CN1149440C - 光发散角限定装置和方法及投影式图像显示设备 - Google Patents

Abstract

一种光发散角限定装置，供提高色纯度和显示优质图像，该装置只让特定的彩色光通过，阻止不需要的彩色光通过。根据光源的光学特性，采用作为光发散角限定装置的挡光板来限制多种彩色光中至少一种的发散角，从而使与特定彩色光(例如R光线)不同的彩色光(例如B和G光线)不能进入该特定彩色光的相应像素中。

Description

光发散角限定装置和方法及投影式图像显示设备

技术领域

本发明涉及一种光发散角限定装置和限定进入多个像素的光的发散角的方法，并涉及一种投影式图像显示设备，其多个像素制成与多个彩色光相对应。

背景技术

传统的图像显示设备采用液晶显示器(以下称为液晶板)作为光调制器。彩色图像显示设备大致分为两种：单面板式和三面板式，前者采用单液晶板，后者采用三个与红(R)、绿(G)、蓝(B)三色光相对应的液晶板。在采用液晶板的图像显示设备中，举例说，从光源发出的光在空间经液晶板调制后投射到屏幕之类的显示面上，从而显示出图像。图像投影式包括前投影式和后投影式，前者从屏面等的前方投射图像，后者从屏面等的后方投射图像。液晶板有将照射来的光传送过去的透射式液晶板和将照射来的光反射回去的反射式液晶板两种。

某些采用上述液晶板的单面板式图像显示设备在结构上采用例如R，G，B三色滤色片(CF)。在这种结构中，由于大量的光被滤色片吸收，因而很难提高亮度，而且这种结构有一缺点，即必须进行冷却。例如，日本专利申请平4-60538和“Asia Display‘95”第887页上公开了一种旨在解决上述问题的单面板式图像显示设备，其结构是将聚光器的微型透镜各配置成使其面对着三个像素，令R、G、B三色光从不同方向进入各微型透镜并进行聚光，令从各微型透镜出来的光进入R、G、B三色光相应的像素中。在这种结构的图像显示设备中，还可以有效利用进入各像素之间[即其中有驱动各像素的开关器件TFT(薄膜晶体管)的部位]的光，因而实际的孔径比增加了，从而使亮度也相应增加。这种图像显示设备由于采用了带微型透镜阵列的单液晶板代替滤色片，因而也叫做单板微型透镜无滤色片投影式液晶显示设备。

在单板微型透镜无滤色片投影式液晶显示设备中，通常使用金属卤化物灯作为液晶板的光源。

综上所述，在单板微型透镜无滤色片投影式液晶显示设备中，R、G、B三色光可从不同方向进入各微型透镜而对应于三个像素，三色光经各微型透镜聚光后可进入相应的R、G、B像素中，从而显示出彩色图像。当照射液晶板的光的入射发散角大时，彩色光线，例如B光线，不仅进入B像素，而且也作为所谓“漏泄光”进入相邻的像素(在此情况下为R像素或G像素)中，从而出现混色现象，使显示图像的色纯度下降，而且还可能使图像质量显著下降。因此必须按需要限制进入液晶板的光的入射发散角。

具体说，通常作为液晶板光源的金属卤化物灯，其红色光R的明线光谱比G和B彩色光的窄，从而提高了进入R像素的G和B彩色光的比例，产生了红色光R色纯度下降的问题。在此情况下，必须限制G和B彩色光进入R像素的入射发散角。限制入射发散角的一种方法是只限制G和B彩色光的入射发散角而不限制R光的入射发散角。然而，一般投射式液晶显示设备的结构通常只能同时限制三色光的入射发散角而不能限制某一特定彩色光的入射发散角。因此，为限制G和B光的入射发散角，也要限制R光的入射发散角，于是产生R光质量下降的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题提出的，其第一个目的是提供一种光发散角限定装置和方法，除特定的彩色光之外，能防止不需要的彩色光进入该特定彩色光相应的像素中。

本发明的第二目的是提供一种能提高色纯度和显示优质图像的投影式图像显示设备，除特定的彩色光之外，能防止不需要的彩色光进入该特定彩色光相应的像素中。

本发明的光发散角限定装置有一个光发散角限制器件，包含多种彩色光的光进入该器件，其作用是限制多种彩色光中至少一种的发散角，使与特定彩色光不同的彩色光不能进入该特定彩色光相应的像素中。

