CN110178081B - 投影模块和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种投影模块和电子设备。该投影模块包括：投影芯片(301)，所述投影芯片上具有微型半导体发光器件；以及投影透镜单元(302)，其中，所述微型半导体发光器件产生投影光以创建投影图像，并且所述投影透镜单元接收所述投影图像并将其投影到投影表面。根据本发明的实施例，可以减小投影模块的尺寸。

Description

投影模块和电子设备
技术领域
本发明涉及投影显示技术领域，更具体地涉及一种投影模块和包括该投影模块的电子设备。
背景技术
数字光处理(DLP)是基于使用数字微镜装置的光学微机电技术的显示装置。DLP用在多种显示应用中，从传统静态显示器到交互式显示器，还包括医疗、安全和工业用途的非传统嵌入式应用。
在DLP投影仪中，光由反射镜装置反射并投射到显示屏(投影表面)。图像由布置在半导体芯片上的矩阵中的微小反射镜创建，该微小反射镜被称为数字微镜装置(DMD)。这些反射镜是几微米的。每个反射镜代表投影图像中的一个或多个像素。这些反射镜可以独自地快速旋转，以反射光使其通过透镜或将光反射至热沉(sink)。在这两个方位(基本上通过开启和关闭装置)之间快速翻转反射镜以产生灰度，灰度由导通时间与关断时间的比率控制。
DLP系统包括光源、DMD装置、用于集成、对准和投射光束的光学组件、DLP控制器、光源驱动器和热沉。
图1示出了DLP投影仪的示意图。如图1所示，DLP投影仪包括光源单元101、DMD装置102、反射器103和投影透镜单元104。光源单元101可以包括红色、蓝色和绿色光源。由光源101产生的光被反射器103反射到DMD装置102。DMD装置102将输入的光调制成投影图像。投影图像穿过反射器103并被投射在形成有显示图像的投影表面105上。
图2示出了DMD装置202的示意图。如图2所示，在DMD装置202上形成有多个微镜203。它们是微机电装置，并且可以在控制信号的控制下旋转。
因此，要在本领域中提出一种用于投影仪的新方案，以解决现有技术中的至少一个技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于投影仪的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种投影模块，该投影模块包括：投影芯片，该投影芯片上具有微型半导体发光器件；以及投影透镜单元，其中，所述微型半导体发光器件产生投影光以创建投影图像，并且所述投影透镜单元接收所述投影图像并将其投影到投影表面。
另选地或可选地，所述微型半导体发光器件是微发光二极管和微型激光二极管中的至少一种。
另选地或可选地，所述微型半导体发光器件包括红光微型半导体发光器件、绿光微型半导体发光器件和蓝光微型半导体发光器件。
另选地或可选地，所述投影芯片是可移动的，以便以线扫描方式形成所述投影图像。
另选地或可选地，所述投影芯片的所述微型半导体发光器件是可移动的，以便以线扫描方式形成所述投影图像。
另选地或可选地，所述投影透镜单元与所述投影芯片集成在一起并包括多个微型投影透镜子单元，并且每个微型投影透镜子单元形成在一个微型半导体发光器件的顶部。
另选地或可选地，所述微型半导体发光器件包括：形成红色投影子图像的红光微型半导体发光器件的第一阵列，形成绿色投影子图像的绿光微型半导体发光器件的第二阵列，形成蓝色投影子图像的蓝光微型半导体发光器件的第三阵列；并且所述投影透镜单元将所述红色投影子图像、所述绿色投影子图像和所述蓝色投影子图像组合成一个图像。
另选地或可选地，所述微型半导体发光器件包括：形成红色投影子图像的红光微型半导体发光器件的第一阵列，形成绿色投影子图像的绿色光微型半导体发光器件的第二阵列，形成蓝色投影子图像的蓝光微型半导体发光器件的第三阵列；并且所述第一阵列、所述第二阵列和所述第三阵列是可移动的，以将所述红色投影子图像、所述绿色投影子图像和所述蓝色投影子图像依次发射到所述投影透镜单元，从而形成一个图像。
根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据本发明的投影模块的电子设备，其中，所述电子设备是智能电话和可佩戴装置之一。
另选地或可选地，该电子设备还包括相机，其用于捕获对于所述投影模块所投射出的所述投影图像的动作，并且所述电子设备处理由所述相机所捕获的动作，以用于交互式应用，并且，所述电子设备使用此动作作为控制信号。
根据本发明的实施例，可以减小投影模块的尺寸。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是现有技术中的DLP投影仪的示意图。
图2是DMD装置的示意图。
图3是根据本发明的实施例的投影模块的示意图。
图4是根据本发明的实施例在投影芯片上的微型半导体发光器件的布置的示意图。
图5是根据本发明的另一实施例在投影芯片上的微型半导体发光器件的布置的示意图。
