投射型影像显示装置的制作方法

本发明涉及使用了具备射出蓝色的激励光的光源、和根据激励光进行发光的发光体的光源装置的投射型影像显示装置。

背景技术：

在专利文献1中，公开了一种投射仪，其具备如下光源装置，从而能够投射高品质的彩色图像，在该光源装置中，具备蓝色激光发光器作为激励光源，通过扩散板使来自该激励光源的射出光扩散，并将扩散光用作蓝色波段的光源光，且拓宽了蓝色波段的光源光中的波长分布。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：jp特开2011-128521号公报

技术实现要素：

本发明提供一种能够对蓝色光的色度进行优化的投射型影像显示装置。

本发明的投射型影像显示装置具备：固体光源，其射出具有第1波长带的蓝色光；轮，其具有使蓝色光透过的透过部以及通过蓝色光的照射而发射发射光的第1发光体；第2发光体，其通过透过了透过部的蓝色光的照射，从而发射位于第1波长带的长波长侧且与第1波长带相邻的第2波长带的发射光；光均匀化元件，其使蓝色光和来自第1发光体以及第2发光体的发射光均匀化；光调制元件，其对由光均匀化元件均匀化后的光进行调制；和投射单元，其对由光调制元件调制后的光进行投射。

发明效果

根据本发明，能够改善由投射型影像显示装置显示的蓝色光的色度。

附图说明

图1是表示实施方式1中的投射型影像显示装置的图。

图2是表示实施方式1中的荧光体轮的图。

图3是表示实施方式1中的荧光板的图。

图4是表示实施方式1中的色轮的图。

图5a是实施方式1的投射型影像显示装置中的黄色成分光的光谱图。

图5b是实施方式1的投射型影像显示装置中的绿色成分光的光谱图。

图5c是实施方式1的投射型影像显示装置中的蓝色成分光的光谱图。

图6是表示用于说明实施方式1的效果的色度图的图。

图7是表示实施方式2中的投射型影像显示装置的图。

图8是表示实施方式2中的色轮的图。

符号说明

10光源单元

20二向色镜

30荧光体轮

31基板

31b开口

32反射膜

33荧光体膜

33y黄色荧光体膜

33g绿色荧光体膜

35、53电动机

40荧光板

41透光性基板

42二向色膜

43荧光体膜

50、57色轮

51基板

52电介质多层膜

52r红色透过二向色膜

52g绿色透过二向色膜

52c防反射膜

52cy青色透过二向色膜

60棒状积分器

70dmd

80投射单元

100、101投射型影像显示装置

111、112、113、114、115、116、117、118、119透镜

121、122、123、124反射镜

131、132透镜

141扩散板

151、152、153透镜

161、162三角棱镜

b1第1蓝色成分光

b2第2蓝色成分光

具体实施方式

以下，适当参照附图对实施方式详细进行说明。但是，存在省略过于详细的说明的情况。例如，存在省略已经众所周知的事项的详细说明、对于实质上相同的结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明变得过于冗长，使本领域技术人员更容易理解。

另外，附图以及以下的说明是为了本领域技术人员充分理解本发明提供的，并非意图通过它们来限定权利要求书所记载的主题。

[实施方式1]

(投射型影像显示装置)

以下，使用图1～图6对实施方式1所涉及的投射型影像显示装置的结构进行说明。图1是表示实施方式1所涉及的投射型影像显示装置100的光学结构的图。在实施方式1中，对使用红色成分光r、绿色成分光g、蓝色成分光b(第1蓝色成分光b1+第2蓝色成分光b2)、黄色成分光y作为影像光的情况进行例示。

如图1所示，首先，投射型影像显示装置100具有：光源单元10、二向色镜20、荧光体轮30、荧光板40、色轮50、棒状积分器60、dmd(digitalmirrordevice，数字镜像设备)70和投射单元80。

光源单元10例如由激光二极管(ld：laserdiode)、发光二极管(led：lightemittingdiode)等多个固体光源构成。在本实施方式中，使用了激光二极管，尤其是射出蓝色光的激光二极管11，作为固体光源。

