專利名稱：具有繞射光柵元件的投影顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影顯示裝置，特別是涉及一種以三支鏡頭配合三片繞射光柵元件來反射光線或讓光線穿透的投影顯示裝置。
背景技術(shù)：
一般液晶光學(xué)投影顯示裝置可依光學(xué)元件多少分為單鏡頭式、雙鏡頭式，以及三鏡頭式三種，無論顯示裝置的種類為何，在光線的投影上都需利用光閥來控制。為了有效處理燈源發(fā)出的光線，美國發(fā)明專利第5,327,270號(hào)提供的投影顯示裝置有單鏡頭和三鏡頭形式兩種，其中單鏡頭投影顯示裝置1的構(gòu)造如圖1所示，包含一提供光線的燈源11、一可反射光線的偏振分光棱鏡12、一具相位校正功能的1/4波板13、一反射光閥14以及一投射影像的鏡頭15，其中偏振分光棱鏡12位于燈源11的下方，其上具有一由左至右傾斜的薄膜121，該薄膜121被夾設(shè)在兩玻璃塊122之間，借此構(gòu)成一個(gè)使不同偏振光具反射或穿透功能的立方體，也就是說，該偏振分光棱鏡12可讓P偏振光線通過，但將S偏振光線反射，而該1/4波板13和反射光閥14都位于偏振分光棱鏡12的右側(cè)，鏡頭15則位于偏振分光棱鏡12左側(cè)。至于前述美國發(fā)明專利的三鏡頭投影顯示裝置，其各單元和上述揭示的單鏡頭型式大致上相同，不再說明。當(dāng)燈源11投射出S偏振光線時(shí)，光線在到達(dá)偏振分光棱鏡12的薄膜121時(shí)，會(huì)向1/4波板13反射，第一次通過1/4波板13后再投射到反射光閥14上。當(dāng)反射光閥14呈現(xiàn)開啟狀態(tài)時(shí)，S偏振的光線會(huì)反射并轉(zhuǎn)換成P偏振態(tài)，然后反向第二次通過1/4波板13后，造成如同通過一次1/2波板的功能，達(dá)到調(diào)整光線相位(phase)的目的，而后經(jīng)偏振分光棱鏡12，最后到達(dá)鏡頭15投影顯像。相反，當(dāng)反射光閥14關(guān)閉時(shí)，S偏振光線經(jīng)偏振分光棱鏡12的薄膜121反射時(shí)，同樣經(jīng)過1/4波板13到達(dá)反射光閥14，經(jīng)由該反射光閥14的反射，光線會(huì)依原來路徑反射回去，也就是光線無法穿過薄膜121到達(dá)鏡頭15。
前述美國專利主要精神是使1/4波板13的快速光軸或慢速光軸與偏振光分棱鏡12的第一光軸和第二光軸的平面垂直，這樣可讓入射角度分布范圍更廣的光線都被校正成投向鏡頭15的有效光線，以提高鏡頭15顯像時(shí)的對(duì)比度和明亮度。
上述美國專利雖然具有提高顯像時(shí)對(duì)比度和明亮度的功效，但為了達(dá)到該項(xiàng)功效，該專利的反射光閥14和鏡頭15是分別設(shè)在偏振分光棱鏡12的左右兩側(cè)，而光線由燈源11投射出來經(jīng)過偏振分光棱鏡12的兩玻璃塊122時(shí)，由于玻璃塊122在制造上會(huì)有熱應(yīng)力殘留，當(dāng)光線投射路徑經(jīng)過熱應(yīng)力殘留的區(qū)域時(shí)，光線產(chǎn)生的折射角度會(huì)有所不同(stress birefringence)，且光線行經(jīng)玻璃塊122的距離越大，其偏離的折射角度會(huì)越大，這將使得鏡頭15所呈現(xiàn)影像顏色均勻度變差。雖然該美國專利在偏振分光棱鏡12和反射光閥14間設(shè)置具相位校正功能的1/4波板13，但該項(xiàng)設(shè)計(jì)只能提高顯像的明亮度和對(duì)比度，并無法解決顏色不均的現(xiàn)象。同時(shí)前述專利所提供的光學(xué)系統(tǒng)不僅需要增設(shè)1/4波板13來校正光線投射角度，其立方體型式的偏振分光棱鏡12的體積大、重量大，也使得實(shí)際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生價(jià)格高，以及不符輕薄短小原則等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在提供一種無需相位校正，且在具有較佳對(duì)比度和明亮度的同時(shí)，達(dá)到顯像顏色均勻、重量減輕、價(jià)格低廉等功效的具有繞射光柵組件的投影顯示裝置。
