CN114280883A - 一种可提高红光效率的投影结构及投影方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可提高红光效率的投影结构及投影方法，其中投影结构包括至少一片Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件，所述Micro LED自发光芯片用于可控发射出蓝光和绿光，所述LCOS反射组件用于可控发射出红光。本发明的投影结构将Micro LED和LCOS进行结合，利用所述Micro LED自发光芯片用于可控发射出蓝光和绿光，利用LCOS反射组件用于可控发射出红光，由此可以提高同等情况下红光的利用效率，大幅提高红光亮度和清晰度，进而提高投影结构的投影质量。
Description
技术领域
本发明涉及LCOS技术领域，更具体的说是涉及一种可提高红光效率的投影结构。
背景技术
红光Micro LED技术在LED进入10微米以下小尺寸时外量子效率过低一直是限制全彩Micro LED投影技术发展的主要原因。目前蓝光与绿光Micro LED技术均已成熟，但自发光Micro LED芯片的红光的外量子效率小于1%，LCOS面板利用的是光反射的原理，通过镜面反射电极进行反射，而激光红光光源的量子效率最高可达86%，在扣除光学损失后，整体红光光源到投影表面的光学效率仍可高于40%。但是在现有技术中的投影结构，仍普遍采用三片自发光Micro LED芯片进行投影，这样的投影结构的红光亮度和清晰度都比较差。
发明内容
针对现有技术存在的投影结构中红光效率不足问题，本发明的目的在于提供一种可提高红光效率的投影结构及投影方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种可提高红光效率的投影结构，包括至少一片Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件，所述Micro LED自发光芯片用于可控发射出蓝光和绿光，所述LCOS反射组件用于可控发射出红光。
作为本发明的进一步改进，还包括合光棱镜和Lens镜头，所述合光棱镜和Lens镜头设置在同一水平线上，所述Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件分别设置在合光棱镜的不同侧边。
作为本发明的进一步改进，所述LCOS反射组件包括红光激光光源、偏振分光镜和LCOS板。
作为本发明的进一步改进，所述Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件的成像在同一平面上。
作为本发明的进一步改进，所述合光棱镜与Micro LED自发光芯片之间设有延展结构，所述延展结构的长度等于LCOS反射组件相比于Micro LED自发光芯片所增加的光路的距离。
作为本发明的进一步改进，所述Micro LED自发光芯片设置有两个，且两个所述Micro LED自发光芯片相互垂直设置在合光棱镜的两侧边，分别用于可控发射出蓝光和绿光。
作为本发明的进一步改进，所述Micro LED自发光芯片设置有一个，且所述MicroLED自发光芯片的每个像素单元均可控发射出蓝光和绿光。
作为本发明的进一步改进，所述Micro LED自发光芯片设置有一个，且所述MicroLED自发光芯片的每个像素单元均可控发射出蓝光和绿光。
一种投影方法，所述投影方法包括将所述Micro LED自发光芯片和LCOS板分别连接至中央控制器，所述中央控制器分别对LCOS板与Micro LED芯片提供视频RGB信号源，中央控制器用于对不同响应时间和响应速度的芯片进行同步处理，使LCOS板与Micro LED芯片每一帧的信号同步。
作为本发明的进一步改进，所述投影方法包括在每一帧的RGB图像中，中央控制器首先向LCOS板发送红光图形信号，在LCOS板的液晶材料响应后，向Micro LED芯片发送绿光和蓝光图形信号。
作为本发明的进一步改进，记LCOS板固有的液晶响应时间是X，所述投影方法包括所述中央控制器在每一帧的第0秒向LCoS板发送红光图形信号，在每一帧的第0+X秒向Micro LED芯片发送绿光和蓝光图形信号。
本发明的有益效果：本发明的投影结构将Micro LED和LCOS进行结合，利用MicroLED自发光芯片用于可控发射出蓝光和绿光，利用LCOS反射组件用于可控发射出红光，采用LCoS反射红色激光形成红光投影系统与采用蓝光绿光Micro LED芯片形成的蓝绿光投影系统相结合，可实现全彩投影，提高红光亮度和清晰度，同时大幅度提高红光利用率。
附图说明
图1为本发明一种可提高红光效率的投影结构的第一种实施例的结构示意图；
图2为本发明一种可提高红光效率的投影结构的第二种实施例的结构示意图；
图3为本发明一种可提高红光效率的投影结构与中央控制器的连接结构示意图。
