CN103064237A - 可提高发光效率的图像产生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可提高发光效率的图像产生装置。所述图像产生装置包括一光源，一滤光组件，一光转换组件，和一图像产生组件。所述光源是用以产生可见光。所述滤光组件是设置于所述可见光的传送路径上，所述滤光组件包括多个滤光区块，每一滤光区块是用以使一预定波长范围内的光线通过。所述光转换组件是设置于所述可见光的传送路径上，所述光转换组件包括一第一量子点层，用以将波长为一第一波长以下的光线转换为所述第一波长的光线。所述图像产生组件是用以根据通过所述滤光组件和所述光转换组件的光线产生图像。本发明图像产生装置是利用量子点吸收不同波长的光线，并加以转换为一预定波长的光线，因此可以提高光源的发光效率。

Description

可提高发光效率的图像产生装置
技术领域
本发明涉及一种图像产生装置，特别是涉及一种利用量子点材料提高发光效率的图像产生装置。
背景技术
请参考图1，图1为习知灯泡型投影机100的示意图。如图1所示，灯泡型投影机100包括一光源110，一色轮120，一光学模块130，一图像产生组件140，和一投影模块150。光源110是用以产生具连续光谱的可见光。色轮120是设置于可见光的传送路径P上。色轮120包括多个滤光区块，例如包括红色滤光区块、绿色滤光区块和蓝色滤光区块。红色滤光区块是用以使红色光波长范围(例如600奈米至700奈米)内的光线通过，绿色滤光区块是用以使绿色光波长范围(例如500奈米至600奈米)内的光线通过，蓝色滤光区块是用以使蓝色光波长范围(例如400奈米至500奈米)内的光线通过。色轮120是以一预定速率转动以分别使红色光、绿色光和蓝色光根据一预定时序通过。光学模块130是用以将通过色轮120的光线导引至图像产生组件140，图像产生组件140再分别根据光学模块130传来的红色光、绿色光和蓝色光产生红色图像、绿色图像和蓝色图像。最后由投影模块150将图像产生组件140产生的红色图像、绿色图像和蓝色图像投射至一屏幕上以产生完整的图像。图像产生组件140通常是一数字微镜装置(Digital Micromirror Device，DMD)。数字微镜装置包括一微型反射镜数组，用以根据图像数据将光线反射以产生图像。
然而，依据上述配置，当色轮120的滤光区块使一预定波长范围内的光线通过时，预定波长范围以外的光线皆会被过滤掉，而无法用于产生图像。因此习知灯泡型投影机的光源所产生的可见光并没有被有效率地利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了弥补现有技术的不足，提供一种可提高发光效率的图像产生装置。所述图像产生装置包括一光源，一滤光组件，一光转换组件，和一图像产生组件。所述光源是用以产生可见光。所述滤光组件是设置于所述可见光的传送路径上，所述滤光组件包括多个滤光区块，每一滤光区块是用以使一预定波长范围内的光线通过。所述光转换组件是设置于所述可见光的传送路径上，所述光转换组件包括一第一量子点层，用以将波长为一第一波长以下的光线转换为所述第一波长的光线。所述图像产生组件是用以根据通过所述滤光组件和所述光转换组件的光线产生图像。
附图说明
图1为习知灯泡型投影机的示意图。
图2为本发明投影机的示意图。
图3为图2色轮和光转换组件的第一实施例的示意图。
图4为图2色轮和光转换组件的第二实施例的示意图。
图5为图2色轮和光转换组件的第三实施例的示意图。
图6为图2色轮和光转换组件的第四实施例的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100，200，   投影机
110，210     光源
120，220     色轮
222，222D    第一滤光区块
224，224D    第二滤光区块
226，226D    第三滤光区块
228D         第四滤光区块
130，230                  光学模块
