專利名稱：一種lcos液晶投影系統(tǒng)及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種LCOS液晶投影系統(tǒng)及裝置。
背景技術(shù)：
近幾年來投影顯示技術(shù)得到了巨大的發(fā)展，其廣泛應用于電腦顯示、投影電視及 投影機等領(lǐng)域，其中LCOS液晶投影技術(shù)憑借其利用光效率高、體積小、容易實現(xiàn)高分辨率、 制造技術(shù)較成熟等特點，逐漸成為了投影顯示技術(shù)的重要研究方向。通常立體顯示的投影系統(tǒng)采用分光技術(shù)，即將光束通過分光器件分離成不同偏振 態(tài)的線偏振光，再經(jīng)過LCOS液晶面板調(diào)制，使不同偏振態(tài)的偏振光束載有不同的圖像信 息，最后各偏振態(tài)的光束合成一束光射向投影鏡頭成像，觀看者戴上偏振眼鏡即可看到立 體圖像信息。請參閱圖1，圖1是一種現(xiàn)有的LCOS液晶投影顯示裝置的示意圖。所述LCOS液 晶投影顯示裝置包括一白光光源(圖未示)、偏振分光棱鏡1以及設置于所述偏振分光棱鏡 1的側(cè)面和底面(P偏振光或S偏振光出光面)的硅基液晶反射式彩色微顯示芯片2、3，該彩 色微顯示芯片2、3帶有微型分色光學濾光片列陣。當照明的白色自然光5照射到所述偏振 分光棱鏡1時，被該分光棱鏡1分成兩束偏振方向正交的線偏振光6、7，即S偏振光和P偏 振光，分別射入所述兩硅基液晶反射式彩色微顯示芯片3、2中，經(jīng)過該兩彩色微顯示芯片 2、3相位調(diào)制后，改變其偏振態(tài)(P偏振光變S偏振光，S偏振光變P偏振光)后兩束反射光 8、9帶有各自的彩色圖像信息，經(jīng)所述偏振分光棱鏡1并成一束光10照射到投影物鏡4成 像。由于所述成像光束10包括兩路偏振方向正交的線偏光，故只要觀看者戴上偏振眼鏡即 可觀察到立體視覺的效果。雖然上述LCOS液晶投影顯示裝置可以實現(xiàn)立體投影成像，但還存在著以下的不 足之處1、上述LCOS液晶投影顯示裝置是單片式LCOS投影系統(tǒng)，其使用的LCOS芯片中， 第一片為彩色LCOS芯片(及紅綠藍三基色微型分色濾光片列陣)，增加的第二片為偏離第一 片色彩的彩色LCOS芯片，所以必須單獨生產(chǎn)出與第一片LCOS芯片配套的偏色LCOS芯片增 加制造成本；2、由于是偏色的所以在顯示立體圖像時顏色不準確，觀看者會覺得不太舒服；且 因為色彩的偏差，在使用單圖像模式(前案提到的二維平面圖像方式)時必須有個比較復 雜的芯片計算六基色的分色問題，容易造成顯示的圖像效果反而會降低，第一片和第二片 LCOS合成的完整圖像亮度及對比度提高效果較差；3、因為上述LCOS液晶投影顯示裝置采用的是彩色LCOS芯片，其使用的光源只能 為白光，這樣在通常使用LED光源的超小型投影設備中，當白色光的LED會產(chǎn)生偏色現(xiàn)象， 即顯示出的圖像多半會有偏黃色的現(xiàn)象(白色LED是藍色發(fā)光體加黃色熒光粉激發(fā)合成白 光的，所以綠色表現(xiàn)很差)；即使解決了上述偏色問題，但因為LCOS上的三基色微型分色濾 光片陣列的耐高溫能力遠低于LCOS芯片本身，所以其散熱性能較差。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的LCOS液晶投影系統(tǒng)的投影 亮度及對比度不高、制造成本高及散熱性能差的缺陷，提供一種散熱效果好、投影亮度及對 比度較高且制造成本較低的LCOS液晶投影系統(tǒng)及裝置為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種LCOS液晶投影系統(tǒng)，包括輸出非偏振的三基色入射光的光源組件，用于將所述入射光色散成三基色光的色散元件；三基色LCOS液晶面板單元、合光器以及投影鏡頭，所述三基色光經(jīng)由三基色LCOS液晶面板單元反射后，再由所述合光器匯聚成一 束光投射到所述投影鏡頭上成像，所述三基色LCOS液晶面板單元包括三個LCOS液晶面板 單元，其中，每一 LCOS液晶面板單元包括一偏振分光器，及兩設置于所述偏振分光器相鄰 側(cè)面的第一 LCOS面板及第二 LCOS面板。本實用新型還提供另一種LCOS液晶投影系統(tǒng)，包括輸出非偏振的三基色入射光的光源組件，LCOS液晶面板單元、合光器以及投影鏡頭，所述三基色入射光經(jīng)由合光器匯聚成一束光，再入射到LCOS液晶面板單元并被 反射，再投射到所述投影鏡頭上成像，所述LCOS液晶面板單元包括一偏振分光器，及兩設 置于所述偏振分光器相鄰側(cè)面的兩LCOS面板。另，本實用新型還提供一種包括上述LCOS液晶投影系統(tǒng)的LCOS液晶投影裝置。本實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)采用兩片LCOS面板，充分利用了偏振分光器分光 產(chǎn)生的S線偏振光及P線偏振光兩路光束能量，投影成像后的光能強度提高了一倍，且能投 射出更大的面積；且由于使用了二片LCOS面板，其對比度可以疊加提高一倍。
