专利名称：彩色液晶投影显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色液晶投影显示系统，包括一个液晶板，该板带有用于调制光以产生显示输出的显示元件阵列；用于将三种不同颜色光的照射光束引导向该板以使它们从彼此不同的方向入射到板上的照射装置，该板的输入侧带有一个微透镜阵列，用于将三种不同颜色的输入光引导到阵列中的相应显示元件组上，每个微透镜元件重叠在一组三显示元件上；以及用于汇集板的显示输出并将该显示输出投影到屏幕上的投影透镜。
EP-A-0465171给出了一种这样的投影系统。在所描述的一种实施例中，一个包括了例如金属卤化物弧灯的自光光源产生出一束大体平行的白光，该白光被引导到一组三个分色反光镜上，这些分色反光镜的平面处于彼此不同的倾斜角。这些分色反光镜分别反射不同的三种颜色的光束，即红(R)、绿(G)和蓝(B)这些光束被引导到液晶板的输入侧，从而使这三个光束从不同的方向入射到板上，且中心光束垂直地到达板，并在板的该区域中三个光束重叠。板的输入侧带有微透镜阵列。阵列中的各个微透镜位于处于显示元件阵列的一行中的一组三个紧密相邻的LC显示元件的上方，该组由红(R)、绿(G)和蓝(B)显示元件组成，该微透镜用于将来自R、G、和B三种不同颜色的输入光束会聚和引导通过这三个显示元件中相应的一个。该显示元件根据所加的R、G、B视频信号对通过它的光进行调制。阵列中所有显示元件的调制光输出，被一个投影透镜所汇集，以投影到显示屏幕上。
该系统比其他已知的彩色LC投影系统先进。与采用三个单独的LC板(每一个都能够对相应的颜色的光进行操作)的系统相比，系统的部件数目和复杂性都大大降低了，虽然板的显示元件密度在显示分辨率相同的情况下增大了两倍。与采用单个LC板(其中采用与显示元件相联系的红、绿、和蓝色微滤光器阵列获得颜色，且显示元件用白光照射的传统的彩色LC投影系统相比，光输出以及亮度在给定的光源的情况下得到了大大的增加，因为传统系统中约三分之二的输入光被滤色器吸收或反射了。
然而，EP-A-0465171中描述的系统不是没有其自己的问题，并可能受到散射光的有害影响，导致显示图象的颜色纯度和对比度的降低。在EP-A-0465171中提到，散射光有关的问题可能是输入光平行性不好所引起的，使得光束从预定方向以外的方向入射到板上。在这种情况下，建议可将来自光源的光通过聚光透镜会聚并用狭缝或针孔除去不需要的光。除了使系统更为复杂和昂贵，这将要求更大的空间，因而不适合于紧凑的投影系统。
本发明的一个目的，是提供一种改善的彩色LC投影显示系统。
根据本发明，提供了一种彩色LC投影系统，其特征在于，入射到板上的三种不同颜色的照射光束的方向相对于彼此以及微透镜阵列的微透镜元件而进行选择，以使在与板的输出侧有间隔的位置处这三个光束分别通过在空间上基本上分开的区域，且在所述位置设置了滤色器装置以在各个区域去掉除与该区域无关的光束的颜色的光。
本发明通过使板的输出在其到达屏幕之前从该板的输出中除去不需要的颜色成分、特别是由于散射光效应而产生的成分，从而提供了具有改进的颜色纯度和更高的颜色对比度的显示器。本发明来自于这样的认识，即，首先，除了象EP-A-0465171中所述的由于入射到板上的光束的非平行性而产生的散射光之外，在系统中还有若干其他的散射光束源；其次，通过在板的输出侧进行滤色，只要三种不同颜色的照射光束在该区域中充分地分开，则至少可以方便地除去大部分的散射光。
散射光的一个来源，是光源自己以及其发光区的规模。例如，诸如金属卤弧灯的弧光灯，具有一定大小的弧，且从弧的中心部分以外的部分发出的光产生了散射光。微透镜元件将该弧成象到显示元件上，在理想的情况下明亮部分正好充满显示元件的开放区即通光孔。因而来自弧的较暗的外部区的光能够容易地成象在相邻的显示元件上。
