TWI281088B - Projector - Google Patents

Description

1281088 r r r v (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關利用液晶顯示面板等的顯示元件來投射 畫像的投影機。 【先前技術】 以往有在具備由離散性的畫素所構成的顯示元件之投 影機中組裝複數積層由光學性透明強誘電性液晶 (Ferroelectric Liquid Crystal)等所構成的開關型相位調變 光學元件及由光學性透明的複折射媒體所構成的顫動 (wobbling)元件之構造的光學裝置者（參照特開平7-3 6054 號公報）。 就此類的投影機而言，是藉由在1圖框中切換相位調 變光學元件的動作來使通過複折射光學元件之光的偏光方 向交替切換於正交方向。藉此，經由相位調變光學元件及 複折射媒體而射出之光的光路可在1圖框中切換而塡埋畫 素的間隙，因此可使由離散性的畫素所構成的顯示元件的 晝像形成無接縫連續性的畫面而投射。 但，由於上述投影機是在1圖框期間中切換驅動相位 調變光學元件，因此不容易確保相位調變光學元件的安定 動作，相位調變光學元件及其驅動電路會形成高價位者， 或者所取得的畫像會有容易產生不安定的傾向。 又，由於上述投影機無法避免某程度以上的透過率降 低，且透過率不均的發生也無法迴避，因此不可避免發生 -4- 1281088第93121964號專利申請案 中文說明書修正頁 民國96年1月3日修正 (2) 投射像的 亮度降低或亮in。&

【發明內容】 因此，本發明的目的是在於提供一種可以安定的狀態 來形成接縫不醒目平順畫質的投射像，且可切換顯示平順 畫質的投射像與高解像度的投射像之投影機。 又，本發明的目的是在於提供一種可避免亮度降低或 亮度不均的投射像之投影機。 爲了解決上述課題，本發明之投影機的特徵係具備： 投射光學系，其係成像來自顯示裝置的像光； 第一複折射光分歧元件，其係於顯示裝置的前方側， 將基準方位設定於入射光束的中心軸周圍的規定方向而配 置；及 第二複折射光分歧元件，其係具有對應於第一複折射 光分歧兀件的光分歧特性，且配置於第一複折射光分歧元 件的前或後，藉由中心軸周圍的旋轉位置之設定，可在以 基準方位爲中心軸周圍的規定方向的第一狀態與以基準方 位爲對該規定方向的相反方向的第二狀態之間切換狀態。 在此，有關第一複折射光分歧兀件的配置，所謂「顯 75裝置的則方側」是蒽指顯不裝置的投射光學系側，意指 第一複折射光分歧元件會配置於從顯示裝置到投射光學系 爲止的像光的光路上。又，有關第二複折射光分歧元件的 配置’所謂「第一複折射光分歧元件的前或後」是意指第 一複折射光分歧元件的前方側或後方側，亦即意指第一複 -5- 1281088 (3) 折射光分歧元件的投射光學系側或顯示裝置側。 在上述投影機中，由於具有對應於第一複折射光分歧 元件的光分歧特性之第二複折射光分歧元件的狀態可切換 於以基準方位爲中心軸周圍的規定方向的第一狀態與以基 準方位爲對該規定方向的相反方向的第二狀態之間，因此 在第一狀態中，與第一及第二複折射光分歧元件協力作動 而使來自顯示裝置的像光單獨時相較之下，可分歧2倍的 量。亦即，例如假設鄰接於第一複折射光分歧元件的前方 側而配置第二複折射光分歧元件時，像光中作爲正常光來 通過第一複折射光分歧元件者會更作爲正常光來亦通過第 二複折射光分歧元件，像光中作爲分歧於規定方向的異常 光來通過第一複折射光分歧元件者會更作爲分歧於同一方 向的異常光來亦通過第二複折射光分歧元件，因此可以所 期望的位置錯開量來使異常光對正常光分歧。此刻，由於 不需要在各圖框開關射入第一及第二複折射光分歧元件之 像光的偏光面，因此可安定保持像光的分歧狀態。亦即， 即使顯示裝置具有藉由黑矩陣等來隔間的離散性的畫素時 ’還是可以藉由第一及第二複折射光分歧元件的特性設定 來使塡埋畫素的間隙之畫素錯開產生，可以安定的狀態來 投射無接縫或接縫不醒目的連續平順畫像，且可形成亮度 降低或亮度不均少的投射像。 另一方面’當第二複折射光分歧元件爲第二狀態時， 第一及第二複折射光分歧元件會協力作動抵消來自顯示裝 置之像光的分歧。亦即，在像光中作爲正常光來通過第一 -6- 1281088 (4) 複折射光分歧元件者也會作爲正常光來通過第二複折射光 分歧元件，在像光中作爲分歧於規定方向的異常光來通過 第一複折射光分歧元件者也會作爲分歧於逆方向的異常光 來通過第二複折射光分歧元件，因此結果可使異常光回到 與正常光同一光路，形成畫錯開被解除的狀態。以上，可 以安定的狀態來切換顯示平順畫質的投射像與高解像度的 投射像。 又，本發明之具體形態的投影機中，述顯示裝置係藉 由來自照明裝置的照明光來照明的光調變裝置，該光調變 裝置係具有：像光的射出會被限制於周期性的部份領域之 黑矩陣部份’第一及第二複折射光分歧元件爲具有：有關 中心軸的方向，對應於黑矩陣部份的配置及形狀的厚度之 複折射板。 此情況，可將利用非發光型的光調變裝置所形成的畫 像予以投射於螢幕等，且根據兩複折射光分歧元件的折射 率特性及尺寸等的設定而被分歧的像光彼此之插補會適當 地使設置於光調變裝置的黑矩陣部份形成不醒目。 又’本發明之其他的具體形態中，更具備偏光狀態調 節零件，其係針對射入第一複折射光分歧元件的像光的偏 光狀態來調節有關規定方向的成分與對該規定方向的正交 方向的成分之分配。 此情況，可按照上述分配來較正確地調節藉由第一及 第一複折射光分歧元件所分歧的像光的強度比，可使兩複 折射光分歧元件之像光的分歧形成所期望的強度比（例如 1281088 (5) 轉（月系修(更)正替換頁j 又，本發明之其他的具體形態中，偏光狀態調節零件 係具有波長板，藉由該波長板的基準方位的中心軸周圍的 旋轉位置之設定來調節像光的偏光狀態。 此情況，可藉由波長板的旋轉位置的設定之簡易的操 作來使射入兩複折射光分歧元件的像光的偏光狀態調節成 所期望的狀態。 又，本發明之其他的具體形態中，更具備控制手段， 其係將第二複折射光分歧元件切換驅動於第一及第二狀態 之間，藉此來變更像光有無分歧。 此情況，可按照輸入至投影機的信號種類（類比，數 位等），或使用者之畫質調整等的任意操作，或由顯示裝 置射出之光的特性（偏光，色等）等，自動地將投射像設定 成適當的狀態。 又，本發明之其他的具體形態中，顯示裝置更具備光 合成零件，其係包含依各色設置而個別照明的複數個光調 變裝置，使藉由該光調變裝置而調變的光合成後射出。 此情況，即使各光調變裝置爲具有離散性的的畫素時 ，還是能夠藉由使兩複折射光分歧元件適當動作來塡埋畫 素的間隙或原封不動地投射，藉此來以安定的狀態切換投 射無畫素的接縫或接縫不醒目的連續彩色畫像，或者高解 像度的彩色畫像。 又，本發明之其他的具體形態中，第一及第二複折射 光分歧元件係於光合成零件的前方側，沿著光路而依次配 -8 - 1281088

