CN102193291A - 投影装置及其使用的反光板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投影装置，包括投影图像控制电路、光源组件、光反射单元、合光器以及投影镜头。该反射单元包括红色、绿色以及蓝色反光板，每个反光板均包括公共电极层、电泳层以及像素电极层，该电泳层包括若干含有带电的反光粒子的微腔。该投影图像控制电路根据投影图像产生投影图像同步驱动信号，通过控制该红色、绿色以及蓝色反光板中公共电极层与像素电极之间的电压控制微腔中移至公共电极层的反光粒子的数量，从而控制反光板的反射程度。经过反光板反射的光线经过合光器合成图像通过投影镜头进行投影。本发明还提供一种用于投影装置的反光板。本发明中的投影装置使投影图像分辨率、对比度及亮度均匀性均得到提高，且成本低廉，制作工艺简单。

Description

投影装置及其使用的反光板
技术领域
本发明涉及投影显示技术领域，特别涉及一种反射式投影装置及其使用的反光板。
背景技术
随着科技的发展，目前投影技术日新月异，投影行业也发展到了一个至高的领域，DLP(Digital Light Procession，数字光处理器)投影技术以及LCOS(Liquid Crystal On Silicon，硅基液晶显示)投影技术等新型的反射型投影技术的出现，使利用该些技术的投影仪的成像器件的总光效率大大提高，同时分辨率、对比度以及亮度均匀性都得到很大程度的提高。其中，利用DLP投影技术的投影仪采用了DMD(DigitalMicromirror Device)芯片，使得投影仪的光源发射的光通过色轮后折射在DMD芯片上，每个像素点对应的DMD在控制信号的控制下通过改变倾斜角度来实现开关，最后经过DMD芯片反射的光线通过镜头发射到投影屏幕上，形成图像。而利用LCOS投影技术的投影仪则采用的是LCOS芯片，通过将光源发射的光发射到LCOS芯片上，再控制LCOS芯片上液晶分子的状态来改变该块芯片每个像素点反射光线的强弱，最后经过LCOS反射的光线经过投影机镜头照射到屏幕上，形成彩色的图像。然而，采用DLP数字光处理器投影技术的投影仪成本高昂，三片式产品价格最低也在几十万元以上，而采用LCOS投影技术的投影仪制作工艺复杂，导致成品率低。
发明内容
为了解决目前投影技术中存在的技术问题，本发明提供一种投影装置。该投影装置包括投影图像控制电路、光源组件、光反射单元、合光器以及投影镜头。该投影图像控制电路用于产生投影图像同步驱动信号。该光源组件用于输出非偏振的红、绿、蓝三基色入射光。光反射单元，包括红色、绿色以及蓝色反光板，用于反射该光源组件射出的红、绿、蓝三基色入射光。其中，该红色、绿色以及蓝色反光板均包括透明的公共电极层、电泳层以及像素电极层，该电泳层位于公共电极层以及该像素电极层之间并分别与之电连接；该电泳层包括若干微腔，每个微腔对应投影图像中的一个像素点；该像素电极层包括若干像素电极，每一像素电极对应一微腔，该微腔中包括悬浮液和悬浮于该悬浮液中的若干反光粒子，该投影图像控制电路根据投影图像中每个像素点的显示颜色产生投影图像同步驱动信号，对该红色、绿色以及蓝色反光板中对应该像素点的像素电极与该公共电极层之间施加一电压，每个像素电极与公共电极层之间电压值的大小根据该投影图像控制电路产生的投影图像同步驱动信号而改变，从而通过像素电极与公共电极层之间电势差的不同控制相应数量的反光粒子移至公共电极层，从而控制该每一反光板中每个像素点对应的微腔的反射程度。该合光器将分别从红色、绿色以及蓝色反光板反射出的三基色反射光合成一束光，并投射到该投影镜头进行成像。
