專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像顯示裝置，尤其是涉及一種投射型圖像顯示裝置，這種裝置設(shè)計成利用圖像區(qū)分和位移方法提高圖像的質(zhì)量。
通常，平面板，尤其是具有液晶顯示面板的投射型圖像顯示裝置可利用實像和虛像技術(shù)來實現(xiàn)。
實像技術(shù)是一種利用

圖1所示光學系統(tǒng)進行實像顯示的方法。該光學系統(tǒng)包括一個液晶顯示面板11，一個目鏡透鏡12和一個顯示屏13。液晶顯示面板11位于目鏡透鏡12的焦距f之外，以顯示投射在顯示屏13上的實像。
虛像技術(shù)是一種在顯示屏上顯示虛像的方法。圖2是一種利用一般虛像技術(shù)的投射型圖像顯示裝置的光學裝置示意圖。該光學裝置包括一個目鏡14，一個液晶顯示面板15，和一個顯示屏16。它不同于實像技術(shù)，它是將液晶顯示面板15放置在目鏡14的焦距之內(nèi)，通過液晶顯示面板投射該虛像，并把它顯示在屏16上。
在上述任一種情況下，液晶顯示面板的圖像被投射在屏上。
根據(jù)像素的排列圖形，即三角形和線條形圖形，對液晶顯示面板的類型進行分類。
在三角形圖形中，如圖3所示，RGB濾色器在水平方向依次排列。一種顏色的像素在水平行內(nèi)相對于相鄰的水平行的像素在水平方向上有三個半格的位移。
同樣，RGB濾色器在線條形圖形中在水平方向依次序排列，如圖4所示。但是，在水平行內(nèi)一種色的像素位于相鄰水平行內(nèi)相同的垂直位置處。
除液晶顯示面板外，投射圖像的平面板包括PDP，F(xiàn)ED和DMD面板。對于所有的平面板，在屏上投射具有較大尺寸的圖像。
平面板包括，允許光線通過的透明部分和不透明區(qū)。該不透明區(qū)不可避免地是由給每個像素提供能量的電路，以及其它構(gòu)成面板的結(jié)構(gòu)部分所形成。
例如，在對由紅、綠和藍像素形成的圖像進行放大和投射時，由于像素之間的不透明區(qū)會使圖像的一部分在屏上不顯示。
圖5表示屏上由紅、綠和藍像素17、18和19之間的不透明區(qū)20形成的間隔，屏上的不透明區(qū)20是由于在液晶顯示面板上三個像素之間的間隙造成。
可以看出像素是用不透明區(qū)分隔開的，除非在離開屏一個合適的距離對他們進行觀察。如果構(gòu)成圖像的像素被識別，除非在離屏合適的距離不被覺察，則形成圖像的裝置是異常的和粗制的。由不透明區(qū)形成的間隔被看作為在屏上圖像的一個拼成的圖形，這有損于圖像的質(zhì)量。
由于以光源產(chǎn)生的光受到不透明區(qū)的遮擋，所以存在著光路上光量的損失。
為了消除由于不透明區(qū)所造成圖像質(zhì)量的變壞，如圖5所示，把像素17，18和19分成二部分，即原始像素17，18和19以及重疊像素17a，18a和19a，并且重疊像素受到位移，移動一個使不透明區(qū)消除的距離。由原始的像素和位移的重疊像素形成的圖像同時顯示在顯示屏上。
許多受到重疊的圖像在不同的方向上受到位移，移動的距離小于像素的周期Px，從而消除不透明區(qū)域。像素的周期Px是相鄰兩個像素與液晶顯示面板與像素的水平間距之間的距離。
關(guān)鍵點在于，像素(圖像)被重疊成為許多像素(圖像)，將由原始和重疊像素形成的圖像投射至屏上，由此消除不透明區(qū)，制止圖像質(zhì)量的惡化。
一種波前區(qū)分方法用于把投射至液晶顯示(LCD)面板上的圖像的傳播光波分成許多重疊圖像。圖6是現(xiàn)有技術(shù)中利用一個平板的投射型圖像顯示裝置的示意圖，該技術(shù)公開在美國專利U.S.5,250,967中。圖7是另一個現(xiàn)有技術(shù)中利用多面棱鏡的投射型圖像顯示裝置的示意圖，該技術(shù)公開在美國專利U.S.5,005,968中。在上述的例子中，在靠近投射光學系統(tǒng)的光闌處有一個光學部件，將圖像分成許多圖像，其設(shè)定的距離小于像素的周期。
參見圖6，利用平面板的投射型圖像顯示裝置包括，光源21，液晶顯示面板22，光闌23，多平面板24，投影透鏡25和顯示屏26。液晶顯示面板22產(chǎn)生一個圖像，被投射至顯示屏26上。包含圖像信息的光經(jīng)過光闌23入射到多平面板24上。入射在多平面板24上的光被分成許多圖像，通過投影透鏡25投射到屏26上。由此形成圖5所示的重疊圖像。
如圖7所示，入射光在多平面板24的邊界線(線緣)24a，24b和24c處受到散射。于是，圖像質(zhì)量的惡化與是否采用投射型圖像顯示裝置(圖6所示的)消除不透明區(qū)無關(guān)。
由于多平面板24必需放在投射光學系統(tǒng)光闌的前面，所以投影透鏡和圖像透射顯示系統(tǒng)的安置受到投射光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的限制。多平面板24為獲取精確的劃分量和位移在其制造上也是困難的。
參見圖8，這是一種利用多面棱鏡的傳統(tǒng)投射型圖像顯示裝置，它包括，光源30，液晶顯示面板31，光闌32，投影透鏡33，多面棱鏡34和屏35。液晶顯示面板22所產(chǎn)生的圖像投射至屏26上。包含圖像信息的光經(jīng)過光闌32和投影透鏡33入射到多面棱鏡34上。射在多面棱鏡34上的光由原始像素被分成原始圖像，由重疊像素被分成重疊圖像，并使他們投射到屏26上。于是，形成如圖5所示的重疊圖像。
