CN111650807A - 一种液晶投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了发明提供了一种液晶投影装置，其特征在于，包括：光源，所述光源为所述液晶投影装置提供照明；单片液晶显示面板，所述单片液晶显示面板用于显示投影内容；偏光片，位于所述光源和所述单片液晶显示面板之间，用于对所述光源发出的光进行偏光并使其入射至所述单片液晶显示面板；其中，所述光源发出的光与所述单片液晶显示面板在偏振状态上和/或在时序上匹配。本发明能够在相同的光源亮度下，提高光机效率，降低制造成本。

Description

一种液晶投影装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，更具体地涉及一种液晶投影装置。

背景技术

电视用液晶显示器(LCD)装置进来发展迅速，同时，比起液晶显示器(LCD)曾经的用途，用于电视的液晶显示器(LCD)的新用途要求更高的显示性能。高粘度近液晶型液晶材料能潜在地满足电视用液晶显示器(LCD)所要求的高图像品质。特别地，使用液晶显示器板作为成像面板的投影显示系统表现了显著的性价比。在投影显示系统中，利用液晶显示面板的背投系统广泛用于诸如60英寸以及更大屏幕尺寸的大屏幕投影电视机。在每单位屏幕尺寸、例如电视机的每英寸对角线的制造成本方面，光学放大屏幕是使用小型液晶显示面板投影显示器中最有益的一个。由于投影电视机的光学放大，基于液晶显示面板的投影电视机能使制造成本低于诸如等离子显示板(PDP)的直视平板电视机和直视大液晶显示面板电视机的制造成本。而且，液晶显示面板电视机具有足够快的灰阶光响应。

目前传统的基于液晶显示面板的背投电视机由三个液晶显示面板组成：一个用于绿光，一个用于红光，另一个用于蓝光。每个液晶显示面板构成每个原色图像并在投影屏幕上转变各图像，形成全色视频图像。因此，这种传统的基于液晶显示器(LCD)的投影系统需要三个液晶显示面板及其相应的光学元件、注入偏振分束器、半反射镜和图像转换系统等。由于精确的处理偏振光束处理，偏振分束器非常昂贵。而且，由于红绿蓝(RGB)光束在极高分辨率系统中转换，其图像转换需要非常严格的光学调整。这些因素使得基于液晶显示器(LCD)的投影系统的制造成本增加。相反，如果单个液晶显示面板能够足够快，尤其是灰阶光响应能够足够快，则诸如偏振分束器、半反射镜等许多昂贵的光学元件就能被除去，导致制造成本降低。而且，避免了复杂的图像转换过程，制造成本非常有望比当前能达到的成本低很多。

本发明提出一种液晶投影装置，能够在相同的光源亮度下，提高光机效率，降低制造成本。

发明内容

考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种液晶投影装置，其特征在于，包括：光源，所述光源为所述液晶投影装置提供照明；单片液晶显示面板，所述单片液晶显示面板用于显示投影内容；偏光片，位于所述光源和所述单片液晶显示面板之间，用于对所述光源发出的光进行偏光并使其入射至所述单片液晶显示面板；其中，所述光源发出的光与所述单片液晶显示面板在偏振状态上和/或在时序上匹配。

示例性地，如权利要求1所述的液晶投影装置，其特征在于，所述偏光片为二次偏光片。

示例性地，所述光源为红绿蓝三色光源，且其与所述单片液晶显示面板在时序上配合。

示例性地，所述液晶投影装置还包括投影镜头。

示例性地，所述二次偏光片能够对所述光源发出的光实现二次偏光，使得经过所述二次偏光片的光均能与所述单片液晶显示面板匹配。

示例性地，所述光源为白光光源。

示例性地，还包括聚光镜。

示例性地，所述聚光镜为菲涅尔镜。

示例性地，所述单片液晶显示面板包括沿着第一方向及与第一方向垂直的第二方向呈行列状排列的多个像素区。

示例性地，所述液晶显示面板能够显示文字、图像或者视频。综上所述，本发明可以实现相同的光源亮度下，提高光机效率，降低制造成本。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

