同像素进行的处理不同。针对在屏幕制造过程中存在这些及其它的技术问题，所以在***控制的批级制作流程中，开发了一种允许每一单独彩色像素中的透镜和狭缝孔径间自对准的制作工艺。在所述工艺中，所有彩色像素中的透镜和狭缝孔径分别被单独并自动地对准，在制造过程中无需对不同的像素进行单独处理或操作。图35A到图35F示出了这种自对准制造 工艺的一个实施。 
图35A示出了在制作期间屏幕的结构，此时在所述承载层一侧的透镜阵列层的制作已经完成。而在所述承载层另一侧的反射镜阵列层的制作部分完成，此时用于反射镜的凹面已经完成，但反射涂层和狭缝孔径尚未形成。下述用于形成反射涂层和狭缝孔径的光刻工艺，利用透镜阵列层中已形成的透镜进行曝光，从而为单独彩色像素中的自对准作准备。 
在完成图35A中的结构之后，将光刻胶层形成在反射镜阵列层中的裸凹面上。如图35B所示，与采用单独的曝光***和掩模以对光刻胶进行曝光不同的是，在此将已经形成在承载层另一侧的透镜阵列层中的透镜用作“掩模”，以分别对每一像素的凹面中的光刻胶层进行曝光。如图35C所示，将多束平行激光束(例如UV光束)以垂直或基本垂直于透镜阵列层平面的方向导向透镜阵列。在不同的像素中，这些光束分别由透镜单独聚焦到其相应的涂有光刻胶的凹面上。可选地，可采用单个光束来扫描整个阵列，从而每次对一个元件进行曝光。因为每一透镜均用于聚焦对其自身像素中的光刻胶进行曝光的光束，所以该光刻胶曝光部分的位置自动地与该透镜对准。特别的是，无论透镜彼此是否相同，这种对准在每一像素中都被实现并用于透镜阵列层中的每一单独透镜。这种处理的另一特征是光刻胶层可以不均匀。 
以下如图35D所示，例如通过化学溶液将未曝光的光刻胶洗掉而将其除去。随后，将例如铝层或其他金属层的反射层沉积在裸的凹面上，和其余已曝光的光刻胶区域的顶面上(图35E)。最后，如图35F所示，将已曝光的光刻胶区域同其顶面上的反射材料一起除去，以在在每一凹面中的反射面中形成狭缝孔径。因为每一已曝光的光刻胶的侧面区域是暴露的并且未被所沉积的反射材料覆盖，所以这个去除过程可通过，例如将反射镜阵列层浸入可将已曝光的光刻胶反应或溶解的化学溶液中来完成。图34A和34B示出了完成上述过程之后的所述结构的特征。 
用于形成所述光学狭缝孔径的另一可选处理是激光消融处理，其中将功率足够大的激光束用于消融反射材料，例如反射镜层的金属材 料，以形成每一狭缝孔径。与上述光刻处理中的曝光处理类似(其中透镜阵列被用于将曝光光束聚焦到光刻胶层上所需的聚焦位置)，透镜阵列层中的透镜可用于对消融激光束以自对准的方式进行聚焦。参照图35B，作为在反射镜层中的裸凹面上形成光刻胶层的替代方式，将例如金属层的反射层沉积在反射镜层中的裸凹面上。下面在如图35C所示的相似方式中，一排平行消融激光束由透镜阵列层中的透镜引导并聚焦到反射层的聚焦位置上，通过消融掉位于聚焦位置的反射材料以形成狭缝孔径。可选地，单个消融光束可用于每次处理一个单元以在反射镜层中形成狭缝孔径。举例来说，波长稍长于用于曝光所述光刻胶层的UV光源成像激光、具有足够高的能量密度的激光可用于消融薄的金属反射镜以形成狭缝孔径。作为一个更具体的示例，532nm的绿光激光可被用作消融层以形成狭缝孔径。这种消融处理将透镜阵列层中的光学双凸透镜用作自对准工具，以对一条或多条消融激光束进行对准和聚焦，并且去除了上述光刻处理中的一些过程。因此，不需要任何光掩模、曝光、以及后续步骤。狭缝孔径的缝隙宽度可通过控制消融激光束来控制，包括例如，调整消融激光功率、激光束的准直和光束孔径。 