按照本发明的一种光发散角限定装置，用于限制进入多个像素中的光的发散角，所述像素为与多种彩色光相对应的像素，其特征在于，该装置包括：

一个挡光板，具有一个光通过的孔眼，该挡光板用于阻挡入射到其上的除孔眼之外的光通过；和

第一彩色滤光片，设置在孔眼处，部分盖住孔眼，用于阻止发射角要加以限制的特定彩色光通过；

所述多种彩色光以多个发散角照射光调制器，

所述多种彩色光中第一种彩色光具有所述多个发散角的第一发散角，

所述多种彩色光中第二种彩色光具有所述多个发散角的第二发散角，所述第二发散角不同于所述第一发散角，

所述滤光片通过第一波长的所述光的而过滤第二波长的所述光，

所述第一波长对应于所述第一种彩色光而所述第二波长对应于所述第二种彩色光，

所述滤光片调节所述第二发散角而所述滤光片未调节所述第一发散角。

本发明的光发散角限定方法是接收包含多种彩色的光，限制多种彩色光中至少一种的发散角，使与特定彩色光不同的彩色光不能进入该特定彩色光相应的像素中。

按照本发明的一种光发散角限定方法，用于限制进入多个像素中的光的发散角，所述像素为与多种彩色光相对应的像素，其特征在于，该方法包括以下步骤：

用光照射挡光板，所述光以入射角照射所述挡光板，所述挡光板具有一个光通过的孔眼，该挡光板用于阻挡入射到其上的除孔眼之外的光通过；

在挡光板的孔眼处设置部分盖住该孔眼的第一彩色滤光片，用于阻止发射角要加以限制的特定彩色光通过；

所述滤光片通过第一波长的光而过滤第二波长的光；

以多个发散角照射光调节器，所述多种彩色光照射所述光调节器，

所述多种彩色光的第一种彩色光具有所述多个发散角的第一发散角，

所述多种彩色光的第二种彩色光具有所述多个发散角的第二发散角，

所述第二发散角不同于所述第一发散角。

所述第一波长对应于所述第一种彩色光而所述第二波长对应于所述第二种彩色光；

调节所述第二发散角，所述滤光片调节所述第二发散角而所述滤光片未有调节所述第一发散角。

此外，本发明的投影式图像显示设备包括：一个光源，发出包含多种彩色光的光；一个光发散角限制器件，光源发出的包含多种彩色光的光进入该器件，多种彩色光中至少一种的发散角受到该器件的限制，以使与一特定彩色光不同的彩色光不能进入该特定彩色光的相应像素中；一个光调制器，其中配有多个与多种彩色光相对应的像素，用于根据待显示的图像有选择地调制进入多个像素中的彩色光；和一个投射器件，用于投射由光调制器光调制过的各彩色光，其中，所述发散角限制器件包括：挡光器件，具有一个光通过的孔眼，该挡光器件用于阻挡入射到其上的除孔眼之外的光通过；和

一个滤光片，其一部分盖住挡光器件的孔眼，用于只阻止发散角要加以限制的特定彩色光通过。

在本发明的光发散角限定装置和方法中，包含多种彩色光的光进来之后，限制多种彩色光中至少一种的发散角，从而使与特定彩色光不同的彩色光不能进入该特定彩色光相应的像素中。

在本发明的投影式图像显示设备中，光发散角限制器件限制着光源发出的光中多种彩色光中至少一种的发散角，从而使与特定彩色光不同的彩色光不致进入该特定彩色光相应的像素中。光调制器根据待显示的图像有选择地光调制进入多个像素中的彩色光。投射器件投射光调制器光调制过的各彩色光。

从下面的说明可以更全面理解本发明的其它目的、特点和优点。

附图说明

图1是本发明一个实施例的投影式图像显示设备光学系统的原理结构平面图。

图2是图1所示投影式图像显示设备中液晶板主要部分的结构剖面。

图3A至3C是说明图1所示投影式图像显示设备中挡光板结构和作用的示意图。

图4是说明漏泄光进入图2所示液晶板的示意图。

图5是图3B所示滤光片光学特性的一个实例的特性曲线图。

图6是图3C所示两滤光片之一的光学特性实例的特性曲线图。

图7是图3C所示两滤光片中另一个的光学特性实例的特性曲线图。

具体实施方式

下面参看附图详细说明本发明的一个实施例。

图1示出了本发明一个实施例的投影式图像显示设备的光学系统原理结构实例的俯视图。图1中，为简明起见，只示出了主要光线的光路，其它光路没有示出。谈到图中所示的各光学器件时，我们称正交于画面中光轴10的方向为水平方向，垂直于画面的方向为垂直方向。这个定义适用于以后的说明。

