CN1469191A

CN1469191A - 单片式影像投影显示装置

Info

Publication number: CN1469191A
Application number: CNA031482341A
Authority: CN
Inventors: 本多宏一
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2004-01-21
Also published as: TW200401240A; JP2004037958A; TW591562B; US20040004675A1

Abstract

单片式影像投影显示装置，包括发出不同单色光的半导体发光二极管(LED)；数字微镜片组件(DMD)将从半导体发光二极管(LED)发出的单色光反射；控制装置，控制半导体发光二极管(LED)与影像信号同步逐次分时的操作，且借由影像信号控制数字微镜片组件(DMD)；光学系统(OP)，以使从半导体发光二极管(LED)发出的单色光入射于数字微镜片组件(DMD)，且投影由数字微镜片组件(DMD)反射的光。

Description

单片式影像投影显示装置

技术领域

本发明是有关于一种具有数字微镜片组件DMD的单片式影像投影显示装置。

背景技术

传统上具有单一的数字微镜片组件DMD的单片式影像投影显示装置，包括有高压放电灯泡等的光源，色轮或色片的彩色滤光片，单一的数字微镜片组件，与光学系统。光源可发出白光，且使白光入射于彩色滤光片。彩色滤光片由红、绿、蓝组成的滤光片，以回转马达回转将白光依分时而分解成红光、绿光、蓝光。被色分解的单色光，经由单一的数字微镜片组件入射于光学系统。单一的数字微镜片组件是由多个微镜片配置成矩阵状而成，对应影像信号驱动所要的微镜片，使向投影芯片反射。其结果，被投影的彩色影像可显示影像于影幕上。(传统技术1)，关于传统技术1，光的利用率高，根据三原色的重合不会发生色偏差。又，不会有由液晶方式所引起的色偏差，可以有完美的单一色背景。更，色调容易以数字控制的优点。

另一方面，特开2000-194275公报，揭露影像显示装置包括发出R、G、B单色光的发光二极管等的半导体发光组件，以及被三色光个别照射的液晶穿透式的三个画素面板部，使透过三个画素面板部的光合成投影。(传统技术2)，关于传统技术2可以有低电力消耗。

传统上，在传统技术1，有必要使用回转马达与彩色率光片进行色分解。因此，构造复杂且成本高，会有可低靠度与透光量衰减使影幕照度低下的问题。又，光源是使用高压放电灯，在使用中会又灯管破裂，安全性不稳定且电力消耗大。

相对地，因传统技术2是使用三个由发出单色光的半导体发光组件与影像面板部所组成的，所以会有成本高的问题。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种单片式影像投影显示装置，其构造简单，低成本，又高信赖度，光的利用率高，使单色光重合而不会发生色偏差，且容易调整色平衡。

本发明提供一种单片式影像投影显示装置，包括有一个半导体发光组件，发出不同单色光；单一的数字微镜片组件，将从该半导体发光组件发出的单色光反射；一个控制装置，控制该半导体发光组件使与影像信号同步逐次分时的操作，且借由影像信号控制该数字微镜片组件；以及一个光学系统，以使从半导体发光组件发出的单色光入射于数字微镜片组件，且投影由数字微镜片组件反射的光。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明单片式影像投影显示装置的第一实施例概念图。

图2是半导体发光组件的正面图。

图3是本发明单片式影像投影显示装置的第二实施例概念图。

符号说明

C 控制装置

CL 聚焦透镜

DMD 数字微镜片组件

IG 影像信号产生装置

LED 半导体发光组件

OP 光学系统

PL 投影透镜

LI 集光器

RL 传递透镜

PZ1、TIR 棱镜

具体实施方式

在本发明及以下各发明，并只限定于特定用语的定义与其技术。

首先，先说明其结构。本发明的单片式影像投影显示装置包括半导体发光组件、数字微镜片组件、控制装置、与光学系统。

<半导体发光组件>半导体发光组件有可发出单色光的装置，可使用发光二极管或雷射二极管等。单色光例如可使用于红光、绿光、蓝光。

又，半导体发光组件，为使集光效率高，可适当组合于反射装置。例如，配置半导体发光组件在反射镜的焦点位置，半导体发光元的发出光，使用反射镜集光而入射于光学系统的聚焦透镜所构成。在此情形，对应负责各发光色的多个半导体发光组件，可以与反射镜共通配置，也可以对应各发光色的半导体发光组件，个别配设反射镜。又，也可以在半导体发光组件中，由微小反射镜所组合而成。

更，在对应半导体发光组件的发出光的影像所要求的辉度均匀程度，为使入射于光学系统的聚焦透镜，使用发出各单色光的半导体发光组件的多个组合，可以使其分散于配线基板而成配列。由于采用此结构，可有使发光部有薄形的结构。

