CN1391135A

CN1391135A - 防止热扰动液晶模组及液晶投影装置

Info

Publication number: CN1391135A
Application number: CN 01115957
Authority: CN
Inventors: 吕和
Original assignee: Mustek Systems Inc
Current assignee: Mustek Systems Inc
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2003-01-15

Abstract

一种防止热扰动液晶模组及液晶投影装置。为提供一种防止热扰动、使用寿命长、偏光效能高的液晶投影装置，提出本发明，它包括光源机构、影像产生与导引机构、投影机构及散热机构；影像产生与导引机构为包括液晶显示板、第一偏光片及第二偏光片的液晶模组；第一偏光片及第二偏光片具有相同吸收轴方向并位于液晶显示板同一侧；第一、二偏光片之间形成散热气流通过的间隙。

Description

防止热扰动液晶模组及液晶投影装置

本发明属于液晶投影装置，特别是一种防止热扰动液晶模组及液晶投影装置。

随着液晶制造及控制技术的进步，液晶投影装置已经被应用在不同的领域。习知的液晶投影装置的光学结构至少包括用以提供液晶投影装置运作时所需要光线的光源机构、用以产生待投影影像的影像产生与导引机构及用以将该影像产生与导引机构所产生的待投影影像投射于投影幕上的投影机构。

明显地，由于液晶投影装置所使用光源的强度日渐增加，因此，影像产生与导引机构中的液晶模组的温度亦随之升高，严重时，会导致其中的液晶显示板与偏光片受到高热而不能正常地运作，甚至出现损坏及使用期限减短等问题。

在习知的液晶投影装置中，通常是在液晶投影装置内部加装风扇以产生强力散热气流，藉以有效地降低液晶模组的温度。由于散热气流通过液晶模组时，会造成液晶显示板表面温度与压力的不均匀，进而导致光线穿透率不均匀等问题，使得投射出来的影像产生热扰动的阴影而降低画面的品质，因此，如何降低与预防液晶模组的热扰动，便成为液晶投影装置应用上的重大课题。

如图1所示，习知的液晶模组系分别以前偏光片112、后偏光片116贴附于液晶显示板114的两侧。由于前偏光片112与后偏光片116皆会吸收特定偏振方向的光线，因此，所吸收的光将转变成热能而影响前偏光片112、后偏光片116以及相连的液晶显示板114的性能，甚至使液晶显示板114因过热而无法正常运作。特别是位于液晶显示板114靠近光源118一侧的前偏光片112，更容易因吸收光线28温度上升而减短其使用期限，甚至失效。

为此，公开了如图2所示广为应用的改善方式，其系以间隙120分隔前偏光片124与液晶显示板125及后偏光片127，并以外加的强力散热气流129通过间隙120以对流方式带走吸收光线28所产生的热量，藉此可以改善液晶显示板125与靠光源128的前偏光片124两者受热的情形，使液晶显示板125可以在较低的温度环境下正常运作并延长前偏光片124的使用期限。前偏光片124系附着于透明基板122上，透明基板122的种类至少包括玻璃。值得注意的是由于散热气流129直接接触到液晶显示板125的表面，因此将导致因液晶显示板125表面的温度及压力不均匀及光线穿透率不均匀等缺失，进而导致投射出来的影像中会出现热扰动的阴影，使画面品质降低的问题。

如图4所示，散热气流129沿着液晶显示板125自上向下流动，当液晶投影装置将投影在投影幕121上时，原本应为亮度均匀的画面，因为受到散热气流129扰动现象的影响，自上向下产生多数个阴影123，使投射画面的品质随这退化。

为此，公开了如图3所示的改善方式，系沿着光传播方向依序设有玻璃板131、前偏光片132、间隙133、热扩散层134、液晶显示板135及后偏光片136。并以散热气流137通过间隙133进行散热。明显地，主要的改变是在液晶显示板135靠近光源138的一侧贴附具备良好透光性及热扩散性的热扩散层134，用以防止散热气流137直接接触到液晶显示板135并促进液晶显示板135表面均匀散热，藉此可以有效地防止散热气流137扰动的问题。但前偏光片132受热后效能降低及使用期限缩短的两个缺换仍未解决。

综上所述，液晶模组中的液晶显示板与偏光片的性能都会因吸收光能而衰退，特别是偏光片的使用期限更会因此而缩短。

本发明的目的是提供一种防止热扰动、使用寿命长、偏光效能高的防止热扰动液晶模组及液晶投影装置。

本发明包括用以提供液晶投影装置运作时所需要光线的光源机构、用以产生待投影影像的影像产生与导引机构、用以将该影像产生与导引机构所产生的待投影影像投射于投影幕上的投影机构及用以形成散热气流以产生协助影像产生与导引机构散热的散热机构；影像产生与导引机构为包括液晶显示板、第一偏光片及第二偏光片的液晶模组；第一偏光片及第二偏光片具有相同吸收轴方向并位于液晶显示板同一侧；第一、二偏光片之间形成散热气流通过的间隙。