微透镜阵列结构本身也会由于光散射到微透镜元件之间的接合部上而引起散射光。透镜元件的表面、或者在渐变折射率微透镜阵列的情况下的正常与掺杂材料之间的界面，也能散射光。另外，电路结构位于LC板的基底板上，例如导体的行或列，以及在有源矩阵式板中的开关器件也会产生散射光。
借助本发明，通过设置这样一个位置—在该位置三种不同颜色的光束彼此分开并通过在该位置对各个光束进行适当的滤光，则至少大部分的这些散射光在被投影到屏幕上之前能够得到消除。由于三种所需要的颜色的光束沿着确定的路径行进，这比较容易实现。通过适当设置系统的部件，能够以方便的方式提供具有适当方向的照射光束。
投影透镜的孔径光阑位置是滤色器装置的最佳区域。由于此时三个光束通过孔径阑的相应不同部分，可以在该位置设置一个三段滤色器，以吸收各个部分的不需要的颜色。孔径光阑被认为是处于最希望的位置，在那里滤色器装置以简单和方便的方式得到容纳。在此位置，光束得到了比在其他位置都好的限定。
如EP-A-0465171所述，微透镜阵列的微透镜元件，每一个都用于将来自三种不同颜色的照射光束的光会聚和聚焦到与微透镜元件相联系的三个显示元件(或者在采用柱形微透镜元件的情况下的三列显示元件)中的相应一个上，从而使得在通过显示元件之后从显示元件出射的各个光输出是发散的。在EP-A-0465171的系统中，所用的三个显示元件是位于该微透镜元件下方的。为了以方便的方式提供三个输出光束彼此分开的位置，在板输出侧这三个光束之间的角度可以增大，以使它们大于各个光束的发散角。在本发明的一个最佳实施例中，通过进行适当的设置，以使得对于每一个微透镜元件，来自第三光束两侧的两束照射光，被引导穿过位于一个显示元件两侧的、并非与该一个显示元件直接相邻的相应显示元件，第三光束被引导穿过该一个显示元件。来自两个侧光束的光可以分别被引导到在这一个显示元件两侧的隔一个显示元件。假定一个光束基本上垂直地被引导到显示板上，则来自该光束的光被一个微透镜元件引导而通过位于该微透镜元件下方的显示元件，例如该行中的第n个显示元件；来自这一个光束的两侧的照射光束的光分别被引导到第(n＋2)和(n－2)个显示元件。或者，来自两个侧光束的光可以分别被引导到在这一个显示元件两侧的隔三个显示元件上，即行中的第(n＋4)和(n－4)个显示元件上。
各个微透镜元件可以被设置成覆盖在一行显示元件中一组三个相邻的显示元件的上方，或者在其中需要所谓的三角形显示元件阵列的情况下的三角形排列中的三个相邻显示元件的上方。
微透镜阵列可以包括沿着显示元件阵列的平行列方向延伸的半柱形微透镜元件阵列，如EP-A-0465171中所述的，或者按矩形或六角形形式的球面或复曲面透镜阵列。球面微透镜元件对于上述三角形彩色显示元件设置是必要的。球面或复曲面微透镜元件(而不是柱面元件)被认为是较好的，因为柱形微透镜元件容易浪费较多的光，并可能由于它们只在一个线度上对光进行聚焦因而成为又一个散射光源。
现在结合附图并借助例子，描述根据本发明的彩色液晶投影显示系统的实施例。在附图中
图1是根据本发明的彩色LC投影显示系统的示意图；图2是图1的系统的一个实施例的LC板的放大示意横向剖视图，它显示了实际光路的一个例子；图3是图1的系统的另一个实施例的LC板的放大示意横向剖视图，它显示了实际光路的一个例子。
应该注意的是，这些附图只是说明性的，因而不是按照比例的。特别地，某些尺寸，诸如厚度和间隔可能被夸大了，而另一些尺寸则被缩小了。
