高效率液晶显示投射系统技术方案

一种透射液晶显示投射系统，包括发出均匀的白光束或是依照时序发出均匀的红／绿／蓝三光束的平面光源。第一偏振滤光片接收该平面光源，且偏振成为有一第一偏振态。液晶光阀接收偏振化的该平面光源，转换该第一偏振态，使具有对应的灰度的第二偏振态。第二偏振滤光片接收该液晶光阀的光输出，而得到第二偏振态光束。投射单元将该第二偏振态光束投射到显示面。又利用相同的平面光源，通过偏振分光元件以及液晶光阀，可实现反射式的投射系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种投射式显示技术，且特别是涉及一种高效率液晶显示投射系统。
技术介绍
投射式的液晶显示技术已是普遍的技术。传统的液晶显示投射系统主要是利用反射式的单晶硅面板(Liquid Crystal On Silicon, LCOS),做为影像像素 的彩色与灰度处理。所谓的反射式的单晶硅面板其主要特征之一在于将大部 分的驱动元件形成于下基板上，而液晶层是在下基板与上基板之间。光源是 从上基板进入到下基板，由下基板的反射层将光反射。如此，反射光不会被 驱动元件等挡住，光的使用率可以提升。图1绘示传统的液晶显示投射系统示意图。参阅图1,光源IOO产生白 光束102。白光束102经过分色镜(Dichroic Mirror) 104,例如分成蓝光束108 与红绿混光束106。红绿混光束106又入射到另一分色镜114,被分成红光 束116与绿光束118。先描述蓝光束108的路径与机制。没有^f支偏振化的蓝 光束108包含有P偏振态与S偏振态成分。蓝光束108进入到偏振分光 (Polarized Beam Splitter, PBS)元件110a。偏4展分光元件的作用例如会将S偏 振态的光反射，而允许P偏振态穿过。因此，偏振分光元件llOa将蓝光束 108中的S偏振态的部分光反射，进入到反射式单晶硅面板112a。单晶硅面 板112a上有一像素阵列。通过控制对应像素的液晶分子的旋转，原本为S 偏振态的蓝光会偏转，因此得到新的偏振态，包括一部份S偏振态以及一部 份P偏振态。P偏振态的量会对应所要的灰度而有不同，其会配合偏振分光 元件110a而产生色的灰度。被单晶硅面板U2a反射回到偏振分光元件110a的蓝光，依图像像素的 需求会有P偏振态的成分。此P偏振态成分的蓝光可以通过偏振分光元件 110a，而入射一合光镜120。 P偏振态成分是依影像所需要的蓝光灰度来决 定。如果不需要蓝光的话，则例如P偏振态成分为零，则没有蓝光会穿过偏振分光元件110a。蓝光灰度愈高，则P偏振态成分就愈大。依相同的机制，红光束116经过反射镜进入偏振分光元件llOb，再由单 晶硅面板112b反射回到偏振分光元件110b,其中P偏振态成分的红光会进 入合光4免120。依相同的机制，绿光束118经过反射镜进入偏振分光元件110c，再由单 晶硅面板112c反射回到偏振分光元件110c，其中P偏振态成分的红光会进 入合光镜120。合光镜120接收三个颜色的影像光而组成影像122。此影像122可以被 投射到荧屏。此种液晶显示投射系统，需要红绿蓝分别处理，因此体积较大， 成本高，且光的使用效率较差。图2绘示传统两片式的液晶显示投射系统示意图。参阅图2,当红绿蓝 的三种光源200,依照时序分别进入偏振分光元件202。由于人的眼睛有视 觉暂留的现象，因此如果红绿蓝的三种光源200在视觉暂留范围内进入人眼， 也可以产生红绿蓝光的重迭，因此产生颜色的效果。因此，图2的投射系统只需要一个偏振分光元件202，但是有两个单晶 硅面板204a、 204b。