图6是根据本发明的另一实施例的具有微型投影透镜子单元的微型半导体发光器件的示意图。
图7是根据本发明的另一实施例的投影模块的示意图。
图8是根据本发明的另一实施例在投影芯片上的微型半导体发光器件阵列的布置的示意图。
图9是根据本发明的实施例的电子设备的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
下面将参照附图描述根据本发明的实施例和例子。
图3示出了根据本发明的实施例的投影模块的示意图。
如图3所示，投影模块包括投影芯片301和投影透镜单元302。
投影芯片301上具有微型半导体发光器件。微型半导体发光器件产生投影光以创建投影图像。例如，微型半导体发光器件可以是微发光二极管和微型激光二极管中的至少一种。投影芯片301可以形成在单个基板上，也可以包括若干个基板。
投影透镜单元302接收来自于投影芯片的投影图像，并将其投影到投影表面303。投影表面303上将形成显示图像。
图4示出了根据本发明的实施例在投影芯片上的微型半导体发光器件的布置的示意图。
如图4所示，投影芯片401包括多个微型半导体发光器件，多个该微型半导体发光器件中包括红光微型半导体发光器件404r、绿光微型半导体发光器件404g和蓝光微型半导体发光器件404b。
例如，如图4所示，这些微型半导体发光器件可以分为多个像素，每个像素均包括红光微型半导体发光器件404r、绿光微型半导体发光器件404g和蓝光微型半导体发光器件404b。
例如，这些微型半导体发光器件是微发光二极管(微型LED)。这些微型LED被制造在AM-TFT(有源矩阵薄膜晶体管)背板或PM-TFT(无源矩阵薄膜晶体管)背板上。背板可以由半导体衬底或玻璃衬底制成。
图5示出了根据本发明的另一实施例在投影芯片上的微型半导体发光器件的布置的示意图。
如图5所示，投影芯片501可以仅包含几个像素，例如一个或多个像素。在本实施例中，投影模块能够以线扫描方式形成投影图像。也就是说，微型半导体发光器件的像素小于投影图像的像素，并且投影图像是通过二维地旋转微型半导体发光器件而形成的，以便以线扫描方式投影光束，以及在短时间内扫描图像。
例如，投影芯片501可以在二维空间中旋转，以便以线扫描方式形成投影图像。在这点上，可以使用微致动器(未示出)来旋转投影芯片501。
在另一示例中，投影芯片501的微型半导体发光器件可以旋转，以便以线扫描方式形成投影图像。这里，微型半导体发光器件可以是微机电系统，并且可以在控制信号的控制下致动，以扫描图像。
通过使用线扫描方式，可以减小投影模块的尺寸，并且可以降低微型半导体发光器件的数量。
图6是根据本发明的另一实施例的具有微型投影透镜子单元的微型半导体发光器件的示意图。
在本实施例中，投影透镜单元可以与投影芯片集成在一起。投影透镜单元包括多个微型投影透镜子单元602。如图6所示，每个微型投影透镜子单元602形成在一个微型半导体发光器件604的顶部。发光装置604形成在背板605上。
以这种方式，可以提高投影模块的集成度。
可选地，可以进一步降低投影模块的尺寸。
可选地，半导体发光器件由于微型投影透镜子单元602可以随着发光装置604的移动而移动，在图5的实施例中使用图6的微型半导体发光器件是有利的。
在本发明的另一实施例中，不同颜色的微型半导体发光器件形成在不同的衬底上。
图7示出了根据本发明的另一实施例的投影模块的示意图。
如图7所示，投影芯片701包括多个微型半导体发光器件。微型半导体发光器件包括形成红色投影子图像的红光微型半导体发光器件的第一阵列704r，形成绿色投影子图像的绿光微型半导体发光器件的第二阵列704g，以及形成蓝色投影子图像的蓝光微型半导体发光器件的第三阵列704b。
如图7所示，投影透镜单元702可以将红色、绿色和蓝色投影子图像组合成一个图像。例如，投影透镜单元702包括反射单元706，反射单元706调整来自第一阵列704r、第二阵列704g和第三阵列704b的光的光路，并将它们组合成一个光束。反射单元706将组合光束引导至透镜，以用于投影。
图8示出了根据本发明的另一实施例在投影芯片上的微型半导体发光器件阵列的布置的示意图。
如图8所示，投影芯片801包括多个微型半导体发光器件。微型半导体发光器件包括形成红色投影子图像的红光微型半导体发光器件的第一阵列804r，形成绿色投影子图像的绿光微型半导体发光器件的第二阵列804g以及形成蓝色投影子图像的蓝光微型半导体发光器件的第三阵列804b。
第一阵列804r、第二阵列804g和第三阵列804b是可移动的，从而依次将红色、绿色和蓝色投影子图像发射到投影透镜单元(未示出)，以形成一个图像。例如，投影芯片801可以旋转，因此第一阵列804r、第二阵列804g和第三阵列804b可以按顺序放置在预定的投影位置处。预定投影位置可以是投影透镜单元来接收投影图像的位置，并且预定投影位置可以将投影图像投射到投影表面。
不同颜色的单独阵列的布置将有利于微型半导体发光器件阵列的制造。例如，其将简化不同颜色的微型半导体发光器件阵列从生长衬底到接收衬底(背板)的传输。
