CN113009758A - 投影装置及显示系统 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种投影装置及显示系统。投影装置包括：发光组件、光转换组件和投影镜头；光转换组件包括：位于发光组件的出光侧的显示液晶面板和位于显示液晶面板的出光侧的偏光液晶面板；显示液晶面板被配置为将入射到显示液晶面板的光线，交替出射为第一图像对应的第一线偏振光和第二图像对应的第二线偏振光，第一线偏振光的偏振方向与第二线偏振光的偏振方向相同；偏光液晶面板被配置为将入射到偏光液晶面板的第一线偏振光和第二线偏振光，交替出射为第一图像对应的第三线偏振光和第二图像对应的第四线偏振光，第三线偏振光的偏振方向与第四线偏振光的偏振方向垂直；投影镜头被配置为将第三线偏振光和第四线偏振光交替投射至预定区域。

Description

投影装置及显示系统

技术领域

本公开实施例涉及但不限于显示技术领域，尤其涉及一种投影装置及显示系统。

背景技术

近年来随着智能投影的迅速发展，投影系统以其优秀的画面呈现方式，具有广泛的应用潜力，使得其越来越受到关注。

目前，一些技术中的三维(three dimensional，3D)投影设备通常需要通过多台投影仪叠加，并且有时候还需要利用软件来进行多台投影仪的几何矫正来实现。因此，一些技术中的3D投影设备存在结构较复杂，尺寸较大，便携性较差，制造成本较高的问题。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

第一方面，本公开实施例提供了一种投影装置，包括：发光组件、光转换组件和投影镜头，其中，

所述发光组件，被配置为产生光线；

所述光转换组件，包括：位于发光组件的出光侧的显示液晶面板和位于显示液晶面板的出光侧的偏光液晶面板，其中，所述显示液晶面板，被配置为将入射到所述显示液晶面板的光线，交替出射为第一图像对应的第一线偏振光和第二图像对应的第二线偏振光，所述第一线偏振光的偏振方向与所述第二线偏振光的偏振方向相同；所述偏光液晶面板，被配置为将入射到所述偏光液晶面板的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光，交替出射为所述第一图像对应的第三线偏振光和所述第二图像对应的第四线偏振光，所述第三线偏振光的偏振方向与所述第四线偏振光的偏振方向垂直；

所述投影镜头，被配置为将所述第三线偏振光和所述第四线偏振光交替投射至预定区域。

第二方面，本公开实施例提供了一种显示系统，包括：投影屏幕以及上述实施例中所述的投影装置，其中，所述投影屏幕，位于投影镜头的出光侧，被配置为显示第一图像和第二图像。

本公开实施例提供的投影装置及显示系统，通过显示液晶面板对入射光线进行调制，可以得到交替出射的偏振方向相同的第一线偏振光和第二线偏振光，通过偏光液晶面板对偏振方向相同的第一线偏振光和第二线偏振光进行调制，可以得到交替出射的偏振方向垂直的第三线偏振光和第四线偏振光，通过投影镜头将交替出射的偏振方向垂直的第三线偏振光和第四线偏振光投射至预定区域(如，投影屏幕或者幕布等)，这样，可以实现偏光式3D投影。如此，应用前后排布的显示液晶面板和偏光液晶面板，基于液晶分子的偏光作用，只需一台投影装置即可实现较好的3D投影显示效果，结构较为简单，可以有效地减小3D投影装置的尺寸，可以降低3D投影装置的成本，可以增强3D投影装置的便携性。

本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本公开技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。

图1为本公开示例性实施例中的投影装置的一种结构示意图；

图2为本公开示例性实施例中的投影装置的另一种结构示意图；

图3为本公开示例性实施例中的菲涅尔透镜的示意图；

图4为本公开示例性实施例中的投影装置的又一种结构示意图；

图5为图1所示投影装置的3D投影原理图；

图6为本公开示例性实施例中的显示系统的结构示意图；

图7为本公开示例性实施例中的显示系统的光路示意图。

附图标记说明：

11-发光组件； 12-光转换组件； 13-投影镜头；

14-显示液晶面板； 15-偏光液晶面板； 141-第一阵列基板；

142-彩膜基板； 143-第一液晶层； 144-第一偏光片；

145-第二偏光片； 151-第二阵列基板； 152-透明基板；

153-第二液晶层； 16-第一聚光部件； 31-中心部；

32-环状部； 111-衬底基板； 112-发光元件；

113-准直取光部件； 114-第二聚光部件； 17-波片；

61-投影屏幕； 62-投影装置。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本公开的实施例进行详细说明。注意，实施方式可以以多个不同形式来实施。所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是方式和内容可以在不脱离本公开的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本公开不应该被解释为仅限定在下面的实施方式所记载的内容中。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图中，有时为了明确起见，夸大表示了各构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，本公开的一个方式并不一定限定于该尺寸，附图中各部件的形状和大小不反映真实比例。此外，附图示意性地示出了理想的例子，本公开的一个方式不局限于附图所示的形状或数值等。

