專利名稱：光源裝置和投射型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源裝置和使用該光源裝置的投射型顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為這種類型的光源裝置，如圖I所示，已知有，將作為光源的LED201安裝在空腔裝配體202中，在該空腔裝配體202的開口面(發(fā)光面)側(cè)隔著空隙206配置有光通道等導(dǎo)光體205的裝置。這種情況的空隙206作為在空腔裝配體202與導(dǎo)光體205的組裝時(shí)所必須的機(jī)械而得到了確保。另外，如圖2所示，已知有，將來自半導(dǎo)體激光發(fā)光器251的光束照射到形成在被旋轉(zhuǎn)支持的玻璃基板252上的熒光體253上，在該熒光體253進(jìn)行發(fā)光的附近偏離玻璃基板252的位置上，配置光通道等導(dǎo)光體254的光源裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)I “特開 2009-277516號(hào)公報(bào)”)。這種情況下，玻璃基板252上的熒光體253和光通道等導(dǎo)光體254 之間存在空隙256。可是，如上所述那樣的以往的光源裝置，在空腔裝配體202或熒光體253與光通道等導(dǎo)光體205、254之間，由于存在空隙206、256，因此，由該空隙206、256露出光，有光的利用效率低這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，考慮上述事情，提供一種沒有光的露出、可以實(shí)現(xiàn)光利用效率提高的光源裝置和使用該光源裝置的投射型顯示裝置。為了解決上述課題，第I發(fā)明在于提供一種光源裝置(Ml、M2)，其特征在于，具有發(fā)光體(12、22)、和在該發(fā)光體(12、22)的發(fā)光面設(shè)置有入射側(cè)的開口而配置成的光通道
(13)，所述光通道(13)的入射側(cè)的開口檐(13a)與包圍所述發(fā)光體(12、22)的發(fā)光面的周邊部相接。根據(jù)第I發(fā)明，由于光通道的入射側(cè)的開口檐與包圍發(fā)光體的發(fā)光面的周邊部相接，因此，光通道與發(fā)光體之間沒有間隙，可以將來自發(fā)光體的光沒有露出地通過光通道而射出到外部，提高光的利用效率。第2發(fā)明為如第I發(fā)明的光源裝置(Ml、M2)，其特征在于，所述發(fā)光體(12、22) 由熒光體裝配體(12、22)構(gòu)成，所述熒光體裝配體(12、22)是在基板(12a、21a)的表面具備由來自外部的激發(fā)光而進(jìn)行發(fā)光的熒光體層(12c)，在該熒光體裝配體(12、22)的所述熒光體層(12c)側(cè)配置有所述光通道(13)的入射側(cè)的開口，該入射側(cè)的開口檐(13a)與所述熒光體裝配體(12、22)的外周邊部相接。根據(jù)第2發(fā)明，來自由激發(fā)光而激發(fā)的熒光體層的光可以沒有露出地通過光通道而射出到外部。第3發(fā)明為如第2發(fā)明所記載的光源裝置(Ml、M2)，其特征在于，在所述基板 (12a)的表面隔著反射膜(12b)形成所述熒光體層(12c)，在所述光通道(13)的射出側(cè)配置發(fā)出所述激發(fā)光的激光發(fā)光器(51)，在所述熒光體裝配體(12、22)的背面配置有用于放熱的散熱器(11、21)。根據(jù)第3發(fā)明，由于在基板的表面隔著反射膜形成有熒光體層，在光通道的射出側(cè)配置有發(fā)出激發(fā)光的激光發(fā)光器，在熒光體裝配體的背面配置有用于放熱的散熱器，因此，可以在反射膜反射來自由激光所激發(fā)的熒光體層的光，同時(shí)，可以效率好地通過光通道而射出到外部。