本发明还提供一种反光板，应用于投影装置中。该反光板包括透明公共电极层，电泳层以及像素电极层，该电泳层位于公共电极层之间并分别与之电连接。该电泳层包括若干以矩阵方式排列的微腔，每一微腔对应一个像素单元，对应投影图像中的一个像素点，其中每个微腔包括悬浮液和悬浮于该悬浮液中的若干带电反光粒子。该像素电极层包括若干以矩阵方式排列的像素电极，每个像素电极对应一微腔，该投影图像控制电路根据投影图像中每个像素点的显示颜色产生投影图像同步驱动信号，对该红色、绿色以及蓝色反光板中对应该像素点的像素电极与该公共电极层之间施加一电压，每个像素电极与公共电极层之间电压值的大小根据该投影图像控制电路产生的投影图像同步驱动信号而改变，从而通过像素电极与公共电极层之间电势差的不同控制相应数量的反光粒子移至公共电极层；光源组件射出的入射光照射在该红色、绿色以及蓝色反光板中透明公共电极层的一侧，当该微腔中的全部反光粒子均位于靠近透明公共电极层的一侧时，该微腔的反射程度最大，而当该微腔的反光粒子全部位于像素电极一侧时，该色散元件射出的入射光通过该透明的公共电极层射入该悬浮液中，从而几乎不能被该微腔反射，该微腔的反射程度最小。
本发明中的投影装置利用反射式投影技术，根据所需投影的图像控制反光板中反光粒子对入射光线的反射程度从而控制相应像素点的颜色的变化，使总光效率大大提高，同时分辨率、对比度以及亮度均匀性都得到很大程度的提高，且成本低廉，制作工艺简单。
附图说明
图1为本发明一实施方式中该投影装置的功能模块示意图。
图2为本发明一实施方式中该投影装置光路示意图。
图3为本发明一实施方式中反光板的结构示意图。
主要元件符号说明
  投影装置   100
  光源组件   1
  光反射单元   2
  合光器   3
  投影图像控制电路   4
  投影镜头   5
  光源   10
  色散元件   11
  红色反光板   21
  绿色反光板   22
  蓝色反光板   23
  公共电极层   211
  电泳层   212
  像素电极层   213
  基板层   214
  微腔   2120
  悬浮液   2121
  反光粒子   2122
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1及图2，在本实施方式中，该投影装置100包括光源组件1、光反射单元2、合光器3，投影图像控制电路4以及投影镜头5。
该光源组件1包括光源10以及色散元件11。在本实施方式中，该光源10为LED白光光源，该光源10发出的光束包含可见光波长的非偏振光束，其可被分解为单色线偏振光。所述色散元件11为分色镜，设置于光源10与光反射单元2之间，用于将该光源10发出的非偏振光束色散成红、绿、蓝三基色入射光后分别沿该色散元件11的三个侧面射出入射到该光反射单元2。
该光反射单元2包括分别设置于合光器3三个侧面的红色反光板21、绿色反光板22和蓝色反光板23，以及两个反射镜24。其中，该红色反光板21指用于反射红光的反光板，绿色反光板22指用于反射绿色光的反光板，该蓝色反光板指用于反射蓝色光的反光板。如图1所示，该红色反光板21和绿色反光板22以及色散元件11和合光器3排列呈方形，该红色反光板21和绿色反光板22位于两个对角位置，分别用于将红色入射光和绿色入射光反射至该合光器3中。该两个反射镜24用于将该色散元件11射出的蓝色入射光反射至该蓝色反光板23中，并通过蓝色反光板23将蓝色入射光反射至合光器3中。显然，该红、绿、蓝三基色光及其对应的反光板的位置可以互相调换。在其他实施方式中，该光源组件1还可以是分别对应三个反光板设置的三个基色的红光LED或LD(Laser Diode，激光二极管)，绿光LED或LD以及蓝光LED或LD，其发出的光束直接对应入射到该红色、绿色以及蓝色反光板上，分别经红色反光板21、绿色反光板22以及蓝色反光板反射至合光器3中。
