專利名稱：液晶面板及使用該液晶面板的投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影領(lǐng)域，特別涉及一種透射型液晶面板及使用該液晶面板在屏幕上投射彩 色圖像的投影機(jī)。
技術(shù)背景現(xiàn)有的投影機(jī)主要為穿透式和反射式兩種。穿透式投影機(jī)的基本原理是通過分色鏡將光 源發(fā)出的光分離為紅、綠和藍(lán)三色光，三色光分別入射至對應(yīng)的三個(gè)液晶面板(Liquid Crystal Panel)，并通過加在液晶面板上的視頻信號來控制液晶分子的旋轉(zhuǎn)，從而在屏幕 上形成人眼可感知的彩色圖像。對于穿透式LCD投影機(jī)，其中的液晶面板包括可以透光的液晶分子層和控制液晶分子旋轉(zhuǎn) 的薄膜晶體管(TFT， Thin Film Transistor)。因?yàn)楸∧ぞw管為半導(dǎo)體器件，典型的采 用非晶材料制成，該種非晶材料對光電效應(yīng)比較敏感。為了避免光線直接照射薄膜晶體管和 提高R、 G、 B顏色對比值，而在液晶顯示元件的入射面上構(gòu)建與液晶顯示元件上的像素對應(yīng) 的黑色矩陣(Black Matrix)。但是，這樣會使得部分光束被黑色矩陣所遮擋，導(dǎo)致開口率 (Aperture Ratio)較低。開口率是指在單元像素內(nèi)，實(shí)際可透光區(qū)的面積與單元像素總面 積的比率，開口率越高，光線的透過率也越高。為了提高面板的開口率，現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步地在黑色矩陣前增加一個(gè)微透鏡陣列(MLA， Micro Lens Array)。微透鏡陣列對入射光有匯聚作用，使得原本會被黑色矩陣遮擋的光線 可以通過透光的液晶分子層，從而提高面板的開口率。但是由于微透鏡陣列的匯聚作用，從液晶面板出射的圖像光入射到投影鏡頭( Projection Lens)時(shí)會引入大角度入射光線，引起較大的像差，進(jìn)而使投影畫面解析度降 低。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種出射光線角度可調(diào)的液晶面板。 其次，還有必要提供一種使投影畫面具有較佳解析度的投影機(jī)。一種液晶面板，包括微透鏡陣列和液晶顯示元件。微透鏡陣列位于液晶顯示元件的入射 面一側(cè)，微透鏡陣列包括多個(gè)微透鏡。液晶面板的出射面一側(cè)具有可調(diào)透鏡陣列和透鏡調(diào)節(jié) 單元，可調(diào)透鏡陣列包括多個(gè)可調(diào)透鏡，透鏡調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)可調(diào)透鏡的焦距。
一種投影機(jī)，該投影機(jī)包括光源、液晶面板以及投影鏡頭，液晶面板包括微透鏡陣列和 液晶顯示元件。光源發(fā)出的光束經(jīng)微透鏡陣列匯聚后通過液晶顯示元件，液晶顯示元件根據(jù) 視頻信號調(diào)制入射光束，投影鏡頭將從液晶顯示元件出射的光線投射到屏幕上。投影機(jī)還包 括可調(diào)透鏡陣列和透鏡調(diào)節(jié)單元，可調(diào)透鏡陣列位于液晶顯示元件的出射面一側(cè)，透鏡調(diào)節(jié) 單元用來調(diào)節(jié)可調(diào)透鏡的焦距，以改變?nèi)肷涞酵队扮R頭的光線的發(fā)散角。上述液晶面板，可通過透鏡調(diào)節(jié)單元改變可調(diào)透鏡的焦距，從而調(diào)節(jié)液晶面板的出射光 線角度。上述投影機(jī)，通過透鏡調(diào)節(jié)單元來改變可調(diào)透鏡之焦距，進(jìn)而改變?nèi)肷涞酵队扮R頭 上的光線的發(fā)散角，從而使經(jīng)投影鏡頭投射到屏幕上的畫面具有較佳解析度。


