專利名稱：利用led/ld的投影顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這是有關(guān)投影顯示系統(tǒng)的發(fā)明；特別是由可光調(diào)制LED/LD構(gòu)成的投影顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
最近叫做投影機(jī)的畫像投射裝置得到了廣泛普及，并且開發(fā)出了多種多樣的產(chǎn)品種類。
上述畫像投射裝置的光學(xué)系統(tǒng)一般性包括以下幾個(gè)部件作為光源的燈具；將上述燈具的光照明到畫像顯示元件的照明裝置；畫像顯示元件；將上述畫像顯示元件上的顯示畫像放大投射到屏幕上的投射裝置。
上述燈具現(xiàn)在主要采用高壓水銀燈具；畫像顯示元件則主要使用液晶顯示元件(LCD)和數(shù)碼微鏡芯片(DMDDigital Mieromirror Device)等。
上述將DMD作為1枚畫像顯示元件使用的光學(xué)系統(tǒng)就叫做DLP(DigitalLight Processing)方式光學(xué)系統(tǒng)。上述DLP方式是，活用Full digital控制特性提供明亮、高品位影像的影像技術(shù)；它意味著以上述DMD芯片作為核心的光處理技術(shù)。
上述畫像投射裝置光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)被使用的畫像顯示元件數(shù)量，可分為單板式、2板式、3板式光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；最近隨著小型化/輕量化以及低價(jià)格化趨勢(shì)，大多采用1枚畫像顯示元件的單板式光學(xué)系統(tǒng)。
圖1是現(xiàn)有單板式DLP投影顯示組件構(gòu)成的概略斜視圖。
如圖1所示，單板式DLP投影顯示組件的大概結(jié)構(gòu)如下產(chǎn)生光的燈具1；根據(jù)時(shí)間依次對(duì)紅色、綠色、藍(lán)色光進(jìn)行分割處理的色輪2；依次顯示上述各色彩畫面信息的DMD元件3；將上述DMD元件3照射出來的光投射到屏幕上的投射透鏡4。
下面參照附圖2，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的單板式DLP投影顯示組件工作關(guān)系進(jìn)行如下說明。
如圖2所示，燈具1中產(chǎn)生的白色光通過透鏡系統(tǒng)5集束，并入射到色輪2中。上述色輪2被覆上紅色、綠色、藍(lán)色，并且只透過特定色彩波長帶域，而其他波長則不能透過。
圖3所示的是上述色輪2紅、綠、藍(lán)色彩分離過程。
如圖3所示，燈具1中產(chǎn)生的白色光根據(jù)色輪2的旋轉(zhuǎn)(7200rpm以上)，按照時(shí)間依次被分離為紅、綠、藍(lán)色光。
其理由如下由于上述燈具1產(chǎn)生光的波長如圖4所示，相當(dāng)于可視光線區(qū)域整體；為了適用于顯示裝置，要使用色輪2將白色光分離為紅、綠、藍(lán)色光。
上述被分離的紅、綠、藍(lán)色光如圖5所示，按照時(shí)間依次被分離，并照射。
通過上述色輪2按照時(shí)間依次被分離的特定色彩光，通過棒透鏡6轉(zhuǎn)換成均質(zhì)度相當(dāng)好的光，然后通過透鏡7入射到內(nèi)部全反射菱鏡(TIRTotal InternalReflection)8中。入射到上述內(nèi)部全反射菱鏡8中的光，在A面和B面的界線部分產(chǎn)生全反射，并且入射到DMD元件3中。入射到上述DMD元件3的光具有特定色彩信息，并且垂直反射后依次透過內(nèi)部全反射菱鏡8的B面和A面，然后通過投射透鏡4投射到畫面(圖中未有標(biāo)示)中。
具有上述工作特征的單板式投影機(jī)，采用通過色輪2按照時(shí)間依次對(duì)燈具1產(chǎn)生的白色光進(jìn)行分離處理的方式；因此實(shí)際使用的光相當(dāng)于整體光量的1/3以下。由于上述原因，存在電力損失較多的問題點(diǎn)。