以類似圖7所示的方式，可用許多個多面棱鏡34的面來劃分和位移入射光，產(chǎn)生原始圖像和重疊圖像27b。利用圖8所示多面棱鏡的投射型顯示裝置也具有如圖6中所用多平面板的投射型顯示裝置同樣存在的問題。
已有技術(shù)中其它用于消除不透明區(qū)的例子公開在日本專利公開8-43764中，它把像素分成重疊像素，并利用原始像素和移位的重疊像素投射圖像到屏上。重疊圖像位移一個與某一像素中的不透明區(qū)一樣大的距離，它只是足以不重疊相鄰的兩個像素。如圖9所示，重疊圖像36a移動的最大距離是1/2Px，即，像素的1/2周期。
由于其它的不同色的像素引起的不透明區(qū)均不能被去除。見圖9，在只利用R像素，或只是將光量集中在R像素時，相對于R像素，G和B像素起著不透明區(qū)的作用。由于該不透明區(qū)，所顯示的圖像是不自然的，出現(xiàn)在圖像中的不透明區(qū)作為一種鑲嵌圖型出現(xiàn)。這種屬于不透明區(qū)形成的問題在上述美國專利U.S.5,250,967和U.S.5,005,968公開的實例中是不可避免的。
為了消除不透明區(qū)，在另一實例中建議采用微透鏡列陣片(U.S.5,300,942)，或采用一種光柵片。每個微透鏡必需精確地對應(yīng)液晶顯示面板上每個像素相應(yīng)地安排。由于在微透鏡的邊緣部分對光的散射，所以圖像質(zhì)量的惡化是不可避免的。對于使用光柵片，由于光柵板與LCD面板之間的干涉，在光柵板的邊緣會出現(xiàn)不希望的光散射和圖像中出現(xiàn)摩爾(Moire)條紋。由傳統(tǒng)液晶顯示面板形成的圖像必需距屏一定距離處來觀看，這就需要足夠的觀看屏幕的空間。
因此，本發(fā)明所介紹的圖像顯示裝置，由于消除了已有技術(shù)中的限制和缺點，從而實質(zhì)上排除了各種上述的問題。
本發(fā)明的目的在于，提供一種圖像顯示裝置，它能把由平的顯示面板形成的圖像的像素利用幅度區(qū)分方法劃分成原始像素和重疊像素，并將重疊像素移位到相同顏色的其它像素之間的區(qū)域中，于是增加像素的數(shù)目和提高圖像的質(zhì)量。
本發(fā)明的其它目的在于，提供一種至少利用一個雙折射板的圖像顯示裝置，進行圖像的劃分和位移，沒有由于光的散射所引起的圖像質(zhì)量的惡化。
本發(fā)明的其它目的在于，提供一種圖像顯示裝置，它具有至少一個靠近平的顯示面板設(shè)置的雙折射板，而不考慮其它的光學裝置，以簡化光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和便于它的安裝。
在下面的描述中將說明本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點，其一部分將由說明書了解，或者由本發(fā)明的實施例中了解。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點將從文字說明以及附圖指出的具體結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲取。
為取得各種優(yōu)點和實現(xiàn)本發(fā)明的目的，作為概括和廣義的介紹，本發(fā)明的圖像顯示裝置包括，一個光源，一個平的顯示面板，其利用光源產(chǎn)生的入射光以像素為單位形成一個圖像，一個雙折射板，用于將由平的顯示面板形成的圖像的像素劃分成原始像素和重疊像素，并使它們獨立于原始像素位移至其它的位置。
雙折射板利用幅度劃分方法將在平的顯示面板上形成的像素劃分和位移一個距離3/2Px(Px是像素的周期)，于是增加投射至屏上圖像的像素的數(shù)目。
依次序安置二個雙折射板，以劃分和位移形成在平的顯示面板上的圖像的像素，于是在其數(shù)目上增加像素四倍。
依次序安置三個雙折射板，以劃分和位移形成在平顯示面板上的圖像的像素，于是在其數(shù)目上增加像素八倍。
需知，前面的一般性介紹和下面詳細描述是舉例和說明性的，在于對所要求保護的本發(fā)明提供進一步的說明。
附圖用于進一步理解本發(fā)明，并配合本發(fā)明構(gòu)成說明書的一部分，圖示本發(fā)明的實施例和說明書一起說明本發(fā)明的原理。
圖1是利用一般的實像技術(shù)的投射型圖像顯示裝置的光學儀器示意圖；圖2是利用一般的虛像技術(shù)的投射型圖像顯示裝置的光學儀器示意圖3是在一般三角型圖形中像素的排列圖；圖4是在一般線條型圖形中像素的排列圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)中劃分和位移圖像的說明圖；圖6是在一個傳統(tǒng)的投射型圖像顯示裝置的例子中所用光學系統(tǒng)的示意圖；圖7是圖6中光學系統(tǒng)用波陣面劃分方法說明光散射的示意圖；圖8是根據(jù)另一個傳統(tǒng)投射型圖像顯示裝置的例子中所用光學系統(tǒng)的示意圖；圖9是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的由其它色的像素形成的不透明區(qū)的說明圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置劃分和位移圖像的示意圖；圖11是本