CN1512465A

CN1512465A - 投影型显示设备

Info

Publication number: CN1512465A
Application number: CNA2003101243290A
Authority: CN
Inventors: 道田裕树
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2004-07-14
Also published as: JP3665638B2; US20040196440A1; JP2004212652A

Abstract

提供一种投影型显示设备，包括：发出多种色光的发光单元(11)；图像显示单元(80)，该单元包括在同一个平面(F)上设置的预定数量的反射型灯泡，每一个灯泡都具有图像显示部分(81a，82a和83a)，用于显示图像，色光被施加于图像显示部分，该图像显示部分调制施加的彩色光以对应于图像，并反射和输出调制的色光；光合成单元(84)，该单元合成调制的色光，并输出合成的图像调制的光(RGB)；以及共用固定部件(90)，在该部件上设置灯泡，该部件至少包括共用灯泡驱动衬底(91)和共用散热板(92)中的一个。

Description

投影型显示设备

技术领域

本发明涉及一种投影型显示设备。

日本专利申请公开号No.2000-75427说明了一种常规的投影型显示设备(在下文中，这种设备叫做“投影仪”)。在这种常规的投影仪中，来自光源的光被分光单元使用二向色镜和反射镜分成红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)光。R、G和B光中的每一种光被对应的色光偏振射束分离器反射，并施加在用于R、G和B光中的每一种的反射型的灯泡中。每一个灯泡都调制被施加的、偏振和分离的R、G或B光以对应于显示在其上的图像，并向对应的色光偏振射束分离器反射图像调制的R、G或B光。图像调制的R、G或B光中的每一个被每一个色光偏振射束分离器分析，由诸如交叉(cross)二向色棱镜之类的色彩合成棱镜合成，然后通过投影透镜投射。

在这种常规的投影仪中，使用反射型液晶灯泡作为反射型灯泡。

在上文所提及的常规投影仪中，施加于每一个反射型灯泡的色光的功率密度比较高，并且每一个反射型灯泡都被所施加的色光的功率加热。在这样的常规投影仪中这种加热的程度比起它的用于在较大的屏幕上投射图像的类型较高。

使用液晶的反射型灯泡的寿命在被加热到高温度时会缩短。因此，必须在常规的投影仪中在每一个反射型液晶灯泡中提供一种散热板。此外，还必须为每一个反射型液晶灯泡提供一种排热单元(例如，通风口)，用于将从每一个散热板中辐射出的热量排放到外部空间。

缩小投影仪尺寸的需要是始终存在的。然而，每一个反射型液晶灯泡的散热板和热量排放装置使得这种要求难以实现。

此外，在上文所提及的常规投影仪的光学系统的配置中，R、C和B光的反射型灯泡彼此隔开较大的空间。这也使得缩小常规投影仪的尺寸难以实现。

彼此隔开比较大的距离的这些反射型灯泡中的每一个都通过一根柔性电缆连接到驱动电路。该柔性电缆可能会吸收外部电噪声并向外界泄漏电噪声。

发明内容

本发明是基于上文所描述的情况而作出的，本发明的目的是提供一种与常规类型相比尺寸缩小的投影型显示设备。

根据本发明的一个方面，提供一种投影型显示设备，包括：发出多种色光的发光单元；图像显示单元，该单元包括预定数量的反射型灯泡，每一个灯泡都具有一个用于显示图像的图像显示部分，色光被施加于图像显示部分，该图像显示部分调制施加的色光以对应于显示在图像显示部分上的图像，并反射和输出被调制的色光；光合成单元，该单元合成从图像显示单元中包含的预定数量的反射型灯泡输出的预定数量的图像调制的色光，并输出合成的图像调制的光(composed image modulated light)。

上述投影型显示设备的在同一个平面上提供图像显示单元的预定数量的反射型灯泡；上述投影型显示设备进一步包括一个共用固定部件，在其上面提供了预定数量的反射型灯泡，该部件至少包括具有用于驱动预定数量的反射型灯泡的驱动电路的共用驱动衬底以及共用散热板中的一个。

