CN111385552B - 投影仪 - Google Patents

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Abstract

提供投影仪,该投影仪能够实现小型化。投影仪具有:激光光源;光调制元件,其根据图像信息对从所述激光光源射出的光进行调制;以及光透过部件,其设置在所述激光光源与所述光调制元件之间的光路上,使从所述激光光源射出的光透过,所述激光光源和所述光调制元件与所述光透过部件接合,所述激光光源具有:基板;以及层叠体,其设置于所述基板,具有发出光的发光层,所述层叠体构成如下的光子晶体构造体:将所述发光层发出的光封闭在所述基板的面内方向上而使该光沿所述基板的法线方向射出。

Description

投影仪
技术领域
本发明涉及投影仪。
背景技术
如下所述的投影仪被实用化起来,该投影仪利用从光源射出的光对液晶光阀等光调制元件进行照明,将由光调制元件形成的图像光投射到屏幕等来进行显示。
例如在专利文献1中记载了使由半导体激光器构成的LD(Laser Diode:激光二极管)阵列射出的光入射到透过型液晶面板的投影仪。
专利文献1:国际公开第99/49358号
但是,在专利文献1记载的投影仪中,由于从LD阵列射出的光会发散,因此在LD阵列与透过型液晶面板之间设置有用于使从LD阵列射出的光平行的透镜阵列。由于透镜阵列必须与LD阵列和透过型液晶面板分开设置,因此在专利文献1记载的投影仪难以实现小型化。
发明内容
本发明的投影仪的一个方式具有:
激光光源;
光调制元件,其根据图像信息对从所述激光光源射出的光进行调制;以及
光透过部件,其设置在所述激光光源与所述光调制元件之间的光路上,使从所述激光光源射出的光透过,
所述激光光源和所述光调制元件与所述光透过部件接合,
所述激光光源具有:
基板;以及
层叠体,其设置于所述基板,具有发出光的发光层,
所述层叠体构成如下的光子晶体构造体:将所述发光层发出的光封闭在所述基板的面内方向上,并且使封闭的光在所述基板的面内方向上共振,沿所述基板的法线方向射出。
所述投影仪的一个方式也可以是,
所述光透过部件是对所述激光光源的热进行散热的散热板。
所述投影仪的一个方式也可以是,
所述光透过部件是偏振元件。
所述投影仪的一个方式也可以是,
所述光透过部件是偏振分离元件。
所述投影仪的一个方式也可以是,
所述光透过部件是全反射棱镜。
本发明的投影仪的一个方式具有:
激光光源;以及
光调制元件,其根据图像信息对从所述激光光源射出的光进行调制,
所述激光光源和所述光调制元件彼此接合,
所述激光光源具有:
基板;以及
层叠体,其设置于所述基板,具有发出光的发光层,
所述层叠体构成如下的光子晶体构造体:将所述发光层发出的光封闭在所述基板的面内方向上,并且使封闭的光在所述基板的面内方向上共振,沿所述基板的法线方向射出。
本发明的投影仪的一个方式具有:
激光光源;
光调制元件,其根据图像信息对从所述激光光源射出的光进行调制;以及
散热板,其设置在所述激光光源与所述光调制元件之间,对所述激光光源的热进行散热,
所述激光光源和所述光调制元件与所述散热板接合,
在所述散热板设置有供从所述激光光源射出的光通过的贯通孔,
所述激光光源具有:
基板;以及
层叠体,其设置于所述基板,具有发出光的发光层,
所述层叠体构成如下的光子晶体构造体:将所述发光层发出的光封闭在所述基板的面内方向上,并且使封闭的光在所述基板的面内方向上共振,沿所述基板的法线方向射出。
附图说明
图1是示意性地示出第1实施方式的投影仪的图。
图2是示意性地示出第1实施方式的投影仪的显示装置的图。
图3是示意性地示出第1实施方式的投影仪的光调制元件的图。
图4是示意性地示出第1实施方式的投影仪的激光光源的图。
图5是示意性地示出第1实施方式的第1变形例的投影仪的显示装置的图。
图6是示意性地示出第1实施方式的第2变形例的投影仪的显示装置的图。
图7是示意性地示出第1实施方式的第3变形例的投影仪的显示装置的图。
图8是示意性地示出第1实施方式的第4变形例的投影仪的显示装置的图。
图9是示意性地示出第1实施方式的第4变形例的投影仪的光调制元件的图。
图10是示意性地示出第1实施方式的第5变形例的投影仪的激光光源的图。
图11是示意性地示出第2实施方式的投影仪的图。
图12是示意性地示出第2实施方式的投影仪的显示装置的图。
图13是示意性地示出第3实施方式的投影仪的图。
图14是示意性地示出第3实施方式的投影仪的激光光源的图。
图15是示意性地示出第3实施方式的变形例的投影仪的图。
标号说明