圖l是較佳實(shí)施方式的液晶面板的部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是較佳實(shí)施方式的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖3是圖2所示投影機(jī)中微透鏡陣列和液態(tài)透鏡陣列的示意圖。圖4是圖2所示投影機(jī)中液態(tài)透鏡陣列中的液態(tài)透鏡與微透鏡陣列中的微透鏡的位置關(guān)系 示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示是較佳實(shí)施方式的液晶面板310的部分結(jié)構(gòu)示意圖，該液晶面板310包括微透 鏡陣列12、液晶顯示元件16，可調(diào)透鏡陣列13和透鏡調(diào)節(jié)單元15。微透鏡陣列12位于液晶顯 示元件16的入射面一側(cè)，微透鏡陣列12包括多個(gè)微透鏡120，微透鏡120與液晶顯示元件16中 的像素一一對應(yīng)?？烧{(diào)透鏡陣列13位于液晶顯示元件l6的出射面一側(cè)，可調(diào)透鏡陣列13包括 多個(gè)可調(diào)透鏡130，可調(diào)透鏡130與微透鏡陣列12中的微透鏡120—一對應(yīng)。在本實(shí)施例中，可調(diào)透鏡陣列13為液態(tài)透鏡陣列。透鏡調(diào)節(jié)單元15和液態(tài)透鏡陣列13通 過電性連接。由于微透鏡陣列12的匯聚作用，光線在出射液晶顯示元件16后會向外發(fā)散，形成較大的 角度ei ?？赏ㄟ^透鏡調(diào)節(jié)單元15輸出的電壓大小來調(diào)節(jié)液態(tài)透鏡130的焦距，使原本角度 過大的出射光束聚焦，形成較小的角度9 2 (82〈ei)，如此可調(diào)節(jié)液晶面板310的出射光 線角度。如圖2所示是第一較佳實(shí)施方式的投影機(jī)100的光學(xué)系統(tǒng)示意圖，該投影機(jī)100包括照明 光學(xué)系統(tǒng)IO、色分離光學(xué)系統(tǒng)20、光調(diào)制系統(tǒng)30、中繼光學(xué)系統(tǒng)(Relay Optical System) 40和投影鏡頭24。照明光學(xué)系統(tǒng)10包括光源11、透鏡陣列104、 108、反射鏡106和偏振轉(zhuǎn)換 器105。色分離光學(xué)系統(tǒng)20包括分色鏡202、 204。光調(diào)制系統(tǒng)30包括液晶面板35R、 35G、 35B和合光棱鏡308。中繼光學(xué)系統(tǒng)40包括反射鏡404、 206、 408、延遲透鏡402和中繼透鏡 406。其中，投影機(jī)100中使用的液晶面板35R、 35G、 35B分別包括微透鏡陣列302R、 302G、 302B、液晶顯示元件300R、 300G、 300B、可調(diào)透鏡陣列304R、 304G、 304B。光源ll可為高壓鹵素?zé)艋蛘吒邏汗療?，其包括燈絲112和反射罩114。反射燈罩114可以 為拋物形狀，用于將燈絲112發(fā)出的光線轉(zhuǎn)換成近似平行光線，該平行出射光線沿光束傳播 路徑上具有近似圓形的截面。透鏡陣列104和108具有若干微透鏡，并具有與液晶面板35R、 35G、 35B中的長方形液晶 顯示元件基本相同的尺寸。透鏡陣列104和108使上述從光源11出射的圓形截面的光束大致均 勻地出射。偏振轉(zhuǎn)換器105用于改變從透鏡陣列104和108出射光線的偏振狀態(tài)，使出射光線僅有一 種偏振態(tài)，例如將S光轉(zhuǎn)換成P光，從而使偏振轉(zhuǎn)換器105出射的光線為P光。分色鏡202和204將從偏振轉(zhuǎn)換器105出射的光束分離為紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)三色 光，同時(shí)分色鏡202反射紅光到反射鏡206上，反射鏡206進(jìn)一步將紅光反射到調(diào)制紅色光的 液晶面板35R上，分色鏡204反射綠光到調(diào)制綠色光的液晶面板35G上。