其中：

光源机构至少包括用以产生本发明运作时所需要的光线的光源及用以集中并提高通过影像产生与导引机构光线强度的反光镜与聚光镜。

影像产生与导引机构还包括置于液晶模组两侧的导引光线行进方向的后菲耐尔透镜、前菲耐尔透镜及液晶控制组件。

后菲耐尔透镜系位于影像产生与导引机构最靠近光源机构的一侧；前菲耐尔透镜位于影像产生与导引机构最靠近投影机构的一侧。

液晶模组还包括与第一偏光片贴附的透明基板及第三偏光片。

液晶模组的贴附的透明基板上的第一偏光片位于液晶模组最靠近后菲耐尔透镜一侧；第二、三偏光片位于液晶显示板相对两侧；第三偏光片位于液晶模组最靠近前菲耐尔透镜一侧。

第一偏光片为高耐度偏光片，其材料至少包括染料系偏光材料。

第二偏光片的材料至少包括碘色系偏光材料。

第一偏光片、第二偏光片、第三偏光片及透明基板表面形成提高光线穿透效率的抗反射膜。

液晶显示板至少包括用以调整入射光线透射比例的液晶层、用以驱动液晶层并连接到液晶控制组件的第一电极层及用以封装液晶层的为玻璃的前、后基板。

液晶显示板还包括用以使通过的光线变成彩色光的彩色滤光层及用以驱动彩色滤光层并连接到液晶控制组件的第二电极层。

投影机构为包括凹透镜及凸透镜用以调整光线的行进方向及投影距离，以将影像产生与导引机构所产生的待投影影像投射于投影幕的透镜组。

散热机构至少包括产生的散热气流的风扇及导引散热气流通过液晶模组第一、二偏光片之间间隙的导风结构。

一种防止热扰动液晶模组，它包括液晶显示板、第一偏光片及第二偏光片；第一偏光片及第二偏光片具有相同吸收轴方向并位于液晶显示板同一侧；第一、二偏光片之间形成散热气流通过的间隙。

液晶显示板另一侧设有第三偏光片；第一偏光片贴附在透明基板上。

贴附于透明基板上的第一偏片以间隙与第二偏光板、液晶显示板及第三偏光板分隔以构成可单独更换的耗材。

第二偏光片的材料至少包括碘色系偏光材料。

由于本发明包括光源机构、影像产生与导引机构、投影机构及散热机构；影像产生与导引机构为包括液晶显示板、第一偏光片及第二偏光片的液晶模组；第一偏光片及第二偏光片具有相同吸收轴方向并位于液晶显示板同一侧；第一、二偏光片之间形成散热气流通过的间隙。由于通过间隙的散热气流不会直接与液晶显示板接触，因此，可以有效地防止散热气流扰动对液晶显示板的影响；由于第一、二偏片的吸收轴基本上相互平行，因此，可以增加入射到液晶显示板光线的偏光特性；由于第一偏光片不与液晶显示板直接相连，因此极大部分的光能是被第一偏光片所吸收，则可以减少第二偏光片因吸收光能所产生的热，进而降低与第二偏光片相连的液晶显示板的温度，并可以单独作为耗材而不会影响液晶显示板的使用期限，不仅防止热扰动，而且使用寿命长、偏光效能高，从而达到本发明的目的。

图1、为习知的液晶模组结构示意侧视图。

图2、为习知的液晶模组结构示意侧视图(设有间隙)。

图3、为习知的液晶模组结构示意侧视图(设有间隙及热扩散层)。

图4、为具有图2所示液晶模组的液晶投影装置画面受散热气流扰动现象影响示意图。

图5、为本发明结构示意侧视图。

图6、为本发明液晶模组结构示意侧视图。

下面结合附图对本发明进一步详细阐述。

如图5所示，本发明为防止热扰动液晶投影装置，其至少包括用以提供液晶投影装置运作时所需要光线的光源机构20、用以产生待投影影像的影像产生与导引机构22、用以将该影像产生与导引机构22所产生的待投影影像投射于投影幕上的投影机构24及用以形成散热气流以产生协助影像产生与导引机构22散热的散热机构26。

