带光学扫描器的图像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种图像显示装置。该图像显示装置包括：照明光学系统，其发射光线；分光仪，其在相对于转轴按预定角度作周期性往复摆动时，根据光线波长将光线按一定角度反射和衍射对照明光学系统发出的光线进行分离；中继透镜系统，其将分光仪分离的光线转变为平行光线；图像光学系统，其将由中继透镜入射的光线生成图像；投影光学系统，其将图像光学系统反射的光线投射至屏幕。在本装置中，光线被按不同角度反射和衍射，使各条光线在一对一的基础上与板上的相关扫描线对应，从而用单板实现了全尺寸、高亮度和高分辨率的图像显示。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术与一种图像显示装置有关，特别是一种采用单个显示器件的单板彩色图像显示装置有关，该装置按照输入的图像信号生成图像，可达到与使用三个显示器件的三板彩色显示装置同样的光学效率和分辨率。
技术介绍
图1是现有单板彩色图像显示装置的例子，图2显示图1中的微透镜阵列中的光通道以及液晶显示片(LCD)。参照图1和图2，在现有单板彩色显示装置中包括照明光学系统；三个分光镜4R，4G及4B，其互相倾斜设置；微透镜阵列10和液晶20。照明光学系统包括白色光源灯1，环绕设置于灯1一侧的球面反射镜2，以及聚光镜3，该镜用于汇集灯1发出的散射光及由球面镜2反射的散射光并使之转化为准直光。照明光学系统发出的白光被三个分光镜4R，4G和4B分离为三元色红光(R)，绿光(G)，和兰光(B)。分光镜4R反射由照明光学系统发出的白光中的红光而让其他颜色的光通过。分光镜4G反射透过分光镜4R的绿光(G)而让剩下的光，即兰光(B)通过。分光镜4B则反射兰光(B)。三个分光镜4R，4G和4B互相倾斜一个角度θ，构成扇形。换言之，分光镜4R、4B相对4G的位置应分别以-θ和+θ标注。此处+号与-号分别表示顺时针方向和逆时针方向。这样，红(R)与兰主光线(B)以相对于绿主光线(G)的角度-θ和+θ入射微透镜阵列10。微透镜阵列10由沿水平方向排列的多个圆柱形微透镜单元10a构成。微透镜阵列10将红光(R)，绿光(G)与兰光(B)以不同角度分别汇聚入射到带状液晶20的信号电极21R，21G和21B上。液晶20由夹在两片透明的玻璃基底24和25中间的液晶层23构成。液晶层23含有透明的导电层22和信号电极21R，21G和21B，其按矩阵结构设置在导电层22两面中的一面。在上述结构的现有单板彩色显示装置中，照明光学系统发出的白光被三个分光镜4R，4G和4B分离为三基色光并被分别会聚到液晶20的信号电极21R，21G和21B上。信号电极21R，21G和21B分别按水平方向排列，依红光(R)，绿光(G)和兰光(B)入射角的不同而保持规则的间距。信号电极21R，21G和21B合成为单一图像像素，每一个作为子像素。依上所述，每个微透镜单元如10a，与红(R)，绿(G)和兰(B)基色光的三个像素对应。此三个子像素在屏幕7上显示为单一图像像素，观察者可以在屏幕上观看到由多个图像像素构成的一幅彩色图像。然而，如上所述现有单板彩色图像显示装置设置为使用三个子像素构成一个单一像素，从而使液晶20的分辨率降低1/3。为了达到使用了美国专利第5,633,755号或5,159,485号中公布的色轮(COLOR WHEEL)技术的投影式单板显示装置的分辨率，液晶20需要具备三倍于其实际值的物理分辨率。如上所述，若将液晶20的物理分辨率提高三倍，其孔径率就会降低，从而使光效率下降。光效率下降导致光收率降低并增加制造成本。而且，为使其物理分辨率提高三倍，液晶20的尺寸也将增大，然而随着LCD20的的尺寸增大聚光镜3、场镜5和投射镜6的尺寸也要增大，从而提高制造成本。
技术实现思路
