[发明专利]光源装置以及使用该光源装置的投射型显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种投射型显示装置，该投射型显示装置的投射仪是具有代表性的，并且更具体地涉及一种产生照明光的光源装置，在该照明光中合成了多种颜色的光，并且还涉及一种使用这个光源装置的投射型显示装置。

背景技术

投射型显示装置包括：光源装置；显示元件，该显示元件受到出自光源装置的照明光的照射；以及投射透镜，该投射透镜将显示元件上所显示的图像放大并且投射到屏幕上。

投射型显示装置可以被广义地划分为两种类型。

第一类型的投射型显示装置组成如下：白色光源；多个二向色镜，该多个二向色镜将白光分成红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)的三原色的光通量；三个液晶显示元件，该三个液晶显示元件受到红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)中的每一种颜色的相应的光通量的照射并且显示每种颜色成分的图像；二向色棱镜，该二向色棱镜再一次将三原色的光通量合成为单光束；以及投射透镜。这种类型的投射型显示装置被称为三板式或3LCD式投射型显示装置。

第二类型的投射型显示装置的组成如下：白色光源；色环，红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)的滤色镜以盘状布置在该色环上；一个显示元件，该一个显示元件通过将出自白色光源的光照射到以高速旋转的色环上，与其中以时间序列切换颜色的照明光的颜色切换同步，显示彩色成分的图像；以及投射透镜。这种类型的投射型显示装置被称为单板式、场序式、或时间分割式投射型显示装置。

两种类型均采用诸如用于白色光源的高压水银灯的高亮度光源。然而，高压水银灯在提供高亮度的同时，在采用这样的光源的投射型显示装置中产生了下列问题。

由于水银的使用，从环境的立场来看，高压水银灯是有问题的，并且还具有使用寿命短的问题。

因为用于稳定照明的条件是预先确定的，所以变暗为任何亮度是不可能的。因此，不能根据投射型显示装置的使用条件，诸如房间的亮度或投射屏幕的倍率，来调整光源的亮度，导致了对消耗功率的浪费。

此外，不仅在点灯之后需要时间来达到稳定的亮度状态，而且在熄灭灯之后，在立刻重新点亮之前，让灯冷却的等待期也是必须的，使得灯的使用不方便。

近年来，已经看到了诸如发光二极管(LED)的被称为固态光源或半导体光源的较高亮度的光源的发展。固态光源具有比放电管更长的使用寿命，并且因为不使用水银所以从环境观点来讲固态光源也具有优越性。

当在投射型显示装置中使用LED作为光源时，通过根据投射型显示装置的使用条件安装用于控制到LED的电流量的调光功能，可以根据条件而准确地节省功率。

此外，使用LED作为光源的投射型显示装置在点亮之后立即获得明亮的图像。再者，在重新点亮之后不需要用于冷却的等待期，从而提升了用户的便利性。

由于如上文所述的固态光源的许多优势，在投射型显示装置中极其期待使用例如LED的光源装置。

然而，在发出白光的白色LED中，发出黄光的荧光物质由蓝光激发以通过蓝光和黄光获得白光。

图1示出白色LED的发射光谱。该发射光谱除在蓝色波长带中具有陡峭波峰之外，还在覆盖绿色和红色的黄色波长带中具有缓和波峰。这种类型的白色LED在具有高发光效率的同时具有固定的发射光谱，并且因此不能调整白平衡。此外，已知的是，由于在制造LED中产生的问题，白光的色度有变化。

在三板式投射型显示装置或单板式投射型显示装置的情况下，彩色图像主要由红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)的三原色的图像组成。在白色LED的情况下，绿光和红光的量比蓝光或黄光的量相对较小。为了获得具有优越的颜色再现性的投射图像，必须从发出的白ELD的光通量提取红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)的三原色的窄波长带的光通量。为此，因此必须消去黄色光通量，并且蓝色光通量还必须受到控制以获得白平衡。在具有最小光通量的颜色是红色的情况下，绿色光通量也必须受到控制。换言之，光利用效率显著降低。

当在室内照明装置中使用白色LED时，具有优越的显色性的光源可以通过布置发出不充足的红光和绿光或蓝绿光的LED而获得。

然而，在投射型显示装置的情况下，存在对通过发散角和光源的面积而确定的集光率的限制。如果发散角和光源的面积的乘积的值并不限于在显示元件的面积和由投射透镜的f值所确定的接收角(立体角)的乘积的值以下，那么出自光源的光不被用作投射光。换言之，存在对投射光学装置中的LED的半导体芯片的面积或LED的数量的限制，而且，存在对照明光的发散角的限制。即使以阵列方式布置了比由集光的限制条件所确定的数量多的LED，也不能获得亮度上的改善。