140，240                  图像产生组件
150，250                  投影模块
260                       光转换组件
262A，262B，262C，262D    第一量子点层
264A，264B，264C，264D    第二量子点层
266A，266B，266C，266D    第三量子点层
268D                      第四量子点层
P                         光传送路径
R                         红色
G                         绿色
B                         蓝色
Y                         黄色
具体实施方式
量子点是一种奈米级半导体材料，其可以是元素型半导体材料(例如硅、锗)，或是化合物半导体材料(例如硒化镉(CdSe)或硒化硫(CdS))。量子点的粒径约小于100奈米。量子点的特性在于量子点可根据其粒径大小吸收一特定波长以下的光线，并将所述特定波长以下的光线转换为所述特定波长的光线。举例来说，当硒化镉量子点的粒径为2.1奈米时，硒化镉量子点可吸收一蓝色光波长以下的光线，并将蓝色光波长以下的光线转换为蓝色光。当硒化镉量子点的粒径为5奈米时，硒化镉量子点可吸收一绿色光波长以下的光线，并将绿色光波长以下的光线转换为绿色光。而当硒化镉量子点的粒径接近10奈米时，硒化镉量子点可吸收一红色光波长以下的光线，并将红色光波长以下的光线转换为红色光。另外，量子点结构不一定为单一半导体材料所构成，量子点的壳与核可由不同的材料所构成。本发明即是利用量子点具不同粒径即可产生不同颜色的光的特性提高投影机的发光效率。
请同时参考图2和图3。图2为本发明投影机200的示意图，图3为图2色轮和光转换组件的第一实施例的示意图。本发明投影机包括一光源210，一色轮220，一光转换组件260，一光学模块230，一图像产生组件240，和一投影模块250。光源210是用以产生具连续光谱的可见光(亦可产生非可见光，例如紫外光)。色轮220是设置于可见光的传送路径P上。色轮220包括一第一滤光区块222，一第二滤光区块224，和一第三滤光区块226。第一滤光区块222是用以使红色光波长范围(例如600奈米至700奈米)内的光线通过，第二滤光区块224是用以使绿色光波长范围(例如500奈米至600奈米)内的光线通过，第三滤光区块226是用以使蓝色光波长范围(例如400奈米至500奈米)内的光线通过。在本发明应用于投影机的实施例中，色轮220是作为一滤光组件以过滤光线，而在本发明应用于其它图像产生装置的实施例中，并不限定以色轮作为滤光组件。光转换组件260是沿可见光的传送路径上设置于光源210和色轮220之间。光转换组件260A包括一量子点层262A，量子点层262A上的量子点是用以将波长为一红色光波长(例如650奈米)以下的光线转换为波长650奈米附近的红色光。量子点层262A是设置于第一滤光区块222的相对应位置。光转换组件260可设置于色轮220的一侧表面上随着色轮220转动，或者光转换组件260可为一独立组件和色轮260同步转动。色轮220是以一预定速率转动以分别使红色(R)光、绿色(G)光和蓝色(B)光根据一预定时序通过。光学模块230是用以将通过色轮220的光线导引至图像产生组件，240图像产生组件(例如一数字微镜装置)再分别根据光学模块230传来的红色光、绿色光和蓝色光产生红色图像、绿色图像和蓝色图像。最后由投影模块250将图像产生组件240产生的红色图像、绿色图像和蓝色图像投射至一屏幕上以产生完整的图像。
依据上述配置，当光源210产生的可见光通过量子点层262A时，波长650奈米以下的光线皆会被转换为波长650奈米附近的红色光后再通过第一滤光区块222，亦即通过色轮220的红色光的能量是包括原有红色光、绿色光、蓝色光甚至其它光线(例如光源产生的紫外光)的能量，因此通过色轮220的红色光亮度会大幅增加。