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的圖像顯示裝置的光學系統(tǒng)示意圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明在雙折射板中光的透射和折射的說明圖；圖13是圖11的詳述圖；圖14是在三角形圖型中綠像素的排列圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明由圖像顯示裝置劃分和位移的綠像素示意圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的圖像顯示裝置的光學系統(tǒng)示意圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例，在液晶顯示面板的偏振光軸成45°傾斜位置時雙折射板的晶體光軸的示意圖；圖18a，18b是通過圖17中的第一折射板的光的偏振作用說明圖；圖19是圖17中沿著x軸偏振的光學的被劃分組元說明圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例在液晶顯示面板的偏振軸被水平定位時雙折射板的晶體光軸示意圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的投射型圖像顯示裝置的光學系統(tǒng)示意圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實施例在液晶顯示面板的偏振軸處于45°傾斜位置時雙折射板的晶體光軸示意圖；圖23a是通過圖22中第一折射板的光的偏振作用示圖；圖23b是沿著x軸偏振的光的被劃分組元說明圖；圖23c是沿著y軸偏振的光的被劃分組元說明圖；圖24是根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例R像素在數(shù)目上增加八倍的示意圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例的一個例子在液晶顯示面板的偏振軸水平定位時雙折射板和新的偏振器的軸的示意圖；圖26是根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的另一個例子在液晶顯示面板的偏振軸水平定位時雙折射板和新的偏振器的軸的示意圖；圖27是根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例在液晶顯示面板的偏振軸水平定位時雙折射板的晶體光軸的示意圖；圖28是根據(jù)如圖27所示的本發(fā)明第三優(yōu)選實施例數(shù)目增加八倍的像素的劃分和位移示意圖。
對于本發(fā)明的優(yōu)選實施例下面予以詳細介紹，它的例子在附圖中被說明。
圖10是說明在本發(fā)明的圖像顯示裝置中圖像的劃分和位移的示圖。參照圖10，每個RGB像素，即在屏上形成圖像的像素被重疊成許多RGB像素，并被位移一個大于單位像素的周期的距離。
例如，在三角形像素的圖型中，重疊像素的每一個被位移一個至少與單位像素的一個水平周期和1/2個垂直周期一樣長的距離。
將每個重疊的像素移動至一個不同于原始像素的位置，即移動到其它的色像素的位置，從而在原始的和重疊的像素之間不出現(xiàn)重疊，因此使像素在量方面實際上得到加倍。
見圖10，使R像素37重疊成為一個重疊R像素37a，該重疊像素37a被位移至少一個水平周期，3/2Px長度的距離。重疊的R像素37a位于G和B像素之間，于是增加像素的數(shù)目二倍。采用這種方式，可用重疊像素來消除不透明區(qū)。
第一實施例圖11是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的圖像顯示裝置利用圖10所示的劃分和位移的光學系統(tǒng)示意圖。
本發(fā)明的平的顯示面板可以是一種采用線條型像素排列的平的板型面板，以及PDP，F(xiàn)ED，DMD等面板。
參照圖11，該光學系統(tǒng)包括。一個液晶顯示面板40，用于顯示由像素形成的圖像；偏振器41a和41b，用于使顯示在液晶顯示面板40上的具有圖像信息的光進行偏振；一個雙折射板42，形成一個劃分和位移通過偏振器41a的光的光學系統(tǒng)；一個投影透鏡43，用于對劃分和位移的光進行放大和投射；一個屏44，用于在屏上形成圖像。
偏振器41a其偏振軸相對于雙折射板42的晶體光軸成45°位置傾斜。
具有在液晶顯示面板40上顯示的圖像信息的光相對于地面或者具有一個水平分量，或者具有一個垂直分量。根據(jù)第一個實施例，偏振器41a使光相對于地面在傳播方向具有水平和垂直分量。
通過偏振器41a的光入射到雙折射器42上。雙折射板42將入射光的像素分成兩個像素，并將他們傳輸?shù)酵队巴哥R43中。
投影透鏡43將兩個像素中的一個投射到屏44上，顯示一個原始圖像，而將另一個投射到屏上，顯示一個重疊圖像。
圖12和13表示如上所述的，將圖像劃分成兩個圖像，并對兩個像中的任一個位移的雙折射板42的結(jié)構(gòu)和原理圖。
參見圖12和13，雙折射板42的晶體光軸42a相對于從折射板的厚度t的方向入射光45以一定的傾斜角θ設(shè)置。
入射光45通過偏振器41a，在其傳播方向上具有水平和垂直分量45a和45b。