本發(fā)明的投影顯示裝置其特征在于該投影顯示裝置包含一燈源、兩雙色分光鏡、三繞射光柵組件、三反射光閥以及三鏡頭。其中該燈源可提供偏振光線，而兩雙色分光鏡都設(shè)在偏振光線的投射路徑上，用來分離光線中的三原色，使三原色分離地形成三道投射路徑，而這些繞射光柵組件分別傾斜地位于三原色的三條路徑上，每一繞射光柵組件都具有一玻璃板材，以及一具反射功能的鋁肋條，其中該玻璃基板上具有一面向光線的第一側(cè)面，以及一背離第一側(cè)面并供該鋁肋條設(shè)置的第二側(cè)面，而這些反射光閥都可選擇性地改變光線的偏振態(tài)，每一反射光閥都具有一朝向繞射光柵組件的第二側(cè)面的反射面，而這些鏡頭都用來接收光線并顯像，上述鏡頭分別和繞射光柵組件上的第二側(cè)面對(duì)應(yīng)。

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明圖1是一立體分解圖，說明美國第5,327,270號(hào)發(fā)明專利的單鏡頭投影顯示裝置上各組件對(duì)應(yīng)狀態(tài)。
圖2是本發(fā)明投影顯示裝置的一較佳實(shí)施例的立體對(duì)應(yīng)圖，此投影顯示裝置為三鏡頭形式。
圖3是一側(cè)視圖，說明該較佳實(shí)施例中單一鏡頭、繞射光柵元件、和反射光閥對(duì)應(yīng)狀態(tài)，同時(shí)顯示光線路徑。
具體實(shí)施方式
參閱圖2、3，本實(shí)施例的投影顯示裝置2是一種三鏡頭的形式，該顯示裝置2可用來處理偏振光線，其包含一產(chǎn)生偏振光線的燈源20、二個(gè)雙色分光鏡21、22、一反射鏡23、三個(gè)繞射光柵元件24、25、26、三個(gè)反射光閥27、28、29，以及三個(gè)鏡頭30、31、32。其中該燈源20可提供偏振光線，并讓偏振光線沿著一光線路徑投射出來，而這些雙色分光鏡21、22可將燈源20發(fā)出光線中的三道原色光束分離，反射鏡23的功用在于反射同時(shí)穿過兩個(gè)雙色分光鏡21、22的原色，使該原色的投射路徑和其它兩道原色的投射路徑平行，而三道不同顏色的光束再分別對(duì)應(yīng)投向三個(gè)繞射光柵組件24、25、26，借由各反射光閥27、28、29的控制，來分開處理三道不同顏色的光束，并使三道不同原色的光束最后投射到分別對(duì)應(yīng)的鏡頭30、31、32上。
這些繞射光柵組件24、25、26都是一種偏光器(Polariers)，就原理而言，其具有反射S偏振光線并讓P偏振光線穿透的效果，以下先以繞射光柵組件24以及對(duì)應(yīng)的反射光閥27、鏡頭30作說明。本發(fā)明的繞射光柵組件24是由Moxtek公司制造，其具有一薄片板狀的玻璃板材241、以及數(shù)條平行設(shè)置的鋁肋條242。其中該玻璃板材241包括彼此平行的一第一側(cè)面243和一第二側(cè)面244，上述第一側(cè)面243朝向雙色分光鏡21，而這些鋁肋條242是成型在玻璃板材241的第二側(cè)面244上。也就是說，該繞射光柵組件24可讓P偏振光線通過，但令S偏振光線在射向具鋁肋條242的第二側(cè)面244時(shí)反射。在設(shè)計(jì)上，該繞射光柵組件24安裝的傾斜角度θ以30～50度為佳。
該反射光閥27是可選擇性地改變投射其上光線的偏振態(tài)，其與該燈源20分別位于繞射光柵組件24的兩側(cè)，上述反射光閥27具有一反射面271，此反射面271朝向繞射光柵組件24的第二側(cè)面244。
該鏡頭30是用來接收光線并投影顯像，其被安裝在光線的投射路徑上，并且和繞射光柵組件24的第二側(cè)面244對(duì)應(yīng)。
當(dāng)偏振光線由燈源20投射出來時(shí)，光線會(huì)投向繞射光柵組件24的第一側(cè)面243，然后穿透玻璃板材241到達(dá)反射光閥27，在反射光閥27呈現(xiàn)開啟的狀態(tài)下，投射到反射光閥27的光線會(huì)改變成S偏振，然后經(jīng)反射面271反射到達(dá)繞射光柵組件24的第二側(cè)面244，受到第二側(cè)面244上鋁肋條242的反射，S偏振光線再經(jīng)過反射垂直投向鏡頭30。
而當(dāng)反射光閥27呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)下，P偏振光線在通過繞射光柵組件24到達(dá)反射光閥27時(shí)，其偏振態(tài)不改變只有反射動(dòng)作，反射的P偏振光線會(huì)再次通過繞射光柵組件24，也就是說，沿著光線路徑反向送出。
