彩色影像投射装置及其影像投射方法

专利名称：彩色影像投射装置及其影像投射方法
技术领域：
本发明有关于一种投影装置及其投射方法，特别是有关于一种多光源单显示装置的彩色影像投射装置及其影像投射方法。
背景技术：
随着信息以及计算机市场的不断扩充，电子产品在轻薄短小、多功能速度快的趋势的推动下快速成长。基于高科技时代的来临，电信网络以及因特网为近年来新兴的产业， 通讯系统也伴随移动电话整合科技的开发也不断提供使用者更便利取得信息的方式。因此，通讯科技一跃变为新宠儿，通讯装置中附属的商业也因联系需求与信息取得的便利而蓬勃发展。不论是因特网、移动通讯设备、个人数字助理已经充斥于整个生活的空间，而网络与通讯业者也推陈出新提供商业服务协助客户将其数据传送或是取得以扩大市场以及服务的范围。在电子元件方面则朝向多元多功能发展，如轻薄短小、多功能速度快的趋势， 而通讯服务业者或信息提供服务者也必须提供多元、全方位以及最新的信息给客户。而目前较为使用的手持式通讯装置包含移动电话、股票机以及个人数字助理系统(或个人用电子记事簿装置)，即一般所谓的Personal Digital Assistant (PDA)，其已日渐普及于一般人的生活中成为不可或缺的电子产品。而上述电子装置的整合系统也普遍充斥生活之中。目前大部分的投影装置采用单光源多液晶显示屏幕，通过投射镜头放大。但这种构造需要以白光透过分光镜及反射镜分光，光学机构过于复杂，无法缩小化。另有采用DMD 芯片，但其成本过高且需一色轮，易造成机械震动。另有采用分色电路，但其需将同一影像分成三种色调再加以合成，不仅投射手段过于复杂且需分色电路。图9为先前技术，利用光源700通过折光镜片710将光导向IXD on Silicon (LC0S，硅基液晶)720，光穿透液晶后，经过硅基板折射再穿过折光镜片710，经由镜头投射 730。基于其光路径经过多次折射、反射，造成光被吸收或耗损，而造成亮度不足。参阅图8，目前投影机基于体积庞大，十分笨拙且不易携带，也会产生高热且效率差，因此具有许多缺点。图8中所示为传统投射装置的光学路径，其包含白色光源22，经过透镜组M以及滤光装置30、32分别过滤两种光，再经过反射镜片38反射进入棱镜，剩余的颜色经过光学装置34、36将其导入棱镜，最后分别经过三颜色显示元件观进入棱镜组合， 透过投射镜片26投射。且其需要光传递镜片组(relay lens) 40、42。其揭露投影设备的光学系统，其利用白色光源透过三组分光镜片将白光成红、蓝、绿三色，再透过显示装置后由棱镜组合。基于其采用复杂的光学系统包含许多滤镜、反射装置等，因此无法降低体积。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多光源单显示装置的彩色影像投射装置及其影像投射方法。为达到上述目的，本发明提供一种彩色影像投射装置，其包含色光控制单元；多单色光源，其电性耦合该色光控制单元用以依序放射该多色光源的各独立光源；一显示装置，对应配置于该多单色光源，用以显示影像，借由该多色光源依序穿透该显示装置至少形成红、绿、蓝三色影像；投射镜头，对应配置于该显示装置，用以依序将该三色影像投射。其中上述的红、绿、蓝三色影像可依任意秩序排列。其中上述的多单色光源包含激光、发光二极管或有机发光元件。其中上述的显示装置包含液晶显示装置、电浆显示装置、有机发光显示装置或电场放射显示装置。其中上述的多单色光源包含红、绿、蓝三单色光源或红、绿、蓝、白四单色光源。其中该影像投射装置可以内建于或外接于手持装置中，该手持装置包含手机、笔电、媒体播放器、卫星定位系统。本发明还提供一种多光源单显示装置的影像投射方法，其包含提供一色光控制单元及多单色光源，电性耦合该色光控制单元用以依序放射该多色光源的各独立光源；提供一显示装置，对应配置于该多单色光源，用以显示影像，借由该多色光源至少形成红、绿、 蓝三色影像；一投射镜头对应配置于该显示装置，用以依序将该三色影像投射，借由视觉暂留形成彩色影像。一种透明基底影像投射装置，包含单色光源，用以提供光源；透明基底显示装置，包含两透明基板，以利于该单色光源的光穿透，其间配置显像材质，用以显示影像；投射镜头，对应配置于该透明基底显示装置，当该单色光源穿透该透明基底显示装置将所呈现影像，经过该投射镜头投射；其中该透明基底影像投射装置无需三棱镜合成影像。其中上述的显像材质包含液晶、电浆或荧光物质。其中上述的透明基板显示装置包含液晶显示装置、 电浆显示装置、有机发光显示装置或场放射显示装置。所述的透明基底影像投射装置，其中所述的单色光源包含发光二极管、有机发光元件或电场放射发光元件。其中影像投射装置可以内建于或外接于手持装置中，该手持装置包含手机、笔电、媒体播放器、卫星定位系统。