10R、10G、10B:显示装置;20:偏振元件;30:色光合成棱镜;40:投射透镜;100、100R、100G、100B:激光光源;100a:发光部;102:基板;103:层叠体;104:反射层;106:缓冲层;108:光子晶体构造体;110:柱状部;111:间隙;112:半导体层;113:锥部;114:发光层;116:半导体层;118:光传播层;120:半导体层;122:第1电极;124:第2电极;126:布线;128:掩模层;150:散热片;200:光调制元件;200a:显示区域;202:对置基板;204:TFT基板;206:防尘基板;300:光透过部件;302:第1面;304:第2面;310:粘接剂;330:散热板;332:偏振元件;334:粘接剂;340:偏振分离膜;350:色光合成棱镜;352:全反射棱镜;352a:第1棱镜;352b:第2棱镜;353:隔离件;354:粘接剂;400:散热板;402:第1面;404:第2面;410:贯通孔;1000、1100、1200、1300、1400、1500、2000、3000、3100:投影仪。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的优选的实施方式进行详细说明。另外,以下说明的实施方式并非不合理地限定权利要求书中记载的本发明的内容。另外,以下说明的结构不一定全部都是本发明的必要的构成要素。
1.第1实施方式
1.1.投影仪
首先,参照附图对第1实施方式的投影仪进行说明。图1是示意性地示出第1实施方式的投影仪1000的图。
如图1所示,例如,投影仪1000具有显示装置10R、10G、10B、偏振元件20、色光合成棱镜30以及投射透镜40。这里,图2是示意性地示出显示装置10R的图。
如图2所示,例如,显示装置10R具有激光光源100、光调制元件200以及光透过部件300。另外,为了方便说明,在图2中,简化了激光光源100来进行图示。
激光光源100射出激光。激光光源100射出红色光。在图示的例子中,散热片150与激光光源100连接。散热片150对激光光源100产生的热进行散热。由此,能够提高激光光源100的发光效率。
光调制元件200根据图像信息对从激光光源100射出的光进行调制。光调制元件200例如是使从激光光源100射出的光透过的透过型的液晶光阀。投影仪1000是LCD(liquidcrystal display:液晶显示器)投影仪。这里,图3是示意性地示出光调制元件200的图,是从激光光源100射出的光的入射侧观察光调制元件200的图。
如图2和图3所示,例如,光调制元件200构成为包含对置基板202、TFT(Thin FilmTransistor:薄膜晶体管)基板204以及防尘基板206,虽然未图示,但在对置基板202与TFT基板204之间存在具有光调制作用的液晶层。在图3所示的例子中,光调制元件200具有位于中央部的矩形状的显示区域200a,对入射到显示区域200a的光进行调制而形成图像光。
如图2所示,光透过部件300设置在从激光光源100射出的光的、在激光光源100与光调制元件200之间的光路上。在图示的例子中,光透过部件300设置在激光光源100与光调制元件200之间。激光光源100和光调制元件200与光透过部件300接合在一起。
这里,“接合”包括通过粘接剂进行接合的情况和通过界面接合进行接合的情况。即,“激光光源100和光调制元件200与光透过部件300接合在一起”包括激光光源100和光调制元件200通过粘接剂与光透过部件300接合的情况、以及激光光源100和光调制元件200通过界面接合与光透过部件300接合的情况。“界面接合”是指,使界面为平滑且干净的状态并使界面与界面接触,原子横穿所接触的界面并扩散而进行接合。
在图示的例子中,激光光源100和光调制元件200通过粘接剂310与光透过部件300接合。粘接剂310使从激光光源100射出的光透过。优选粘接剂310的折射率接近与激光光源100的粘接剂310接触的部件的折射率、与光调制元件200的粘接剂310接触的部件的折射率以及与光透过部件300的粘接剂310接触的部件的折射率。由此,能够减少在粘接剂310与粘接剂310所接触的部件的界面处产生的光损失。作为粘接剂310,例如,可以使用环氧系粘接剂(折射率为1.55~1.65左右)、硅酮系粘接剂(折射率为1.40~1.47左右)。
在粘接剂310中也可以包含金属填料。由此,能够提高粘接剂310的热传导率,从而能够使由激光光源100产生的热高效地散热。另外,使激光光源100与光透过部件300接合的粘接剂310和使光调制元件200与光透过部件300接合的粘接剂310可以是同种粘接剂,也可以是不同种的粘接剂。
光透过部件300具有第1面302和第2面304。激光光源100与第1面302接合。具体来说,后述的图4所示的激光光源100的第2电极124与第1面302接合。如图2所示,光调制元件200与第2面304接合。具体来说,光调制元件200的对置基板202与第2面304接合。在图示的例子中,第1面302和第2面304彼此朝向相反的方向。