由以上光線路徑的說明可知，本實(shí)施例的投影顯示裝置2在顯像的效果上，由于反射光閥27和鏡頭30都位于繞射光柵組件24的第二側(cè)面244一側(cè)，而第二側(cè)面244上又設(shè)有反射光線的鋁肋條242，因此，在光線投射路徑上，P偏振光線在穿透玻璃板材241后，只需經(jīng)過反射而沒有穿透的行為，也就是說，光線不會(huì)受到玻璃板材241作用產(chǎn)生折射現(xiàn)象，因此不會(huì)影響鏡頭成像品質(zhì)。參閱圖2，本實(shí)施例的投影顯示裝置2是一種三鏡頭形式，借由各反射光閥27、28、29的控制，來分開處理三道不同顏色的光束，使其最后投射到分別對(duì)應(yīng)的鏡頭30、31、32上，本實(shí)施例三顏色光路組件的構(gòu)造及功能都相同，以下不再重復(fù)說明不同顏色光路元件的功用。
由以上說明可知，本發(fā)明前述投影顯示裝置和美國第5,327,270號(hào)專利相比較，除了使用繞射光柵組件無需針對(duì)大角度入射光線進(jìn)行相位校正并省略1/4波板外，該薄板狀繞射光柵組件的體積也較以往四方立體的偏振分光棱鏡小許多，因此，本發(fā)明該項(xiàng)設(shè)計(jì)可有效的減輕整體的重量，其價(jià)格亦更為便宜。同時(shí)由于本發(fā)明在設(shè)計(jì)上，該鏡頭和反射光閥都和繞射光柵組件的鋁肋條位于同側(cè)，因此，成像光線的行進(jìn)路徑中不必穿透繞射光柵組件的玻璃板材，故可改善前述專利在處理光線時(shí)，必需由反射光閥經(jīng)塊狀偏振分光棱鏡投向鏡頭所產(chǎn)生因雙折射現(xiàn)象，借以改善以往者顏色不均勻的缺失，也就是說，本發(fā)明前述構(gòu)造的改良不僅在同類產(chǎn)品中是創(chuàng)新，其更可在具有較佳對(duì)比度、明亮度的同時(shí)，達(dá)到顏色均勻、重量減輕、價(jià)格低廉等功效。
權(quán)利要求
1.一種具有繞射光柵組件的投影顯示裝置，其特征在于該投影顯示裝置包含一燈源，可提供偏振光線；二雙色分光鏡，設(shè)在偏振光線的投射路徑上，用來分離光線中的三原色，使三原色分離地形成三道投射路徑；三繞射光柵組件，分別傾斜地安裝在三原色的三條路徑上，每一繞射光柵組件都是在一玻璃板材以及一具有反射功能的鋁肋條上，其中該玻璃板材上具有一面向光線的第一側(cè)面以及一背離該第一側(cè)面并供鋁肋條設(shè)置的第二側(cè)面；三反射光閥，可選擇性地改變光線的偏振態(tài)，每一反射光閥都具有一朝向繞射光柵組件的第二側(cè)面的反射面；及三鏡頭，用來接收光線并顯像，其分別和繞射光柵組件的第二側(cè)面對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有繞射光柵組件的投影顯示裝置，其特征在于該繞射光柵組件的傾斜角度在30～50度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有繞射光柵組件的投影顯示裝置，其特征在于對(duì)應(yīng)的同一組反射光閥和鏡頭呈垂直設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有繞射光柵組件的投影顯示裝置，其特征在于該投影顯示裝置還包含與兩雙色分光鏡平行設(shè)置的一反射鏡，該反射鏡可反射通過兩雙色分光鏡的原色，使其投射路徑和另外兩道原色的路徑平行。
全文摘要
一種多鏡頭形式的投影顯示裝置，其包含一送出光線的燈源、兩可分離光線三原色的雙色分光鏡、位于三原色光線路徑上的三繞射光柵組件、三反射光閥以及三鏡頭，其中繞射光柵組件是在一玻璃板材上設(shè)有多數(shù)個(gè)可使S偏振光線反射，P偏振光線穿透的鋁肋條，該反射光閥和鏡頭垂直設(shè)置，反射光閥同時(shí)位于繞射光柵組件上設(shè)置鋁肋條的一側(cè)，借此可在不影響顯示影像品質(zhì)的同時(shí)，達(dá)到減輕重量、提升影像彩色品質(zhì)及降低成本等功效。
文檔編號(hào)G02B5/18GK1425937SQ0114385
公開日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2001年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月12日
發(fā)明者莊福明, 蔡漢文, 詹勝雄 申請(qǐng)人:大億科技股份有限公司