CN1183401C - 单面板彩色图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

单面板彩色图像显示装置包括多个可切换的滤色器，这些滤色器有选择地透射和/或反射多个彩色光束，该显示装置具有这样的结构：在该结构中，又在显示装置的相同像素中发射多个彩色光束，因此在一个图像帧周期，在单个像素中可以得到理想的彩色。单面板彩色图像显示装置所具有的物理分辨率与使用彩色转盘的传统投影型的单面板图像显示装置的相同，并且基本上具有与使用三个显示装置的传统三面板彩色图像显示装置相同的光效率和分辨率。

Description

单面板彩色图像显示装置
                            技术领域
本发明涉及彩色图像显示装置，尤其涉及单面板彩色图像显示装置，而该单面板彩色图像显示装置所得到的光效率和分辨率与使用三个显示装置的三面板彩色图像显示装置的相同，该单面板彩色图像显示装置根据电的视频信号使用一个显示装置来显示图像。
                            背景技术
图1是传统单面板彩色图像显示装置的例子的示意图，而图2是图1的单面板彩色图像显示装置的微透镜阵和液晶显示装置中的光路线的示意图。参照图1和2，传统单面板彩色图像显示装置包括：光元件；三个二向色镜4R、4G和4B，这些二向色镜倾斜设置；微透镜阵10；和液晶显示装置20。
光元件包括：白光源即灯1；球面镜2，它安装成环绕着灯1的一侧；及聚光透镜3，它使直接从灯1入射来的发散光和在球面镜2反射之后而入射来的发散光聚集并且使它们转变成平行光。
光元件所发射出的白光借助于三个二向色镜4R、4G和4B而分成红光R、绿光G和蓝光B。二向色镜4R反射从光元件入射来的白光中的红光R，并且透射其它颜色的光。二向色镜4G反射由二向色镜4R所透射来的彩色光中的绿光G，并且透射最后颜色的光即蓝色光B。二向色镜4B反射蓝光B。
三个二向色镜4R、4G和4B中的每一个相对于邻近它的二向色镜以θ角设置，因此具有扇的肋的形状。换句话说，二向色镜4R相对于二向色镜4G以-θ角倾斜，而二向色镜4B相对于二向色镜4G以+θ角倾斜。这里，“+”表示反时针方向，而“-”表示顺时针方向。
相应地，红光R的主光线相对于绿光G的主光线以-θ角入射在微透镜阵10上，而蓝光B的主光线相对于绿光G的主光线以+θ角入射在微透镜阵10上。
微透镜阵10是水平布置的多个圆柱形透镜，这些透镜形成了组合微透镜10a。微透镜阵10使红光R、绿光G和蓝光B(这些光以不同的角度入射)各自以条纹模式聚光在液晶显示装置20的信号电极21R、21G和21B上。
液晶显示装置20具有这样的结构：在该结构中，液晶层23夹在两个透明的玻璃基体24和25之间。透明的导电膜22和信号电极21R、21G和21B以矩阵模式形成于液晶层23的两侧上。
在具有上述结构的传统单面板彩色图像显示装置中，由于红光R、绿光G和蓝光B的主光线的入射角之间的差别使通过下面方法所得到的R、G和B条纹沿水平方向以固定的间隔进行布置：使用三个二向色镜4R、4G和4B把白光分成三基色光线，并使这些光线聚光在液晶显示装置20的信号电极上，而这些条纹与R、G和B图像信号电极21R、21G和21B相对应。该R、G和B信号电极21R、21G和21B是副像素并且构成了单个图像像素。
与红、绿和蓝相对应的三个副像素与组合微透镜10a相对应。当三个副像素通过场透镜5和投影透镜6而在屏幕7上形成图像时，一系列的三副像素作为单个的图像像素出现。相应地，观察者可以看到包括图像像素的彩色图像。
但是，由于在这种传统单面板彩色图像显示装置中三个副像素构成一个图像像素，因此液晶显示装置的分辨率减少到1/3。相应地，为了使所得到的分辨率与使用彩色转盘(color wheel)的投影型单面板图像显示装置(该装置公开在美国专利No.5633755和5159485)的相同，因此液晶显示装置20的物理分辨率应该增加三倍。
当液晶显示装置20的物理分辨率增加三倍时，破坏了镜孔比，因此减少了光效率。此外，生产率降低了，因此增加了制造费用。而且，在使液晶显示装置20制造成具有三倍高的分辨率时，增大了液晶显示装置20的尺寸大小。当液晶显示装置20变得更大时，聚光透镜3、物镜5或者投影透镜6应该更大，这增加了制造费用。
                            发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种单面板彩色图像显示装置，该显示装置具有改进结构的彩色光束分束元件，该分束元件使光元件所发射出的白光分束成多个彩色光束，因此具有与使用彩色转盘的传统投影型单面板图像显示装置相同的物理分辨率，并且基本具有与使用三个显示装置的传统三面板彩色图像显示装置相同的光效率和分辨率。
为了实现本发明的上面目的，提供了一种单面板彩色图像显示装置，该显示装置包括：光元件，它发射白光；彩色光束分束元件，它包括多个可切换的滤色器，这些滤色器可选择地透射和/或反射多个彩色光束；彩色光束分束元件，它使从光元件入射来的白光分束成多个彩色光束并且反射它们；图像发生器，它使用该多个来自彩色光束分束元件的彩色光束来产生多个彩色图像；及投影透镜元件，它使该多个由图像发生器所产生的彩色图像投影到屏幕上。
彩色光束分束元件包括多个可切换的滤色器，这些滤色器与通过分束所产生的彩色光束一样多。
在每个副帧周期，可切换的滤色器根据电信号交替地选择和反射多个彩色光束，该副帧是与通过分束所产生的彩色光束一样多的多个副帧中的一个。
换句话说，每个可切换的滤色器包括多个电动切换的可选择反射/透射层，这些层与通过分束所产生的彩色光束一样多。每个可选择反射/透射层包括液晶层，该液晶层至少一侧朝向透明基体，该液晶层包括：高分子链的液晶滴，这些液晶滴以预定间隔进行布置，并且液晶溶液充满液晶滴之间的间隙，该液晶层根据液晶滴的折射率和液晶溶液的折射率之间的差值而有选择地反射预定的彩色光束，而这种差值通过电信号来进行调整；及透明电极，它形成于基体上，从而使电场施加到液晶层上。
这里，多个可切换的滤色器设置成相互成一预定角度。
光元件包括：光源，它发射白光；发光透镜，它把光源所发射出的光转换成平行光；及偏振转换器，它把光源所发出的光转化成单一的线性偏振光束。
这里，发光透镜包括蝇眼透镜阵，该蝇眼透镜阵把光源入射来的光转变成均匀的光束。
偏振转换器包括：偏振分束器，它根据入射光的线性偏振而有选择地透射和反射入射光；反射器，它沿着这样的方向反射由偏振分束器所反射出的光，该方向平行于偏振分束器所透射的光；及一半波板设置在偏振分束器所透射的光或者是由反射器所反射的光的光路上。
优选地，光源是灯型光源，该光源具有抛物线型反射器。
图像发生器包括：第一微透镜阵，它使从彩色光束分束元件入射来的彩色光束聚光；及显示装置，它从入射的彩色光束中产生彩色图像，该彩色光束已通过了第一微透镜阵。
这里，显示装置是透射液晶显示装置。
另一方面，显示装置可以是反射液晶显示装置，并且还包括偏振分束器，该分束器位于彩色光束分束元件和第一微透镜阵之间，从而根据偏振来透射或者反射入射光。
优选地，单面板彩色图像显示装置还包括位于显示装置和第一微透镜阵之间的微棱镜阵或者第二微透镜阵，因此从显示装置中所反射出来的光通过与反射光入射时的相同的第一微透镜阵的微透镜。
                            附图说明
通过参照附图来详细描述优选实施例，本发明的上述目的和优点将变得更加显而易见。
图1是传统单面板彩色图像显示装置的例子的示意图；
图2是图1的单面板彩色图像显示装置的微透镜阵和液晶显示装置中的光路的示意图；
图3是本发明第一优选实施例的单面板彩色图像显示装置的示意图；
图4是图3的偏振转换器的实施例的示意图；
图5是图3的可切换滤色器的示意图；
图6A和6B是图5的可切换滤色器的液晶层和通过可切换滤色器进行有选择地透射和反射光的结构的图形；
图7是图3的图像发生器的整体结构的图形；
图8是本发明的第二实施例的单面板彩色图像显示装置的示意图；
图9和10是图8的图像发生器的实施例的示意图。
                        具体实施方式
图3是本发明第一实施例的单面板彩色图像显示装置的示意图。参照图3，单面板彩色图像显示装置包括：光元件50，它发射白光束；彩色光束分束元件70，它用于把从光元件50入射来的白色光束反射和分束成多个彩色光束；图像发生器90，它使用多个来自彩色光束分束元件70的彩色光束来产生彩色图像；及投影透镜元件99，它把多个由图像发生器90所产生的彩色图像投射到屏幕(未示出)上。
光元件50包括：光源51，它发射白光；发光透镜(lighting lens)53，它把光源51所发射的白光转变成平行光；及偏振转换器55，它把光源51所发射的光转换成单一的线性偏振光。
最好使用发射白光的灯型光源作为光源51。灯型光源51包括：灯51a，它发射白光；及反射镜51b，它环绕着灯51a的一侧。反射镜51b最好是抛物线型反射器，它在灯51a的位置上具有焦点，并且使由灯51a所发射的并由反射镜51b所反射的光平行。
发光透镜53包括一排蝇眼透镜53a和53b，这些目镜把光源51入射来的光转变成均匀的光束。该排蝇眼透镜53a和53b把入射光速转变成均匀的方形光束。这里，光元件50可以包括振动器，而不包括发光透镜53，该振动器用作光混合元件，从而通过扩散反射使入射的光均匀。
如图4所示一样，偏振转换器55包括：偏振光束分束器56，它根据入射光的线性偏振而有选择地透射或者反射入射光；反射器57，它把偏振光束分束器56所反射来的光沿着与偏振光束分束器56所透射过的光平行的方向进行反射；一排半波板58，该排半波板设置在偏振光束分束器56所透射过的光或者由反射器57所反射过的光路中。由光源51所发射的光通过偏振转换器55而转换成单一的线性偏振光。
同时，光元件50最好还包括聚光透镜59，它把光源51所发射的光转换成平行光。具有这种结构的光元件50发射单一的线性偏振光的均匀平行光束。
彩色光束分束元件70包括多个可切换的滤色器71、72和73，这些滤色器有选择地反射和/或透射多个彩色光束例如红色光束(R)、绿色光束(G)和蓝色光束(B)，并且这些滤色器设置成相互成一个预定角度，从而形成了扇形。彩色光束分束元件70包括多个可切换的滤色器，这些滤色器的数目与要分束的颜色数目相同。例如，当入射光束分束成三基色光束即R、G和B光束时，彩色光束分束元件70包括三个可切换的滤色器71、72和73，如图3所示。
另一方面，在与副帧相对应的每个周期，可切换的滤色器71、72和73根据电信号选择和反射多个彩色光束，而该副帧是多个副帧中的一个，而该多个副帧与通过分束所产生的彩色光束一样多。换句话说，每个可切换的滤色器71、72和73包括与分束所产生的彩色光束一样多的、电动切换的可选择的反射/透射层75、76和77(电动切换的布拉格光栅(ESBGs))，如图5所示一样。例如，当彩色光束分束元件10设置成把光元件50入射来的白色光束分束成三基色光束即R、G和B光束时，并且提供图像发生器90从而使用彩色光束来产生彩色图像时，每个可切换的滤色器71、72和73包括第一到第三的可选择反射/透射层75、76和77，如图5所示一样。
第一到第三可选择的反射/透射层75、76和77中的每一个包括：液晶层80，该液晶层80夹在透光的基体78之间，从而根据电信号可选择地反射预定的彩色光束；及透光的电极79，该电极79形成于每个透光基体78的内部中，从而把电场施加到液晶层80中。
如图6A和6B所示一样，液晶层80包括：液晶滴81，它们处于以预定间隔布置的高分子链；及液晶溶液83，它充满了液晶滴81之间的间隙。
液晶滴81以预定距离d的间隔进行布置。当液晶滴81的折射率nLCM与液晶溶液83的折射率nP不相同时，如上所述以预定距离d的间隔进行布置的液晶滴81起着衍射光栅(diffraction grating)的作用，从而折射入射光501成折射光503。相应地，液晶层80起着彩色反射滤色器的作用，根据衍射光栅距离即液晶滴81之间的距离d，该滤色器只反射在白色光束的光谱内的特定光谱带内的光。
根据下面原理来选择反射液晶层80中的特定彩色光束。如图6A所示一样，当在下面的状态中液晶滴81的折射率nLCM与液晶溶液83的折射率nP不同时：在该状态时，没有电压施加到液晶层上，该液晶层80折射特定彩色光束，但是透射其它彩色光束成透射光502。如图6B所示一样，当构成液晶滴81的液晶分子由于施加到液晶层80上的预定电压作用而布置在电场方向上、以致液晶滴81的折射率nLCM与液晶溶液83的折射率nP相同时，由于液晶滴81的折射率和液晶溶液83的折射率之间的不同而形成的衍射光栅消失了。相应地，液晶层80透射绝大多数入射光而没有折射。
例如，当假设如图3和5所示一样彩色光束分束元件70包括三个可切换的滤色器71、72和73从而使入射光束分束成R、G和B光束时，每个可切换的滤色器71、72和73包括第一到第三的可选择反射/透射层75、76和77，这些层从光入射的那侧上顺序布置，并且每个第一到第三可选择反射/透射层75、76和77包括液晶滴81，这些液晶滴以某一间隔进行布置，从而可以有选择地反射和透射R、G和B光束，根据输入电压信号，每个可切换的滤色器71、72和73反射R、G和B光束中的一个并且透射其它彩色光束。换句话说，当没有电压施加到第一可选择反射/透射层75上但是有电压施加到第二和第三可选择反射/透射层76和77上时，第一选择反射/透射层75折射和反射R光束并且透射G和B光束，而第二和第三可选择反射/透射层76和77透射由第一可选择反射/透射层75所透射出的G和B光束。当没有电压施加到第二可选择反射/透射层76上但是有电压施加到第一和第三可选择反射/透射层75和77上时，第一可选择反射/透射层75透射所有的R、G和B光束，第二可选择反射/透射层76折射和反射由第一可选择反射/透射层75所透射出的R、G和B光束中的G光束，并且透射其它彩色光束，而第三可选择反射/透射层77透射入射的R和B光束。当没有电压施加到第三可选择反射/透射层77上但是有电压施加到第一和第二可选择反射/透射层75和76上时，第一和第二可选择反射/透射层75和76透射所有的R、G和B光束，而第三可选择反射/透射层77折射和反射通过第一和第二可选择反射/透射层75和76入射的R、G和B光束中的B光束，并且透射其它彩色光束。
这里，在有选择地折射和反射入射光束的、第一到第三可选择反射/透射层75、76和77中的每一个的液晶层80处几乎没有损失光，因此第一到第三可选择反射/透射层75、76和77的液晶层相对于R、G和B光束具有几乎相同大小的折射率和反射率，从而具有相同量光。
相应地，具有上述结构的彩色光束分束元件70使用三个可切换的滤色器71、72和73来有选择地折射和反射R、G和B光束，而这三个滤色器71、72和73以不同的角度倾斜设置，因此在三个副帧(一个图像帧可以分成三个副帧)中的每一个周期，它可以在图像发生器90的不同部分上发射R、G和B光束并且在图像发生器90的相同部分上也可以发射R、G和B光束。因此，本发明的单面板彩色图像显示装置所得到的物理分辨率比在上面参照图1和2所描述的传统单面板彩色图像显示装置的高三倍，即，它所得到的物理分辨率与使用比色转盘(color wheel)的传统单面板彩色图像装置和传统三面板彩色图像显示装置的相同。
参照图3和7，图像发生器90包括：第一微透镜阵91，它使由彩色光束分束元件70入射来的彩色光束聚光；及显示装置，它使用通过第一微透镜阵91的入射彩色光束来产生彩色图像。
第一微透镜阵91是多个圆柱形透镜的水平布置，而这些圆柱形透镜形成了组合微透镜91a。第一微透镜阵91使彩色光束例如R、G和B光束以条纹形聚光在显示装置的信号电极上，而这些光束以不同的角度入射。
在第一微透镜阵91中，组合微透镜91a与显示装置的三个像素列(pixel column)相对应。换句话说，每个微透镜91a使以不同角度入射的彩色光束独自发射成三个像素列即三个信号电极97a、97b和97c。
在本发明的第一实施例中，使该显示装置实现与透射液晶显示装置93一样。液晶显示装置93具有这样的结构：在该结构中，液晶层96夹在两个透射玻璃基体94之间。邻近透射玻璃基体94的液晶层96的表面(光入射在该表面上)涂有透明电极95。信号电极97a、97b和97c以矩阵模式形成于邻近透明玻璃基体94的液晶层96的表面上，而光从该液晶层发射出来。三个信号电极97a、97b和97c构成了组合微透镜91a的一组。信号电极97a、97b和97c最好与透明电极95一样是透明的电极。
这里，信号电极97a、97b和97c可以是薄膜晶体管(TFT)，而驱动电压通过这些电极施加到透射液晶显示装置93上。
优选的是，物镜98设置在图像发生器90和投影透镜元件99之间，从而使来自图像发生器90的入射光聚光，并且使聚光过的光透射到投影透镜元件99中。
投影透镜元件99使图像发生器90所产生的彩色图像放大，并且使该彩色图像投影到屏幕(未示出)上。
在下文中，描述具有本发明第一实施例的上述结构的单面板彩色图像显示装置在下面情况下的工作过程：彩色光束分束元件70使从光元件50入射来白光束分束成三基色光束即R、G和B光束，而相应的图像发生器90使用该R、G和B光束来产生彩色图像。
从光源51发射出来的白光通过光混合元件即一排蝇眼透镜53a和53b而聚焦成均匀的正方形光束。该均匀的正方形光束通过偏振转换器55而被转变成单一的线性偏振光束。聚光透镜59使线性偏振的正方形光束准直，并且入射在彩色光束分束元件70上，而该元件70包括多个可切换的滤色器71、72和73，而这些滤色器布置成扇形。
入射在彩色光束分束元件70上的白光束分束成三基色光束即R、G和B光束。在每个1/3的图像帧周期，彩色光束分束元件70的每个可切换滤色器71、72和73可以有选择地反射R、G和R光束。由于每个可切换的滤色器71、72和73相对于它邻近的滤色器成一角度θ设置，例如当可切换的滤色器71可选择地反射R光束时，可切换的滤色器72可选择地反射G光束，并且可切换的滤色器73可选择地反射B光束，该R光束相对于G光束具有-θ差值的反射角，而该B光束相对于G光束具有+θ差值的反射角。如上所述，R、G和B光束相对于邻近光束以θ角入射在第一微透镜阵91上，因此它们可以通过微透镜91a来分离，并又可以聚光在不同的部分上即不同的信号电极97a、97b和97c。当微透镜91a的焦距是fm时，R、G和B光束的主光线之间的距离或者像素间距“p”可以表示为p＝fm×tanθ。
其结果是，在与组合微透镜91a相对应的三个信号电极97a、97b和97c中，由可切换的滤色器71所反射的彩色光束聚光在信号电极97a上，由可切换的滤色器72所反射的彩色光束聚光在信号电极97b上，及由可切换的滤色器73所反射的彩色光束聚光在信号电极97c上，因此以条纹模式使彩色光束聚光。
如表1所示，当电信号施加到可切换的滤色器71、72和73上、以致在三个图像副帧(这三个图像副帧是由一个图像帧分成的)的每一个周期可切换的滤色器71、72和73可以有选择地反射三基色光束时，并且当与各自聚光在信号电极97a、97b和97c上的彩色光束相对应的彩色图像信号施加到相应的信号电极97a、97b和97c上时，以1/3的图像帧的间隔在液晶显示装置93的相同像素上又可以形成不同的彩色图像。其结果是，在一个图像帧周期，三个彩色图像以相同的像素顺序形成。
表1
图像显示时间 可切换滤色器  信号电极
1/3的图像帧 71:R72:G73:B  97a:R97b:G97c:B
1/3的图像帧 71:B72:R73:G  97a:B97b:R97c:G
1/3的图像帧 71:G72:B73:R  97a:G97b:B97c:R
在表1中，标号71到73表示可切换的滤色器，标号97a、97b和97c表示信号电极，及R、G和B表示各自由可切换的滤色器71、72和73所反射来的红、绿和蓝光，并且表示各自施加到信号电极97a、97b和97c上的红、绿和蓝图像信号。
如上所述，根据矩阵方法，当像素排通过液晶显示装置93的透明电极95时，与聚光在信号电极97a、97b和97c上的彩色光束相对应的彩色图像信号在图像帧的1/3周期各自装载在信号电极97a、97b和97c上。通过下面方法所形成的彩色图像借助于投影透镜元件99而放大和投影在屏幕上：把彩色图像信号施加到液晶显示装置93上。
本发明第一实施例的单面板彩色图像显示装置把光源51所发射出的光转换成单一的线性偏振光束、使单一的线性偏振光束分束成多个彩色光束及使用彩色光束来形成彩色图像，因此可以实现与传统三面板彩色图像显示装置相同的光效率。
图8是本发明第二实施例的单面板彩色图像显示装置的示意图。图9示出了图8的图像发生器100的实施例，而图10示出了图8的图像发生器100的另一个实施例。在图3和8中，相同标号表示具有相同结构和功能的相同零件。
第二实施例的单面板彩色图像显示装置的特征在于：反射液晶显示装置110，它提供来作为显示装置；及偏振分束器130，它设置在彩色光束分束元件70和第一微透镜阵91之间，从而根据偏振借助于透射或者反射入射光来分束入射光路。
反射液晶显示装置110包括一对基体111和119，在该对基体之间夹有液晶层115。优选的是，基体119是硅基体，而光入射于其上的基体111是透明的。优选的是，信号电极117a、117b和117c借助于优选的反射镜涂膜而形成于面对液晶层115的、基体119的表面上。透明电极113形成于面对液晶层115的、透明基体111的表面上。这里，与第一实施例中的信号电极97a、97b和97c相同，三个信号电极117a、117b和117c构成了组合微透镜91a的组，因此R、G和B图像信号可以交替地输入。
当硅基体用作信号电极117a、117b和117c形成于其中的基体119时，如公知的一样，允许快速访问的电路装置如CMOS装置或者PMOS装置可以通过“硅衬底芯片”方法来形成，因此与通常方法相比访问得更快。
同时，在这些彩色光束(这些光束借助于第一微透镜阵91来分开并且入射在反射液晶显示装置110上)中，与信号电极117a和117c相对应的彩色光束各自以θ入射角聚光在信号电极117a和117c上，因此彩色光束根据折射定律以θ角进行反射。相应地，为了防止像素的图像信息混合，因此最好在反射液晶显示装置110和第一微透镜阵91之间设置微棱镜阵150，如图9所示一样，或者设置第二微透镜阵160，如图10所示一样。微棱镜阵150或者第二微透镜阵160可以使所有的入射彩色光束垂直地入射在信号电极117a、117b和117c的镜面上，因此液晶显示装置110所反射的彩色光束可以通过第一微透镜阵91的微透镜91a，该第一微透镜阵91与彩色光束入射在反射液晶显示装置110上时的一样，因此防止了像素的图像信息被混合。
在第二实施例的单面板彩色图像显示装置中，当由彩色光束分束元件70所发射出的彩色光束从偏振分束器130中被反射并且入射在图像发生器90上时，入射在反射液晶显示装置110上的光束偏振在光束反射时旋转90度，因此通过了偏振分束器130。因此，借助于投影透镜元件99使反射液晶显示装置110所得到的彩色图像放大并投影到屏幕上。
已经描述了包括液晶显示装置的本发明彩色图像显示装置，但是本发明不局限于上面的描述。
如上所述，本发明的单面板彩色图像显示装置包括多个可切换的滤色器，这些滤色器可以有选择地透射和/或反射多个彩色光束，并且该单面板彩色图像显示装置具有这样的结构：在该结构中，多个彩色光束又发射在显示装置的相同像素上，因此在单个图像帧周期在组合像素中可以得到理想的彩色。其结果是，本发明的单面板彩色图像显示装置所具有的物理分辨率与使用彩色转盘的传统投影型单面板图像显示装置的相同，并且本发明的单面板彩色图像显示装置所具有的光效率和分辨率与使用三个显示装置的传统三面板彩色图像显示装置的基本相同。

Claims (14)

1.一种单面板彩色图像显示装置，该显示装置包括：
光元件，它发射白光；
彩色光束分束元件，它包括多个可切换的滤色器，这些滤色器可选择地透射和/或反射多个彩色光束，该彩色光束分束元件使从光元件入射来的白光分束成多个彩色光束并且反射它们；每个可切换的滤色器包括多个电动切换的可选择反射/透射层，这些层与通过分束所产生的彩色光束一样多；
图像发生器，它使用该多个来自彩色光束分束元件的彩色光束来产生多个彩色图像；及
投影透镜元件，它使该多个由图像发生器所产生的彩色图像投影到屏幕上，其中每个可选择反射/透射层包括：
液晶层，该液晶层至少一侧朝向透明基体，该液晶层包括：高分子链的液晶滴，这些液晶滴以预定间隔进行布置，并且液晶溶液充满液晶滴之间的间隙，该液晶层根据液晶滴的折射率和液晶溶液的折射率之间的差值而有选择地反射预定的彩色光束，而这种差值通过电信号来进行调整；及
透明电极，它形成于基体上，从而使电场施加到液晶层上。
2.如权利要求1所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于：彩色光束分束元件包括多个可切换的滤色器，这些滤色器与通过分束所产生的彩色光束一样多。
3.如权利要求2所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于：在每个副帧周期，可切换的滤色器根据电信号交替地选择和反射多个彩色光束，该副帧是与通过分束所产生的彩色光束一样多的多个副帧中的一个。
4.如权利要求1所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于：在每个副帧周期，可切换的滤色器根据电信号交替地选择和反射多个彩色光束，该副帧是与通过分束所产生的彩色光束一样多的多个副帧中的一个。
5.如权利要求1至4任一所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于：多个可切换的滤色器设置成相互成一预定角度。
6.如权利要求1所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于，光元件包括：
光源，它发射白光；
发光透镜，它把光源所发射出的光转换成平行光；及
偏振转换器，它把光源所发出的光转化成单一的线性偏振光束。
7.如权利要求6所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于：发光透镜包括蝇眼透镜阵，该蝇眼透镜阵把光源入射来的光转变成均匀的光束。
8.如权利要求6所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于偏振转换器包括：
偏振分束器，它根据入射光的线性偏振而有选择地透射和反射入射光；
反射器，它沿着这样的方向反射由偏振分束器所反射出的光，该方向平行于偏振分束器所透射的光；及
半波板，它设置在偏振分束器所透射的光或者是由反射器所反射的光的光路上。
9.如权利要求6至8任一所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于：光源是灯型光源，该光源具有抛物线型反射器。
10.如权利要求1至4任一所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于：该图像发生器包括：
第一微透镜阵，它使从彩色光束分束元件入射来的彩色光束聚光；及
显示装置，它从入射的彩色光束中产生彩色图像，该彩色光束通过一第一微透镜阵。
11.如权利要求10所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于：显示装置是透射液晶显示装置。
12.如权利要求10所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于：显示装置可以是反射液晶显示装置，并且还包括偏振分束器，该分束器位于彩色光束分束元件和第一微透镜阵之间，从而根据偏振来透射或者反射入射光。
13.如权利要求12所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于，还包括位于显示装置和第一微透镜阵之间的微棱镜阵或者第二微透镜阵，因此从显示装置中所反射出来的光通过与反射光入射时相同的第一微透镜阵的微透镜。
14.如权利要求12所述的单面板彩色图像显示装置，其特征在于：反射式液晶显示装置包括一对基体，液晶层夹在该对基体之间，与透明基体相对的基体是硅基体，而光入射在该透明基体上。
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