下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是現(xiàn)有的LCOS液晶投影顯示裝置的示意圖；圖2是本實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)第一實施例的光路示意圖；圖3是圖2中三基色LCOS液晶面板單元的光路示意圖；圖4是本實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)第二實施例的光路示意圖。
具體實施方式
請參閱圖2，圖2是本實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)第一實施例的光路示意圖。本實 施例的LCOS液晶投影系統(tǒng)200包括光源組件20、三基色LCOS液晶面板單元40、合光器50 以及投影鏡頭60。其中，光源組件20用于輸出非偏振的三基色入射光入射到三基色LCOS 液晶面板單元40，經(jīng)三基色LCOS液晶面板單元40反射的三基色光線再由合光器50匯聚成 一束光投射到投影鏡頭60上成像。本實施例中光源組件20包括光源202及色散元件204，光源202發(fā)出的非偏振的 光束經(jīng)色散元件204色散成三基色入射光后分別進入三基色LCOS液晶面板單元40。[0028]所述光源202為白光光源，例如投影機燈泡或者LED白光光源。光源202發(fā)出的 光束為包含可見光波長的非線偏振態(tài)光束，其可被分解為單色線偏振光。本實施例中光源 202為投影機燈泡。所述色散元件204設置于光源202與三基色LCOS液晶面板單元40之間，用于將 光源202發(fā)出的光分解成紅、綠、藍三基色光束并分別射入三基色LCOS液晶面板單元40。 本實施例中色散元件204為分色鏡。所述三基色 LCOS液晶面板單元40包括分別設置于合光器50三個側(cè)面的紅色 LCOS液晶面板單元402、綠色LCOS液晶面板單元404及藍色LCOS液晶面板單元406。所述 紅色LCOS液晶面板單元402、綠色LCOS液晶面板單元404及藍色LCOS液晶面板單元406 結(jié)構(gòu)相同，下面以其中之一的綠色LCOS液晶面板單元404為例詳細說明。請參閱圖3，圖3是本實用新型中三基色LCOS液晶面板單元的光路示意圖。所述 綠色LCOS液晶面板單元404包括一偏振分光器403，及兩設置于偏振分光器403相鄰側(cè)面 的第一 LCOS面板405及第二 LCOS面板407，所述第一 LCOS面板405及第二 LCOS面板407 均為無色LCOS面板，且均由圖像信號同步驅(qū)動。所述光源202發(fā)出的光束經(jīng)色散元件204色散分解后，其中綠色可見光波段的光 束對應入射綠色LCOS液晶面板404，經(jīng)由偏振分光器22起偏分解成透射的P線偏振光4042 及反射的S線偏振光4043。其中，P線偏振光與S線偏振光為相互垂直的線性偏振光，偏振 分光器22為透射P線偏振光而反射S線偏振光的偏振分光器件。當?shù)谝?LCOS面板405及第二 LCOS面板407均由外部驅(qū)動電路驅(qū)動顯示為亮態(tài)時， 此時第一 LCOS面板405及第二 LCOS面板407中的液晶光閥打開，所述S線偏振光4043進 入第一 LCOS面板405后，由于第一 LCOS面板405中液晶的旋光作用，所述S線偏振光4043 被反射后的光束相位旋轉(zhuǎn)90度，即所述S線偏振光4043經(jīng)第一 LCOS面板405出射后變成 P線偏振光，該P線偏振光再次進入偏振分光器22后，由于偏振分光器22對P線偏振光透 射，故該P線偏振光將于第一 LCOS面板405相對的一側(cè)透射出偏振分光器22，并入射到合 光器50中。而所述P線偏振光4042進入第一 LCOS面板405后，由于偏振分光器22對P線偏 振光透射，故P線偏振光4042從第一 LCOS面板405直接透射進入第二 LCOS面板407中。 當?shù)诙?LCOS面板407顯示為亮態(tài)時，所述P線偏振光4042進入第二 LCOS面板407后，由 于第二 LCOS面板407中液晶的旋光作用，P線偏振光4042被反射后的光束相位旋轉(zhuǎn)90度， 即所述P線偏振光4042經(jīng)第二 LCOS面板407出射后變成S線偏振光，該S線偏振光再次 進入偏振分光器22后被反射并從偏振分光器22于第一 LCOS面板405相對的一側(cè)出射，并 入射到合光器50中。這樣綠色可見光波段的光束經(jīng)過綠色LCOS液晶面板404出射后，其 光束均進入了合光器50，提高了光能利用率。當?shù)谝?LCOS面板405及第二 LCOS面板407均由外部驅(qū)動電路驅(qū)動顯示為暗態(tài) 時，此時第一 LCOS面板405及第二 LCOS面板407中的液晶光閥未打開，即經(jīng)第一 LCOS面 板405及第二 LCOS面板407反射出射的光束相位差為零，其偏振態(tài)未變。