当红绿蓝的光源200,例如光进入偏振分光元件202后， 其P偏振态的红光206穿过偏振分光元件202后，在单晶硅面板204b被反 射且偏振态会随灰度的需求被转换成S偏振态，接着被反射出偏振分光元件 202成为红光的光束210。其他对于绿光与蓝光的产生机制于前述相同，不一单晶硅面板204a,而被转换成有P偏振态的红光220。此P偏振态的红光 220与S偏振态的红光210组合成红光影像。由于有二片单晶硅面板204, 因此光的使用率较大。另外由于三种光源是一时序被发出，因此仅需要偏振 分光元件202。另外，传统所使用的光源，其发光面的亮度较不均匀。光源也会影响到 显示的效果。虽然液晶显示投射系统在传统技术中已有不同的设计，但是液晶显示投 射系统仍需要继续研发。
技术实现思路
本专利技术提供一种液晶显示投射系统，可以有较均匀的平面光源。本专利技术提供一种液晶显示投射系统，是利用透射的单晶硅面板，而适合 于直接利用三原色的滤色片，或是以时序的方式产生三原色光。本专利技术提出一种液晶显示投射系统，包括平面光源。此平面光源包括由 多个发光单元所组成的阵列，其中每一所述发光单元包括:锥形反射面，其中 该锥形反射面的光出射面的边缘与周围相邻的另一锥形反射面的光出射面 的边缘是共形的(conformal)。 一组点状发光体，依照控制发出平面光源，其 中该平面光源是白光束;或是依照时序，循环地发出红/绿/蓝的三个光束。第 一偏振滤光片接收该平面光源，且将该平面光源偏振化成为有第 一偏振态的 第一偏振态光束。透射的液晶光阀接收该第一偏振态光束，依照一灰度的需 要以转换该第一偏振态，使具有对应该灰度的第二偏振态。第二偏振滤光片 接收该液晶光阀的光输出，得到该第二偏振态的第二偏振态光束。投射单元 将该第二偏振态光束投射到显示面。依照本专利技术的优选实施例所述的液晶显示投射系统，其中该平面光源的 该组点状发光体，包括对应红、绿、蓝的三个发光二极管，其中该三个发光 二极管同时发光以产生该白光束，或是依照该时序以发出红/绿/蓝的该三个光束。依照本专利技术的优选实施例所述的液晶显示投射系统，其中当该平面光源 发出该白光束时，该液晶光阀的每一个像素包含对应红/绿/蓝的三个次像素。依照本专利技术的优选实施例所述的液晶显示投射系统，其中当该平面光源 是依照该时序发出红/绿/蓝的该三个光束时，该液晶光阀的每一个像素依照 该时序而共用于该三个光束。依照本专利技术的优选实施例所述的液晶显示投射系统，其中该锥形反射面 包括初阶锥形反射面，有缩口端与开口端，其中该点状发光体位于该缩口端。 末阶锥形反射面，有缩口端与开口端，其中该末阶锥形反射面的该缩口端与 该初阶锥形反射面的该开口端耦合。依照本专利技术的优选实施例所述的液晶显示投射系统，其中每一所述发光 单元的该锥形反射面的该光出射面是正方或是长方形。本专利技术提出另一种液晶显示投射系统，包括平面光源，包括由多个发光 单元所组成的一阵列，其中每一所述发光单元包括锥形反射面，其中该锥形 反射面的光出射面的边缘与周围相邻的另一锥形反射面的光出射面的边缘 是共形的(conformal)。 一组点状发光体，依照控制发出平面光源，其中该平面光源是白光束;或是依照时序，循环地发出红/绿/蓝的三个光束。偏振分光 元件，接收该平面光源，让具有第一偏振态的第一光束穿透，而同时让具有 第二偏振态的第二光束反射。反射式的第一液晶光阀，接收该第一光束与该 第二光東之一做为第三光束，且反射出第一反射光回到该偏振分光元件。该 第三光束的偏振态，是通过该第 一液晶光阀依照 一灰度的需要被转换成该第 一反射光的第一反射偏振态，再通过该偏振分光元件从该第 一反射偏振态中 分离出第一影像光。投射单元，将该第一影像光投射到显示面。依照本专利技术的优选实施例所述的液晶显示投射系统，其中该第三光束的 该偏振态是P偏振态，而该第一影像光是S偏振态。