本专利技术提出一种比三板彩色图像显示装置结构紧凑，价格低，亮度高，分辨率高，光学效率也高的投影式单板彩色图像显示装置。本专利技术提出的图像显示装置，其中照明光学系统，其可发射光线；分光仪，其在相对于转轴按预定角度往复摆动的同时，通过按光线波长的不同并以不同的衍射角进行反射和衍射，以分离从所述照明光学系统发出的光线；中继透镜系统，其将被所述分光仪分离的光线转变为平行光线；图像光学系统，其将从所述中继透镜系统入射的光线生成图像；投影光学系统，其将所述图像光学系统反射的光线投影到屏幕上。此处的分光仪实际上是一个光学扫描器，它按光线波长将照明光学系统发出的光进行反射和衍射。或者，分光仪的构成为，将多个光学扫描器排成阵列并用垂直同步信号顺序进行驱动。可以在光学扫描器表面设置一个全息图层，它可将照明光学系统发出的光线按波长的不同进行反射和衍射来加以分离。最好采用反射型全息图层。也可以在光学扫描器表面设置一个衍射光栅层，它也可将照明系统发出的光线按波长的不同进行反射和衍射来加以分离。可将照明光学系统的驱动方式设置为在分光仪返回到其初始位置的返回过程中停止发光。分光仪的返回到其初始位置的返回时间可大约设置为周期T的十分之一(1/10)。照明光学系统包括多个光源，其发射出多种包括红、绿和兰的色光；滤色器，其设置在所述多个光源前面，使多种色光沿共同光轴传递以生成白光；聚光镜，其使白光会聚至所述分光仪上。上述多个光源中的每个单元可以是发光二极管(LED)，激光二极管(LD)或弧光灯。中继透镜系统由下列部件构成所述中继透镜系统包括准直透镜，其对被分光仪反射的光线进行准直以平行于光轴；蝇眼透镜，其使通过所述准直透镜的光线在一对一的基础上与所述图像光学系统相对应；以及场镜，其将通过所述蝇眼透镜的光线转变成平行光线。蝇眼透镜具有为每个光学扫描器设置了两个小透镜。图像光学系统包括板，其对通过所述中继透镜系统的光线进行调制并生成图像；以及光路分离器单元，其设置在所述中继透镜系统与所述板的光路之间，以便将来自所述中继透镜系统的光线导至所述板的同时，将所述板反射的光线导至所述投影光学系统。本专利技术所述的图像显示装置中设置了将照明光学系统与中继透镜系统之间的光线按照其光线波长进行反射并衍射的分光仪。白光被分光仪分离为不同的色光，这些色光被一一对应地映射到单板上以生成整幅彩色图像。本专利技术使提供一种低价，高亮度和高分辨率的单板彩色图像投影装置成为可能。上述关于本专利技术的概况及其优点，通过对附图中所示具体实施例的描述将会看得更清楚。附图说明图1是一个现有单板彩色图像显示装置的示例；图2是图1在微透镜阵列和液晶显示元件(LCD)中的光路；图3是本专利技术实施例的图像显示装置的结构； 图4是用于本专利技术实施例的图3的图像显示装置的光学扫描器立体图；图5A是本专利技术的实施例的驱动光学扫描器的第一种方法的曲线说明图；图5B表示在本专利技术实施例的驱动光学扫描器的第一种方法的垂直扫描过程；图6A是本专利技术的实施例的驱动光学扫描器的第二种方法的曲线说明图；图6B表示在本专利技术实施例的驱动光学扫描器的第二种方法的垂直扫描过程；图7是本专利技术的另一实施例的图像显示装置的结构。具体实施例方式参见图3，一种按本专利技术实施例的单板彩色显示装置包括照明光学系统31，其发射光束；分光仪33，其在相对于转轴按预定角度作往复的周期性摆动同时，将照明光学系统31发出的光线按其光线波长以不同的衍射角度进行反射和衍射，以进行分离；中继透镜系统35，其将分光仪33分离的光线转变为平行光线；图像光学系统37，其将中继透镜35入射来的光线进行调制并生成图像；光学投影系统39，其将图像光学系统37反射的光线投射至屏幕(未示出)上。照明光学系统31包括多个光源31-1以产生包括红，绿和兰光在内的彩色光；在多个光源31-1前面设有滤色器31-2，使彩色光线沿一条共同轴线传播并结合生成白光；聚光镜31-3将白光会聚到分光仪33上。在多个光源31-1中最好使用发光二极管(LEDs)或激光二极管(LDs)这类独立的发光器件32a，32b和32c。滤色器31-2将沿不同光路互相平行入射的红，绿和兰色光中的两种光的路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像显示装置，其中： 照明光学系统，其发射光线； 分光仪，其在相对于转轴按预定角度往复摆动的同时，通过按光线波长的不同并以不同的衍射角进行反射和衍射，以分离从所述照明光学系统发出的光线； 中继透镜系统，其将被所述分光仪分离的光线转变为平行光线； 图像光学系统，其将从所述中继透镜系统入射的光线生成图像； 投影光学系统，其将所述图像光学系统反射的光线投影到屏幕上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄主性，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]