故此時所述S線 偏振光4043經(jīng)第一 LCOS面板405反射出射后仍為S線偏振光，其進入偏振分光器22后被 反射回入射光源點，并被入射光源點周圍的涂黑涂層吸收。而所述P線偏振光4042經(jīng)第二 LCOS面板407反射出射后仍為P線偏振光，其進入偏振分光器22透射出射返回入射光源點，并被入射光源點周圍的涂黑涂層吸收。同理，光束在紅色LCOS液晶面板單元402及藍色LCOS液晶面板單元406的光束 傳輸過程與上述綠色LCOS液晶面板404類似。由于本實用 新型在偏振分光器22設置了第一 LCOS面板405及第二 LCOS面板407， 充分利用了偏振分光器22分光產(chǎn)生的S線偏振光及P線偏振光兩路光束能量，所以投影成 像后的光能強度提高了一倍，能投射出更大的面積；且由于使用了二片LCOS面板，其對比 度可以疊加提高一倍，例如原來單片LCOS面板的對比度是1:600，本實用新型的兩片LCOS 面板就可以通過疊加顯示提高到1:1200。合光器50為一透鏡，其用于將分別從三基色LCOS液晶面板單元40出射的紅、綠、 藍三基色光合成一束光，并投射到投影鏡頭60上成像。請參閱圖4，圖4是本實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)第二實施例的光路示意圖。本 實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)第二實施例的結(jié)構(gòu)類似，其不同點在于，其光源組件為與三基 色LCOS液晶面板單元對應設置的三基色的紅光LED 70、綠光LED 80及藍光LED 90，其發(fā) 出的光束直接對應入射到三基色LCOS液晶面板單元中的紅光、綠光及藍光LCOS液晶面板單元。可以理解，上述紅光LED、綠光LED及藍光LED還可分別替換為紅光LD、綠光LD及 藍光LD(LaSer Diode，激光二極管)，其發(fā)出的光線具有更好的單色性、方向性及亮度，有利 于提高成像質(zhì)量?？梢岳斫?，本實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)還可以為單片式的微型投影，即該系統(tǒng) 包括輸出非偏振的三基色入射光的光源組件，LCOS液晶面板單元、合光器以及投影鏡頭， 所述三基色入射光經(jīng)由合光器匯聚成一束光，再入射到單個LCOS液晶面板單元并被反射， 再投射到所述投影鏡頭上成像。其中，所述LCOS液晶面板單元包括一偏振分光器，及兩設 置于所述偏振分光器相鄰側(cè)面的兩LCOS面板。所述兩LCOS面板均為無色LCOS面板，且所 述兩LCOS面板均由圖像信號同步驅(qū)動。此方法通過分時顯示的方式顯示RGB圖像，再通過人眼的時差效應合成彩色圖 像。本實施例中所述三基色入射光可以是白光光源經(jīng)過色散元件分光形成，也可以是使用 的是三基色光源，即紅、綠及藍色LED或LD，所述三基色入射光合并光路后統(tǒng)一向LCOS投 射，其中配合圖像同步系統(tǒng)根據(jù)LCOS液晶面板單元投射不同顏色的圖像而控制相應的光 源發(fā)光時序，最后組合成完整的圖像。本實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)支持時序方式的LCOS液晶面板每秒鐘最高支持 240副畫面，在單片式時序投影中光源有R\G\B\黒或R\G\B\S等幾種組合方式代替DLP中 的色輪方案，這樣每秒可以保證正常的60副標準畫面輸出，及畫面刷新率為60Hz，使用在 本實用新型的三組LCOS方案中，配合相應的特制“偏振+液晶快門眼鏡”可實現(xiàn)在一個不 破壞偏振的投影介質(zhì)上一次最多(按60Hz標準刷新率計算)投影出八副圖像或四組立體圖 像。另外，本實用新型還提供一種LCOS液晶投影裝置，所述裝置包括如上述LCOS液晶 投影系統(tǒng)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)采用兩片LCOS面板，充分利用了 偏振分光器分光產(chǎn)生的S線偏振光及P線偏振光兩路光束能量，投影成像后的光能強度提高了一倍，且能投射出更大的面積；且由于使用了二片LCOS面板，其對比度可以疊加提高
一倍。 另外，由于本實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)是基于標準的LCOS芯片投影技術(shù)上的 改進，并不局限使用彩色LCOS芯片(三基色微型分色濾光片列陣)，因為可采用無色LCOS芯 片，故不會產(chǎn)生偏色問題，也就無需生產(chǎn)單獨的配套的偏色LCOS芯片，可直接使用現(xiàn)有的 LCOS芯片，這樣就降低了制造成本。同時，也因為不存在彩色LCOS芯片的三基色微型分色 濾光片列陣，故本實用新型的LCOS液晶投影系統(tǒng)的散熱性能較好。