专利名称：具有整合式光二极管光源的影像投影装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种影像投影装置，特别是有关于一种具有整合式光二极管光源的影像投影装置。
背景技术：
图1是概要地显示一种习知的投影显示器。如图1所示，习知的投影显示器包括一光源模组1、一影像模组2及一投影模组3；其中，光源模组1更包括一复金属卤素灯1a、一阵列透镜(lens array)1b及一偏振转换器(PS converter)1c。
参考图1，于习知的投影显示器中，虽然光源模组1可将复金属卤素灯1a发射的未偏振光有效率地转换成偏振光。然而，复金属卤素灯的相对孔径数值(F/#)限制了光源模组的大小，使得投影显示器的大小无法再缩小。此外，使用习知的投影显示器时，复金属卤素灯耗费了投影显示器大部分的总电能。并且，复金属卤素灯产生的热能亦是开发投影显示器时，需要克服的难题。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述的问题，本发明的一目的在于提出一种具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其使用一整合式光二极管光源(并可整合成为背对背对称配置(back-to-back symmetricconfiguration))的光二极管(photo-diode)做为此投影装置的光源，借由一光源控制电路的控制，将来自光二极管光源(pho to-diodesource)的光束照射于一反射器上，再经由上述反射器反射光线至一反射式显示面板上，再经由上述反射式显示面板反射并产生影像光束，最后，使用一投射模组将影像光束投射于一平面上，其中，上述反射式显示面板最好是一单晶矽液晶显示面板(LCOS display)。
根据上述目的，本发明的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，包括一光源控制电路、一光源模组、一偏振光束分光器、一反射式显示面板以及一投射模组；其中，上述光源模组使用复数个光二极管(photo-diode)做为光源，而上述反射式显示面板最好是一单晶矽液晶显示面板(LCOS display)。
本发明的一特征在于，上述光源模组包括至少一发光单元(illuminating unit)，该至少一发光单元具有一光源装置(lightsource)即复数个红、绿、蓝光二极管晶粒任意排列(arrangement)置设在一电路板上的。
本发明的一特征在于，上述光源模组包括复数个发光单元、一偏振光束分光器、一反射器及一半波板。
本发明的另一特征在于，上述光源模组包括复数个发光单元、至少一棱镜及一极化器。其中，每个发光单元发射一未偏振光束，并借由棱镜将各未偏振光束结合成单一束未偏振光。
本发明的又一特征在于，上述光源模组包括复数个发光单元及一光导管。其中，此光导管是以四个反射镜所组成。
本发明的再一特征在于，上述光源模组是使用一光源控制电路来控制光二极管的光束射出，借以控制投影品质。
本发明的另一特征在于，该发光二极管晶粒群，被对称地配置于上述一长为22毫米(mm)宽为8.5毫米而其厚度为0.8毫米的电路板两侧，该光源阵列的长、宽、厚分别为11.461毫米、8.5毫米及1.2毫米，如图中所示，该等晶粒可排列在很小的空间内；再者，该偏振光束分光器的边长以目前的技术可做到13毫米，而LCOS反射式显示面板亦可做到12.5毫米，投射模组40的宽度可以做到15毫米长度则可做到25毫米，借由本发明可达到投影装置小型化的目的。
本发明的一优点在于减少投影装置的体积与重量。
本发明的另一优点在于降低投影装置消耗的电能及减少投影装置产生的热能。
图1是概要地显示一种习知的投影显示器；图2是概要地显示本发明的第一实施例的影像投影装置；图3是概要地显示本发明的第二实施例的影像投影装置；图4是概要地显示本发明的第三实施例的影像投影装置；图5是一图式，其概要地显示本发明第三实施例的另一种型态；图6是概要地显示本发明的第四实施例的影像投影装置图7是概要地显示本发明的第五实施例的影像投影装置；图8是概要地显示本发明的第六实施例的影像投影装置；图9是概要地显示本发明的第七实施例的影像投影装置；图10是一图式，其概要地显示本发明第七实施例的另一种型态；图11是概要地显示本发明的第八实施例的影像投影装置；图12是概要地显示本发明的一发光单元的示意图；图13是根据本发明概要地显示图12的部分细部图，其包括光二极管排列的一实施例；
图14是根据本发明的光二极管排列的另一实施例；图15A是配合图14来概要地显示本发明的影像投影装置的光源控制电路的实施例一；图15B是配合图14来概要地显示本发明的影像投影装置的光源控制电路的实施例二；及图16是显示图15B的时序图。