光源机构20至少包括光源201、反光镜202及聚光镜203。

光源201系用以产生本发明运作时所需要的光线28；反光镜202及聚光镜203系用来将光源201产生的光线28集中并提高通过影像产生与导引机构22光线28的强度。

影像产生与导引机构22至少包括液晶模组222、后菲耐尔透镜221、前菲耐尔透镜223及液晶控制组件224。后菲耐尔透镜221与前菲耐尔透镜223系用以导引光线28行进的方向到投影机构24，后菲耐尔透镜221系位于影像产生与导引机构22最靠近光源机构20的一侧，而前菲耐尔透镜223则位于影像产生与导引机构22最靠近投影机构24的一侧。同时，液晶控制组件224系用以改变光线28通过液晶模组222时，液晶模组222各部分的透射光线的强度及色彩，进而形成待投影的影像。

投影机构24为包括凹透镜及凸透镜的透镜组，其系用以调整光线28的行进方向及投影距离，藉此将影像产生与导引机构22所产生的待投影影像投射于投影幕。

散热机构26至少包括风扇262及导风结构264。散热机构26利用风扇262产生的散热气流，并藉由导风结构264导引散热气流通过液晶模组222，进而帮助液晶模组222散热。

如图6所示，液晶模组222至少包括透明基板32、第一偏光片33、第二偏光片34、第三偏光片36及液晶显示板35。

透明基板32的种类至少包括玻璃，而且第一偏光片33与第二偏光片34的吸收轴大致相互平行。

如图6所示，液晶模组222中第一偏光片33系贴附于透明基板32上，藉以固定第一偏光片33。而且第一偏光片33与透明基板32系位于液晶模组222最靠近后菲耐尔透镜221的一侧。同时第二偏光片34与第三偏光片36也分别位于液晶显示板35相对的两侧，其中第三偏光片36系位于液晶模组222最靠近前菲耐尔透镜223的一侧，而第二偏光片34与第一偏光片33及为玻璃的透明基板32之间系以间隙30分开。明显地，由于通过间隙30的散热气流31不会直接与液晶显示板35接触，因此，可以有效地防止散热气流31扰动对液晶显示板35的影响。

由于第一偏光片33与第二偏片34的吸收轴基本上相互平行，因此，可以增加入射到液晶显示板35光线28的偏光特性，进而提高本发明的对比度。特别是当第一偏光片33因长期吸收光能而使其偏光性能降低时，第二偏光片34可以确保入射到液晶显示板35光线28的偏振性，进而确保本发明的对比度。同时由于第一、二偏光片33、34的吸收轴基本上相互平行，第一偏光片33与第二偏光片34的净穿透效率也与单一偏光片的穿透效率相当，亦即因重叠第一、二偏光片33、34所造成的透射光线强度损失很小。

由于第一偏光片33不与液晶显示板35直接相连，因此极大部分的光能是被第一偏光片33所吸收，则可以减少第二偏光片34因吸收光能所产生的热，进而降低与第二偏光片34相连的液晶显示板35的温度。此时，第一偏光片33吸收大部分光能，而且吸收光能所产生的热将直接由通过间隙30的散热气流31带走，进而降低液晶显示板35因受热而不能正常运作的可能性。并且由于第一偏光片33与透明基板32并未与液晶显示板35连接，因此，可以单独作为耗材而不会影响液晶显示板35的使用期限。

如前所述，第一偏光片33可为高耐度偏光片以延长其使用期限，其材料至少包括染料系偏光材料。另一方面，由于第二偏光片34与第三偏光片36吸收的光能少，可以使用一般的偏光片以提高液晶模组222的对比度，其材料至少包括碘色系偏光材料。除此之外，还可以在第一偏光片33、第二偏光片34、第三偏光片36及透明基板32表面形成抗反射膜，藉以提高光线28的穿透效率。

液晶显示板35至少包括用以调整入射光线28透射比例的液晶层38及用以驱动液晶层38的第一电极层393，并且可再包括用以使通过的光线28变成彩色光的彩色滤光层385及用以驱动彩色滤光层385的第二电极层396。其中第一电极层393与第二电极层396系连接到液晶控制组件224，藉以经由改变电压等控制参数而改变光线28通过液晶显示板35时，液晶显示板35上各部分透射光线28的强度及色彩，进而形成待投影影像。明显地，只有当需要彩色影像时，才配备彩色滤光层385及第二电极层396。但液晶层38及第一电极层393则是固定必须的。

如图6所示，本发明为防止热扰动液晶模组222。其与防止热扰动液晶投影装置中的液晶模组222的机制相等。但其亦可仅为至少包括固定于透明基板32上的第一偏光片33、液晶显示板35及第二偏光片34。液晶显示板35至少包括用以调整入射光线28透射程度的液晶层38、用以封装液晶层38的为玻璃的前、后基板37、39及用以驱动液晶层38的第一电极层393。

