场顺序式背光照明系统及彩色显示装置制造方法及图纸

一种单ＳＬＭ场顺序式彩色显示装置，它采用电控型场顺序式背光照明系统，进行彩色显示。照明系统由光源、一个或两个光变向器、彩色转换屏和投影透镜组成，光变向器在电作用下，可改变入射光的出射方向，使其照射在彩色转换屏的红、绿、蓝色转换部上，依次产生红、绿、蓝光。本装置的特点是结构简单，成本低，光利用率高，亮度高，无会聚问题，分辨率高，图像质量清晰、稳定，可广泛用于电视、监视器、投影显示器和虚拟显示器。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于彩色显示装置(CD)，特别是场顺序式彩色显示装置(SCD)的改进。随着HDTV的发展，彩色投影显示装置(即投影型彩色显示装置，PCD)，特别是场顺序式彩色投影显示装置(S-PCD)日益受到人们重视。S-PCD采用的显示器件主要是透射式TFT-LCD、反射式TFT-LCD(包括LCOS)和DMD，TFT-LCD、DMD也称作空间光调制器(SLM)或光阀(LV)。单SLM式S-PCD只用一个SLM，通过滤色轮将白光分成红、绿、蓝光后进行场顺序式显示，装置简单，成本低，不需会聚，得到广泛应用。但其亮度低，稳定性不好，图像质量较差。本专利技术的目的在于解决现有单SLM式S-PCD中存在的上述缺点。本专利技术的单SLM式S-PCD采用电控型场顺序式背光照明系统(E-SBL，简记为SBL)取代机械型滤色轮式背光照明系统，可以实现这一目的。另外将SBL用于直观型彩色显示装置(DCD)和虚拟型彩色显示装置(VCD)中，分别得到场顺序式直观型彩色显示装置(S-DCD)和场顺序式虚拟型彩色显示装置(S-VCD)，能显著改进DCD和VCD的性能。下面进行详细说明。单SLM式S-PCD现都采用一个SLM和包含有红、绿、蓝光成分的白色光源，在光源和SLM之间加入一个高速旋转的滤色轮。当滤色轮转动时，它依次将白光转换为红、绿、蓝光。当红色滤光区旋转到一定位置时，白光中仅红光可通过红色滤光膜，并依次照射在SLM上，SLM像素(微镜)受到红色信号同步调制，显示红色图像；类似地，当绿色滤光区旋转到一定位置时，显示绿色图像；当蓝色滤光区旋转到一定位置时，显示蓝色图像。在滤色轮转速足够快的情况下，因人眼视觉暂留特性，形成彩色图像。此彩色图像再经投影放大透镜投射到投影屏幕上，形成尺寸更大的彩色图像。单SLM式S-PCD使用滤色轮分色，结构简单，成本低，不存在图像会聚问题。但它需要通过高速旋转的滤色轮进行彩色显示，因此存在稳定性问题，且亮度显著降低，图像质量较差。本专利技术的单SLM式S-PCD中采用SBL取代机械型滤色轮式背光照明系统，SBL包括光源、一个或两个光变向器、彩色转换屏和投影透镜，为提高光利用率，采用聚光透镜聚光。彩色转换屏由红、绿、蓝三个色转换部组成。光变向器在电的作用下，可改变入射光的出射方向。光变向器的基本工作原理与DMD相同，它们都是利用微镜的转动而使入射光的出射方向改变。众所周知DMD是由大量微镜组成的微镜阵列，DMD显示图像是基于微镜的转动而实现的。每一个微镜就是一个像素，其大小仅为16μ×16μ，像素之间的间隔为1μ，在静电引力的作用下，它可快速转动，微镜的位置不同，反射光的出射方向不同。每个像素相当于一个光开关。当光开关处于“开态”(对应于微镜转动正θ度)时，反射光通过投影透镜投射到屏幕上，屏幕上出现亮态；当光开关处于“关态”(对应于微镜转动负θ度)时，反射光投射不到屏幕上，屏幕上出现暗态，根据需要控制微镜的开和关状态，可实现显示。另外对于微镜还存在一个状态，即“平态”(对应于微镜不转动)，在此状态下微镜不受电的作用。只要精心设计，就可精确控制微镜转动角度和均匀性，确保亮度一致性。利用DMD微镜的工作原理和微镜的三个状态，即“开态”、“平态”和“关态”，可制成光变向器，通过静电作用，它可使入射光以三种不同的出射方向照射在彩色转换屏的红、绿、蓝三个色转换部上，产生红、绿、蓝光，实现色顺序式转换。光变向器与DMD的区别在于(1)在DMD中仅利用“开态”和“关态”两种状态，而在光变向器中可利用“开态”、“平态”和“关态”三种状态，(2)在DMD中为了显示图像，需大量微镜，例如微镜数大于768×576。