一种微型彩色影像投射装置，包含光源，用以提供光源；透明基底显示装置，配置于该光源侧，包含两透明基板，而无彩色滤光片以提升光通过率，其间配置显像材质，用以显示影像，其中该显像材质包含荧光物质；菲涅尔透镜或准直器位于该多单色光源与该显示装置之间，使光源所发散的光穿过该菲涅尔透镜或准直器为平行光，以利通过该透明基底显示装置；投射镜头，对应配置于该透明基底显示装置，当该光源穿透该透明基底显示装置将所呈现影像，经过该投射镜头投射；其中该光源为白色光源配合三原色显像材质； 或该光源为三原色光源配合灰阶显像。其中更包含色光控制模块耦合该光源，若该光源包含三原色光，其中所述的光源包含发光二极管、有机发光元件或电场放射发光元件。一种微型彩色影像投射装置，包含光源，用以提供光源；液晶显示装置，配置于该光源侧，包含两透明基板；菲涅尔透镜或准直器位于该多单色光源与该显示装置之间，使光源所发散的光穿过该菲涅尔透镜或准直器为平行光，以利通过该透明基底显示装置；投射镜头，对应配置于该透明基底显示装置，当该光源穿透该液晶基底显示装置将所呈现影像，经过该投射镜头投射；其中该光源为白色光源配合彩色滤光片显像；或该光源为三原色光源配合灰阶显像。其中更包含色光控制模块耦合该光源，若该光源包含三原色光，其中该影像投射装置可以内建于或外接于手持装置中，该手持装置包含手机、笔电、媒体播放器、卫星定位系统。
一种微型彩色影像投射装置，包含平面光源，用以提供平行光源，以利于省却位于光源侧的菲涅尔透镜或准直器以利于微型化；显示装置，配置于该平面光源侧；投射镜头，对应配置于该显示装置，当该光源穿透该显示装置将所呈现影像，经过该投射镜头投射；其中该光源为白色光源配合彩色显像；或该光源为三原色光源配合灰阶显像。其中更包含色光控制模块耦合该光源，若该光源包含三原色光。其中该光源包含有机发光元件、电场放射发光元件，其中该影像投射装置可以内建于或外接于手持装置中，该手持装置包含手机、笔电、媒体播放器、卫星定位系统。除以上各配置外，本发明提出一种微型彩色影像投射装置，包含自发光显示装置，包含两基板其间配置荧光物质，用以显示影像，以便缩小厚度；聚焦镜片，位于该自发光显示装置之侧，使自发光显示装置的辐射光穿过该聚焦镜片而聚焦于焦点；投射镜头，对应配置于该自发光显示装置之侧，位于该聚焦镜片的该焦点，将所呈现影像经过该投射镜头投射；其中该自发性显示装置显示彩色影像或灰阶显像。其中该聚焦元件包含菲涅尔透镜或准直器，以利于微型化；其中更包含光源，位于该自发光显示装置的另一侧，若该自发性显示装置为彩色影像显示，则该光源为单色白光；若该自发性显示装置为灰阶显像，则该光源为至少红、绿、蓝三单色光源，且更包含色光控制模块耦合该光源，以利于依序放射三原色光。所述的自发光显示装置包含有机发光显示装置、电浆显示装置、电致发光显示装置或电场放射显示装置。一种微型彩色影像投射装置，包含自发光平面光源，包含两基板其间配置荧光物质，用以发光，以提供平行光束，而缩小厚度；显示装置，配置于该自发光平面光源之侧；聚焦镜片，位于该显示装置之侧，使自发光平面光源的辐射光穿过该显示装置而经过聚焦镜片而聚焦于焦点；投射镜头，对应配置于该聚焦镜片的该焦点，将所呈现影像经过该投射镜头投射；其中该显示装置显示彩色影像或灰阶显像。其中该聚焦元件包含菲涅尔透镜或准直器，以利于微型化。若该显示装置为彩色影像显示，则该自发光平面光源为单色白光；若该显示装置为灰阶显像，则该自发光平面光源可放射至少包含红、绿、蓝三色光，且更包含色光控制模块耦合该自发光平面光源，以利于依序放射三原色光。其中所述的自发光平面光源包含有机发光元件或电场放射发光元件；其中该显示装置包含有机发光显示装置、液晶显示装置、电浆显示装置、电致发光显示装置或场放射显示装置。一种微型彩色影像投射装置，包含冷光(Luminescence)源，用以提供光源极降低厚度与能量消耗，以利于微型化；显示装置，配置于该光源侧，包含两透明基板；准直光线转换元件，位于该多单色光源与该显示装置之间，使该光源所发散的光穿过该准直光线转换镜片为平行光，以利通过该显示装置；投射镜头，对应配置于该显示装置，当该光源穿透该显示装置将所呈现影像，经过该投射镜头投射；若其中该冷光源为白色光源，则该显示装置包含彩色显像；若该冷光源包含三原色光，则该显示装置为灰阶显像；其中该准直光线转换镜片包含菲涅尔透镜或准直器。其中若该冷光源包含该三原色光，则该微型彩色影像投射装置更包含色光控制模块耦合该光源，以利其依序发光，借由视觉暂留形成彩色影像。其中所述的冷光源包含有机发光元件、电致发光元件、发光二极管或电场放射发光元件；其中该显示装置包含有机发光显示装置、液晶显示装置、电浆显示装置、电致发光显示装置或电场放射显示装置。借由本发明的彩色影像投射装置及其影像投射方法，可是实现高亮度的投射，并且可缩小装置体积，降低成本。


