專利名稱：平板分合光投影顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平板分合光投影顯示器，特別是涉及一種利用平板式分合光鏡來取代塊狀式分合光棱鏡的顯示裝置。
目前顯示器上的影像，主要是由紅、綠、藍(lán)三原色光線匯集合成的光點(diǎn)像素所組成。而為了提高顯示器的顯影品質(zhì)及效能，一般在利用鏡頭將光線投影到顯示器前，會(huì)將光源發(fā)射出的光束加以處理，以經(jīng)控制達(dá)到最佳的影像畫質(zhì)，投影顯示裝置因常被企業(yè)界人士攜帶作演示文稿用，所以須要求具有輕、薄、短、小等特性，因此針對(duì)此要求詳加研發(fā)改良。


圖1所示的是一種以往的投影顯示裝置1，它具有一可將某特定色光的偏振態(tài)作轉(zhuǎn)換的第一~第四光偏振選擇器(Color Select)111~114、可垂直反射S偏振色光并讓P偏振色光直接穿透的第一~四偏極光分光棱鏡(PBS)12~15、第一~三光閥161~163，及一鏡頭17。為了方便說明，以下就圖1的光學(xué)零件的排列方向來做說明，這些零件大致呈上下二排并置，下排由左而右為第一光偏振選擇器111、第一偏極光分光棱鏡12、第二光偏振選擇器112、第二偏極光分光棱鏡13及第一光閥161，上排由左而右為第三光閥163、第三偏極光分光棱鏡14、第四偏極光分光棱鏡15、第四光偏振選擇器114及鏡頭17，另外第二光閥162是位于第二偏極光分光棱鏡13的下方，第三光偏振選擇器113則是位于第一偏極光分光棱鏡12與第四偏極光分光棱鏡15間。當(dāng)?shù)谝粇三光閥161~163導(dǎo)通時(shí)，可加以調(diào)變并改變其偏振色光的偏振態(tài)而反射送出反方向的不同偏振態(tài)色光，在說明中是設(shè)定這些光閥都為導(dǎo)通的狀態(tài)。
在使用時(shí)，一具有偏振態(tài)(例如P偏振)的白色光10投射到第一光偏振選擇器111時(shí)，該第一、二色光101、102維持原先的P偏振通過，而第三色光103則是被轉(zhuǎn)變成S偏振。當(dāng)?shù)谝粇三色光101~103送抵第一偏極光分光棱鏡12時(shí)，P偏振的第一色光101直接向右穿透第一偏極光分光棱鏡12、第二光偏振選擇器112及第二偏極光分光棱鏡13，進(jìn)入第一光閥161，接著第一色光101被第一光閥161調(diào)變并改變成S偏振地反射向左，再被第二偏極光分光棱鏡13反射向上，通過第三光偏振選擇器113，向上被第四偏極光分光棱鏡15反射向右，通過第四光偏振選擇器114后射入鏡頭17。而P偏振的第二色光102在通過第一光偏振選擇器111后，也是直接向右穿過第一偏極光分光棱鏡12，并在通過第二光偏振選擇器112時(shí)被轉(zhuǎn)變成S偏振，當(dāng)?shù)诌_(dá)第二偏極光分光棱鏡13時(shí)，該第二色光102被反射向下送抵第二光閥162，接著被第二光閥162調(diào)變并改變成P偏振地反射向上，通過第二偏極光分光棱鏡13，在通過該第三光偏振選擇器113時(shí)被改變成S偏振，接著向上被第四偏極光分光棱鏡15反射向右，通過第四光偏振選擇器114后射入鏡頭17。上述S偏振的第三色光103向右遇到第一偏極光分光棱鏡12時(shí)，是被反射向上進(jìn)入第三偏極光分光棱鏡14并被反射向左，抵達(dá)第三光閥163，接著S偏振的第三色光103受第三光閥163調(diào)變后，反射送出反方向的P偏振第三色光103，并依序向右通過第三偏極光分光棱鏡14、第四偏極光分光棱鏡15，且在通過第四光偏振選擇器114時(shí)，被改變成S偏振，而后直接通過鏡頭17。這些色光再經(jīng)鏡頭17投射在預(yù)設(shè)的投影幕上以合成影像。
