專利名稱：液晶投影顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影顯示裝置，且特別是涉及一種液晶投影顯示器。
背景技術(shù)：
隨著視訊技術(shù)的發(fā)展，液晶(liquid crystal)顯示技術(shù)已經(jīng)漸漸地廣泛應(yīng)用于日常生活中，如液晶電視、筆記本電腦(Notebook)或桌上型計算機的液晶屏幕(Liquid Crystal Display，LCD)，以及液晶投影機等。其中，液晶投影機為大尺寸屏幕顯示的重要技術(shù)之一。液晶投影機的結(jié)構(gòu)主要可分為照明部分、分色合色部分以及成像部分。
圖1為公知的三片式反射式液晶投影系統(tǒng)的示意圖，而圖2為公知的單片式反射式液晶投影系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，三片式反射式液晶投影系統(tǒng)100包括光源110，透鏡陣列(lens array)120，偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(Polarization Conversion System，PCS)130，兩個雙色鏡(dichroicmirror)140a、140b，多個反射鏡150a、150b、150c，多個極化光束分離器(Polarization Beam Splitter，PBS)170R、170G、170B，多個反射式液晶面板160R、160G、160B，合光棱鏡180以及投影透鏡(projectorlens)190。
其中，光源110所發(fā)出的白光W通過透鏡陣列120后，可更為均勻、集中且平行地入射偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)130。同時，白光W經(jīng)偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)130的作用后，可被轉(zhuǎn)換為單一偏振方向的白光W而入射雙色鏡140a。其中，白光W所含的紅光R可穿透雙色鏡140a，再經(jīng)過反射鏡150a的反射而進入極化光束分離器170R。極化光束分離器170R會將紅光R反射至反射式液晶面板160R，此時紅光R會經(jīng)過反射式液晶面板160R的調(diào)制而帶有影像信息，并反射回極化光束分離器170R。調(diào)制后的紅光R會穿透極化光束分離器170R，并且在合光棱鏡180中與調(diào)制后的綠光G以及藍光B進行合光，再通過投影透鏡190而投影形成影像。公知的偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)130雖可將光線的偏振方向轉(zhuǎn)換以減少光能的損耗，然而由于偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)130的轉(zhuǎn)換效率只有60％～70％或更低，因此造成光線的使用效率不高。
另外，如圖2所示，單片式反射式液晶投影系統(tǒng)200包括光源210、色輪220、積分柱(integral rod)230、偏振片240、極化光束分離器250、反射式液晶面板260以及投影透鏡270。光源210發(fā)出白光W后，通過色輪220連續(xù)分出R、G或B色光，再通過積分柱230、偏振片240、極化光束分離器250以及反射式液晶面板260對色光進行調(diào)制，最后通過投影透鏡270將各色光的影像投影，并通過影像的積分效果完成全彩顯示。單片式反射式液晶投影系統(tǒng)200中，需要得到特定偏振方向的光線進入到極化光束分離器250以及反射式液晶面板260中，以進一步對光線進行調(diào)制。因此通過偏振片240使得具有某一偏振方向的光線通過，而另一偏振方向的光線則不能通過，但是卻造成其光線的利用效率不高。
承上所述，由于三片式反射式液晶投影系統(tǒng)中的分光與合光過程過于繁復(fù)，所以會導(dǎo)致光量的流失而影響到液晶投影機的亮度與其它光學(xué)表現(xiàn)。此外，三片式反射式液晶投影系統(tǒng)的體積過于龐大，也不利于裝置小型化的發(fā)展趨勢。另外，在單片式反射式液晶投影系統(tǒng)中，由于只有約一半的光線能通過偏振片，因此大幅降低了整個系統(tǒng)的光線利用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種液晶投影顯示器，其適于提供較高的光線利用效率，且可實現(xiàn)裝置小型化的設(shè)計。