光透过部件300例如是偏振元件。偏振元件对从激光光源100射出的光的偏振方向进行调整。具体来说,偏振元件是仅使特定方向的直线偏振光透过的光学元件。因此,在从激光光源100射出的光具有偏振性的情况下,优选以该射出光的偏振光轴与偏振元件的透过轴一致的方式配置偏振元件。通过偏振元件,能够使从激光光源100射出的光的偏振方向一致。作为偏振元件,例如,可以使用线栅偏振片等无机类型的偏振元件、使用了拉伸取向薄膜的薄膜偏振片等有机类型的偏振元件等。在为树脂薄膜基底的偏振片的情况下,可以直接使用,但在使用粘贴在蓝宝石或玻璃等基板上的偏振片时,能够牢固且稳定地将激光光源100和光调制元件200固定。另外,当考虑到耐热性、耐光性时,优选无机类型的偏振元件。
图1所示的显示装置10G、10B与显示装置10R同样,具有激光光源100、光调制元件200以及光透过部件300。其中,显示装置10G的激光光源100射出绿色光。另外,显示装置10B的激光光源100射出蓝色光。
如图1所示,偏振元件20设置在显示装置10R与色光合成棱镜30之间、显示装置10G与色光合成棱镜30之间、以及显示装置10B与色光合成棱镜30之间。偏振元件20相对于从显示装置10R、10G、10B射出的光起到检光器的作用。从偏振元件20射出的光入射到色光合成棱镜30。
色光合成棱镜30对从显示装置10R射出的光、从显示装置10G射出的光以及从显示装置10B射出的光进行合成。色光合成棱镜30例如是将4个直角棱镜贴合起来而形成的,是在其内表面呈十字状地配置有反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜而成的十字分色棱镜。
投射透镜40将由色光合成棱镜30合成的光投射到未图示的屏幕上。在屏幕上显示被放大后的图像。
接着,对激光光源100的结构进行说明。图4是示意性地示出激光光源100的剖视图。如图4所示,例如,激光光源100具有基板102、设置于基板102的层叠体103、第1电极122、第2电极124以及布线126。层叠体103具有反射层104、缓冲层106、光子晶体构造体108以及半导体层120。
基板102例如是Si基板、GaN基板、蓝宝石基板等。
反射层104设置在基板102上。反射层104例如是DBR(distribution Braggreflector:分布布拉格反射)层。反射层104例如是使AlGaN层和GaN层交替层叠而成的层、使AlInN层和GaN层交替层叠而成的层等。反射层104使在光子晶体构造体108的柱状部110的发光层114中产生的光朝向第2电极124侧反射。
另外,“上”是指在柱状部110的半导体层112与发光层114的层叠方向(以下,也简称为“层叠方向”)上,从发光层114观察时远离基板102的方向,“下”是指在层叠方向上从发光层114观察时接近基板102的方向。
缓冲层106设置在反射层104上。缓冲层106是由半导体构成的层,例如是掺杂有Si的n型的GaN层等。在图示的例子中,在缓冲层106上设置有用于使柱状部110生长的掩模层128。掩模层128例如是氧化硅层、氮化硅层等。
光子晶体构造体108设置在缓冲层106上。光子晶体构造体108具有柱状部110和光传播层118。层叠体103构成了光子晶体构造体108。在图示的例子中,层叠体103的柱状部110和光传播层118构成了光子晶体构造体108。
光子晶体构造体108能够表现出光子晶体的效应,将光子晶体构造体108的发光层114发出的光封闭在基板102的面内方向上,使该光沿基板102的法线方向射出。这里,“基板102的面内方向”是指与层叠方向垂直的方向。“基板102的法线方向”是指层叠方向。激光光源100是具有光子晶体构造体108的光子晶体激光器。
柱状部110设置在缓冲层106上。柱状部110的平面形状是正六边形等多边形、圆等。柱状部110的径例如是nm级,具体来说是10nm以上且500nm以下。柱状部110的层叠方向的大小例如是0.1μm以上且5μm以下。
另外,在柱状部110的平面形状为圆的情况下“径”是指直径,在柱状部110的平面形状为多边形的情况下,“径”是指将该多边形包含在内部的最小的圆即最小包含圆的直径。另外,“平面形状”是指从层叠方向观察时的形状。
柱状部110设置有多个。相邻的柱状部110的间隔例如是1nm以上且500nm以下。柱状部110在规定的方向上按照规定的间距周期性地配置。多个柱状部110在从层叠方向观察时例如配置成三角格子状、四角格子状等。
柱状部110具有半导体层112、发光层114以及半导体层116。
半导体层112设置在缓冲层106上。半导体层112例如是掺杂有Si的n型的GaN层。
发光层114设置在半导体层112上。发光层114设置在半导体层112与半导体层116之间。发光层114例如具有由GaN层和InGaN层构成的量子阱构造。发光层114是能够通过注入电流而发光的层。
半导体层116设置在发光层114上。半导体层116是导电型与半导体层112不同的层。半导体层116例如是掺杂有Mg的p型的GaN层。半导体层112、116是具有将光封闭在发光层114中的功能的包层。
光传播层118设置在相邻的柱状部110之间。在图示的例子中,光传播层118设置在掩模层128上。光传播层118的折射率例如比发光层114的折射率低。光传播层118例如是氧化硅层、氧化铝层、氧化钛层等。由发光层114产生的光能够在光传播层118中传播。
