CN1109914C - 投影式液晶显示设备 - Google Patents

Abstract

一种投影式液晶显示设备，含至少三个透射式液晶显示面板和四部分二向色棱镜。三个液晶显示面板各由三基色图像信号驱动，且分别由三基色光照射而得出三通道亮度经调制的透射像光。二向色棱镜用以合成透射像光，合成像光经投影透镜投射。透射像光的一个通道通过二向色棱镜，另两个通道则为二向色棱镜所反射，从而合成透射像光，通过二向色棱镜的一个通道透射像光的偏振轴线与为二向色棱镜所反射的另两个通道透射像光的偏振轴线相垂直。

Description

投影式液晶显示设备

技术领域

本发明涉及一种采用三个透射式液晶显示面板(例如光阀)的投影式液晶显示设备。

背景技术

迄今，举例说，这种投影式液晶显示设备都建议采用三个透射式液晶显示面板作为光阀，由三基色照射光照射这三个面板，再用四部分二向色棱镜合成发光率经液晶显示面板调制过的三通道透射像光，用投影透镜投射出去。

图1示出了这种光学系统的一个实例。参看图1，图中配置有三个液晶显示面板：调制红光的透射式液晶显示面板51R，调制蓝光的液晶显示面板51B，和调制绿光的液晶显示面板51G。红(R)、蓝(B)、绿(G)三基色的图像信号分别提供给液晶显示面板51R至51G。

此外，各个具有垂直偏振轴线的偏振板52R、52B和52G安置在液晶显示面板51R至51G的输出侧，从而使各输出光可成为垂直偏振光。各个液晶显示面板的输出光之所以是垂直轴线是因为光束的偏振轴线由垂直轴线组成可以提高二向色棱镜的屏蔽性能。

例如，红色照射光53R的发光率经调制红光的液晶显示面板51R调制之后，只有通过偏振板52R的垂直偏振红输出光入射由粘接的玻璃块54a、54b、54c和54d组成的四部分二向色棱镜54中。只有入射光的红光带为玻璃块54a、54b上形成的红光反射表面55a、55b有选择地反射，然后由投影透镜56投射出去。

此外，蓝色照射光53B的发光率经调制蓝光的液晶显示面板51B调制之后，只有通过偏振板52B的垂直偏振蓝输出光入射上述四部分二向色棱镜54。只有入射光的蓝光带被玻璃块54c、54d上形成的蓝光反射表面55c、55d有选择地反射，从而由投影透镜56投射出去。

此外，绿色照射光53G的发光率经调制绿光的液晶显示面板51G调制之后，只有通过偏振板52G的垂直偏振绿输出光入射四部分二向色棱镜54中。入射光通过上述红光反射表面55a、55b，从而使其长波长衰减。入射光通过蓝光反射表面55c、55d，从而使其短波长衰减。结果，只有绿光带有选择地透过。

这样，红、蓝、绿透射像光彼此组合之后由投影透镜56投射并显示出来。二向色棱镜54反射表面的屏蔽特性之所以以绿光带作为透射通道是因为可以提高二向色棱镜的整个透射比。下面具体说明通道的配置情况。

附带说一下，图1所示投影式液晶显示设备通过二向色棱镜54红光反射表面55a、55b的蓝光的透射特性如图2中的曲线61所示。此外，通过蓝光反射表面55c、55d的红光的透射特性如图2中的曲线62所示。

光带如图2中曲线63所示的绿光照射光入射二向色棱镜中时，如图2中的阴影部分64所示，绿色照射光63的长波长成分中有些光成分的透射特性如曲线61所示。

反射光成了从绿光通道通到蓝光通道的漏泄光，照射到调制蓝光的液晶显示面板51B输出侧形成的晶体管元件上。于是产生了晶体管电流漏泄等现象，从而使图像诸如反差等之类的质量变坏。

同样，如图2中的阴影部分65所示，绿色照射光63的短波长成分中为蓝光反射表面55c、55d所反射，透射特性如曲线62所示的漏泄光成分照射着调制红光的液晶显示面板51R输出侧的晶体管。于是，图像诸如反差等之类的质量变坏。

另一方面，为使绿色照射光长短波长侧的漏光成分不致照射到调制蓝光和红光的液晶显示面板的输出侧，建议采用下述系统。即，如图3中所示，在调制蓝光的液晶显示面板51B的输出侧的偏振板52B背面设置一个让蓝光透过的滤光片57B。或在调制液晶显示面板51R输出侧的偏振板52R背面设置一个让红光透过的滤光片57R。然而，在任何系统中，由于透射比下降，因而投射光量减少。