第二偏光片34与第一偏光片33的吸收轴方向相同。同时第一偏光片33为高耐度偏光片，藉以延长第一偏光片33的使用期限。其材料至少包括染料系偏光材料。而第二偏光片34的材料至少包括碘系偏光材料，其材料的选择是使液晶模组222的对比度达到最佳。

由于第一偏光片33及为玻璃的透明基板32先期吸收大部分光能，并藉由间隙30将第一偏光片33及透明基板32与液晶显示板35相分隔，因此，可以单独作为耗材料使用，而不需要在第一偏光片33吸收特定偏振方向光性能衰退时即更换整个液晶模组222。在此第一偏光片33及第二偏光片34因吸收光能的产生的热是通过间隙30的散热气流31带走。

如上所述，在不脱离本发明实质内容的范畴内，可加以变化实施。如在不妨碍经第一偏光片33及以第二偏光片34处理后的光线28偏振性及在特定偏振方向强度的前堤下，可以在液晶显示板35旁贴附具备良好热扩散性的热扩散层，藉以进一小减少可能发生的热扰动现象。

Claims

1、一种防止热扰动液晶投影装置，它包括用以提供液晶投影装置运作时所需要光线的光源机构、用以产生待投影影像的影像产生与导引机构、用以将该影像产生与导引机构所产生的待投影影像投射于投影幕上的投影机构及用以形成散热气流以产生协助影像产生与导引机构散热的散热机构；影像产生与导引机构为包括液晶显示板、第一偏光片及第二偏光片的液晶模组；其特征在于所述的第一偏光片及第二偏光片具有相同吸收轴方向并位于液晶显示板同一侧；第一、二偏光片之间形成散热气流通过的间隙。

2、根据权利要求1所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的光源机构至少包括用以产生本发明运作时所需要的光线的光源及用以集中并提高通过影像产生与导引机构光线强度的反光镜与聚光镜。

3、根据权利要求1所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的影像产生与导引机构还包括置于液晶模组两侧的导引光线行进方向的后菲耐尔透镜、前菲耐尔透镜及液晶控制组件。

4、根据权利要求3所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的后菲耐尔透镜系位于影像产生与导引机构最靠近光源机构的一侧；前菲耐尔透镜位于影像产生与导引机构最靠近投影机构的一侧。

5、根据权利要求1所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的液晶模组还包括与第一偏光片贴附的透明基板及第三偏光片。

6、根据权利要求1、4或5所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的液晶模组的贴附的透明基板上的第一偏光片位于液晶模组最靠近后菲耐尔透镜一侧；第二、三偏光片位于液晶显示板相对两侧；第三偏光片位于液晶模组最靠近前菲耐尔透镜一侧。

7、根据权利要求1所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的第一偏光片为高耐度偏光片，其材料至少包括染料系偏光材料。

8、根据权利要求1所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的第二偏光片的材料至少包括碘色系偏光材料。

9、根据权利要求1或5所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的第一偏光片、第二偏光片、第三偏光片及透明基板表面形成提高光线穿透效率的抗反射膜。

10、根据权利要求1所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的液晶显示板至少包括用以调整入射光线透射比例的液晶层、用以驱动液晶层并连接到液晶控制组件的第一电极层及用以封装液晶层的为玻璃的前、后基板。

11、根据权利要求10所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的液晶显示板还包括用以使通过的光线变成彩色光的彩色滤光层及用以驱动彩色滤光层并连接到液晶控制组件的第二电极层。

12、根据权利要求1所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的投影机构为包括凹透镜及凸透镜用以调整光线的行进方向及投影距离，以将影像产生与导引机构所产生的待投影影像投射于投影幕的透镜组。

13、根据权利要求1所述的防止热扰动液晶投影装置，其特征在于所述的散热机构至少包括产生的散热气流的风扇及导引散热气流通过液晶模组第一、二偏光片之间间隙的导风结构。

14、一种防止热扰动液晶模组，它包括液晶显示板、第一偏光片及第二偏光片；其特征在于所述的第一偏光片及第二偏光片具有相同吸收轴方向并位于液晶显示板同一侧；第一、二偏光片之间形成散热气流通过的间隙。

15、根据权利要求14所述的防止热扰动液晶模组，其特征在于所述的液晶显示板另一侧设有第三偏光片；第一偏光片贴附在透明基板上。

16、根据权利要求14或15所述的防止热扰动液晶模组，其特征在于所述的贴附于透明基板上的第一偏片以间隙与第二偏光板、液晶显示板及第三偏光板分隔以构成可单独更换的耗材。

17、根据权利要求14所述的防止热扰动液晶模组，其特征在于所述的第一偏光片为高耐度偏光片，其材料至少包括染料系偏光材料。

18、根据权利要求14所述的防止热扰动液晶模组，其特征在于所述的第二偏光片的材料至少包括碘色系偏光材料。