依照本专利技术的优选实施例所述的液晶显示投射系统，其中该第三光束的 该偏振态是S偏振态，而该第一影像光是P偏振态。依照本专利技术的优选实施例所述的液晶显示投射系统，还包括反射式的第 二液晶光阀，接收该第一光束与该第二光束的另一做为第四光束，且反射出 一第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示投射系统，包括：　　　　平面光源，包括由多个发光单元所组成的阵列，其中每一所述发光单元包括：　　　　锥形反射面，其中该锥形反射面的光出射面的边缘与周围相邻的另一锥形反射面的光出射面的边缘是共形的；以及　　　　一组点状发光体，依照控制发出平面光源，其中该平面光源是白光束；或是依照时序，循环地发出红／绿／蓝的三个光束；　　　　第一偏振滤光片，接收该平面光源，且将该平面光源偏振化成为有第一偏振态的第一偏振态光束；　　　　透射的液晶光阀，接收该第一偏振态光束，依照灰度的需要以转换该第一偏振态，使具有对应该灰度的第二偏振态；　　　　第二偏振滤光片，接收该液晶光阀的光输出，得到该第二偏振态的第二偏振态光束；以及　　　　投射单元，将该第二偏振态光束投射到显示面。

【技术特征摘要】
1. 一种液晶显示投射系统，包括平面光源，包括由多个发光单元所组成的阵列，其中每一所述发光单元包括锥形反射面，其中该锥形反射面的光出射面的边缘与周围相邻的另一锥形反射面的光出射面的边缘是共形的；以及一组点状发光体，依照控制发出平面光源，其中该平面光源是白光束；或是依照时序，循环地发出红/绿/蓝的三个光束；第一偏振滤光片，接收该平面光源，且将该平面光源偏振化成为有第一偏振态的第一偏振态光束；透射的液晶光阀，接收该第一偏振态光束，依照灰度的需要以转换该第一偏振态，使具有对应该灰度的第二偏振态；第二偏振滤光片，接收该液晶光阀的光输出，得到该第二偏振态的第二偏振态光束；以及投射单元，将该第二偏振态光束投射到显示面。2. 如权利要求1所述的液晶显示投射系统，其中该平面光源的该组点状发光体，包括对应红、绿、蓝的三个发光二极管，其中该三个发光二极管同时发光以产生该白光束，或是依照该时序以发出红/绿/蓝的该三个光束。3. 如权利要求1所述的液晶显示投射系统，其中当该平面光源发出该白 光束时，该液晶光阀的每一个像素包含对应红/绿/蓝的三个次像素。4. 如权利要求1所述的液晶显示投射系统，其中当该平面光源是依照该 时序发出红/绿/蓝的该三个光束时，该液晶光阀的每一个像素依照该时序而 共用于该三个光束。5. 如权利要求1所述的液晶显示投射系统，其中该组点状发光体是至少 一个白光发光二极管。6. 如权利要求1所述的液晶显示投射系统，其中该锥形反射面包括 初阶锥形反射面，有缩口端与开口端，其中该点状发光体位于该缩口端;以及末阶锥形反射面，有缩口端与开口端，其中该末阶锥形反射面的该缩口 端与该初阶锥形反射面的该开口端耦合。7. 如权利要求1所述的液晶显示投射系统，其中每一所述发光单元的该 锥形反射面的该光出射面是正方或是长方形。8. —种液晶显示投射系统，包括平面光源，包括由多个发光单元所组成的阵列，其中每一所述发光单元 包括锥形反射面，其中该锥形反射面的光出射面的边缘与周围相邻的另 一锥形反射面的光出射面的边缘是共形的；以及一组点状发光体，依照控制发出平面光源，其中该平面光源是白光 束;或是依照时序，循环地发出红/绿/蓝的三个光束；偏振分光元件，接收该平面光源，让具有第一偏振态的第一光束透射， 而同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭瑞敏，林俊全，韩伟国，胡纪平，邱镇宏，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]