根据本发明的另一个方面，提供一种投影型显示设备，包括：发出包括多种色光的发光单元；分光单元，从光源向该分光单元施加光，该分光单元将施加的光分为预定数量的色光；图像显示单元，该图像显示单元包括预定数量的反射型灯泡，每一个灯泡都具有一个图像显示部分，用于显示图像，分开的色光被施加于图像显示部分，该图像显示部分调制该被分开的和施加的色光以对应于显示在图像显示部分上的图像，并反射和输出该被分开的和调制的色光；光合成单元，该光合成单元合成从图像显示单元中包含的反射型灯泡输出的分开的和图像调制的色光，并输出合成的图像调制的光。

在上述投影型显示设备中，发光单元是发出至少包括三原色光的光源；从光源向其施加光的分光单元将施加的光分为三原色光，并在彼此隔离的三个位置输出平行于一根轴的分开的三原色光；所述图像显示单元包括用于分开的三原色光的三个反射型灯泡，并在同一个平面上提供该三个反射型灯泡；所述光合成单元包括一个光合成棱镜，该棱镜合成从图像显示单元中包含的三个反射型灯泡中输出的三个分开的和图像调制的原色光，并在与所述一根轴相交的方向输出合成的图像调制的光；所述投影型显示设备还包括至少三个光偏振射束分离器，这些分离器将从分光单元输出的三原色光导向到图像显示单元中包含的并对应于该三原色光的反射型灯泡，并将从对应的反射型灯泡输出的三个分开的和图像调制的原色光导向到所述光合成棱镜。

在随后的描述中将阐述本发明的其他目的和优点，这些目的和优点经过描述将变清楚，也可以通过本发明的实践来了解。本发明的目的和优点可以通过下文中部分地指出的手段和它们的组合来实现和获得。

附图说明

本说明书收入的并构成本说明书的一部分的附图说明了本发明的实施例，下面给出的实施例的详细说明与上文给出的一般说明一起用于说明本发明的原理。

图1概要显示了根据本发明的一个实施例的投影型显示设备的主要部件；

图2A概要显示沿着在图1中显示的纸板的表面的方向的图1的投影型显示设备的主要部件中的蓝光B、红光R和绿光G的光线路径的侧视图；

图2B是在投影型显示设备的主要部件中的蓝光B、红光R和绿光G的光线路径中提供的三个偏振射束分离器和三个反射型灯泡，以及由该三个偏振射束分离器围绕的光合成单元的光合成棱镜的放大透视图；

图3是容纳了图1所示的投影型显示设备的主要部件光学盒以及与同光源相结合的光学盒的示意透视图；以及

图4是使用了图3所示的同光源相结合的光学盒的背投型屏幕单元的整体的纵向剖面图。

具体实施方式

现在将参考图1、2A和2B详细描述根据本发明一个实施例的投影型显示设备(在下文中，这种设备叫做投影仪”)的配置。

投影仪包括光源11，该光源是一种色光发光单元，其发出多种色光，并发出至少包括三原色的光。在此实施例中，光源11具有一个高强度的灯。

从光源11发出的光经过聚光透镜12、过滤掉紫外线和红外线的滤光器13、光偏振元件14，并沿着某一轴A施加到分光单元15上。分光单元15将来自色光发射单元的多种色光分为预定数量的色光。

在此实施例中，分光单元15使用一对二向色镜21和22将来自光源11的所施加的光分为三原色光(蓝光B、红光R和绿光G)。在分光之后，蓝光B和红光R被定向为两个方向，这两个方向正好彼此相对，并沿着图1所显示的纸板的表面与上文描述的一根轴A正交，然后由一对第一和第二反射镜31和32施加，这两个反射镜被设置在两个位置，这两个位置在每个所述相对的方向与轴A彼此间隔相等的距离，在与轴A平行的方向，并且沿着图1所显示的纸板的表面，指向远离光源11的方向。

在如上所述被分开之后，绿光G与轴A同轴地直接前进，并被反射镜33按与图1所示的纸板表面正交的方向向下定向。然后，向下定向的绿光G按与轴A平行的方向施加，并通过反射镜34指向远离光源11的方向。

即，被分光单元15分开的三原色光(红光R、绿光G和蓝光B)，在分光单元15中的三个独立的位置在平行于轴A的方向施加。这三个位置对应于虚拟三角形的三个顶点，如图2B所示。

来自分光单元15的三原色光(蓝光B、红光R和绿光G)经过三个光偏振光偏振射束分离器51、52和53，三个相差板61、62和63，以及三个光偏振板71、72和73，这些光学元件对应于三原色彩色光，并被施加于图像显示单元80中包含的三个反射型灯泡81、82和83中。在此实施例中，这三个反射型灯泡81、82和83中的每一个都是反射型液晶灯泡。