图中：1、Micro LED自发光芯片一；11、Micro LED自发光芯片二；2、LCOS反射组件；201、偏振分光镜；202、LCOS板；3、延展结构；4、合光棱镜；5、Lens镜头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示，一种可提高红光效率的投影结构的第一种实施例。在该实施例下，投影结构包括Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2，所述Micro LED自发光芯片用于可控发射出蓝光和绿光，Micro LED自发光芯片设置有两个，且两个所述Micro LED自发光芯片相互垂直设置在合光棱镜4的两个侧边，分别为Micro LED自发光芯片一1和Micro LED自发光芯片二11，且Micro LED自发光芯片一1用于可控发射出蓝光，Micro LED自发光芯片二11用于可控发射出绿光，所述LCOS反射组件2用于可控发射出红光。通过设置LCOS反射组件2反射红色激光替换掉红光效率低的自发光Micro LED芯片，可以大幅提高红光亮度和清晰度。
具体的，所述LCOS反射组件2包括红光激光光源、偏振分光镜201和LCOS板202。投影结构还包括合光棱镜4和Lens镜头，所述合光棱镜4和Lens镜头设置在同一水平线上，Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2分别设置在合光棱镜4的不同侧边，合光棱镜4用于将分别来自Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2进行汇聚然后射出至Lens镜头5。
在具体安装的时候，要控制好两个Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2与合光棱镜4的间距，以使得所述Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2的最终成像要处于同一平面上。
作为本发明的进一步改进，所述合光棱镜4与Micro LED自发光芯片之间设有延展结构3，所述延展结构3的长度等于LCOS反射组件2相比于Micro LED自发光芯片所增加的光路的距离，由此可以保证所述Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2的最终成像处于同一平面上。具体设计时，延展结构3可以采用透明玻璃制成，透明玻璃制成的延展结构3与Micro LED自发光芯片之间可以通过无影胶粘结。
如图2所示，一种可提高红光效率的投影结构的第二种实施例。在该实施例下，投影结构包括Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2，所述Micro LED自发光芯片用于可控发射出蓝光和绿光，所述Micro LED自发光芯片设置有一个，在该实施例下的Micro LED自发光芯片一1的每个像素单元均可控发射出蓝光和绿光，一个所述Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2相互垂直设置在合光棱镜4的两侧边，所述LCOS反射组件2用于可控发射出红光。通过设置LCOS反射组件2反射红色激光替换掉红光效率低的自发光Micro LED芯片，可以大幅提高红光亮度和清晰度。
具体的，所述LCOS反射组件2包括红光激光光源、偏振分光镜201和LCOS板202。投影结构还包括合光棱镜4和Lens镜头，所述合光棱镜4和Lens镜头设置在同一水平线上，Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2分别设置在合光棱镜4的不同侧边，合光棱镜4用于将分别来自Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2进行汇聚然后射出至Lens镜头5。
在具体安装的时候，要控制好Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2与合光棱镜4的间距，以使得所述Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2的最终成像要处于同一平面上。可以在所述合光棱镜4与Micro LED自发光芯片之间设有延展结构3，所述延展结构3的长度等于LCOS反射组件2相比于Micro LED自发光芯片所增加的光路的距离，由此可以保证所述Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2的最终成像处于同一平面上。具体设计时，延展结构3可以采用透明玻璃制成，透明玻璃制成的延展结构3与Micro LED自发光芯片之间可以通过无影胶粘结。
如图3所示，投影结构与中央控制器的连接结构示意图，基于上述投影结构，设计了一种投影方法，所述投影方法包括将所述Micro LED自发光芯片和LCOS板202分别连接至中央控制器，所述中央控制器分别对LCOS板202与Micro LED芯片提供视频RGB信号源，中央控制器用于对不同响应时间和响应速度的芯片进行同步处理，使LCOS板202与Micro LED芯片每一帧的信号同步。由于LCoS芯片属于液晶芯片，液晶偏转具有上升和下降响应延迟，液晶的OSI响应时间一般为毫秒级，而Micro LED的响应时间为纳秒级，所以Micro LED响应时间与LCoS响应时间不同步。采用中央控制器控制对不同响应时间和响应速度的芯片进行同步处理，可以使LCoS与Micro LED每一帧的信号达到同步统一，提高投影质量。
