DE10110696C2 - Lichtwegauslegung eines reflektierenden Flüssigkristallprojektors - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung eines reflektierenden Flüssigkristallprojektors. Die vorliegende Erfindung betrifft besonders einen Lichtweg einer Projektionsvorrichtung eines Flüssigkristallprojektors.

In den letzten Jahren wurden Flüssigkristallanzeige-(LCD)Vorrichtungen schrittweise übliche Gegenstände des täglichen Lebens, wie beispielsweise Flüssigkristallfernseher, tragbare Computer und Flüssigkristallprojektoren. Es gibt zwei Arten von Lichtteilern in herkömmlichen Reflexions-Flüssigkristallprojektoren, umfassend einen außeraxialen und einen linearen bzw. auf Linie liegenden Typ. Im Fall des außeraxialen Typs laufen ein eintretendes Licht und ein austretendes Licht nicht entlang des selben Weges. In dem linearen Typ laufen jedoch sowohl das einfallende Licht als auch das austretende Licht entlang des selben Wegs.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1, stellt das Diagramm einen Lichtweg eines außeraxialen Reflexions-Flüssigkristallprojektors dar. Die Lichtquelle ist ein einfallendes Licht 100. Das einfallende Licht 100 ist mit einer S-Polarisation polarisiert. Dann wird das S-polarisierte Licht von einem Polarisationsstrahlteiler (PST) reflektiert und zu einem dichroitischen Würfel 102 reflektiert, der das Licht teilt. Das Licht wird zu einem Reflexions-LCD-Feld 104 projiziert. Eine entsprechende P-Polarisation wird von dem Reflexions-LCD-Feld 104 durch einen Farb- Rekombinierer 106, der die Lichter zusammen wiedervereinigt, ein Licht bildend, reflektiert. Dann geht das Licht durch eine Projektionslinse 108, und das Bild wird auf deinen Schirm projiziert.

In dem Vorstehenden teilt der dichroitische Würfel 102 das Licht und der Farb- Rekombinierer 106 vereinigt das Licht wieder. Die Schritte des Teilens und Wiedervereinigens des Lichts sind zwei unabhängige Schritte. Deshalb kann dieses Verfahren ein Bild höherer Auflösung formen. Obwohl diese Techniken des außeraxialen Reflexions- Flüssigkristallprojektorentyps verbessernd wirken, gibt es noch viele Nachteile an dem außeraxialen Projektorentyp. Beispielsweise weil die Lichtwege nicht auf dem gleichen Pfad sind, ist es schwierig, das Bild einzustellen und auf den Lichtweg zu fokussieren. Außerdem ist der außeraxiale Reflexions-Flüssigkristallprojektor nicht einfach herzustellen und die Herstellungskosten sind sehr hoch. Die Höhe des Projektors ist sehr hoch (etwa 150 mm bzw. 6 inch). Darüber hinaus kann die Linse nicht einfach hergestellt werden, und die Komponenten sind sehr groß.

Fig. 2 stellt einen Lichtweg eines Philips Prismas dar. Nachdem eine Lichtquelle 200 von dem Polarisationsstrahlteiler (PST) polarisiert ist, wird eine einfallende Quelle 200 des S-polarisierten Typs in die Farb-Teiler-Rekombinierer-Komponente reflektiert.

