專利名稱：液晶顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示設(shè)備，較具體地，涉及一種利用象全息光學(xué)元件這樣的光學(xué)器件的彩色液晶顯示設(shè)備。
已知有一種液晶顯示(LCD)設(shè)備，它將從一個(gè)背部光源發(fā)出的光照射到一個(gè)液晶(LC)器件上，由此顯示出彩色圖象。這種LCD設(shè)備利用了對(duì)應(yīng)于LC器件各個(gè)象素的紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)色濾光片。當(dāng)來自背部的光源的光穿越了各個(gè)彩色濾光片之后變成了有顏色的光，這種LCD設(shè)備就是利用這一點(diǎn)來顯示彩色圖象的。
然而，當(dāng)來自背部光源的光穿越這種LCD設(shè)備的彩色濾光片時(shí)，彩色濾光片要吸收補(bǔ)色成分的光。因此這種LCD設(shè)備在利用背部光源的光的效率方面是差的，并且有顏色顯示暗淡的缺點(diǎn)。
考慮到上述情況，近來又開發(fā)了一種LCD設(shè)備，它通過利用全息光學(xué)元件而改善了光的利用效率。這種LCD設(shè)備在光源和LC器件之間設(shè)置有一個(gè)全息光學(xué)元件。這種全息光學(xué)元件把來自背部光源的平行光分離成具有R、G、B波長的光成分。分離的光被分別會(huì)聚到LC器件的相應(yīng)顏色的象素上。于是，各個(gè)波長的光可以無浪費(fèi)地進(jìn)入LC器件的各個(gè)相應(yīng)象素。
這種LCD設(shè)備的全息光學(xué)元件的多個(gè)衍射光柵中的每個(gè)光柵都將衍射以某個(gè)入射角度(入射角)入射的平行光中的每種波長的光。由于對(duì)于光的不同的波長，衍射角也將不同，所以各個(gè)波長的光能夠進(jìn)入LC器件的各相應(yīng)象素。
這種全息光學(xué)元件對(duì)各個(gè)波長的光的衍射角和衍射效率由光對(duì)全息光學(xué)元件的入射角確定。因此，入射到LC器件各個(gè)象素上的光強(qiáng)度不是固定的，而是隨波長的不同而不同。通常使用的全息光學(xué)元件在R、G、B波長成分中對(duì)G波長成分有最高的衍射效率。因此，要獲得R、G、B三色平衡的優(yōu)良彩色特性是困難的。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供這樣一種LCD設(shè)備，它能夠得到R、G、B三色平衡的優(yōu)良彩色特性。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一種LCD設(shè)備包括一個(gè)光源(1，2)，用來提供一個(gè)基本平行的光束；一個(gè)LC器件(7)，它含有許多象素；一個(gè)第一全息光學(xué)元件(5，15)，用來把來自光源(1，2)以基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的光束，并分別以各自不同的方向出射這些分離的光束；以及一個(gè)第二全息光學(xué)元件(6，16)，用來把自第一全息光學(xué)元件(5，15)出射的多個(gè)不同波長段的光束按照不同的波段引導(dǎo)到LC器件(7)的各預(yù)定象素上。
由第一全息光學(xué)元件分離的多個(gè)不同波長段的光束以不同的入射角射向第二全息學(xué)光元件。因此，第二全息光學(xué)元件能夠使入射到LC器件各個(gè)象素上的各種光成分的強(qiáng)度對(duì)各個(gè)波長段基本相同。
于是，這種LCD設(shè)備能夠得到R、G、B三色平衡的極佳的顏色特性。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的一種LCD設(shè)備包括一個(gè)光源(1，2)，用來提供一種基本平行的光束；一個(gè)LC器件(7)，它有許多象素；一個(gè)棱鏡(20，25)，用來把來自光源(1，2)的基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的光束，并分別以各自不同的方向出射這些分離的光束；以及一個(gè)全息光學(xué)元件(21，26)，用來把自棱鏡(20，25)出射的多個(gè)不同波長段的光束按照不同的波長段引導(dǎo)到LC器件(7)的各個(gè)預(yù)定象素上。
由棱鏡分離的多個(gè)不同波長段的光束以不同的入射角射向全息光學(xué)元件。因此，全息光學(xué)元件能夠使入射到LC器件的各個(gè)象素上的各相應(yīng)波長段的光成分的強(qiáng)度基本相同。
于是，這種LCD設(shè)備能夠得到R、G、B三色平衡的極佳的彩色特性。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面的一種LCD設(shè)備包括一個(gè)光源(1，2)，用來提供一個(gè)基本平行的光束；一個(gè)LC器件(7)，它有許多象素；一個(gè)全息光學(xué)元件(51)，用來把來自光源(1，2)的基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的光束，并分別以不同的方向出射這些分離的光束；以及一個(gè)透鏡(50)，用來把自全息光學(xué)元件(51)出射的多個(gè)不同波長段的光束按照不同的波長段引導(dǎo)到LC器件(7)的各個(gè)預(yù)定象素上。
由全息光學(xué)元件分離的多個(gè)不同波長段的光束以各種不同的入射角進(jìn)入透鏡。因此，該透鏡能夠使入射到LC器件各個(gè)象素上的各相應(yīng)波長段的光成分的強(qiáng)度基本相同。
于是，這種LCD器件能夠得至R、G、B三色平衡的極佳的顏色特性。
換言之，根據(jù)本發(fā)明的LCD設(shè)備包括一個(gè)光源(1，2)，用來提供一個(gè)基本平行的光束；一個(gè)LC器件(7)，它有許多象素；第一光學(xué)裝置(5，15；20，25；51)，用來把來自光源(1，2)的基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的光束，并分別以不同的方向出射這些分離的光束；以及第二光學(xué)裝置(6，16；21，26，50)，用來把自第一光學(xué)裝置(5，15；20，25；51)出射的多個(gè)不同波長段的光束按照不同的波長段引導(dǎo)到LC器件(7)的各個(gè)預(yù)定象素上。