藍(lán)光經(jīng)過延遲透鏡 402到達(dá)反射鏡404，反射鏡404將藍(lán)光反射到中繼透鏡406上，反射鏡408進(jìn)一步將通過中繼 透鏡406的藍(lán)光反射到調(diào)制藍(lán)色光的液晶面板35B上。延遲透鏡402和中繼透鏡406的作用是使 紅光、綠光和藍(lán)光的光路長度相等，保證紅光、綠光和藍(lán)光同時(shí)入射到液晶面板35R、 35G、 35B上。紅、綠、藍(lán)三色光經(jīng)微透鏡陣列302R、 302G、 302B匯聚，分別通過液晶顯示元件 300R、 300G、 300B，可以提高光利用率。視頻信號源經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、調(diào)制成電驅(qū)動信號，加 到液晶面板35R、 35G、 35B上，通過控制液晶分子的旋轉(zhuǎn)，控制R、 G、 B三色光的通過率，以 形成攜帶圖像信息的三色光。攜帶圖像信息的三色光在合光棱鏡308中合成后經(jīng)投影鏡頭24 投射到屏幕27上形成彩色圖像。微透鏡陣列302R、 302G、 302B分別位于液晶顯示元件300R、 300G、 300B的入光面一側(cè)， 微透鏡陣列302R、 302G、 302B分別包括多個(gè)微透鏡23R、 23G、 23B。在液晶顯示元件300R、 300G、 300B的出射面一側(cè)，分別具有可調(diào)透鏡陣列304R、 304G、 304B?？烧{(diào)透鏡陣列304R、 304G、 304B分別包括多個(gè)可調(diào)透鏡25R、 25G、 25B，可調(diào)透鏡25R、 25G、 25B分別與微透鏡 23R、 23G、 23B——對應(yīng)。通過調(diào)節(jié)可調(diào)透鏡25R、 25G、 25B的焦距，即可改變自液晶面板 35R、 35G、 35B出射光線的角度，從而改變?nèi)肷涞酵队扮R頭24的光線的角度，提高投影畫面 的解析度。在本實(shí)施例中，可調(diào)透鏡陣列304R、 304G、 304B為液態(tài)透鏡陣列。投影機(jī)100還包括三 個(gè)透鏡調(diào)節(jié)單元45 (圖3中只示出調(diào)節(jié)液態(tài)透鏡304R焦距的透鏡調(diào)節(jié)單元45，另兩個(gè)透鏡調(diào) 節(jié)單元45分別調(diào)節(jié)液態(tài)透鏡陣列304G和304B的焦距)，三個(gè)透鏡調(diào)節(jié)單元45分別與液態(tài)透鏡 陣列304R、 304G、 304B通過電性連接。請一并參閱圖3，以液態(tài)透鏡陣列304R為例，液晶顯示元件300R的出射面設(shè)置有多個(gè)液 態(tài)透鏡25R。液態(tài)透鏡25R與微透鏡陣列302R中的微透鏡23R—一對應(yīng)，其位于液晶顯示元件 300R的出射面一側(cè)。投影鏡頭24的光圈值(F/tt值)=有效焦距(EFFL， Effective Focal Length) /光瞳(Pupil)直徑，即表示角度大小。改變?nèi)肷涞酵队扮R頭24光線的角度相當(dāng)于 改變投影鏡頭24的光圈值。如此，通過焦距調(diào)節(jié)機(jī)制，例如透鏡調(diào)節(jié)單元45輸出的電壓大小 改變液態(tài)透鏡25R的焦距，即相當(dāng)于調(diào)節(jié)投影鏡頭24的光圈值，從而改變?nèi)肷涞酵队扮R頭24 光線的角度，使得投影畫面每一像素的解析度均可以得到改善。