專利名稱：彩色投影顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于彩色投影顯示裝置的改進(jìn)。
隨著HDTV的發(fā)展，彩色投影顯示技術(shù)及其裝置正發(fā)揮十分重要的作用。彩色投影顯示裝置是利用光學(xué)系統(tǒng)和投影空間將由信息控制的彩色發(fā)光圖像放大并顯示在投影屏幕上的裝置。彩色顯示投影裝置通常由顯示彩色發(fā)光圖像的顯示器件、投影光學(xué)系統(tǒng)、投影空間和投影屏幕等組成。其中顯示器件可以僅由一個彩色顯示器件或紅、綠、藍(lán)三個單色顯示器件或者一組彩色顯示器件或數(shù)組紅、綠、藍(lán)單色顯示器件所構(gòu)成。目前主要的彩色投影顯示方式有CRT(投影管)式、LCD(液晶顯示屏)式和DMD(數(shù)字微鏡器件)式。CRT彩色投影顯示方式分為單管式和三管式，目前幾乎全采用三管式。LCD彩色投影顯示方式分為單屏式和三屏式，DMD彩色投影顯示方式分為單DMD式和三DMD式。投影屏幕作用是提供一個光學(xué)傳輸表面，使顯示器件上發(fā)光圖像經(jīng)投影光學(xué)系統(tǒng)投射在投影屏幕上，形成畫面尺寸更大的彩色圖像。
但現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的彩色投影顯示裝置存在以下缺點(diǎn)對于三CRT式、三液晶屏式和三DMD式的彩色投影顯示裝置而言，光學(xué)系統(tǒng)較復(fù)雜，成本高，同時紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光圖像的會聚比較困難，圖像質(zhì)量受到影響。對于單液晶屏式彩色投影顯示裝置而言，系統(tǒng)裝置雖簡化，但需要通過分色鏡等將紅、綠、藍(lán)光進(jìn)行分色，并要使其分別以一定角度正確照射在液晶屏相應(yīng)的紅、綠、藍(lán)色像素上，對光學(xué)系統(tǒng)的要求變得更加嚴(yán)格。對于單DMD式彩色投影顯示裝置而言，系統(tǒng)裝置也簡化，但需要采用機(jī)械方法使濾色輪保持恒定的轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)動，并且亮度顯著降低，圖像質(zhì)量較差。
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的彩色投影顯示裝置中存在的上述缺點(diǎn)。本發(fā)明的單屏式彩色投影顯示裝置和單DMD式彩色投影顯示裝置中采取1．用涂復(fù)有紅、綠色發(fā)光材料的雙色發(fā)光投影屏幕代替現(xiàn)有的彩色投影顯示裝置中非發(fā)光的投影屏幕，2．用隱含有彩色圖像的藍(lán)色或青色顯示器件代替現(xiàn)有的彩色投影顯示裝置中能顯示彩色發(fā)光圖像的顯示器件，可實(shí)現(xiàn)這一目的。
下面進(jìn)行詳細(xì)說明。
LCD彩色投影顯示方式分為三屏式和單屏式，三屏式原理是把來自光源的白色光通過分色鏡分成紅、綠、藍(lán)三色光，分別照射到各自對應(yīng)的液晶屏上，在三塊液晶屏中像素分別經(jīng)紅、綠、藍(lán)三種基色信號調(diào)制，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)單色圖像，經(jīng)會聚和合成，最后投射到投影屏幕上形成彩色圖像。三屏式彩色投影顯示裝置復(fù)雜，圖像會聚較難。單屏式原理是把來自光源的白色光通過分色鏡等分成紅、綠、藍(lán)三色光，并分別使其以一定的角度正確地照射在液晶屏中相應(yīng)的紅、綠、藍(lán)三類像素上，經(jīng)紅、綠、藍(lán)三種基色信號調(diào)制后，產(chǎn)生彩色圖像，再投射到投影屏幕上，形成尺寸更大的彩色圖像。單屏式彩色投影顯示裝置雖然簡單，但對分色光學(xué)系統(tǒng)的要求更復(fù)雜和更嚴(yán)格。
