CN1010806B - 改进了对比度的显示投影系统 - Google Patents

Abstract

为了增强在一个投影屏上的由液晶显示产生的图象对比度，作为液晶显示器一般组成部分的检编器被合并到该投影屏相对于观看部分来说的前部或者后部，或者可以作为一层而夹在该投影屏的前部和后部之间。在任何这些位置上，该检编器的存在都将导致较暗的暗区产生，并由此使对比度增强。当该检编器被使用在该投影屏相对于观看部分来说的前部时，也保护了透镜形表面。

Description

一个投影系统包括：一个提供光线的光源;设置在所说光线通路上的液晶器件，所说的液晶器件包括用于使所说光线在一个预定平面内偏振并由此产生第一偏振光的起偏器，设置在所说偏振光通路上的多个液晶单元，它们各用于根据施加给它的控制信号而旋转所说光线的偏振面，在所说第二偏振面内偏振的光线形成了第二偏振光;

用于按照构成所需显示的信息把所说控制信号施加给所说液晶单元的装置;

一个设置在离开所说多个液晶单元预定距离的投影屏，所说的投影屏具有一个前表面和一个后表面;以及

一个用于只透射所说第一偏振光和所说第二偏振光当中的一种被选偏振光的检偏器，所说的检偏器设置在所说多个液晶单元和所说投影屏之间。

以前，曾经提出过利用液晶显示的后部投影电视系统。在这些已知系统中，液晶显示器由一个起偏器、实际的液晶、以及一个检偏器构成，所有这些部分都被封装为一个单元。落到该单元上的光线通过起偏器在一个特定平面内偏振。然后，这个在这里被称为第一偏振光的光线通过液晶。已经充电的液晶，即施加有电控制信号的液晶，使该偏振面旋转到第二平面。如果该液晶被安排成一个矩阵，则该控制信号可能同时激励了它的列与行的地址输入端。控制信号按照在投影屏上要显示的信息被施加给液晶单元。这样的信息例如可以是数据，或者电视图象。一般来说液晶单元被安排在一个平面内，投影屏离开液晶单元平面预定距离并且与该平面平行。这样，来自液晶单元的光 线就包含有在第一个平面内偏振的光线和在第二个平面内偏振的光线。于是，检偏器就选择出这两个平面中的一个平面，即在某一个平面内偏振的光线通过检偏器，而在另一个平面内偏振的光线被堵截。然后，所选光线通过一个投影透镜系统并在投影屏上成像。这种类型的投影装置的主要问题是，由于在检偏器中损失了平均50%的光线而导致对比度很小。即使使用标准的对比度增强技术，诸如涂黑投影屏前面的双凸透镜之间的空槽，使用扩散器等都不能产生有足够大对比度的图像。

本发明的一个目的是增强由来自液晶显示的光产生的投影屏上的图像的对比度。

本发明的另一个目的是以节约的方式来增强对比度，其中不必改变该系统的基本操作。

按照本发明的投影系统的特征在于，检偏器装置被安排的位置距所说投影屏比距所说多个液晶单元更近些。该检偏起和普通的形成液晶显示中的输出部件的检偏器相同，即只透射在某个特定平面内偏振的光。所选的光线然后在投影屏上形成显示。

最好把检偏器层叠在投影屏的前表面上。这有助于在增强对比度的同时防止损害投影屏。

另外，还可以把检偏器层叠在投影屏的后表面上或者甚至于可以在投影屏本身的后部和前部之间的正中央。

结合附图参考以下说明将能更好地理解本系统的操作及其其它的一些优点。该附图是一个基本的液晶投影显示器的示意图，它图示出惯用的检偏器位置以及按照本发明的可能的检偏器位置。

在附图中，光源10，例如弧光灯，发射光线，该光线穿过一个聚光透镜系统12。从聚光系统12出来的光线由无规则偏振的、基 本上平行的光线组成。这样的光线穿过液晶显示器16。液晶显示器16首先包括起偏器18，起偏器18使光线在第一所选平面内偏振。然后，该偏振光照射到一个液晶阵列上，在这儿用参考标号20表示该液晶阵列。一般来说液晶阵列是矩阵寻址的。实际的寻址系统不是本发明的组成部分，没有必要去理解它。简短地说，每一个液晶单元要有两个地址导线，一个用于列地址，另一个用于行地址。要被发送的图像信息一般储存在取样与保持电路中，一个电路对应于一列。一个被指定的行的所有列地址线都被扎结在一起，一个被指定的列的所有行地址线也都被扎结在一起。例如可利用一个移位寄存器按顺序地给各行通电。在一个被指定行内的每一列的元件接收贮存在它的取样与保持电路中的图像信息。一个特定的液晶单元仅当在它的两条地址线都同时接收到一个电信号时才被充电。当液晶没有充电时，光线穿过它时偏振面没有改变。当它被充电时，照射到它上面的光线就旋转到第二偏振面，第二偏振面一般偏离第一偏振面90°。一个检偏器22，当它作为该液晶显示器的一部分时，即它位于附图所示的惯常的检偏器位置时，则堵截在某一个平面内的偏振的光线，而透射在另一个平面内偏振的光线。这样，检偏器就遏止了落在其上面的平均来说一半的光线。