另外，由于可以通過散熱器有效地進(jìn)行熒光體裝配體的放熱，因此，可以提高熒光體裝配體的可靠性。第4發(fā)明為如第3發(fā)明所記載的光源裝置(Ml、M2)，其特征在于，所述散熱器 (21)的表面的一部分作為所述基板(21a)，在其表面隔著反射膜(12b)形成有所述熒光體層(12c)，從而構(gòu)成所述熒光體裝配體(22)。根據(jù)第4發(fā)明，由于散熱器表面的一部分作為基板而構(gòu)成熒光體裝配體，因此，可以實(shí)現(xiàn)組裝的簡單化。第5發(fā)明為如第2發(fā)明所記載的光源裝置(M1、M2)，其特征在于，所述熒光體層， 按照規(guī)定的比例的區(qū)域配置藍(lán)色、綠色、紅色各熒光體。根據(jù)第5發(fā)明，激發(fā)光隔著光通道高效率地激發(fā)熒光體，可以得到高效率地藍(lán)、 綠、紅最佳化了的平衡的白色光。第6發(fā)明的投射型顯示裝置的特征在于，具備光源裝置(Ml)、調(diào)制來自光源裝置的光的顯示元件出2、81、82、83)、以及將由所述顯示元件射出的圖像投射到屏幕的投射透鏡(61、90)，所述光源裝置的至少一個(gè)由第I 4的發(fā)明的任一個(gè)發(fā)明的光源裝置(Ml)組成。根據(jù)第6發(fā)明，由于具備第I 4的發(fā)明的任一個(gè)發(fā)明的光源裝置來作為光源裝置，因此，可以實(shí)現(xiàn)上述效果。


圖I為顯示以往的光源裝置例子的圖。圖2為顯示另一個(gè)以往的光源裝置例子的圖。圖3為本發(fā)明第I實(shí)施方式的光源裝置的主要部件的截面圖。圖4為在本發(fā)明第I實(shí)施方式的光源裝置中使用的熒光體裝配體的擴(kuò)大截面圖。圖5為顯示本發(fā)明第1、2實(shí)施方式的光源裝置的第I構(gòu)成例的示意圖。圖6為顯示本發(fā)明第1、2實(shí)施方式的光源裝置的第2構(gòu)成例的示意圖。圖7A為本發(fā)明第2實(shí)施方式的光源裝置的主要部件的截面圖。圖7B為本發(fā)明第2實(shí)施方式的散熱器一體型的熒光體裝配體的截面圖。圖8為顯示包括圖5的第I構(gòu)成例的光源裝置的投射型顯示裝置的一個(gè)例子的示意圖。圖9A為顯示實(shí)施方式的光源裝置的綠光強(qiáng)度的說明圖。圖9B為顯示以往的光源裝置的綠光強(qiáng)度的說明圖。圖IOA為實(shí)施方式的光源裝置的綠光的白平衡的色度圖。圖IOB為以往的光源裝置的綠光的白平衡的色度圖。圖11為顯示包括圖5的第I構(gòu)成例的光源裝置的投射型顯示裝置另一個(gè)例子的示意圖。圖12A為，在圖11所示的投射型顯示裝置中使用的光源裝置具有白色熒光體層作為熒光體裝配體的熒光體層時(shí)的、光源裝置的主要部件的構(gòu)成圖。圖12B為，在圖11所示的投射型顯示裝置中使用的光源裝置具有R、G、B3色的熒光體層作為熒光體裝配體的熒光體層時(shí)的、光源裝置的主要部件的構(gòu)成圖。圖13為顯示在實(shí)施方式的光源裝置中使用的3色的熒光體層的熒光體的分光特性和來自作為激發(fā)光源的激光發(fā)光器的紫外或近紫外光的分光特性的圖。圖14為顯示在實(shí)施方式的光源裝置中使用的3色的熒光體層和白色發(fā)光體層的色度范圍的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖3為本發(fā)明第I實(shí)施方式的光源裝置的主要部件的截面圖，圖4為在相同光源裝置中使用的熒光體裝配體的擴(kuò)大截面圖，圖5為顯示本發(fā)明第1、2實(shí)施方式的光源裝置的第I構(gòu)成例的圖，圖6為顯示本發(fā)明第1、2實(shí)施方式的光源裝置的第2構(gòu)成例的圖。