專利名稱：投影型圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用光閥控制光源發(fā)出的光的投影型圖像顯示設(shè)備，尤其涉及圖像顯示設(shè)備，它通過控制藍、綠和紅三色的投影圖像來顯示彩色圖像，所有這些都在單個圖像顯示設(shè)備中完成。
取代常規(guī)的使用陰極射線管CRT的投影型圖像顯示設(shè)備，現(xiàn)在市場上已廣泛接受一種使用液晶面板的投影型圖像顯示設(shè)備，它體積小、重量輕、便于安裝而且價格便宜。一般可把使用液晶面板的投影型圖像顯示設(shè)備分為兩類。
一類是使用一個液晶面板的單板系統(tǒng)，它用與各個象素(pictureelement)對應(yīng)的濾色器進行波長選擇，從而顯示彩色圖像。
另一類是三板系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中通過使用二向色反射鏡預(yù)先將根據(jù)藍、綠和紅進行的光波波長選擇應(yīng)用于來自光源的光，再將被遮蔽的光入射至并透過依照三種顏色分配的每個液晶面板，從而顯示出彩色圖像。
圖8是一結(jié)構(gòu)簡圖，示出了已有技術(shù)中使用一個液晶裝置的單板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備。來自光源100的白光射向反射鏡101的開口側(cè)。出射光入射在液晶裝置130上，其中液晶裝置由光入射側(cè)偏振器102、液晶面板103和光出射側(cè)偏振器104組成。
由于光入射到入射側(cè)的偏振器上，因此偏振方向與偏振器的光透射軸方向相同的光分量透過偏振器，而偏振方向與偏振器的光吸收軸相同的光分量被偏振器吸收。透過光入射側(cè)偏振器102后入射在液晶面板上的光射在分布于每個象素上的各個濾色器上。具體地說，就是用只允許入射白光中的紅光透過并吸收所有其他顏色波長的濾色器覆蓋由調(diào)諧至紅色波長的信號驅(qū)動的象素。另外，用只允許入射白光中的藍光透過并吸收所有其他顏色波長的濾色器覆蓋由調(diào)諧至紅色波長的信號驅(qū)動的象素。
當(dāng)象素信號處于接通狀態(tài)時，不改變其偏振方向并透過濾色器的光透過液晶面板103，并射在光出射側(cè)偏振器104上。但是，光出射側(cè)偏振器104的光透射軸相對于光入射側(cè)偏振器102的光透射軸轉(zhuǎn)過90度。因此，透過濾色器的光在此被吸收，并且在被投影的圖像上呈現(xiàn)“黑”顯示。
當(dāng)象素信號處于斷開狀態(tài)時，光在其偏振方向轉(zhuǎn)過90度后透過濾色器103，并射在光出射側(cè)偏振器104上。由于光出射側(cè)偏振器104的光透射軸與入射光的偏振方向是一致的，所以由處于斷開狀態(tài)的液晶面板103的象素組成的圖像透過光出射側(cè)偏振器104。透過光出射偏振器104的圖像由投影透鏡放大并投影。
圖9是一結(jié)構(gòu)簡圖，示出了已有技術(shù)中使用三個液晶裝置的三板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備。來自光源100的白光射向反射鏡101的開口側(cè)。出射光入射在第一二向色反射鏡107上，在此只反射第一種顏色，并且被反射的光射在第一平面鏡108上。然后被平面鏡108反射的光射在第一光入射側(cè)偏振器102a上。由于入射在第一光入射側(cè)偏振器上的光，偏振方向與偏振器102的光透射軸方向相同的光分量透過偏振器102，而偏振方向與偏振器102的光吸收軸方向相同的光分量被偏振器102吸收。透過第一光入射側(cè)偏振器102a后入射在第一液晶面板109a上的光射在由一外部信號單獨驅(qū)動的各個象素上。
在這種現(xiàn)有技術(shù)的三板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備中，不使用單板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備中所使用的任何濾色器。
當(dāng)一象素信號處于接通狀態(tài)時，不改變其偏振方向而透過每個象素的光在透過第一液晶面板109a后，射在第一光出射側(cè)偏振器104a上。但是，第一光出射側(cè)偏振器104a的光透射軸相對于第一光入射側(cè)偏振器102a的光透射軸轉(zhuǎn)過90度，因此，透過象素的光在此被吸收，并且第一種顏色在投影上呈現(xiàn)“黑”顯示。
當(dāng)一象素信號處于斷開狀態(tài)時，偏振方向轉(zhuǎn)過90度后透過象素的光在透過第一液晶面板109a后射在第一光出射側(cè)偏振器104a上。由于第一光出射側(cè)偏振器104a的光透射軸與入射光的偏振方向是一致的，所以由處于斷開狀態(tài)的第一液晶面板109a的象素組成的圖像透過第一光出射側(cè)偏振器104a。透過第一光出射側(cè)偏振器104a的圖像透過第二二向色反射鏡110和第三二向色反射鏡111，然后由投影透鏡105放大并投影。
已透過第一二向色反射鏡107的第二種顏色和第三種顏色射在第四二向色反射鏡112上，并只反射第二種顏色。被反射的第二種顏色射在第二光入射側(cè)偏振器102b上。用觀察第一種顏色的相同方式，當(dāng)?shù)诙壕姘?09b的象素信號處于斷開狀態(tài)時，入射在第二光入射側(cè)偏振器102b的光透過第二光出射側(cè)偏振器104b。已透過第二光出射側(cè)偏振器104b的第二種顏色圖像被第二二向色反射鏡110反射，并與上述第一種顏色的圖像復(fù)合。然后，復(fù)合圖像在透過第三二向色反射鏡111后被投影透鏡105放大并投影。
第三種顏色的光在透過第四二向色反射鏡112后入射在第三光入射側(cè)偏振器102c上。用觀察第一種顏色和第二種顏色的相同方式，當(dāng)?shù)谌壕姘?09c的象素信號處于斷開狀態(tài)時，射在第三光入射側(cè)偏振器102c上的光透過第三光出射側(cè)偏振器104c。已透過第三光出射側(cè)偏振器104c的第三種顏色圖像被第二平面鏡113和第三二向色反射鏡111反射，并與上述第一種顏色圖像和第二種顏色圖像復(fù)合。然后，投影透鏡105將復(fù)合圖像放大并投影。
由此，用三板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備通過光學(xué)方法復(fù)合三種不同顏色的圖像實現(xiàn)了彩色顯示。
上述現(xiàn)有技術(shù)的單板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備成本低而尺寸小。因此，就數(shù)量而言，這種單板系統(tǒng)的設(shè)備已在市場上占主導(dǎo)地位。但是，當(dāng)用單板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備進行波長選擇時，光利用系數(shù)不夠好，它是三板系統(tǒng)投影型圖像顯示設(shè)備光利用系數(shù)的三分之一至四分之一。另外，濾色器吸收許多熱量，這會限制液晶面板的亮度，從而對液晶面板的性能產(chǎn)生負面影響。
另外，當(dāng)在單板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備中使用三板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備中使用的相同液晶面板時，單板系統(tǒng)投影型圖像顯示設(shè)備的分辨率是三板系統(tǒng)投影型圖像顯示設(shè)備的三分之一。因此，單板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備不適于要求高性能的工業(yè)用途。
