TW505815B - Reflective LCD projector - Google Patents

Description

發明背景 本發明係關於一種如申請專利範圍第1項之前特徵描述部 份所詳述的影像投影裝置。 在一較佳型式中，本發明係關於一種反射式液晶顯示投 影裝置。 本發明亦關於一種用於產生一影像予以顯示的方法。 發明概述 —般的液晶顯示投影器在商業應用中已變得更廣爲使用 。這些投影器通常係用於商業介紹、敎學課程等。 裝

圖1表示一種一般的反射式液晶顯示（LCD)投影器。圖1之 列置代表一種單色式投影器，但本行人士已知對彩色系統 的延伸。例如，彩色系統可使用一 X立方體及許多不同顏色 之特定調變器予以實現。此技術乃熟知於本技藝中且將予 以詳述。 在圖1的列置中’液晶顯示器1 〇 1係一種具反射式液晶顯 不元件之矩陣。每一個元件可以高達90度的角度旋轉入射 光之極性。一極化光束分離器102使極化於一第一方向之光 線通過但卻反射極化於一第二且垂直方向之光線。 在操作時，來自燈104之光線係以預極化器1〇5予以極化 並經由極化光束分離器（PBS) 102予以水平傳送。離開燈1〇4 之光線準直進入實質平行之光柵。極化光線通過平面1 07並 入射至液晶顯示元件101。 R型液晶顯示元件101係列置以根據一驅動R型液晶顯示 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) " A7 B7 2 五、發明説明（ 元件101之視訊信號改變入射光之極化方向。此技術導致光 線以各種不同狀態自R型液晶顯示元件101反射回去。更尤 甚者，某些光線係在極化方向旋轉之後予以反射回去，且 其它光線如同初始射入R型液晶顯示元件1〇1時一般維持在 相同的極化方向。另外，光線的極化方向可爲了灰色陰影 而僅予以部分旋轉。液晶顯示矩陣内之許多元件中的每一 個皆可依不同量各別地旋轉入射光的極化方向。 一旦反射回去，極化方向未改變的光線經由平面107通過 回去並被吸收。入射至R型液晶顯示元件且極化方向已改變 的光線將不通過平面107，但反而經由後極化器109向上反 射而經由投影透鏡110投影成一影像。極化方向已改變某些 角度之光線將部份通過並產生灰色陰影而非黑色及白色。 簡言之，極化方向可依介於0度與9〇度之間的角度予以旋轉 ’其中介於這兩個極端之間的角度係代表灰色陰影。 圖1所示型式的尺型液晶顯示投影器存在許多問題。一問 題係此等光線於打到平面107時並不僅僅呈s極化或以亟化。 對於此問題更爲完整的説明及建議之解決方案請參照 年9月26日發表之美國專利案第5,453,859號。 另一與圖.1所示型式之系統有關的問題係pBs工们中之感 應雙折射而予以強調。此現象之發生乃因爲通過的光㈣ PBS加溫的並不均勾。玻璃之差異性加溫於玻璃中產生壓力 ，進而於玻璃中造成雙折射。解決此問題之先前試驗已少 於最佳化。 -5- 本紙張尺度適财_家鮮(CNS) ~ ------_