在激光光源100中,通过p型的半导体层116、未掺杂杂质的发光层114以及n型的半导体层112来构成pin二极管。半导体层112、116是带隙比发光层114大的层。在激光光源100中,当在第1电极122与第2电极124之间施加pin二极管的正向偏置电压而注入电流时,在发光层114中发生电子与空穴的复合。通过该复合来发光。在发光层114中产生的光借助半导体层112、116而沿基板102的面内方向穿过光传播层118进行传播,通过光子晶体构造体108的光子晶体的效应而形成驻波,并封闭在基板102的面内方向上。被封闭的光在发光层114中受到增益而进行激光振荡。即,在发光层114中产生的光通过光子晶体构造体108在基板102的面内方向上共振,从而进行激光振荡。然后,+1次衍射光和-1次衍射光作为激光在层叠方向上行进。
在层叠方向上行进的激光中的朝向反射层104侧的激光被反射层104反射而朝向第2电极124侧。由此,激光光源100能够从第2电极124侧射出光。
从激光光源100射出的光的放射角小于2°,例如比端面型的半导体激光器、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直腔面发射激光器)小。此外,例如即使在1个柱状部110上存在缺陷,由于在与层叠方向垂直的方向上形成驻波,所以能够弥补该缺陷而射出强度的均匀性高的光。
半导体层120设置在光子晶体构造体108上。半导体层120例如是掺杂有Mg的p型的GaN层。
第1电极122设置在缓冲层106上。缓冲层106可以与第1电极122欧姆接触。在图示的例子中,第1电极122经由缓冲层106与半导体层112电连接。第1电极122是用于向发光层114注入电流的一个电极。作为第1电极122,例如,使用从缓冲层106侧起按照Ti层、Al层、Au层的顺序层叠而成的电极等。
第2电极124设置在半导体层120上。半导体层120可以与第2电极124欧姆接触。第2电极124与半导体层116电连接。在图示的例子中,第2电极124经由半导体层120与半导体层116电连接。第2电极124是用于向发光层114注入电流的另一个电极。作为第2电极124,例如,使用ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)。
布线126与第2电极124连接。布线126与缓冲层106电分离。布线126的材质例如是铜、铝、金等。
另外,如上所述,对InGaN系的发光层114进行了说明,但作为发光层114,根据射出的光的波长,可以使用能够通过注入电流而发光的任何材料系。例如,可以使用AlGaN系、AlGaAs系、InGaAs系、InGaAsP系、InP系、GaP系、AlGaP系等半导体材料。另外,根据射出的光的波长,也可以变更柱状部110的大小或排列的间距。
另外,如上所述,光子晶体构造体108具有周期性设置的柱状部110,但为了表现光子晶体效应,也可以具有周期性设置的孔部。
这里,如图2所示,在从激光光源100射出的光的行进方向观察时,激光光源100的发光部100a的形状与光调制元件200的显示区域200a的形状可以大致相同。发光部100a的形状与显示区域200a的形状也可以相同。发光部100a的大小与显示区域200a的大小可以大致相同。发光部100a的大小与显示区域200a的大小也可以相同。另外,发光部100a是发光的部分,在激光光源100是具备具有发光层114的柱状部110的光子晶体激光器的情况下,发光部100a是光子晶体构造体108。另外,“光的行进方向”是层叠方向。
接着,对激光光源100的制造方法进行说明。
如图4所示,在基板102上使反射层104和缓冲层106按照该顺序外延生长。作为外延生长的方法,例如,列举了MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:金属氧化物化学气相沉积)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy:分子束外延)法等。
接着,通过MOCVD法或MBE法等在缓冲层106上形成掩模层128。接着,以掩模层128为掩模,在缓冲层106上使半导体层112、发光层114以及半导体层116按照该顺序外延生长。作为外延生长的方法,例如列举了MOCVD法、MBE法等。通过本工序,能够形成柱状部110。接着,通过旋涂法等,在相邻的柱状部110之间形成光传播层118。通过本工序,能够形成光子晶体构造体108。
接着,例如通过MOCVD法或MBE法等,在柱状部110和光传播层118上形成半导体层120。
接着,例如通过真空蒸镀法等,形成第1电极122和第2电极124。接着,例如通过溅射法或电镀法等,形成布线126。
通过以上的工序,能够形成激光光源100。
投影仪1000例如具有以下的特征。
