單盒液晶光閥及其單光路、雙光路及三光路立體投影系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及立體投影技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及單盒液晶光閥結(jié)構(gòu)及包括所述單盒液晶光閥的立體投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在立體顯示產(chǎn)品中，采用偏振眼鏡的3D投影顯示是當(dāng)今主流產(chǎn)品，但由于受成本等的限制，目前主要用于娛樂(如立體電影院)、虛擬現(xiàn)實(shí)等特殊領(lǐng)域。已投入使用的偏振3D立體顯示裝置，一般采用兩臺2D ( 二維)投影儀，每臺都含有一組偏振光分離器、產(chǎn)生土 λ /4的位相差膜和投影透鏡，兩臺2D投影儀共用一個投影銀幕。這種結(jié)構(gòu)的投影顯示采用兩臺投影儀，因此裝置體積龐大，生產(chǎn)和運(yùn)行成本高。
[0003]另一方面，目前采用單臺投影儀實(shí)現(xiàn)立體投影的技術(shù)中所使用的液晶光閥為由驅(qū)動液晶盒和補(bǔ)償液晶盒組成的雙盒液晶結(jié)構(gòu)，其中所使用的雙盒的扭曲向列TN型液晶層或超級扭曲向列STN型液晶層存在較嚴(yán)重的光吸收現(xiàn)象和色散現(xiàn)象，從而造成較差的投影顯示效果。同時(shí)，雙盒液晶型光閥還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，光效低等缺點(diǎn)。
[0004]因此，需要提供單盒液晶光閥和利用單盒液晶光閥的立體投影系統(tǒng)來解決上述問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了單盒液晶光閥及立體投影系統(tǒng)。
[0006]—種單盒液晶光閥，其特征在于，沿著光的傳播方向，依次包括偏光片、四分之一波片、第一玻璃板、第一導(dǎo)電層、第一取向?qū)?、液晶層、第二取向?qū)?、第二?dǎo)電層、第二玻璃板，以及第一電壓源控制器和第二電壓源控制器；其中，所述第一電壓源控制器和第二電壓源控制器與投影儀互相通信，并且分別與第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層相連接。
[0007]所述偏光片用于透過與其透振方向平行的光線，得到第一線偏振光；所述四分之一波片與所述偏光片粘合，其快軸與所述第一線偏振光振動方向成45° (或-45° )，用于使所述第一線偏振光調(diào)制成第一圓偏振光；所述第一玻璃板與第二玻璃板用于保持所述液晶層，所述第一玻璃板與第二玻璃板均勻透光且各向同性；所述第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層分別粘合與第一玻璃板的出射面與第二玻璃板的入射面，所述第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層產(chǎn)生的電場驅(qū)動所述液晶層；所述第一取向?qū)蛹暗诙∠驅(qū)臃謩e粘合于第一導(dǎo)電層的出射面與第二導(dǎo)電層的入射面，用于配向所述液晶層中的液晶分子；所述液晶層為超級扭曲向列STN型液晶層，起到調(diào)制所述第一圓偏振光相位的作用，使透過的第一圓偏振光被調(diào)制為左旋圓偏振光與右旋圓偏振光交替幀；所述第一電壓源控制器與所述第二電壓源控制器與投影儀互相通信，并且第一電壓源控制器與所述第一導(dǎo)電層相連并向第一導(dǎo)電層輸出第一電壓；第二電壓源控制器與所述第二導(dǎo)電層相連并向第二導(dǎo)電層輸出第二電壓。
[0008]其中，第一電壓源控制器和第二電壓源控制器有共用的地線，第一電壓源控制器和第二電壓源控制器分別與單盒液晶光閥兩導(dǎo)電層連接，按時(shí)序輸出不同電壓，構(gòu)成一個電路回路。
[0009]第一電壓源控制器與所述第二電壓源控制器與投影儀互相通信，是指投影儀直接輸出方波電信號，直接被第一電壓源控制器和第二電壓源控制器所接收，然后第一電壓源控制器和第二電壓源控制器按附圖2的時(shí)序輸出電壓，控制單盒液晶光閥工作。
[0010]其中，第一電壓源控制器和第二電壓源控制器每個工作周期可分為四個連續(xù)相等時(shí)間段，所述四個時(shí)間段依次為第一時(shí)間段、第二時(shí)間段、第三時(shí)間段和第四時(shí)間段；第一電壓源控制器和第二電壓源控制器在四個所述時(shí)間段內(nèi)分別依次輸出三種電平；