置。 在此，所謂「光合成零件的前方側」是意指光合成零 件的投射光學系側，意指兩複折射光分歧元件會配置於從 光合成零件到投射光學系的像光的光路上。此情況，只要 設置1組的第一及第二複折射光分歧元件，便可以安定的 狀態來投射無畫素的接縫或接縫不醒目的連續彩色畫像。 又，本發明之其他的具體形態中，第一及第二複折射 光分歧元件係於上述複數個光調變裝置的各個前方側，光 合成零件的後方側，沿著各色的光路來分別依次配置。 在此’所謂光調變裝置的前方側是意指光調變裝置的 光合成零件側，所謂光合成零件的後方側是意指光合成零 件的光調變裝置側，其結果，兩複折射光分歧元件是被配 置於從光調變裝置至光合成零件之像光的光路上。此情況 ，可依各色來個別調節消除畫素的接縫或可調節其程度， 可使投影機之彩色畫像的表現多樣化。 【實施方式】 〔第一實施形態〕 以下’參照圖面來説明本發明之第一實施形態的投影 機的構造。 圖1是用以說明第一實施形態之投影機的光學系。 此投影機1 0具備： 產生光源光的光源裝置21 ; 將來自光源裝置21的光源光分割成RGB三色的光分 !28l〇88 \ [； (7) 割光學系23 ; 藉由從光分割光學系2 3射出的各色照明光來照明的 光調變部25 ; 合成來自光調變部25的各色像光的光合成光學系27 在其動作狀態中，針對合成於光合成光學系2 7的像 光進行一種光學性低通濾波器處理的B Μ除去單元2 8 ; 及 供以將經過ΒΜ除去單元28的像光投射於螢幕（未圖 示）的投射光學系，亦即投射透鏡29。 又，投影機1 〇具備： 對組裝於光調變部25的各色顯示裝置（後述）產生驅 動信號的畫像處理部4 0 ;及 藉由使上述光源裝置21，ΒΜ除去單元28及畫像處 理部40等適當動作來統御裝置全體的控制裝置5 0。 又，光源裝置21具備：光源燈21 a，一對的蠅眼光 學系21b，21c，偏光變換零件21d，及重疊透鏡21e。在 此，光源燈2 1 a是例如由高壓水銀燈所構成，具備供以校 準光源光的凹面鏡。又，一對的蠅眼光學系21b，21c是 由配置成矩陣狀的複數個要件透鏡所構成，利用該等的要 件透鏡來分割來自光源燈2 1 a的光源光，而使個別集光· 發散。偏光變換零件2 1 d是只將從蠅眼2 1 c射出後的光源 光變換成平行於圖1的紙面的P偏光成份，而供應給次段 光學系。重疊透鏡2 1 e是使經過偏光變換零件2 1 d的照明 -10- 1281088 々厂rr 入 (8) 光全體適當収束，而使能夠進行各色顯示裝置的重疊照明 。亦即’經過兩蠅眼光學系2 1 b，2 1 c及重疊透鏡2 1 e的 照明光是經由下述的光分割光學系2 3來均一地重疊照明 設置於光調變部2 5的各色顯示裝置，亦即各色液晶光閥 25a〜25c 〇 光分割光學系23具備：第一及第二分色鏡23a，23b ，及三個場透鏡23f〜23h，以及反射鏡23i，2 3j，23k， 與光源裝置21 —起構成照明裝置。第一分色鏡23a是使 RGB三色中的R光反射，使G光及B光透過。又，第二 分色鏡23b是使GB二色中的G光反射，使B光透過。在 此光分割光學系2 3中，反射於第一分色鏡2 3 a的R光是 經由反射鏡2 3 i來射入供以調節入射角度的場透鏡2 3 f， 通過第一分色鏡23a後反射於第二分色鏡23b的G光也是 射入同樣的場透鏡2 3 g。又，通過第二分色鏡2 3 b的B光 是經由供以補償光路差的中繼透鏡LL1，LL2及反射鏡 23j，23k來射入供以調節入射角度的場透鏡23h。 光調變部25具備：分別爲調變單元或光調變裝置的 三個液晶光閥25a〜25c，及以能夠夾持各液晶光閥25a〜 25c的方式來配置的3組偏光濾光片25 e〜25g。反射於第 一分色鏡23a的R光是經由場透鏡23f來射入液晶光閥 25a。透過第一分色鏡23a而反射於第二分色鏡23b的G 光是經由場透鏡23g來射入液晶光閥25b。透過第一及第 二分色鏡23a，23b雙方的B光是經由場透鏡23h來射入 液晶光閥25c。各液晶光閥25a〜25c是藉由偏光方向的 1281088 7( ( r \ (9) 旋轉來調變射入後的照明光的空間強度分布之光調變型的 顯示裝置，分別射入各液晶光閥25a〜25c的三色光（圖示 的情況爲P偏光）是按照當作電氣信號來輸入各液晶光閥 2 5 a〜2 5 c的驅動信號或畫像信號而調變。此刻，藉由偏 光濾光片2 5 e〜2 5 g，射入各液晶光閥2 5 a〜2 5 c的照明光 的偏光方向會被精密地調整，且由自各液晶光閥2 5 a〜 25c射出的調變光來取出規定的偏光方向（圖示的情況爲S 偏光）的調變光。 圖2 A主要是表示液晶光閥2 5 a的構成槪略剖面圖， 圖2 B是表示液晶光閥2 5 a的部份構成槪略立體圖。液晶 光閥25a具備夾著液晶層81之透明的射出側基板82及透 明的入射側基板8 3，且於該等的外側具備藉由光學接合 劑來貼合的射出側掩蓋84及入射側掩蓋85。在入射側基 板8 3的液晶層81側的面上設有透明的共通電極8 6。另 一方面，在射出側基板8 2的液晶層8 1側的面上設有薄膜 電晶體87及透明的畫素電極88。薄膜電晶體87是設置 於配置成矩陣狀的複數個畫素電極88的周邊，與畫素電 極88電氣性連接。各畫素是由1個畫素電極88，共通電 極8 6，及夾持於該等之間的液晶層8 1所構成。在入射側 基板83與共通電極86之間，以能夠區分各畫素的方式來 設置格子狀的黑矩陣（遮光部）89。該黑矩陣89具有遮斷 光射入薄膜電晶體或配線的機能，但結果會形成延伸於畫 素間的格子狀暗部，造成畫像的不平順。有關對應方法會 在往後敘述。射出側基板82及入射側基板83更具備供以 -12- 1281088 (10) 使構成液晶層8 1的液晶分子配列的配向膜（未圖示）。具 有以上所述構造的液晶光閥2 5 a是被稱爲主動矩陣型的液 晶裝置。又，本實施形態的液晶光閥2 5 a爲TN模式的液 晶裝置，以射出側基板82側的液晶分子的配列方向與入 射側基板8 3側的液晶分子的配列方向能夠大約形成9 0度 的角度之方式來形成配向膜。