雙折射板42將入射光45按照傳播方向相對于晶體光軸分成兩種光線。兩種偏振光線中的一種是傳播方向的一個垂直分量45a，并且相應(yīng)于原始圖像46a。另一種是傳播方向的一個水平分量，形成距原始圖像位移一定距離的一個重疊圖像46b。這就是幅度劃分和位移。
重疊圖像46b具有重疊的圖像信息。位移的量d大于單位像素的周期Px，相當于圖10中的3/2Px。
從下面的等式(1)確定位移的量d=t(no2-nen)tanθno2+ne2tanθ]]>其中，ne是非常光的折射率，no是尋常光的折射率，t是雙折射板42的厚度。
直線行進的光是尋常光，在傳播方向內(nèi)相對地面具有一個水平分量。非常光，即位移距離d的光，在光傳播方向內(nèi)相對地面是一個垂直分量。
雙折射板42可由石英、方解石、鈮酸鋰等呈現(xiàn)雙折射性能的材料制成。
如等式(1)所示，在液晶顯示面板40上的像素數(shù)目可以通過合適地調(diào)整雙折射液板42的厚度t和光軸42a來加倍。
例如，在距離d＝3/2Px(Px是液晶顯示面板上像素的水平間距)時，由雙折射板42產(chǎn)生的圖像受到放大，并通過投影透鏡43投射至屏44上，因此增加像素的數(shù)目兩倍。
如圖10所示，原始圖像37被重疊成為圖像37a，它具有全部的原始圖像信息，重疊圖像37a被位移至與原始圖像37單獨分開的其它位置處。
由于重疊圖像37a移動一個距離3/2Px，使像素在數(shù)目上加倍，由此使靠近其它帶色像素的間隙減小。
類似在圖14和15中的情況，在三角形像素排列中G像素受到劃分和位移時，可以由原始和重疊G像素47和47a來加倍G像素的數(shù)目。也可采用上述相同的方式加倍B像素的數(shù)目。
于是，將受到加倍像素數(shù)量的圖像投射到屏44上。在相對水平方向位移d的量是3/2Px時，三角形的濾色器圖形被變換成線條型的。
可以通過調(diào)整雙折射板42的晶體光軸把圖像劃分和位移至其它相對于地面水平方向的位置。在這種情況下，可以把其它顏色的像素認為不透明區(qū)，以使重疊像素位移至一個大于至少1/2像素周期的距離。這同樣也可能相對于地面成對角方向劃分和位移圖像。
雙折射板42需平整到足以防止通常由傳統(tǒng)多平面板和多面棱鏡中所觀察到的光的散射所造成的圖像質(zhì)量的惡化。將雙折射板42靠近平的顯示面板安置，不需顧及其它的光學系統(tǒng)，例如投影透鏡，光闌等的位置。
上述的第一實施例所介紹的光學系統(tǒng)不使用多面的光學器件，例如多平面板和多面棱鏡，于是明顯地消除由散射光所引起的像質(zhì)惡化。通過位移雙倍像素至其它顏色的其它像素位置可以在不減小對比度的情況下使像素的數(shù)目加倍，這種其它顏色的像素起著像素之間的不透明區(qū)的作用。于是，圖像質(zhì)量可以由加倍的像素來提高。
光學系統(tǒng)的安置和組合件的設(shè)置是靈活的，這是由于相對于其它光學系統(tǒng)獨立操作的雙折射板安裝在靠近平的顯示面板處之故。
由于重疊像素被位移至偏離原始像素的其它位置，以增加像素的數(shù)目，所以使用者可以在非?？拷木嚯x觀看屏上的圖像。
第二實施例圖16是依據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的投射型圖像的裝置中光學系統(tǒng)的示意圖，其中，使用三角型濾色器圖型的液晶顯示面板。
參見圖16，光學系統(tǒng)包括，一個液晶顯示面板50，用于顯示由像素形成的圖像；偏振器51a和51b，用于對具有顯示在液晶顯示面板50上的圖像信息的光進行偏振；一對雙折射板52a和52b，構(gòu)成一個對通過偏振器51a的光進行劃分和位移的光學系統(tǒng)；一個投影透鏡53，用于放大和投射受到劃分和位移的光；一個屏54，用于形成一個由投影透鏡53放大的圖像。
偏振器51a安裝在液晶顯示面板50的光出射一側(cè)，它的偏振軸如圖17所示有45°的傾斜，或如圖20所示相對于雙折射板52的晶體光軸是水平的或是垂直的。雙折射板52a和52b其晶體光軸的方向是由上述情況中的一種確定的。
參見圖17，液晶顯示面板50的偏振器，根據(jù)第二實施例，它有一個45°傾斜的軸，用二個雙折射板將增加像素的數(shù)目四倍。第一雙折射板52a的晶體光軸是沿著x2軸(在水平方向內(nèi))。第二雙折射板52b其晶體光軸位于x3′方向，相對于x3軸(在水平方向內(nèi))，具有一定傾斜的角度θ。三個軸x1，x2和x3都是相同的水平x軸，即x1＝x2＝x3。
于是，通過液晶顯示面板50的光有一個45°傾斜的傳播方向，此時安置在液晶顯示面板50的光出射側(cè)的偏振器的位置是45°傾斜的。
由45°偏振的光沿著x和y軸分成二個分量水平分量通過第一雙折射板52a，并沿x軸位移一個距離d(＝3/2Px)，而其垂直分量直線行進。于是，通過第一雙折射板52a的像素其數(shù)目加倍。如圖18a所示，通過第一雙折射板52a的光偏振成二個振動分量x1(水平)和x2(垂直)。
如圖18b所示，水平分量x相對于有一定角度θ傾斜的x1′和y1′軸再次偏振成為二個分量。雖然在圖18b中沒有表示，但是垂直分量y也可以相對于x1′和y1′被偏振成二個分量。對于x1′分量，光的強度Ix1′＝IoSin2θ，對于y1′分量，光的強度Iy1′＝IoCos2θ。
