CN1591165A - 彩色投影显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种主动发光型彩色投影显示装置，它由显示器件、投影光学系统彩色发光投影屏幕组成。显示器件包括DMD、LCD、LCoS和TMA等。当显示器件上产生的三种具有不同光谱的光图像被投射在彩色发光投影屏幕上时，分别激发其上的红、绿、蓝色荧光粉，各自转换为红、绿、蓝色图像，产生彩色图像，实现彩色投影显示。这种装置具有视角大、效率高、安全可靠、对比度好、图像清晰、结构简单和成本低等优点。
Description
本发明是关于彩色投影显示装置的改进。
随着HDTV和计算机终端显示的发展，彩色投影显示技术及其装置发挥着重要的作用，它不仅广泛用于投影电视，而且可用于台式监视器。目前主要的彩色投影显示方式有CRT(投影管)式、LCD(液晶显示)式和DMD(数字微镜器件)式。其中显示器件可以仅由一个彩色显示器件或红、绿、蓝三个单色显示器件或者一组彩色显示器件或数组红、绿、蓝单色显示器件所构成。CRT式分为单管式和三管式，目前全采用三管式。LCD式分为单屏式和三屏式，另外还有双屏式，LCD包括透射式LCD和反射式LCD(LCoS)。DMD式分为单DMD式和三DMD式，还有双DMD式。彩色投影显示又分为前投式和背投式，在前投式中光投射到屏幕上，经屏幕反射后照射在人眼上，而在背投式中光透过屏幕后照射在人眼上。
但现有的彩色投影显示装置存在以下缺点：(1)视角小，这是现有的各种彩色投影显示装置中共同存在的最大问题；(2)在前投式中图像对比度较差；(3)在背投式中投影屏幕的结构比较复杂，成本高。
在日本公开专利(专利号：特开平11-41548)中提出了一种彩色投影显示装置，它克服了现有的彩色投影显示装置存在的视角小的缺点，同时有利于提高前投式中图像的对比度和降低背投式中投影屏幕的成本。
但日本公开专利(专利号：特开平11-41548)中的彩色投影显示装置存在以下缺点：(1)激发光源需采用三种波长不同的紫外光，因而存在不安全和效率低的问题；(2)彩色发光投影屏幕的制造过程复杂，成本高，同时效率较低；(3)由于蓝粉、绿粉发出的光会激发红粉，造成色纯降低。
本发明的目的在于克服日本公开专利(专利号：特开平11-41548)中的彩色投影显示装置的上述缺点。为实现这一目的，本发明采取下列方法：1.将非发光的投影屏幕替换为涂敷有红、绿、蓝粉的投影屏幕，即彩色发光投影屏幕；2.将显示红、绿、蓝色发光图像的显示器件替换为显示三种具有不同光谱(E1，E2，E3)的光图像的显示器件，在光谱(E1，E2，E3)中至少有一种光谱位于可见光范围内；(3)利用某些荧光粉特有的激发特性，即不同的荧光粉在不同的激发光谱下，特别在可见光范围或长波紫外光的激发光谱下，其发光亮度显著不同。
下面进行详细说明。
彩色投影显示装置是利用投影光学系统将由信息调制的彩色发光图像放大并显示在投影屏幕上的装置。彩色显示投影装置通常由显示发光图像的显示器件、投影光学系统和投影屏幕组成。投影屏幕的作用是提供一个光学传输表面，使显示器件上图像经投影光学系统投射在投影屏幕上，形成放大的图像，并经反射或透射后，投射到人眼上。由于人眼是在投影屏幕上观看图像，而投影屏幕本身并不发光，因此观看投影屏幕上图像的最佳视角范围受到限制，即对着屏幕观看图像时最亮和最清晰，随着视角增加，图像逐渐变暗和模糊。
针对上述彩色投影显示装置的缺点，在日本公开专利(专利号：特开平11-41548)中提出了一种彩色投影显示装置，它采取下列方法：(1)在投影屏幕上涂敷红、绿、蓝粉，形成彩色发光投影屏幕，(2)将显示红、绿、蓝色发光图像的显示器件替换为显示三种波长不同的紫外光图像的显示器件。当三种波长不同的紫外光图像经投影光学系统投射在发光投影屏幕上时，它们分别激发红、绿、蓝色荧光粉而转换为红、绿、蓝色发光图像，实现彩色显示。由于发光投影屏幕上的荧光粉朝各个方向发光，因此它可完全克服现有的彩色投影显示装置存在的视角小的缺点。