三板系統(tǒng)投影型圖像顯示設(shè)備的特點是，由于其使用了彩色分光用的二向色反射鏡，所以具有極佳的光利用系數(shù)，并且如上所述，還能獲得極佳的分辨率。因此，三板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備在圖像質(zhì)量要求高的地方使用。但是，三板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備具有諸如結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大、成本高等固有的缺點。由于上述原因，三板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備不可能在家庭應(yīng)用中普及。
本發(fā)明的目的是提供一種投影型圖像顯示設(shè)備，它既象單板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備那樣小型化，又具有幾乎與三板系統(tǒng)投影型圖像顯示設(shè)備相同的極佳的光利用系數(shù)和良好的圖像質(zhì)量。
本發(fā)明的投影型圖像顯示設(shè)備包括一照射裝置；一微透鏡陣列，位于照射裝置的光出射方向；一透射型圖像顯示裝置，它位于微透鏡陣列的光出射側(cè)；第一濾色器、第二濾色器和一光反射裝置，它們安裝在透射型圖像顯示裝置和微透鏡陣列之間，并且與透射型圖像顯示裝置平行；以及光投影裝置，它位于透射型圖像顯示裝置的光出射側(cè)。
透射型圖像顯示裝置具有包括第一象素、第二象素和第三象素的多個象素，第一象素由與第一波長光對應(yīng)的第一彩色信號驅(qū)動，第二象素由與第二波長光對應(yīng)的第二彩色信號驅(qū)動，第三象素由與第三波長光對應(yīng)的第三彩色信號驅(qū)動。
第一濾色器位于透射型圖像顯示裝置中由第一彩色信號驅(qū)動的第一象素的光入射側(cè)并與該象素平行，第一濾色器的寬度幾乎與第一象素的寬度相等，并且其特征是只能透過第一波長光并反射其他波長的光。
第二濾色器位于透射型圖像顯示裝置中由第二彩色信號驅(qū)動的第二象素的光入射側(cè)并與該象素平行，第二濾色器的寬度幾乎與第二象素的寬度相等，并且其特點是只反射第三波長光。
微透鏡陣列位于第一濾色器和第二濾色器兩者的光入射側(cè)，它由許多微透鏡組成，每個微透鏡的尺度大約是透射型圖像顯示裝置各相應(yīng)象素的三倍。
光反射裝置安裝在第一濾色器和第二濾色器與微透鏡陣列之間，其特點是在光反射裝置中不透過來自微透鏡的光的其他區(qū)域內(nèi)至少反射第二波長光和第三波長光。
照射裝置由一光源和一控制從光源發(fā)出的光的裝置構(gòu)成，光源發(fā)出的光包含第一波長光、第二波長光和第三波長光。第一波長、第二波長和第三波長是分別對應(yīng)于藍、綠和紅三色的波長。
光投影裝置放大并投影由透射型圖像顯示裝置控制的圖像。
在上述結(jié)構(gòu)中，來自照射裝置的第一波長光透過微透鏡、第一濾色器和第一象素，并入射在光投影裝置上。來自照射裝置的第二波長光透過微透鏡，經(jīng)第一濾色器和光反射裝置反射，透過第二象素，并入射在光投影裝置上。來自照射裝置的第三波長光透過微透鏡，經(jīng)第一濾色器、光反射裝置、第二濾色器和光反射裝置反射，透過第三象素，并入射在光投影裝置上。從而，由第一波長光、第二波長光和第三波長光組成的被放大和投影的圖像被再現(xiàn)在屏幕上。
另外，最好這樣來建立上述結(jié)構(gòu)，從而使來自照射裝置的光相對于微透鏡的光軸斜入射在微透鏡上。
本發(fā)明另一種投影型圖像顯示設(shè)備包括一照射裝置；一微透鏡陣列，位于照射裝置的光出射方向；一透射型圖像顯示裝置，它位于微透鏡陣列的光出射側(cè)；第一濾色器、第二濾色器和一光反射裝置，它們在透射型圖像顯示裝置和微透鏡陣列之間，并且相對于透射型圖像顯示裝置傾斜地安裝；以及光投影裝置，它位于透射型圖像顯示裝置的光出射側(cè)。
透射型圖像顯示裝置具有包括第一象素、第二象素和第三象素的多個象素，第一象素由與第一波長光對應(yīng)的第一彩色信號驅(qū)動，第二象素由與第二波長光對應(yīng)的第二彩色信號驅(qū)動，第三象素由與第三波長光對應(yīng)的第三彩色信號驅(qū)動。
微透鏡陣列由許多微透鏡組成，每個微透鏡的尺度大約是透射型圖像顯示裝置每個象素大小的三倍。
第一濾色器傾斜地安裝在透射型圖像顯示裝置中根據(jù)第一彩色信號驅(qū)動的第一象素的光入射側(cè)，其寬度幾乎與第一象素的寬度相等，并且其特點是只透過第一波長光并反射其他波長的光。
第二濾色器位于透射型圖像顯示裝置中根據(jù)第二彩色信號驅(qū)動的第二象素的光入射側(cè)并與第一濾色器平行，其寬度幾乎與第二象素的寬度相等，并且其特點是只反射第三波長光。
光反射裝置安裝在第一濾色器和第二濾色器與微透鏡陣列之間，平行于第一濾色器，其特點是在光反射裝置中不透過來自微透鏡的光的其他區(qū)域內(nèi)至少反射第二波長光和第三波長光。
照射裝置由一光源和一控制從光源發(fā)出的光的裝置構(gòu)成，光源發(fā)出的光包含第一波長光、第二波長光和第三波長光。
光投影裝置放大并投影由透射型圖像顯示裝置控制的圖像。
在上述結(jié)構(gòu)中，來自照射裝置的第一波長光透過微透鏡、第一濾色器和第一象素，并入射在光投影裝置上。來自照射裝置的第二波長光透過微透鏡，經(jīng)第一濾色器、光反射裝置和第二濾色器反射，透過第二象素，并入射在光投影裝置上。來自照射裝置的第三波長光透過微透鏡，經(jīng)第一濾色器、光反射裝置、第二濾色器和光反射裝置反射，透過第三象素，并入射在光投影裝置上。從而，在屏幕上再現(xiàn)由第一波長光、第二波長光和第三波長光組成的被放大和投影的圖像。
另外，最好這樣來建立上述結(jié)構(gòu)，從而使來自照射裝置的光垂直于微透鏡的光軸入射在微透鏡上。
本發(fā)明又一種投影型圖像顯示設(shè)備包括一照射裝置；一微透鏡陣列，傾斜地位于照射裝置的光出射方向；一反射型圖像顯示裝置，它位于微透鏡的光出射側(cè)；第一濾色器、第二濾色器、第三濾色器和第四濾色器，它們位于反射型圖像顯示裝置和微透鏡陣列之間，并且平行于反射型圖像顯示裝置；光反射裝置，它位于反射型圖像顯示裝置的背側(cè)；以及光投影裝置，它位于微透鏡陣列之前。
反射型圖像顯示裝置具有包括第一象素、第二象素和第三象素的多個象素，第一象素由與第一波長光對應(yīng)的第一彩色信號驅(qū)動，第二象素由與第二波長光對應(yīng)的第二彩色信號驅(qū)動，第三象素由與第三波長光對應(yīng)的第三彩色信號驅(qū)動。
第一濾色器安裝在反射型圖像顯示裝置中根據(jù)第一彩色信號驅(qū)動的第一象素的光入射側(cè)并與第一象素平行，其寬度幾乎與第一象素的寬度相等，并且其特點是只透過第一波長光并反射其他波長的光。
第二濾色器位于反射型圖像顯示裝置中根據(jù)第二彩色信號驅(qū)動的第二象素的光入射側(cè)并與第二象素平行，其寬度幾乎與第二象素的寬度相等，并且其特點是只反射第三波長光。
第三濾色器位于由光反射裝置反射的光和由第一濾色器反射的光的兩條光路的相交處，其特點是反射第二波長光和第三波長光并透過第一波長光。
第四濾色器位于由第二象素背面的光反射裝置反射的光和由第二濾色器反射的光的兩條光路的相交處，其特點是反射第三波長光并透過第二波長光。
光反射裝置能反射所有波長的光。
微透鏡陣列由許多微透鏡組成，每個透鏡的尺度大約是反射型圖像顯示設(shè)備各相應(yīng)象素的三倍。
照射裝置由一光源和一控制光源發(fā)出的光的裝置構(gòu)成，光源發(fā)出的光包含第一波長光、第二波長光和第三波長光。