本发明的投影式图像显示设备制成为不带滤色片的单面板投影式液晶显示设备，它由下列各部分组成：一个光源11，用于发射包含多种彩色光的白光；一个UV/IR(紫外/红外)截止滤光片12，用于滤除光源11发出的白光中的紫外线和红外线；一个准直透镜13，用于将通过UV/IR截止滤光片12后发散的光变为几乎平行的光通量；一对透镜阵列21和22(第一透镜阵列21和第二透镜阵列22)，用于扩散通过准直透镜13的光并使光的强度分布均匀；一个挡光板23，配置在第二透镜阵列22的光出口侧，对从第二透镜阵列22出来的光起限制其发散角的作用；和另一个准直透镜15，用于将通过第二透镜阵列22的光通量变成几乎平行的光通量。

本发明的投影式图像显示设备还包括：分光镜16B、16R和16G，顺次设在准直透镜15后面的光路上，以将准直透镜15出来的白光通量分离成B、R、G三色光，并按不同角度使其反射；一个入射侧偏光镜17，用于将分光镜16B、16R和16G分离出的B、R、G三色光按预定的偏振方向转化成线性偏振光；一个液晶板18，用于根据待显示的图像在空间上调制由入射侧的偏光镜17线性偏振过的B、R、G三色光，和一个投射透镜19，用于将通过液晶板18的光投射到屏幕20上，从而使放大的投射图像显示在屏幕20上。液晶板18相当于本发明中“光调制器”的一个具体实例。投射透镜19相当于本发明中“投射器件”的一个具体实例。

虽然图中没有示出，但在入射侧偏光镜17的光入射侧设置了一个相位板。相位板的作用是使分光镜16B、16R和16G所反射的光的预定偏振分量(例如P偏振分量)相移例如45度角，从而将其调整到入射侧偏光镜17的偏振轴上。入射侧偏光镜17只让被相位板相移过的预定偏振分量通过，阻挡其它偏振分量(例如S偏振分量)通过，从而使预定的偏振分量进入液晶板18中。尽管图中没有示出，但在液晶板18的后面还设有一个出口侧偏光镜，出口侧偏光镜只让被液晶板18在空间上调制过的光中沿预定方向偏振的光通过。

光源11包括一个发射体11a和一个旋转对称的凹面镜11b。举例说，可采用金属卤化物灯作为发射体11a。凹面镜11b最好采用形状能最大限度地起聚光作用的镜片，例如采用球面镜。凹面镜11b呈球面时，从光源11发出的光通过UV/IR截止滤光片12，并会聚到球面所确定的椭球第二焦点上。准直透镜13将光源11发出的光转换成几乎平行的光通量，并将其引向第一透镜阵列21。

液晶板18是采用微型透镜但不用滤色片的透射式液晶显示器，它根据图像信号有选择地调制入射的彩色光。虽然图1中没有示出，但液晶板是由一个像素衬底、一个对应衬底和一个液晶层构成的，像素衬底上有规则地二维配置着多个像素电极，对应衬底与像素衬底对置，液晶层则配置成填充像素衬底与对应衬底之间的间隙。稍后将参照附图详细说明液晶板18的细节。

分光镜16B、16R和16G以彼此略不相同的角度配置。这些分光镜的作用是以大致90度的角度有选择地反射由准直透镜15来的几乎平行于光轴10的光通量，将光通量分离成B、R、G三色光线，并使其以不同角度进入液晶板18中。在图1的实例中，分光镜16B、16R和16G配置得使R光线垂直进入液晶板18，B和G光线分别与R光线成[+θ]和[-θ]角进入液晶板18。这些分光镜还可以配置得使垂直进入液晶板18的光为B光线(或G光线)，而与垂直方向分别成[+θ]和[-θ]角进入的光线为R和G光线(或R和B光线)。