图1显示本发明彩色影像投射装置结构原理示意图IA显示本发明彩色影像投射装置另一实施例结构原理示意2显示本发明彩色影像投射装置耦接手持装置功能方块示意3显示本发明彩色影像投射装置又一实施例结构原理示意图； 图3A至图3D显示本发明其它实施例示意图； 图4显示本发明中的显示装置示意图之一； 图5显示本发明中的显示装置示意图之二； 图6与图6A至图6D显示本发明中的准直元件配置示意图； 图7A至图7D显示本发明的时序示意图； 图8显示先前技术结构示意图之一； 图9显示先前技术结构示意图之二。附图标记说明
多光源单显示装置影像投射装置500 ；
色光控制单元1000多单色光源1100显示装置1200彩色显示器1200A投射镜头1300影像信号输入单元1400无线传输模块1500存储卡1600输入接口1700光导引装置1350手持通讯装置10控制IC 100天线 105收发装置110语音编码译码器115MODEM 112DSP120D/A转换器125SIM卡连接器130SIM 卡 135电源140OS 145影像撷取单元输入单元150内存 155显示单元160遥控控制模块185喇叭及/或麦克风190光源700折光镜片710
LCD on Silicon (LCOS) 720 光源22 透镜组M三颜色显示元件28
光学装置34、36滤光装置30、32
光传递镜片组(relay lens) 40,42 透明电极 420
射极(emitter) 460 荧光薄膜层480 第一透明基板500 上透明电极530 单色光源 3100
罩幕层440 前面板450 下透明电极510 第二透明基板MO 透明基底彩色显示装置3200
镜头投射730 投射镜片26 反射镜片38 透明基板400 堆栈闸 410 射极 460 荧光薄膜层480 荧光薄膜或粉末520菲涅尔透镜3210 准直器 3230 存储卡 3600
准直器3220 影像信号输入单元；3400 输入接口 3700。
投射镜头3300 无线传输模块3500
具体实施例方式为使本发明的上述结构特征和优点能更明显易懂，本文举较佳实施例，并配合所附附图作详细说明如下，然而下述各实施例只做一说明，并非用以限定本发明。本发明也可内建或外接于手持通讯装置中，包含手机、个人数字助理以及智能型手机。手持无线通讯装置一般包含移动电话、传呼装置、个人数字助理或类似的装置。上述无线通讯装置的系统架构一般包含无线通讯模块，可适用于双向传输的协议，移动电话以及个人数字助理至少包含双向通讯模块。以双向通讯模块而言，所使用的通讯协议为GSM、 CDMA、PHS或双向呼叫器通讯协议等格式。经由双向通讯模块所接收由服务提供者所提供的信息，经过译码装置译码以转换成可辨识的信号。上述的无线通讯装置包含一微处理器或中央处理单元以及一使用者接口与微处理器耦合以利于指令的输入，其输入的方式可以为利用触控或声控语音输入。双向通讯模块所接收的信号经由微处理器并载出储存于内存单元中的数据或程序进行处理，如比对通讯协议、解读以及判断。图1以及图IA所示为本发明的多光源单显示装置影像投射装置500，其包含色光控制单元1000。以一实施例而言，提供单一的显示装置1200用以显示灰阶影像。之后将其透过投射镜头1300放大投射到一屏幕或墙上。上述的显示装置1200可包含液晶显示装置、有机发光显示装置、电场放射显示装置等。多单色光源1100为至少三单色光，以利于各自放射蓝、绿及红光以利于合成彩色。在单一液晶面板的影像可以为灰阶，再通过依序放射三单色光，例如蓝、绿及红光，而分别被对应的红、绿以及蓝光穿透，最后透过投射镜头1300放大投射，上述三色光的放射次序可以任意排列，其组合例如为蓝绿红、蓝红绿、绿红蓝、绿蓝红、蓝红绿或蓝绿红等次序。基于上述三色光源依序放射，使得人眼在视觉暂留内，看到一彩色影像。上述多单色光源1100通过色光控制单元1000控制其各自的强度与放射时间，端视色彩信息而定。为强化其光强度，避免过暗，上述多单色光源1100除包含三单色光外，也可以包含白光配置以利加强亮度，所述的白光可穿插于上述三色光的任意排列之中。显示装置1200的影像显示是由影像信号输入单元1400馈入。基于本发明是依据放射至少三单色光，且通过一灰阶显示装置依序投射RGB的影像至显示屏，故无需分色器也无需将影像分镜处理，且无需分光镜等光机构。若选择LED、激光、有机发光(EL ； electroluminescence)元件等发光元件，除可缩小本装置外，相较于灯泡具较佳散热效果。简言之，利用色光控制单元1000控制各独立单色光的放射顺序与强弱度以利于人眼视觉暂留期间内混合成彩色，当各单色光穿透显示装置1200时，可以使显示装置1200 上的灰阶影像形成单色彩影像，透过投射镜头1300将各单色光的影像投射，再利用人眼视觉暂留现象，令人眼看到合成后的彩色影像。因此本发明采用不耗热的多数单色光源，作为成像光源，利用单一显示装置，借由依序将各单色光放射穿透该单一显示装置，以利于不同时产生至少三色阶的影像，依据备投射镜头不同时投射到屏幕上。故本发明优点为无需采用图8所示的多显示装置，可降低成本与简化结构，再者，本发明无需利用单一光源再借由分光镜分光，再以棱镜合成。