請?jiān)賲㈤唸D4，以液態(tài)透鏡陣列304R為例，假設(shè)微透鏡陣列302 R中的微透鏡23R的像方 焦距為F1'，液態(tài)陣列304R中的液態(tài)透鏡25R的像方焦距為F2'，平行入射光束經(jīng)微透鏡 23R和液態(tài)透鏡25R匯聚后，以角度8 3入射到投影鏡頭24上。當(dāng)投影機(jī)100發(fā)現(xiàn)屏幕某一區(qū)域出現(xiàn)畫面解析不良時(shí)，通過調(diào)節(jié)透鏡調(diào)節(jié)單元45輸出的 電壓大小來改變液態(tài)透鏡25R的焦距，減小入射到投影鏡頭24光線的角度。由于電壓減小時(shí) ，液態(tài)透鏡的焦距增大。假設(shè)減小透鏡調(diào)節(jié)單元45輸出的電壓大小時(shí)，液態(tài)透鏡25R的焦距 為F2''，此時(shí)F2' ' 〉F2'。由于透鏡的焦距越長，對光線的匯聚特性越弱，從而出射光 線以較小角度S4 (e4〈8 3)入射到投影鏡頭24上，進(jìn)而使投影畫面解析不良的區(qū)域得到改 善。上述投影機(jī)100通過調(diào)節(jié)透鏡調(diào)節(jié)單元45輸出的電壓大小，改變液態(tài)透鏡25R的焦距，進(jìn) 而改變?nèi)肷涞酵队扮R頭24的光線的入射角度，從而使經(jīng)投影鏡頭24投射到屏幕27上的畫面具 有較佳的解析度。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施方式僅是用來說明本發(fā)明，而并非 用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對以上實(shí)施例所作的適當(dāng)改變 和變化都落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。其一，僅對投影機(jī)100中的一個(gè)液晶面板對應(yīng)設(shè)置液態(tài)透鏡陣列，例如，僅對應(yīng)液晶面 板35R設(shè)置液態(tài)透鏡陣列304R，或者僅對應(yīng)液晶面板35G設(shè)置液態(tài)透鏡陣列304G，亦或液晶面 板35B設(shè)置液態(tài)透鏡陣列304B，以分別對應(yīng)改變紅光或者綠光或者藍(lán)光入射到投影鏡頭24的 光線角度，改善投影畫面的解析度。其二，僅對投影機(jī)100中的兩個(gè)液晶面板對應(yīng)設(shè)置液態(tài)透鏡陣列，例如，僅對應(yīng)液晶面 200710201757.7說明書第5/5頁板35R和35G分別設(shè)置液態(tài)透鏡陣列304R和304G，以改變紅光和綠光入射到投影鏡頭24的光線 角度，或者僅對應(yīng)液晶面板35G和35B分別設(shè)置液態(tài)透鏡陣列304G和304B，以改變綠光和藍(lán)光 入射到投影鏡頭24的光線角度，或者僅對應(yīng)液晶面板35R和35B設(shè)置液態(tài)透鏡陣列304R和 304B，以改變紅光和藍(lán)光入射到投影鏡頭24的光線角度，從而改善投影畫面的解析度。其三，對投影機(jī)100的三個(gè)液晶面板均對應(yīng)設(shè)置液態(tài)透鏡陣列，即對應(yīng)液晶面板35R 、 35G和35B分別設(shè)置液態(tài)透鏡陣列304R、 304B和304G，以同時(shí)改變紅光、綠光和藍(lán)光入射到投 影鏡頭24的光線角度，從而改善投影畫面的解析度。投影機(jī)100中的液態(tài)透鏡陣列304R、 304B、 304G也可以與液晶面板35R、 35B、 35G分離。 即液態(tài)面板35R、 35B、 35G包括微透鏡陣列302R、 302B、 302G、液晶顯示元件300R、 300B、 300G，液態(tài)透鏡陣列304R、 304B、 304G與之分離。此外，液態(tài)透鏡陣列還可為其他形式的可 調(diào)透鏡陣列，如焦距可調(diào)液晶透鏡陣列，液晶透鏡陣列包括多個(gè)液晶透鏡，可通過施加的電 壓使液晶分子移動改變液晶透鏡的焦距。