專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明關于一種圖像顯示裝置，尤其是關于一種可回收再利用關閉狀態光的圖像顯示裝置。
背景技術：
隨著工商活動、互動教學發展，投影機已逐漸成為各類型活動不可或缺的圖像顯示裝置。而圖像顯示技術也由較早期的液晶顯示(LCD)發展到數字化光處理(digital light processing，DLP)。
數字化光處理技術(DLP)是采用反射光原理，其關鍵就在于空間光調制組件(spatial light modulator，SLM)，或如一般熟知的數字微反射鏡組件(digitalmicromirror device，DMD)。數字微反射鏡組件包括許多矩陣式排列的微反射鏡，且經由控制其傾斜角度，每一個微反射鏡可以形成兩種狀態，如開狀態(ON state)及閉狀態(OFF state)。參考圖1，圖1是公知技術的方塊示意圖。當光源10所產生的光經由集光組件20、濾光片30，投射到數字微反射鏡組件40上時，控制組件70依據圖像信號是明或暗，進而決定對應微反射鏡的狀態。如果是明，則對應的微反射鏡將會是處于開狀態，而將光反射到顯示屏50上以形成圖像。如果是暗，則對應的微反射鏡將會是處于閉狀態，而將光反射到其它地方，進而被吸收組件60吸收掉或被轉化為熱。
亮度、分辨率、重量、燈泡壽命等指標，決定投影機的品質。投影機的亮度是指投影機輸出到屏幕上的光強度，其還決定了投影機在明亮的環境下是否能有效的呈現圖像。如果投影機的亮度夠高，在投影時不需要關燈就能得到很好的投影圖像。
燈泡是與投影機的亮度有絕對關系的零件。一般而言，燈泡的瓦特數越高，投影機的亮度就越高。然而，若為提高投影機的亮度，而僅加大燈泡的瓦特數，并不能提高投影機的整體品質。因為燈泡的瓦特數越高，就會產生越高的熱能，投影機就需要較大的散熱機制，如加大風扇。當散熱風扇越大，所產生的噪音也就相對地加大。而投影機的體積也必須同時加大。因而，提高燈泡的瓦特數，以提高投影機的亮度，必須在其它方面作犧牲。
因此有必要提供一種可有效地提高亮度又不會增加熱能的圖像顯示裝置。
發明內容
本發明的一方面在于提供一種可回收再利用關閉狀態光的圖像顯示裝置，以提高圖像亮度及對比。本發明的圖像顯示裝置是利用在關閉狀態光的路徑上設置至少一個反射組件，以將關閉狀態的光導入一內部全反射棱鏡(Total Internal Reflection prism，TIR prism)，再循環利用系統的光路徑，將關閉狀態光加以利用。
作為一實施例，本發明提供一種圖像顯示裝置，該圖像顯示裝置包括光源、空間光調制組件(spatial light modulator)、內部全反射棱鏡(total internalreflection prism)、投影透鏡組(projection lens set)以及反射組件。空間光調制組件供選擇性地調制光源所提供的光線沿一第一路徑行進而形成一第一路徑光線，或沿一第二路徑行進而形成一第二路徑光線。內部全反射棱鏡位于光源與空間光調制組件之間，供光線以一第一方向通過內部全反射棱鏡后，入射空間光調制組件。投影透鏡組位于空間光調制組件與一顯示屏之間，供投影第一路徑光線于顯示屏形成圖像。反射組件供反射第二路徑光線，而形成一反射光線，該反射光線以一第二方向入射內部全反射棱鏡，且被反射形成一回收光線。回收光線以第一方向入射空間光調制組件。
本發明的圖像顯示裝置還包括一濾光片(filter)，該濾光片位于內部全反射棱鏡與空間光調制組件之間，供過濾光線(如光源提供的光線或回收光線。此外，本發明的圖像顯示裝置還包括一光導管(light pipe)，供處理光線的分布。在此實施例中，內部全反射棱鏡是較佳設置于光源與濾光片之間，且可選擇性地位于光導管之前或之后。
圖1顯示一公知技術的圖像顯示裝置示意方塊圖；圖2顯示本發明一實施例的圖像顯示裝置；以及圖3顯示本發明另一實施例的圖像顯示裝置。
