專利名稱:投影裝置和相關(guān)的顯示器的制作方法
本發(fā)明涉及一種投影裝置，它包括一張投影屏幕，至少一個輻射源和至少一個用于傳輸模工作的單色顯示器，后者在兩塊平行基板之間裝填電光物質(zhì)，并利用驅(qū)動電路使電光物質(zhì)至少局部地改變其傳輸態(tài)，以限定該電光物質(zhì)中的圖形，后者通過投影裝置投射到所述投影屏幕上。
所述電光物質(zhì)可以是許多液晶材料中的一種，但所述顯示器件也可替換為驗電顯示器。
本發(fā)明還涉及可以用于此種投影裝置的顯示器件和照明光源，但它們也可用于其他目的。
已經(jīng)多次有人提出，用其他顯示元件，例如用液晶顯示器代替投影電視裝置中的陰極射線管。S.莫羅祖米(S，Morozumi)等人在美國信息顯示學(xué)會86年文摘(SID′86′ Digest)第375-378頁的論文“液晶顯示全色電視投影器”中給出了這樣一種裝置的例子。該論文中提出的這種裝置具有白光源、兩面二向色鏡、三個液晶顯示元件(光閥)，一塊二向色棱鏡以及一個與屏幕相關(guān)的投影鏡頭。從所述光源發(fā)出的光被分成三束分光束(紅、綠、蘭)，每一束光都要通過一個用作為光開關(guān)的關(guān)聯(lián)的液晶晶胞。通過這些光開關(guān)之后，所得到的三幅分圖象被組合在一起，在投影屏幕上成象。
這樣一種投影裝置中的一個問題是使用白光源，該光源就其所發(fā)出的輻射線來說，具有很寬的光譜。這在所述系統(tǒng)的光學(xué)構(gòu)成中導(dǎo)致不完全地分解為三種原色(紅、綠、蘭)，并造成投影屏幕上圖象的色象差。
消除這些缺陷是本發(fā)明的一個目的。
為此目的，按照本發(fā)明制作的一種投影裝置的特征是，所述顯示器件配置有一層用一種顏色發(fā)光的材料，這種材料可以用所述輻射線激勵;另一特征是，在輻射源和發(fā)光材料層之間配置一片第一干涉濾光器，實際上這種濾光器讓適用于激勵的輻射線完全通過，并且把在發(fā)光材料中產(chǎn)生的輻射線完全反射回去，另方面，第二干涉濾光器配置在所述發(fā)光材料層的另一面上，這種濾光器對于所需光譜特性(各光譜線或光譜帶)的光具有高透射性能，并且該濾光器中對于和該濾光器法線成大于20至35°角延伸的，所需光譜特性的光線，反射作用顯著增大。這樣一種器件具有強(qiáng)光輸出(＞85%)，并且以小角度通過所需光譜線的光，反之，由于所述第二濾光器的作用使無用譜線的光完全不能發(fā)出。
用于彩色顯示的這樣一種投影裝置的特征在于，該裝置包括三個單色顯示器，每一個都備有發(fā)出不同顏色光的某種材料，并且每一個都有著從所述顯示器件顯示部分的中心垂直地延伸的光軸，該三個顯示器的各光軸是共平面的，第一和第二顯示器的光軸相重合，而第三顯示器件的光軸則構(gòu)成投影裝置的主軸，該軸同所述相重合的兩光軸垂直;其特征還在于，該裝置還包括幾塊二向色棱鏡，這些棱鏡沿著所述主軸方向并背離第三顯示器反射第一顯示器的圖象和第二顯示器的圖象，同時沿著所述主軸方向通過第三顯示器的圖象。
所述裝置可不用各二向色棱鏡，而代之以包括兩面平面二向色發(fā)射鏡，它們互相交叉，垂直于所述平面伸展，并通過所述各軸的交叉點，每一面反射鏡都與主軸成45°角伸展，在沿著所述主軸并背離第三顯示器的方向上，第一面鏡子反射第一顯示器的圖象，第二面鏡子反射第二顯示器的圖象。
第一干涉濾光器用于防止由于沿著輻射源方向所述發(fā)光層中發(fā)射和色散而引起的光損耗，這個問題已在同時提交的PHN11.998號申請案中作了進(jìn)一步的說明。
正如在本申請案中描述的從輻射源方向看第一干涉濾光器和發(fā)光層，既可配置在液晶材料的前面也可置于其后面，在后一種情況下，所述液晶材料用作對源發(fā)射的輻射線起到一個開關(guān)作用。
發(fā)光材料結(jié)合第二干涉濾光器的使用，其優(yōu)點是，所獲各(分)圖象實際上完全是單色的，因而幾乎不存在色象差，也無需鏡頭校正。此外，所述以45°角配置的各二向色棱鏡或反射鏡對于這種更純的單色光的效果極好。
通過裝設(shè)第二干涉濾光器，為所需各譜線或頻帶提供一個有限的透射角，而此外對于同該濾光器法線成大于20至35°角延伸的光線，在發(fā)光層方向上反射作用顯著增加。大至90°角的透射實際上是不存在的。