但日本公开专利(专利号：特开平11-41548)中的彩色投影显示装置存在以下缺点：(1)需要采用三种波长不同的紫外光，即长波、中波和短波紫外光，而紫外光对人体以及人眼是有害的，特别是中、短波紫外光，加上紫外光源的发光强度非常大，危险性更大，特别在前投式中问题更突出。(2)大多数材料对于紫外光的透过率都较低，波长越短，透过率越低，因此光转换效率低。(3)由于液晶显示器件中使用的许多材料，特别是作为最关键性材料的液晶、偏振片等都是有机材料，它们在紫外光的作用下容易出现材料老化，性能迅速恶化。波长越短，影响越大。(4)由于短波紫外光还会使绿、蓝粉激发，而中波紫外光还会使蓝粉激发，所以为了防止出现混色，对于具有层状结构的发光投影屏幕需要在荧光粉层之间设置不同的滤光膜或者在荧光粉粒子上设置不同的滤光膜，因此制造过程复杂，并且转换效率较低。(5)由于蓝粉、绿粉发射的光会激发红粉，造成色纯降低。
为了克服日本公开专利(专利号：特开平11-41548)中的彩色投影显示装置的上述缺点，本发明采取下列方法：1.将非发光的投影屏幕替换为涂敷有红、绿、蓝粉的彩色发光投影屏幕。2.将显示红、绿、蓝色发光图像的显示器件替换为显示三种具有不同光谱(E1，E2，E3)的光图像的显示器件，在光谱(E1，E2，E3)中至少有一种光谱位于可见光范围内，(3)利用某些荧光粉特有的激发特性，即它们在不同的激发光谱下，其发光亮度显著不同，并且蓝粉发射的光不会激发红、绿粉发光或者激发较弱，绿粉发射的光不会激发红粉或者激发较弱，(4)光谱(E1，E2，E3)中的每种光谱的光分别仅激发或主要激发红、绿、蓝粉中一种粉。
本发明的彩色投影显示装置包括显示器件、投影光学系统和彩色发光投影屏幕，具体地分为以下两大类：
(1)显示器件发出三种不同光谱(E1，E2，E3)的光图像，在彩色发光投影屏幕上涂有激发特性均不同的红、绿、蓝粉，第一种光谱(E1)的光仅激发或主要激发红粉发出红光，第二种光谱(E2)的光仅激发或主要激发绿粉发出绿光，第三种光谱(E3)的光仅激发或主要激发蓝粉发出蓝光，当显示器件发出的三种不同光谱(E1、E2、E3)的光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，分别激发红、绿、蓝粉，各自转换为红、绿、蓝色图像而形成彩色图像。根据三种光图像的光谱(E1，E2，E3)的不同，又可分成以下三类：
①其中一种光图像的光谱位于可见光范围内，
②其中两种光图像的光谱位于可见光范围内。
根据显示器件的不同结构，又可分成以下几小类：
a.显示器件包括光源、滤色轮或光轮、驱动电路和一个SLM，在滤色轮或光轮的分色作用下，光源发出的光依次形成三种不同光谱的光，并顺序照射在SLM上，在驱动电路的控制下，在SLM上顺序产生三种不同光谱的光图像。
b.显示器件包括光源、分光系统、驱动电路和三个SLM，在分光系统作用下，光源发出的光分光为三种不同光谱的光，并分别照射在三个SLM上，在驱动电路的控制下，分别在三个SLM上产生不同光谱的光图像。
c.显示器件包括光源、分光系统和滤色轮或光轮、驱动电路和两个SLM，在分光系统和滤色轮或光轮的分色作用下，光源发出的光分光为三种不同光谱的光，其中一种光谱的光照射在一个SLM上，在驱动电路的控制下，在SLM上产生该光谱的光图像，另外两种光谱的光顺序照射在另一个SLM上，在驱动电路的控制下，在SLM上顺序产生该两种光谱的光图像。