故，本发明大大减化光机构。此外，本发明亦无须分色器，将一幅图框将其分色。而较佳实施例中，显示装置1200包含液晶面板，用以显示灰阶影像。采用灰阶影像时，在液晶显示装置可以不需要彩色滤光片，因为彩色滤光片造成极大的遮光， 造成流明度稍不足。若省却此滤光片，可以对于微型化有所帮助，可以提升流明度以及减少耗电。以一实施例而言，可以为高温多晶硅(HTPS)或低温多晶硅(LTPS)液晶，其具有较佳电子移动率。在另一实施例可参阅图1A，其中可配置菲涅尔透镜3210或准直器3220于多单色光源1100以及显示器间，以提升光均勻度。上述的放射光源可以采用有机发光，有机发光元件放射红、绿以及蓝光。投射镜头 1300，配置于显示装置1200 —侧，一显示屏可放置于适当位置用以投射成像。因此储存在手持通讯装置、媒体播放器或计算机内存中数据、档案、电玩便可以通过投射显示装置放大投射至外部。基于本发明采用有机激发发光、电场放射发光、激光等元件，其轻薄短小，故可以使得被整合于手机之中。无线传输模块1500，可以自外界接收影像，通过影像信号输入单元1400输入所欲投影的信号或影像。也可以通过存储卡1600或随身碟输入所欲投影的信号或影像，如此可以省却携带计算机的不便，也可以通过输入接口 1700，例如USB、HDMI等连接手机，以投射手机内影像或信息。图2所示为本装置整合于手机的功能方块图，其包含SIM卡连接器130，用以承载 SIM卡135。而SIM卡并非手机必要的装置，如PHS系统就无需使用。本手持通讯装置10包含射频通讯模块，其包含天线105、此天线105连接收发装置110，其用以接收或传输信号。 射频通讯模块也包含语音编码译码器(CODEC) 115、DSP (Digital Signal ftx)cessor，数字信号处理器)120以及D/A转换器125。该射频通讯模块还包含一 MODEM (modulation and de-modulation，调变与解调变模块)112，该MODEM 112电性耦接所述收发装置110，用以将所接收信号解调变，另该MODEM 112电性耦接所述DSP 120，用以将所要发送的信号调变。 本发明的装置包含中央控制IC 100，用以控制信号以及数据的处理、电力控制以及输入输出信号的处理。一输入单元150、内建显示单元160、操作系统(Operation System，0S)145、 电源140分别电性耦合(couple)到上述的控制IC 100。本装置也包含内存155并耦合到上述的控制IC 100，作为数据以及操作系统的储存。依照不同的属性，可包含ROM、RAM、非挥发性闪存等。射频通讯模块可以处理述信号的接收、基频的处理、数字信号的处理等。SIM 卡硬件接口则承载SIM卡。最后语音信号被送到输出装置如喇叭/麦克风单元190。内存单元可以区分为三个部分，分别为罩幕式只读存储器(MASK ROM)、非挥发性内存例如闪存 (FLASH)以及静态随机存取内存(SRAM)三个部分。一般，不更动的数据可储存于罩幕式只读存储器(MASK ROM)之中，系统操作软件或固定的应用程序一般可以储存于非挥发内存之中且执行其它的指令，可以在无电源状态下仍能保留其内部数据，有电源时可以重复读出或写入。影像撷取单元152电性耦合至控制IC 100。本发明另一特点是包含遥控控制模块185，电性耦合到上述的控制IC 100，用以借由储存内存155中的锁钥或句柄而加以控制锁或是电子装置，遥控控制是一已知技术。 举一例，遥控控制模块185可以采用红外线、因特网或电信网络传输控制信号。利用手机的通讯模块可以下载服务提供者的句柄、锁钥而储存于内存155中，或传输控制信号。此外， 也可以通过遥控控制模块185的红外线应用于短距离的信息交换。本发明的创意在于整合诸多的电子装置，以利于携带以及利于适应不同的多种场合，进而提升便利性。且可共享部分组件或装置而加以整合。使手机除通讯功能之外，尚可投射影像、遥控控制及会议使用。本发明包含一个或数个模块，其均未揭露于任何目前的手持通讯装置。值得注意的是本发明可以植入单一或多个模块，视需求而定。图3所示为本发明的影像投射装置，其包含提供透明基底彩色显示装置3200用以显示彩色影像，与第一实施例不同，其显示灰阶影像。之后将其透过投射镜头3300放大投射到一屏幕或墙上。上述的透明基底彩色显示装置3200可包含液晶显示装置、有机发光显示装置、场放射显示装置等。单色光源3100为白色光。与上述时序显像不同，上述实施例为于单一液晶面板的影像为灰阶，再通过依序放射三单色光，例如蓝、绿及红光，而分别被对应的红、绿以及蓝光穿透。此实施例以白光穿透透明基板的彩色显示装置，最后透过投射镜头3300放大投射。透明基底彩色显示装置3200的影像显示是由影像信号输入单元3400 馈入。若采用电浆、场发射显示装置、有机发光显示装置，其利用荧光粉，可以显示灰阶或彩色，而无需彩色滤光片，可以提升流明度。