图号说明1a-复金属卤素灯；1b-阵列透镜；1c-偏振转换器；1-光源模组；2-影像模组；3-投影模组；10-光源模组；11、15-半导体发光元件阵列；11’、15’-发光单元；12-第二偏振光束分光器；13-反射器；14-半波板；16-棱镜；17-极化器；18-光导管；19-光源控制电路；20-第一偏振光束分光器；30-反射式显示面板；40-投射模组
71～73-直流-直流电压转换器；74-照度控制器；75-RGB序控器；101-晶粒；103-电路板；80、82、84-间断时脉产生器；800、820、840-三驱动电路；801-红光二极管晶粒群；821-绿光二极管晶粒群；841-蓝光二极管晶粒群；a-未偏振光束；a’-较均匀化的未偏振光束；b、b1、b2-p偏振光束；c、c1、c2、d-s偏振光束；e-p偏振影像光束；Q1～Q3-开关；R1～R2-电阻器；D11～D1n、D21～D2n、D31～D3n、D41～D4n、D51～D5n、Dn1～Dnn-光二极管(photo-diode)。
具体实施例方式
第一实施例图2是概要地显示本发明的第一实施例的影像投影装置。参考图2，本发明第一实施例的影像投影装置包括一光源模组10、一第一偏振光束分光器(polarization beam splitter)20、一反射式显示面板以及一投射模组40；其中，上述光源模组10使用一半导体发光元件阵列(LEDarray)11做为光源。
如图2所示，第一实施例的光源模组10更包括一第二偏振光束分光器12、一反射器13及一半波板14。半导体发光元件阵列11产生大体准直的光束，且此大体准直的光束是一未偏振光束a。未偏振光束a进入第二偏振光束分光器12后，将此未偏振光束a划分成一p偏振光束b与一s偏振光束c；其中，p偏振光束b通过此第二偏振光束分光器12的介面12a，且s偏振光束c借由此第二偏振光束分光器12的介面12a反射。接着，来自第二偏振光束分光器12的s偏振光束c借由反射器13，例如一棱镜或一反射镜反射；且p偏振光束b通过半波板14，并借由此半波板14转换成另一s偏振光束d。
接着，如图2所示，来自光源模组10的s偏振光束c、d进入第一偏振光束分光器20，并借由此第一偏振光束分光器20反射至反射式显示面板30，例如一LCOS显示器(liquid crystal on silicon display)。接着，s偏振光束c、d借由此反射式显示面板30反射及转换成一p偏振影像光束e。最后，来自反射式显示面板30的p偏振影像光束e通过第一偏振光束分光器20，并借由此投射模组40投射于一平面上。
第二实施例图3是概要地显示本发明的第二实施例的影像投影装置。参考图3，本发明第二实施例的影像投影装置包括一光源模组10、一第一偏振光束分光器20、一反射式显示面板30以及一投射模组40；其中，上述光源模组10使用两个半导体发光元件阵列11、15做为光源。
如图3所示，第二实施例的光源模组10更包括一第二偏振光束分光器12及一反射器13。两个半导体发光元件阵列11、15产生大体准直的光束，且此大体准直的光束皆为未偏振光束a1、a2。一第一未偏振光束a1进入第二偏振光束分光器12后，将第一未偏振光束a1划分成一第一p偏振光束b1与一第一s偏振光束c1；其中，第一p偏振光束b1通过此第二偏振光束分光器12的介面12a，且第一s偏振光束c1借由此第二偏振光束分光器12的介面12a反射。接着，第一s偏振光束c1借由反射器13，例如一棱镜或一反射镜反射。此外，一第二未偏振光束a2进入第二偏振光束分光器12后，将第二未偏振光束a2划分成一第二p偏振光束b2与一第二s偏振光束c2；其中，第二p偏振光束b2通过此第二偏振光束分光器12的介面并借由反射器13反射，且第二s偏振光束c2借由此第二偏振光束分光器12的介面12a反射。
接着，如图3所示，来自光源模组的s偏振光束c1、c2进入第一偏振光束分光器20，并借由此第一偏振光束分光器20反射至反射式显示面板30，例如一LCOS显示器。接着，s偏振光束c1、c2借由此反射式显示面板30反射及转换成一p偏振影像光束e。最后，来自反射式显示面板30的p偏振影像光束e通过第一偏振光束分光器20，并借由此投射模组40投射于一平面上。
第三实施例图4是概要地显示本发明的第三实施例影像投影装置。参考图4，本发明第三实施例的影像投影装置包括一光源模组10、一第一偏振光束分光器20、一反射式显示面板30以及一投射模组40；其中，上述光源模组10使用两个半导体发光元件阵列11、15做为光源。
如图4所示，第三实施例的光源模组10更包括一棱镜16及一极化器(polarizer)17。两个半导体发光元件阵列11、15产生大体准直的光束，且此大体准直的光束皆为未偏振光束a1、a2。此外，两个半导体发光元件阵列11、15分别设置于棱镜16的相邻两边。来自一半导体发光元件阵列11的一第一未偏振光束a1进入此棱镜16后，借由棱镜16产生全反射；并且来自另一半导体发光元件阵列15的第二未偏振光束a2以一特定角度入射此棱镜16后，第二未偏振光束a2与第一未偏振光束a1以相同方向行进。接着，第一与第二未偏振光束a1、a2借由极化器17一起偏极化成s偏振光束c。