以往投影顯示裝置1借由上述構(gòu)件達(dá)到將白色光分離出三束色光，并經(jīng)由各光閥調(diào)變后再予以合光的效果。但是以往的投影顯示裝置1是運(yùn)用了四塊立體棱鏡，就是零件中的這些偏極光分光棱鏡12~15，因這些棱鏡是由整塊立體玻璃所制成，在制造時(shí)可能因有內(nèi)應(yīng)力殘留，而在使用時(shí)，因?yàn)楸仨殞⑦@些棱鏡固定，也會(huì)有部份應(yīng)力殘留，這些殘留應(yīng)力皆會(huì)造成雙折射效應(yīng)，而使通過的色光的偏振態(tài)受應(yīng)力作用而不純正，且色光通過棱鏡的路徑愈長(zhǎng)，該色光的偏振態(tài)愈不純正，使偏漏光的情形更嚴(yán)重，進(jìn)而造成所得到的影像品質(zhì)不佳，此外，為了消弭應(yīng)力，通常在構(gòu)造上須較為復(fù)雜、制造困難度高，且價(jià)格成本也相對(duì)較高，這些棱鏡所占的體積大及重量重，所以在構(gòu)造及使用上皆有不盡理想的地方。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、重量輕的平板分合光投影顯示器。
本發(fā)明的一種平板分合光投影顯示器，包含第一、第二光偏振選擇器、一偏極光分光鏡、第一、第二雙色分光鏡、第一~三補(bǔ)償板、第一~三光閥以及一鏡頭，可用來將光源光束分離出可合成該光束的第一~三色光，使該第一~三色光分別受第一~三光閥調(diào)變，且于光閥導(dǎo)通時(shí)改變偏振態(tài)后反射，再經(jīng)由鏡頭輸出投影。第一、第二光偏振選擇器是分別裝設(shè)在所述光源射出第一~三色光的光路上及這些色光投射至鏡頭的光路上，第一光偏振選擇器可改變第一色光的偏振態(tài)，使其與第二、第三色光的偏振態(tài)正交相反，而第二光偏振選擇器則是改變?cè)摰谝簧獾钠駪B(tài)，使第一色光與第二、第三色光的偏振態(tài)平行相同。偏極光分光鏡是設(shè)置在該第一、第二光偏振選擇器間，將通過第一光偏振選擇器的第一色光反射轉(zhuǎn)向，而令第二、三色光直接通過，使該第一色光與第二、三色光分別朝非與該第一、第二光偏振選擇器相鄰的二側(cè)方向投射。第一、第二雙色分光鏡是二傾斜設(shè)置的平板鏡片，分別設(shè)置在偏極光分光鏡輸出第一色光與第二、三色光的方向上，第一雙色分光鏡可容第一色光通過，并將第一色光朝第一光閥投射，而第二雙色分光鏡可將第二色光反射而容第三色光直接通過，并分別將第二色光朝第二光閥投射，第三色光投射到第三光閥。第一~三補(bǔ)償板是分別對(duì)應(yīng)位于第一~三色光進(jìn)出第一~三光閥的光路上，使第一~三色光具有相等的光程，以分別同時(shí)地進(jìn)入鏡頭中。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明圖1是以往的投影顯示裝置的使用示意圖。
圖2是本發(fā)明投影顯示器的第一較佳實(shí)施例的使用示意圖。
圖3是本發(fā)明投影顯示器的第二較佳實(shí)施例的使用示意圖。
為了方便說明，以下的實(shí)施例，相同的組件以相同的標(biāo)號(hào)表示。
如圖2所示，是本發(fā)明投影顯示器2的第一實(shí)施例是包含有第一偏光板(P-state Polarizer)21、第二偏光板(S-state Polarizer)22、第一、第二光偏振選擇器(ColorSelect)231、232、偏極光分光鏡(PBS)24、第一、第二雙色分光鏡(Dichroic mirror)251、252、第一~三光閥(Display Panel)261~263、第一~三補(bǔ)償板271~273，及一鏡頭28。光束20是由第一偏光板21的下方進(jìn)入，并由鏡頭282的左方射出，以投射在預(yù)設(shè)的屏幕上合成影像。使用時(shí)可將一白色光20分離出可合成該白色光20的第一色光(如綠色光)201、第二色光(如藍(lán)色光)202及第三色光(如紅色光)203，使該第一~三色光201~203分別受對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一~三光閥261~263調(diào)變處理。下列都是以第一~三光閥261~263為導(dǎo)通時(shí)作說明，且為說明上的方便，將被S偏振的第一~三色光分別標(biāo)示為201S~203S，另將被P偏振的第一~三色光分別標(biāo)示為201P~203P。