该投影图像控制电路4，用于产生投影图像同步驱动信号。该红色反光板21、绿色反光板22和蓝色反光板23分别接收来自该光源组件1的红、绿、蓝三基色入射光后，在该投影图像同步信号的驱动下控制调整对相应入射光线的反射程度，即控制入射光线的反射程度为零至全反射，使得各个反光板反射出的光线的颜色深浅根据投影图像同步驱动信号的不同而发生变化，从而对该投影装置100所投影的图像中的各个像素点进行显示控制。该合光器3将分别从红色反光板21、绿色反光板22和蓝色反光板23出射的红、绿、蓝三基色光合成一束光，并投射到投影镜头5进行成像。在本实施方式中，该红色反光板21、绿色反光板22和蓝色反光板23的结构相同，下面以该红色反光板21的结构为例对反光板的结构进行详细的描述。
请一并参阅图3，在本实施方式中，该红色反光板21包括公共电极层211、电泳层212、像素电极层213以及基板层214。该电泳层212位于公共电极层211以及该像素电极层213之间并分别与之电连接，其中，该公共电极层211为一透明电极层，经色散元件11分解出的入射光照射至该红色反光板21上公共电极层211一侧。在本实施方式中，该公共电极层211为透明导电玻璃。
该电泳层212包括若干微腔2120，每一微腔2120中均包括悬浮液2121和多个悬浮于悬浮液2121中的带电反光粒子2122。在本实施方式中，每一微腔2120中每个反光粒子2122均带有相同的电荷，例如正电荷或负电荷。该电泳层212中的若干微腔2120以矩阵方式排列，其中每个微腔2120对应一个像素单元，即对应投影图像的一个像素点。该红色反光板21、绿色反光板22以及蓝色反光板23上相同位置的微腔2120对应该投影图像上的同一像素点。该像素电极层213中的像素电极2130均设置于该基板层214上。该像素电极层213包括若干按矩阵方式排列的像素电极2130，每个像素电极2130均对应一微腔2120，从而每个像素电极2130也对应一像素点。每个像素电极2130均与该投影图像控制电路4相连，该投影图像控制电路4根据投影图像中每个像素点的显示颜色产生投影图像同步驱动信号，对红色反光板21、绿色反光板22以及蓝色反光板23中对应该像素点的像素电极2130与该公共电极层211之间施加一电压，每个像素电极2130与公共电极层211之间电压值的大小根据该投影图像控制电路4产生的投影图像同步驱动信号而改变，从而通过电势差的大小可以控制相应数量的反光粒子2122移动至公共电极层211。当一微腔2120中有反光粒子2122位于该公共电极层211一侧时，该色散元件11射出的入射光通过该透明的公共电极层211照射至该反光粒子2122上，该微腔中反光粒子2122可将入射光反射至合光器3中。其中，该微腔2120中移动到公共电极层211一侧的反光粒子2122的数量不同，该微腔2120的反射程度不同，从而使得反射出的光线颜色的深浅不同。当该微腔2120中的全部反光粒子2122均位于靠近透明公共电极层211的一侧时，该微腔2120的反射程度最大，而当该微腔2120的反光粒子2122全部位于像素电极2130一侧时，该色散元件11射出的入射光通过该透明的公共电极层211射入该悬浮液2121中，从而几乎不能被该微腔2120反射，该微腔2120的反射程度最小。
在本实施方式中，该红色、绿色以及蓝色三个反光板中微腔2120的个数可根据投影仪所投影图像的分辨率要求进行设置。
该合光器3将该红色反光板21、绿色反光板22以及蓝色反光板23上对应同一像素点的微腔2120反射的光进行合成，从而合成投影图像上相应像素点的显示颜色，通过投影镜头形成图像。

Claims (10)

1.一种投影装置，其特征在于，该投影装置包括：
投影图像控制电路，用于产生投影图像同步驱动信号；
光源组件，用于输出非偏振的红、绿、蓝三基色入射光；
光反射单元，包括红色、绿色以及蓝色反光板，用于反射该光源组件射出的红、绿、蓝三基色入射光，其中，该红色、绿色以及蓝色反光板均包括透明的公共电极层、电泳层以及像素电极层，该电泳层位于公共电极层以及该像素电极层之间并分别与之电连接；该电泳层包括若干微腔，每个微腔对应投影图像中的一个像素点；该像素电极层包括若干像素电极，每一像素电极对应一微腔，该微腔中包括悬浮液和悬浮于该悬浮液中的若干反光粒子，该投影图像控制电路根据投影图像中每个像素点的显示颜色产生投影图像同步驱动信号，对该红色、绿色以及蓝色反光板中对应该像素点的像素电极与该公共电极层之间施加一电压，每个像素电极与公共电极层之间电压值的大小根据该投影图像控制电路产生的投影图像同步驱动信号而改变，从而通过像素电极与公共电极层之间电势差的不同控制相应数量的反光粒子移至公共电极层，从而控制该每一反光板中每个像素点对应的微腔的反射程度；