以這些較大角度反射的光被所述發(fā)光層色散，其一部分以較小角度返回，從而還能加強(qiáng)輸出光;配置這樣一片第二干涉濾光器，輸出光增大到1.8至2.4倍。
在具有這樣一種顯然有限的透射角，且裝有二向色反射鏡和干涉濾光器的投影電視裝置中，不僅在亮度上增大到1.8至2.4倍，而且對比度也增大到兩倍以上，并且因為第二干涉濾光器還保證頻譜濾光，特別是濾出長波光譜分量，從而顯著改善了色彩。如果沒有各干涉濾光器，這些長波光譜分量就不能恰當(dāng)?shù)乇桓鞫蛏R子(對于蘭色分量)反射或者透過(對于綠色分量)，這導(dǎo)致在投影屏幕上的顏色變化，并由于多重反射而造成對比度損失。當(dāng)結(jié)合各二向色棱鏡或反射鏡使用干涉濾光器時，所述問題即被防止或以顯著程度減輕。所述第二干涉濾光器最好有許多層(至少九層，但最好十四層)，它們交替地由具有高折射率材料和具有低折射率材料組成，每一層都有光學(xué)厚度n.d，其中n是該層材料的折射率，d是厚度，其光學(xué)厚度n.d在0.2λf和0.3λf之間，其中λf等于P×λ，式中λ是相關(guān)顯示器的中心波長，而P是1.16和1.30之間的一個數(shù)。平均光學(xué)厚度為0.25λf，λf是所述濾光器的中心波長。于是該濾光器僅僅包括，或者實際只包括具有大約0.25λf光學(xué)厚度的各層。這給予所述濾光器對于同它的法線成20至35°之間的某一角度和成90°延伸的各光線以很寬的反射帶(不透射)的特性。按照本發(fā)明制作的該濾光器各層厚度這樣選擇，以致對于從所述發(fā)光材料射出的，同該濾光器的法線成大于20至35°角度延伸的各光線，從所期望的波長開始使反射作用顯著增加。所述寬反射帶保證了，以大于20至35°角度延伸的各光線盡可能多地被反射，并且在該發(fā)光材料中色散之后，重又獲得沿著向前方向發(fā)射的機(jī)會，也就是說，在和所述濾光器法線構(gòu)成至多20至35°角度的范圍之內(nèi)輻射。因此，沿著向前方向產(chǎn)生最大的輸出光，它比不用濾光器的情況至少要大60%。此外，所述寬反射帶保證大大減輕光圈效應(yīng)并使小部分光以大角度輻射。所述濾光器各層的光學(xué)厚度n.d對于所有各層最好互不相等，而是在0.2λf和0.27λf之間變化。由于厚度的這種變化，使濾光器獲得更平坦的響應(yīng)特性。因為所述濾光器的響應(yīng)特性是隨波長而異的，所以相關(guān)磷光體和合適濾光器的結(jié)合提供了改善那些在同濾光器法線成20至35°角度范圍內(nèi)通過該濾光器的各光線色點的可能性。
對于所要使用的第一干涉濾光器有著各種各樣的可能性。例如，可選擇一種所謂“全介質(zhì)”多層濾光器，它包括交替地具有高和低折射率的至少六層但最好是九至三十層。以此層數(shù)可獲得對于一種顏色的足夠?qū)挼陌l(fā)射帶寬。只要被選用的材料對于激勵射線和所產(chǎn)生的射線都是透明的，所述濾光器中就沒有吸收現(xiàn)象，這是它的一個優(yōu)點。
另一方面，也可選擇只包括三至五層(交替為金屬層和介質(zhì)材料層)的“金屬一介質(zhì)”濾光器。對于所述磷光體也可能有各種各樣的選擇。當(dāng)使用一種以，例如360-380毫微米長波紫外輻射為主的輻射源的時候，一種例如ZnS∶Ag-蘭色磷光體，(Zn，Cd)S∶Cu，Ag-綠色磷光體;Y2Dts∶Eu-紅色磷光體是適用的。
當(dāng)使用以254毫微米汞共振線為主的輻射源時，下列組合物令人非常滿意作為蘭色磷光體(以450毫微米作最大輻射)的BaMg2Al16O27∶Eu;
作為綠色磷光體(以545毫微米作最大輻射)的CeMgAl11O19∶Tb;
作為紅色磷光體(以612毫微米作最大輻射)的Y2O3∶Eu。
所述各相關(guān)輻射波長都易于適應(yīng)眼睛的三種顏色感受器的每一種的最大感光度;這種某種突出顏色的顯示成為可能。
本發(fā)明還涉及一種特別地，(但并非唯一地)適合用于所述投影裝置的顯示器。這樣一種顯示器也可用于例如單色顯示裝置(數(shù)據(jù)圖表顯示)中。
