离轴投影系统技术方案

本发明专利技术涉及一种投影显示器系统，该系统包含：包含至少一对基板的液晶显示器板；设置在该一对基板之间的液晶材料；和包含离轴入射光源的投影装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种液晶投影系统，特别涉及一种用于具有高性能显示质量的极其廉价的投影系统的利用PSS-LCD板的离轴入射光液晶投影系统。
技术介绍
1.2作为首要要求的
技术介绍
电视用液晶显示器(LCD)装置最近发展显著。同时，比起LCD曾 经的用途，用于电视的LCD的新用途要求更高的显示性能。高粘度近晶 型液晶材料能潜在地满足电视用所要求的高图像品质。特别地，使用液晶 显示器板作为成像面板的投影显示系统表现了显著的性价比。在投影显示 系统中，利用LCD板的背投系统广泛用于诸如60英寸及更大屏幕尺寸的 大屏幕投影电视机。在每单位屏幕尺寸、例如电视机的每英寸对角线的制 造成本方面，光学放大屏幕是使用小型LCD板投影显示器中最有益的一 个。由于投影电视机的光学放大，基于LCD板的投影电视机能使制造成 本低于诸如等离子显示板(PDP)的直视平板电视机和直视大LCD板电 视机的制造成本。尽管基于LCD板的投影电视机具有显著的成本效益这样的优点，但 其光响应慢、尤其是灰阶响应慢妨碍了投影系统占据大屏幕电视的主要市 场。特别地，大屏幕电视，图像速度与屏幕对角线尺寸成比例。对比4英 寸对角线屏幕和40英寸对角线屏幕，40英寸屏幕的图像速度需要比4英 寸的快10倍。因为电视图像是由各个帧形成的。通常，每帧具有16.7毫 秒(ms)的时间段，这是帧速率为60HZ的情况。不管屏幕对角线尺寸， 每帧必须在16.7ms内显示一帧屏幕。因此，如图1所阐释，飞机必须在 单帧、也就是16.7ms内飞行4英寸的距离。相反，在40英寸屏幕上，飞机需要在单帧、也就是16.7ms内飞行40英寸的距离。在4英寸和40英 寸之间的屏幕图像的差别产生了它们对光响应、特别是灰阶光响应要求的 显著差别。在保持足够好的全动态图像品质方面，更快的光响应是对大投影显示 器的关键要求。1.3作为第二要求的
技术介绍
如上所述，制造成本效益是基于LCD的投影显示器的主要优点。 毋庸赘言，没有足够好的图像品质，特别是具有足够快的灰阶光响应的全 动态视频图像，即使显著低的制造成本也将不会使得投影显示系统成为用 户最喜爱的电视机。因此，足够快的光响应，特别是足够快的灰阶光响应 对于基于LCD板的投影显示器是最必要的。1.4作为第三要求的
技术介绍
只要在基于LCD板的投影显示系统中实现了足够快的光响应，下一 个要求就是比诸如PDP电视、直视型大屏幕LCD电视等的其他有竞争力 的技术有更进一步的成本优势。目前传统的基于LCD板的背投电视机由三个LCD板组成 一个用于 绿光， 一个用于红光，另一个用于蓝光。每个LCD板构成每个原色图像 并在投影屏幕上转变各图像，形成全色视频图像。因此，这种传统的基于 LCD的投影系统需要三个LCD板及其相应的光学元件、诸如偏振分束器、 半反射镜和图像转换系统等。由于精确的偏振光束处理，偏振分束器非常 昂贵。而且，由于红绿蓝(RGB)光束在极高分辨率系统中转换，其图像 转换需要非常严格的光学调整。这些因素使得基于LCD的投影系统的制 造成本增加。相反，如果单个LCD板能够足够快，尤其是灰阶光响应能 够足够快，则诸如偏振分束器、半反射镜等许多昂贵的光学元件就能被除 去，导致制造成本降低。而且，避免了复杂的图像转换过程，制造成本非 常有望比当前能达到的成本低很多
技术实现思路