可将图34A和34B中的屏幕结构进一步处理以增加平行的磷光体条纹。反射凹面与相应的磷光体条纹之间的空间可以是空的，或者由光透明的填料材料填满。这种光学填料允许光从反射面传播到磷光体并且其可具有平的表面，磷光材料可印在该表面上。图36示出了这种设计。在这种和其它的在磷光体条纹和反射凹面间具有光学填料的设计中，该光学填料材料可以是光学透明的但并不需要完全透明。多种材料可用作该光学填料。例如，光学填料可为UV光固化聚合物或热固化聚合物，其中首先将该填料填满由所述凹面和分隔器的脊部形成的半圆柱形储存单元，然后将其固化。所述光学填料可填充至反射镜脊部的平面或低于反射镜脊部的平面，以使该脊部作为光分隔器用来限制条纹间的串扰。所述脊部可以是光学反射或光学吸收的，以将相邻的磷光体条纹更好地隔离。例如，所述脊部可由黑色墨水或其它光吸收材料涂黑，以减少磷光体条纹间的光串扰。在一个实施中，在丝 网处理过程中，可将光学薄膜在墨辊上滚动。在另一实施中，可首先将例如粘合剂的粘性材料涂于脊部，然后可在粘性材料上涂敷例如碳黑粉末的黑色墨粉。其后，可将粘合剂固化以粘合黑色粉末。在另一实施中，可类似于激光打印机或复印机地将黑色墨粉涂于脊部。 
图37示出了光学填料的另一种设计，其中光学填料的暴露面不是平面而是凹面，用来形成弯月面以改进两个相邻条纹间的光隔离。图38示出了一种屏幕设计，其中将凹的磷光体条纹涂于图37中光学填料的凹表面以形成最终的屏幕。 
图39示出了一种屏幕设计，其中磷光体条纹形成在脊部之间，而在反射凹面之间不存在光学填料材料。在这种设计的一个实施中，可将磷光层沉积在脊部的内侧壁上，其中该脊部用作光分隔器以尽量减少串扰(位于边界的光色混合)。磷光体条纹的底面可以是平面也可以凹面。 
磷光体条纹可通过多种方法沉积。技术示例包括，例如与透镜阵列和反射镜阵列层配准的“磷光体墨水”的丝网印刷，具有分布式UV光源以有选择地选取磷光体粉的选择性UV方法，以及静电检取。用于磷光体沉积的喷墨印刷能够以多种方式实现。在喷墨印刷的一个实施中，磷光体“墨水”通过将UV固化粘合剂与磷光材料混合而生产，并通过具有选定尺寸(例如约80μm)的喷墨喷嘴孔喷射，以将磷光体墨水印在表面上。为了将用于印刷所述磷光体墨水的喷墨喷嘴适当地放置于反射镜层中的反射镜处，可以从透镜阵列层一侧照亮屏幕，并将光探测器放置在反射镜层一侧上，用以追踪穿过每一反射镜中的光学狭缝而形成的明亮的传输线。当喷嘴将磷光体墨水喷进每一反射镜腔时，与喷墨喷嘴相连的伺服机构可用来根据由光探测器探测的透射光，将喷嘴放置在适当的位置。这种沉积磷光体的方法可用来实现量控制的灵活性，以及反射镜层的每一反射镜中磷光体层的轮廓形状的灵活性。在此过程中，喷墨喷嘴不直接与反射镜表面接触。这种非接触式磷光体沉积有利于制造通过直接接触可能易于损坏的屏幕，例如在高速丝网过程中，注入喷嘴相对于反射镜层以高速移动的情况。这种喷墨印刷工艺也可用来将光学填料材料涂于反射镜层并实现量控制 以及光学填料层轮廓形状的灵活性。 
在某些实施中，磷光体层可进一步由保护层或封装层覆盖，用以将磷光材料密封并将磷光体条纹与例如污染物的外部成分隔开。保护层可以是聚合物涂层或其他材料。此外，最终的刚性层可用于加固并保护观察侧的屏幕。最后一层优选为坚固的涂层以防止划伤屏幕。 
参考图33，磷光体层也可形成在磷光体支承基底上，该基底是光透明的并可以是刚性或柔性的。图40进一步示出所述磷光体支承基底与屏幕其余部分的组装。磷光体条纹可直接印在所述支承基底上，以与透镜阵列层和反射镜阵列层空间对准并匹配。因为支承基底与屏幕的其余部分是分离的并彼此进行接合，所以在变化的温度和湿度条件下，支承基底与透镜阵列层和反射镜阵列层的空间对准始终是一个难题。 
图41A和41B示出了透镜阵列层中的透镜以及像素的反射凹面的一个示例性设计。图41A示出透镜阵列层中的透镜以及像素的反射凹面的一个示例性设计。最理想的透镜表面的形状是椭圆形，但也可使用其它凸起形状，例如圆形，以便于制造。透镜表面使得入射激光束聚焦为穿过反射面中狭缝的狭窄光束。图41B示出了狭缝孔径处焦斑的形状，该焦斑位于反射凹面的顶点。狭缝孔径的宽度通常应该大于焦斑的宽度，用以将激光能量有效地传输至荧光屏。由磷光体表面发出的、向后朝着反射面传播的光，被面对磷光体的表面变向为朝向屏幕的观看侧。 