如圖5和圖6所不,光源裝置M1、M2由光源裝配體10、激光發(fā)光器51、配置在光源裝配體10和激光發(fā)光器51之間的分色鏡53以及透鏡52、54構(gòu)成。在圖5的例中，激光發(fā)光器51配置在光源裝配體10的光軸上，而在圖6的例子中，激光發(fā)光器51配置成與光源裝配體10的光軸垂直相交的軸線上。如圖3所示，光源裝配體10由熒光體裝配體(發(fā)光體)12、光通道13以及散熱器 11構(gòu)成，所述熒光體裝配體(發(fā)光體)12具有因來自激光發(fā)光器51的激發(fā)光而發(fā)光的熒光體層12c，所述光通道13配置成使入射側(cè)的開口位于熒光體裝配體12的熒光體層(發(fā)光面)12c側(cè)，所述散熱器11配置在與光通道13相對側(cè)且其上面密合在熒光體裝配體12的背面。光通道13是將在玻璃基板的單面形成有反射鏡層的4張長條狀鏡子以鏡面為內(nèi)側(cè)的方式配置而組裝成的光通道，從而朝向射出面的開口成為擴(kuò)大的角筒形狀，使得來自熒光體層12c的光有效地導(dǎo)向射出面，光通道13的入射側(cè)的開口檐13a與熒光體裝配體12 的外周邊部無縫隙地相接。另外，熒光體裝配體12在金屬或高熱傳導(dǎo)性的陶瓷或玻璃等基板12a的表面形成突光體層12c,在突光體層12c和基板12a之間形成金屬反射膜12b。在圖5中，來自激光發(fā)光器51的光通過透鏡52、分色鏡53、透鏡54，照射到光通道 13內(nèi)的熒光體裝配體12的熒光體層12c，熒光體層12c所發(fā)出的光由光通道13射出，在分色鏡53進(jìn)行反射，作為顯示裝置的照明光而被利用。在圖6中，來自激光發(fā)光器51的光被分色鏡53反射，射入光通道13，照射到設(shè)置在光通道13內(nèi)的熒光體裝配體12的熒光體層12c，熒光體層12c所發(fā)出的光由光通道13 射出，透過分色鏡53，作為顯示裝置的照明光而被利用。在作為這樣的光源而被利用時(shí)，由于光源裝配體10的光通道13的入射側(cè)的開口檐13a與熒光體裝配體12的外周邊部相接，所以光通道13與熒光體裝配體12之間可以變得沒有縫隙，可以將來自熒光體層12c的光沒有露出地通過光通道13而射出到外部，提高光的利用效率。
特別是由于在基板12a與熒光體12c之間設(shè)置有金屬反射膜12b，因此，來自由激光所激發(fā)的熒光體層12c的光在反射膜12b進(jìn)行反射，同時(shí)，可以效率好地通過光通道13 而射出到外部。另外，由于通過散熱器11可以有效地進(jìn)行熒光體裝配體12的放熱，因此， 可以提高熒光體裝配體12的可靠性。圖7A為本發(fā)明第2實(shí)施方式的光源裝置主要部件的截面圖，圖7B為本發(fā)明第2 實(shí)施方式的散熱器一體型的熒光體裝配體的截面圖。雖然在上述的第I實(shí)施方式中，散熱器11和熒光體裝配體12為不同的部件，但是在該實(shí)施方式的光源裝配體20中，使用散熱器一體型的熒光體裝配體22。該散熱器一體型的突光體裝配體22在散熱器21表面的一部分形成凸部21a,該凸部21a作為基板,在其表面隔著金屬反射膜12b形成熒光體層12c。然后，光通道13的開口檐13a與熒光體裝配體 22的凸部21a的周側(cè)面無縫地相接。另外，以鋁等金屬構(gòu)成散熱器21時(shí)，通過鏡面拋光凸部21a的表面來構(gòu)成金屬反射膜12b。該實(shí)施方式的光源裝配體20也如圖5、圖6所不,與激光發(fā)光器51組合構(gòu)成光源裝置。在該實(shí)施方式中，除了第I實(shí)施方式的效果外，由于散熱器21的表面的一部分作為基板構(gòu)成熒光體裝配體22，可以試圖組裝的簡單化。圖8為將圖5所示的光源裝置Ml作為G (綠色)光源而使用的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。