彩色液晶显示投影系统技术方案

在彩色液晶投影显示器中，三种不同颜色的照明光束（Ｒ，Ｇ，Ｂ）由互不相同的方向入射在液晶板（２０）上，该液晶板（２０）带有显示单元阵列（４０），且在其输入侧一端以具有微透镜单元（４２）的微透镜阵列（２１），覆盖相应的一组按照行或者三角形构形排列的三个相邻的显示单元；而且（Ｒ，Ｇ，Ｂ）三种颜色的光通过其中每一个微透镜单元后，分别以不同的角度定向并会聚在其相关组中对应的一些显示单元上；包括例如微透镜单元（４４）或者微棱镜（４６）的偏转单元阵列（２５），形成在液晶板的玻璃基片中，被定位在靠近显示单元的平面，以将来自每一微透镜单元（４２）的三种颜色光中的至少两种光的方向偏转，而在液晶板的输出一侧使三种光的方向引向一共同方向，并且最好基本上相互平行。只要输出侧能够达到这一点的话，光的离散量显著地缩小，特别是这样一来，就可以利用较小孔径的投影透镜（３０）了。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及彩色液晶显示投影系统，它包括一块带有平面阵列显示单元用于光的调制以产生显示输出的液晶板；一块用于收集来自该液晶板的显示输出并将其投影在显示屏上的投影透镜；用于将三种不同颜色的照明光束射向该液晶板以使其由互不相同的方向入射在液晶板上的照明装置；其中液晶板在其输入一侧配备有微透镜单元阵列，通过它将三种不同颜色的输入光射在阵列中对应组的显示单元上；并且其中该阵列的每个微透镜单元与三个一组毗连的显示单元相关联，而且一种颜色的输入光通过此微透镜单元射向其关联组的一个显示单元，其余两种颜色的输入光则分别以不同的角度通过此微透镜单元射向该关联组的其余两个显示单元。这种类型的投影系统，可以从EP-A-0465171中了解到。在其所描述的实施例中，包括例如金属卤化物弧光灯在内的白光光源，所产生的通常为平行的白光光束，被射向其平面以互不相同的倾斜角度配置的一组三个二向色反射镜。这些二向色反射镜分别产生的蓝、绿、红三种不同颜色的光束，被射向液晶板输入一侧，以致于这三条光束在液晶板区域中重叠，并且由三个不同的方向入射在液晶板上，例如中心光束垂直到达液晶板，而其余两条侧光束相对此中心光束倾斜。液晶板在其玻璃基片之一外表面上输入一侧，带有与之邻接的微透镜阵列，以至于其距显示单元阵列的距离，是由该基片的厚度决定的。阵列中的每一微透镜单元，覆盖一组构成蓝、绿、红显示单元的形成一排显示单元阵列的或者散布于两排的三角形的三个直接毗连的液晶显示单元，并且用来会聚并引导来自蓝、绿、红三条不同颜色输入光束中每条光束的光，通过这三个显示单元的对应的一个单元。这些显示单元将根据适当地施加的蓝、绿、红视频信号对所通过的光进行调制，而且来自阵列中所有显示单元的被调制的光输出如此照明，被投影透镜收集以投影在显示屏上。此投影系统有许多点胜过已有的其它各种彩色液晶投影系统。与使用三块分开的液晶板且其每一液晶板可对相应颜色的光运转的那种系统相比，此投影系统中元件的数量和复杂性当然会显著地降低，尽管液晶板上显示单元的密度要有提供同样显示分辨率的三倍那样大。与使用单独液晶板的普通彩色液晶投影系统相比，后者的彩色是靠使用蓝、绿、红的彩色微滤光片阵列与显示单元阵列相结合并以白光照明光束来得到的，因此由于普通系统中约三分之二的输入光将被该彩色滤光片吸收或者反射，故对给定的光源来说，此投影系统的光输出、以及因而其亮度就要大大地提高。然而，EP-A-0465171中描述的系统，其缺点是从液晶板输出一侧出射的光比输入光具有更大的离散。由于从液晶板输出的光的离散和从液晶板出射的蓝、绿、红三光束彼此之间的角度，故需要具有比较大角度(数值)孔径的投影透镜，除了尺寸大之外，其价格昂贵且制造复杂。输出光离散导致进一步的缺点是，为了产生出比较好质量的显示，观察屏应当具有足够的光漫射性能，以使蓝、绿、红光束在观察者眼中能够重叠。本专利技术的目的在于提供上述那种系统的改进的投影显示系统。根据本专利技术，一种如开头一段描述的那种投影系统，其特征在于该液晶板包括与该微透镜单元阵列隔开配置的光学偏转单元阵列，靠近于显示单元的平面，此偏转单元至少能使来自每一微透镜单元的两种颜色光的方向偏转，以在液晶板的输出一侧，将来自关联组显示单元的三种颜色光各自的方向引向一共同方向。最好将偏转单元阵列配置成，使来自每一微透镜单元的三种颜色光中至少两种光的方向偏转，从而，使液晶板输出一侧三种颜色光的方向基本上相互平行。本专利技术至少在某种程度上能够克服以上指出的缺点。例如，就EP-A-0465171中描述的实施例而论，其中每组显示单元包括排成一排的三个显示单元，而且液晶板被垂直其入射的中心(绿)光束和两侧的(红、蓝)光束照射，且此两侧光束的方向对于中心光束轴线两侧以等量倾斜。