專利名稱：彩色投影顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于彩色投影顯示裝置的改進(jìn)。
隨著HDTV的發(fā)展，彩色投影顯示技術(shù)及其裝置正發(fā)揮十分重要的作用。彩色投影顯示裝置是利用光學(xué)系統(tǒng)和投影空間將由信息控制的彩色發(fā)光圖像放大并顯示在投影屏幕上的裝置。彩色顯示投影裝置通常由顯示彩色發(fā)光圖像的顯示器件、投影光學(xué)系統(tǒng)、投影空間和投影屏幕所組成。其中顯示器件可以僅由一個(gè)彩色顯示器件或紅、綠、藍(lán)三個(gè)單色顯示器件或者一組彩色顯示器件或數(shù)組紅、綠、藍(lán)單色顯示器件所構(gòu)成。目前主要的彩色投影顯示方式有CRT(投影管)式、LCD(液晶顯示屏)式和DMD(數(shù)字微鏡器件)式。CRT彩色投影顯示方式分為單管式和三管式，目前幾乎金采用三管式。LCD彩色投影顯示方式分為單屏式和三屏式，DMD彩色投影顯示方式分為單DMD式和三DMD式。投影屏幕作用是提供一個(gè)光學(xué)傳輸表面，使顯示器件上發(fā)光圖像經(jīng)投影光學(xué)系統(tǒng)投射在投影屏幕上，形成一個(gè)投影式圖像。
但現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的彩色投影顯示裝置存在以下缺點(diǎn)1．投影屏幕的作用僅是使光線反射或透射，觀看投影屏幕上圖像的最佳視角范圍受到限制，即對著屏幕觀看圖像最亮和最清晰，隨著視角增加，圖像逐漸變暗和模糊。而為了提高亮度增益和擴(kuò)大視角范圍，投影屏幕的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。2．對于三CRT式、三液晶屏式和三DMD式的彩色投影顯示裝置而言，光學(xué)系統(tǒng)較復(fù)雜，成本高，同時(shí)紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光圖像的會聚比較困難，圖像質(zhì)量受到影響。對于單液晶屏式彩色投影顯示裝置而言，系統(tǒng)裝置雖得到簡化，但需要通過分色鏡等將紅、綠、藍(lán)光進(jìn)行分色，并要使其分別以一定角度正確照射在液晶屏相應(yīng)的紅、綠、藍(lán)色像素上，對光學(xué)系統(tǒng)的要求變得更加嚴(yán)格。對于單DMD式彩色投影顯示裝置而言，系統(tǒng)裝置也得到簡化，但需要采用機(jī)械方法使濾色輪保持嚴(yán)格的轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并且亮度顯著降低，圖像質(zhì)量較差。
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有彩色投影顯示裝置中存在的上述缺點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)這目的，本發(fā)明采取下列方法1．將非發(fā)光的投影屏幕替換為涂復(fù)有紅、綠、藍(lán)三組發(fā)光材料的投影屏幕，即彩色發(fā)光投影屏幕。2．將顯示彩色發(fā)光圖像的顯示器件替換為隱含有彩色圖像的單色顯示器件，即紫外色顯示器件或紫色顯示器件。這樣不僅使系統(tǒng)裝置大為簡化，并且使彩色圖像質(zhì)量獲得較大的改善。
下面進(jìn)行詳細(xì)說明。
LCD彩色投影顯示方式分為三屏式和單屏式，三屏式原理是把來自光源的白色光通過分光鏡分成紅、綠、藍(lán)三色光，再分別照射到各自對應(yīng)的液晶屏上，在三塊液晶屏中像素分別經(jīng)紅、綠、藍(lán)三組調(diào)制信號調(diào)制，形成調(diào)制的單色光，經(jīng)會聚、合成，最后投射到投影屏幕上形成彩色圖像。三屏式彩色投影顯示裝置復(fù)雜，圖像會聚困難。單屏式原理是把來自光源的白色光通過分光鏡等光學(xué)系統(tǒng)分解成紅、綠、藍(lán)三色光，并分別使其以一定的角度正確地照射在液晶屏中相應(yīng)的紅、綠、藍(lán)色三組像素上，經(jīng)紅、綠、藍(lán)三組調(diào)制信號調(diào)制后，再投射到投影屏幕上形成彩色圖像。單屏式彩色投影顯示裝置雖然簡單，但對分色光學(xué)系統(tǒng)的要求更復(fù)雜和嚴(yán)格。
