[发明专利]光源系统及使用该光源系统的显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光源系统及使用此种光源系统的显示装置，尤其涉及一种具有较高亮度的发光二极管光源系统，以及使用该光源系统的显示装置。

背景技术

为节省电力消耗和装置体积，许多投影显示装置逐渐采用发光二极管(LED)作为光源。发光二极管具有启动时间短的优点，运用在投影显示装置中，可解决传统高压汞灯投影装置无法快速开机的问题。由于发光二极管为点光源，故具有光展量(étendue)守恒的限制，意指仅有限定的光源面积及光线角度内始为有效光。当欲增加投影显示装置的光源亮度时，并非仅由增加发光二极管的数目可以解决，使得提升发光二极管为光源的投影显示装置的亮度，为此业界长久以来的瓶颈。

美国第11/081,825号专利申请披露了一种以发光二极管为光源的光源模块，及使用此光源模块的投影系统，其架构如图1A所示。此架构以间断脉冲驱动发光二极管，通过输入较高的电流以提升亮度。参阅图1A，上述光源模块1包含第一发光二极管111、第二发光二极管112、镜轮12，以及电源控制装置(图中未示)。发光二极管111、112依其光线发射路径而以实质上正交的方向设置，而镜轮12则设置于这两个发光二极管111、112之间。

如图1B所示，镜轮12包含多个交错设置的扇形反射区域121及穿透区域122，以其轴心123旋转。当电源控制装置通以电流而使第一发光二极管111发光时，镜轮12的其中穿透区域122同步地旋转至与第一发光二极管111的光束射出方向对应的位置，使光束通过穿透区域122并往一输出方向射出；当电源控制装置通以电流而使第二发光二极管112发光，此时电源控制装置切断供给第一发光二极管111的电流，镜轮12的其中一反射区域121旋转至与第二发光二极管112的光束射出方向对应的位置，使发光二极管112的光束反射，同样地往输出方向射出。通过上述动作，便能使二个发光二极管以快速交错的方式提供所需光线，且由肉眼观之，此光线为近乎连续的光线。

图2为前述发光架构的交替式发光循环示意图；进一步而言，发光二极管轮流发光的方式，将使出口光源呈现开启态(On-State，即图中A所标示的“平坦波峰段”)的发光通量(Light Flux)，其在时间轴上建构成一趋近连续的发光通量，取代纯粹单一发光二极管的连续发光模式，以提供较佳亮度。

然而，此架构于实际运作上，由于镜轮12由多反射区域121及穿透区域122所交错组成，因此其间必形成若干交界区域。若任一发光二极管光束的全部或局部恰落于此交界区域，非但散失部分光线，亦降低出口光线的瞬时通量。

为避免光线散失，便需控制发光二极管所产生光束尽可能避开交界区域，但由于发光二极管的设置位置已预先固定，故仅能使镜轮12的交界区域旋转而趋近光束之前，便提早熄灭发光二极管，再随即启动对向的发光二极管；换言之，亦即使交界区域尽可能落于关闭态(Off-State，即图示的B所标示的“狭窄波谷段”)，待交界区域通过对向的发光二极管后，再使另一发光二极管发亮。

虽然如此，众所周知者，发光二极管提供一极度发散的光束，而非如椭球灯产生的聚光光束，亦非抛物面灯提供的平行光束。因此，发光二极管的光束投射于镜轮12上时，将占据相当的面积，上述控制发光二极管明灭的操作，恐无法达成预期的功效。此外，镜轮12具有多处交界区域，为避开每一交界处，镜轮12便会有相当的面积无法利用，此举无异减短连续发光通量之“平坦波峰段”，且增加不必要的“狭窄波谷段”，增加了发光通量的非连续性，并大幅减低了镜轮12的使用效率。除外，此架构完全采用镜轮整合光束，而每使用一镜轮便会使显示装置尺寸大幅增加，限于业界对体积的要求，使得此架构能提高的亮度有限。

综上所述，公知投影装置的发光二极管光源架构具有发光效率低、亮度提高程度有限以及光通量不连续的问题，有鉴于此，提供一种亮度较强、光通量连续且具有良好发光效率的光源系统，乃为此一业界所共同企盼达成的目标。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种光源系统及使用此光源系统的显示装置，采用此光源模块可增强亮度、提升发光效率及使光通量充足，并能维持光线连续性而不受肉眼察觉。