CN1325989C - 使用铁电液晶调变器的液晶投影装置 - Google Patents

Abstract

一种使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置，使铁电液晶调变器(FLC)接受沿入射光程路径行进的光束，该铁电液晶调变器调变该光束成影像光束且沿反射光程路径反射该影像光束，该入射光程路径与该反射光程路径形成非零角，因此增加影像的对比度。

Description

使用铁电液晶调变器的液晶投影装置

技术领域

本发明涉及一种使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置，尤指使用反射式铁电液晶调变器的液晶投影装置。

背景技术

请参阅图1所示，现有液晶投影装置使用的液晶显示板是TN型或STN型的液晶显示板，但该TN型或STN型的液晶显示板的液晶分子10a的理论旋转角度为90度(实线部分)，且利用该液晶分子10a以旋转入射光，如此即可作为光阀，但液晶分子10a的理论旋转角度常因该液晶显示板在制造时的变异因素或使用于操作温度太高或太低的环境，及该液晶分子10a的反应速度太慢等影响固素，导致该液晶分子10a的实际旋转角度θ无法达到标准的90度(虚线部分是为实际液晶旋转位置)，且该θ角常小于90度，以致于该TN型或STN型的液晶显示板使用于液晶投影装置时，其所投射的影像对比度较理论的对比度差，且该TN型或STN型的液晶显示板有一较大的缺陷，即液晶分子的旋转角度来控制光线的灰阶亮暗所需的响应时间较长，此影响该TN型或STN型的液晶显示板的利用性。因此当利用该TN型或STN型的液晶显示板持续显示同一个画面一段时间后才切换到另一画面时，对使用者而言其影响不大，但如果要使用其观看动画或影片，此会因画面会持续快速变化，例如连续变化的画面就可能看到模糊的影像，因此响应时间长就会影响画面品质。另外，该TN型或STN型的液晶显示板基于上述缺点，且造价较高，因此不适于使用于投影机上。

因此，为改善上述的缺点且降低投影机的成本而考虑使用铁电液晶调变器(FLC)。该铁电液晶调变器(FLC)较该TN型或STN型的液晶显示板最大的优点，即该铁电液晶调变器(FLC)的响应时间较该TN型或STN型的液晶显示板快约10～100倍以上，因此可克服观看动画时，产生影像模糊的缺点，因此该铁电液晶调变器(FLC)适于液晶投影装置，请参阅如图2所示，该液晶投影装置是包括光源20a、光学透镜模块30a、铁电液晶调变器(FLC)40a及投影镜片组50a，该光学透镜模块30a包括透光色盘31a、前透镜32a、积分单元33a、极化转换组件34a、后透镜组35a及偏振光棱镜36a，其依序排列，由该光源20a的光束穿透光学透镜模块30a，且以第一光学路径60a投射至该铁电液晶调变器(FLC)40a，由该铁电液晶调变器(FLC)40a将该光束调变成影像光束并沿第二光学路径70a反射经该极化转换组件34a，再投射至该投影镜片组50a，以便由该投影镜片组50a将该影像光束投射出，其中该第一光学路径60a与该第二光学路径70a是平行的，且该液晶投影装置所投射的影像虽改善动态画面时的模糊影像现象，但该影像的对比度却较使用该TN型或STN型的液晶显示板时为差。

因此，归咎其原因，是该铁电液晶调变器(FLC)的液晶分子旋转角为+22.5度，且因非完美书框结构(non-ideal bookshelf structure)的影响，导致该旋转角度减小(请参阅图3所示，实线是理论位置，且旋转角为θ₁，虚线是实际位置，且旋转角为θ₂，θ₂＜θ₁)，因此所投射出的影像对比度不佳，所以如何利用该铁电液晶调变器(FLC)的响应时间短特性，且改善影像的对比度，并降低该投影机的制造成本及成为重要课题。

本案发明人根据多年来从事制造产品的相关经验，悉心观察且研究的，并潜心研究并配合理论的运用，而提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置，用以增加影像的对比度。

本发明的另一目的是提供一种使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置，用以提供铁电液晶调变器使用于投影装置的适用性。

本发明的再一目的是提供一种使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置，用以降低液晶投影装置的制造成本。

为了实现上述目的，本发明提供了一种使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置，该液晶投影装置包括铁电液晶调变器(FLC)，接受沿入射光程路径行进的光束，该铁电液晶调变器(FLC)是调变该光束成影像光束且沿反射光程路径反射该影像光束，该入射光程路径是与该反射光程路径是形成非0角。

根据本发明的使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置，其还包括光源和光学透镜模块，其中该光源提供光束，该光学透镜模块接收该光束，且沿入射光程路径射出该光束。