三个反射型灯泡81、82和83都分别具有图像显示部分81a、82a和83a，其中每个部分都使用液晶显示所希望的图像。

三个反射型灯泡81、82和83设置在对应于从分光单元15施加的三原色光(红光R、绿光G和蓝光B)的三个分开位置的上文所提及的虚拟三角形的三个顶点，并位于一个虚拟平面F上，该平面与如前所述的一根轴A正交。

三个反射型灯泡81、82和83的三个图像显示部分81a、82a和83a调制该三个分开的原色光(蓝光B、红光R和绿光G)，以对应于在其上显示的所希望的图像，并将三个分开的和调制的原色光通过对应的三个光偏振板71、72和73以及三个相差板61、62和63反射到三个光偏振射束分离器51、52和53。

来自三个反射型灯泡81、82和83的三原色图像光由光合成单元84合成，然后在预先确定的方向输出该合成的图像调制的光。

具体来说，光合成单元84在由三个光偏振射束分离器51、52和53围绕的位置处具有一个光合成棱镜84a，这三个光偏振射束分离器位于上文所提及的虚拟三角形的三个顶点，以面向来自分光单元15的三原色光(红光R、绿光G和蓝光B)的光轴上的三个反射型灯泡81、82和83。

从三个反射型灯泡81、82和83通过三个光偏振射束分离器51、52和53施加于光合成棱镜84a的三个图像调制的原色图像光被光合成棱镜84a合成。该光合成棱镜84a在与如前所述的一根轴A相交的预先确定的方向输出合成的彩色图像光RGB。优选情况下，此彩色图像光输出方向与轴A正交，被定向为远离用于绿光G的光偏振射束分离器53。

从光合成单元84在上文所提及的预先确定的方向输出的合成彩色图像光RGB通过投影透镜85投射到未显示的屏幕上。

设置在如上所述的同一个虚拟平面F上的三个反射型灯泡81、82和83被固定到共用固定部件90上。根据本发明的一个方面，共用固定部件90至少包括共用驱动衬底91(该衬底具有一个驱动电路，其用于驱动三个反射型灯泡81、82和83)，共用散热板92(用于将从三个反射型灯泡81、82和83所产生的热量引导到外部空间)中的一个。

具体来说，在此实施例中，共用固定部件90同时包括上文所提及的共用驱动衬底91和共用散热板92。共用驱动衬底91具有一个固定表面91a，在该表面上固定了三个反射型灯泡81、82和83，以及一个相对的表面91b，该表面面向与固定表面91a相对的方向。在固定表面91a上提供了用于驱动三个反射型灯泡81、82和83的驱动电路91c，并在相对的表面91b上提供了共用散热板92。

共用散热板92具有第一表面，该第一表面被固定到共用驱动衬底91的相对的表面91b上，以及第二表面，该第二表面面向与第一表面相对的方向，并暴露于外部空间。在第二表面上提供了许多散热片92a。

根据本发明的该方面，共用固定部件90可以只有共用驱动衬底91或只有共用散热板92。

当共用固定部件只有共用驱动衬底91时，最好提供一个不同于共用散热板92的已知的散热设备，用于将固定于共用固定部件90上的三个反射型灯泡81、82和83中产生的热量引导到外部空间。

当共用固定部件只有共用散热板92时，具有用于驱动三个反射型灯泡81、82和83的驱动电路的已知驱动设备通过诸如扁平电缆之类的已知信号传输单元与三个反射型灯泡81、82和83电连接。优选情况下，这样的已知信号传输单元被配置为防止通过该已知信号传输单元传输的灯泡驱动信号中包括的电噪声从该已知信号传输单元泄漏到外部空间，并防止外部空间中的电噪声被该已知的信号传输单元吸收。

在此实施例中，三原色光的三个反射型灯泡81、82和83设置虚拟三角形的三个顶点，且光合成单元84的光合成棱镜84a设置于某个位置，该位置由对应于位于虚拟三角形的三个顶点的三个反射型灯泡81、82和83的三个光偏振射束分离器51、52和53所围绕，如上所述。和如前所述的常规投影仪的外形尺寸相比，这些配置使该实施例的投影仪的外形尺寸大大地缩小。