图42A和42B与图41A和41B的作用相同。不同之处在于相对于图41A，图42A中曲面的曲率更小且透镜阵列层的厚度更大。图42B示出了狭缝孔径处焦斑的形状，该焦斑位于反射凹面的顶点。 
在上述示例中，反射镜阵列层中的反射镜的反射面形状为凹面。在其它的实施中，反射面也可采用其它的几何形状。例如，在每一反射镜中，两个或更多的反射平面可组合使用。 
参考图33，用在屏幕输入侧、将输入扫描激发激光束转换为垂直于屏幕的输入光束的菲涅耳透镜，可由其它具有相同光学功能的光学元件代替。例如，微结构衍射光学元件可用于代替菲涅耳透镜。 
在上述具有磷光体条纹的屏幕中，同一磷光体条纹中用于不同子像素(所述子像素具有用于不同彩色像素的相同颜色)的相邻区域，可通过在磷光体条纹内两个相邻子像素间设置光分隔器而被更好地光学分隔。所述光分隔器可以是光反射或光吸收的。这种光分隔器与相邻的不同磷光体条纹间的磷光体间隔或边界共同作用，以减少不同颜色间的串扰及不同彩色像素间的串扰。 
图43示出了屏幕4300的一个示例，其具有光反射或光吸收的子像素分隔器4100，分隔器4100与磷光体条纹垂直以将每一磷光体条纹均划分为子像素区域4200。相邻磷光体条纹间的光反射或光吸收的边界或间隔也被示出。示出的反射镜阵列层通过平行的圆柱形反射镜而实现，该反射镜的反射凹面与柱面透镜阵列对准。分隔器4100形成在反射镜的内凹空间中。这种设计降低了不同像素间的串扰。在示出的示例中，光学填料被示出以填充反射镜的内凹空间。然后将磷光体条纹形成在反射镜层和光学填料的顶部。在其它实施中，可以用磷光体替代光学填料以填充反射镜的内凹空间，其中该反射凹面也用于将不同的磷光体条纹光学分隔。在其它实施中，每一反射镜的内凹空间可由光学填料部分填充，并且在该光学填料的顶部，形成磷光层以填充该内凹空间中的剩余空间，并利用反射镜的反射凹面在两个相邻的磷光体条纹中将磷光体从磷光体条纹光学分隔。 
图44示出了一个实施，其中屏幕4400包括分开的反射镜4410的反射镜阵列层，反射镜4410在平行磷光体条纹上以二维阵列布置以限定所述子像素。每一反射镜4410均通过其边界从相邻反射镜分开并可以实现为，例如，如图所示的凹座反射镜。这种凹座反射镜4410具有在每一反射镜的边界内的反射凹面并具有中心狭缝孔径，该狭缝孔径的延伸方向沿着下方的磷光体条纹的延伸方向。基于这种或其它设计的反射镜4410提供相邻子像素间的光学分隔，该子像素形成在同一磷光体条纹上或不同的相邻磷光体条纹上。 
通过减少由屏幕的内部结构所导致的不同子像素和不同像素间的串扰，上述用于提供不同子像素的光学分隔的技术可用来提高图像对比度。多种外部因素也可能对本申请描述的显示***的对比度及其它 性能参数产生不利的影响。例如，一部分由屏幕反射出的环境光可能作为″眩光″同图像信号一起进入观众的眼睛，从而降低观众接收到的图像的对比度。如图28、30和31所示的对比度增强可用于减少由环境光的反射引起的眩光。 
图45示出了屏幕设计4500的一个示例，其在磷光体层4520的观众侧采用对比度增强层4510。磷光体层4520包括平行磷光体条纹。因此，对比度增强层4510也包括由不同材料制造的匹配平行条纹。对于响应于激发光(例如，UV或紫光)的激发而发出红光的红色磷光体条纹，对比度增强层4510中的匹配条纹由“红色”材料制造，该红色材料在覆盖由红色磷光体发出的红光的红色谱带中传输，并吸收或阻挡其它的可见光，包括绿光和蓝光。同样，对于响应UV光的激发而发出绿光的绿色磷光体条纹，对比度增强层4510中的匹配条纹由“绿色”材料制造，该绿色材料在覆盖由绿色磷光体发出的绿光的绿色谱带中传输，并吸收或阻挡其它的可见光，包括红光和蓝光。对于响应UV光的激发而发出蓝光的蓝色磷光体条纹，对比度增强层4510中的匹配条纹由“蓝色”材料制造，该蓝色材料在覆盖由蓝色磷光体发出的蓝光的蓝色谱带中传输，并吸收或阻挡其它的可见光，包括绿光和红光。在图45中，对比度增强层4510中的这些匹配平行条纹分别标为“R”，“G”和“B”。