附圖符號說明10光源20集光組件30濾光片40數字微反射鏡片50顯示屏60吸收組件70控制組件200圖像顯示裝置201第一路徑202第二路徑210光源211第一方向212第二方向220空間光調制組件230內部全反射棱鏡240投影透鏡組250反射組件260濾光片270光導管280顯示屏300圖像顯示裝置301第一路徑302第二路徑310光源311第一方向312第二方向320空間光調制組件330內部全反射棱鏡340投影透鏡組350反射組件360濾光片370光導管380顯示屏具體實施方式
能更容易了解本發明的優點與目的，以下通過附圖將典型的實施例加以更詳細地描述。這些附圖僅敘述本發明典型的實施例，并非限制其范圍。利用以下附圖，將描述并解釋本發明的特性及細節。
本發明提供一種圖像顯示裝置，其可回收再利用關閉狀態光，以提高圖像亮度及對比。為了使本發明的敘述更加詳盡與完備，可參照下列描述并結合圖2至圖3。
參考圖2，為一實施例，本發明提供一種圖像顯示裝置200，該圖像顯示裝置包括一光源210、一空間光調制組件220、一內部全反射棱鏡230、一投影透鏡組240及一反射組件250。空間光調制組件220供選擇性地調制由光源210提供的光線沿一第一路徑201行進而形成一第一路徑光線，或沿一第二路徑202行進而形成一第二路徑光線。空間光調制組件220可為一微反射鏡，如數字光處理技術中的數字微反射鏡組件(digital micromirrordevice，DMD)，其利用調整反射鏡面的角度，可形成兩種狀態，如開及關狀態(ON and OFF states)，以選擇性地將入射光調制到兩種不同的路徑。舉例而言，當空間光調制組件220為開狀態(ON state)時，將光線沿第一路徑201反射，而形成第一路徑光線；當空間光調制組件220為關閉狀態(OFF state)時，將光線沿第二路徑202反射，而形成第二路徑光線。
內部全反射棱鏡230位于光源210與空間光調制組件220之間，供光線以一第一方向211通過內部全反射棱鏡230后，入射空間光調制組件220。投影透鏡組240位于空間光調制組件220與一顯示屏280之間，供投影第一路徑光線于顯示屏280，以形成圖像。反射組件250可為一凹面鏡(concavemirror)但不以此限，其供反射第二路徑光線，以形成一反射光線。反射光線以一第二方向212入射內部全反射棱鏡230，而被反射形成一回收光線。回收光線以第一方向211入射空間光調制組件220。
本發明的圖像顯示裝置200還包括一濾光片(filter)260，該濾光片位于內部全反射棱鏡230與空間光調制組件220之間，供過濾光線，如光源所提供的光線或回收光線。此外，本發明的圖像顯示裝置200還包括一光導管270(light pipe)，該光導管供處理光線之一分布。在此需注意，內部全反射棱鏡230較佳設置于光源210與濾光片260之間，且可選擇性地位于光導管270之前或之后。
以下將舉例說明當內部全反射棱鏡230設置于光導管270之后的實施方式。參考圖2，光源210提供光線經光導管270不斷反射達到預定的光線分布，然后以第一方向211通過內部全反射棱鏡230。通過內部全反射棱鏡230的光線再經過濾光片260的作用，將光線選擇性的過濾成色彩的三原色(如紅、綠、藍或白)，再入射至空間光調制組件220。空間光調制組件220依據圖像訊號改變微反射鏡的角度，選擇性的將光線調制成第一路徑光線及第二路徑光線。亦即，當空間光調制組件220為關閉狀態時，將光線沿第二路徑202反射成第二路徑光且行進至反射組件250。反射組件250再將第二路徑光反射，且以第二方向212入射至內部全反射棱鏡230成為回收光線。回收光線以第一方向211再經過濾光片260入射空間光調制組件220。亦即，內部全反射棱鏡230具有從不同方向入射光線，由同一方向射出的特性。如此一來，可使得回收光線與光源210后續所發出的光線一同經過濾光片260的作用，入射空間光調制組件220。當空間光調制組件220為開狀態時，即可將光源210所發出的光線加上回收光線一起調制為第一路徑光，經投影透鏡組240的聚焦放大，在顯示屏280形成圖像。換句話說，本發明的圖像顯示裝置是循環利用系統的光路徑，將關閉狀態光加以回收再利用，以提高圖像的亮度及對比。