入射側掩蓋85及射出側掩蓋84是藉由使液晶光閥 25a的表面位置錯開圖1所示投射透鏡29的倒焦（back focus)位置，而使附著於液晶光閥25a表面的塵埃能夠在 投射畫面上難以醒目。在本實施形態中，雖是分別於入射 側基板8 3及射出側基板8 2貼附掩蓋8 5，8 4，但亦可取 而代之，藉由擴大基板83，82本身的厚度來使基板83， 82本身具有如此的機能。又，由於該等的掩蓋85，84並 不會影響調變的機能，因此可省略，或者只設置其中一方 又，可於入射側基板8 3與入射側掩蓋8 5之間，例如 配置微透鏡陣列。如此的微透鏡陣列是具有分別在各畫素 集光的複數個微透鏡者，可使光的利用效率提升。 又，在圖2A ’ 2B中，黑矩陣89的配置爲模式圖， 實際上黑矩陣8 9有兩種情況，一是在射出側基板8 2與入 射側基板8 3的其中任一方作爲遮光膜來形成時，二是使 分別設置於兩基板82，83的遮光膜組合形成時。 以上雖是針對R光用的液晶光閥2 5 a的構造來進行説 明，但其他色的液晶光閥2 5 b，2 5 c亦具有同樣的構造， -13- 1281088 〇f ς χ (11) 有關該等的説明省略。 回到圖1’交叉分色稜鏡27爲光合成零件，在使R 光反射用的介電質多層膜27a與Β光反射用的介電質多層 膜2 7 b正交的狀態下内藏者，使來自液晶光閥2 5 a的r光 反射於介電質多層膜2 7 a後射出至行進方向右側，使來自 液晶光閥25b的G光經由介電質多層膜27a，27b來直行· 射出，使來自液晶光閥2 5 c的B光反射於介電質多層膜 2 7 b後射出至行進方向左側。如此一來，合成於交叉分色 稜鏡27的合成光會經由BM除去單元28來射入投射透鏡 29 ° BM除去單元28具備： 光學單元28a，其係可對入射後的像光執行一種光學 性低通濾波器處理；及 調節器28d〜28f，其係使組裝於該光學單元28a中的 光學零件適當旋轉於光軸的周圍，而供以使光學單元2 8 a 適當地動作。 在此，光學單元28a具備： λ/2相位差板28h，其係供以使自交叉分色稜鏡27射 出之像光的偏光方向僅旋轉所期望的量；及 第一複折射板28i，其係使用於通常固定的狀態，亦 即藉由複折射作用來分歧像光的光路；及 第二複折射板28j，其係使用於通常可動的狀態，亦 即藉由複折射作用來按照狀況輔助地分歧像光的光路。 其中，各λ/2相位差板28h具有作爲偏光狀態調節零 1281088 ψ ^ S \ (12) 件的機能，亦即供以藉由本身的旋轉位置的設定來調節像 光的偏光狀態亦即偏光面的方向。又，第一複折射板28i 具有作爲第一複折射光分歧元件的機能，亦即按照像光的 偏光狀態來分歧像光而使部份產生畫素錯開。又，第二複 折射板2 8 j具有作爲第二複折射光分歧元件的機能，亦即 在第一狀態中與第一複折射板28i協力作動，更分歧特定 偏光方向的像光，而使完成塡埋畫素的間隙之畫素錯開。 又，第二複折射板28j會在第二狀態中以能夠打消第一複 折射板2 8 i的作用之方式來動作，亦即以B Μ除去單元2 8 不存在之方式來使像光通過於畫素未錯開的狀態。兩複折 射板2 8 i，2 8j是例如藉由水晶，鈮酸鋰，方解石，藍寶 石等材料的加工來製作。又，調節器28f具有作爲供以與 控制裝置50 —起設定是否消去黑矩陣的控制手段之機能 。亦即，藉由·調節器28f來使第二複折射板28j切換於第 一狀態與第二狀態之間，而得以藉由BM除去單元28來 進行是否進行利用像光的分歧之畫素錯開的狀態設定。另 外，調節器28d會被利用於供以將進行畫素錯開時被分歧 的像光的強度比予以調整成目標値，調節器28e會被利用 於供以變更進行畫素錯開之方向的設定。 圖3A〜3D是用以說明λ/2相位差板28h及第一及第 二複折射板28i，28j的配置圖。在圖3A〜圖3D中垂直 於紙面的Z方向爲圖1之投影機1 〇的光軸方向（亦即，像 光之入射光束的中心軸的方向），X方向相當於投射畫面 的橫方向，Y方向相當於投射畫面的縱方向。X，Y，Z方 -15- 1281088