本發(fā)明的單屏式彩色投影顯示裝置采用一個液晶屏、藍(lán)色光源、投影光學(xué)系統(tǒng)和雙色發(fā)光投影屏幕等。在液晶屏中像素分為紅、綠、藍(lán)三類，它們分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)三種基色信號，在雙色發(fā)光投影屏幕上涂復(fù)有紅、綠色發(fā)光材料，它們分別在藍(lán)光激發(fā)下發(fā)出紅、綠光，并分別對應(yīng)于液晶屏中紅、綠兩類像素。其工作原理如下當(dāng)光源發(fā)出的藍(lán)光照射在液晶屏上時，三類像素分別受到紅、綠、藍(lán)基色信號調(diào)制，產(chǎn)生隱含有彩色圖像的藍(lán)色圖像，藍(lán)色圖像再通過投影光學(xué)系統(tǒng)投射到雙色發(fā)光投影屏幕上，受到紅、綠兩種信號調(diào)制的藍(lán)色光分別激發(fā)投影屏幕上相應(yīng)的紅、綠色發(fā)光材料，受到藍(lán)信號調(diào)制的藍(lán)光直接反射或透射，從而使藍(lán)色圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像。由于不需要分色鏡等光學(xué)系統(tǒng)對紅、綠、藍(lán)三色光進(jìn)行分色和合成，顯示裝置大為簡化，成本顯著下降，并且不存在彩色會聚問題，因此彩色圖像質(zhì)量獲得了顯著改善。
DMD是最近出現(xiàn)并迅速發(fā)展的一種極有前途的新型顯示器件，DMD彩色投影顯示方式分為三DMD式和單DMD式。三DMD式原理類似于三屏式，即它把來自光源的白色光也通過分色鏡分成紅、綠、藍(lán)三色光，再分別照射到各自對應(yīng)的DMD上，在三個DMD中微鏡(即像素)分別經(jīng)紅、綠、藍(lán)基色信號調(diào)制后，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)單色圖像，再經(jīng)會聚、合成，最后投射到投影屏幕上形成畫面尺寸更大的彩色圖像。三DMD式結(jié)構(gòu)與三屏式類似，主要區(qū)別是三塊液晶屏被三個DMD代替。但在三屏式中液晶屏可用透射方式，也可用反射方式，在三DMD中DMD只可用反射方式。三DMD式缺點(diǎn)和三液晶屏式大致相同。單DMD式采用一個DMD和由紅、綠、藍(lán)光組成的白色光源，并在光源和DMD間加入一個高速轉(zhuǎn)動的濾色輪。當(dāng)濾色輪轉(zhuǎn)動時，它依次將白光轉(zhuǎn)換為紅、綠、藍(lán)色光。當(dāng)濾色輪轉(zhuǎn)到紅色區(qū)域時，顯示紅色圖像，轉(zhuǎn)到綠色區(qū)域時，顯示綠色圖像，轉(zhuǎn)到藍(lán)色區(qū)域時，顯示藍(lán)色圖像。在濾色輪轉(zhuǎn)速足夠快的情況下，因人眼視覺暫留特性，形成彩色圖像。單DMD式采用場順序方法進(jìn)行彩色顯示，因此亮度顯著降低，同時需要采用機(jī)械方法保證濾色輪以恒定的轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)動，圖像質(zhì)量容易受到影響。與三DMD式相比，單DMD式圖像質(zhì)量較差。