<数字微镜片组件>数字微镜片组件，称为DMD(登录商标)，对应画像的各画素的微镜片为多数整列，对应画像信号的各微镜片，由电驱动使个别机械的变位如此所构成。接着，经由光学系统，一方面入射微镜片的光往所定的方向反射，而也使往非所定的方向反射的画像反射装置。数字微镜片组件，因为是单一，对应各单色光分时(time-sharing)反应。

<控制装置>控制装置是控制半导体发光组件与数字微镜片组件相互同步的装置。接着，使相异单色光与影像信号的各色信号同步，控制半导体发光组件逐次分时发光。另一方面，个别控制微小镜片，使数字微镜片组件对应到影像信号。即是，个别控制微小镜片以对应到影像信号被色分割的各色信号。

<光学系统>光学系统，使由半导体发光组件发出的各单色光，入射于单一的数字微镜片组件，且由数字微镜片组件的反射光向影幕等投射。即是，光学系统，主要分为从半导体发光组件发出的各单色光，使入射于单一的数字微镜片组件的部份，与由数字微镜片组件的反射光的投射部份的机能。在前者的机能，主要使用聚焦透镜，而相应必要的集光器，选择地附加变更光路径的反射镜或棱镜等的光学装置。后者的机能，主要使用投射透镜，选择地附加对应所要的TIR棱镜等的光学装置。

<本发明之作用>随后，对本发明的作用进行说明。借由控制装置的控制使与影像信号同步，半导体发光组件第一单色光例如发出红光，红光经由光学系统而入射于数字微镜片组件。数字微镜片组件，因为对应影像信号的红色信号，而个别控制微镜片，微镜片向光学系统的投射镜片，仅相对于红色影像所定的方向反射。其结果，使投射红色影像而投影到影幕。

接着，半导体发光组件，作为第二单色光例如发出绿光，绿光经由光学系统而入射于数字微镜片组件。数字微镜片组件，因为对应影像信号的绿色信号，而个别控制微镜片，微镜片向光学系统的投射镜片，仅相对于绿色影像所定的方向反射。其结果，使投射绿色影像而投影到影幕。

然后，半导体发光组件，作为第三单色光例如发出蓝光，蓝光经由光学系统而入射于数字微镜片组件。数字微镜片组件，因为对应影像信号的蓝色信号，而个别控制微镜片，微镜片向光学系统的投射镜片，仅相对于蓝色影像所定的方向反射。其结果，使投射蓝色影像而投影到影幕。

以上的红色影像，绿色影像与蓝色影像，因为在时间间隔，逐次切换使投影，利用人眼残留视觉作用，三原色影像加色混光，而见到一个影像。

又，在本发明，如上述的结构说明，具有以下特征：

1.不需要回转彩色滤光片。因此，结构简单，成本低，更有高可靠度。

2.由于个别控制单色光，容易调整色平衡。即是，在各单色光的同一操作周期，逐次切换操作的情形下，借由PWM控制，使变化使用率，而可以容易调整色平衡。

3.因为使用单一的数字微镜片组件，光的利用率高，不会有由于光重合产生的色偏差。

另外，权利要求2的单片式影像投影显示装置，在权利要求1的单片式影像投影显示装置中，其半导体发光组件可发出红光、绿光、与蓝光。

本发明，借由加色混光而容易得到白光，而适当的单色光可使用红光、绿光、与蓝光的三原色光。

权利要求3的单片式影像投影显示装置，在权利要求1或2的单片式影像投影显示装置中，其中该控制装置借由控制该半导体发光组件的操作时间，使光量变化。

本发明，可以一面调整色平衡与光量，而调节到较佳的构成。

即是，色平衡，可调整变更各单色光之间的相对光量比率。又，变化光量，可在固定的光量比率下，由一起变更各单色光的发光量程度而实现。接着，在本发明用变化半导体发光组件的操作时间，而变化单色光的发光量的机制。为实现它，例如半导体发光组件的驱动电流可以用PWM控制而达成。

由PWM控制以调整色平衡，对应所要的特定发光色的半导体发光组件，可以增减驱动电流的使用率。又，在发光量调节，对应全部半导体发光组件，可以增减驱动电流的使用率。

以下参照图标，说明本发明实施例。

在图1与图2，本发明的单片式影像投影显示装置如权利要求1，图1为概念图，图2为半导体发光组件的正面图。本实施例的单片式影像投影显示装置由半导体发光组件LED、数字微镜片组件DMD、影像信号产生装置IG、控制装置C与光学系统OP所成。

半导体发光组件LED，如图2所示，由三组半导体发光组件LED_R、LED_G、LED_B所成。LED_R为红色发光二极管，LED_G为绿色发光二极管，LED_B为蓝色发光二极管。各发光色的半导体发光组件LED_R、LED_G、LED_B，个别相同数量的多个，均匀分散配置于配线基板PB上。即是，各发光色的半导体发光组件LED_R、LED_G、LED_B，在半径方向与圆周方向分别顺次邻接配置。又，配线基板PB的中心部，红、绿、蓝配置于三角形的各顶角位置。如此，半导体发光组件LED，其三组的半导体发光组件LED_R、LED_G、LED_B全部构成薄形盘状。