另外，適用為光源的高壓水銀燈具，其使用壽命大約為1,000-10,000小時(shí)，并不是很長；同時(shí)旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到7200rpm以上的色輪會(huì)誘發(fā)噪音，并且還存在界面上發(fā)生色彩模糊現(xiàn)象等整體投影顯示系統(tǒng)效率低下的問題點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容本項(xiàng)發(fā)明的目的就是要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的種種問題；通過將可調(diào)制短波長LED(或者LD)芯片適用到投影顯示系統(tǒng)中，使整體投影顯示系統(tǒng)的電力損失最小化或者提高系統(tǒng)的性能。
為了達(dá)到上述目的，本項(xiàng)發(fā)明中利用LED/LD的投影顯示系統(tǒng)要具有以下幾個(gè)部件可按照時(shí)間依次調(diào)制，并且排列有紅、綠、藍(lán)LED/LD的LED/LD陣列；對(duì)上述各LED/LD陣列產(chǎn)生的光進(jìn)行集束處理的光集束裝置；對(duì)通過上述光集束裝置被集束的光進(jìn)行照射方向一致處理的菱鏡；對(duì)通過上述菱鏡照射出來的光進(jìn)行均勻處理的棒透鏡；變更上述棒透鏡透射光路徑的菱鏡；利用上述菱鏡透射光顯示上述紅、綠、藍(lán)各種色彩影像信息的顯示屏；放大投射上述顯示屏照射出來的各種色彩影像信息，并且在屏幕上結(jié)像的透射透鏡。
上述光集束裝置結(jié)構(gòu)如下對(duì)上述LED/LD產(chǎn)生的光進(jìn)行均化處理，并且縮小其放射角的棒透鏡；由多數(shù)個(gè)微鏡組成，并且進(jìn)一步均化上述棒透鏡照射光的微鏡陣列；集聚上述微鏡陣列通過光的照明透鏡；對(duì)上述照明透鏡集聚光進(jìn)行集束處理的光纖。
上述光集束裝置的另一種實(shí)例結(jié)構(gòu)如下對(duì)上述LED/LD產(chǎn)生的光進(jìn)行均化處理，并且縮小其放射角的棒透鏡；由多數(shù)個(gè)微鏡組成，并且進(jìn)一步均化上述棒透鏡照射光的微鏡陣列；與上述多數(shù)個(gè)微鏡相連的多數(shù)個(gè)光纖；由多數(shù)個(gè)光纖組成的光纖捆。
正如前面所講述的，本項(xiàng)發(fā)明中可進(jìn)行光調(diào)制的LED/LD的投影顯示系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)。
第一，利用微鏡陣列和光纖將各紅、綠、藍(lán)色用LED/LD芯片的產(chǎn)生光轉(zhuǎn)化為高輸出的LED/LD光，以此增加投影機(jī)的亮度。
第二，由于不采用現(xiàn)有投影顯示系統(tǒng)中的色輪，因此可以避免7200rpm以上旋轉(zhuǎn)的色輪產(chǎn)生的噪音。
第三，比使用壽命僅為1,000-10,000小時(shí)的現(xiàn)有燈具，LED/LD的使用壽命延長至20,000小時(shí)以上。
第四，適用為光源的LED/LD產(chǎn)生屬于激光范疇內(nèi)的單波長光，其色彩純度高、色彩再現(xiàn)范圍光，而且影像顯示能力優(yōu)越。
第五，適用為光源的LED/LD通過電流以及電壓調(diào)整進(jìn)行光調(diào)制，并且利用根據(jù)ON/OFF操作的時(shí)間分割方式調(diào)整光線，使其在沒有光損失的狀態(tài)下調(diào)整色彩溫度，以此增大光效率。
第六，通過微鏡陣列以及光纖得到的高輸出LED/LD光，不使用色輪，而是根據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制達(dá)到色彩合成目的，因此比現(xiàn)有燈具和使用光輪的系統(tǒng)大大減少了電力損失。

圖1是現(xiàn)有單板式DLP投影顯示組件的概略構(gòu)成斜視圖；圖2是現(xiàn)有單板式DLP投影顯示組件構(gòu)成圖；圖3是現(xiàn)有的利用色輪進(jìn)行色彩分離過程的顯示圖；圖4是現(xiàn)有照射光光譜顯示圖；圖5是現(xiàn)有的利用色輪按照時(shí)間順序進(jìn)行色彩分離的顯示圖；圖6是本項(xiàng)發(fā)明中利用LED/LD的投影顯示系統(tǒng)顯示圖；圖7是本項(xiàng)發(fā)明中光集束方法的顯示圖；圖8是通過一般性棒透鏡對(duì)光進(jìn)行均化處理的顯示圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖，對(duì)本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例的構(gòu)成以及作用進(jìn)行說明。