Die Farb-Teiler-Rekombinierer-Komponente ist aus drei dichroitischen Würfel-Prismen hergestellt, die einen dichroitischen Würfel 202, einen dichroitischen Würfel 204 und einen dichroitischen Würfel 206 umfassen. Eine erste Beschichtung 208 ist zwischen dem dichroitischen Würfel 202 und dem dichroitischen Würfel 204, eine zweite Beschichtung 210 zwischen dem dichroitischen Würfel 204 und dem dichroitischen Würfel 206 angeordnet. Rotes und grünes Licht wird durch die erste Beschichtung 208 durchgelassen, aber blaues Licht wird vollständig reflektiert. Grünes Licht wird durch die zweite Beschichtung 210 durchgelassen, aber rotes Licht wird vollständig reflektiert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2, tritt das einfallende Licht 200 in den dichroitischen Würfel 202 ein, und das rote Licht und das grüne Licht des einfallenden Lichts 200 werden durch die erste Beschichtung 208 in den dichroitischen Würfel 204 durchgelassen. Das blaue Licht wird von der ersten Beschichtung 208 zu dem blauen LCD-Feld 212 reflektiert. Nachdem das rote Licht und das grüne Licht durch die erste Beschichtung 208 in den dichroitischen Würfel 204 getreten ist, wird das grüne Licht durch die zweite. Beschichtung 210 zu dem grünen LCD-Feld 214 durchgelassen. Das rote Licht wird von der zweiten Beschichtung 210 zu dem roten LCD-Feld reflektiert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird eine Farb-Rekombinierer-Komponente gezeigt. Das blaue LCD-Feld 212, das grüne LCD-Feld 214 und das rote LCD-Feld 216 reflektieren jeweils P- polarisiertes blaues. Licht, grünes Licht und rotes Licht. Diese drei Farblichter bewegen sich entlang der ursprünglichen Lichtspur, werden auf den Farbteiler reflektiert, und werden durch den PST 218 zu der Projektionslinse 220 durchgelassen. Schließlich projiziert das Licht ein Bild auf den Schirm.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4, stellt das Diagramm den Lichtweg einer Farbecke dar. Eine Lichtquelle 300 überträgt durch einen Polarisationsstrahlteiler (PST). Das einfallende S-polarisierte Licht 300 wird in die Farb-Teiler-Rekombinierer-Komponente der Farbecke reflektiert.

Bezugnehmend auf die Farb-Teiler-Komponente der Farbecke, ist die Farb-Teiler- Rekombinierer-Komponente aus drei quadratisch geformten dichroitischen Würfeln hergestellt, umfassend dichroitische Würfel 302, 304 und 306. Der dichroitische Würfel 302 reflektiert rotes und blaues Licht, läßt aber grünes Licht durch. Der dichroitische Würfel 304 läßt rotes Licht durch, reflektiert aber blaues Licht. Die drei Primär-Farblichter grünes, rotes und blaues Licht, werden jeweils auf das grüne LCD-Feld 308, das rote LCD-Feld 310 und das blaue LCD- Feld 312 aufgeteilt. Die Farb-Rekombinierer-Komponente vereinigt das Licht wieder. Das grüne LCD-Feld 308, das rote LCD-Feld 310 und das blaue LCD-Feld 312 reflektieren jeweils grünes, rotes und blaues P-polarisiertes Licht von der Teiler-Rekombinierer-Komponente.

In dem vorstehend beschriebenen System weist der Lichtweg des Flüssigkristallprojektors nicht dieselben Nachteile wie der außeraxiale Typ auf, aber die Auslegung des Teilers kann nicht die Größe des Projektors verringern.

Teiler-Komponenten im gegenwärtigen Markt, einschließlich des Philips Prismas, Farbecken oder Farbverbinder sind sämtlich als zweidimensionale Teiler-Komponenten ausgelegt; das heißt das einfallende Licht und das austretende Licht bewegen sich in der selben Ebene. Die Projektionslinse wird nach oben versetzt, und bleibt in einer festen Position, wenn der Flüssigkristallprojektor versetzt wird. Daher weisen sowohl das Philips Prisma als auch die Farbecke einen leeren Raum über der Teiler-Rekombinierer-Komponente auf. Dieser leere Raum wird nicht befriedigend genutzt, und unterstützt nicht die aktuelle Tendenz, einen leichteren, dünneren, kürzeren und kleineren Projektor herzustellen.

In der US 5 944 401 wird ein Flüssigkristallprojektor mit einer Farb-Rekombinierer- Komponente beschrieben, wobei der Lichtweg ein dreidimensionales Format aufweist. Die Farb- Rekombinierer-Komponente umfasst einen Prismablock, der sich aus fünf Prismen und zwei als dichroitische Filter konfigurierte optische Elemente zusammensetzt, die zwischen jeweils zwei der Würfel-bildenden Prismen angeordnet sind, so dass rotes, grünes und blaues Licht in drei Richtungen dreidimensional einfallend sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Projektor bereitzustellen, der leichter, dünner und kleiner als die herkömmlichen Projektoren ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lichtwegaufbau eines Reflexions- Flüssigkristallprojektors gemäß Anspruch 1 und einen Aufbau eines Lichtwegs eines Reflexions- Flüssigkristallprojektors gemäß Anspruch 5 gelöst.