另外，第一滤光区块222亦可以使波长700奈米以下的所有光线通过，或者第一滤光区块222亦可以由一透光区块取代，透光区块是用以使大部份可见光通过。光转换组件260A的量子点层262A亦可用以产生绿色光或蓝色光。当量子点层262A是用以产生绿色光时，量子点层262A是设置于第二滤光区块224的相对应位置，且第二滤光区块224亦可以使波长600奈米以下的所有光线通过。依据上述配置，通过色轮220的绿色光的能量是包括原有绿色光、蓝色光甚至其它非可见光的能量，因此通过色轮220的绿色光亮度会大幅增加。当量子点层262A是用以产生蓝色光时，量子点层262A是设置于第三滤光区块226的相对应位置，且第三滤光区块226亦可以使波长500奈米以下的所有光线通过。依据上述配置，通过色轮220的蓝色光的能量是包括原有蓝色光和其它非可见光的能量，因此通过色轮220的蓝色光亮度亦会增加。
请参考图4，并一并参考图2。图4为图2色轮和光转换组件的第二实施例的示意图。如图4所示，光转换组件260B包括一第一量子点层262B，和一第二量子点层264B。第一量子点层262B是设置于第一滤光区块222的相对应位置，且第一量子点层262B是用以将波长为红色光波长(例如650奈米)以下的光线转换为波长650奈米附近的红色光。第二量子点层264B是设置于第二滤光区块224的相对应位置，且第二量子点层264B是用以将波长为一绿色光波长(例如550奈米)以下的光线转换为波长550奈米附近的绿色光。色轮220的第一滤光区块222是用以使红色光波长范围(例如600奈米至700奈米)内的光线通过，或用以使波长700奈米以下的所有光线通过。色轮220的第二滤光区块224是用以使绿色光波长范围(例如500奈米至600奈米)内的光线通过，或用以使波长600奈米以下的所有光线通过。色轮220的第三滤光区块226是用以使蓝色光波长范围(例如400奈米至500奈米)内的光线通过，或用以使波长500奈米以下的所有光线通过。
依据上述配置，当光源210产生的可见光通过第一量子点层262B时，波长650奈米以下的光线皆会被转换为波长650奈米附近的红色光后再通过第一滤光区块222，亦即通过色轮220的红色光的能量是包括原有红色光、绿色光、蓝色光甚至其它光线的能量，因此通过色轮220的红色光亮度会大幅增加。而当光源210产生的可见光通过第二量子点层264B时，波长550奈米以下的光线皆会被转换为波长550奈米附近的绿色光后再通过第二滤光区块224，亦即通过色轮220的绿色光的能量是包括原有绿色光、蓝色光甚至其它光线的能量，因此通过色轮220的绿色光亮度亦会大幅增加。
相似地，图4的第一量子点层262B和一第二量子点层264B亦可是红色光和蓝色光，或绿色光和蓝色光的组合。当第一量子点层262B和一第二量子点层264B是其它颜色光的组合时，第一量子点层262B和一第二量子点层264B须和相对应的滤光区块搭配。
请参考图5，并一并参考图2。图5为图2色轮和光转换组件的第三实施例的示意图。如图5所示，光转换组件包括一第一量子点层262C、一第二量子点层264C和一第三量子点层266C分别用以产生红色光(例如波长650奈米附近的红色光)、绿色光(例如波长550奈米附近的绿色光)和蓝色光(例如波长450奈米附近的蓝色光)。
依据上述配置，当光源210产生的可见光通过第一量子点层262C时，波长650奈米以下的光线皆会被转换为波长650奈米附近的红色光后再通过第一滤光区块222，亦即通过色轮220的红色光的能量是包括原有红色光、绿色光、蓝色光甚至其它光线的能量，因此通过色轮220的红色光亮度会大幅增加。当光源210产生的可见光通过第二量子点层264C时，波长550奈米以下的光线皆会被转换为波长550奈米附近的绿色光后再通过第二滤光区块224，亦即通过色轮220的绿色光的能量是包括原有绿色光、蓝色光甚至其它光线的能量，因此通过色轮220的绿色光亮度亦会大幅增加。而当光源210产生的可见光通过第三量子点层266C时，波长450奈米以下的光线皆会被转换为波长450奈米附近的蓝色光后再通过第三滤光区块226，亦即通过色轮220的蓝色光的能量是包括原有蓝色光和波长小于蓝色光的光线的能量，因此通过色轮220的蓝色光亮度亦会增加。