在投影仪1000中,使从激光光源100射出的光透过的光透过部件300设置在激光光源100与光调制元件200之间的光路上,激光光源100和光调制元件200与光透过部件300接合在一起。因此,在投影仪1000中,相比于激光光源与光透过部件分离且光调制元件与光透过部件分离的情况,能够缩小激光光源100与光调制元件200之间的距离,能够实现小型化。此外,能够实现轻量化。在投影仪1000中,层叠体103构成将发光层114发出的光封闭在基板102的面内方向上而使该光沿基板102的法线方向射出的光子晶体构造体108,因此如上述那样,从激光光源100射出的光的放射角小,强度的均匀性高。因此,由于可以不设置用于使射出的光平行的准直透镜、用于提高强度的均匀性的复眼透镜,因此能够使激光光源100和光调制元件200与光透过部件300接合。
此外,在投影仪1000中,由于可以不设置复眼透镜等透镜阵列,所以能够高效地对光调制元件200进行照明。在设置了透镜阵列的情况下,考虑到透镜的形状误差、透镜中产生的光学像差以及透镜阵列的配置误差,通常利用具有比光调制元件的显示区域大的截面尺寸的光对光调制元件进行照明。在该情况下,由于产生入射到光调制元件的显示区域外的光,所以光的利用效率差。在投影仪1000中,能够将激光光源100和光调制元件200接近配置,另外,由于可以不设置透镜阵列,所以能够使发光部100a的大小接近显示区域200a的大小,能够高效地对光调制元件200进行照明。其结果是,能够实现高亮度化。另外,能够实现小型化。
此外,在投影仪1000中,由于激光光源100和光调制元件200与光透过部件300接合在一起,因此激光光源100和光调制元件200的对位精度高。
在投影仪1000中,设置在激光光源100与光调制元件200之间的光路上的光透过部件300是偏振元件。由于在激光光源100与光调制元件200之间未设置透镜阵列等透镜,所以能够实现小型化,另外,能够对从激光光源100射出的光的偏振方向和偏振度进行调整。
另外,虽然未图示,但光透过部件300例如也可以是将椭圆偏振光转换为直线偏振光等的相位补偿元件,还可以具有相位补偿元件和偏振元件这两者。
1.2.变形例
1.2.1.第1变形例
接着,参照附图对第1实施方式的第1变形例的投影仪1100进行说明。图5是示意性地示出第1实施方式的第1变形例的投影仪1100的显示装置10R的图。
以下,对第1实施方式的第1变形例的投影仪1100与上述第1实施方式的投影仪1000的例子不同的点进行说明,对同样的点省略说明。该情况在后述的第1实施方式的第2~第5变形例中同样。
在上述投影仪1000中,如图2所示,激光光源100和光调制元件200与设置在激光光源100与光调制元件200之间的光路上的光透过部件300接合在一起。
与此相对,在投影仪1100中,如图5所示,激光光源100和光调制元件200彼此接合。在图示的例子中,激光光源100和光调制元件200通过界面接合来彼此接合。另外,虽然未图示,但激光光源100和光调制元件200也可以通过粘接剂进行接合。
在投影仪1100中,激光光源100和光调制元件200彼此接合。因此,例如,相比于在激光光源100与光调制元件200之间设置有偏振元件等光学部件的情况,能够实现小型化。进而,由于激光光源100与光调制元件200之间的距离减小,因此从激光光源100射出的光在入射到光调制元件200的液晶层的阶段中的扩散进一步减小,能够高效地对光调制元件200进行照明。另外,在从激光光源100射出的光具有高偏振度(直线偏振度)的情况下,也可以在光调制元件200的入射侧不配置偏振元件。因此,在这样的情况下,本结构是优选的。
另外,光调制元件200也可以是在内部具有偏振元件的所谓的内嵌式透过型液晶光阀。在该情况下,偏振元件优选无机类型的偏振元件。
1.2.2.第2变形例
接着,参照附图对第1实施方式的第2变形例的投影仪1200进行说明。图6是示意性地示出第1实施方式的第2变形例的投影仪1200的显示装置10R的图。
在上述投影仪1000中,如图2所示,光透过部件300是偏振元件。
与此相对,在投影仪1200中,如图6所示,光透过部件300是散热板。散热板对激光光源100产生的热进行散热。散热板的热传导率比与第2面304接合的部件的热传导率高。具体来说,散热板的热传导率比对置基板202的热传导率高。散热板的材质例如是蓝宝石。另外,虽然未图示,但散热板可以与散热片150或其他散热片等连接。
优选为,作为散热板的光透过部件300的热膨胀系数接近激光光源100的第2电极124的热膨胀系数以及对置基板202的热膨胀系数。由此,能够减弱因热膨胀系数之差而引起的在激光光源100和光调制元件200中产生的应力。
在投影仪1200中,设置在激光光源100与光调制元件200之间的光路上的光透过部件300是散热板。由于在激光光源100与光调制元件200之间未设置透镜,因此能够实现小型化。进而,能够通过散热板对激光光源100产生的热进行散热,因此能够提高激光光源100的发光效率。
1.2.3.第3变形例