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的一個(gè)LC投影器的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖2是示出圖1的LC投影器中的綠(G)光波長成分的光路的圖；圖3是示出圖1的LC投影器中的紅(R)光波長成分的光路的圖；圖4是示出圖1的LC投影器中的藍(lán)(B)光波長成分光路的圖；圖5是畫出圖1的LC投影器的第二全息光學(xué)元件的衍射效率的圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的LC投影器的第一種改型的圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的LC投影器的第二種改型的圖；圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的LC投影器的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的LC投影器的第一種改型的圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的LC投影器的第二種改型的圖；圖11是說明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的LC投影器的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖12是示出圖11的LC投影器中的綠(G)光波長成分的光路的圖；圖13是示出圖11的LC投影器中的紅(R)光波長成分的光路的圖；圖14是示出圖11的LC投影器中的藍(lán)(B)光波長成分的光路的圖；圖15是說明根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的LC投影器的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖16是說明根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的LC投影器的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖17是示出從圖16的燈到LC器件的各象素的光路的圖；圖18是示出與各個(gè)單元象素相相應(yīng)的各個(gè)微透鏡的形狀的圖19是示出與各個(gè)單元象素相對(duì)應(yīng)的各個(gè)微透鏡的另外的形狀的圖。
第一實(shí)施例圖1說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的LCD投影器的結(jié)構(gòu)。
在該LC投影器中，一個(gè)發(fā)出白光的燈1位在一個(gè)拋和面反射鏡2的焦點(diǎn)處。反射鏡2把來自燈1的光反射成平行于一個(gè)光軸3的平行光。在反射鏡2的反射光一側(cè)垂直于光軸3設(shè)置有一個(gè)能透射規(guī)定的偏振光成分的偏振片4。(這個(gè)偏振片4以下將稱為“入射方偏振片?！?入射方偏振片4的出射光一側(cè)布置有一個(gè)相對(duì)于光軸3按預(yù)定角度傾斜的第一全息光學(xué)元件5。于是，一個(gè)通過了入射方偏振片4的具有規(guī)定偏振光成分的平行光以預(yù)定的入射角射入第一全息光學(xué)元件5。在第一全息光學(xué)元件5的出射光一側(cè)，設(shè)置有一個(gè)平行于第一全息光學(xué)元件5的第二全息光學(xué)元件6。在第二全息光學(xué)元件6的出射光一側(cè)，設(shè)置有一個(gè)平行于第二全息光學(xué)元件6的LC器件7。在LC器件7的出射光一側(cè)，設(shè)置有一個(gè)平行于LC器件7并且能通過規(guī)定偏振光成分的偏振片8(以下稱為“出射方偏振片”)。位在出射方偏振片8的出射光一側(cè)的是一個(gè)投影透鏡9，它用來把通過了出射方偏振片8的光投影成一個(gè)圖象。
LC器件7含有密封在一對(duì)透明基底之間的液晶，在透明基底上形成了點(diǎn)陣形式的電極，從而許多個(gè)象素也以點(diǎn)陣形式排列。在光入射的那個(gè)基底上在各個(gè)象素之間設(shè)置有一個(gè)黑色陣列BM，用來防止漏光。LC器件7有許多單元象素，每個(gè)單元象素由一組三色(R、G、B)象素組成。每個(gè)象素的一條邊長為54μm，象素之間的間距為88μm。該LC器件7還配置有R、G、B彩色濾光器。不過該LC器件也可以沒有彩色濾光器。
入射方偏振片4讓含在發(fā)射自燈1并經(jīng)過反射鏡2反射的平行光之中的某種規(guī)定的偏振光成分(例如，或者是線偏振S光成分，或者是線偏振P光成分)通過。出射方偏振片8讓自LC器件7射出的光中的某種規(guī)定的偏振光成分通過。
第一全息光學(xué)元件5用其上的各個(gè)衍射光柵衍射各種波長的光。被第一全息光學(xué)元件5衍射的光的衍射角隨波長的不同而不同。第一全息光學(xué)元件5的各個(gè)衍射光柵具有均勻的光柵柵距d(＝2.182mm)。
第一全息光學(xué)元件5相對(duì)于燈1的光軸3的傾斜角為23°，其目的是使R、G、B三個(gè)波長成分的光(以下稱作“R波長成分光”、“G波長成分光”和“B波長成分光”)分別以不同的規(guī)定入射角入射到第二全息光學(xué)元件6上。結(jié)果，對(duì)于第一全息光學(xué)元件5光的入射角變?yōu)?3°。第一全息光學(xué)元件5對(duì)入射角為23°的入射光衍射，得到具有各種隨波長的不同而不同的角度的出射光。從第一全息光學(xué)元件5出射的R波長成分光(λ＝640nm)的角度為43°。從第一全息光學(xué)元件5出射的G波長成分光(λ＝550nm)的角度為40°。從第一全息光學(xué)元件5出射的B波長成分光(λ＝460nm)的角度為37°。
第二全息光學(xué)元件6對(duì)各種波長的光衍射。被第二全息光學(xué)元件6所衍射的光的衍射角隨波長的不同而不同。第二全息光學(xué)元件6使以相應(yīng)于各個(gè)波長成分的規(guī)定入射角從第一全息光學(xué)元件5射來的入射光進(jìn)入到LC器件7中對(duì)應(yīng)于各個(gè)顏色的各相應(yīng)象素上。如圖2至4所示，第二全息光學(xué)元件6含有許多以與LC器件7的各單元象素(每個(gè)單元象素由一組三種顏色(R、G、B)的象素所組成)相對(duì)應(yīng)的方式排列的單元全息光學(xué)元素。這些單元全息光學(xué)元素在圖2至4中的H A點(diǎn)處對(duì)R波長有最大的衍射效率，在圖2至4中的HB點(diǎn)處對(duì)G波長有最大的衍射效率，在圖2至4中的HC點(diǎn)處對(duì)B波長有最大的衍射效率。因此，HA點(diǎn)外的衍射光柵柵距dA設(shè)定為1.006nm，HB點(diǎn)外的衍射光柵柵距dB設(shè)定為0.848nm，HC點(diǎn)處的衍射光柵柵距dC設(shè)定為0.733nm。如圖5所示，第二全息光學(xué)元件6的特性是，當(dāng)各個(gè)波長成分的光以入射角40°入射時(shí)G波長成分光的衍射效率是高的，當(dāng)各個(gè)波長成分的光以入射角43°入射時(shí)R波長成分光的衍射效率是高的，當(dāng)各個(gè)波長成分的光以入射角37°入射時(shí)B波長成分光的衍射效率是高的。
