专利名称：基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎的制作方法
技术领域：
本发明属于投影显示技术领域，具体为一种基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型 光引擎。
背景技术：
投影技术发源于19世纪早期，而LCoS作为一种微型显示技术，是在20世经90 年代末兴起的，随着技术的成熟、工艺的完善，已逐渐与DLP、LCD两大显示技术在投影市场 上形成分庭抗礼之势。LCoS的结构是在单晶硅上生长电晶体，利用半导体集成制作驱动面 板，然后在电晶体上通过研磨技术磨平，并在上面镀铝膜电极作为反射镜，形成CMOS有源 点阵基板，然后将CMOS基板与含有ITO透明电极的上玻璃基板贴合，再注入液晶周日行封 装。像素尺寸可以做的很小，开口率高达96%。CF-LCoS是在单色LCoS芯片上，加上印刷有 红、绿、蓝滤色单元的CF膜，然后将该CF膜和LCoS的液晶成像单元严格对准。这样，原来 LCoS面板上的一个物理像素就变成了对应的一个基色点，由3个相邻的RGB基色点组成一 个完整的显示像素，当白光照射进来的时候，由驱动电路控制，把图像对应的RGB点阵信息 分别送到相应的物理显示像素上，并根据该像素的灰度等级，控制液晶分子旋转，对白光进 行光阀开关控制，被控制的白光透过物理像素对应的彩色滤色片单元后，形成彩色的图像。 CF-LCoS的优点是使用方便，只需要单片面板和白光光源就能生成彩色图像。但研究发现， 由于白光光源有着固定的光谱分布，而CF-LCoS的光谱反射率通常情况下无法和白光光源 完全匹配，所以通过白光光源和单片CF-LCoS微显示芯片设计的投影系统在彩色表现力上 无法令人满意，图像的色彩还原能力较差，色彩饱和度偏低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种色域范围宽、亮度高、清 晰度高的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎的技术方案。所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于沿光线传播方向 依次设置LED照明光源、合色照明系统、PBS偏振棱镜、CF-LCoS微显示芯片以及投影成像 物镜，LED照明光源发出的光线通过合色照明系统形成色域范围和CF-LCoS微显示芯片完 全匹配的照明光斑，该光斑将CF-LCoS微显示芯片的图像照亮，形成色彩饱和度高、表现自 然的图像，然后通过PBS偏振棱镜、投影成像物镜将该图像投影到屏幕上。所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所述的CF-LCoS 微显示芯片采用彩色滤光片型硅基液晶显示芯片。所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所述的LED照明 光源采用色域可调节LED芯片，所述的合色照明系统由合色积分光棒和中继成像照明系统 组成。所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所述的LED照明 光源是由红、绿、蓝三色的发光芯片组成的单颗LED，或是由红、绿、蓝、白四色的发光芯片组成的单颗LED，或是由红、蓝、白三色的发光芯片组成的单颗LED;所述的合色照明系统由合 色积分光棒和中继成像照明系统组成。所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所述的LED照明 光源由两个单颗LED组成，其中一个是由绿光发光芯片组成的单颗绿色LED，另一个是由 红、蓝两色的发光芯片组成的单颗红色蓝色LED;所述的合色照明系统由合色积分光棒、中 继成像照明系统以及合色镜组成。所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所述的LED照明 光源由三个单颗LED组成，分别是由绿色发光芯片组成的单颗绿色LED、由红色发光芯片组 成的单颗红色LED、由蓝色发光芯片组成的单颗蓝色LED ；所述的合色照明系统分为三路， 分别由合色积分光棒、中继成像照明系统以及合色镜组成。