本發(fā)明的單DMD式彩色投影顯示裝置采用一個DMD、藍(lán)色光源、投影光學(xué)系統(tǒng)和雙色發(fā)光投影屏幕等。與本發(fā)明的單屏式彩色投影顯示裝置相類似，在DMD中微鏡分為紅、綠、藍(lán)三類，它們分別與紅、綠、藍(lán)三種基色信號對應(yīng)，在雙色發(fā)光投影屏幕上涂復(fù)紅、綠色發(fā)光材料，它們分別在藍(lán)光激發(fā)下發(fā)出紅、綠光，并分別對應(yīng)于DMD中紅、綠兩類微鏡。其工作原理如下當(dāng)光源發(fā)出的藍(lán)色光照射在DMD上時，三類微鏡分別受到紅、綠、藍(lán)三種基色信號調(diào)制，產(chǎn)生隱含有彩色發(fā)光圖像的藍(lán)色圖像，當(dāng)它通過投影光學(xué)系統(tǒng)投射到雙色發(fā)光投影屏幕上時，受到紅、綠兩種信號調(diào)制的藍(lán)色光分別激發(fā)投影屏幕上相應(yīng)的紅、綠色發(fā)光材料，受到藍(lán)信號調(diào)制的藍(lán)色光直接反射或透射，從而隱含有彩色圖像的藍(lán)色圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像。由于不需要對紅、綠、藍(lán)色光進(jìn)行分色、合成，彩色投影顯示裝置大為簡化，會聚問題也不存在，彩色圖像質(zhì)量獲得了顯著改善。
液晶屏一般由偏振片、液晶等材料組成，偏振片、液晶都是高分子材料。光源采用藍(lán)色光源，可避免它們在紫外線作用下產(chǎn)生老化，增加壽命。液晶屏可用光透射方式，也可用光反射方式，DMD只可用光反射方式。為了增加液晶屏開口率，在液晶屏前還可設(shè)置微透鏡陣列。
為了提高對比度，改進(jìn)色純，在雙色發(fā)光投影屏幕上相應(yīng)紅、綠、藍(lán)光透射或反射的位置可分別設(shè)置紅、綠、藍(lán)彩色濾光膜。為了增加綠色亮度，改善白平衡特性，藍(lán)色光源可用具有藍(lán)色和綠色發(fā)射光譜的青色光源代替。
涂復(fù)在雙色發(fā)光投影屏幕上的紅、綠色發(fā)光材料可以是有機(jī)發(fā)光材料，也可以是無機(jī)發(fā)光材料。紅色無機(jī)發(fā)光材料可采用錳激活的砷酸鎂、銀激活的硫化鋅-硫化鎘等，紅色有機(jī)發(fā)光材料可采用紅色熒光色素、紅色熒光染料等，綠色有機(jī)發(fā)光材料可采用綠色熒光色素、綠色熒光染料等，它們分別在藍(lán)光激發(fā)下發(fā)出較強(qiáng)的紅、綠光。
總之，本發(fā)明的彩色投影顯示裝置由隱含有彩色圖像的單色顯示器件、投影光學(xué)系統(tǒng)、投影空間和雙色發(fā)光投影屏幕等組成。單色顯示器件由藍(lán)色光源或具有藍(lán)色、綠色發(fā)射光譜的青色光源和液晶屏或數(shù)字微鏡器件組成，在雙色發(fā)光投影屏幕上涂復(fù)有紅、綠色發(fā)光材料，它們分別在藍(lán)、綠光或藍(lán)光激發(fā)下發(fā)出紅、綠光。紅、綠發(fā)光材料可以是有機(jī)發(fā)光材料，也可以是無機(jī)發(fā)光材料。
本發(fā)明的彩色投影顯示裝置光學(xué)系統(tǒng)簡單，僅使用一個單色顯示器件，不需要對紅、綠、藍(lán)三色光分色和合成，顯示裝置大為簡化，成本低，并且也不存在會聚問題，亮度顯著提高，因此彩色圖像質(zhì)量獲得了很大的改善。


圖1、圖2和圖5是本發(fā)明的彩色投影顯示裝置結(jié)構(gòu)圖。1是碘化銦燈或碘化鉈-碘化銦燈，2是TFT液晶屏，2A是DMD，3是投影透鏡，4是投影空間，5是雙色發(fā)光投影屏幕，F(xiàn)是濾光鏡，R、G分別是紅、綠發(fā)光點(diǎn)，B-CF是藍(lán)色微濾光膜。
