CN112087609A - 投影装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种投影装置包括发光二极管芯片、荧光层、半穿透半反射镜、液晶面板及投影镜头。半穿透半反射镜设于发光二极管芯片的光路下游，荧光层设于发光二极管芯片与半穿透半反射镜之间的光路，且液晶面板设于半穿透半反射镜与投影镜头之间的光路。

Description

投影装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种投影装置及投影装置制造方法。

背景技术

目前的液晶投影器因空间以及成本限制，常使用单颗白光二极管作为投影器的光源，且未加入其他蓝光光源来提高光源亮度，因此容易受到白光二极管本身发光效率的限制而无法进一步提高投影画面的亮度。

发明内容

根据本发明的一个观点，提供一种投影装置，包括一发光二极管芯片、一荧光层、一半穿透半反射镜、一液晶面板及一投影镜头。半穿透半反射镜设于发光二极管芯片的光路下游，荧光层设于发光二极管芯片与半穿透半反射镜之间的光路，且液晶面板设于半穿透半反射镜与投影镜头之间的光路。

根据本发明的上述观点，借由部分透射且部分反射可激发荧光材料的波段范围内的光线，被反射回光源的光线可再次激发光源的荧光材料，获得提高光源亮度的效果。再者，借由调整半穿透半反射元件的透光比例可获得调整色温的效果，进而提高投影画面的颜色均匀度。

为让本发明更明显易懂，以下用实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的投影装置的概要示意图。

图2绘示本发明一实施例的半穿透半反射元件与光源的光穿透率曲线图。

图3为本发明另一实施例的投影装置的概要示意图。

图4为本发明另一实施例的投影装置的概要示意图。

图5为本发明另一实施例的投影装置的概要示意图。

图6A及图6B分别显示具弧形反射面及具平面反射面的积分柱的画面亮度均匀性表现。

图7为本发明另一实施例的投影装置的概要示意图。

图8为本发明另一实施例的投影装置的概要示意图。

具体实施方式

有关本发明前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。另外，下列实施例中所使用的用语“第一”、“第二”是为了辨识相同或相似的元件而使用，且方向用语例如“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用以限定所述元件。

图1为本发明一实施例的投影装置的概要示意图。于本实施例的投影装置1中，光源10发出光线I，且沿光线I的行进路径可依序包括光均匀元件12、半穿透半反射元件14、偏光板16、液晶面板18、转向镜22(foldingmirror)及投影透镜24。光源10与光均匀元件12可为彼此相隔一距离的两分离元件，且光均匀元件12例如可为积分柱、蝇眼透镜阵列、扩散片等等而不限定。光源10可为传统热电光源、荧光灯、发光二极管、激光发光二极管发光元件或其他可提供照明光的装置或元件。再者，可设置一菲涅耳透镜32于液晶面板18与转向镜22之间的光路，且可设置另一菲涅耳透镜34于半穿透半反射元件14与液晶面板18之间的光路。

于本实施例中，光源10可为一经封装且具有一发光二极管芯片101及一荧光层102的白光发光二极管模块10a，荧光层102位于发光二极管芯片101的光路下游，半穿透半反射元件14位于荧光层102的光路下游。半穿透半反射元件14可部分反射并部分穿透特定波段范围内的光线，例如可反射部分蓝光且让部分蓝光穿透，且液晶面板18位于半穿透半反射元件14的穿透光路下游。如图1所示，当白光发光二极管模块10a发出的白光IW经光均匀元件12匀光并入射至半穿透半反射元件14时，白光IW中的部分蓝光IB可被半穿透半反射元件14反射回荧光层102上，因此可再度激发荧光层102中的荧光材料，进而增加白光发光二极管模块10a的亮度。亮度增强的白光IW可继续通过偏光板16及液晶面板18转换为影像光IM，影像光IM再经由转向镜22偏折后进入投影透镜24。再者，菲涅耳透镜32、34可分别用以聚焦并准直光线I及影像光IM，于另一实施例中，亦可使用其他具有聚光及准直光线效果的光学元件取代菲涅耳透镜32、34而不限定。

于本实施例中，半穿透半反射元件14可为一半穿透半反射镜(see throughmirror)，且亦可为仅反射部分蓝光的一蓝光分光镜。举例而言，如图2所示，半穿透半反射元件14可具有约50％的蓝光穿透率，故可让部分蓝光穿透且将部分蓝光反射回荧光层102再次激发荧光材料，进而增加白光发光二极管模块10a的亮度。下表显示本实施例采用具有约50％的蓝光穿透率的半穿透半反射元件与不具半穿透半反射元件的公知设计，两者的光学表现比较。由下表可看出本实施例可提供增加亮度(中心照度提高至189.6lux)及提高色温(色坐标值Wx、Wy较公知设计高)的效果。于此中心照度为量测以画面中心为圆心的直径35mm范围内的平均照度，且一较高的中心照度值可代表画面整体的亮度增加。

