JP7242574B2 - Display method and system using laser - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイ技術に関する。より詳細には、本発明の多様な実施形態により、投写型ディスプレイシステムが得られる。 The present invention relates to display technology. More particularly, various embodiments of the present invention provide projection display systems.

投写型ディスプレイシステムにおいて、１つ以上のレーザダイオードおよび／またはＬＥＤが、画像を示すための光源として用いられる。１組の実施形態において、本発明によって提供されるプロジェクターシステムは、窒化ガリウム含有材料を用いて作製された青色レーザおよび／または緑色レーザを用いる。別の組の実施形態において、本発明は、デジタル照明処理エンジンを有する投射システムを提供する。デジタル照明処理エンジンは、青色レーザデバイスおよび／または緑色レーザデバイスによって照射される。特定の実施形態において、本発明は、３Ｄディスプレイシステムを提供するが、他の実施形態も存在するものである。 In projection display systems, one or more laser diodes and/or LEDs are used as light sources to show images. In one set of embodiments, projector systems provided by the present invention employ blue and/or green lasers fabricated using gallium nitride-containing materials. In another set of embodiments, the invention provides a projection system having a digital lighting processing engine. The digital lighting processing engine is illuminated by a blue laser device and/or a green laser device. In certain embodiments, the invention provides a 3D display system, although other embodiments exist.

大型ディスプレイはますます普及しており、今後数年間において普及範囲が広がることが予測されている。なぜならば、ＬＣＤディスプレイの低価格化に伴い、ガソリンスタンド、ショッピングモールおよび喫茶店においてテレビ広告およびデジタル広告もますます一般的になっているからである。近年における大型ディスプレイ（例えば、４０インチＴＶ）の実質的成長は例えば４０％を超えており、消費者の方も、ノート型パソコンおよびＰＣのディスプレイの大型化に慣れている。ハンドヘルドデバイスを介してより多くの表示コンテンツ（例えば、ＴＶ、インターネットおよびビデオ）が利用可能になっている中、消費者用のハンドヘルド型電子機器内のディスプレイは小型（３インチよりも大きい）を維持しており、しかも、キーボード、カメラおよび他の機能のためのスペースおよび電力も確保する必要がある。 Large displays are becoming more and more popular and are expected to become more popular in the next few years. Because, with the lower prices of LCD displays, television and digital advertising are also becoming more and more common at gas stations, shopping malls and coffee shops. The substantial growth of large displays (eg, 40-inch TVs) in recent years has exceeded, for example, 40%, and consumers are accustomed to larger displays in laptops and PCs. Displays in consumer handheld electronics remain small (greater than 3 inches) as more display content (e.g., TV, Internet and video) becomes available via handheld devices and have space and power for keyboards, cameras and other features.

このような背景があり、従って、画像および／またはビデオの表示のための向上したシステムが望まれていた。 Against this background, an improved system for displaying images and/or video is desired.

本発明は、ディスプレイ技術に関する。より詳細には、本発明の多様な実施形態により、投写型ディスプレイシステムが提供される。投写型ディスプレイシステムにおいて、１つ以上のレーザダイオードが、画像を示すための光源として用いられる。１組の実施形態において、本発明によって提供されるプロジェクターシステムは、窒化ガリウム含有材料を用いて作製された青色レーザおよび／または緑色レーザを用いる。別の組の実施形態において、本発明は、デジタル照明処理エンジンを有する投射システムを提供する。デジタル照明処理エンジンは、青色レーザデバイスおよび／または緑色レーザデバイスによって照射される。他の実施形態も存在する。 The present invention relates to display technology. More particularly, various embodiments of the present invention provide projection display systems. In projection display systems, one or more laser diodes are used as light sources to show images. In one set of embodiments, projector systems provided by the present invention employ blue and/or green lasers fabricated using gallium nitride-containing materials. In another set of embodiments, the invention provides a projection system having a digital lighting processing engine. The digital lighting processing engine is illuminated by a blue laser device and/or a green laser device. Other embodiments also exist.

実施形態によれば、本発明は、投射システムを提供する。投射システムは、ビデオ受信のためのインターフェースを含む。システムは、ビデオを処理する画像プロセッサも含む。システムは、複数のレーザダイオードを含む光源を含む。複数のレーザダイオードは、青色レーザダイオードを含む。青色レーザダイオードは、非分極配向窒化ガリウム材料上に作製される。システムは、光源に電気的に接続された電源を含む。 According to embodiments, the invention provides a projection system. The projection system includes an interface for video reception. The system also includes an image processor that processes the video. The system includes a light source that includes multiple laser diodes. The plurality of laser diodes includes blue laser diodes. Blue laser diodes are fabricated on non-polarized oriented gallium nitride material. The system includes a power source electrically connected to the light source.

別の実施形態によれば、本発明は、投射システムを提供する。システムは、ビデオ受信のためのインターフェースを含む。システムはまた、ビデオを処理する画像プロセッサを含む。システムは、複数のレーザダイオードを含む光源を含む。複数のレーザダイオードは、青色レーザダイオードを含む。青色レーザダイオードは、半極配向窒化ガリウム材料上に作製される。システムはまた、光源に電気的に接続された電源を含む。 According to another embodiment, the invention provides a projection system. The system includes an interface for video reception. The system also includes an image processor that processes the video. The system includes a light source that includes multiple laser diodes. The plurality of laser diodes includes blue laser diodes. Blue laser diodes are fabricated on semipolar oriented gallium nitride material. The system also includes a power source electrically connected to the light source.

実施形態によれば、本発明は、投射装置を提供する。投射装置は、開口部を有するハウジングを含む。装置はまた、１つ以上の画像フレームを受信するための入力インターフェースを含む。装置は、ビデオ処理モジュールを含む。さらに、装置はレーザ源を含む。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードを含む。青色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、青色レーザダイオードのピーク動作波長は約４３０～４８０ｎｍである。緑色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、緑色レーザダイオードのピーク動作波長は約４９０ｎｍ～５４０ｎｍである。赤色レーザは、ＡｌＩｎＧａＰから作製可能である。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせることにより、レーザビームを生成するように構成される。装置はまた、レーザ源に接続されたレーザドライバモジュールを含む。レーザドライバモジュールは、１つ以上の画像フレームからの画素に基づいて、３つの駆動電流を生成する。３つの駆動電流はそれぞれ、レーザダイオードを駆動するように適合される。 According to embodiments, the present invention provides a projection device. A projection device includes a housing having an opening. The device also includes an input interface for receiving one or more image frames. The device includes a video processing module. Additionally, the device includes a laser source. Laser sources include blue laser diodes, green laser diodes and red laser diodes. Blue laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelength of blue laser diodes is about 430-480 nm. Green laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelength of green laser diodes is about 490 nm to 540 nm. Red lasers can be made from AlInGaP. The laser source is configured to generate a laser beam by combining outputs from the blue, green and red laser diodes. The apparatus also includes a laser driver module connected to the laser source. A laser driver module generates three drive currents based on pixels from one or more image frames. Each of the three drive currents is adapted to drive a laser diode.

装置はまた、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査ミラーまたはフライングミラーを含む。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査ミラーまたはフライングミラーは、レーザビームを開口部を通じて特定の位置へと投射するように構成され、これにより、単一のピクチャが得られる。画素を二次元においてラスターすることにより、完成画像が形成される。装置は、レーザ源の近隣に設けられた光学部材を含む。光学部材は、レーザビームをＭＥＭＳ走査ミラーに方向付けるように、適合される。装置は、レーザ源およびＭＥＭＳ走査ミラーに電気的に接続された電源を含む。 The device also includes a micro-electro-mechanical system (MEMS) scanning or flying mirror. A micro-electro-mechanical system (MEMS) scanning or flying mirror is configured to project a laser beam through an aperture to a specific location, resulting in a single picture. A complete image is formed by rastering the pixels in two dimensions. The apparatus includes an optical member located near the laser source. The optical member is adapted to direct the laser beam to the MEMS scanning mirror. The device includes a power source electrically connected to the laser source and the MEMS scanning mirror.

実施形態によれば、本発明は、投射装置を提供する。投射装置は、開口部を有するハウジングを含む。装置はまた、１つ以上の画像フレームを受信するための入力インターフェースを含む。装置は、ビデオ処理モジュールを含む。さらに、装置はレーザ源を含む。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードを含む。青色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、青色レーザダイオードのピーク動作波長は、約４３０～４８０ｎｍである。緑色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、緑色レーザダイオードのピーク動作波長は、約４９０ｎｍ～５４０ｎｍである。本実施形態において、青色および緑色レーザダイオードは、同一基板を共有する。赤色レーザは、ＡｌＩｎＧａＰから作製可能である。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせることにより、レーザビームを生成するように構成される。装置はまた、レーザ源に接続されたレーザドライバモジュールを含む。 According to embodiments, the present invention provides a projection device. A projection device includes a housing having an opening. The device also includes an input interface for receiving one or more image frames. The device includes a video processing module. Additionally, the device includes a laser source. Laser sources include blue laser diodes, green laser diodes and red laser diodes. Blue laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelength of blue laser diodes is about 430-480 nm. Green laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelengths of green laser diodes are between about 490 nm and 540 nm. In this embodiment, the blue and green laser diodes share the same substrate. Red lasers can be made from AlInGaP. The laser source is configured to generate a laser beam by combining outputs from the blue, green and red laser diodes. The apparatus also includes a laser driver module connected to the laser source.

レーザドライバモジュールは、１つ以上の画像フレームからの画素に基づいて、３つの駆動電流を生成する。３つの駆動電流はそれぞれ、レーザダイオードを駆動するように適合される。装置はまた、ＭＥＭＳ走査ミラーまたはフライングミラーを含む。ＭＥＭＳ走査ミラーまたはフライングミラーは、レーザビームを開口部を通じて特定の位置へと投射するように構成され、これにより、単一のピクチャが得られる。画素を二次元においてラスターすることにより、完成画像が形成される。装置は、レーザ源の近隣に設けられた光学部材を含む、光学部材は、レーザビームをＭＥＭＳ走査ミラーに方向付けるように、適合される。装置は、レーザ源およびＭＥＭＳ走査ミラーに電気的に接続された電源を含む。 A laser driver module generates three drive currents based on pixels from one or more image frames. Each of the three drive currents is adapted to drive a laser diode. The device also includes a MEMS scanning or flying mirror. A MEMS scanning or flying mirror is configured to project a laser beam through an aperture to a specific location, resulting in a single picture. A complete image is formed by rastering the pixels in two dimensions. The apparatus includes an optical member located near the laser source, the optical member adapted to direct the laser beam to the MEMS scanning mirror. The device includes a power source electrically connected to the laser source and the MEMS scanning mirror.

実施形態によれば、本発明は、投射装置を提供する。投射装置は、開口部を有するハウジングを含む。装置はまた、１つ以上の画像フレームを受信するための入力インターフェースを含む。装置は、ビデオ処理モジュールを含む。さらに、装置はレーザ源を含む。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードを含む。青色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、青色レーザダイオードのピーク動作波長は、約４３０～４８０ｎｍである。緑色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、緑色レーザダイオードのピーク動作波長は、約４９０ｎｍ～５４０ｎｍである。赤色レーザは、ＡｌＩｎＧａＰから作製可能である。本実施形態において、異なる色のレーザのうち２つ以上が、同一エンクロージャ内にパッケージされる。このコパッケージの実施形態において、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせて、単一のビームを得る。装置はまた、レーザ源に接続されたレーザドライバモジュールを含む。レーザドライバモジュールは、１つ以上の画像フレームからの画素に基づいて、３つの駆動電流を生成する。３つの駆動電流はそれぞれ、レーザダイオードを駆動するように適合される。装置はまた、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査ミラーまたはフライングミラーを含む。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査ミラーまたはフライングミラーは、レーザビームを開口部を通じて特定の位置へと投射するように構成され、これにより、単一のピクチャが得られる。画素を二次元においてラスターすることにより、完成画像が形成される。装置は、レーザ源の近隣に設けられた光学部材を含み、光学部材は、レーザビームをＭＥＭＳ走査ミラーに方向付けるように、適合される。装置は、レーザ源およびＭＥＭＳ走査ミラーに電気的に接続された電源を含む。 According to embodiments, the present invention provides a projection device. A projection device includes a housing having an opening. The device also includes an input interface for receiving one or more image frames. The device includes a video processing module. Additionally, the device includes a laser source. Laser sources include blue laser diodes, green laser diodes and red laser diodes. Blue laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelength of blue laser diodes is about 430-480 nm. Green laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelengths of green laser diodes are between about 490 nm and 540 nm. Red lasers can be made from AlInGaP. In this embodiment, two or more of the different colored lasers are packaged in the same enclosure. In this co-package embodiment, the outputs from the blue, green and red laser diodes are combined into a single beam. The apparatus also includes a laser driver module connected to the laser source. A laser driver module generates three drive currents based on pixels from one or more image frames. Each of the three drive currents is adapted to drive a laser diode. The device also includes a micro-electro-mechanical system (MEMS) scanning or flying mirror. A micro-electro-mechanical system (MEMS) scanning or flying mirror is configured to project a laser beam through an aperture to a specific location, resulting in a single picture. A complete image is formed by rastering the pixels in two dimensions. The apparatus includes an optical member located near the laser source, the optical member adapted to direct the laser beam to the MEMS scanning mirror. The device includes a power source electrically connected to the laser source and the MEMS scanning mirror.

別の実施形態によれば、本発明は、投射装置を提供する。装置は、開口部を有するハウジングを含む。装置は、１つ以上の画像フレームを受信するための入力インターフェースを含む。装置はレーザ源を含む。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードを含む。青色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、青色レーザダイオードのピーク動作波長は約４３０～４８０ｎｍである。緑色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、緑色レーザダイオードのピーク動作波長は約４９０ｎｍ～５４０ｎｍである。赤色レーザは、ＡｌＩｎＧａＰから作製可能である。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせることにより、レーザビームを生成するように構成される。装置は、デジタル光処理（ＤＬＰ）チップを含む。デジタル光処理（ＤＬＰ）チップは、デジタル鏡デバイスを含む。デジタル鏡デバイスは複数の鏡を含み、鏡はそれぞれ、１つ以上の画像フレームのうち１つ以上の画素に対応する。装置は、レーザ源およびデジタル光処理チップに電気的に接続された電源を含む。この実施形態の多くの改変が可能であり、例えば、一実施形態において、緑色および青色レーザダイオードは同一基板を共有し、あるいは、異なる色のレーザのうち２つ以上が同一パッケージに収容され得る。この同一パッケージの実施形態において、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせて、単一のビームを得る。 According to another embodiment, the invention provides a projection device. The device includes a housing having an opening. The device includes an input interface for receiving one or more image frames. The device includes a laser source. Laser sources include blue laser diodes, green laser diodes and red laser diodes. Blue laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelength of blue laser diodes is about 430-480 nm. Green laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelength of green laser diodes is about 490 nm to 540 nm. Red lasers can be made from AlInGaP. The laser source is configured to generate a laser beam by combining outputs from the blue, green and red laser diodes. The device includes a Digital Light Processing (DLP) chip. A digital light processing (DLP) chip includes a digital mirror device. A digital mirror device includes a plurality of mirrors, each mirror corresponding to one or more pixels of one or more image frames. The apparatus includes a power supply electrically connected to a laser source and a digital light processing chip. Many variations of this embodiment are possible, for example, in one embodiment the green and blue laser diodes share the same substrate, or two or more of the different colored lasers can be housed in the same package. In this same-package embodiment, the outputs from the blue, green, and red laser diodes are combined into a single beam.

別の実施形態によれば、本発明は、投射装置を提供する。装置は、開口部を有するハウジングを含む。装置は、１つ以上の画像フレームを受信するための入力インターフェース含む。装置はレーザ源を含む。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードを含む。青色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、青色レーザダイオードのピーク動作波長は、約４３０～４８０ｎｍである。緑色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、緑色レーザダイオードのピーク動作波長は、約４９０ｎｍ～５４０ｎｍである。赤色レーザは、ＡｌＩｎＧａＰから作製可能である。装置は、デジタル光処理チップ（ＤＬＰ）を含む。デジタル光処理チップ（ＤＬＰ）は、３つのデジタル鏡デバイスを含む。デジタル鏡デバイスはそれぞれ、複数の鏡を含む。鏡はそれぞれ、１つ以上の画像フレームのうち１つ以上の画素に対応する。色ビームは、デジタル鏡デバイス上にそれぞれ投射される。装置は、レーザ源およびデジタル光処理チップに電気的に接続された電源を含む。この実施形態の多くの改変が可能であり、例えば、一実施形態において、緑色および青色レーザダイオードが同一基板を共有し、あるいは、異なる色のレーザのうち２つ以上が同一パッケージ内に収容され得る。このコパッケージの実施形態において、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせて、単一のビームを得る。 According to another embodiment, the invention provides a projection device. The device includes a housing having an opening. The device includes an input interface for receiving one or more image frames. The device includes a laser source. Laser sources include blue laser diodes, green laser diodes and red laser diodes. Blue laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelength of blue laser diodes is about 430-480 nm. Green laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelengths of green laser diodes are between about 490 nm and 540 nm. Red lasers can be made from AlInGaP. The device includes a digital light processing chip (DLP). A digital light processing chip (DLP) contains three digital mirror devices. Each digital mirror device includes multiple mirrors. Each mirror corresponds to one or more pixels of one or more image frames. The color beams are each projected onto a digital mirror device. The apparatus includes a power supply electrically connected to a laser source and a digital light processing chip. Many variations of this embodiment are possible, for example, in one embodiment green and blue laser diodes share the same substrate, or two or more of the different colored lasers can be housed in the same package. . In this co-package embodiment, the outputs from the blue, green and red laser diodes are combined into a single beam.

