單片式影像投影顯示裝置的製作方法
2023-06-17 06:28:56
專利名稱：單片式影像投影顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種具有數字微鏡片組件DMD的單片式影像投影顯示裝置。
另一方面，特開2000-194275公報，揭露影像顯示裝置包括發出R、G、B單色光的發光二極體等的半導體發光組件，以及被三色光個別照射的液晶穿透式的三個畫素麵板部，使透過三個畫素麵板部的光合成投影。(傳統技術2)，關於傳統技術2可以有低電力消耗。
傳統上，在傳統技術1，有必要使用迴轉馬達與彩色率光片進行色分解。因此，構造複雜且成本高，會有可低靠度與透光量衰減使影幕照度低下的問題。又，光源是使用高壓放電燈，在使用中會又燈管破裂，安全性不穩定且電力消耗大。
相對地，因傳統技術2是使用三個由發出單色光的半導體發光組件與影像面板部所組成的，所以會有成本高的問題。
本發明提供一種單片式影像投影顯示裝置，包括有一個半導體發光組件，發出不同單色光；單一的數字微鏡片組件，將從該半導體發光組件發出的單色光反射；一個控制裝置，控制該半導體發光組件使與影像信號同步逐次分時的操作，且藉由影像信號控制該數字微鏡片組件；以及一個光學系統，以使從半導體發光組件發出的單色光入射於數字微鏡片組件，且投影由數字微鏡片組件反射的光。
為讓本發明的上述和其它目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖2是半導體發光組件的正面圖。
圖3是本發明單片式影像投影顯示裝置的第二實施例概念圖。
符號說明C 控制裝置CL聚焦透鏡DMD 數字微鏡片組件IG影像信號產生裝置LED 半導體發光組件OP光學系統PL投影透鏡LI集光器RL傳遞透鏡PZ1、TIR 稜鏡首先，先說明其結構。本發明的單片式影像投影顯示裝置包括半導體發光組件、數字微鏡片組件、控制裝置、與光學系統。
半導體發光組件半導體發光組件有可發出單色光的裝置，可使用發光二極體或雷射二極體等。單色光例如可使用於紅光、綠光、藍光。
又，半導體發光組件，為使集光效率高，可適當組合於反射裝置。例如，配置半導體發光組件在反射鏡的焦點位置，半導體發光元的發出光，使用反射鏡集光而入射於光學系統的聚焦透鏡所構成。在此情形，對應負責各發光色的多個半導體發光組件，可以與反射鏡共通配置，也可以對應各發光色的半導體發光組件，個別配設反射鏡。又，也可以在半導體發光組件中，由微小反射鏡所組合而成。
更，在對應半導體發光組件的發出光的影像所要求的輝度均勻程度，為使入射於光學系統的聚焦透鏡，使用發出各單色光的半導體發光組件的多個組合，可以使其分散於配線基板而成配列。由於採用此結構，可有使發光部有薄形的結構。
數字微鏡片組件數字微鏡片組件，稱為DMD(登錄商標)，對應畫像的各畫素的微鏡片為多數整列，對應畫像信號的各微鏡片，由電驅動使個別機械的變位如此所構成。接著，經由光學系統，一方面入射微鏡片的光往所定的方向反射，而也使往非所定的方向反射的畫像反射裝置。數字微鏡片組件，因為是單一，對應各單色光分時(time-sharing)反應。
控制裝置控制裝置是控制半導體發光組件與數字微鏡片組件相互同步的裝置。接著，使相異單色光與影像信號的各色信號同步，控制半導體發光組件逐次分時發光。另一方面，個別控制微小鏡片，使數字微鏡片組件對應到影像信號。即是，個別控制微小鏡片以對應到影像信號被色分割的各色信號。
光學系統光學系統，使由半導體發光組件發出的各單色光，入射於單一的數字微鏡片組件，且由數字微鏡片組件的反射光向影幕等投射。即是，光學系統，主要分為從半導體發光組件發出的各單色光，使入射於單一的數字微鏡片組件的部份，與由數字微鏡片組件的反射光的投射部份的機能。在前者的機能，主要使用聚焦透鏡，而相應必要的集光器，選擇地附加變更光路徑的反射鏡或稜鏡等的光學裝置。後者的機能，主要使用投射透鏡，選擇地附加對應所要的TIR稜鏡等的光學裝置。