第一透镜阵列21由多个透镜元件在一个平面上配置构成，其作用是用诸透镜元件将准直透镜13来的几乎平行的单一光通量分成多个光通量，并使光会聚。第一透镜阵列21的各透镜元件的一面是偏平的，另一面是具有预定曲率的凸面。各透镜元件的形状与液晶板18的有效部位的形状相似。第一透镜阵列21的各透镜元件不同心，以便将入射光以一一对应的方式会聚到第二透镜阵列22的透镜元件上。光轴10穿过第一透镜阵列21的中心，各透镜元件配置的位置使图像与液晶板18的有效部位共轭或几乎共轭。

第二透镜阵列22也有多个透镜元件，它们配置在一个平面上，与第一透镜阵列21的各透镜元件相对应。这些透镜元件让第一透镜阵列21各相应透镜元件来的小光通量通过，以使其彼此重叠。光轴10穿过第二透镜阵列22的中心，第二透镜阵列22配置的位置使整个第二透镜阵列22与液晶板18的图像孔眼共轭或几乎共轭。第二透镜阵列22的整个形状与液晶板18各像素(图2中的像素电极81B、81R和81G，稍后将说明)的孔眼形状类似。鉴于第二透镜阵列22也起向场透镜的作用，因而按需要制成偏心的。该向场透镜表明，例如，第二透镜阵列22的各透镜元件如此配置，使得当第一透镜阵列21的各透镜元件的焦距为f1、第二透镜阵列22各透镜元件的焦距为f2(＝f1)时，各透镜元件的合成焦距为f1。

挡光板23的中心有一个透光的孔眼23A，除孔眼23A外，该挡光板阻止入射到其上的光。如稍后参照附图所述的那样，挡光板23上配有滤光片30(图3B)或滤光片30B和30G(图3C)，从而部分覆盖住孔眼23A。滤光片只阻止入射光中发散角须加以限制的特定彩色光(例如B和G彩色光)通过。挡光板23和滤光片30(或滤光片30B和30G)相当于本发明中“发散角限制器件”的一个具体实例。挡光板23相当于本发明中“挡光器件”的一个具体实例。

各滤光片30、30B和30G可用例如所谓吸收滤光片或干涉滤光片。吸收滤光片是通过向玻璃之类衬底中混入着色剂而能吸收特定波长范围光的滤光片。干涉滤光片利用薄膜片产生的光的干涉现象而让特定波长范围的光通过或将其反射。干涉滤光片是在玻璃之类的透明衬底上沉积绝缘材料以形成绝缘材料薄膜层而构成的。稍后将参照附图说明滤光片30、30B和30G对各彩色光的作用。

图2是图1所示液晶板18在水平方向的剖面结构放大图。从图中可以看到，液晶板18包括像素衬底81、对应衬底82和液晶层83，像素衬底81中有许多像素电极，对应衬底82中有一个对应电极和多个微型透镜，液晶层83夹在像素衬底81与对应衬底82之间。

像素衬底81有一个玻璃衬底81a、B、R、G光的像素电极81B、81R和81G、以及一个黑底81b，像素电极81B、81R、81G有规则(等间隔)地配置在玻璃衬底81a的一侧(光入射侧)，黑底81b含有多个TFT(薄膜晶体管，图中未示出)，它们起开关器件的作用，用以根据图像信号将电压加到各像素电极等上。TFT具有例如由多晶硅之类制成的一个栅极、一个漏极和一个源极(图中未示出)。栅极接画面上横向延伸的地址线(图中未示出)，源极接垂直于画面延伸的B、R、G的数据线(图中未示出)，漏极接像素电极81B、81R和81G。当B、R或G的图像信号电压有选择地加到地址线和数据线所选择的像素电极上时，液晶层83中液晶分子在像素电极与对应电极82d之间的排列发生变化，从而使光通过该部位时的偏振方向发生变化。图中未示出的一个铝之类制成的金属膜起挡光作用，使光不致照射到黑底81b上，从面避免了TFT因受到光的照射而误动作。

