[發明專利]光源裝置以及使用該光源裝置的投射型顯示裝置

有效

• 申請號: 201080043048.0
• 申請日: 2010-09-16
• 公開（公告）號: CN102549492A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 今井雅雄;齋藤悟郎;奧村藤男
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: G03B21/14
• 分類號: G03B21/14;F21S2/00;G03B21/00;F21Y101/02
• 代理公司: 北京泛誠知識產權代理有限公司 11298
• 代理人: 陳波;林宇清

技術領域

本發明涉及一種投射型顯示裝置，該投射型顯示裝置的投射儀是具有代表性的，并且更具體地涉及一種產生照明光的光源裝置，在該照明光中合成了多種顏色的光，并且還涉及一種使用這個光源裝置的投射型顯示裝置。

背景技術

投射型顯示裝置包括：光源裝置；顯示元件，該顯示元件受到出自光源裝置的照明光的照射；以及投射透鏡，該投射透鏡將顯示元件上所顯示的圖像放大并且投射到屏幕上。

投射型顯示裝置可以被廣義地劃分為兩種類型。

第一類型的投射型顯示裝置組成如下：白色光源；多個二向色鏡，該多個二向色鏡將白光分成紅色(R)、綠色(G)、和藍色(B)的三原色的光通量；三個液晶顯示元件，該三個液晶顯示元件受到紅色(R)、綠色(G)、和藍色(B)中的每一種顏色的相應的光通量的照射并且顯示每種顏色成分的圖像；二向色棱鏡，該二向色棱鏡再一次將三原色的光通量合成為單光束；以及投射透鏡。這種類型的投射型顯示裝置被稱為三板式或3LCD式投射型顯示裝置。

第二類型的投射型顯示裝置的組成如下：白色光源；色環，紅色(R)、綠色(G)、和藍色(B)的濾色鏡以盤狀布置在該色環上；一個顯示元件，該一個顯示元件通過將出自白色光源的光照射到以高速旋轉的色環上，與其中以時間序列切換顏色的照明光的顏色切換同步，顯示彩色成分的圖像；以及投射透鏡。這種類型的投射型顯示裝置被稱為單板式、場序式、或時間分割式投射型顯示裝置。

兩種類型均采用諸如用于白色光源的高壓水銀燈的高亮度光源。然而，高壓水銀燈在提供高亮度的同時，在采用這樣的光源的投射型顯示裝置中產生了下列問題。

由于水銀的使用，從環境的立場來看，高壓水銀燈是有問題的，并且還具有使用壽命短的問題。

因為用于穩定照明的條件是預先確定的，所以變暗為任何亮度是不可能的。因此，不能根據投射型顯示裝置的使用條件，諸如房間的亮度或投射屏幕的倍率，來調整光源的亮度，導致了對消耗功率的浪費。

此外，不僅在點燈之后需要時間來達到穩定的亮度狀態，而且在熄滅燈之后，在立刻重新點亮之前，讓燈冷卻的等待期也是必須的，使得燈的使用不方便。

近年來，已經看到了諸如發光二極管(LED)的被稱為固態光源或半導體光源的較高亮度的光源的發展。固態光源具有比放電管更長的使用壽命，并且因為不使用水銀所以從環境觀點來講固態光源也具有優越性。

當在投射型顯示裝置中使用LED作為光源時，通過根據投射型顯示裝置的使用條件安裝用于控制到LED的電流量的調光功能，可以根據條件而準確地節省功率。

此外，使用LED作為光源的投射型顯示裝置在點亮之后立即獲得明亮的圖像。再者，在重新點亮之后不需要用于冷卻的等待期，從而提升了用戶的便利性。

由于如上文所述的固態光源的許多優勢，在投射型顯示裝置中極其期待使用例如LED的光源裝置。

然而，在發出白光的白色LED中，發出黃光的熒光物質由藍光激發以通過藍光和黃光獲得白光。

圖1示出白色LED的發射光譜。該發射光譜除在藍色波長帶中具有陡峭波峰之外，還在覆蓋綠色和紅色的黃色波長帶中具有緩和波峰。這種類型的白色LED在具有高發光效率的同時具有固定的發射光譜，并且因此不能調整白平衡。此外，已知的是，由于在制造LED中產生的問題，白光的色度有變化。

在三板式投射型顯示裝置或單板式投射型顯示裝置的情況下，彩色圖像主要由紅色(R)、綠色(G)、和藍色(B)的三原色的圖像組成。在白色LED的情況下，綠光和紅光的量比藍光或黃光的量相對較小。為了獲得具有優越的顏色再現性的投射圖像，必須從發出的白ELD的光通量提取紅色(R)、綠色(G)、和藍色(B)的三原色的窄波長帶的光通量。為此，因此必須消去黃色光通量，并且藍色光通量還必須受到控制以獲得白平衡。在具有最小光通量的顏色是紅色的情況下，綠色光通量也必須受到控制。換言之，光利用效率顯著降低。

當在室內照明裝置中使用白色LED時，具有優越的顯色性的光源可以通過布置發出不充足的紅光和綠光或藍綠光的LED而獲得。

然而，在投射型顯示裝置的情況下，存在對通過發散角和光源的面積而確定的集光率的限制。如果發散角和光源的面積的乘積的值并不限于在顯示元件的面積和由投射透鏡的f值所確定的接收角(立體角)的乘積的值以下，那么出自光源的光不被用作投射光。換言之，存在對投射光學裝置中的LED的半導體芯片的面積或LED的數量的限制，而且，存在對照明光的發散角的限制。即使以陣列方式布置了比由集光的限制條件所確定的數量多的LED，也不能獲得亮度上的改善。