該第一、第二偏光板21、22可分別使不同偏振的色光通過，光為一種電磁波，其含有多個(gè)不同振動(dòng)向量的成份，而偏光板只可讓某一垂直于光行進(jìn)方向的一特定振動(dòng)通過，其它成份則被吸收，所以成為只容某一偏振色光通過的柵板。在本實(shí)施例中第一偏光板21是用以使P偏振的色光通過，而S偏振的色光被吸收，而第二偏光板22是用以使S偏振的色光通過，而P偏振的色光被吸收。
由圖2中來看，該第一偏光板21是正對(duì)位于該第一~三色光201~203的進(jìn)入處，可使P偏振的第一~三色光201P~203P通過。第二偏光板22則位于鏡頭28的右側(cè)，只讓S偏振的第一~三色光201S~203S通過進(jìn)入鏡頭28，用以使通過的S偏振態(tài)的各色光更為純化。
該第一、第二光偏振選擇器231、232可使用ColorLink公司所制造的ColorSelect Filters產(chǎn)品，其作用是可將具有被偏振的預(yù)定色光的偏振態(tài)作轉(zhuǎn)換，例如將原本為S(P)偏振的某一色光轉(zhuǎn)變成P(S)偏振。在本實(shí)施例中第一光偏振選擇器231是位于通過第一偏光板21的色光的光程上，能將第一色光201P由P偏振轉(zhuǎn)變成S偏振，而第二、第三色光202P、203P依舊保持P偏振通過。而第二光偏振選擇器232是位于偏極光分光鏡24與第二偏光板22間，能將由偏極光分光鏡24射出的P偏振的第一色光201P轉(zhuǎn)變成S偏振后，送抵第二偏光板22。
該偏極光分光鏡24為一可垂直反射S偏振色光并讓P偏振色光直接穿透的平板狀玻璃，是在二平板玻璃間鍍?cè)O(shè)有一用以分光的薄膜，該偏極光分光鏡24是傾斜一正45°角地位于第一光偏振選擇器231與第二光偏振選擇器232間，由圖2來看，是位于第一光偏振選擇器231的上方，而位于第二光偏振選擇器232的右方，當(dāng)通過第一光偏振選擇器231的第一~三色光201S~203P由下方進(jìn)入時(shí)，可將S偏振的第一色光201S垂直向右反射，而讓P偏振的第二、第三色光202P、203P直接向上通過。
該第一、第二雙色分光鏡251、252都是一平板式玻璃，每一雙色分光鏡具有由多層不同曲折率的薄膜交疊而成，并借由控制薄膜的材質(zhì)、厚度及層數(shù)的設(shè)計(jì)，可使入射光線在特定的波長(zhǎng)范圍透過或反射，令具有不同波長(zhǎng)的色光分別呈現(xiàn)穿透或反射的狀態(tài)，并可依光的路徑需要而呈一傾斜角度設(shè)置。當(dāng)然，在制造上每一雙色分光鏡亦可為一在一側(cè)上有涂設(shè)一分光層的平板玻璃，或可為一由二平板玻璃中間夾設(shè)一分光薄膜層所膠合而成。在本實(shí)施例中，該第一、第二雙色分光鏡251、252是分別呈一負(fù)45°角地相對(duì)位于該偏極光分光鏡24的右方及上方，使該偏極光分光鏡24輸出的第一色光201S送抵該第一雙色分光鏡251，而第二、第三色光202P、203P送抵第二雙色分光鏡252。第一雙色分光鏡251能容第一色光201向右通過，而將其它色光垂直向下反射，第二雙色分光鏡252則將第二色光202垂直向左反射，而令第三色光203直接向上通過。
該第一~三光閥261~263皆為反射式光閥，可在上述第一~三色光201~203分別投射其上且導(dǎo)通時(shí)，加以調(diào)變并改變偏振色光的偏振態(tài)并反射送出反方向的不同偏振態(tài)色光。在圖2中，第一光閥261是對(duì)應(yīng)位于第一雙色分光鏡251送出該第一色光201的光路上，也就是位于第一雙色分光鏡251的右方，可加以調(diào)變?cè)摰谝簧?01S并反方向反射，朝左送出P偏振的第一色光201P。第二光閥262是對(duì)應(yīng)位于第二雙色分光鏡252反射送出第二色光202的光路上，也就是位于第二雙色分光鏡252的左方，可加以調(diào)變第二色光202P并反方向反射朝右送出S偏振的第二色光202S。第三光閥263則是對(duì)應(yīng)位于第二雙色分光鏡252直接送出第三色光203的光路上，也就是位于第二雙色分光鏡252的上方，可加以調(diào)變第三色光203P并反方向反射，朝下送出S偏振的第三色光203S。