附图中：

图1示出了目前液晶投影装置的结构示意图；

图2示出了本发明的一个实施例中液晶投影装置的结构示意图；

图3示出了目前液晶投影装置的另一个结构示意图；

图4示出了本发明另一个实施例中的液晶投影装置的结构示意图。

图5示出了本发明又一个实施例中的液晶投影装置的结构示意图。

附图标记说明

101 白光光源

102 偏光片

103 聚光镜

104 镜头

202 二次偏光片

105 液晶显示面板屏幕

201 红绿蓝(RGB)光源

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下面提供详细的描述，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

目前存在一种单片液晶显示器投影仪，所述投影仪包括镜头、光学照明系统等，所述光学照明系统包括白光光源、偏振片、单片液晶显示面板屏幕、菲涅尔镜，其中，菲涅尔镜可以选择为两块，分为别前菲涅尔镜和后菲涅尔镜，镜头设置在光路的下游，前菲涅尔镜、液晶显示面板屏幕和后菲涅尔镜设置于光路的中游，前菲涅尔镜和后菲涅尔镜平行设置，液晶显示面板屏幕设置于前菲涅尔镜和后菲涅尔镜之间，并且液晶显示面板屏幕与前菲涅尔镜和后菲涅尔镜平行，白光光源位于光路的上游，所述液晶显示面板包括沿着第一方向及与第一方向垂直的第二方向呈行列状排列的多个像素区，相邻像素区域之间形成有一个遮光区域，所述液晶显示面板用于显示文字、图像等，所述多个像素区域用于形成显示面板在白光光源照射下发光以显示文字、图像等，可以理解的是，投影仪将液晶显示面板屏幕上的文字、图像等投影到投影屏幕上，可以理解成是将显示面板上的多个像素区域投影到投影屏幕上，由于白光光源发出的光需要经过偏振片的起偏或者检偏，导致大量的白光被过滤掉，使得上述单片液晶显示器投影仪的整机光利用效率非常低，大概只有1-2％。

目前存在的另一种单片液晶显示器投影仪，所述投影仪包括镜头、光学照明系统等，所述光学照明系统包括白光光源、单片液晶显示面板屏幕、菲涅尔镜，其中，菲涅尔镜可以选择为两块，分为别前菲涅尔镜和后菲涅尔镜，镜头设置在光路的下游，前菲涅尔镜、液晶显示面板屏幕和后菲涅尔镜设置于光路的中游，前菲涅尔镜和后菲涅尔镜平行设置，液晶显示面板屏幕设置于前菲涅尔镜和后菲涅尔镜之间，并且液晶显示面板屏幕与前菲涅尔镜和后菲涅尔镜平行，白光光源位于光路的上游，所述液晶显示面板包括沿着第一方向及与第一方向垂直的第二方向呈行列状排列的多个像素区，相邻像素区域之间形成有一个遮光区域，所述液晶显示面板用于显示文字、图像等，所述多个像素区域用于形成显示面板在白光光源照射下发光以显示文字、图像等，可以理解的是，投影仪将液晶显示面板屏幕上的文字、图像等投影到投影屏幕上，可以理解成是将显示面板上的多个像素区域投影到投影屏幕上，虽然在该方案中并不包含偏振片，但是由于液晶显示面板投影仪只能够接收红色、绿色和蓝色三种颜色的光，导致白光里面其他颜色的很多的无效光浪费了，光源利用率仍然很低。附图1中示例性地示出了白光光源101、偏光片102、聚光镜103和镜头104的位置关系，液晶显示面板屏幕(未示出)可以位于聚光镜103与镜头104之间，聚光镜103可以选择菲涅尔镜，附图1中仅示出了包含一块菲涅尔镜的情况，在其他的实施例中，聚光镜103可以选择两块菲涅尔镜，其中白光光源101发出的光经过偏光片102形成特定偏振方向的光，用于液晶显示面板屏幕105可以使用的光源，一般来讲，白光光源101是具有自然光偏振方向的光，经过偏振片后，将过滤掉其他与偏振片偏振方向不同的光，导致白光光源101中至少一半的光直接损失，不能用于显示，被浪费掉了。