接着，如图4所示，来自光源模组10的s偏振光束c进入第一偏振光束分光器20，并借由此第一偏振光束分光器20反射至反射式显示面板30，例如一LCOS显示器。接着，s偏振光束c借由此反射式显示面板30反射及转换成一p偏振影像光束e。最后，来自反射式显示面板30的p偏振影像光束e再通过第一偏振光束分光器20，并借由此投射模组40投射于一平面上。
图5是一图式，其概要地显示本发明第三实施例的另一种型态。使用两个如同图4所示的光源模组，以便增加影像投影装置的投影亮度。
第四实施例图6是概要地显示本发明的第四实施例的影是投影装置。参考图6，本发明第四实施例的影像投影装置包括一光源模组10、一第一偏振光束分光器20、一反射式显示面板30以及一投射模组40；其中，上述光源模组10使用一半导体发光元件阵列11做为光源。
如图6所示，第四实施例的光源模组10更包括一光导管18；其中，此光导管是一空心镜面柱，其以四个反射镜所组成。此外，光导管1 8亦可以使用实心玻璃立方柱。半导体发光元件阵列11发射一未偏振光束a。未偏振光束a进入光导管18后，借由此光导管形成较均匀化的未偏振光束a’。
接着，如图6所示，来自光源模组10的未偏振光束a’进入第一偏振光束分光器20，并划分成一p偏振光束b与一s偏振光束c；其中，p偏振光束b通过此第一偏振光束分光器20的介面，且s偏振光束c借由此第一偏振光束分光器20的介面反射。接着，s偏振光束c由此第一偏振光束分光器20反射至反射式显示面板30，例如一LCOS显示器。接着，s偏振光束c借由此反射式显示面板30反射及转换成一p偏振影像光束e。最后，来自反射射式显示面板30的p偏振影像光束e通过第一偏振光束分光器20，并一借由此投射模组40投射于一平面上。
于本发明的第一实施例至第三实施例中，第一偏振光束分光器是用以将来自上述光源模组的上述s偏振光束与上述p偏振光束彼此分离。进一步，第一偏振光束分光器将s偏振光束引导且照射于反射式显示面板。
于本发明中，半导体发光元件阵列是借由一控制电路以一稳定频率使其发射交替的红、绿、蓝光束。
第五实施例图7是概要地显示本发明的第五实施例的影像投影装置。参考图7，本发明第五实施例的影像投影装置包括一光源模组10、一光源控制电路19、一第一偏振光束分光器(polarization beam splitter)20、一反射式显示面板30以及一投射模组40；其中，上述光源模组10使用一发光单元(illuminating unit)做为光源，该发光单元11，具有复数个发光二极管101(后述于图12至图14)以提供光源，及一灯罩102以汇聚来自复数个发光二极管101的光源强度。其中，上述光源是受控于光源控制电路19(后述于图15A、图15B及图16)。
如图7所示，第五实施例的光源模组10更包括一第二偏振光束分光器12、一反射器13及一半波板14。该等复数个发光二极管101是产生大体准直的光束，且此大体准直的光束是一未偏振光束a。未偏振光束a进入第二偏振光束分光器12后，该第二偏振光束分光器12将此未偏振光束a划分成一p偏振光束b与一s偏振光束c；其中，p偏振光束b通过此第二偏振光束分光器12的介面12a，且s偏振光c被第二偏振光束分光器12的介面12a反射。接着，来自第二偏振光束分光器12的s偏振光束借由反射器13，例如一反射镜、一棱镜(后述于图9)或一光导管(后述于图11)反射；且p偏振光束b通过半波板14，并借由此半波板14转换成另一s偏振光束d。
接着，如图7所示，来自光源模组10的s偏振光束c、d进入该第一偏振光束分光器20，并被该第一偏振光束分光器20反射至反射式显示面板30，该反射式显示面板可为一薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、一单晶矽液晶显示器(LCOS display)或一微机电显示器(MEM display)等等，其中，以目前技术及成本考量，较佳者为单晶矽液晶显示器。接着，s偏振光束c、d借由此反射式显示面板30反射及转换成一p偏振影像光束e。最后，来自反射式显示面板30的p偏振影像光束e通过第一偏振光束分光器20，并借由此投射模组40投射于一平面上。
第六实施例图8是概要地显示本发明的第六实施例的影像投影装置。参考图8，本发明第六实施例的影像投影装置包括一光源模组10、一光源控制电路19、一第一偏振光束分光器20、一反射式显示面板30以及一投射模组40；其中，上述光源模组10使用呈直角配置(right-angled configuration)的两个发光单元(illuminating units)11’、15’做为光源，每个多光单元11’或15’分另具有复数个发光二极管101(后述于图12至图14)以提供光源，及一灯罩102以汇聚来自复数个发光二极管101的光源强度。又，上述复数个发光二极管101是受控于光源控制电路19(后述于图15A、图15B及图16)。