(2)显示器件发出两种不同光谱(E1，E2)的光图像，在彩色发光投影屏幕上涂有两种激发特性和发光颜色彼此不同的荧光粉(P1，P2)，两种荧光粉(P1，P2)为红、绿粉或红、蓝粉或红、青粉或绿、蓝粉或绿、品红粉或黄、蓝粉，第一种光谱(E1)的光仅激发或主要激发其中一种荧光粉(P1)发光，第二种光谱(E2)的光仅激发或主要激发另一种荧光粉(P2)发光，当显示器件发出的两种不同光谱(E1，E2)的光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，分别激发荧光粉(P1，P2)，各自转换为不同颜色的图像而形成多色图像。根据两种光图像的光谱(E1，E2)的不同，又可分成以下两类：
①两种光图像的光谱均位于紫外光范围内，
②两种光图像中至少一种光图像的光谱位于可见光范围内。
根据显示器件的不同结构，又可分成以下几小类：
a.显示器件包括光源、滤色轮或光轮、驱动电路和一个SLM，在滤色轮或光轮的分色作用下，光源发出的光依次形成两种不同光谱的光，并顺序照射在SLM上，在驱动电路的控制下，在SLM上顺序产生两种具有不同光谱的光图像。
b.显示器件包括光源、分光系统、驱动电路和两个SLM，在分光系统作用下，光源发出的光分光为两种不同光谱的光，并分别照射在两个SLM上，在驱动电路的控制下，分别在两个SLM上产生具有不同光谱的光图像。
由于这类投影显示装置采用双基色显示方案，因而可获得高亮度、高色纯、高对比度的多色投影显示装置。
本发明的彩色投影显示装置的关键是选择显示器件上发出的光图像的光谱和涂敷在彩色发光投影屏幕上的荧光粉，光图像的光谱主要决定于光源和分光系统。
荧光粉的最基本特性是发光亮度、发光颜色、余辉以及激发特性。按照光致发光的基本原理，发射光子的能量一般要小于或等于激发光子的能量，这就是斯托克斯定律。例如在中波、长波紫外光或者紫光激发下，荧光粉可发出蓝、绿、红光；在蓝光激发下，荧光粉可发出绿、红光；在绿、橙光激发下，荧光粉可发出红光。
图5～图10表示某些荧光粉的激发特性。图5(a)～图10(a)均表示发射光谱，图5(b)～图10(b)均表示激发光谱
本发明中采用的某些荧光粉的激发特性具有以下特点：
1.在较长的波长(例如可见光范围内)激发下发光强，而在更短的波长(例如紫外、紫光)下不激发或发光较弱，例如：
从图5可知：黄粉(Y，Gd)3Al5O12:Ce在415～500nm波长的光激发下可发出很强的黄光，而在360～400nm、280～335nm波长的光激发下只能发出很弱的黄光。绿粉Y3(Al，Ga)5O12:Ce也有十分类似的激发特性。
从图6可知：红粉(Y，Eu)3(Al，Ga)5O12:Pr在445～487nm波长的光激发下可发出很强的红光，而在400～430nm波长的光激发下只能发出很弱的红光。
从图7可知：红粉Ba(La，Eu)2Ti3O10在397nm左右波长的光激发下可发出很强的红光，而在420～450nm波长的光激发下只能发出弱的红光。
2.在长波紫外光或紫光激发下发光较强，例如：
从图8可知：绿粉BaMg2Al16O27:Eu，Mn在320～420nm波长的光激发下能发出强的绿光，而在460nm以上波长的光激发下发光很弱。
从图9可知：蓝粉(Sr，Ca，Ba，Ce)10(PO4)6Cl2:Eu在320～440nm波长范围的光激发下能发出强的蓝光，而在480nm以上波长的光激发下发光很弱。
另外，绿粉LiSr2YO4:Tb在300～360nm波长的光激发下能发出强的绿光，在380nm～390nm波长的光激发下发光较弱，在390nm以上波长的光下几乎不发光。
3.在青光至橙光范围的光激发下发光较强，例如：
从图10可知：Y2O3:Eu在525～540nm和577nm左右波长的光激发下可发出很强的红光。而在420～450nm波长的光激发下只能发出很弱的红光。红粉Na5Eu(WO4)4在382、392、536nm波长的光激发下可发出强的红光，而在330～360nm和420～460nm波长的光激发下只能发出弱的红光。