如圖19所示，在液晶顯示面板50上的像素(形成一個屏上的圖像)可通過在劃分和位移從第一雙折射板52a出射的光之前足夠地調(diào)整第二雙折射板52b的厚度t和晶體軸x3′來增加四倍的像素數(shù)目。
在圖19中雖然沒有表示，但可用相同的方式增加G和B像素的數(shù)目四倍。根據(jù)在液晶顯示面板50中不透明區(qū)的圖型來合適地決定傾斜的角度θ。參見圖19，標號56，57和58分別表示原始像素，重疊像素和重疊像素的位移方向。
圖20是本發(fā)明第二實施例中具有雙折射板52a和52b的光學系統(tǒng)示意圖，其中安置在液晶顯示面板50的光出射側(cè)上的偏振器52a是水平方向定位的。
第二雙折射板52b具有沿x3(水平方向)的晶體光軸。第一折射板52a的晶體光軸被定位在x2′軸向，它與x2軸成一定的角度θ傾斜。
從液晶顯示面板50出來的光沒有平行于x0軸(水平軸方向)傳播的方向。通過液晶顯示面板50的光相對于安置在液晶顯示面板50的光出射側(cè)的偏振器51a的x1軸水平地傳播，偏振器52a沿著偏振軸x1定位。
偏振至軸x1的光被分成在x2′(水平)和y2′方向上的兩個分量水平分量x2′通過第一雙折射板52a，并在x2′軸方向上位移，但分量y2′向前行進。
通過第一雙折射板52a的光在x3(水平)和y3(垂直)方向上被再次分成兩個分量水平分量x3通過第二雙折射板52b，并位移一個距離d(＝3/2Px)，而垂直分量y3向前行進。
如圖18b所示，通過第一雙折射板52a的偏振光沿著有一定角度θ傾斜的x2′和y2′方向有兩個分量。每個分量的光強度是Ix2′＝IoSin2θ(對于x2′分量)，Iy2′＝IoCos2θ(對于y2′分量)。
x0-x3四個軸都是水平x軸，即，x0＝x1＝x2＝x3。
類似于圖19，在液晶顯示面板50上像素的數(shù)目(在屏上形成一圖像)可以通過在劃分和位移原始像素之前適當?shù)卣{(diào)整第一和第二雙折射板52a和52b的每一個板的厚度t和晶體光軸x3′提高四倍。
根據(jù)液晶顯示面板50中不透明區(qū)的圖形可適當?shù)卮_定傾角θ。
依據(jù)第二實施例的其它例子，安置在液晶顯示面板50的光出射側(cè)的偏振器51a有一個90°傾斜的偏振軸，雙折射板其結(jié)構(gòu)與圖20所示的具有相同的效果。
如上所述，每個雙折射板的厚度和晶體光軸在原始像素受到劃分和位移之前得到適當?shù)卣{(diào)整，調(diào)整到相鄰的相同顏色的像素之間的不同顏色的各像素的位置。于是，像素的數(shù)目可以不用對光進行散射就可增加四倍。
第三實施例圖21是本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的投射型圖像顯示裝置中的光學系統(tǒng)示意圖。其中，利用三個雙折射板62a，62b和62c使像素的數(shù)目增加八倍。參見圖21，所設(shè)計的光學系統(tǒng)，除了三個雙折射板62a，62b和62c之外，其結(jié)構(gòu)相同于圖16所示的結(jié)構(gòu)。
見圖22所示的第三實施例，從液晶顯示面板60出射的光沿著x0軸行進(水平方向)。通過液晶顯示面板60的光，利用安置在液晶顯示面板60的光出射側(cè)的偏振器61a使其相對于x1軸在45°傾斜的方向上傳播。偏振器61a相對于x1軸以45°傾角定位。
五個軸x0至x4均是相同的水平的x軸，即x0＝x1＝x2＝x3＝x4。
45°偏振的光沿著x2和y2軸被分成兩個分量水平分量通過第一雙折射板62a，并沿x2軸位移一個距離d(＝3/2Px)，但是垂直分量y2直線行進。于是，通過第一雙折射板62a的像素數(shù)目得到加倍。
如圖23a所示，通過第一雙折射板62a的光被偏振成為兩個分量x2(水平的)和y2(垂直的)。水平分量x2相對于圖23b所示的以一定角度傾斜的x2′和y2′軸再次偏振成為兩個分量。垂直分量y2也可以相對于軸x2′和y2′偏振成為兩個分量。對于x2′分量光的強度是Ix2′＝IoSin2θ，對于y2′分量的光強度是Iy2′＝IoCos2θ。
利用在劃分和位移從第一雙折射板62a出射的光之前合適地調(diào)整第二雙折射板62b的厚度和晶體光軸x3′，可以使像素(在屏上形成圖像的)的數(shù)目增加四倍。
通過第二雙折射板62b的光也可以分成兩個分量，增加像素的數(shù)目四倍。然后，以相同的方式使通過第三雙折射板62c的光分成兩個分量。第三雙折射板62c的厚度調(diào)整成位移二分之一的上述3/2Px的量。
通過第三雙折射板62c，原始像素的數(shù)目增加八倍，并顯示在圖24所示的屏上。參見圖24，其中標號71，72和73分別表示由第一，第二和第三雙折射板62a，62b和62c產(chǎn)生的重疊像素。
圖25是本發(fā)明的第三實施例中另一個具有雙折射板62a，62b和62c的光學系統(tǒng)例子的示意圖，其中，安置在液晶顯示面板的光出射側(cè)上的偏振器是水平定位的，偏振器61c放在液晶顯示面板60的后面。
從液晶顯示面板60出射的光不具有平行于x0軸向的傳播方向(水平方向)。通過液晶顯示面板60的光利用安置在液晶顯示面板60的光出射側(cè)的偏振器61a相對于x2軸水平地傳播。
