專利名稱：基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型 光引擎。
背景技術(shù)：
投影技術(shù)發(fā)源于19世紀(jì)早期，而LCoS作為一種微型顯示技術(shù)，是在20世經(jīng)90 年代末興起的，隨著技術(shù)的成熟、工藝的完善，已逐漸與DLP、LCD兩大顯示技術(shù)在投影市場(chǎng) 上形成分庭抗禮之勢(shì)。LCoS的結(jié)構(gòu)是在單晶硅上生長(zhǎng)電晶體，利用半導(dǎo)體集成制作驅(qū)動(dòng)面 板，然后在電晶體上通過(guò)研磨技術(shù)磨平，并在上面鍍鋁膜電極作為反射鏡，形成CMOS有源 點(diǎn)陣基板，然后將CMOS基板與含有ITO透明電極的上玻璃基板貼合，再注入液晶周日行封 裝。像素尺寸可以做的很小，開(kāi)口率高達(dá)96%。CF-LCoS是在單色LCoS芯片上，加上印刷有 紅、綠、藍(lán)濾色單元的CF膜，然后將該CF膜和LCoS的液晶成像單元嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)。這樣，原來(lái) LCoS面板上的一個(gè)物理像素就變成了對(duì)應(yīng)的一個(gè)基色點(diǎn)，由3個(gè)相鄰的RGB基色點(diǎn)組成一 個(gè)完整的顯示像素，當(dāng)白光照射進(jìn)來(lái)的時(shí)候，由驅(qū)動(dòng)電路控制，把圖像對(duì)應(yīng)的RGB點(diǎn)陣信息 分別送到相應(yīng)的物理顯示像素上，并根據(jù)該像素的灰度等級(jí)，控制液晶分子旋轉(zhuǎn)，對(duì)白光進(jìn) 行光閥開(kāi)關(guān)控制，被控制的白光透過(guò)物理像素對(duì)應(yīng)的彩色濾色片單元后，形成彩色的圖像。 CF-LCoS的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，只需要單片面板和白光光源就能生成彩色圖像。但研究發(fā)現(xiàn)， 由于白光光源有著固定的光譜分布，而CF-LCoS的光譜反射率通常情況下無(wú)法和白光光源 完全匹配，所以通過(guò)白光光源和單片CF-LCoS微顯示芯片設(shè)計(jì)的投影系統(tǒng)在彩色表現(xiàn)力上 無(wú)法令人滿意，圖像的色彩還原能力較差，色彩飽和度偏低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種色域范圍寬、亮度高、清 晰度高的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎的技術(shù)方案。所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于沿光線傳播方向 依次設(shè)置LED照明光源、合色照明系統(tǒng)、PBS偏振棱鏡、CF-LCoS微顯示芯片以及投影成像 物鏡，LED照明光源發(fā)出的光線通過(guò)合色照明系統(tǒng)形成色域范圍和CF-LCoS微顯示芯片完 全匹配的照明光斑，該光斑將CF-LCoS微顯示芯片的圖像照亮，形成色彩飽和度高、表現(xiàn)自 然的圖像，然后通過(guò)PBS偏振棱鏡、投影成像物鏡將該圖像投影到屏幕上。所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所述的CF-LCoS 微顯示芯片采用彩色濾光片型硅基液晶顯示芯片。所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所述的LED照明 光源采用色域可調(diào)節(jié)LED芯片，所述的合色照明系統(tǒng)由合色積分光棒和中繼成像照明系統(tǒng) 組成。所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所述的LED照明 光源是由紅、綠、藍(lán)三色的發(fā)光芯片組成的單顆LED，或是由紅、綠、藍(lán)、白四色的發(fā)光芯片組成的單顆LED，或是由紅、藍(lán)、白三色的發(fā)光芯片組成的單顆LED;所述的合色照明系統(tǒng)由合 色積分光棒和中繼成像照明系統(tǒng)組成。所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所述的LED照明 光源由兩個(gè)單顆LED組成，其中一個(gè)是由綠光發(fā)光芯片組成的單顆綠色LED，另一個(gè)是由 紅、藍(lán)兩色的發(fā)光芯片組成的單顆紅色藍(lán)色LED;所述的合色照明系統(tǒng)由合色積分光棒、中 繼成像照明系統(tǒng)以及合色鏡組成。所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所述的LED照明 光源由三個(gè)單顆LED組成，分別是由綠色發(fā)光芯片組成的單顆綠色LED、由紅色發(fā)光芯片組 成的單顆紅色LED、由藍(lán)色發(fā)光芯片組成的單顆藍(lán)色LED ；所述的合色照明系統(tǒng)分為三路， 分別由合色積分光棒、中繼成像照明系統(tǒng)以及合色鏡組成。