请参考图6，并一并参考图2。图6为图2色轮和光转换组件的第四实施例的示意图。如图6所示，光转换组件260D可还包括一第四量子点层268D，用以产生第四种颜色，例如黄色Y。而色轮220D亦包括相对应的一第四滤光区块228D。如此投影机的图像颜色可以更丰富。
以上实施例仅是用于说明本发明投影机的运作方式，本发明投影机的色轮和光转换组件可以根据设计需求决定滤光区块和量子点层的数目和颜色。
再者，在上述实施例中，光转换组件260是沿可见光的传送路径上设置于光源210和色轮220之间，然而，在其它实施例中，色轮亦可沿可见光的传送路径上设置于光源和光转换组件之间。
另外，本发明架构亦可应用于其它类型的图像产生装置，例如背投影电视和液晶显示器等。本发明可利用光转换组件搭配滤光组件来产生不同颜色的光，进而使图像产生装置产生图像。
相较于现有技术，本发明图像产生装置是利用量子点吸收不同波长的光线，并加以转换为一预定波长的光线，因此可以提高各种颜色光的发光效率，进而提升图像的亮度。另外，量子点产生的光线具有固定波长的特性，因此可以使各种颜色光的色纯度更高，色域更广，进而改善图像的色彩质量。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种可提高发光效率的图像产生装置，其特征在于，所述图像产生装置包括：
一光源，用以产生可见光；
一滤光组件，设置于所述可见光的传送路径上，所述滤光组件包括多个滤光区块，每一滤光区块是用以使一预定波长范围内的光线通过；
一光转换组件，设置于所述可见光的传送路径上，所述光转换组件包括一第一量子点层，用以将波长为一第一波长以下的光线转换为所述第一波长的光线；和
一图像产生组件，用以根据通过所述滤光组件和所述光转换组件的光线产生图像。
2.如权利要求1所述的图像产生装置，其特征在于，所述滤光组件还包括一透光区块用以使可见光通过，所述第一量子点层是设置于所述透光区块的相对应位置。
3.如权利要求2所述的图像产生装置，其特征在于，所述第一波长的光线是红色光。
4.如权利要求1所述的图像产生装置，其特征在于，所述多个滤光区块包括一第一滤光区块用以使一第一预定波长范围内的光线通过，一第二滤光区块用以使一第二预定波长范围内的光线通过，和一第三滤光区块用以使一第三预定波长范围内的光线通过，所述第一量子点层是设置于所述第一滤光区块的相对应位置，所述第一波长是位于所述第一预定波长范围内。
5.如权利要求4所述的图像产生装置，其特征在于，所述光转换组件还包括一第二量子点层，用以将波长为一第二波长以下的光线转换为所述第二波长的光线，所述第二量子点层是设置于所述第二滤光区块的相对应位置，所述第二波长是位于所述第二预定波长范围内。
6.如权利要求5所述的图像产生装置，其特征在于，所述光转换组件还包括一第三量子点层，用以将波长为一第三波长以下的光线转换为所述第三波长的光线，所述第三量子点层是设置于所述第三滤光区块的相对应位置，所述第三波长是位于所述第三预定波长范围内，且所述第二波长大于所述第三波长。
7.如权利要求5所述的图像产生装置，其特征在于，所述第一量子点层的量子点的粒径是相异于所述第二量子点层的量子点的粒径。
8.如权利要求4所述的图像产生装置，其特征在于，其中所述第一预定波长范围是介于所述第一波长和零之间。
9.如权利要求4所述的图像产生装置，其特征在于，所述第一预定波长范围是介于所述第一波长和一第二波长之间。
10.如权利要求1所述的图像产生装置，其特征在于，所述光转换组件是设置于所述滤光组件的一侧表面上。
11.如权利要求1所述的图像产生装置，其特征在于，所述光转换组件是和所述滤光组件同步转动。
12.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，还包括一投影模块，用以投射所述图像产生组件产生的图像。
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