專(zhuān)利名稱(chēng)：用棱鏡分合光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅基液晶微顯示系統(tǒng)，確切地說(shuō)，它是一種用棱鏡分合光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)，屬光學(xué)引擎領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在硅基液晶微顯示系統(tǒng)中，光學(xué)元器件的設(shè)計(jì)與選擇是理想成像的重要因素。所謂理想成像，就是所成圖像清晰如物。顯然，要完全達(dá)到這一要求是十分困難的，即點(diǎn)物不能成點(diǎn)像，于是，就產(chǎn)生了“像差”。雖然平板分色鏡在光路中的分色膜層，在照明時(shí)起分光作用，在成像時(shí)起合光作用。但是，平板分色鏡在使用中，由于基片玻璃的存在，當(dāng)光線通過(guò)傾斜安放在平行平面玻璃板時(shí)，會(huì)產(chǎn)生平行的橫向位移，而且，如果發(fā)散光或會(huì)聚光，在小角度范圍內(nèi)的橫向位移呈線性關(guān)系，在大角度范圍內(nèi)的橫向位移與角度呈非性關(guān)系；隨著市場(chǎng)角的增大，屏幕邊緣的相應(yīng)色光的圖像位移更為明顯。此外，當(dāng)成像光路加入45°傾斜安放行平平面玻璃板時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“像散”像差，且平行平板玻璃越厚，像差也越大，校正非常困難?？梢?jiàn)，僅在一個(gè)光通道中使用承載分色膜層的平行平板玻璃，必然會(huì)使該路光學(xué)圖像產(chǎn)生橫向位移以及造成像散，致使成像面上三色圖案離散，無(wú)法準(zhǔn)確到位，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。
在硅基液晶微顯示系統(tǒng)中，從光源，經(jīng)起偏器和聚光器照明組件射出的光，可以是P態(tài)線偏振白光，也可以是S態(tài)線偏振白光，繼而分別經(jīng)選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片，將光束分成紅(R)，綠(G)，藍(lán)(B)三基色，三基色光束分別被三個(gè)反射式硅基液晶(Lcos)進(jìn)行光強(qiáng)度空間調(diào)制，形成三基色圖像信號(hào)，再經(jīng)偏振分合光鏡合成為一束，投射到投影鏡頭上，顯示出彩色圖像。
根據(jù)查新中國(guó)專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)(聯(lián)機(jī)版)，近幾年來(lái)，就硅基液晶微顯示相關(guān)專(zhuān)利文獻(xiàn)，結(jié)果如下1.專(zhuān)利號(hào)為為0.1279602.6的《反射式硅左液晶投影機(jī)光學(xué)機(jī)構(gòu)》，該專(zhuān)利涉及一種反射式硅基液晶投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)由三部分組成復(fù)眼照明部件、分色合色部件和投影鏡頭。復(fù)眼照明部件由燈源、紫外紅外濾波片、復(fù)眼透鏡、偏振轉(zhuǎn)換陣列棱鏡和聚光透鏡組成。分色合色部件由4塊偏振分光棱鏡(每個(gè)偏振分光棱鏡由二個(gè)直角棱鏡組成)、4塊分色玻璃板與三塊硅基液晶芯片組成，該部件結(jié)構(gòu)顯示臃腫、復(fù)雜。該結(jié)構(gòu)使投影鏡頭的后工作距較長(zhǎng)，給投影鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)增加了困難。
2.專(zhuān)利號(hào)為01233935.0和01125321.5的《用反射式液晶板作圖父源的液晶投影機(jī)偏振分合色裝置》，該兩項(xiàng)專(zhuān)利內(nèi)容相同，前者是實(shí)用新型申請(qǐng)，后者為發(fā)明申請(qǐng)。照明部件基本上與第1項(xiàng)相同。分色合色部件由5塊直角棱鏡組成，其間分別蒸鍍二個(gè)偏振分束膜，二個(gè)分色膜，另相嵌一塊半波片，其結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上與第1項(xiàng)無(wú)本質(zhì)區(qū)別。同樣該結(jié)構(gòu)使投影鏡頭的后工作距仍較長(zhǎng)，同樣給投影鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)增加了困難。
3.專(zhuān)利號(hào)為03264485.X、03137757.2和200310103051.9的《反射式液晶顯示光機(jī)》，該三項(xiàng)專(zhuān)利內(nèi)容基本雷同，前者是該專(zhuān)利的這用新型，中者是該專(zhuān)利的發(fā)明，后者是該專(zhuān)利的發(fā)明在要利要求上作了補(bǔ)充修改的再申請(qǐng)請(qǐng)版。它突出的創(chuàng)意在于進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，將照明和分合光部件的一大部分重疊使用，即有一部分另件是共光路的，這樣就有可能精簡(jiǎn)一部分另件，只使用了一塊偏振旋轉(zhuǎn)片，三色光信號(hào)各行其道，互不干擾。但是二色分色(兼合色)板的運(yùn)用卻帶來(lái)了一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)真正起作用的是分色(兼合色)薄膜層，他必需依附于一塊玻璃平板承載才能使用，這塊傾斜45°安置的平板將使該成像光路中的光學(xué)圖像在像面上產(chǎn)生明顯的橫向位移，且位移與傾斜角和平板厚度呈非線性變化，致使三原色圖像的像面上產(chǎn)生宏觀離散；這一光路中安置的玻璃平板又導(dǎo)致其余二原色光路中的光程失去平衡，這給投影鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)消像差中，對(duì)像差平衡帶來(lái)難以解決的困難。即使將平行平板修改成楔形平板，以補(bǔ)償平行平板產(chǎn)生的橫向位移，但也難以補(bǔ)償全部，且楔形平板本身是一色散元件，單獨(dú)使用會(huì)給成像帶來(lái)色差。
4.專(zhuān)利號(hào)為03208860.4的《一種用于液晶投影低度的反射式光學(xué)引擎》，該實(shí)用新型提出了一種液晶投影的反射式光學(xué)引擎。其照明部件采用了光棒加單個(gè)偏振分光板、反射板及單塊半波片還有7塊透鏡。分色合色光學(xué)零部件要求精度光、加工工藝復(fù)雜，并且光學(xué)零件較多。
從這些文獻(xiàn)中可以看出光學(xué)引擎功能基本相似，結(jié)構(gòu)大體相同，且均能在一定程度上實(shí)現(xiàn)紅(R)，綠(G)，藍(lán)(B)三基色光束的分與合，從而在投影鏡頭的顯示屏幕上形成彩色圖像。但是，眾所周知光學(xué)引擎是微顯示技術(shù)中的核心部件，極大地決定著圖像的亮度，清晰度，對(duì)比度，色調(diào)，色飽和度，亮度均勻性，工作可靠性，可維修性，平均故障時(shí)間，使用壽命以及整機(jī)成本等技術(shù)指標(biāo)與要求。顯然，低成本，高質(zhì)量規(guī)?；a(chǎn)光學(xué)引擎，是實(shí)現(xiàn)硅基液晶微顯示技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的重要條件。因此，針對(duì)上述文獻(xiàn)中所涉及到的光學(xué)引擎，仍然存在著彩色圖像分辨率偏低，清晰度較差，對(duì)比度低等缺點(diǎn)。導(dǎo)致這些缺陷存在的原因之一，諸如公開(kāi)號(hào)CN1540392A《一種反射式液晶顯示光機(jī)》的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)的說(shuō)明書(shū)中所述的“分色鏡(12)是一塊鍍有雙色分光膜的平面分色鏡”。值得特別指出的是，該鏡的技術(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)于實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案，明顯存在如下技術(shù)缺陷承載二向色分光膜的基片，即單片45°設(shè)置的平行平面玻璃板的使用，不可避免地產(chǎn)生了該路光學(xué)圖像的橫向移動(dòng)，造成三基色圖像象素的宏觀離散。此外造成了紅(R)，綠(G)，藍(lán)(B)三路成像光路中的光學(xué)介質(zhì)不對(duì)稱(chēng)，致使三路光學(xué)像差校正失去平衡，影響成像質(zhì)量。為此，必須設(shè)法清除這一因素的影響，以獲得滿意的彩色圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述已有技術(shù)的不足而提供的一種用棱鏡分合光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)。確切地說(shuō)，它是一種為實(shí)現(xiàn)紅(R)，綠(G)，藍(lán)(B)三路成像光通道在玻璃媒質(zhì)中的光路完全平衡，同時(shí)很好地解決了三路成像光通道中，由于使用平行平板分束鏡和平行平板補(bǔ)償鏡不可避免地產(chǎn)生的像散，從而確保獲得高清晰彩色圖像的硅基液晶微顯示系統(tǒng)。
本發(fā)明所提供的硅基液晶微顯示系統(tǒng)中，包括光源1、起偏振器2、聚光照明組件3、第一選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片4、偏振分合光棱鏡(PBS)5、補(bǔ)償棱鏡6、二向色分合光膜10、二向色分/合光棱鏡11、寬帶λ/4波片(它包含了綠(G)色寬帶λ/4波片7、紅(R)色寬帶λ/4波片12和藍(lán)(B)色寬帶λ/4波片13)、硅基液晶芯片8、第二選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片14、檢偏振器15、投影鏡頭9。其中，二向色分合光棱鏡11是將膜層鍍?cè)?5°的直角棱鏡斜面上，再膠合一塊同樣形狀的直角棱鏡，構(gòu)成膠合的二向色分合光體棱鏡。以及由上述各部分構(gòu)成的12組共計(jì)24種光學(xué)引擎技術(shù)方案。本發(fā)明所采用的技術(shù)特征是所述的起偏振器2是利用光學(xué)材料的光偏振機(jī)制，可高效地將自然光轉(zhuǎn)換為線偏振光。隨其結(jié)構(gòu)方式或設(shè)置方向的不同，起偏振器可產(chǎn)生P態(tài)偏振光，也可生成S線偏振光，且光振動(dòng)面平行于入射面的為P態(tài)偏振光，光振動(dòng)面垂直于紙面的為S態(tài)偏振光。
所述的聚光照明組件3，由一套光學(xué)元器件構(gòu)成，將光源光場(chǎng)“微分”，生成多波場(chǎng)，經(jīng)“卷積”，均勻疊加在硅基液晶(Lcos)芯片上，且照明要求遠(yuǎn)心，重疊準(zhǔn)確，并按比例大小，且還要顧及光瞳銜接等。
所述的第一和第二選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片4、14可根據(jù)需要設(shè)計(jì)而成，將紅(R)，綠(G)，藍(lán)(B)三基色光中選出一種或兩種色光，并將其振動(dòng)方向繞光軸旋轉(zhuǎn)90度，即某一種或某兩種色光通過(guò)它后，或由P態(tài)偏振光轉(zhuǎn)換為S態(tài)偏振光，或由S態(tài)偏振光轉(zhuǎn)換為P態(tài)偏振光，而其它基色光的偏振方向則維持不變。
所述的偏振分合光棱鏡(PBS)5是本發(fā)明的關(guān)鍵部件，它是運(yùn)用布儒斯特(Brewster)定律，用真空鍍膜的方法，將具有高低不同折射率的介質(zhì)交替蒸鍍?cè)谥苯抢忡R的斜面上，再與另一相同的直角棱鏡膠合而成，當(dāng)光線正入射時(shí)，在膜面上則有45°入射角，滿足設(shè)計(jì)的起偏角。如果入射光束是會(huì)聚或發(fā)散的，此膜層可設(shè)計(jì)成在45°左右一小范圍內(nèi)能起偏。該膜層對(duì)偏振光能夠識(shí)別，而對(duì)光的色彩不敏感，即只“識(shí)偏”，而不“識(shí)色”。
所述的二向色分合光棱鏡11和補(bǔ)償棱鏡6是本發(fā)明的重要部件。其中二向色分合光棱鏡11是將二向色分合光膜層10鍍?cè)?5°的直角棱鏡斜面上，再膠合一個(gè)同樣形狀的直角棱鏡，構(gòu)成膠合的二向色分合光棱鏡。特征之一是所述的二向色分合光膜層蒸鍍?cè)趦芍苯抢忡R斜面之間，經(jīng)膠合成為一個(gè)整體部件，膜層隔絕空氣，不易損壞和腐蝕，且在光機(jī)中裝調(diào)方便。特征之二是所述的二向色分/合光膜為紅(R)、綠(G)兩基色，或紅(R)、藍(lán)(B)兩基色，或藍(lán)(B)、綠(G)兩基色，共3種組合。特征之三是所述的兩直角棱鏡為兩塊同材質(zhì)，同規(guī)格的直角棱鏡，膠合后成平行平面玻璃板，其表面法線平行于光軸，避免產(chǎn)生像散。特征之四是所述的補(bǔ)償棱鏡6，是一塊與二向色分合光棱鏡中的直角棱鏡同材質(zhì)，同規(guī)格，其厚度與二向色分合光棱鏡厚度完全相同的平行平面玻璃板。特征之五是所述的補(bǔ)償棱鏡設(shè)置在偏振分合光棱鏡與寬帶λ/4波片之間，寬帶λ/4波片置于補(bǔ)償棱鏡與硅基液晶芯片之間，構(gòu)成單基色單通道光路。特征之六是所述的二向色分合光棱鏡設(shè)置在偏振分合光棱鏡與二個(gè)寬帶λ/4波片之間，并使二向色分合光棱鏡的膜層呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而兩個(gè)寬帶λ/4波片置于與二向色分合光棱鏡所對(duì)應(yīng)的硅基液晶芯片之間，構(gòu)成二基色雙通道光路。以上所述的I、III象限或II、IV象限是以附圖所示數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)系位置定義的補(bǔ)償棱鏡和二向色分合光棱鏡的位置而設(shè)置的。
所述的硅基液晶芯片8是作為空間光調(diào)制器而被應(yīng)用的，它在空間上排成二維獨(dú)立單元(象素)的陣列，每個(gè)單元都可獨(dú)立接受電學(xué)信號(hào)的控制，并按此信號(hào)改變自身的光學(xué)性質(zhì)，從而對(duì)照明其上的光載波進(jìn)行調(diào)制，輸入的視頻信號(hào)稱(chēng)為“寫(xiě)信號(hào)”，照明整個(gè)期間并被調(diào)制的光波稱(chēng)為“讀出光”；必須強(qiáng)調(diào)的是由于液晶的電學(xué)與光學(xué)特性，使入射光與反射光的偏振態(tài)相互正交。此外，λ/4波片應(yīng)是對(duì)應(yīng)三基色之一的色光寬帶波片，起改善圖像質(zhì)量的作用。檢偏振器15和投影鏡頭9是偏振光成像和液晶顯示的必要器件。
這里結(jié)合圖1a說(shuō)明本發(fā)明的微顯示過(guò)程如下假設(shè)從光源1經(jīng)起偏振器2和聚光照明組件3射出的光為P態(tài)偏振光，繼而經(jīng)第一選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片4，若濾出紅(R)基色光，則旋轉(zhuǎn)90度后成S態(tài)光，S態(tài)紅(R)基色光在偏振分合光棱鏡(PBS)5的分光膜上被順利反射，保持S態(tài)紅(R)光并繼續(xù)通過(guò)補(bǔ)償棱鏡6后，又通過(guò)紅(R)色寬帶λ/4波片12，直達(dá)硅基液晶芯片8，于是反射的S態(tài)紅(R)色光被調(diào)制再轉(zhuǎn)換成P態(tài)紅(R)色光。由此，構(gòu)成一支單通道的紅(R)基色光光路，它可順利透過(guò)偏振分合光棱鏡(PBS)5的分光膜。經(jīng)第一選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片4的其余的綠(G)基色光和藍(lán)(B)基色光，維持原來(lái)的P態(tài)偏振混色光不變，在偏振分合光棱鏡(PBS)5的分光膜上透射構(gòu)成一支雙通道的綠(G)色光與藍(lán)(B)色光混合光路，繼續(xù)經(jīng)過(guò)二向色分合光棱鏡11，并在二向色分合光膜10上保持P態(tài)偏振光，且，該二向色分合光膜10的作用是，反射綠(G)色光，透射藍(lán)(B)色光，再分別經(jīng)過(guò)綠(G)色寬帶λ/4波片7和藍(lán)(B)色寬帶λ/4波片13直達(dá)各自對(duì)應(yīng)相連的硅基液晶(Lcos)芯片8后，反射的綠(G)色光和透射的藍(lán)(B)色光均被調(diào)制并轉(zhuǎn)換成S態(tài)偏振的綠(G)色光和藍(lán)(B)色光。綠(G)、藍(lán)(B)兩基色光同樣可以順利被偏振分合光棱鏡(PBS)5的分光膜反射。由此到達(dá)偏振分合光棱鏡(PBS)5分光膜上的紅(R)，綠(G)，藍(lán)(B)三基色光束所經(jīng)歷的三路光通道上的光路是完全平衡的。從而可以較好的校正成像面上三基色圖像的像差，確保實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的彩色圖像。必須指出的是，此時(shí)到達(dá)偏振分合光棱鏡(PBS)5分光膜上的紅(R)，綠(G)，藍(lán)(B)三基色光束的偏振方向是不同的，即紅(R)色光呈P態(tài)偏振，而綠(G)色光和藍(lán)(B)光呈S態(tài)偏振。借助第二選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片14，再將呈S態(tài)偏振的綠(G)色光和藍(lán)(B)色光轉(zhuǎn)換成P態(tài)偏振。于是紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三基色光束皆呈P態(tài)偏振光，并同時(shí)經(jīng)檢偏振器15，最后同步投射到投影鏡頭9，在屏幕上顯現(xiàn)出高質(zhì)量的彩色圖像來(lái)。


圖1a為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余綠(G)，藍(lán)(B)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。其中，1是光源，2是起偏振器，3是聚光照明組件，4是第一選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片，5是偏振分合光棱鏡(PBS)，6是補(bǔ)償棱鏡，11是二向色分合光棱鏡，8是硅基液晶芯片，9是投影鏡頭，14是第二選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片，15是檢偏振器。且，二向色分合光棱鏡11是將膜層鍍?cè)?5°的直角棱鏡斜面上，再膠合一個(gè)同樣形狀的直角棱鏡，構(gòu)成膠合的二向色分合光棱鏡；而寬帶λ/4波片又包括了綠(G)色寬帶λ/4波片(7)、紅(R)色寬帶λ/4波片(12)和藍(lán)(B)色寬帶λ/4波片(13)。
圖1b為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余綠(G)，藍(lán)(B)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖2a為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選綠(G)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)、藍(lán)(B)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖2b為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選綠(G)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)，藍(lán)(B)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖3a為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)、綠(G)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖3b為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)、綠(G)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖4a為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選綠(G)、紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余藍(lán)(B)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖4b為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選綠(G)、紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余藍(lán)(B)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖5a為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)、紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余綠(G)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖5b為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)、紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余綠(G)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖6a為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)、綠(G)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖6b為本發(fā)明之P態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)、綠(G)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖7a為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余綠(G)，藍(lán)(B)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。
圖7b為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余綠(G)，藍(lán)(B)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖8a為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選綠(G)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)、藍(lán)(B)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖8b為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選綠(G)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)、藍(lán)(B)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖9a為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)、綠(G)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖9b為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)、綠(G)兩色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖10a為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選綠(G)、紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余藍(lán)(B)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖10b為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選綠(G)、紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余藍(lán)(B)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖11a為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)、紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余綠(G)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖11b為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)、紅(R)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余綠(G)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖12a為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)、綠(G)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈I、III象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
圖12b為本發(fā)明之S態(tài)白色偏振光入射，選藍(lán)(B)、綠(G)色濾波并旋轉(zhuǎn)90度，其余紅(R)色保持原態(tài)通過(guò)，二向色分合光膜10呈II、IV象限設(shè)置的光路構(gòu)建硅基液晶微顯示系統(tǒng)原理示意圖。圖中各序號(hào)名稱(chēng)同圖1a。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1a、圖1b至圖12a、圖12b所示，均為本發(fā)明之具體實(shí)施個(gè)例。從圖1a至圖12b可以看出本發(fā)明均由光源1、起偏振器2、聚光照明組件3、第一選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片4、偏振分合光棱鏡(PBS)5、補(bǔ)償棱鏡6、二向色分合光棱鏡11、寬帶λ/4波片(它包含了綠(G)色寬帶λ/4波片7、紅(R)色寬帶λ/4波片12和藍(lán)(B)色寬帶λ/4波片13)、硅基液晶芯片8、投影鏡頭9、第二選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片14、檢偏振器15構(gòu)成。并設(shè)定自圖1a至圖6b為從光源1經(jīng)起偏振器2和聚光照明組件3射出的光為P態(tài)偏振光。設(shè)定自圖7a至圖12b為從光源1經(jīng)起偏振器2和聚光照明組件3射出的光為S態(tài)偏振光。由此，可以構(gòu)建下列12組共計(jì)24種本發(fā)明硅基液晶微顯示系統(tǒng)方案圖1a或圖1b為選P態(tài)偏振光入射，再選紅(R)色并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與紅色寬帶λ/4波片12之間。而紅色寬帶λ/4波片12置入補(bǔ)償棱鏡6與硅基液晶芯片8之間構(gòu)成紅色單通道光路。其余綠色和藍(lán)色經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至二向色分合光棱鏡11，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7和藍(lán)色寬帶λ/4波片13之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而綠色寬帶λ/4波片7及藍(lán)色寬帶λ/4波片13置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成綠、藍(lán)兩色雙通道光路。
圖2a或圖2b為選P態(tài)偏振光入射，再選綠(G)色并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7之間。而綠色寬帶λ/4波片7置入補(bǔ)償棱鏡6與硅基液晶芯片8之間構(gòu)成綠色單通道光路。其余紅色和藍(lán)色經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至二向色分合光棱鏡11，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與紅色寬帶λ/4波片12和藍(lán)色寬帶λ/4波片13之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而紅色寬帶λ/4波片12與藍(lán)色寬帶λ/4波片13置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成紅、藍(lán)兩色雙通道光路。
圖3a或圖3b為選P態(tài)偏振光入射，再選藍(lán)(B)色并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與藍(lán)色寬帶λ/4波片13之間。而藍(lán)色寬帶λ/4波片13置入補(bǔ)償棱鏡板6與硅基液晶芯片8之間構(gòu)成藍(lán)色單通道光路。其余綠色和紅色經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至二向色分合光棱鏡11，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7和紅色寬帶λ/4波片12之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而綠色寬帶λ/4波片7與紅色寬帶λ/4波片12置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成綠、紅兩色雙通道光路。
圖4a或圖4b為選P態(tài)偏振光入射，再選紅(R)、綠(G)并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7與紅色寬帶λ/4波片12之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而綠色寬帶λ/4波片7和紅色寬帶λ/4波片12置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成綠、紅兩色雙通道光路。藍(lán)色光則經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至補(bǔ)償棱鏡6，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與藍(lán)色寬帶λ/4波片13之間，而藍(lán)色寬帶λ/4波片13置入補(bǔ)償棱鏡6與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成藍(lán)色單通道光路。
圖5a或圖5b為選P態(tài)偏振光入射，再選紅(R)、藍(lán)(B)并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與藍(lán)色寬帶λ/4波片13與紅色寬帶λ/4波片12之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而藍(lán)色寬帶λ/4波片13和紅色寬帶λ/4波片12置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成藍(lán)、紅兩色雙通道光路。綠色光則經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至補(bǔ)償棱鏡6，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7之間，而綠色寬帶λ/4波片7置入補(bǔ)償棱鏡6與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成綠色單通道光路。
圖6a或圖6b為選P態(tài)偏振光入射，再選綠(G)、藍(lán)(B)并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7與藍(lán)色寬帶λ/4波片13之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而綠色寬帶λ/4波片7和藍(lán)色寬帶λ/4波片13置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成綠、藍(lán)兩色雙通道光路。紅色光則經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至補(bǔ)償棱鏡6，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與紅色寬帶λ/4波片12之間，而紅色寬帶λ/4波片12置入補(bǔ)償棱鏡6與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成紅色單通道光路。
圖7a或圖7b為選S態(tài)偏振光入射，再選紅(R)色并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與紅色寬帶λ/4波片12之間。而紅色寬帶λ/4波片12置入補(bǔ)償棱鏡6與硅基液晶芯片8之間構(gòu)成紅色單通道光路。綠色和藍(lán)色經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至二向色分合光棱鏡11，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7和藍(lán)色寬帶λ/4波片13之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而綠色寬帶λ/4波片7及藍(lán)色寬帶λ/4波片13置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成綠、藍(lán)兩色雙通道光路。
圖8a或圖8b為選S態(tài)偏振光入射，再選綠(G)色并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分/合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7之間。而綠色寬帶λ/4波片7置入補(bǔ)償棱鏡6與硅基液晶芯片8之間構(gòu)成綠色單通道光路。而紅色和藍(lán)色經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至二向色分合光棱鏡11，將二向色分/合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與紅色寬帶λ/4波片12和藍(lán)色寬帶λ/4波片13之間，并使二向色分/合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而紅色寬帶λ/4波片12及藍(lán)色寬帶λ/4波片13置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成紅、藍(lán)兩色雙通道光路。
圖9a或圖9b為選S態(tài)偏振光入射，再選藍(lán)(B)色并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與藍(lán)色寬帶λ/4波片13之間。而藍(lán)色寬帶λ/4波片13置入補(bǔ)償棱鏡板6與硅基液晶芯片8之間構(gòu)成藍(lán)色單通道光路。而綠色和紅色經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至二向色分合光棱鏡11，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7和紅色寬帶λ/4波片12之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而綠色寬帶λ/4波片7及紅色寬帶λ/4波片12置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成綠、紅兩色雙通道光路。
圖10a或圖10b為選S態(tài)偏振光入射，再選紅(R)、綠(G)并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7與紅色寬帶λ/4波片12之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而綠色寬帶λ/4波片7和紅色寬帶λ/4波片12置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成綠、紅兩色雙通道光路。藍(lán)色光則經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至補(bǔ)償棱鏡6，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與藍(lán)色寬帶λ/4波片13之間，而藍(lán)色寬帶λ/4波片13置入補(bǔ)償棱鏡6與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成藍(lán)色單通道光路。
圖11a或圖11b為選S態(tài)偏振光入射，再選紅(R)、藍(lán)(B)并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5反射，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與藍(lán)色寬帶λ/4波片13與紅色寬帶λ/4波片12之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而藍(lán)色寬帶λ/4波片13和紅色寬帶λ/4波片12置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成藍(lán)、紅兩色雙通道光路。綠色光則經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至補(bǔ)償棱鏡6，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7之間，而綠色寬帶λ/4波片7置入補(bǔ)償棱鏡6與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成綠色單通道光路。
圖12a或圖12b為選S態(tài)偏振光入射，再選綠(G)、藍(lán)(B)并旋轉(zhuǎn)90度，經(jīng)由偏振分光鏡(PBS)5反射，將二向色分合光棱鏡11設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與綠色寬帶λ/4波片7與藍(lán)色寬帶λ/4波片13之間，并使二向色分合光膜10呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，而綠色寬帶λ/4波片7和藍(lán)色寬帶λ/4波片13置入二向色分合光棱鏡11與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成綠、藍(lán)兩色雙通道光路。紅色光則經(jīng)由偏振分合光鏡(PBS)5透射至補(bǔ)償棱鏡6，將補(bǔ)償棱鏡6設(shè)置在偏振分合光鏡(PBS)5與紅色寬帶λ/4波片12之間，而紅色寬帶λ/4波片12置入補(bǔ)償棱鏡6與硅基液晶芯片8之間，構(gòu)成紅色單通道光路。
權(quán)利要求
1.一種用棱鏡分全光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)，包括光源(1)、起偏器(2)、聚光照明組件(3)、第一選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片(4-)、偏振分合光棱鏡PBS(5)、補(bǔ)償棱鏡(6)、二向色分合光膜(10)、二向色分合光棱鏡(11)、寬帶λ/4波片、硅基液晶(Lcos)芯片(8)、第二選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片(14)、檢偏振器(15)和投影鏡頭(9)，其中，二向色分合光棱鏡11是將膜層鍍?cè)?5°的直角棱鏡斜面上，再膠合一個(gè)同樣形狀的直角棱鏡，構(gòu)成膠合的二向色分/合光棱鏡；而寬帶λ/4波片又包括了綠(G)色寬帶λ/4波片(7)、紅(R)色寬帶λ/4波片(12)、藍(lán)(B)色寬帶λ/4波片(13)，其特征是所述的補(bǔ)償棱鏡(6)設(shè)置在偏振分合光棱鏡PBS(5)和寬帶λ/4波片之間，且寬帶λ/4波片置于補(bǔ)償棱鏡(6)與硅基液晶芯片(8)之間，構(gòu)成單基色單通道光路；
2.如權(quán)利要示所述的用棱鏡分全光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)，其特征是所述的二向色分合光棱鏡(11)設(shè)置在偏振分合光鏡PBS(5)與兩個(gè)寬帶λ/4波片之間，并使二向色分合光膜(10)呈I、III象限或II、IV象限設(shè)置，且兩個(gè)寬帶λ/4波片置于與二向色分合光棱鏡(11)所對(duì)應(yīng)的硅基液晶芯片(8)之間，構(gòu)成二基色雙通道光路。
3.如權(quán)利要示所述的用棱鏡分全光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)，其特征是所述的二向色分合光膜(10)蒸鍍蒸鍍?cè)趦芍苯抢忡R斜面之間，經(jīng)膠合成為一個(gè)整體部件。
4.如權(quán)利要示所述的用棱鏡分全光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)，其特征是所述的二向色分合光膜(10)為紅(R)、綠(G)兩基色，或紅(R)、藍(lán)(B)兩基色，或藍(lán)(B)、綠(G)兩基色，共計(jì)3種組合。
5.如權(quán)利要示所述的用棱鏡分全光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)，其特征是在紅色單通道中，當(dāng)所述的補(bǔ)償玻璃板(6)設(shè)置為I、III象限時(shí)，則綠、藍(lán)雙通道中所述的二向色分合光棱鏡(11)設(shè)置為I、III象限；而當(dāng)補(bǔ)償棱鏡(6)設(shè)置為II、IV象限時(shí)，則綠、藍(lán)雙通道中所述的二向色分合光棱鏡(11)設(shè)置為II、IV象限。
6.如權(quán)利要示所述的用棱鏡分全光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)，其特征是在綠色單通道中，當(dāng)所述的補(bǔ)償棱鏡(6)設(shè)置為I、III象限時(shí)，則紅、藍(lán)雙通道中所述的二向色分合光棱鏡(11)設(shè)置為I、III象限；而當(dāng)補(bǔ)償棱鏡(6)設(shè)置為II、IV象限時(shí)，則紅、藍(lán)雙通道中所述的二向色分合光棱鏡(11)設(shè)置為II、IV象限。
7.如權(quán)利要示所述的用棱鏡分全光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)，其特征是在藍(lán)色單通道中，當(dāng)所述的補(bǔ)償棱鏡(6)設(shè)置為I、III象限時(shí)，則紅、綠雙通道中所述的二向色分合光棱鏡(11)設(shè)置為I、III象限；而當(dāng)補(bǔ)償棱鏡(6)設(shè)置為II、IV象限時(shí)，則紅、綠雙通道中所述的二向色分合光棱鏡(11)設(shè)置為II、IV象限。
全文摘要
本發(fā)明為用棱鏡分合光的硅基液晶微顯示系統(tǒng)，包括光源、起偏振器、聚光照明組件、第一、第二選色濾波偏振轉(zhuǎn)換片、偏振分合光鏡、補(bǔ)償棱鏡、二向色分合光棱鏡、寬帶λ/4波片、硅基液晶芯片、檢偏振器和投影鏡頭。其中，寬帶λ/4波片又分為紅、綠、藍(lán)3種波片；而雙通道中的二向色分合光棱鏡是將膜層蒸鍍?cè)?5°的直角棱鏡斜面上，再膠合一個(gè)同樣形狀的直角棱鏡，構(gòu)成膠合的二向色分合光棱鏡，加上單通道中設(shè)置了補(bǔ)償棱鏡，從而可以實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)3路成像光通道在玻璃媒質(zhì)中的光路平衡，及在成像面上產(chǎn)生的橫向像移同步，確保紅、綠、藍(lán)3基色圖像象素準(zhǔn)確重合，獲得高清晰彩色圖像。同時(shí)，由此可構(gòu)成12組共計(jì)24種硅基液晶微顯示系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B27/28GK101046603SQ200710051718
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月22日
發(fā)明者張紅波, 劉明華, 陶海玲, 李永紅 申請(qǐng)人:武漢中原電子集團(tuán)有限公司