在該投射型顯示裝置中，除了作為G(綠色)的光源的光源裝置Ml之外，還具備 R(紅色)的光源裝置M3和B (藍(lán)色)的光源裝置M4。R(紅色)的光源裝置M3是將紅色發(fā)光二極管54、光通道13和透鏡54組合而成的裝置。B (藍(lán)色)的光源裝置M4是將藍(lán)色發(fā)光二極管57、光通道13和透鏡54組合而成的裝置。通過這些光源裝置Ml、M3、M4，分色鏡53、65，透鏡64，PBS (偏振分光棱鏡)63，顯示元件62和投影透鏡61來構(gòu)成投射型顯示裝置。PBS63使用線柵型的PBS，也可以使用在玻璃條之間夾有偏振分光棱鏡膜結(jié)構(gòu)的PBS。 在這里，通過透鏡52、54、64、分色鏡53、65、PBS63，將來自光源裝置Ml、M3、M4的光導(dǎo)入顯示元件62。然后，通過投射透鏡61和PBS63，由投射透鏡61將由顯示元件62射出的圖像投影到屏幕。另外，顯示元件61可以是反射型液晶元件或數(shù)字微鏡裝置(DMD)等反射型顯示元件，也可以是透過型液晶元件。在該投射型顯示裝置中，來自激光發(fā)光器51的光以波長比400nm短的短波長的光線透過分色鏡53，照射到設(shè)置在光通道13內(nèi)的熒光體層12c，熒光體層12c所發(fā)出的綠光射出光通道13，在分色鏡53進(jìn)行反射，透過分色鏡65，且透過PBS63，照亮顯示元件62。另外，紅色發(fā)光二級(jí)管56的光射出光通道13，透過分色鏡53、分色鏡65，且透過PBS63，照亮顯示元件62。藍(lán)色發(fā)光二級(jí)管57的光射出光通道13，在分色鏡65進(jìn)行反射，透過PBS63， 照亮顯示元件62。顯示元件62是,通過以與R、G、B同步的信號(hào)顯示各自的R、G、B圖像,所希望的圖像由投射透鏡61投影到屏幕等上。圖9A、9B為，本實(shí)施方式的使用光源裝置Ml作為G(綠色)的光源時(shí)與圖I所示的以往的使用LED作為光源時(shí)的綠光強(qiáng)度相比較的說明圖。在如圖I所示的以往的光源裝置中，由于在空腔裝配體202和光通道等導(dǎo)光體205 之間存在空隙206，因此，從該空隙206露出光，光的獲取效率低，另外，如圖9B所示，綠色的波長區(qū)域的光輸出與藍(lán)色、紅色相比，峰值也低，面積也小，而在本實(shí)施方式的光源裝置Ml 中，作為綠色的LED的替代，通過借助激光發(fā)光器51的半導(dǎo)體激光(紫外線)激發(fā)產(chǎn)生的熒光體層12c的綠發(fā)光，可以使得綠色的發(fā)光強(qiáng)度變得比較大。如圖9A所示，與圖9B的以往的光源裝置相比得出，綠色的波長區(qū)域的光輸出的峰值、面積都增加。半導(dǎo)體激光等的激光光源的光學(xué)擴(kuò)展量(etendue)小，即使將多數(shù)激光進(jìn)行匯集，也可以高效率地集光在熒光體層12c上，能夠激發(fā)。另外，圖10AU0B為，本實(shí)施方式的使用光源裝置Ml作為G(綠色)的光源時(shí)與圖 I所示的以往的使用LED作為光源時(shí)的綠光的白平衡的色度圖。如圖IOB所示，使用作為以往的光源的LED時(shí)，在色度圖上白菱形的點(diǎn)是在模擬中求出的白色的值，來自黑體輻射的偏差約為-0. 025左右，因此，偏離來自黑體輻射的允許偏差±0.01。即、由于RGB3原色的光輸出失去平衡，所以得不到所希望的白色光輸出，而在圖IOA所示的本實(shí)施方式的模擬結(jié)果中，白色的菱形的點(diǎn)為白色的值，來自黑體輻射的偏差在±0.01內(nèi)，成為取得了白平衡的狀態(tài)。由此可知，以半導(dǎo)體激光(紫外線)的激發(fā)光激發(fā)綠色的發(fā)光體層12c，將發(fā)光體層12c所發(fā)出的綠光在沒有空隙的光通道13中沒有露出地利用成照明光，可以發(fā)揮最大效果。