本發(fā)明還涉及一種這類裝置所用的照明光源。這種照明光源在一個至少由一平面壁定界的支承架中設(shè)有一輻射源，其特征在于所述壁至少設(shè)置有一層可以由所述輻射源發(fā)出的射線激勵的發(fā)光材料，其特征還在于在所述輻射源和所述發(fā)光材料層之間配置有一片第一干涉濾光器，實際上該濾光器，讓適用于激勵的射線完全透過，并把發(fā)光材料中產(chǎn)生的射線完全反射回去，再有一片第二濾光器配置在所述發(fā)光材料層的另一面，該濾光器對于所需譜線或光譜的光具有高透射性能，所述光由發(fā)光層以相對于濾光器法線的小角度發(fā)射其中對于同濾光器上法線成大于20至35°角度延伸的所述譜線或頻譜的光線的反射作用顯著增大。
因此，可以獲得一種以有限角度發(fā)射所需顏色(由各譜線或頻譜確定)光的光源。除了把它用作為已描述過的投影液晶顯示電視裝置的獨立光源之外，這樣一種光源還可用于，例如，其中采用小視野角就已足夠的直觀式顯示裝置。
現(xiàn)參照各附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中圖1概略地表示按照本發(fā)明制作的投影裝置的第一實施例。
圖2是供按照本發(fā)明制作的投影裝置之用的一種顯示器件第一實施例的示意橫斷面圖;
圖3是圖2器件的一種改型的示意橫斷面;
圖4是這樣一種顯示器件第二實施例的示意橫斷面;
圖5是一種干涉濾光器的示意橫斷面;
圖6是該濾光器的改型，而圖7概略表示這樣一種器件的驅(qū)動電路，以及圖8概略表示按照本發(fā)明制作的照明光源。
圖1概略表示了一種具有三個輻射源2、三面反射鏡43和三個單色顯示器3的投影裝置，用這些顯示器件生成紅色(3R)綠色(3G)和蘭色(3B)圖象。該三種圖象經(jīng)由各二向色棱鏡4和透鏡5映射在屏幕6上，它們用這樣一種獲得綜合彩色圖象的方法在屏幕上顯象。
顯示器3B和3R同軸，但與顯示器3G的軸線11垂直，該軸線11還構(gòu)成所述投影裝置的主軸線。來自顯示器3B和3R的圖象不僅可以借助于各棱鏡4，而且可以借助于兩面平面二向色反射鏡映射在屏幕6上，該兩反射鏡互相交叉，其每一面都與軸11成45°角延伸，而且該兩反射鏡還垂直于所述顯示器各軸的平面，并通過這些軸的交叉點。
按照本發(fā)明，裝置1包括放出輻射能10(本實施例中為紫外輻射)的輻射源2。這種用單線表示的輻射能實際上是廣角寬范圍入射的，并且具有一種能激勵存在于按照本發(fā)明制作的各顯示器件3中各類磷光體的波長。各輻射源2，例如各高壓汞燈，不必完全一樣。用一種使發(fā)射光譜適合相關(guān)的磷光體涂層的方式對這些燈充氣可能是合適的。不同的波長對于不同的磷光體也許正是所希望的例如，紫外輻射對于蘭色磷光體，蘭光對于綠色磷光體，以及蘭或蘭-綠光對于紅色磷光體。
所有各輻射源2也許還發(fā)射長波紫外輻射，則用下列磷光體會得到滿意的顯示ZnS∶Ag(蘭色);(Zn，Cd)S∶Cu，Ag(綠色)以及Y2O2S∶Eu(紅色)。
圖2簡略表示各顯示器3中的一個，在本實施例中，液晶顯示器具有用作電光媒質(zhì)的液晶12，該液晶12存在于兩塊平行、透明的例如玻璃的基板13、14之間。限定一個開關(guān)點矩陣，在本實施例中是氧化錫的各透明、條形電極15、16置于這些基片之上。本實施例中這些電極涂復(fù)有一層例如是氧化硅的取向材料層17。在所述相應(yīng)的實施例中，所述顯示器還包括偏振片19和檢偏振器20，而所述組件則固定在一塊支承板21上。該支承板對于來自輻射源2的輻射光必須是透明的，而且當(dāng)使用短波紫外輻射時，要用(例如)石英制成。
按照本發(fā)明，顯示器3具有磷光體涂層18，視所用磷光體的類型而異，如果該涂層18受到適用于此目的的輻射線10的激勵該涂層18就發(fā)出例如紅色、綠色或蘭色光，而且在磷光體涂層18前面的輻射通道上設(shè)置有第一干涉濾光器22，該濾光器實際上讓輻射線10完全通過，同時實際上使磷光體涂層中所產(chǎn)生的光完全反射回去。由此做到，在磷光體涂層18中產(chǎn)生的光(在磷光體涂層18靠濾光器22一側(cè)的光)通過這層22反射，從而加強(qiáng)了總的輸出光。用此方法要比不設(shè)置干涉濾光器22的情況獲得更高的亮度(2至3倍)。
