JP2000314920A - カラーレーザディスプレイ - Google Patents

カラーレーザディスプレイ

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JP2000314920A
JP2000314920A JP11357440A JP35744099A JP2000314920A JP 2000314920 A JP2000314920 A JP 2000314920A JP 11357440 A JP11357440 A JP 11357440A JP 35744099 A JP35744099 A JP 35744099A JP 2000314920 A JP2000314920 A JP 2000314920A
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semiconductor
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phosphor
color
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Yoji Okazaki
洋二 岡崎
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】カラーレーザディスプレイにおいて、小型化、
高出力化、低ノイズ化を実現する。 【解決手段】 基本光源に紫外光を発するGaN系半導体
レーザ1を使用する。このレーザの光源から出射された
レーザ光をスクリーン8上のR(赤色)、G(緑色)、
B(青色)の蛍光体に照射することにより画像を表示す
る。赤色蛍光体にはZnCdS:Ag、緑色蛍光体にはZnS:Cu、
青色蛍光体にはZnS:Agを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーレーザディ
スプレイ、特に、レーザ光源として紫外域のレーザ光を
用いたカラーレーザディスプレイに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、カラーレーザディスプレイに
おいて、高輝度化のために、出力がW(ワット)クラス
のレーザ光源が必要とされている。このため、レーザ光
源として高出力のArガスレーザやKrガスレーザ等が
使用されてきた。しかし、ガスレーザ光源は、エネルギ
ー変換効率が0.1%と悪く、また、水冷機構が必要であ
るため、装置が大型化し、コストが非常に高いという問
題があった。
【0003】そこで、近年、1997年12月発行のLaser Fo
rcus World p52に示すように、可視の短波長レーザ光源
としてLD励起SHG固体レーザが使用され始めた。例
えば、波長が1064nmのLD励起固体レーザを用いた532n
mの緑色波長を発するYAGレーザではガスレーザよりもエ
ネルギー変換効率が高いものが得られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したLD
励起SHG固体レーザは高出力化に伴い、レーザ光に縦
モード競合というノイズが発生することが知られてい
る。例えば、1998年12月発行のLaser Forcus World p24
3には、青色、緑色固体レーザではノイズは3%以下で
あるのに対し、赤色固体レーザでは50%ものノイズが発
生するということが記載されている。これらの縦モード
を制御するために、例えば、エタロンを波長選択素子と
して挿入した場合、完全な単一モード発振を行うには、
ロスが大きすぎ、その結果、高出力が得られなくなり、
高輝度化できないという問題が発生する。従って、LD
励起SHG固体レーザをレーザディスプレイの光源に用
いた場合、小型化、高効率化という点では改善される
が、性能、コストの点で多くの問題点が残されている。
【0005】本発明は上記事情に鑑みて、小型化、高効
率化された、かつ低ノイズなカラーレーザディスプレイ
を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のカラーレーザデ
ィスプレイは、紫外域のレーザ光を発するレーザ光源
と、前記レーザ光を変調する手段と、前記レーザ光によ
り赤色に発色する赤色蛍光体と前記レーザ光により緑色
に発色する緑色蛍光体と前記レーザ光により青色に発光
する青色蛍光体とを各画素毎に備えた蛍光体スクリーン
からなる表示部と、前記レーザ光を前記スクリーン上に
2次元状に走査する手段とを備えたことを特徴とするも
のである前記レーザ光源はGaN系半導体を活性層に用
いた半導体レーザであってもよい。
【0007】ここで、上記GaN系半導体とは、少なく
ともGaとNとを含む半導体のことを示す。例えば、G
aN、InGa1-xN、GaNAs1-y、InGa
1− As1−y、あるいはAlxGa1-xN(ただ
し、0<x<1、0<y<1である)からなる半導体を意味す
る。
【0008】また、前記半導体レーザはテーパアンプ
型、α−DFB型、位相同期アレイ型あるいは面発光型
であることが望ましい。
【0009】また、前記レーザ光源は、GaN系半導体
を活性層に用いた半導体レーザと、該半導体レーザによ
って励起されてレーザ発振する、基板上にGaN系半導
体からなる活性層を備えた面発光型半導体素子とを備え
てなる半導体レーザであってもよい。
【0010】また、前記レーザ光源は、励起光源と、該
励起光源により励起されてレーザビームを発する希土類
元素のうち、少なくともPr3+が添加されたファイバ