根據(jù)本發(fā)明，可以采用一個(gè)液晶屏和一個(gè)紫外光源，液晶屏中像素分為紅、綠、藍(lán)三組，它們分別對應(yīng)紅、綠、藍(lán)三組調(diào)制信號。同時(shí)將非發(fā)光的投影屏幕改為彩色發(fā)光投影屏幕，其上涂復(fù)有紅、綠、藍(lán)三組發(fā)光材料，它們分別對應(yīng)于液晶屏中紅、綠、藍(lán)三組像素。當(dāng)紫外光直接照射在液晶屏上時(shí)，三組像素分別受到紅、綠、藍(lán)調(diào)制信號調(diào)制，成為隱含有彩色圖像的紫外色單色圖像，當(dāng)紫外色單色圖像通過投影光學(xué)系統(tǒng)被投射到彩色發(fā)光投影屏幕上時(shí)，受到紅、綠、藍(lán)三組信號調(diào)制的紫外光分別激發(fā)投影屏幕上相應(yīng)的紅、綠、藍(lán)三組發(fā)光材料，從而將隱含的彩色圖像轉(zhuǎn)換為可見的彩色發(fā)光圖像。這樣不再需要分光鏡等對紅、綠、藍(lán)三色光進(jìn)行分色和合成，顯示裝置大為簡化，成本顯著下降。由于投影屏幕上發(fā)光材料被激發(fā)而發(fā)光時(shí)，光線向各個(gè)方向傳播，視角不再受到限制，并且不存在會聚問題，因此彩色圖像質(zhì)量獲得了顯著改善。
DMD是最近出現(xiàn)并迅速發(fā)展的一種極有前途的新型顯示器件，DMD彩色投影顯示方式也分為三DMD式和單DMD式。三DMD式原理類似于三屏式，即它把來自光源的白色光也通過分光鏡分成紅、綠、藍(lán)三色光，分別照射到各自對應(yīng)的DMD上，在三個(gè)DMD中微鏡分別經(jīng)紅、綠、藍(lán)調(diào)制信號調(diào)制后，形成調(diào)制的單色光，經(jīng)會聚、合成，最后投射到投影屏幕上形成彩色圖像。三DMD式結(jié)構(gòu)與三屏式也類似，主要不同是三塊液晶屏需用三個(gè)DMD代替。但在三屏式中，液晶屏可用透射方式，也可用反射方式。在三DMD中，DMD只可用反射方式。三DMD式缺點(diǎn)和三液晶屏式大致相同。單DMD式原理如下它采用一個(gè)DMD和由紅、綠、藍(lán)光組成的白色光源，而在光源和DMD之間加入一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的濾色輪。當(dāng)濾色輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它依次將白光轉(zhuǎn)換為紅、綠、藍(lán)單色光。濾色輪轉(zhuǎn)到紅色區(qū)域時(shí)，顯示紅色圖像，轉(zhuǎn)到綠色區(qū)域時(shí)，顯示綠色圖像，轉(zhuǎn)到藍(lán)色區(qū)域時(shí)，顯示藍(lán)色圖像。在濾色輪轉(zhuǎn)速足夠快的情況下，因人眼的視覺暫留特性，在投影屏幕上就會形成彩色圖像。單DMD式采用場順序的方法進(jìn)行彩色顯示，因此亮度顯著降低，同時(shí)需要采用機(jī)械方法保證濾色輪以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速快速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖像質(zhì)量容易受到影響。與三DMD式相比，單DMD式圖像質(zhì)量較差。