用于劃分像素和位移像素的光學系統(tǒng)包括，沿著x3軸的第一雙折射板62a，沿著與x4軸有一定傾角θ的x4′軸的第二雙折射板62b，以及沿著x5軸的第三雙折射板62c。六個軸x0至x5均是相同的水平x軸，即，x0＝x1＝x2＝x3＝x4＝x5。
偏振器61c具有45°傾角的偏振軸，在第一雙折射板62a之前具有相同的光量分布，于是具有與圖22所示的投射型顯示裝置相同的效果。
偏振器61c可以用一個λ/4或λ/2板代替。λ/4板將入射光的傳播方向從線偏振變換至圓偏振，或者從圓偏振變換至線偏振。λ/2板變換線偏振的方向，從非常光變換至尋常光，或者從尋常光變換至非常光。
圖26是本發(fā)明第三實施例的具有雙折射板62a，62b和62c的另一個光學系統(tǒng)例子的示意圖，其中，安置在液晶顯示面板的光出射側(cè)的偏振器是水平定位的，偏振器61c位于第二和第三雙折射62b和62c之間。
從液晶顯示面板60出射的光其傳播方向不是平行于x0軸(水平方向)。通過液晶顯示面板60的光由安置在液晶顯示面板60的光出射側(cè)上的偏振器使其沿著x1軸向傳播。
用于分劃像素并位移像素的光學系統(tǒng)包括，沿著相對于x2軸(水平方向)有一定角度θ傾斜的x2′的第一雙折射板62a，沿著x3軸(水平方向)的第二雙折射板62b，以及沿著x5軸(水平方向)的第三雙折射板62c。
偏振器61c有一個45°角的偏振軸，在第三雙折射板62c之前，具有相同的光量分布，由此具有與圖25的投射型圖像顯示裝置相同的效果。六個軸x0至x5均是相同的x軸，即，x0＝x1＝x2＝x3＝x4＝x5。用于旋轉(zhuǎn)傳播方向的偏振器61c可以用λ/4或λ/2板替代。
圖27是本發(fā)明第三實施例的又一個具有雙折射板62a，62b和62c的光學系統(tǒng)例子的示意圖，其中，安置在液晶顯示面板的光出射側(cè)的偏振器被水平定位。用于分劃和位移像素的光學系統(tǒng)包括，相對于x2軸(水平方向)以一定傾角θ定位的第一雙折射板62a，第二雙折射板62b沿著x3軸(水平方向)，第三雙折射板62c相對于x4軸(水平方向)有一定的傾角θ。五個軸x0至x4均是水平x軸，即，x0＝x1＝x2＝x3＝x4。
在本實施例中，光的分劃和位移是依據(jù)上述相同的原理進行。光通過第三雙折射板62c的狀態(tài)如圖28所示。參見圖28，標號84，85和86分別指由第一，第二和第三雙折射板62a，62b和62c分劃和位移的重疊像素。通過調(diào)整雙折射板的厚度，在不影響分辨率的情況下加寬有效通路，來使分劃和位移的量是可調(diào)節(jié)的。根據(jù)第三實施例，由重疊部分使上述通路加寬約六倍。
如上所述，每個雙折射板的厚度和晶體光軸在原始像素被分劃和位移至相同顏色的相鄰像素之間的不同顏色的像素位置之前被合適的調(diào)整，由此，像素的數(shù)目可增加八倍。
根據(jù)第一，第二和第三實施例，使用一個液晶顯示面板作為顯示器，通過控制單位像素內(nèi)的透過光量來產(chǎn)生一個圖像。一個DMD投影器可用于由控制單位像素內(nèi)的反射光的量來形成圖像。為了通過控制單位像素內(nèi)荷電等離子體的量來產(chǎn)生圖像，可以使用PDP，另，F(xiàn)ED可用于控制在單位像素內(nèi)，由于電子發(fā)射與屏碰撞的光的強度，從而形成圖像。對于一個平的顯示面板，可以用PDP，F(xiàn)ED和DMD面板來代替液晶顯示面板，不需考慮濾色器的圖型，例如三角形或線條型。
從上可見，本發(fā)明的圖像顯示裝置可得出如下某些實際結(jié)果。
形成在平的顯示面板上的圖像的像素可用幅度劃分方法予以劃分，并位移一個大于至少一個像素周期的距離。由此，使像素的數(shù)目增加一定的倍數(shù)，以消除由于其它的顏色像素所引起的不透明區(qū)，從而提高圖像的質(zhì)量。
至少使用一個雙折射板來代替多面光學裝置，例如多平面板，多面棱鏡等引起有效光散射的裝置，對像素進行分劃和位移。這樣做有可能阻止由于光的散射造成的對比度下降，從而提高圖像的質(zhì)量。
由于重疊像素被位移至離開原始像素的其它位置，使像素的數(shù)目增加，使用者可在較近的距離處觀看屏上的圖像。
由于操作獨立于其它光學系統(tǒng)的雙折射板安置在靠近平的顯示面板處，所以安裝該系統(tǒng)和組合安裝均是很靈活的。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，本發(fā)明的圖像顯示裝置的各種修改和變動可以在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下作出。于是，任何對本發(fā)明范圍內(nèi)的修改和變動均落入權(quán)利要求書和他們的等同的替代的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，該裝置有選擇地將入射光投射至一屏上產(chǎn)生一個放大的圖像，圖像顯示裝置包括一光源；圖像形成裝置，利用光源產(chǎn)生的入射光形成該圖像；光學裝置，位于圖像形成裝置和屏之間的光軸上，用于將由圖像形成裝置形成的圖像的像素劃分為重疊像素，并將其位移到獨立于原始像素的其它位置。
2.如權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，還包括一個投射裝置，用于將圖像放大并投射在屏上，用光學裝置劃分和位移圖像的像素。