因此，对比度增强层4510包括不同的与发光区域空间匹配的滤波区域，并且每一滤波区域传输由相应的匹配荧光区域发出的颜色的光，并阻挡其它颜色的光。对比度增强层4510中的不同滤波区域可由这种材料制造，其吸收与由匹配荧光区域发出的颜色不同的其它颜色的光。合适的材料的示例包括基于染料的着色剂和基于颜料的着色剂。此外，对比度增强层4510中的每一R、G和B均可为多层结构，其实现具有所需传输带的带通干涉滤波器。多种设计和技术可用于设计和构造这种滤波器。例如，题为″Three color LCD with a black matrix and red and/or blue filters on one substrate and with green filters and red and/or blue filters on the opposite substrate″(三色液晶显示器，其在一个基底上具有黑色矩阵和红色和/或蓝色滤波器，且在相对的基底上具有绿色滤波器以及红色和/或蓝色滤波器)的 第5,587,818号美国专利，和题为″Color Liquid crystal display having a color filter composed of multilayer thin films″(具有由多层薄膜组成的彩色滤波器的彩色液晶显示器)的第5,684,552号美国专利，描述了可用于图45中的设计的红色、绿色和蓝色滤波器。 
在操作中，UV激发光进入磷光层4520用来激发不同的磷光体以发出不同颜色的可见光。所发出的可见光透过对比度增强层4510传输以到达观众。入射至屏幕的环境光进入对比度增强层4510，并且部分该环境光通过第二次穿过对比度增强层4510而被反射向观众。因此，反射向观众的环境光穿过对比度增强层4510并因而被过滤了两次。对比度增强层4510的滤波将已反射的环境光的密度减少了三分之二。举例来说，绿色和蓝色的部分包括进入红色子像素的环境光的通量的约三分之二。所述绿色和蓝色由对比度增强层4510所阻挡。只有环境光的红色部分被反射至观众，该红色部分在对比度增强层4510中的红色填料材料的传输带内。反射的环境光基本上与由下面的颜色磷光体条纹产生的子像素颜色相同，因此，颜色对比度不会受到不利影响。 
图46示出了实现图45示出的对比度增强层4510的屏幕结构的一个示例。在磷光体层4520的一侧为接收UV光的菲涅耳透镜层，对接收到的UV光进行聚焦的透镜阵列层，以及反射镜阵列层，其将已聚焦的UV光传输过狭缝孔径并反射回发自磷光体层4520的光。在磷光体层4520的另一侧为对比度增强层4510和具有抗反射涂层的覆盖层，该抗反射涂层增强了透射到观众的光。反射镜阵列层可以以上述的任何一种结构实现，包括图43和44示出的设计。磷光体层4520可选择性地嵌入反射镜阵列层的内凹空间中，其顶部可具有或不具有光滤波器。特别地，当屏幕包括第一分色层D1时(该第一分色层D1可以为具有狭缝孔径的反射涂层、具有狭缝孔径的反射镜层、或多层薄膜滤波器)，该第一分色层D1可以反射由荧光层发出的可见光以增加屏幕的亮度，但同时也将穿过磷光体层的环境光反射回来。由第一分色层D1反射的环境光会降低屏幕的对比度。当采用对比度增强层4510时，由第一分色层D1反射的环境光经过对比度增强层4510两次，因而由对比度增强层4510削弱两次。因此，第一分色层D1和对比度增强层 4510的组合可用来显著提高屏幕的亮度和对比度。 
在上述屏幕设计中，从磷光体层发出的彩色光在通向观众的路径中，经过两种不同的层或材料间的多种界面。在每一所述界面处，界面两侧的折射率差异造成了不利的反射。特别是，当所发出的彩色光由折射率较高的层向下一层传播且入射角大于那个界面的临界角时，在界面处会发生全内反射。因此，可以选择折射率尽可能接近的光学材料以尽量减少所述反射。用于反射镜阵列层的内凹空间中的光学填料，例如，可以被选择用来匹配磷光体层的折射率以得到尽可能多的发出的可见光，所述可见光由反射镜阵列层反射，进而穿过磷光体层到达观众。 