本说明书中的“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混同而设置，而不是为了在数量方面上进行限定的。

在本说明书中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。

在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据实际情况理解上述术语在本公开中的含义。

3D投影(3D Projection)技术是将不同的图像分别发送到观看者的左右眼，经观看者的大脑合成后，使观看者可以感受到立体感的画面。投影设备，又可以称为投影仪，是指将图片、文字或者视频通过投影的方式投影到幕布、墙面或者投影屏幕等预定区域上的设备，以使观看者可以观看到幕布、墙面或者投影屏幕等预定区域上所显示的画面。

目前的3D投影仪主要可以分为：快门式3D投影仪、偏振光式3D投影仪(又可简称为偏光式3D投影仪或者偏振式3D投影仪)和色差式3D投影仪这三种。其中，色差式3D投影仪主要是采用两组画面印制上两种不同的颜色，观众通过配套对应的色差式3D眼镜就可以看到立体效果。例如，以红蓝眼镜为例，红色镜片下观看者只能看到红色的影像，蓝色镜片下观看者只能看到蓝色的影像，观看者的两只眼睛所看到的不同影像在大脑中重叠呈现出3D立体效果，但是色差式3D投影仪容易出现避免不了的重影现象，显示效果很差，目前基本上已经被快门式3D投影仪和偏光式3D投影仪所取代。目前的快门式3D投影仪(又可以称为DLP式3D投影仪)，主要是利用快门式3D显示技术设计的高端视频眼镜，通过提高画面的刷新频率来实现3D效果，但是快门式3D投影仪的亮度较差，使得观看者的眼睛非常容易疲劳，而且这种高端视频眼镜的构造非常复杂，并且价格非常高，而且续航能力很差需要经常充电。例如，DLP式3D投影仪是通过含有数百万个可以反射光线的数字微镜(DMD)芯片，同时在屏幕上准确生成两个图像，再通过特殊的3D眼镜将其融合分别作用于左右眼，其DMD成本较高，并且特殊的3D眼镜构造非常复杂，造价昂贵。目前的偏光式3D投影仪通常通过多台投影仪(例如，两台投影仪)叠加，在投影镜头前配上偏振片和对应的眼镜，并且有时候还需要利用软件来进行多台投影仪(例如，两台投影仪)的几何矫正，存在结构较复杂，尺寸较大，便携性较差，制造成本较高，精度要求较高的问题。

图1为本公开示例性实施例中的投影装置的一种结构示意图。如图1所示，该投影装置可以包括：发光组件11、光转换组件12和投影镜头13，其中，

发光组件11，被配置为产生光线；

光转换组件12，包括：位于发光组件11的出光侧的显示液晶(Liquid CrystalDisplay，LCD)面板14和位于显示液晶面板14的出光侧的偏光液晶面板15，其中，显示液晶面板14，被配置为将入射到显示液晶面板14的光线，交替出射为第一图像(例如，作为左眼图像)对应的第一线偏振光和第二图像(例如，作为右眼图像)对应的第二线偏振光，第一线偏振光的偏振方向与第二线偏振光的偏振方向相同；偏光液晶面板15，被配置为将入射到偏光液晶面板15的第一线偏振光和第二线偏振光，交替出射为第一图像对应的第三线偏振光和第二图像对应的第四线偏振光，第三线偏振光的偏振方向与第四线偏振光的偏振方向垂直；