光投影裝置放大并投影由反射型圖像顯示裝置控制的圖像。
在上述結(jié)構(gòu)中，來自照射裝置的第一波長光透過微透鏡、第一濾色器和第一象素，經(jīng)光反射裝置反射，透過第三濾色器，并入射在光投影裝置上。來自照射裝置的第二波長光透過微透鏡，經(jīng)第一濾色器和第三濾色器反射，透過第二濾色器和第二象素，經(jīng)光反射裝置反射，透過第四濾色器，并入射在光投影裝置上。來自照射裝置的第三波長光透過微透鏡，經(jīng)第一濾色器、第三濾色器、第二濾色器和第四濾色器反射，透過第三象素，經(jīng)光反射裝置反射，并入射在光投影裝置上。從而，在屏幕上再現(xiàn)由第一波長光、第二波長光和第三波長光組成的被放大和投影的圖像。
本發(fā)明的再一種投影型圖像顯示設(shè)備包括
一照射裝置，它發(fā)出第一波長光、第二波長光和第三波長光；一微透鏡陣列，位于照射裝置的光出射方向；一透射型圖像顯示裝置，它位于微透鏡的光出射側(cè)；第一濾色器、第二濾色器、第三濾色器和第四濾色器，它們位于透射型圖像顯示裝置和微透鏡陣列之間，并且平行于透射型圖像顯示裝置；光反射裝置，它位于微透鏡陣列光出射側(cè)的微透鏡陣列的表面上；以及光投影裝置，它位于透射型圖像顯示設(shè)備的光出射側(cè)。
透射型圖像顯示裝置具有包括第一至第六象素的多個象素，第一象素和第四象素由與第一波長光對應(yīng)的第一彩色信號驅(qū)動，第二象素和第五象素由與第二波長光對應(yīng)的第二彩色信號驅(qū)動，第三象素和第六象素由與第三波長光對應(yīng)的第三彩色信號驅(qū)動。
微透鏡陣列由多個微透鏡組成，每個透鏡的尺度大約是透射型圖像顯示設(shè)備各相應(yīng)象素大小的六倍。
第一濾色器位于第四象素的光入射側(cè)并與第四象素平行，其寬度幾乎與第四象素的寬度相等，并且其特點是只透過第一波長光并反射其他波長的光。
第二濾色器位于第五象素的光入射側(cè)并與第一濾色器平行，其寬度幾乎與第五象素的寬度相等，并且其特點是只反射第二波長光。
第三濾色器位于第三象素的光入射側(cè)并與第一濾色器平行，其寬度幾乎與第三象素的寬度相等，并且其特點是只反射第三波長光。
第四濾色器位于第二象素的光入射側(cè)并與第一濾色器平行，其寬度幾乎與第二象素的寬度相等，并且其特點是只透過第二波長光，而反射其他波長的光。
光反射裝置的特點是，在光反射裝置中不透過來自微透鏡的光的其余區(qū)域內(nèi)反射第二波長光和第三波長光。
照射裝置由第一照射裝置和第二照射裝置構(gòu)成，其中第一照射裝置具有入射在微透鏡上的光的第一光路，其相對于微透鏡光軸的入射角為(-A)，而第二照射裝置具有入射在微透鏡上的光的第二光路，其相對于微透鏡光軸的入射角為(A)。
光投影裝置放大并投影由透射型圖像顯示裝置控制的圖像。
在上述結(jié)構(gòu)中，來自第一照射裝置的第一波長光透過微透鏡、第一濾色器和第四象素，并入射在光投影裝置上。來自第一照射裝置的第二波長光透過微透鏡，經(jīng)第一濾色器和光反射裝置反射，透過第二濾色器和第五象素，并入射在光投影裝置上。來自第一照射裝置的第三波長光透過微透鏡，經(jīng)第一濾色器、光反射裝置、第二濾色器和光反射裝置反射，透過第六象素，并入射在光投影裝置上。來自第二照射裝置的第一波長光透過微透鏡，經(jīng)第三濾色器、光發(fā)射裝置、第四象素和光反射裝置的反射，透過第一象素，并入射在光投影裝置上。來自第二照射裝置的第二波長光透過微透鏡，經(jīng)第三濾色器和光發(fā)射裝置反射，透過第四濾色器和第二象素，并入射在光投影裝置上。來自第二照射裝置的第三波長光透過微透鏡陣列、第三濾色器和第三象素，并入射在光投影裝置上。
從而，在屏幕上再現(xiàn)由第一波長光、第二波長光和第三波長光復(fù)合形成的被放大和投影的彩色圖像。
通過上述結(jié)構(gòu)，無需使用常規(guī)的吸收型濾色器而利用各種濾色器和光反射裝置便能實現(xiàn)分色。由此，在保持單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備小型化特點的同時，可以獲得亮度大約為現(xiàn)有單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備之三倍的高亮度彩色圖像顯示設(shè)備。
另外，由于大大減少了圖像顯示設(shè)備中的光吸收，所以提高了圖像顯示設(shè)備的耐熱性。因此，可以提高光源的輸出，從而實現(xiàn)亮度高得多的彩色圖像顯示設(shè)備。


圖1是本發(fā)明一實施例的圖像顯示設(shè)備的示意圖。
圖2是圖1中圖像顯示設(shè)備改進型的示意圖。
圖3是圖1中圖像顯示設(shè)備另一種改進型的示意圖。
圖4是本發(fā)明另一實施例的圖像顯示設(shè)備的示意圖。
圖5是本發(fā)明又一實施例的圖像顯示設(shè)備的示意圖。
圖6是本發(fā)明再一實施例的圖像顯示設(shè)備的示意圖。
圖7是圖6中圖像顯示設(shè)備改進型的示意圖。
圖8是現(xiàn)有的單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備的示意圖。
圖9是現(xiàn)有的三板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備的示意圖。
以下將說明本發(fā)明圖像顯示設(shè)備的幾個實施例實施例1圖1是作為本發(fā)明一實施例的圖像顯示設(shè)備的示意圖。在圖1中，照射裝置由光源1、反射鏡2和一控制裝置(圖1中未示出)組成。反射鏡2位于光源1的后面。光源1發(fā)出的光在反射鏡2和控制裝置的控制下，沿一特定方向行進。光源1發(fā)出的光包含第一波長光、第二波長光和第三波長光。第一波長光、第二波長光和第三波長光分別對應(yīng)于藍光、綠光和紅光。
在光源1的前面有一微透鏡陣列3，它包含多個微透鏡4。把微透鏡陣列3放在適當(dāng)位置，使來自照射裝置的光相對于微透鏡4的光軸5傾斜地入射在微透鏡4上。微透鏡4光出射側(cè)的表面是凸?fàn)畹?，而另一?cè)表面是平的。反過來，可將微透鏡4的入射側(cè)表面做成凸?fàn)畹?。各微透鏡4的光軸5相互平行。
液晶面板6位于微透鏡陣列3的前面，用作透射型圖像顯示裝置。液晶面板6由許多象素8、一玻璃板和一電氣控制裝置組成，每個象素包括第一象素8a、第二象素8b和第三象素8c，而象素則位于玻璃板上。第一象素8a、第二象素8b和第三象素8c的尺度相同，并且上述各個象素的正常間距是兩直接相鄰象素之間間距的三倍。另外，每個微透鏡4的尺度大約是第一象素8a、第二象素8b或第三象素8c所占區(qū)域的三倍。象素8與微透鏡陣列3平行。
電氣控制裝置根據(jù)對應(yīng)于第一波長光的第一彩色信號驅(qū)動第一象素8a。電氣控制裝置根據(jù)對應(yīng)于第二波長光的第二彩色信號驅(qū)動第二象素8b。電氣控制裝置根據(jù)對應(yīng)于第三波長光的第三彩色信號驅(qū)動第三象素。第一濾色器7位于第一象素8a的玻璃板的光入射側(cè)表面上。第二濾色器12位于第二象素8b的玻璃板的光入射側(cè)表面上。
第一濾色器7具有第一二向色涂層，其特點是，只透過第一波長光而反射第二波長光和第三波長光，并且濾色器的寬度幾乎等于象素8a的寬度。第二濾色器12具有第二二向色涂層，其特點是，透過第二波長光而反射其他波長的光，并且濾色器的寬度幾乎等于象素8b的寬度。
在微透鏡陣列3的背面設(shè)有一帶有開口的反射層11，它用作光反射裝置。反射層11的特點是，反射第一波長光和第三波長光。反射層11的開口位置要使由微透鏡4聚集的光射向第一濾色器7。