在每一子像素中，用来增强显示器对比度的颜色选择性吸收的材料的上述使用，可通过将这种材料与每一子像素中的荧光发光材料混合而实现，而无需在图45和46的设计中所使用的单独的对比度增强层。在一个实施中，图31中的非重叠的多层设计中的每一磷光体区域，均可通过将荧光材料与颜色选择性吸收材料混合而形成。因此，每一子像素均具有对比度增强特征，用以减少射向观众的反射环境光。 
在另一实施中，图47示出了磷光体层4710的示例，其使用具有对比度增强能力的红色、绿色和蓝色磷光材料，以经激发光的光激发而分别发出红光、绿光和蓝光。与前述示例描述的屏幕不同，用于红色磷光体条纹4711的材料为发出红光的红色磷光体和红色墨水或颜料的混合，该红色墨水或颜料传输红光并吸收其它颜色的光，包括绿光和蓝光。同样，用于绿色磷光体条纹4712的材料为发出绿光的绿色磷光体和绿色墨水或颜料的混合，该绿色墨水或颜料传输绿光并吸收其它颜色的光，包括红光和蓝光；并且用于蓝色磷光体条纹4713的材料为发出蓝光的蓝色磷光体和蓝色墨水或颜料的混合，该蓝色墨水或颜料传输蓝光并吸收其它颜色的光，包括红光和绿光。这种屏幕增强磷光体层可以与本申请描述的各种屏幕设计和结构结合。 
在不同的应用中，可对图27A至图47中示出的多成分屏幕结构进行改变或简化以满足具体的技术、制造和市场的要求或限制。例如，可以将图27A至图47中示出的一种或多种成分除去。在某些实施中， 可以将用于传输可见光并反射激发光的第二分色层D2除去。在某些应用中，可以将图33中形成在透镜阵列背面上的、具有狭缝孔径的反射涂层除去，或者将图34中具有狭缝孔径的反射镜阵列层除去，以简化屏幕的结构和制造并降低屏幕的成本。因此，屏幕可包括透镜阵列层和第二分色层D2，而无需具有狭缝孔径的反射涂层或反射镜层。同样，在某些实施中，可通过使用具有第一分色层D1的光学传输和反射特性的材料，将用于传输激发光并反射可见光的第一分色层D1以及透镜阵列层合并为单独的结构，以建造透镜阵列。 
在实现本申请所述的各种示例性显示***中所描述的激光模块时，可以通过使用用于水平扫描的多面体，以及用于竖直扫描的例如电流计镜的竖直扫描镜来完成光束扫描。图16和17示出了这些示例。所述电流计镜为部分光束扫描模块，相比于激光器，该模块距离屏幕更近。需要将竖直光束的指向精度控制在某一阈值内以产生高质量图像。当多重扫描光束分别用于扫描多重子屏幕或屏幕段时，例如图18中示出的***，应该控制竖直光束的指向精度以避免或尽量减少两个相邻子屏幕间的重叠，因为这种竖直方向上的重叠会严重影响图像质量。在实施中，竖直光束的指向精度应该小于一个水平线的宽度。 
多种因素可能影响竖直光束的指向精度。例如电流计镜的竖直光束扫描元件相对于屏幕的位置，组件和配件的公差。使用帧缓冲图像校正技术可能很难纠正小于一个线分辨率的误差。在装配时，多重光束的指向调整可能需要小的公差，例如，光束角为0.6弧度。 
以下部分及图48、49A、49B和50描述了这样的光束指向设计，其在激光器处使用竖直光束控制致动器以控制光束的指向，而接近多面体的电流计镜被用于控制竖直光束扫描。这种竖直光束控制致动器允许对于每一激光器的静态和动态光束指向进行软件控制。尽管下述示例是用于具有荧光屏的***，但该技术也可用于其它采用类似光束扫描技术的显示***。 
图48示出了一个实施。将例如二极管激光器的激光器用来产生扫描激光束，该扫描激光束的波长可在UV或紫光波段。在激光二极管 前面的准直透镜被固定至透镜位置致动器并用于对激光进行准直。透镜位置致动器可***作用来在垂直于激光束的方向上移动准直透镜，以改变激光束在竖直方向上的倾斜度或指向。透镜位置致动器的竖直调整引起屏幕上激光束的竖直位移。将透镜位置致动器设计并控制用来产生屏幕上的竖直位移，其精度远小于一个水平扫描线的宽度。 
