一种基于半场序显示方式的两片式LCD投影机制造技术

本发明专利技术提出一种基于半场序显示方式的两片式LCD投影机，包括第一和第二两片黑白透射式LCD光阀模组；其中，第一LCD光阀模组交替显示输入视频信号的红、蓝色场图像，由红色光源和蓝色光源交替照明；红色光源、蓝色光源的交替点亮和熄灭周期与该LCD光阀的红、蓝色场交替周期同步；第二LCD光阀模组用以显示输入视频信号的绿色场图像，由绿色光源恒亮照明；穿过第一和第二两片LCD光阀模组的光线，经合光装置进行合光，经场镜，投影镜头，最终将两片LCD光阀模组显示的图像，投影呈现于幕布上。本发明专利技术具有成本较低，结构简单，容易制作，能量转换效率较高，观看疲劳感较轻，能输出极高的亮度等特点。

A Two-piece LCD Projector Based on Half-field Sequence Display

【技术实现步骤摘要】
一种基于半场序显示方式的两片式LCD投影机
本专利技术涉及LCD投影机。
技术介绍
长期以来人们对投影机的分类，通常是基于投影机最核心的器件之一即光阀的特征而习惯性去进行，如现在常见的DLP(DigitalLightProcessing，数字光处理)投影机，LCD(LiquidCrystalDisplay，液晶显示)投影机，LCOS(LiquidCrystalonSilicon，硅基液晶)投影机等。常见的LCD投影机，均是指具有：其光阀为LCD技术(为区别DLP)，且为透射式的(为区别LCOS)这两个特征。LCD投影机一般有单LCD投影机和3LCD投影机两种原理和结构形式，一般的单LCD投影机是用一片全彩的LCD光阀，在白色光源或等效为白色光源的照射下重现空间彩色图像，一般的3LCD投影机是用3片单色(黑白)的LCD光阀，即LCD光阀上没有单LCD投影机光阀所使用的CF(ColorFilter，彩色滤光膜，彩膜等)装置，由红绿蓝三种基色光去照明三路LCD光阀，每路LCD光阀显示输入视频信号的一个纯基色场图像，最后对3片光阀产生的三基色图像进行重合，从而和应用全彩LCD光阀的单LCD投影机一样，产生空间的彩色图像。单LCD投影机具有造价低廉，制作简单，图像稳定无闪烁，亮度从十余流明到三四百流明不等，单LCD投影机因为价格格外便宜，在消费数码市场，有着较大的竞争力；3LCD投影机色彩丰富，画质好，亮度高，图像稳定无闪烁，但制作繁琐，准入门槛高，故产品成本也高，亮度从800～8000流明不等，是传统商、教投影机市场的主力。DLP投影机是基于时间的纯场序显示(3片式DLP投影机除外)，基于时间交替显示输入视频信号的R、G、B等场图像，由视觉残留效应(PersistenceOfVision)而在人脑中合成彩色图像。DLP投影机效率高，画质较好。但因为其核心器件为TI(德州仪器)公司独家供应，且制作较繁琐，准入门槛较高，故成本也较高，随着LED光源的使用，就其还原颜色欠佳的缺陷已得到较好的改善。而因为DLP投影机为纯场序方式显示R、G、B场图像，图像闪烁带来的观看疲劳感一直是影响用户体验的重要因素。纵观近年投影产品市场，主要就上述3LCD投影机、单LCD投影机和DLP投影机几种原理形式的产品。单LCD投影机最大的不足是“能量转换效率”η太低，通常对η的定义为：η＝[输出亮度(Lm)/输入电功率(w)/100(Lm/w)*100％]，其中LED光效按大功率LED模组典型值100流明/瓦计，这样η通常仅2％～3.5％。而使用UHP灯泡、LED、激光等光源的3LCD和DLP投影机η一般可轻松达到10％几甚至25％以上。单LCD投影机η低的原因，最主要因素是其光阀模组效率太低，一般仅4％～7％左右，由偏光片，彩膜，TFT(ThinFilmTransistor)开口率等因素综合决定，偏光片效率约35％～40％，CF效率约5％～21％，TFT开口率约50％～70％，但CF和TFT开口率的暗区(即黑框等结构)，有一定的重叠部分，故不能以上数据直接相乘而得出LCD模组总效率。这些因素中，效率最低的部分就是CF，即使不考虑开口率因素而认为光线无遮挡全部放出去，RGB截止波长不交叉而使色域基本满足观看条件，它的理论效率极限也就只有33.3％，而如果要适当追求RGB颜色纯度(RGB三色CF的波长带宽)，那么其效率只能降低不能增加，如果再考虑对比度(黑框等遮光措施)因素，以及CF窗口和TFT窗口的对准工艺难度，制程的良品率，其效率还得进一步降低，所以想办法有机会拿掉LCD光阀上的CF装置，是提高单LCD投影机η的最关键因素。拿掉CF要显示彩色图像，要么需要3LCD投影机一样用3片LCD光阀，要么需要像DLP投影机一样，拥有足够快的响应速度进行三基色场序显示。很显然这两种方式都并不容易实施，3LCD技术成本高，制作较难，产业链制约较多；而纯场序显示，目前基于非晶硅和低温多晶硅技术的LCD光阀，结合分辨率、对比度等实际需求指标，要实用化，产品化，其刷新速度是根本不够的：第一是基本没可能达到150Hz这样的单片纯场序显示方式最低的刷新率要求，第二是即便达到480Hz刷新率(用特制的高温多晶硅LCD光阀试验)，图像也会产生严重的拖尾和显示错乱，通过控制光源的点亮和熄灭起止来避免看到拖尾(即在LCD光阀拖尾和显示错乱的时间，把光源关闭)等不良现象，于是光源的占空比定会必然的、显著的降低，从而导致光源的输出亮度显著降低，于是失去了拿掉CF预期大幅提升亮度，改善能源利用率的初衷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种基于半场序方式的两片式LCD投影机及投影方法，实现较低的制造门槛，较高的性价比，较高的能量转换效率，较轻的观看疲劳感，且可实现极高的亮度输出。