投影镜头13，被配置为将第三线偏振光和第四线偏振光交替投射至预定区域。

在一种示例性实施例中，预定区域可以包括但不限于为墙面、幕布或者投影屏幕等。这里，本公开实施例对此不做限定。

如此，本公开实施例中所提供的投影装置，通过显示液晶面板对入射光线进行分光处理，可以得到交替出射的偏振方向相同的第一线偏振光和第二线偏振光，通过偏光液晶面板对偏振方向相同的第一线偏振光和第二线偏振光进行偏光处理，可以得到交替出射的偏振方向垂直的第三线偏振光和第四线偏振光，通过投影镜头将交替出射的偏振方向垂直的第三线偏振光和第四线偏振光投射至预定区域(如，投影屏幕或者幕布等)，这样，可以实现偏光式3D投影。从而，在发光组件的出光侧，应用前后排布的显示液晶面板和偏光液晶面板，基于液晶偏光作用，仅用一套光路系统(即只需一台投影装置)即可实现较好的3D投影显示效果，结构较为简单，可以有效地减小3D投影装置的尺寸，可以降低3D投影装置的成本，可以增强3D投影装置的便携性，实现结构较为简单、尺寸较小、便携性较高且成本较低的投影装置。

在一种示例性实施例中，如图1所示，显示液晶面板14，可以包括：对盒设置的第一阵列基板(即薄膜晶体管阵列(Thin Film Transistor，TFT)基板)141和彩膜(ColorFilter，CF)基板142、位于第一阵列基板141和彩膜基板142之间的第一液晶层143、位于第一阵列基板141的远离第一液晶层143的一侧的第一偏光片144以及位于彩膜基板142的远离第一液晶层143的一侧的第二偏光片145，其中，第一偏光片144的透过轴与第二偏光片145的透过轴垂直。如此，通过第一偏光片144、第一液晶层143和第二偏光片145，可以将入射到显示液晶面板14的光线调制为偏振方向相同的第一线偏振光和第二线偏振光，并交替射出。

在一种示例性实施例中，如图1所示，偏光液晶面板15，可以包括：对盒设置的第二阵列基板151和透明基板152、以及位于第二阵列基板151和透明基板152之间的第二液晶层153。可见，与显示液晶面板的结构相比，偏光液晶面板中可以无需设置彩膜基板、第一偏光片和第二偏光片。

在一种示例性实施例中，透明基板的材料可以为玻璃。例如，透明基板可以为玻璃基板。

在一种示例性实施例中，通过第二液晶层，偏光液晶面板可以将交替入射到偏光液晶面板的第一线偏振光和第二线偏振光中的一种线偏振光的偏振方向偏转90°，并将第一线偏振光和第二线偏振光中的另一种线偏振光的偏振方向保持不变，如此，偏光液晶面板可以交替出射偏振方向垂直的第三线偏振光和第四线偏振光。

在一种示例性实施例中，投影装置通过控制偏光液晶面板在开启与关闭之间切换，可以实现投影装置的工作模式在3D投影模式与2D投影模式之间切换，如此，投影装置可以实现可切换的普通的2D投影显示与立体的3D投影显示。例如，当投影装置的工作模式切换为2D投影模式时，投影装置可以关闭偏光液晶面板，此时，投影镜头可以将偏振方向相同的第一线偏振光和第二线偏振光投影至预定区域(如，投影屏幕或者幕布等)，如此，投影装置可以实现普通的2D投影显示效果。例如，当投影装置的工作模式切换为3D投影模式时，投影装置可以开启偏光液晶面板，此时，偏光液晶面板可以将偏振方向相同的第一线偏振光和第二线偏振光调制为偏振方向垂直的第三线偏振光和第四线偏振光，并交替射向投影镜头，此时，投影镜头可以将偏振方向垂直的第三线偏振光和第四线偏振光投影至预定区域(如，投影屏幕或者幕布等)，如此，投影装置可以实现3D投影显示效果。可见，本公开实施例中的投影设备不但结构简单，体积较小，成本较低，而且可以实现可切换的普通的2D投影与立体的3D投影显示，功能较为丰富。

在一种示例性实施例中，液晶具有光学双折射特性，液晶的折射率分别包括常光折射率no(又可称为正常折射率或寻常光的折射率)和非常光折射率ne(又可称为反常折射率或非常光的折射率)。例如，第一液晶层和第二液晶层中的一种或多种可以包括：常光折射率no约为1.5且非常光折射率ne约为1.8的液晶材料。

在一种示例性实施例中，第一液晶层和第二液晶层中的一种或多种的材料可以为向列相液晶材料、胆甾相液晶材料或者近晶相液晶材料等。这里，本公开实施例对此不做限定。它们的共同点是：施加电场可调节液晶分子的光轴取向，形成液晶光栅，通过调节外加电场的大小可以任意调节液晶光栅的折射率，从而使液晶光栅的衍射特性改变。