按照本發(fā)明，所述器件包括具有一種讓磷光體涂層18中產(chǎn)生的顏色以一有限透射角透過的成份的第二干涉濾光器23。如前所述，使用這樣一種濾光器不僅導(dǎo)致輸出光的增大，而且改善了色彩純度和對比度。
可以選擇各種各樣的物質(zhì)用作液晶材料12。例如，使用可由所謂扭曲向列物質(zhì)制成的液晶，但其效應(yīng)是基于雙折射原理的物質(zhì)，例如在歐洲專利EP0，131，216號(扭曲270°)或在德國專利DE34，31，871號(扭曲180°)中所描述的那些材料或鐵電液晶都是任選適用的。
另一方面，本發(fā)明可用于傳輸模的另一類電光顯示器件，后者用于，例如各種(乾式)驗電顯示(electro-scopic displays)。
圖3簡略表示圖2器件的改型，其中所述顯示器件分成為3A和3B兩部分，3A容納液晶12和電極15、16以及各相關(guān)的中間層，在3B中例如以廣角寬范圍入射的紫外輻射線10被變換為沿傳播方向有小角度窄范圍的、基本上是單色的可見輻射光10′3B部分在支承板21和28之間容納熒光層18和干涉濾光器22、23。偏振器19和19′可隨意裝置在3A部分上或3B部分上。所示結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于熒光層18中產(chǎn)生的熱不大可能在液晶中導(dǎo)致較高溫度。利用3A部分和3B部分之間的空隙29進(jìn)行冷卻，例如用適合透明要求的冷卻劑，可以增強(qiáng)這種效果。
其余各部件的標(biāo)號與圖2中標(biāo)號具有同樣含意。
圖4表示按照本發(fā)明制作的器件的又一個實施例。液晶材料12現(xiàn)在對于激勵輻射，例如激勵紫外輻射來說，起著一個開關(guān)的作用，而磷光體圖案18則在另一側(cè)。所用液晶材料以及波長可以用達(dá)到最大對比度的方式予以最佳化。在所述相應(yīng)的實施例中，選用霍夫曼-拉羅歇(Hoffmann-Laroche)等先生的ROTN3010液晶，激勵輻射線10的波長大約是370毫微米。晶胞結(jié)構(gòu)要有在兩取向?qū)?7的表面之間有著大約270°(SBE晶胞)的指向矢的扭曲。另外，圖3中各標(biāo)號具有如圖2中各標(biāo)號的同樣含意。在這方面要注意的是，偏振片19和檢偏振片20現(xiàn)適合于紫外輻射，而基板13對紫外輻射也是透明的。再有，現(xiàn)輻射線10必須基本上是平行的。需要時，可在檢偏振片20和干涉濾光器22之間配置一塊額外的玻璃板(對紫外輻射透明)。檢偏振片20和濾光器22也可以改換位置。
圖5通過舉例示出一種20層的濾光器23以及相鄰的磷光體(Ph)涂層18。所述濾光器由用字母L和L′標(biāo)示的各層24(SiO2，折射率n＝1.47)以及用字母H標(biāo)示的各層25(TiO2，n＝2.35)組成。這些層都有大約0.25λf的厚度。大約是0.25λf厚的最末層25被0.125λf厚的端面層24(L′)所涂覆。用于例如綠色的磷光體18可為具有λ＝545毫微米的Tb磷光體，或是具有λ＝535毫微米的硅鋅礦石(Zn2SiO4∶Mn)。在P＝1.20時，λf對于Tb將等于654毫微米，而對于硅鋅礦石將是642毫微米。濾光器23的組成示于下表中
層號 n n.d/λf磷光體1 L 0.1312 H 0.2603 L 0.2574 H 0.2545 L 0.2516 H 0.2497 L 0.2478 H 0.2469 L 0.24510 H 0.24511 L 0.24412 H 0.24513 L 0.24514 H 0.24615 L 0.24716 H 0.24917 L 0.25118 H 0.25419 L 0.25720 H 0.260
通常，濾光器23至少有六層，但最好有9至30層，各層交替地具有低折射率和高折射率。對于具有低折射率的各層24，選擇例如二氟化鎂(MgF2)或二氧化硅(SiO2)，這些材料適用于所有波長。對于各層25，選擇例如二氧化鉿(HfO2)，它適用于所有波長?；蛘哌x擇適用于λ＞350毫微米的二氧化鋯(ZrO2)，或選擇適用于λ＞370毫微米的二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)或五氧化二鈮(Nb2O5)材料之一。所述選擇還視輻射源的選擇而定。