如图8所示，第六实施例的光源模组10更包括一第二偏振光束分光器12及一反射器13。该等复数个发光二极管101是产生大体准直的光束，且此大体准直的光束皆为未偏振光束a1、a2。一第一未偏振光束a1进入第二偏振光束分光器12后，该第二偏振光束分光器12将第一未偏振光束a1划分成一第一p偏振光束b1与一第一s偏振光束c1；其中，第一p偏振光束b1通过此第二偏振光束分光器12的介面12a，且第一s偏振光束c1被第二偏振光束分光器12的介面12a反射。接着，第一s偏振光束c1借由反射器13，例如一反射镜、一棱镜(后述于图9)或一光导管(后述于图11)反射。此外，一第二未偏振光束a2进入第二偏振光束分光器12后，则将第二未偏振光束a2划分成一第二p偏振光束b2与一第二s偏振光束c2；其中，第二p偏振光束b2通过此第二偏振光束分光器12的介面并借由反射器13反射，且第二s偏振光束c2借由此第二偏振光束分光器12的介面12a反射。
接着，如图8所示，来自光源模组的s偏振光束c1、c2进入该第一偏振光束分光器20，被该第一偏振光束分光器20反射至反射式显示面板30，该显示面板可为一薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、一单晶矽液晶显示器(LCOS display)、或一微机电显示器(MEM display)等等，其中，以目前技术及成本考量，较佳者为单晶矽液晶显示器。接着，s偏振光束c1、c2借由此反射式显示面板30反射及转换成一p偏振影像光束e。最后，来自反射式显示面板30的p偏振影像光束e通过第一偏振光束分光器20，并借由此投射模组40投射于一平面上。
第七实施例图9是概要地显示本发明的第七实施例的影像投影装置。参考图9，本发明第七实施例的影像投影装置包括一光源模组10、一光源控制电路19、一第一偏振光束分光器20、一反射式显示面板30以及一投射模组40；其中，上述光源模组10使用呈锐角配置的两个发光单元(illuminatingunits)11’、15’做为光源，每个发光单元11’或15’分另具有复数个发光二极管101(后述于图12至图14)以提供光源，及一灯罩102以汇聚来自复数个发光二极管101的光源强度。又，上述光源是受控于光源控制电路19(后述于图15A、图15B及图16)。
如图9所示，第七实施例的光源模组10更包括一棱镜16做为反射与折射器及一配合棱镜使用的极化器(polarizer)17。该等复数个发光二极管101是产生大体准直的光束，且此大体准直的光束皆为未偏振光束a1、a2。此外，两个发光单元11’、15’分别设置于棱镜16的相邻两边。来自一发光单元11’复数个发光二极管101的一第一未偏振光束a1进入此棱镜16后，借由棱镜16产生全反射；并且来自另一发光单元15’复数个发光二极管101的第二未偏振光束a2以一特定角度入射此棱镜16后，第二未偏振光束a2与第一未偏振光束a1以相同方向行进。接着，第一与第一未偏振光束a1、a2借由极化器17一起偏极化成s偏振光束c。
接着，如图9所示，来自光源模组10的s偏振光束c进入第一偏振光束分光器20，并被该第一偏振光束分光器20反射至反射式显示面板30，该显示面板可为一薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、一单晶矽液晶显示器(LCOS display)、或一微机电显示器(MEM display)等等，其中，以目前技术及成本考量，较佳者为单晶矽液晶显示器。接着，s偏振光束c借由此反射式显示面板30反射及转换成一p偏振影像光束e。最后，来自反射式显示面板30的p偏振影像光束e再通过第一偏振光束分光器20，并借由此投射模组40投射于一平面上。
图10是一图式，其概要地显示本发明第七实施例的另一种型态。使用两个如同图9所示的光源模组，也就是总共使用四个发光单元，以便增加影像投影装置的投影亮度。
第八实施例图11是概要地显示本发明的第八实施例的影像投影装置。参考图11，本发明第八实施例的影像投影装置包括一光源模组10、一光源控制电路19、一第一偏振光束分光器20、一反射式显示面板30以及一投射模组40；其中，上述光源模组10使用一(或复数个)发光单元(illuminatingunits)11’做为光源，上述发光单元11’具有复数个发光二极管101(后述于图12至图14)以提供光源，及一灯罩102以增强来自光源装置101的光源强度。又，上述复数个发光二极管101是受控于光源控制电路19(后述于图15A、图15B及图16)。
如图11所示，第八实施例的光源模组10更包括一光导管18做为反射器；其中，上述先导管是一空心镜面柱，其以四个反射镜所组成。此外，光导管18亦可以使用实心玻璃立方柱。复数个发光二极管101发射一未偏振光束a。未偏振光束a进入先导管18后，借由此光导管形成较均匀化的未偏振光束a’。