来自光源单元10的射出光是波长455nm的蓝色光，被用作影像光(第1蓝色成分光b1)，并且还被用作用于激励荧光体的激励光。但是，来自光源单元10的射出光的波长并不限定于455nm，例如，也可以是波长440～460nm。该蓝色光的波长是第1波长带的一例。

从光源单元10射出的蓝色光透过透镜111、透镜112、扩散板141，入射到二向色镜20。二向色镜20对第1蓝色成分光b1(激励光)进行反射。由二向色镜20反射的第1蓝色成分光b1由透镜113、114聚光，对荧光体轮30的荧光体进行激励而使其发光。

此外，二向色镜20使由荧光体轮30发射的黄色的发射光y以及绿色的发射光g1透过。

如图2所示，荧光体轮30由基板31、形成在基板31上的反射膜32、在反射膜32上涂敷形成为圆环状的荧光体膜33、和用于使基板31旋转的电动机35构成。图2(a)是面向图1的-x方向观察荧光体轮的图，图2(b)是面向图1的z方向进行观察的图。

基板31具有开口31b，使激励光透过。荧光体膜33由黄色荧光体膜33y和绿色荧光体膜33g构成。在图2(a)、图3(a)中，带括号的符号意味着不带括号的符号的构成要素位于其上层侧。即，在图2(a)中示出了反射膜32配置在基板31之上，黄色荧光体膜33y和绿色荧光体膜33g位于反射膜32之上。荧光体膜33是第1发光体的一例，荧光体轮30是轮的一例。

荧光体膜33例如能够通过将陶瓷荧光体的粉末混入粘接剂(硅酮树脂)中涂敷于基板并在高温下使其固化来制作。作为用于荧光体膜33的陶瓷荧光体，例如是作为铈活化石榴石结构荧光体的yag荧光体或lag荧光体。

如图2(a)所示，荧光体轮30在圆周方向上由4个区段构成。第1区段(角度区域θr)是用于生成红色成分光r的区域。第2区段(角度区域θg)是用于生成绿色成分光g的区域。第3区段(角度区域θb)是用于生成蓝色成分光b的区域。第4区段(角度区域θy)是用于生成黄色成分光y的区域。

黄色荧光体膜33y具有根据从光源单元10射出的第1蓝色成分光b1(激励光)发射黄色的发射光y的荧光体y。黄色荧光体膜33y在形成荧光体膜33的圆环区域中的第4区段和第1区段(规定的角度区域θy+θr)处形成。另外，黄色荧光体膜33y是在荧光体轮30的旋转中，被照射第1蓝色成分光b1(激励光)的区域。换言之，由透镜114将第1蓝色成分光b1会聚在黄色荧光体膜33y上。

绿色荧光体膜33g具有根据从光源单元10射出的第1蓝色成分光b1(激励光)发射绿色的发射光g1的荧光体g1。绿色荧光体膜33g在形成荧光体膜33的圆环区域中的第2区段(规定的角度区域θg)处形成。另外，绿色荧光体膜33g是在荧光体轮30的旋转中被照射第1蓝色成分光b1(激励光)的区域。换言之，由透镜114将第1蓝色成分光b1会聚在绿色荧光体膜33g上。

开口31b是使第1蓝色成分光b1透过的基板开口区域。此外，开口31b在规定的角度区域θb处形成。开口31b是透过部的一例。

这样，伴随荧光体轮30的旋转，分时射出黄色的发射光y、绿色的发射光g1以及第1蓝色成分光b1。但是，应当注意的是，黄色的发射光y以及绿色的发射光g1被反射，第1蓝色成分光b1透过。

返回至图1，透过荧光体轮30的开口31b的第1蓝色成分光b1由透镜115、透镜116平行化，由反射镜121和反射镜122反射，并由透镜117、透镜118聚光后入射到荧光板40。在此，反射镜122是仅对第1蓝色成分光b1和后述的第2蓝色成分光b2进行反射的二向色镜。

