[发明专利]照明设备和使用该照明设备的投影型显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于由液晶投影仪表示的投影型显示设备的照明设备，特别地涉及一种照明包括反射型偏振转换元件的显示元件的照明设备。

背景技术

专利文献1和2讨论了一种使用LED(Light Emitting Diode：发光二极管)作为光源用于照明用作显示元件的DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜设备)的投影仪。预期这种类型的投影仪比使用放电灯的投影仪更大地降低成本，并且实现包括小型化、更低功耗和更宽颜色再现范围的性能。

还存在使用单一LCoS(Liquid Crystal on Silicon：硅基液晶)元件的投影仪(非专利文献1)，和使用三个液晶面板作为显示元件的投影仪(非专利文献2和3)。

在液晶投影仪中，通常，必须利用偏振光照明液晶面板。通常，来自LED的光是非偏振光。因此，当LED被用作用于照明液晶面板的光源时，优选的是来自LED的光被转换成偏振光以增加光利用率。

例如，当显示面板是TN液晶(Twisted Nematic Liquid Crystal：扭曲向列液晶)面板时，相对于来自LED的、包括相互正交的两个线偏振分量的非偏振光，线偏振分量中的一个被转换为类似于另一偏振分量。当这个偏振转换效率低时，光利用率下降。当未执行任何偏振转换时，大约一半的光未被用作照明光。

在于非专利文献1中描述的投影仪中，来自是光源的LED的光束被具有复合抛物面形状的光导部件大致转换成平行光束，该光导部件被称作CPC反射器。利用来自光导部件的平行光束照明显示面板。

四分之一波片和反射型偏振板在来自光导部件的光束的行进方向上定位。例如，该偏振板透射p偏振光而反射s偏振光。被偏振板反射的s偏振光通过四分之一波片。通过四分之一波片的光(圆偏振光)返回LED从而在LED的表面上反射。在LED的表面上反射的光被光导部件平行地转换，并且然后再次通过四分之一波片。

被偏振板反射的s偏振光的一部分被转换成p偏振光，该部分s偏振光已经在返回LED的过程中和在于LED的表面上反射以朝向偏振板行进的过程中两次通过四分之一波片。

另外，存在一种在专利文献3中讨论的照明设备。这个照明设备包括：光源；来自光源的光进入其一个端表面的玻璃杆；用于会聚已经从玻璃杆的另一个端表面出射的光束的会聚装置；和被设置在会聚装置形成多个光源像的位置处的PBS偏振转换阵列。

PBS偏振转换阵列具有被在一个方向上交替地布置的第一和第二棱镜。第一和第二棱镜中的每一个均是由附着到一起的两个直角棱镜(rectangular prism)构成的长方体形棱镜(rectangular parallelepiped prism)。

第一棱镜包括形成在直角棱镜的两个结合表面上以在反射s偏振光的同时透射p偏振光的偏振分离膜，并且该第一棱镜被配置为使得入射光能够以大约45度的入射角进入偏振分离膜。

第二棱镜包括形成在两个直角棱镜的结合表面上的反射膜，并且被配置为使得被第一棱镜的偏振分离膜反射的s偏振光能够以大约45度的入射角进入反射膜。在被反射膜反射的光的行进方向上定位的第二棱镜的表面是出射表面。用于将s偏振光转换成p偏振光的半波片形成在出射表面上。光屏蔽板形成在与第二棱镜的出射表面相对的表面上。

从第一棱镜出射的P偏振光在与从第二棱镜出射的P偏振光相同的方向上行进。会聚装置被构造为使得光源像形成在第一棱镜的入射平面上。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：JP2006-106683A

专利文献2：JP2006-106682A

专利文献3：JP2000-206464A

非专利文献

非专利文献1：“Single-Panel LCoS Color Projector with LED Light Source”，SID 05DIGEST，pp1698-1701。

非专利文献2：“A Handheld Mini-Projector Using LED Light Sources”，SID 05DIGEST，pp1706-1709。

非专利文献3：“Compact Three Panel LED Projector Engine for Portable Applications”，SID 06DIGEST，pp2011-2014。

发明内容