接着，如图11所示，借由上述光源控制电路的控制使来自光源模组10的未偏振光束a’进入第一偏振光束分光器20，并划分成一p偏振光束b与一s偏振光束c；其中，p偏振光束b通过此第一偏振光束分光器20的介面，且s偏振光束c借由此第一偏振光束分光器20的介面反射。接着，s偏振光束c由此第一偏振光束分光器20反射至反射式显示面板30，该显示面板可为一薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、一单晶矽液晶显示器(LCOSdisplay)、或一微机电显示器(MEM display)等等，其中，以目前技术及成本考量，较佳者为单晶矽液晶显示器。接着，s偏振光束c借由此反射式显示面板30反射及转换成一p偏振影像光束e。最后，来自反射式显示面板30的p偏振影像光束e通过第一偏振光束分光器20，并借由此投射模组40投射于一平面上。
本发明上述的第五实施例至第七实施例中，第一偏振光束分光器是用以将来自上述光源模组的上述s偏振光束与上述p偏振光束彼此分离。进一步，第一偏振光束分光器将s偏振光束引导且照射于反射式显示面板。
光源装置图12是概要地显示本发明的一发光单元的示意图。如图12所示，应用于上述各实施例的该发光单元11’或15’中该等设有双面或单面的复数个发光二极管是置设在一电路板103上；该电路板103两侧分别设有二发光二极管晶粒群112L、112R及红光金属片R、蓝光金属片B及绿光金属片G及共用接地金属片GND。
由于本发光单元是一平行对称的结构，故只举单侧元件112L进一步说明于下。
图13及图14显示图12中元件112L内部的光二极管排列的二实施例。实务上，红光、蓝光及绿光晶粒101是设置在一电路板103上，该等晶粒101的排列顺序可以任意配置，惟其排列以能依序发出均匀整合的红光、蓝光及绿光为最佳，在图13中显示一种排列顺序的实施例，而在图14显示另一种排列顺序的实施例。
该发光二极管晶粒群112L，被对称地配置于上述一长为22毫米宽为8.5毫米而其厚度为0.8毫米的电路板103两侧，该光源阵列112L的长、宽、厚分别为11.461毫米、8.5毫米及1.2毫米，如图中所示，该等晶粒101可排列在很小的空间内(如图中所示的各尺寸)；再者，该偏振光束分光器20的边长以目前的技术可做到13毫米，而LCOS反射式显示面板30亦可做到12.5毫米，投射模组40的宽度可以做到15毫米长度则可做到25毫米，故，借由本发明可达到投影装置小型化的目的。
本实施例中，图13的上下各配置2×7个光二极管、中间配置2×10个光二极管，因而形成一近似侧T的外形(profile)，而图14的上下各配置2×6个光二极管、中间配置2×9个光二极管，因而也形成一近似侧T的外形(profile)。上述两实施例中所使用的光二极管，红光晶粒101是采用台达电子(Delta Electronics Inc.)料号DL-AV0001发光二极管(LED)，绿光及蓝光晶粒是分别采用DL-AV0002、DL-AV0003齐纳二极管(Zener diode)，借此以增加光能利用率。
如图13所示，利用导线将每一列相同色光的光二极管串接一起以形成一同色光源群(将后述于图15A、图15B)，并连接至相对应的红光(虚线)R、蓝光(点线)B及绿光(实线)G的导电片上，以电连接至光源控制电路19(图7至图11)。如上述，今将以图14的实施例结合光源控制电路19进一步说明操作方式于下。
光源控制电路图15A是概要地显示本发明的影像投影装置的光源控制电路的第一实施例图。参考图15A，上述光源控制电路19主要包括三间断时脉产生器80、82、84及三驱动电路800、820、840；该光源控制电路19是供驱动并控制RGB二极管晶粒群(红光二极管晶粒群801、绿光二极管晶粒群821、蓝光二极管晶粒群841)发亮；该等间断时脉产生器80、82、84是轮流依序产生时脉；该等间断时脉产生器80、82、84的输出端是分别与该等驱动电路800、820、840的输入端电连接，且该等驱动电路800、820、840的输出端是分别与该等红光二极管晶粒群801、绿光二极管晶粒群821及蓝光二极管晶粒群841电连接，使该等红光二极管晶粒群801、绿光二极管晶粒群821、蓝光二极管晶粒群841轮流依序被点亮，且该三色光所成的影像被投影后，借由视觉暂留的现象在人眼的视觉感受上为彩色的影像。
图15B是概要地显示本发明的影像投影装置的光源控制电路的第二实施例图。参考图15B，该光源控制电路主要包括三直流-直流电压转换器71～73、一红绿蓝序控器(RGB field-sequential colormicrodisplay)75(该序控器可为Three Five System公司所生产的CMD8X6DDI Field Sequential Control ASIC.)及三开关(MOSFET switch)Q1～Q3；上述的光源控制电路并可进一步可在该序控器75的前端串接一照度控制器74，该照度控制器是供控制该等光二极管晶粒101的亮度。