所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所述的合色照明 系统分为三路，单颗绿色LED对应的合色照明系统由第一合色积分光棒、第一中继成像照 明系统、第一合色镜、第二合色镜组成，单颗红色LED对应的合色照明系统由第二合色积分 光棒、第二中继成像照明系统、第一合色镜、第二合色镜组成，单颗蓝色LED对应的合色照 明系统由第三合色积分光棒、第三中继成像照明系统、第二合色镜组成。所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所述的合色照明 系统分为三路，单颗蓝色LED对应的合色照明系统由第三合色积分光棒、第三中继成像照 明系统、第三合色镜、第四合色镜组成，单颗红色LED对应的合色照明系统由第二合色积分 光棒、第二中继成像照明系统、第三合色镜、第四合色镜组成，单颗绿色LED对应的合色照 明系统由第一合色积分光棒、第一中继成像照明系统、第四合色镜组成。所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所述的合色照明 系统分为三路，由合色积分光棒、中继成像照明系统、合色X-cube组成。上述基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，照明光源采用色域可调节LED 光源，通过紧凑型的合色照明系统来实现对CF-LCoS的滤色片两次透过的完全匹配的白光 照明，由于照明光源的色域可调节，可以和CF-LCoS的滤色片透射特性完全匹配，最终实现 利用CF-LCoS微显示芯片投影得到色彩饱和度高、色彩还原力强、自然完美的投影输出图 像；与现有技术仅仅采用白光LED照明CF-LCoS投影系统相比，利用色域可调节LED光源 和紧凑的合色照明系统合成适合CF-LCoS色域要求的照明光束，使得投影图像色彩饱和自 然，表现力丰富，克服白光LED引起的色域不匹配问题，同时所述的紧凑型合色照明系统能 够利用小尺寸实现合色、均光、色域匹配的目的；整个系统结构简单，组装方便，成本低，同 时具有宽色域范围，高亮度，高对比度和高均勻性的优点，绿色环保，产品小型化，适合于规 模化生产。
图1为色域范围对比示意图2是本发明中涉及到的色域可调单颗LED，其上分别含有红、绿、蓝三种发光芯片的 示意图3是本发明中涉及到的色域可调单颗LED，其上分别含有红、绿、蓝、白四种发光芯片 的示意图；图4是本发明中涉及到的色域可调单颗LED，其上分别含有红、蓝、白三种发光芯片的 示意图5是本发明中涉及的利用色域可调单颗LED照明的基于CF-LCoS的合色照明系统及 投影光引擎系统示意图6是本发明中涉及到的色域可调的两颗LED，分别是一颗上含有绿色发光芯片，另一 颗上含有红、蓝发光芯片的示意图7是本发明中涉及的利用色域可调德两颗LED照明的基于CF-LCoS的合色照明系统 及投影光引擎系统示意图8是本发明中涉及到的色域可调的三颗LED，分别是第一颗上含有绿色发光芯片，第 二颗上含有红色发光芯片，第三颗上含有蓝色发光芯片的示意图9是本发明中涉及的利用色域可调的三颗LED照明的基于CF-LCoS的合色照明系统 及投影光引擎系统实施例一的示意图10是本发明中涉及的利用色域可调的三颗LED照明的基于CF-LCoS的合色照明系 统及投影光引擎系统实施例二的示意图11是本发明中涉及的利用色域可调的三颗LED照明的基于CF-LCoS的合色照明系 统及投影光引擎系统实施例三的示意图。
具体实施例方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步说明
表1给出了利用白光LED光源和色域可调节LED光源分别的得到的色坐标，表中数据 是在光机的白态时色坐标基本一致情况下，即调节色域可调节LED使整机输出的白态的色 坐标和白光LED的整机输出的白态相同(白光LED的白态时色坐标为(0. 36，0. 4))，进而利 用测试板分别产生红绿蓝纯色测试得到的结果。采用NTSC定义的色域公式，即设备三原色 色彩范围与NTSC三原色色彩范围在色度图上的面积之比，其中NTSC三原色的色坐标为R (0. 67,0. 33) ；G (0. 21,0. 71) ；B :(0. 14,0. 08)，计算公式为
权利要求