第一先别技蟄液晶顯示投影器設計使用圖2所示型式之 離軸型液晶顯示投影器。燈丨〇4及預極化器丨〇5將極化光線 傳送至反射式液晶顯示器1〇1。光線的極化方向接著藉由各 種液晶顯示元件的狀態而改變或不改變，或改變成某種角 、。士圖1的例子所示，液晶顯示元件係藉由一視訊信號予 以驅動，且反射光束203的極化方向因而已根據視訊信號予 以凋變。孩反射光束接著傳送經過一後極化器109而經由透 鏡110予以投影。 半h圖2列置之基本問題係無效率地使用投影透鏡之鏡孔 其係大約置於平面”B”。更尤甚者，大部分由投影透鏡另 外捕捉的光束係藉由來自燈1()4之光線路徑予以阻擋。因此 ’系統 <可用鏡孔大約爲投影透鏡之完整鏡孔之四分之一 ’大幅減低系、统㈣。圖3描緣如圖2所示之先前技藝離轴 投影器中的鏡孔使㈣況。可看到大約浪費了四分之三的 鏡孔區域。 本1月之目的係提供一種具有改良光線效率之影像投 w衣置。此目的係藉由如申請專利範圍第丨項詳述發明之影 像投影裝置予以達成。 根據本發明之影傻蔣旦彡壯 -hr jL] - « 、， 豕奴〜衣置4另一有利 < 具體實施例係 詳述於從屬之申請專利範圍中。 本發明之另一 其中的顯示具有 明申請專利第10 目的係提供一種產生影像以顯示的方法， 一改良之光線效率。此目的係藉由如本發 項所詳述產生一影像之方法予以達成。 本紙張尺度適用中國 -6 光源提供光線至一铜槪 &、、、 過交咨，該調變器將已根據所要投 〜之視彳吕5虎而予以铜掛认j、 p周交的已碉變光信號反射回去。一鏡 :係：入光源與調變器之間。—部份來自光源之光係藉由 ’：3面的阻“而洪法到達調變器，但已調變的反射光係 冗全聚焦於鏡面的反射而廿 反射面並以鏡面經由一投影透鏡予以反 射。 鏡面之擺置使並僅阳势 、 ^從/、值阻擋一小邵份來自光源之入射光線。 可直接將鏡面放置於人私i 、八射光的路徑中。在另一具體實施例 中’鏡面可呈曲狀。 在-較佳的具體實施例中，調變器係一汉型液晶顯示元件 之矩陣。 可藉由使用一 Xf方體或類似元件得到彩色。 圖示簡述 圖1係先前技藝液晶顯示投影器； 圖2係一不同型式的先前技藝液晶顯示投影器； 圖3a描述有效使用圖2先前技藝列置中之鏡孔； 圖3b描述利用本發明照明路徑中之鏡孔；以及 圖4表示一本發明之具體實施例。 詳細發明説明 圖4表示一本發嗎之具體實施例，其包含一光源4〇1、透 叙405和406、一鏡面407和極化器429、以及一液晶顯示器 411。碉變器41〇至412和X立方體415以傳統方式提供彩色。 請注意極化器430至432可用來取代極化器429而非額外予以 增加。基於解釋，吾人假設使用極化器429。