参见图1，一个可用于电视或数据图形显示目的的投影系统包括光源10(最好是弧光灯形式的)，它产生白光，该白光借助一个后反射器而被引导通过一个聚光透镜11，以形成大体平行的白光光束12。一组三个分色反光镜14、15、16相对于光束12绕着一个想象的轴线以不同的转角倾斜设置，将白光分成红(R)、绿(G)和蓝(B)分光束。由点线表示的红光从第一镜14的输入表面得到反射。在透射的绿和蓝光中，实线表示的绿光从第二镜15的输入表面被反射回来并通过镜14。用虚线表示的透射的蓝光被镜16反射回来并通过镜15和14。三种不同颜色的光束R、G、和B，被引导到LC显示板20，LC显示板20在其输入侧带有微透镜阵列21。光源、分色反光镜和LC板相对于彼此而适当地设置，以使三种不同颜色的照射光束R、G、和B从彼此不同的方向入射到LC板上，而绿光束基本上垂直地到达板的平面，且蓝和红光束在垂直方向两侧分别以一个角度(在图1中表示为α)到达。
LC板20是传统形式的，并包括可分别控制的LC显示元件的行和列阵列。微透镜阵列21包括一组微透镜元件，每一个微透镜元件与相应的由三个相邻显示元件组成的组相对准并位于该组的上方。微透镜阵列21用于聚焦来自红、绿和蓝照射光束的光，使其透过相应于每个微透镜的显示元件，以及相应的显示元件组，在这些显示元件组，使得光根据所加的视频信号而得到调制。
在操作中，微透镜元件每一个都对三种不同颜色的、沿着不同的方向的照射光束进行聚焦，这些光束是通过把来自光源的白光分成三个线图象—其每一个都与相应的一个显示元件重合—而获得的。板20的显示元件得到驱动，以便借助相联系的驱动电路(未显示)以传统的方式对它们相应的光输入进行调制，其中视频信号通过依次选择阵列的显示元件行并根据视频信号中的视频信息驱动这些选出行的显示元件，而被施加到驱动电路上，这种操作对于依次的视频信号场进行重复，以产生依次的显示输出场。来自板20的显示光输出包括如此运行的显示元件的各个调制光输出，并由一个单个的投影透镜30所汇集，并被投影到屏幕31上，图象在屏幕31上得到显示。借助这种系统，只需要一个LC板和一个投影透镜来产生整个彩色投影显示。
到目前描述的投影系统在很多方面都与EP-A-0465171中所描述的类似，在参考文献中对光源10、分色反光镜14、15和16组成的组、以及LC显示板20及其微透镜阵列21的一般结构和运行原理，进行了进一步的描述，且其在这些方面的公开在这里被作为参考。
然而，图1的投影系统与EP-A-0465171的相比具有重要的不同，这种不同导致了所获得的显示图象的颜色再现和对比度的有利的改进。该投影系统，如将结合两个替换实施例的图2和3所更为详细地描述的那样，克服了由于散射光引起的具体问题，这些问题造成了颜色纯度和对比度的损失。
散射光有若干个来源。一个来源是从光源10的弧的中心亮区以外的区域发出的光。在理想情况下，光源应该是点源，但是由于弧光灯产生具有有限长度的弧光，因而聚光透镜11产生的照射光束的光及由此射到板10上的各个不同颜色的照射光束的光将不是完全平行的。在EP-A-0465171的系统中，阵列的各个微透镜元件覆盖了由三个紧密相邻的显示元件组成的相应的组并在这些微透镜下方的三个显示元件上分别形成弧的红、绿和蓝三个象。为了获得最佳的效果，成象的弧的亮部分应该刚好未充满各个显示元件的开放区域。作为这样做的结果，以及由于三个照射光束不是完全平行而是略微有所发散，来自弧的较暗的外部的光能够容易地被成象到接收成象的弧的明亮部分的显示元件两侧的显示元件上，而在两侧的显示元件分别是用于只接收不同颜色的光的。
微透镜阵列21的结构也会引起散射光，特别是相邻的微透镜元件的分隔区域，光可能从这些区域散射，并且微透镜元件的表面，在渐变折射率型微透镜的情况下正常和掺杂材料之间的表面，也会散射光。类似地，LC板10的基底上的电路，诸如行和列地址导体组，以及，在有源矩阵LC板的情况下，开关元件(例如TFT)，也会产生散射光。象有限的弧长度造成的散射光效应一样，这种散射光会使显示元件接收所希望的特定颜色以外的光。因而用来只接收红光的显示元件可能会接收少量的蓝和绿光，这些蓝和绿光在调制后被汇集并被投影到屏幕上，且这种“错误”颜色的光引起了颜色纯度的下降。