本發明之作用隨後，對本發明的作用進行說明。藉由控制裝置的控制使與影像信號同步，半導體發光組件第一單色光例如發出紅光，紅光經由光學系統而入射於數字微鏡片組件。數字微鏡片組件，因為對應影像信號的紅色信號，而個別控制微鏡片，微鏡片向光學系統的投射鏡片，僅相對於紅色影像所定的方向反射。其結果，使投射紅色影像而投影到影幕。
接著，半導體發光組件，作為第二單色光例如發出綠光，綠光經由光學系統而入射於數字微鏡片組件。數字微鏡片組件，因為對應影像信號的綠色信號，而個別控制微鏡片，微鏡片向光學系統的投射鏡片，僅相對於綠色影像所定的方向反射。其結果，使投射綠色影像而投影到影幕。
然後，半導體發光組件，作為第三單色光例如發出藍光，藍光經由光學系統而入射於數字微鏡片組件。數字微鏡片組件，因為對應影像信號的藍色信號，而個別控制微鏡片，微鏡片向光學系統的投射鏡片，僅相對於藍色影像所定的方向反射。其結果，使投射藍色影像而投影到影幕。
以上的紅色影像，綠色影像與藍色影像，因為在時間間隔，逐次切換使投影，利用人眼殘留視覺作用，三原色影像加色混光，而見到一個影像。
又，在本發明，如上述的結構說明，具有以下特徵1.不需要迴轉彩色濾光片。因此，結構簡單，成本低，更有高可靠度。
2.由於個別控制單色光，容易調整色平衡。即是，在各單色光的同一操作周期，逐次切換操作的情形下，藉由PWM控制，使變化使用率，而可以容易調整色平衡。
3.因為使用單一的數字微鏡片組件，光的利用率高，不會有由於光重合產生的色偏差。
另外，權利要求2的單片式影像投影顯示裝置，在權利要求1的單片式影像投影顯示裝置中，其半導體發光組件可發出紅光、綠光、與藍光。
本發明，藉由加色混光而容易得到白光，而適當的單色光可使用紅光、綠光、與藍光的三原色光。
權利要求3的單片式影像投影顯示裝置，在權利要求1或2的單片式影像投影顯示裝置中，其中該控制裝置藉由控制該半導體發光組件的操作時間，使光量變化。
本發明，可以一面調整色平衡與光量，而調節到較佳的構成。
即是，色平衡，可調整變更各單色光之間的相對光量比率。又，變化光量，可在固定的光量比率下，由一起變更各單色光的發光量程度而實現。接著，在本發明用變化半導體發光組件的操作時間，而變化單色光的發光量的機制。為實現它，例如半導體發光組件的驅動電流可以用PWM控制而達成。
由PWM控制以調整色平衡，對應所要的特定發光色的半導體發光組件，可以增減驅動電流的使用率。又，在發光量調節，對應全部半導體發光組件，可以增減驅動電流的使用率。
以下參照圖標，說明本發明實施例。
在
圖1與圖2，本發明的單片式影像投影顯示裝置如權利要求1，圖1為概念圖，圖2為半導體發光組件的正面圖。本實施例的單片式影像投影顯示裝置由半導體發光組件LED、數字微鏡片組件DMD、影像信號產生裝置IG、控制裝置C與光學系統OP所成。
半導體發光組件LED，如圖2所示，由三組半導體發光組件LEDR、LEDG、LEDB所成。LEDR為紅色發光二極體，LEDG為綠色發光二極體，LEDB為藍色發光二極體。各發光色的半導體發光組件LEDR、LEDG、LEDB，個別相同數量的多個，均勻分散配置於配線基板PB上。即是，各發光色的半導體發光組件LEDR、LEDG、LEDB，在半徑方向與圓周方向分別順次鄰接配置。又，配線基板PB的中心部，紅、綠、藍配置於三角形的各頂角位置。如此，半導體發光組件LED，其三組的半導體發光組件LEDR、LEDG、LEDB全部構成薄形盤狀。
數字微鏡片組件DMD，由單一晶片半導體組件所構成，具有多個對應一個影像的畫素的微鏡片數組。各微鏡片個別被控制同步於影像信號的各色信號。
影像信號產生裝置IG，為產生影像信號的裝置，可以對應產生動態影像與靜態影像。又，也可以一面利用接收電視發送的電視影像，一面利用個人計算機影像。
控制裝置C，控制使三組的半導體發光組件LEDR、LEDG、LEDB與數字微鏡片組件DMD同步於影像信號。即是，三組的半導體發光組件LEDR、LEDG、LEDB同步於影像信號的各色信號，逐次切換，在所定的使用率(on-duty)下驅動。又以影像信號的各色信號控制數字微鏡片組件DMD的微鏡片，使各色影像往影幕反射。