Die Erfindung liefert eine dreidimensionale Teiler-Rekombinierer-Komponente, um die Größe des Projektors zu verringern. In der kubischen Auslegung bewegt sich das einfallende Licht und das austretende Licht nicht in derselben Ebene, und der leere Raum über der Teiler- Rekombinierer-Komponente kann effektiver genutzt werden, wodurch somit die Größe des Projektors reduziert werden kann.

Wie hierin ausgeführt und breit beschrieben, liefert die Erfindung einen Lichtweg eines Reflexions-Flüssigkristallprojektors. Der Projektor weist eine Lichtquelle, einen Polarisationsstrahlteiler (PST) und einen Satz von dichroitischen Würfeln auf. Zuerst wird das S-Polarisierte Licht der Lichtquelle von dem PST zu einem Satz dichroitischer Würfel reflektiert. Der Satz dichroitischer Würfel umfaßt einen ersten dichroitischen Würfel, einen zweiten dichroitischen Würfel und einen dritten dichroitischen Würfel. Der erste dichroitische Würfel umfaßt eine erste Beschichtung mit einem Normalvektor (1,0,1). Die erste Beschichtung teilt die Lichtquelle in zwei Richtungen: das rote Licht und das blaue Licht werden von der Beschichtung reflektiert und das grüne Licht wird durch die Beschichtung durchgelassen. Der zweite dichroitische Würfel, ist an einer Seite des ersten dichroitischen Würfels angebracht, von wo das rote Licht und das blaue Licht reflektiert werden. Der zweite dichroitische Würfel weist eine zweite Beschichtung mit einem Normalvektor (1, 1,0) auf. Rotes Licht des einfallenden Lichtes wird zu einem roten Flüssigkristallanzeige-(LCD)Feld reflektiert, und blaues Licht wird zu einem blauen LCD-Feld reflektiert. Der dritte dichroitische Würfel ist über dem ersten dichroitischen Würfel in Durchlaßrichtung des grünen Lichtes angebracht. Der dritte dichroitische Würfel weist eine dritte Beschichtung mit einem Normalvektor (1,0,1) auf. Grünes Licht wird in ein grünes LCD-Feld übertragen.

Es muß verstanden werden, daß sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die nachstehende detaillierte Beschreibung beispielhaft sind, und beabsichtigen, eine weitere Erklärung der Erfindung wie beansprucht zu liefern.

Die begleitende Zeichnung ist aufgenommen, um ein weiteres Verstehen der Erfindung bereitzustellen, und ist eingearbeitet in und bildet einen Teil dieser Beschreibung. Die Zeichnung stellt Ausführungsformen dar und dient zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären. In der Zeichnung sind

Fig. 1 eine graphische Darstellung eines Lichtwegs eines herkömmlichen außeraxialen Flüssigkristallprojektors;

Fig. 2 eine graphische Darstellung eines Lichtwegs des Philips Prismas;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Philips Prismas kombiniert mit der Projektionslinse und einem Polarisationsstrahlteiler (PST);

Fig. 4 eine graphische Darstellung eines Lichtwegs der Farbecke; und

Fig. 5 eine graphische Darstellung einer Auslegung des Lichtwegs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung.

Bezugnehmend auf Fig. 5 liefert eine Lichtquelle ein einfallendes Licht 400. Das einfallende Licht 400 geht durch den Polarisationsstrahlteiler (PST) und S-polarisiertes Licht wird von dem PST zu der Teiler-Komponente reflektiert.

Die Teiler-Rekombinierer-Komponente ist ein Satz dichroitischer Würfel, der einen ersten dichroitischen Würfel, einen zweiten dichroitischen Würfel und einen dritten dichroitischen Würfel aufweist. Der erste, zweite und dritte dichroitische Würfel weisen kubische Strukturen auf. Der erste dichroitische Würfel 402 weist eine erste Beschichtung 404 mit einem Normalvektor (1,0,1) auf. Das einfallende Licht 400 tritt von dem Boden des ersten dichroitischen Würfel 402 und entlang der Richtung (0,0,1) in den ersten dichroitischen Würfel 402 ein. Wenn das einfallende Licht 400 in die erste Beschichtung 404 eintritt, wird rotes und blaues Licht des einfallenden Lichts 400 durch die erste Beschichtung 404 geteilt und entlang der Richtung (-1,0,0) in die zweite dichroitische Würfel 406 Licht-Beschichtung reflektiert. Das grüne Licht wird durch die erste Beschichtung 404 und durch den dritten dichroitischen Würfel 410 in der ursprünglichen Richtung entlang der Koordinaten (0,0,1) durchgelassen.