投影透鏡9位于液晶面板6的光出射側(cè)，用作光投影裝置。屏幕10裝在投影透鏡9的光出射側(cè)。
在上述結(jié)構(gòu)中，來自光源1的光在反射鏡2的控制下沿某一方向行進。該被控制的光相對于微透鏡4的光軸5斜入射在微透鏡4上，然后聚集在第一濾色器7上。
透過第一濾色器7的第一波長光透過象素8a，并由投影透鏡9投影到屏幕10上。
另一方面，反射層11反射被第一濾色器7反射的第二波長光和第三波長光，然后入射在第二濾色器12上。
透過第二濾色器12的第二波長光透過象素8b，然后被投影透鏡9投影在屏幕10上。
反射層11反射被第二濾色器12反射的第三波長光，然后入射到象素8c上。透過象素8c的第三波長光被投影透鏡9投影到屏幕10上。
因此，屏幕10上顯示出復(fù)合的彩色圖像。
將照射裝置、微透鏡4、液晶、具有象素8的液晶面板6、第一濾色器7、反射層11、投影透鏡9和屏幕10安排在適當(dāng)位置上以實現(xiàn)上述光路。
具體地說，從照射裝置發(fā)出的第一波長光透過第一濾色器7和第一象素8a，并入射在投影透鏡9上。來自照射裝置的第二波長光被第一濾色器7和反射層11反射，然后透過第二濾色器12和第二象素8b，最后入射在投影透鏡9上。來自照射裝置的第三波長光被第一濾色器7、反射層11、第二濾色器12和反射層11連續(xù)反射，然后透過第三象素8c，最后入射在投影透鏡9上。
從投影透鏡9射出的第一波長光、第二波長光和第三波長光被投影在屏幕10上。屏幕10上顯示出由第一波長光、第二波長光和第三波長光復(fù)合而成的彩色圖像。
于是，該分色光學(xué)系統(tǒng)是一種具有本實施例結(jié)構(gòu)的單板系統(tǒng)，從而構(gòu)造極為小型化。因此，在保持單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備小型化特征的同時，可以獲得較高的亮度，該亮度幾乎是現(xiàn)有的單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備的三倍。換句話說，就是可以獲得小型且高亮度的投影型圖像顯示設(shè)備。
在上例中，還可用一濾色器來取代反射層11，從而可以調(diào)節(jié)投影圖像的顏色純度。另外，可將微透鏡4用作分布折射率型透鏡。盡管在本實施例中，第一濾色器7和第二濾色器12位于液晶面板6的光入射側(cè)并且反射層11位于微透鏡陣列3的背面，但也可以使第一濾色器7和第二濾色器12位于液晶面板6的光出射側(cè)，并將裝有反射層11的平板放在液晶面板6和微透鏡陣列3之間。
圖2是一示意圖，示出了圖1中所述投影型圖像顯示設(shè)備的一種改進型。在圖2中，為增強聚集光的效果，將反射層11的背面做成凹狀。通過使用凹狀的反射層11，提高了第一濾色器7和第二濾色器12的聚集光的效果。另外，提高了選擇諸如自光源發(fā)出光的入射角、液晶面板6與反射層11間的距離等結(jié)構(gòu)參數(shù)的自由度。除上述結(jié)構(gòu)以外，圖2中的其他結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同。
圖3是一示意圖，示出了圖1中所述投影型圖像顯示設(shè)備的另一種改進型。在圖3中，使平板13與微透鏡陣列3的背面接觸。使反射層15位于微透鏡陣列3的背面，且第三濾色器14位于平板13的背面。第三濾色器14具有第三二向色涂層，其特點是，反射第二波長光并透過第三波長光。除上述結(jié)構(gòu)以外，圖3中的其他結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同。
于是，照射裝置發(fā)出的光相對于微透鏡陣列4的光軸斜入射在微透鏡陣列4并且聚焦。然后，被聚焦的光入射在位于液晶面板6的玻璃板光入射側(cè)表面上的第一濾色器7上。被第一濾色器7反射的第二波長光和第三波長光入射在第三濾色器14上。從而，使第二波長光射向依照第二彩色信號驅(qū)動的象素8b。另一方面，第三波長光在透過第三濾色器14后被反射層15反射。從而使被反射的第三波長光射向依照第三彩色信號驅(qū)動的象素8c。
具體地說，從照射裝置發(fā)出的第一波長光透過第一濾色器7和第一象素8a，并入射在投影透鏡9上。來自照射裝置的第二波長光經(jīng)第一濾色器7和第三濾色器14反射，然后透過第二濾色器12和第二象素8b，最后入射在投影透鏡9上。來自照射裝置的第三波長光經(jīng)第一濾色器7反射，隨后透過第三濾色器14，再經(jīng)反射層1 5反射，透過第三象素8c，最后入射在投影透鏡9上。
上述圖2和圖3所示的結(jié)構(gòu)可以獲得與圖1結(jié)構(gòu)相同的效果。實施例2圖4是一示意圖，示出了作為本發(fā)明另一實施例的圖像顯示設(shè)備的重要部分。在圖4中，反射鏡2位于光源1的后面。光源1發(fā)出的光在反射鏡2和一控制裝置(圖4中未示出)的控制下，以一特定的方向行進。照射裝置由光源1、反射鏡2和控制裝置構(gòu)成。光源1發(fā)出的光由第一波長光、第二波長光和第三波長光組成。第一波長光、第二波長光和第三波長光分別對應(yīng)于藍光、綠光和紅光。
在光源1的前面有一微透鏡陣列3，它包含多個微透鏡4。把微透鏡陣列3放在適當(dāng)位置，使來自照射裝置的光平行于微透鏡4的光軸5行進。微透鏡4向著光源1一側(cè)的表面是凸?fàn)畹?，而另一?cè)表面是平的。各微透鏡4的光軸5相互平行。
濾色器陣列16位于微透鏡陣列3的光出射側(cè)。濾色器陣列16的兩個表面都具有多個通過斜切濾色器陣列16而形成的小平面，從而濾色器陣列16的截面看上去象兩把鋸條，并且所有上述小平面都相互平行。第一濾色器17和第二濾色器20交替地位于上述斜切于濾色器陣列16光出射側(cè)表面上的小平面上。用作光反射裝置的第一反射層19和第二反射層22交替地位于上述斜切于濾色器陣列16光入射側(cè)表面上的小平面上。于是，第一濾色器17和第二濾色器20相對于濾色器陣列16的光軸5傾斜放置。同樣，第一反射層1 9和第二反射層22也相對于濾色器陣列16的光軸5傾斜放置。換句話說，第一反射層19和第二反射層22分別與第一濾色器17和第二濾色器20平行。
液晶面板6垂直于濾色器陣列16的光軸位于濾色器陣列16的前面，用作透射型圖像顯示裝置。液晶面板6由許多象素8、一玻璃板和一電氣控制裝置組成，每個象素包括第一象素8a、第二象素8b和第三象素8c，而象素8位于玻璃板上。第一象素8a、第二象素8b和第三象素8c的尺度相同，并且上述各個象素的正常間距是兩直接相鄰象素之間間距的三倍。另外，每個微透鏡4的尺度大約是第一象素8a所占區(qū)域的三倍。根據(jù)對應(yīng)于第一波長光的第一彩色信號驅(qū)動第一象素8a，并根據(jù)對應(yīng)于第二波長光的第二彩色信號驅(qū)動第二象素8b。
第一濾色器17的寬度與第一象素8a的投影尺度的寬度相同，并且第一濾色器17涂有二向色涂層，其特點是，只透過第一波長光而反射其他波長的光。第二濾色器20的寬度與第二象素8b的投影尺度的寬度相同，并且第二濾色器20涂有二向色涂層，其特點是，只透過第二波長光而反射其他波長的光。
投影透鏡9位于液晶面板6的前面，用作光投影裝置。屏幕10裝在投影透鏡9的前面。
在上述結(jié)構(gòu)中，來自光源的光在反射鏡2的控制下沿某一方向行進。該被控制的光沿著微透鏡4的光軸5入射在微透鏡4上并聚焦。然后被聚焦的光透過濾色器陣列16的光入射側(cè)表面，并入射在第一濾色器17上。
第一象素8a位于包括光軸5和第一濾色器17反射光光軸18的平面上，其正常間距是兩直接相鄰象素間間距的三倍。
透過第一濾色器17的第一波長光入射在第一象素8a上。投影透鏡9將透過第一象素8a的光投影在屏幕10上。