如果将绿粉BaMg2Al16O27:Eu，Mn与红粉Na5Eu(WO4)4两种粉混合，当用360nm光激发时，产生绿光，而用536nm光激发时，产生红光。
而如果将蓝粉Sr2P2O7:Eu和红粉(Y，Eu)3(Al，Ga)5O12:Pr两种粉混合，当用382nm光激发时，可产生蓝光，而用450nm左右的光激发时，可产生红光。
如果彩色发光投影屏幕的发光层由蓝粉Sr2P2O7:Eu和红粉(Y，Eu)3(Al，Ga)5O12:Pr组成，显示器件由镁-铟灯、分光系统、驱动电路和两个SLM组成。在分光系统的作用下，镁-铟灯发出的光分光为382～384nm紫外光和450蓝光，其中382～384nm紫外光照射在一个空间光调制器(SLM)上，在蓝色信号调制下，在SLM上产生隐含主波长为420nm的蓝色图像的紫外光图像，450nm蓝光照射在另一个SLM上，在红色信号的调制下，在SLM上产生隐含红色图像的蓝色图像。当紫外光图像和蓝光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，紫外光图像的光激发蓝粉Sr2P2O7:Eu，紫外光图像转换为蓝色图像，蓝光图像的光激发红粉(Y，Eu)3(Al，Ga)5O12:Pr，蓝光图像转换为红色图像，这样蓝色图像和红色图像合成为多色图像，实现多色显示。
分光系统可用滤色轮或光轮代替，此时仅用一个SLM。例如在滤色轮上分成紫外色滤光区域和蓝色滤光区域。镁-铟灯发出的光在通过高速旋转的滤色轮时依次形成382～384nm紫外光和450nm蓝光，并顺序照射在SLM上。按照以上同样的理由，可实现多色显示。
如果将两种荧光粉分别涂敷成各自的层，在两层荧光粉之间设置滤光膜，则两种激发光源的光图像的光谱均可以位于可见光范围内。例如在前投式中的彩色发光投影屏幕上依次涂敷第一荧光粉层、长波带通滤光膜F、第二荧光粉层和反射层。第一荧光粉层采用蓝绿粉2SrO·0.84P2O5·0.16B2O3:Eu，第二荧光粉层采用红粉Y2O3:Eu，F让紫、蓝、绿光反射，让橙、红光通过。此时采用高压水银灯作为激发光源，并通过分光系统将高压水银灯发出的光分光为405、436nm波长的紫光和577nm波长橙光。使紫光和橙光分别照射在两个SLM上，在两个SLM上分别产生隐含蓝绿色图像的紫光图像和隐含红色图像的橙光图像。当它们经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，紫光图像激发2SrO·0.84P2O5·0.16B2O3:Eu，转换成蓝绿色图像，并且紫、蓝绿光从F上反射，橙光图像通过第一荧光粉层和F后，到达第二荧光粉层，激发Y2O3:Eu，转换成红色图像，并从反射层上反射，蓝绿色图像和红色图像合成为多色图像，实现多色显示。
为了实现彩色显示，必须在彩色发光投影屏幕上涂敷红、绿、蓝三种荧光粉，例如彩色发光投影屏幕的发光层由两层发光层组成，第一层由红粉Na5Eu(WO4)4和绿粉LiSr2YO4:Tb组成，第二层由蓝粉Sr10(PO4)6Cl2:Eu组成。显示器件由光源、分光系统、驱动电路和三个SLM组成，光源为锆-镁灯。
在分光系统的作用下，锆-镁灯发出的光分光为355～360波长、382～384波长以及405、436nm的光，其中355～360nm波长的紫外光(S)照射在第一个SLM上，在绿色信号的调制下，在第一个SLM上产生隐含绿色图像的紫外光(S)图像，382～384nm波长的紫外光(L)照射在第二个SLM上，在红色信号的调制下，在第二个SLM上产生隐含红色图像的紫外光(L)图像，而405、436nm的紫光照射在第三个SLM上，在蓝色信号的调制下，在第三个SLM上产生隐含蓝色图像的紫光图像。