对应衬底82有一个玻璃衬底82a、一个微型透镜阵列、一个玻璃盖82c和一个对应电极82d，微型透镜阵列由玻璃衬底82a一侧(光输出侧)上形成的多个聚光微型透镜82b构成，玻璃盖82c紧附在微型透镜82b上，对应电极82d在玻璃盖82c上形成。对应电极82d为透明电极，在玻璃盖82c的整个表面或必要的部位(即至少是面对着像素衬底81的像素电极81B、81R和81G的部位)上形成，保持在预定的电位上。微型透镜82b制成为例如折射率分布型透镜，即将衬底蚀刻成透镜形状，再将蚀刻部分充以透明的树脂，或通过选择性离子扩散处理来制取，也可以按其它任何方法制取。微型透镜82b通常制成为轴线垂直于画面的半圆柱形透镜，也可以制成为总的呈球形或与球形类似的曲面形的透镜。

各微型透镜82b是为像素衬底81的三个像素电极81B、81R和81G配置的，其作用是将以入射发散角αB、αR和αG从三个不同方向进来的B、R和G的光通量会聚，使各光通量通过液晶层83分别进入像素电极81B、81R和81G中。这里应注意垂直射来的R光，通常应安排得使微型透镜82b将R光聚焦在像素电极81R上或聚焦在其附近，必要时还可以安排得使R光深入聚焦在玻璃衬底81a的内部。其它彩色光线(B光和G光)也应如此。

挡光板23(图1)对进入微型透镜82b的B、R、G三色光的入射发散角αB、αR和αG起限制作用，使其成为预定的发散角。

现在说明具有上述结构的投影式图像显示设备的工作过程和作用，下面的说明包括实施例中的光发散角限定方法的说明。

参看图1中的光学系统，先说明整个投影式图像显示设备的工作过程。如图1所示，从光源11发出的白光中的紫外线和红外线被UV/IR截止滤光片12截止。光会聚一次后又发散，然后进入准直透镜13。准直透镜13将入射光转换成几乎平行于光轴10的光通量。该光通量进入第一透镜阵列的21，由第一透镜阵列21的多个透镜元件分成多个小光通量。

第一透镜阵列21的各透镜元件所分离出的各小光通量会聚在第二透镜阵列22相应透镜元件的几乎中心位置后扩散开，同时略为改变走向进入准直透镜15。准直透镜15将第二透镜阵列21来的入射光通量转换成几乎焦阑的(tele-centric)光通量。挡光板23限制着从第二透镜阵列22出来的各彩色光的角度使其成为预定的发散角。

由准直透镜15制成几乎为焦阑的光通量进入分光镜16B、16R和16G。分光镜16B、16R和16G将入射的光通量分离成B、R、G三色光线，并使其以不同角度分散开。经分光镜16B、16R和16G分色和反射的彩色光进入入射侧的偏光镜17中。入射偏光镜17只让入射的彩色光按预定偏振方向偏振的线性偏振分量通过。通过入射侧偏光镜17且良好线性偏振过的彩色光从不同方向进入液晶板18的各微型透镜82b。液晶板18根据彩色图像信号调制B、R、G三色光的强度，输出合成光。

通过液晶板18的B、R、G三色光有选择地通过出口侧的偏光镜(图中未示出)后由投影透镜19投射到屏幕20上，并且经过彩色合成过程。这样，一幅彩色图像就投影显示在屏幕20上。

现在参看图3至图7更详细说明滤光片30的作用。

参看图4。现在说明出现在液晶板18上的所谓“漏泄光”。上面说过，在实施例的投影式图像显示设备中，B、R、G三色光因分光镜16B、16R和16G的作用而从不同方向进入液晶板18。在液晶板18中，从不同方向进入的B、R、G三色光经微型透镜82b会聚，进入三色光相应的像素电极81B、81R和81G中。进入微型透镜82b的B、R、G三色光的入射发散角分别为αB、αR和αG。当入射发散角αB、αR和αG比要求值大得多时，彩色光，例如B光线，不仅进入B像素，而且还作为漏泄光进入相邻的像素(例如R像素或G像素)中。图4示出进入G像素(像素电极81G)的G光线由于其入射发散角αG比要求值大而进入相邻的R像素(像素电极81R)的情况。出现这种漏泄光时，显示出的图像的色纯度下降，从而可能使图像质量急剧下降。