光學系統OP，用以由半導體發光組件LED發出的單色光使部份入射於數字微鏡片組件DMD，是由聚焦透鏡CL、集光器LI、接續透鏡RL、與稜鏡PZ1所構成。又，從數字微鏡片組件DMD反射的光，往影幕(未示於圖)投影的部分是由第二稜鏡TIR與投影透鏡PL所構成。
接著，控制裝置C控制半導體發光組件LED，使與從影像信號產生裝置IG產生的影像信號的各色信號同步。即是，驅動紅色半導體發光組件LEDR，而同步於紅色信號。當紅色半導體發光組件LEDR被驅動時，會發出紅光。接著紅光由聚焦透鏡CL集光，經由集光器LI、傳遞透鏡RL與第一稜鏡PZ1，入射於數字微鏡片組件DMD。數字微鏡片組件DMD，對應影像信號的紅色信號，影像中紅色部分，僅該微鏡片將紅色光往所定方向反射。反射的紅光，構成紅色影像。紅色影像通過第一稜鏡與第二稜鏡PZ1、TIR，而入射於投影透鏡PL。投影透鏡PL，因為把紅色影像往影幕投射，影幕上有被投影的紅色影像。
接著，連續在紅光後，控制裝置C驅動綠色半導體發光組件LEDG，而同步於綠色信號。綠色光與紅色光同樣入射於數字微鏡片組件DMD。此數字微鏡片組件DMD，因為與綠色信號反應，綠色影像的畫素僅由該微鏡片將綠光反射。其結果，綠色影像與紅光一樣被形成，而被投射到影幕。
然後，連續在綠光後，控制裝置C驅動藍色半導體發光組件LEDB，而同步於藍色信號。藍色光與紅色光同樣入射於數字微鏡片組件DMD。此數字微鏡片組件DMD，因為與藍色信號反應，藍色影像的畫素僅由該微鏡片將藍光反射。其結果，藍色影像與紅光一樣被形成，而被投射到影幕。
如上，由於紅色影像、綠色影像與藍色影像，與影像信號同步，逐次切換而投射到影幕，人眼可看見一個影像。
圖3是本發明單片式影像投影顯示裝置的第二實施例概念圖。與圖1及圖2一樣，相同組件用相同符號，其說明省略。本實施例不同的是光學系統OP。即是，第一稜鏡與第二稜鏡PZ1、TIR被省略。
本發明的效果，如權利要求1，提供單片式影像投影顯示裝置包括一個半導體發光組件，發出不同單色光；單一的數字微鏡片組件，將從該半導體發光組件發出的單色光反射；一個控制裝置，控制該半導體發光組件使與影像信號同步逐次分時的操作，且藉由影像信號控制該數字微鏡片組件；以及一個光學系統，以使從半導體發光組件發出的單色光入射於數字微鏡片組件，且投影由數字微鏡片組件反射的光。如此的結構，構造簡單，低成本，又高信賴度，光的利用率高，使單色光重合而不會發生色偏差，且容易調整色平衡。
如權利要求2的單片式影像投影顯示裝置，藉由其半導體發光組件可發出紅光、綠光、與藍光，藉由加色混光而容易得到白光，而適當的單色光可使用紅光、綠光、與藍光的三原色光。
在權利要求3，該控制裝置藉由控制該半導體發光組件的操作時間，使光量變化，一面調整色平衡與光量，而一面進行調節，以提供較佳單片式影像投影顯示裝置。
權利要求
1.一種單片式影像投影顯示裝置，其特徵在於包括一個半導體發光組件，發出不同單色光；單一的數字微鏡片組件，將從該半導體發光組件發出的單色光反射；一個控制裝置，控制該半導體發光組件使與影像信號同步逐次分時的操作，且藉由影像信號控制該數字微鏡片組件；以及一個光學系統，以使從半導體發光組件發出的單色光入射於數字微鏡片組件，且投影由數字微鏡片組件反射的光。
2.如權利要求1所述的單片式影像投影顯示裝置，其特徵在於該半導體發光組件可發出紅光、綠光、與藍光。
3.如權利要求1或者2所述的單片式影像投影顯示裝置，其特徵在於該控制裝置藉由控制該半導體發光組件的操作時間，使光量變化。
全文摘要
單片式影像投影顯示裝置，包括發出不同單色光的半導體發光二極體(LED)；數字微鏡片組件(DMD)將從半導體發光二極體(LED)發出的單色光反射；控制裝置，控制半導體發光二極體(LED)與影像信號同步逐次分時的操作，且藉由影像信號控制數字微鏡片組件(DMD)；光學系統(OP)，以使從半導體發光二極體(LED)發出的單色光入射於數字微鏡片組件(DMD)，且投影由數字微鏡片組件(DMD)反射的光。
文檔編號H04N9/31GK1469191SQ0314823
公開日2004年1月21日 申請日期2003年7月3日 優先權日2002年7月5日
發明者本多宏一 申請人:東芝照明技術株式會社