1.基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于沿光线传播方向依次设 置LED照明光源、合色照明系统、PBS偏振棱镜、CF-LCoS微显示芯片以及投影成像物镜， LED照明光源发出的光线通过合色照明系统形成色域范围和CF-LCoS微显示芯片完全匹配 的照明光斑，该光斑将CF-LCoS微显示芯片的图像照亮，形成色彩饱和度高、表现自然的图 像，然后通过PBS偏振棱镜、投影成像物镜将该图像投影到屏幕上。
2.根据权利要求1所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所 述的CF-LCoS微显示芯片采用彩色滤光片型硅基液晶显示芯片。
3.根据权利要求1所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所 述的LED照明光源采用色域可调节LED芯片，所述的合色照明系统由合色积分光棒和中继 成像照明系统组成。
4.根据权利要求3所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所 述的LED照明光源是由红、绿、蓝三色的发光芯片组成的单颗LED，或是由红、绿、蓝、白四色 的发光芯片组成的单颗LED，或是由红、蓝、白三色的发光芯片组成的单颗LED ；所述的合色 照明系统由合色积分光棒和中继成像照明系统组成。
5.根据权利要求3所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所 述的LED照明光源由两个单颗LED组成，其中一个是由绿光发光芯片组成的单颗绿色LED， 另一个是由红、蓝两色的发光芯片组成的单颗红色蓝色LED ；所述的合色照明系统由合色 积分光棒、中继成像照明系统以及合色镜组成。
6.根据权利要求3所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所 述的LED照明光源由三个单颗LED组成，分别是由绿色发光芯片组成的单颗绿色LED、由红 色发光芯片组成的单颗红色LED、由蓝色发光芯片组成的单颗蓝色LED ；所述的合色照明系 统分为三路，分别由合色积分光棒、中继成像照明系统以及合色镜组成。
7.根据权利要求6所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于 所述的合色照明系统分为三路，单颗绿色LED对应的合色照明系统由第一合色积分光棒、 第一中继成像照明系统、第一合色镜、第二合色镜组成，单颗红色LED对应的合色照明系统 由第二合色积分光棒、第二中继成像照明系统、第一合色镜、第二合色镜组成，单颗蓝色LED 对应的合色照明系统由第三合色积分光棒、第三中继成像照明系统、第二合色镜组成。
8.根据权利要求6所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于 所述的合色照明系统分为三路，单颗蓝色LED对应的合色照明系统由第三合色积分光棒、 第三中继成像照明系统、第三合色镜、第四合色镜组成，单颗红色LED对应的合色照明系统 由第二合色积分光棒、第二中继成像照明系统、第三合色镜、第四合色镜组成，单颗绿色LED 对应的合色照明系统由第一合色积分光棒、第一中继成像照明系统、第四合色镜组成。
9.根据权利要求6所述的基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎，其特征在于所 述的合色照明系统分为三路，由合色积分光棒、中继成像照明系统、合色X-cube组成。
全文摘要
本发明属于投影显示技术领域，具体为一种基于CF-LCoS的色域扩展紧凑型微型光引擎。其特征在于沿光线传播方向依次设置LED照明光源、合色照明系统、PBS偏振棱镜、CF-LCoS微显示芯片以及投影成像物镜，LED照明光源发出的光线通过合色照明系统形成色域范围和CF-LCoS微显示芯片完全匹配的照明光斑，该光斑将CF-LCoS微显示芯片的图像照亮，形成色彩饱和度高、表现自然的图像，然后通过PBS偏振棱镜、投影成像物镜将该图像投影到屏幕上。与现有技术仅仅采用白光LED照明CF-LCoS投影系统相比，投影图像色彩饱和自然，表现力丰富，克服白光LED引起的色域不匹配问题，结构简单，组装方便，成本低。
文档编号G02B27/18GK102081289SQ20101058078
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者余飞鸿, 刘钦晓, 周建军, 张文字 申请人:杭州晶景光电有限公司