向分別爲互相垂直。其中，圖3A是表示λ/2相位差板 28h的基準方位SD1，對應於光學軸者，圖3Β是表示第 一複折射板2 8i的基準方位SD2，相當於光學軸對垂直於 紙面的光軸傾斜的方位者。又，圖3 C是表示設定成第一 狀態之第二複折射板28j的基準方位SD3，相當於光學軸 對光軸傾斜的方位者，圖3 D是表示設定成第二狀態之第 二複折射板28j的基準方位SD4。由圖可明確得知，λ/2 相位差板28h的基準方位SD1是對水平的0°方向呈22.5° 的角度，使從交叉分色稜鏡27射出的S偏光或P偏光旋 轉45°，而形成45°傾斜狀態的偏光。又，第一複折射板 28i的基準方位SD2是對水平的0°方向呈90°的角度，可 對沿著光軸而直進的正常光來使異常光分歧於Y方向。 又，第二複折射板28j是在其第一狀態中，基準方位SD3 會對水平的0°方向呈90°的角度，可對沿著光軸而直進的 正常光來使異常光分歧於+Y方向，在其第二狀態中，基 準方位SD4會對水平的 0°方向呈-90。的角度，可對沿著 光軸而直進的正常光來使異常光分歧於-Y方向。亦即， 第二複折射板28j具有在第一狀態及第二狀態下於逆方向 進行光分歧或光路位移的作用。在如此第一狀態與第二狀 態的切換中，第二複折射板28j只要使其基準方位SD4旋 轉180°即可。亦即，只要使第二複折射板28j當場旋轉切 換即可，因此與使第一複折射板28i滑動後從光路上退避 的情況時相較之下，可易於謀求投影機1 〇的小型化。又 ’因爲將第一及第二複折射板28i，28j —直配置於光路 -16- 1281088 (14) 浼.厂Λ. .藏 上’所以在畫質的切換時，可將投射透鏡2 9的投射狀態 保持於一定。 圖4Α，4Β是用以說明βμ除去單元28的作用槪念 圖。首先，圖4Α是表示ΒΜ除去單元28的光學單元28a 內的零件的配置關係，圖4B是用以說明BM除去單元28 内的各位置之畫像處理。從交叉分色稜鏡27射出的像光 是合成來自各液晶光閥25a〜25c(參照圖1)的RGB光者， 若原封不動投射，則由複數個配列成2次元的畫素P X 〇 及在各畫素ΡΧ0間形成格子狀的黑矩陣領域BA所構成的 畫像IM 1會被形成於投射透鏡29的前方側所配置的螢幕 上。又’通過第一複折射板28i的像光是偏光方向會藉由 λ/2相位差板28h來適當旋轉於光軸OA的周圍，且像光 的一部份會藉由第一複折射板2 8 i來分歧於上側的Y方向 者，若予以原封不動地投射，則由複數個配列成2次元的 畫素ΡΧ0及對應於其分歧像的畫素PX1以及黑矩陣領域 BA所構成的畫像IM2會形成於螢幕上。 又，藉由分歧而形成的畫素PX 1是使對應於正常光 的畫素X0僅以位移量ASH來移動於Y方向的畫素錯開像 ’如此畫素的重疊結果，有關黑矩陣領域BA的Y方向的 寬度（亦即延伸於X方向的線寬度）會減少。圖示的例子， 雖分歧像的位移量爲黑矩陣領域BA的寬度的約一半左右 ’但並非限於此，位移量可爲黑矩陣領域B A的1 /2寬度 以下或1 /2寬度以上。又，通過設定於第一狀態的第二複 折射板28j的像光是藉由第一複折射板28i而分歧的像光 1281088 nP父义 \ (15) ... …:一 部份更分歧於Y方向者，由原本的畫素ΡΧ0及對應於其 分歧像的畫素PX2以及黑矩陣領域BA所構成的畫像IM3 會被形成於螢幕上。又，藉由分歧而形成的畫素PX3是 使對應於正常光的畫素X0的分歧像僅以位移量2ASH來 移動於Y方向的畫素錯開像，如此畫素的重疊結果，畫 素看似擴大，黑矩陣領域B A的格子中有關Y方向的寬度 會更減少。圖示的例子是使各複折射板28i，28j之分歧 像的位移量成爲黑矩陣領域BA的寬度的約一半左右，在 黑矩陣領域BA的格子中有關Y方向的寬度會形成實質上 不存在。但，各複折射板28i，2 8j之分歧像的位移量可 爲黑矩陣領域BA的1/2寬度以下或1/2寬度以上。亦即 ，畫素的最終位移量並非限於與黑矩陣領域BA的格子線 寬度同等，可爲以上或以下的任意量，第一各複折射板 28i，2 8j之分歧像的位移量皆可爲「任意的最終位移量」 的一半。亦即，可藉由當初之畫素ΡΧ0的適當分歧及重 疊來使黑矩陣領域BA適當地塡埋於Y方向，而使能夠從 藉由投射透鏡29而最終投射於螢幕上的畫像中大幅度地 削減格子狀的黑矩陣，抑制畫像的不平順感。 圖5A，5B是用以槪念説明將第二複折射板28j從第 一狀態切換成第二狀態時之BM除去單元2 8的作用。圖 5A是表示BM除去單元28之光學單元28a内的零件配置 關係，圖5B是用以說明BM除去單元28内的各位置之畫 像處理。此情況，雖至通過第一複折射板2 8 i爲止是與圖 4A，4B的情況相同，但但通過由旋轉角0°的第一狀態切