ーと前記レーザビームを紫外域のレーザ光に波長変換す
る波長変換素子とを備えてなるファイバーレーザであっ
てもよい。
【0011】また、前記赤色蛍光体はZnCdS:Agであり、
前記緑色蛍光体はZnS:Cuであり、前記青色蛍光体はZnS:
Agであることが望ましい。
【0012】また、レーザ光源にGaN系半導体を活性
層に用いた半導体レーザと該半導体レーザによって励起
されてレーザ発振する、基板上にGaN系半導体からな
る活性層を備えた面発光型半導体素子を備えてなる半導
体レーザであって、380nm以上420nm以下の波
長の発振が可能な紫外レーザを用いてもよい。
【0013】さらに、前記レーザ光源が、励起光源と該
励起光源により励起されてレーザビームを発する希土類
元素のうち少なくともPr3+が添加されたファイバー
と、該ファイバーから出射されたレーザビームを紫外域
のレーザ光に波長変換する波長変換素子とを備えてなる
360nmの発振が可能なダブルクラッド型ファイバー
レーザを用いてもよい。
【0014】
【発明の効果】本発明のカラーレーザディスプレイによ
ると、紫外レーザ、より好ましくはGaN系半導体を活
性層とする半導体レーザを用い、この半導体レーザから
発振する紫外レーザを、スクリーン上の紫外光によって
R(赤色)、G(緑色)、B(青色)に光る蛍光体に照
射することによって、カラー画像を得ることができる。
特に、1本の紫外レーザで、RGBの3色を得ることが
可能であるので、信頼性の向上およびコストを低減でき
る。
【0015】また、半導体レーザを光源に用いた場合、
これまでのガスレーザのように水冷機構は必要ないた
め、ディスプレイを小型化できるという利点がある。
【0016】また、光源にGaN系の材料からなる半導
体レーザを用いた場合は、波長変換素子を使用する必要
がないため、縦モード競合によるノイズの発生を生じる
ことがないので、ノイズ量を1%未満にすることができ
る。
【0017】さらに、光源に用いる半導体レーザとし
て、高出力なテーパアンプ型、α−DFB型、位相同期
アレイ型あるいは面発光型を用いることにより、十分な
蛍光量を得ることができるので、高輝度の画像を得るこ
とができる。
【0018】また、半導体レーザを光源に用いた場合、
この半導体レーザを直接変調することにより変調光を得
ることができるという利点がある。
【0019】また、レーザ光源に、GaN系半導体を活
性層に用いた半導体レーザと該半導体レーザによって励
起され、レーザ発振する基板上にGaN系半導体からな
る活性層を備えた面発光型半導体素子を備えてなる半導
体レーザを用いることにより、380nm以上420n
m以下の発振が可能な紫外レーザを用いても高強度の紫
外光を得ることができるので、上記同様、画像の高輝度
化に有効である。
【0020】さらに、前記レーザ光源に、励起光源と、
該励起光源により励起されてレーザビームを発する希土
類元素のうち、少なくとも、Pr3+が添加されたファ
イバーと該ファイバービームを紫外域のレーザ光に波長
変換する波長変換素子とを備えてなる360nmの発振
が可能なダブルクラッド型のファイバーを用いることに
より、10W級の高出力化が可能であり、高輝度化を図
ることができる。
【0021】
【実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面により
詳細に説明する。
【0022】図1に本発明の第1の実施の形態であるカ
ラーレーザディスプレイを示す。
【0023】図1に示すように、基本光源に紫外光を発
する出力3Wのテーパアンプ型のGaN系半導体レーザ
1を使用する。このレーザ光を変調器2により変調を行
い、その後、電気光学偏向器3により、ラスターのピッ
チむらを補正する。その後、ウォブリング用ガルバノメ
ータ4、垂直偏向用ガルバノメーター5により、垂直走
査を行う。その後リレーレンズ6でレーザ光を伝達及び
集光し、回転多面鏡7により水平走査を行い、強度変調
されたレーザ光をR(赤色)、G(緑色)、B(青色)
の蛍光体を各々備えた多数の画素からなるスクリーン8
上に2次元走査し、スクリーン上に画像を表示する。蛍
光体には、赤色蛍光体としてZnCdS:Ag、緑色蛍光体とし
てZnS:Cu、青色蛍光体としてZnS:Agを使用する。
【0024】次に、本発明の第2の実施の形態を説明す
る。
【0025】図2に本発明の第2の実施の形態であるカ
ラーレーザディスプレイを示す。
【0026】図2に示すように、基本光源として、赤
色、緑色、青色の各色に応じた出力3Wの紫外光を発す
るテーパアンプ型の3個のGaN系半導体レーザ(11
a、11b、11c)を用いる。このレーザ光を変調器(12a、
12b、12c)によりそれぞれ変調を行い、ダイクロイック
ミラー(13a,13b、13c)により反射または透過すること
により混合させ、その後、第1の実施の形態と同様に、
電気光学偏向器14により、ラスターのピッチむらを補正
し、ウォブリング用ガルバノメータ15、垂直偏向用ガル
バノメーター16により、垂直走査を行い、リレーレンズ
17で伝達および集光し、回転多面鏡18により水平走査を
行い、各色の強度に応じて変調されたレーザ光をスクリ
ーン19上のR(赤色)、G(緑色)、B(青色)の蛍光
体に、並列的に投射することにより画像を表示する。蛍
光体には、赤色蛍光体としてZnCdS:Ag、緑色蛍光体とし
てZnS:Cu、青色蛍光体としてZnS:Agを使用する。
【0027】次に本発明の第3の実施の形態を説明す
る。
【0028】図3に本発明の第3の実施の形態であるカ
ラーレーザディスプレイを示す。