故本发明优点为无需采用多个RGB分别显示装置，可简化电路结构，再者，本发明无需利用单一光源再借由分光镜分光，再以棱镜合成。故，本发明大大减化光机构。此外， 本发明也无需分色器，将一幅图框将其分色。此外，此实施例的透明基底彩色显示装置3200的实施例显示于图4中，其中显示根据本发明的电场放射显示装置(field emission display)的截面图。如图4所示，提供一透明基板400，透明电极420形成于透明基板(如玻璃、石英、压克力等)400之上。透明电极 420可以利用氧化铟锡(indium tin oxide :ΙΤ0)来形成，并且其可以作为发射电极。堆栈闸 410覆盖部分的透明电极420，并且形成于透明基板400之上。发射电子的射极(emitter) 460形成于部分透明电极420之上。每一堆栈闸410包括一罩幕层440，以覆盖部分透明电极420，该罩幕层是借由UV微影光罩(幕)所形成。罩幕层440较佳是对可见光透明，而对紫外光不透明，并且可以借由非晶硅物质所形成。当硅晶层足够薄时可以是透明。堆栈闸 410结构包括第一绝缘层/闸电极/第二绝缘层/聚焦闸电极，依序形成于基板之上。闸绝缘层较佳是具有厚度2微米或以上的二氧化硅薄膜，并且间电极可以由厚度约0. 25微米的铬所形成。闸电极是用以汲取射极的电子束。聚焦闸电极作为集电极以收集射极所发射的电子，以使得电子可以达到配置于射极460上的荧光薄膜层480。在上述元件用于显示单元的例子中，基板可以为硅基板或透明基板。参照图4，前面板450朝上配置于堆栈闸 410之上。各种可见光影像显示于前面板450之上。荧光薄膜层480附着至前面板450的面对堆栈闸410的底表面，直流电压施加于荧光薄膜层480以发出色彩以显示。当上述薄膜具有红、绿以及蓝色荧光基底时，荧光基底可以借由混合所发出的光而发出彩色光。而较佳实施例中，本发明包括三种发射显示装置以分别显示红成分、绿成分以及蓝成分的影像 (即红、绿以及蓝影像)。当电子光束激发荧光基底时可以使其发出红、绿以及蓝色可见光， 而均勻地分布在荧光薄膜层480上。隔离前面板450与堆栈闸410之间隙壁为黑矩阵层， 其仅便于说明而未图示。由于薄膜显示装置可以形成为较薄的厚度并且耗能较液晶显示装置低，本发明可以提供较轻薄短小的元件。电池的寿命可以维持更长。场发射元件无需复杂、耗电的背光源与滤波器，其对于液晶显示装置而言均为必须。此外，电场放射元件无需大规模的薄膜晶体管数组，因此，液晶显示装置中需要高价格的主光源与其主动矩阵的良率问题均得以消除。显示装置的分辨率可以借由利用聚焦极板(focus grid)或加速电极以校准(collimated)微尖端所放射出的电子以得到提升。在较佳实施例中，发射器包括纳米碳管发射器以进一步降低元件的大小。再者，显示装置可以省略液晶材料。电场放射显示装置无需液晶显示装置的薄膜晶体管所需的源极/汲极区域。在另一实施例中，发光二极管光源可以发射单色光。换言之，蓝光、红光以及绿光发光二极管也可以用于作为光源。 在一例子中，发光二极管可以形成为矩阵或线形的结构。值得注意的是，具有荧光基板的元件显示于图4中(纳米碳管电场放射元件)，并且图5的电场发光面板(electroluminescent panel，ELP)也可以作为光源。类似地，发光源单元可以由三个单色电场放射发光元件(或电场放射发光面板)或一个可以发射三个单色光的电场放射发光元件(或电场放射发光面板) 所形成。也可以采用有机发光元件，其也可以省却滤光片减少厚度，不发热有利于微型化的发展。此实施例的优点为无需使用彩色滤光片来形成彩色，可以缩小体积。但若不考虑厚度，也可以采用液晶配合彩色滤光片形成彩色影像。图5的光源包括一下透明电极510，该下透明电极510设于第一透明基板500上，一荧光薄膜或粉末520附着于下透明电极510 的上表面。在较佳例子中，荧光基板发射彩色光。本发明包括三个本实施例的元件，其分别发光为红色部分、绿色部分以及蓝色部分，每一个元件辐射单一色光，不同粉末发出不同颜色的光，上透明电极530形成于荧光薄膜或粉末520之上，第二透明基板540形成于上透明电极530之上。一偏压施加至电极之上以注入空穴与电子，借由电子以及空穴的结合，依照荧光基板的材料(化合物)而激发荧光基板以发射红、绿或蓝色可见光。本实施例的元件可以参考电场发光面板。在一实施例中，发光二极管元件可以用于作为光源，并且其发光机制与过程比公知技术来得简单。在一较佳实施例中，发光二极管光源，例如发射蓝光、红光以及绿光的发光二极管，可以用于作为三个单色光源。图3实施例的好处，在于免除彩色滤光片，且若单色光源3100也为单色平板光源(如电场放射发光元件、有机发光元件等)，则其可以提供均勻的平行光到达透明基底彩色显示装置3200，而降低光不均勻的现象，如图6所示，其它构件雷同图1与图3，故不赘述。