此外，为使绿色照射光的漏泄光成分不致照射其它两个通道液晶显示面板的输出侧，大幅缩小绿色照射光的光带，使漏泄光成分不致产生。然而，由于绿色成分的量减小了，因而减少了投射光的量。

此外，按照上述设备，红光反射表面55a、55b是在不同的玻璃块54a、54b上形成的，蓝光反射表面55c、55d也是在不同的玻璃块54c、54d上形成的，因而由于各反射表面的特性不同，所以绿色透射光在投影屏右侧的色调不同，从而使图像诸如彩色均匀性之类的质量变坏。

发明内容

基于上述见解，本发明的目的是解决上述问题，即上述设备中绿色照射光长波长侧的漏泄光成分照射调制蓝光的液晶显示面板的输出侧，且绿色照射光短波侧的漏泄光成分照射调制红光的液晶显示器面板的输出侧从而使液晶显示面板输出侧的晶体管元件等漏电从而使图像诸如反差等之类的质量变坏的问题。

为达到此目的，本发明提供了一种投影式液晶显示设备，包括：三个或者三个以上的透射式液晶显示面板；和一个由粘接的玻璃块组成的四部分的二向色棱镜；其中，所述三个液晶显示面板分别由三基色的图像信号驱动，且所述三个液晶显示面板分别由三基色光照射从而得出三通道的发光率经过调制的透射像光，所述二向色棱镜用以合成透射像光，合成出的光则经投影透镜投射出去，其特征在于，所述透射像光的一个通道通过所述二向色棱镜，另两个通道为所述二向色棱镜所反射，从而合成所述透射像光；且令一个透射通道液晶面板输出侧的偏振轴线垂直于其它两个反射通道液晶面板输出侧的偏振轴线。

优选地，在上述投影式液晶显示设备中，所述透射通道液晶面板输出侧的偏振轴线为水平轴线，所述反射通道液晶面板输出侧的偏振轴线为垂直轴线。

优选地，在上述投影式液晶显示设备中，所述透射通道液晶面板输出侧的偏振轴线为相对于水平轴线顺时针转θ度角的轴线，所述反射通道液晶面板输出侧的偏振轴线为相对于水平轴线反时针转90-θ度角的轴线。

优选地，在上述投影式液晶显示设备中，在所述液晶显示面板的输出侧配置了一个偏振轴线转动元件；且所述偏振轴线转动元件用来使通过所述二向色棱镜的一个通道的透射像光的偏振轴线垂直于为所述二向色棱镜所反射的另两通道透射像光的偏振轴线。

根据本发明，通过令一个透射通道液晶面板输出侧的偏振轴线与其它两个反射通道液晶面板输出侧的偏振轴线垂直，从而可以避免透射通道的漏泄光照射到其它两个反射通道的液晶面板上。

此外，可以扩大透射通道的透射光带，从而可以增加投射光的量。此外，透射通道的投射光量增加，从而使二向色棱镜各反射表面在特性上的差异明显减小，进而可以提高图像诸如彩色均匀性之类的质量。

附图说明

图1是投影式液晶显示设备光学系统的结构图；

图2是图1所示投影式液晶显示设备的反射膜特性和漏泄光成分；

图3是隔离漏泄光成分措施的结构图；

图4是本发明投影式液晶显示设备一个实施例的结构图；

图5A至5D是说明液晶显示设备工作过程的示意图；

图6A至6C是本发明另一个实例的示意图；

图7是用以说明另一个实例的结构图。

具体实施方式

按照本发明的投影式液晶显示设备，二向色棱镜让透射图像光的一个通道通过，另两个通道则为二向色棱镜所反射，从而使透射像光合成或组成。通过二向色棱镜的透射像光，其一个通道的偏振轴线定义为第一轴线，透射像光为二向色棱镜所反射的另两个通道的偏振轴线定义为第二轴线。第一和第二轴线彼此垂直。

下面参看附图说明本发明的内容。图4是本发明投影式液晶显示设备光学系统一个实例的结构图。

参看图4，来自光源1的光为让蓝光透过的二向色棱镜2分成两部分：蓝色照射光11B和其余基色的照射光11X。蓝色照射光11B为全反射镜3所反射，入射调制蓝光的液晶显示面板4B中。让蓝光透过的二向色棱镜2的透射特性如图5A中的曲线21所示。