3.如權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置利用控制單位像素中透射光的量形成圖像。
4.如權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置利用控制單位像素中反射光的量形成圖像。
5.如權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置利用控制單位像素中荷電等離子體的量形成圖像。
6.如權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置利用控制單位像素中由于電子發(fā)射與屏碰撞的光的強度形成圖像。
7.如權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置包括一個偏振器，用于將光的傳播方向變換成相對于地面的水平和垂直分量。
8.如權(quán)利要求7的圖像顯示裝置，其中，偏振器相對于光學裝置的晶體光軸具有以45°傾斜角定位的偏振軸。
9.如權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，其中，任一個由圖像形成裝置產(chǎn)生的光的水平和垂直分量通過光學裝置顯示一個原始圖像，而另一分量由光學裝置折射，顯示一個重疊圖像。
10.如權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，其中，光學裝置是一平板。
11.如權(quán)利要求10的圖像顯示裝置，其中，所述平板是由呈現(xiàn)雙折射的材料制成。
12.如權(quán)利要求10的圖像顯示裝置，其中，至少提供一個平板。
13.如權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，其中，光學裝置位移重疊像素一個3/2Px的距離(Px是像素在平的顯示面板上的水平間距)。
14.一種圖像顯示裝置，該裝置有選擇地將入射光投射到屏上產(chǎn)生一個放大的圖像，該裝置包括一光源；圖像形成裝置，用于利用光源產(chǎn)生的入射光形成該圖像；光學裝置，位于圖像形成裝置和屏之間的光軸上，用于將圖像形成裝置形成的圖像的像素劃分成重疊像素，并使其位移在相同色的相鄰像素間具有其它色的像素的位置。
15.如權(quán)利要求14的圖像顯示裝置，還包括一個投射裝置，用于將圖像放大和投射到屏上，用光學裝置對圖像的像素進行劃分和位移。
16.如權(quán)利要求14的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置利用控制單位像素中透射光的量形成圖像。
17.如權(quán)利要求14的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置利用控制單位像素中反射光的量形成圖像。
18.如權(quán)利要求14的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置利用控制單位像素中荷電等離子體的量形成圖像。
19.如權(quán)利要求14的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置利用控制在單位像素中由于電子發(fā)射，光與屏碰撞的強度形成圖像。
20.如權(quán)利要求14的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置包括一偏振器，用于將光的偏轉(zhuǎn)方向相對于地變換成水平和垂直的分量。
21.如權(quán)利要求20的圖像顯示裝置，其中，偏振器有一個相對于光學裝置的晶體光軸成45°傾角位置的偏振軸。
22.如權(quán)利要求14的圖像顯示裝置，其中，從圖像形成裝置產(chǎn)生的垂直和水平的分量的任一個通過光學裝置顯示一原始圖像，而另一個分量由光學裝置折射顯示一重疊圖像。
23.如權(quán)利要求14的圖像顯示裝置，其中，光學裝置是一個平板。
24.如權(quán)利要求23的圖像顯示裝置，其中，所述平板是由呈現(xiàn)雙折射性能的材料制成。
25.如權(quán)利要求23的圖像顯示裝置，其中，至少提供一個平板。
26.如權(quán)利要求14的圖像顯示裝置，其中，光學裝置位移重疊像素3/2Px的距離(Px是平的顯示面板上像素的水平間距)。
27.一種圖像顯示裝置，該裝置有選擇地將入射光投射到屏上，產(chǎn)生一個放大的圖像，圖像顯示裝置包括一光源；圖像形成裝置，用于利用光源產(chǎn)生的入射光形成由像素構(gòu)成的該圖像；光學裝置，位于圖像形成裝置和屏之間的光軸上，用于將由圖像形成裝置形成的圖像的像素分劃，并位移3/2Px的距離(Px是平顯示面板上像素的水平間距)。
28.如權(quán)利要求27的圖像顯示裝置，其中，從圖像形成裝置產(chǎn)生的光的水平和垂直分量的任一個通過光學裝置顯示原始圖像，而另一分量由光學裝置折射，顯示重疊圖像。
29.如權(quán)利要求27的圖像顯示裝置，其中，光學裝置是一個平板。
30.如權(quán)利要求29的圖像顯示裝置，其中，所述平板是由呈現(xiàn)雙折射性能的材料制成。