接着,参照附图对第1实施方式的第3变形例的投影仪1300进行说明。图7是示意性地示出第1实施方式的第3变形例的投影仪1300的显示装置10R的图。
在上述投影仪1000中,如图2所示,光透过部件300是偏振元件。
与此相对,在投影仪1300中,如图7所示,光透过部件300具有散热板330和偏振元件332。
散热板330具有第1面302,并且与激光光源100接合。偏振元件332具有第2面304,并且与光调制元件200接合。散热板330和偏振元件332彼此接合。在图示的例子中,光透过部件300具有粘接剂334,散热板330和偏振元件332通过粘接剂334彼此接合。粘接剂334的材质例如与上述粘接剂310相同。
与在上述“1.2.2.第2变形例”中说明的作为光透过部件300的散热板同样地,散热板330对激光光源100产生的热进行散热。与在上述“1.1.投影仪”中说明的作为光透过部件300的偏振元件同样地,偏振元件332对从激光光源100射出的光的偏振方向或偏振度进行调整。
另外,也可以是,光透过部件300在激光光源100侧具有偏振元件332,在光调制元件200侧具有散热板330,但从散热性的观点来看,如图7所示,优选在激光光源100侧具有散热板330。另外,虽然未图示,但散热板330也可以与散热片150或其他散热片等连接。
1.2.4.第4变形例
接着,参照附图对第1实施方式的第4变形例的投影仪1400进行说明。图8是示意性地示出第1实施方式的第4变形例的投影仪1400的显示装置10R的图。图9是示意性地示出第1实施方式的第4变形例的投影仪1400的散热板400的图,是从激光光源100射出的光的行进方向观察的图。
如图2所示,上述投影仪1000具有光透过部件300。与此相对,如图8和图9所示,投影仪1400具有散热板400。
散热板400设置在激光光源100与光调制元件200之间。散热板400对激光光源100产生的热进行散热。激光光源100和光调制元件200与散热板400接合在一起。
散热板400具有第1面402和第2面404。激光光源100与第1面402接合。光调制元件200与第2面404接合。在图示的例子中,第1面402和第2面404彼此朝向相反的方向。
在散热板400设置有使从激光光源100射出的光通过的贯通孔410。在图9所示的例子中,散热板400为框状。在从激光光源100射出的光的行进方向观察时,散热板400也可以接合在激光光源100的除发光部100a以外的区域。
散热板400的材质例如是可伐合金、铜等。或者,作为散热板400,也可以使用激光光源100侧为铜板、光调制元件200侧为可伐合金板的散热板。由于可伐合金的热膨胀率在金属中是室温附近的热膨胀率较小的热膨胀率,接近硬质玻璃、陶瓷的热膨胀率,所以能够减弱因散热板400与对置基板202的热膨胀率之差而引起的应力。另外,铜的热传导率比可伐合金的热传导率高,能够高效地对激光光源100产生的热进行散热。
在投影仪1400中,在散热板400设置有使从激光光源100射出的光通过的贯通孔410。因此,能够抑制散热板400吸收从激光光源100射出的光,并且能够对激光光源100产生的热进行散热。另外,虽然未图示,但散热板400也可以与散热片150或其他散热片等连接。
1.2.5.第5变形例
接着,参照附图对第1实施方式的第5变形例的投影仪1500进行说明。图10是示意性地示出第1实施方式的第5变形例的投影仪1500的激光光源100的剖视图。
在上述投影仪1000的激光光源100中,如图4所示,光子晶体构造体108的柱状部110具有发光层114。
与此相对,在投影仪1500的激光光源100中,如图10所示,柱状部110不具有发光层114。
在投影仪1500中,柱状部110的材质例如是掺杂有Si的n型的GaN。光子晶体构造体108由柱状部110和相邻的柱状部110的间隙111构成。在图示的例子中,在柱状部110上具有直径朝向上方逐渐变大的锥部113。锥部113的材质与柱状部110相同。另外,也可以不设置锥部113。
半导体层112设置在锥部113上。发光层114设置在半导体层112上。半导体层116设置在发光层114上。第1电极122设置在半导体层112上。第2电极124设置在半导体层116上。在投影仪1400中,发光部100a是发光层114。另外,虽然未图示,但半导体层112、116以及发光层114也可以设置在基板102与光子晶体构造体108之间。
如投影仪1500那样,在光子晶体构造体108不具有发光层114的情况下,从发光层114向光子晶体构造体108侧漏出的光被封闭在与层叠方向垂直的方向上而使该光沿层叠方向射出。
2.第2实施方式
接着,参照附图对第2实施方式的投影仪进行说明。图11是示意性地示出第2实施方式的投影仪2000的图。图12是示意性地示出第2实施方式的投影仪2000的显示装置10R的图。
以下,对第2实施方式的投影仪2000与上述第1实施方式的投影仪1000的例子不同的点进行说明,对同样的点省略说明。