另一方面，其余基色的照射光11X被反射绿光的二向色棱镜5所入射分成绿色照射光11G和其余红色照射光11R。绿色照射光11G入射调制绿光的液晶显示面板4G中。此外，红色照射光11R为全反射镜6、7所反射，入射调制红光的液晶显示面板4R中。反射绿光的二向色棱镜5的透射特性如图5A中的曲线22所示。

此外，调制蓝光的液晶显示面板4B、调制红光的液晶显示面板4R和位于其各输出侧且偏振轴线垂直的偏振板8B、8R，都构制得使其输出光的偏振轴线变得垂直。因此，输出的光变为蓝色和红色的透射像光，分别具有垂直的偏转轴线。

在液晶显示面板4B和4R输出光的光带中，蓝光的成分如图5B中的曲线23所示，红光的成分如图5B中的曲线24所示，这与二向色棱镜2和5的特性曲线一致(图5A中的曲线21和22)。

另一方面，调制绿光的液晶显示面板4G和位于其输出侧且偏振轴线呈水平的偏振板8G都构制得使其输出光取水平方向。因此，其输出光成为偏振轴线取水平方向且发绿的绿色透射像光。在液晶显示面板4G输出光的光带中，绿光的成分如图5B中的曲线25所示，这与二向色棱镜2和5的特性曲线一致(图5A中的曲线21和22一致)。

就是说，在上述投影式液晶显示设备中，一个透射通道液晶显示面板输出光侧的第一偏振轴线由水平轴线组成。两反射通道液晶显示面板输出光侧的第二偏振轴线由垂直轴线组成。第一和第二偏振轴线构制得彼此相互垂直。

此外，三个液晶显示面板4B、4R、4G输出的偏振光入射到例如四部分二向色棱镜9中。调制红光的液晶显示面板4R输出的红色像光为二向色棱镜9的红光反射膜9a、9b所反射，入射投影透镜10中，然后投射出去。

此外，调制蓝光的液晶显示面板4B为二向色棱镜9的蓝光反射膜9c、9d所反射，入射投影透镜10上，然后投射出去。此外，调制绿光的液晶显示面板4G输出的绿色像光通过二向色棱镜9的红光反射膜9a、9b和蓝光反射膜9c、9d，再入射投影透镜10中，然后投射出去。

在此情况下，蓝光反射膜9c、9d对垂直偏振光的反射特性如图5C中的曲线26所示。红光反射膜9a、9b对垂直偏振光的反射特性如图5C中的曲线27所示。将上述两曲线加起来就可以求出透射通道对垂直偏振光的透射特性，如图5C中的曲线28所示。在此情况下，水平偏振光的透射特性如图5C中的曲线29(虚线)所示，这与二向色棱镜在屏蔽特性上的不同相适应。

参看图5B和5C。将曲线23和26彼此加起来，从而得出最后投射出的蓝色像光成分，如图5D中的曲线31所示。将曲线24和27彼此加起来，从而得出红色像光成分，如图5D中的曲线32所示。

另一方面，将曲线25和29彼此加起来，从而得出水平偏振的绿色像光。在此情况下，由于绿色像光毕竟不为二向色棱镜9所屏蔽，因而绿色像光的成分如图5D中的曲线33所示。就是说，在此情况下，绿色像光不为二向色棱镜9所屏蔽(反射)，因而其余因屏蔽(反射)所产生的光没有漏泄到其它两个通道。

此外，即使产生轻微的漏泄光，但由于漏泄光的成分是调制绿光的液晶显示面板4G来的输出光，因而其偏振轴线水平取向。因此，水平偏振轴线在红光和蓝光液晶显示面板4R、4B的输出侧垂直于偏振板8R、8B的垂直轴线。这样，漏泄光由于被吸收入偏振板8R、8B中，因而没有抵达液晶显示面板4R、4B输出侧的晶体管。

因此，由于本发明的设备系构制得使一个透射通道液晶显示面板输出侧的偏振轴线垂直于另两个反射通道液晶显示面板输出侧的偏振轴线，因而可以避免透射通道的漏泄光照射到另两个反射通道的液晶显示面板上。