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換成旋轉角1 8 0。的第二狀態之第二複折射板2 8 j的像光是 使藉由第一複折射板2 8 i而一旦分歧的像光回到-Y方向 者。其結果，由使其分歧像重疊於原本的畫素ΡΧ0者與 黑矩陣領域BA所構成的畫像，亦即與當初的畫像IM 1相 同的畫像IM3’會被形成於螢幕上。亦即，藉由第二複折 射板28j，第一複折射板28i之當初的畫素ΡΧ0的分歧會 被取消，而使藉由投射透鏡29來最終投射於螢幕上的畫 像會形成原本的黑矩陣清楚殘留的高解像度感的投射像。

圖6A〜6C是具體説明BM除去單元28中前段的λ/2 相位差板28h及第一複折射板28i的機能。如圖6Α所示 ’射入BM除去單元28之前的像光是由S偏光狀態的R 光’ G光，及B光所構成。如圖6B所示，藉由射入最初 的λ/2相位差板28h，R光，G光，及B光的各色皆偏光 面會旋轉45°。又，如圖6C所示，藉由射入其次的第一 複折射板2 8 i，R光，G光，及B光會空間性適當地分歧 成正常光OL與異常光EL，因此可取得當初的畫素ρχο 及僅使㈣該畫素ΡΧ0移動位移量ASH之分歧像的畫素 PX1。以上，由於是藉由λ/2相位差板28h來使RB光或 G光的偏光面旋轉4P，因此可將正常光與異常光的強度 比亦即〇次的畫素ΡΧ0與所被分歧之1次的畫素ρχΐ的 各亮度的強度比設定成大致1 : 1。 圖7是具體説明λ/2相位差板28h的機能。在使入/2 相位差板2 8h的光學軸對s偏光的方向傾斜一傾斜角 Θ = 2 2 · 5。時，S偏光的偏光面會旋轉2 Θ = 4 5。，其結果可取 -19- 1281088 # r夕 \ (17) 得SP的兩偏光成份。又，在使λ/2相位差板28h傾斜一 傾斜角Θ = 1 1 2.5。時，亦可使S偏光旋轉4 5 °，可由S偏光 來產生P偏光的成份。 回到圖1，畫像處理部4 0是對設置於光調變部2 5的 各液晶光閥2 5 a〜2 5 c輸出驅動信號。在畫像處理部4 0中 ，來自個人電腦的數位畫像信號及來自影像再生裝置等的 視頻畫像信號會經由切換裝置6 1選擇性地輸入。在畫像 處理部40中雖是判斷畫像信號的内容來產生輸入至各液 晶光閥2 5 a〜2 5 c的驅動信號，但此刻可按照畫像信號的 内容亦即畫像信號爲數位畫像信號或視頻畫像信號來使調 節器28f適當動作，藉由來適當調節黑矩陣領域BA的消 去有無或消去的程度。例如，在輸入數位畫像信號時，藉 由BM除去單元28的設定（將第二複折射板28j切換成第 二狀態）來殘留黑矩陣領域BA，而投射具有清楚高解像感 的畫像。另一方面，在輸入視頻畫像信號時，藉由BM除 去單元28的設定（將第二複折射板28j切換成第二狀態）使 黑矩陣領域BA減少，而投射維持高解像度且平順的畫像 。此外，在使黑矩陣領域BA減少時，可按照畫像信號的 種類或畫像的種類（例如是否爲白色所支配的畫像，或是 否爲幻燈片的畫像等）來調整其減少乃至消去的程度。具 體而言，藉由使對λ/2相位差板2 8 h的光學軸的位置亦即 對入射光束的偏光方向之光學軸的角度例如適當改變於 0°〜22·5°的範圍，藉此可將像光的偏光面任意設定於〇。 〜4 5 °的範圍，可將正常光與異常光的強度比亦即〇次的 -20- 1281088

(18) 畫素ΡΧ0與1次的畫素PX1的強度比任意設定於0〜0.5 的範圍。又，同樣的，對兩畫素PX0，PX1之2次的畫素 PX3，PX4的強度比亦可任意設定於0〜〇·5的範圍。亦即 ，可使由原本的離散（discrete)畫素群所構成的畫像分歧 成任意的強度比，而以畫素間距以下的距離來使互相位移 ，藉此可形成使存在於原本的畫像的黑矩陣消滅成所期望 的程度之插補。又，以上的例中，雖是按照畫像信號的内 容來設定正常光與異常光的強度比亦即當初畫像與分歧插 補畫像的強度比，但亦可利用設置於投影機1 0周圍的操 作面板62來設定當初畫像與分歧插補畫像的強度比。此 情況，使用者可按照自己的意思來選擇：①雖黑矩陣領域 BA殘留但具有清楚高解像感的畫像，②消除黑矩陣領域 BA可維持高解像度且平順的畫像之其中一方，或者使其 中間畫像投射於螢幕上。 控制裝置5 0可藉由燈的電力調節等來控制光源裝置 2 1，而來調整投射於螢幕上之畫像的亮度等。又，控制裝 置50可調節配置於光路上（經由光源裝置21及光分割光 學系23來到達投射透鏡29)之光圈的狀態，藉此來調節 投射於螢幕上之畫像的狀態。又，控制裝置5 0可藉由畫 像處理部40來對輸入畫像信號施以處理，而來調節投射 於螢幕上之畫像的狀態。藉由以上所述之投射像的畫質調 整與上述黑矩陣消去的組合，可進行綜合的畫質調整。 又，以上説明中，雖是使畫素ΡΧ0的分歧光位移於Y 方向來形成分歧像的畫素PX2，但亦可使畫素ΡΧ0的分 -21 - 1281088 (19) "f ^ ^ 、 歧光位移於X方向或其他的角度，而來形成分歧像的畫 素。此情況，可使調節器28e適當動作來將第一複折射板 28i的基準方位SD2設定於分歧像的形成方向。又，可使 調節器2 8 f適當動作來令第二複折射板28：|的基準方位 SD4在其第一狀態中與上述基準方位SD2形成一致，在 其第二狀態中與上述基準方位SD2呈相反方向。 以下，說明有關第一實施形態的投影機1 0的動作。 來自光源裝置2 1的光源光是藉由設置於光分割光學系23 φ 的第一及第二分色鏡23a，23b來色分割，當作照明光來 分別射入所對應的液晶光閥25a〜25c。各液晶光閥25 a〜 25c會根據來自外部的畫像信號而調變具有2次元的折射 率分布，以2次元空間的畫素單位來調變照明光。如此， 被調變於各液晶光閥25a〜25c的照明光亦即像光會在合 成於交叉分色稜鏡27後經由BM除去單元28來射入投射 透鏡29。射入投射透鏡29的像光會被投影於未圖示的螢 幕。此情況，由於在光合成光學系27與投射透鏡29之間 設置BM除去單元28，因此例如有關垂直於圖1紙面的 縱方向與平行於紙面的橫方向，可由投射像來消去黑矩陣 或回到原來，可因應所需來調節黑矩陣的消去程度。亦即 ，可藉由λ/2相位差板28h的旋轉位置或第一及第二複折 ， 射板28i，28j的特性或旋轉位置的設定來使塡埋當初畫 素ΡΧ0的間隙之畫素錯開產生或回到原來。藉此，可一 面切換一面以安定的狀態來投射無接縫或接縫不醒目連續 平順的畫像與清楚高解像感的畫像，且在投射時可防止亮 -22-