一例として、色相環は、光源から射出された光の色を変化させる蛍光体材料を含み得る。特定の実施形態において、色相環は複数の領域を含み、領域はそれぞれ、特定の色（例えば、赤色、緑色、青色など）に対応する。例示的実施形態において、プロジェクターは、青色光源および赤色光源を含む光源を含む。色相環は、青色光のための溝部と、青色光を緑色光に変換するための領域を含む蛍光体とを含む。動作時において、青色光源（例えば、青色レーザダイオードまたは青色ＬＥＤ）は、溝部を通じて青色光を提供し、蛍光体含有領域からの緑色光を励起する。赤色光源は、赤色光を別個に提供する。蛍光体からの緑色光は、色相環を通じて透過させることもできるし、あるいは色相環から反射させることも可能である。いずれの場合においても、緑色光は、光学素子によって収集され、マイクロディスプレイへと再方向付けされる。溝部を通過した青色光も、マイクロディスプレイへと方向付けられる。青色光源は、レーザダイオードであってもよいし、あるいは、非極配向ＧａＮまたは半極配向ＧａＮ上に作製されたＬＥＤであってもよい。あるいは、蛍光体を用いた青色レーザダイオードの代わりに緑色レーザダイオードを用いて緑色光を出射してもよい。色光源およびその色相環の他の組み合わせが可能であることが理解される。 As an example, the color wheel may include phosphor materials that change the color of light emitted from the light source. In certain embodiments, the color wheel includes multiple regions, each region corresponding to a particular color (eg, red, green, blue, etc.). In an exemplary embodiment, the projector includes a light source that includes a blue light source and a red light source. The color wheel includes grooves for blue light and phosphors that include regions for converting blue light to green light. In operation, a blue light source (eg, a blue laser diode or a blue LED) provides blue light through the grooves and excites green light from the phosphor-containing regions. A red light source separately provides red light. Green light from the phosphor can be transmitted through the color wheel or reflected from the color wheel. In either case, green light is collected by optics and redirected to the microdisplay. Blue light passing through the groove is also directed to the microdisplay. The blue light source may be a laser diode or an LED fabricated on non-polar or semi-polar oriented GaN. Alternatively, a green laser diode may be used instead of a blue laser diode using phosphor to emit green light. It is understood that other combinations of colored light sources and their color wheel are possible.

別の例として、色相環は、複数の蛍光体材料を含み得る。例えば、色相環は、青色光源と組み合わされた緑色蛍光体および赤色蛍光体双方を含み得る。特定の実施形態において、色相環は複数の領域を含み、領域はそれぞれ、特定の色（例えば、赤色、緑色、青色など）に対応する。例示的実施形態において、プロジェクターは、青色光源を含む光源を含む。色相環は、青色レーザ光ための溝部と、青色光の緑色光への変換および青色光の赤色光への変換のための２つの蛍光体含有領域とをそれぞれ含む。動作時において、青色光源（例えば、青色レーザダイオードまたは青色ＬＥＤ）は、溝部を通じて青色光を提供し、蛍光体含有領域からの緑色光および赤色光を励起する。蛍光体からの緑色光および赤色光は、色相環を通じて透過させることもできるし、あるいは色相環から反射させることも可能である。いずれの場合においても、緑色および赤色光は、光学素子によって収集され、マイクロディスプレイへと再方向付けされる。青色光源は、レーザダイオードであってもよいし、あるいは、非極配向ＧａＮまたは半極配向ＧａＮ上に作製されたＬＥＤであってもよい。色光源およびその色相環の他の組み合わせが可能であることが理解される。 As another example, a color wheel may include multiple phosphor materials. For example, a color wheel can include both green and red phosphors combined with a blue light source. In certain embodiments, the color wheel includes multiple regions, each region corresponding to a particular color (eg, red, green, blue, etc.). In an exemplary embodiment, the projector includes a light source that includes a blue light source. The color wheel includes a groove for blue laser light and two phosphor-containing regions for conversion of blue light to green light and blue light to red light, respectively. In operation, a blue light source (eg, a blue laser diode or blue LED) provides blue light through the grooves and excites green and red light from the phosphor-containing regions. Green and red light from the phosphors can be transmitted through the color wheel or reflected from the color wheel. In either case, green and red light is collected by optics and redirected to the microdisplay. The blue light source may be a laser diode or an LED fabricated on non-polar or semi-polar oriented GaN. It is understood that other combinations of colored light sources and their color wheel are possible.

別の例として、色相環は、青色蛍光体材料、緑色蛍光体材料および赤色蛍光体材料を含み得る。例えば、色相環は、紫外（ＵＶ）光源と組み合わせられた青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含み得る。特定の実施形態において、色相環は複数の領域を含み、領域はそれぞれ、特定の色（例えば、赤色、緑色、青色など）に対応する。例示的実施形態において、プロジェクターは、ＵＶ光源を含む光源を含む。色相環は、３つの蛍光体含有領域を含む。３つの蛍光体含有領域は、ＵＶ光から青色光への変換、ＵＶ光から緑色光への変換、およびＵＶ光から赤色光への変換をそれぞれ行うためのものである。動作時において、色相環は、蛍光体含有領域から青色光、緑色光および赤色光を順次出射する。蛍光体からの青色光、緑色光および赤色光は、色相環を通じて透過させることもできるし、あるいは色相環から反射させることも可能である。いずれの場合においても、青色光、緑色光および赤色光は、光学素子によって収集され、マイクロディスプレイへと再方向付けされる。ＵＶ光源は、レーザダイオードであってもよいし、あるいは、非極配向ＧａＮまたは半極配向ＧａＮ上に作製されたＬＥＤであってもよい。色光源およびその色相環の他の組み合わせが可能であることが理解される。 As another example, a color wheel may include blue phosphor material, green phosphor material, and red phosphor material. For example, a color wheel can include blue, green, and red phosphors combined with an ultraviolet (UV) light source. In certain embodiments, the color wheel includes multiple regions, each region corresponding to a particular color (eg, red, green, blue, etc.). In exemplary embodiments, the projector includes a light source that includes a UV light source. The color wheel contains three phosphor-containing regions. The three phosphor-containing regions are for conversion of UV light to blue light, conversion of UV light to green light, and conversion of UV light to red light, respectively. In operation, the color wheel sequentially emits blue, green, and red light from the phosphor-containing regions. Blue, green, and red light from the phosphors can be transmitted through the color wheel or reflected from the color wheel. In either case, blue, green and red light are collected by optics and redirected to the microdisplay. The UV light source may be a laser diode or an LED fabricated on non-polar or semi-polar oriented GaN. It is understood that other combinations of colored light sources and their color wheel are possible.

さらに別の実施形態によれば、本発明は、投射装置を提供する。装置は、開口部を有するハウジングを含む。装置は、１つ以上の画像フレームを受信するための入力インターフェースを含む。装置はレーザ源を含む。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードを含む。青色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、青色レーザダイオードのピーク動作波長は約４３０～４８０ｎｍである。緑色レーザダイオードは、非極性配向または半極性配向のＧａ含有基板上に作製され、緑色レーザダイオードのピーク動作波長は、約４９０ｎｍ～５４０ｎｍである。赤色レーザは、ＡｌＩｎＧａＰから作製可能である。緑色レーザダイオードの波長は、約４９０ｎｍ～５４０ｎｍである。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせることにより、レーザビームを生成するように構成される。装置は、デジタル光処理チップを含む。デジタル光処理チップは、３つのデジタル鏡デバイスを含む。デジタル鏡デバイスはそれぞれ、複数の鏡を含む。鏡はそれぞれ、１つ以上の画像フレームのうち１つ以上の画素に対応する。色ビームは、デジタル鏡デバイス上にそれぞれ投射される。装置は、レーザ源およびデジタル光処理チップに電気的に接続された電源を含む。この実施形態の多くの改変が可能であり、例えば、一実施形態において、緑色および青色レーザダイオードは同一基板を共有し、あるいは、異なる色のレーザのうち２つ以上が同一パッケージに収容され得る。この同一パッケージの実施形態において、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせて、単一のビームを得る。 According to yet another embodiment, the invention provides a projection device. The device includes a housing having an opening. The device includes an input interface for receiving one or more image frames. The device includes a laser source. Laser sources include blue laser diodes, green laser diodes and red laser diodes. Blue laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelength of blue laser diodes is about 430-480 nm. Green laser diodes are fabricated on non-polar or semi-polar oriented Ga-containing substrates, and the peak operating wavelengths of green laser diodes are between about 490 nm and 540 nm. Red lasers can be made from AlInGaP. The wavelength of green laser diodes is approximately 490 nm to 540 nm. The laser source is configured to generate a laser beam by combining outputs from the blue, green and red laser diodes. The device includes a digital light processing chip. The digital light processing chip contains three digital mirror devices. Each digital mirror device includes multiple mirrors. Each mirror corresponds to one or more pixels of one or more image frames. The color beams are each projected onto a digital mirror device. The apparatus includes a power supply electrically connected to a laser source and a digital light processing chip. Many variations of this embodiment are possible, for example, in one embodiment the green and blue laser diodes share the same substrate, or two or more of the different colored lasers can be housed in the same package. In this same-package embodiment, the outputs from the blue, green, and red laser diodes are combined into a single beam.

一例として、色相環は、光源から射出された光の色を変化させる蛍光体材料を含み得る。特定の実施形態において、色相環は複数の領域を含み、領域はそれぞれ、特定の色（例えば、赤色、緑色、青色など）に対応する。例示的実施形態において、プロジェクターは、青色光源および赤色光源を含む光源を含む。色相環は、青色光のための溝部と、青色光を緑色光に変換するための領域を含む蛍光体とを含む。動作時において、青色光源（例えば、青色レーザダイオードまたは青色ＬＥＤ）は、溝部を通じて青色光を提供し、蛍光体含有領域からの緑色光を励起する。赤色光源は、赤色光を別個に提供する。蛍光体からの緑色光は、色相環を通じて透過させることもできるし、あるいは色相環から反射させることも可能である。いずれの場合においても、緑色光は、光学素子によって収集され、マイクロディスプレイへと再方向付けされる。溝部を通過した青色光も、マイクロディスプレイへと方向付けられる。青色光源は、レーザダイオードであってもよいし、あるいは、非極配向ＧａＮまたは半極配向ＧａＮ上に作製されたＬＥＤであってもよい。あるいは、蛍光体を用いた青色レーザダイオードの代わりに緑色レーザダイオードを用いて緑色光を出射してもよい。色光源およびその色相環の他の組み合わせが可能であることが理解される。 As an example, the color wheel may include phosphor materials that change the color of light emitted from the light source. In certain embodiments, the color wheel includes multiple regions, each region corresponding to a particular color (eg, red, green, blue, etc.). In an exemplary embodiment, the projector includes a light source that includes a blue light source and a red light source. The color wheel includes grooves for blue light and phosphors that include regions for converting blue light to green light. In operation, a blue light source (eg, a blue laser diode or a blue LED) provides blue light through the grooves and excites green light from the phosphor-containing regions. A red light source separately provides red light. Green light from the phosphor can be transmitted through the color wheel or reflected from the color wheel. In either case, green light is collected by optics and redirected to the microdisplay. Blue light passing through the groove is also directed to the microdisplay. The blue light source may be a laser diode or an LED fabricated on non-polar or semi-polar oriented GaN. Alternatively, a green laser diode may be used instead of a blue laser diode using phosphor to emit green light. It is understood that other combinations of colored light sources and their color wheel are possible.

別の例として、色相環は、複数の蛍光体材料を含み得る。例えば、色相環は、青色光源と組み合わされた緑色蛍光体および赤色蛍光体双方を含み得る。特定の実施形態において、色相環は複数の領域を含み、領域はそれぞれ、特定の色（例えば、赤色、緑色、青色など）に対応する。例示的実施形態において、プロジェクターは、青色光源を含む光源を含む。色相環は、青色レーザ光のための溝部と、青色光の緑色光への変換および青色光の赤色光への変換のための２つの蛍光体含有領域とをそれぞれ含む。動作時において、青色光源（例えば、青色レーザダイオードまたは青色ＬＥＤ）は、溝部を通じて青色光を提供し、蛍光体含有領域からの緑色光および赤色光を励起する。蛍光体からの緑色および赤色光は、色相環を通じて透過させることもできるし、あるいは色相環から反射させることも可能である。いずれの場合においても、緑色光および赤色光は、光学素子によって収集され、マイクロディスプレイへと再方向付けされる。青色光源は、レーザダイオードであってもよいし、あるいは、非極配向ＧａＮまたは半極配向ＧａＮ上に作製されたＬＥＤであってもよい。色光源およびその色相環の他の組み合わせが可能であることが理解される。 As another example, a color wheel may include multiple phosphor materials. For example, a color wheel can include both green and red phosphors combined with a blue light source. In certain embodiments, the color wheel includes multiple regions, each region corresponding to a particular color (eg, red, green, blue, etc.). In an exemplary embodiment, the projector includes a light source that includes a blue light source. The color wheel includes a groove for blue laser light and two phosphor-containing regions for conversion of blue light to green light and blue light to red light, respectively. In operation, a blue light source (eg, a blue laser diode or blue LED) provides blue light through the grooves and excites green and red light from the phosphor-containing regions. Green and red light from the phosphors can be transmitted through the color wheel or reflected from the color wheel. In either case, green and red light are collected by optics and redirected to the microdisplay. The blue light source may be a laser diode or an LED fabricated on non-polar or semi-polar oriented GaN. It is understood that other combinations of colored light sources and their color wheel are possible.

別の例として、色相環は、青色蛍光体材料、緑色蛍光体材料および赤色蛍光体材料を含み得る。例えば、色相環は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体と、紫外（ＵＶ）光源との組み合わせを含み得る。特定の実施形態において、色相環は複数の領域を含み、複数の領域はそれぞれ、特定の色（例えば、赤色、緑色、青色など）に対応する。例示的実施形態において、プロジェクターは、ＵＶ光源を含む光源を含む。色相環は、３つの蛍光体含有領域を含む。３つの蛍光体含有領域は、ＵＶ光から青色光への変換、ＵＶ光から緑色光への変換、およびＵＶ光から赤色光への変換をそれぞれ行うためのものである。動作時において、色相環は、蛍光体含有領域から青色光、緑色光および赤色光を順次出射する。蛍光体からの青色光、緑色光および赤色光は、色相環を通じて透過させることもできるし、あるいは色相環から反射させることも可能である。いずれの場合においても、青色光、緑色光および赤色光は、光学素子によって収集され、マイクロディスプレイへと再方向付けされる。ＵＶ光源は、レーザダイオードであってもよいし、あるいは、非極配向ＧａＮまたは半極配向ＧａＮ上に作製されたＬＥＤであってもよい。色光源およびその色相環の他の組み合わせが可能であることが理解される。 As another example, a color wheel may include blue phosphor material, green phosphor material, and red phosphor material. For example, a color wheel may include a combination of blue, green and red phosphors and an ultraviolet (UV) light source. In certain embodiments, the color wheel includes multiple regions, each of the multiple regions corresponding to a particular color (eg, red, green, blue, etc.). In exemplary embodiments, the projector includes a light source that includes a UV light source. The color wheel contains three phosphor-containing regions. The three phosphor-containing regions are for conversion of UV light to blue light, conversion of UV light to green light, and conversion of UV light to red light, respectively. In operation, the color wheel sequentially emits blue, green, and red light from the phosphor-containing regions. Blue, green and red light from the phosphors can be transmitted through the color wheel or reflected from the color wheel. In either case, blue, green and red light are collected by optics and redirected to the microdisplay. The UV light source may be a laser diode or an LED fabricated on non-polar or semi-polar oriented GaN. It is understood that other combinations of colored light sources and their color wheel are possible.

本発明を用いれば、既存の技術に比して多様な目的が達成される。詳細には、本発明により、効率的な光源を用いた、コスト効率の良い投射システムが可能になる。特定の実施形態において、光源は、比較的シンプルかつコスト効率の良い方法で製造可能である。実施形態に応じて、本装置および方法は、当業者が従来の材料および／または方法を用いて製造することが可能である。１つ以上の実施形態において、レーザデバイスは、複数の波長が可能である。もちろん、他の改変、変更および代替が可能である。実施形態に応じて、これらの目的のうち１つ以上が達成可能である。上記および他の効果について、本明細書および図面にて詳細に説明する。 Using the present invention achieves a variety of objectives compared to existing technology. Specifically, the present invention enables a cost-effective projection system with efficient light sources. In certain embodiments, the light source can be manufactured in a relatively simple and cost effective manner. Depending on the embodiment, the device and method can be manufactured by those skilled in the art using conventional materials and/or methods. In one or more embodiments, the laser device is capable of multiple wavelengths. Of course, other modifications, changes and alternatives are possible. Depending on the embodiment, one or more of these objectives can be achieved. These and other advantages are explained in detail in the specification and drawings.

本発明は、公知の加工技術の文脈において、上記および他の恩恵を達成する。しかし本明細書の後半部分および添付図面を参照すれば、、本発明の本質および利点のさらなる理解が実現され得る。 The present invention achieves these and other benefits in the context of known processing technology. However, a further understanding of the nature and advantages of the present invention may be realized by reference to the latter portions of the specification and accompanying drawings.

図１は、従来の投射システムを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a conventional projection system.

図２は、本発明の実施形態による投射デバイスを示す図である。FIG. 2 shows a projection device according to an embodiment of the invention.

図２－Ａは、本発明の実施形態による、｛２０－２１｝基板上に作製されたレーザデバイス２００の詳細断面図である。FIG. 2-A is a detailed cross-sectional view of a laser device 200 fabricated on a {20-21} substrate, according to an embodiment of the present invention.

図２－Ｂは、ＬＥＤ光源を有するプロジェクターを示す図である。FIG. 2-B is a diagram showing a projector with an LED light source.

図３は、本発明の実施形態による投射デバイスの別の図である。FIG. 3 is another view of a projection device according to an embodiment of the invention;

図３－Ａは、本発明の実施形態による、共にパッケージされたレーザダイオードを示す図である。FIG. 3-A is a diagram illustrating co-packaged laser diodes according to an embodiment of the present invention.

図３－Ｂは本発明の実施形態による、段階的放射波長の活性領域の断面図である。FIG. 3-B is a cross-sectional view of an active region for graded emission wavelengths, according to an embodiment of the present invention.

図３－Ｃは、本発明の実施形態による、複数の活性領域の断面を示す図である。FIG. 3-C is a cross-sectional view of multiple active regions, according to an embodiment of the present invention.

図３－Ｄは、ＬＥＤ光源を有するプロジェクターを示す図である。FIG. 3-D is a diagram showing a projector with an LED light source.

図４は、本発明の実施形態による投射デバイスを示す図である。FIG. 4 illustrates a projection device according to an embodiment of the invention;

図４－Ａは、本発明の実施形態による、単一のパッケージ形態に統合されたレーザダイオードを示す図である。FIG. 4-A is a diagram illustrating laser diodes integrated into a single package form, according to an embodiment of the present invention.

図５は、本発明の実施形態によるＤＬＰ投射デバイスの図である。FIG. 5 is a diagram of a DLP projection device according to an embodiment of the invention;

図５－Ａは、本発明の実施形態によるＤＬＰプロジェクターを示す図である。FIG. 5-A is a diagram illustrating a DLP projector according to an embodiment of the invention.

図６は、本発明の実施形態による３チップＤＬＰ投射システムを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a 3-chip DLP projection system according to an embodiment of the invention.