如图3(a)的俯视图、图3(b)的侧视图所示，荧光板40由透光性基板41、二向色膜42和荧光体膜43构成。透光性基板41例如能够由玻璃或蓝宝石构成。二向色膜42具有使蓝色光(430nm～470nm)透过且对471nm～680nm的波长带的光进行反射的分光特性。

荧光体膜43由发射波段(460nm～750nm)的绿色的发射光g2的荧光体g2构成。在此，荧光体膜43所使用的荧光体g2与荧光体轮30的绿色荧光体膜33g所使用的荧光体g1相同。但是，为了高效地取出471nm～680nm的波长带的光，也能够使用不同的荧光体。此外，关于荧光体膜43，对其膜厚以及荧光体浓度进行了调整，使得仅吸收所入射的蓝色光的一部分而发射发射光，并使剩余的部分透过。更具体而言，将荧光体膜43调整为吸收所入射的蓝色光中的10％～60％，并使剩余的蓝色光透过。荧光体膜43是第2发光体的一例，荧光体膜43的发射光的波长带460nm～750nm是第2波长带的一例。

从荧光体膜43发射的发射光通过二向色膜42，向与第1蓝色成分光b1的入射方向相反方向射出。此外，未被荧光体膜43吸收的第1蓝色成分光b1透过二向色膜42。

返回至图1，作为来自荧光体轮30的发射光(图1中由点线表示)的黄色的发射光y以及绿色的发射光g1透过二向色镜20，并透过透镜131后由反射镜124反射从而光路发生90°变更，透过透镜132后入射到色轮50。

另一方面，透过了荧光体轮30的第1蓝色成分光b1(图1中由实线表示)入射到荧光板40。如上所述，第1蓝色成分光b1被荧光板40吸收或者透过，从荧光板40射出的绿色的发射光g2被反射镜122(二向色镜)仅反射第2蓝色成分光b2。在此，主波长为515nm的第2蓝色成分光b2的波长带460nm～560nm是第3波长带的一例。第2蓝色成分光b2透过荧光体轮30的开口31b，并透过二向色镜20。第2蓝色成分光b2以图1中由单点划线所示的光路行进。

另一方面，透过了荧光板40的第1蓝色成分光b1(图中由实线表示)透过透镜119，由反射镜123以及二向色镜20反射。此时，从透过了荧光板40的第1蓝色成分光b1和荧光板40的发射光g2中提取出的第2蓝色成分光b2由二向色镜20合成后，透过透镜131，并由反射镜124反射，透过透镜132后入射到色轮50。即，伴随荧光体轮30的旋转，分时射出包含红色成分光r和黄色成分光y的黄色的发射光y、包含绿色成分光g的绿色的发射光g1、以及构成蓝色成分光b的第1蓝色成分光b1和第2蓝色成分光b2。

这样，作为影像光的蓝色成分光b的色度成为合成了第1蓝色成分光b1和第2蓝色成分光b2的色度，通过将第2蓝色成分光b2混色到主波长455nm的第1蓝色成分光b1中，从而调整为最佳的蓝色色度。

在本实施方式中，第2蓝色成分光b2的主波长为515nm，但并不限定于此。期望选定荧光体g2的选定以及设计反射镜122(二向色镜)的分光特性，使得第2蓝色成分光b2的主波长处于470nm～530nm的范围内。

在此，荧光体轮30与荧光板40的位置关系为大致共轭。因此，从荧光体轮30射出的第1蓝色成分光b1在荧光体轮30的位置处的光源像转印到荧光板40上。此外，来自荧光板40的绿色的发射光g2在荧光板40的位置处的光源像转印到荧光体轮30上。

如图4所示，色轮50由透明的基板51、形成在基板51上的电介质多层膜52、和用于使基板51旋转的电动机53构成。图4(a)是面向图1的z方向观察色轮的图，图4(b)是面向图1的-y方向进行观察的图。