另外，圖10AU0B中，HDTV為High Definition Television高精細(xì)電視(高清晰度電視)的簡稱，與標(biāo)準(zhǔn)畫質(zhì)電視(SDTV)相比，為2倍以上的高析像度。另外，D65是CIE(國際照明委員會(huì))、IS0這樣的公共機(jī)構(gòu)的基準(zhǔn)的光源(一種標(biāo)準(zhǔn)光源)，是用白天的光照射的物體色的測定用光源，經(jīng)常在投影儀等中使用。進(jìn)一步， DCI是標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字影院(以近年來的高亮度化的投影儀上映的電影)而成的標(biāo)準(zhǔn)，稱為DCI 標(biāo)準(zhǔn)，NTSC是National Television System Committee (美國國家電視系統(tǒng)委員會(huì))的簡稱。圖11為，將圖5所示的光源裝置Ml作為白色光源而使用的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。在該投射型顯示裝置中，來自激光發(fā)光器51的光透過分色鏡53，入射到光通道 13，由熒光體層12c發(fā)出的白色光在分色鏡53進(jìn)行反射，經(jīng)過分解光學(xué)系統(tǒng)80，照亮各色的顯示元件81、82、83，由顯示元件81、82、83形成圖像的圖像經(jīng)過合成光學(xué)系統(tǒng)85進(jìn)行合成，在投射透鏡90將希望的圖像投影到屏幕等上。作為該白色光源而使用的光源裝置Ml例如如圖12A所示,作為熒光體裝配體12, 整面具有同樣的白色熒光體層12W，或者如圖12B所示，將R (紅色)、G (綠色)、B (藍(lán)色) 的3色熒光體層12RGB劃分成區(qū)域。S卩，如圖12B所示的熒光體層12RGB是分隔成3個(gè)區(qū)域，分別涂布被紫外或近紫外光激發(fā)而分別發(fā)出藍(lán)色光、綠色光、紅色光的成藍(lán)色發(fā)光體、綠色發(fā)光體、紅色發(fā)光體。由此，在圖11所示的光源裝置Ml作為白色光源而使用的投射型顯示裝置中，配置發(fā)出紫外或近紫外的光的激光發(fā)光器51、用于將由激光發(fā)光器51發(fā)出的紫外或近紫外的光集光在光通道13的透鏡52和透鏡54，由激光發(fā)光器51發(fā)出的紫外或近紫外光以高效率地集光在光通道13。如圖12B所示，在光通道13的與光入射側(cè)的開口部相對側(cè)的端面，形成金屬反射膜12b，使得散熱器11上形成鏡面。其上混合、涂布被紫外或近紫外光激發(fā)而分別發(fā)出藍(lán)色光、綠色光、紅色光的熒光體，形成熒光體層12RGB。來自激光發(fā)光器51的紫外或近紫外光，一邊在光通道13內(nèi)反復(fù)進(jìn)行多重反射,一邊朝向突光體層12RGB的各突光體前進(jìn)，以高效率地照亮在光通道13端面的熒光體層12RGB的熒光體。然后，通過來自激光發(fā)光器51的紫外或近紫外光激發(fā)而發(fā)出的藍(lán)色光、綠色光、紅色光再次一邊在光通道13內(nèi)反復(fù)進(jìn)行多重反射，一邊逆行射入透鏡54中，成為平行光，透過來自激光發(fā)光器51的紫外或近紫外光，通過反射波長比藍(lán)色長的長波的分色鏡53進(jìn)行反射。圖13顯示在實(shí)施方式的光源裝置Ml中使用的3色的熒光體層12RGB的熒光體的分光特性和來自作為激發(fā)光源的激光發(fā)光器51的紫外或近紫外光的分光特性。圖14顯示在實(shí)施方式的光源裝置Ml中使用的3色的熒光體層12RGB和白色發(fā)光體層12W的色度范圍?；旌?