就是说，本发明设备中二向色棱镜一个透射通道透射特性的光带极宽。由于绿色照射光的光带成分不为二向色棱镜的透射特性所屏蔽，因而漏泄到另两个反射通道液晶显示面板的光少了。

此外，残留量极微的漏泄光抵达两反射通道液晶显示面板的输出侧时，漏泄光的偏振轴线垂直于位于两反射通道液晶显示面板输出侧的偏振板的偏振轴线，因而漏泄光被吸收入偏振板中没有到达偏振板背面的晶体管。

这样，在本发明的设备中，透射通道的漏泄光没有照射到另两个反射通道液晶显示面板的输出侧，因而可以解决漏泄光照射液晶显示面板输出侧形成的晶体管从而产生漏电等而使图像诸如反差之类的质量变坏的传统问题。

此外，按照上述设备，举例说，若调节绿光的液晶显示面板4G的输出光含垂直偏振轴线，则将上述曲线25和28彼此加起来从而得出图5D中所示的绿光像光成分的曲线34。在此情况下，由于绿色像光25为曲线28所屏蔽的其余光漏泄到红色和蓝色光带上，因而其余的光是漏泄到另两个通道的光。

就是说，漏泄到红光通道的光为红光反射膜9a和9b所反射，因而漏泄光的成分如图5D中的阴影区36所示。漏泄到蓝光通道的光为蓝光反射膜9c和9d所反射，因而漏泄光的成分如图5D中的阴影区35所示。漏泄光的成分为垂直偏振光，且与两反射通道液晶显示面板输出侧偏振板的偏振轴线吻合。因此，漏泄光通过输出侧的偏振板并照射液晶显示面板的晶体管，对晶体管产生不良的影响。

相反，本发明的设备系构制得使一个透射通道液晶显示面板输出侧的偏振轴线垂直于另两个反射通道液晶显示面板输出侧的偏振轴线，因而可以避免一个透射通道的漏泄光照射另两个透射通道液晶显示面板从而可以解决图像因液晶显示面板输出侧形成的晶体管元件受光照射引起的变质之类的问题。

按照本发明的设备，通过比较图5D中的曲线33和34可知，曲线33所示的绿色像光光带比曲线34所示的宽，因而从二向色棱镜9输出的绿色像光的投射量增加，从而可以提高显示屏的亮度。

此外，按照上述设备，若二向色棱镜9红光反射膜9a和9b的透射特性彼此不同，例如当各通道含垂直轴线时，则红光反射膜9a和9b曲线28的右肩部分彼此偏移。这看起来就象曲线34右肩部分处屏蔽特性曲线原来的样子。

同时，如上所述，当透射通道含水平轴线时，曲线29右肩部分的屏蔽特性受到影响。绿色像光25在从前曲线29右肩部分短波侧右肩部分的特性曲线受的影响较小。因此，结果在曲线33右肩部分不产生特性偏差。

在蓝光反射膜9c和9d处发生同样的情况。在此情况下，受影响的是曲线29左肩部分的屏蔽特性。透射通道含水平轴线时，绿色像光25在从前曲线左肩部分长波侧的左肩部分受影响的程度较小。因此，结果在曲线部分33左肩部分不产生特性偏差。

这样，即使红光反射膜9a和9b之间和蓝光反射膜9c和9d之间有偏差产生，这个偏差对绿色像光25特性的影响也较小，因而可以提高显示屏彩色的均匀性。

构成调制红光的液晶显示面板4R的红光通道、其输出侧的偏振板8R和红光反射膜9a和9b可用构成调制蓝光的液晶显示面板4b的蓝光通道、其输出侧的偏振板8b和蓝光反射膜9c和9d代替，如本说明书中所述的图4中所示。因此，即使红光通道和蓝光通道没有像本说明书附图4所示那样配置也同样可以达到本发明的效果。

此外，图6A示出了图4所示实施例各通道从输出侧看去的偏振轴线。图6B和6C示出了液晶显示面板的偏振轴线按其它角度配置从而使一透射通道与两反射通道各自的偏振轴线彼此垂直。

就是说，在此情况下，第一轴线为相对于水平轴线顺时针转θ度角的轴线，第二轴线为相对于水平轴线反时针转90-θ度角的轴线。因此，在这些实例中，由于漏泄光为输出侧的偏振板所屏蔽，因而可以避免液晶显示面板的晶体管漏电。