电介质多层膜52由在规定的角度区域θr(第1区段)形成的红色透过二向色膜52r、在规定的角度区域θg(第2区段)形成的绿色透过二向色膜52g、和在规定的角度区域θb(第3区段)以及规定的角度区域θy(第4区段)形成的防反射(antireflection)膜52c构成。

色轮50被控制为旋转与荧光体轮30同步。即，在光入射到荧光体轮30的角度区域θr的定时，光入射到色轮50的角度区域θr。在光入射到荧光体轮30的角度区域θg的定时，光入射到色轮50的角度区域θg。在光入射到荧光体轮30的角度区域θb的定时，光入射到色轮50的角度区域θb。在光入射到荧光体轮30的角度区域θy的定时，光入射到色轮50的角度区域θy。

这样，通过荧光体轮30和色轮50而在角度区域θr、θg、θb、θy生成的光分时射出。即，通过荧光体轮30和色轮50，会生成包含红色成分光r、绿色成分光g、蓝色成分光b、黄色成分光y在内的各色成分光并分时射出。

以下，参照图5a～图5c所示的光谱对各角度区域(区段)中的颜色生成进行说明。

在角度区域θr中，从荧光体轮30的黄色荧光体膜33y射出黄色的发射光y(图5a的实线)，通过透过色轮50的红色透过二向色膜52r，从而成为红色成分光r(图5a的虚线)。通过调整色轮50的红色透过二向色膜52r的分光特性，从而能够调整红色成分光r的色纯度。

在角度区域θg中，从荧光体轮30的绿色荧光体膜33g射出绿色的发射光g1(图5b的实线)，通过透过色轮50的绿色透过二向色膜52g，从而成为绿色成分光g(图5b的虚线)。通过调整色轮50的绿色透过二向色膜52g的分光特性，从而能够调整绿色成分光g的色纯度。

在角度区域θb中，透过了荧光体轮30的开口31b的第1蓝色成分光b1入射到荧光板40。透过了荧光板40的第1蓝色成分光b1(图5c的单点划线)，透过色轮50的防反射膜52c。另一方面，从荧光板40射出的发射光g2(图5c的实线)经由反射镜122成为第2蓝色成分光b2(图5c的虚线)，再次透过开口31b，并透过色轮50的防反射膜52c。因第1蓝色成分光b1以及第2蓝色成分光b2透过色轮50的防反射膜52c而引起的颜色的变化是可以忽视的水平。另外，在图5c中，第1蓝色成分光b1将标度设为了1/100。

在角度区域θy中，从荧光体轮30的黄色荧光体膜33y射出黄色的发射光y，通过透过色轮50的防反射膜52c而成为黄色成分光y。因黄色的发射光y透过色轮50的防反射膜52c而引起的颜色的变化是可以忽视的水平。

返回至图1，射出色轮50之后的光入射到棒状积分器60。棒状积分器60是由玻璃等透明构件构成的实心杆。棒状积分器60使从光源单元10射出的光以及从荧光体轮30射出的光均匀化。另外，棒状积分器60也可以是内壁由反射镜面构成的空心杆。棒状积分器60是光均匀化元件的一例。

从棒状积分器60射出的光透过透镜151、透镜152、透镜153，入射到由三角棱镜161和三角棱镜162构成的全反射棱镜后，入射到dmd70。

dmd70对通过光源单元10、荧光体轮30、色轮50而生成的各色成分光分时进行调制。详细来说，dmd70由多个微小反射镜构成，多个微小反射镜是可动式的。各微小反射镜基本上与1像素相当。dmd70通过根据影像信号来变更各微小反射镜的角度的调制动作，来切换是否向投射单元80侧反射光。

dmd70与利用图2以及图4所说明的角度区域θr、θg、θb、θy对应地进行各色的灰度表现。即，在光照射到角度区域θr的时间中，对红色成分光r(影像光)进行调制。在光照射到角度区域θg的时间中，对绿色成分光g(影像光)进行调制。在光照射到角度区域θb的时间中，对蓝色成分光b(影像光)进行调制。在光照射到角度区域θy的时间中，对黄色成分光y(影像光)进行调制。dmd70是光调制元件的一例。