2待解决的技术问题如上所述，必须解决两个独立的技术问题以克服基于LCD板的背投 显示系统的当前问题。第一个技术问题是建立足够快的光响应，尤其是灰 阶光响应。第二个技术问题是除去昂贵的光学元件，并保持投影屏幕上的 图像品质足够好。2.1用于投影系统的足够快的光响应不像直视型LCD，多数基于LCD板的投影显示器具有比直视LCD更 快的光响应。投影显示器的工作温度比直视LCD的允许更高的环境温度。 这个稍高的温度有助于具有更快的光响应。背投LCD系统的典型的环境 温度是60摄氏度。这个较高的温度允许几乎比室温快两倍的光响应。即 使这快两倍的光响应，对于全动态视频图像、尤其是灰阶光响应还不是足 够好。传统基于向列型LCD的典型灰阶光响应是20ms。有时需要25ms。 由于一般用于基于LCD的背投系统的高温多晶硅薄膜晶体管(TFT)的外 加电压的限制，最大外加电压限制为5V。该受限的外加电压还限制传统 向列型LCD投影系统的光响应。由于所需的极高分辨率的TFT,高温多 晶硅TFT是驱动液晶媒介的最有希望的底板。因此，迫切需要在高温多晶 硅TFT提供的低驱动电压条件下实现更快的光响应。2.2除去昂贵的光学元件这第二个要求更难于解决。如1.4中所讨论，更快光响应的LCD板将 除去三个LCD板的方案，导致可能从投影系统中除去多个昂贵的光学元 件。然而，只要应用传统的光学系统，仍会需要昂贵的偏振分束器和昂贵 的半反射镜。引进光响应足够快的LCD板，单LCD板光学系统通过场序 彩色方法将是可能的。在包括LCD板的光学元件中，最昂贵的一个是偏 振分束器。而且，只要使用偏振分束器，由于所需的射到偏振分束器的入 射角，可用的光学设计而几乎是固定的。光学系统中的这种受限的设计自 由度，也限制了基于LCD的背投系统的总的光学设计。因此，除去偏振 分束器是解决第二个技术问题的最重要的要求。3.解决技术问题的方法研究以便解决上述技术问题。研究两个主要问题。 一个是实现足够快的光响应、包括灰阶光响应的方法，该方法足以实现单LCD板的场序彩 色系统。另一个是除去偏振分束器和半反射镜等最昂贵、并限制基于LCD 的背投电视系统的设计自由度的光学元件。3.1获得足够快的光响应由于在背投电视机上要求具有几乎饱和自然色的全动态视频图像再 现，所以在与高温多晶硅TFT兼容方面，不仅需要快速的光响应，而且最 需要连续的灰阶能力。使用单片硅晶片，所谓的数字灰阶即可应用于使用 二进制类型的快速光响应LCD、例如铁电性液晶显示器(FLCD)。然而， 单片硅晶片仅提供反射式投影系统。由于硅晶片对可见光波长的不透射性 能，反射式投影系统是这种解决方案的唯一可能的方法。而且，即使单片 硅能促使非常快地找到每个像素元素的地址以驱动每个像素的液晶，数字 灰阶也要求极快的信号处理。并且，FLCD的受限的光响应，甚至数字灰 阶需要产生抖动和/或额外的进一步的灰阶以符合自然色饱和度的要求。事实上，目前的数字灰阶无法实现足够快、足够饱和及足够廉价的背 投系统的解决方案。因此很明显，具有极快光响应的所谓的模拟灰阶或目 前传统LCD兼容灰阶是满足这个特殊要求的唯一可能的解决方案。美国专利申请(申请号20040196428)所介绍的PSS-LCD技术是目 前实现足够快的模拟灰阶响应的唯一可能的方法。而且，PSS-LCD技术完 全与当前传统的向列型LCD兼容，这意味着诸如LCD驱动集成电路和单 个控制处理器等的电子元件完全兼容于市售的元件。这个事实表明至少电 学部分、包括高温多晶硅TFT底板是足够廉价的，由于共用了传统的电学 设计。因为PSS-LCD与传统的向列型LCD兼容，所以甚至单片硅底板或 者硅基液晶(LCoS)底板也可照常使用。因此，PSS-LCD不仅实现足够 快的灰阶光响应，而且为单板背投电视系统实现了足够廉价的解决方案。3.2除去昂贵的光学元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影显示器系统，包含：　包含至少一对基板的液晶显示器板；设置在该一对基板之间的液晶材料；及　包含离轴入射光源的投影装置。

【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：望月昭宏，
申请(专利权)人：那诺洛阿公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]