为了解决上述问题，本发明提供第一种单片液晶显示面板投影仪，可以在投影仪中添加二次转偏结构，将白光光源101里面未被利用的光转换成可用的光，以此提高光源的使用效率，具体的技术方案可以结合附图来进行说明。

附图2中示例性地示出了白光光源101、偏光片102、聚光镜103和镜头104的位置关系，液晶显示面板屏幕(未示出)可以位于聚光镜103与镜头104之间，聚光镜103可以选择菲涅尔镜，附图2中仅示出了包含一块菲涅尔镜的情况，在其他的实施例中，聚光镜103可以选择两块菲涅尔镜，其中白光光源101发出的光经过偏光片102形成特定偏振方向的光，用于液晶显示面板屏幕105可以使用的光源，一般来讲，白光光源101是具有自然光偏振方向的光，经过偏振片后，将过滤掉其他与偏振片偏振方向不同的光，导致白光光源101中至少一半的光直接损失，不能用于显示，被浪费掉了，而附图2中所示出的二次偏振光片，能够在普通偏光片102的基础上，对普通偏光片102过滤掉的与普通偏光片102偏振方向不同的光进行二次偏光，将该部分光的偏振方向进行改变，使得其偏振方向得到偏转，原本被普通偏光片102滤掉的光能够继续在液晶显示面板屏幕105上得到利用，可以用于进行显示投影。由此可见，二次偏光片202，通过转偏原理，将白光里面的一半的光，通过转偏转换成液晶显示面板屏幕105可以使用的光，另一半不同角度的光，通过二次转偏后，损失的光可以二次利用，变成可以使用的光，使得偏光片效率从46％变成了90％以上。

对于附图1所示的单片液晶显示面板屏幕105光机，光源到液晶显示面板屏幕105后面的光的使用效率是1*46％*5％＝2.3％左右，而通过改变偏光片，使用二次偏光片202后，光源到液晶显示面板屏幕105后面的光使用效率为1*90％*5％＝4.5％，相较于未使用二次偏光片202的情况，光机效率基本上可以提高一倍左右。

为了解决上述问题，本发明提供第二种单片液晶显示面板投影仪，其利用三色发光二极管(LED)光源替换白光光源101，实现光源颜色与液晶显示面板接收颜色的匹配，组成的成像系统能够提高光源亮度使用效率，具体的技术方案可以结合附图来进行说明。

附图3中示例性地示出了白光光源101、偏光片102、聚光镜103和镜头104的位置关系，液晶显示面板屏幕105可以位于聚光镜103与镜头104之间，聚光镜103可以选择菲涅尔镜，附图3中仅示出了包含一块菲涅尔镜的情况，在其他的实施例中，聚光镜103可以选择两块菲涅尔镜，其中白光光源101发出的光经过偏光片102形成特定偏振方向的光，用于液晶显示面板屏幕105可以使用的光源，一般来讲，白光光源101是具有自然光偏振方向的光，经过偏振片后，将过滤掉其他与偏振片偏振方向不同的光，导致白光光源101中至少一半的光直接损失，不能用于显示，被浪费掉了，且白光光源101在工作过程中往往一直照射着液晶显示(LCD)面板，持续满功率工作，在附图3所示的实施例中，是白光光源101结合液晶显示面板平面镜的结构模式，在液晶显示面板显示红色(R)的时候，绿色(G)和蓝色(B)的光是损失的，在液晶显示面板显示绿色(G)的时候，红色(R)和蓝色(B)的光是损失的，在液晶显示面板显示蓝色(B)的时候，绿色(G)和红色(R)的光是损失的，也就是说，当液晶显示面板采用红绿蓝(RGB)显示模式时，由于白光光源101一直照射着液晶显示面板，将导致大量的光被浪费了，在某些时间段内不需要点亮的光也一直处于工作状态，如此不加区分的照明降低了光机的效率，在其他显示模式中，如CMYK模式中，也存在着对于白光光源101所发出的光的巨大浪费，造成光机效率的下降。