在图1的投影系统中，至少大部分这种散射光在到达屏幕之前被除去了，因而显示的图象具有大为改进的颜色纯度。实现这点的方式，来自于这样的认识，即“正确”颜色的光沿着限定好的路径通过系统，且如果不同颜色的“正确”光的路径在板与屏幕之间的某点处得到分别的确定，则就能够以简单和方便的方式除去大部分“错误”颜色的散射光。为此，三种不同颜色的光束相对于彼此和相对于微透镜阵列的方向而得到适当的选择，从而在与板的输出侧相距的一个位置处，三个得到调制的光束明显地分开并在此位置分别通过基本上分开的空间区域，且在与各个区域相关的该位置设置滤色器装置(如图1的40所表示)，以只允许正确颜色的光通过。因此，可以包括简单的三个部分即红、绿和蓝滤色器的滤色器装置从板20的红、绿和蓝输出光束中吸收了所有错误颜色的散射光。
由于存在与板的输出侧相距的位置处通过了基本上分开的区域的光束，图1的投影系统与EP-A-0465171的系统不同，在EP-A-0465171中三个照射光束在通过板之后是这样的，即虽然它们的中心线相对于彼此处于一个角度，它们具有由于微透镜元件引起的分散即发散，这意味着三个颜色部分地重叠。此外还有由于弧的有限尺寸而造成的发散。由于发散光束的重叠性质，不能用滤光来除去散射光。
不能只通过例如选择光源的尺寸、微透镜元件的焦距、微透镜元件与显示元件之间不之间的距离、以及显示元件的间隔和开放区域，来产生一个位置—在那里三个光束在空间上分开从而可以有选择地进行滤色。相反地，特别是光束的几何形状会被改变。
现在结合图2和3，描述投影系统的两个实施例，它们显示了实现这一目的的替换方式，图2和3示意性地显示了LC板的横截面和通过其中的光路。在两种情况下，考虑到微透镜元件引起了附加的发散，重要的是增大从板出射的三种颜色之间的角度，从而使它们基本上分开。对于给定的显示元件间隔和显示元件与微透镜元件距离，利用EP-A-0465171的系统的几何设置，光束之间的角度看起来是固定的，且如果相邻的微透镜元件彼此接触，即各个元件没有在较大的程度上彼此分开，则该角度小于各个光束的发散。这种分开光束的所希望的目的，是通过使两个侧光束(即在垂直地到达板的平面的光束的两侧的光束)不经过与中心光束显示元件紧密相邻的显示元件，而是经过下一个显示元件(图2)，或者甚至更远的显示元件(图3)，而实现的。
图2显示了通过LC板20的一个典型部分的横截面。板20包括两个隔开的基板35和36，在它们之间设置有扭转向列LC材料，这些基板分别带有电极组(未显示)，这些电极限定了显示元件的行和列，一行中的某些这种电极在这里用块40表示，而字母R、G或B表示与它们有关的颜色。基板35的外表面上的微透镜阵列21由微透镜元件42组成，微透镜元件42每一个都与行中相应一组三个相邻显示元件相对准并直接位于该组的上方，微透镜元件的宽度与该组的宽度大体相当。基本上与基板35的平面垂直地到达微透镜元件42的绿光被该元件聚焦到其下方的组的中间的G显示元件40上，如图2的光路所示。到达该微透镜元件的红和蓝光不是被聚焦到该中心绿显示元件两侧紧邻的显示元件上(象在EP-A-0465171的系统中那样)，而是使红和蓝光分别被聚焦到中央绿显示元件两侧的隔一个的显示元件上。例如，如果阵列的第m个透镜元件位于行中的第(n－1)、n、和(n＋1)个显示元件上，则绿光被第m个微透镜元件42引导到行中的第n个显示元件上，且到达该第m个微透镜元件的红和蓝侧光束分别被引导到第(n＋2)个显示元件和第(n－2)个显示元件上。(为了清晰起见，在图2中没有实际显示通过第m个微透镜元件的红和蓝光的路径)。红和蓝光被位于上述第m个微透镜元件两侧的(m－1)和(m＋1)个微透镜元件引导到在中央的第n个显示元件两侧紧密相邻的第(n－1)和(n＋1)个显示元件上，如图2的光路所示。适当颜色的光以类似的方式被微透镜元件引导到到行中的其他各个显示元件上。其他行的显示元件也以相同的方式得到照射。