在上述投影仪1000中,如图1和图2所示,光调制元件200是使从激光光源100射出的光透过的透过型的液晶光阀。
与此相对,如图11和图12所示,投影仪2000的光调制元件200是使从激光光源100射出的光反射的反射型的液晶光阀。投影仪2000是LCoS(Liquid Crystal on Silicon:硅基液晶)投影仪。
在投影仪2000中,光透过部件300是偏振分离元件,具体来说,是偏振光分束器。偏振光分束器是构成为利用一对玻璃制的直角棱镜的斜面来夹持偏振分离膜340的光学元件。偏振分离元件使特定的直线偏振光透过,例如相对于偏振分离膜340使P偏振光透过,使偏振方向与该直线偏振光垂直的直线偏振光反射,例如相对于偏振分离膜340使S偏振光反射。利用该功能,偏振分离元件在空间上对入射到光调制元件200的照明光和从光调制元件200射出的图像光进行分离。
从激光光源100射出偏振度高的直线偏振光,将该直线偏振光的偏振方向设定为相对于偏振分离膜340成为P偏振光。从激光光源100射出的P偏振光透过偏振分离元件的偏振分离膜340并入射到光调制元件200。由于可能少量存在的P偏振光以外的偏振光被偏振分离膜340反射,所以仅P偏振光入射到光调制元件200。入射到光调制元件200的光受到光调制作用而转换为S偏振光并形成图像光,向与入射时相反的方向反射而从光调制元件200射出。从光调制元件射出的S偏振光即图像光被偏振分离膜340反射而使行进方向弯折90°,并从偏振分离元件射出。
在投影仪2000中,设置在激光光源100与光调制元件200之间的光路上的光透过部件300是偏振分离元件。由于在激光光源100与光调制元件200之间未设置透镜,所以能够实现小型化。此外,通过偏振分离元件,能够将从激光光源100射出的光分离成例如P偏振光和S偏振光。
3.第3实施方式
3.1.投影仪
接着,参照附图对第3实施方式的投影仪进行说明。图13是示意性地示出第3实施方式的投影仪3000的图。
以下,对第3实施方式的投影仪3000与上述第1实施方式的投影仪1000的例子不同的点进行说明,对同样的点省略说明。
如图1所示,上述投影仪1000的光调制元件200是使从激光光源100射出的光透过的透过型的液晶光阀。
与此相对,如图13所示,投影仪3000的光调制元件200是使从激光光源100射出的光反射的DMD(Digital Micromirror Device、注册商标)。DMD是一种光调制元件,其具有多个微小反射镜,通过使每个微小反射镜改变反射镜的方向来控制反射光的射出方向。投影仪3000是DLP(Digital Light Processing、注册商标)投影仪。
在投影仪3000中,光透过部件300具有色光合成棱镜350和全反射棱镜352。
激光光源100R、100G、100B与色光合成棱镜350接合。在图示的例子中,激光光源100R、100G、100B通过粘接剂310与色光合成棱镜350接合。与图1所示的显示装置10R的激光光源100同样,激光光源100R射出红色光。与图1所示的显示装置10G的激光光源100同样,激光光源100G射出绿色光。与图1所示的显示装置10B的激光光源100同样,激光光源100B射出蓝色光。
与图1所示的色光合成棱镜30同样,色光合成棱镜350对从激光光源100R射出的光、从激光光源100G射出的光以及从激光光源100B射出的光进行合成。
在图13所示的例子中,光透过部件300具有粘接剂354,全反射棱镜352通过粘接剂354与色光合成棱镜350接合。粘接剂354例如是与粘接剂310相同的粘接剂。
全反射棱镜352具有玻璃制的第1棱镜352a和第2棱镜352b,第1棱镜352a和第2棱镜352b借助隔离件353固定为一体。在第1棱镜352a与第2棱镜352b之间设置有气隙G。从色光合成棱镜350射出的光在入射到第1棱镜352a之后被气隙G全反射而入射到光调制元件200。光调制元件200通过粘接剂310与全反射棱镜352接合。被光调制元件200调制后的光透过全反射棱镜352而入射到投射透镜40。
在投影仪3000中,设置在激光光源100与光调制元件200之间的光路上的光透过部件300具有色光合成棱镜和全反射棱镜,由于在激光光源100与光调制元件200之间未设置透镜,所以能够实现小型化。
另外,在对光调制元件200进行照明的情况下,相对于光调制元件200的显示区域200a的法线,光从倾斜方向入射。在该情况下,激光光源100的发光部100a的上表面与显示区域200a为非平行的配置关系。因此,即使从层叠方向观察时发光部100a与显示区域200a为相同的矩形状,显示区域200a中的照明区域也变形为非矩形。因此,如图14所示,优选为,在从层叠方向观察时,成为算入了倾斜照明中的光的形状的变形后的发光部100a的形状和大小。另外,图14是从激光光源100射出的光的行进方向示意性观察激光光源100的图。另外,在图14中,简化了激光光源100,还图示了光调制元件200的显示区域200a。另外,上述事项也适用于后述的投影仪3100。
3.2.变形例