当这三个光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，紫外光(S)图像中的355～360nm波长范围的紫外光激发第一发光层上LiSr2YO4:Tb，紫外光(S)图像转换为绿色图像，紫外光(L)图像中的382～384nm波长范围的紫外光激发第一发光层上Na5Eu(WO4)4，紫外光(L)图像转换为红色图像，紫光图像中的405、436nm波长的光通过第一发光层，激发第二发光层上(Sr，Ca)10(PO4)6Cl2:Eu，紫光图像转换为蓝色图像。这样通过彩色发光投影屏幕就可以将紫外光(S)图像、紫外光(L)图像、紫光图像分别转换成绿、红、蓝色图像，形成全色图像，实现全色显示。
同样地分光系统可以用滤色轮或光轮代替，此时仅使用一个SLM。也可并用分光系统和滤色轮或光轮，此时使用两个SLM。
光源可采用金属卤化物灯，特别是紫外金属卤化物灯和紫色金属卤化物灯，例如锆、鎂、锌、铅、铁灯等，它们发射各种不同波长的紫外光，镓灯发射403、417nm波长紫光，铟灯发射411、450nm波长紫、蓝光，铊灯辐射536nm波长绿光。根据不同需要，可以采用含有数种金属的金属卤化物灯，例如锆-镁灯、锆-铊灯等。在各种金属卤化物灯中一般含有汞，因此在金属卤化物灯中有时也可以发射365、405、436、546、577nm波长的光。除了金属卤化物灯外，还可采用高压汞灯或超高压汞灯，因为它们的光谱中也包含各种紫外光、紫光和可见光，例如365、405、436、546、577nm等波长的光。
显示器件中的SLM可采用DMD或LCD或TMA等，LCD包括透射式LCD、反射式LCD(LCoS)。
彩色发光投影屏幕的制造简单，它可以通过印刷法、喷涂法等方法将荧光粉涂敷在玻璃、塑料、有机玻璃等透明衬底上而制造。彩色发光投影屏幕上两种或三种荧光粉涂敷成一层，或每种粉分别涂敷成各自的层，或者三种荧光粉中两种粉涂敷成一层而第三种粉涂敷成另一层。为了提高亮度和色纯，在彩色发光投影屏幕上可设置滤光膜、吸收层或反射层。彩色发光投影屏幕可以是透射型，也可以是反射型，前者用于背投式，后者用于前投式彩色投影显示装置。
在LCD式彩色投影显示装置中，液晶屏由偏振片、液晶等材料组成，偏振片、液晶都是高分子材料，它们在紫外线作用下容易产生老化，性能改变，因此光源应采用紫色光源或波长较长的紫外光源。而在DMD或TMA式彩色投影显示装置中，紫外线对DMD或TMA的影响较小，根据需要光源可适当采用波长稍短的紫外光源。
从以上分析可知：本发明的彩色投影显示装置由于采用了彩色发光投影屏幕，即主动发光的投影屏幕，当彩色发光投影屏幕上荧光粉受到激发而发光时，光线向各个方向传播，视角不再受到限制，视角问题彻底解决，彩色图像的质量获得了很大的改善。同时由于不仅使用波长较长的紫外光作为激发光，还使用紫光等可见光作为激发光。因此不仅安全、可靠，而且效率提高。
在前投式彩色投影显示装置中外来的可见光线透过玻璃(或塑料等)而进入发光层中，再被反射层反射之后，第二次透过玻璃(或塑料等)而到达人眼，而在彩色发光投影屏幕上彩色图像中红、绿、蓝光仅透过玻璃(或塑料等)一次而到达人眼，因此可通过降低玻璃(或塑料等)透过率而减小外来可见光线的影响，提高对比度。
图1～图4是本发明的彩色投影显示装置，在图1(a)～4(a)中La表示光源，FW表示滤色轮，M和M1、M2、M3分别表示SLM和第一、第二、第三SLM，TIR表示全反射棱镜，CSP表示分色棱镜，O表示聚光系统，PL表示投影透镜，S表示彩色发光投影屏幕。在图1(b)～4(b)中P表示透明衬底，L和L1、L2、L3分别表示发光层和第一、第二、第三发光层，Re表示反射层，F1、F2、F3分别表示第一、第二、第三滤光膜。
图5表示黄粉(Y，Gd)3Al5O12:Ce的发射光谱和激发光谱。
图6表示红粉(Y，Eu)3(Al，Ga)5O12:Pr的发射光谱和激发光谱。