Rotes Licht und blaues Licht des einfallenden Lichts 400 werden von der ersten Beschichtung 404 entlang der Richtung (-1,0,0) reflektiert. Der zweite dichroitische Würfel 406 ist an der Seite des ersten dichroitischen Würfels 402 angebracht, in der der Lichtweg des roten Lichts und des blauen Lichts von der ersten Beschichtung 404 reflektiert werden. Der zweite dichroitische Würfel 406 weist eine zweite Beschichtung 408 mit einem Normalvektor (1,1,0) auf. Rotes Licht wird reflektiert von der ersten Beschichtung 404 entlang der Richtung (1,0,1) und wird von der zweiten Beschichtung 408 zu dem roten LCD-Feld 416 projiziert. Blaues Licht überträgt sich durch die zweite Beschichtung 408 zu dem blauen LCD-Feld 418.

In dem vorstehend beschriebenen bewegt sich rotes Licht entlang der Richtung (0,0,1), blaues Licht bewegt sich entlang der Richtung (-1,0,0) und rotes Licht bewegt sich entlang der Richtung (0,1,0). Die Lichtwege der drei Farblichter sind in einem dreidimensionalen Format, nicht in einer zweidimensionalen Ebene, das heißt bewegen sich entlang der selben Ebene.

In dem ersten dichroitischen Würfel 402 wird grünes Licht durch die erste Beschichtung 404 in der ursprünglichen Richtung der Koordinaten (0,0,1) in den zweiten dritten dichroitischen Würfel 410 übertragen. Der dritte dichroitische Würfel 410 ist über dem ersten dichroitischen Würfel 402 in dem Übertragungsweg des grünen Lichtes angebracht. Der dritte dichroitische Würfel weist eine dritte Beschichtung 412 mit einem Normalvektor mit den selben Koordinaten (1; 0; 1) auf, wie der Normalvektor der ersten Beschichtung 404. Grünes Licht wird durch den dritten dichroitischen Würfel in das grüne LCD-Feld 414 übertragen.

Grünes Licht kann auch von der dritten Beschichtung 412 in das grüne LCD-Feld 414 in dem dritten dichroitischen Würfel 410 übertragen werden. Das grüne LCD-Feld 414 muß in dem Lichtweg des grünen Lichts, nachdem es reflektiert wurde, angebracht werden. Der dritte dichroitische Würfel kann durch ein Prisma ersetzt werden, das ähnliche Eigenschaften wie der dichroitische Würfel aufweist. Grünes Licht kann durch das Prisma übertragen werden, und in das grüne LCD-Feld reflektieren. Daher kann die Größe des Projektors verringert werden.

Schließlich wird von dem grünen LCD-Feld 414, dem blauen LCD-Feld 416 und dem roten LCD-Feld 418, entsprechendes P-polarisiertes grünes Licht, blaues Licht und rotes Licht, jeweils in die Projektionslinse reflektiert, und ein Bild wird auf den Schirm projiziert.

Ein Hauptkennzeichen dieser Erfindung ist das dreidimensionale Format des Lichtwegs, wobei die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung das einfallende Licht teilt, und die Lichter sich nicht in der selben Ebene bewegen. Die Größe und die Fläche des Projektors ist verringert.

In dieser Erfindung umfaßt die Teiler-Komponente nur zwei dichroitische Würfel und der Projektor nutzt weniger Raum als ein herkömmlicher Projektor. Ein herkömmlicher Projektor wie das Philips Prisma und die Farbecke weisen ungenutzten leeren Raum über der Projektionslinse auf. In der vorliegenden Erfindung wird der dritte dichroitische Würfel über dem ersten dichroitischen Würfel angebracht. Diese Auslegung beeinträchtigt den Betrieb der Komponenten und nutzt den leeren Raum über der Projektionslinse.

Dem Fachmann wird klar sein, daß verschiedene Abänderungen und Veränderungen an der Struktur der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von dem Geist oder dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Mit Hinblick auf das Vorstehende ist beabsichtigt daß die vorliegende Erfindung Abänderungen und Veränderungen abdeckt, vorausgesetzt, sie fallen in den Schutzumfang der nachstehenden Ansprüche und ihrer Äquivalente.