另一方面，被第一濾色器17反射的第二波長光和第三波長光沿光軸18被第一反射層19反射，然后入射在第二濾色器20上。透過上述第二濾色器12的第二波長光入射在象素8b上。然后投影透鏡9將透過第二象素8b的第二波長光投影在屏幕10上。
把第一濾色器17、第一反射層19、第二濾色器20和第二象素8b安排在適當(dāng)位置上以實現(xiàn)上述光路。
另外，經(jīng)第二濾色器20反射的第三波長光沿光軸21行進，并入射在反射層22上，然后在那里反射。該被反射的第三波長光入射在依照第三彩色信號驅(qū)動的第三象素8c上。透過上述第三象素8c的第三波長光被投影透鏡9投影在屏幕10上。
換句話說，來自照射裝置的第一波長光透過第一濾色器17，然后透過第一象素8a，并入射在投影透鏡9上。來自照射裝置的第二波長光被第一濾色器17和第一反射層19反射，然后透過第二濾色器20和第二象素8b，最后入射在投影透鏡9上。來自照射裝置的第三波長光被第一濾色器17、第一反射層19、第二濾色器20和第二反射層22連續(xù)反射，然后透過第三象素8c，最后入射在投影透鏡9上。
因此，屏幕10上顯示出復(fù)合的彩色圖像。
利用本實施例的結(jié)構(gòu)，分色光學(xué)系統(tǒng)做得極為小型化。因此，在保持單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備小型化特征的同時，可以獲得較高的亮度，該亮度幾乎是現(xiàn)有的單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備的三倍。
在實施例1中，來自光源的光斜入射在液晶面板上，并將圖像斜投影到屏幕上。相反，在本例中，來自光源的光正入射到液晶面板上，從而將圖像正投影到屏幕上。
在本實施例中，還可一進行下列變化還可用這樣的結(jié)構(gòu)來取代包含位于濾色器陣列16上的第一濾色器17、第二濾色器20、第一反射層19和第二反射層22的結(jié)構(gòu)，其中第一濾色器17和第二濾色器20位于液晶面板6的玻璃面一側(cè)，而第一反射層19和第二反射層22位于微透鏡陣列3上。
另外，與實施例1中的方式相同，為提高圖像質(zhì)量，第一反射層19和第二反射層22都配有二向色反射鏡。實施例3圖5是一示意圖，示出了作為本發(fā)明另一實施例的圖像顯示設(shè)備。在圖5中，反射鏡2位于光源1的后面。光源1發(fā)出的光在反射鏡2和一控制裝置的控制下，以一特定的方向行進。照射裝置由光源1、反射鏡2和控制裝置構(gòu)成。光源1發(fā)出的光由第一波長光、第二波長光和第三波長光組成。第一波長光、第二波長光和第三波長光分別對應(yīng)于藍光、綠光和紅光。
在光源1的前面有一微透鏡陣列3，它包含多個微透鏡4。微透鏡4向著光源1一側(cè)的表面是凸?fàn)畹?，而另一?cè)表面是平的。把微透鏡陣列3放在適當(dāng)位置，使來自照射裝置的光相對于微透鏡4的光軸5斜入射在微透鏡4上。
第一二向色反射鏡26和第二二向色反射鏡27位于微透鏡3的背面，分別用作第三濾色器和第四濾色器。第一二向色反射鏡26的特點是，透過第一波長光并反射第二波長光和第三波長光。第二二向色反射鏡27的特點是，透過第二波長光并反射第三波長光。
反射型液晶面板23垂直于光軸5，位于微透鏡23的后面，用作反射型圖像顯示裝置。反射型液晶面板23由玻璃板、象素24、反射層25和一電氣控制裝置構(gòu)成，其中每個象素包含第一象素24a、第二象素24b和第三象素24c，而反射層25位于象素24的背面，用作光反射裝置。第一象素24a、第二象素24b和第三象素24c的尺度相同，并且上述各個象素的正常間距是兩直接相鄰象素之間間距的三倍。每個微透鏡4的尺度大約是第一象素24a所占區(qū)域的三倍。根據(jù)對應(yīng)于第一波長光的第一彩色信號驅(qū)動第一象素24a，根據(jù)對應(yīng)于第二波長光的第二彩色信號驅(qū)動第二象素24b，并根據(jù)對應(yīng)于第三波長光的第三彩色信號驅(qū)動第三象素24c。
第一濾色器7位于第一象素24a的光入射側(cè)，平行于玻璃板，并其寬度幾乎與第一象素24a的寬度相同。第一濾色器7只透過第一波長光，并包含具有反射所有其他波長光性能的第一二向色涂層。第二濾色器12與第二象素24b的光入射側(cè)平行，并且其寬度幾乎與第二象素24b的寬度相同。第二濾色器12只透過第二波長光，并包含具有反射所有其他波長光性能的第二二向色涂層。
第一二向色反射鏡26和第二二向色反射鏡27所處的位置不是由微透鏡4聚集光射向第一濾色器7所途徑的位置。投影透鏡9和屏幕10位于微透鏡陣列3的微透鏡4的那一側(cè)，投影透鏡用作光投影裝置。
在上述結(jié)構(gòu)中，來自光源的光在反射鏡2的控制下沿某一方向行進。該光相對于微透鏡4的光軸5斜入射在微透鏡4上并聚焦。然后被聚焦的光入射在第一濾色器7上。透過第一濾色器7的第一波長光斜入射并透過第一象素24a，然后被反射層25反射。被反射的第一波長光再透過反射型液晶面板23并入射在第一二向色反射鏡26上。
第一波長光透過二向色反射鏡26，并進一步透過微透鏡陣列3。投影透鏡9將透過微透鏡陣列3的第一波長光投影在屏幕10上。
被第一二向色反射鏡26反射的第二波長光和第三波長光入射在第二濾色器12上。透過第二濾色器12的第二波長光入射并透過象素24b，然后被位于象素24b背面的反射層25反射。被反射的第二波長光再透過反射型液晶面板23。透過反射型液晶面板23的第二波長光與第二濾色器12所反射的第三波長光一起入射在位于微透鏡陣列3背面的第二二向色反射鏡27上。由于第二二向色反射鏡27具有透過第二波長光并反射第三波長光的性能，所以經(jīng)反射型液晶面板23調(diào)制和反射的第二波長光透過第二二向色反射鏡27，再透過微透鏡陣列3，然后投影透鏡9將其投影在屏幕10上。
被第二二向色反射鏡27反射的第三波長光入射在第三象素24c上。反射層25將透過第三象素24c的第三波長光反射。該被反射的第三波長光再透過反射型液晶面板23和微透鏡陣列3，然后通過投影透鏡9投影在屏幕10上。
換句話說，照射裝置發(fā)出的第一波長光透過第一濾色器7，然后透過第一象素24a，經(jīng)反射層25反射，再透過第一二向色反射鏡26，最后入射在投影透鏡9上。來自照射裝置的第二波長光被第一濾色器7和第一二向色反射鏡26反射，然后透過第二濾色器12和第二象素24b，再經(jīng)反射層25反射，透過第二二向色反射鏡27，最后入射在投影透鏡9上。來自照射裝置的第三波長光被第一濾色器7、第一二向色反射鏡26、第二濾色器12和第二二向色反射鏡27連續(xù)反射，然后透過第三象素24c，再經(jīng)反射層25反射，最后入射在投影透鏡9上。
因此，屏幕10上顯示出復(fù)合的彩色圖像。
照射裝置、微透鏡4、第一濾色器7、第二濾色器12、具有象素24的反射型液晶面板23、投影透鏡9和屏幕10的位置要這樣安排從而能實現(xiàn)上述光路。因此，即使采用本實施例中將反射型液晶面板用作反射型圖像顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)，也可用與實施例1和實施例2相同的方式獲得幾乎是現(xiàn)有的單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備三倍的高亮度，同時由于將分色光學(xué)系統(tǒng)做得極為小型化，所以可保持單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備小型化的特征。實施例4圖6是一示意圖，示出了作為本發(fā)明另一實施例的圖像顯示設(shè)備。在圖6中，第一光源28a和第二光源28b位于特定的位置。第一反射鏡29a和第二反射鏡29b分別位于第一光源28a和第二光源28b的后面。照射裝置由第一照射裝置和第二照射裝置組成，其中第一照射裝置包含第一光源28a和第一反射鏡9a，而第二照射裝置包含第二光源28b和第二反射鏡29b。來自第一光源28a和第二光源28b的各束光由第一波長光、第二波長光和第三波長光組成。上述第一波長光、第二波長光和第三波長光分別對應(yīng)于藍光、綠光和紅光。