濾光器22也可以是一種3至5層的“金屬一介質(zhì)”濾光器(見圖6)，在這個實施例中是交替具有金屬層26和介質(zhì)層27的五層結(jié)構(gòu)。濾光器22和23都可以借助于電子束氣相淀積技術(shù)制造，而圖6的濾光器還可借助于濺射工藝獲得。
也可不用長波紫外源，而代之以選擇直接發(fā)出254毫微米汞共振線的紫外源用作輻射源(例如帶有石英外罩的低壓汞燈)。盡管在這個波長上對于圖2、3的器件中的基板13必須選用石英，但在這個波長上對于顯示蘭色、綠色和紅色非常有效的各種磷光體是已知的，例如作為蘭色磷光體的BaMg2Al16O27Eu，λmax＝450毫微米;
作為綠色磷光體的CeMgAl11O19∶Tb，λmax＝545毫微米;
作為紅色磷光體的Y2O3∶Eu，λmax＝612毫微米。
圖7概略表示用于上述投影裝置的、進(jìn)行信號處理的驅(qū)動單元31。經(jīng)由一個或多個端子33(例如通過輸入端32)饋電的所述單元31接收視頻信號。該驅(qū)動單元視其狀態(tài)而定可借助各控制信號34進(jìn)行調(diào)整，作為三種分色的分信號經(jīng)由信號線38(38B38G和38R)分別加于各個分驅(qū)動單元35(35B、35G和35R)上。分驅(qū)動單元35借助各信號線39驅(qū)動各顯示器3。為能互相同步，驅(qū)動單元31中產(chǎn)生的各種同步和時鐘信號，經(jīng)由各同步線36和各時鐘線37分別加到各分驅(qū)動單元35和各顯示器3上。
最后，圖8以剖面形式表示一種按照本發(fā)明制作的照明光源40，它可用于例如圖3的器件，也可用于希望在其中發(fā)生有給定性能(光譜性能、有限角度范圍、偏振)的光的其他器件。
輻射源2位于一個在一邊有著構(gòu)成平壁結(jié)構(gòu)41的空間之中，而由輻射源2發(fā)出的輻射線10借助于一個二次的、反射的、例如是凸面或柱面壁42，以不同角度入射到平壁結(jié)構(gòu)41上。該平壁結(jié)構(gòu)41在兩干涉濾光器22、23以及有著如同參照先前各實施例描述過的類似性能的支承板21、28之間有一磷光體涂層18。必要時，可以裝置偏振片19。由輻射源2發(fā)出的輻射線(例如紫外輻射)通過該組合結(jié)構(gòu)變換為具有小角度范圍的長波光10′，而干涉濾光器23則靠著把輸出光增強(qiáng)到1.8至2.4倍提供了極其滿意的選擇色彩的可能性。因為使用干涉濾光器22使輸出光增強(qiáng)到二至三倍，相對于沒有干涉濾光器的類似器件來說，該輸出光增大到四至七倍。這一點同樣適用于磷光體和各干涉濾光器的組合結(jié)構(gòu)直接置于液晶或別的電光器件上的情況。
當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于上述各實施例，對于本專業(yè)的技術(shù)人員來說在本發(fā)明的范圍內(nèi)作出各種變型方案都是可能的。例如，上面已經(jīng)說過，二向色性棱鏡4可以用一組與軸線11成45°角延伸的二向色反射鏡代替。在所示投影系統(tǒng)中，許多能有恰當(dāng)輻射路徑的變形方案(例如在使用一個公共紫外源2的時候)也是可能的。在圖2和3的各實施例中對于具有較長波長(350-390毫微米)的輻射源，可以選擇普通玻璃代替石英玻璃。
此外，本發(fā)明在電光元件方面(各種類型的液晶器件，例如TN液晶器件、SBE、HBE、FELCD，除此之外還有種種驗電顯示器等)提供了廣闊的選擇范圍。
在圖8的裝置中，可以把磷光體涂層18分成三個各自產(chǎn)生以不同顏色發(fā)出的光線的分層，各分光束10′(例如紅色、綠色和蘭色)經(jīng)由不同的光路被引導(dǎo)到各相關(guān)的電光元件上。在那種情況下，壁41不必是平面的，但可以由，例如三個互相呈給定角度伸展的不同部分組成。不過這時候?qū)τ诿恳环N顏色應(yīng)使用單獨的干涉濾光器。