附图4中示例性地示出了光源、偏光片102、聚光镜103和镜头104的位置关系，液晶显示面板屏幕105可以位于聚光镜103与镜头104之间，聚光镜103可以选择菲涅尔镜，附图4中仅示出了包含一块菲涅尔镜的情况，在其他的实施例中，聚光镜103可以选择两块菲涅尔镜，其中光源发出的光经过偏光片102形成特定偏振方向的光，用于液晶显示面板屏幕105可以使用的光源，在附图4所示的实施例中，光源201包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)，是光源结合液晶显示面板平面镜的结构模式，在液晶显示面板显示红色(R)的时候，绿色(G)和蓝色(B)的光源并不打开，仅打开红色(R)光源，在液晶显示面板显示绿色(G)的时候，红色(R)和蓝色(B)的光源并不打开，仅打开绿色(G)光源，在液晶显示面板显示蓝色(B)的时候，绿色(G)和红色(R)的光源并不打开，仅打开当蓝色(B)光源，示例性地，需要进行组合颜色显示的时候，比如，需要同时显示红色(R)和绿色(G)时，蓝色(B)光源并不打开，仅打开红色(R)和绿色(G)光源，需要同时显示红色(R)和蓝色(B)时，绿色(G)光源并不打开，仅打开红色(R)和蓝色(B)光源，需要同时显示绿色(G)和蓝色(B)时，红色(R)光源并不打开，仅打开绿色(G)和蓝色(B)光源，需要同时显示红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)时，将红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)光源同时打开，当液晶显示面板采用红绿蓝(RGB)显示模式时，本发明是在红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)光源的时序与液晶显示面板屏幕105的时序同步，将光源出射的光与液晶显示面板屏幕105显示的颜色进行匹配，将不需要显示的颜色的光源关闭从而达到提高效率的目的。在其他显示模式中，如CMYK模式中，也可以对应设置光源的开关时序，使其与液晶显示面板屏幕的显示时序相互匹配，从而达到提高效率的目的。

由此可见，通过三色光源结合单片液晶显示器面板屏幕的方式，替换之前的白光结合单片液晶显示器面板屏幕的方式，比如10W的白光，一直是10W在工作，但是10W的红绿蓝(RGB)光源(2R+7G+1B)，在大部分的时候只是其中的一个光源在点亮，其他光源是关闭的，平均工作效率是5W左右，光源的转化效率提高一倍左右。

为了进一步增加光源的转换效率，本发明还提供了一种实施方式，将附图4中的偏光片102替换为二次偏光片202，下面将具体结合附图对该实施例进行描述和说明。

附图5中示例性地示出了光源、偏光片、聚光镜103和镜头104的位置关系，液晶显示面板屏幕105可以位于聚光镜103与镜头104之间，聚光镜103可以选择菲涅尔镜，附图5中仅示出了包含一块菲涅尔镜的情况，在其他的实施例中，聚光镜103可以选择两块菲涅尔镜，其中光源发出的光经过偏光片102形成特定偏振方向的光，用于液晶显示面板屏幕105可以使用的光源，在附图5所示的实施例中，光源201包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)，是光源结合液晶显示面板平面镜的结构模式，在液晶显示面板显示红色(R)的时候，绿色(G)和蓝色(B)的光源并不打开，仅打开红色(R)光源，在液晶显示面板显示绿色(G)的时候，红色(R)和蓝色(B)的光源并不打开，仅打开绿色(G)光源，在液晶显示面板显示蓝色(B)的时候，绿色(G)和红色(R)的光源并不打开，仅打开当蓝色(B)光源，示例性地，需要进行组合颜色显示的时候，比如，需要同时显示红色(R)和绿色(G)时，蓝色(B)光源并不打开，仅打开红色(R)和绿色(G)光源，需要同时显示红色(R)和蓝色(B)时，绿色(G)光源并不打开，仅打开红色(R)和蓝色(B)光源，需要同时显示绿色(G)和蓝色(B)时，红色(R)光源并不打开，仅打开绿色(G)和蓝色(B)光源，需要同时显示红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)时，将红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)光源同时打开，当液晶显示面板采用红绿蓝(RGB)显示模式时，本发明是在红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)光源的时序与液晶显示面板屏幕105的时序同步，将光源出射的光与液晶显示面板屏幕105显示的颜色进行匹配，将不需要显示的颜色的光源关闭从而达到提高效率的目的。更进一步地，由于其中的偏振片为二次偏光片202，相对于附图4所示的实施例而言，在液晶显示面板显示红色(R)的时候，绿色(G)和蓝色(B)的光源并不打开，仅打开红色(R)光源，如果如果其中的红色(R)光源发出的光为自然光，其经过偏光片102后，至少有一半的光被过滤，导致光源能量的浪费，而在附图5所示的实施例中，由此采用了二次偏光片202，其可以将被偏光片过滤的光进行二次偏转，使其能够应用于液晶显示面板屏幕105，因此，能够进一步提高光源的使用效率，增加光机的效率，使得光源的光与液晶显示面板屏幕105实现更加充分的匹配。在其他显示模式中，如CMYK模式中，也可以对应设置光源的开关时序，使其与液晶显示面板屏幕105的显示时序相互匹配，从而达到提高效率的目的，并且也可以将其中的偏光片102替换为二次偏光片202从而进一步提高光源效率。