根據(jù)本發(fā)明，如果采用一個(gè)DMD和一個(gè)紫外光源，DMD中微鏡分為紅、綠、藍(lán)三組，它們分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)調(diào)制信號。同時(shí)將非發(fā)光的投影屏幕改為彩色發(fā)光投影屏幕，其上涂復(fù)紅、綠、藍(lán)三組發(fā)光材料，它們分別與紅、綠、藍(lán)三組微鏡相對應(yīng)。當(dāng)紫外光照射在DMD上時(shí)，三組微鏡分別受到紅、綠、藍(lán)三組調(diào)制信號調(diào)制，成為隱含有彩色發(fā)光圖像的紫外色單色圖像，當(dāng)它通過投影光學(xué)系統(tǒng)投射到彩色發(fā)光投影屏幕上時(shí)，受到紅、綠、藍(lán)三組信號調(diào)制的紫外光分別激發(fā)投影屏幕上相應(yīng)的紅、綠、藍(lán)三組發(fā)光材料，從而將隱含的彩色圖像轉(zhuǎn)換為可見的彩色發(fā)光圖像。這樣不需對紅、綠、藍(lán)色光進(jìn)行分色和合成，使彩色投影顯示裝置大為簡化，會聚問題也不再存在。而屏幕上發(fā)光材料被激發(fā)而發(fā)光時(shí)，光線向各個(gè)方向傳播，視角不再受到限制，彩色圖像質(zhì)量獲得了較大改善。
在LCD式彩色投影顯示裝置中，液晶屏由偏振片、液晶和其它材料組成，偏振片、液晶都是高分子材料，它們在紫外線作用下容易產(chǎn)生老化，性能改變，因此光源應(yīng)采用紫色光源或盡量接近可見光波長的長波紫外光源。而在DMD式彩色投影顯示裝置中，光源可根據(jù)需要，采用紫外光源、紫色光源。
總之，本發(fā)明的彩色投影顯示裝置由隱含彩色圖像的單色(紫外色或紫色)顯示器件、投影光學(xué)系統(tǒng)、投影空間和彩色發(fā)光投影屏幕組成。單色顯示器件由液晶顯示屏或數(shù)字微鏡器件以及紫外光源或紫色光源組成。彩色發(fā)光投影屏幕上涂復(fù)有紅、綠、藍(lán)三組發(fā)光材料，它們在紫外光或者紫色光激發(fā)下發(fā)光。本發(fā)明的彩色投影顯示裝置不需要對紅、綠、藍(lán)三色光進(jìn)行分色和合成，并且可只使用一個(gè)單色顯示器件，因此顯示裝置大為簡化，會聚問題也不復(fù)存在。另外采用了彩色發(fā)光投影屏幕，當(dāng)彩色發(fā)光投影屏幕上發(fā)光材料受到激發(fā)而發(fā)光時(shí)，光線向各個(gè)方向傳播，視角不再受到限制，因此彩色圖像質(zhì)量獲得了很大的改善。
下面以實(shí)例具體說明。
實(shí)例1在

圖1中，彩色投影顯示裝置由鉛-汞囟化物燈1、10cm非晶硅TFT液晶屏2、投影透鏡3、投影空間4和彩色發(fā)光投影屏幕5所組成。在液晶屏內(nèi)形成307200組像素，每組像素由紅、綠、藍(lán)各一個(gè)像素構(gòu)成，紅、綠、藍(lán)色像素按品字形排列，它們分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)色調(diào)制信號。彩色發(fā)光投影屏幕上也涂復(fù)307200組紅、綠、藍(lán)色發(fā)光點(diǎn)，它們也按品字形排列，并且分別與液晶屏上紅、綠、藍(lán)色像素相對應(yīng)。當(dāng)鉛-汞囟化物燈發(fā)出的紫外光通過液晶屏?xí)r，液晶屏上紅、綠、藍(lán)色像素受到紅、綠、藍(lán)三組調(diào)制信號的調(diào)制，產(chǎn)生隱含有彩色圖像的紫外色單色圖像，然后它通過投影光學(xué)系統(tǒng)投射到彩色發(fā)光投影屏幕上，被紅、綠、藍(lán)三組調(diào)制信號調(diào)制的紫外色單色圖像分別激發(fā)投影屏幕上相應(yīng)的紅、綠、藍(lán)三組發(fā)光材料，從而將隱含的彩色圖像轉(zhuǎn)換為可見的彩色發(fā)光圖像。