參考圖3，為另一實施例，本發明提供一種圖像顯示裝置300，其組件與圖2的實施例相似，不同之處在于內部全反射棱鏡330是設置于光源310與光導管370之間。如圖3所示，光源310提供光線以第一方向311通過內部全反射棱鏡330，再經光導管370不斷反射達到預定的光線分布。通過光導管370的光線再經過濾光片360的作用，將光線選擇性的過濾成色彩的三原色(如紅、綠、藍或白)，再入射至空間光調制組件320。空間光調制組件320依據圖像訊號改變微反射鏡的角度，選擇性的將光線調制成第一路徑光線及第二路徑光線。亦即，當空間光調制組件320為關閉狀態時，將光線沿第二路徑302反射成第二路徑光，且行進至反射組件350。反射組件350再將第二路徑光反射，且以第二方向312入射至內部全反射棱鏡330，且沿第一方向311反射而成為回收光線。回收光線再經光導管370不斷反射達到預定的光線分布，經過濾光片360入射空間光調制組件320。當空間光調制組件320為開狀態時，即可將光源310所發出的光線加上回收光線一起調制為第一路徑光，經投影透鏡組340的聚焦放大，在顯示屏380形成圖像。在此需注意，本實施例的圖像顯示裝置300中，內部全反射棱鏡330設置于光導管370之前，使得回收光線與光源310后續所發出的光線一同經過光導管370的反射，其所達到的光線分布將更加均勻。
本發明的優點之一為利用內部全反射棱鏡配合光路的設計，不僅是回收關閉狀態光提高亮度、增加對比，還可以降低關閉狀態光在公知技術中所轉化的熱能，有助于投影距離限制的放寬及大尺寸顯示屏的投影。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用以限定本發明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包括在申請專利的權利要求書范圍內。
權利要求
1.一種圖像顯示裝置，包括一提供光線的光源；一空間光調制組件，該空間光調制組件供選擇性地調制該光線沿一第一路徑行進而形成一第一路徑光線，或沿一第二路徑行進而形成一第二路徑光線；一內部全反射棱鏡，該內部全反射棱鏡位于該光源與該空間光調制組件之間，供該光線以一第一方向通過該內部全反射棱鏡后，入射該空間光調制組件；一投影透鏡組，該投影透鏡組位于該空間光調制組件與一顯示屏之間，供投影該第一路徑光線于該顯示屏形成一第一圖像；以及一反射組件，該反射組件反射該第二路徑光線，而形成一反射光線；其中該反射光線以一第二方向入射該內部全反射棱鏡，而被反射形成一回收光線；該回收光線以該第一方向入射該空間光調制組件。
2.如權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于該反射組件為一凹面鏡。
3.如權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于該空間光調制組件為一微反射鏡。
4.如權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于還包括一濾光片，該濾光片位于該內部全反射棱鏡與該空間光調制組件之間，供過濾該光線與該回收光線。
5.如權利要求4所述的圖像顯示裝置，其特征在于還包括一光導管，該光導管位于該光源與該內部全反射棱鏡之間，供處理該光線之一分布。
6.如權利要求4所述的圖像顯示裝置，其特征在于還包括一光導管，該光導管位于該內部全反射棱鏡與該濾光片之間，供處理該光線與該回收光線之一分布。
全文摘要
本發明提供一種可回收再利用關狀態光以提高亮度的圖像顯示裝置，該裝置包括光源、空間光調制組件、內部全反射棱鏡、投影透鏡組及反射組件。空間光調制組件供選擇性地調制光源所提供的光線沿一第一路徑行進而形成一第一路徑光線，或沿一第二路徑行進而形成一第二路徑光線。內部全反射棱鏡位于光源與空間光調制組件之間，供光線以一第一方向通過內部全反射棱鏡后，入射空間光調制組件。投影透鏡組位于空間光調制組件與一顯示屏之間，供投影第一路徑光線于顯示屏形成圖像。反射組件供反射第二路徑光線，而形成一反射光線以一第二方向入射內部全反射棱鏡，且被反射形成一回收光線。回收光線以第一方向入射空間光調制組件。
文檔編號G03B21/00GK1667494SQ200410008029
公開日2005年9月14日 申請日期2004年3月8日 優先權日2004年3月8日
發明者李政光, 王志遠 申請人:明基電通股份有限公司