本发明还提供了另外一种使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置，其中光源发出白光束，多个铁电液晶调变器是用以将光线调变成具有影像的光，分色组件是接收白光束，且依波长区分该白光束为多个分色光，该等分色光是分别对应地依入射光程路径入射于该等铁电液晶调变器，且依反射光程路径反射多个具有影像的分色光，该入射光程路径与该等反射光程路径是形成非0角，合光组件是设置于核等反射光程路径上，二光相位调整组件是设置于该合光组件及其中的二该等铁电液晶调变装置的反射光程路径上。

本发明的有益效果是，由于本发明的入射光程路径与该反射光程路径形成非0角，据以使该铁电液晶调变器(FLC)内液晶分子的视觉旋转角度加大，因此使投射至投射幕的影像对比度增加。

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是现有的TN型或STN型的液晶分子的理论旋转夹角与实际旋转夹角示意图；

图2是现有的液晶投影装置侧视图；

图3是现有的铁电液晶分子在高于工作温度时的预定旋转夹角与实际旋转夹角示意图；

图4是本发明的使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置侧视图；

图5是本发明的观测位置示意图；

图6是本发明的B点观测图；

图7是本发明的C点观测图；

图8是本发明的使用三片式铁电液晶调变器的液晶投影装置立体图。其中，附图标号说明如下：

现有技术            本发明

液晶分子10a    铁电液晶调变器10

光源20a        入射光程路径20

光学透镜模块30a     反射光程路径30

透光色盘31a         光源40

前透镜32a           光学透镜模块50

积分单元33a         透光色盘51

极化转换组件34a     前透镜52

后透镜组35a         积分单元53

偏振光棱镜36a       极性转换组件54

铁电液晶调变器40a   后透镜55

投影镜片组50a       投射镜组60

第一光学路径60a     光轴70

第二光学路径70a     透镜80

铁电液晶分子80a     物体90

分色组件100

合光组件110

投射镜组120

光相位调整组件130

极化组件140

纯化组件150

具体实施方式

请参阅图4所示，本发明为使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置，该铁电液晶调变器(FLC)10接受沿入射光程路径20行进的光束，且调变该光束成影像光束，且沿反射光程路径30反射该影像光束，该入射光程路径20是与该反射光程路径30形成非0角，据以使该铁电液晶调变器(FLC)10内液晶分子的视觉旋转角度加大，因此使投射至投射幕的影像对比度增加。

当该液晶投影装置是使用单片式铁电液晶调变器(FLC)10时，该液晶投影装置包括光源40、光学透镜模块50、铁电液晶调变器(FLC)10及投射镜组60，该光源40提供光束，该光学透镜模块50用以接收该光束，且沿入射光程路径20射出该光束，该铁电液晶调变器(FLC)10设置于该入射光程路径20上，以接收该光束，并调变成影像光束，且沿反射光程路径30反射该影像光束，该入射光程路径20与该反射光程路径30形成非0角，及该投射镜组60是设置于该反射光程路径30上，且接收该影像光束，并投射出该影像光束。

其中，该光学透镜模块50具有一光轴70，该光轴70是与该入射光程路径20平行，且该光学透镜模块50包括透光色盘51、前透镜52、积分单元53、极性转换组件54、后透镜55，且依序设置于同该光轴70上，用以接收该光束，且使该透光色盘51调变该光束成不同波长，并均光之，且将光束极化，该液晶投影装置进一步包括透镜80，设置于该铁电液晶调变器(FLC)10与该投射镜组60之间，用以接收该影像光束并投射至该投射镜组60，且该透光色盘51是具有三原色的区块。

其中，本发明是利用铁电液晶调变器(FLC)10代替原先的TN型及STN型液晶显示器，其因为该铁电液晶调变器(FLC)10的响应时间较该TN型或该STN型液晶显示器都快，且由该铁电液晶调变器(FLC)10内铁电液晶分子的视觉旋转角度加大，而使投射至投射幕的影像对比度增加。请参阅图5所示，该物体90的夹角θ₁是为45度，所以当再A点观测该物体90的夹角时，观测者所观测的物体夹角与原来相近似，当调高视角，即在B点观测该物体90的夹角时，观测者所观测物体90的θ₂角将大于θ₁度(如图6所示)，但当调低视角至C点观察该物体90的夹角，且该C点是低于A点，观测者所观测的物体90的夹角θ₃将小于θ₁度(如图7所示)，所以利用在B点的观测原理于本发明时，该物体90是可视为此该铁电液晶调变器(FLC)内的铁电液晶分子，且该铁电液晶分子的旋转二端点间的旋转角是可视为该物体90的夹角θ₁，所以该铁电液晶分子的旋转角的视觉旋转角较原角度为大，因此当光束于一倾斜角射入该铁电液晶调变器时，如同从B观测点观测该物体90，因此在本实施例中是由入射光束与反射影像光束的夹角增大，据以使观测者观察该铁电液晶分子的旋转角增大，当旋转角增大时，其该铁电液晶分子影像的亮暗对比度是增加，而使投射至投射幕的影像对比度增加，因此请参阅图4所示，该光束沿该入射光程路径20射入该铁电液晶调变器(FLC)10，且该铁电液晶调变器(FLC)10是沿该第二光程径30反射出该影像光束，且该入射光程路径20与该第二光程径30是形成非0角，是使该影像的明暗对比度增加。