该序控器75是供输出如图16中Red，Green，Blue不同顺序的时脉，该序控器75的三时脉输出端分别与该等开关Q1～Q3的闸极电连接；该等开关Q1～Q3的源极为接地，而汲极是与至少三电阻R1的一端电连接，该等电阻R1的另端是与红、绿及蓝光二极管光群801、821、841中最后一个二极管的逆向端电连接；该等直流-直流电压转换器71～73与该等红、绿及蓝开关Q1～Q3分设于该红光二极管晶粒群801、该绿光二极管晶粒群821及该蓝光二极管晶粒群841的两端，作为该红光二极管晶粒群801、该绿光二极管晶粒群821及该蓝光二极管晶粒群841的驱动电路；该时脉则配合驱动该等二极管光群801、821、841轮流依序发光，一直流电压Vin分别供应电源至该等直流-直流电压转换器71～73及该照度控制器(illumination controller)74，该照度控制器(illuminationcontroller)74(该照度控制器可为Three Five System公司所生产的CMD3XLB Illumination Controller)的输出端是与该序控器75的输入端电连接。
如图15B所示，今配合图14中所示的实施例说明于下。每一颜色光源群须连接一直流-直流电压转换器，以取得操作所需的电压，例如转换器71连接至红光二极管晶粒群801，以供应发射红光所需的操作电源；转换器72连接至绿光二极管晶粒群821，以供应发射绿光所需的操作电源；以及转换器73连接至蓝光二极管晶粒群841，以供应发射蓝光所需的操作电压。
另外，照度控制器(illumination controller)74输出端电连接至红绿蓝(RGB)序控器75，利用习知的脉冲宽度调变技术(PWM technique)，该照度控制器是供控制该等光二极管晶粒101的亮度，同时输出至红绿蓝(RGB)序控器75。而且，序控器75会根据所接收到的不同脉冲宽度，调整系统脉冲的输出频率CLK，以配合资料总线DATA的速度，不断地依序控制红、绿、蓝光的开关Q1～Q3，轮流输出红光Red、绿光Green及蓝光Blue，以达到依序控制的目的。上述各开关可使用金属氧化物半导体场效晶体管元件(MOSFET)。
其中，上述发射同色光束的晶粒101虽然在光源装置内的排列(arrangement)并不一定是相邻的，但是，可利用导线将每一列中，光束颜色相同的光二极管晶粒101分别串连导接(connected in series)在一起，例如，图14中的第1列中的红光二极管晶粒群801中红光晶粒D11、D13、D15、...，蓝光二极管晶粒群841中蓝光晶粒D12、...，及绿光二极管晶粒群821中绿光晶粒D14、...、D1n；第2列中的红光晶粒D22、...；蓝光晶粒D24、...、D2n，及绿光晶粒D21、D23、D25、...；并依此类推第3列至第6列并将各晶粒101的接地端电连接至共用接地金属片GND。之后，再将各列中的同色光二极管晶粒101并联导接(connected in parallel)在一起，以形成图15B所示的红、蓝、绿三色光电路。
本图中的直流-直流转换为将电池的5V转成显示器操作所需的12V，然而，本发明不限于上述方式，也可将直流-直流电压转换器可置换成一交流-直流换流器(AC-DC inverter)(未显示)，以提供一操作电压今该等二极管晶粒群80、82、84发光。
权利要求
1.一种具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其包括一光源模组，进一步包含至少一对半导体发光元件阵列，以分别发射一第一未偏振光束与一第二未偏振光束；一棱镜，将上述第一未偏振光束全反射，并将上述第二未偏振光束以一特定角度入射该棱镜，使上述第二未偏振光束与上述第一未偏振光束以相同方向行进；一极化器，将上述第一与第二未偏振光束转换成一第一偏振光束输出；一第一偏振光束分光器，设于该极化器的一侧，将该第一偏振光束反射；一反射式显示面板，接收该第一偏振光束分光器反射的该第一偏振光束并转换成一第二偏振影像光束；以及一投射模组，投射该面板发出的该第二偏振影像光束。
2.根据权利要求1所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射式显示面板是一单晶矽液晶显示器(LCOSdisplay)。
3.一种具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其包括一光源模组，进一步包含一半导体发光元件阵列，发射一未偏振光束；一第二偏振光束分光器，将上述未偏振光束划分成一第一偏振光束及一第二偏振光束；一半波板，将上述第二偏振光来转换成另一第一偏振光束；一反射器，用以反射上述第一偏振光束，使得两束第一偏振光束具有相同行进方向；一第一偏振光束分光器，将该第一偏振光束反射；一反射式显示面板，接收该第一偏振光束分光器反射的该第一偏振光束并转换成一第二偏振影像光束；以及一投射模组，投射该面板发出的该第二偏振影像光束。
4.根据权利要求3所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射器是选择自下列所组成的族群一棱镜及一反射镜。