此外，在此实施例中，三个反射型灯泡81、82和83固定到共用固定部件90上，该共用固定部件90至少具有共用驱动衬底91和共用散热板92中的一个。因此，和常规投影仪(在常规投影仪中，多个灯泡分别具有多个散热部件)的外形尺寸相比，此实施例的投影仪的外形尺寸可以大大地缩小。此外，由于共用固定部件90具有共用驱动衬底91，因此，可以有效地防止电噪声从三个反射型灯泡81、82和83的驱动电路泄漏出去，还可以防止上文所提及的驱动电路吸收外部空间中的电噪声。

在上文参考图1、2A和2B所描述的此实施例的投影仪中，可以在光学盒(0ptical box)100中容纳除了光源11之外的各种组件。光学盒100可以与光源11结合。

具体来说，光学盒100容纳根据上文所提及的此实施例的投影仪的各种组件：聚光透镜12、滤光器13、偏振元件14、分光单元15(一对二向色镜21和22、第一和第二反射镜31和32、第三和第四反射镜33和34)、三个光偏振射束分离器51、52和53、三个相差板61、62和63、三个偏振板71、72和73、图像显示单元80(三个反射型灯泡81、82和83)、光合成单元84(光合成棱镜84a)、以及投影透镜85。

光学盒100或同光源11相结合的光学盒100可以独立地处理或销售。

同光源11相结合的光学盒100可以安装在背投型屏幕单元200中，如图4所示。背投型屏幕单元200包括一个屏幕箱202，该屏幕箱垂直地支撑背投型屏幕201。在屏幕箱202中，一个倾斜的大反射镜203设置于屏幕201的后侧以面向该屏幕201，一个倾斜的小反射镜204设置于屏幕201的下面以面向该倾斜的大反射镜203，同光源11相结合的光学盒100设置于倾斜的大反射镜203的下面以面向倾斜的小反射镜204。

在图4所示的背投型屏幕单元200中，从光学盒100的投影透镜85输出的合成彩色图像光从屏幕201的后侧通过倾斜的小反射镜204和倾斜的大反射镜203投射到屏幕201上。

那些本领域技术人员可以轻松地想到其他优点，并进行各种修改。因此，本发明的更广的方面不仅局限于这里显示和描述的具体细节和代表性的实施例。相应地，在不偏离所附权利要求和它们的等同物所定义的总的发明概念的精神或范围的情况下，可以进行各种修改。

Claims

1.一种投影型显示设备，包括：

发光单元(11)，其发出多种色光；

图像显示单元(80)，其包括预定数量的反射型灯泡(81，82和83)，每一个灯泡都具有一个用于显示图像的图像显示部分(81a、82a或83a)，所述色光被施加于该图像显示部分，并且该图像显示部分用于调制所施加的色光以对应于显示在所述图像显示部分上的图像，并用于反射和输出被调制的色光；以及

光合成单元(84)，其用于合成从所述图像显示单元中包含的预定数量的反射型灯泡输出的预定数量的图像调制的色光，并输出该合成的图像调制的光(RGB)，

所述投影型显示设备的特征在于：

所述图像显示单元(80)的预定数量的反射型灯泡(81，82和83)设置在同一个平面(F)上，以及

该投影型显示设备进一步包括一个共用固定部件(90)，在其上面设置预定数量的反射型灯泡(81，82和83)，该共用固定部件至少包括具有用于驱动所述预定数量的反射型灯泡的驱动电路(91c)的共用驱动衬底(91)以及共用散热板(92)中的一个。

2.根据权利要求1所述的投影型显示设备，其特征在于，从所述发光单元(15)发出的多种色光中的预定数量的色光是红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)。

3.根据权利要求1所述的投影型显示设备，其特征在于，所述共用固定部件(90)包括共用驱动衬底(91)和共用散热部件(92)；

所述共用驱动衬底(91)具有一个固定表面(91a)，在该表面上固定所述预定数量的反射型灯泡(81，82和83)，以及一个相对的表面(91b)，该表面面向与所述固定表面相对的方向；以及

在驱动衬底(91)的所述相对的表面(91b)上设置共用散热部件(92)。

4.根据权利要求3所述的投影型显示设备，其特征在于，所述散热部件(92)具有：在所述驱动衬底(91)的相对的表面(91b)上设置的第一表面；面向与该第一表面相对的方向、并暴露于外部空间的第二表面；以及设置在该第二表面上的多个散热片(92a)。

