光源装置、显示设备及色轮组件的制作方法

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光源装置、显示设备及色轮组件。

背景技术：

随着技术水平的不断提高，人们对显示设备的显示效果的需求也不断提高，为了使显示画质更适合人眼观看，也提出动态对比度的要求。另外，高亮度激光对散热的要求也在不断加强。在这种背景下，传统的圆片状固化色轮组件分段方式越来越不能满足人们的需求。

具体来说，市面上现有技术大部分都是圆片型的色轮，而且色轮组件rgby色段所占的比例都是固化在色轮片上的，无法动态调整各色段在单位周期所占比例。特别地，有些色轮组件可以用反射镜的方式，实现不同色段档位的切换，但是那也都固化在色轮片上了，无法实时动态调节色段在单位周期中的占比，因此，现有色轮组件的结构难于满足动态调节各种颜色光的占比的需求，有必要改善。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种有利于动态调节各种颜色光的占比的需求的色轮组件、光源装置及显示设备。

一种色轮组件，其包括承载件及设置于所述承载件外表面上的至少两个发光区，其中每个发光区用于接收激发光并发出相应颜色光，且所述至少两个发光区发出至少两种颜色光，所述承载件能够绕着预定轴转动以及沿着所述预定轴移动，所述承载件绕着所述预定轴转动，从而使得每个发光区的不同位置依次位于所述激发光所在的光路上，所述承载件沿着所述预定轴移动还带动所述至少两个发光区移动，从而使得所述至少两个发光区依次位于所述激发光所在的光路上，进而依次激发位于激发光光路上的发光区，并且所述承载件沿着所述预定轴移动还可调节所述各发光区在一帧图像中的占比。

一种光源装置，其包括激发光源及色轮组件，所述色轮组件包括承载件及设置于所述承载件外表面上的至少两个发光区，其中每个发光区用于接收激发光并发出相应颜色光，且所述至少两个发光区发出至少两种颜色光，所述承载件能够绕着预定轴转动以及沿着所述预定轴移动，所述承载件绕着所述预定轴转动，从而使得每个发光区的不同位置依次位于所述激发光所在的光路上，所述承载件沿着所述预定轴移动还带动所述至少两个发光区移动，从而使得所述至少两个发光区依次位于所述激发光所在的光路上，进而依次激发位于激发光光路上的发光区，并且所述承载件沿着所述预定轴移动还可调节所述各发光区在一帧图像中的占比。

一种显示设备，其包括光源装置及空间光调制器，所述光源装置发光至所述空间光调制器，所述空间光调制器依据图像数据调制所述光源装置发出的光产生图像光。所述光源装置包括激发光源及色轮组件，所述色轮组件包括承载件及设置于所述承载件外表面上的至少两个发光区，其中每个发光区用于接收激发光并发出相应颜色光，且所述至少两个发光区发出至少两种颜色光，所述承载件能够绕着预定轴转动以及沿着所述预定轴移动，所述承载件绕着所述预定轴转动，从而使得每个发光区的不同位置依次位于所述激发光所在的光路上，所述承载件沿着所述预定轴移动还带动所述至少两个发光区移动，从而使得所述至少两个发光区依次位于所述激发光所在的光路上，进而依次激发位于激发光光路上的发光区，并且所述承载件沿着所述预定轴移动还可调节所述各发光区在一帧图像中的占比。

与现有技术相比较，本发明色轮组件、光源装置及显示设备中，所述承载件绕着所述预定轴自转还带动所述至少两个发光区绕所述预定轴转动，从而使得每个发光区的不同位置依次位于所述激发光所在的光路上，此种设计有利于所述色轮组件的散热；所述承载件沿着所述预定轴移动还带动所述至少两个发光区移动，从而使得所述至少两个发光区依次位于所述激发光所在的光路上，进而所述色轮组件发出依次发出不同颜色光，并且通过所述承载件沿着所述预定轴的移动及调节所述各发光区在一帧图像中的占比，满足现有光源装置及显示设备动态调节各种颜色光的占比的需求。