为此，红和蓝照射光束的方向相应于绿照射光束的方向而在板的法线两侧成相等的适当夹角。如从图2可见，来自板20的红、绿和蓝调制输出仍然是发散的，但重要的是这三种颜色之间的角度(由它们的中心线的方向所确定)比EP-A-0465171的系统中的大了很多，因而在离板一段距离处，红、绿和蓝输出光束基本上分开并只有非常小的重叠。因此，在离板20的输出侧一段距离的区域，三个光束通过了在与板平行的平面内基本上分开的不同的区域，且在绿和蓝光束与绿和红光束之间只有非常轻微的重叠，因而能够在此区域内设置三段的滤色器以吸收不需要的颜色并在基本上分开的各个区域处允许正确颜色的主要光通过，从而减少了投影到屏幕上的错误颜色的不需要的光。在投影透镜中的孔径阑的位置是对于分段的滤色器的特别方便的位置。如图1的40所示意显示的三段滤色器能够以简单而方便的方式被容纳在该孔径阑位置。
在图3的实施例中，相同的标号表示类似的部分，其中与显示元件有关的微透镜元件的设置与以前的相同，且绿照射光束仍然基本上与板20的平面相垂直。红和蓝照射光束仍然在绿光束的轴线两侧以基本上相等的角度行进。然而，在此实施例中，红和蓝照射光束与垂直线之间的角度增大了，因而对于给定的微透镜元件42，绿光仍然被引导到下面的由三显示元件组成的组中的中央显示元件40上，但红和蓝侧光束被该微透镜元件分别聚焦到中央显示元件两侧的第四个显示元件上。因此，假定阵列的第m个微透镜元件位于第(n－1)、n和(n＋1)个显示元件的上方，则绿光束被第m个微透镜元件聚焦到第n个显示元件上，且红和蓝侧光束被第m个微透镜元件分别聚焦到第(n＋4)和(n－4)个显示元件上。蓝和红光分别被第(m－1)和(m＋1)个微透镜元件引导到到与位于中央的第n个显示元件紧密相邻的显示元件即第(n＋1)和(n－1)个显示元件上，如图3的光路所示。适当颜色的光由微透镜元件以类似的方式引导到到行中的其他各个显示元件上。其他行的显示元件以相同的方式得到照射。
因此在此实施例中，来自板20的红、绿和蓝调制输出光束之间的角度(由它们的中心线确定)现在大于各个光束的发散角。与图2的实施例相比，这些角度更大，因而在离板20一定距离处红、绿和蓝输出光束完全分开，并在与板20平行的平面中占据着不同的空间区域。图1中的40表示的、设置在投影透镜的孔径阑位置处的三段滤色器在这些分开的各个区域吸收了不需要的颜色并只允许正确颜色的光通过，从而防止了不需要的具有错误颜色的光被投影到屏幕上。
在紧凑的弧光灯和一般的显示元件尺寸和基板厚度的情况下，可以在这两个实施例中使输出光束的总发散角做成很小。投影透镜30的孔径由该发散角确定。
现在给定对图1、2和3的投影系统的光学设计标准的简要数学说明。
在图1中，三个分色反光镜14、15和16之间有小的角度α/2，因而R、G、和B照射光束的中心线在反射之后彼此成α角。参见图2和3，光束被微透镜元件42的弯曲表面所折射。然而，在所有微透镜元件的中心该表面与板20的基板35平行，因而通过此点的光只由于折射率差而有所偏离。如果n是基板材料的折射率，则适用Snell折射定律，如果绿光束与基板内的红和蓝各个侧光束的中心线之间的角度为β，则n·sinβ＝sinα。如果t是基板35与微透镜元件的厚度，且d是各个显示元件的间隔距离，且如果两个侧光束由微透镜元件引导到由在下面的由三个显示元件组成的组的中间的绿显示元件两侧紧密相邻的两个显示元件上(象在EP-A-0465171中那样)，则光束之间的角度必须满足关系tanβ＝d/t。因此对于给定的基板厚度和显示元件间隔，角度β(以及因而角度α)是唯一确定的。如果两个侧光束象图2中那样通过隔一个的显示元件，则tanβ＝2d/t。在三种颜色的系统中通过第三个显示元件是不可行的，但通过第四个显示元件(如图3所示)将给出tanβ＝4d/t。