圖6是本項(xiàng)發(fā)明中利用LED/LD的投影顯示系統(tǒng)顯示圖。
如圖6所示，利用LED/LD的投影顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下根據(jù)電壓電流調(diào)整，按照時(shí)間可進(jìn)行光調(diào)制的紅、綠、藍(lán)色LED(或者LD)陣列(array)(601、602、603)；對(duì)上述各種色彩LED(或者LD)陣列601、602、603照射出來的光進(jìn)行集束處理的光集束裝置604；聚集上述光，并垂直入射到X-分光合色菱鏡606中的各透鏡系統(tǒng)605；改變上述垂直入射光照射方向或者透過上述入射光的X-分光合色菱鏡606；對(duì)上述光進(jìn)行均化處理的棒(rod)透鏡607；調(diào)整通過上述棒透鏡607照射出來的光，使其符合顯示屏610大小的透鏡608；利用內(nèi)部菱鏡的折射率差，對(duì)上述通過透鏡608入射的光進(jìn)行全反射以及透過處理的內(nèi)部全反射菱鏡609；通過各種色彩的影像信息，顯示影像的顯示屏610；將上述被顯示的影像放大投射到屏幕(圖中未有標(biāo)示)上的投射透鏡611。
上述適用為光源的LED(Light Emitting diode)或者LD(Laser Diode)產(chǎn)生屬于激光范疇的單色波長光。單波長LED/LD比現(xiàn)有的具備較寬波長范圍的燈具相比，其色彩純度高、色彩再現(xiàn)范圍廣，并且具有優(yōu)越的影像顯示能力。另外，比使用壽命僅為1,000-10,000小時(shí)的現(xiàn)有燈具，LED/LD的使用壽命延長至20,000小時(shí)以上，具備了延長光源使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。
利用上述LED/LD，對(duì)本項(xiàng)發(fā)明中投影顯示系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行如下說明。
上述各紅、綠、藍(lán)LED/LD陣列601、602、603產(chǎn)生的光，按照時(shí)間依次進(jìn)行光調(diào)制。就是說，要將承載顯示屏610信息的藍(lán)色光顯示在畫面上時(shí)，只打開藍(lán)色LED/LD陣列603即可，不被使用的紅色、綠色LED/LD陣列601、602則可以關(guān)閉。同樣，要在畫面上顯示紅色光時(shí)，只打開紅色LED/LD陣列601，關(guān)閉綠色和藍(lán)色LED/LD陣列602、603。另外，要在畫面上顯示綠色光時(shí)，也采用相同的方法。通過上述過程，紅、綠、藍(lán)色光按照時(shí)間依次發(fā)光。
上述發(fā)光光線通過各光集束裝置604被集束。
附圖7所示的就是通過上述光集束裝置進(jìn)行光集束的過程。
圖7(a)是通過照明透鏡將LED/LD陣列產(chǎn)生的光集束到光纖的過程；圖7(b)是另外一種實(shí)例，是利用光纖捆對(duì)LED/LD陣列產(chǎn)生光進(jìn)行集束處理的過程。
如圖7(a)所示，LED/LD陣列701產(chǎn)生的光，通過棒透鏡702被均化處理，并且放射角縮小后入射到微鏡陣列703中。上述微鏡陣列703中排列有多數(shù)個(gè)微鏡，使上述棒透鏡702照射出來的光更加均勻。通過上述微鏡陣列703被均化處理的照射光，通過照明透鏡704其光線被聚集后，集束到光纖(fiber)705中。
上述光集束方法的其他實(shí)例如圖7(b)所示，LED/LD陣列701中，照射光的微鏡陣列703微鏡各自與光纖705連接，并且通過光纖捆706對(duì)光進(jìn)行集束處理。
正如前面所講述，利用上述微鏡陣列703和光纖705對(duì)光進(jìn)行集束處理，可產(chǎn)生高輸出的LED/LD光。
通過上述過程被集束的光，通過透鏡系統(tǒng)605垂直入射到X-分光合色菱鏡606中。上述入射光中，紅色和藍(lán)色光反射于上述X-分光合色菱鏡606的內(nèi)部斜面；而綠色光則完全透過，從而照射方向變得一致。