5.根据权利要求3所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射式显示面板是一单晶矽液晶显示器(LCOSdisplay)。
6.一种具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其包括一光源模组，进一步包括一第一半导体发光元件阵列，发射一第一未偏振光束；一第二半导体发光元件阵列，发射一第二未偏振光束；一第二偏振光束分光器，将上述第一未偏振光束与第二未偏振光来划分成一第一偏振光束及一第二偏振光束；其中，来自上述第一半导体发光元件阵列的第一偏振光束借由该第二偏振光束分光器反射，且来自上述第二半导体发光元件阵列的第一偏振光束亦借由该第二偏振光束分光器反射；一反射器，再反射上述第二半导体发光元件阵列的第一偏振光束，使得两束第一偏振光束具有相同行进方向；一第一偏振光束分光器，反射该第一偏振光束；一反射式显示面板，接收该第一偏振光束分光器反射的该第一偏振光束并转换成一第二偏振影像光束；以及一投射模组，投射该面板发出的该第二偏振影像光束。
7.根据权利要求6所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射器是选择自下列所组成的族群一棱镜及一反射镜。
8.根据权利要求6所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射式显示面板是一单晶矽液晶显示器(LCOSdisplay)。
9.一种具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其包括一光源模组，具有至少一个发光单元(unit)、一第二偏振光束分光器及至少一反射器；其中，该至少一个发光单元具有复数个三色光二极管晶粒置设在一电路板上，且设置成三个不同的二极管发光群；该第二偏振光束分光器是将光束分光为一第一偏振光束及一第二偏振光束，并将该第一偏振光束反射至上述反射器；该反射器是供接收该第一偏振光束；一光源控制电路，包含a.至少一间断时脉产生器，供产生三组轮流依序驱动的时脉分别电连接至该不同色光的二极管晶粒群；b.三组驱动电路各具有一输入端可供上述一时脉输入，且该三组驱动电路的输出端分别电连接至相对应的发光单元的复数个三色光二极管发光群，该不同色光的二极管发光群不断地轮流依序发射光束；一第一偏振光束分光器，是接收该反射器所反射的该第一偏振光束；一反射式显示面板，接收该第一偏振光束并转换成一第二偏振影像光束；以及一投射模组，投射该面板发出的该第二偏振影像光束。
10.根据权利要求9所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于该三色光是红光二极管、绿光二极管及蓝光二极管。
11.根据权利要求9所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于更包括一半波板，该半波板是置设在该第二偏振光束分光器及该第一偏振光束分光器之间，该半波板是将第二偏振光束分光器偏振的第二偏振光束，转为第一偏振光束，后再入射至该第一偏振光束分光器，使该第一偏振光束分光器反射至该反射式显示面板的光束增加。
12.根据权利要求9所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于该发光单元电路板两侧均设有复数个二极管晶粒，该电路板外侧罩设有一灯罩，该二极管晶粒所发出的光可借由该灯罩集中反射至上述反射器。
13.一种具有整合式光二极管光源的影像投影装置其包括一光源模组，具有至少一个发光单元(unit)、一第二偏振光束分光器及至少一反射器；其中，该至少一个发光单元具有复数个三色光二极管晶粒置设在一电路板上，且设置成三个不同的二极管发光群；该第二偏振光束分光器是将光束分光为一第一偏振光束及一第二偏振光束，并将该第一偏振光束反射至上述反射器；该反射器是供接收该第一偏振光束；一光源控制电路，包含一个三色光序控器，供输出三种不同顺序的间断时脉；三组开关电路，该开关电路的输入端分别接收该三色光序控器的间断时脉，其输出端分别与三个不同的二极管发光群的一端电连接；三组直流供应电源，分别供应直流电源至三个不同的二极管发光群的另一端及该三色光序控器；一第一偏振光束分光器，是接收该反射器所反射的该第一偏振光束；一反射式显示面板，接收该第一偏振光束分光器反射的该第一偏振光束并转换成一第二偏振影像光束；以及一投射模组，投射该面板发出的该第二偏振影像光束。
14.根据权利要求13所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于该三色光是红光、绿光及蓝光。
15.根据权利要求13所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于更包括一半波板，该半波板是置设在该第二偏振光束分光器及该第一偏振光束分光器之间，该半波板是将第二偏振光束分光器偏振的第二偏振光束，转为第一偏振光束，该第一偏振光束则入射至该第一偏振光束分光器，使该第一偏振光束分光器反射至该反射式显示面板的光束增加。