在一种示例性实施例中，第一液晶层中的液晶分子可以为由垂直电场驱动的液晶，显示液晶面板还可以包括：位于第一液晶层的一侧或两侧的第一电极和第二电极，如此，可以通过给第一电极和第二电极施加电压形成垂直电场，以使第一液晶层中的液晶分子在第一电极和第二电极提供的垂直电场的控制下发生偏转，从而，将从第一偏振片入射到第一液晶层的第一方向的线偏振光，出射为第二方向的线偏振光。

在一种示例性实施例中，第一电极为公共电极，第二电极为像素电极；或者，第一电极为像素电极，第二电极为公共电极。

在一种示例性实施例中，第一电极和第二电极可以包括：整块电极和多块块状电极中的一种或多种。例如，第一电极和第二电极可以均为整块电极，如此，当对第一电极和第二电极施加电压时，能对第一液晶层施加均匀的垂直电场，从而，实现第一液晶层对光线的精准调控。

在一种示例性实施例中，第一电极和第二电极可以为由相同材料制成的透明电极。例如，该透明电极可以采用如铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)等透明的导电氧化物材料制成。例如，第一电极和第二电极均可采用ITO材料形成，如此，可使投影装置的透光率更高。

在一种示例性实施例中，显示液晶面板可以为垂直电场型显示面板。

在一种示例性实施例中，显示液晶面板可以为透明显示面板。

在一种示例性实施例中，第二液晶层中的液晶分子可为由垂直电场驱动的液晶，偏光液晶面板还可以包括：位于第二液晶层的一侧或两侧的第三电极和第四电极。如此，可以给第三电极和第四电极施加电压形成垂直电场，以使第二液晶层中的液晶分子在第三电极和第四电极提供的垂直电场的控制下发生偏转，从而，将交替入射到第二液晶层的偏振方向相同的第一线偏振光和第二线偏振光，交替出射为偏振方向垂直的第三线偏振光和第四线偏振光。

在一种示例性实施例中，第三电极为公共电极，第四电极为像素电极；或者，第三电极为像素电极，第四电极为公共电极。

在一种示例性实施例中，偏光液晶面板的显示区(Active Area，AA区)与显示液晶面板的显示区对应，且偏光液晶面板的显示区的尺寸可以大于或者等于显示液晶面板的显示区的尺寸。如此，可以有效利用发光元件发出的光线，提升投影显示效果。

例如，显示液晶面板和偏光液晶面板可以具有相同的外观尺寸及功能尺寸。例如，显示液晶面板和偏光液晶面板的形状及大小均相同，显示液晶面板中的显示区与偏光液晶面板中的显示区的形状及大小均相同，以使对位贴合显示液晶面板和偏光液晶面板后，偏光液晶面板中的显示区可以与显示液晶面板中的显示区相对应，从而，显示液晶面板交替射出的偏振方向相同的第一线偏振光和第二线偏振光，在经过显示液晶面板中的显示区的调制之后，可以被提供至偏光液晶面板中的显示区，以便偏光液晶面板中的显示区对交替射出的第一线偏振光和第二线偏振光进行调制，实现交替射出偏振方向相垂直的第三线偏振光和第四线偏振光。

在一种示例性实施例中，显示液晶面板的刷新频率与偏光液晶面板的刷新频率可以相同。如此，通过同步的刷新频率，可以便于实现间隔偏转画面，实现3D投影显示效果。

例如，显示液晶面板的刷新频率和偏光液晶面板的刷新频率均可以等于120Hz(赫兹)，或者，显示液晶面板的刷新频率和偏光液晶面板的刷新频率均可以大于120Hz。如此，可以便于实现间隔偏转高刷新率画面，可以实现较好的3D投影显示效果。