上述X-分光合色菱鏡606照射出來的光，通過棒透鏡607被均化處理。對(duì)此圖8中有標(biāo)示。
如圖8所示，入射到棒透鏡607的光經(jīng)過多數(shù)個(gè)內(nèi)部全反射過程變化為具有均勻分布的光。
通過棒透鏡607具備均勻分布的光，再通過透鏡608入射到內(nèi)部全反射菱鏡609中。入射到上述內(nèi)部全反射菱鏡609中的光，在菱鏡A、B的界面上產(chǎn)生全反射；并且垂直入射到連接影像信號(hào)的顯示屏610后，在承載影像信息的狀況下進(jìn)行反射，再透過上述內(nèi)部全反射菱鏡609。
上述透過光通過投射透鏡611被放大后，結(jié)像于屏幕(圖中未有標(biāo)示)中。
正如這樣，紅、綠、藍(lán)色LED/LD陣列依次進(jìn)行ON/OFF操作，可以利用時(shí)間分割方法顯示相關(guān)影像。
通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。
因此，本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.采用LED/LD的投影顯示系統(tǒng)，包括可按照時(shí)間依次調(diào)制，并且排列有紅、綠、藍(lán)LED/LD的LED/LD陣列；對(duì)上述各LED/LD陣列產(chǎn)生的光進(jìn)行集束處理的光集束裝置；對(duì)通過上述光集束裝置被集束的光進(jìn)行照射方向一致處理的菱鏡；對(duì)通過上述菱鏡照射出來的光進(jìn)行均勻處理的棒透鏡；變更上述棒透鏡透射光路徑的菱鏡；利用上述菱鏡透射光顯示上述紅、綠、藍(lán)各種色彩影像信息的顯示屏；放大投射上述顯示屏照射出來的各種色彩影像信息，并且在屏幕上結(jié)像的透射透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的LED/LD投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，上述光集束裝置包括對(duì)上述LED/LD產(chǎn)生的光進(jìn)行均化處理，并且縮小其放射角的棒透鏡；由多數(shù)個(gè)微鏡組成，并且進(jìn)一步均化上述棒透鏡照射光的微鏡陣列；集聚上述微鏡陣列通過光的照明透鏡；對(duì)上述照明透鏡集聚光進(jìn)行集束處理的光纖。
3.如權(quán)利要求1所述的LED/LD投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，上述光集束裝置包括對(duì)上述LED/LD產(chǎn)生的光進(jìn)行均化處理，并且縮小其放射角的棒透鏡；由多數(shù)個(gè)微鏡組成，并且進(jìn)一步均化上述棒透鏡照射光的微鏡陣列；與上述多數(shù)個(gè)微鏡相連的多數(shù)個(gè)光纖；由多數(shù)個(gè)光纖組成的光纖捆。
全文摘要
這是有關(guān)投影顯示系統(tǒng)的發(fā)明；特別是利用LED/LD的投影顯示系統(tǒng)。本項(xiàng)發(fā)明的結(jié)構(gòu)如下可按照時(shí)間依次調(diào)制，并且排列有紅、綠、藍(lán)LED/LD的LED/LD陣列；對(duì)上述各LED/LD陣列產(chǎn)生的光進(jìn)行集束處理的光集束裝置；對(duì)通過上述光集束裝置被集束的光進(jìn)行照射方向一致處理的菱鏡；對(duì)通過上述菱鏡照射出來的光進(jìn)行均勻處理的棒透鏡；變更上述棒透鏡透射光路徑的菱鏡；利用上述菱鏡透射光顯示上述紅、綠、藍(lán)各種色彩影像信息的顯示屏；放大投射上述顯示屏照射出來的各種色彩影像信息，并且在屏幕上結(jié)像的透射透鏡。具有上述結(jié)構(gòu)的投射顯示系統(tǒng)，不僅噪音以及電力消耗少，而且還具有使用壽命長、光效率好的特征。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1773368SQ20041006811
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者樸沼淵, 李漢培 申請(qǐng)人:南京Lg同創(chuàng)彩色顯示系統(tǒng)有限責(zé)任公司