図７は、偏光眼鏡によってフィルタリングされた偏光画像を用いた３Ｄディスプレイの図である。FIG. 7 is an illustration of a 3D display with polarized images filtered by polarized glasses.

図８は、本発明の実施形態による３Ｄ投射システムを示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a 3D projection system according to an embodiment of the invention.

図９は、本発明の実施形態によるＬＣＯＳ投射システム９００を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an LCOS projection system 900 according to an embodiment of the invention.

本発明は、ディスプレイ技術に関する。より詳細には、本発明の多様な実施形態により提供される投写型ディスプレイシステムにおいては、１つ以上のレーザダイオードが、画像を示すための光源として用いられる。１組の実施形態において、本発明によって提供されるプロジェクターシステムは、窒化ガリウム含有材料を用いて作製された青色レーザおよび／または緑色レーザを用いる。別の組の実施形態において、本発明は、デジタル照明処理エンジンを有する投射システムを提供する。デジタル照明処理エンジンは、青色レーザデバイスおよび／または緑色レーザデバイスによって照射される。他の実施形態も存在する。 The present invention relates to display technology. More specifically, in the projection display systems provided by various embodiments of the present invention, one or more laser diodes are used as light sources to present images. In one set of embodiments, projector systems provided by the present invention employ blue and/or green lasers fabricated using gallium nitride-containing materials. In another set of embodiments, the invention provides a projection system with a digital lighting processing engine. The digital lighting processing engine is illuminated by a blue laser device and/or a green laser device. Other embodiments also exist.

上記において説明したように、従来のディスプレイの種類は、不適切である場合が往々にしてある。小型プロジェクターは、（６０インチまでのおよび６０インチを超える）大型画像をハンドヘルドデバイスから投射することによりこの問題を解消し、これにより、ディスプレイの消費者が慣れているサイズフォーマットでムービー、インターネットサーフィングおよび他の画像を共有することが可能となる。その結果、モバイルデバイス（例えば、電話）中のポケットプロジェクター、スタンドアロンコンパニオンピコプロジェクターおよび埋設ピコプロジェクターがますます利用可能になる。 As explained above, conventional display types are often inadequate. Small projectors solve this problem by projecting large images (up to and beyond 60 inches) from handheld devices, thereby showing movies, internet surfing, etc., in size formats that display consumers are accustomed to. and other images can be shared. As a result, pocket projectors, standalone companion pico-projectors and embedded pico-projectors in mobile devices (eg, phones) are becoming increasingly available.

今日、商用のＩｎＧａＮ－ベースのレーザおよびＬＥＤは、ＧａＮ結晶の極性ｃ面上に成長される。ＩｎＧａＮ光出射層をこの従来のＧａＮ配向上に堆積させた場合、内部分極－に関連する電界に起因して問題が生じることが周知である。これらの構造において、自発分極は、ＧａＮボンディング中の電荷非対称性に起因し、圧電分極は歪みに起因する。量子井戸構造において、これらの分極場により、電子および正孔波動関数が空間を空けて離隔され、その結果、その放射再結合効率が低下する。圧電分極は歪みに依存するため、これらの内部場が強くなり、青色レーザおよびＬＥＤ（特に、緑色レーザおよびＬＥＤ）に必要な出射層中のインジウム含有量も増加する。 Today, commercial InGaN-based lasers and LEDs are grown on the polar c-plane of GaN crystals. It is well known that when InGaN light emitting layers are deposited on top of this conventional GaN alignment, problems arise due to the electric field associated with the internal polarization. In these structures, spontaneous polarization is due to charge asymmetry during GaN bonding and piezoelectric polarization is due to strain. In quantum well structures, these polarization fields cause the electron and hole wavefunctions to be spaced apart, thereby reducing their radiative recombination efficiency. Because piezoelectric polarization is strain dependent, these internal fields are stronger and the indium content in the exit layer required for blue lasers and LEDs (especially green lasers and LEDs) also increases.

ＬＥＤ輝度を低下させる放射再結合係数の低下に加え、内部電界に起因して、光出射量子井戸層内の量子閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）が発生する。この効果に起因して、ピーク放射波長の青色シフトが発生し、量子井戸層中のキャリア密度が増加する。キャリア密度は電流増加と共に増加するため、青色ＬＥＤまたは緑色ＬＥＤにおいて、ピーク波長のシフトが電流の関数として発生する。このような波長の駆動電流への依存性は、ＬＥＤに対して電流変調スキームが行われるディスプレイ用途には理想的ではない。なぜならば、色変化は電流と共に発生するからである。レーザダイオードにおいて、キャリア密度は、レーザ閾値が開始するまで、電流の増加と共に増加する。レーザ閾値が回すると、利得がキャビティ中の損失を上回る。青色領域および緑色領域内においてレージング波長を達成するために、このようなピーク波長における青色シフトが閾値を下回ると、光出射層が強制的に成長され、その結果、インジウム含有量が増加して、青色シフトが補償される。このようにインジウム含有量が増加すると、歪みおよびインジウム－分離の増加に起因して、材料品質の劣化につながり得ることが周知である。高効率の青色レーザおよびＬＥＤおよび緑色レーザおよびＬＥＤの実現のため、分極－関連電界を軽減またはゼロにすることが望ましい。 Quantum confined Stark effect (QCSE) in the light-extracting quantum well layer occurs due to the internal electric field, in addition to the reduction of the radiative recombination coefficient which reduces the LED brightness. Due to this effect, a blue shift of the peak emission wavelength occurs and the carrier density in the quantum well layer increases. Since carrier density increases with increasing current, a shift in peak wavelength occurs as a function of current in blue or green LEDs. Such a dependence of wavelength on drive current is not ideal for display applications where current modulation schemes are implemented for LEDs. This is because the color change occurs with current. In a laser diode, carrier density increases with increasing current until the laser threshold begins. As the laser threshold rotates, the gain exceeds the losses in the cavity. In order to achieve lasing wavelengths in the blue and green regions, when the blue shift in such peak wavelength is below a threshold, the light output layer is forced to grow, resulting in an increased indium content, Blue shift is compensated. It is well known that such increased indium content can lead to deterioration of material quality due to increased strain and indium-segregation. For the realization of highly efficient blue and green lasers and LEDs, it is desirable to reduce or eliminate polarization-related electric fields.

新しいＧａＮ配向（例えば、非極性ａ面またはｍ面あるいは非極性面と極性ｃ面との間の半極性面）上のデバイス構造の成長が長く理解されており、分極場を除去または軽減することができる。これらの新規の結晶面上において、エピタキシャル構造およびデバイス構造双方上において、独自の設計自由度が得られる。さらに、非極基板および半極基板上に成長したＩｎＧａＮ膜に異方性歪みが生じると、有効正孔質量が低下し、その結果、差動利得が増加し、レーザダイオード中の透明電流密度が低下し得る。デバイス（例えば、非極面および半極面上に作製された青色レーザおよびＬＥＤおよび緑色レーザおよびＬＥＤ）により、励起電位が提供されて性能が向上し、放射再結合効率が増加し、駆動電流のピーク波長青色シフトが低下し、デバイス設計柔軟度が増加し、好ましいエピタキシャル成長品質が得られる。 Growth of device structures on novel GaN orientations (e.g., non-polar a-planes or m-planes or semi-polar planes between non-polar and polar c-planes) has long been understood to eliminate or alleviate polarization fields. can be done. On these novel crystal planes, unique degrees of design freedom are obtained on both epitaxial and device structures. Furthermore, anisotropic strain in InGaN films grown on nonpolar and semipolar substrates reduces the effective hole mass, resulting in increased differential gain and higher transparent current density in laser diodes. can decline. Devices (e.g., blue and green lasers and LEDs fabricated on non-polar and semi-polar planes) provide excitation potentials to improve performance, increase radiative recombination efficiency, and reduce drive current. The peak wavelength blue shift is reduced, device design flexibility is increased, and favorable epitaxial growth quality is obtained.

ソリッドステートエミッタに基づいた典型的なプロジェクターの例を以下に挙げる。すなわち、光源（レーザまたはＬＥＤ）、光学素子、マイクロディスプレイ（例えば、シリコン（ＬＣＯＳ）上の液晶またはデジタルマイクロ鏡デバイス（ＤＭＤ））、ドライバ基板、および電源（すなわち、電池または電源アダプタ）である。 Examples of typical projectors based on solid state emitters are given below. light source (laser or LED), optics, microdisplay (eg liquid crystal on silicon (LCOS) or digital micromirror device (DMD)), driver board, and power supply (ie battery or power adapter).

用途に応じて、投射システムは、偏光または偏光光を利用することができる。例えば、単一スキャナを用いた投射システム（例えば、ピコプロジェクター）およびＤＬＰベースのシステムは典型的には、非偏光光源を用いる。特定の用途（例えば、ＬＣＯＳを用いた投射システム）において、偏光光源が望ましい。通常、従来のプロジェクターにおいて用いられる青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤ（赤色ＬＥＤでもよい）は、非偏光である（かまたは低分極比を示し）、これにより、分極依存性の光学コンポーネントからの光学的損失が過剰になり、空間モード品質が悪化し、その結果、大型ＬＣＯＳまたはＬＣＤチップが必要となり、コンパクト設計における利用が不可能になる。なぜならば、光を小面積中に集束させることができないからである。非極性および半極ＧａＮ上におけるＸ電子の価電子帯およびＹ電子の価電子帯の分割に起因して、デバイス（例えば、これらのプラットフォーム上に作製されたＬＥＤ）からの発光は、本質的に偏光である。半極および／または非極性ＧａＮベースのＬＥＤをＬＣＯＳ技術または偏光を必要とする他の光弁を用いた投写型ディスプレイ内において用いることにより、コンポーネント（例えば、システムの複雑度およびコストの増加の原因となる分極リサイクラー）を追加する必要無く、ＬＥＤと関連する光学的損失が最小化される。従来の投射システムにおいては、レーザおよび／またはＬＥＤは、画像照射のための光源として用いられることが多い。典型的には、投射システムにおいて、レーザ光源は、ＬＥＤ光源よりも高い性能を示す。 Depending on the application, projection systems can utilize polarized or polarized light. For example, single-scanner projection systems (eg, picoprojectors) and DLP-based systems typically use unpolarized light sources. In certain applications (eg projection systems using LCOS) polarized light sources are desirable. Typically, the blue and green LEDs (or even red LEDs) used in conventional projectors are unpolarized (or exhibit a low polarization ratio), which reduces optical losses from polarization-dependent optical components. becomes excessive and the spatial mode quality deteriorates, resulting in the need for large LCOS or LCD chips, precluding their use in compact designs. This is because the light cannot be focused into a small area. Due to the splitting of the X- and Y-electron valence bands on nonpolar and semipolar GaN, the emission from devices (e.g., LEDs fabricated on these platforms) is essentially Polarization. The use of semi-polar and/or non-polar GaN-based LEDs in projection displays using LCOS technology or other light valves that require polarization contributes to increased component (e.g., system complexity and cost) Optical losses associated with LEDs are minimized without the need for additional polarized recyclers. In conventional projection systems, lasers and/or LEDs are often used as light sources for image illumination. Typically, laser light sources perform better than LED light sources in projection systems.

図１は、従来の投射システムを示す図である。図示のように、青色レーザ光、緑色レーザ光および赤色レーザ光を組み合わせて１つのレーザビームを得た後、レーザビームをＭＥＭＳ走査ミラーへと投射する。 FIG. 1 is a diagram showing a conventional projection system. As shown, blue laser light, green laser light and red laser light are combined into one laser beam, which is then projected onto the MEMS scanning mirror.

従来の投射システム（例えば、図１中に示すようなもの）において、緑色の二次調波発生（ＳＨＧ）レーザを用いて、緑色レーザ光を提供する。現在、緑色レーザ発光のための直接的なダイオード利用法は無いため、倍の周波数の１０６０ｎｍダイオードレーザの利用を余儀なくされている。この１０６０ｎｍダイオードレーザは、高価であり、嵩高であり、高速における変調が困難であり、狭スペクトルを発光するため、画像中にスペックルが発生する。さらに、これらのデバイスにおいては、周期的パルスニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）を用いた第二高調波の発生が必要となるため、当該技術と関連して効率が大幅に低下する。 In a conventional projection system (eg, such as that shown in FIG. 1), a green second harmonic generation (SHG) laser is used to provide green laser light. Currently, there is no direct diode application for green laser emission, forcing the use of frequency doubled 1060 nm diode lasers. This 1060 nm diode laser is expensive, bulky, difficult to modulate at high speed, and emits a narrow spectrum that causes speckle in the image. In addition, these devices require second harmonic generation using periodically pulsed lithium niobate (PPLN), resulting in significant efficiency losses associated with the technology.

第１に、１０６０ｎｍデバイスそのものの効率がある。第２に、ＰＰＬＮ内外への光誘導に関連して、光結合損失が発生する。第３に、ＰＰＬＮ内において変換損失が発生する。最後に、コンポーネントの正確な温度までへの冷却に関連して損失が発生する。 First, there is the efficiency of the 1060 nm device itself. Second, there are optical coupling losses associated with guiding light into and out of the PPLN. Third, conversion losses occur within the PPLN. Finally, there are losses associated with cooling the components to the correct temperature.

電池寿命を最大化しかつコスト、サイズおよび重量を最小化する高効率のディスプレイを製造するためには、システムからの光学的損失を最小化する必要がある。システム内の光学的損失の原因を非限定的に挙げると、伝送が分極依存性である光学素子からの損失がある。多くのコンパクトなプロジェクター（例えば、ピコプロジェクター）において、高偏光感度であるマイクロディスプレイ技術（例えば、ＬＣＯＳまたはＬＣＤ）が用いられている。一般的なＬＣＯＳベースのディスプレイでは典型的には、液晶ディスプレイ技術の性質に基づいた高偏光光源が必要となることが多い。 In order to produce highly efficient displays that maximize battery life and minimize cost, size and weight, it is necessary to minimize optical losses from the system. Non-limiting sources of optical loss in systems include losses from optical elements whose transmission is polarization dependent. Many compact projectors (eg pico projectors) use microdisplay technology (eg LCOS or LCD) that is highly polarization sensitive. Common LCOS-based displays typically often require highly polarized light sources due to the nature of liquid crystal display technology.

多様な実施形態において、本発明により、青色直接ダイオードＧａＮレーザおよび緑色直接ダイオードＧａＮレーザが提供される。青色直接ダイオードＧａＮレーザおよび緑色直接ダイオードＧａＮレーザにより、多様な種類の投射およびディスプレイ（例えば、ピコプロジェクター、ＤＬＰプロジェクター、液晶ディスプレイ（例えば、シリコン上液晶または「ＬＣＯＳ」）など））に理想的な、高偏光出力、単一の空間モード、中型～大型の分光幅、高効率、および高変調速度が得られる。 In various embodiments, the present invention provides blue direct diode GaN lasers and green direct diode GaN lasers. Blue direct-diode GaN lasers and green direct-diode GaN lasers make them ideal for a wide variety of projection and display types (e.g., pico projectors, DLP projectors, liquid crystal displays (e.g., liquid crystal on silicon or "LCOS"), etc.). High polarized output, single spatial mode, medium to large spectral width, high efficiency, and high modulation speed are obtained.

本発明の実施形態によって提供されるような投写型ディスプレイにおいて高偏光光源を用いることにより、光学効率を最大化することができ、光学コンポーネントの選択において最小のコストおよび最大の柔軟度を得ることができることが理解されるべきである。従来の照射源（例えば、非偏光ＬＥＤおよびそのシステム）の場合、非極性光源からの効率増加のために、分極リサイクルのために複雑な光学素子が必要である。これとは対照的に、青色レーザおよび／またはＬＥＤならびに緑色レーザおよび／またはＬＥＤを非極性または半極性ＧａＮ上に形成することにより、光出力が高偏光となり、これにより、分極を取り扱うためのさらなる光学素子が不要となる。 By using highly polarized light sources in projection displays such as those provided by embodiments of the present invention, optical efficiency can be maximized, resulting in minimum cost and maximum flexibility in the selection of optical components. It should be understood that it is possible. For conventional illumination sources (eg, non-polarized LEDs and their systems) complex optics are required for polarization recycling due to increased efficiency from non-polar light sources. In contrast, forming blue lasers and/or LEDs and green lasers and/or LEDs on non-polar or semi-polar GaN results in highly polarized light output, which provides additional No optical element is required.

本発明において述べるように、ＧａＮレーザを有する直接ダイオードレーザは、青色源および緑色源のために用いられる。従来のｃ面ＧａＮレーザは、レーザが閾値を下回った場合、非偏光またはほぼ非偏光を発光する。レーザが閾値に到達すると、出力光は偏光し、電流が増加する。これとは対照的に、本発明の実施形態による、非極性または半極性ＧａＮ上に作製されたレーザは、閾値よりも低い偏光を発光し、また、分極比もより高く、電流もより高い。投写型ディスプレイ内において高偏光光源を用いることにより、光学効率を最小のコストで最大化することができ、光学コンポーネントの選択において最大の柔軟度を得ることができる。 As described in the present invention, direct diode lasers with GaN lasers are used for the blue and green sources. Conventional c-plane GaN lasers emit unpolarized or nearly unpolarized light when the laser is below threshold. When the laser reaches threshold, the output light becomes polarized and the current increases. In contrast, lasers fabricated on nonpolar or semipolar GaN, according to embodiments of the present invention, emit polarizations below threshold, have higher polarization ratios, and have higher currents. By using highly polarized light sources in projection displays, optical efficiency can be maximized at minimum cost and maximum flexibility in the selection of optical components can be obtained.

電池寿命の最大化およびコスト、サイズおよび重量の最小化を可能にする高効率的のディスプレイを製造するために、システムからの光学的損失を最小化する必要がある。ＬＣＯＳシステムにおいて、小容積に合わせてまたコスト低減のために変換ＬＣＯＳをできるだけ小さくすることが多い。そのため、最大の光学効率と、ディスプレイ内における最小の電力消費、サイズおよび重量とを実現するために、高光空間輝度のレーザ源が必要とされている。 Optical losses from the system need to be minimized in order to produce highly efficient displays that allow maximizing battery life and minimizing cost, size and weight. In LCOS systems, conversion LCOS is often made as small as possible to accommodate small volumes and to reduce cost. Therefore, high optical spatial brightness laser sources are needed to achieve maximum optical efficiency and minimum power consumption, size and weight within the display.