由此可见，通过三色光源结合单片液晶显示器面板屏幕的方式，且偏光片为二次偏光片202，替换之前的白光结合单片液晶显示器面板屏幕的方式，比如10W的白光，一直是10W在工作，但是10W的红绿蓝(RGB)光源(2R+7G+1B)，在大部分的时候只是其中的一个光源在点亮，其他光源是关闭的，且点亮的光被充分利用，平均工作效率是2.5W左右，光源的转化效率提高三倍左右。

根据前文对本发明三个实施例的描述，其均能实现相同的光源亮度下，提高现有光机亮度。

本发明的实施例中单片液晶显示面板屏幕结合二次转偏技术的偏光片，组成单片液晶显示面板屏幕光机的光路；单片液晶显示面板屏幕结合三色发光二极管光源，组成单片液晶显示面板屏幕光机的光路，单片液晶显示面板屏幕结合二次偏转技术和三个发光二极管光源，组成单片液晶显示面板屏幕光机的光路，能够本发明能够在相同的光源亮度下，提高光机效率，降低制造成本。至此完成了对本发明的光源系统的解释和说明，对于完整的波长转换装置还可以包括其他的元件，在此不做赘述。

本发明的投影仪系统可以应用于任何需要合成光的应用场景中，包括但不限于应用于激光投影机，例如单片式激光投影机。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。本领域技术人员还可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种液晶投影装置，其特征在于，包括：

光源，所述光源为所述液晶投影装置提供照明；

单片液晶显示面板，所述单片液晶显示面板用于显示投影内容；

偏光片，位于所述光源和所述单片液晶显示面板之间，用于对所述光源发出的光进行偏光并使其入射至所述单片液晶显示面板；

其中，所述光源发出的光与所述单片液晶显示面板在偏振状态上和/或在时序上匹配。

2.如权利要求1所述的液晶投影装置，其特征在于，所述偏光片为二次偏光片。

3.如权利要求1所述的液晶投影装置，其特征在于，所述光源为红绿蓝三色光源，且其与所述单片液晶显示面板在时序上配合。

4.如权利要求2或3所述的液晶投影装置，其特征在于，所述液晶投影装置还包括投影镜头。

5.如权利要求1或2所述的液晶投影装置，其特征在于，所述二次偏光片能够对所述光源发出的光实现二次偏光，使得经过所述二次偏光片的光均能与所述单片液晶显示面板匹配。

6.如权利要求5所述的液晶投影装置，其特征在于，所述光源为白光光源。

7.如权利要求1所述的液晶投影装置，其特征在于，还包括聚光镜。

8.如权利要求7所述的液晶投影装置，其特征在于，所述聚光镜为菲涅尔镜。

9.如权利要求1所述的液晶投影装置，其特征在于，所述单片液晶显示面板包括沿着第一方向及与第一方向垂直的第二方向呈行列状排列的多个像素区。

10.如权利要求1或9所述的液晶投影装置，其特征在于，所述单片液晶显示面板能够显示文字、图像或者视频。

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