在照射裝置的前面有一微透鏡陣列3，它包含多個微透鏡4。反射層11位于微透鏡陣列3的背面，用作光反射裝置。液晶面板6垂直于微透鏡陣列4的光軸，位于微透鏡陣列3的前面，用作透射型圖像顯示裝置。液晶面板6由多個象素8組成，每個象素包含第一象素8a、第二象素8b、第三象素8c、第四象素8d、第五象素8e和第六象素8f。第一象素8a、第二象素8b、第三象素8c、第四象素8d、第五象素8e和第六象素8f的尺度相同，并且上述各個象素的正常間距是兩直接相鄰象素之間間距的六倍。每個微透鏡4的尺度大約是每個象素所占區(qū)域的六倍。根據(jù)對應(yīng)于第一波長光的第一彩色信號驅(qū)動第一象素8a和第四象素8d，根據(jù)對應(yīng)于第二波長光的第二彩色信號驅(qū)動第二象素8b和第五象素8e，并根據(jù)對應(yīng)于第三波長光的第三彩色信號驅(qū)動第三象素8c和第六象素8f。第一象素8a、第二象素8b、第三象素8c、第四象素8d、第五象素8e和第六象素8f按該次序一個接一個排列。第二象素8b和第五象素8e的位置相對于光軸5對稱。
第一濾色器7位于第四象素8d的光入射側(cè)，并與之平行，其寬度幾乎與第四象素8d的寬度相同。第一濾色器7包含第一二向色涂層，其特點是，只透過第一波長光并反射所有其他波長的光。第二濾色器12位于第五象素8e的光入射側(cè)，并與之平行，其寬度幾乎與第五象素8e的寬度相同。第二濾色器12包含第二二向色涂層，其特點是，只透過第二波長光并反射所有其他波長的光。第三濾色器30位于第三象素8c的光入射側(cè)，并與之平行，其寬度幾乎與第三象素8c的寬度相同。第三濾色器30包含第三二向色涂層，其特點是，只透過第三波長光并反射所有其他波長的光。第四濾色器33位于第二象素8b的光入射側(cè)。第四濾色器33包含第二二向色涂層，其特點是，只透過第二波長光并反射所有其他波長的光。盡管第四濾色器33的名稱與第二濾色器12不同，但它們的功能相同的。
投影透鏡9和屏幕10位于液晶面板6的前面，投影透鏡9用作光投影裝置。
在圖6中，第一光源28a發(fā)出的光在第一反射鏡29a的控制下沿光軸31的方向行進。該沿光軸31行進的光以相對于微透鏡陣列3之光軸5的入射角(-A)斜入射在微透鏡陣列3上，然后聚焦。被聚焦的光入射在第一濾色器7上。透過第一濾色器7的第一波長光入射在第四象素8d上并透過它，然后經(jīng)投影透鏡9投影在屏幕10上。
反射層11將被第一濾色器7反射的第二波長光和第三波長光反射，并使之入射在第六象素8f上。透過第六象素8f的光經(jīng)投影透鏡9投影在屏幕10上。
照射裝置、微透鏡4、第一濾色器7、第二濾色器12、第三濾色器30、第四濾色器33、具有象素8的液晶面板6、投影透鏡9和屏幕10的位置應(yīng)安排得能實現(xiàn)上述光路。
另一方面，來自第二光源28b的光在第二反射鏡29b的控制下沿另一方向行進。該被控制的光以相對于微透鏡4之光軸5的入射角(+A)斜入射在微透鏡4上，然后聚焦。被聚焦的光入射在第三濾色器30上。
透過第三濾色器30的第三波長光入射在第三象素8c上。透過第三濾色器30的第三波長光經(jīng)投影透鏡9投影在屏幕10上。
反射層11將被第三濾色器30反射的第一波長光和第二波長光反射，然后入射在第四濾色器33上。
反射層11設(shè)置了多個開口，從而只有與被聚集到第一濾色器7和第三濾色器30上的光相對應(yīng)的由微透鏡4聚集的那部分光被反射，而其他部分的光不受阻礙。
透過第四濾色器33的第二波長光入射在第二象素8b上并透過它，然后投影在屏幕10上。反射層11將被第四濾色器33反射的第一波長光反射，然后入射在第一象素8a上。透過第一象素8a的光經(jīng)投影透鏡9投影在屏幕上。
換句話說，來自第一照射裝置的第一波長光透過第一濾色器7和第四象素8d，然后入射在投影透鏡9上。來自第一照射裝置的第二波長光被第一濾色器7和反射層11反射，透過第二濾色器12和第五象素8e，然后入射在投影透鏡9上。來自第一照射裝置的第三波長光被第一濾色器7、反射層11、第二濾色器12和反射層11反射，透過第六象素8f，然后入射在投影透鏡9上。來自第二照射裝置的第一波長光被第三濾色器30、反射層11、第四濾色器33和反射層11反射，透過第一象素8a，然后入射在投影透鏡9上。來自第二照射裝置的第二波長光被第三濾色器30和反射層11反射，透過第四濾色器33和第二象素8b，然后入射在投影透鏡9上。來自第二照射裝置的第三波長光透過第三濾色器30和第三象素8c，然后入射在投影透鏡9上。
第一波長光、第二波長光和第三波長光經(jīng)投影透鏡9投影在屏幕10上。
從而，屏幕10上顯示出復(fù)合的彩色圖像。
由此，可以獲得幾乎是現(xiàn)有技術(shù)的單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備三倍的高亮度，同時保持單板系統(tǒng)圖像顯示設(shè)備的小型化特征。此外，可將圖像顯示設(shè)備的亮度提高兩倍。
圖7是一示意圖，示出了圖6所示單板系統(tǒng)投影型圖像顯示設(shè)備的改進型。具體地說，圖7簡要示出了如何構(gòu)造一個位于圖6所示的投影型圖像顯示設(shè)備的第一光源和微透鏡陣列3之間的偏振轉(zhuǎn)換裝置。將與第一光源28a和第一反射鏡29a一起使用的偏振轉(zhuǎn)換裝置包括偏振分束器40、反射鏡41和相位差板42。偏振分束器具有只反射入射光中偏振方向?qū)σ壕姘?有用的光的功能。相位差板42具有將入射光轉(zhuǎn)換成偏振方向?qū)σ壕姘?有用的光的功能。
在圖7中，來自光源28a的光在第一反射鏡29a的控制下沿某一方向行進，然后入射在偏振分束器40上。在入射光中，只有偏振方向?qū)σ壕姘?有用的光沿光軸31反射。反射鏡41反射偏振方向與透過偏振分束器40的光的偏振方向垂直的光。被反射鏡41反射的光透過相位差板42，并以與光軸5的夾角(+A)入射在微透鏡陣列3上。
在現(xiàn)有的圖像顯示設(shè)備中，在來自光源的光中只有一個偏振方向的光被利用。當(dāng)將上述圖像顯示設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備相比時，由于使用了上述偏振轉(zhuǎn)換裝置，所以上述圖像顯示設(shè)備的光利用系數(shù)幾乎提高了一倍。
在上述實施例1至實施例4中，沒有使用任何光入射側(cè)偏振器和光出射側(cè)偏振器，但如果需要，可以將它們包括進來，從而提高光利用系數(shù)。同時，可以大大降低圖像系數(shù)設(shè)備內(nèi)發(fā)生的光吸收。因此，可以提高圖像顯示設(shè)備的光源輸出，從而使彩色圖像顯示設(shè)備獲得更高的亮度。
權(quán)利要求
