[发明专利]投影显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种投影显示设备，并且更具体地，涉及一种使用发光元件将光量调整到所需的白平衡的光量比例的投影显示设备。

背景技术

投影显示设备已知用于使用户在大屏幕上享受视频与图像的显示设备。背景技术的投影显示设备主要根据如下过程实现放大比例显示：

来自光源的白色光被颜色分离装置分离为红色光、绿色光、和蓝色光，而分离出的单色光被诸如液晶设备或DMD的光调制器调制。

各个色调的调制图像通过诸如正交二向色棱镜（cross dichroic prism）的颜色合成装置而被合成以产生彩色图像。

产生的彩色图像由诸如投影透镜等的投影光学系统而以放大比例显示在屏幕等上。

迄今为止，诸如高压汞灯、金属卤化物灯的放电灯已被使用作为光源。近年来，已提出使用诸如LED和半导体激光器的半导体发光元件作为光源，并且它们实际上已经被使用。

这些发光元件的优点在于，与放电灯相比它们不发射热射线和紫外线，并可以很容易地控制用于发光元件的激励，具有高响应速度，不具有破裂的危险，并具有长使用寿命。

此外，由于发光元件能够发射三原色的单色光，用于产生来自红色、绿色和蓝色的彩色视频图像，也不需要颜色分离，因此它们适合作为投影显示设备的光源。

发光元件被机械地并且电地通过银膏、接合线、以及柱形凸起而连接到引线框架或板，并由诸如环氧树脂、硅凝胶等密封材料来密封和保护。

由于密封材料具有约为1.5的折射率，它有效地增加利用其从中提取光的效率，原因是减少了由在密封材料中的发光元件的发光层发射的光在发光设备界面的全反射。

发光元件取决于不同颜色的待发射的光而使用不同的发光材料。通常地，GaN基化合物半导体广泛用于发射波长范围从紫外线到绿色光谱的光，而称作四元材料的AlGaInP基化合物半导体、以及GaAs基化合物半导体广泛用于发射波长范围从黄色光谱到红色光谱的光。

发光元件产生大量的热和光。当大电流被供应到发光元件，以由此增加发射的光量时，发光元件的温度上升。而发光元件的发光效率具有温度依赖性。一般来说，当发光元件的结温度升高时，其发光效率降低。该温度依赖性随材料而不同。例如，红色发光元件具有大的温度依赖性，绿色发光元件具有小的温度依赖性，而蓝色发光元件几乎是与温度无关的。

如上所述，由于不同发光材料发射不同颜色的光，在高温下发射的光量的降低程度也取决于发射的光的颜色而变化。因此，当投影显示设备的环境温度改变时，由于发光元件的结温度也各变化，色光量比例也变化。换句话说，难以保持所需的白平衡。

发光元件进一步具有的问题在于，由于老化而导致的光量降低程度取决于发射光的颜色而不同。对比于以诸如红色光谱的较长波长发射光的发光元件，以诸如紫外线和蓝色光谱的较短波长发射光的发光元件使其密封材料更容易变黄。由于透射率通过变黄而减小，因此通过密封材料的光量降低。

由于长期使用而导致的光量降低程度取决于发光颜色而不同，在长时间段维持具有所需的白平衡的投影图像以产生投影显示设备所需的白色是难以实现的。

图1是示出了在专利文献1（JP2007-65012A）中公开的投影显示设备的光学系统的布置的示意图。

如图1所示，投影显示设备1001的光学系统1051包括：R（红）色光源1010R、G（绿）色光源1010G、B（蓝）色光源1010B、颜色合成装置1011、光调制器1014、投影光学系统1016、和光电检测器1017。

光源1010R，1010G，1010B和光调制器1014由控制器1100来控制。结合有发光元件的R色光源1010R、G色光源1010G、和B色光源1010B发射单色光，该单色光通过颜色合成装置1011来合成，以沿一个光路行进至偏振器1013。尽管图中未示出，包括偏振分束器和λ/2相位差板的偏振统一化装置（polarization unifying means）被插入在偏振器1013的前面。

偏振统一化装置仅使在一个偏振方向上的线偏振光通过偏振器1013而应用到光调制器1014。在这个例子中，光学系统采用单板光调制器，并因此结合FSC（Field Sequential Color：场序彩色）显示系统，其中红色、蓝色、和绿色的三原色光被连续发射并由光调制器1014来调制，随后调制光随时间来合成，以产生全彩色的图像。光调制器1014取决于待显示的图像来控制被应用到的线偏振光的偏振方向，并且该图像通过检测组件1102和投影光学系统1016来投影到未示出的屏幕等上。