所述透镜位置致动器可以以各种结构实现。例如，可以采用与用于DVD驱动光学摄像管单元的透镜致动器类似的透镜位置致动器。这种透镜致动器可包括，例如，焦点致动器和集成激光二极管，并能以低成本大量生产。所述DVD透镜致动器的尺寸紧凑并且其动态响应适合于本申请中显示***的竖直调整。某些透镜致动器能够产生约1mm的位移。可控制激光束以使其绕着位于多面体表面上的枢轴倾斜，以消除或尽量减少多面体面上的光束位移。 
图49A示出了另一实施，其中将透镜旋转致动器接合于激光器和准直透镜以使激光束倾斜，而无需改变激光器和准直透镜的相对位置。这种具有激光器和准直透镜的、已准直的激光二极管组件的倾斜或旋转，将改变屏幕上的竖直光束指向并因而造成屏幕上的竖直位移。将所述透镜旋转致动器设计并控制用来产生屏幕上的竖直位移，其精度远小于一个水平扫描线的宽度。多种轴承设计可用来对激光器组件进行倾斜或旋转，包括弯曲、球轴承、宝石轴承等等。同样，也可采用多种致动器技术，包括音圈电机，镍钛合金丝致动器，压电致动器，电约束致动器，以及其它的机电致动器和电磁致动器。具有这种设计的光束聚焦基本上为固定的，并且不受竖直位移致动器的影响。激光束可被控制为绕着位于多面体面上的枢轴倾斜，以消除或尽量减少多面体面上的光束位移。 
图49B示出了结合图48和49A的设计，其利用致动器以提供具有激光器和准直透镜的激光器组件的旋转以及沿着竖直方向的位移。已准直的激光二极管组件的倾斜和竖直位移可用来改变屏幕上竖直光束指向和竖直位移。通过适当地设计和控制所述位置和旋转致动器，将屏幕上的竖直位移设置为其精度远小于一个水平扫描线的宽度。竖直位移和倾斜被用于在多面体面或其附近创造虚拟的枢轴。 
图50示出了另一设计，其在球面轴承中倾斜或旋转具有激光器和准直透镜的激光器组件，以改变屏幕上的竖直光束指向，进而在屏幕上产生光束的竖直位移。屏幕上的竖直位移被控制以使其精度远小于一个水平扫描线的宽度。球面轴承的半径可被设计为与所述球面轴承的平面到多面体面的距离相等，以使其绕着该多面体面旋转。可采用其它的机械装置(例如连杆)来模拟球面轴承的运动路径。 
因此，扫描光束显示***可被设计为具有沿竖直方向增强的光束定位，以包括：至少一个激光器，其用来产生被调制以携带图像的激光束；具有反射面的多面体，其用来绕竖直旋转轴旋转以在第一水平方向上扫描激光束；竖直扫描镜，其用来在第二水平方向上扫描激光束；屏幕，其用来接收来自所述多面体和竖直扫描镜的激光束，以显示由该激光束携带的图像；以及光束调整装置，其可***作以改变该激光束的竖直位置和竖直指向的至少一种，该激光束入射至所述竖直扫描镜和多面体，以控制激光束在屏幕上的竖直位置。所述光束调整装置可以以各种结构实现，包括图48、49A、49B和50中的示例。参照图16、17、18和19，所示出的每一显示***均同时将多重扫描光束投影到屏幕上。在图16至18中，屏幕沿竖直方向被分成不同的屏幕段并且指定每一扫描光束用来扫描规定的屏幕段，以使得不同的扫描光束同时扫描不同的屏幕段。在这种***中，一个或多个多重激光器可用来产生扫描光束。可将从一个激光器输出的激光***成两个或多个作为扫描光束的激光束。 
图51A、51B和51C示出了显示***的示例，其中使用激光器阵列来分别产生多重扫描光束，以便可将足够的激光功率输送至屏幕以得到所需的显示亮度。发自阵列中激光器的每一光束均首先由竖直扫描镜反射，例如所有激光束所共用的电流计镜，然后再由多面体反射，其沿水平方向扫描所有的光束。包括一个或多个透镜的扫描透镜组件被设置用来接收由多面体反射的光束，并将接收到的光束投影到屏幕上。将激光器阵列安装在激光器阵列安装架上，以在沿着竖直方向上的不同位置保持激光器。如图所示，将激光器在扇形结构中定向为指向电流计镜。设置激光器塔箱用来固定激光器阵列安装架。设置基座 用来支承激光器箱，电流计镜，多面体和扫描透镜组件并将这些组件保持在相对于彼此固定的位置上。在基座上安装多面体底座，该底座包括用于多面体的电机、电源和控制电路。电流计镜支架也安装在基座上，用来将电流计镜保持在适当的位置并固定用于电流计镜的驱动电路。 