[0011]所述三種電平依次為第一高電平，第二高電平和低電平；所述第一時(shí)間段內(nèi)；第一電壓控源制器輸出第一高電平，第二電壓源控制器輸出低電平；所述第二時(shí)間段內(nèi)，第一電壓源控制器輸出第二高電平，第二電壓源控制器輸出低電平；所述第三時(shí)間段內(nèi)，第一電壓源控制器輸出低電平，第二電壓控源制器輸出第一高電平；所述第四時(shí)間段內(nèi)，第一電壓源控制器輸出低電平，第二電壓控源制器輸出第二高電平；
[0012]其中，所述第一時(shí)間段和第三時(shí)間段內(nèi)，所述液晶層對所述第一圓偏振光延遲0相位差，透過液晶層的第一圓偏振光仍為第一圓偏振光；第二時(shí)間段和第四時(shí)間段內(nèi)，所述液晶層對所述第一圓偏振光延遲η相位差，透過液晶層的第一圓偏振光被調(diào)制成反向旋轉(zhuǎn)的第二圓偏振光。
[0013]另一種單盒液晶光閥，其特征在于，沿著光的傳播方向，依次包括偏光片、第一玻璃板、第一導(dǎo)電層、第一取向?qū)?、液晶層、第二取向?qū)?、第二?dǎo)電層、第二玻璃板，以及第一電壓源控制器和第二電壓源控制器；其中，所述第一電壓源控制器和第二電壓源控制器與投影儀互相通信，并且分別與第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層相連接。
[0014]所述偏光片用于透過與其透振方向平行的光線，得到第一線偏振光；所述第一玻璃板與第二玻璃板用于保持所述液晶層，所述第一玻璃板與第二玻璃板均勻透光且各向同性；所述第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層分別粘合與第一玻璃板的出射面與第二玻璃板的入射面，所述第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層產(chǎn)生的電場驅(qū)動所述液晶層；所述第一取向?qū)蛹暗诙∠驅(qū)臃謩e粘合于第一導(dǎo)電層的出射面與第二導(dǎo)電層的入射面，用于配向所述液晶層中的液晶分子；所述液晶層為超級扭曲向列STN型液晶層，起到調(diào)制所述第一線偏振光相位的作用，使透過的第一線偏振光被調(diào)制為左旋圓偏振光與右旋圓偏振光交替幀；所述第一電壓源控制器與所述第二電壓源控制器與投影儀互相通信，并且第一電壓源控制器與所述第一導(dǎo)電層相連并向第一導(dǎo)電層輸出第一電壓；第二電壓源控制器與所述第二導(dǎo)電層相連并向第二導(dǎo)電層輸出第二電壓；
[0015]其中，第一電壓源控制器和第二電壓源控制器每個工作周期可分為四個連續(xù)相等時(shí)間段，所述四個時(shí)間段依次為第一時(shí)間段、第二時(shí)間段、第三時(shí)間段和第四時(shí)間段；第一電壓控制器和第二電壓控制器在四個所述時(shí)間段內(nèi)分別依次輸出三種電平，所述三種電平次次為第一高電平，第二高電平和低電平；所述第一時(shí)間段內(nèi)；第一電壓源控制器輸出第一高電平，第二電壓源控制器輸出低電平；所述第二時(shí)間段內(nèi)，第一電壓控源制器輸出第二高電平，第二電壓源控制器輸出低電平；所述第三時(shí)間段內(nèi)，第一電壓控源制器輸出低電平，第二電壓源控制器輸出第一高電平；所述第四時(shí)間段內(nèi)，第一電壓源控制器輸出低電平，第二電壓源控制器輸出第二高電平；
[0016]其中，所述第一時(shí)間段和第三時(shí)間段內(nèi)，所述液晶層對所述第一線偏振光延遲JT /2相位差，透過液晶層的第一線偏振光被調(diào)制為第一圓偏振光；第二時(shí)間段和第四時(shí)間段內(nèi)，所述液晶層對所述第一線偏振光延遲(3 )/2相位差，透過液晶層的第一線偏振光被調(diào)制成反向旋轉(zhuǎn)的第二圓偏振光。
[0017]上述兩種單盒液晶光閥，優(yōu)選地，沿著光的傳播方向，最前面還包括增透膜，或/和最后面還包括防反射膜。所述增透膜用于增大投影儀投射到所述單盒液晶光閥的隨機(jī)偏振光的透過率；所述防反射膜粘合于第二玻璃板的出射面，用于減小所述第二玻璃板出射面的反射光，從而減小系統(tǒng)雜散光。
[0018]—種含有單盒液晶光閥的單光路立體投影系統(tǒng)，其特征在于，包括投影儀、單盒液晶光閥和接收屏；其中，所述投影儀，用于投射時(shí)序圖像隨機(jī)偏振信號光；所述單盒液晶光閥，置于投影儀出射窗之后，使從所述投影儀接收到的時(shí)序圖像信號光調(diào)制成左旋圓偏振光和右旋圓偏振光交替幀；所述接收屏，用于接收從投影儀出射的經(jīng)過單盒液晶光閥調(diào)制的左旋圓偏振光和右旋圓偏振光交替幀并反射。