依上述实施例的设计，借由部分透射且部分反射可激发荧光材料的波段范围内的光线，被反射回光源的光线可再次激发光源的荧光材料，获得提高光源亮度的效果。再者，借由调整半穿透半反射元件的透光比例可获得调整色温的效果，进而提高投影画面的颜色均匀度。

图3为本发明另一实施例的投影装置的概要示意图。于本实施例的投影装置2中，可同时使用一积分柱12a及一透镜12b作为光均匀元件12，透镜12b可另提供集光或光束整形的效果，且可直接在透镜12b的表面镀上一层蓝光分光镀膜14a，同样可提供将部分蓝光波段的光线反射回光源10的效果。须注意上述具波长选择性的分光镀膜14a并不限定设于透镜12b上，亦可设于光源10及液晶面板18间的其他元件，仅需不影响所述元件的原先作用即可。再者，于另一实施例中，亦可省略积分柱12a而仅以至少一透镜12b作为光均匀元件12。

须注意上述被部分反射回光源的蓝光波段光线仅为例示，半穿透半反射元件14可为用以反射具有激发荧光材料能量的其他波段范围光线(例如紫外光)的分光元件。再者，半穿透半反射元件14于空间中相对光源10的配置位置及面积并不限定，且半穿透半反射元件14于不同区域的透光率亦可加以变化，以进一步提高画面亮度均匀性。

再者，本发明一实施例可提供一种投影装置制造方法，其包括如下步骤。首先提供一壳体并安装一发光二极管芯片及一荧光层于壳体内。半穿透半反射镜设于发光二极管芯片的光路下游，且荧光层设于发光二极管芯片与半穿透半反射镜之间的光路。再者，安装一液晶面板及一投影镜头于壳体内，且液晶面板设于半穿透半反射镜与投影镜头之间的光路。

图4为本发明另一实施例的投影装置的概要示意图。于本实施例中，投影装置3的光均匀元件为一积分柱42，且积分柱42和图3的积分柱12a的差别主要在于积分柱42具有弧形反射表面。如图4所示，积分柱42与光源40为相隔一距离的两分离元件且位于光源40的光路下游，且一液晶面板48位于积分柱42的光路下游。积分柱42两端为一入光面42a及一出光面42b，积分柱42的一剖面42c与入光面42a的边缘的交点为第一交点P，同一剖面42c与出光面42b的边缘的交点为第二交点Q，且第一交点P沿积分柱42的反射表面到第二交点Q的至少部分轨迹为一弧线S。请参考图5，图5绘示出积分柱42的弧形反射面AS对比积分柱12a的平面反射面PS，举例而言，当光线I被弧形反射面AS反射会形成光线I1并朝液晶面板48方向行进，且若光线I被平面反射面PS反射会形成光线I2并朝液晶面板48方向行进，比较光线I1和光线I2的行进方向可知，弧形反射面AS可提供将入射光往相对远离液晶面板48中心的方向偏折的效果，因此可避免画面中心区域过亮而角落亮度较暗的问题，提高画面亮度均匀性。再者，请再参考图5，于一实施例中，弧形反射面AS的每一点优选为均落入两交点P、Q的连线的80度角度范围内，以获得优选的光偏转效果。再者，于一实施例中，上述两交点P、Q的最短直线长度可为5mm以上。须注意于此光均匀元件的反射表面或反射面可为一外表面或一内表面而不限定，例如若光均匀元件为一空心积分柱，“反射表面(反射面)”用语可代表光均匀元件的内表面，且若光均匀元件为一外层镀有反射膜的实心积分柱，则“反射表面(反射面)”用语亦可代表光均匀元件的外表面。

图6A及图6B分别显示具弧形反射面及具平面反射面的积分柱的画面亮度均匀性表现。于图6A及图6B中，底侧的曲线图显示沿A-A’线量测的液晶面板48亮度分布，右侧的曲线图显示沿B-B’线量测的液晶面板48亮度分布。比较图6A及图6B可看出，具弧形反射面AS的积分柱(图6A)的画面亮度和具平面反射面PS的积分柱(图6B)的画面亮度相比，具弧形反射面AS的积分柱亮度分布较为均匀且不会产生中心区域过亮且角落区域偏暗的问题。