以微型化考虑，因为彩色滤光片将遮掉许多光线， 最好是采用灰阶显像配合三独立光源，以色序产生R、G、B三影像，再利用视觉暂留产生彩色。在另外实施例中，则不采用彩色滤光片，以荧光物质显像，则其结构简化遮光率较低，则可以使用一独立光源，直接穿透彩色显示装置。上述的取舍，视成本、分辨率、流明度综合的考虑选择。参阅图6A，若非采用上述的平面光源，可以配置一菲涅尔透镜3210位于单色光源 3100之侧，单色光源3100位于大约其焦距处，可使点光源通过菲涅尔透镜3210成平行光速。菲涅尔透镜具有被截为一段一段曲率不变的不连续曲面，曲面被划分得很细，故看上去像一圈一圈的纹路，也就是菲涅尔透镜3210包含一系列同心圆纹路(即菲涅尔带)达到聚光效果，反之将光源置于焦距，可形成平行光速通过。且菲涅尔透镜3210同时降低厚度利于微型化。可被视作一系列的棱镜按照环形排列，其中边缘较为尖锐，而中心则是较为平滑的凸面。菲涅尔透镜的设计容许大幅度地削减透镜厚度及重量与体积。在光源前配置菲涅尔透镜3210可以适用于上述各实施例，如图1、图3等各实施例，非单此实施例。也可以使用准直器(collimator) 3220替换上述的菲涅尔透镜或与菲涅尔透镜共同使用以利于产生平行光作为勻光器，如图6B所示。准直器(collimator) 3220包含一曲面镜片，光源置于其焦点。准直器(coll imator ) 3220面对光源的镜面的曲率较大，另一镜面的曲率较小。准直器(COllimator)3220也可校正其它光学元件是否位于光轴上，故其不但可使光源成平行光束也可作为校正用途。在光源前配置准直器(collimator) 3220可适用于上述各实施例，非单此实施例。上述的菲涅尔透镜也可以配置于显示装置与投射镜头之间，投射镜头置于其焦点上。同理，积分柱也可以代替上述的菲涅尔透镜或准直器作为勻光器。在另一实施例中，除包含上述说明的特点外，若采用自发光的彩色显示装置，如 0LED、场放射显示装置、电激发光显示装置(EL)等，基于其内置荧光层可在提供电流时自发光，无需背光源。若流明度可以接受的范围内，可以省却上述实施例的光源，达到进一步微型化优点。相较于液晶，其优点包含厚度可小于1毫米，重量更轻；固态机构，没液体物质， 抗震性能更好；几乎无可视角度的问题，在很大的视角下观看，画面仍不失真。例如可以采用 AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode，有源矩阵有机发光二极体面板)，AMOLED反应速度快、对比度高、视角较广，且不需使用背光板，因此更能够做得轻薄更省电；不需使用背光板的AMOLED可以省下占TFT IXD 3、成比重的背光模块成本，参阅图 6D。一菲涅尔透镜或准直器3230置于投射镜头3300与自发光透明基底彩色显示装置3200 之间，且上述的投射镜头3300置于菲涅尔透镜或准直器3230的焦点。在上述各实施例的光源背部，可以依据需求配置反光片以反射光线进入显示器。图3C所示为本发明的穿透式影像投射装置，包含多单色光源1100R、1100G、 1100B，例如红光源1100R、绿光源1100G、蓝光源1100B，可分别放射红、绿、蓝三色光，色光控制单元1000 (图3D)电性耦接上述的三单色光源1100R、1100G、1100B以利其分别依序放射至少三色光。以一实施例而言，灰阶显示装置1200用以显示灰阶影像，其较佳为灰阶液晶(IXD)显示器，其基板为透明以利光穿透。以一实施例而言，可以为高温多晶硅(HTPS) 或低温多晶硅(LTPS)液晶，其具有较佳电子移动率。多单色光源1100为至少三单色光， 以利于各自放射蓝、绿及红光以利于合成彩色。于液晶面板的影像可为灰阶，再通过依序放射三单色光，例如蓝、绿及红光，其三者的三色光线分别穿透IXD，使得红、绿及蓝光影像透过投射镜头1300放大投射到屏幕，上述三色光的放射次序可以任意排列，其组合例如为蓝绿红、蓝红绿、绿红蓝、绿蓝红、蓝红绿或蓝绿红等次序。一光导引装置1350，使上述光源 1100R、1100G、1100B分别配置于光导引装置1350的三侧，以利于分别将光导向显示装置 1200。上述的光导引装置1350可以为X方块棱镜(X-cube)或X板或是分色镜(dichroic mirror)。光源1100R、1100G、1100B分别配置于光导引装置1350的三侧，其相对于显示装置1200的个别相对位置相当，故可以减少光路径不同一体，且单纯化光机构。基于上述三色光源依序放射，使得人眼在视觉暂留内，看到一彩色影像。上述多单色光源1100通过色光控制单元1000控制其各自的强度与放射时间，视色彩信息而定。为强化其光强度，避免过暗，上述多单色光源1100除包含三单色光外，也可以包含白光配置以利加强亮度，所述的白光可穿插于上述三色光的任意排列之中；为增加色彩度，也可穿插黄光。显示装置(如液晶显示器)1200的影像显示是由影像信号输入单元1400馈入。