在图1所示的光学系统中，进入微型透镜82b的光，其各入射发散角αB、αR和αG的大小是根据配置在第二透镜阵列22的光输出侧的挡光板23的孔眼23A确定的。

图3A至3C示出了挡光板23的作用和结构。在各图中，左边示出了挡光板23的结构，右边示出了按挡光板23的孔眼23A确定的B、R、G三色光的发散角αB、αR和αG。图中所示的各发散角αB、αR和αG都是在水平方向上的。图3A示出了挡光板23的常规结构。在此情况下，三色光在水平方向的发散角αB、αR和αG是根据孔眼23A的大小确定的，且取同样的角度(例如2.5度)。三色光在垂直方向的发散角也是根据孔眼23A的大小确定的，且取同样的角度(例如7.5度)。

当挡光板23的结构如图3A中所示时，为避免漏泄光，只要减小孔眼23A的大小以限制入射发散角αB、αR、αG也就够了。举例说，当光源11采用金属卤化物灯时，R光的明线光谱比G和B光窄。实际上，进入R像素的G和B光有变成漏泄光的问题。因此，光源11采用金属卤化物灯时，最好只限制G和B光的入射发散角αG和αB。但在挡光板23的结构如图3A中所示时，所有B、R、G三色光的入射发散角αB、αR和αG都要加以限制。因此，原来就少的R光线的光量被进一步减少，即使限制漏泄光也无助于色纯度的提高，因此在实施例中对量少的彩色光(在此情况下为R光线)不限制其入射发散角，只限制其它彩色光的入射发散角。

图3B示出了挡光板23配有只挡住R光以外的彩色光(B和G光线)的滤光片30的一个实例。图5示出了滤光片30光学特性的一个例子。图5中，横轴表示波长(纳米)，纵轴表示光的透射比(％)。滤光片30设在挡光板23的孔眼23A两端，使其部分盖住孔眼23A。盖住孔眼23A的比例对应于待限制的入射发散角的大小。通过设置滤光片30，无须限制光量少的R光的入射发散角αR就可以限制其它彩色光的入射发散角αB和αG。这样，可以有效防止漏泄光，从而提高色纯度。在附图所示的实例中，B和G光的入射发散角αB和αG限制在2.0度，相比之下，R光的入射发散角αR为2.5度。

图3C示出了挡光板23结构的另一个例子。在图3B的实例中，虽然B和G光的入射发散角αB和αG不仅在R像素侧而且在其他相邻的像素侧也受到限制，但本来有待限制的入射发散角仅仅是R像素侧的。在图3C的实例中，挡光板23配有让R和G光通过而不让B光通过的滤光片30B和让R和B光通过而不让G光通过的滤光片30G，从而只限制进入R像素侧的彩色光的发散角。图6中示出了滤光片30B光学特性的一个例子，图7中示出了滤光片30G光学特性的一个例子。图6和图7中，横轴表示波长(纳米)，纵轴表示光的透射比(％)。

滤光片30B根据拟加以阻挡的B光线所入射的B像素的配置方式而设置成覆盖住挡光板23的孔眼23A的左端。相反，滤光片30G则根据拟加以阻挡的G光线所入射的G像素的配置方式而配置成覆盖住挡光板23的孔眼23A的右端。覆盖孔眼23A的比值相应于有待限制的入射发散角的大小。通过设置两个滤光片30B和30G，只能有效限制B和G光的R像素侧的入射发散角。在附图所示的实例中，入射发散角αB和αG都限制在2.25度，相比之下，R光的入射发散角αR限制在2.5度。

综上所述，按照实施例的光发散角限定装置(挡光板23和滤光片30、30B和30G)，多个彩色光的至少一种的发散角是根据光源11的发光特性而加以限制的，从而使与特定彩色光(例如R光线)不同的彩色光(例如B和G光线)不致进入该特定彩色光相应的像素中，因此可以避免特定彩色光以外的不需要的彩色光进入特定彩色光相应的像素中。按照实施例的投影式图像显示设备，由于采用了光发散角限定装置，因而通过避免特定彩色光以外的不需要的彩色光进入特定的彩色光相应的像素中，可以提高色纯度并显示出优质图像。

本发明并不限于上述实施例，而是可以做种种修改。举例说，虽然实例中说的是采用透射式液晶板的情况，但本发明也适用于采用反射式液晶板的情况。本发明不限于采用液晶板的显示设备，也可应用于其它形式的显示设备。

综上所述，按照本发明的光发散角限定装置或光发散角限定方法，多种彩色光的至少一种的发散角被调节成使与特定彩色光不同的彩色光不致进入特定彩色光相应的像素中，从而可以避免该特定彩色光以外的不需要的彩色光进入特定的彩色光相应的像素中。