従来のＬＥＤの場合、空間モード品質が低いため、大型ＬＣＯＳチップまたはＬＣＤチップが必要であり、また、コンパクト設計においては利用することができない。なぜならば、光を小面積中に集束させることができないからである。これとは対照的に、本発明による青色直接ダイオードＧａＮレーザおよび緑色直接ダイオードＧａＮレーザは、最大のスループットのための単一の空間モードを示す。 For conventional LEDs, the poor spatial mode quality requires large LCOS or LCD chips and is not available in compact designs. This is because the light cannot be focused into a small area. In contrast, the blue and green direct diode GaN lasers according to the present invention exhibit a single spatial mode for maximum throughput.

本発明の実施形態はまた、スペックリング低減による恩恵も提供する。例えば、従来のシステムにおいて用いられる倍の周波数の１０６０ｎｍダイオードレーザの場合、狭スペクトルが発生するため、画像内にスペックルが発生する。本発明の実施形態において用いられる直接ダイオード可視レーザ（例えば、緑色レーザ）の場合、スペクトルを＞１００ｘも増加させることが可能であるため、画像中のスペックルが実質的に低減し、高価かつ嵩高なコンポーネントを追加する必要性が低減する。 Embodiments of the present invention also provide the benefit of reduced speckling. For example, the frequency doubled 1060 nm diode laser used in conventional systems produces a narrow spectrum that causes speckle in the image. For direct-diode visible lasers (e.g., green lasers) used in embodiments of the present invention, the spectrum can be increased >100x, thus substantially reducing speckle in the image, making it expensive and bulky. reduce the need for additional components.

さらに、従来のシステムにおいて用いられる倍の周波数の１０６０ｎｍダイオードレーザの場合、二次調波発生があるため、非効率である。本発明において用いられる直接ダイオード可視レーザの場合、効率を実質的により高くすることができ、システムの光学コンポーネントおよびサイズおよび重量の低減による恩恵も受けられる。 Furthermore, for the frequency doubled 1060 nm diode lasers used in conventional systems, there is second harmonic generation, which is inefficient. With the direct diode visible laser used in the present invention, the efficiency can be substantially higher and also benefit from reduced optical components and size and weight of the system.

上記において説明したように、典型的な小型プロジェクター（例えば、ピコプロジェクター）は、以下のコンポーネントを含む。つまり、光源（レーザまたはＬＥＤ）、光学素子、マイクロディスプレイ（例えば、ＬＣＯＳディスプレイまたはＤＭＤディスプレイ）、ドライバ基板、電源（すなわち、電池または電源アダプタ）である。 As explained above, a typical miniature projector (eg, pico projector) includes the following components. light source (laser or LED), optics, microdisplay (eg LCOS display or DMD display), driver board, power supply (ie battery or power adapter).

現在、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤ（赤色ＬＥＤでもよい）は非偏光であるため、過剰な光学的損失が発生し、空間モード品質が低下し、その結果、大型のＬＣＯＳチップまたはＬＣＤチップが必要となり、コンパクト設計における利用が不可能になる。なぜならば、光を小面積中に集束させることができないからである。非極性および半極ＧａＮ上におけるＸ電子の価電子帯およびＹ電子の価電子帯の分割に起因して、デバイス（例えば、これらのプラットフォーム上に作製されたＬＥＤ）からの発光は、本質的に偏光である。半極および／または非極性ＧａＮベースのＬＥＤを投写型ディスプレイまたは他のＬＣＯＳ技術において用いることにより、コンポーネント（例えば、システムの複雑度およびコストの増加の原因となる分極リサイクラー）を追加する必要無く、非偏光ＬＥＤと関連する光学的損失が最小化される。 Currently, blue LEDs and green LEDs (even red LEDs) are unpolarized, resulting in excessive optical loss and poor spatial mode quality, resulting in the need for large LCOS or LCD chips, Use in compact designs becomes impossible. This is because the light cannot be focused into a small area. Due to the splitting of the X- and Y-electron valence bands on nonpolar and semipolar GaN, the emission from devices (e.g., LEDs fabricated on these platforms) is essentially Polarization. Using semi-polar and/or non-polar GaN-based LEDs in projection displays or other LCOS technologies eliminates the need for additional components (e.g., polarization recyclers that increase system complexity and cost), Optical losses associated with unpolarized LEDs are minimized.

現在、緑色レーザ発光のための直接的なダイオード利用法は無いため、倍の周波数の１０６０ｎｍダイオードレーザの利用を余儀なくされている。この倍の周波数の１０６０ｎｍダイオードレーザは高価であり、嵩高であり、高速における変調が困難であり、また狭スペクトルを発光するため、画像内においてスペックルが発生する。さらに、これらのデバイスは、周期的パルスニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）を用いた第二高調波の発生を必要とするため、当該技術と関連して効率が大幅に低下する。第１に、１０６０ｎｍデバイスそのものの効率がある。第２に、ＰＰＬＮ内外への光誘導に関連して、光結合損失が発生する。第３に、ＰＰＬＮ内において変換損失が発生する。最後に、コンポーネントの正確な温度までへの冷却に関連して損失が発生する。 Currently, there is no direct diode application for green laser emission, forcing the use of frequency doubled 1060 nm diode lasers. This double frequency 1060 nm diode laser is expensive, bulky, difficult to modulate at high speed, and emits a narrow spectrum that causes speckle in the image. In addition, these devices require second harmonic generation using periodically pulsed lithium niobate (PPLN), resulting in significant efficiency losses associated with the technology. First, there is the efficiency of the 1060 nm device itself. Second, there are optical coupling losses associated with guiding light into and out of the PPLN. Third, conversion losses occur within the PPLN. Finally, there are losses associated with cooling the components to the correct temperature.

本発明の実施形態による青色直接ダイオードＧａＮレーザおよび緑色直接ダイオードＧａＮレーザにより、液晶ディスプレイに理想的な、高偏光出力、単一の空間モード、中型～大型の分光幅、高効率および高変調速度が得られる。 Blue direct-diode GaN lasers and green direct-diode GaN lasers according to embodiments of the present invention provide high polarized output, single spatial mode, medium to large spectral width, high efficiency and high modulation speed, ideal for liquid crystal displays. can get.

倍の周波数に対する従来のアプローチの場合、高空間輝度は達成するものの、高変調周波数を簡便に得ることができず、また、試行時において画像アーチファクトが発生する。そのため、源の変調周波数が１００ＭＨｚまでに限定され、振幅（アナログ）変調の利用が必要となる。周波数能力が３００ＭＨｚまで上昇した場合、パルス化（デジタル）変調の利用が可能となり、これにより、システムの簡略化およびルックアップテーブルの不要化が可能となる。 The conventional approach to frequency doubling achieves high spatial brightness, but high modulation frequencies are not readily available and image artifacts occur in trials. This limits the source modulation frequency to 100 MHz and requires the use of amplitude (analog) modulation. As frequency capability rises to 300 MHz, pulsed (digital) modulation can be used, which allows for system simplification and the elimination of look-up tables.

本発明の実施形態による直接的なダイオード解法により、３００ＭＨｚを超える変調周波数を達成することができ、デジタル動作も実現可能となる。非極性ＧａＮレーザおよび／または半極性ＧａＮレーザにより、直接ダイオード緑色解法の可能性が大幅に高まり、これにより、デジタル走査マイクロ鏡プロジェクターの可能性も大幅に高まる。 Modulation frequencies in excess of 300 MHz can be achieved with a direct diode solution according to embodiments of the present invention, making digital operation feasible. Non-polar GaN lasers and/or semi-polar GaN lasers greatly enhance the potential for direct diode green solutions, which in turn greatly enhance the potential for digital scanning micromirror projectors.

図２は、本発明の実施形態による投射デバイスを示す簡易図である。図２は一例に過ぎず、特許請求の範囲を過度に限定するものではない。当業者であれば、多くの改変、代替および変更を認識する。投射システム２５０は、ＭＥＭＳ走査ミラー２５１と、鏡２５２と、光学部材２５４と、緑色レーザダイオード２５３と、赤色レーザダイオード２５６と、青色レーザダイオード２５５とを含む。 FIG. 2 is a simplified diagram illustrating a projection device according to an embodiment of the invention; FIG. 2 is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize many modifications, substitutions and alterations. Projection system 250 includes MEMS scanning mirror 251 , mirror 252 , optical member 254 , green laser diode 253 , red laser diode 256 and blue laser diode 255 .

一例として、投射システム２５０は、ピコプロジェクターである。図２中に示すコンポーネントに加えて、投射システム２５０はまた、開口部を有するハウジングと、１つ以上の画像フレームを受信するための入力インターフェースとを含む。投射システム２５０はまた、ビデオ処理モジュールを含む。一実施形態において、ビデオ処理モジュールはＡＳＩＣに電気的に接続され、これにより、レーザダイオードおよびＭＥＭＳ走査ミラー走査ミラー２５１を駆動する。 As an example, projection system 250 is a pico-projector. In addition to the components shown in FIG. 2, projection system 250 also includes a housing having an opening and an input interface for receiving one or more image frames. Projection system 250 also includes a video processing module. In one embodiment, the video processing module is electrically connected to the ASIC to drive the laser diode and MEMS scanning mirror scanning mirror 251 .

一実施形態において、レーザダイオードは、光学部材２５４と共に、レーザ源を形成する。緑色レーザダイオード２５３は、約４９０ｎｍ～５４０ｎｍの波長により、特徴付けられる。レーザ源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせることにより、レーザビームを生成するように構成される。用途に応じて、多様な種類の光学コンポーネントを用いて、レーザダイオードからの光出力を組み合わせることが可能である。例えば、光学コンポーネントは、ダイクロックレンズ、プリズム、収束レンズなどであり得る。特定の実施形態において、組み合わされたレーザビームは、偏光である、 In one embodiment, a laser diode along with optical member 254 forms a laser source. Green laser diode 253 is characterized by a wavelength of approximately 490 nm to 540 nm. The laser source is configured to generate a laser beam by combining outputs from the blue, green and red laser diodes. Depending on the application, various types of optical components can be used to combine the light output from the laser diodes. For example, optical components can be dichroic lenses, prisms, converging lenses, and the like. In certain embodiments, the combined laser beam is polarized

一実施形態において、レーザドライバモジュールが提供される。特に、レーザドライバモジュールは、レーザダイオードへ提供される出力量を調節するように、適合される。例えば、レーザドライバモジュールは、３つの駆動電流に基づいた１つ以上の画素を１つ以上の画像フレームから生成し、３つの駆動電流はそれぞれ、レーザダイオードを駆動するように適合される。特定の実施形態において、レーザドライバモジュールは、約５０～３００ＭＨｚの周波数範囲においてパルス変調信号を生成するように、構成される。 In one embodiment, a laser driver module is provided. In particular, the laser driver module is adapted to adjust the amount of power provided to the laser diode. For example, a laser driver module generates one or more pixels from one or more image frames based on three drive currents, each adapted to drive a laser diode. In certain embodiments, the laser driver module is configured to generate pulse modulated signals in the frequency range of approximately 50-300 MHz.

ＭＥＭＳ走査ミラー２５１は、レーザビームを開口部を通じて特定の位置へと投射するように、構成される。例えば、ＭＥＭＳ走査ミラー２５１は、特定のタイミングにおいて画像の画素に対応する特定の位置上に１つの画素をを処理する。高周波数において、ＭＥＭＳ走査ミラー２５１から投射された画素は、画像を形成する。 MEMS scanning mirror 251 is configured to project a laser beam through an aperture to a specific location. For example, MEMS scanning mirror 251 processes one pixel on a particular location corresponding to a pixel of the image at a particular time. At high frequencies, the pixels projected from the MEMS scanning mirror 251 form an image.

ＭＥＭＳ走査ミラー２５１は、レーザ源からの光を鏡２５２を通じて受信する。図示のように、レーザ源の近隣に鏡２５２が提供される。特に、光学部材は、レーザビームをＭＥＭＳ走査ミラー２５１へと方向付けるように、適合される。 MEMS scanning mirror 251 receives light from a laser source through mirror 252 . As shown, a mirror 252 is provided proximate the laser source. In particular, the optics are adapted to direct the laser beam onto the MEMS scanning mirror 251 .

投射システム２５０は、他のコンポーネント（例えば、レーザ源およびＭＥＭＳ走査ミラー２５１に電気的に接続された電源）を含むことが理解されるべきである。他のコンポーネントを挙げると、バッファメモリ、通信インターフェース、ネットワークインターフェースなどがある、 It should be appreciated that projection system 250 includes other components, such as a laser source and a power supply electrically connected to MEMS scanning mirror 251 . Other components include buffer memory, communication interfaces, network interfaces, etc.

上述したように、投射システム２５０の主要コンポーネントは、レーザ光源である。従来の投射システムとは対照的に、本発明の実施形態においては、高効率的のレーザダイオードが用いられる。特定の実施形態において、青色レーザダイオードは、単一の横モードにおいて動作する。例えば、青色レーザダイオードは、分光幅が約０．５ｎｍ～２ｎｍである点において、特徴付けられる。特定の実施形態において、青色レーザダイオードは、ポータブル用途（例えば、埋設および随伴型ピコプロジェクター）に合わせて設計され、コンパクトなＴＯ－３８パッケージにおいて、６０ｍＷ～４４５ｎｍの単一のモード出力を特徴とする。例えば、青色レーザは、高効率で動作し、広範な温度範囲において最小の電力消費ですみ、これにより、消費者用の投写型ディスプレイ用途、ディフェンスポインタ用途および照射器用途、バイオメディカル計装および治療用途、ならびに産業用画像化用途の厳しい要求を満たす。多様な実施形態によれば、青色レーザは、インジウム窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ）半導体技術に基づき、ＧａＮ基板上に作製される。 As mentioned above, the primary component of projection system 250 is the laser light source. In contrast to conventional projection systems, highly efficient laser diodes are used in embodiments of the present invention. In certain embodiments, the blue laser diode operates in a single transverse mode. For example, blue laser diodes are characterized in that their spectral width is about 0.5 nm to 2 nm. In certain embodiments, blue laser diodes are designed for portable applications (e.g., embedded and companion picoprojectors) and feature single mode output from 60 mW to 445 nm in a compact TO-38 package. . For example, blue lasers operate with high efficiency and consume minimal power over a wide temperature range, making them ideal for consumer projection display applications, defense pointer and illuminator applications, biomedical instrumentation and therapy. applications, as well as the rigorous demands of industrial imaging applications. According to various embodiments, blue lasers are fabricated on GaN substrates based on Indium Gallium Nitride (InGaN) semiconductor technology.

多様な実施形態において、青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードは、ＧａＮ材料を用いて作製される。青色レーザダイオードは、半極性または非極性であり得る。同様に、緑色レーザダイオードは、半極性または非極性であり得る。例えば、赤色レーザダイオードは、ＧａＡｌＩｎＰ材料を用いて作製可能である。例えば、以下のレーザダイオードの組み合わせが可能であるが、他の組み合わせも可能である。具体的には、青色極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰがある。 In various embodiments, blue and green laser diodes are fabricated using GaN materials. Blue laser diodes can be semi-polar or non-polar. Similarly, green laser diodes can be semi-polar or non-polar. For example, red laser diodes can be made using GaAlInP material. For example, the following laser diode combinations are possible, but other combinations are also possible. Specifically, blue polarity + green nonpolar + red *AlInGaP, blue polarity + green semipolar + red *AlInGaP, blue polarity + green polarity + red *AlInGaP, blue semipolar + green nonpolar + red *AlInGaP, blue Semi-polar + green semi-polar + red * AlInGaP, blue semi-polar + green polar + red * AlInGaP, blue non-polar + green non-polar + red * AlInGaP, blue non-polar + green semi-polar + red * AlInGaP, blue non-polar + There is green polarity + red * AlInGaP.

一例として、青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードが、ｍ面上に製造可能である。特定の実施形態において、青色レーザダイオードまたは緑色レーザダイオードは、オフカットｍ面結晶性表面領域を有する窒化ガリウム基板部材を含む。特定の実施形態においてこのオフカット角度は、ｃ面に対して－２．０～－０．５度である。特定の実施形態において、窒化ガリウム基板部材は、半極性結晶性表面領域または非極性結晶性表面領域によって特徴付けられたバルクＧａＮ基板であるが、他のものであってもよい。特定の実施形態において、バルク窒化ＧａＮ基板は、窒素を含み、表面転位密度が１０^５ｃｍ^－２よりも低い。窒化結晶またはウェーハは、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎを含み得る（ここで、０≦ｘ、ｙ、ｘ＋ｙ≦１）。１つの特定の実施形態において、窒化結晶はＧａＮを含むが、他のものであってもよい。１つ以上の実施形態において、ＧａＮ基板は、表面に対して実質的に直角方向または斜め方向において、約１０^５ｃｍ^－２～約１０^８ｃｍ^－２の濃度においてスレッディング転位を有する。直角方向または斜め方向の転位に起因して、表面転位密度は、約１０^５ｃｍ^－２を下回る。特定の実施形態において、デバイスは、若干オフカットされた半極性基板上に作製することができる。 As an example, blue and green laser diodes can be fabricated on the m-plane. In certain embodiments, a blue or green laser diode includes a gallium nitride substrate member having an off-cut m-plane crystalline surface region. In certain embodiments, the offcut angle is -2.0 to -0.5 degrees with respect to the c-plane. In certain embodiments, the gallium nitride substrate member is a bulk GaN substrate characterized by a semi-polar or non-polar crystalline surface region, but may be others. In certain embodiments, the bulk nitride GaN substrate comprises nitrogen and has a surface dislocation density of less than 10 ⁵ cm ⁻² . The nitride crystal or wafer may comprise Al _x In _y Ga _1-x-y N, where 0≦x, y, x+y≦1. In one particular embodiment, the nitride crystal comprises GaN, but may be others. In one or more embodiments, the GaN substrate has threading dislocations at a concentration of about 10 ⁵ cm ⁻² to about 10 ⁸ cm ⁻² in a direction substantially perpendicular or oblique to the surface. Due to perpendicular or oblique dislocations, the surface dislocation density is below about 10 ⁵ cm ⁻² . In certain embodiments, devices can be fabricated on semipolar substrates that are slightly offcut.