1.一種投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，包括(a)照射裝置，它發(fā)出第一波長光、第二波長光和第三波長光；(b)微透鏡陣列，它具有多個位于所述照射裝置光出射側(cè)的微透鏡；(c)透射型圖像顯示裝置，它位于所述微透鏡陣列的光出射側(cè)，并具有多個象素，每個象素可由一外部信號單獨控制，所述多個象素包含由對應(yīng)于所述第一波長光的第一彩色信號驅(qū)動的第一象素、由對應(yīng)于所述第二波長光的第二彩色信號驅(qū)動的第二象素和由對應(yīng)于所述第三波長光的第三彩色信號驅(qū)動的第三象素；(d)第一濾色器，它位于所述第一象素的光入射側(cè)并與之平行，其寬度幾乎與所述第一象素的寬度相等，并具有只透過第一波長光并反射其他波長光的功能；(e)第二濾色器，它位于所述第二象素的光入射側(cè)并與之平行，其寬度幾乎與所述第二象素的寬度相等，并具有反射第三波長光的功能；(f)光反射裝置，它位于所述第一濾色器和第二濾色器與所述微透鏡陣列之間，其特點是，在不透過來自所述微透鏡的光的地方反射第二波長光和第三波長光；和(g)光投影裝置，它位于所述透射型圖像顯示裝置的光出射側(cè)；由此，來自所述照射裝置的所述第一波長光透過所述微透鏡、第一濾色器和第一象素，并入射在所述光投影裝置上；來自所述照射裝置的所述第二波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第一濾色器和光反射裝置反射，透過所述第二濾色器和第二象素，并入射在所述光投影裝置上；并且來自所述照射裝置的所述第三波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第一濾色器、光反射裝置、第二濾色器和光反射裝置反射，透過所述第三象素，并入射在所述光投影裝置上。
2.如權(quán)利要求1所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述照射裝置發(fā)出的光相對其光軸斜入射在所述微透鏡上。
3.如權(quán)利要求1所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述第一濾色器包含具有透過所述第一波長光并反射其他波長光功能的第一二向色涂層，而第二濾色器包含具有透過所述第二波長光并反射其他波長光功能的第二二向色涂層。
4.如權(quán)利要求1所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述第一、第二和第三象素相互間尺度相等，并且所述多個微透鏡中各微透鏡的長度與所述第一、第二和第三象素的總長度相同。
5.如權(quán)利要求1所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述光反射裝置的形狀是凹形的。
6.如權(quán)利要求1所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述光反射裝置位于所述微透鏡陣列的光出射側(cè)表面。
7.一種投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，包括(a)照射裝置，它發(fā)出第一波長光、第二波長光和第三波長光；(b)微透鏡陣列，它具有多個位于所述照射裝置光出射側(cè)的微透鏡；(c)透射型圖像顯示裝置，它位于所述微透鏡陣列的光出射側(cè)，并具有多個象素，每個象素可由一外部信號單獨控制，所述多個象素包含由對應(yīng)于所述第一波長光的第一彩色信號驅(qū)動的第一象素、由對應(yīng)于所述第二波長光的第二彩色信號驅(qū)動的第二象素和由對應(yīng)于所述第三波長光的第三彩色信號驅(qū)動的第三象素；(d)第一濾色器，它傾斜地位于所述第一象素的光入射側(cè)，其寬度等于所述第二象素的投影尺度，并具有只透過第一波長光并反射其他波長光的功能；(e)第二濾色器，它傾斜地位于所述第二象素的光入射側(cè)并與第一濾色器平行，其寬度等于所述第二象素的投影尺度，并具有反射第三波長光的功能；(f)光反射裝置，它位于所述第一濾色器和第二濾色器的光入射側(cè)，分別與第一濾色器和第二濾色器平行，其特點是，在不透過來自所述微透鏡的光的地方反射第二波長光和第三波長光；和(g)光投影裝置，它位于所述透射型圖像顯示裝置的光出射側(cè)；由此，來自所述照射裝置的第一波長光透過所述微透鏡、第一濾色器和第一象素，并入射在所述光投影裝置上；來自所述照射裝置的所述第二波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第一濾色器和光反射裝置反射，透過所述第二濾色器和第二象素，并入射在所述光投影裝置上；并且來自所述照射裝置的所述第三波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第一濾色器、光反射裝置、第二濾色器和光反射裝置反射，透過所述第三象素，并入射在所述光投影裝置上。
8.如權(quán)利要求7所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述第一濾色器包含具有透過所述第一波長光并反射其他波長光功能的第一二向色涂層，而第二濾色器包含具有透過所述第二波長光并反射其他波長光功能的第二二向色涂層。
9.如權(quán)利要求7所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，還包含一濾色器陣列，它位于所述透射型圖像顯示裝置和微透鏡陣列之間，所述濾色器陣列的一個表面形成多個第一平面，而另一表面則形成多個第二平面，第一平面和第二平面都切入所述濾色器陣列的體內(nèi)，使其截面看上去象鋸條；所述多個第一平面和第二平面相互平行；所述第一濾色器和第二濾色器位于所述濾色器陣列的所述透射型圖像顯示裝置側(cè)的所述第一平面上；并且所述光反射裝置位于所述濾色器陣列的所述微透鏡陣列側(cè)的所述第二平面上。
10.一種投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，包括(a)照射裝置，它發(fā)出第一波長光、第二波長光和第三波長光；(b)微透鏡陣列，它具有多個相對于所述照射裝置光出射方向傾斜的微透鏡；(c)反射型圖像顯示裝置，它位于所述微透鏡陣列的背面，并具有多個象素，每個象素可由一外部信號單獨控制，所述多個象素包含由對應(yīng)于所述第一波長光的第一彩色信號驅(qū)動的第一象素、由對應(yīng)于所述第二波長光的第二彩色信號驅(qū)動的第二象素和由對應(yīng)于所述第三波長光的第三彩色信號驅(qū)動的第三象素；(d)光反射裝置，它位于所述反射型圖像顯示裝置的背面，其特點是，反射所述第一波長光、第二波長光和第三波長光；(e)第一濾色器，它位于所述第一象素的光入射側(cè)并與之平行，其寬度幾乎與所述第一象素的寬度相等，其特點是，透過第一波長光并反射其他波長光；(f)第三濾色器，它位于包括在所述光反射裝置反射的光路和所述第一濾色器反射的光路中的某個位置處，其特點是，反射所述第二波長光和第三波長光，并透過所述第一波長光；(g)第二濾色器，它位于所述第二象素的光入射側(cè)并與之平行，其特點是，只反射所述第三波長光；(h)第四濾色器，它位于包括在所述第二象素背側(cè)的所述光反射裝置反射的光路和所述第二濾色器反射的光路中的某個位置處，其特點是，反射所述第三波長光并透過所述第二波長光；和(i)光投影裝置，它位于所述微透鏡陣列的前面；由此，來自所述照射裝置的所述第一波長光透過所述微透鏡、第一濾色器和第一象素，經(jīng)所述光反射裝置反射，透過所述第三濾色器，并入射在所述光投影裝置上；來自所述照射裝置的所述第二波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第一濾色器和第三濾色器反射，透過所述第二濾色器和第二象素經(jīng)所述光反射裝置反射，透過所述第四濾色器，并入射在所述光投影裝置上；并且來自所述照射裝置的所述第三波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第一濾色器、第三濾色器、第二濾色器和第四濾色器反射，透過所述第三象素，經(jīng)所述光反射裝置反射，并入射在所述光投影裝置上。