例如，以显示液晶面板的刷新频率和偏光液晶面板的刷新频率均为120Hz为例，发光元件射出的光线经过准直取光部件(例如，菲涅尔透镜(Fresnel lens)，又名螺纹透镜)后可以调制为近似准直的平行光，经过刷新频率为120Hz的显示液晶面板后，第一图像对应的第一线偏振光(例如，作为左眼画面对应的线偏振光)和第二图像对应的第二线偏振光(例如，作为右眼画面对应的线偏振光)可以分时交替出射(即显示液晶面板交替出射第一图像对应的第一线偏振光和第二图像对应的第二线偏振光)，其中，第一图像对应的第一线偏振光(例如，作为左眼画面对应的线偏振光)的偏振光方向和第二图像对应的第二线偏振光(例如，作为右眼画面对应的线偏振光)的偏振光方向相同，并且与第二偏光片的出光角度相同，第一图像对应的第一线偏振光(例如，作为左眼画面对应的线偏振光)与第二图像对应的第二线偏振光(例如，作为右眼画面对应的线偏振光)之间的出光时间可以相差一百二十分之一秒(即1/120s)。在第一图像对应的第一线偏振光(例如，作为左眼画面对应的线偏振光)和第二图像对应的第二线偏振光(例如，作为右眼画面对应的线偏振光)交替射入刷新频率为120Hz的偏光液晶面板后，偏光液晶面板可以每隔1/120s将接下来1/120s内的线偏振光偏转90°，因此，偏光液晶面板可以只将第一图像对应的第一线偏振光(例如，作为左眼画面对应的线偏振光)和第二图像对应的第二线偏振光(例如，作为右眼画面对应的线偏振光)中的一种偏转90°，而不影响第一图像对应的第一线偏振光(例如，作为左眼画面对应的线偏振光)和第二图像对应的第二线偏振光(例如，作为右眼画面对应的线偏振光)中的另一种。接下来，偏光液晶面板可以出射水平和竖直交替的线偏振光(即偏光液晶面板可以交替出射偏振方向相垂直的第三线偏振光和第四线偏振光)。然后，偏振方向相垂直的第三线偏振光和第四线偏振光经过第一聚光部件后可以汇聚到投影镜头中，以便投影镜头将偏振方向相垂直的第三线偏振光和第四线偏振光投影到预定区域(如，投影屏幕或者幕布等)上，从而同步进入到观看者的眼镜中，其中，该眼镜的左右眼镜片中一个眼镜片的角度与显示液晶面板中第二偏光片(POL)的透过轴平行，该眼镜的左右眼镜片中另一个眼镜片的角度与显示液晶面板中第二偏光片(POL)的透过轴垂直，最后，左右眼画面可以进入观看者的左右眼，至此，实现了3D投影显示效果。如此，在发光组件的出光侧，通过前后排布的显示液晶面板和偏光液晶面板，根据刷新频率均为120Hz的偏光液晶面板分时偏转120Hz画面的光学特性，可以实现单光源、单镜头以及单光路的3D投影显示。

在一种示例性实施例中，偏光液晶面板可以固接在显示液晶面板的出光侧，安装方式可以包括但不限于贴附、固接或者间隔设置等。如此，通过显示液晶面板和偏光液晶面板固接前后排布的方式，可以缩小3D投影仪的光路，有效解决3D投影仪体积大和成本高的问题。

在一种示例性实施例中，如图1和图2所示，该投影装置还可以包括：第一聚光部件16。其中，如图1所示，第一聚光部件16可以设置于偏光液晶面板15与投影镜头13之间，被配置为将入射到第一聚光部件16的光线，汇聚至投影镜头13。或者，如图2所示，第一聚光部件16可以设置于显示液晶面板14与偏光液晶面板15之间，被配置为将入射到第一聚光部件16的光线，汇聚至偏光液晶面板15。如此，可以提升光线利用率，提升3D投影显示效果。

在一种示例性实施例中，如图1所示，第一聚光部件16的入光面可以为曲面结构，第一聚光部件16的出光面可以为平面结构。例如，第一聚光部件可以为菲涅尔透镜。其中，如图3所示，菲涅尔透镜可以包括：与菲涅尔波带中心的圆形对应的中心部31以及与菲涅尔波带的环形对应的环状部32。

在一种示例性实施例中，以第一聚光部件16为菲涅尔透镜为例，如图1所示，当第一聚光部件16(即菲涅尔透镜)设置于偏光液晶面板15与投影镜头13之间时，例如，偏光液晶面板15中的第二液晶层153中的液晶分子的偏转均匀，使得第二液晶层153的折射率可以小于第一聚光部件16(即菲涅尔透镜)的折射率，这样，从偏光液晶面板15中的透明基板152入射到第一聚光部件16(即菲涅尔透镜)的光线在第一聚光部件16(即菲涅尔透镜)的入光面会聚，此时，第一聚光部件16(即菲涅尔透镜)可以起到会聚透镜的作用，将从第二液晶层153交替射出的偏振方向相垂直的第三线偏振光和第四线偏振光汇聚到投影镜头13。