Claims (8)

1. Lichtwegaufbau eines Reflexions- Flüssigkristallprojektors, aufweisend:
eine Lichtquelle zur Lichteinleitung entlang einer Richtung (0,0,1);
einen ersten dichroitischen Würfel, der eine erste Beschichtung mit einem Normalvektor (1,0,1) aufweist, wobei die erste Beschichtung grünes Licht durchläßt, und rotes Licht und blaues Licht reflektiert;
einen zweiten dichroitischen Würfel, der an einer Seite des ersten dichroitischen Würfels angebracht ist, von wo das rote Licht und das blaue Licht abgestrahlt werden, wobei der zweite dichroitische Würfel eine zweite Beschichtung mit einem Normalvektor (1,1,0) aufweist, wobei die zweite Beschichtung das blaue Licht durchläßt und das rote Licht reflektiert;
einen dritten dichroitischen Würfel, der an einer Seite des ersten dichroitischen Würfels angebracht ist, von wo das grüne Licht abgestrahlt wird;
ein grünes Flüssigkristallanzeige-(LCD)Feld, das an einer Seite des ersten dichroitischen Würfels angebracht ist, um das grüne Licht durchzulassen;
ein blaues LCD Feld, das an einer Seite des zweiten dichroitischen Würfels angebracht ist, um das blaue Licht durchzulassen;
ein rotes LCD Feld, das an einer Seite des zweiten dichroitischen Würfels angebracht ist, um das rote Licht durchzulassen.

2. Aufbau gemäß Anspruch 1, wobei der dritte dichroitische Würfel eine dritte Beschichtung aufweist, die es dem grünen Licht gestattet, zu dem grünen LCD Feld durchzugehen.

3. Aufbau gemäß Anspruch 1, wobei der dritte dichroitische Würfel eine dritte Beschichtung aufweist, die es dem grünen Licht gestattet, zu dem grünen LCD Feld zu reflektieren.

4. Aufbau gemäß Anspruch 1, wobei der erste, zweite und dritte dichroitische Würfel kubische Strukturen sind.

5. Aufbau eines Lichtwegs eines Reflexions-Flüssigkristallprojektors, aufweisend:
eine Lichtquelle, die entlang einer Richtung (0,0,1) eintritt, wobei die Lichtquelle ein erstes Primärlicht, ein zweite Primärlicht und ein drittes Primärlicht aufweist;
einen ersten dichroitischen Würfel, der eine erste Beschichtung mit einem Normalvektor (1,0,1) aufweist, wobei die erste Beschichtung das erste Primärlicht durchläßt, und das zweite Primärlicht und das dritte Primärlicht reflektiert;
einen zweiten dichroitischen Würfel, der an einer Seite des ersten dichroitischen Würfels angebracht ist, von wo das zweite Primärlicht und das dritte Primärlicht abgestrahlt werden, wobei der zweite dichroitische Würfel eine zweite Beschichtung mit einem Normalvektor (1,1,0), wobei die zweite Beschichtung das zweite Primärlicht durchläßt und das dritte Primärlicht reflektiert;
einen dritten dichroitischen Würfel, der an einer Seite des ersten dichroitischen Würfels angebracht ist, von wo das erste Primärlicht ausgestrahlt wird;
ein erstes Primärlicht Flüssigkristallanzeige-(LCD)Feld, das an einer Seite des ersten dichroitischen Würfels angebracht ist, die das erste Primärlicht durchläßt;
ein zweites Primärlicht LCD Feld, das an einer Seite des zweiten dichroitischen Würfels angebracht ist, die das zweite Primärlicht durchläßt;
ein drittes Primärlicht LCD Feld, das an einer Seite des zweiten dichroitischen Würfels angebracht ist, die das dritte Primärlicht durchläßt.

6. Aufbau gemäß Anspruch 5, wobei der dritte dichroitische Würfel eine dritte Beschichtung aufweist, die es dem ersten Primärlicht gestattet, zu dem ersten Primärlicht LCD Feld durchzugehen.

7. Aufbau gemäß Anspruch 5, wobei der dritte dichroitische Würfel eine dritte Beschichtung aufweist, die es dem ersten Primärlicht erlaubt, zu dem ersten Primärlicht LCD Feld zu reflektieren.

8. Aufbau gemäß Anspruch 5, wobei der erste, zweite und dritte dichroitische Würfel kubische Strukturen sind.