第二全息光學(xué)元件6與第一全息光學(xué)元件5的間隔約為10μm。第二全息光學(xué)元件6與LC器件7的光入射表面的間距的為1100μm。
現(xiàn)在將說明這種LC投影器的工作過程。
在這種LC投影器中，如圖1所示，來自燈1的光被反射鏡2反射，變成平行于光軸3的平行光。該平行光垂直地入射到入射方偏振片4上，該偏振片4有選擇地讓規(guī)定偏振光成分的光通過。由入射方偏振片4選出的規(guī)定偏振光成分的光以入射角23°射入第一全息光學(xué)元件5。如圖2至4所示，入射到第一全息光學(xué)元件5上的R、G、B波長成分的光被第一全息光學(xué)元件5以不同的衍射角衍射，分別以不同的出射角從中射出。對(duì)于各個(gè)波長成分的光來說，它們離開第一全息光學(xué)元件5后分別以最優(yōu)的入射角射入第二全息光學(xué)元件6。入射到第二全息光學(xué)元件6的各個(gè)波長成分的光被會(huì)聚到LC器件7中對(duì)應(yīng)于各個(gè)顏色的相應(yīng)象素上。
下面將分別對(duì)R、G、B波長成分具體討論上述情況。
如圖2所示，以入射角23°射入到第一全息光學(xué)元件5上的G波長成分光受到衍射，并以出射角40°自第一全息光學(xué)元件5射出。離開第一全息光學(xué)元件5的光以入射角40°射入第二全息光學(xué)元件6。入射到第二全息光學(xué)元件6的HB點(diǎn)的光基本上垂直地離開第二全息光學(xué)元件6，并射向LC器件7的關(guān)于G的相應(yīng)象素上。入射到第二全息光學(xué)元件6的HA點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開第二全息光學(xué)元件6，并射向LC器件7的關(guān)于G的相應(yīng)象素上。入射到第二全息光學(xué)元件6的HC點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開第二全息光學(xué)元件6，并射向LC器件7的關(guān)于G的相應(yīng)象素上。
如圖3所示，以入射角23°射入到第一全息光學(xué)元件5上的R波長成分光受到衍射，并以出射角43°從第一全息光學(xué)元件5射出。離開第一全息光學(xué)元件5的光以入射角43°射入第二全息光學(xué)元件6。入射到第二全息光學(xué)元件6的HA點(diǎn)的光基本上垂直地離開第二全息光學(xué)元件6，并射向LC器件7的關(guān)于R的相應(yīng)象素上。入射到第二全息光學(xué)元件6的HB點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開第二全息光學(xué)元件6，并射向LC器件7的關(guān)于R的相應(yīng)象素上。入射到第二全息光學(xué)元件6的HC點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開第二全息光學(xué)元件6，并射向LC器件7的關(guān)于R的相應(yīng)象素上。
如圖4所示，以入射角23°射入到第一全息光學(xué)元件5上的B波長成分光受到衍射，并以出射角37°自第一全息光學(xué)元件5射出。離開第一全息光學(xué)元件5的光以入射角37°射入第二全息光學(xué)元件6，入射到第二全息光學(xué)元件6的HC點(diǎn)的光基本垂直地離開第二全息光學(xué)元件6，并射向LC器件7的關(guān)于B的相應(yīng)象素上。入射到第二全息光學(xué)元件6的HB點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開第二全息光學(xué)元件6，并射向LC器件7的關(guān)于B的相應(yīng)象素上。入射到第二全息光學(xué)元件6的HA點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開第二全息光學(xué)元件6，并射向LC器件7的關(guān)于B的相應(yīng)象素上。
如上所述，根據(jù)這種LC投影器，自燈1射出的并被反射鏡2反射的平行光被第一全息光學(xué)元件5按不同的波長以不同的衍射角衍射。也就是說，從第一全息光學(xué)元件5出射的各個(gè)波長成分的光分別以它們最優(yōu)的入射角射入第二全息光學(xué)元件6。因此有可能改善第二全息光學(xué)元件6對(duì)各個(gè)波長成分的光的衍射效率。也就是說，第二全息光學(xué)元件6能夠有效地把各個(gè)波長成分的光會(huì)聚到LC器件的對(duì)應(yīng)顏色的相應(yīng)象素上。通過了LC器件7和出射方偏振片8的各個(gè)波長成分的光被投影透鏡9投影成一個(gè)圖象。其結(jié)果是能夠獲得一個(gè)鮮艷明亮的投影圖象。
在上述的說明中，僅僅討論了R波長成分(λ＝640nm)、G波長成分(λ＝550nm)和B波長成分(λ＝460nm)的光路。不過自燈1發(fā)射的光的波長并不限于這三種。
例如，位在R和G波長成分之間的一個(gè)波長成分的光以出射角40°至43°自第一全息光學(xué)元件5射出。第一全息光學(xué)元件5的出射光被第二全息光學(xué)元件6衍射。第二全息光學(xué)元件6的出射光按照其波長的不同而射向LC器件7的一個(gè)R象素、黑色陣列BM、和LC器件7的一個(gè)G象素。換言之，R波長成分附近的一個(gè)給定波長段的光射入LC器件7的一個(gè)R象素，G波長成分附近的一個(gè)給定波長段的光射入LC器件7的一個(gè)G象素。
不屬于上兩個(gè)波長段中任一個(gè)波長段的黃光被黑色陣列BM吸收。因此，盡管LC器件7不帶有彩色濾光片，離開LC器件7的光的顏色也不會(huì)變得不鮮艷。
雖然上述的LC投影器含有兩個(gè)互相并列的帶全息光學(xué)元件5和第二全息光學(xué)元件6，但光路布局并不局限于這種特定的形式，而是可以采用如圖6或圖7所示的形式。
在圖6所示的第一種改型中，在入射方偏振片4的出射光一側(cè)布置了一個(gè)玻璃材料或類似材料的透明板10，它相對(duì)于光軸3以預(yù)定的角度(23°)傾斜。第一全息光學(xué)元件5設(shè)置在該透明板10的光入射表面上，第二全息光學(xué)元件6設(shè)置在該透明板10的光出射表面上。
在圖7所示的第二種改型中，在入射方偏振片4的出射光的一側(cè)布置了一個(gè)玻璃材料或類似材料的透明板10，它相對(duì)于光軸3以預(yù)定的角度(23°)傾斜。第一全息光學(xué)元件5設(shè)置在該透明板10的光出射表面上，第二全息光學(xué)元件6設(shè)置在第一全息光學(xué)元件5的光出射表面上。
根據(jù)第一種和第二種改型的LC投影器具有與第一實(shí)施例的LC投影器相當(dāng)一致的功能和優(yōu)點(diǎn)。
第二實(shí)施例圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的LCD投影器的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。為了避免多余的說明，本實(shí)施例中與第一實(shí)施例的相應(yīng)元部件相同的那些元部件用相似或相同的代號(hào)表示。
入射方偏振片4設(shè)置于反射鏡2的反射光一側(cè)，垂直于光軸3，其中的反射鏡2把來自燈1的光反射成平行于光軸3的平行光。在入射方偏振片4的出射光一側(cè)布置了一個(gè)垂直于光軸3的第一全息光學(xué)元件15，作為一個(gè)偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件。于是，通過了入射方偏振片4的具有規(guī)定偏振光成分的平行光垂直地射入第一全息光學(xué)元件15。在第一全息光學(xué)元件15的出射光一側(cè)設(shè)置有一個(gè)平行于第一全息光學(xué)元件15的第二全息光學(xué)元件16。在第二全息光學(xué)元件16的出射光一側(cè)依次地設(shè)置了垂直于光軸3的LC器件7、出射方偏振片8和投影透鏡9。
第一全息光學(xué)元件15以其上的各個(gè)衍射光柵去衍射各種波長的光。被第一全息光學(xué)元件15衍射的光的衍射角隨波長的不同而不同。第一全息光學(xué)元件15的各個(gè)衍射光柵具有均勻一致的柵距d(＝0.856nm)。第一全息光學(xué)元件15使R、G、B三個(gè)波長成分的光以不同的角度出射。R、G、B波長成分的光分別以它們的規(guī)定的入射角射入第二全息光學(xué)元件16。具有地說，R波長成分光(λ＝640nm)以48.4°的角度從第一全息光學(xué)元件15射出。G波長成分光(λ＝550nm)以40°的角度從第一全息光學(xué)元件15射出。B波長成分光(λ＝460nm)以32.5°的角度從第一全息光學(xué)元件15射出。
第二全息光學(xué)元件16衍射所有波長的光。被第二衍射元件16衍射的光的衍射角隨波長的不同而不同。第二衍射光學(xué)元件16使以各自的規(guī)定入射角入射的光分別進(jìn)入到LC器件7的各個(gè)相應(yīng)顏色的象素上。第二全息光學(xué)元件16含有許多單元全息光學(xué)元素，它們的排列與LC器件7的各個(gè)單元象素相對(duì)應(yīng)，其中每個(gè)單元象素均由一組三色(R、G、B)的象素所組成。這些單元全息光學(xué)元素具有許多以與第一實(shí)施例中的單元全息光學(xué)元素相同的方式形成的衍射光柵。在第二全息光學(xué)元件16中，HA點(diǎn)處的衍射光柵柵距dA設(shè)定為3.141nm，HB點(diǎn)處的衍射光柵柵距dB，設(shè)定為2.182nm，HC點(diǎn)處的衍射光柵柵距dC設(shè)定為1.624nm。
從上面的討論可以清楚地看出，根據(jù)這種LC投影器，自燈1射出并被反射鏡2反射的平行光被第一全息光學(xué)元件15按照不同的波長以不同的衍射角衍射。也就是說，第一全息光學(xué)元件15的各種不同波長成分的出射光以各自的最優(yōu)入射角射入第二全息光學(xué)元件16。因此有可能改善第二全息光學(xué)元件16對(duì)各個(gè)波長成分的光的衍射效率。也就是說，第二全息光學(xué)元件16能夠有效地把各個(gè)波長成分的光聚集到LC器件7的各種對(duì)應(yīng)顏色的相應(yīng)象素上。其結(jié)果是能夠獲得鮮艷明亮的投影圖象。
由于光是垂直地入射到第一全息光學(xué)元件15上的，所以如果入射光是一種S偏振光成分，則第一全息光學(xué)元件15上的反射可以被最小化。由于是一種規(guī)定的偏振光成分的光垂直地射入到第一全息光學(xué)元件15上，所以在第一全息光學(xué)元件15的背面反射所產(chǎn)生的橢圓偏振光比較少。于是有可能有效地并且較少浪費(fèi)地利用入射到第一全息光學(xué)元件15上的光。
再有，因?yàn)闊?、反射鏡2、和入射方偏振片4以一直線的方式排列，所以這種LC投影器可以做得比第一實(shí)施例中的LC投影器更為緊湊。
雖然上述的LC投影器具有兩個(gè)并列的第一和第二全息光學(xué)元件15和16，但布局方式并不局限于這種特定的形式，而是也可以做成為如圖9或圖10所示那樣的形式。
在圖9所示的第一種改型中，在入射方偏振片4的出射光一側(cè)，布置了一垂直于光軸3的玻璃的或類似材料的透明板10。第一全息光學(xué)元件15設(shè)置在該透明板10的光入射表面上，第二全息光學(xué)元件16設(shè)置在第一全息光學(xué)元件15的光出射表面上。
在圖10所示的第二種改型中，在入射方偏振片4的出射光一側(cè)布置了垂直于光軸3的透明板10。第一全息光學(xué)元件15設(shè)置在該透明板10的光出射表面上，第二全息光學(xué)元件16設(shè)置在第一全息光學(xué)元件15的光出射表面上。
根據(jù)第一種改型的第二種改型的LC投影器具有與第二實(shí)施例的LC投影器相當(dāng)一致的功能和優(yōu)點(diǎn)。
與第一實(shí)施例的LC投影器中的入射光相比，在根據(jù)第二實(shí)施例的LC投影器中射向LC器件7的光是傾斜的。因此投影透鏡9最好布置得相對(duì)于LC器件7的位置有一定的移動(dòng)。
第三實(shí)施例圖11是說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的一種LCD投影器的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。為了避免多余的說明，本實(shí)施例中與第一實(shí)施例的相應(yīng)元部件相同的那些元部件用相同或相似的代號(hào)表示。
在反射鏡2的反射光的一側(cè)設(shè)置了一個(gè)垂直于光軸3的入射方偏振片4，其中反射鏡2把來自燈1的光反射成平行于光軸3的平行光。在入射方偏振片4的出射光一側(cè)設(shè)置了一個(gè)光學(xué)元件棱鏡20。棱鏡20有一個(gè)傾斜于光軸3的光入射表面和一個(gè)垂直于光軸3的光出射表面。在棱鏡20的出射光一側(cè)布置了一個(gè)垂直于光軸3的全息光學(xué)元件21。在全息光學(xué)元件21的出射光一側(cè)依次地布置了垂直于光軸3的LC器件7、出射方偏振片8和投影透鏡9。
棱鏡20使通過了入射方偏振片4的具有規(guī)定偏振光成分的平行光按其不同的波長以不同的角度發(fā)生折射，并讓這些折射的光離開。棱鏡20的光入射表面相對(duì)于光出射表面的傾斜角約為38.2°，如圖12至14所示。所以，光對(duì)棱鏡20的入射角約為38.2°棱鏡20的折射率為1.962。R波長成分光(λ＝640nm)約以41.7°的角度從棱鏡20射出。G波長成分光(λ＝550nm)約以40°的角度從棱鏡20射出。B波長成分光(λ＝460nm)約以39°的角度從棱鏡20射出。
全息光學(xué)元件21對(duì)所有波長的光衍射。被全息光學(xué)元件21衍射的光的衍射角隨波長的不同而不同。全息光學(xué)元件21使各自以規(guī)定的入射角入射的光分別射入到LC器件7的各個(gè)對(duì)應(yīng)顏色的相應(yīng)象素上。該全息光學(xué)元件21有許多單元全息光學(xué)元素，它們的排列與LC器件7的各個(gè)單元象素相對(duì)應(yīng)，其中每個(gè)單元象素由一組三色(R、G、B)的象素組成。這些單元全息光學(xué)元素具有其形成方法與第一實(shí)施例的單元全息光學(xué)元素相同的衍射光柵。在全息光學(xué)元件21中，HA點(diǎn)的衍射光柵柵距dA設(shè)定為1.006nm，HB點(diǎn)的衍射光柵柵距dB設(shè)定為0.848nm，HC點(diǎn)的衍射光柵柵距dC設(shè)定為0.733nm。
全息光學(xué)元件21位在距棱鏡20的光出射表面約10μm，距LC器件7的光入射表面約1100μm處。
下面將討論這種LC投影器的工作過程。
在該LC投影器中，如圖11所示，來自燈1的光被反射鏡2反射成平行于光軸3的平行光。該平行光垂直地射入入射方偏振片4，后者有選擇地讓一種規(guī)定的偏振光成分通過。被入射方偏振片4選出的具有規(guī)定偏振光成分的光以入射角38.2°射入棱鏡20。射入棱鏡20的R、G、B波長成分的光被棱鏡20以不同的折射角折射，并分別以不同的出射角從棱鏡20射出，如圖12-14所示。離開棱鏡20的各個(gè)波長成分的光分別以各自的最優(yōu)入射角射入全息光學(xué)元件21。射入全息光學(xué)元件21的各個(gè)波長成分的光被會(huì)聚到LC器件7的各個(gè)對(duì)應(yīng)顏色的相應(yīng)象素上。
下面將分別對(duì)R、G、B波長成分具體討論上述情況。
如圖12所示，以入射角38.2°射入棱鏡20的G波長成分光受到折射，并以出射角40°離開棱鏡20。離開棱鏡20的光以入射角40°射入全息光學(xué)元件21。入射到全息光學(xué)元件21的HB點(diǎn)的光基本垂直地離開全息光學(xué)元件21，并射到LC器件7的關(guān)于G的相應(yīng)象素上。入射到全息光學(xué)元件21的HA點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開全息光學(xué)元件21，并射到LC器件7的關(guān)于G的相應(yīng)象素上。入射到全息光學(xué)元件21的HC點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開全息光學(xué)元件21，并射到LC器件7的關(guān)于G的相應(yīng)象素上。
如圖13所示，以入射角38.2°射入棱鏡20的R波長成分光受到折射，并以出射角41.7°離開棱鏡20。離開棱鏡20的光以入射角41.7°射入全息光學(xué)元件21。入射到全息光學(xué)元件21的HA點(diǎn)的光基本垂直地離開全息光學(xué)元件21，并射到LC器件7的關(guān)于R的相應(yīng)象素上。入射到全息光學(xué)元件21的HB點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開全息光學(xué)元件21，并射到LC器件7的關(guān)于R的相應(yīng)象素上。入射到全息光學(xué)元件21的HC點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開全息光學(xué)元件21，并射到LC器件7的關(guān)于R的相應(yīng)象素上。
如圖14所示，以入射角38.2°射入棱鏡20的B波長成分光受到折射，并以出射角39°離開棱鏡20。離開棱鏡20的光以入射角39°射入全息光學(xué)元件21。入射到全息光學(xué)元件的HC點(diǎn)的光基本垂直地離開全息光學(xué)元件21，并射到LC器件7的關(guān)于B的相應(yīng)象素上。入射到全息光學(xué)元件21的HB點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開全息光學(xué)元件21，并射到LC器件7的關(guān)于B的相應(yīng)象素上。入射到全息光學(xué)元件21的HA點(diǎn)的光以預(yù)定的出射角離開全息光學(xué)元件21，并射到LC器件7的關(guān)于B的相應(yīng)象素上。
如上所述，根據(jù)這種LC投影器，自燈1射出并被反射鏡2反射的平行光被第一全息光學(xué)元件5按不同波長以不同的衍射角衍射。也就是說，從棱鏡20射出的各個(gè)波長成分的出射光分別以各自的最優(yōu)入射角射入全息光學(xué)元件21。因此有可能改善全息光學(xué)元件21的對(duì)各個(gè)波長成分光的衍射效率，使得各個(gè)波長的光能夠被全息光學(xué)元件21有效地衍射并有效地會(huì)聚到LC器件7的各個(gè)對(duì)應(yīng)顏色的相應(yīng)象素上。從而，能夠獲得鮮艷明亮的投影圖象。
第四實(shí)施例圖15是說明根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的一種LCD投影器的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。為了避免多余的說明，本實(shí)施例中與第三實(shí)施例中相應(yīng)元部件相同的那些元部件用相似或相同的代號(hào)表示。
在反射鏡2的反射光一側(cè)垂直于光軸3設(shè)置有一個(gè)入射方偏振片4，其中反射鏡2把來自燈1的光反射成平行于光軸3的平行光。在入射方偏振片4的出射光一側(cè)垂直于光軸3布置有一個(gè)光學(xué)元件棱鏡透鏡25。在棱鏡透鏡25的出射光一側(cè)垂直于光軸3設(shè)置有一個(gè)全息光學(xué)元件26。在全息光學(xué)元件26的出射光一側(cè)依次地布置了垂直于光軸3的LC器件7、出射方偏振片8、和投影透鏡9。
棱鏡透鏡25以隨著波長的不同而不同的角度衍射通過了入射方偏振片4的具有規(guī)定偏振光成分的平行光，并讓被衍射的光離開。棱鏡透鏡25的光入射表面是鋸齒狀的透鏡表面。棱鏡透鏡25的出射光表面是一個(gè)垂直于光軸3的平面。棱鏡透鏡25含有許多微棱鏡透鏡25a，它們對(duì)應(yīng)于LC器件7的各個(gè)單元象素，其中每個(gè)單元象素由三個(gè)顏色(R、G、B)的象素組成。在該情形中，每個(gè)微棱鏡透鏡25都有一個(gè)相對(duì)于光出射平面傾斜38.2°角度的光入射透鏡表面。每個(gè)微棱鏡透鏡25a的折射率都是1.926。R波長成分光(λ＝640nm)以角度41.7°離開棱鏡透鏡25。G波長成分光(λ＝550nm)以角度40°離開棱鏡透鏡25。B波長成分光(λ＝460nm)以角度39°離開棱鏡透鏡25。
全息光學(xué)元件26和第三實(shí)施例中的相同，它把R波長成分光、G波長成分光和B波長成分光分別會(huì)聚到各相應(yīng)象素上。
如上所述，根據(jù)這種LC投影器，自燈1發(fā)射并被反射鏡2反射的平行光被棱鏡透鏡25以隨波長的不同而不同的衍射角衍射，也就是說，從棱鏡透鏡25出射的各個(gè)波長成分的光以它們各自的最佳入射角射入全息光學(xué)元件26。因此有可能改善全息光學(xué)元件26對(duì)各個(gè)波長成分的光的衍射效率，從而可以利用全息光學(xué)元件26把各個(gè)波長成分的光有效地衍射并會(huì)聚到LC器件7的各個(gè)對(duì)應(yīng)顏色的相應(yīng)象素上。這能夠給出一個(gè)鮮艷明亮的投影圖象。
第四實(shí)施例中組成棱鏡透鏡25的各個(gè)微棱鏡透鏡25a與LC器件7的各個(gè)單元象素相對(duì)應(yīng)，其中每個(gè)單元象素均由三種顏色(R、G、B)的象素所組成。不過，微棱鏡透鏡25a也可以分別與LC器件7的各個(gè)象素相對(duì)應(yīng)。
第五實(shí)施例圖16是說明根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的一種LCD投影器的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
為了避免多余的說明，該實(shí)施例中與第一實(shí)施例的相應(yīng)元部件相同的那些元部件用相似或相同的代號(hào)表示。
在該LC投影器中，燈1位在一個(gè)具有拋物面表面的反射鏡2的焦點(diǎn)上。反射鏡2把燈1所產(chǎn)生的光反射成平行于光軸3的平行光。在反射鏡2的反射光一側(cè)設(shè)置有一個(gè)全息光學(xué)元件51，它相對(duì)于光軸3傾斜一個(gè)預(yù)定的角度。在全息光學(xué)元件51的出射光一側(cè)設(shè)置有一個(gè)平行于全息光學(xué)元件51的入射方偏振片4，它有選擇地讓一種規(guī)定的偏振光成分通過。在該入射方偏振片4的出射光一側(cè)設(shè)置有一個(gè)平行于入射方偏振片4的平板型聚光透鏡50。在聚光透鏡50的出射光一側(cè)設(shè)置有一個(gè)平行于聚光透鏡50的LC器件7。在LC器件7的出射光一側(cè)設(shè)置有一個(gè)平行于LC器件7的出射方偏振片8，它有選擇地讓通過了LC器件7的光中的一種規(guī)定的偏振光成分通過。位在出射方偏振片8的出射光一側(cè)的是投影透鏡9，它用來把通過了出射方偏振片8的光投影成一個(gè)圖象。
LC器件7含有密封在一對(duì)透明基底之間的液晶，在透明基底上以點(diǎn)陣的形式形成了許多電極，從而許多象素以點(diǎn)陣的形式排列。在光入射的那個(gè)基底上在各個(gè)象素之間設(shè)置了一個(gè)用來防止漏光的黑色陣列BM。如圖18所示，LC器件7有許多循環(huán)排列的單元象素，每個(gè)單元象素都由一組三色(R、G、B)的象素組成。R、G、B各個(gè)象素沿著下面將討論的全息光學(xué)元件51的分光方向以B、G、R的順序排列(圖18中從到右)。這種LC器件7設(shè)置有R、G、B彩色濾光片。然而LC器件7也可以不設(shè)置彩色濾光片。
全息光學(xué)元件51用其各個(gè)衍射光柵衍射所有波長的光。被全息光學(xué)元件51衍射的光的衍射角隨波長的不同而不同。如圖17所示，自燈1發(fā)射并被反射鏡2反射的平行光以預(yù)定的入射角射入全息光學(xué)元件51。全息光學(xué)元件51把各個(gè)波長段的入射光分離成一些平行光。也就是說，全息光學(xué)元件51的衍射光柵是制作得具有均勻的柵距的。全息光學(xué)元件51把G波長段的光衍射得基本上朝向法線方向，并使光沿該方向離開。全息光學(xué)元件51對(duì)R波長段的光的衍射角大于對(duì)G波長段光的衍射角，并使R波長段的光沿相應(yīng)的方向離開。全息光學(xué)元件51對(duì)B波長段的光的衍射角小于對(duì)G波長段光的衍射角，并使B波長段的光沿相應(yīng)的方向離開。
在圖18中，全息光學(xué)元件51的光分離方向(分解方向)是按自左至右的方向設(shè)定的。
聚光透鏡50把被全息光學(xué)元件51分離的各個(gè)波長的平行光會(huì)聚到LC器件7的各個(gè)對(duì)應(yīng)顏色的相應(yīng)象素上。聚光透鏡50含有許多循環(huán)排列的微透鏡50a，它們與LC器件7的各個(gè)單元象素相對(duì)應(yīng)，其中每個(gè)單元象素都由三種顏色(R、G、B)的象素組成。如圖18所示，每個(gè)微透鏡50a都具有六角形形狀，每個(gè)六角形的中央有一個(gè)LC器件7的關(guān)于G的象素，六角形的頂點(diǎn)連接著中央象素周圍6個(gè)相鄰R、B象素的中心。如圖17所示，微透鏡50a是凸表面面向全息光學(xué)元件51的凸透鏡。微透鏡50a把各個(gè)波長段的平行入射光按光的波長(入射角)會(huì)聚到LC器件7的各對(duì)應(yīng)顏色的相應(yīng)象素上。具體地說，G波長段光被會(huì)聚到LC器件7關(guān)于G的相應(yīng)象素上，R波長段光被會(huì)聚到LC器件7關(guān)于R的相應(yīng)象素上，B波長段光被會(huì)聚到LC器件7關(guān)于B的相應(yīng)象素上。
現(xiàn)在將討論該LC投影器的工作過程。
如圖16所示，來自燈1的光被反射鏡2反射成平行于光軸3的平行光。該平行光以預(yù)定的角度射入全息光學(xué)元件51。入射到全息光學(xué)元件51的平行光被全息光學(xué)元件51分別對(duì)R、G、B波長段以不同的衍射角衍射，被衍射的光分別以各個(gè)波長段的平行光離開全息光學(xué)元件51，如圖17所示。具體地說，G波長段光被衍射得基本上沿著全息光學(xué)元件51的法線方向，并沿此方向離開全息光學(xué)元件51。R波長段光的衍射角大于G波長段光的衍射角，它以相對(duì)于全息光學(xué)元件51的法線方向的一個(gè)預(yù)定角度離開全息光學(xué)元件51。B波長段光的衍射角小于G波長段光的衍射角，它沿著相對(duì)于全息光學(xué)元件51的法線方向與R波長段光出射方向相反的方向，以一個(gè)預(yù)定的角度離開全息光學(xué)元件51。
從全息光學(xué)元件51射出的光進(jìn)入入射方偏振片4，后者有選擇地讓規(guī)定的偏振光成分通過。通過了入射方偏振片4的不同波長的光分別以不同的入射角進(jìn)入聚光透鏡50的各個(gè)相應(yīng)微透鏡50a。以不同的入射角入射到各微透鏡50a上的光被各微透鏡50a會(huì)聚到LC器件7的各個(gè)對(duì)應(yīng)顏色的相就象素上，如圖17所示。具體地說，基本上垂直地射入對(duì)應(yīng)微透鏡50a的G波長段光被會(huì)聚到LC器件7關(guān)于G的相應(yīng)象素上。以預(yù)定角度射入對(duì)應(yīng)微透鏡50a的R波長段光被會(huì)聚到LC器件7關(guān)于R的相應(yīng)象素上。以與R波長段光相反方向上的預(yù)定角度射入對(duì)應(yīng)微透鏡50a的B波長段光被會(huì)聚到LC器件7關(guān)于B的相應(yīng)象素上。
通過了LC器件7的具有規(guī)定偏振成分的光被出射方偏振片8有選擇地通過。通過了該出射方偏振片8的光被投影透鏡9投影成一個(gè)圖象。
根據(jù)如上所述的這種LC投影器，自燈1發(fā)射并被反射鏡2反射的平行光被全息光學(xué)元件51對(duì)R、G、B波長段分別以不同的衍射角衍射。對(duì)R、G、B波長段分別有不同入射角的平行光離開全息光學(xué)元件51。因此有可能使用較少的元部件把來自燈1的光分離成一些不同波長段的光成分。這個(gè)特點(diǎn)簡化了LC投影器的結(jié)構(gòu)。
再有，聚光透鏡50的各個(gè)微透鏡50a把被全息光學(xué)元件51分離的各個(gè)光按不同的波長段會(huì)聚到LC器件7的各對(duì)應(yīng)象素上。這防止了各個(gè)補(bǔ)色光成分被彩色濾光片吸收，或者防止了來自燈1的光被黑色陣列BM遮擋。因此這種LC投影器能夠防止光損失。從而有可能改善對(duì)燈1的光的利用效率，并得到鮮艷的彩色圖象和明亮的投影圖象。
改型第一、第二、和第五實(shí)施例中所采用的全息光學(xué)元件5、15和51以各個(gè)衍射光柵衍射所有波長段的光，使不同波長段的光以不同的衍射角受到衍射。也就是說，雖然第一、第二、和第五實(shí)施例中所采用的各個(gè)全息光學(xué)元件都是單元件結(jié)構(gòu)的，但這些全息光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)并不局限于這一類型。例如，可以采用一種三層結(jié)構(gòu)，其中有能夠分別有選擇地通過R、G、B波長的光的三種類型的全息光學(xué)元件。
第一、第二和第五實(shí)施例中的全息光學(xué)元件和第二、第四實(shí)施例中的棱鏡是用來作為分離來自燈1的平行光的手段的。然而，根據(jù)本發(fā)明，任何能夠根據(jù)波長的不同來分離入射光，并根據(jù)波長的不同來出射這些被分離的光成分的光學(xué)裝置都可以用來代替全息光學(xué)元件和棱鏡。
在第一至第四實(shí)施例中，入射方偏振片是設(shè)置在這種光學(xué)裝置(全息光學(xué)元件5和15，以及棱鏡20和25)的入射光一側(cè)的，然而在第五實(shí)施例中入射方偏振片是設(shè)置在這種光學(xué)裝置的出射光一側(cè)的。不過，入射方偏振片可以設(shè)置在任何一側(cè)。
第一至第四實(shí)施例中的全息光學(xué)元件和第五實(shí)施例中的微透鏡是用來作為把以不同的角度入射的各個(gè)波長段的光會(huì)聚到預(yù)定的對(duì)應(yīng)象素上去手段的。然而，根據(jù)本發(fā)明，任何能夠把以不同的角度入射的各個(gè)波長段的光會(huì)聚到預(yù)定的對(duì)應(yīng)象素上去的光學(xué)裝置都可以用來代替上述的全息光學(xué)元件和微透鏡。
雖然第五實(shí)施例中的每個(gè)微透鏡都具有六角形形狀，但微透鏡的結(jié)構(gòu)并不局限于這種類型。例如，如圖19所示，每個(gè)單元象素可以含有一直線排列的R、G、B三個(gè)象素，并且每個(gè)微透鏡50b可以做成為與該單元象素相對(duì)應(yīng)的長方形形狀。聚光透鏡由循環(huán)地排列這些微透鏡50b而形成。
雖然前面對(duì)第一至第五實(shí)施例的說明是針對(duì)本發(fā)明應(yīng)用于LC投影器的情形的，但本發(fā)明并不局限于這一特定的應(yīng)用。本發(fā)明也可以適用于各種能讓觀看者直接觀看顯示在LC器件7上的圖象的LCD設(shè)備。
根據(jù)第一至第五實(shí)施例的LCD設(shè)備應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是本發(fā)明的某些適用形式。本發(fā)明能夠適用于結(jié)合了兩個(gè)光學(xué)裝置的LCD設(shè)備。關(guān)于如何結(jié)合這兩個(gè)光學(xué)裝置以及這兩個(gè)光學(xué)裝置的特性可以通過實(shí)驗(yàn)來選擇，以得到所希望的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示設(shè)備，它包括一個(gè)光源(1，2)，用來提供一個(gè)基本平行的光束；一個(gè)具有許多象素的液晶器件(7)；一個(gè)第一全息光學(xué)元件(5，15)，用來把來自上述光源(1，2)的上述基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的光束，并且分別以不同的方向出射上述各分離的光束；以及一個(gè)第二全息光學(xué)元件(6，16)，用來把從上述第一全息光學(xué)元件(5，15)出射的上述多個(gè)不同波長段的光束按各自的波長段分別引導(dǎo)到上述液晶器件(7)的各預(yù)定象素上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示設(shè)備，其中上述第一全息光學(xué)元件(5，15)把來自上述光源(1，2)的基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的平行光束，并分別以不同的方向出射上述各分離的平行光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示設(shè)備，其中入射到上述第二全息光學(xué)元件(6，16)上的上述多個(gè)不同波長段的光束的各自的入射角都落在各自的一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)，該范圍包含一個(gè)能使上述第二全息光學(xué)元件(6，16)對(duì)上述各光束各自的波長段的衍射效率最大的入射角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示設(shè)備，其中來自上述光源(1，2)的光傾斜地射向上述第一全息光學(xué)元件(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