另选地，这种布置将减少在后的传输对其先前传输的影响。例如，通常，将执行三次传输以将红色、绿色和蓝色发光装置阵列传输到背板上。如果在传输红色装置阵列之后执行绿色装置阵列的传输，则会损坏已经放置在背板上的红色装置。通过单独阵列的布置，这种影响将减小。
图9是根据本发明的实施例的电子设备的示意图。
例如，图9示出了电子设备900的背面图。如图9所示，电子设备900包括根据上述任一个实施例中的投影模块908。电子设备900可以是智能电话和可佩戴装置之一。可佩戴装置可以是智能手表或智能手环。
在一个示例中，电子设备900还可以包括相机907。相机907可以用于捕获对于投影模块908所投射出的投影图像的动作。相机907和投影模块908可以构成用于电子设备900的品质控制装置。电子设备900可以将由相机907捕获的动作作为控制信号来处理。
在现有技术中，DLP投影仪利用数字反射镜装置作为反射器，将来自光源的发射光投射到显示屏上。通常，pico DLP投影系统的尺寸为几厘米。因此，实际上难以将DLP系统嵌入到小型电子设备中，诸如智能手机，或者包括智能手表或智能手环的可佩戴设备。
此外，在DLP投影仪中，来自光源的光被反射镜反射到显示屏上，其中不需要的光被反射至热沉。反射至热沉的光对投影没有贡献，但消耗能量。它产生能量消耗。
此外，更高质量的投影图像需要更高功率的光源以及更大的热沉，这将阻碍装置尺寸的减小。
此外，DLP投影像素的响应时间为几微秒，其比其它投影系统的响应时间更长，诸如硅基液晶(LCoS)投影系统。相对较长的响应时间将损害投影图像的质量。
另选地或可选地，与现有技术的DLP投影模块相比，根据本发明的实施例的投影模块使用投影芯片来代替光源和DMD设备。因此，可以节省DLP模块中的光源，以及来集成并对准R/G/B光束的光学部件的空间。这减小了投影模块的尺寸。
另选地或可选地，投影模块的收缩对于，在诸如智能电话、可佩戴装置等小型设备中，嵌入投影模块是重要的。
另选地或可选地，与现有技术的DLP投影模块相比，在根据本发明的实施例的投影模块中，像素的响应时间可以从几微秒被减少到几纳秒。这提高了投影图像的质量。
另选地或可选地，与现有技术的DLP投影模块相比，投影图像中不需要的光可以通过关闭微型半导体发光器件而被消除，而不是将其投影到热沉。这减少了投影模块的能量浪费。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。

Claims (8)

1.一种投影模块，该投影模块包括：
投影芯片，所述投影芯片上具有微型半导体发光器件；以及
投影透镜单元，
其中，所述投影芯片或所述微型半导体发光器件是能移动的，并且所述微型半导体发光器件产生投影光而以线扫描方式创建投影图像，并且所述投影透镜单元接收所述投影图像并将其投影到投影表面。
2.根据权利要求1所述的投影模块，其中，所述微型半导体发光器件是微发光二极管和微型激光二极管中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的投影模块，其中，所述微型半导体发光器件包括红光微型半导体发光器件、绿光微型半导体发光器件和蓝光微型半导体发光器件。
4.根据权利要求1所述的投影模块，其中，所述投影透镜单元与所述投影芯片集成在一起并包括多个微型投影透镜子单元，并且每个微型投影透镜子单元形成在一个微型半导体发光器件的顶部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的投影模块，其中，所述微型半导体发光器件包括：形成红色投影子图像的红光微型半导体发光器件的第一阵列，形成绿色投影子图像的绿光微型半导体发光器件的第二阵列；形成蓝色投影子图像的蓝光微型半导体发光器件的第三阵列；并且所述投影透镜单元将所述红色投影子图像、所述绿色投影子图像和所述蓝色投影子图像组合成一个图像。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的投影模块，其中，所述微型半导体发光器件包括：形成红色投影子图像的红光微型半导体发光器件的第一阵列、形成绿色投影子图像的绿光微型半导体发光器件的第二阵列、形成蓝色投影子图像的蓝光微型半导体发光器件的第三阵列，并且所述第一阵列、所述第二阵列和所述第三阵列是可移动的，以将所述红色投影子图像、所述绿色投影子图像和所述蓝色投影子图像依次发射到所述投影透镜单元，从而形成一个图像。
7.一种电子设备，包括根据权利要求1至6中任一项所述的投影模块，其中，所述电子设备是智能电话和可佩戴装置之一。
8.根据权利要求7所述的电子设备，还包括相机，其用于捕获对于所述投影模块所投射出的所述投影图像的动作，并且所述电子设备处理由所述相机捕获的动作，以用于交互式应用。
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