图7表示红粉Ba(La，Eu)2Ti3O10的发射光谱和激发光谱。
图8表示绿粉BaMg2Al16O27:Eu，Mn的发射光谱和激发光谱。
图9表示蓝粉(Sr，Ca，Ba，Ce)10(PO4)6Cl2:Eu的发射光谱和激发光谱。
图10表示红粉Y2O3:Eu的发射光谱和激发光谱。
下面以实例具体说明。
实例1
图1是背投式彩色投影显示装置。在图1(a)中La是锆-铊灯，FW是滤色轮，O是聚光系统，TIR是内反射棱镜，M是DMD，PL是投影透镜，S是彩色发光投影屏幕。在滤色轮上分成紫外光透过区域和绿光透过区域。S结构如图1(b)所示，它由透明板P、滤光膜F1、发光层L和滤光膜F2构成。L由绿粉BaMg2Al16O27:Eu，Mn和红粉Na5Eu(WO4)4组成，滤光膜F1是短波带通滤光膜，它让波长小于540nm的光通过、波长大于545nm的光反射，F2是长波带通滤光膜，它让红和绿光通过、紫外光反射。
当锆-铊灯发出的355～360nm紫外光和536nm绿光照射在高速旋转的滤色轮上时，它依次通过紫外光滤光区域和绿光滤光区域。当355～360nm紫外光照射在M上时，在绿色信号的调制下，在M上产生隐含绿色图像的紫外光图像。当536nm绿光照射在M上时，在红色信号的调制下，在SLM上产生隐含红色图像的绿光图像。当紫外光图像和绿光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，紫外光图像的光激发BaMg2Al16O27:Eu，Mn，紫外光图像转换为绿色图像，绿光图像的光激发Na5Eu(WO4)4，绿光图像转换为红色图像，这样绿色图像和红色图像合成为多色图像，实现多色显示。
实例2
图2是前投式彩色投影显示装置。在图2(a)中La是镁-铟灯，CSP是分色棱镜，M1、M2是DMD，其余同实例1。S结构如图2(b)所示，它由透明板P、发光层L、反射层Re构成。L由蓝粉Sr2P2O7:Eu和红粉(Y，Eu)3(Al，Ga)5O12:Pr组成。反射层Re的作用是反射各种光，以提高亮度。
在CSP的作用下，镁-铟灯发出的光分光为382～384nm紫外光和450nm蓝光，382～384nm紫外光照射在M1上，在蓝色信号的调制下，在M1上产生隐含蓝色图像的紫外光图像，450nm蓝光照射在M2上，在红色信号的调制下，在M2上产生隐含红色图像的蓝光图像。当紫外光图像和蓝光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，紫外光图像的光激发Sr2P2O7:Eu，紫外光图像转换为蓝色图像，蓝光图像的光激发红粉(Y，Eu)3(Al，Ga)5O12:Pr，蓝光图像转换为红色图像，这样蓝色图像和红色图像合成为多色图像，实现多色显示。
实例3
图3是背投式彩色投影显示装置。在图3(a)中La是锆-镁灯，FW是滤色轮，CSP是分色棱镜，M1、M2是DMD，其余同实例2。在滤色轮上分成紫外光滤光区域和紫光滤光区域。S结构如图3(b)所示，它由透明板P、发光层L1、发光层L2、滤光膜F1、滤光膜F2和滤光膜F3构成。L1由红粉Na5Eu(WO4)4和绿粉LiSr2YO4:Tb组成，L2由蓝粉Sr10(PO4)6Cl2:Eu组成。F1是短波带通滤光膜，它让紫外光～紫光通过、蓝、绿、红光反射，F2是长波带通滤光膜，它让紫、蓝、绿、红光通过、紫外光反射。F3也是长波带通滤光膜，它蓝、绿、红光通过、紫光反射。