按照本发明的投影式图像显示设备，从光源发出的包含多种彩色光的光进到其中，多种彩色光的至少一种的发散角经过限制，从而使与特定彩色光不同的彩色光不致进入特定彩色光相应的像素中。进入多个像素中的彩色光根据待显示的图像有选择地经过光调制，从而通过避免特定彩色光以外的不需要的彩色光进入该特定彩色相应的像素中，可以提高色纯度和显示优质图像。

具体说，按照本发明的光发散角限定装置或投影式图像显示设备，对至少一种在特定彩色光相应的像素侧的彩色光进行限制，从而可以有效限制不必要的彩色光的发散角。

显然，根据上述教导可以对本发明进行种种修改和变化，因此，不言而喻，在不脱离所附权利要求书范围的前提下，本发明是可以按上述具体内容以外的方式实现的。

Claims (32)

1.一种投影式图像显示设备，具有与多种彩色光相对应的多个像素，其特征在于包括：

一个光源，发出包含多种彩色光的光；

一个光发散角限制器件，光源发出的包含多种彩色光的光进入该器件中，多种彩色光中至少一种的发散角受到该器件的限制，以使与一特定彩色光不同的彩色光不能进入该特定彩色光的相应像素中；

一个光调制器，其中配有多个与多种彩色光相对应的像素，用于根据待显示的图像有选择地调制进入多个像素中的彩色光；和

一个投射器件，用于投射由光调制器光调制过的各彩色光，

其中，所述发散角限制器件包括：

挡光器件，具有一个光通过的孔眼，该挡光器件用于阻挡入射到其上的除孔眼之外的光通过；和

一个滤光片，部分盖住挡光器件的孔眼，用于只阻止发散角要加以限制的特定彩色光通过。

2.如权利要求1所述的投影式图像显示设备，其特征在于，所述发散角限制器件限制至少一种彩色光的发散角，该发散角处在所述特定彩色光的相应像素侧。

3.如权利要求1所述的投影式图像显示设备，其特征在于，所述特定彩色光为红光线。

4.一种光发散角限定装置，用于限制进入多个像素中的光的发散角，所述像素为与多种彩色光相对应的像素，其特征在于，该装置包括：

一个挡光板，具有一个光通过的孔眼，该挡光板用于阻挡入射到其上的除孔眼之外的光通过；和

第一彩色滤光片，设置在孔眼处，部分盖住孔眼，用于阻止发射角要加以限制的特定彩色光通过；

所述多种彩色光以多个发散角照射光调制器，

所述多种彩色光中第一种彩色光具有所述多个发散角的第一发散角，

所述多种彩色光中第二种彩色光具有所述多个发散角的第二发散角，所述第二发散角不同于所述第一发散角，

所述滤光片通过第一波长的所述光的而过滤第二波长的所述光，

所述第一波长对应于所述第一种彩色光而所述第二波长对应于所述第二种彩色光，

所述滤光片调节所述第二发散角而所述滤光片未调节所述第一发散角。

5.如权利要求4所述的光发散角限定装置，其特征在于，

所述多种彩色光中第三种彩色光具有所述多个发散角的第三发散角，所述第三发散角不同于所述第二发散角和所述第一发散角，

所述光的第三波长对应于所述第三种彩色光。

6.如权利要求5所述的光发散角限定装置，其特征在于，

所述滤光片包括第二彩色滤光片和第三彩色滤光片，

所述第二彩色滤光片调节所述第二发散角而所述第二彩色滤光片未有调节所述第一发散角，

所述第三彩色滤光片调节所述第三发散角而所述第三彩色滤光片未有调节所述第一发散角。

7.如权利要求6所述的光发散角限定装置，其特征在于，所述第一种彩色光为红光线，所述第二种彩色光为绿光线，所述第三种彩色光则为蓝光线。

8.如权利要求4所述的光发散角限定装置，其特征在于，多个分光镜设于所述挡光板和所述光调制器之间，所述多个分光镜将所述光分成所述多种彩色光。

9.如权利要求4所述的光发散角限定装置，其特征在于，所述光调制器是一种液晶面板，所述液晶面板包括所述多个像素，而所述多种彩色光照射所述多个像素。

10.如权利要求4所述的光发散角限定装置，其特征在于，所述光调制器调节所述多种彩色光。

11.如权利要求4所述的光发散角限定装置，其特征在于，所述滤光片为一个吸收滤光片，所述吸收滤光片吸收特定波长范围内的所述光。

12.如权利要求4所述的光发散角限定装置，其特征在于，所述滤光片为一个干涉滤光片，所述干涉滤光片在特定波长范围内通过或反射所述光。

13.如权利要求4所述的光发散角限定装置，其特征在于，所述第一种彩色光为红光线。

14.如权利要求4所述的光发散角限定装置，其特征在于，所述第二种彩色光为绿光线。

15.如权利要求4所述的光发散角限定装置，其特征在于，所述第三种彩色光为蓝光线。