由dmd70调制而生成的影像光透过三角棱镜161、162，入射到投射单元80。入射到投射单元80的影像光放大透射到未图示的屏幕。

图6示出了色度图，如该色度图所示，可知本实施方式的投射型影像显示装置100的色域a包含了srgb(在图6中仅示出各色点)。第2蓝色成分光b2的色度是图6中由三角所示的点，通过混色到第1蓝色成分光b1中，从而蓝色色度得到优化。

另一方面，可知不使用荧光板40而仅使用第1蓝色成分光b1作为影像光的情况下的色域b具有不包含srgb的区域。

(作用以及效果)

在实施方式1中，通过使用荧光板40，从而能够将第2蓝色成分光b2混色到第1蓝色成分光b1中，能够实现包含对于第1蓝色成分光b1で来说未能包含的srgb的色域。

[实施方式2]

以下，使用图7、图8对实施方式2进行说明。以下，以相对于实施方式1的不同点为主进行说明。

图7是表示实施方式2中的投射型影像显示装置101的图。图8是实施方式2中所使用的色轮57，取代实施方式1中说明的投射型影像显示装置100(图1)的色轮50(图4)来使用。色轮57的电介质多层膜52由在规定的角度区域θr形成的红色透过二向色膜52r、在规定的角度区域θg形成的绿色透过二向色膜52g、在规定的角度区域θb形成的青色透过二向色膜52cy和在规定的角度区域θy形成的防反射膜52c构成。即，在角度区域θb形成有青色透过二向色膜52cy这一点，与实施方式1不同。

此外，在实施方式1中，将图1所示的反射镜122作为二向色镜来进行了说明，但在实施方式2中，作为图1所示的反射镜122而使用全反射镜。在该情况下，反射镜122(全反射镜)的反射所引起的光谱变化(色度变化)是可以忽视的水平。

在实施方式1中，从由荧光板40射出的绿色的发射光g2中通过反射镜122(二向色镜)提取出了第2蓝色成分光b2，但在实施方式2中，通过设置于色轮50中的第3区段的青色透过二向色膜52cy来提取第2蓝色成分光b2。即，如图7所示，从荧光板40射出的绿色的发射光g2由反射镜122(全反射镜)、反射镜121反射，透过荧光体轮30的开口31b以及二向色镜20，由反射镜124反射后，入射到色轮57的角度区域θb。入射到色轮57的绿色的发射光g2通过青色透过二向色膜52cy而被提取第2蓝色成分光b2，绿色的发射光g2当中仅第2蓝色成分光b2透过色轮57。另外，该青色透过二向色膜52cy提取第2蓝色成分光b2，并且使第1蓝色成分光b1透过。

射出色轮57之后的第2蓝色成分光b2与第1蓝色成分光b1一起构成蓝色成分光b，入射到棒状积分器60而均匀化。

[其他实施方式]

如上所述，作为本申请中公开的技术的例示，对实施方式1以及2进行了说明。但是，本发明中的技术并不限定于此，也能够应用于进行了变更、置换、追加、省略等的实施方式。此外，也能够将上述实施方式1以及2中说明的各构成要素进行组合，作为新的实施方式。因此，以下，例示其他实施方式。

在实施方式1、2中，作为光调制元件，例示了dmd70，但实施方式并不限定于此。光调制元件也可以是1个液晶面板或者3个液晶面板(红色液晶面板、绿色液晶面板以及蓝色液晶面板)。液晶面板可以是透过型的，也可以是反射型的。

在实施方式1、2中，作为产生发射光的荧光体，例示了荧光体轮，但实施方式并不限定于此。荧光体也可以是静态无机荧光体陶瓷。

另外，上述的实施方式用于例示本发明中的技术，因此能够在权利要求书或其等同的范围内进行各种变更、置换、追加、省略等。

本发明能够应用于投射仪等投射型影像显示装置。