另，请参阅图8所示，其中该投影装置可为三片式铁电液晶调变器10(FLC)，该装置是使光源40的光束经积分单元53且入射于该分色组件100，该分色组件100是接收白光束，且依波长区分该白光束为红、蓝及绿等分色光，该等分色光是依入射光程路径20分别对应地入射于该多个铁电液晶调变器10(FLC)，该铁电液晶调变器10(FLC)是将该等分色光调变成具有影像的分色光，且依反射光程路径30反射该等具有影像的分色光，且入射至合光组件110，且该等入射光程路径20与该等反射光程路径30形成θ角为20度～40度的夹角，并其中二光相位调整组件130是分别对应地设置于该其中二该等铁电液晶调变器10(FLC)的反射光程路径30上，用以调整其中两个具有影像的分色光的光相位，且该投射镜组120是接受该合光组件110所汇聚的具有影像的分色光，且投射出该投射镜组120，另有三极化组件140是分别对应地设置于该入射光程路径20上，用以使该等分色光偏极化成极化光，且该极化组件140可为偏光片，并有三个纯化组件150是分别对地设置于该等反射光程路径30上，用以纯化该等具有影像的分光，且该三个纯化组件150可为偏光片，并上述的该分色组件100为交叉分色棱镜，该合光组件110可为SPS合光组件。

综上所述，由本发明的“使用铁电液晶调变器(FLC)的液晶投影装置”是具有增加影像的对比度及降低液晶投影装置的制造成本，且使得该铁电液晶调变器(FLC)更适于使用于液晶投影装置上。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的专利范围，所有运用本发明的说明书及附图内容所做出的等效结构变化，均包含于本发明的专利范围内。

Claims (14)

1.一种使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，该液晶投影装置包括：

铁电液晶调变器，接受沿入射光程路径行进的光束，该铁电液晶调变器调变该光束成影像光束且沿反射光程路径反射该影像光束，该入射光程路径与该反射光程路径形成非0角。

2.如权利要求1所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于所述的入射光程路径与该反射光程路径形成20～40度的夹角。

3.如权利要求1所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，该液晶投影装置还包括：

光源，提供光束；

光学透镜模块，接收该光束，且沿入射光程路径射出该光束。

4.如权利要求3所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，进一步包括投射镜组，设置于该反射光程路径上，且接收该影像光束，并投射出该影像光束。

5.如权利要求3所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，进一步包括透镜，设置于该铁电液晶调变器与该投射镜组之间，用以接收该影像光束并投射至该投射镜组。

6.如权利要求3所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，所述的光学透镜模块具有一光轴，该光轴与该入射光程路径平行。

7.如权利要求3所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，所述的光学透镜模块包括透光色盘、前透镜、积分单元、极性转换组件、后透镜，且依序设置于同一光轴上，用以接收该光束，且使其调变成具不同波长的光束且均光并极化之。

8.如权利要求7所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，所述的透光色盘具有三原色的区块，用以使光束形成不同波长的色光。

9.一种使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，包括：

光源，发出白光束；

多个铁电液晶调变器，用以将光线调变成具有影像的光；

分色组件，接收白光束，且依波长区分该白光束为多个分色光，该多个分色光分别对应地依入射光程路径入射于该多个铁电液晶调变器，且依反射光程路径反射多个具有影像的分色光，该入射光程路径与该多个反射光程路径形成非0角；

合光组件，设置于该等反射光程路径上；及

二光相位调整组件，设置于该合光组件及其中的两个铁电液晶调变装置的反射光程路径上。

10.如权利要求9所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，所述的入射光程路径与等反射光程路径形成20度～40度的夹角。

11.如权利要求9所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，还包括多个极化组件，分别对应设置于该入射光程路径上，用以使该多个分光偏极化成极化光。

12.如权利要求9所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，还包括多个纯化组件，分别对应设置于该多个入射光程路径上，用以纯化该具有影像的分色光。

13.如权利要求9所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，其中进一步包括积分器，设置于该光源及该分色组件之间，用以积分该光源的光束。

14.如权利要求9所述的使用铁电液晶调变器的液晶投影装置，其特征在于，所述的分色单元为交叉分色棱镜。

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