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娃面板(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I绘示传统的液晶显示投射系统示意图。参阅图1，光源100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。没有被偏振化的蓝光束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。偏振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IlOa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IlOa而产生色的灰度。被单晶硅面板112a反射回到偏振分光元件IlOa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兀件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兀件110a。蓝光灰度愈闻，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110b，再由单晶硅面板112b反射回到偏振分光兀件110b,其中P偏振态成分的红光会进入合光镜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反射回到偏振分光兀件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绘不传统两片式的液晶显不投射系统不意图。参阅图2,当红绿监的二种光源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，不再描述。另外，被偏振分光元件202反射的S偏振态的红光208，也进入另一单晶硅面板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O·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。投射单兀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。偏振分光兀件，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束之一做为第三光束，且反射出第一反射光回到该偏振分光兀件。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，再通过该偏振分光兀件从该第一反射偏振态中分离出第一影像光。投射单兀，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，且反射出一第二反射光回到该偏振分光元件。该第四光束的偏振态，是通过该第二液晶光阀依照该灰度的需要被转换成该本文档来自技高网...

【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:形成在第一材料层中的多个贯穿且具有初阶锥形反射面的中空开口；形成在第二材料层中的多个贯穿且具有末阶锥形反射面的中空开口，该初阶锥形反射面对准该末阶锥形反射面而连通地构成锥形反射面，该第二材料层连接地设置在该第一材料层上，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，该初阶锥形反射面具有缩口端与开口端，该末阶锥形反射面具有缩口端与开口端，该末阶锥形反射面的缩口端与该初阶锥形反射面的开口端耦合;以及点状发光体组，依照控制发出平面光源，其中该平面光源是依照时序循环地发出红/绿/蓝的三个光束，该点状发光体组位于该初阶锥形反射面的缩口端;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形成在第一材料层中的多个贯穿且具有初阶锥形反射面的中空开口 ；形成在第二材料层中的多个贯穿且具有末阶锥形反射面的中空开口，该初阶锥形反射面对准该末阶锥形反射面而连通地构成锥形反射面，该第二材料层连接地设置在该第一材料层上，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，该初阶锥形反射面具有缩口端与开口端，该末阶锥形反射面具有缩口端与开口端，该末阶锥形反射面的缩口端与该初阶锥形反射面的开口端耦合；以及点状发光体组，依照控制发出平面光源，其中该平面光源是依照时序循环地发出红/绿/蓝的三个光束，该点状发光体组位于该初阶锥形反射面的缩口端； 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I所述的液晶显示投射系统，其中该平面光源的该点状发光体组，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依照该时序以发出红/绿/蓝的该三个光束。3.如权利要求I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。4.如权利要求I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形或是长方形。5.一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形成在第一材料层中的多个贯穿且具有初阶锥形反射面的中空开口 ；形成在第二材料层中的多个贯穿且具有末阶锥形反射面的中空开口，该初阶锥形反射面对准该末阶锥形反射面而连通地构成锥形反射面，该第二材料层连接地设置在该第一材料层上，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...

【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：