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬 于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求一種LCOS液晶投影系統(tǒng)，包括輸出非偏振的三基色入射光的光源組件，三基色LCOS液晶面板單元、合光器以及投影鏡頭，所述三基色入射光經(jīng)由三基色LCOS液晶面板單元反射后，再由所述合光器匯聚成一束光投射到所述投影鏡頭上成像，其特征在于，所述三基色LCOS液晶面板單元包括三個LCOS液晶面板單元，其中，每一LCOS液晶面板單元包括一偏振分光器，及兩設置于所述偏振分光器相鄰側(cè)面的第一LCOS面板及第二LCOS面板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC0S液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述光源組件包括光源及 色散元件，所述光源發(fā)出的非偏振的光束經(jīng)色散元件色散成三基色入射光后分別進入三基 色LC0S液晶面板單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC0S液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述光源為白光光源，所 述色散元件為分光鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LC0S液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述光源組件為與所述三 基色LC0S液晶面板單元對應設置的紅光LED或LD、綠光LED或LD及藍光LED或LD，其發(fā) 出的光束直接對應入射到三基色LC0S液晶面板單元中的紅光、綠光及藍光LC0S液晶面板單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC0S液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述三基色LC0S液晶面 板單元包括分別設置于合光器三個側(cè)面的紅色LC0S液晶面板單元、綠色LC0S液晶面板單 元及藍色LC0S液晶面板單元，所述紅色LC0S液晶面板單元、綠色LC0S液晶面板單元及藍 色LC0S液晶面板單元結(jié)構(gòu)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC0S液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述第一LC0S面板及第 二 LC0S面板均為無色LC0S面板，且所述第一 LC0S面板及第二 LC0S面板均由圖像信號同 步驅(qū)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC0S液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述合光器為一透鏡，其 用于將分別從三基色LC0S液晶面板單元出射的紅、綠、藍三基色光合成一束光，并投射到 所述投影鏡頭上成像。
8.—種LC0S液晶投影系統(tǒng)，包括輸出非偏振的三基色入射光的光源組件，LC0S液晶面板單元、合光器以及投影鏡頭，所述三基色入射光經(jīng)由合光器匯聚成一束光，再入射到LC0S液晶面板單元并被反射， 再投射到所述投影鏡頭上成像，其特征在于所述LC0S液晶面板單元包括一偏振分光器， 及兩設置于所述偏振分光器相鄰側(cè)面的兩LC0S面板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LC0S液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述兩LC0S面板均為無色 LC0S面板，且所述兩LC0S面板均由圖像信號同步驅(qū)動。
10.一種LC0S液晶投影裝置，其特征在于所述裝置包括如權(quán)利要求1至9任意一項的LC0S液晶投影系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型提供一種LCOS液晶投影系統(tǒng)，包括輸出非偏振的三基色入射光的光源組件，三基色LCOS液晶面板單元、合光器以及投影鏡頭，所述三基色入射光經(jīng)由三基色LCOS液晶面板單元反射后，再由所述合光器匯聚成一束光投射到所述投影鏡頭上成像，所述三基色LCOS液晶面板單元包括三個LCOS液晶面板單元，其中，每一LCOS液晶面板單元包括一偏振分光器，及兩設置于所述偏振分光器相鄰側(cè)面的第一LCOS面板及第二LCOS面板。本實用新型LCOS液晶投影系統(tǒng)提高了投影成像后的光能強度，且能投射出更大的面積；且對比度可以疊加大大提高。
文檔編號G02B27/26GK201765425SQ20102052980
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者伍振弋 申請人:伍振弋