權(quán)利要求
1.一種包括一張投影屏幕，至少一個輻射源以及至少一個用于按透射模式工作的單色顯示器的投影裝置，所述顯示器在兩塊平行基板之間裝有電光裝置，同時配置有驅(qū)動裝置，以使所述電光裝置至少局部地改變其透射狀態(tài)，并在該電光裝置中限定一經(jīng)由投影裝置投射到投影屏幕上的圖案，該投影裝置的特征在于，所述顯示器設(shè)置有一層按某一種顏色發(fā)光的材料層，這種材料可以被所述輻射源發(fā)出的射線所激勵；其特征還在于，在所述輻射源和所述發(fā)光材料層之間配置有一片第一干涉濾光器，實際上該濾光器讓適用于激勵的射線完全透過，而把所述發(fā)光材料中產(chǎn)生的射線完全反射了，再有，在所述發(fā)光材料層的另一面上配置有一片第二干涉濾光器，該濾光器對于所需光譜特性的光具有高透射性能，所述光由所述發(fā)光層以相對于濾光器法線的小角度發(fā)射，而且濾光器中對于同濾光器上法線成大于20至35°角延伸的所述光譜特性的光線反射作用顯著增強(qiáng)。
2.如權(quán)利要求
1中所提出的一種投影裝置，其特征在于所述裝置包括三個單色顯示器，每個都帶有按某種不同顏色發(fā)光的一種材料，而且每個都有一根從所述顯示器顯示部分中央垂直地延伸出來的光軸，所述三個顯示器的光軸處于同一平面，第一和第二顯示器的兩光軸重合，而第三顯示器的光軸則構(gòu)成所述投影裝置的主軸，該軸垂直于所述兩根相重合的軸;其特征還在于所述裝置也包括若干二向色棱鏡，它們沿著所述主軸背離第三顯示器的方向發(fā)射第一顯示器的圖象和第二顯示器的圖象，同時讓第三顯示器的圖象沿所述主軸方向通過。
3.如權(quán)利要求
1中所提出的一種投影裝置，其特征在于所述裝置包括三個單色顯示器，每個都帶有按某種不同顏色發(fā)光的一種材料，而且每個都具有一根從所述顯示器顯示部分中央垂直地延伸出來的光軸，所述三個顯示器的光軸處于同一平面，第一和第二顯示器的兩光軸重合，而第三顯示器的光軸則構(gòu)成所述投影裝置的主軸，該軸垂直于所述兩根相重合的軸;其特征還在于所述裝置也包括兩面互相交叉，并垂直于所述平面和通過所述各軸交叉點的平面二向色反射鏡，每面鏡子都同主軸成45°角伸展，在沿著所述主軸并背離第三顯示器的方向上，第一面鏡子反射第一顯示器的圖象，第二面鏡子反射第二顯示器的圖象。
4.如權(quán)利要求
1、2或3中提出的一種投影裝置，其特征在于所述發(fā)光材料層和兩個干涉濾光器，沿著輻射路徑看，是配置在所述電光裝置的前面;其特征還在于所述電光裝置包括一個用于在所述發(fā)光材料中產(chǎn)生輻射的光開關(guān)。
5.如前述各權(quán)利要求
之任一項中提出的投影裝置，其特征在于所述裝置包括至少一個具有一器壁的照明光源，該器壁中有著所述發(fā)光材料層和所述兩個干涉濾光器，所述顯示器的另一部分借助一定的開距同所述照明光源分開。
6.如權(quán)利要求
5中提出的一種投影裝置，其特征在于所述照明光源器壁的外側(cè)設(shè)置有一片偏振器。
7.如權(quán)利要求
1、2或3中提出的一種投影裝置，其特征在于，沿著輻射路徑看，所述電光裝置是位于所述發(fā)光材料層和兩干涉濾光器的前面，并且包括一個用于激勵該發(fā)光材料輻射的開關(guān)。
8.如前述各權(quán)利要求
之任一項中提出的投影裝置，其特征在于所述電光裝置包括一種液晶材料。
9.如前述各權(quán)利要求
之任一項中提出的投影裝置，其特征在于所述第一干涉濾光器是一種包括至少六層交替地具有高的和低的折射率的介質(zhì)濾光器，所述濾光器讓激勵射線基本上完全通過，而使發(fā)光材料中產(chǎn)生的射線基本上完全反射。
10.如權(quán)利要求
9中提出的投影裝置，其特征在于所述具有高折射率的各層包括一種或多種二氧化鉿(HfO2)、二氧化鋯(ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)或五氧化二鈮(Nb2O5)諸材料，而具有低折射率的各層則包括一種或多種二氟化鎂(MgF2)或二氧化硅(SiO2)材料。
11.如權(quán)利要求