圖3和圖4分別是現(xiàn)有的單屏式彩色投影顯示裝置和三屏式彩色投影顯示裝置結(jié)構(gòu)圖，1是金屬囟化物燈，3是投影透鏡，4是投影空間，5是投影屏幕，F(xiàn)是濾光鏡。在圖3中2是非晶硅TFT-液晶屏，M1、M2和M3均是分色鏡，I是集光器，L是準(zhǔn)直透鏡，R是反射鏡。在圖4中2R、2G、2B分別是紅、綠、藍(lán)多晶硅TFT-液晶屏，M1、M2、M3和M4是分色鏡，R1和R2是反射鏡。圖6是現(xiàn)有的單DMD式彩色投影顯示裝置結(jié)構(gòu)圖，1是金屬囟化物燈，2是DMD，3是投影透鏡，4是投影空間，5是投影屏幕，F(xiàn)是濾光鏡，F(xiàn)W是濾色輪，M是馬達(dá)。
下面以實(shí)例具體說明。
實(shí)例1在圖1中彩色投影顯示裝置由碘化銦燈1、TFT液晶屏2、投影透鏡3、投影空間4和雙色發(fā)光投影屏幕5等組成。在液晶屏內(nèi)有307200組像素，每組像素由紅、綠、藍(lán)色各一個像素構(gòu)成，紅、綠、藍(lán)色像素按品字形排列，它們分別對應(yīng)紅、綠、藍(lán)三種基色信號。在雙色發(fā)光投影屏幕上涂復(fù)有307200組發(fā)光點(diǎn)，每組發(fā)光點(diǎn)由紅、綠色各一個發(fā)光點(diǎn)組成，紅、綠發(fā)光點(diǎn)(R、G)分別與液晶屏上紅、綠像素相對應(yīng)，在兩組發(fā)光點(diǎn)之間是未涂復(fù)發(fā)光材料的區(qū)域，此區(qū)域與藍(lán)像素相對應(yīng)，可讓藍(lán)光通過。當(dāng)?shù)饣煙舭l(fā)出的藍(lán)光投射在液晶屏上時，液晶屏上紅、綠、藍(lán)色像素受到紅、綠、藍(lán)三種基色信號調(diào)制，產(chǎn)生隱含有彩色圖像的藍(lán)色圖像，當(dāng)它通過投影光學(xué)系統(tǒng)投射到雙色發(fā)光投影屏幕上時，經(jīng)紅、綠兩種基色信號調(diào)制的藍(lán)色光分別激發(fā)屏幕上相應(yīng)的紅、綠發(fā)光點(diǎn)，發(fā)出紅、綠光而通過屏幕，經(jīng)藍(lán)色調(diào)制信號調(diào)制的藍(lán)色光則直接通過屏幕，這樣隱含有彩色圖像的藍(lán)色圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像。
實(shí)例2在圖2的彩色投影顯示裝置中1是碘化鉈-碘化銦燈，2是雙色發(fā)光投影屏幕，在2上涂復(fù)有307200組發(fā)光點(diǎn)，每組發(fā)光點(diǎn)由紅、綠色各一個發(fā)光點(diǎn)組成，紅、綠發(fā)光點(diǎn)(R、G)分別與液晶屏上紅、綠像素相對應(yīng)，在與液晶屏上藍(lán)像素相對應(yīng)的區(qū)域是藍(lán)色微濾光膜(B-CF)，紅色發(fā)光點(diǎn)、綠色發(fā)光點(diǎn)和藍(lán)色微濾光膜按品字形排列。其余同實(shí)例1。當(dāng)?shù)饣B-碘化銦燈發(fā)出的由藍(lán)、綠光混合的青色光投射在液晶屏上時，液晶屏上紅、綠、藍(lán)色像素受到紅、綠、藍(lán)三種基色信號調(diào)制后，產(chǎn)生隱含有彩色圖像的青色圖像，當(dāng)它通過投影光學(xué)系統(tǒng)投射到雙色發(fā)光投影屏幕上時，經(jīng)紅、綠兩種基色信號調(diào)制的青色光分別激發(fā)屏幕上相應(yīng)的紅、綠發(fā)光點(diǎn)，發(fā)出紅、綠光而通過屏幕，經(jīng)藍(lán)色基色信號調(diào)制的青色光通過藍(lán)色微濾光膜后，成為藍(lán)光而通過屏幕，這樣隱含有彩色圖像的藍(lán)色圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像。