由于光变向器仅使外光反射，以行顺序方式依次产生红、绿、蓝光，因此在光变向器中像素数可显著减少，例如96×72，微镜面积则远大于16μ×16μ，例如为135μ×135μ，还可选择N行条状微镜，例如N＝72，微镜长度为17μ×768，宽度为135μ。采用一个光变向器的SBL工作原理如下当光源发出的光经过聚光透镜聚光后，投射在光变向器上，在电的作用下，光变向器改变光的出射方向，使其依次照射在彩色转换屏的红、绿、蓝三个色转换部上，产生红、绿、蓝光，红、绿、蓝光再通过各自的投影透镜投射。例如在SBL中光源为紫外光源(通常为长波紫外光源UVA)，彩色转换屏由红、绿、蓝色三个发光部组成，红、绿、蓝色发光部上分别涂复有红、绿、蓝色发光材料，它们在紫外光激发下分别发出红、绿、蓝光。红、绿、蓝色发光部分别与微镜的“开态”、“平态”和“关态”对应，例如当微镜转动正θ度时，紫外光投射在红色发光部，激发红色发光材料，产生红光，当微镜不转动时，紫外光投射在绿色发光部，激发绿色发光材料，产生绿光，当微镜转动负θ度时，紫外光投射在蓝色发光部，激发蓝色发光材料，产生蓝光。只要正确控制光变向器上微镜的转动角度，就可顺序产生红、绿、蓝光。采用两个光变向器的SBL包括光源、两个光变向器、彩色转换屏和投影透镜。对每个光变向器，只利用“开态”和“关态”两种状态，不利用“平态”。其工作原理如下假定C1、C2分别表示第一、第二光变向器，S11、S12、S21、S22分别表示第一、第二光变向器的“开态”和“关态”，第二光变向器C2处于S12的位置。彩色转换屏的红、绿、蓝色转换部分别与S11、S21、S22对应。当光源发出的光经过聚光透镜聚光后，投射在第一光变向器C1上。在电的作用下，如果C1上微镜转动正θ度，则入射光从C1上反射后，将投射在红色转换部上，产生红光；如果C1上微镜转动负θ度，则入射光从C1上反射后，投射在第二光变向器C2上。如果此时C2上微镜在电的作用下转动正θ度，则投射在C2上的光反射后，将投射在绿色转换部上，产生绿光；如果C2上微镜转动负θ度，则投射在C2上的光反射后，将投射在蓝色转换部上，产生蓝光。因此只要正确控制C1、C2上微镜的转动角度，就可使光依次照射在彩色转换屏的红、绿、蓝色转换部上，产生红、绿、蓝光，红、绿、蓝光再通过各自的投影透镜进行投射。本专利技术的单SLM式S-PCD包括SBL、SLM、投影放大透镜和投影屏幕。它显示彩色图像的具体过程如下从SBL发出的红光通过红色投影透镜依次投射在SLM上，经红色信号顺序同步调制后，在SLM上形成红色图像；接着从SBL发出的绿光通过绿色投影透镜依次投射在同一SLM上，经绿色信号顺序同步调制后，在SLM上形成绿色图像；最后从SBL发出的蓝光通过蓝色投影透镜依次投射在同一SLM上，经蓝色信号顺序同步调制后，在SLM上形成蓝色图像。在红、绿、蓝色图像转换速度足够快的情况下，红、绿、蓝色图像合成为彩色图像，它通过投影放大透镜投射在投影屏幕上，形成尺寸更大的彩色图像。本专利技术的SBL还可用于DCD和VCD中。DCD一般采用TFT-LCD作为显示器件，采用光谱中包含红、绿、蓝光成分的白色冷阴极荧光灯或EL或LED作为背光源，液晶屏中有红、绿、蓝色微滤光膜，通过它们进行分色，因此光利用效率低，并且由于一个像素由红、绿、蓝色三个子像素构成，分辨率提高受到限制，成本较高，因此对场顺序式TFT-LCD的研究越来越重视。本专利技术的场顺序式DCD(S-DCD)包括SBL和一个SLM，SBL发出的红、绿、蓝光依次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场顺序式背光照明系统，其特征在于该系统中包括光源、一个或两个光变向器、彩色转换屏和投影透镜，彩色转换屏由红、绿、蓝三个色转换部组成，光变向器在电的作用下，可以改变外光的出射方向，当光源发出的光投射在光变向器上，在电的作用下，改变入射光的出射方向，使其依次照射在彩色转换屏的红、绿、蓝三个色转换部上，产生红、绿、蓝光，红、绿、蓝光再通过各自的投影透镜进行投射。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱行中，尹绍刚，邱新萍，
申请(专利权)人：邱新萍，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]