11.如權(quán)利要求10所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述第一濾色器包含具有透過所述第一波長光并反射其他波長光功能的第一二向色涂層，而所述第二濾色器包含具有透過所述第二波長光并反射其他波長光功能的第二二向色涂層。
12.如權(quán)利要求10所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述第三濾色器和所述第四濾色器位于所述微透鏡陣列的背面。
13.一種投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，包括(a)透射型圖像顯示裝置，它具有多個象素，每個象素可由一外部信號單獨控制，所述多個象素包含由對應(yīng)于所述第一波長光的第一彩色信號驅(qū)動的第一象素和第四象素、由對應(yīng)于所述第二波長光的第二彩色信號驅(qū)動的第二象素和第五象素以及由對應(yīng)于所述第三波長光的第三彩色信號驅(qū)動的第三象素和第六象素；(b)第一濾色器，它與所述第四象素的光入射側(cè)平行，并且其特點是，只透過所述第一波長光并反射所述第三波長光；(c)第二濾色器，它與所述第五象素的光入射側(cè)平行，并且其特點是，反射所述第三波長光；(d)第三濾色器，它與所述第三象素的光入射側(cè)平行，并且其特點是，透過所述第三波長光并反射其他波長光；(e)第四濾色器，它與所述第二象素的光入射側(cè)平行，并且其特點是，透過所述第二波長光并反射其他波長光；(f)微透鏡陣列，它位于所述第一濾色器和第二濾色器的光入射側(cè)，并具有多個微透鏡；(g)光反射裝置，它位于所述第一濾色器和第二濾色器與所述微透鏡陣列之間，其特點是，在不透過來自所述微透鏡陣列的光的地方反射第二波長光和第三波長光；(h)照射裝置，它位于所述微透鏡陣列的微透鏡一側(cè)，并包含第一照射裝置和第二照射裝置，第一照射裝置具有以相對于其光軸的入射角(-A)入射在所述微透鏡上的第一光路，而第二照射裝置具有以相對于其光軸的入射角(+A)入射在所述微透鏡上的第二光路，所述第一照射裝置和第二照射裝置的每一個裝置都具有發(fā)出第一波長光、第二波長光和第三波長光的光源；(i)光投影裝置，它位于所述透射型圖像顯示裝置的光出射側(cè)，由此，來自所述第一照射裝置的所述第一波長光透過所述微透鏡、第一濾色器和第四象素，并入射在所述光投影裝置上；來自所述第一照射裝置的所述第二波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第一濾色器和光反射裝置反射，透過所述第二濾色器和第五象素，并入射在所述光投影裝置上；來自所述第一照射裝置的所述第三波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第一濾色器、光反射裝置、第二濾色器和光反射裝置反射，透過所述第六象素，并入射在所述光投影裝置上；來自所述第二照射裝置的所述第一波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第三濾色器、光反射裝置、第四濾色器和光反射裝置反射，透過所述第一象素，并入射在所述光投影裝置上；來自所述第二照射裝置的所述第二波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第三濾色器和光反射裝置反射，透過所述第四濾色器和所述第二象素，并入射在所述光投影裝置上；來自所述第二照射裝置的所述第三波長光透過所述微透鏡、第三濾色器和第三象素，并入射在所述光投影裝置上。
14.如權(quán)利要求13所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述第一象素、第二象素、第三象素、第四象素、第五象素和第六象素的尺度彼此相等，并且所述多個微透鏡的各個微透鏡的長度與所述第一象素、第二象素、第三象素、第四象素、第五象素和第六象素的總長度相等。
15.如權(quán)利要求13所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述光反射裝置位于所述微透鏡陣列的背面。
16.如權(quán)利要求13所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，還包含偏振光轉(zhuǎn)換裝置，該裝置具有偏振分束器、相位差板和平面鏡，位于所述第一照射裝置和微透鏡陣列之間，從而所述偏振分束器將所述第一照射裝置發(fā)出的光分成第三光路和第四光路，所述第三光路變成與所述第一光路相同的光路，而所述平面鏡和相位差板將所述第四光路變成與所述第二光路相同的光路。
17.一種投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，包括(a)照射裝置，它發(fā)出第一波長光、第二波長光和第三波長光；(b)微透鏡陣列，它具有多個位于所述照射裝置光出射側(cè)的微透鏡；(c)透射型圖像顯示裝置，它位于所述微透鏡陣列的光出射側(cè)，并具有多個象素，每個象素可由一外部信號單獨控制，所述多個象素包含由對應(yīng)于所述第一波長光的第一彩色信號驅(qū)動的第一象素、由對應(yīng)于所述第二波長光的第二彩色信號驅(qū)動的第二象素和由對應(yīng)于所述第三波長光的第三彩色信號驅(qū)動的第三象素；(d)第一濾色器，它位于所述第一象素的光入射側(cè)并與之平行，其寬度幾乎與所述第一象素的寬度相等，并具有只透過第一波長光并反射其他波長光的功能；(e)第二濾色器，它位于所述第二象素的光入射側(cè)并與之平行，其寬度幾乎與所述第二象素的寬度相等，并具有反射第三波長光的功能；(f)微透鏡陣列，它具有多個微透鏡，位于所述第一濾色器和第二濾色器的光入射側(cè)；(g)第三濾色器，它位于所述遠離所述第一濾色器的微透鏡一側(cè)，其特點是，反射所述第二波長光并透過所述第三波長光；(h)光反射裝置，它位于所述第三濾色器和所述微透鏡間的某個位置，該位置不同于由所述微透鏡出射的光所通過的位置，并且所述光反射裝置的特點是，反射所述第三波長光；和(i)光投影裝置，它位于所述透射型圖像顯示裝置的光出射側(cè)，從而來自所述照射裝置的所述第一波長光透過所述微透鏡、第一濾色器和第一象素，并入射在所述光投影裝置上；來自所述照射裝置的所述第二波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第一濾色器和第三濾色器反射，透過所述第二濾色器和第二象素，并入射在所述光投影裝置上；來自所述照射裝置的所述第三波長光透過所述微透鏡，經(jīng)所述第一濾色器、第三濾色器和光反射裝置反射，透過所述第三象素，并入射在所述光投影裝置上。
18.如權(quán)利要求17所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述照射裝置發(fā)出的光相對于其光軸斜入射在所述微透鏡陣列上。
全文摘要
一種使用單個液晶面板的單板系統(tǒng)的投影型圖像顯示設(shè)備，它體積小、重量輕而且亮度高。該設(shè)備包括液晶元件、第一濾色器、第二濾色器、微透鏡陣列、反射層、照射系統(tǒng)和光投影系統(tǒng)。其中第一或第二濾色器分別位于根據(jù)第一或第二彩色信號驅(qū)動的第一或第二象素的光入射側(cè)，只能透過第一波長光或第二波長光，微透鏡陣列具有多個尺度為每個象素三倍的微透鏡，反射層在不透過來自微透鏡的光的地方反射第二波長光和第三波長光。
文檔編號H04N9/31GK1141557SQ96106238
公開日1997年1月29日 申請日期1996年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月13日
發(fā)明者山岸成多 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社