1至8之任一項中提出的投影裝置，其特征在于所述第一干涉濾光器具有交替為金屬層和介質(zhì)材料層的3-5層。
12.如前述各權(quán)利要求
之任一項中提出的投影裝置，其特征在于所述第二干涉濾光器包括交替地用具有高折射率材料和用具有低折射率材料制作的許多層，并且是由各有某一光學(xué)厚度n.d至少九層組成，其中n是該層材料的折射率，d是其厚度，所述光學(xué)厚度n.d是0.2λf和0.3λf，其中λf等于pxλ，式中λ是相關(guān)的顯示器的中心波長，式中p是1.16和1.30之間的一個數(shù)，而上述情況的平均光學(xué)厚度是0.25λf。
13.如權(quán)利要求
12中提出的投影裝置，其特征在于所述第二干涉濾光器是由9至30層組成的。
14.如權(quán)利要求
13中提出的投影裝置，其特征在于所述光學(xué)厚度n.d是在0.23λf和0.27λf之間。
15.如前述各權(quán)利要求
之任一項中提出的投影裝置，其特征在于把一種高壓汞燈用作為輻射源。
16.如權(quán)利要求
15中提出的投影裝置，其特征在于所述輻射源以254毫微米的中心波長發(fā)出射線，并且所述投影裝置包括三個用于紅、綠和蘭三顏色的顯示器，所述各顯示器的發(fā)光層包括有分別作為紅色磷光體的 Y2O3∶Eu;作為綠色磷光體的 CeMg Al11O19∶Tb以及作為蘭色磷光體的 BaMg2Al16O27∶Eu。
17.如前述各權(quán)利要求
之任一項中提出的投影裝置，其特征在于各顯示器共用一個輻射源。
18.如權(quán)利要求
1至14之任一項中提出的投影裝置，其特征在于所述裝置包括為每個顯示元件設(shè)置一個輻射源，該輻射源以足夠短的波長發(fā)出射線，以激發(fā)相關(guān)顯示元件中的各磷光體。
19.如權(quán)利要求
1至18之任一項中提出的用于投影裝置中的一種顯示器件，它包括在兩塊平行基板之間配置有使其至少局部地改變狀態(tài)的驅(qū)動裝置的電光裝置，其特征在于所述兩基板之一在第一干涉濾光器和第二干涉濾光器之間設(shè)置有一層單色發(fā)光材料，該第一干涉濾光器讓適合于激勵所述發(fā)光材料的射線基本上完全透過，而使該發(fā)光材料中產(chǎn)生的射線基本上完全反射，所述第二干涉濾光器對于所需光譜特性的光具有高透射性能，所述光由發(fā)光層以相對于該濾光器法線成小角度發(fā)射，而且該濾光器對于同其法線成大于20至35°角度延伸的所述光譜特性的光線來說其反射作用顯著增強(qiáng)。
20.如權(quán)利要求
19中提出的顯示器，其特征在于所述電光裝置包括一種液晶材料。
21.如權(quán)利要求
13或16中提出的顯示器，其特征在于所述第一干涉濾光器是一種包括交替地具有高和低折射率的至少六層的介質(zhì)濾光器，該濾光器讓激勵射線基本上完全透過，而使發(fā)光材料中產(chǎn)生的射線基本上完全反射。
22.如權(quán)利要求
21中提出的投影裝置，其特征在于所述具有高折射率的各層包括一種或多種二氧化鉿(HfO2)、二氧化鋯(ZrO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)或五氧化二鈮(Nb2O5)諸材料，而具有低折射率的各層則包括一種或多種二氟化鎂(MgF2)或二氧化硅(SiO2)材料。
23.如權(quán)利要求
19或20中提出的一種顯示器，其特征在于所述第一干涉濾光器包括交替為金屬層和介質(zhì)材料層的3至5層。
24.如權(quán)利要求
19或20中提出的一種顯示器，其特征在于，所述第二干涉濾光器具有交替地用具有高折射率的材料和用具有低折射率的材料制作的許多層，并且由各有一個光學(xué)厚度n.d的至少九層組成，其中n是該層材料的折射率，d是其厚度，所述光學(xué)厚度n.d是在0.2λf和0.3λf之間，其中λf等于pxλ，其中λ是相關(guān)的顯示器的中心波長，P是1.16和1.30之間的一個數(shù)。
25.如權(quán)利要求
24中提出的一種顯示器，其特征在于，所述第二干涉濾光器由14至30層組成。
26.如權(quán)利要求