本發(fā)明提出一種液晶投影顯示器，包括光源、色輪、極化光束分離器、第一空間光調(diào)節(jié)器(spatial light modulator)、第二空間光調(diào)節(jié)器以及投影透鏡。此光源適于發(fā)出白光。色輪設(shè)置于白光的光徑上，用以將白光轉(zhuǎn)換為色光。極化光束分離器設(shè)置于色光的光徑上，用以將色光分光為具有不同偏振方向的第一色光與第二色光，并使第一色光與第二色光沿不同的方向離開此極化光束分離器。第一空間光調(diào)節(jié)器設(shè)置于第一色光的光徑上，用以調(diào)制第一色光且將其反射回極化光束分離器。第二空間光調(diào)節(jié)器設(shè)置于第二色光的光徑上，用以調(diào)制第二色光且將其反射回極化光束分離器。投影透鏡設(shè)置于極化光束分離器之后已調(diào)制的第一色光與第二色光的光徑上，用以投影第一色光與第二色光而形成影像。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述的液晶投影顯示器，上述色輪例如具有紅色濾光片、綠色濾光片與藍色濾光片。第一空間光調(diào)節(jié)器例如是反射式液晶面板。第二空間光調(diào)節(jié)器例如是反射式液晶面板。液晶投影顯示器例如還包括不可見光濾鏡，設(shè)置于光源與色輪間的白光的光徑上，用以濾除白光中不可見光部分。
此外，液晶投影顯示器例如還包括積分柱，其設(shè)置于光源與極化光束分離器間白光或色光的光徑上。液晶投影顯示器還可包括至少一個匯聚透鏡，其設(shè)置于色輪與極化光束分離器間色光的光徑上。液晶投影顯示器也還可包括多個透鏡，其設(shè)置于光源與極化光束分離器間白光或色光的光徑上。
綜上所述，在本發(fā)明之液晶投影顯示器中，由于所采用的光學(xué)元件的數(shù)量較少，因此可簡化整個光學(xué)系統(tǒng)，進而實現(xiàn)裝置小型化的設(shè)計。此外，由于不需使用偏振片，因此可提升光線的使用效率，進而改善液晶投影顯示器的顯示質(zhì)量及亮度。
為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1為公知的三片式反射式液晶投影系統(tǒng)的示意圖。
圖2為公知的單片式反射式液晶投影系統(tǒng)的示意圖。
圖3為本發(fā)明第一實施例之液晶投影顯示器的示意圖。
圖4為色光入射極化光束分離器的示意圖。
圖5為P偏振方向的色光入射極化光束分離器以及空間光調(diào)節(jié)器的示意圖。
圖6為S偏振方向的色光入射極化光束分離器以及空間光調(diào)節(jié)器的示意圖。
圖7為未偏極化的光線入射極化光束分離器以及空間光調(diào)節(jié)器的示意圖。
圖8為本發(fā)明第二實施例之液晶投影顯示器的示意圖。
主要元件標記說明100三片式反射式液晶投影系統(tǒng)110光源120透鏡陣列130偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)140a、140b雙色鏡150a、150b、150c反射鏡160R、160G、160B反射式液晶面板170R、170G、170B極化光束分離器180合光棱鏡190投影透鏡200單片式反射式液晶投影系統(tǒng)210光源220色輪230積分柱240偏振片250極化光束分離器260反射式液晶面板270投影透鏡300、400本發(fā)明之液晶投影顯示器
310光源312燈泡314反射罩320色輪320R紅色濾光片320G綠色濾光片320B藍色濾光片330極化光束分離器340、350空間光調(diào)節(jié)器360投影透鏡370不可見光濾鏡380積分柱385透鏡390匯聚透鏡PR具有P偏振方向的紅光PG具有P偏振方向的綠光PB具有P偏振方向的藍光SR具有S偏振方向的紅光SG具有S偏振方向的綠光SB具有S偏振方向的藍光S、P偏振方向R、G、B色光W白光W’濾除不可見光部分的白光具體實施方式
[第一實施例]圖3為本發(fā)明第一實施例之液晶投影顯示器的示意圖。請參照圖3，此液晶投影顯示器300主要包括光源310、色輪320、極化光束分離器330、兩個空間光調(diào)節(jié)器340、350以及投影透鏡360。
如圖3所示，光源310例如包括燈泡312與反射罩314，燈泡312所發(fā)出的白光W經(jīng)反射罩314的集中后向外射出。色輪320設(shè)置于白光W的光徑上，用以將白光W轉(zhuǎn)換為例如紅、綠或藍等色光。在本發(fā)明之一較佳實施例中，此色輪320例如具有紅色濾光片320R、綠色濾光片320G與藍色濾光片320B。當白光W通過色輪320時，入射紅色濾光片320R的部分則為紅光R通過，其它綠光G以及藍光B的形成方式也與此相似。同時，紅色濾光片320R、綠色濾光片320G與藍色濾光片320B所占的面積可彼此相同或不同，當視設(shè)計所需而調(diào)整。
極化光束分離器330設(shè)置于紅、綠或藍等色光的光徑上，用以將紅、綠或藍等色光中之一色光分光為具有不同偏振方向的色光S與另一色光P，并使色光S與色光P沿不同的方向離開極化光束分離器330。
空間光調(diào)節(jié)器340設(shè)置于色光S的光徑上，用以調(diào)制色光S且將其反射回極化光束分離器330，而空間光調(diào)節(jié)器350設(shè)置于色光P的光徑上，用以調(diào)制色光P且將其反射回極化光束分離器330。在本發(fā)明之一較佳實施例中，空間光調(diào)節(jié)器340與350例如為反射式液晶面板，其可將光線進行調(diào)制并使光線承載影像信息。反射式液晶面板例如是單晶硅反射式液晶面板(Liquid Crystal on Silicon panel，LCOSpanel)。
投影透鏡360設(shè)置于極化光束分離器330之后已調(diào)制的色光S與色光P的光徑上，用以投影色光S與色光P而形成影像。
如圖3所示，在本發(fā)明之一較佳實施例中，此液晶投影顯示器300例如還包括不可見光濾鏡370、積分柱380以及匯聚透鏡390等光學(xué)元件。其中，不可見光濾鏡370例如設(shè)置于光源310與色輪320間的白光W的光徑上，其適于濾除白光W中不可見光部分(如紫外線與紅外線等)。積分柱380設(shè)置于色輪320與極化光束分離器330之間紅、綠或藍等色光的光徑上，當然積分柱380也可設(shè)置于光源310與色輪320之間白光W的光徑上。積分柱380的作用是將入射的光線均勻、集中且互相平行地射出。匯聚透鏡390例如設(shè)置于色輪320與極化光束分離器330之間紅、綠或藍等色光的光徑上。
請繼續(xù)參照圖3，光源310發(fā)出的白光W在液晶投影顯示器300中，通過上述各光學(xué)元件的處理，最后可投影出影像。在本發(fā)明之一較佳實施例中，首先，光源310發(fā)出的白光W通過不可見光濾鏡370濾除白光W中不可見光部分(如紫外線與遠紅外線等)以得到白光W’。接著，白光W’通過色輪320上的紅色濾光片320R、綠色濾光片320G或藍色濾光片320B的作用，以將白光W’分光得到紅、綠或藍等色光。此色光會再通過積分柱380以及匯聚透鏡390后入射極化光束分離器330。
圖4為色光入射極化光束分離器的示意圖。如圖4所示，當紅、綠或藍光入射極化光束分離器330時，其分別具有S偏振方向與P偏振方向的部分會因偏振方向的不同而有反射或穿透的現(xiàn)象。
圖5為P偏振方向的色光入射極化光束分離器以及空間光調(diào)節(jié)器的示意圖，而圖6為S偏振方向的色光入射極化光束分離器以及空間光調(diào)節(jié)器的示意圖。如圖5所示，具有P偏振方向的紅光PR、綠光PG或藍光PB在進入極化光束分離器330后，可通過此極化光束分離器330而入射空間光調(diào)節(jié)器350。P偏振方向的紅光PR、綠光PG或藍光PB在被空間光調(diào)節(jié)器350反射后，其光的偏振方向也會轉(zhuǎn)變成S偏振方向，也就是具有P偏振方向的紅光、綠光與藍光(PR、PG與PB)會被空間光調(diào)節(jié)器350改變成具有S偏振方向的紅光、綠光與藍光(SR、SG與SB)，并承載影像信息。接著，具有S偏振方向的紅光、綠光與藍光(SR、SG與SB)在被反射回極化光束分離器330后，就會被極化光束分離器330所反射。
如圖6所示，具有S偏振方向的紅光SR、綠光SG或藍光SB在進入極化光束分離器330后，被極化光束分離器330反射而入射空間光調(diào)節(jié)器340。具有S偏振方向的紅光SR、綠光SG或藍光SB在被空間光調(diào)節(jié)器340反射后，其光的偏振方向也會轉(zhuǎn)變成P偏振方向，也就是具有S偏振方向的紅光、綠光與藍光(SR、SG與SB)會被空間光調(diào)節(jié)器340改變成具有P偏振方向的紅光、綠光與藍光(PR、PG與PB)，并承載影像信息。接著，具有P偏振方向的紅光、綠光與藍光(PR、PG與PB)在被反射回極化光束分離器330后，即可通過此極化光束分離器330。
圖7為未偏極化的光線入射極化光束分離器以及空間光調(diào)節(jié)器的示意圖。如圖7所示，當未經(jīng)偏極化而同時包含S與P偏振方向的光線入射極化光束分離器330后，如同前述搭配圖5及圖6所描述的現(xiàn)象，S偏振方向與P偏振方向的光線可分別通過空間光調(diào)節(jié)器340、350進行調(diào)制，而成為承載影像信息的P偏振方向與S偏振方向的光線。
請繼續(xù)參照圖3與圖7，紅、綠或藍等色光在經(jīng)過極化光束分離器330以及兩個空間光調(diào)節(jié)器340、350的分光、調(diào)制與合光后，會形成帶有影像數(shù)據(jù)的色光，此色光會再通過投影透鏡360將其投影即可形成單色影像。同時，通過色輪320與空間光調(diào)節(jié)器340、350的搭配，即可依序投影出紅、綠或藍等單色影像，并通過各色影像的積分效果而達到全彩顯示的目的。
圖8為本發(fā)明第二實施例之液晶投影顯示器的示意圖。請參照圖8，此液晶投影顯示器400與液晶投影顯示器300中類似或相同的光學(xué)元件以相同標號進行標記，其包括光源310、色輪320、極化光束分離器330、空間光調(diào)節(jié)器340、350以及投影透鏡360。在本發(fā)明第二實施例中，液晶投影顯示器400例如還包括不可見光濾鏡370、多個透鏡385以及匯聚透鏡390等光學(xué)元件。其中，多個透鏡385設(shè)置于光源310與極化光束分離器330之間白光或色光的光徑上。上述光學(xué)元件的設(shè)置與作用原理與第一實施例中所述的光學(xué)元件的作用原理類似或相同，在此不予以贅述。
在本實施例中，光源310所發(fā)出的光線通過不可見光濾鏡370濾除不可見光部份后(紫外光或紅外光)，先通過多個透鏡385以及匯聚透鏡390進行聚光后，再通過色輪320形成紅、綠或藍等色光。此色光再繼續(xù)進入極化光束分離器330以及空間光調(diào)節(jié)器340、350，經(jīng)調(diào)制形成帶有影像數(shù)據(jù)的光線后，通過投影透鏡360的投影而形成影像。
綜上所述，本發(fā)明之液晶投影顯示器具有下列優(yōu)點(1)光學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)簡單，適于縮小光學(xué)系統(tǒng)的體積以提升液晶投影顯示器在使用上的便利性并節(jié)省成本。
(2)由于不需使用偏振片或偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，而可完全利用光源所提供的光線中具有兩種不同偏振方向的部分，所以可降低光線的損失。因此，本發(fā)明之液晶投影顯示器與公知的液晶投影系統(tǒng)相比可以增加光的輸出量達40％以上。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當可作些許更動與改進，因此本發(fā)明之保護范圍當視權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種液晶投影顯示器，其特征在于包括光源，適于發(fā)出白光；色輪，設(shè)置于上述白光的光徑上，用以將上述白光轉(zhuǎn)換為色光；極化光束分離器，設(shè)置于上述色光的光徑上，用以將上述色光分光為具有不同偏振方向的第一色光與第二色光，并使該第一色光與該第二色光沿不同的方向離開該極化光束分離器；第一空間光調(diào)節(jié)器，設(shè)置于上述第一色光的光徑上，用以調(diào)制上述第一色光且將其反射回上述極化光束分離器；第二空間光調(diào)節(jié)器，設(shè)置于上述第二色光的光徑上，用以調(diào)制上述第二色光且將其反射回上述極化光束分離器；以及投影透鏡，設(shè)置于上述極化光束分離器之后已調(diào)制的上述第一色光與上述第二色光的光徑上，用以投影上述第一色光與上述第二色光而形成影像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶投影顯示器，其特征在于上述色輪具有紅色濾光片、綠色濾光片與藍色濾光片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶投影顯示器，其特征在于上述第一空間光調(diào)節(jié)器包括反射式液晶面板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶投影顯示器，其特征在于上述第二空間光調(diào)節(jié)器包括反射式液晶面板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶投影顯示器，其特征在于還包括不可見光濾鏡，設(shè)置于上述光源與上述色輪間上述白光的光徑上，用以濾除上述白光中不可見光部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶投影顯示器，其特征在于還包括積分柱，設(shè)置于上述光源與上述極化光束分離器間上述白光或上述色光的光徑上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的液晶投影顯示器，其特征在于還包括至少一個匯聚透鏡，設(shè)置于上述色輪與上述極化光束分離器間上述色光的光徑上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶投影顯示器，其特征在于還包括多個透鏡，設(shè)置于上述光源與上述極化光束分離器間上述白光或上述色光的光徑上。
全文摘要
一種液晶投影顯示器，包括光源、色輪、極化光束分離器、第一空間光調(diào)節(jié)器、第二空間光調(diào)節(jié)器以及投影透鏡。此光源適于發(fā)出白光，此白光通過色輪轉(zhuǎn)換為色光，此色光再通過極化光束分離器而分光為具有不同偏振方向的第一色光與第二色光，并使第一與第二色光沿不同的方向離開極化光束分離器。第一與第二色光分別通過第一與第二空間光調(diào)節(jié)器進行調(diào)制，并被反射回極化光束分離器。投影透鏡設(shè)置于極化光束分離器之后已調(diào)制的第一與第二色光的光徑上，并投影第一與第二色光而形成影像。
文檔編號G02F1/13GK1847971SQ20051005995
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月4日
發(fā)明者陳慶仲, 吳世民, 楊景安, 劉梅 申請人:中華映管股份有限公司