基板的厚度和显示元件的间隔必须满足另一个关系，它依赖于任何一个颜色的光束中光相对于中心线的发散。这又由光源和聚光光学装置(图1的11)的有效焦距f的尺寸来确定。如果在图1的平面中光源的弧的长度是x，且如果来自聚光装置的光束是基本准直的，则光束的发散角γ由γ＝±tan-1[x/2f]给出。在微透镜元件表面的折射之后，基板内的发散角±δ由n·sinδ＝sinγ给出。重新考虑微透镜元件的中心部分以及中央的绿光束，该光不能发散到一个显示元件之外。最好该光处于一个显示元件的开放区域a中，从而获得关系a/2t＞tanδ。偏离中心的光束的关系略微复杂。因此，对于任何给定的显示元件间隔和发散角，都有一个最大允许基板厚度。
微透镜元件的放大率由其曲率半径确定(在渐变折射率透镜的情况下是折射率的分布)，并被用来控制不处在微透镜元件的中心的光线。特别地，在微透镜元件的极端位置处的光线必须通过正确显示元件的某个部分。如果所有的光束发散容差±δ都已经被使用，则微透镜元件的放大率应该是这样的，即极端位置处的光线被折射以在显示元件的中心与中心线相交。这意味着微透镜元件的焦距f′约等于t/n。这种条件要适用于所有三条光束，意味着微透镜元件具有平面的图象。这种情况是不可能的，因而需要一个兼顾的焦平面，这与上述简单的关系略微不同。假定各个微透镜元件彼此是接触的因而具有基本上等于三个显示元件间隔的宽度，则在第一级近似之下通过液晶晶胞的中心光束的发散角ε由±[tan-1(3d/2t)＋δ]给出。侧光束的这种发散将偏移角度β。如果来自聚光装置的光束11不是基本准直的，则上述公式需要略微修正，但总体的结果是可以得到的，即光源近似地被成象在显示元件上，而其放大率足够地小以致图象落在显示元件之内。
中心颜色的最大角度ε为[tan-1(3d/2t)＋δ]。侧颜色的最大角度为β-[tan-1(3d/2t)＋δ]。即使δ几乎为零，如果相邻的显示元件被用于三种颜色，则ε大于β，所以一半以上的光束将重叠。如果考虑每一个其他的显示元件，如在图2的情况中那样，ε很容易小于β，因而一半以下的光束将重叠。通过使光束到达每第四个显示元件，如在图3的情况中那样，如果δ处于上述的界限内，光束将始终不会重叠。角度β和ε与基板和透镜的总厚度t成反比。因此希望在保持不等式a/2t＞tanδ的条件下使t最大。这意味着极限的情况是t取这样的值的情况，即该值使光源的象刚好未充满单个显示元件的开放区域。因此希望小弧尺寸的紧凑灯。如果在投影透镜30采用了数值孔径(NA)为0.7的向前的聚光透镜，如图1中邻近板20的输出侧所示的，且板20的对角线长为例如75m，则1mm的弧长将给出γ＝±0.55°的光束发散。如果显示元件的开放部分具有40μ的尺寸a，则基板厚度可以达到3mm。假定显示元件的中心至中心的间隔d为50μ，β＝7.6°且ε＝1.4°。
应该理解的是，该投影系统可以有各种修正。光源可以是金属卤弧灯或氙弧灯，但可以采用其他的光源，例如卤灯，象EP-A-0465171中提到的那样。而且，不一定采用单个的白光源和一组分色反光镜来提供三个照射光束。相反地，可以采用单独的红、绿和蓝光源，象在EP-A-0465171中提到的那样。
LC板20最好是采用TFT或两端非线性器件(诸如开关元件)的有源矩阵板，虽然可以采用简单的多路调制板(multiplexedpanel)。