的液晶顯示設(shè)備，它還包括一個(gè)設(shè)置在上述光源(1，2)和上述液晶器件(7)之間的偏振片(4)，其中來自上述光源(1，2)的光束垂直地射入上述偏振片(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示設(shè)備，其中上述第一全息光學(xué)元件(5，15)和上述第二全息光學(xué)元件(6，16)分別設(shè)置在一個(gè)透明板(10)的兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示設(shè)備，其中上述第一全息光學(xué)元件(5，15)和上述第二全息光學(xué)元件(6，16)堆疊在一個(gè)透明板(10)的一側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示設(shè)備，其中當(dāng)來自上述光源(1，2)的光被上述第一全息光學(xué)元件(5，15)衍射時(shí)，其衍射角隨著上述光的波長的增大而增大。
9.一種液晶顯示設(shè)備，它包括一個(gè)光源(1，2)，用來提供一個(gè)基本平行的光束；一個(gè)含有許多象素的液晶器件(7)；一個(gè)棱鏡(20，25)，用來把來自上述光源(1，2)的上述基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的光束，并分別以不同的方向出射上述各分離的光束；以及一個(gè)全息光學(xué)元件(21，26)用來把從上述棱鏡(20，25)出射的上述多個(gè)不同波長段的光束按各自的波長段分別引導(dǎo)到上述液晶器件(7)的各預(yù)定象素上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的液晶顯示設(shè)備，其中上述棱鏡(20，25)把來自上述光源(1，2)的基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的平行光束，并分別以不同的方向出射上述各分離的平行光束。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的液晶顯示設(shè)備，其中上述棱鏡(25)是一個(gè)由多個(gè)微棱鏡(25a)組成的組件。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的液晶顯示設(shè)備，其中上述棱鏡(20，25)把來自上述光源(1，2)的基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的基本平行的光束，并分別把上述各分離的平行光束出射到不同的方向上。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的液晶顯示設(shè)備，其中從上述棱鏡(20，25)入射到上述全息光學(xué)元件(21，26)上的上述多個(gè)不同波長段的光束各自的入射角落在各自的一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)，該范圍包含一個(gè)能使上述全息光學(xué)元件(21，26)對(duì)上述各光束各自的上述波長段的衍射效率最大的入射角。
14.一種液晶顯示設(shè)備，它包括一個(gè)光源(1，2)，用來提供一個(gè)基本平行的光束；一個(gè)含有許多象素的液晶器件(7)；一個(gè)全息光學(xué)元件(51)，用來把來自上述光源(1，2)的上述基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的光束，并分別以不同的方向出射上述分離的光束；以及一個(gè)透鏡(50)，用來把自上述全息光學(xué)元件(51)出射的上述多個(gè)不同波長段的光束按各自的波長段分別引導(dǎo)到上述液晶器件(7)的各預(yù)定象素上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的液晶顯示設(shè)備，其中上述全息光學(xué)元件(51)把來自上述光源(1，2)的基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的平行光束，并分別以不同的方向出射上述各分離的平行光束。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的液晶顯示設(shè)備，其中上述透鏡(50)由多個(gè)分別對(duì)應(yīng)于上述液晶器件(7)的多個(gè)象素的微透鏡(50a)組成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的液晶顯示設(shè)備，其中上述多個(gè)不同波長段的光束分別地射入上述多個(gè)微透鏡(50a)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的液晶顯示設(shè)備，其中自上述全息光學(xué)元件(51)的一個(gè)點(diǎn)上射出的多個(gè)不同波長段的光束按各自的波長分別射入上述液晶器件(7)的各個(gè)相應(yīng)象素。
19.一種液晶顯示設(shè)備，它包括一個(gè)光源(1，2)，用來提供一個(gè)基本平行的光束；一個(gè)含有許多象素的液晶器件(7)；第一光學(xué)裝置(5，15；20，25；51)，用來把來自上述光源(1，2)的上述基本平行的光束分離成多個(gè)不同波長段的光束，并分別以不同的方向出射上述各分離的光束；以及第二光學(xué)裝置(6，16；21，26；50)用來把從上述第一光學(xué)裝置(5，15；20，25；51)出射的上述多個(gè)不同波長段的光束按各自的波長段分別引導(dǎo)到上述液晶器件(7)的各預(yù)定的象素上。
全文摘要
從一個(gè)用來產(chǎn)生白光的燈(1)發(fā)射并被一個(gè)反射鏡(2)反射的平行光射入一個(gè)第一全息光學(xué)元件(5)。第一全息光學(xué)元件(5)把該平行光分離成多個(gè)不同波長段的彩色光成分，并出射這些光成分。從第一全息光學(xué)元件(5)出射的各個(gè)光成分以隨波長的不同而不同的入射角射向一個(gè)第二全息光學(xué)元件(6)。第二全息光學(xué)元件(6)使各個(gè)不同波長段的光入射到一個(gè)液晶器件(7)的各個(gè)相應(yīng)的象素上。
文檔編號(hào)G02B5/20GK1166881SQ96191170
公開日1997年12月3日 申請(qǐng)日期1996年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月4日
發(fā)明者鈴木幸夫, 中村英貴, 鈴木晃 申請(qǐng)人:卡西歐計(jì)算機(jī)株式會(huì)社