特定の実施形態において、レーザは、｛２０－２１｝半極ＧａＮ表面配向上に作製され、デバイスは、レーザストライプ領域を有する。レーザストライプ領域は、オフカット結晶線配向表面領域の一部上に重畳されて形成される。特定の実施形態において、レーザストライプ領域は、投射方向が実質的にｃ方向であるキャビティ配向によって特徴付けられる。ｃ方向は、ａ方向に対して実質的に直角である。特定の実施形態において、レーザストリップ領域は、第１の端部および第２の端部を有する。好適な実施形態において、レーザキャビティは、キャビティ端部において、ｃ方向の投射において、｛２０－２１｝一対のへき開ミラー構造を有するガリウムおよび窒素含有基板上に配向形成される。もちろん、他の改変、変更および代替もありえる。 In a particular embodiment, the laser is fabricated on a {20-21} semipolar GaN surface orientation and the device has a laser stripe region. A laser stripe region is formed overlying a portion of the offcut crystallographic orientation surface region. In certain embodiments, the laser stripe region is characterized by a cavity orientation in which the projection direction is substantially the c-direction. The c-direction is substantially perpendicular to the a-direction. In certain embodiments, the laser strip region has a first end and a second end. In a preferred embodiment, the laser cavity is oriented on a gallium and nitrogen containing substrate with a {20-21} pair of cleaved mirror structures in c-direction projection at the cavity ends. Of course, other modifications, alterations and alternatives are possible.

特定の実施形態において、レーザは、非極性ｍ面ＧａＮ表面配向上に作製され、、デバイスは、オフカット結晶線配向表面領域の一部上に重畳して形成されたレーザストライプ領域を有する。特定の実施形態において、レーザストライプ領域は、キャビティ配向が実質的にｃ方向である点によって特徴つけられる。ｃ方向は、ａ方向に対して実質的に直角である。特定の実施形態において、レーザストリップ領域は、第１の端部および第２の端部を有する。好適な実施形態において、レーザキャビティは、キャビティ端部において一対のへき開ミラー構造を有するｍ面ガリウムおよび窒素含有基板上において、ｃ方向において配向される。もちろん、他の改変、変更および代替もありえる。 In certain embodiments, the laser is fabricated on a non-polar m-plane GaN surface orientation, and the device has a laser stripe region formed superimposed on a portion of the offcut crystallographically oriented surface region. In certain embodiments, the laser stripe region is characterized by the cavity orientation being substantially in the c-direction. The c-direction is substantially perpendicular to the a-direction. In certain embodiments, the laser strip region has a first end and a second end. In a preferred embodiment, the laser cavity is oriented in the c-direction on an m-plane gallium and nitrogen containing substrate with a pair of cleaved mirror structures at the cavity ends. Of course, other modifications, alterations and alternatives are possible.

好適な実施形態において、デバイスは、レーザストライプ領域の第１の端部上に設けられた第１のへき開面と、レーザストライプ領域の第２の端部上に設けられた第２のへき開面とを有する。１つ以上の実施形態において、第１のへき開は、第２のへき開面に対して実質的に平行である。へき開表面それぞれの上に、鏡表面が形成される。第１のへき開面は、第１の鏡表面を含む。好適な実施形態において、上側スキップスクライブスクライビングおよび破壊プロセスにより、第１の鏡表面が提供される。スクライビングプロセスにおいて、任意の適切な技術（例えば、ダイヤモンドスクライブまたはレーザスクライブまたは組み合わせ）を用いることができる。特定の実施形態において、第１の鏡表面は、反射コーティングを含む。反射コーティングは、二酸化ケイ素、ハフニウムおよびチタニア、タンタル五酸化物、ジルコニア、その組み合わせなどから選択される。実施形態に応じて、第１の鏡表面は、反射防止コーティングを含み得る。もちろん、他の改変、変更および代替もありえる。 In a preferred embodiment, the device comprises a first cleaved facet on the first end of the laser stripe region and a second cleaved facet on the second end of the laser stripe region. have In one or more embodiments, the first cleavage is substantially parallel to the second cleavage plane. A mirror surface is formed on each cleaved surface. The first cleaved surface includes a first mirror surface. In a preferred embodiment, an upper skip scribing scribing and breaking process provides the first mirror surface. Any suitable technique (eg, diamond scribing or laser scribing or a combination) can be used in the scribing process. In certain embodiments, the first mirror surface includes a reflective coating. Reflective coatings are selected from silicon dioxide, hafnium and titania, tantalum pentoxide, zirconia, combinations thereof, and the like. Depending on the embodiment, the first mirror surface may include an antireflection coating. Of course, other modifications, alterations and alternatives are possible.

また、好適な実施形態において、第２のへき開面は、第２の鏡表面を含む。特定の実施形態による上側スキップスクライブスクライビングおよび破壊プロセスにより、第２の鏡表面が提供される。好適には、スクライビングは、ダイヤモンドスクライブまたはレーザスクライブなどである。特定の実施形態において、第２の鏡表面は、反射コーティング（例えば、二酸化ケイ素、ハフニウム、およびチタニア、タンタル五酸化物、ジルコニア、組み合わせなど）を含む。特定の実施形態において、第２の鏡表面は、反射防止コーティングを含む。もちろん、他の改変、変更および代替もありえる。 Also, in preferred embodiments, the second cleaved surface comprises a second mirror surface. A second mirror surface is provided by an upper skip scribing scribing and breaking process according to certain embodiments. Preferably, the scribing is diamond scribing, laser scribing, or the like. In certain embodiments, the second mirror surface includes a reflective coating (eg, silicon dioxide, hafnium and titania, tantalum pentoxide, zirconia, combinations, etc.). In certain embodiments, the second mirror surface includes an antireflective coating. Of course, other modifications, alterations and alternatives are possible.

特定の実施形態において、レーザストライプは、長さおよび幅を有する。長さは、約５０ミクロン～約３０００ミクロンの範囲である。ストリップの幅は約０．５ミクロン～約５０ミクロンの範囲であるが、他の寸法も可能である。特定の実施形態において、幅は、実質的に同一寸法であるが、若干の変更も可能である。幅および長さは、当該分野において一般的にも用いられるマスキングおよびエッチングプロセスを用いて形成されることが多い。 In certain embodiments, a laser stripe has a length and a width. The length ranges from about 50 microns to about 3000 microns. The width of the strip ranges from about 0.5 microns to about 50 microns, although other dimensions are possible. In certain embodiments, the widths are substantially the same size, although slight variations are possible. Widths and lengths are often formed using masking and etching processes that are also commonly used in the art.

特定の実施形態において、本発明により、リッジレーザの実施形態において５０１ｎｍ以上の光が出射可能な別のデバイス構造が提供される。デバイスは、以下の非限定的に挙げられるエピタキシャル成長素子のうち１つ以上と共に提供される。具体的には、ｎ－ＧａＮクラッディング層（厚さ１００ｎｍ～５０００ｎｍ、Ｓｉドーピングレベル５Ｅ１７～３Ｅ１８ｃｍ－３）、ｎ側ＳＣＨ層（これは、ＩｎＧａＮを３％～１０％のモル比のインジウムと共に含み、厚さが２０～１００ｎｍである）、複数の量子井戸活性領域層（これは、少なくとも２つの２．０～８．５ｎｍのＩｎＧａＮ量子井戸を含み、少なくとも２つの２．０～８．５ｎｍのＩｎＧａＮ量子井戸は、ｓ肉薄の２．５ｎｍ以上でありかつ必要に応じて約８ｎｍまでの厚さを通するＧａＮバリアによって分離される）、ｐ側ＳＣＨ層（これは、ＩｎＧａＮを１％～１０％のモル比のインジウムと共に含み、厚さが１５ｎｍ～１００ｎｍである）、電子ブロック層（これは、ＡｌＧａＮを１２％～２２％のモル比のアルミニウムと共に含み、厚さが５ｎｍ～２０ｎｍであり、Ｍｇでドープされる）、ｐ－ＧａＮクラッディング層（これは、厚さが４００ｎｍ～１０００ｎｍであり、Ｍｇドーピングレベルが２Ｅ１７ｃｍ－３～２Ｅ１９ｃｍ－３である）、ｐ＋＋－ＧａＮ接触層（これは、厚さが２０ｎｍ～４０ｎｍであり、Ｍｇドーピングレベルが１Ｅ１９ｃｍ－３～１Ｅ２１ｃｍ－３）である。 In certain embodiments, the present invention provides another device structure capable of emitting light above 501 nm in ridge laser embodiments. Devices are provided with one or more of the following non-limiting epitaxial growth elements. Specifically, an n-GaN cladding layer (100 nm-5000 nm thick, Si doping level 5E17-3E18 cm −3 ), an n-side SCH layer (which contains InGaN with a molar ratio of 3%-10% indium). , a thickness of 20-100 nm), a plurality of quantum well active region layers (which include at least two 2.0-8.5 nm InGaN quantum wells and at least two 2.0-8.5 nm The InGaN quantum wells are separated by GaN barriers that are thin (>2.5 nm and optionally up to about 8 nm thick), the p-side SCH layer (which contains InGaN from 1% to 10 % indium with a molar ratio of 15 nm to 100 nm), an electron blocking layer (which comprises AlGaN with a molar ratio of 12% to 22% aluminum with a thickness of 5 nm to 20 nm, doped with Mg), a p-GaN cladding layer (which has a thickness of 400 nm to 1000 nm and a Mg doping level of 2E17 cm-3 to 2E19 cm-3), a p++-GaN contact layer (which has a The thickness is between 20 nm and 40 nm and the Mg doping level is between 1E19 cm-3 and 1E21 cm-3).

特定の実施形態において、レーザデバイスは、｛２０－２１｝半極性Ｇａ含有基板上に作製される。しかし、レーザデバイスは、他の種類の基板（例えば、非分極配向Ｇａ含有基板）上にも作製可能であることが理解されるべきである。 In certain embodiments, laser devices are fabricated on {20-21} semipolar Ga-containing substrates. However, it should be understood that laser devices can also be fabricated on other types of substrates (eg, non-polarized oriented Ga-containing substrates).

赤色源、緑色源および青色源に基づいた光源が広範に用いられているが、他の組み合わせも可能である。本発明の実施形態によれば、投射システムにおいて用いられる光源は、黄色光源と、赤色源、緑色源および青色源とを組み合わせている。例えば、黄色光源を付加した場合、色特性が向上した（例えば、より広範な全色度の）ＲＢＧ投射およびディスプレイシステムが得られる。特定の実施形態において、ＲＧＹＢ光源は、投射システムのために用いられる。黄色光源は、窒化ガリウム材料またはＡｌＩｎＧａＰ材料から製造された黄色レーザダイオードであり得る。多様な実施形態において、黄色光源は、極配向、非極配向または半極配向を持ち得る。本発明による投射システムは、他の色の光源も用いることが可能であることが理解されるべきである。例えば、他の色を挙げると、シアン、マゼンタなどがある。特定の実施形態において、異なる色のレーザダイオードが、別個にパッケージされる。別の特定の実施形態において、２つ以上の異なる色のレーザダイオードが、共にパッケージされる。さらに別の特定の実施形態において、２つ以上の異なる色のレーザダイオードが、同一基板上に作製される。 Light sources based on red, green and blue sources are widely used, but other combinations are possible. According to embodiments of the present invention, the light sources used in the projection system combine a yellow light source with red, green and blue sources. For example, the addition of a yellow light source results in RBG projection and display systems with improved color characteristics (eg, wider chromaticity). In certain embodiments, RGYB light sources are used for projection systems. The yellow light source can be a yellow laser diode made from gallium nitride material or AlInGaP material. In various embodiments, the yellow light source can have a polar, non-polar or semi-polar orientation. It should be understood that the projection system according to the invention can also use light sources of other colors. For example, other colors include cyan and magenta. In certain embodiments, different colored laser diodes are packaged separately. In another specific embodiment, two or more different colored laser diodes are packaged together. In yet another specific embodiment, two or more different colored laser diodes are fabricated on the same substrate.

図２－Ａは、本発明の実施形態による、｛２０－２１｝基板上に作製されたレーザデバイス２００の詳細断面図である。この図は一例に過ぎず、本細書中の特許請求の範囲を過度に限定するものではない。当業者であれば、他の改変、変更および代替を認識する。図示のように、レーザデバイスは、窒化ガリウム基板２０３を含む。窒化ガリウム基板２０３の下側には、ｎ型金属バックコンタクト領域２０１が設けられる。特定の実施形態において、この金属バックコンタクト領域は、適切な材料（例えば、下記に記載のもの）で形成される。接触領域のさらなる詳細については、本明細書中に記載があり、より詳細については下記に記載がある。 FIG. 2-A is a detailed cross-sectional view of a laser device 200 fabricated on a {20-21} substrate, according to an embodiment of the present invention. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims herein. Those skilled in the art will recognize other modifications, alterations and alternatives. As shown, the laser device includes a gallium nitride substrate 203 . An n-type metal back contact region 201 is provided on the underside of the gallium nitride substrate 203 . In certain embodiments, this metal back contact region is formed of suitable materials (eg, those described below). Further details of the contact area are provided herein and in greater detail below.

特定の実施形態において、デバイスはまた、重畳ｎ型窒化ガリウム層２０５と、活性領域２０７と、レーザストライプ領域２０９として構造された重畳ｐ型窒化ガリウム層構造とを有する。特定の実施形態において、これらの領域はそれぞれ、少なくとも有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）のエピタキシャル析出技術、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）またはＧａＮ成長に適した他のエピタキシャル成長技術を用いて、形成される。特定の実施形態において、エピタキシャル層は、ｎ型窒化ガリウム層をＧａＮ成長した高品質エピタキシャル層である。いくつかの実施形態において、高品質層は、例えばＳｉまたはＯで約１０^１６ｃｍ^－３～１０^２０ｃｍ^－３のドーパント濃度でドープされてｎ型材料を形成する。 In certain embodiments, the device also has a superimposed n-type gallium nitride layer 205 , an active region 207 , and a superimposed p-type gallium nitride layer structure structured as a laser stripe region 209 . In certain embodiments, each of these regions is formed using at least metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) epitaxial deposition techniques, molecular beam epitaxy (MBE), or other epitaxial growth techniques suitable for GaN growth. be. In certain embodiments, the epitaxial layer is a high quality epitaxial layer of GaN grown n-type gallium nitride layer. In some embodiments, the high quality layer is doped with, for example, Si or O at a dopant concentration of about 10 ¹⁶ cm ⁻³ to 10 ²⁰ cm ⁻³ to form n-type material.

特定の実施形態において、ｎ型Ａｌ_ｕＩｎ_ｖＧａ_{１－ｕ－ｖ}Ｎ層（ここで、０≦ｕ、ｖ、ｕ＋ｖ≦１）が、基板上に堆積される。特定の実施形態において、キャリア濃度は、約１０^１６ｃｍ^－３～１０^２０ｃｍ^－３の範囲内であり得る。堆積は、ＭＯＣＶＤまたはＭＢＥを用いて行われ得る。もちろん、他の改変、変更および代替もありえる。 In a particular embodiment, an n-type Al _u In _v Ga _1-uv N layer (where 0≦u, v, u+v≦1) is deposited on the substrate. In certain embodiments, the carrier concentration can range from about 10 ¹⁶ cm ⁻³ to 10 ²⁰ cm ⁻³ . Deposition can be done using MOCVD or MBE. Of course, other modifications, alterations and alternatives are possible.

一例として、バルクＧａＮ基板は、ＭＯＣＶＤリアクタ内のサセプタ上に配置される。リアクタの閉口、排気およびバックフィルを行うか（またはロードロック構成を用いて）大気圧にした後、窒素含有ガスの存在下でサセプタをセ氏約９００～約１２００度の温度まで加熱する。１つの特定の実施形態において、サセプタを流動アンモニア下においておよそセ氏１１００度まで加熱する。およそ１～５０立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の速度において、ガリウム含有金属有機前駆体（例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ））の流動をキャリアガス中において開始する。キャリアガスは、水素、ヘリウム、窒素またはアルゴンを含み得る。このときのグループＩＩＩ前駆体（トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアルミニウム）に対するグループＶの前駆体（アンモニア）の流量比は、約２０００～約１２０００である。キャリアガス中のジシランの流動を総流量約０．１～１０ｓｃｃｍで開始する。 As an example, a bulk GaN substrate is placed on a susceptor within an MOCVD reactor. After closing, evacuating and backfilling the reactor (or using a load lock configuration) to atmospheric pressure, the susceptor is heated to a temperature of about 900 to about 1200 degrees Celsius in the presence of a nitrogen-containing gas. In one particular embodiment, the susceptor is heated to approximately 1100 degrees Celsius under flowing ammonia. A flow of a gallium-containing metal-organic precursor (eg, trimethylgallium (TMG) or triethylgallium (TEG)) is initiated in the carrier gas at a rate of approximately 1-50 cubic centimeters per minute (sccm). Carrier gases may include hydrogen, helium, nitrogen or argon. At this time, the flow ratio of Group V precursor (ammonia) to Group III precursor (trimethylgallium, triethylgallium, trimethylindium, trimethylaluminum) is about 2,000 to about 12,000. A flow of disilane in carrier gas is initiated at a total flow rate of about 0.1-10 sccm.

特定の実施形態において、レーザストライプ領域は、ｐ型窒化ガリウム層２０９で構成される。特定の実施形態において、ドライエッチングまたはウエットエッチングから選択されたエッチングプロセスにより、レーザストライプが提供される。好適な実施形態において、エッチングプロセスはドライであってもよいし、他のものであってもよい。一例として、ドライエッチングプロセスは、塩素保有化学種または類似の化学構造を用いた反応性イオンエッチングプロセスを用いて誘導結合プロセスである。同様に一例として、塩素保有化学種は、塩素ガスなどから導出されることが多い。デバイスはまた、２１３接触領域を露出させる重畳誘電領域を有する。特定の実施形態において、誘電領域は酸化物（例えば、二酸化ケイ素または窒化ケイ素）であるが、他のものであってもよい。接触領域は、重畳金属層２１５に接続される。重畳金属層は、パラジウムおよび金（Ｐｄ／Ａｕ）、白金および金（Ｐｔ／Ａｕ）、ニッケル金（Ｎｉ／Ａｕ）を含む多層構造であるが、他のものであってもよい。もちろん、他の改変、変更および代替もありえる。 In certain embodiments, the laser stripe region is composed of p-type gallium nitride layer 209 . In certain embodiments, an etching process selected from dry etching or wet etching provides the laser stripes. In preferred embodiments, the etching process may be dry or otherwise. As an example, the dry etch process is an inductively coupled process using a reactive ion etch process using chlorine-bearing species or similar chemistries. Also by way of example, chlorine-bearing species are often derived from chlorine gas and the like. The device also has an overlapping dielectric area that exposes the 213 contact area. In certain embodiments, the dielectric region is an oxide (eg, silicon dioxide or silicon nitride), but can be others. The contact area is connected to overlying metal layer 215 . The superimposed metal layers are multilayer structures including palladium and gold (Pd/Au), platinum and gold (Pt/Au), nickel gold (Ni/Au), but may be others. Of course, other modifications, alterations and alternatives are possible.