在一种示例性实施例中，如图2所示，以第一聚光部件16为菲涅尔透镜为例，当第一聚光部件16(即菲涅尔透镜)设置于显示液晶面板14与偏光液晶面板15之间时，例如，显示液晶面板14中的第一液晶层143中的液晶分子的偏转均匀，使得第一液晶层143的折射率可以小于第一聚光部件16(即菲涅尔透镜)的折射率，这样，从显示液晶面板14中的第二偏光片145入射到第一聚光部件16(即菲涅尔透镜)的光线在第一聚光部件16(即菲涅尔透镜)的入光面会聚，此时，第一聚光部件16(即菲涅尔透镜)可以起到会聚透镜的作用，将从第二偏光片145交替射出的偏振方向相同的第一线偏振光和第二线偏振光汇聚到偏光液晶面板15。

在一种示例性实施例中，如图1所示，发光组件11，可以包括：衬底基板111、设置在衬底基板上的发光元件112和位于发光元件112的出光侧的准直取光部件113，其中，发光元件112，被配置为产生光线；准直取光部件113，被配置为将入射到准直取光部件113的光线，出射为准直光线。如此，通过准直取光部件113可以使得发光元件112发出的光线中的绝大部分光线均准直出射，可以有效提高发光元件112的光利用率。

在一种示例性实施例中，如图1所示，准直取光部件113的入光面为平面结构，准直取光部件113的出光面为曲面结构。例如，准直取光部件可以为菲涅尔透镜。其中，如图3所示，菲涅尔透镜可以包括：与菲涅尔波带中心的圆形对应的中心部31以及与菲涅尔波带的环形对应的环状部32。

在一种示例性实施例中，以准直取光部件为菲涅尔透镜为例，发光元件可以位于准直取光部件(即菲涅尔透镜)的焦点处。这里，由透镜的基本性质可知，由焦点处发出的光线经过准直取光部件(即菲涅尔透镜)之后可以准直出射，并且准直效果最佳。

在一种示例性实施例中，衬底基板可以为由透明材料制成的透明基板。例如，衬底基板可以为玻璃基板。如此，可使投影装置的透光率更高。

在一种示例性实施例中，如图1所示，发光组件11，还可以包括：第二聚光部件114，位于发光元件112与准直取光部件113之间，被配置为将发光元件112发出的光线汇聚至准直取光部件113。

在一种示例性实施例中，第二聚光部件的形状可以为球体的一部分，或者，第二聚光部件的形状可以为锥体的一部分。例如，如图1所示，在垂直于衬底基板111的平面上，第二聚光部件114的截面形状可以为倒梯形。这里，本公开实施例对此不做限定。

在一种示例性实施例中，第二聚光部件的靠近准直取光部件的一侧的表面涂覆有反光材料。例如，第二聚光部件的内侧壁涂覆有反光材料。如此，当发光元件出射的大角度的光线向第二聚光部件中涂覆有反光材料的表面出射时，会被涂覆有反光材料的表面反射回来，再次向相反的方向出射，在经过第二聚光部件内部的有限次反射后，发光元件所发射的光线只能以发散程度较小的光束朝向靠近准直取光部件的方向出射，这样，可以提高发光元件的光效。

在一种示例性实施例中，发光元件可以包括：发光二极管(Light EmittingDiode，LED)。例如，可以采用尺寸较小的LED，如微型发光二极管(Micro Light-EmittingDiode，Micro LED)或次毫米发光发光二极管(Mini Light-Emitting Diode，Mini LED)，可使发光元件具有较高的准直度。其中，发光组件中发光元件的数量、尺寸和排列方式等，可由本领域技术人员根据实际情况来设置，这里，本公开实施例对此不做限定。

在一种示例性实施例中，如图4所示，该投影装置还可以包括：波片17，位于偏光液晶面板15的出光侧，被配置为将入射到波片17的第三线偏振光和第四线偏振光，交替出射为第一圆偏振光和第二圆偏振光，其中，第一圆偏振光的旋向和第二圆偏振光的旋向相反。例如，第一圆偏振光可以为右旋圆偏振光，第二圆偏振光可以为左旋圆偏振光。