当检偏器是在它的惯常位置时，从检偏器输出的光线穿过一个投影透镜系统24，透镜系统24把图像聚焦到投影屏26上。投影屏26由后部28和前部30构成。观众看到的是在前部30上产生的显示。

本发明是基于如下的认识，即如果把检偏器放在邻近投影屏的位置或者与投影屏合并在一起，那么检偏器本身就会增强对比度。在附 图中图示了三种可能的位置，即在光线传播方向上的投影屏的前方、在光线传播方向上的投影屏的后方、或者作为一个中间层插在投影屏的前部和后部之间。

检偏器和起偏器一般由同一种材料制成。一种典型的材料是醋酸-丁酸纤维素。检偏器是一种几个毫米的塑性薄片，可很容易地把这种薄片比如利用漆胶合叠合到投影屏上的三个上述位置中的任何一个位置上。这样的叠合技术在该技术领域中是众所周知的，不会带来制造上的困难。

因为无论是在投影透镜系统中还是当光线穿过投影屏时偏振面都不改变，所以在把投影屏定位在如附图所示的三个可能位置中的任何一个位置时都不会引起误差。对于如附图所示的这种类型的投影屏，即有一个透镜式表面面对观众并有一个菲涅耳式（fresnel）表面在它的后面，把检偏器设置在透镜式表面和观众之间还有附加的优点，即它能保护投影屏免受划痕、灰尘等的损害。

尽管已经结合一个高度简化的单色后部投影系统对本发明作了图解说明，但是本发明同样适用于彩色电视接收机以及前投影系统。事实上，本发明易于应用到利用液晶显示以及投影屏的任何系统。因此，本发明的范围不局限于所述的特定实施方案，而是要包括易于被本专业领域的技术人员找到的并且由下述权利要求书所包含的各种不同的实施方案。

Claims (7)

1、一种电光显示系统包括：一个提供光线的光源，响应控制信号以改变光线偏振且设置在所说光线通路中的偏振改变装置，以使所说偏振改变装置提供偏振输出光，该偏振输出光包括没有所说控制信号时的第一偏振光和响应所说控制信号的第二偏振光；

施加所说控制信号的装置，它根据要显示的信息将所说控制信号加到所说偏振改变装置；

显示装置，它具有显示所说信息用的第一侧面和基本上平行于所说第一侧面的第二侧面；以及

检偏器，位置设置得以接收所说第一偏振光和所说第二偏振光，并在响应这些偏振光时只提供所说第二偏振光，

其特征在于，所说检偏器层迭到所说显示装置，以减少入射到被反射回朝向观众室的显示装置上的环境光。

2、如权利要求1所提出的一种电光显示系统，其特征在于，所说检偏器装置被层迭到所说显示装置的第一侧面上。

3、如权利要求1所提出的一种电光显示系统，其特征在于，所说检偏器装置被层迭到所说显示装置的第二侧面上。

4、如权利要求1所提出的一种电光显示系统，其特征在于，所说检偏器装置在所说显示装置的第一侧面和第二侧面之间形成一薄层。

5、如权利要求2所提出的一种电光显示系统，其特征在于，所说显示装置包括在所说第一侧面上的微透镜。

6、如权利要求1所提出的一种电光显示系统，其特征在于，所说偏振改变装置包括至少一个液晶。

7、一种电光显示系统包括：

一个提供光线的光源;

偏振改变装置，设置在所说光线通路中，用以提供输出光，该输出光包括：在没有控制信号时的第一偏振光以及响应控制信号而具有与所说第一偏振光不同偏振的第二偏振光;

提供控制信号的装置，它根据要显示的信息给所说偏振改变装置提供所说控制信号;

显示装置，它具有：用以提供与要显示的所说信号相对应的直观显示的第一侧面和基本上与所说第一侧面平行的第二侧面;

透镜装置，它安置在所说输出光的通路中，用以将所说输出投射向所说显示装置;

其特征在于，一所说投影透镜装置和所说显示装置之间设置有检偏器，用以从所说投影透镜装置接收所说第一偏振光和第二偏振光，并只向所说显示装置提供所说第二偏振光以在显示装置上显示。

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