数字微镜片组件DMD，由单一芯片半导体组件所构成，具有多个对应一个影像的画素的微镜片数组。各微镜片个别被控制同步于影像信号的各色信号。

影像信号产生装置IG，为产生影像信号的装置，可以对应产生动态影像与静态影像。又，也可以一面利用接收电视发送的电视影像，一面利用个人计算机影像。

控制装置C，控制使三组的半导体发光组件LED_R、LED_G、LED_B与数字微镜片组件DMD同步于影像信号。即是，三组的半导体发光组件LED_R、LED_G、LED_B同步于影像信号的各色信号，逐次切换，在所定的使用率(on-duty)下驱动。又以影像信号的各色信号控制数字微镜片组件DMD的微镜片，使各色影像往影幕反射。

光学系统OP，用以由半导体发光组件LED发出的单色光使部份入射于数字微镜片组件DMD，是由聚焦透镜CL、集光器LI、接续透镜RL、与棱镜PZ1所构成。又，从数字微镜片组件DMD反射的光，往影幕(未示于图)投影的部分是由第二棱镜TIR与投影透镜PL所构成。

接着，控制装置C控制半导体发光组件LED，使与从影像信号产生装置IG产生的影像信号的各色信号同步。即是，驱动红色半导体发光组件LED_R，而同步于红色信号。当红色半导体发光组件LED_R被驱动时，会发出红光。接着红光由聚焦透镜CL集光，经由集光器LI、传递透镜RL与第一棱镜PZ1，入射于数字微镜片组件DMD。数字微镜片组件DMD，对应影像信号的红色信号，影像中红色部分，仅该微镜片将红色光往所定方向反射。反射的红光，构成红色影像。红色影像通过第一棱镜与第二棱镜PZ1、TIR，而入射于投影透镜PL。投影透镜PL，因为把红色影像往影幕投射，影幕上有被投影的红色影像。

接着，连续在红光后，控制装置C驱动绿色半导体发光组件LED_G，而同步于绿色信号。绿色光与红色光同样入射于数字微镜片组件DMD。此数字微镜片组件DMD，因为与绿色信号反应，绿色影像的画素仅由该微镜片将绿光反射。其结果，绿色影像与红光一样被形成，而被投射到影幕。

然后，连续在绿光后，控制装置C驱动蓝色半导体发光组件LED_B，而同步于蓝色信号。蓝色光与红色光同样入射于数字微镜片组件DMD。此数字微镜片组件DMD，因为与蓝色信号反应，蓝色影像的画素仅由该微镜片将蓝光反射。其结果，蓝色影像与红光一样被形成，而被投射到影幕。

如上，由于红色影像、绿色影像与蓝色影像，与影像信号同步，逐次切换而投射到影幕，人眼可看见一个影像。

图3是本发明单片式影像投影显示装置的第二实施例概念图。与图1及图2一样，相同组件用相同符号，其说明省略。本实施例不同的是光学系统OP。即是，第一棱镜与第二棱镜PZ1、TIR被省略。

本发明的效果，如权利要求1，提供单片式影像投影显示装置包括一个半导体发光组件，发出不同单色光；单一的数字微镜片组件，将从该半导体发光组件发出的单色光反射；一个控制装置，控制该半导体发光组件使与影像信号同步逐次分时的操作，且借由影像信号控制该数字微镜片组件；以及一个光学系统，以使从半导体发光组件发出的单色光入射于数字微镜片组件，且投影由数字微镜片组件反射的光。如此的结构，构造简单，低成本，又高信赖度，光的利用率高，使单色光重合而不会发生色偏差，且容易调整色平衡。

如权利要求2的单片式影像投影显示装置，借由其半导体发光组件可发出红光、绿光、与蓝光，借由加色混光而容易得到白光，而适当的单色光可使用红光、绿光、与蓝光的三原色光。

在权利要求3，该控制装置借由控制该半导体发光组件的操作时间，使光量变化，一面调整色平衡与光量，而一面进行调节，以提供较佳单片式影像投影显示装置。

Claims

1.一种单片式影像投影显示装置，其特征在于包括：

一个半导体发光组件，发出不同单色光；

单一的数字微镜片组件，将从该半导体发光组件发出的单色光反射；

一个控制装置，控制该半导体发光组件使与影像信号同步逐次分时的操作，且借由影像信号控制该数字微镜片组件；以及

一个光学系统，以使从半导体发光组件发出的单色光入射于数字微镜片组件，且投影由数字微镜片组件反射的光。

2.如权利要求1所述的单片式影像投影显示装置，其特征在于该半导体发光组件可发出红光、绿光、与蓝光。

3.如权利要求1或者2所述的单片式影像投影显示装置，其特征在于该控制装置借由控制该半导体发光组件的操作时间，使光量变化。