特定の実施形態において、レーザデバイスは、活性領域２０７を有する。活性領域は、１つ以上の実施形態によれば、１個～２０個の量子井戸領域を含み得る。一例として、ｎ型Ａｌ_ｕＩｎ_ｖＧａ_{１－ｕ－ｖ}Ｎ層を所定厚さになるまで所定期間堆積させた後、活性層を堆積させる。活性層は、２～１０個の量子井戸を含む複数の量子井戸を含み得る。量子井戸は、ＧａＮバリア層を挟んだＩｎＧａＮを含み得る。他の実施形態において、ウェル層およびバリア層は、Ａｌ_ｗＩｎ_ｘＧａ_{１－ｗ－ｘ}ＮおよびＡｌ_ｙＩｎ_ｚＧａ_{１－ｙ－ｚ}Ｎをそれぞれ含み（ここで、０≦ｗ、ｘ、ｙ、ｚ、ｗ＋ｘ、ｙ＋ｚ≦１、ｗ＜ｕ、ｙおよび／またはｘ＞ｖ、ｚ）、これにより、ウェル層（単数または複数）のバンドギャップは、バリア層（単数または複数）およびｎ型層のバンドギャップよりも少数となる。ウェル層およびバリア層の厚さはそれぞれ、約１ｎｍ～約２０ｎｍであり得る。活性層の組成および構造は、事前選択された波長において発光が得られるように、選択される。活性層は、非ドープのまま（かまたは非意図的にドープしてもよいし）、あるいは、ｎ型ドープまたはｐ型ドープしてもよい。もちろん、他の改変、変更および代替もありえる。 In certain embodiments, the laser device has an active region 207 . The active region, according to one or more embodiments, can include 1-20 quantum well regions. As an example, after depositing an n-type Al _u In _v Ga _1-uv N layer to a predetermined thickness for a predetermined period of time, the active layer is deposited. The active layer may include multiple quantum wells, including 2-10 quantum wells. Quantum wells may include InGaN sandwiched by GaN barrier layers. In other embodiments _, the well and barrier layers comprise _{AlwInxGa1 -w-xN} and _{AlyInzGa1 -yzN,} respectively, _where 0≤w, x, y , z, w+x, y+z≦1, w<u, y and/or x>v, z), whereby the bandgap of the well layer(s) is the barrier layer(s) and n-type layer(s) less than the bandgap of The thickness of the well layer and barrier layer can each be from about 1 nm to about 20 nm. The composition and structure of the active layer are chosen to provide emission at a preselected wavelength. The active layer may be left undoped (or unintentionally doped), or may be n-type doped or p-type doped. Of course, other modifications, alterations and alternatives are possible.

特定の実施形態において、活性領域はまた、電子ブロッキング領域と、別個の閉じ込めヘテロ構造とを含み得る。いくつかの実施形態において、電子ブロック層を堆積させると好適である。電子ブロック層は、Ａｌ_ｓＩｎ_ｔＧａ_{１－ｓ－ｔ}Ｎ（ここで、０≦ｓ、ｔ、ｓ＋ｔ≦１）を含み得、活性層よりもバンドギャップが高く、ｐ型ドープされ得る。１つの特定の実施形態において、電子ブロック層は、ＡｌＧａＮを含む。別の実施形態において、電子ブロック層は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子構造を含み、ＡｌＧａＮ層およびＧａＮ層を交互に含み、ＡｌＧａＮ層およびＧａＮ層の厚さはそれぞれ約０．２ｎｍ～約５ｎｍである。もちろん、他の改変、変更および代替もありえる。 In certain embodiments, the active region can also include an electron blocking region and separate confinement heterostructures. In some embodiments it is preferred to deposit an electron blocking layer. The electron blocking layer may comprise Al _s In _t Ga _1-st N (where 0≦s, t, s+t≦1), have a higher bandgap than the active layer, and may be p-type doped. In one particular embodiment, the electron blocking layer comprises AlGaN. In another embodiment, the electron blocking layer comprises an AlGaN/GaN superlattice structure, comprising alternating AlGaN layers and GaN layers, the AlGaN layers and GaN layers each having a thickness of about 0.2 nm to about 5 nm. Of course, other modifications, alterations and alternatives are possible.

上記したように、ｐ型窒化ガリウム構造は、電子ブロック層および活性層（単数または複数）の上方に堆積される。ｐ型層は、約１０^１６ｃｍ^－３～１０^２２ｃｍ^－３のレベルまでＭｇでドープされ得、ｐ型層の厚さは、約５ｎｍ～約１０００ｎｍであり得る。ｐ型層の最外部の１～５０ｎｍを層のその他部分よりもより高ドープすることで、電気接触を向上させることができる。特定の実施形態において、ドライエッチングまたはウェットエッチングから選択されたエッチングプロセスにより、レーザストライプが提供される。好適な実施形態において、エッチングプロセスはドライであってもよいし、他のものであってもよい。デバイスはまた、２１３接触領域を露出させる重畳誘電領域を有する。特定の実施形態において、誘電領域は、酸化物（例えば、二酸化ケイ素）を含むが、他のものであってもよい（例えば、窒化ケイ素）。もちろん、他の改変、変更および代替もありえる。 As noted above, a p-type gallium nitride structure is deposited over the electron blocking layer and the active layer(s). The p-type layer can be doped with Mg to a level of about 10 ¹⁶ cm ⁻³ to 10 ²² cm ⁻³ and the thickness of the p-type layer can be about 5 nm to about 1000 nm. Electrical contact can be improved by doping the outermost 1-50 nm of the p-type layer more highly than the rest of the layer. In certain embodiments, an etching process selected from dry etching or wet etching provides the laser stripes. In preferred embodiments, the etching process may be dry or otherwise. The device also has an overlapping dielectric area that exposes the 213 contact area. In certain embodiments, the dielectric region comprises an oxide (eg, silicon dioxide), but may be others (eg, silicon nitride). Of course, other modifications, alterations and alternatives are possible.

プロジェクター２５０の光源は、１つ以上のＬＥＤも含み得ることが理解されるべきである。図２－Ｂは、ＬＥＤ光源を有するプロジェクターを示す簡易図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。一例として、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤは、窒化ガリウム含有材料から製造される。１つの特定の実施形態において、青色ＬＥＤは、非極配向によって特徴付けられる。別の実施形態において、青色ＬＥＤは、半極配向によって特徴付けられる。 It should be appreciated that the light source of projector 250 may also include one or more LEDs. FIG. 2-B is a simplified diagram showing a projector with an LED light source. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. As an example, blue and green LEDs are manufactured from gallium nitride-containing materials. In one particular embodiment, the blue LED is characterized by a non-polar orientation. In another embodiment, the blue LED is characterized by a semi-polar orientation.

図３は、本発明の実施形態による投射デバイスの別の図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。図３において、投射デバイスは、ＭＥＭＳ走査ミラーと、鏡と、光変換部材と、赤色レーザダイオードと、青色ダイオードと、緑色レーザダイオードとを含む。図示のような青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードは、単一のパッケージとして統合される。例えば、青色および緑色レーザは、同一基板および表面を共有する。青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードからの出力は、共通表面から出射される。青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードをコパッケージすることで、プロジェクターデバイスのサイズおよびコストの実質的低減（例えば、部品点数の削減）が可能になることが理解される。 FIG. 3 is another view of a projection device according to an embodiment of the invention; This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. In FIG. 3, the projection device includes a MEMS scanning mirror, a mirror, a light conversion member, a red laser diode, a blue diode and a green laser diode. A blue laser diode and a green laser diode as shown are integrated in a single package. For example, blue and green lasers share the same substrate and surface. The output from the blue and green laser diodes are emitted from a common surface. It will be appreciated that co-packaging the blue and green laser diodes can substantially reduce the size and cost of the projector device (eg, reduce part count).

加えて、緑色レーザダイオードおよび青色レーザダイオードは、高効率によって特徴付けられる。例えば、緑色レーザダイオード上の青色は、バルク窒化ガリウム材料から製造される。青色レーザダイオードは、非極配向または半極配向であり得る。緑色レーザダイオードも、同様に非極配向または半極配向であり得る。例えば、以下のレーザダイオードの組み合わせが可能であるが、他の可能性も可能である。具体的には、青色極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰである。 In addition, green and blue laser diodes are characterized by high efficiency. For example, blue on green laser diodes are fabricated from bulk gallium nitride material. Blue laser diodes can be non-polar or semi-polar oriented. Green laser diodes can similarly be non-polar or semi-polar oriented. For example, the following laser diode combinations are possible, but other possibilities are also possible. Specifically, blue polarity + green nonpolar + red *AlInGaP, blue polarity + green semipolar + red *AlInGaP, blue polarity + green polarity + red *AlInGaP, blue semipolar + green nonpolar + red *AlInGaP, blue Semi-polar + green semi-polar + red * AlInGaP, blue semi-polar + green polar + red * AlInGaP, blue non-polar + green non-polar + red * AlInGaP, blue non-polar + green semi-polar + red * AlInGaP, blue non-polar + Green Polarity + Red * AlInGaP.

一実施形態において、緑色レーザダイオードは、４８０ｎｍ～５４０ｎｍの波長によって特徴付けられる。この波長範囲は、赤外線レーザダイオード（すなわち、放射波長が約１０６０ｎｍのもの）を用いておりかつＳＨＧを用いて周波数を倍化した従来の製造デバイスと異なる。 In one embodiment, green laser diodes are characterized by wavelengths between 480 nm and 540 nm. This wavelength range differs from conventional manufactured devices that use infrared laser diodes (ie, those with an emission wavelength of about 1060 nm) and that use SHG to double the frequency.

図３－Ａは、本発明の実施形態による共にパッケージされたレーザダイオードの簡易図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。図３－Ａに示すように、２つのレーザダイオードが単一のパッケージ上に設けられている。例えば、レーザ１が青色レーザダイオード内に図示されており、レーザ２が緑色レーザダイオードである。光学素子を用いて、レーザ出力を組み合わせることができる。 FIG. 3-A is a simplified diagram of co-packaged laser diodes according to an embodiment of the present invention. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. As shown in FIG. 3-A, two laser diodes are provided on a single package. For example, laser 1 is shown in a blue laser diode and laser 2 is a green laser diode. Optical elements can be used to combine the laser outputs.

図３－Ａに示すような２つのレーザの出力を、多用に組み合わせることができる。例えば、光学コンポーネント（例えば、ダイクロックレンズ、導波路）を用いて、レーザ１およびレーザ２の出力を図示のように組み合わせることができる。 The output of two lasers as shown in FIG. 3-A can be combined in many ways. For example, optical components (eg, dichroic lenses, waveguides) can be used to combine the outputs of laser 1 and laser 2 as shown.

他の実施形態において、青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードをモノリシックに統合する。図３－Ｂは、本発明の実施形態による段階的放射波長の活性領域の断面図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。図３－Ｂに示すように、例えば、異なる放射勾配を有する活性領域が提供される。活性領域の異なる部分のリッジ導波路が、異なる波長を出射するように適合される。 In another embodiment, a blue laser diode and a green laser diode are monolithically integrated. FIG. 3-B is a cross-sectional view of a graded emission wavelength active region according to an embodiment of the present invention. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. As shown in FIG. 3-B, for example, active regions with different radial gradients are provided. Ridge waveguides in different portions of the active region are adapted to emit different wavelengths.

図３－Ｃは、本発明の実施形態による複数の活性領域の断面を示す簡易図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。特に、各活性領域は、特定の波長と関連付けられる。 FIG. 3-C is a simplified diagram illustrating cross-sections of multiple active regions according to embodiments of the present invention. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. Specifically, each active region is associated with a particular wavelength.

プロジェクター３００の光源は、１つ以上のＬＥＤも含み得ることが理解されるべきである。図３－Ｄは、ＬＥＤ光源を有するプロジェクターを示す簡易図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。一例として、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤは、窒化ガリウム含有材料から製造される。１つの特定の実施形態において、青色ＬＥＤは、非極配向によって特徴付けられる。別の実施形態において、青色ＬＥＤは、半極配向によって特徴付けられる。 It should be appreciated that the light source of projector 300 may also include one or more LEDs. FIG. 3-D is a simplified diagram showing a projector with an LED light source. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. As an example, blue and green LEDs are manufactured from gallium nitride-containing materials. In one particular embodiment, the blue LED is characterized by a non-polar orientation. In another embodiment, the blue LED is characterized by a semi-polar orientation.

図４は、本発明の実施形態による投射デバイスの簡易図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。図４に示すように、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオーを統合することで、光源４０１が得られる。光源４０１は、レーザダイオードそれぞれの出力を組み合わせる。組み合わされた光は鏡上へと投射され、鏡は、組み合わされた光をＭＥＭＳ走査ミラー．上へと反射する。レーザダイオードを同一パッケージ内に設けることにより、光源４０１のサイズおよびコスト双方の低減が可能となる。例えば、以下のレーザダイオードの組み合わせが可能であるが、他の組み合わせも可能であることが理解されるべきである。たとえば、青色極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰである。 FIG. 4 is a simplified diagram of a projection device according to an embodiment of the invention; This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. As shown in FIG. 4, a light source 401 is obtained by integrating a blue laser diode, a green laser diode and a red laser diode. A light source 401 combines the outputs of each of the laser diodes. The combined light is projected onto a mirror, which projects the combined light onto a MEMS scanning mirror. reflect upwards. By providing the laser diodes in the same package, both the size and cost of the light source 401 can be reduced. For example, the following laser diode combinations are possible, but it should be understood that other combinations are also possible. For example, blue polar + green nonpolar + red *AlInGaP, blue polar + green semipolar + red *AlInGaP, blue polar + green polar + red *AlInGaP, blue semipolar + green nonpolar + red *AlInGaP, blue semipolar + green semipolar + red *AlInGaP, blue semipolar + green polar + red *AlInGaP, blue nonpolar + green nonpolar + red *AlInGaP, blue nonpolar + green semipolar + red *AlInGaP, blue nonpolar + green polar + Red * AlInGaP.

図４－Ａは、本発明の実施形態による、単一のパッケージ形態に統合されたレーザダイオードを示す簡易図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。例えば、レーザ１は緑色レーザダイオードであり得、レーザ２は赤色レーザダイオードであり得、レーザ３は青色レーザダイオードであり得る。用途に応じて、緑色レーザダイオードは、半極性ガリウム含有基板、非極性ガリウム含有基板または極性ガリウム含有基板上に作製去れ得る。同様に、青色レーザダイオードは、半極性ガリウム含有基板、非極性ガリウム含有基板または極性ガリウム含有基板上に形成され得る。 FIG. 4-A is a simplified diagram showing laser diodes integrated into a single package form, according to an embodiment of the present invention. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. For example, laser 1 can be a green laser diode, laser 2 can be a red laser diode, and laser 3 can be a blue laser diode. Depending on the application, green laser diodes can be fabricated on semi-polar gallium-containing substrates, non-polar gallium-containing substrates or polar gallium-containing substrates. Similarly, blue laser diodes can be formed on semipolar gallium-containing substrates, non-polar gallium-containing substrates, or polar gallium-containing substrates.

本発明による多様な投射システムは、広範な用途を有することが理解されるべきである。多様な実施形態において、上述した投射システムは、携帯電話、カメラ、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータおよび他の電子機器上に統合される。 It should be appreciated that a wide variety of projection systems according to the invention have a wide variety of applications. In various embodiments, the projection systems described above are integrated onto mobile phones, cameras, personal computers, portable computers and other electronic devices.

図５は、本発明の実施形態によるＤＬＰ投射デバイスの簡易図であるこの図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。図５に示すように、投射装置は、特に、光源と、集光レンズと、色相環と、成形レンズと、デジタル照明プロセッサ（ＤＬＰ）基板と、投射レンズとを含む。ＤＬＰ基板は、特に、プロセッサと、メモリと、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）とを含む。 FIG. 5 is a simplified diagram of a DLP projection device according to an embodiment of the invention. This diagram is exemplary only and should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. As shown in FIG. 5, the projection device particularly includes a light source, a condenser lens, a color wheel, a molding lens, a digital lighting processor (DLP) board, and a projection lens. A DLP substrate includes, among other things, a processor, memory, and a digital micromirror device (DMD).

一例として、色相環は、光源から射出された光の色を変化させる蛍光体材料を含み得る。特定の実施形態において、色相環は複数の領域を含み、領域はそれぞれ、特定の色（例えば、赤色、緑色、青色など）に対応する。例示的実施形態において、プロジェクターは、青色光源および赤色光源を含む光源を含む。色相環は、青色光のための溝部と、青色光を緑色光に変換するための領域を含む蛍光体とを含む。動作時において、青色光源（例えば、青色レーザダイオードまたは青色ＬＥＤ）は、溝部を通じて青色光を提供し、蛍光体含有領域からの緑色光を励起し、赤色光源は、赤色光を別個に提供する。蛍光体からの緑色光は、色相環を通過させてもよいし、あるいは色相環から反射させてもよい。いずれの場合においても、緑色光は、光学素子によって収集され、マイクロディスプレイへと再方向付けされる。溝部を通過した青色光も、マイクロディスプレイへと方向付けられる。青色光源は、レーザダイオードおよび／または非極配向ＧａＮまたは半極配向ＧａＮ上に作製されたＬＥＤであり得る。いくつかの場合において、青色レーザおよび青色ＬＥＤ双方を組み合わせることにより、色特性の向上が可能となる。緑色光の別の源を挙げると、非極性Ｇａ含有基板または半極性Ｇａ含有基板から作製可能な緑色レーザダイオードおよび／または緑色ＬＥＤがある。いくつかの実施形態において、ＬＥＤ、レーザおよび／または蛍光体変換緑色光の何らかの組み合わせを用いると有利であり得る。色光源およびその色相環の他の組み合わせが可能であることが理解される。 As an example, the color wheel may include phosphor materials that change the color of light emitted from the light source. In certain embodiments, the color wheel includes multiple regions, each region corresponding to a particular color (eg, red, green, blue, etc.). In an exemplary embodiment, the projector includes a light source that includes a blue light source and a red light source. The color wheel includes grooves for blue light and phosphors that include regions for converting blue light to green light. In operation, a blue light source (e.g., a blue laser diode or blue LED) provides blue light through the grooves and excites green light from the phosphor-containing regions, and a red light source separately provides red light. Green light from the phosphor may pass through the color wheel or may be reflected from the color wheel. In either case, green light is collected by optics and redirected to the microdisplay. Blue light passing through the groove is also directed to the microdisplay. The blue light source can be a laser diode and/or an LED fabricated on non-polar or semi-polar oriented GaN. In some cases, combining both blue lasers and blue LEDs allows for improved color characteristics. Another source of green light is green laser diodes and/or green LEDs, which can be made from non-polar or semi-polar Ga-containing substrates. In some embodiments it may be advantageous to use some combination of LED, laser and/or phosphor converted green light. It is understood that other combinations of colored light sources and their color wheel are possible.