這些補(bǔ)償板271~273是分別位于第一~三光閥261~263輸入色光的一側(cè)上，也就是第一補(bǔ)償板271是位于該第一雙色分光鏡251與第一光閥261間，而第二、第三補(bǔ)償板272、273則分別位于該第二、三光閥262、263對(duì)應(yīng)相鄰于該第二雙色分光鏡252間。可用以補(bǔ)償光程或相位差，使分光后不同行徑方向的第一~三色光201~203具有相同的光程或相位差，以分別同時(shí)地進(jìn)入鏡頭28中。在使用時(shí)，被偏振的第一~三色光201~203是向上投射至第一偏光板21時(shí)，該P(yáng)偏振的第一色光201P可通過第一偏光板21，且在通過第一光偏振選擇器231時(shí)被轉(zhuǎn)變成S偏振，此S偏振的第一色光201S向上投射，在遇到偏極光分光鏡24時(shí)被往右反射，直接通過第一雙色分光鏡251，經(jīng)過第一補(bǔ)償板271，抵達(dá)第一光閥261，受第一光閥261調(diào)變后送出反方向往左的P偏振第一色光201P，并依序通過第一補(bǔ)償板271、第一雙色分光鏡251，及偏極光分光鏡24，于進(jìn)入第二光偏振選擇器232時(shí)，將該P(yáng)偏振的第一色光201P轉(zhuǎn)變成S偏振，再通過第二偏光板22獲得更純化的S偏振第一色光201S，抵達(dá)鏡頭28。
而被偏振的第二色光202向上投射時(shí)，該P(yáng)偏振的第二色光202P可通過第一偏光板21及第一光偏振選擇器231，并向上通過偏極光分光鏡24，在進(jìn)入第二雙色分光鏡252后被反射向左，通過第二補(bǔ)償板272送抵第二光閥262，受第二光閥262調(diào)變后送出反方向往右的S偏振第二色光202S，再通過第二補(bǔ)償板272，并被第二雙色分光鏡252反射向下，再被偏極光分光鏡24反射向左，經(jīng)過第二光偏振選擇器232及第二偏光板22，抵達(dá)鏡頭28。
該被偏振的第三色光203向上投射時(shí)，該P(yáng)偏振的第三色光203P通過第一偏光板21及第一光偏振選擇器231，并向上通過偏極光分光鏡24、第二雙色分光鏡252，以及第三補(bǔ)償板273，抵達(dá)該第三光閥263，受第三光閥263調(diào)變后送出反方向往下的S偏振第三色光203S，再通過第三補(bǔ)償板273、第二雙色分光鏡252，并被偏極光分光鏡24反射向左，經(jīng)過第二光偏振選擇器232及第二偏光板22，抵達(dá)鏡頭28。
在本發(fā)明中，都是使用平板式的偏極光分光鏡24及第一、第二雙色分光鏡251、252，所以不會(huì)有以往立體式棱鏡的雙折射效應(yīng)，平板式棱鏡卻可能存在光程及像差的問題，本發(fā)明就是利用補(bǔ)償板補(bǔ)償彌補(bǔ)前述問題。當(dāng)然，若平板式棱鏡很薄時(shí)，光程及像差很小時(shí)，也可以不需使用補(bǔ)償板。
如圖3所示，是本發(fā)明的投影顯示器的第二實(shí)施例的構(gòu)造大致與第一實(shí)施例同，該平板分合光投影顯示器3同樣包含有第一、第二偏光板31、32、第一、第二光偏振選擇器331、332、偏極光分光棱鏡34、第一、第二雙色分光鏡351、352、第一~三光閥361~363、第一~三補(bǔ)償板371~373，及一鏡頭38。但本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同的地方在于本實(shí)施例的偏極光分光棱鏡34并非平板式鏡片，而是一由二直角棱鏡膠合而成的具有一傾斜分光層的棱鏡，且該第一、第二雙色分光鏡351、352分別呈一正45°角設(shè)置，而該第二補(bǔ)償板372及第二光閥362，則是搭配該第二雙色分光鏡352的折射鍍膜角度地設(shè)置在該第二雙色分光鏡352的右方。本實(shí)施例還包含有第一~三1/4波板391~393，是分別裝設(shè)在該第一~三補(bǔ)償板371~373及第一~三光閥361~363間，可用以增加色光的對(duì)比度。
當(dāng)然，該第二實(shí)施例的該偏極光分光棱鏡34亦可為如第一實(shí)施例般的平板式。而在第一實(shí)施例中，亦可設(shè)有第一~三1/4波板。