、分割RGB熒光體分割的RGB熒光體時(shí)，由來自激光發(fā)光器51的紫外或近紫外光的激發(fā)光引起的白色發(fā)光的色度點(diǎn)為W(x,y) (O. 2631，O. 2379)，色溫度為30000K,偏差為-O. 0158，發(fā)藍(lán)色，為藏藍(lán)白。為了應(yīng)對該情況，將熒光體進(jìn)行區(qū)域分割，實(shí)施白平衡的最佳化。例如，如果配合D65，通過將綠、紅、藍(lán)的熒光體比率設(shè)為I : 0.9 : O. 45，則會(huì)實(shí)現(xiàn)色溫度6500K，偏差O. 0032。此時(shí)，如果混合綠、紅、藍(lán)的熒光體使其分散，其它顏色成分的熒光體吸收以熒光體發(fā)光的熒光，或者用于有效地使多個(gè)熒光體分散的制造方法等，由定性的技術(shù)秘密 (knowhow)的地方很多,從外觀很難判斷。在這里，如圖12B所示的3色的熒光體層12RGB這樣的、在熒光體層的面內(nèi)將藍(lán)色、綠色、紅色的各熒光體分割成區(qū)域，通過以該分割比率控制白色平衡，使得定量的管理熒光體成為可能。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置，其特征在于，具有發(fā)光體、和配置成使入射側(cè)的開口位于所述發(fā)光體的發(fā)光面的光通道，所述光通道的入射側(cè)的開口檐與包圍所述發(fā)光體的發(fā)光面的周邊部相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光源裝置，其特征在于，所述發(fā)光體由在基板的表面裝備有因來自外部的激發(fā)光而發(fā)光的熒光體層的熒光體裝配體構(gòu)成，在該熒光體裝配體的所述熒光體層側(cè)配置有所述光通道的入射側(cè)的開口，該入射側(cè)的開口檐與所述熒光體裝配體的外周邊部相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光源裝置，其特征在于，在所述基板的表面隔著反射膜形成所述熒光體層，在所述光通道的射出側(cè)配置有發(fā)出所述激發(fā)光的激光發(fā)光器，在所述熒光體裝配體的背面配置有用于放熱的散熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光源裝置，其特征在于，所述散熱器的表面的一部分作為所述基板，在其表面隔著反射膜形成所述熒光體層，從而構(gòu)成所述熒光體裝配體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光源裝置，其特征在于，所述熒光體層，在對應(yīng)規(guī)定的比例的區(qū)域配置有藍(lán)色、綠色、紅色的各熒光體。
6.一種投射型顯示裝置，其特征在于，具備光源裝置、對來自光源裝置的光進(jìn)行調(diào)制的顯示元件、以及將由所述顯示元件射出的圖像光投射到屏幕的投射透鏡，所述光源裝置的至少一個(gè)由權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)記載的光源裝置構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明為光源裝置和投射型顯示裝置。本發(fā)明中，在具有在基板的表面形成有由來自外部的激發(fā)光而發(fā)光的熒光體層的熒光體裝配體、和使入射側(cè)的開口位于熒光體裝配體的熒光體側(cè)而配置成的光通道的光源裝置中，光通道的入射側(cè)的開口檐與發(fā)光體裝配體的外周邊部無縫隙地相接，熒光體裝配體的背面密合于散熱器。
文檔編號(hào)F21V13/00GK102608854SQ20121002000
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者向山達(dá)彌, 小林建 申請人:Jvc建伍株式會(huì)社