当锆-镁灯发出的光通过高速旋转的FW时，依次分光为紫光(405与436nm的光)以及紫外光(355～360和382～384nm波长的光)。紫光照射在M1上，在蓝色信号的调制下，在M1上产生隐含蓝色图像的紫光图像。紫外光在通过CSP时，分光为355～360nm波长的紫外光(S)和382～384nm波长的紫外光(L)，其中355～360nm紫外光(S)照射在M2上，在绿色信号的调制下，在M2上产生隐含绿色图像的紫外光(S)图像，382～384nm紫外光(L)照射在M1上，在红色信号的调制下，在M1上产生隐含红色图像的紫外光(L)图像。当此三个光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，紫外光(S)图像中355～360nm紫外光激发第一发光层中LiSr2YO4:Tb，紫外光(S)图像转换为绿色图像，紫外光(L)图像中的382～384nm紫外光激发第一发光层中Na5Eu(WO4)4，紫外光(L)图像转换为红色图像，紫光图像中的405、436nm波长的光通过第一发光层，激发第二发光层上的Sr10(PO4)6Cl2:Eu，紫光图像转换为蓝色图像。这样通过彩色发光投影屏幕就可将紫外光(S)图像、紫外光(L)图像、紫光图像分别转换成绿、红、蓝色图像，形成全色图像，实现全色显示。
实例4
实例4与实例3的区别仅在于：以紫外吸收层Ab代替F2，其余同实例3。Ab的作用是吸收紫外光，防止紫外光激发蓝粉。提高色纯。
实例5
图4是前投式彩色投影显示装置。在图4(a)中La高压水银灯，M1、M2、M3是LCoS，其余同实例3。彩色发光投影屏幕S的结构如图4中(b)所示，它由L1、L2、L3、F1、F2、Re和透明板P组成。L1由绿粉Y2SiO5:Ce，Tb组成，L2由(Sr，Ca)10(PO4)6Cl2:Eu组成，L3由红粉Y2O3:Eu组成。F1、F2均是长波带通滤光膜，F1让紫外光反射，让紫、蓝、绿、橙、红光通过，F2让紫、蓝、绿光反射，让橙、红光通过、Re的作用是反射橙、红光。Y2SiO5:Ce，Tb在300～380nm波长的紫外光激发下发出强的绿光，而在大于400nm波长的光下发光很弱。
高压水银灯工作时，发出365、405、436、546、577nm的光，当它们通过CSP时，分光为365nm的紫外光、405、436nm波长的紫光和577nm波长范围的橙光。紫外光、紫光和橙光分别照射在M1、M2、M3上，按照以上同样的道理，在M1、M2、M3上分别产生隐含绿色图像的紫外光图像、隐含蓝色图像的紫光图像和隐含红色图像的橙光图像。当它们经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，分别转换成绿、蓝、红色图像，形成全色图像，实现全色显示。
Claims (11)
1.一种彩色投影显示装置，其特征是它包括显示器件、投影光学系统和彩色发光投影屏幕，显示器件发出两种不同光谱(E1，E2)的光图像，该两种光图像的光谱均位于紫外光范围内，在彩色发光投影屏幕上涂有两种激发特性和发光颜色彼此不同的荧光粉(P1，P2)，两种荧光粉(P1，P2)为红、绿粉或红、蓝粉或红、青粉或绿、蓝粉或绿、品红粉或黄、蓝粉，第一种光谱(E1)的光仅激发或主要激发其中一种荧光粉(P1)发光，第二种光谱(E2)的光仅激发或主要激发另一种荧光粉(P2)发光，当显示器件发出的两种不同光谱(E1，E2)的光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，分别激发荧光粉(P1，P2)，各自转换为不同颜色的图像而形成多色图像。
2.一种彩色投影显示装置，其特征是它包括显示器件、投影光学系统和彩色发光投影屏幕，显示器件发出两种不同光谱(E1，E2)的光图像，其中至少一种光图像的光谱位于可见光范围内，在彩色发光投影屏幕上涂有两种激发特性和发光颜色彼此不同的荧光粉(P1，P2)，两种荧光粉(P1，P2)为红、绿粉或红、蓝粉或红、青粉或绿、蓝粉或绿、品红粉或黄、蓝粉，第一种光谱(E1)的光仅激发或主要激发其中一种荧光粉(P1)发光，第二种光谱(E2)的光仅激发或主要激发另一种荧光粉(P2)发光，当显示器件发出的两种不同光谱(E1，E2)的光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，分别激发荧光粉(P1，P2)，各自转换为不同颜色的图像而形成多色图像。