如EP-A-0465171中描述的，可以采用借助不同制造技术产生的各种不同的微透镜阵列。在上述实施例中，可以采用这种的微透镜阵列，它具有沿列的方向平行延伸的半柱形微透镜元件，它要求显示元件的列包括各个颜色。可以采用设置成矩形或六角形形式的球形微透镜元件，各个透镜元件位于三个相邻显示元件组成的一组的上方。球面透镜元件可以使得能够采用成一线的三个或所谓的三角形彩色显示元件设置。
通过阅读本说明书的公开内容，其他的改型对本领域的技术人员是显而易见的。这些改型可以包括彩色液晶投影显示系统领域中已知的其他特征，且这些特征可以用来代替或附加在以上描述的特征上。
权利要求
1.一种彩色液晶投影显示系统，包括具有显示元件的行和列阵列以用于对光进行调制从而产生显示输出的液晶板；照射装置，用于将三种不同颜色的照射光束引导向该板，以使它们从彼此不同的方向入射到板上，该板带有位于其输入侧的微透镜阵列，用于将三种不同颜色的入射光束引导到阵列的相应的显示元件组上，每一个微透镜元件位于一组三个显示元件的上方；以及，投影透镜，用于汇集来自板的显示输出并将该显示输出投影到屏幕上，其特征在于，入射到板上的三种不同颜色的照射光束的方向相对于彼此和微透镜阵列的微透镜元件而进行选择，从而使得在离板的输出侧一定距离处该三个光束分别通过在空间上基本上分开的区域，且在所述位置处设置了滤色器装置，用于在各个区域去除掉与该区域相关联的颜色以外的颜色的光。
2.根据权利要求1的彩色液晶投影显示系统，其特征在于，三个光束分别通过在投影透镜的孔径阑中的、在空间上基本上分开的区域，且滤色器装置被设置在孔径阑的区域中。
3.根据权利要求1或2的彩色液晶投影显示系统，其特征在于，各个微透镜元件引导位于第三照射光束两侧的两个照射光束以使其通过相应的显示元件，这些相应的显示元件位于来自第三照射光束的光所通过的一个显示元件的两侧，且这些相应的显示元件并不与这一个显示元件紧密相邻。
4.根据权利要求3的彩色液晶投影显示系统，其特征在于，来自第三照射光束两侧的两个照射光束的光分别被引导到位于所述一个显示元件两侧的第二个显示元件。
5.根据权利要求3的彩色液晶投影显示系统，其特征在于，来自第三照射光束两侧的两个照射光束的光分别被引导到位于所述一个显示元件两侧的第四个显示元件。
6.根据权利要求3至5中任何一项的彩色液晶投影显示系统，其特征在于，阵列的各个微透镜元件都位于一行显示元件中相应的一组三个相邻显示元件的上方。
7.根据权利要求3至5中任何一项的彩色液晶投影显示系统，其特征在于，阵列的各个微透镜元件都位于按三角形排列的相应的一组三个相邻显示元件的上方。
8.根据前述权利要求中任何一项的彩色液晶投影显示系统，其特征在于，照射装置包括一个白光源和一组分色反光镜，以便将白光分成三种不同颜色的光成分，从而产生所述三种不同颜色的照射光束。
全文摘要
在一种彩色液晶投影显示系统中，三种不同颜色的照射光束(R、G、B)从彼此不同的方向入射到带有显示元件40阵列的LC板20上，在该板的输入侧带有由位于显示元件组上方的微透镜元件42组成的微透镜阵列21，微透镜元件42引导光束的光穿过相应的显示元件组，且投影透镜30将板输出的光束投影到屏幕31上，光束的几何特性得到选择，以使得在离板的输出侧一定距离处三个输出光束分别通过在空间上基本上分开的区域，且在该位置处设置了滤色器装置50，以在各个区域除去不需要的颜色从而改进颜色纯度。阵列的各个微透镜元件使来自一个颜色的光束的光被引导到一个显示元件上，并使来自其它两个光束的光被引导到不与这一个显示元件紧密相邻的其他相应显示元件上。
文档编号G09F9/00GK1134209SQ95190777
公开日1996年10月23日 申请日期1995年6月19日 优先权日1994年7月9日
发明者J·A·克拉克 申请人:菲利浦电子有限公司