25中提出的一種顯示器，其特征在于所述光學(xué)厚度n.d是在0.23λf和0.27λf之間。
27.一個包含容納輻射源的空間，并由至少一個平壁限定范圍的照明光源，其特征在于，所述平壁設(shè)置有至少一層按一種顏色發(fā)光的材料，它可被所述輻射源所激勵;其特征還在于所述輻射源和所述發(fā)光材料層之間配置有第一干涉濾光器，該濾光器讓適用于激勵的射線基本上完全透過，而使發(fā)光材料中產(chǎn)生的射線基本上完全反射，而在所述發(fā)光材料層的另一面上配置有第二干涉濾光器，該濾光器對于所需光譜特性的光具有高透射性能，所述光由該發(fā)光層以對濾光器法線成小角度發(fā)射，而且濾光器中對于、同濾光器法線成大于20至35°角度延伸的所述光譜特性的光線反射作用顯著增大。
28.如權(quán)利要求
27中提出的一種照明光源，其特征在于所述第二干涉濾光器在遠(yuǎn)離發(fā)光層的那面上設(shè)置有一片偏振器。
29.如權(quán)利要求
27或28中提出的一種照明光源，其特征在于所述第一干涉濾光器是一個包括交替地具有高和低折射率的至少六層的介質(zhì)濾光器，該濾光器讓激勵射線基本上完全透過，而使發(fā)光材料中產(chǎn)生的射線基本上完全反射。
30.如權(quán)利要求
29中提出的一種照明光源，其特征在于所述具有高折射率的各層包括一種或幾種二氧化鉿(HfO2)、二氧化鋯(ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)或五氧化二鈮(Nb2O5)諸材料，而所述具有低折射率的各層則包括一種或幾種二氟化鎂(MgF2)或二氧化硅(SiO2)材料。
31.如權(quán)利要求
27至29中提出的一種照明光源，其特征在于所述第一干涉濾光器包括交替為金屬層和介質(zhì)材料層的3至5層。
32.如權(quán)利要求
27至31之任一項中提出的一種照明光源，其特征在于所述第二干涉濾光器包括交替地用具有高折射率的材料和用具有低折射率的材料制造的許多層，并且由各具有一個在0.2λf和0.3λf之間的光學(xué)厚度n.d的至少九層組成，其中λf等于p×λ，式中λ是相關(guān)的顯示器的中心波長，P是1.16和1.30之間的一個數(shù)，并且上述情況中的平均光學(xué)厚度是0.25λf。
33.如權(quán)利要求
32中提出的一種照明光源，其特征在于所述第二干涉濾光器由9至30層組成。
34.如權(quán)利要求
32中提出的一種照明光源，其特征在于所述各層的光學(xué)厚度n.d是在0.23λf和0.27λf之間。
35.如權(quán)利要求
27至33之任一項中提出的一種照明光源，其特征在于把一種高壓汞燈用作為輻射源。
36.如權(quán)利要求
35中提出的一種照明光源，其特征在于選擇一種或多種ZnSAg(蘭色);(Zn，Cd)SCu，Ag(綠色)以及Y2O2SEu(紅色)材料作為磷光體。
37.如權(quán)利要求
27至33之任一項中提出的一種照明光源，其特征在于所述輻射源以254毫微米的中心波長發(fā)出射線。
38.如權(quán)利要求
37中提出的一種照明光源，其特征在于選擇一種或多種Y2O3∶Eu(紅色);CeMgAl11O19∶Tb(綠色以及BaMg2Al16O27∶Eu(蘭色)作為磷光體。
專利摘要
使輻射源(2)發(fā)出的射線激勵位于兩片干涉濾光器(22，23)之間的發(fā)光材料(18)，從而使輻射源(2)發(fā)出的射線轉(zhuǎn)變?yōu)樗韫庾V特性的光。組合各種光電元件得到適合在投影電視中應(yīng)用的各類單色圖象。發(fā)光材料(18)和各干涉濾光器(22，23)的層狀結(jié)構(gòu)可以形成顯示器(3)，例如一種液晶顯示器的一部分，但也可以改換為把它同所述輻射源合成一體，形成一個獨立的照明光源。
文檔編號G02F1/13357GK87105955SQ87105955
公開日1988年10月19日 申請日期1987年12月21日
發(fā)明者弗林斯·林德特 申請人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan