專利名稱：一種單片式液晶投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高對比度、高光效的單片式液晶投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的單芯片反射式液晶投影系統(tǒng)可歸納如圖1和圖2所示，包括光源 1、偏振分光器(PBS) 2、反射式液晶芯片3和投影透鏡4。光源l可為 各種類型的光源，本身可能含有濾光片(去除紫外紅外光)、聚焦透鏡組或 者光棒等，光源l發(fā)射出非偏振光，進入偏振分光器2后分離出相互垂直的 P偏振光和S偏振光。其中偏振分光器2—般為標(biāo)準(zhǔn)的立方體狀，由兩塊棱 鏡合成，對角面上涂覆偏振分光膜層構(gòu)成偏振分光面。在圖1中，反射式液 晶芯片3位于接收從偏振分光器2出射的S偏振光的位置，該反射式液晶芯 片3將入射的S偏振光調(diào)制成P偏振圖像光出射，然后直接經(jīng)過偏振分光器 2透射出，進入投影透鏡4。在圖2中，反射式液晶芯片3位于接收從偏振 分光器2出射的P偏振光的位置，該反射式液晶芯片3將入射的P偏振光調(diào) 制成S偏振圖像光出射，然后進入偏振分光器2，被該偏振分光器2的偏振 分光面反射出，最后進入投影透鏡4。
顯然，圖1中從偏振分光器2分離出的P偏振光將損失掉，圖2中從偏 振分光器2分離出的S偏振光將損失掉，而且P偏振光或者S偏振光在光路 傳輸過程中由于透過率或反射率的問題，還進一步存在光損失。故現(xiàn)有技術(shù) 中單芯片液晶投影系統(tǒng)的光效較低，同時明顯的缺點是對比度較差。通常使 用一個偏振轉(zhuǎn)換器(PCS)來提高光效，該PCS用于將來自光源的非偏振光 全部轉(zhuǎn)換為P偏振光或者S偏振光。在圖1的光源1和偏振分光器2之間設(shè) 置一個出射S偏振光的PCS，那么進入PBS的光將全部為S偏振光，提供給 液晶芯片3照明，基本上不產(chǎn)生P偏振光的損失。同理，若在圖2的光源1 和偏振分光器2之間設(shè)置一個出射P偏振光的PCS ，那么進入PBS的光將全 部為P偏振光，提供給液晶芯片3照明，基本上不產(chǎn)生S偏振光的損失。
增加使用PCS的單芯片液晶投影系統(tǒng)雖然提高了光效，但圖像顯示對比度仍然沒有得到改善。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的即是為了克服上述缺陷，提供一種高對比度的單片式 液晶投影系統(tǒng)，該液晶投影系統(tǒng)打破了常規(guī)設(shè)計思維，通過將背景技術(shù)中所
處位置的偏振分光器翻轉(zhuǎn)90。，該偏振分光器便可將入射的P偏振光轉(zhuǎn)換為 S偏振光出射，然后用液晶面板接收該S偏振光。通過充分利用P偏振光在 偏振分光器中高透過率、S偏振光高反射率的特點，該液晶投影系統(tǒng)顯著增 加了明場中的成像光量，減少了暗場中的成像光亮，即該液晶投影系統(tǒng)顯著 提高了圖像對比度，且對作為照明光的P偏振光的利用率很高。
本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種單片式液晶投影系統(tǒng)，包括光源、偏振轉(zhuǎn)換器、偏振分光器、單片 液晶面板和投影透鏡構(gòu)成投影光路，其中偏振轉(zhuǎn)換器位于光源和偏振分光器 之間，該偏振轉(zhuǎn)換器將來自于光源的非偏振光全部轉(zhuǎn)換為p偏振光后射向偏
振分光器，其中
(1) 所述偏振分光器內(nèi)的偏振分光面位于將入射的P偏振光轉(zhuǎn)換為S偏 振光出射的位置。
(2) 所述單片液晶面板接收上述S偏振光并調(diào)制成P偏振圖像光出射，
然后經(jīng)過偏振分光器透射出，提供給投影透鏡。
在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進一步的 所述偏振轉(zhuǎn)換器膠合在在偏振分光器的端面上。
所述偏振轉(zhuǎn)換器由兩塊棱鏡合成，該兩塊棱鏡的結(jié)合面上鍍有偏振分光 膜，其中一塊棱鏡的斜面上還鍍有反射膜，該棱鏡的光出射面上還設(shè)置有四 分之一波片。
或者所述偏振轉(zhuǎn)換器由三塊線性排列的棱鏡合成，在棱鏡之間的結(jié)合面
上鍍有偏振分光膜層，中間的棱鏡出射P偏振光，兩側(cè)的棱鏡出射s偏振
光，在該兩側(cè)的棱鏡的光出射面上還設(shè)置有四分之一波片。
或者所述偏振轉(zhuǎn)換器為由若干個棱鏡線性排列結(jié)合在一起所構(gòu)成的PCS 陣列，該每個PCS均出射P偏振光。
所述光源為金屬燈或LED光源或激光光源。 所述液晶面板為LCOS 。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型產(chǎn)生的有益效果為
所述偏振轉(zhuǎn)換器用于將來自光源的非偏振光轉(zhuǎn)化為P偏振光，然后該P 偏振光提供給偏振分光器，通過利用P偏振光純度高、在偏振分光器中高透 過率的特點，本實用新型提供的液晶投影系統(tǒng)可充分利用作為照明光的P偏 振光，提高了光效。
最主要的，通過翻轉(zhuǎn)偏振分光器90。，該偏振分光器內(nèi)的偏振分光面位 于將來自于偏振轉(zhuǎn)換器的P偏振光轉(zhuǎn)換為S偏振光出射的位置。該偏振分光 器可將P偏振光基本上全部轉(zhuǎn)換為S偏振光出射，然后液晶面板接收該S偏 振光調(diào)制成P偏振圖像光出射，再經(jīng)過偏振分光器透射出，最后進入投影透 鏡，該P偏振圖像光在偏振分光器中的透過率很高。本實用新型顯著增加了 明場中的成像光量、減少了暗場中的光量，即本實用新型顯著提高了圖像對 比度。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中單芯片液晶投影系統(tǒng)的一種實施例示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中單芯片液晶投影系統(tǒng)的另一種實施例示意圖。 圖3為圖2所示的單芯片液晶投影系統(tǒng)的部分立體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為偏振轉(zhuǎn)換器的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為偏振轉(zhuǎn)換器的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為偏振轉(zhuǎn)換器的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本實用新型提供的單片式液晶投影系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式的示意圖。
圖8為本實用新型提供的單片式液晶投影系統(tǒng)的另一實施方式的示意圖。
圖9為本實用新型所述的偏振轉(zhuǎn)換器與偏振分光器膠合在一起的結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作詳細(xì)說明。 本實用新型一種單片式液晶投影系統(tǒng)，包括光源、偏振轉(zhuǎn)換器、偏振分 光器、單片液晶面板和投影透鏡構(gòu)成投影光路，其中偏振轉(zhuǎn)換器位于光源和
偏振分光器之間，該偏振轉(zhuǎn)換器將來自于光源的非偏振光全部轉(zhuǎn)換為P偏振 光后射向偏振分光器。
有必要先對上述偏振轉(zhuǎn)換器作詳細(xì)說明該偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器為現(xiàn)有技術(shù)，用 在本實用新型中的目的是為了獲得高光效，該偏振轉(zhuǎn)換器將光源發(fā)出的光全 部轉(zhuǎn)換為P偏振光，該P偏振光可全部被液晶面板接收，最大程度地避免了 光損失。在本實用新型中該偏振轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)實施方式是不受限制的。
優(yōu)選的三種偏振轉(zhuǎn)換器見圖4、圖5、圖6所示，在圖4中，該偏振轉(zhuǎn)
換器5由兩塊棱鏡合成，該兩塊棱鏡的結(jié)合面上鍍有偏振分光膜，其中一塊
棱鏡的斜面上還鍍有反射膜，該棱鏡的光出射面上還設(shè)置有四分之一波片
6。根據(jù)圖中箭頭所示，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易看出，非偏振光射入該偏振轉(zhuǎn) 換器5后全部轉(zhuǎn)換成P偏振光出射(當(dāng)然由于偏振光存在透過率及反射率的 問題，最后出射的P偏振光中可能夾雜極少量的S偏振光)。
在圖5中，該偏振轉(zhuǎn)換器05由三塊線性排列的棱鏡合成，在棱鏡之間的 結(jié)合面上鍍有偏振分光膜層，兩側(cè)的棱鏡的外側(cè)斜面上還鍍有反光膜，中間 的棱鏡出射P偏振光，兩側(cè)的棱鏡出射S偏振光，在該兩側(cè)的棱鏡的光出射 面上還設(shè)置有四分之一波片06，因此從該兩側(cè)的棱鏡出射的S偏振光再變成 P偏振光，即從該偏振轉(zhuǎn)換器05出射的光全部為P偏振光。
在圖6中，該偏振轉(zhuǎn)換器005為由若干個棱鏡線性排列結(jié)合在一起所構(gòu) 成的PCS陣列，該每個PCS均出射P偏振光，圖中006為四分之一波片，根 據(jù)圖中箭頭所示，本領(lǐng)域技術(shù)人員不難看出，從該偏振轉(zhuǎn)換器005最后出射 的均為P偏振光。
下面再描述本實用新型提供的液晶投影系統(tǒng)
請參照圖7， 一種高對比度的單片式液晶投影系統(tǒng)，其包括光源(圖中 未示出)、偏振轉(zhuǎn)換器05、偏振分光器2'、單塊液晶面板3和投影透鏡 (圖中未示出)，其中該偏振轉(zhuǎn)換器05設(shè)置在光源與偏振分光器2 '之間， 該偏振轉(zhuǎn)換器05當(dāng)然可以由偏振轉(zhuǎn)換器5或偏振轉(zhuǎn)換器005或者其他結(jié)構(gòu)的 偏振轉(zhuǎn)換器替代，在本實施例中優(yōu)選偏振轉(zhuǎn)換器05。
相較于圖3 (圖3為背景技術(shù)中圖2所示的液晶投影系統(tǒng)的部分立體結(jié) 構(gòu)示意圖)，本實用新型提供的偏振分光器2 '的結(jié)構(gòu)位置發(fā)生了變化，該 偏振分光器2 '內(nèi)的偏振分光面022位于將來自偏振轉(zhuǎn)換器05的P偏振光轉(zhuǎn) 換為S偏振光出射的位置。這具體通過將圖3中所處位置的偏振分光器2翻
轉(zhuǎn)90°來實現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)圖3中的偏振分光器2翻轉(zhuǎn)90。，即將其偏振分光面 021翻轉(zhuǎn)了90° ，便得到了圖7中的偏振分光器2 '及偏振分光面022 。由 于P偏振光與S偏振光是處于互相垂直狀態(tài)的，若有P偏振光射入圖3中的 偏振分光器2時，該P偏振光便會直接透過偏振分光面021射出，而圖7中 的偏振分光面022與該偏振分光面021相對垂直，故P偏振光經(jīng)偏振分光面 022后轉(zhuǎn)換為S偏振光反射出。
所述單塊液晶面板3接收上述S偏振光并調(diào)制成P偏振圖像光出射，然 后經(jīng)過偏振分光器2'透射出，最后提供給投影透鏡。
其中，偏振轉(zhuǎn)換器05將來自于光源的非偏振光轉(zhuǎn)換為P偏振光，用來照 明上述液晶面板3，由于P偏振光的純度很高，且偏振分光器2'可基本上 將來自偏振轉(zhuǎn)換器05的P偏振光全部轉(zhuǎn)換為S偏振光后提供給液晶面板3 ， 該S偏振光的純度也相應(yīng)的很高，該液晶面板3調(diào)制出P偏振圖像光后經(jīng)偏 振分光器2'透射出，又由于該帶圖像信息的P偏振光在偏振分光器2'中 的透過率很高，故該液晶投影系統(tǒng)進行圖像顯示時，顯著增加了明場中的成 像P光量、減少了暗場中的光量，該液晶投影系統(tǒng)顯著提高了圖像對比度
(該對比度為明場成像光量與暗場成像光量的比值)。詳細(xì)說明當(dāng)液晶面 板3處于點亮狀態(tài)時為明場，這時液晶面板3調(diào)制照明光賦予圖像信息；當(dāng) 液晶面板3處于關(guān)閉狀態(tài)時為暗場，此時液晶面板3相當(dāng)于一個反光鏡，將 來自偏振分光器2'的大量S偏振光和夾雜的極少量P偏振光反射回去，該 大量S偏振光再被偏振分光面022反射回原路，該S偏振光在偏振分光器 2'中的反射率很高、透過率很低，即從該液晶面板3反射出的S偏振光不 會進入投影透鏡，即處于暗場狀態(tài)下，進入投影透鏡中成像的光量很少。