附图说明

图1至图3是本发明第一实施方式的显示设备的结构及光路原理示意图。

图4是本发明第二实施方式的显示设备的光源装置的色轮组件的结构示意图。

图5是本发明第三实施方式的显示设备的光源装置的色轮组件的结构示意图。

图6是本发明第四实施方式的显示设备的结构示意图。

图7是本发明第五实施方式的显示设备的光源装置的色轮组件的结构示意图。

图8是本发明第六实施方式的显示设备的光源装置的色轮组件的发光区平面展开的结构示意图。

图9是本发明第七实施方式的显示设备的光源装置的色轮组件的发光区平面展开的结构示意图。

主要元件符号说明

显示设备10、20、30、40、50

光源装置11、21、31、41、51

空间光调制器12

激发光源13、23

色轮组件14、24、34、44、54、64、74

承载件141、241、341

发光区142、442

散射区142a、b、542a

波长转换区142b、r、g、142c、142d、642c、642d、742c、742d

预定轴a

第一方向x

混合发光区343、543、643

第一子区域343a、543a、643a

第二子区域343b、543b、643b

第三子区域343c、543c、643c

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1至图3，图1至图3是本发明第一实施方式的显示设备10的结构及光路原理示意图。所述显示设备10包括光源装置11及空间光调制器12，所述光源装置11发光至所述空间光调制器12，所述空间光调制器依据图像数据调制所述光源装置11发出的光产生图像光。所述显示设备10可以为投影设备，所述空间光调制器12可以为dmd空间光调制器、lcd空间光调制器或者lcos空间光调制器，但并不以上述为限。

所述光源装置11包括激发光源13及色轮组件14，所述激发光源13用于发出激发光，所述色轮组件14包括承载件141及设置于所述承载件141外表面上的至少两个发光区142，其中每个发光区142用于接收激发光并发出相应颜色光，且所述至少两个发光区142发出至少两种颜色光，所述色轮组件14的至少两个发光区142发出的光作为所述光源装置11发出的光并被提供至所述空间光调制器12，具体地，所述色轮组件14发出的光可以被提供至光接收区，所述光接收区的光可以直接或者间接(如通过位于光接收区的光中继系统、匀光元件、光引导元件等)提供至所述空间光调制器12。

所述承载件141能够绕着预定轴a转动(如绕所述预定轴a自转)以及沿着所述预定轴a移动，所述承载件141绕着所述预定轴a转动还带动所述至少两个发光区142绕所述预定轴a转动，从而使得每个发光区142的不同位置依次位于所述激发光所在的光路上，所述承载件141沿着所述预定轴a移动还带动所述至少两个发光区142在所述预定轴a的同方向的第一方向x上移动，从而使得所述至少两个发光区142依次位于所述激发光所在的光路上，进而依次激发位于激发光光路上的发光区142，所述色轮组件14发出依次发出不同颜色光，并且通过所述承载件141沿着所述预定轴的移动还可调节所述色轮组件14在单位周期内发出的各种颜色光的占比，即调节所述各发光区142在一帧图像中的占比。

本实施方式中，所述承载件141包括圆锥体，所述预定轴a为所述圆锥体的中心轴；每个发光区142绕所述预定轴a环设于所述承载件141的外表面,其中，每个发光区142可以围成封闭的环形，但是在变更实施方式中，所述发光区142也可以围成非封闭的环形而是可以具有间隔的非发光区，具体地，可以依据使用者的实际需要设计。

所述至少两个发光区142包括至少一散射区142a及至少一波长转换区142b，所述散射区142a用于接收所述激发光并将所述激发光散射并反射，所述至少一波长转换区142b包括波长转换材料，所述至少一波长转换区142b用于接收所述激发光并产生受激光以及将所述受激光反射，所述激发光与所述受激光颜色不同。可以理解，本实施方式中，所述散射区142a将所述激发光反射，但在变更实施方式中，所述散射区142a也可以将所述激发光透射，可以进一步设置引导元件对透射后的激发光进行引导，此处不进行赘述。

本实施方式中，所述激发光为第一颜色光，如蓝色激发光，所述激发光源可以为激光光源，如发出蓝色激光的激光光源，所述散射区142a还可以标识为b。

所述至少一波长转换区142b包括第一波长转换区142c及第二波长转换区142d，所述散射区142a、第一波长转换区142c及第二波长转换区142d大致沿所述第一方向x排列，所述受激光包括第一受激光及第二受激光，所述波长转换材料包括设置在所述第一波长转换区142c的第一波长转换材料及设置在所述第二波长转换区142d的第二波长转换材料，所述第一波长转换区142c用于接收所述激发光并产生所述第一受激光并将所述第一受激光反射，所述第二波长转换区142d用于接收所述激发光并产生所述第二受激光并将所述第二受激光反射。本实施方式中，所述第一受激光为第二颜色光，如绿色荧光，所述第二受激光为第三颜色光，如红色荧光，其中所述第一颜色、第二颜色及第三颜色各不相同，所述第一波长转换材料可以为绿色荧光材料，所述第二波长转换材料可以为红色荧光材料，因此，所述第一波长转换区142c及第二波长转换区142d也可以分别标识为g与r。