別の例として、色相環は、複数の蛍光体材料を含み得る。例えば、色相環は、青色光源と組み合わされた緑色蛍光体および赤色蛍光体双方を含み得る。特定の実施形態において、色相環は複数の領域を含み、領域はそれぞれ、特定の色（例えば、赤色、緑色、青色など）に対応する。例示的実施形態において、プロジェクターは、青色光源を含む光源を含む。色相環は、青色レーザ光のための溝部と、青色光の緑色光への変換および青色光の赤色光への変換のための２つの蛍光体含有領域とをそれぞれ含む。動作時において、青色光源（例えば、青色レーザダイオードまたは青色ＬＥＤ）は、溝部を通じて青色光を提供し、蛍光体含有領域から緑色光および赤色光を励起する。蛍光体からの緑色および赤色光は、色相環を通じて透過させることもできるし、あるいは色相環から反射させることも可能である。いずれの場合においても、緑色および赤色光は、光学素子によって収集され、マイクロディスプレイへと再方向付けされる。青色光源は、レーザダイオードであってもよいし、あるいは、非極配向ＧａＮまたは半極配向ＧａＮ上に作成されたＬＥＤであってもよい。 As another example, a color wheel may include multiple phosphor materials. For example, a color wheel can include both green and red phosphors combined with a blue light source. In certain embodiments, the color wheel includes multiple regions, each region corresponding to a particular color (eg, red, green, blue, etc.). In an exemplary embodiment, the projector includes a light source that includes a blue light source. The color wheel includes a groove for blue laser light and two phosphor-containing regions for conversion of blue light to green light and blue light to red light, respectively. In operation, a blue light source (eg, a blue laser diode or blue LED) provides blue light through the grooves and excites green and red light from the phosphor-containing regions. Green and red light from the phosphors can be transmitted through the color wheel or reflected from the color wheel. In either case, green and red light is collected by optics and redirected to the microdisplay. The blue light source may be a laser diode or an LED fabricated on non-polar or semi-polar oriented GaN.

別の例として、色相環は、青色蛍光体材料、緑色蛍光体材料および赤色蛍光体材料を含み得る。例えば、色相環は、青色、緑色蛍光体および赤色蛍光体と、紫外（ＵＶ）光源との組み合わせを含み得る。特定の実施形態において、色相環は複数の領域を含み、領域はそれぞれ、特定の色（例えば、赤色、緑色、青色など）に対応する。例示的実施形態において、プロジェクターは、ＵＶ光源を含む光源を含む。色相環は、ＵＶ光から青色光への変換、ＵＶ光から緑色光への変換、およびＵＶ光から赤色光への変換それぞれのための３つの蛍光体含有領域を含む。動作時において、色相環は、青色、緑色、および赤色光を順次蛍光体含有領域から出射する。蛍光体からの青色光、緑色光および赤色光は、色相環を通じて透過させることもできるし、あるいは色相環から反射させることも可能である。いずれの場合においても、青色光、緑色光および赤色光は、光学素子によって収集され、マイクロディスプレイへと再方向付けされる。ＵＶ光源は、レーザダイオードであってもよいし、あるいは非極配向ＧａＮまたは半極配向ＧａＮ上に作製されたＬＥＤであってもよい。色光源およびその色相環の他の組み合わせが可能であることが理解される。 As another example, a color wheel may include blue phosphor material, green phosphor material, and red phosphor material. For example, a color wheel may include a combination of blue, green and red phosphors and an ultraviolet (UV) light source. In certain embodiments, the color wheel includes multiple regions, each region corresponding to a particular color (eg, red, green, blue, etc.). In exemplary embodiments, the projector includes a light source that includes a UV light source. The color wheel includes three phosphor-containing regions for conversion of UV light to blue light, conversion of UV light to green light, and conversion of UV light to red light, respectively. In operation, the color wheel sequentially emits blue, green, and red light from the phosphor-containing regions. Blue, green and red light from the phosphors can be transmitted through the color wheel or reflected from the color wheel. In either case, blue, green and red light are collected by optics and redirected to the microdisplay. The UV light source may be a laser diode or an LED fabricated on non-polar or semi-polar oriented GaN. It is understood that other combinations of colored light sources and their color wheel are possible.

図示のような光源は、レーザに基づいて作製され得る。一実施形態において、光源からの出力は、実質的に白色によって特徴付けられたレーザビームである。一実施形態において、光源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの光出力を組み合わせる。例えば、青色、緑色、および赤色レーザダイオードを統合することで、単一のパッケージを得ることができる。上述したように．他の組み合わせも可能である。例えば、青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードは単一のパッケージを共有し、赤色レーザダイオードは単独でパッケージされる。本実施形態において、色が時系列になるようにこれらのレーザを変調することができ、これにより色相環を不要とすることができる。青色レーザダイオードは、極性、半極性および非極性であり得る。同様に、緑色レーザダイオードも、極性、半極性および非極性であり得る。例えば、青色ダイオードおよび／または緑色ダイオードは、窒化ガリウム材料を含むバルク基板から製造される。例えば、以下のレーザダイオードの組み合わせが可能であるが、他のの組み合わせも可能である。具体的には、青色極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰである。 The light source as shown can be made based on lasers. In one embodiment, the output from the light source is a laser beam characterized by a substantially white color. In one embodiment, the light source combines light output from a blue laser diode, a green laser diode and a red laser diode. For example, blue, green, and red laser diodes can be integrated into a single package. As mentioned above. Other combinations are also possible. For example, a blue laser diode and a green laser diode share a single package, and a red laser diode is packaged alone. In this embodiment, these lasers can be modulated so that the colors are time-sequential, thereby eliminating the need for a color wheel. Blue laser diodes can be polar, semi-polar and non-polar. Similarly, green laser diodes can be polar, semi-polar and non-polar. For example, blue diodes and/or green diodes are fabricated from bulk substrates comprising gallium nitride materials. For example, the following laser diode combinations are possible, but other combinations are also possible. Specifically, blue polarity + green nonpolar + red *AlInGaP, blue polarity + green semipolar + red *AlInGaP, blue polarity + green polarity + red *AlInGaP, blue semipolar + green nonpolar + red *AlInGaP, blue Semi-polar + green semi-polar + red * AlInGaP, blue semi-polar + green polar + red * AlInGaP, blue non-polar + green non-polar + red * AlInGaP, blue non-polar + green semi-polar + red * AlInGaP, blue non-polar + Green Polarity + Red * AlInGaP.

図５において、ＤＬＰ投射システムは、色相環を用いて、一色（例えば、赤色、緑色または青色）の光を一度にＤＭＤへと投射する。色相環が必要な理由は、光源から連続的に白色光が提供されるからである。本発明の実施形態においてはソリッドステートデバイスを光源として用いるため、本発明によるＤＬＰプロジェクターにおいて、図５中に示す色相環は不要であることが理解されるべきである。図５－Ａは、本発明の実施形態によるＤＬＰプロジェクターを示す簡易図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。 In FIG. 5, the DLP projection system uses a color wheel to project light of one color (eg, red, green, or blue) onto the DMD at a time. A color wheel is necessary because the light source provides continuous white light. It should be understood that the color wheel shown in FIG. 5 is not necessary in a DLP projector according to the present invention because solid-state devices are used as light sources in embodiments of the present invention. FIG. 5-A is a simplified diagram illustrating a DLP projector according to an embodiment of the invention. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations.

別の実施形態において、光源は、単一のレーザダイオードを含む。例えば、光源は、青色レーザビームを出力する青色レーザダイオードを含む。光源はまた、レーザビームの青色を変化させる１つ以上の光学部材も含む、例えば、１つ以上の光学部材は、蛍光体材料を含む。レーザビームは、蛍光体材料を励起して、投写型ディスプレイの光源となる実質的に白色の光源を形成する。本実施形態において、ＤＬＰに対して青色フレーム、緑色フレームおよび赤色フレームを順序付けるために色相環が必要となる。 In another embodiment, the light source includes a single laser diode. For example, the light source includes a blue laser diode that outputs a blue laser beam. The light source also includes one or more optical members that change the blue color of the laser beam, eg, the one or more optical members include phosphor material. The laser beam excites the phosphor material to form a substantially white light source that serves as the light source for the projection display. In this embodiment, a color wheel is required to order the blue, green and red frames for the DLP.

投射システム５００は、光源５０１と、光源コントローラ５０２と、光学部材５０４と、ＤＬＰチップ５０５とを含む。光源５０１は、光学部材５０４を通じてＤＭＤ５０３に色付き光を出射するように構成される。より詳細には、光源５０１は、有色レーザダイオードを含む。例えば、レーザダイオードは、赤色レーザダイオード、青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードを含む。所定の時間間隔において、単一のレーザダイオードはオンにされその他のレーザダイオードはオフにされ、これにより、単一の有色レーザビームがＤＭＤ５０３上に出射される。光源コントローラ５０２は、レーザダイオードを所定の周波数および順序に基づいてオンおよびオフに切り換えるための制御信号を光源５０１に提供する。例えば、このレーザダイオードの切り換えは、図５に示す色相環の機能に類似する。 Projection system 500 includes a light source 501 , a light source controller 502 , an optical member 504 and a DLP chip 505 . Light source 501 is configured to emit colored light to DMD 503 through optical member 504 . More specifically, light source 501 includes a colored laser diode. For example, laser diodes include red laser diodes, blue laser diodes and green laser diodes. At a predetermined time interval, a single laser diode is turned on and the other laser diodes are turned off, thereby emitting a single colored laser beam onto DMD 503 . Light source controller 502 provides control signals to light source 501 for switching the laser diodes on and off based on a predetermined frequency and sequence. For example, this laser diode switching is analogous to the function of the color wheel shown in FIG.

図６は、本発明の実施形態による３チップＤＬＰ投射システムを示す簡易図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。図５に示すように、３チップＤＬＰ投射システムは、光源と、光学素子と、複数のＤＭＤと、色相環システムとを含む。図示のように、これらのＤＭＤはそれぞれ、特定の色と関連付けられる。 FIG. 6 is a simplified diagram illustrating a 3-chip DLP projection system according to an embodiment of the invention. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. As shown in FIG. 5, a 3-chip DLP projection system includes a light source, an optical element, multiple DMDs, and a color wheel system. As shown, each of these DMDs is associated with a particular color.

多様な実施形態において、白色光ビームは、光源によって提供される実質的に白色のレーザビームを含む。一実施形態において、光源からの出力は、実質的に白色によって特徴付けられるレーザビームである。一実施形態において、光源は、青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの光出力を組み合わせる。例えば、上述したように、青色、緑色、および赤色レーザダイオードを統合して、単一のパッケージを得ることができる。他の組み合わせも可能である。例えば、青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードは単一のパッケージを共有し、赤色レーザダイオードは単独でパッケージされる。青色レーザダイオードは、極性、半極性および非極性であり得る。同様に、緑色レーザダイオードも、極性、半極性および非極性であり得る。例えば、青色および／または緑色ダイオードは、窒化ガリウム材料を含むバルク基板から製造される。例えば、以下のレーザダイオードの組み合わせが可能であるが、他の可能性も可能である。具体的には、青色極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色半極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色非極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色半極＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰ、青色非極性＋緑色極性＋赤色＊ＡｌＩｎＧａＰである。 In various embodiments, the white light beam comprises a substantially white laser beam provided by a light source. In one embodiment, the output from the light source is a laser beam characterized by a substantially white color. In one embodiment, the light source combines light output from a blue laser diode, a green laser diode and a red laser diode. For example, as described above, blue, green, and red laser diodes can be integrated into a single package. Other combinations are also possible. For example, a blue laser diode and a green laser diode share a single package, and a red laser diode is packaged alone. Blue laser diodes can be polar, semi-polar and non-polar. Similarly, green laser diodes can be polar, semi-polar and non-polar. For example, blue and/or green diodes are fabricated from bulk substrates comprising gallium nitride materials. For example, the following laser diode combinations are possible, but other possibilities are also possible. Specifically, blue polarity + green nonpolar + red *AlInGaP, blue polarity + green semipolar + red *AlInGaP, blue polarity + green polarity + red *AlInGaP, blue semipolar + green nonpolar + red *AlInGaP, blue Semi-polar + green semi-polar + red * AlInGaP, blue semi-polar + green polar + red * AlInGaP, blue non-polar + green non-polar + red * AlInGaP, blue non-polar + green semi-polar + red * AlInGaP, blue non-polar + Green Polarity + Red * AlInGaP.

別の実施形態において、光源は、単一のレーザダイオードを含む。例えば、光源は、青色レーザビームを出力する青色レーザダイオードを含む。光源は、また、レーザビームの青色を変化させる１つ以上の光学部材も含む。例えば、１つ以上の光学部材は、蛍光体材料を含む。 In another embodiment, the light source includes a single laser diode. For example, the light source includes a blue laser diode that outputs a blue laser beam. The light source also includes one or more optical elements that change the blue color of the laser beam. For example, one or more optical members include phosphor material.

光源は、レーザダイオードおよび／またはＬＥＤを含み得ることが理解されるべきである。一実施形態において、光源は、異なる色のレーザダイオードを含む。例えば、光源は、レーザダイオードから出射された光の色を変化させる蛍光体材料をさらに含み得る。別の実施形態において、光源は、１つ以上の有色ＬＥＤを含む。さらに別の実施形態において、光源は、レーザダイオードおよびＬＥＤ双方を含む。例えば、光源は、レーザダイオードおよび／またはＬＥＤの光色を変化させるための蛍光体材料を含み得る。 It should be appreciated that the light source may include laser diodes and/or LEDs. In one embodiment, the light sources include laser diodes of different colors. For example, the light source may further include a phosphor material that changes the color of light emitted from the laser diode. In another embodiment, the light source includes one or more colored LEDs. In yet another embodiment, the light source includes both laser diodes and LEDs. For example, the light source may include phosphor materials to change the light color of laser diodes and/or LEDs.

多様な実施形態において、レーザダイオードは、３Ｄディスプレイ用途に用いられる。典型的には、３Ｄディスプレイシステムは立体視原理に依存している。立体視技術においては、シーンを見ている各ユーザに対して別個のデバイスを用いることで、当該ユーザの左右の眼に異なる画像を提供する。この技術の例を挙げると、アナグリフ画像および偏光眼鏡がある。図７は、偏光眼鏡によってフィルタリングされた偏光画像を用いた３Ｄディスプレイを示す簡易図である。図示のように、左眼および右眼は、偏光眼鏡を通じて異なる画像を認識する。 In various embodiments, laser diodes are used in 3D display applications. Typically, 3D display systems rely on stereoscopic principles. In stereoscopic technology, a separate device is used for each user viewing a scene to provide different images to the user's left and right eyes. Examples of this technology are anaglyph images and polarized glasses. FIG. 7 is a simplified diagram showing a 3D display with polarized images filtered by polarized glasses. As shown, left and right eyes perceive different images through polarized glasses.

従来の偏光眼鏡の場合、ＲｅａｌＤ Ｃｉｎｅｍａ（登録商標）によって利用されている円形の偏光眼鏡を含んでいることが多く、多くの劇場において広く採用されている。別の種類の画像分離が、干渉フィルター技術によって提供されている。例えば、眼鏡およびプロジェクター中の空間干渉フィルターが主流の技術となっており、この名称の由来となっている。これらのフィルターにおいては、可視色スペクトルを６個の狭帯域に分割する（そのうち２個は赤色領域であり、そのうち２個は緑色領域であり、そのうち２個は記青色領域である（説明目的のため、Ｒ１、Ｒ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ１およびＢ２と呼ぶ））。これらのＲ１、Ｇ１およびＢ１帯域を片方の眼用の画像に用い、Ｒ２、Ｇ２およびＢ２を他方の眼用の画像に用いる。ヒトの眼は、このような微少なスペクトル差をほとんど感知しないないため、この技術により。２つの眼間のわずかな色差だけで、フルカラーの３Ｄ画像を生成することが可能となる。場合によっては、この技術を「スーパーアナグリフ」と呼ぶ場合がある。なぜならば、この技術は高度なスペクトル多重化であり、従来のアナグリフ技術の核を成すものであるからである。特定の例において、以下の１組の波長が用いられる。たとえば、左眼では、赤色６２９ｎｍ、緑色５３２ｎｍ、青色４４６ｎｍであり、右眼では、赤色６１５ｎｍ、緑色５１８ｎｍ、青色４３２ｎｍである。 Conventional polarized glasses often include the circular polarized glasses utilized by RealD Cinema®, which are widely adopted in many theaters. Another type of image separation is provided by interference filter technology. For example, spatial interference filters in eyeglasses and projectors have become mainstream technology, hence the name. In these filters, the visible color spectrum is divided into 6 narrow bands, 2 of which are in the red region, 2 of which are in the green region, and 2 of which are in the blue region (for illustrative purposes only). therefore called R1, R2, G1, G2, B1 and B2)). These R1, G1 and B1 bands are used for the image for one eye and R2, G2 and B2 for the image for the other eye. With this technique, the human eye is nearly imperceptible to such minute spectral differences. With only small color differences between the two eyes, full-color 3D images can be generated. In some cases, this technique is called "super-anaglyph." This is because this technology is a sophisticated spectral multiplexing and is at the core of conventional anaglyph technology. In a specific example, the following set of wavelengths are used. For example, for the left eye, red 629 nm, green 532 nm, blue 446 nm, and for the right eye, red 615 nm, green 518 nm, blue 432 nm.