如圖8所示，通過將圖3中的偏振分光器2朝另一個方向翻轉(zhuǎn)90。，便 得到了圖8中的偏振分光器2'及偏振分光面022，該偏振分光面022同樣 位于將來自偏振轉(zhuǎn)換器05的P偏振光轉(zhuǎn)換為S偏振光出射的位置，即該圖8 為本實用新型所述高對比度的單片式液晶投影系統(tǒng)的另外一種實施方式。
另外，本實用新型所述液晶投影系統(tǒng)中的光源可為金屬燈或LED光源或 激光光源，所述的液晶面板為LCOS 。
偏振轉(zhuǎn)換器05設(shè)置在光源與偏振分光器2 '之間的優(yōu)選方式見圖9，該 偏振轉(zhuǎn)換器05膠合在偏振分光器2 '的端面上，與該偏振分光器2'形成一 體，這種裝配方式即可保證結(jié)構(gòu)可靠性，又可縮小液晶投影系統(tǒng)的體積。
權(quán)利要求1、一種單片式液晶投影系統(tǒng)，包括光源、偏振轉(zhuǎn)換器、偏振分光器、單片液晶面板和投影透鏡構(gòu)成投影光路，其中偏振轉(zhuǎn)換器位于光源和偏振分光器之間，該偏振轉(zhuǎn)換器將來自于光源的非偏振光全部轉(zhuǎn)換為P偏振光后射向偏振分光器，其特征在于(1)所述偏振分光器內(nèi)的偏振分光面位于將入射的P偏振光轉(zhuǎn)換為S偏振光出射的位置。(2)所述單片液晶面板接收上述S偏振光并調(diào)制成P偏振圖像光出射，然后經(jīng)過偏振分光器透射出，提供給投影透鏡。
2、如權(quán)利要求1所述的一種液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述偏振轉(zhuǎn) 換器膠合在在偏振分光器的端面上。
3 、如權(quán)利要求1所述的一種液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述偏振轉(zhuǎn) 換器由兩塊棱鏡合成，該兩塊棱鏡的結(jié)合面上鍍有偏振分光膜，其中一塊棱 鏡的斜面上還鍍有反射膜，該棱鏡的光出射面上還設(shè)置有四分之一波片。
4、如權(quán)利要求1所述的一種液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述偏振轉(zhuǎn) 換器由三塊線性排列的棱鏡合成，在棱鏡之間的結(jié)合面上鍍有偏振分光膜 層，中間的棱鏡出射P偏振光，兩側(cè)的棱鏡出射S偏振光，在該兩側(cè)的棱鏡 的光出射面上還設(shè)置有四分之一波片。
5 、如權(quán)利要求1所述的一種液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述偏振轉(zhuǎn) 換器為由若干個棱鏡線性排列結(jié)合在一起所構(gòu)成的PCS陣列，該每個PCS均 出射P偏振光。
6、 如權(quán)利要求l所述的一種液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述光源為金屬燈或LED光源或激光光源。
7、 如權(quán)利要求1所述的一種液晶投影系統(tǒng)，其特征在于所述液晶面板為LCOS 。
專利摘要本實用新型公開了一種單片式液晶投影系統(tǒng)，其包括光源、偏振轉(zhuǎn)換器、偏振分光器、單液晶面板和投影透鏡，其中該偏振轉(zhuǎn)換器設(shè)置在光源和偏振分光器之間，該偏振轉(zhuǎn)換器將來自于光源的非偏振光全部轉(zhuǎn)換為P偏振光后射向偏振分光器，該偏振分光器內(nèi)的偏振分光面位于將入射的P偏振光轉(zhuǎn)換為S偏振光出射的位置，所述單液晶面板接收該S偏振光并調(diào)制成P偏振圖像光出射，然后透過偏振分光器后進入投影透鏡。本實用新型充分利用P偏振光純度高、透過率高的特點，顯著提高了單芯片液晶投影系統(tǒng)的圖像對比度。
文檔編號G02B27/28GK201203713SQ20082009388
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日
發(fā)明者曲魯杰, 王仁貴 申請人:紅蝶科技(深圳)有限公司