所述光源装置11工作时，所述激发光源13发出激发光，请参阅图1，在单位周期内(如一个色轮周期内)的红色发光时段，通过控制所述承载件141的位置(如控制所述承载件141沿所述预定轴a移动)，使得所述第二波长转换区r位于所述激发光所在的光路上，故所第二波长转换区r接收所述激发光并产生第二受激光，以及将所述第二受激光反射从而发出所述第三颜色光，即发出红色光，所述空间光调制器在所述红色发光时段依据图像数据调制所述红色光产生红色图像光。可以理解，所述承载件141还可以绕所述预定轴a自转，使得所述环形的第二波长转换区r的各个位置依次位于所述激发光所在的光路上，从而有助于所述色轮组件14的第二波长转换区r的散热。

进一步地，请参阅图2，在单位周期内(如一个色轮周期内)的绿色发光时段，所述承载件141沿所述预定轴a移动(如在图1的基础上沿所述预定轴a向左侧移动)，使得所述第一波长转换区g位于所述激发光所在的光路上，故所述第一波长转换区g接收所述激发光并产生第一受激光，以及将所述第一受激光反射从而发出所述第二颜色光，即发出绿色光，所述空间光调制器在所述绿色发光时段依据图像数据调制所述绿色光产生绿色图像光。可以理解，所述承载件141还可以绕所述预定轴a自转，使得所述环形的第一波长转换区g的各个位置依次位于所述激发光所在的光路上，从而有助于所述色轮组件14的第一波长转换区g的散热。

更进一步地，请参阅图3，在单位周期内(如一个色轮周期内)的蓝色发光时段，通过控制所述承载件141的位置使得所述散射区b位于所述激发光所在的光路(如在图2的基础上沿所述预定轴a向左侧移动)，故所述散射区b接收所述激发光并将所述激发光反射从而发出所述第一颜色光，即发出蓝色光，所述空间光调制器在所述蓝色发光时段依据图像数据调制所述蓝色光产生蓝色图像光。可以理解，所述承载件141还可以绕所述预定轴a自转，使得所述环形的散射区b的各个位置依次位于所述激发光所在的光路上，从而有助于所述色轮组件14的散射区b的散热。

可以理解，若上一个色轮周期的最后一个发光时段为蓝色发光时段，而下一个色轮周期的第一个发光时段为红色发光时段，即为不同的发光时段时，则需在上一个色轮周期的最后一个发光时段结束后所述承载件141沿所述预定轴a移动(如在图3的基础上沿所述预定轴a向右侧移动)使得再进入下一个色轮周期的第一个发光时段时，所述散射区(即对应的发光区)位于所述激发光所在的光路上。

可以理解，所述色轮组件14中，如有需要所述色轮组件14长期发出某种颜色光，如红色光，则可以控制所述色轮组件14的对应发光区(如第二波长转换区r)长期位于所述激发光所在的光路上，即保持所述色轮组件14不转或仅沿所述预定轴a自转，但所述色轮组件14相对所述激发光源13不沿所述预定轴a移动即可。

与现有技术相比较，本发明色轮组件14、光源装置11及显示设备10中，所述承载件141绕着所述预定轴a自转还带动所述至少两个发光区142绕所述预定轴转动，从而使得每个发光区142的不同位置依次位于所述激发光所在的光路上，此种设计有利于所述色轮组件14的散热；所述承载件141沿着所述预定轴a移动还带动所述至少两个发光区142移动，从而使得所述至少两个发光区142依次位于所述激发光所在的光路上，进而依次激发位于激发光光路上的发光区142，所述色轮组件14发出依次发出不同颜色光，并且通过控制所述承载件141沿着所述预定轴a的移动还控制所述色轮组件14在单位周期内发出的各种颜色光的占比，即控制各发光区142在一帧图像中的占比，满足现有光源装置11及显示设备10动态调节各种颜色光的占比的需求。

请参阅图4，图4是本发明第二实施方式的显示设备的光源装置的色轮组件的结构示意图。本发明的显示设备20与第一实施方式的显示设备10的结构与基本原理大致相同，二者的主要区别在于:色轮组件24的散射区b、第一波长转换区g及第二波长转换区r的数量均为至少两个且按照预设顺序排列，其中任意两个相邻的区域的发光颜色不同。其中，所述散射区b、第一波长转换区g及第二波长转换区r的数量可以均相等。具体地，所述第二实施方式中，所述预设顺序为所述散射区b、所述第一波长转换区g、所述第二波长转换区r的循环顺序，如从圆锥的顶部至底部的方向以b、g、r的顺序循环排列。此种设计由于每种颜色的发光区r、g、b都有两个以上，可以方便不同颜色间的跳转，如从所述发光区r可以跳转至发光区b无需经过发光区g。