基于本发明是依据放射至少三单色光，且依序穿透灰阶显示器依序放射RGB影像，经过投射镜头1300至显示屏，故无需棱镜，而易于缩小体积与简化装配对位等复杂度与简化光机构。若选择LED、激光、有机发光(EL ；electroluminescence)组件等发光元件，除可缩小本装置外，相较于灯泡具较佳散热效果。上述的显示装置1200也可采用有机发光显示装置、电浆显示装置、电致发光显示装置或场放射显示装置。简言之，利用色光控制单元1000控制各个独立单色光的放射顺序与强弱度以利于混合成彩色，当各个单色光自显示装置1200穿透时，可以使显示装置1200上的灰阶影像形成单色彩影像，透过投射镜头1300将各单色光的影像依序投射，再利用人眼视觉暂留现象，令人眼看到合成后的彩色影像。因此本发明采用不耗热的多数单色光源，作为成像光源，利用单一灰阶显示器，借由依序将各单色光放射穿透该单一灰阶显示器，以利于不同时产生至少三色阶的影像，依投射镜头不同时投射到屏幕上，但基于视觉暂留现象，人眼以为同时到达而合成彩色光。故本发明优点为无需采用复杂光学机构，可降低成本与简化结构， 再者，本发明无需利用棱镜合光，将三边光源，配置于X-CUBE三边，轮流依序放射。故，本发明大大减化光学机构。而较佳实施例中，显示装置1200包含液晶用以显示灰阶影像。采用灰阶影像时，在液晶显示装置可以不需要彩色滤光片，因为彩色滤光片造成极大的遮光，造成流明度不足。若省却此滤光片，可以对于微型化有所帮助，可以提升流明度以及减少耗 H1^ ο上述的放射光源可以为发光二极管(LED)、激光，以三色光单独光源，或是多颗配置成一线或是相邻配置，如图3A所示，或是将发光二极管配置成矩阵，三原色间隔重复配置，构成矩阵，如图3B所示，其中只作为一例示，并非用以限制本发明，可依需求配置任意数目的行与列，且其间可插入白色或黄色。上述的放射光源也可以采用有机发光、场放射元件放射红、绿以及蓝光。图3D所使用的架构与上述实施例相似，差别在将三边光源采用白光，配置于X-CUBE三边，可轮流或同时开启，以利于控不同的照度，也可依序放射以利节能。在此架构下则需配置彩色显示器1200A。参阅图7A，影像信号为S，在上述影像信号视讯框(frame)的时间内至少三种不同颜色红、绿、蓝光的信号R、G、B依序切换，其频率快于影像信号频率；此实施例显示R、G、B 频率依序出现不重叠，换言之，每一个影像信号视讯框的时间内，每个颜色只开启1/3的时间，轮流开启，在一长时间累积计算下来，每个颜色的光只开启影像播放总时间的1/3的时间，故可以达节省电能效果。但是其所提供的光子数目相对较低，请参阅图7B，为提升光子数目则可控制至少三种不同颜色红、绿、蓝光的切换频率；在此例中可使各色光的照射时间各有百分之五十的重叠，可提升单位时间内光子的数目以提升流明度。在此情形下，在上述影像信号视讯框(frame)的时间内，三色光中，只有两色光开启的时间产生重叠，即在第一种色光开启一半时间时(影像信号视讯框时间的四分之一)，则开启第二种颜色的光，当第一种颜色的光关闭时(影像信号视讯框时间的二分之一)，此时为第二种颜色光开启一半的时间，此时开启第三颜色的光；依此类推，在每一时间内，均有两种以上的光被开启，另一种颜色的光被关闭，可以提升照度。例如，在影像信号视讯框时间的四分之三时，关闭第二种色光；此时为第三种色光开启一半的时间；这时可以选择性开启第一种色光或是等待下一个影像信号视讯框时重新计算(此种方式比较容易控制)。以上均可以采用色光控制单元 1000加以控制开启时间。图7A，影像信号视讯框周期为色光信号的三倍(或色光信号的切换频率为影像信号视讯框频率的三倍)；图7B，影像信号视讯框周期为色光信号的两倍(或色光信号的频率为影像信号视讯框频率的两倍)。参阅图7C，其显示在一影像信号时间内，三色光照射的时间的时序示意图，其中个两色光被开启照射的时间重叠比例超过(大于)各色光开启或照射时间的百分之五十，但未完全重叠。如此可以提升光子照度，但是各色光开启的时间较长。其中可以参见，在第一种色光的部分时间，特别是在答照射时间的一半之前开始便有色光的重叠时间(三色光同时开启状态)。参阅图7D，其显示在一影像信号时间内，三色光被开启或照射的时间的时序示意图，其中各两色光被开启照射的时间重叠比例未超过(小于)各色光开启或照射时间的百分之五十，如此可以提升光子照度，但是各色光开启的时间较图7A长，但较图7B短。故可以依照上述所揭示方法以色光控制单元1000控制各色光的时序(timing)及照射的时间， 使各两色光间产生部分重叠，如大于百分之五十的重叠，等于百分之五十的重叠或小于百分之五十的重叠；以在于光子数目(照度)与节省能源间可做一取舍或平衡。图7C，影像信号视讯框周期为色光信号的小于两倍，但大于一倍(或色光信号的切换频率为影像信号视讯框频率的1-2倍间);图7D，影像信号视讯框周期为色光信号的切换频率的2-3倍间(或色光信号的切换频率为影像信号视讯框频率的2-3倍间)。