1281088 (20) 度降低或亮度不均的發生。 〔第二實施形態〕 圖8是用以說明第二實施形態的投影機。第二實施形 態的投影機是改變第一實施形態的投影機者，因此對同一 部份賦予同一符號’並省略重複説明。有關未特別加以説 明的地方可形成與第一實施形態相同構成。 此情況，以自RB光用的液晶光閥2 5 a，2 5 c射出的 像光作爲對垂直於兩介電質多層膜27a，27b的入射面來 振動於垂直方向的S偏光，以自 G光用的液晶光閥2 5 b 射出的像光作爲振動於上述入射面内的P偏光。因此，以 自光源裝置2 1取出的光源光作爲垂直於紙面的S偏光， 且於場透鏡23f與液晶光閥25a之間配置R光用的λ/2相 位差板23d，於場透鏡23h與液晶光閥25c之間配置Β光 用的λ/2相位差板2 3 d。藉此，反射於第一分色鏡2 3 a之 S偏光的R光是在經過反射鏡23i及場透鏡23f後藉由 λ/2相位差板23d來變換成P偏光，經由液晶光閥25a來 只取出S偏光成份作爲調變光。又，通過第一及第二分色 鏡23a，23b之S偏光的B光是在經過中繼透鏡LL1， LL2，反射鏡23j，23k及場透鏡23h後藉由λ/2相位差板 23d來變換成Ρ偏光，經由液晶光閥25c來只取出S偏光 成份作爲調變光。又，反射於第二分色鏡2 3 b之S偏光的 G光是原封不動經由場透鏡23g及液晶光閥25b來只取出 P偏光成份作爲調變光。 -23-

1281088 (21) 藉由以上的構成，使來自RB光用的液晶光閥2 5 a， 25c的S偏光反射於兩介電質多層膜27a，27b，使來自G 光用的液晶光閥25b的P偏光透過兩介電質多層膜27a， 27b。藉此，即使兩介電質多層膜27a，27b的透過特性之 邊緣波長在S偏光及P偏光相異時，還是可以提高兩介電 質多層膜27a，27b之R光及B光的反射效率，且能夠提 高兩介電質多層膜27a，27b之G光的透過效率。 但，此情況，經由交叉分色稜鏡27而射入BM除去 單元28的RB光會形成S偏光，射入同BM除去單元28 的G光會形成P偏光，偏光方向會相異。因此，會藉由 適當設定設置於除去單元28的λ/2相位差板28h的結晶 軸方位來使RGB各色的偏光面旋轉45°，而將各分歧於一 對複折射板28i，28j的正常光與異常光的強度比設定固 定於大致1 : 1。 圖9A〜9D是用以具體說明BM除去單元28中前段 的第一單元2 8 a的分配任務。如圖9 A所示，射入B Μ除 去單元28之前的像光是由S偏光的R光及Β光所構成， 且由Ρ偏光的G光所構成。如圖9Β所示，藉由射入最初 的λ/2相位差板28h，RB光及G光皆偏光面會旋轉45°。 如圖9C所示，藉由射入其次的第一複折射板28i，R光及 B光會以正常光R〇與異常光Re相等的比例來空間性的適 當分歧，因此可取得當初的畫素ΡΧ0及僅使對該畫素 ΡΧ0移動位移量ASH之等強度的分歧像的畫素PX1。另 一方面，如圖9D所示，藉由射入複折射板28i，G光也 1281088