多様な実施形態において、本発明は、３Ｄ画像を投射する投射システムを提供する。このシステムにおいて、レーザダイオードを用いて、基本的なＲＧＢ色を提供する。図８は、本発明の実施形態による３Ｄ投射システムを示す簡易図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。図８に示すように、投射システムは、プロジェクター８０１を含む。プロジェクター８０１は、片眼（例えば、左眼）用に関連付けられた画像を投射するように構成される。プロジェクター８０１は、第１の光源を含む。第１の光源は、第１の組のレーザダイオード（すなわち、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、および青色レーザダイオード）を含む。これらのレーザダイオードはそれぞれ、特定の波長と関連付けられる。例えば、赤色レーザダイオードは、波長６２９ｎｍによって特徴付けられたレーザビームを出射するように構成され、緑色レーザダイオードは、波長５３２ｎｍによって特徴付けられたレーザビームを出射するように構成され、青色レーザダイオードは、波長４４６ｎｍによって特徴付けられたレーザビームを出射するように構成される。他の波長も可能であることが理解されるべきである。 In various embodiments, the invention provides projection systems for projecting 3D images. In this system, laser diodes are used to provide the basic RGB colors. FIG. 8 is a simplified diagram illustrating a 3D projection system according to an embodiment of the invention. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. As shown in FIG. 8, the projection system includes projector 801 . Projector 801 is configured to project an associated image for one eye (eg, left eye). Projector 801 includes a first light source. A first light source includes a first set of laser diodes (ie, a red laser diode, a green laser diode, and a blue laser diode). Each of these laser diodes is associated with a specific wavelength. For example, a red laser diode is configured to emit a laser beam characterized by a wavelength of 629 nm, a green laser diode is configured to emit a laser beam characterized by a wavelength of 532 nm, and a blue laser diode is , configured to emit a laser beam characterized by a wavelength of 446 nm. It should be understood that other wavelengths are possible.

多様な実施形態において、青色レーザダイオードは、非極配向または半極配向によって特徴付けられる。例えば、青色レーザダイオードは、窒化ガリウム含有基板から作製される。１つの特定の実施形態において、青色レーザダイオードは、バルク基板材料から製造される。同様に、緑色レーザダイオードも、窒化ガリウム含有基板から製造可能である。例えば、緑色レーザダイオードは、非極配向または半極配向によって特徴付けられる。 In various embodiments, blue laser diodes are characterized by a non-polar or semi-polar orientation. For example, blue laser diodes are made from gallium nitride containing substrates. In one particular embodiment, blue laser diodes are fabricated from bulk substrate material. Similarly, green laser diodes can also be fabricated from gallium nitride containing substrates. For example, green laser diodes are characterized by a non-polar or semi-polar orientation.

色ＬＥＤを用いて、投射素子に有色光を提供することも可能であることが理解されるべきである。例えば、赤色光提供のために、赤色レーザダイオードの代わりに赤色ＬＥＤを用いることが可能である。同様に、多様な色のＬＥＤおよび／またはレーザダイオードを光源として交換可能な様態で用いることができる。蛍光体材料を用いて、ＬＥＤおよび／またはレーザダイオードから出射された光の色を変化させることができる。 It should be understood that it is also possible to use colored LEDs to provide colored light to the projection elements. For example, red LEDs can be used instead of red laser diodes to provide red light. Similarly, various colored LEDs and/or laser diodes can be used interchangeably as light sources. Phosphor materials can be used to change the color of light emitted from LEDs and/or laser diodes.

プロジェクター８０２は、他方の眼（例えば、右眼）用に関連付けられた画像を投射するように、構成される。第２の光源は、第２の組のレーザダイオード（すなわち、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、および青色レーザダイオード）を含む。これらのレーザダイオードはそれぞれ、特定の波長と関連付けられ、これらの波長はそれぞれ、第１の光源の対応するレーザダイオードの波長と異なる。例えば、赤色レーザダイオードは、波長６１５ｎｍによって特徴付けられるレーザビームを出射するように構成され、緑色レーザダイオードは、波長５１８ｎｍによって特徴付けられるレーザビームを出射するように構成され、青色レーザダイオードは、波長４３２ｎｍによって特徴付けられるレーザビームを出射するように構成される。他の波長も可能であることが理解されるべきである。 Projector 802 is configured to project an associated image for the other eye (eg, right eye). A second light source includes a second set of laser diodes (ie, a red laser diode, a green laser diode, and a blue laser diode). Each of these laser diodes is associated with a specific wavelength, each of which differs from the wavelength of the corresponding laser diode of the first light source. For example, a red laser diode is configured to emit a laser beam characterized by a wavelength of 615 nm, a green laser diode is configured to emit a laser beam characterized by a wavelength of 518 nm, and a blue laser diode is configured to emit a laser beam characterized by a wavelength of It is configured to emit a laser beam characterized by 432nm. It should be understood that other wavelengths are possible.

図８に示すプロジェクター８０１および８０２は離隔された様態で配置されているが、これら２つのプロジェクターは、１つのハウジングユニット内に一体に配置することも可能であることが理解されるべきである。光源および画像源に加えて、プロジェクターは、２つのプロジェクターからの画像を同一画面上に集束させるための光学素子を含む。 Although the projectors 801 and 802 shown in FIG. 8 are arranged in a spaced apart manner, it should be understood that these two projectors can also be arranged together in one housing unit. In addition to the light source and image source, the projector includes optics for focusing the images from the two projectors onto the same screen.

特定の用途に応じて、多様な種類のフィルターを用いて、投射画像を視聴者に合わせてフィルタリングすることができる。一実施形態において、バンドパスフィルターが用いられる。例えば、バンドパスフィルターにより、１組のＲＧＢ色波長のみが片眼を通過するようにすることができる。別の実施形態において、ノッチフィルターを用いることで、特定の１組のＲＧＢ色波長を除く実質的に全ての波長が片眼を通過するようにすることができる。他の実施形態も可能である。 Various types of filters can be used to filter the projected image to the viewer, depending on the particular application. In one embodiment, a bandpass filter is used. For example, a bandpass filter can allow only one set of RGB color wavelengths to pass through one eye. In another embodiment, a notch filter can be used to allow substantially all wavelengths to pass through one eye except for a specific set of RGB color wavelengths. Other embodiments are possible.

特定の実施形態において、本発明は、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）投射システムを提供する。図９は、本発明の実施形態によるＬＣＯＳ投射システム９００を示す簡易図である。この図はあくまで一例であり、特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば、改変、代替および変更を認識する。図９に示すように、緑色レーザダイオードは、緑色レーザ光を緑色ＬＣＯＳスルースプリッター９０１へ提供し、青色レーザダイオードは、青色レーザ光を青色ＬＣＯＳスルースプリッター９０３へ提供し、赤色レーザダイオードは、赤色レーザ光をＬＣＯＳスルースプリッター９０４へと提供する。ＬＣＯＳそれぞれを用いて、対応するレーザダイオードによって提供されるような所定の単一の色の画像を形成し、単一の有色画像が、ｘキューブコンポーネント９０２によって組み合わされる。組み合わされた色画像は、レンズ９０６上に投射される。 In certain embodiments, the present invention provides liquid crystal on silicon (LCOS) projection systems. FIG. 9 is a simplified diagram illustrating an LCOS projection system 900 according to an embodiment of the invention. This diagram is merely an example, which should not unduly limit the scope of the claims. Those skilled in the art will recognize modifications, substitutions and alterations. As shown in FIG. 9, the green laser diode provides green laser light to green LCOS through splitter 901, the blue laser diode provides blue laser light to blue LCOS through splitter 903, and the red laser diode provides red laser light. Provides light to LCOS through splitter 904 . Each LCOS is used to form an image of a given single color as provided by the corresponding laser diode, and the single colored images are combined by the x-cube component 902 . The combined color image is projected onto lens 906 .

多様な実施形態において、投射システム９００において用いられる１つ以上のレーザダイオードは、半極配向または非極配向によって特徴付けられる。一実施形態において、レーザダイオードは、バルク基板から製造される。特定の実施形態において、青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードは、窒化ガリウム含有基板から製造される。色ＬＥＤを用いて、投射素子のための有色光を提供することも可能であることが理解されるべきである。例えば、赤色光の提供において、赤色レーザダイオードの代わりに赤色ＬＥＤを用いることが可能である。同様に、多様な色のＬＥＤおよび／またはレーザダイオードを光源として交換可能な様態で用いることができる。蛍光体材料を用いて、ＬＥＤおよび／またはレーザダイオードから出射された光の色を変化させることができる。 In various embodiments, one or more laser diodes used in projection system 900 are characterized by a semi-polar or non-polar orientation. In one embodiment, the laser diode is manufactured from a bulk substrate. In certain embodiments, blue and green laser diodes are fabricated from gallium nitride-containing substrates. It should be understood that it is also possible to use colored LEDs to provide colored light for the projection elements. For example, red LEDs can be used in place of red laser diodes in providing red light. Similarly, various colored LEDs and/or laser diodes can be used interchangeably as light sources. Phosphor materials can be used to change the color of light emitted from LEDs and/or laser diodes.

ＬＣＯＳ投射システム９００は、３つのパネルを含む。別の実施形態において、本発明は、単一のＬＣＯＳパネルを備えた投射システムを提供する。赤色、緑色レーザダイオードおよび青色レーザダイオードが整列され、赤色、緑色、および青色レーザビームが単一のＬＣＯＳ上にコリメートされる。１つのレーザダイオードのみが所与のタイミングで電力供給されかつＬＣＯＳが単一の色で点灯するように、レーザダイオードがパルス変調される。有色レーザダイオードが用いられているため、本発明によるＬＣＯＳ投射システムにおいて、従来のＬＣＯＳ投射システムにおいて用いられるような単一の白色光源を色ビームに分割するビームスプリッターは不要であることが理解されるべきである。多様な実施形態において、単一のＬＣＯＳ投射システムにおいて用いられる１つ以上のレーザダイオードは、半極配向または非極配向によって特徴付けられる。一実施形態において、レーザダイオードは、バルク基板から製造される。特定の実施形態において、青色レーザダイオードおよび緑色レーザダイオードは、窒化ガリウム含有基板から製造される。多様な実施形態において、図９に示す構成は、強誘電性液晶オンシリコン（ＦＬＣＯＳ）システムにおいても用いられる。例えば、図９に示すパネルは、ＦＬＣＯＳパネルであり得る。 LCOS projection system 900 includes three panels. In another embodiment, the invention provides a projection system with a single LCOS panel. Red, green and blue laser diodes are aligned and the red, green and blue laser beams are collimated onto a single LCOS. The laser diodes are pulse modulated so that only one laser diode is powered at a given time and the LCOS illuminates in a single color. It will be appreciated that due to the use of colored laser diodes, beamsplitters to split a single white light source into colored beams as used in conventional LCOS projection systems are not required in the LCOS projection system according to the present invention. should. In various embodiments, one or more laser diodes used in a single LCOS projection system are characterized by semi-polar or non-polar orientations. In one embodiment, the laser diode is manufactured from a bulk substrate. In certain embodiments, blue and green laser diodes are fabricated from gallium nitride-containing substrates. In various embodiments, the configuration shown in FIG. 9 is also used in ferroelectric liquid crystal on silicon (FLCOS) systems. For example, the panel shown in Figure 9 can be a FLCOS panel.

上記において特定の実施形態の詳細を述べたが、多様な改変、代替的構造、および均等物への変更が可能である。従って、上記の記載および例示は、本発明の範囲を制限するものとしてとられるべきではない。本発明の範囲は、添付の請求項によって規定され解釈される。 Although specific embodiments have been detailed above, various modifications, alternative constructions, and changes to equivalents are possible. Therefore, the above description and illustrations should not be taken as limiting the scope of the invention. The scope of the invention is defined and construed by the following claims.

Claims (9)

投射装置であって、
開口部を有するハウジングと、
１つ以上の画像フレームを受信するための入力インターフェースと、
ビデオ処理モジュールと、
レーザ源であって、前記レーザ源は、端面発光青色レーザダイオード、端面発光緑色レーザダイオード、及び端面発光赤色レーザダイオードを含み、前記青色レーザダイオードおよび前記緑色レーザダイオードは、非極性配向又は半極性配向の表面を共有し、及びクラッディング領域を共有し、前記緑色レーザダイオードの波長は約４９０ｎｍ～５４０ｎｍであり、前記レーザ源は、前記青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせることにより、レーザビームを生成するように構成され、ここで前記青色レーザダイオード及び前記緑色レーザダイオードはガリウム及び窒素を含む物質を用いて作製される、レーザ源と、
前記レーザ源に接続されたレーザドライバモジュールであって、前記レーザドライバモジュールは、５０～３００ＭＨｚの周波数範囲においてパルス変調信号を生成するように構成され及び前記１つ以上の画像フレームの画素に基づいて３つの駆動電流を生成するように構成され、前記３つの駆動電流はそれぞれ前記赤色レーザダイオード、前記青色レーザダイオード及び前記緑色レーザダイオードのうちの異なる１のダイオードを駆動するように適合される、レーザドライバモジュールと、
前記レーザビームを、前記開口部を通じて特定の位置へと投射して、前記１つ以上の画像フレームの画素を処理するように構成されたＭＥＭＳ走査モジュールであって、前記ＭＥＭＳ走査モジュールは前記画素を一度に１画素処理するように構成されている、ＭＥＭＳ走査モジュールと、
前記レーザ源の近隣に設けられた光学部材であって、前記光学部材は、前記レーザビームを前記ＭＥＭＳ走査モジュールへと方向付けるように適合される、光学部材と、及び
前記レーザ源に電気的に接続された電源とを含む装置。 A projection device,
a housing having an opening;
an input interface for receiving one or more image frames;
a video processing module;
a laser source, said laser source comprising an edge-emitting blue laser diode, an edge-emitting green laser diode, and an edge-emitting red laser diode, wherein said blue laser diode and said green laser diode have a non-polar orientation or a semi-polar orientation; and share a cladding region, the wavelength of the green laser diode is between about 490 nm and 540 nm, and the laser source combines outputs from the blue, green and red laser diodes a laser source configured to generate a laser beam thereby, wherein said blue laser diode and said green laser diode are fabricated using a material comprising gallium and nitrogen;
a laser driver module connected to the laser source, the laser driver module configured to generate a pulse modulated signal in the frequency range of 50-300 MHz and based on pixels of the one or more image frames; to generate three drive currents, each of said three drive currents adapted to drive a different one of said red laser diode, said blue laser diode and said green laser diode; a laser driver module;
a MEMS scanning module configured to project the laser beam through the aperture to a specific location to process pixels of the one or more image frames , wherein the MEMS scanning module scans the pixels; a MEMS scanning module configured to process one pixel at a time ;
an optical member located proximate the laser source, the optical member adapted to direct the laser beam to the MEMS scanning module; and electrically connected to the laser source. A device including a connected power source. 前記光学部材は鏡を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。 3. The apparatus of claim 1, wherein said optical member comprises a mirror. 前記表面は、非極性配向によって特徴付けられる請求項１に記載の装置。 2. The device of claim 1, wherein said surface is characterized by a non-polar orientation. 前記表面は、半極性配向によって特徴付けられる請求項１に記載の装置。 2. The device of claim 1, wherein said surface is characterized by a semi-polar orientation. 前記赤色レーザダイオードはＧａＡｌＩｎＰ材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。 2. The apparatus of claim 1, wherein said red laser diode comprises GaAlInP material. 前記レーザ源は、前記緑色レーザダイオードおよび青色レーザダイオードからの出力を組み合わせるための導波路を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。 2. The apparatus of claim 1, wherein said laser source includes a waveguide for combining outputs from said green and blue laser diodes. 投射装置であって、
開口部を有するハウジングと、
１つ以上の画像フレームを受信するための入力インターフェースと、
レーザ源であって、前記レーザ源は、端面発光青色レーザダイオード、端面発光緑色レーザダイオード、端面発光赤色レーザダイオードを含み、前記青色レーザダイオードおよび前記緑色レーザダイオードは、非極性配向又は半極性配向の表面を共有し、及びクラッディング領域を共有し、前記緑色レーザダイオードの波長は約４９０ｎｍ～５４０ｎｍであり、半極性配向によって特徴付けられ、前記レーザ源は、前記青色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび赤色レーザダイオードからの出力を組み合わせることにより、レーザビームを生成するように構成され、ここで前記青色レーザダイオード及び前記緑色レーザダイオードはガリウム及び窒素を含む物質を用いて作製される、レーザ源と、
前記レーザ源に接続されたレーザドライバモジュールであって、前記レーザドライバモジュールは、前記１つ以上の画像フレームの画素に基づいて３つの駆動電流を生成するように構成され、前記３つの駆動電流はそれぞれ前記赤色レーザダイオード、前記青色レーザダイオード及び前記緑色レーザダイオードのうちの異なる１のダイオードを駆動するように適合される、レーザドライバモジュールと、
前記レーザビームを、前記開口部を通じて特定の位置へと投射して、前記１つ以上の画像フレームの画素を処理するように構成されたＭＥＭＳ走査モジュールであって、前記ＭＥＭＳ走査モジュールは前記画素を、一度に１画素処理するように構成されている、ＭＥＭＳ走査モジュールと、
前記レーザ源の近隣に設けられた光学部材であって、前記光学部材は、前記レーザビームを前記ＭＥＭＳ走査モジュールへと方向付けるように適合される、光学部材と、及び
前記レーザ源に電気的に接続された電源とを含む装置。 A projection device,
a housing having an opening;
an input interface for receiving one or more image frames;
A laser source, said laser source comprising an edge emitting blue laser diode, an edge emitting green laser diode, an edge emitting red laser diode, said blue laser diode and said green laser diode having a non-polar orientation or a semi-polar orientation. Sharing a surface and sharing a cladding region, the green laser diode has a wavelength of about 490 nm to 540 nm and is characterized by a semi-polar orientation, and the laser sources are the blue laser diode, the green laser diode and the red laser diode. a laser source configured to generate a laser beam by combining output from laser diodes, wherein said blue laser diode and said green laser diode are fabricated using a material comprising gallium and nitrogen;
A laser driver module connected to the laser source, the laser driver module configured to generate three drive currents based on pixels of the one or more image frames , the three drive currents are each adapted to drive a different one of said red laser diode, said blue laser diode and said green laser diode;
A MEMS scanning module configured to project the laser beam through the aperture to a specific location to process pixels of the one or more image frames , wherein the MEMS scanning module scans the pixels. , a MEMS scanning module configured to process one pixel at a time ;
an optical member located proximate to the laser source, the optical member adapted to direct the laser beam to the MEMS scanning module; and electrically connected to the laser source. A device including a connected power source. 前記表面は、｛２０－２１｝半極性配向によって特徴付けられ、及び前記青色レーザダイオード及び前記緑色レーザダイオードの各々はｃ方向を前記｛２０－２１｝半極性配向を有する表面に投射した方向のキャビティ配向によって特徴付けられるストライプ領域を含む請求項７に記載の装置。 The surface is characterized by a {20-21} semipolar orientation, and each of the blue laser diode and the green laser diode is oriented with the c-direction projected onto the surface having the {20-21} semipolar orientation. 8. The device of claim 7, comprising stripe regions characterized by cavity orientation. 前記緑色レーザダイオード、前記青色レーザダイオード及び前記赤色レーザダイオードは、第１の取り付け表面を共有する請求項７に記載の装置。 8. The apparatus of claim 7, wherein said green laser diode, said blue laser diode and said red laser diode share a first mounting surface.

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