图51B示出了沿图51A示出的BB方向的激光器模块俯视图。其中示出了所有激光束的折叠光束路径。图51C进一步示出了每一激光器的详细视图。激光器包括激光二极管或基于半导体的激光器，相对于激光二极管固定的激光准直器，以及激光器位置致动器，所述激光器位置致动器被接合用来对激光器和结构准直器的方向进行倾斜，而不改变激光器与结构准直器的相对位置或方向。激光器致动器可以是采用压电材料的柔性致动器，并且是图49B中激光控制设计的一个实施，其用于精确控制屏幕上每一激光束的竖直光束位置。 
尽管本说明书包含了很多细节，但是不应将其视为对本发明或权利要求范围的限制，而应视为本发明具体实施方式的具体特征的描述。在本说明书中，在不同实施方式中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实施。相反地，在单个实施方式中描述的多个特征也可在多个实施方式中分开实施或以任何适当的部分组合实施。此外，尽管上述某些特征以某些特定的组合方式工作并甚至最初如此进行权利要求，但在某些情况下，权利要求的组合的一个或多个特征可从该组合中分出来，并可将权利要求的组合分为部分组合及其变体。例如，基于上述屏幕设计，可将屏幕构造为包括第一分色层D1、荧光层和对比度增强层，而无需第二分色层D2。在另一示例中，屏幕可包括双凸层或具有平行柱面透镜阵列的透镜阵列层，以及具有平行荧光条纹的荧光层，该荧光条纹分别与柱面透镜对准。因此，具有不同结构的屏幕可基于本申请描述的各种层设计而形成，以满足应用中的具体要求。 
本申请只公开了部分实施。然而，可以理解本申请可进行各种变化和改进。 

Claims (17)

1.一种显示装置，包括：
显示屏，所述显示屏包括：(1)荧光层，所述荧光层可操作以吸收激发光，从而发出可见光，并且所述荧光层包括多个平行的荧光体条纹，每个所述荧光体条纹吸收所述激发光以发出指定颜色的光；以及(2)对比度增强层，所述对比度增强层相对于所述荧光层而定位以包括与所述荧光层的所述荧光体条纹空间匹配的多个不同的滤波条纹，其中每个滤波条纹传输由相应的匹配的荧光体条纹所发出的颜色的光并阻挡其他颜色的光；以及
光学模块，所述光学模块包括一个或多个激光器，所述激光器产生一个或多个激发光束形式的激发光，所述激发光束被调制以携带载有图像的光脉冲，所述光学模块在所述显示屏上扫描所述激发光，以使得所述激发光首先到达所述荧光层、随后到达所述对比度增强层，所述激发光被以二维图案扫描从而将所述光脉冲导引至所述显示屏上的不同位置以显示所述图像，其中每个所述激发光束被调制以携带不同颜色的图像、并且被扫描至发出不同颜色光的不同荧光体条纹。
2.如权利要求1所述的显示装置，进一步包括：
菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜形成于所述荧光层的一侧上，从而将以不同的角度入射到所述显示屏上的激发光引导为在进入所述荧光层时垂直于所述荧光层的方向。
3.如权利要求2所述的显示装置，其中所述菲涅耳透镜为用于所述入射的激发光的远心配置。
4.如权利要求1所述的显示装置，进一步包括：
第一层，所述第一层位于所述荧光层的一侧上，并且位于所述光学模块与所述荧光层之间的光学路径上，以传输所述激发光并反射所述可见光。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中所述第一层包括至少两种不同介质材料的介质层的叠层。
6.如权利要求4所述的显示装置，其中所述第一层为多层干涉滤波器。
7.如权利要求4所述的显示装置，其中所述第一层包括交替的高折射率介质层和低折射率介质层。
8.如权利要求7所述的显示装置，其中所述介质层为聚合材料。
9.如权利要求7所述的显示装置，其中所述介质层为聚酯材料。
10.如权利要求1所述的显示装置，其中两个相邻的荧光体条纹由光学反射的边界分隔。