W r r ν J (22) \ 會以正吊光G ο與異常光g e相等的比例來空間性的適當 分歧’因此可取得當初的畫素PX〇及僅使對該畫素ρχο 移動位移量ASH之等強度的分歧像的畫素ρχι。亦即， 儘管G光具有對R光及b光不同的偏光面，還是可以將 正常光與異常光的強度比，亦即〇次的畫素ΡΧ0與被分 歧之1次的畫素PX1的各亮度的強度比設定成大致1 ·· 1 ’可針對各色來取得同樣的畫素錯開像。 圖10A ’ 10B是用以具體說明本實施形態之；^/2相位 差板28h的機能。如圖1 〇 A所示，當S偏光之RB光射入 被設定成傾斜角θ = 22·5°的λ/2相位差板28h時，RB光的 偏光面會旋轉20 = 45。，而使得SP的兩偏光成份會取得均 等。又，如圖1 0Β所示，當ρ偏光之G光射入被設定成 傾斜角Θ = 67.5°(Ρ偏光的方向而言）的λ/2相位差板28h時 ，G光的偏光面會旋轉20 = 225。或45°，而使得SP的兩偏 光成份會取得均等。 〔第3實施形態〕 圖1 1是用以說明第3實施形態的投影機。第3實施 形態的投影機是改變第一實施形態的投影機者，有關未特 別加以説明的地方可形成與第一實施形態相同構成。 此投影機110在交叉分色稜鏡27的前段依RGB各色 具備BM除去單元28。藉由如此的構成，可依RGB各色 獨立消去黑矩陣領域BA。亦即，可依RGB各色來調節分 歧光的比率，可依RGB各色來調整分歧光的位移量，因 1281088 ψ c厂 \ (23) 此可實現考量色特性的多樣表現。又，雖於圖面中省略， 但實際上依各BM除去單元28設有供以驅動複折射板28i ，2 8j或λ/2相位差板28h等的調節器28d〜28f(參照圖1) 。又，以自光源裝置2 1取出的光源光作爲垂直於紙面的 S偏光，且於場透鏡23f與液晶光閥25a之間配置R光用 的λ/2相位差板23d，於場透鏡2 3h與液晶光閥25c之間 配置B光用的λ/2相位差板23d。藉此，即使兩介電質多 層膜27a，27b的透過特性之邊緣波長在S偏光與P偏光 相異時，還是可以提高兩介電質多層膜27a，27b之R光 及B光的反射效率，且能夠提高兩介電質多層膜2 7a， 27b之G光的透過效率。 又，於各液晶光閥25 a〜25c的後段，在交叉分色稜 鏡2 7的前段3處分別設置BM除去單元2 8時，即使在各 BM除去單元2 8中以分歧強度比1 : 1來分歧成P偏光及 S偏光，還是有可能因設置於交叉分色稜鏡27的兩介電 質多層膜27a，27b的透過反射特性的偏光依存性，而造 成在投射畫像中原本畫像與畫素錯開像的強度比不會形成 1 : 1。此情況，可依各色來微調整分別設置於三個BM除 去單元28的λ/2相位差板28h的角度，而使最後被投影 之畫像的畫素分離可一面取得各色的平衡一面修正控制成 所期望的狀態。 以上雖是針對原本畫像與畫素錯開像的強度比爲1 : 1時來進行說明，但原本畫像與畫素錯開像的強度比爲調 整成非1 : 1的比率時同樣可成立。如此使原本畫像與畫 -26- 1281088 (24) 素錯開像的強度比變化時之λ/2相位差板28h的角度調整 量的變化，例如可事先以表來記憶於控制裝置50(參照圖 1)，在調節器2 8 d〜2 8 f(參照圖1)的驅動時參照。 又，本發明並非限於上述實施例或實施形態，只要不 脫離其主旨範圍亦可實施各種的形態，例如可爲其次所示 的變形。

上述第一〜第3實施形態中，雖是以單一的光學單元 28a來構成BM除去單元28，而去除有關一方向的黑矩陣 ，但亦可使用一對的光學單元28a來構成BM除去單元28 ，而於正交的2方向進行一種光學性低通濾波器處理，藉 此來去除有關兩方向的黑矩陣。此刻，由於可針對各方向 來調節像光的分歧有無，因此可以安定的狀態來切換顯示 平順畫質的投射像與高解像度的投射像。

在以上的説明中，雖第一及第二複折射板28i，28j 爲问一'形狀’但S兩複折射板2 8 i，2 8 j爲隔相當距離來 配置時，亦可考量兩者之光軸上的位置差的影響來變更兩 複折射板2 8 i，2 8 j的厚度等設定。 又，上述實施形態中，雖第一及第二複折射板2 8 i， 28j爲沿著光路來依次配置，但亦可更換兩複折射板28i ，2 8j的順序。 又’上述實施形態雖是在除去單元2 8中安裝作爲偏 光狀態調節零件的λ/2相位差板2 8h，但亦可取代λ/2相 位差板2 8 h，而使用λ/4相位差板等。此情況，可藉由使 λ/4相位差板等的基準方位旋轉於投影機的光軸周圍來調 -27- 1281088 c r \ (25) 節光分歧的比率。偏光狀態調節零件，亦可取代相位差板 ，而使用法拉第旋轉子。 又，上述實施形態中雖是使用供以將光源燈2 1 a的光 分割成複數個部份光束的二個蠅眼光學系2 1 b，2 1 c，但 本發明亦可適用於使用如此的蠅眼光學系亦即透鏡陣列的 投影機。 又，上述實施形態中雖是針對使用三個液晶光閥的投 影機例來進行説明，但本發明亦可適用於使用1個，二個 或4個以上的液晶光閥之類的光調變裝置的投影機。例如 ，即使爲單一的液晶光閥等，以白色光源來照明在各畫素 配列RGB的濾光片之形式的彩色顯示面板時，照樣能夠 利用圖4A等所示的BM除去單元28來進行同樣的畫素錯 開（亦即黑矩陣的消去處理）之設定與解除。 又，上述實施形態中雖是說明有關將本發明適用於透 過型的投影機時的例子，但本發明亦可適用於反射型投影 機。在此，所謂「透過型」是意指液晶光閥等的光閥會透 過光的形式，所謂「反射型」是意指光閥會反射光的形式 。在反射型投影機的情況時，光閥可只藉由液晶面板來構 成，不需要一對的偏光板。並且，在反射型投影機中’有 時交叉分色稜鏡可作爲將白色光分離成紅，綠’藍三色光 的色光分離手段利用，且可作爲將被調變的三色光再度合 成後射出於同一方向的色光合成手段利用。又’亦可不使 用交叉分色稜鏡，而使用組合複數個三角柱或四角柱狀的 分色棱鏡之分色棱鏡。在將本發明適用於反射型的投影機 -28- 1281088 厂

質厂r X (26) 時，可取得與透過型的投影機大致相同的 變裝置並非限於液晶光閥，例如亦可爲使 變裝置。 又’就投影機而言，有由觀察投影面 像投影的前面投影機，及由與觀察投影面 一側來進行畫像投影的背面投影機，上述 適用於其中任何一種。 在本發明中，只要光調變裝置的黑矩 出限制於週期性的部份領域即可，並非限 那樣藉由遮光膜來形成者。例如，使用微 置那樣，即使不藉由遮光膜等來積極地限 在投射畫像的畫素間產生接縫的光調變裝 有黑矩陣的光調變裝置。 【圖式簡單說明】 圖1是用以說明第一實施形態的投影 圖2A是表示液晶光閥的構成剖面圖 液晶光閥的部份構成立體圖。 圖3A〜3D是用以說明構成裝置要部 置圖。