作为本发明的进一步改进，所述投影方法包括在每一帧的RGB图像中，中央控制器首先向LCOS板202发送红光图形信号，在LCOS板202的液晶材料响应后，向Micro LED芯片发送绿光和蓝光图形信号。
具体的，记LCOS板202固有的液晶响应时间是X，所述投影方法包括所述中央控制器在每一帧的第0秒向LCoS板发送红光图形信号，在每一帧的第0+X秒向Micro LED芯片发送绿光和蓝光图形信号。其中，每个LCOS板202采用的液晶材料均可以测得其响应时间，即LCOS板202液晶材料的响应时间是LCOS芯片的基本参数。
工作原理：红光Micro LED技术在LED进入10微米以下小尺寸时外量子效率过低一直是限制全彩Micro LED投影技术发展的主要原因。目前蓝光与绿光Micro LED技术均已成熟，但自发光Micro LED芯片的红光的外量子效率小于1%，LCOS面板利用的是光反射的原理，通过镜面反射电极进行反射，而激光红光光源的量子效率最高可达86%，在扣除光学损失后，整体红光光源到投影表面的光学效率仍可高于40%。因此采用LCoS反射红色激光形成红光投影系统与采用蓝光绿光Micro LED芯片形成的蓝绿光投影系统相结合，可实现全彩投影，同时红光利用率大幅提高。
本发明的投影结构将Micro LED和LCOS进行结合，利用Micro LED自发光芯片用于可控发射出蓝光和绿光，利用LCOS反射组件2用于可控发射出红光，采用LCoS反射红色激光形成红光投影系统与采用蓝光绿光Micro LED芯片形成的蓝绿光投影系统相结合，可实现全彩投影，提高红光亮度和清晰度，同时有效提高了红光利用率。由于LCOS组件增加了红光转折光路的距离，为了使得Micro LED自发光芯片和LCOS板202投影成像能够处于同一平面上，在Micro LED自发光芯片上设计了可以增加Micro LED自发光芯片和合光棱镜4之间的光路距离的延展结构3，保证Micro LED自发光芯片和LCOS板202距离合光棱镜4的光路距离相同，由此可以保证所述Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件2的最终成像处于同一平面上，提高投影质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种可提高红光效率的投影结构，其特征在于，包括至少一片Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件(2)，所述Micro LED自发光芯片用于可控发射出蓝光和绿光，所述LCOS反射组件(2)用于可控发射出红光。
2.根据权利要求1所述的可提高红光效率的投影结构，其特征在于，还包括合光棱镜(4)和Lens镜头，所述合光棱镜(4)和Lens镜头设置在同一水平线上，所述Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件(2)分别设置在合光棱镜(4)的不同侧边。
3.根据权利要求2所述的可提高红光效率的投影结构，其特征在于，所述LCOS反射组件(2)包括红光激光光源、偏振分光镜(201)和LCOS板(202)。
4.根据权利要求3所述的可提高红光效率的投影结构，其特征在于，所述Micro LED自发光芯片和LCOS反射组件(2)的成像在同一平面上。
5.根据权利要求4所述的可提高红光效率的投影结构，其特征在于，所述合光棱镜(4)与Micro LED自发光芯片之间设有延展结构(3)，所述延展结构(3)的长度等于LCOS反射组件(2)相比于Micro LED自发光芯片所增加的光路的距离。
6.根据权利要求5所述的可提高红光效率的投影结构，其特征在于，所述Micro LED自发光芯片设置有两个，且两个所述Micro LED自发光芯片相互垂直设置在合光棱镜(4)的两侧边，分别用于可控发射出蓝光和绿光。
7.根据权利要求5所述的可提高红光效率的投影结构，其特征在于，所述Micro LED自发光芯片设置有一个，且所述Micro LED自发光芯片的每个像素单元均可控发射出蓝光和绿光。
8.一种基于权利要求3-7中任一项权利要求所述的投影结构的投影方法，其特征在于，所述投影方法包括将所述Micro LED自发光芯片和LCOS板(202)分别连接至中央控制器，所述中央控制器分别对LCOS板(202)与Micro LED芯片提供视频RGB信号源，中央控制器用于对不同响应时间和响应速度的芯片进行同步处理，使LCOS板(202)与Micro LED芯片每一帧的信号同步。
9.根据权利要求8所述的投影方法，其特征在于，所述投影方法包括在每一帧的RGB图像中，中央控制器首先向LCOS板(202)发送红光图形信号，在LCOS板(202)的液晶材料响应后，向Micro LED芯片发送绿光和蓝光图形信号。
10.根据权利要求9所述的投影方法，其特征在于，记LCOS板(202)固有的液晶响应时间是X，所述投影方法包括所述中央控制器在每一帧的第0秒向LCoS板发送红光图形信号，在每一帧的第0+X秒向Micro LED芯片发送绿光和蓝光图形信号。
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