此外，按照上述设备，举例说，若各通道的偏振轴线是固定的，则用诸如叫做波长板之类的偏振轴线转动元件转动偏振轴线，从而可以使上述第一和第二偏振轴线彼此垂直。

图7示出了所有通道都含垂直轴线的情况。这样，在此情况下，举例说，1/2波长板12配置在位于调制绿光的液晶显示板4G输出侧(偏振轴线取垂直方向的)偏振板8G的输出侧。因此将偏振板8G输出的绿色像光的偏振轴线从水平方向转到垂直方向，于是可以形成水平偏振绿色像光。

这样，按照上述那种投影式液晶显示设备，通过二向色棱镜的透射像光一个通道的偏振轴线定义为第一轴线，二向色棱镜反射的透射像光另两个通道的偏振轴线定义为第二轴线。第一和第二轴线构制得使它们彼此垂直。这样就可以避免一个透射通道的漏泄光照射另两个反射通道的液晶显示面板。

此外，可以扩展一个透射通道的透射光带从而增加投射光量。另外，透射通道的投射光量增加了，因而可以显然减小二向色棱镜各反射表面在特性上的差别，从而提高图像诸如彩色均匀性等之类的质量。

就是说，按照本发明的投影式液晶显示设备，由于二向色棱镜一个透射通道的透射特性的光带变得极宽，且绿色照射光的光带成分不为二向色棱镜的透射特性所屏蔽，因而漏泄到另两个反射通道液晶显示面板的光减少了。

此外，残留的微量漏泄光到达两反射通道液晶显示面板的输出侧时，漏泄光的偏振轴线垂直于位于两反射通道液晶显示板输出侧的偏振板的偏振轴线，因而漏泄光被吸收入输出侧的偏振板中，从而不产生漏泄，而且避免诸如反差之类质量上的变坏。

此外，由于取一透射通道液晶显示面板输出的光的偏振轴线为水平轴线，因而扩展了二向色棱镜绿色像光的透射光带。这样，绿色照射光因反射表面特性不同的玻璃块而为最终不同的光带所屏蔽，因而不产生色调上的差别，从而可以避免产生彩色均匀性变坏的情况，防止彩色均匀性变坏。此外，由于绿色像光的光带基本上扩展了，因而可以增加投射光的量。

综上所述，按照本发明，无需减少投射光量就可以避免光从一个透射通道漏泄到两反射通道中。此外，由于一透射通道的透射光带扩大了，因而增加了投射光量。另外，最后，由于二向色棱镜左右膜的特性没有影响像光的特性，因而彩色均匀性得到提高。

上面已参照附图说明本发明的优选实施例。不言而喻，本发明并不局限于上述实施例，在不脱离本发明在所附权利要求书中所述的精神实质或范围的前提下，本技术领域的技术人员是可以对上述实施例进行种种更改和修改的。

Claims (4)

1.一种投影式液晶显示设备，包括：

三个或者三个以上的透射式液晶显示面板；和

一个由粘接的玻璃块组成的四部分的二向色棱镜；

其中，所述三个液晶显示面板分别由三基色的图像信号驱动，且所述三个液晶显示面板分别由三基色光照射从而得出三通道的发光率经过调制的透射像光，所述二向色棱镜用以合成透射像光，合成出的光则经投影透镜投射出去，

其特征在于，所述透射像光的一个通道通过所述二向色棱镜，另两个通道为所述二向色棱镜所反射，从而合成所述透射像光；

且令一个透射通道液晶面板输出侧的偏振轴线垂直于其它两个反射通道液晶面板输出侧的偏振轴线。

2.如权利要求1所述的投影式液晶显示设备，其特征在于，所述透射通道液晶面板输出侧的偏振轴线为水平轴线，所述反射通道液晶面板输出侧的偏振轴线为垂直轴线。

3.如权利要求1所述的投影式液晶显示设备，其特征在于，所述透射通道液晶面板输出侧的偏振轴线为相对于水平轴线顺时针转θ度角的轴线，所述反射通道液晶面板输出侧的偏振轴线为相对于水平轴线反时针转90-θ度角的轴线。

4.如权利要求1所述的投影式液晶显示设备，其特征在于，在所述液晶显示面板的输出侧配置了一个偏振轴线转动元件；且所述偏振轴线转动元件用来使通过所述二向色棱镜的一个通道的透射像光的偏振轴线垂直于为所述二向色棱镜所反射的另两通道透射像光的偏振轴线。

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