再者，上述具弧形反射面的积分柱其结构及配置方式完全不限定。举例而言，如图7所示，光源40可设于积分柱42与液晶面板48之间的光路，且积分柱42的各个弧形反射面AS1-AS3可实质上围绕光源40，光源40发出的光线I可先由对侧的弧形反射面AS1反射至上方及下方的弧形反射面AS2、AS3，再由弧形反射面AS2、AS3反射至液晶面板48。因光源40的出光方向背向液晶面板48且光线I可先经由弧形反射面AS1反射提供光扩散效果，因此可提供良好的画面亮度均匀性。再者，如图8所示，亦可于光源40与积分柱42之间设置一透镜46，光源40发出的光线可先经过透镜46扩光或整形后再入射至弧形反射面AS，获得提高整体画面均匀度的效果。

本发明一实施例可提供一种投影装置制造方法，其包括如下步骤。首先提供一壳体并安装一光源及一光均匀元件于壳体内，且光均匀元件设于光源的光路下游。光均匀元件两端为一入光面及一出光面，光均匀元件的一剖面与入光面的边缘的交点为第一交点，剖面与出光面的边缘的交点为第二交点，且第一交点沿光均匀元件的反射表面到第二交点的至少部分轨迹为一弧线。再者，安装一液晶面板及一投影镜头于壳体内，液晶面板设于光均匀元件的光路下游，且投影镜头设于液晶面板的光路下游。

借由上述各个实施例的设计，具弧形反射面的光均匀元件可将光线较均匀地分散至液晶面板的各个区域，故可改善画面中心区域亮度高于角落的问题。再者，借由调整弧形反射面不同区段的曲率可弹性地变化光线出射角度，因此可视不同需求，例如依据光均匀元件所搭配光源的出光特性，调整弧形反射面不同区段的曲率以进一步提高投影画面的亮度均匀性。

须注意上述实施例的积分柱仅为例示，仅需能提供一反射曲面产生将光线分散至各个画面区域的效果即可，光均匀元件的结构或组成完全不限定。再者，光均匀元件的弧形反射面于空间中相对光源的配置方式、曲率或面积等可视实际需求加以变化而不限定。

虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种投影装置，其特征在于，包含：

一发光二极管芯片；

一半穿透半反射镜，设于所述发光二极管芯片的光路下游；

一荧光层，设于所述发光二极管芯片与所述半穿透半反射镜之间的光路；以及

一液晶面板及一投影镜头，所述液晶面板设于所述半穿透半反射镜与所述投影镜头之间的光路。

2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述发光二极管芯片为一白光发光二极管芯片，且所述半穿透半反射镜反射所述白光发光二极管芯片发出的光束中的部分蓝光并让所述光束的其余光线穿透。

3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置更包含：

一光均匀元件，设于所述荧光层与所述半穿透半反射镜之间的光路。

4.如权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述光均匀元件为一积分柱，且所述积分柱具有一弧形反射面。

5.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置更包含：

一透镜，设于所述荧光层与所述液晶面板之间的光路，且所述半穿透半反射镜为设于所述透镜表面的一蓝光分光镀膜。

6.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述半穿透半反射镜于不同区域具有不同的透光率。

7.一种投影装置,其特征在于，包含：

一白光光源，设有一荧光层，且输出一光束；

一分光元件，位于所述白光光源的光路下游，所述分光元件可将所述光束的特定波段范围内的部分光线反射回所述荧光层，并让所述光束的其余光线穿透；

一液晶面板，位于所述分光元件的穿透光路下游；以及

一投影镜头，位于所述液晶面板的光路下游。

8.如权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置更包含：

一光均匀元件，位于所述白光光源的光路下游且设于所述荧光层与所述分光元件之间的光路，且所述光均匀元件具有一弧形反射面。

9.如权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置更包含：

一透镜，设于所述分光元件与所述液晶面板之间，且所述分光元件为设于所述透镜表面的一蓝光分光镀膜。

10.一种投影装置制造方法，其特征在于，包含：

提供一壳体；

安装一发光二极管芯片、一荧光层及一半穿透半反射镜于所述壳体内，其中所述半穿透半反射镜设于所述发光二极管芯片的光路下游，且所述荧光层设于所述发光二极管芯片与所述半穿透半反射镜之间的光路；以及

设置一液晶面板及一投影镜头于所述壳体内，且所述液晶面板设于所述半穿透半反射镜与所述投影镜头之间的光路。

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