權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種液晶面板，包括微透鏡陣列和液晶顯示元件，所述微透鏡陣列位于液晶顯示元件的入射面一側(cè)，所述微透鏡陣列包括多個(gè)微透鏡，其特征在于所述液晶顯示元件的出射面一側(cè)具有可調(diào)透鏡陣列和透鏡調(diào)節(jié)單元，所述可調(diào)透鏡陣列包括多個(gè)可調(diào)透鏡，所述透鏡調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)可調(diào)透鏡的焦距。
2.如權(quán)利要求l所述的液晶面板，其特征在于所述微透鏡與液晶顯 示元件中的像素一一對應(yīng)，所述可調(diào)透鏡與所述微透鏡陣列中的微透鏡一一對應(yīng)。
3.如權(quán)利要求l所述的液晶面板，其特征在于所述可調(diào)透鏡陣列為 液態(tài)透鏡陣列。
4. 一種投影機(jī)，所述投影機(jī)包括光源、液晶面板以及投影鏡頭，所 述液晶面板包括微透鏡陣列和液晶顯示元件，光源發(fā)出的光束經(jīng)所述微透鏡陣列匯聚后通過 所述液晶顯示元件，所述液晶顯示元件根據(jù)視頻信號調(diào)制入射光束，所述投影鏡頭將從液晶 顯示元件出射的光線投射到屏幕上，其特征在于所述投影機(jī)還包括可調(diào)透鏡陣列和透鏡調(diào) 節(jié)單元，所述可調(diào)透鏡陣列位于液晶顯示元件的出射面一側(cè)，所述透鏡調(diào)節(jié)單元用來調(diào)節(jié)所 述可調(diào)透鏡陣列的焦距，以改變?nèi)肷涞剿鐾队扮R頭光線的發(fā)散角。
5.如權(quán)利要求4所述的投影機(jī)，其特征在于所述可調(diào)透鏡陣列為液 態(tài)透鏡陣列。
6.如權(quán)利要求5所述的投影機(jī)，其特征在于所述透鏡調(diào)節(jié)單元可以 輸出可變的電壓，用于調(diào)節(jié)所述液態(tài)透鏡的焦距。
7.如權(quán)利要求5所述的投影機(jī)，其特征在于所述液晶面板包括紅光 液晶面板、綠光液晶面板、藍(lán)光液晶面板，所述紅光液晶面板、綠光液晶面板、藍(lán)光液晶面 板中至少一者具有液態(tài)透鏡陣列。
8.如權(quán)利要求5所述的投影機(jī)，其特征在于所述液態(tài)透鏡陣列包括 多個(gè)與微透鏡陣列中的微透鏡一一對應(yīng)的液態(tài)透鏡。
全文摘要
一種投影機(jī)包括光源，三個(gè)液晶面板，合光棱鏡和投影鏡頭。光源發(fā)出的光束通過分色鏡被分離為紅、綠和藍(lán)光，三色光分別入射三個(gè)液晶面板，每個(gè)液晶面板包括微透鏡陣列和液晶顯示元件，微透鏡陣列位于液晶顯示元件的入射面一側(cè)。微透鏡陣列將光線匯聚以通過液晶顯示元件，液晶顯示元件分別根據(jù)視頻信號調(diào)制紅、綠和藍(lán)光，以形成攜帶圖像信息的三色光在合光棱鏡中合成，投影鏡頭將該合成光投射到屏幕上。三個(gè)液晶面板至少有一個(gè)具有液態(tài)透鏡陣列，液態(tài)透鏡陣列位于液晶顯示元件的出射面一側(cè)，其包括多個(gè)液態(tài)透鏡?？赏ㄟ^透鏡調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)液態(tài)透鏡的焦距，改變?nèi)肷涞酵队扮R頭的光線的發(fā)散角，如此可改善投影畫面解析度。本發(fā)明還提供一種液晶面板。
文檔編號G02B7/04GK101393345SQ20071020175
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月18日
發(fā)明者周玉山, 朱清德, 王柏林, 許建文 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司