圖4A，4B是用以槪念說明BM除去J

圖5 A，5B是用以槪念說明BM除去J 圖6 A〜6C是具體說明第一單元的機1 圖7是具體說明λ/2相位差板的機能 效果。又，光調 用微透鏡的光調 的方向來進行畫 的方向呈相反的 實施例的構成可 陣是將像光的射 於實施形態所述 透鏡的光調變裝 制像光的射出， 置還是適用於具 機的光學系。 ’圖2 Β是表不 的光學元件的配 _元的作用圖。 _元的作用圖。 能圖。 圖。 1281088 (27) ΐ形態的投影機。 一單元的機能圖。 έ明λ/2相位差板的機能圖。 施形態的投影機的光學系。 圖8是用以說明第二實拥 圖9A〜9D是具體説明第 圖10A，圖10B是具體動 圖1 1是用以說明第3實 【主要元件符號說明】 1 〇 :投影機 2 1 :光源裝置 2 1 a :光源燈 21b，21c:蠅眼光學系 2 1 d :偏光變換構件 2 1 e :重疊透鏡 23 :光分割光學系 23a，23b :第一及第二分色 23f〜23h :場透鏡 23i，23j，23k :反射鏡 2 5 :光調變部 25a〜25c :液晶光閥 25e〜25g :偏光濾光片 27 :光合成光學系 28 : BM除去單元 28a :光學單元 28d， 28e， 28f：調節器 28h : λ/2相位差板

1281088 (28) 28i :第一複折射板 2 8j :第二複折射板 29 :投射透鏡 40 :畫像處理部 50 :控制裝置 62 :操作面板 81 _·液晶層

82 :射出側基板 83 :入射側基板 84 :射出側掩蓋 85 :入射側掩蓋 8 6 :共通電極 87 :薄膜電晶體 8 8:畫素電極

89 :黑矩陣（遮光部） LL1，LL2 :中繼透鏡 -31 -

Claims (1)

1. 1281088 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種投影機，其特徵係具備： 光源裝置，其係產生照明光； 顯示裝置，其係藉由來自光源裝置的照明光來照明； 畫像處理部，其係對顯示裝置產生驅動信號； 投射光學系，其係成像來自顯示裝置的像光； 第一複折射光分歧元件，其係於上述顯示裝置的前方 側，將基準方位設定於光軸周圍的規定方向而配置； 第二複折射光分歧元件，其係具有對應於上述第一複 折射光分歧元件的光分歧特性，且配置於上述第一複折射 光分歧元件的前後，藉由上述光軸周圍的旋轉位置之設定 ’可在以基準方位爲上述光軸周圍的上述規定方向的第一 狀態與以基準方位爲對該規定方向的相反方向的第二狀態 之間切換狀態；及 控制裝置，其係使上述光源裝置，畫像處理部，顯示 裝置’第1複折射分歧元件，第2複折射分歧元件適當動 作，藉此來總括控制裝置全體。 2 ·如申請專利範圍第1項之投影機，其中上述顯示 裝置係空間光調變裝置，該空間光調變裝置係具有：像光 的射出會被限制於周期性的部份領域之黑矩陣部份，上述 第一及第二複折射光分歧元件爲具有：有關上述光軸的方 向’對應於上述黑矩陣部份的配置及形狀的厚度之複折射 板。 3 ·如申請專利範圍第丨或2項之投影機，其中更具 -32- 1281088 — (2) 備偏光狀態調節零件，其係針對射入上述複折射光分歧元 件的像光的偏光狀態來調節有關上述規定方向的成分與對 該規定方向的正交方向的成分之分配。 4 ·如申請專利範圍第3項之投影機，其中上述偏光 狀態調節零件係具有波長板，藉由該波長板的上述基準方 位的上述光軸周圍的旋轉位置之設定來調節像光的偏光狀 態。 5 ·如申請專利範圍第3項之投影機，其中更具備控 制手段’其係將上述第二複折射光分歧元件切換驅動於上 述桌一及桌一狀態之間，藉此來變更像光有無分歧。 6 ·如申請專利範圍第丨或2項之投影機，其中上述 顯示裝置更具備光合成零件，其係包含依各色設置而個別 照明的複數個光調變裝置，使藉由該光調變裝置而調變的 光合成後射出。 7 ·如申請專利範圍第6項之投影機，其中上述第一 及第二複折射光分歧元件係於上述光合成零件的前方側， 沿著光路而依次配置。 8 ··如申請專利範圍第6項之投影機，其中上述第一 及第二複折射光分歧元件係於上述複數個光調變裝置的各 個前方側，上述光合成零件的後方側，沿著各色的光路來 分別依次配置。 •33- 1281088 第93121964號專利申請案 中文圖式修正頁民國95年5月5月呈

   1281088 .k''u.卜 朴、tl:=卞：-mh.d 七、（一）、本案指定代表圖為··第（！）圖 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單^明： 10 ··投影機，21 ··光源裝置，21a ••光源燈 ，21b，21c·蠅眼光學系，21d ••偏光變換 構件，21e :重疊透鏡，23 ··光分割光學系 ，23a，23b :第一及第二分色鏡， 23f〜23hj場透鏡，23i，23j ’ 23k :反射鏡 ’ 2 5 :光調變部，2 5 a〜2 5 c :液晶光閥， 25e〜25g·偏光濾光片，光合成光學系 ，27a.介電質多層膜，27b:介電皙冬芦膜 ，28: BM除去單元，28a:光學單元，曰 28d，28e，28f :調節器，28h : λ/2 相位差 板，28i ··第一複折射板，28j :第二複折7寸 板，29 :投射透鏡，40 :畫像處理部， 5〇 :控制裝置，61 :切換裝置，62 :操作面 板，LL1，LL2 :中繼透鏡。 八、若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學