16.根据权利要求13所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于该发光单元电路板两侧均设有复数个二极管晶粒，该电路板外侧罩设有一灯罩，该二极管晶粒所发出的光可借由该灯罩集中反射至上述反射器。
17.根据权利要求13所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射式显示面板是一单晶矽液晶显示器(LCOSdisplay)。
18.根据权利要求13所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射式显示面板是一薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。
19.根据权利要求13所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射式显示面板是一微机电显示器(MEM display)。
20.根据权利要求13所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述红光是来自复数个发射红光的发光二极管(redLED)，而上述绿光及蓝光是分别来自复数个发射绿光的齐纳二极管(zener diode)及复数个发射蓝光的齐纳二极管。
21.一种具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其包括一光源模组，具有至少一个发光单元(unit)及至少一反射器；其中，该至少一个发光单元具有复数个三色光二极管晶粒置设在一电路板上，且设置成三个不同的二极管发光群；该反射器是供接收该二极管光束；一光源控制电路，包含a.至少一间断时脉产生器，供产生三组轮流依序驱动的时脉分别电连接至该不同色光的二极管晶粒群；b.三组驱动电路各具有一输入端可供上述一时脉输入且该三组驱动电路的输出端分别电连接至相对应的发光单元的复数个三色光二极管发光群，该不同色光的二极管发光群不断地轮流依序发射光束；一第一偏振光束分光器，是接收该反射器所反射的该光束；以及一反射式显示面板，供接收该第一偏振光束分光器反射而来的第一偏振光束，并将上述第一偏振光束转换成偏振影像光束。
22.根据权利要求21所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于该发光单元电路板两侧均设有复数个二极管晶粒，核电路板外侧罩设有一灯罩，该二极管晶粒所发出的光可借由该灯罩集中反射至上述反射器。
23.根据权利要求21所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于当上述反射器是一棱镜时，进一步包括一极化器，将来自上述复数个光二极管并经过上述棱镜反射的一未偏振光束偏极化成上述第一偏振光束。
24.根据权利要求21所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述第一偏振光束是一s偏振光束。
25.根据权利要求21所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射器是一由四个反射镜所组成的光导管。
26.根据权利要求21所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射式显示面板是一薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。
27.根据权利要求21所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述反射式显示面板是一微机电显示器(MEM display)。
28.根据权利要求21所述的具有整合式光二极管光源的影像投影装置，其特征在于上述红光是来自复数个发射红光的发光二极管(redLED)，而上述绿光及蓝光是分别来自复数个发射绿光的齐纳二极管(zener diode)及复数个发射蓝光的齐纳二极管。
全文摘要
本发明提出一种具有整合式光二极管光源的影像投影装置，包括一光源控制电路、一光源模组、一偏振光束分光器、一反射式显示面板以及一投射模组；其使用一复数个红、绿、蓝光二极管置设在一电路板做为此投影装置的光源，借由一光源控制电路的控制，将来自光二极管光源的光束照射于一反射器上，再经由上述反射器反射光线至一反射式显示面板反射并产生影像光束，最后，使用一投射模组将影像光束投射于一平面上；本发明具有减少投影装置的体积与重量和降低投影装置消耗的电能及减少投影装置产生的热能的优点。
文档编号G03B21/14GK1485649SQ02130998
公开日2004年3月31日 申请日期2002年9月25日 优先权日2002年9月25日
发明者李孝贻, 郑宏隆, 刘贺强 申请人:台达电子工业股份有限公司