31.如權(quán)利要求29的圖像顯示裝置，其中，至少提供一個平板。
32.一種圖像顯示裝置，該裝置有選擇地將入射光投射到屏上，產(chǎn)生一個放大的圖像，圖像顯示裝置包括一個光源；圖像形成裝置，用于利用光源產(chǎn)生的入射光形成由像素構(gòu)成的圖像；偏振器，用于將從圖像形成裝置產(chǎn)生的圖像傳播方向變換成相對于地面的水平和垂直分量；光學裝置，位于偏振裝置和屏之間的光軸上，用于將由圖像形成裝置形成的圖像的像素劃分成重疊像素，并將其位移一個大于像素的周期的距離；圖像放大裝置，用于放大從光學裝置產(chǎn)生的由原始和重疊像素形成的圖像，并把圖像投射到屏幕上。
33.如權(quán)利要求32的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置通過控制單位像素中透射光的量形成圖像。
34.如權(quán)利要求32的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置通過控制單位像素中反射光的量形成圖像。
35.如權(quán)利要求32的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置通過控制單位像素中荷電等離子體的量形成圖像。
36.如權(quán)利要求32的圖像顯示裝置，其中，圖像形成裝置通過控制單位像素中由于電子發(fā)射引起光與屏的碰撞的強度形成圖像。
37.如權(quán)利要求32的圖像顯示裝置，其中，光學裝置位移重疊像素3/2Px距離(Px是平的顯示面板上像素的水平間距離)。
38.如權(quán)利要求32的圖像顯示裝置，其中，光學裝置包括依次序設(shè)置的第一和第二雙折射板，該雙折射板是平板。
39.如權(quán)利要求38的圖像顯示裝置，其中，每個第一和第二雙折射板具有晶體光軸，該光軸相應(yīng)于從偏振裝置產(chǎn)生的光的傳播方向。
40.如權(quán)利要求38的圖像顯示裝置，其中，如果偏振裝置其偏振軸相對于水平方向有45°傾角，則第一雙折射板的晶體光軸定位在水平方向，而第二雙折射板的晶體光軸相對于水平方向具有一定的傾角。
41.如權(quán)利要求38的圖像顯示裝置，其中，如果偏振裝置具有水平方向的偏振軸，則第一雙折射板的晶體光軸相對于水平方向具有一定的傾角，而第二雙折射板的晶體光軸位于水平方向。
42.如權(quán)利要求32的圖像顯示裝置，其中，光學裝置包括依次序設(shè)置的第一，第二和第三雙折射板，這些雙折射板是平板。
43.如權(quán)利要求42的圖像顯示裝置，其中，每一個第一、第二和第三雙折射板有一個相應(yīng)于從偏振裝置產(chǎn)生的光的傳播方向的晶體光軸。
44.如權(quán)利要求42的圖像顯示裝置，還包括一個偏振器，用于變換從圖像形成裝置產(chǎn)生的光，并通過雙折射板有一個相應(yīng)于雙折射板的晶體光軸成適當角度的傳播方向。
45.如權(quán)利要求42的圖像顯示裝置，其中，如果偏振裝置的偏振軸相對于水平方向成45°傾角，則第一和第三雙折射板的晶體光軸定位于水平方向，而第二雙折射板的晶體光軸相對于水平方向具有一定的傾角。
46.如權(quán)利要求42的圖像顯示裝置，還包括一個位于偏振裝置和第一雙折射板之間的光軸上，在偏振裝置的偏振軸定位在水平方向上時，偏振器相對于水平方向具有成45°傾角的偏振軸。
47.如權(quán)利要求46的圖像顯示裝置，其中，偏振器可由λ/4板來代替。
48.如權(quán)利要求46的圖像顯示裝置，其中，偏振器可由λ/2板來代替。
49.如權(quán)利要求46的圖像顯示裝置，其中，第一和第三雙折射板的晶體光軸定位于水平方向，而第二雙折射板的晶體光軸相對于水平方向有一定的傾角。
50.如權(quán)利要求42的圖像顯示裝置，還包括一個位于第二和第三雙折射板之間的光軸上的偏振器，該偏振器在第二和第三雙折射板的晶體光軸定位在水平方向上時相對于水平方向具有45°傾角的偏振軸。
51.如權(quán)利要求50的圖像顯示裝置，其中，偏振器可用λ/4板來替代。
52.如權(quán)利要求50的圖像顯示裝置，其中，偏振器可用λ/2板來替代。
53.如權(quán)利要求50的圖像顯示裝置，其中，第一雙折射板的晶體光軸相對于水平方向以一定的傾角定位，而第二和第三雙折射板的晶體光軸是在水平方向內(nèi)。
54.如權(quán)利要求42的圖像顯示裝置，其中，如果偏振裝置的偏振軸位于水平方向，則第一和第三雙折射板的晶體光軸相對于水平方向成一定的傾角，而第二雙折射板的晶體光軸位于水平方向。
全文摘要
一種圖像顯示裝置,它包括一個光源,一個平的顯示板,用于使光源產(chǎn)生的入射光形成以像素為單元的圖像,至少一個雙折射板,用于將由平的顯示面板形成的圖像的像素劃分成重疊像素,并使其位移至獨立于原始像素的其它位置,雙折射板利用幅度劃分將像素分劃和位移一個距離3/2Px(Px是像素的周期),依次序分別設(shè)置二個和三個雙折射板,以此增加像素的數(shù)目四倍和八倍。
文檔編號H04N9/31GK1180214SQ9711379
公開日1998年4月29日 申請日期1997年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月15日
發(fā)明者樸泰守 申請人:Lg電子株式會社