本發(fā)明用以分合光的光學(xué)系統(tǒng)零件，如偏極光分光棱鏡及數(shù)雙色分光棱鏡，可為平板式玻璃鏡片或鍍膜鏡片，且在使用上為了搭配這些傾斜設(shè)置的平板，本發(fā)明設(shè)有分別對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償板，以使色光投射的光程及相位差相同，而這些平板除了體積小、重量輕，制造易且價(jià)格成本低廉外，更于使用時(shí)不會(huì)有雙折射效率，可使投射的色光正直且純正，所得的影像品質(zhì)較佳。所以本發(fā)明的構(gòu)造、特征的確能提供一種平板分合光投影顯示器，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、重量輕且折射效果佳等功效。
權(quán)利要求
1.一種平板分合光投影顯示器，其特征在于包含有第一、第二光偏振選擇器、偏極光分光鏡、第一、第二雙色分光鏡、第一~三光閥，及一鏡頭；可用來將一光源光束分離出可合成該光束的第一~三色光，使第一~三色光分別受這些反射式的第一~三光閥調(diào)變反射，再經(jīng)由鏡頭輸出投影；該第一、第二光偏振選擇器，是分別裝設(shè)在所述光源射出第一~三色光的光路上及這些色光投射至鏡頭的光路上，該第一光偏振選擇器可改變第一色光的偏振態(tài)，使其與第二、第三色光的偏振態(tài)正交相反，而該第二光偏振選擇器則是改變?cè)摰谝簧獾钠駪B(tài)，使其與第二、第三色光的偏振態(tài)平行相同；該偏極光分光鏡，是設(shè)置在第一、第二光偏振選擇器間，將通過第一光偏振選擇器的第一色光反射轉(zhuǎn)向，而令第二、三色光直接通過，使第一色光與第二、三色光分別朝非與第一、第二光偏振選擇器相鄰的二側(cè)方向投射；及該第一、第二雙色分光鏡，是二傾斜設(shè)置的平板鏡片，分別設(shè)置在偏極光分光鏡輸出第一色光與第二、三色光的方向上，第一雙色分光鏡可容該第一色光通過，并將第一色光朝第一光閥投射，而第二雙色分光鏡可將第二色光反射而容第三色光直接通過，并分別將第二色光朝第二光閥投射，而第三色光投射到第三光閥。
2.如權(quán)利要求1所述的平板分合光投影顯示器，其特征在于該顯示器更包含一第一~三補(bǔ)償板，是分別對(duì)應(yīng)位于第一~三色光進(jìn)出第一~三光閥的光路上，使第一~三色光具有相等的光程，以分別同時(shí)地進(jìn)入鏡頭中。
3.如權(quán)利要求1所述的平板分合光投影顯示器，其特征在于該投影顯示裝置更包含一位于第一~三色光進(jìn)入第一光偏振選擇器的光路上的第一偏光板，及一位于第二光偏振選擇器射出色光到鏡頭的光路上的第二偏光板，可分別令同偏振的第一~三色光通過。
4.如權(quán)利要求1所述的平板分合光投影顯示器，其特征在于該投影顯示裝置還包含第一~三1/4波板，是分別裝設(shè)在第一~三補(bǔ)償板及第一~三光閥間。
5.如權(quán)利要求1所述的平板分合光投影顯示器，其特征在于該偏極光分光鏡是一傾斜正45°角設(shè)置的平板鏡片。
6.如權(quán)利要求1所述的平板分合光投影顯示器，其特征在于該偏極光分光鏡是由二直角棱鏡膠合而成的具有一傾斜分光層的棱鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種平板分合光投影顯示器，包含第一、第二光偏振選擇器、一偏極光分光鏡、第一、第二雙色分光鏡、第一～三補(bǔ)償板、第一～三光閥，及鏡頭。該偏極光分光鏡或第一、二雙色分光鏡可為一傾斜設(shè)置的平板式鏡片。第一～三補(bǔ)償板是設(shè)在該第一～三色光分別投射至第一～三光閥的光路上，使第一～三色光具有相同的光程，以分別同時(shí)地進(jìn)入鏡頭中。具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、重量輕等功效。
文檔編號(hào)G02B27/18GK1393720SQ0112197
公開日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2001年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月22日
發(fā)明者莊福明 申請(qǐng)人:大億科技股份有限公司