接着,参照附图对第3实施方式的变形例的投影仪进行说明。图15是示意性地示出第3实施方式的变形例的投影仪3100的图。
以下,对第3实施方式的变形例的投影仪3100与上述第3实施方式的投影仪3000的例子不同的点进行说明,对同样的点省略说明。
如图13所示,上述投影仪3000具有3个激光光源100R、100G、100B。
与此相对,在投影仪3100中,如图15所示,具有1个激光光源100。激光光源100的发光部100a具有发光波长不同且能够独立地控制发光的3个部分。而且,3个部分例如分别具有几十μm的大小的多个子发光部,这些子发光部呈面状规则地配置。通过子发光部发光,3个部分能够分别发出红色光、绿色光、蓝色光。激光光源100分时地射出3种光。另外,在投影仪3100中,光透过部件300是全反射棱镜。
另外,从激光光源100射出的光的放射角非常小,但不是0°而是稍微发散。因此,在激光光源100中射出相同颜色的光的相邻的子发光部彼此例如隔开几十μm左右配置,但从相邻的子发光部彼此射出的光在入射到光调制元件200的阶段中适度地进行混合,因此能够无间隙地对光调制元件200的显示区域200a进行照明。
在投影仪3100中,设置在激光光源100与光调制元件200之间的光路上的光透过部件300是全反射棱镜。由于在激光光源100与光调制元件200之间未设置透镜,所以能够实现小型化。
本发明可以在具有本申请记载的特征或效果的范围内省略一部分结构,或者对各实施方式、变形例进行组合。
本发明不限于上述实施方式,能够进一步进行各种变形。例如,本发明包含与在实施方式中说明的结构实质上相同的结构。实质上相同的结构例如是指功能、方法以及结果相同的结构或目的及效果相同的结构。另外,本发明包含将在实施方式中进行了说明的结构的非本质性部分置换后的结构。本发明包含能够起到与实施方式中说明的结构相同的作用效果的结构或达到相同目的的结构。另外,本发明包含对在实施方式中说明的结构附加了公知技术后的结构。

Claims (10)

1.一种投影仪,该投影仪具有:
激光光源;
光调制元件,其根据图像信息对从所述激光光源射出的光进行调制;以及
光透过部件,其设置在所述激光光源与所述光调制元件之间的光路上,使从所述激光光源射出的光透过,
所述激光光源和所述光调制元件与所述光透过部件接合,
所述激光光源具有:
基板;以及
层叠体,其设置于所述基板,具有发出光的发光层,
所述层叠体构成如下的光子晶体构造体:将所述发光层发出的光封闭在所述基板的面内方向上,并且使封闭的光在所述基板的面内方向上共振,沿所述基板的法线方向射出,
所述光透过部件以及所述激光光源通过界面接合而彼此接合起来。
2.根据权利要求1所述的投影仪,其中,
所述光透过部件是对所述激光光源的热进行散热的散热板。
3.根据权利要求1所述的投影仪,其中,
所述光透过部件是偏振元件。
4.根据权利要求1所述的投影仪,其中,
所述光透过部件是偏振分离元件。
5.根据权利要求1所述的投影仪,其中,
所述光透过部件是全反射棱镜。
6.根据权利要求1所述的投影仪,其中,
所述光透过部件具有第1面和与所述第1面相反一侧的第2面,
所述激光光源与所述第1面接合,
所述光调制元件与所述第2面接合。
7.一种投影仪,该投影仪具有:
激光光源;以及
光调制元件,其根据图像信息对从所述激光光源射出的光进行调制,
所述激光光源和所述光调制元件彼此接合,
所述激光光源具有:
基板;以及
层叠体,其设置于所述基板,具有发出光的发光层,
所述层叠体构成如下的光子晶体构造体:将所述发光层发出的光封闭在所述基板的面内方向上,并且使封闭的光在所述基板的面内方向上共振,沿所述基板的法线方向射出,
所述光调制元件以及所述激光光源通过界面接合而彼此接合起来。
8.一种投影仪,该投影仪具有:
激光光源;
光调制元件,其根据图像信息对从所述激光光源射出的光进行调制;以及
散热板,其设置在所述激光光源与所述光调制元件之间,对所述激光光源的热进行散热,
所述激光光源和所述光调制元件与所述散热板接合,
在所述散热板设置有供从所述激光光源射出的光通过的贯通孔,
所述激光光源具有:
基板;以及
发光部,其设置于所述基板,由具有发出光的发光层的层叠体构成,
所述层叠体构成如下的光子晶体构造体:将所述发光层发出的光封闭在所述基板的面内方向上,并且使封闭的光在所述基板的面内方向上共振,沿所述基板的法线方向射出,
所述散热板以及所述激光光源通过界面接合而彼此接合起来。
9.根据权利要求8所述的投影仪,其中,
所述散热板具有第1面和与所述第1面相反一侧的第2面,
所述第1面与所述激光光源接合,
所述第2面与所述光调制元件接合。
10.根据权利要求8所述的投影仪,其中,
所述散热板为框状,具有第1面和与所述第1面相反一侧的第2面,
所述第1面与所述激光光源中的除设置有所述发光部的部分以外的区域接合,
所述第2面与所述光调制元件接合。
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