举例来说，在一种实施例中，如果当前时段为发光区b发出蓝色光的蓝色发光时段，下一时段需要进入红色发光时段，则可以控制承载件241沿所述预定轴a向左侧移动一个发光区对应的距离；如果当前时段为发光区b发出蓝色光的蓝色发光时段，下一时段需要进入绿色发光时段，则可以控制承载件241沿所述预定轴a向右侧移动一个发光区对应的距离。

可以理解，所述色轮组件24中，如有需要所述色轮组件24长期发出某种颜色光，如红色光，则可以控制所述色轮组件24的对应发光区(如第二波长转换区r)长期位于所述激发光所在的光路上，即保持所述色轮组件24不转或仅沿所述预定轴a自转，但所述色轮组件24相对激发光源不沿所述预定轴a移动即可。

进一步地，如果需要所述光源装置21循环发出蓝色光、红色光、绿色光且蓝色光、红色光、绿色光的占比依次为50％、25％及25％，则可以移动所述色轮组件24的承载件241使得按照1->2->1->3……的循环顺序使得即b、r、b、g……依次且循环位于所述激发光所在的光路上，其中，所述色轮组件24的承载件241沿所述预定轴a的移动速度可以为匀速。

更进一步地，如果需要所述光源装置22循环发出蓝色光、红色光、绿色光且蓝色光、红色光、绿色光的占比依次为33.33％、33.33％及33.33％，则可以移动所述色轮组件24的承载件241使得按照1->2->3->1->2->3……的循环顺序使得即b、r、g、b、r、g……依次且循环位于所述激发光所在的光路上，其中，所述色轮组件24的承载件241沿所述预定轴a的移动速度也可以为匀速。

然而，可以理解，所述第一实施方式及第二实施方式中，所述1->2->3->1->2->3……的循环顺序中，所述2->3的移动中(即发光区r->g，所述红色光转换为绿色光的过程中，需要发生一次跳过中间发光区b的跳转。

为进一步解决上述第一实施方式与第二实施方式中r->g，所述红色光转换为绿色光的过程中，需要跳过中间发光区b的跳转问题，本发明进一步提供第三实施方式，请参与图5，图5是本发明第三实施方式的显示设备30的光源装置31的色轮组件34的结构示意图。所述显示设备30与第二实施方式的显示设备20的结构与基本原理大致相同，二者的主要区别在于:所述色轮组件34中的其中一个发光区为混合发光区343(如将其中一个散射区b设置为混合发光区)，所述混合发光区343包括第一子区域343a、第二子区域343b及第三子区域343c，所述第一子区域343a用于接收所述激发光并反射所述激发光，所述第二子区域343b具有所述第一波长转换材料且用于接收所述激发光并产生第一受激光以及将所述第一受激光反射，所述第三子区域343c具有所述第二波长转换材料且用于接收所述激发光并产生第二受激光以及将所述第二受激光反射，所述第一子区域343a、第二子区域343b及第三子区域343c按照垂直于所述预定轴a的方向依次排列，使得所述承载件341沿所述预定轴a自转时所述混合发光区343的第一子区域343a、第二子区域343b及第三子区域343c依次位于所述激发光所在的光路上。所述第一子区域343a、第二子区域343b及第三子区域343c的面积相同，分别占所述整个混合发光区343的1/3。

所述第三实施方式中，由于设置所述混合发光区343，使得所述r->g，即所述红色光转换为绿色光的过程中，可以通过所述混合发光区343过渡，有效解决第一实施方式及第二实施方式中的跳过中间发光区b的大跳转的情形，因此所述第三实施方式的色轮组件34的各种颜色光的转换、过渡较为自然。

请参阅图6，图6是本发明第四实施方式的显示设备40的光源装置41的色轮组件44的结构示意图。本发明的显示设备40与第一实施方式的显示设备10的结构与基本原理大致相同，二者的主要区别在于:所述第四实施方式中，承载件441为圆柱体，预定轴a为所述圆柱体的中心轴。

可以理解，所述显示设备40的光源装置41的激发光源43及色轮组件44的工作原理与第一实施方式的显示设备40的光源装置41的激发光源43及色轮组件44基本相同，此处就不再赘述。