在一种示例性实施例中，波片可以为四分之一波片(又可称为1/4波片)。

在一种示例性实施例中，四分之一波片的光轴与第二偏光片的透过轴之间的夹角可以为45°(度)。

图5为图1所示投影装置的3D投影原理图，下面以图1所示的投影装置作参考，并以发光元件为LED光源，透明基板为玻璃基板为例，结合图5来说明投影装置的工作过程。

如图5所示，LED光源发出的光线首先经过显示液晶面板的第一偏光片可以变为水平线偏振光，再经过位于显示液晶面板的第一阵列基板(又可称为TFT基板)与彩膜基板(又可称为CF基板)之间的第一液晶层，水平线偏振光可以偏转90°，由显示液晶面板的第二偏光片射出(即显示液晶面板交替出射偏振方向相同的第一图像对应的第一线偏振光和第二图像对应的第二线偏振光)，再经过位于偏光液晶面板的第二阵列基板与透明基板(例如，玻璃基板)之间的第二液晶层的分时偏转作用，偏光液晶面板可以分时交替射出竖直线偏振光与水平线偏振光(即偏光液晶面板交替出射偏振方向垂直的第三线偏振光和第四线偏振光)，从而，达到左右眼偏光式3D显示的效果。如此，本公开实施例所提供的投影装置，通过前后排布的显示液晶面板和偏光液晶面板，仅用一套光路系统(即只需一台投影装置)即可实现较好的3D投影显示效果，结构较为简单，能够最大程度地缩小3D投影仪光机的体积，缩小3D投影仪光机的光路，可以有效地减小3D投影装置的尺寸，可以降低3D投影装置的成本，可以增强3D投影装置的便携性，实现结构较为简单、尺寸较小、便携性较高且成本较低的投影装置。

在一种示例性实施例中，投影装置可以为投影光机。

在一种示例性实施例中，该投影装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、导航仪等任何具有显示和投影功能的产品或部件。这里，本公开实施例对投影装置的类型不做限定。对于该投影装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本公开的限制。

此外，本公开实施例中的投影装置除了可以包括上述的发光组件、显示液晶面板和偏光液晶面板等结构以外，还可以包括其它必要的组成和结构，例如，像素驱动电路等，本领域技术人员可根据该显示面板的种类进行相应地设计和补充，在此不再赘述。

本公开实施例还提供一种显示系统。图6为本公开示例性实施例中的显示系统的结构示意图，如图6所示，该显示系统可以包括：投影屏幕61以及上述一个或多个实施例中的投影装置62，其中，投影屏幕61，位于投影镜头13的出光侧，被配置为显示第一图像和第二图像。这里，图6所示显示系统以图1所示的投影装置的结构进行示意。

图7为本公开示例性实施例中的显示系统的光路示意图，下面以图1所示的投影装置的结构作参考，以显示液晶面板的刷新频率和偏光液晶面板的刷新频率均为120Hz为例，结合图7对本公开示例性实施例中的显示系统的工作过程进行说明。

如图7所示，发光元件112射出的光线经过准直取光部件113(例如，菲涅尔透镜)后可以调制为近似准直的平行光，经过刷新频率为120Hz的显示液晶面板14后，可以分时交替出射左眼画面对应的第一线偏振光和右眼画面对应的第二线偏振光，其中，左眼画面对应的第一线偏振光和右眼画面对应的第二线偏振光的偏振方向相同(例如，第一线偏振光和第二线偏振光均为水平线偏振光)。接下来，左眼画面对应的第一线偏振光和右眼画面对应的第二线偏振光交替射入刷新频率为120Hz的偏光液晶面板15后，偏光液晶面板15可以每隔1/120s将接下来1/120s内的线偏振光偏转90°，因此，偏光液晶面板15可以只将左眼画面对应的第一线偏振光或者右眼画面对应的第二线偏振光偏转90°，而不影响另一种，从而，偏光液晶面板15可以分时交替出射水平和竖直交替的线偏振光，即偏光液晶面板15可以分时交替出射左眼画面对应的第三线偏振光(例如，竖直线偏振光)和右眼画面对应的水平的第四线偏振光(例如，水平线偏振光)。然后，左眼画面对应的垂直的第三线偏振光(例如，竖直线偏振光)和右眼画面对应的水平的第四线偏振光(例如，水平线偏振光)经过第一聚光部件16可以汇聚到投影镜头13上，再通过投影镜头13投影到投影屏幕61上，投影光线经过投影屏幕61的漫反射后，可以同步进入到观看者的眼镜中，其中，该观看者的眼镜中的左眼镜片的角度与显示液晶面板中第二偏光片(POL)的透过轴平行，该眼镜的右眼镜片的角度与显示液晶面板中第二偏光片(POL)的透过轴垂直，最后，通过该观看者的眼镜，左右眼画面可以进入到观看者的左右眼，至此，实现了3D投影显示效果。如此，通过前后排布的显示液晶面板和偏光液晶面板，根据刷新频率均为120Hz的偏光液晶面板分时偏转120Hz画面的光学特性，可以实现单光源、单镜头和单光路的3D投影显示系统。