微透镜单元中的每一个将中心光束聚焦在其关联组的居中的显示单元上，并将两侧的光束分别聚焦在其余两个显示单元上；入射在微透镜阵列上的两侧光束的入射角度，是根据显示单元的间距和微透镜单元的焦距确定的。随之而来的每一显示单元的光输出被发散，而且来自居中显示单元两侧的两个显示单元的光输出的中心线，相对于居中显示单元的光输出中心线倾斜，从而造成由液晶板出射的输出光显著地离散。由于光学偏转单元阵列的作用，每组所有三个显示单元光输出方向之间的角度被减小，最好接近于零。例如，就与微透镜元件相关联的一组显示单元包括排成一排的三个显示单元的情况而论，于是由液晶板出射的两侧光束的方向便接近中心光束的方向，而且最好与其基本上平行。使用EP-A-0465171系统得到的同样的输出光束，它们每一个仍然是发散的，然而在液晶板输出一侧，两侧光束和中心光束之间现在的角度将比EP-A-0465171系统中减小，这就意味着可以采用数值孔径小的投影透镜，既大量节约成本，又大量节省空间。此外，由于输出光束的方向现在接近而且最好相互平行，故对于观察屏具有足够的漫射特性的要求减少。如上论述的那样，在这些组显示单元包括一排三个显示单元的情况下，这些偏转单元只需要让三色光中的两种色光偏转，而且最好配置在让两个显示单元的光偏向该组中中央显示单元的两侧。于是共同的方向便与来自中央显示单元的色光的方向相对应。在每组显示单元由三角形排列的显示单元构成的情况下，所有三种颜色的方向可以偏向一个共同的方向，此共同的方向并不与偏转前任一颜色光的方向对应。当偏转单元阵列位于显示单元阵列之前，以便确保各种颜色的光全能以符合最佳对比度的角度通过其相应的显示单元时，这可能尤其合乎需要。此光学偏转单元阵列可被配置在显示单元阵列和液晶板的输出侧之间。然而，最好是将此阵列配置在微透镜单元阵列和显示单元阵列之间。其所提供的进一步好处是，由于将三种颜色光的方向引向一共同的方向，例如，通过让与每组中两个外围的显示单元相关的两种色光在到达该显示单元之前偏转，以使该光沿着接近或者平行于中央显示单元的光的方向传播，故能够获得更加均匀的特性。光通过液晶显示单元传播时的角度，对其透射值起作用，而且对于这些显示单元来说，其透射值特性对于所有颜色光为相同这一点是所需要的。对于所有三束光来说，以给出最佳对比度的角度通过这些显示单元，可能也是所需要的。为此目的，所有三束光可以相对液晶板倾斜，以达到最佳对比度的要求。经过微透镜单元射出的至少两种颜色光的偏转，发生在它们未同来自相邻微透镜单元的色光重叠的区域中，这意味着偏转单元阵列被定位在靠近显示单元平面的部位，由于微透镜单元的聚焦作用，三种不同颜色的照明光束在该部位变成分开的。此偏转单元阵列也许能被定位在来自相应微透镜单元的三色光部分重叠区域处靠近显示单元平面。此偏转单元阵列可以被定位在紧靠着液晶板的玻璃基片的内壁。另一办法是，此偏转单元阵列可以被结合在液晶板的玻璃基片中。此偏转单元阵列最好包括第二个微透镜单元阵列，被配置在使其中的每一微透镜单元能同开始提到的微透镜单元阵列中的相应的微透镜单元对应和对准，并且覆盖与其相关联的三个一组的显示单元。通过配置让第二个微透镜阵列中微透镜单元的焦距基本上等于第二阵列和开始提到的阵列之间的光程，于是所有各种颜色的光将以几乎相同的角度范围从第二个微透镜单元阵列中射出，就是说在液晶板的输出一侧，三种颜色光束中心线的方向将基本上相互平行，而且每一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种彩色液晶显示投影系统，它包括：一块带有平面阵列显示单元用于光的调制以产生显示输出的液晶板；一块用于收集来自该液晶板的显示输出并将其投影在显示屏上的投影透镜；用于将三种不同颜色的照明光束射向该液晶板以使其由互不相同的方向入射在液晶板上的照明装置，其中液晶板在其输入一侧配备有形成阵列的微透镜单元，通过它将三种不同颜色的输入光射在阵列中对应组的显示单元上；其中该阵列的每个微透镜单元与三个一组毗连的显示单元相关联，而且一种颜色的输入光通过此微透镜单元射向其关联组的一个显示单元，其余两种颜色的输入光则分别以不同的角度通过此微透镜单元射向该关联组的其余两个显示单元，其特征在于：该液晶板包括与该微透镜单元阵列隔开配置的光学偏转单元阵列，靠近于显示单元的平面，此偏转单元至少能使来自每一微透镜单元的三种颜色光中的两种光的 方向偏转，以在液晶板的输出一侧，将来自关联组显示单元的三种颜色光各自的方向，引向一共同的方向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JA克拉克，A卡米凯尔，MVC施特卢默，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]