實(shí)例2在圖4中，2A為2．5cm DMD，其余同實(shí)例1。在DMD中有307200組微鏡，每組微鏡由按品字形排列的紅、綠、藍(lán)微鏡各一個(gè)所構(gòu)成，它們分別與紅、綠、藍(lán)調(diào)制信號相對應(yīng)。每個(gè)微鏡尺寸為0．014mm×0．014mm，微鏡之間水平節(jié)距和垂直節(jié)距均為0．015mm。彩色發(fā)光投影屏幕上涂復(fù)有307200組發(fā)光點(diǎn)，每組發(fā)光點(diǎn)由紅、綠、藍(lán)色各一個(gè)發(fā)光點(diǎn)所構(gòu)成，它們分別與DMD中紅、綠、藍(lán)微鏡對應(yīng)。當(dāng)鉛-汞囟化物燈發(fā)出的紫外光照射在DMD時(shí)，DMD上紅、綠、藍(lán)微鏡受到紅、綠、藍(lán)三組調(diào)制信號調(diào)制，產(chǎn)生隱含有彩色圖像的紫外色單色圖像，接著紅、綠、藍(lán)三組調(diào)制信號調(diào)制的紫外色單色圖像通過投影光學(xué)系統(tǒng)投射到彩色發(fā)光投影屏幕上，分別激發(fā)投影屏幕上相應(yīng)的紅、綠、藍(lán)三組發(fā)光材料，從而將隱含的彩色圖像轉(zhuǎn)換為可見的彩色發(fā)光圖像。
圖1和圖4是本發(fā)明的彩色投影顯示裝置結(jié)構(gòu)圖。1是紫外線鉛-汞囟化物燈，2是非晶硅TFT液晶屏，2A是DMD，3是投影透鏡，4是投影空間，5是彩色發(fā)光投影屏幕，F(xiàn)是濾光鏡。
圖2和圖3分別是現(xiàn)有單屏式彩色投影顯示裝置和三屏式彩色投影顯示裝置結(jié)構(gòu)圖，1是金屬囟化物燈，3是投影透鏡，4是投影空間，5是投影屏幕。在圖2中，2是非晶硅TFT-液晶屏，M1、M2和M3均是分色鏡，I是集光器，L是準(zhǔn)直透鏡，R是反射鏡。在圖3中2R、2G、2B分別是紅、綠、藍(lán)多晶硅TFT-液晶屏，M1、M2、M3和M4均是分色鏡，R1、R2均是反射鏡，F(xiàn)是濾光鏡。
圖5是現(xiàn)有單DMD式彩色投影顯示裝置結(jié)構(gòu)圖，1是金屬囟化物燈，2是DMD，3是投影透鏡，4是投影空間，5是投影屏幕，M是馬達(dá)，F(xiàn)W是濾色輪。
權(quán)利要求
1．一種彩色投影顯示裝置，其特征是它由隱含有彩色圖像的單色(紫外色或紫色)顯示器件、投影光學(xué)系統(tǒng)、投影空間和彩色發(fā)光投影屏幕組成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的彩色投影顯示裝置，其特征是單色顯示器件由液晶顯示屏和紫外光源或紫色光源組成。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的彩色投影顯示裝置，其特征是單色顯示器件由數(shù)字微鏡器件和紫外光源或紫色光源組成。
4．根據(jù)權(quán)利要求2至3中彩色投影顯示裝置，其特征是彩色發(fā)光投影屏幕上涂復(fù)有紅、綠、藍(lán)三組發(fā)光材料，它們在紫外光或紫色光激發(fā)下發(fā)光。
全文摘要
一種彩色投影顯示裝置,它由隱含彩色圖像的單色顯示器件、投影光學(xué)系統(tǒng)、投影空間和彩色發(fā)光投影屏幕組成。單色顯示器件由紫外或者紫色光源和LCD或DMD組成,LCD或DMD中有紅、綠、藍(lán)三組像素,它們分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)三組調(diào)制信號。在彩色發(fā)光投影屏幕上涂覆有紅、綠、藍(lán)三組發(fā)光材料,它們分別對應(yīng)于單色顯示器件中紅、綠、藍(lán)三組像素。這種裝置具有色純好、亮度高、結(jié)構(gòu)簡單、圖像清晰和成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G03B21/56GK1294316SQ9912116
公開日2001年5月9日 申請日期1999年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月31日
發(fā)明者邱行中, 黎滌萍, 邱勵(lì)楠 申請人:邱勵(lì)楠