16.如权利要求4所述的光发散角限定装置，其特征在于，所述挡光板是一个发散角限制器件，包含多种彩色光的光进入此器件中，多种彩色光中至少一种的发散角受到该器件的限制，以使与一特定彩色光不同的彩色光不能进入该特定彩色光的相应像素中。

17.如权利要求16所述的光发散角限定装置，其特征在于，该发散角限制器件限制至少一种彩色光的发散角，发散角则处在所述特定彩色光相应的像素侧。

18.如权利要求16所述的光发散角限定装置，其特征在于，所述特定彩色光为红光线。

19.一种光发散角限定方法，用于限制进入多个像素中的光的发散角，所述像素为与多种彩色光相对应的像素，其特征在于，该方法包括以下步骤：

用光照射挡光板，所述光以入射角照射所述挡光板，所述挡光板具有一个光通过的孔眼，该挡光板用于阻挡入射到其上的除孔眼之外的光通过；

在挡光板的孔眼处设置部分盖住该孔眼的第一彩色滤光片，用于阻止发射角要加以限制的特定彩色光通过；

所述滤光片通过第一波长的光而过滤第二波长的光；

以多个发散角照射光调节器，所述多种彩色光照射所述光调节器，

所述多种彩色光的第一种彩色光具有所述多个发散角的第一发散角，

所述多种彩色光的第二种彩色光具有所述多个发散角的第二发散角，

所述第二发散角不同于所述第一发散角。

所述第一波长对应于所述第一种彩色光而所述第二波长对应于所述第二种彩色光；

调节所述第二发散角，所述滤光片调节所述第二发散角而所述滤光片未有调节所述第一发散角。

20.如权利要求19所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述多种彩色光的第三种彩色光具有所述多个发散角的第三发散角，所述第三发散角不同于所述第二发散角和所述第一发散角，

所述光的第三波长对应于所述第三种彩色光。

21.如权利要求20所述的光发散角限定方法，其特征在于，

所述滤光片包括第二彩色滤光片和第三彩色滤光片，

所述第二彩色滤光片调节所述第二发散角而所述第二彩色滤光片未有调节所述第一发散角，

所述方法还包括以下步骤：

调节所述第三发散角，所述第三彩色滤光片调节所述第三发散角而所述第三彩色滤光片未有调节所述第一发散角。

22.如权利要求20所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述第一种彩色光为红光线，所述第二种彩色光为绿光线，所述第三种彩色光则为蓝光线。

23.如权利要求19所述的光发散角限定方法，其特征在于，多个分光镜设于所述挡光板和所述光调制器之间，所述多个分光镜将所述光分成所述多种彩色光。

24.如权利要求19所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述光调制器是一种液晶面板，所述液晶面板包括所述多个像素，而所述多种彩色光照射所述多个像素。

25.如权利要求19所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述光调制器调节所述多种彩色光。

26.如权利要求19所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述滤光片为一个吸收滤光片，所述吸收滤光片吸收特定波长范围内的所述光。

27.如权利要求19所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述滤光片为一个干涉滤光片，所述干涉滤光片在特定波长范围内通过或反射所述光。

28.如权利要求19所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述第一种彩色光为红光线。

29.如权利要求19所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述第二种彩色光为绿光线。

30.如权利要求19所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述第三种彩色光为蓝光线。

31.如权利要求19所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述照射光调制器的步骤包括：

接收包含多种彩色光的光；

限制多种彩色光中至少一种，以使与一特定彩色光不同的彩色光不能进入该特定彩色光的相应像素中。

32.如权利要求31所述的光发散角限定方法，其特征在于，所述特定彩色光为红光线。

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