5.一种投影型显示设备，包括：

发光单元(11)，其发出包括多种色光的光；

分光单元(15)，将来自光源的光施加到该分光单元，该分光单元将所施加的光分为预定数量的色光；

图像显示单元(80)，该单元包括预定数量的反射型灯泡(81，82和83)，每一个灯泡都具有一个用于显示图像的图像显示部分(81a、82a或83a)，被分开的色光施加于所述图像显示部分，该图像显示部分用于调制被分开和施加的色光以对应于显示在该图像显示部分上的图像，并用于反射和输出该分开的和调制的色光；以及

光合成单元(84)，该单元合成从所述图像显示单元中包含的反射型灯泡输出的所述分开的和图像调制的色光，并输出合成的图像调制的光，

所述投影型显示设备的特征在于：

所述发光单元(11)是发出至少包括三原色光(R，G和B)的光源；

将来自光源的光向其施加的所述分光单元(15)将所施加的光分为三原色光(R，G和B)，并在彼此隔离的三个位置输出平行于一根轴的分开的三原色光；

所述图像显示单元(80)包括用于所述分开的三原色光(R，G和B)的三个反射型灯泡(81，82和83)，并且在同一个平面上设置所述三个反射型灯泡；

所述光合成单元(84)包括一个光合成棱镜(84a)，该光合成棱镜用于合成从所述图像显示单元(80)中包含的三个反射型灯泡(81，82和83)中输出的所述三个分开的和图像调制的原色光，并在与所述一根轴(A)相交的方向输出合成的图像调制的光(RGB)；以及

所述投影型显示设备进一步包括至少三个光偏振射束分离器(51，52和53)，这些分离器将从分光单元(15)输出的三原色光(R，G和B)导向到所述图像显示单元(80)中包含的并对应于该三原色光的反射型灯泡(81，82和83)，并将从对应的反射型灯泡(81，82和83)输出的所述三个分开的和图像调制的原色光导向到所述光合成棱镜(84a)。

6.根据权利要求5所述的投影型显示设备，其特征在于，设置三个独立的位置以对应于一个三角形的三个顶点，在这三个位置，所述三原色光(R，G和B)从所述分光单元输出到所述图像显示单元(80)中包含的三个反射型灯泡(81，82和83)；

将三个光偏振射束分离器(51，52和53)设置成面向从所述分光单元(15)输出到所述图像显示单元(80)中包含的三个反射型灯泡(81，82和83)的三原色光(R，G和B)的三根光轴上的三个反射型灯泡(81、82和83)；以及

所述光合成棱镜(84a)设置在由经过所述三角形的三个顶点的三根光轴上的所述三个光偏振射束分离器(51，52和53)围绕的位置。

7.根据权利要求5所述的投影型显示设备，其特征在于，该投影型显示设备进一步包括一个在其上面设置三个反射型灯泡(81，82和83)的共用固定部件(90)，该部件至少包括具有用于驱动所述多个反射型灯泡(81，82和83)的驱动电路(91c)的共用驱动衬底(91)以及共用散热板(92)之中的一个。

8.根据权利要求7所述的投影型显示设备，其特征在于，所述共用固定部件(90)包括共用驱动衬底(91)和共用散热部件(92)；

所述共用驱动衬底(91)具有一个固定表面(91a)，在该固定表面上固定多个反射型灯泡(81，82和83)，以及一个相对的表面(91b)，该相对的表面面向与所述固定表面(91a)相对的方向；以及

在所述驱动衬底(91)的所述相对的表面(91b)上设置所述共用散热部件(92)。

9.根据权利要求8所述的投影型显示设备，其特征在于，所述共用散热部件(92)具有：在所述驱动衬底(91)的相对的表面(91b)上提供的第一表面；面向与该第一表面相对的方向、并暴露于外部空间的第二表面；以及在该第二表面上设置的多个散热片(92a)。

10.根据权利要求5所述的投影型显示设备，其特征在于，该设备进一步包括一个光学盒(100)，该光学盒容纳所述分光单元(15)、图像显示单元(80)、光合成棱镜(84a)、以及至少三个光偏振射束分离器(51，52和53)。