CN1224177A - 使用反射偏振器的液晶色盘 - Google Patents

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Abstract

包括线性偏振器的色盘能够被用在投影显示装置。反射线性偏振器被用于反射将被现有技术中色盘吸收的光。反射线性偏振器的应用能够解决现有技术系统的过热和破坏的问题,并且使用连续色操作的投影显示系统能够被建立并可靠操作。

Description

使用反射偏振器的液晶色盘
本发明涉及使用液晶(LC)活性元件的改进的色盘，更具体地说涉及使用反射偏振器的色盘
普通投影显示器已经使用不同的系统用于提供红、蓝和绿的每一种颜色。在很多改型中，分离的CRT被使用。在其它改型中，分离的可透射液晶面板被使用。在任何一种情况下，都需要三个单独的系统，这就大大地增加了投影显示器的成本。近来，通过得克萨斯仪器公司(Texas Instruments)的研究已经有了使用液晶面板和DMD，通过使用单一装置取代三个单独装置，缩减成本。这一从空间到连续操作的基本变化导致整个投影显示器的成本减少。但是，产生了涉及改进连续色场的问题。白光被连续地从发光装置提供到成象装置(imager device)，作为红、绿和蓝光。一些形式的色轮或色盘被用于此目的。理论上色轮包含三个可透射部分，即，红、绿和蓝。当该轮旋转时，光的每一种颜色在一定的时间通过轮中的滤光片。
但是，由于需要物理尺寸向每一连续颜色提供一个合理的时间，在很多情况下，色轮不是一个优选的解决方案。由于基于液晶的色盘一般较小，它们将被优选使用。然而在它们的操作中，液晶色盘使用吸收性偏振器。通常，LC色盘通过LC使用与旋转结合的光的不同颜色的一些形式的偏振。旋转光被各种偏振器吸收。光能量必须被偏振器吸收以提供理想的效果。这在彩色照相机的最初使用中被接收，但是对用于投影显示器的高能发光装置称为一个难题。为了使屏幕获得足够的光，在投影机前面或后面，必须从发光装置提供非常大量的光。系统中接近99％的各种损耗，使光水平缩减到最终投射水平。结果，位于光路中相对较早的色盘处的光水平很高。因此，将要求可吸收偏振器吸收大量的光，大大多于它们所能合理承受的量。由于异常的热效应，色盘将会在短期内损坏或破坏，或者在长时间内性能降低。因此对于色轮，LC色盘不是一个合理的选择。设计者没有为单一成象装置、连续投影显示系统提供一个好的解决方案。
本发明涉及在基于LC的色盘中提供一个反射偏振器，代替可吸收偏振器。通过使用反射偏振器，被过滤的光没有被吸收，而是被反射。因此，被系统吸收的总能量大大减少，从而色盘能够被用在投影装置中。此外，如果用在该系统中的发光装置适于利用反射光，整个系统效率被提高。
一方面，本发明装置特征在于包括一个色盘。该色盘包括一个适于通过一个偏振的光和其它偏振的反射光的反射偏振器。
通过阅读下面的详细描述和参考附图，本发明的其它目的和优越性将变得清楚，在附图中：
图1是使用连续彩色成象引擎的前投影器的示图；
图2是使用连续彩色成象引擎的后投影系统的示图；
图3是使用连续彩色成象引擎的超折叠(extra-folded)后投影系统的示图；
图4是图3的系统的部分光路的详细示图；
图5是图3的系统的发光装置和引擎的详细示图；
图6-16是根据本发明的各种选择实施例的各种色盘和和示图，它们将被用在图1、2和3所示的投影器和投影系统中；和
图17A、17B和17C根据本发明的实施例的双色盘的示图。
由于本发明可以有各种改型和替换形式，其特定实施例已经通过附图中的例子被示出并在这里被详细描述。然而，应当理解，这里对特定实施例的描述并非把本发明限定到公开的特殊形式，相反，本发明覆盖落入所附权利要求规定的本发明的精神和保护范围内的所有改型、等同物以及替换物。
下面描述本发明的图示实施例。为了清楚起见，并非所有实际应用的特征都在说明书中被描述。当然可以理解，在任何这种实际实施例的研究中，必须进行许多具体实施决定以实现研究者的具体目标，如依照与系统有关和与商务有关的约束，它将从一个实施变化到另一个。此外，可以理解即使这样一个研究成果可能很复杂和费时，对于受益于本公开的本领域内的普通技术人员来说，它仍然是一个例行任务。
根据本发明的实施例，色盘能够被用于投影系统中，无论时间长短，都不会出现色盘的损坏、破坏或功能衰退。
图1示出了连续前投影系统。发光装置100向色盘102提供白光101。色盘102把白光101转换成连续的红、绿和蓝光103，这些光被提供到一个透射成象引擎104。成象引擎104与色盘102一致地操作，提供适当的结合，以形成一个三色映象105。然后映象105从透射成象引擎104经过到前投影屏幕106，在那里被反射到观察者107。
类似地，图2示出了一个简单的后投影系统。除了映象105从透射成象引擎104经过到反射镜108，在那里被反射到后投影屏幕109，穿过后投影屏幕109到达观察者107，发光装置100、色盘102和透射成象引擎104类似于图1。
图3和4示出了一个后投影视频系统150，包括一个反射线性偏振器151和一个消色差延时器152，它们允许投影映象153中的光在一种情况下从显示屏154反射，在另一种情况下穿过显示屏154。它允许附加的“光折叠”。这种光折叠使视频系统150非常浅(即，脚印L＇)，还投射一个大映象，如1995年12月29日申请的U.S.专利申请08/581108和1996年12月17日申请的U.S.专利申请08/767967，都取名“投影映象”，它们的整篇文章在这里被用作参考。优选的是，反射线性偏振器151由双亮度增强膜(DBEF)制成，也被称为多层光学膜(MOF)，其商品来自明尼苏达州矿业及制造公司。要使视频系统150正常工作，成象引擎156必须产生偏振光。其它类型视频系统在成象形式中使用偏振。
图5是图3中系统的发光装置157和成象引擎156的一个顶视图。发光装置157形成部分成象引擎156。发光装置157发出的光穿过准直和均匀透镜系统158到达色盘159，该光最好实质上为单一偏振。从色盘159输出的偏振光照射在反射线性偏振器160上，反射线性偏振器160优选由DBEF(或MOF)形成。适当偏振的光被反射到单反射/偏振LCD161。然后反射/偏振LCD161在与色盘159同步中的适当周期内接收红、绿和蓝数据。LCD161是“ON”象素的四分之一波延时器，从而到达并从ON象素反射的光在返回路径上具有旋转90°的偏振(即，双通路)以穿过反射线性偏振器160。这在图5中被示意性示出。“OFF”象素中(即到达)的光基于从反射/偏振LCD161的反射没有被旋转，并被反射线性偏振器160反射。因此，映象被从LCD161提供，穿过反射线性偏振器160到达成象镜片162，然后到达系统的其余部分。1996年12月17日申请的，题目为“映象投影系统引擎组件”的U.S.专利申请08/730818对成象引擎156有更详细的描述，其全文在这里被引用作为参考。
注意，色盘包括至少一个线性偏振器，一般作为第一元件，在某些情况下可能包括附加线性偏振器。现有技术色盘包括吸收性偏振器，它吸收任何不合适的偏振光。这在低功率应用中是足够的，但是在高功率应用中不能被接收。因此，根据本发明的实施例，上述投影系统包括色盘，该色盘装有一个反射线性偏振器或偏振器，如DBEF(或MOF)。反射线性偏振器或偏振器被使用，代替可吸收线性偏振器或偏振器。在用于光的最后清除(clean-up)的反射线性偏振器之后，一个简单的可吸收线性偏振器被提供用于实现更好的性能。反射线性偏振器和可吸收偏振器的这种结合能够在色盘中被用作入射偏振器，作为任何出口偏振器，并位于之间偏振器位置。现在解释各实施例的详细图示。
图6、7和8基于US专利5132826公开的色盘，该专利是1992年7月21日公开的，题目为“铁电性液晶可调谐滤光片及颜色的产生”，这里引用其全文作为参考。此专利对基本色盘或滤光片操作进行了详细描述。根据本发明的实施例，反射线性偏振器，最好与一个清除(clean-up)可吸收线性偏振器结合，被使用，替代中密度可吸收线性偏振器。
图6示出了铁电性液晶(FLC)的一个单一段，例如，近晶离散可调谐Lyot-型滤光片或色盘200。通过电子旋转FLC波板(waveplate)的晶轴[α(V)]，该阶段的净延迟能够被调制。入射202和出射203反射线性偏振器确定的一个滤光片段201包括一个固定双折射元件204和FLC单元205。光沿图6中的直角坐标系统的Z轴传播。双折射元件204和FLC单元205的表面垂直于Z轴，同时偏振器透射的光的电矢量沿Y轴。波板205的光轴在垂直于Z轴的平面内。为了描述普通固定频率双折射Lyot-型滤光片的操作，初步假定FLC205的光轴沿Y轴定向，无延迟透射场(非转换状态)。对于固定双折射元件204绕Z轴旋转45°的情况(转换状态)，入射线性偏振光被分成两个相等的振幅本征波，它们以不同的相位速率穿过双折射元件204。由于穿过双折射元件204，在两个波之间产生一个延迟。两波在出射反射线性偏振器203(在此情况下平行于入射反射线性偏振器202)干扰，使得只有相位中的波长实现均匀透射。
多阶滤光片的透射是单个滤光片阶的强度透射率的产物。在一个普通的Lyot-滤光片中，每个双折射元件204的厚度总是先前阶的两倍。每一个后续阶显示出的透射光谱具有先前阶的半光谱周期，并因此为下一阶提供间歇(blocking)。
图7示出了一个FLC的操作，例如，一个近晶A*(FLC)，连续调谐滤光片(LCTF)300。光的传播方向沿Z轴，双折射板301和FLC302的面垂直于Z轴，反射线性偏振器303、304沿X轴取向。由于双折射元件301被关于X轴旋转45°，输入被分成两个相等的振幅波，它们以不同的相位速率穿过材料。由于穿过双折射元件301，两波被彼此相对延迟。
通常，离开双折射元件301的宽带光的偏振是椭圆形的，场分量平行和垂直于输入偏振的方向。离开双折射元件301的场入射在消色差四分之一波片305上，它作为一个椭圆率分析仪。消色差四分之一波片给出一个π/2的延迟，与波长无关，使正交场分量同相位。因此，消色差四分之一波片305把椭圆偏振转换成依据波长取向的线性偏振。由于两个分量同相位，表示在一个角度取向的线性偏振。通过把可旋转出射反射线性偏振器304简单地接在消色差四分之一波片305(FLC302之后)之后，完成调谐，选择所要的波长。
包括近晶C*FLC波片的一个三阶、可离散地调谐的Lyot-型滤光片400在图8中被示出。该装置包括四个反射线性偏振器(P1-P4)401、402、403和404，七个FLC波片(LC1-LC7)405、406、407、408、409、410和411，以及三个双折射元件(B1-B3)412、413和414。四个反射线性偏振器401、402、403和404都平行。三个固定双折射元件405、406和407，每一阶中一个，分别延迟的设计波长光一个波长、两个波长和四个波长。在滤光片400的非转换状态，滤光片400的一阶中的每一个FLC光轴平行于进入该阶的光的偏振平面。非转换状态中滤光片400的透射光谱取决于双折射元件412、413、414的合成延迟。通过电压阶跃的应用，滤光片400的FLC能够被在非转换状态和转换状态之间同步地转换(其中单元光轴相对于进入该阶的偏振为45°)。
反射线性偏振器的反射特性，优选地在第一反射线性偏振器(例如202、303、401)，意思是错误的偏振光没有被吸收，而是被反射。如果发光装置能够吸收反射的能量，如1996年11月12日申请的题目为“用于产生一束偏振光的高效发光装置”的U.S.专利08/747190中公开的发光系统中，其全文在这里被引用作为参考，在该系统中反射的能量能够被重新利用。否则能量能够被比色盘更适于该任务的其它元件吸收。在该实施例中将不需要清除(clean-up)可吸收偏振器；但是，因为优选的反射线性偏振材料DBEF或(MOF)可能不是一个完美的偏振器，最好包括清除(clean-up)偏振器以改进结果。因为穿过DBEF(或MOF)的偏移-偏振光的量小，清除(clean-up)偏振器将实际吸收非常少的光。因此，清除(clean-up)偏振器实质上不具有现有技术的问题。
根据本发明的实施例，第一偏振器之后色盘中的任何可吸收线性偏振器能够被替换(例如偏振器203、304、404)，但是不要求被替换。多数反射在第一偏振器(例如202、303、401)进行，因此后面偏振器是作用减小。但是，通过替换，特别是任何现有的出射可吸收线性偏振器(如线性偏振器203、304、404)，获得特定的附加优越性。后面阶替换物将不正确地反射偏振光，向后穿过色盘的前面阶。由于插入损耗，反射光将被色盘中这些各种其它阶吸收。通过在很多元件上扩散吸收而不是把它限定到少数元件，色盘的热平衡将因此被改进。
图9和10是基于1993年9月7日公开的题目为“手性近晶液晶偏振干扰滤光片”，这里引用其全文作为参考。此专利为基本色盘或滤光片操作提供了一个详细的描述。在图9和10中，在色盘500和600中，根据本发明的实施例，现有技术的可吸收线性偏振器被反射线性偏振器替换。如上所讨论，色盘500和600优选地包括一个清除(clean-up)可吸收线性偏振器。
图9示出了一个单一阶FLC，一个手性近晶液晶(CSLC)，例如，一个手性近晶A*FLC，包含两个FLC半波片的连续可调谐滤光片或色盘500，为了增加调谐范围，其光轴在相反的方向可旋转。通过电子地旋转FLC半波片的光轴，该装置被调谐到一个理想的波长。光的传播方向沿Z轴。双折射元件501和CSLC502和503的面垂直于Z轴，反射线性偏振器504和505沿X轴取向。由于固定双折射元件501的光轴相对于X轴成45°取向。输入被分成两个相等的振幅波，它们以不同的相位速率穿过该材料。这两个波在出射双折射元件501时具有一个相位延迟。
通常，离开双折射元件501的宽带光的偏振为椭圆形，场分量平行和和垂直于输入偏振的方向。离开双折射元件501的场入射到消色差四分之一波片506上，消色差四分之一波片506用作一个椭圆分析仪。该元件给出一个π/2的延迟，与波长无关，使正交场分量同相位。因此，消色差四分之一波片506把椭圆偏振转换成依据波长取向的线性偏振。由于两个分量同相位，表示在一个角度取向的线性偏振场。通过把可旋转出射反射线性偏振器505简单地接在消色差四分之一波片506(即，CSLC502、503之后)之后，完成调谐，可选择理想波长。FLC单元502、503阶联在滤光片500中，增加最大倾斜角并扩展调谐带宽。
图10示出了色盘600，它是一个两阶多波长间歇(blocking)滤光片，包括快速切换表面稳定的FLC(SSFLC)单元(FLC1-5)601、602、603、604和605。反射线性偏振器FLC(P1-P3)606、607和608确定阶609和610。两个FLC单元601和602在由相交反射线性偏振器606和607界定的第一阶609中，FLC单元603、604和605在由平行反射线性偏振器607和608界定的第二阶610中。滤光片600被设计成选择地透射三个可视色彩(红、绿和蓝)，并适于快速色彩切换，以产生一个连续范围的可视色彩的一个视觉显示。
根据本发明的一个实施例，色盘600提供FLC单元色彩间歇(blocking)滤光片，它包括反射线性偏振器606、607、608。设计在滤光片600中的三个单独的两阶双折射滤光片通过电子方法可选择。五个FLC单元每一个具有一个选择的液晶厚度。在角度(α1-α2)处的FLC单元601-605上的箭头代表FLC单元的光轴相对于输入偏振器606的取向。这些角可以是0或π/4，取决于FLC单元601-605的切换状态。滤光片600的透射是单个阶的透射光谱的结果。多个独立可切换FLC单元能够产生多透射光谱。
图11是基于1997年4月8日公开的U.S.专利“液晶手性开关和和滤光片”，这里引用其全文作为参考。该专利对基本色盘或滤光片的操作作了详细描述。图11示出了一个色盘700，它是一个使用液晶手性开关的反射模式二-色滤光片，它具有一个被反射线性偏振器替代的可吸收偏振器，并且优选地包括一个清除(clean-up)可吸收线性偏振器，如上所述。
色盘700包括一个反射线性偏振器702构成的近晶液晶手性开关701，反射线性偏振器702与FLC四分之一波延迟器片703光耦合。在特定实施例中，可以使用光耦合到一个无源四分之一波延迟器(未示出)的一个FLC半波片。在其它实施例中，可以用复合延迟器代替有源和无源波片。
参考图11，相对于反射线性偏振器702的轴，FLC单元703的取向能够在π/4和-π/4之间被电光地切换。照射在具有平行于偏振器702的轴(即，平行于y轴)的偏振的反射线性偏振器702上的无偏振的光的分量被偏振器702透射。对于取向在π/4的FLC四分之一波片703，光偏振被转换成左旋圆形偏振。对于取向在-π/4的FLC四分之一波片703，输出光的偏振被转换成右旋圆形偏振。在色盘的特定实施例中，如上述U.S.专利5619355所述，手性开关701也能够被反向操作。在色盘700中，可以使用手性开关的任何实施例。
手性开关701对于偏振光或无偏振光是可行的。平行于反射线性偏振器702的偏振光的分量被透射并耦合到FLC703。沿偏振器702的轴偏振的光被全部透射(忽略在偏振器702的损耗)。但是，线性偏振光源，如激光器，能够被用来产生沿y轴取向的线性偏振的光。在此情况下，线性偏振装置可以用在光源中，并能够省略偏振器702。
手性开关701与对入射光的偏振手性敏感的装置一起使用，例如，在色盘700中。这些手性敏感装置可以是一个或多个胆甾相液晶环形偏振器(CCP)。CCP反射波长带宽内的光的一个手性，但透射反射带宽以外的光，以及相反手性的光。
参考图11，色盘700是一个2-色滤光片，它在透射中提供两个原色，在反射中提供这些原色的两个补色。紧接手性开关701的色盘700包括左旋CCP704、705和右旋CCP706、707。一个右旋和一个左旋CCP具有相同的反射带宽，其它两个具有不同的反射带宽。
图12-16是基于1994年9月13日公开的U.S.专利“通过铁电性液晶选色滤光片，用于帧-序列视频的快速切换滤光片”，这里引用其全文作为参考。该专利对基本色盘或滤光片的操作作了详细描述。
图12示出了多层宾主滤光片800的基本结构。三个SSFLC单元801、802和803沿参考轴804光学串联排列。每一个单元包括一个统一排成一行、45°倾斜角的近晶C*FLC。每一个液晶单元801、802和803取向成其排列方向平行于参考竖直方向。把面电极805、806的联接设备连接到电驱动装置807，电驱动装置807能够独立切换每一个SSFLC单元801、802、803。根据本发明的一个实施例，一个反射线性偏振器808临近SSFLC单元801、802、803的组成件的一端放置，其轴平行于参考竖直方向。其后接一个单色视频显示器809。滤光片800可以从另一端被照亮。每一个单元801、802、803中的液晶被搀杂一种或多种多色染料，它们一起选择地吸收一给定波长范围的光，该波长范围的光平行于染料分子的长轴偏振。对于垂直于此轴偏振的光，所有波长被透射。当施加一个电场时，宾染料分子使其自身的取向平行于液晶主分子并且能够与液晶主分子一起被转变90°。选择染料使得三个液晶单元分别能够透射红、绿和蓝光，或分别透射蓝绿色、红紫色和黄色光。在前一情况中，原色为添加色，并且只有一个液晶单元在一个给定的时间被切换到透射一种原色。在后一情况中，原色被减去，并且两个液晶单元必须被一起切换到一个生成的原色，该原色为添加色。在两种情况下，一个帧-序列视频系统将在添加原色的时序帧中产生一个任意颜色。
图13示出了三个SSFLC多色偏振器选色滤光片900。滤光片900使用两个SSFLC单元901、902和三个多色偏振器903、904、905以产生颜色，以及一个第三(可选择的)SSFLC单元906和反射线性偏振器907以保证所有输出颜色在相同平面中被偏振。反射线性偏振器907也用于大大增加输出颜色的纯正。滤光片900能够被分成三阶，后跟反射线性偏振器907，并能够与单色视频显示器908一起工作。每一阶包括原色多色偏振器(即，903、904或905)，后跟一个45°切换角SSFLC装置(即，901、902或906)，如图13所示。滤光片的颜色产生部分包括多色偏振器(蓝-绿)903和多色偏振器(红-绿)904，其间有两个SSFLC单元901、902。蓝-绿装置，例如，蓝和绿光被沿相同轴偏振，红光不偏振。第一SSFLC单元901临近蓝-绿偏振器903，第二SSFLC单元902临近红-绿偏振器904，第三蓝-红多色偏振器905位于第一和第二单元901和902之间。末端多色偏振器903和904的轴平行于参考竖直方向取向，同时中间多色偏振器905的轴在直角方向。这些SSFLC装置的取向为它们的光轴方向之一平行于参考竖直方向，到其它光轴方向的切换方向是任意的。当两个SSFLC单元901、902都在垂直状态时，滤光片900透射水平偏振的蓝光。当第一SSFLC单元901竖直，同时第二单元902被切换到它的其他光轴状态时，滤光片900透射竖直偏振的红光。当两个SSFLC单元901、902都被切换到它们的非竖直状态时，滤光片900透射实质上所有颜色的竖直偏振的光。
以与前两个相同的方式取向的选择的第三SSFLC单元906能够被临近多色偏振器904放置，后接(非彩色)反射线性偏振器907，反射线性偏振器907的轴也平行于参考竖直方向取向。对于绿和红滤光片状态，第三SSFLC单元906为左竖直，但是对于蓝-透射滤光片状态，被切换到它的其他状态。增加第三SSFLC单元906，使得滤光片900具有其所有原色状态，这些原色状态具有相同的输出偏振。这是有利的，例如，如果滤光片900被用在与对偏振敏感的液晶显示器的结合中。通过染色的偏振器的最实用的方式，非彩色反射线性偏振器还改进了滤光片900的整个色彩饱和度。显然，在不脱离本发明的前提下，每一个多色偏振器903、904、905的滤光片900中的位置能够被重新排列，同时对每一个原色对应不同的切换结合方式。
根据本发明的实施例，图14、15和16分别示出了一个具有双折射元件的1-阶滤光片、一个无双折射元件的1-阶滤光片和一个2-阶滤光片。它们分别是选色干扰滤光片1000、1100和1200。在图14中，1-阶滤光片1000包括一个双折射元件1001，两个SSFLC装置1002、1003，两个反射线性偏振器1004、1005，一组可选择的一个或多个染色的滤光片1006，一个可选择散光器(未图示)，和一个反射表面(未图示)。双折射元件1001位于两个SSFLC装置1002、1003之间，所有的三个元件一起位于平行的反射线性偏振器1004、1005之间。反射线性偏振器1004、1005的取向平行于参考竖直方向，并且双折射元件1001的光轴与此方向成45°角。SSFLC装置1002、1003包括一个45°切换角FLC，并且取向成它们的光轴可以平行于双折射元件1001的光轴或平行于反射线性偏振器1004、1005的轴被切换。图15示出了1-阶滤光片1100，图15是图14所示1-阶滤光片1000的特殊情况。1-阶滤光片1100恰如对滤光片1000所描述的那样构成，无双折射元件的情况除外，如元件1001。
参考图14和15，如果输入光包括有害的紫光波长，由总是阻止紫光透射的无源滤光片完成除去紫光。这样的滤光片412能够放置在反射线性偏振器1005之前的选色滤光片系统1000、1100的路径中的任何地方，包括在入口处，如图14和15所示。在上述U.S.专利5347378中有对滤光片1000和1100的操作的更详细的描述。
图16中所示的2-阶滤光片包括两个双折射元件1201、1202，两个SSFLC装置1203、1204，三个反射线性偏振器1205、1206、1207，和一个可选择散光器元件(未图示)。对于特定实施例，还包括一个染色的滤光片系统1208(在图16中示出)，如参考1-阶滤光片1000、1100所进行的描述，和/或一个反射表面。在2-阶滤光片1200的每一阶1211、1212中，双折射元件1201、1202被临近SSFLC装置1203、1204放置(次序不重要)，两个元件(即一个双折射元件和一个SSFLC元件)一起被放置在反射线性偏振器之间(即，分别在偏振器1205、1206之间和偏振器1206、1207之间)。第一阶1211的第二偏振器1206也用作第二阶1212的第一偏振器。反射线性偏振器1205、1206、1207为它们的轴取向平行于参考竖直方向，并且每一个双折射元件1201、1202的光轴与该方向成45°取向。每一个SSFLC装置1203、1204包括一个45°切换角FLC，并两种方式取向：第一种方式允许该装置的光轴在偏振器(1205、1206、1207)轴方向和平行于双折射元件1201、1202的光轴的方向之间切换；第二种方式允许相同光轴在偏振器(1205、1206、1207)轴方向和垂直于双折射元件1201、1202的光轴的方向之间切换。由于2-阶滤光片1200被正使用，这两种几何形状中的一种被使用，获得三种原色。
二-阶滤光片1200的实施例能以反射或透射模式运行。对反射模式的操作，反射表面位于临近反射线性偏振器(即，临近1205或1207的二-阶滤光片1200的一端，而相对一端成为滤光片1200的入口和出口，且散光器元件可处于该端。一些实施例可采用一个或多个有色玻璃滤光片1208以改善颜色饱和，而其它则不采用。
图17A、17B和17C分别表示色盘1300,1400和1500。色盘1300,1400,1500为线性偏振器的两色盘的其它改型。根据本发明的实施例，线性偏振器为反射线性偏振器，最好配有清除(clear-up)吸收线性偏振器。图17A和17B分别表示包括反射线性偏振器1302和1402的色盘1300和1400。图17C表示包括反射线性偏振器1502和1504的色盘1500。色盘1500中的液晶元件LC1 1506和LC21508提供偏振的可控旋转以便色盘1500操作。在这些实施例中，最好所有红光偏振经过所有偏振器1304,1306(图17A),1404(图17B)和1510及1512(图17C)。而不经过线性偏振器，并使绿和蓝光切换。不同特定的偏振器1304,1306,1404,1510和1512的详细运行在它们各自的图17A,17B和17C的图表符号已得到说明。
如这里所述，根据本发明的实施例，包括反射线性偏振器的色盘可用于投影显示系统。反射线性偏振器用于反射会被现有技术色盘吸收的光。因此，过热和损坏问题得到解决并能建立使用连续色操作的投影显示系统并可靠操作。
上面公开的特定实施例只是作为说明，显而易见对于本领域技术人员来说本发明可作不同但等效的改进和实施。并非限定其结构和设计的细节，而其限定为下面权利要求。显然，上面公开的特定实施例可作改进和变形，但都在本发明的精神范围内。因此这里要保护的范围为下面的权利要求。

Claims (51)

1．一种装置，包括：
一个包括反射偏振器的色盘，该反射偏振器适于通过一个偏振的光而反射其他偏振的光。
2．根据权利要求1的装置，其中反射偏振器包括一个反射性偏振器。
3．根据权利要求1的装置，其中色盘进一步包括一个有源延迟器，根据不同的操作状态，该延迟器适于被调整到不同的操作状态以延迟该偏振的光。
4．根据权利要求1的装置，其中色盘进一步包括一个清除(clean-up)偏振器。
5．根据权利要求1的装置，其中反射线性偏振器包括可一个入射偏振器，并且色盘进一步包括一个出射反射偏振器。
6．根据权利要求5的装置，其中，出射反射偏振器包括一个(clean-up)偏振器。
7．根据权利要求1的装置，其中反射线性偏振器包括多层光膜。
8. 根据权利要求1的装置，其中色盘包括多个适于延迟穿过色盘的光的反射偏振器。
9．根据权利要求1的装置，其中反射偏振器包括一个实质上不吸收的反射偏振器。
10．根据权利要求1的装置，其中色盘适于从一个光源接收光，反射偏振器包括一个适于把其他偏振的光反射回到光源而被光源再利用的反射偏振器。
11．根据权利要求1的装置，其中反射偏振器包括一个适于反射穿过色盘的光以分配热能的反射偏振器。
12．根据权利要求1的装置，其中反射偏振器包括一个适于把其他偏振的光反射回穿过色盘的反射偏振器。
13．根据权利要求1的装置，其中色盘被包括在可调谐滤光片中。
14．根据权利要求1的装置，其中该色盘进一步包括一些阶，这些阶包括一个反射偏振器阶。
15．根据权利要求1的装置，其中色盘进一步包括一个场连续彩色显示系统的部分。
16．一个色盘，包括：
一个适于通过一个偏振的光而反射其他偏振的光的反射偏振器；和
一个可在不同操作状态下操作的有源延迟器，用于根据不同操作状态延迟该偏振的光。
17．根据权利要求16的色盘，其中该色盘进一步包括一个无源延迟器，该无源延迟器适于给予该偏振的光和被有源延迟器延迟的光中的一种光一个固定延迟。
18．根据权利要求17的色盘，其中无源延迟器包括一个双折射元件。
19．根据权利要求16的色盘，其中反射线性偏振器包括一个反射线性偏振器。
20．根据权利要求16的色盘，其中反射线性偏振器包括多层光膜。
21．根据权利要求16的色盘，其中有源延迟器包括铁电液晶。
22．根据权利要求16的色盘，其中有源延迟器的不同的操作状态包括离散操作状态。
23．根据权利要求16的色盘，其中有源延迟器的不同的操作状态包括连续操作状态。
24．根据权利要求16的色盘，其中该色盘适于从一个光源接收光，反射偏振器适于把其他偏振的光反射回到光源以再利用。
25．根据权利要求16的色盘，其中反射偏振器包括一个非吸收偏振器。
26．根据权利要求16的色盘，其中反射偏振器包括一个实质上非吸收的偏振器。
27．根据权利要求16的色盘，进一步包括一个适于与反射偏振器一起工作的清除(clean-up)偏振器。
28．根据权利要求27的色盘，其中清除(clean-up)偏振器包括一个可吸收线性偏振器。
29．根据权利要求16的色盘，进一步包括一些阶，其中每一阶由多个反射偏振器确定，并且每一个阶包括多个有源延迟器。
30．根据权利要求16的色盘，其中反射偏振器和有源延迟器包括部分场连续彩色显示系统。
31．一种投影系统，包括：
一个图象引擎，包括
一个色盘，
一个放置在色盘中的反射偏振器；和
一个适于向色盘提供光的光源；
适于接收来自成象引擎的成象光的折叠镜片；和
一个适于接收来自折叠镜片的成象光的屏幕。
32．根据权利要求31的投影系统，其中反射偏振器包括多层光膜。
33．一种投影系统，包括：
一个光源；
一个适于从光源接收光的色盘；
一个适于使一个偏振的光穿过色盘并反射其他偏振的光的反射偏振器；和
一个成象器，适于把一个图象给予穿过色盘的光。
34．根据权利要求33的投影系统，进一步包括可一个适于接收图象的屏幕。
35．根据权利要求34的投影系统，其中该屏幕包括一个后投影屏幕。
36．根据权利要求34的投影系统，其中该屏幕包括一个前投影屏幕。
37. 根据权利要求34的投影系统，进一步包括适于把图象送到屏幕的折叠镜片。
38．根据权利要求33的投影系统，其中光源、色盘、反射偏振器和成象器被包括在计算机监视器中。
39．根据权利要求33的投影系统，其中光源、色盘、反射偏振器和成象器被包括在电视系统中。
40．根据权利要求33的投影系统，进一步包括一个适于与反射偏振器一起工作的清除(clean-up)偏振器。
41．根据权利要求33的投影系统，其中反射偏振器包括一个反射线性偏振器。
42．根据权利要求33的投影系统，进一步包括多个适于与反射偏振器一起工作的反射线性偏振器。
43．根据权利要求33的投影系统，其中反射偏振器适于把光反射回到光源以被光源再利用。
44．根据权利要求33的投影系统，其中反射偏振器包括多层光膜。
45．根据权利要求33的投影系统，其中光源、色盘、反射偏振器和成象器包括部分场连续彩色显示系统。
46．一种方法，包括：
使光穿过具有一个线性偏振器的色盘；
经线性偏振器透射一个偏振的光的一个第一部分；和
从线性偏振器反射其他偏振的光的一个第二部分。
47．根据权利要求46的方法，其中透射包括使第一部分光穿过反射线性偏振器。
48．根据权利要求46的方法，其中透射包括使第一部分光穿过多层光膜。
49．根据权利要求46的方法，其中反射包括把光的第二部分反射到光源以再利用。
50．根据权利要求46的方法，其中反射包括把第二部分反射回穿过色盘以分配热能。
51．根据权利要求46的方法，其中反射包括把第二部分反射回穿过色盘到光源以再利用光能。
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