實(shí)例3在圖5中2A為DMD，在DMD中有307200組微鏡，每組微鏡由按品字形排列的紅、綠、藍(lán)微鏡各一個構(gòu)成，它們分別與紅、綠、藍(lán)基色信號相對應(yīng)。每個微鏡尺寸為0.014mm×0.014mm，微鏡之間水平節(jié)距和垂直節(jié)距均為0.015mm。雙色發(fā)光投影屏幕上涂復(fù)有307200組發(fā)光點(diǎn)，每組發(fā)光點(diǎn)由紅、綠色各一個發(fā)光點(diǎn)構(gòu)成，它們分別與DMD中紅、綠微鏡對應(yīng)，在兩組發(fā)光點(diǎn)之間是未涂復(fù)發(fā)光材料的區(qū)域，此區(qū)域與藍(lán)像素對應(yīng)，可讓藍(lán)光通過。其余同實(shí)例1。當(dāng)?shù)饣煙舭l(fā)出的藍(lán)光投射在DMD上時，DMD上紅、綠、藍(lán)色微鏡受到紅、綠、藍(lán)三種基色信號的調(diào)制，產(chǎn)生隱含有彩色圖像的藍(lán)色圖像，當(dāng)它通過投影光學(xué)系統(tǒng)投射到雙色發(fā)光投影屏幕上時，經(jīng)紅、綠兩種基色信號調(diào)制的藍(lán)色光分別激發(fā)屏幕上相應(yīng)的紅、綠發(fā)光點(diǎn)，產(chǎn)生紅、綠光，通過屏幕，而經(jīng)藍(lán)色基色信號調(diào)制的藍(lán)色光則直接通過屏幕，這樣隱含有彩色圖像的藍(lán)色圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像。
權(quán)利要求
1．一種新型彩色投影顯示裝置，其特征是它由隱含有彩色圖像的單色顯示器件、投影光學(xué)系統(tǒng)、投影空間和雙色發(fā)光投影屏幕等組成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的彩色投影顯示裝置，其特征是單色顯示器件由藍(lán)色光源和液晶屏或者數(shù)字微鏡器件組成，在雙色發(fā)光投影屏幕上涂復(fù)有紅、綠色發(fā)光材料，它們分別在藍(lán)光激發(fā)下發(fā)出紅、綠光。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的彩色投影顯示裝置，其特征是單色顯示器件由具有藍(lán)色和綠色發(fā)射光譜的青色光源和液晶屏或數(shù)字微鏡器件組成，在雙色發(fā)光投影屏幕上涂復(fù)有紅、綠色發(fā)光材料，它們分別在藍(lán)、綠光和藍(lán)光激發(fā)下發(fā)出紅、綠光。
4．根據(jù)權(quán)利要求2至3的彩色投影顯示裝置，其特征是雙色發(fā)光投影屏幕上紅、綠發(fā)光材料可以是有機(jī)發(fā)光材料，也可以是無機(jī)發(fā)光材料。
全文摘要
一種新型彩色投影顯示裝置,它由隱含有彩色圖像的藍(lán)色或青色顯示器件、投影光學(xué)系統(tǒng)、投影空間和雙色發(fā)光投影屏幕等組成,藍(lán)色、青色顯示器件分別由藍(lán)色、青色光源和LCD和DMD組成,在雙色發(fā)光投影屏幕上涂覆有紅、綠色發(fā)光材料。當(dāng)隱含有彩色圖像的藍(lán)色或青色圖像通過投影光學(xué)系統(tǒng)投射在雙色發(fā)光投影屏幕上時,激發(fā)紅、綠發(fā)光材料,形成彩色圖像。本裝置具有色純好、亮度高、結(jié)構(gòu)簡單、圖像清晰和成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H04N11/24GK1300164SQ9912456
公開日2001年6月20日 申請日期1999年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月11日
發(fā)明者邱行中, 黎滌萍, 邱勵楠 申請人:邱勵楠