合光器以及投影镜头，该合光器将分别从红色、绿色以及蓝色反光板反射出的三基色反射光合成一束光，并投射到该投影镜头进行成像。
2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光源组件包括光源及色散元件，所述光源发出的非偏振光束经色散元件色散成红色、绿色以及蓝色三基色入射光后分别发射至红色、绿色以及蓝色反光板。
3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该红色反光板、绿色反光板以及蓝色反光板上相同位置的微腔对应该投影图像上的同一像素点，合光器将该红色反光板、绿色反光板以及蓝色反光板相同位置的微腔反射后的光线进行合成形成该投影图像对应像素点的颜色。
4.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光源为LED白光光源，所述色散元件为分光镜。
5.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该红色、绿色以及蓝色反光板还均包括一基板层，像素电极层中的像素电极均设置于该基板层上。
6.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，每个反光板中的透明公共电极层均由导电玻璃制成。
7.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，光源组件射出的入射光照射在该红色、绿色以及蓝色反光板中透明公共电极层的一侧，当该微腔中的全部反光粒子均位于靠近透明公共电极层的一侧时，该微腔的反射程度最大，而当该微腔的反光粒子全部位于像素电极一侧时，该色散元件射出的入射光通过该透明的公共电极层射入该悬浮液中，从而几乎不能被该微腔反射，该微腔的反射程度最小。
8.一种应用于投影装置中的反光板，其中该投影装置还包括投影图像控制电路、光源组件、合光器以及投影镜头，其特征在于，该反光板包括：
透明公共电极层，电泳层以及像素电极层，该电泳层位于公共电极层之间并分别与之电连接；
该电泳层包括若干以矩阵方式排列的微腔，每一微腔对应一个像素单元，对应投影图像中的一个像素点，其中每个微腔包括悬浮液和悬浮于该悬浮液中的若干带电反光粒子；
该像素电极层包括若干以矩阵方式排列的像素电极，每个像素电极对应一微腔，该投影图像控制电路根据投影图像中每个像素点的显示颜色产生投影图像同步驱动信号，对该红色、绿色以及蓝色反光板中对应该像素点的像素电极与该公共电极层之间施加一电压，每个像素电极与公共电极层之间电压值的大小根据该投影图像控制电路产生的投影图像同步驱动信号而改变，从而通过像素电极与公共电极层之间电势差的不同控制相应数量的反光粒子移至公共电极层；光源组件射出的入射光照射在该红色、绿色以及蓝色反光板中透明公共电极层的一侧，当该微腔中的全部反光粒子均位于靠近透明公共电极层的一侧时，该微腔的反射程度最大，而当该微腔的反光粒子全部位于像素电极一侧时，该色散元件射出的入射光通过该透明的公共电极层射入该悬浮液中，从而几乎不能被该微腔反射，该微腔的反射程度最小。
9.如权利要求8所述的反光板，其特征在于，该透明公共电极由导电玻璃制成。
10.如权利要求8所述的反光板，其特征在于，该红色、绿色以及蓝色反光板还均包括一基板层，该像素电极层中的若干像素电极均设置于该基板层上。
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