11.如权利要求1所述的显示装置，其中两个相邻的荧光体条纹由光学吸收的边界分隔。
12.如权利要求1所述的显示装置，包括：
光学传感单元，其被定位成接收来自所述显示屏的光的一部分，并且可操作以产生监控信号，所述监控信号指示所述扫描光束相对于所述显示屏上的不同的荧光体条纹的空间对准；以及
反馈控制机构，其可操作以接收所述监控信号并控制所述光学模块，从而响应于所述监控信号调节由所述扫描光束所携带的所述光脉冲的同步，以便校正所述监控信号所指示的所述扫描光束在所述显示屏上的空间对准误差。
13.如权利要求1所述的显示装置，其中所述光学模块包括：
多面体，其具有反射面，所述反射面围绕第一转动轴线转动，以便沿着垂直于所述第一转动轴线的方向在所述显示屏上扫描所述一个或多个激发光束；以及
扫描镜，其围绕垂直于所述第一转动轴线的第二转动轴线转动，以便沿着平行于所述第一转动轴线的方向在所述显示屏上扫描所述一个或多个激发光束。
14.如权利要求13所述的显示装置，其中所述光学模块包括：
光束调整装置，其可操作以沿着所述第一转动轴线改变所述一个或多个激发光束的位置和光束指向中至少之一，以便沿着所述第一转动轴线控制所述一个或多个激发光束在所述显示屏上的位置。
15.一种显示装置，包括可操作以显示图像的屏幕，以及包括光学地激发所述屏幕以使得在所述屏幕上显示所述图像的光学模块，其中，所述屏幕包括：
荧光层，所述荧光层包括多个平行的荧光体条纹，其中每个荧光体条纹可操作以吸收激发光，从而发出指定颜色的光，并且相邻的不同荧光体条纹发出不同颜色的光；
位于所述荧光层的第一侧上的透镜层，所述透镜层包括多个圆柱形透镜，所述多个圆柱形透镜具有平行于所述荧光体条纹的圆柱轴线，并且被定位成分别与所述荧光体条纹相对应并使光指向所述荧光体条纹；以及
其中，所述光学模块包括一个或多个激光器，所述激光器产生一个或多个激发光束形式的激发光，所述激发光束被调制以携带载有图像的光脉冲，所述光学模块在所述屏幕上扫描所述激发光，所述激发光被以二维图案扫描从而将所述光脉冲导引至所述屏幕上的不同位置以显示所述图像，其中每个所述激发光束被调制以携带不同颜色的图像、并且被扫描至发出不同颜色光的不同荧光体条纹。
16.一种显示装置，包括：
光学模块，其可操作以产生激发光的一个或多个扫描光束，所述一个或多个扫描光束携带光脉冲，所述光脉冲携带与待显示的图像有关的信息，光学模块包括一个或多个激光器，所述激光器产生所述一个或多个扫描光束，所述扫描光束被调制以携带载有图像的光脉冲，其中每个扫描光束被调制以携带不同颜色的图像；
屏幕，所述屏幕包括荧光层以及位于所述荧光层一侧的屏幕层，所述荧光层吸收所述激发光并发出可见光以产生所述一个或多个扫描光束中携带的图像，所述屏幕层位于所述光学模块与所述荧光层之间的光学路径上，以传输所述激发光并反射所述可见光，其中所述屏幕层包括至少两种不同介质材料的介质层的叠层，其中所述荧光层包括多个平行的荧光体条纹，每个所述荧光体条纹可操作以吸收激发光以发出指定颜色的光，并且相邻的不同荧光体条纹发出不同颜色的光；
光学传感单元，其被定位成接收来自所述屏幕的光的一部分，并且可操作以产生监控信号，所述监控信号指示所述一个或多个扫描光束在所述屏幕上的空间对准；以及
反馈控制机构，其可操作以接收所述监控信号并控制所述光学模块，从而响应于所述监控信号调节由所述扫描光束所携带的所述光脉冲的同步，以便校正所述监控信号所指示的、所述扫描光束在所述屏幕上的空间对准误差。
17.如权利要求16所述的显示装置，进一步包括：
菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜形成于所述荧光层的一侧上，从而将以不同的角度入射到所述屏幕上的所述激发光引导为在进入所述荧光层时垂直于所述荧光层的方向。
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