本专利技术提出一种基于半场序显示方式的两片式LCD投影机，包括红色LED光源、绿色LED光源、蓝色LED光源、聚光装置、合光装置、光积分装置、重叠透镜、全反射镜、聚焦透镜、第一和第二两片黑白透射式LCD光阀模组、场镜和投影镜头；其中，第一LCD光阀模组交替显示输入视频信号的红、蓝色场图像，由红色光源和蓝色光源交替场序照明；红色光源、蓝色光源的交替点亮和熄灭周期与该LCD光阀的红、蓝色场交替周期同步；第二LCD光阀模组用以显示输入视频信号的绿色场图像，由绿色光源恒亮照明；穿过第一第二两片LCD光阀模组的光线，经合光装置进行合光，经场镜，投影镜头，最终将两片LCD光阀模组显示的图像，投影呈现于幕布上。本专利技术具有成本低廉，结构简单，容易制造，能量转换效率较高，观看疲劳感较轻，且能输出极高的亮度等特点。在一些实施例中，该红色光源、该蓝色光源的点亮起点滞后于该场序显示的LCD光阀相应红、蓝色场显示的起始点一定时间；并且，该红色光源、该蓝色光源的熄灭点超前于该场序显示的LCD光阀相应红、蓝色场显示的止点一定时间。在一些实施例中，该第一和第二两片LCD光阀模组大小尺寸一样，像素总颗粒数量一样，刷新率≥80Hz，模组上无CF装置。在一些实施例中，该红绿蓝合光装置选用二向色玻璃板、PBS薄膜或PBS棱镜。在一些实施例中，该红绿蓝合光装置选用二向色玻璃板，其分割点波长选用≤475nm和≥595nm的光线透射，475nm～595nm的光线反射。本专利技术的有益效果在于，和现有单LCD投影机相比较，能量转换效率显著提升，但保留了单LCD投影机结构简单，成本低廉的特性；和现有3LCD投影机相比较，制作容易，成本低廉，但具有3LCD投影机能量转换效率高的特性；和现有DLP投影机相比较，除一样具备较高的能量转换效率外，因为是半场序显示(仅红色、蓝色场图像进行交替，绿色场恒亮不参与交替)，观看的疲劳感比红、绿、蓝均参与交替的DLP投影机轻微得多；由于射出LCD光阀的RGB三色光线能以较廉价的方式进行合光，光阀尺寸大小对该红绿蓝合光装置成本和性能影响极小，故该两片LCD光阀模组的尺寸可以比较大，如达4～5寸以上，故光阀Etendue(光学扩展量)也会较大，故允许更大发光面积的光源进行照明，由于LED光源的输出光通量，和发光面积基本成正比关系，故投影机可输出极高的亮度。附图说明下面将结合附图及实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半场序显示方式的两片式LCD投影机，包括红色LED光源(1)、聚光装置(2)、蓝色LED光源(3)、聚光装置(4)、红蓝合光装置(5)、红蓝通道光积分装置(6)、重叠透镜(7)、全反射镜(8)、聚焦透镜(9)、第一LCD光阀模组(10)、绿色LED光源(11)、聚光装置(12)、绿色通道光积分装置(13)、重叠透镜(14)、聚焦透镜(15)、第二LCD光阀模组(16)、红绿蓝合光装置(17)、场镜(18)和投影镜头(19)；其特征在于：该第一LCD光阀模组(10)交替显示输入视频信号的红、蓝色场图像，由该红色LED光源(1)和该蓝色LED光源(3)交替照明；该红色LED光源(1)、该蓝色LED光源(3)的交替周期和该第一LCD光阀模组(10)的红、蓝色场图像交替场序同步；该第二LCD光阀模组(16)显示输入视频信号的绿色场图像，由该绿色LED光源(11)恒亮照明；穿过该第一LCD光阀模组(10)和该第二LCD光阀模组(16)的光线，经该红绿蓝合光装置(17)进行合光，经该场镜(18)，该投影镜头(19)，将该第一LCD光阀模组(10)和该第二LCD光阀模组(16)所显示的图像，投影呈现于幕布上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于半场序显示方式的两片式LCD投影机，包括红色LED光源(1)、聚光装置(2)、蓝色LED光源(3)、聚光装置(4)、红蓝合光装置(5)、红蓝通道光积分装置(6)、重叠透镜(7)、全反射镜(8)、聚焦透镜(9)、第一LCD光阀模组(10)、绿色LED光源(11)、聚光装置(12)、绿色通道光积分装置(13)、重叠透镜(14)、聚焦透镜(15)、第二LCD光阀模组(16)、红绿蓝合光装置(17)、场镜(18)和投影镜头(19)；其特征在于：该第一LCD光阀模组(10)交替显示输入视频信号的红、蓝色场图像，由该红色LED光源(1)和该蓝色LED光源(3)交替照明；该红色LED光源(1)、该蓝色LED光源(3)的交替周期和该第一LCD光阀模组(10)的红、蓝色场图像交替场序同步；该第二LCD光阀模组(16)显示输入视频信号的绿色场图像，由该绿色LED光源(11)恒亮照明；穿过该第一LCD光阀模组(10)和该第二LCD光阀模组(16)的光线，经该红绿蓝合光装置(17)进行合光，经该场镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瀚文，
申请(专利权)人：郭瀚文，
类型：发明
国别省市：四川,51