3.一种彩色投影显示装置，其特征是它包括显示器件、投影光学系统和彩色发光投影屏幕，显示器件发出三种不同光谱(E1，E2，E3)的光图像，其中一种光图像的光谱位于可见光范围内，在彩色发光投影屏幕上涂有激发特性均不同的红、绿、蓝粉，第一种光谱(E1)的光仅激发或主要激发红粉发出红光，第二种光谱(E2)的光仅激发或主要激发绿粉发出绿光，第三种光谱(E3)的光仅激发或主要激发蓝粉发出蓝光，当显示器件发出的三种不同光谱(E1、E2、E3)的光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，分别激发红、绿、蓝粉，各自转换为红、绿、蓝色图像而形成彩色图像。
4.一种彩色投影显示装置，其特征是它包括显示器件、投影光学系统和彩色发光投影屏幕，显示器件发出三种不同光谱(E1，E2，E3)的光图像，其中两种光图像的光谱位于可见光范围内，在彩色发光投影屏幕上涂有激发特性均不同的红、绿、蓝粉，第一种光谱(E1)的光仅激发或主要激发红粉发出红光，第二种光谱(E2)的光仅激发或主要激发绿粉发出绿光，第三种光谱(E3)的光仅激发或主要激发蓝粉发出蓝光，当显示器件发出的三种不同光谱(E1、E2、E3)的光图像经投影光学系统，投射在彩色发光投影屏幕上时，分别激发红、绿、蓝粉，各自转换为红、绿、蓝色图像而形成彩色图像。
5.根据权利要求1或2所述的彩色投影显示装置，其特征是显示器件包括光源、滤色轮或光轮、驱动电路和一个SLM，在滤色轮或光轮的分色作用下，光源发出的光依次形成两种不同光谱的光，并顺序照射在SLM上，在驱动电路的控制下，在SLM上顺序产生两种具有不同光谱的光图像。
6.根据权利要求1或2所述的彩色投影显示装置，其特征是显示器件包括光源、分光系统、驱动电路和两个SLM，在分光系统作用下，光源发出的光分光为两种不同光谱的光，并分别照射在两个SLM上，在驱动电路的控制下，分别在两个SLM上产生具有不同光谱的光图像。
7.根据权利要求3至4中任何一项所述的彩色投影显示装置，其特征是显示器件包括光源、滤色轮或光轮、驱动电路和一个SLM，在滤色轮或光轮的分色作用下，光源发出的光依次形成三种不同光谱的光，并顺序照射在SLM上，在驱动电路的控制下，在SLM上顺序产生三种不同光谱的光图像。
8.根据权利要求3至4中任何一项所述的彩色投影显示装置，其特征是显示器件包括光源、分光系统、驱动电路和三个SLM，在分光系统作用下，光源发出的光分光为三种不同光谱的光，并分别照射在三个SLM上，在驱动电路的控制下，分别在三个SLM上产生不同光谱的光图像。
9.根据权利要求3至4中任何一项所述的彩色投影显示装置，其特征是显示器件包括光源、分光系统和滤色轮或光轮、驱动电路和两个SLM，在分光系统和滤色轮或光轮的分色作用下，光源发出的光分光为三种不同光谱的光，其中一种光谱的光照射在一个SLM上，在驱动电路的控制下，在SLM上产生该光谱的光图像，另外两种光谱的光顺序照射在另一个SLM上，在驱动电路的控制下，在SLM上顺序产生该两种光谱的光图像。
10.根据权利要求5至9中任何一项所述的彩色投影显示装置，其特征是彩色发光投影屏幕可以是透射型，也可以是反射型。
11.根据权利要求5至10中任何一项所述的彩色投影显示装置，其特征是在彩色发光投影屏幕上两种或三种荧光粉涂敷成一层，或每种荧光粉分别涂敷成各自的层，或者三种荧光粉中两种粉涂敷成一层，而第三种粉涂敷成另一层，在彩色发光投影屏幕上可设置滤光膜、吸收层或反射层。
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