所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所述的合色照明 系統(tǒng)分為三路，單顆綠色LED對(duì)應(yīng)的合色照明系統(tǒng)由第一合色積分光棒、第一中繼成像照 明系統(tǒng)、第一合色鏡、第二合色鏡組成，單顆紅色LED對(duì)應(yīng)的合色照明系統(tǒng)由第二合色積分 光棒、第二中繼成像照明系統(tǒng)、第一合色鏡、第二合色鏡組成，單顆藍(lán)色LED對(duì)應(yīng)的合色照 明系統(tǒng)由第三合色積分光棒、第三中繼成像照明系統(tǒng)、第二合色鏡組成。所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所述的合色照明 系統(tǒng)分為三路，單顆藍(lán)色LED對(duì)應(yīng)的合色照明系統(tǒng)由第三合色積分光棒、第三中繼成像照 明系統(tǒng)、第三合色鏡、第四合色鏡組成，單顆紅色LED對(duì)應(yīng)的合色照明系統(tǒng)由第二合色積分 光棒、第二中繼成像照明系統(tǒng)、第三合色鏡、第四合色鏡組成，單顆綠色LED對(duì)應(yīng)的合色照 明系統(tǒng)由第一合色積分光棒、第一中繼成像照明系統(tǒng)、第四合色鏡組成。所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所述的合色照明 系統(tǒng)分為三路，由合色積分光棒、中繼成像照明系統(tǒng)、合色X-cube組成。上述基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，照明光源采用色域可調(diào)節(jié)LED 光源，通過(guò)緊湊型的合色照明系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)CF-LCoS的濾色片兩次透過(guò)的完全匹配的白光 照明，由于照明光源的色域可調(diào)節(jié)，可以和CF-LCoS的濾色片透射特性完全匹配，最終實(shí)現(xiàn) 利用CF-LCoS微顯示芯片投影得到色彩飽和度高、色彩還原力強(qiáng)、自然完美的投影輸出圖 像；與現(xiàn)有技術(shù)僅僅采用白光LED照明CF-LCoS投影系統(tǒng)相比，利用色域可調(diào)節(jié)LED光源 和緊湊的合色照明系統(tǒng)合成適合CF-LCoS色域要求的照明光束，使得投影圖像色彩飽和自 然，表現(xiàn)力豐富，克服白光LED引起的色域不匹配問(wèn)題，同時(shí)所述的緊湊型合色照明系統(tǒng)能 夠利用小尺寸實(shí)現(xiàn)合色、均光、色域匹配的目的；整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝方便，成本低，同 時(shí)具有寬色域范圍，高亮度，高對(duì)比度和高均勻性的優(yōu)點(diǎn)，綠色環(huán)保，產(chǎn)品小型化，適合于規(guī) 模化生產(chǎn)。


圖1為色域范圍對(duì)比示意圖2是本發(fā)明中涉及到的色域可調(diào)單顆LED，其上分別含有紅、綠、藍(lán)三種發(fā)光芯片的 示意圖3是本發(fā)明中涉及到的色域可調(diào)單顆LED，其上分別含有紅、綠、藍(lán)、白四種發(fā)光芯片 的示意圖；圖4是本發(fā)明中涉及到的色域可調(diào)單顆LED，其上分別含有紅、藍(lán)、白三種發(fā)光芯片的 示意圖5是本發(fā)明中涉及的利用色域可調(diào)單顆LED照明的基于CF-LCoS的合色照明系統(tǒng)及 投影光引擎系統(tǒng)示意圖6是本發(fā)明中涉及到的色域可調(diào)的兩顆LED，分別是一顆上含有綠色發(fā)光芯片，另一 顆上含有紅、藍(lán)發(fā)光芯片的示意圖7是本發(fā)明中涉及的利用色域可調(diào)德兩顆LED照明的基于CF-LCoS的合色照明系統(tǒng) 及投影光引擎系統(tǒng)示意圖8是本發(fā)明中涉及到的色域可調(diào)的三顆LED，分別是第一顆上含有綠色發(fā)光芯片，第 二顆上含有紅色發(fā)光芯片，第三顆上含有藍(lán)色發(fā)光芯片的示意圖9是本發(fā)明中涉及的利用色域可調(diào)的三顆LED照明的基于CF-LCoS的合色照明系統(tǒng) 及投影光引擎系統(tǒng)實(shí)施例一的示意圖10是本發(fā)明中涉及的利用色域可調(diào)的三顆LED照明的基于CF-LCoS的合色照明系 統(tǒng)及投影光引擎系統(tǒng)實(shí)施例二的示意圖11是本發(fā)明中涉及的利用色域可調(diào)的三顆LED照明的基于CF-LCoS的合色照明系 統(tǒng)及投影光引擎系統(tǒng)實(shí)施例三的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明