上述方式可以适用于四种颜色上， 但需将频率调整。此外在相同的行列分辨率的情形下，其像素点为具有彩色滤光片的三倍，因为每三个红、绿、蓝次像素合成一个彩色像素，而本发明采用灰阶，每一点均为实际像素，而采用视觉暂留成像，故像素点为具有彩色滤光片显示器的三倍。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围， 凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的申请专利范围内。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种彩色影像投射装置，其特征在于，其包含色光控制单元；多单色光源，其电性耦合该色光控制单元用以依序放射该多色光源的各独立光源；一显示装置，对应配置于该多单色光源，用以显示影像，借由该多色光源依序穿透该显示装置至少形成红、绿、蓝三色影像；投射镜头，对应配置于该显示装置，用以依序将该三色影像投射，借由视觉暂留形成彩色影像。
2.如权利要求1所述的彩色影像投射装置，其特征在于，该投射装置更包含光导引装置，导引该多单色光源所放射的光，其中该多单色光源分别配置于该光导引装置之侧。
3.如权利要求2所述的彩色影像投射装置，其特征在于，所述光导引装置包含分色镜、 X板或X镜，该红、绿、蓝三色影像可依任意秩序排列。
4.如权利要求1所述的彩色影像投射装置，其特征在于，所述多单色光源包含激光、发光二极管、电场放射发光元件或有机发光元件；其中所述多单色光源包含红、绿、蓝三单色光源或红、绿、蓝、白四单色光源。
5.如权利要求1所述的彩色影像投射装置，其特征在于，所述显示装置包含液晶显示装置、电浆显示装置、有机发光显示装置、电致发光显示装置或场放射显示装置。
6.如权利要求5所述的彩色影像投射装置，其特征在于，该影像投射装置可以内建于或外接于手持装置中，该手持装置包含手机、笔电、媒体播放器、卫星定位系统。
7.如权利要求1所述的彩色影像投射装置，其特征在于，该影像投射装置更包含勻光器，该勻光器位于所述多单色光源与所述显示装置之间。
8.如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的彩色影像投射装置，其特征在于，所述色光控制单元控制所述多单色光源的两色光被开启的时间不重叠、百分之五十的时间重叠、大于百分之五十的时间重叠或小于百分之五十的时间重叠，但不得完全重叠。
9.一种多光源单显示装置的影像投射方法，其特征在于，其包含提供一色光控制单元及多单色光源，电性耦合该色光控制单元用以依序放射该多色光源的各独立光源；提供一显示装置，对应配置于该多单色光源，用以显示影像，借由该多色光源依序穿透该显示装置至少形成红、绿、蓝三色影像；一投射镜头对应配置于该显示装置，用以依序将该三色影像投射，借由视觉暂留形成彩色影像。
10.如权利要求9所述的多光源单显示装置的影像投射方法，其特征在于，该方法更包含提供一光导引装置，导引所述多单色光源所放射的光，其中该多单色光源分别配置于该光导引装置之侧，其中上述的光导引装置包含分色镜、X板或X镜，该红、绿、蓝三色影像可依任意秩序排列。
11.如权利要求9所述的多光源单显示装置的影像投射方法，其特征在于，上述的多单色光源包含激光、发光二极管、电场放射发光元件或有机发光元件；其中上述的多单色光源包含红、绿、蓝三单色光源或红、绿、蓝、白四单色光源；其中上述的显示装置包含液晶显示装置、电浆显示装置、有机发光显示装置、电致发光显示装置或场放射显示装置。
12.如权利要求11所述的多光源单显示装置的影像投射方法，其特征在于，该方法更包含提供一勻光器，该勻光器位于该多单色光源与该显示装置之间。
13.如权利要求9或10或11或12所述的多光源单显示装置的影像投射方法，其特征在于，上述的色光控制单元控制该多单色光源的两色光被开启的时间不重叠、百分之五十的时间重叠、大于百分之五十的时间重叠或小于百分之五十的时间重叠，但不得完全重叠。
全文摘要
本发明公开了一种影像投射装置及其影像投射方法，该装置包含色光控制单元；多单色光源，电性耦合该色光控制单元用以依序放射该多色光源的各独立光源；一显示装置，对应配置于该多单色光源，用以显示影像，借由该多色光源至少形成红、绿、蓝三色影像；投射镜头，对应配置于该显示装置，用以依序将该三色影像投射。借由本发明的彩色影像投射装置及其影像投射方法，可是实现高亮度的投射，并且可缩小装置体积，降低成本。
文档编号G03B21/20GK102445830SQ20111029575
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月30日 优先权日2010年10月5日
发明者江国庆 申请人:江国庆