在操作時，來自光源401的光線離開反射器402並本質上 平行也予以傳送至透鏡4〇6。鏡面術阻擋光線，使光線 播法透過本質上呈圓形橫切之區域由左側通至右侧。因爲 銃面407如圖不主傾爿，故鏡面的形狀爲橢圓形而使得由點 420觀視傾斜鏡面時橫切面呈圓形。在一原型中，一來自艾 豕科學杈式編號箄3〇837號的鏡面已發現可提供符合要求 之效能。鏡面之圓形橫切面可與光源術所射出之光線之橫 切面在本質上呈同心圓。平面f，A，，大約置於照明路徑之鏡孔 平面。 爲了增加投影透鏡的功率（p〇wer)，亦可使鏡面稍微彎曲 。更尤甚者，若鏡面呈彎曲，即使投影透鏡的元件4〇5和 406維持相同的功率仍可將投影透鏡的功率。給定鏡面之設 計及效能參婁丈，本行人士已可計算所要求的料，亦有商 用的軟體套件可用於執行計算。 光線在通過鏡面之後，接著通過透鏡元件406但包含一本 質呈圓形之糢糊部份，該本質呈圓形之糢糊部份代表已藉 由鏡面407予以阻擋的橫切面。光線在極化之後，係經由又 立方體415予以傳送並藉由11型液晶顯示器41〇、411和412予 以調變。 光線在反射離開液晶顯示矩陣4丨丨並因而調變之後，接著 經由X光iL方體415和極化器429傳送回去。反射光接著聚焦 於鏡面407的反射面以經由投影透鏡元件4〇5至4〇7投影至投 影屏幕433。注意，與鏡面4〇7一起，4〇6和4〇5必須共同作 爲兩個投影透鏡的元件。雖然吾人提到透鏡4〇5和4〇6， -8 - ^紙張尺度適用中S S家標準(CMS) A4規格(21GX 297公釐) " "" - 這些透鏡實際上與鏡面407一起作爲透鏡元件以形成投影 透鏡。 Q爲此種X 乂方體41 5爲本行人士所知故不在此特別詳述 其操作。m説的即可，白光於表面421進人立方體且 ' 、彔及1色成分係分別導向調變器4 10、4 11和4 12。白光 中、、工、、彔和監色成分之極化方向係分別藉由調變器41 〇、 411和412予以調變。紅、綠和藍色成分接著再組合成白光 然後於表面421MX立方體。在通過極化器㈣之後，移除 具有非希望之極化方向之成分且白色光束已根據驅動液晶 顯示器410、411和412之視訊信號予以調變。此技術對本行 人士而吕爲傳統技術而不在此予以詳述。 透鏡元件406、R型液晶顯示矩陣411與鏡面4〇7之間的距 離係使入射至透鏡元件406的光線聚焦於鏡面4〇7上。注意 極化器429可如圖4所標示重置於位置43〇、431和432。這些 另外的位置因可使極化器與提供最大對比的液晶顯示器之 間未放置任何光學元件而爲更好的選擇。極化器的位置亦 使載入極化器之功单因紅、綠和藍色通遒具有各別極化器 的事貫而減少。此提升了生命週期。注意，系統因鏡孔平 面”A”中鏡面407的存在而無法電傳，不像大部分其它反射 式液晶顯示投影系統。 所述的系統代表一種全彩投影器。若使用極化器43〇至 432而非極化器429，則可根據本發明省略χ棱鏡415、光 調變器410和412以及極化器430和432以建立一種單色投 影器。 505815 A7 B7 五、發明説明（7 ) 儘管以上説明本發明之較具體實施例，各種修改將對本 行人士變得明顯。此等修改希望以底下的申請專利範圍予 以涵蓋。’ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

Claims (1)

1. J

   • 種用於投影一影像的裝置，其包含： 光源(401)，其係用於提供光線， 凋夂态（4 10-412)，其係用於接收該光線並根據一視 Λ L唬凋變該光線之一特性以及用於反射調變光， 鏡面（4〇7) ’其係置於‘光源（401)與調變器（410-412) <間，以阻擋一部份由光源傳送至調變器的光線， 其特徵在於鏡面係列置以將所有已調變光本質上反射 至一投影透鏡（405、407_408)。 •如申清專利範圍第1項之裝置，其中該特性係與光線相關 的極化方向。 如申w專利範圍第2項之裝置，其中藉由該鏡面所阻擋的 琢光線之該部份本質上呈圓形。 4. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中該被阻擋的部份本質 上與一该提供之光線之橫切面呈同心圓。 5. 如申凊專利範圍第2項之裝置，其中該裝置進一步包含一 配置於調變器與先源之間的透鏡（406)，離該調變器源一 距離而置的透鏡使得自該光源通過該透鏡的光線聚焦於 该_變器上。 6·如申請專利範圍第5項之裝置，其中該調變器係一反射 式液晶顯示LCD矩陣（410-412)。 7.如申請專利範圍第6項之裝置，其中該裝置進一步包含 —配置於該液晶顯示矩陣與該透鏡之間的極化器（429)。 8·如申請專利範圍第7項之裝置，其中該裝置進一步包含 —x立方體（415)。

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   A8 B8 C8

   本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐)

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