【0029】図3に示すように、基本光源として、本出
願人による特願平10-190105号に記載されているような
リオフィルター21とミラー20を備えた出力3Wテーパア
ンプ型半導体レーザ22を用いる。これは、半導体レーザ
の一端から発振するレーザ光をミラー20により反射さ
せ、リオフィルター21によって発振波長幅を0.01μmま
で狭くし、半導体レーザ22に戻す機構である。その後、
このレーザ光を変調器23により変調を行い、以後、上記
第1、第2の実施の形態と同様に、ピッチむら補正を行
い、スクリーン8上にレーザ光を走査する。第1の実施
の形態と同様の部品には同じ符号を使用し、説明を省略
する。
【0030】リオフィルターを使用することにより、半
導体レーザの発振波長幅を約0.01μmと従来の1/10まで
狭くでき、また、リオフィルターの透過率が99%である
ため、高効率化、高出力が可能となり、画像の高輝度化
を実現することができる。
【0031】なお、ピッチむら補正を行う電気光学偏向
器の代わりにシリンドリカルレンズを用いた面倒れ補正
光学系を用いても良い。
【0032】また、変調器はAOM(音響光学変調器)ま
たはEOM(電気光学変調器)を用いることができるが、
変調器の替わりに半導体レーザの直接変調を行っても良
い。
【0033】また、蛍光体には無機系では上記のZnS、Z
nCdS系の他にY2O2S系を用いても良く、有機系ではcouma
rine(クマリン)6等を用いても良い。
【0034】また、紫外域のレーザ光を発する光源とし
ては、例えば、本出願人による特願平11-206817号に記
載されているような、希土類イオンのうち、少なくとも
Pr 3+が添加されたファイバーレーザと波長変換素子
を備えた360nm発振が可能なファイバーレーザを用
いてもよい。
【0035】さらに、本出願人による特願平11-257529
号に記載されているような380nm以上420nm以
下のレーザ発振が可能な紫外高出力レーザを用いてもよ
い。
【0036】なお、励起するレーザ光が人間の目に対し
て十分な視感度があると、そのレーザ光のために、ディ
スプレイの色純度が低下するため、人間の目の視感度が
十分に小さい、420nm以下の発振光になるように、
半導体レーザの活性層の組成を調整することが好まし
い。InGaN系であれば、例えば、InGa1−x
N(0<x<0.2)に組成を制御すれば確実に420nm
以下の発振光を得ることができる。また、GaNを用い
ても420nm以下の発振光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示すカラーレーザ
ディスプレイの概略構成図。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示すカラーレーザ
ディスプレイの概略構成図。
【図3】本発明の第3の実施の形態を示すカラーレーザ
ディスプレイの概略構成図。
【符号の説明】
1,11a,11b,11c,22 半導体レーザ 2,12a,12b,12c,23 変調器 3,14 電気光学偏向器 4,15 ウォブリング用ガルバノメーター 13a,13b,13c ダイクロイックミラー 5,16 垂直偏向用ガルバノメーター 6,17 リレーレンズ 7,18 回転多面鏡 8,19 スクリーン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紫外域のレーザ光を発するレーザ光源
    と、前記レーザ光を変調する手段と、前記レーザ光によ
    り赤色に発色する赤色蛍光体と前記レーザ光により緑色
    に発色する緑色蛍光体と前記レーザ光により青色に発光
    する青色蛍光体とを各画素毎に備えた蛍光体スクリーン
    からなる表示部と、前記レーザ光を前記スクリーン上に
    2次元状に走査する手段とを備えたことを特徴とするカ
    ラーレーザディスプレイ。
  2. 【請求項2】 前記レーザ光源がGaN系半導体を活性
    層に用いた半導体レーザであることを特徴とする請求項
    1記載のカラーレーザディスプレイ。
  3. 【請求項3】 前記半導体レーザがテーパアンプ型、α
    −DFB型、位相同期アレイ型あるいは面発光型である
    ことを特徴とする請求項2記載のカラーレーザディスプ
    レイ。
  4. 【請求項4】 前記レーザ光源が、GaN系半導体を活
    性層に用いた半導体レーザと、該半導体レーザによって
    励起されてレーザ発振する、基板上にGaN系半導体か
    らなる活性層を備えた面発光型半導体素子とを備えてな
    る半導体レーザであることを特徴とする請求項1記載の
    カラーレーザディスプレイ。
  5. 【請求項5】 前記レーザ光源が、励起光源と、該励起
    光源により励起されてレーザビームを発する希土類元素
    のうち、少なくともPr3+が添加されたファイバー
    と、前記レーザビームを紫外域のレーザ光に波長変換す
    る波長変換素子とを備えてなるファイバーレーザである
    ことを特徴とする請求項1記載のカラーレーザディスプ
    レイ。
  6. 【請求項6】 前記赤色蛍光体がZnCdS:Agであり、前記
    緑色蛍光体がZnS:Cuであり、前記青色蛍光体がZnS:Agで
    あることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記
    載のカラーレーザディスプレイ。
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