表1給出了利用白光LED光源和色域可調(diào)節(jié)LED光源分別的得到的色坐標(biāo)，表中數(shù)據(jù) 是在光機(jī)的白態(tài)時(shí)色坐標(biāo)基本一致情況下，即調(diào)節(jié)色域可調(diào)節(jié)LED使整機(jī)輸出的白態(tài)的色 坐標(biāo)和白光LED的整機(jī)輸出的白態(tài)相同(白光LED的白態(tài)時(shí)色坐標(biāo)為(0. 36，0. 4))，進(jìn)而利 用測(cè)試板分別產(chǎn)生紅綠藍(lán)純色測(cè)試得到的結(jié)果。采用NTSC定義的色域公式，即設(shè)備三原色 色彩范圍與NTSC三原色色彩范圍在色度圖上的面積之比，其中NTSC三原色的色坐標(biāo)為R (0. 67,0. 33) ；G (0. 21,0. 71) ；B :(0. 14,0. 08)，計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于沿光線傳播方向依次設(shè) 置LED照明光源、合色照明系統(tǒng)、PBS偏振棱鏡、CF-LCoS微顯示芯片以及投影成像物鏡， LED照明光源發(fā)出的光線通過(guò)合色照明系統(tǒng)形成色域范圍和CF-LCoS微顯示芯片完全匹配 的照明光斑，該光斑將CF-LCoS微顯示芯片的圖像照亮，形成色彩飽和度高、表現(xiàn)自然的圖 像，然后通過(guò)PBS偏振棱鏡、投影成像物鏡將該圖像投影到屏幕上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所 述的CF-LCoS微顯示芯片采用彩色濾光片型硅基液晶顯示芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所 述的LED照明光源采用色域可調(diào)節(jié)LED芯片，所述的合色照明系統(tǒng)由合色積分光棒和中繼 成像照明系統(tǒng)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所 述的LED照明光源是由紅、綠、藍(lán)三色的發(fā)光芯片組成的單顆LED，或是由紅、綠、藍(lán)、白四色 的發(fā)光芯片組成的單顆LED，或是由紅、藍(lán)、白三色的發(fā)光芯片組成的單顆LED ；所述的合色 照明系統(tǒng)由合色積分光棒和中繼成像照明系統(tǒng)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所 述的LED照明光源由兩個(gè)單顆LED組成，其中一個(gè)是由綠光發(fā)光芯片組成的單顆綠色LED， 另一個(gè)是由紅、藍(lán)兩色的發(fā)光芯片組成的單顆紅色藍(lán)色LED ；所述的合色照明系統(tǒng)由合色 積分光棒、中繼成像照明系統(tǒng)以及合色鏡組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所 述的LED照明光源由三個(gè)單顆LED組成，分別是由綠色發(fā)光芯片組成的單顆綠色LED、由紅 色發(fā)光芯片組成的單顆紅色LED、由藍(lán)色發(fā)光芯片組成的單顆藍(lán)色LED ；所述的合色照明系 統(tǒng)分為三路，分別由合色積分光棒、中繼成像照明系統(tǒng)以及合色鏡組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于 所述的合色照明系統(tǒng)分為三路，單顆綠色LED對(duì)應(yīng)的合色照明系統(tǒng)由第一合色積分光棒、 第一中繼成像照明系統(tǒng)、第一合色鏡、第二合色鏡組成，單顆紅色LED對(duì)應(yīng)的合色照明系統(tǒng) 由第二合色積分光棒、第二中繼成像照明系統(tǒng)、第一合色鏡、第二合色鏡組成，單顆藍(lán)色LED 對(duì)應(yīng)的合色照明系統(tǒng)由第三合色積分光棒、第三中繼成像照明系統(tǒng)、第二合色鏡組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于 所述的合色照明系統(tǒng)分為三路，單顆藍(lán)色LED對(duì)應(yīng)的合色照明系統(tǒng)由第三合色積分光棒、 第三中繼成像照明系統(tǒng)、第三合色鏡、第四合色鏡組成，單顆紅色LED對(duì)應(yīng)的合色照明系統(tǒng) 由第二合色積分光棒、第二中繼成像照明系統(tǒng)、第三合色鏡、第四合色鏡組成，單顆綠色LED 對(duì)應(yīng)的合色照明系統(tǒng)由第一合色積分光棒、第一中繼成像照明系統(tǒng)、第四合色鏡組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎，其特征在于所 述的合色照明系統(tǒng)分為三路，由合色積分光棒、中繼成像照明系統(tǒng)、合色X-cube組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于CF-LCoS的色域擴(kuò)展緊湊型微型光引擎。其特征在于沿光線傳播方向依次設(shè)置LED照明光源、合色照明系統(tǒng)、PBS偏振棱鏡、CF-LCoS微顯示芯片以及投影成像物鏡，LED照明光源發(fā)出的光線通過(guò)合色照明系統(tǒng)形成色域范圍和CF-LCoS微顯示芯片完全匹配的照明光斑，該光斑將CF-LCoS微顯示芯片的圖像照亮，形成色彩飽和度高、表現(xiàn)自然的圖像，然后通過(guò)PBS偏振棱鏡、投影成像物鏡將該圖像投影到屏幕上。與現(xiàn)有技術(shù)僅僅采用白光LED照明CF-LCoS投影系統(tǒng)相比，投影圖像色彩飽和自然，表現(xiàn)力豐富，克服白光LED引起的色域不匹配問(wèn)題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝方便，成本低。
文檔編號(hào)G02B27/18GK102081289SQ20101058078
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者余飛鴻, 劉欽曉, 周建軍, 張文字 申請(qǐng)人:杭州晶景光電有限公司