[0019]—種含有單盒液晶光閥的雙光路立體投影系統(tǒng)，其特征在于，包括投影儀、雙光路偏振分光棱鏡、半波片、反射元件、調(diào)焦透鏡組、單盒液晶光閥和接收屏；其中，所述投影儀，用于投射時(shí)序圖像隨機(jī)偏振信號光；所述雙光路偏振分光棱鏡，設(shè)置在投影儀之后，將由投影儀投射出的時(shí)序圖像隨機(jī)偏振信號光分成透射的第一光路的第一線偏振光，及反射的第二光路的第二線偏振光；所述半波片，設(shè)置在第二光路上與雙光路偏振分光棱鏡出射面相粘合，用于將第二線偏振光轉(zhuǎn)換為第一線偏振光偏；所述反射元件，設(shè)置在第二光路上將從半波片出射的第一線偏振光導(dǎo)向第一光路與第一光路的第一偏線振光重合；所述調(diào)焦透鏡組，設(shè)置在第一光路中雙光路偏振分光棱鏡出射面之后，用于在不同的環(huán)境調(diào)節(jié)不同的投影距離；所述調(diào)焦透鏡組由第一透鏡與第二透鏡組成，所述第一透鏡為平凸透鏡，所述第二透鏡為平凹透鏡；所述單盒液晶光閥，設(shè)置在第一光路與第二光路重合的光路中，將第一線偏振光調(diào)制成左旋圓偏振光和右旋圓偏振光交替幀；所述接收屏，用于接收經(jīng)過單盒液晶光閥調(diào)制后的左旋和右旋交替的圓偏振光交替幀并反射。
[0020]優(yōu)選地，所述反射元件為平面反射鏡或具有反射轉(zhuǎn)像作用的棱鏡；所述反射元件傾斜角度大小可調(diào)節(jié)，根據(jù)不同的投影距離，調(diào)節(jié)不同的傾斜角度。
[0021]另一種含有單盒液晶光閥的雙光路立體投影系統(tǒng)，其特征在于，包括投影儀、雙光路偏振分光棱鏡、反射元件、調(diào)焦透鏡組、第一單盒液晶光閥、第二單盒液晶光閥和接收屏；其中第二單盒液晶光閥的偏光片前面設(shè)有半波片；其中，雙光路偏振分光棱鏡置于投影儀出射光路中，雙光路偏振分光棱鏡將投影儀投射出的隨機(jī)偏振圖像信號光分為透射的第一線偏振光和反射的第二線偏振光，其中透射光路為第一光路，反射光路為第二光路；第一透鏡及第二透鏡所組成的調(diào)焦透鏡組放置于第一光路中，用于調(diào)節(jié)不同投影環(huán)境中的投影距離；第一液晶光閥放置于第一光路的第二透鏡之后，將從透鏡出射的第一線偏振光轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光及右旋圓偏振光的交替幀；反射元件放置于第二光路中，將第二線偏振光轉(zhuǎn)向第一光路方向；第二液晶光閥放置于第二光路中，并置于反射元件之后，用于將第二線偏振光轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光及右旋圓偏振光的交替幀；接收屏放置于所述兩個單盒液晶光閥之后，用于接收并反射左旋圓偏振光及右旋圓偏振光的交替幀。
[0022]—種含有單盒液晶光閥的三光路立體投影系統(tǒng)，其特征在于，包括投影儀、三光路偏振分光棱鏡、第一半波片、第二半波片、第一反射元件、第二反射元件、調(diào)焦透鏡組、單盒液晶光閥和接收屏；其中，所述投影儀，用于投射時(shí)序圖像隨機(jī)偏振信號光；所述三光路偏振分光棱鏡，設(shè)置于投影儀后，將由投影儀投射出的時(shí)序圖像隨機(jī)偏振信號光分成透射的第一光路的第一線偏振光，反射的第二光路的第二線偏振光及第三光路的第二線偏振光，第二光路和第三光路的線偏振光的偏振態(tài)相同，同為第二線偏振光；所述三光路偏振分光棱鏡設(shè)置有四個通光面，所述四個通光面分別為，入射面、第一出射面、第二出射面和第三出射面；所述第一半波片與第二半波片，分別設(shè)置于第二光路與第三光路中，分別粘合于所述三光路偏振分光棱鏡的第二通光面出射面與第三通光面出射面上，分別將第二光路與第三光路的第二線偏振光調(diào)制成第一線偏振光；所述第一半波片出射面與第二半波片出射面分別貼有增透膜；所述第一反射元件與第二反射元件，分別設(shè)置于第二光路與第三光路中，分別將第二光路偏振光與第三光路偏振光分別導(dǎo)向第一光路，與第一光路偏振光重合；所述調(diào)焦透鏡組，設(shè)置于第一光路中三光路偏振分光棱鏡出射面之后，用于在不同的環(huán)境調(diào)節(jié)不同的投影距離；所述調(diào)焦透鏡組由第一透鏡與第二透鏡組成，所述第一透鏡為平凸透鏡，所述第二透鏡為平凹透鏡；所述單盒液晶光閥，設(shè)置在第一光路、第二光路和第三光路重合的光路中，將第一線偏振光調(diào)制成左旋和右旋交替的圓偏振光；所述第一圓偏振光與所述第二圓偏振光交替幀投射到所述接收屏。
[0023]優(yōu)先地，所述反射元件為平面反射鏡或具有反射轉(zhuǎn)像作用的棱鏡；所述反射元件傾斜角度大小可調(diào)節(jié)，根據(jù)不同的投影距離，調(diào)節(jié)不同的傾斜角度。
[0024]另一種含有單盒液晶光閥的三