对于本公开显示系统实施例中未披露的技术细节，本领域的技术人员请参照本公开投影装置实施例中的描述而理解，这里不再赘述。

虽然本公开所揭露的实施方式如上，但上述的内容仅为便于理解本公开而采用的实施方式，并非用以限定本公开。任何本公开所属领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本公开的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种投影装置，其特征在于，包括：发光组件、光转换组件和投影镜头，其中，

所述发光组件，被配置为产生光线；

所述光转换组件，包括：位于发光组件的出光侧的显示液晶面板和位于显示液晶面板的出光侧的偏光液晶面板，其中，所述显示液晶面板，被配置为将入射到所述显示液晶面板的光线，交替出射为第一图像对应的第一线偏振光和第二图像对应的第二线偏振光，所述第一线偏振光的偏振方向与所述第二线偏振光的偏振方向相同；所述偏光液晶面板，被配置为将入射到所述偏光液晶面板的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光，交替出射为所述第一图像对应的第三线偏振光和所述第二图像对应的第四线偏振光，所述第三线偏振光的偏振方向与所述第四线偏振光的偏振方向垂直；

所述投影镜头，被配置为将所述第三线偏振光和所述第四线偏振光交替投射至预定区域。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示液晶面板，包括：对盒设置的第一阵列基板和彩膜基板、位于所述第一阵列基板和所述彩膜基板之间的第一液晶层、位于所述第一阵列基板的远离所述第一液晶层的一侧的第一偏光片以及位于所述彩膜基板的远离所述第一液晶层的一侧的第二偏光片，其中，所述第一偏光片的透过轴与所述第二偏光片的透过轴垂直；

所述偏光液晶面板，包括：对盒设置的第二阵列基板和透明基板、以及位于所述第二阵列基板和所述透明基板之间的第二液晶层。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述显示液晶面板的刷新频率与所述偏光液晶面板的刷新频率相同。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述显示液晶面板的刷新频率和所述偏光液晶面板的刷新频率均大于或者等于120Hz。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述偏光液晶面板的显示区与所述显示液晶面板的显示区对应，且所述偏光液晶面板的显示区的尺寸大于或者等于所述显示液晶面板的显示区的尺寸。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：第一聚光部件，位于所述偏光液晶面板与所述投影镜头之间，被配置为将入射到所述第一聚光部件的光线，汇聚至所述投影镜头；

或者，位于所述显示液晶面板与所述偏光液晶面板之间，被配置为将入射到所述第一聚光部件的光线，汇聚至所述偏光液晶面板。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，其中，所述第一聚光部件的入光面为曲面结构，所述第一聚光部件的出光面为平面结构。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述发光组件，包括：衬底基板、设置在衬底基板上的发光元件和位于所述发光元件的出光侧的准直取光部件，其中，所述准直取光部件，被配置为将入射到所述准直取光部件的光线，出射为准直光线。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述准直取光部件的入光面为平面结构，所述准直取光部件的出光面为曲面结构。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一聚光部件和所述准直取光部件中的一种或多种为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜包括：与菲涅尔波带中心的圆形对应的中心部以及与菲涅尔波带的环形对应的环状部。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述发光组件，还包括：第二聚光部件，位于所述发光元件与所述准直取光部件之间，被配置为将所述发光元件发出的光线汇聚至所述准直取光部件。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二聚光部件的形状为球体的一部分或者锥体的一部分，且所述第二聚光部件的靠近所述准直取光部件的一侧涂覆有反光材料。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：波片，位于所述偏光液晶面板的出光侧，被配置为将入射到波片的所述第三线偏振光和所述第四线偏振光，交替出射为第一圆偏振光和第二圆偏振光，其中，所述第一圆偏振光的旋向和所述第二圆偏振光的旋向相反。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述波片为四分之一波片。

15.一种显示系统，其特征在于，包括：投影屏幕以及如权利要求1至14中任一项所述的投影装置，其中，所述投影屏幕，位于投影镜头的出光侧，被配置为显示第一图像和第二图像。

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