需要说明的是，所述显示设备40在r->g，即所述红色光转换为绿色光的过程中，也可能发生第二实施方式中所述的跳转中间的发光区b的情况，为进一步解决图6所示实施方式中的r->g的移动中的跳过中间发光区b的跳转问题，本发明进一步提供第五实施方式，请参与图7，图7是本发明第五实施方式的显示设备50的光源装置51的色轮组件54的结构示意图。所述第五实施方式的显示设备50与第四实施方式的显示设备40的主要区别在于：位于中间发光区进一步设置为混合发光区543，即所述混合发光区543包括第一子区域543a、第二子区域543b及第三子区域543c，所述第一子区域543a用于接收所述激发光并反射所述激发光，所述第二子区域543b具有所述第一波长转换材料且用于接收所述激发光并产生第一受激光以及将所述第一受激光反射，所述第三子区域543c具有所述第二波长转换材料且用于接收所述激发光并产生第二受激光以及将所述第二受激光反射，所述第一子区域543a、第二子区域543b及第三子区域543c按照垂直于所述预定轴a的方向依次排列，使得所述承载件541沿所述预定轴a自转时所述混合发光区543的第一子区域543a、第二子区域543b及第三子区域543c依次位于所述激发光所在的光路上。所述第一子区域543a、第二子区域543b及第三子区域543c的面积相同，分别占所述整个混合发光区543的1/3。

所述第五实施方式中，由于设置所述混合发光区543，使得所述r->g，即所述红色光转换为绿色光的过程中，可以通过所述混合发光区543过渡，有效解决第四实施方式中的跳过中间发光区b的大跳转的情形，因此所述第五实施方式的色轮组件54的各种颜色光的转换、过渡较为自然。

请参阅图8，图8是本发明第六实施方式的显示设备的光源装置的色轮组件64的发光区平面展开的结构示意图。所述第六实施方式的显示设备与第五实施方式的显示设备50的主要区别在于：所述色轮组件64具有至少两个相邻设置的混合发光区643，所述两个相邻设置的混合发光区643的第一子区域643a、第二子区域643b及第三子区域643c排列顺序相同但彼此错位设置，使得在一个混合发光区643的第一子区域643a与相邻的一个混合发光区643的至少两个子区域(如643b、643c)相邻，当所述色轮组件64沿预定轴a旋转及移动时，需要出射光的颜色变化时，只要沿所述预定轴a移动即可顺利切换到其他颜色。

具体地，所述第六实施方式中，所述色轮组件64包括三个相邻设置的混合发光区643、位于所述三个相邻设置的混合发光区643一侧的第一波长转换区642c及位于所述三个相邻设置的混合发光区643另一侧的第二波长转换区642d，其中，所述第一波长转换区642c及第二波长转换区642d的截面均为环形，环设于所述三个混合发光区643的两侧。

所述色轮组件64工作时，当任意一个混合发光区643位于激发光所在的光路上，所述色轮组件64发出的第一、第二及第三颜色光的占空比为33.33％，当需要获得其他不同占空比的第一、第二及第三颜色光时(如需增加第二、第三颜色光的占比时)，可以通过控制所述色轮组件64的承载件沿预定轴a移动，使得所述第一波长转换区642c及第二波长转换区642d位于所述激发光所在的光路上，从而增加所述第二颜色光及/或所述第三颜色光的占比。在一种变更实施方式中，所述色轮组件的至少两个混合发光区643的子区域643a、643b及643c的面积占比可以不同，一个混合发光区643的子区域643a、643b及643c的面积占比可以为1:1:1，另一个混合发光区643的子区域643a、643b及643c的面积占比可以为1:2:1,或者其他比例，从而需要改变所述色轮组件的各颜色的出光占比时，只需要沿所述预定轴a移动所述色轮组件，使得不同的混合发光区643位于激发光的光路上，即可获得不同的各颜色光出光占比。

请参阅图9，图9是本发明第七实施方式的显示设备的光源装置的色轮组件74的发光区平面展开的结构示意图。所述第七实施方式的显示设备与第六实施方式的显示设备的原理类似，二者的主要区别在于：所述色轮组件74的承载件为圆锥体(如可以为第一实施方式所述的承载件141)，但二者的混光区743、第一波长转换区742c及第二波长转换区742d的结构、位置基本相同。

所述色轮组件74工作时，当任意一个混合发光区743位于激发光所在的光路上，所述色轮组件74发出占比固定的第一、第二及第三颜色光，当需要获得其他不同占空比的第一、第二及第三颜色光时(如需增加第二、第三颜色光的占比时)，可以通过控制所述色轮组件74的承载件741沿预定轴a移动，使得所述第一波长转换区742c及第二波长转换区742d位于所述激发光所在的光路上，从而增加所述第二颜色光及/或所述第三颜色光的占比。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。