一种新型场序单LCD投影机的制作方法

一种新型场序单lcd投影机
技术领域
1.本实用新型涉及投影机技术领域，尤其涉及一种新型场序单lcd投影机。


背景技术：

2.纯场序的单lcd投影机具有结构简单、能耗低、输出亮度高，且色域较广等诸多优势，理论上可以媲美3lcd、dlp投影机的效率和效果。数十年来，人们一直在努力尝试可迄今为止均未取得有任何实质成果，即未能成功制作产品而投放市场产生价值。
3.造成的主要原因：一是对驱动ic的带宽要求太高，超出过去和现阶段的制造水平或者消费者可承受的性价比预期，二是对液晶的响应速度要求太高，难以较理想地实现产品化，三是技术端低估了用户端对产品的挑剔程度，诸如拖尾、串色、鬼影等严重不足，用户根本无法接受，那怕亮度确实高了一些，以及功耗确实低了很多。
4.实际上是因为纯场序(r、g、b场理想地按顺序无间隔输入)所需的技术，落后于市场发展的结果。如2004年主流单lcd投影机的分辨率为320*240，而如今已经是fhd了。现在制作320*240的纯场序投影机，技术(且确保价廉物美)是没有任何问题的，但现在要制作fhd的纯场序投影机，则非常困难，而现在制作320*240的纯场序投影机，早已没有市场需求了。
5.所以需要找到技术和市场的可行性切入点，解决上述技术和市场的矛盾，这就是本实用新型新型场序单lcd投影机的目的，本实用新型可以贴合现在的fhd分辨率市场需求，又具有纯场序单lcd投影机的高效率光阀、低功耗、图像色域广，输出亮度高等特性，主要是通过对驱动ic的带宽要求显著降低、对液晶的响应时间显著降低、提升全彩lcd光阀的开口率、显著降低产品化的工程难度和研发投入、显著降低了产品原材料成本等方面去实现。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种新型场序单lcd投影机，本实用新型具有纯场序单lcd投影机的高效率光阀、低功耗、图像色域广，输出亮度高等特性。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种新型场序单lcd投影机，包括按光线行进方向依次设置的led光源、收集准直装置、合光滤色装置、中间反射镜、聚焦装置、均光装置、出射透镜组、lcd光阀、场镜、成像反射镜和投影镜头。
8.所述led光源包括红色光源、绿色光源和蓝色光源；所述收集准直装置包括用于对所述红色光源发出的光线进行收集并准直的红光收集准直模组、用于对所述绿色光源发出的光线进行收集并准直的绿光收集准直模组和用于对所述蓝色光源发出的光线进行收集并准直的蓝光收集准直模组；所述红光收集准直模组、绿光收集准直模组和蓝光收集准直模组均至少包括一片透镜。
9.所述合光滤色装置对所述红光收集准直模组、所述绿光收集准直模组和所述蓝光
收集准直模组射出的光线进行合光和滤色；所述聚焦装置将所述led光源的像聚焦在所述均光装置的入射端面处，进而形成二次光源实像；所述聚焦装置至少包括一片透镜；所述均光装置对所述二次光源实像的光线进行均匀化处理后，由所述出射透镜组对所述lcd光阀进行均匀照明。
10.进一步地，所述lcd光阀为带有一个单基色滤色膜的半场序显示光阀，所述lcd光阀的任一个像素包括两个亚像素，分别为第一亚像素和第二亚像素；对应地，每帧输入所述lcd光阀的全彩图像分解为红色子帧、绿色子帧和蓝色子帧三个基色的子帧画面。
11.所述第一亚像素带有单基色的滤色膜，显示所述三个基色的子帧画面中与所述滤色膜的颜色相同的一个子帧画面。
12.所述第二亚像素没有滤色膜，通过场序的方式交替显示所述三个基色的子帧画面中另两个子帧画面。
13.对应地，所述led光源中与所述第一亚像素的滤色膜的颜色对应的一个光源，以占空比有选择性地点亮。
14.对应地，当所述第二亚像素以场序方式显示另两个子帧画面中的一个时，所述led光源中对应的一个颜色的光源，以占空比有选择性地点亮。
15.对应地，当所述第二亚像素以场序方式显示所述另两个子帧画面中的另一个时，所述led光源中对应的一个颜色的光源，以占空比有选择性地点亮。
16.进一步地，设显示每帧全彩图像的耗时为t，t分为第一时间段t1-t0、第二时间段t2-t1、第三时间段t3-t2和第四时间段t4-t3，则t＝(t1-t0)+(t2-t1)+(t3-t2)+(t4-t3)＝t4-t0；相应地，所述第一亚像素以时间t对一个子帧画面进行显示；所述第二亚像素在时间t内以场序方式交替显示另两个子帧画面，分别是：第一时间段t1-t0为对所述第二亚像素插入黑场，第二时间段t2-t1为所述第二亚像素显示另两个子帧画面中的一个，第三时间段t3-t2为对所述第二亚像素插入黑场，第四时间段t4-t3为所述第二亚像素显示所述另两个子帧画面中的另一个。
17.对应地，所述led光源中与所述第一亚像素的滤色膜的颜色对应的一个光源，选择在所述第一时间段t1-t0内和所述第三时间段t3-t2内对应点亮。
18.对应地，所述第二亚像素在所述第二时间段t2-t1显示另两个基色的子帧画面中的一个时，所述led光源中与一个子帧画面的颜色对应的一个光源，选择在所述第二时间段t2-t1内，以≤t2-t1的时间点亮。
19.对应地，当所述第二亚像素在所述第四时间段t4-t3显示所述另两个子帧画面中的另一个时，所述led光源中与另一个子帧画面的颜色对应的一个光源，选择在所述第四时间段t4-t3内，以≤t4-t3的时间点亮。
20.进一步地，所述lcd光阀为黑白型的半场序显示光阀，所述lcd光阀的任一个像素包括两个黑白的亚像素，分别为第一亚像素和第二亚像素；对应地，每帧输入所述lcd光阀的全彩图像分解为红色子帧、绿色子帧和蓝色子帧三个基色的子帧画面；令显示每帧所述全彩图像的耗时为t：
21.所述第一亚像素在所述t内，有选择性地显示所述三个基色的子帧画面中的一个。
22.对应地，所述第二亚像素在所述t内，通过场序的方式交替显示所述三个基色的子帧画面中的另两个。
23.对应地，所述led光源中与所述第一亚像素显示的一个子帧画面颜色对应的一个光源，以占空比有选择性地点亮。
24.对应地，所述第二亚像素以场序方式显示另两个子帧画面中的一个时，所述led光源中与一个子帧画面对应的一个颜色的光源，以占空比有选择性地点亮。
25.对应地，当所述第二亚像素以场序方式显示所述另两个子帧画面中的另一个时，所述led光源中与另一个子帧画面对应的一个颜色的光源，以占空比有选择性地点亮。
26.进一步地，设t分为第一时间段t1-t0、第二时间段t2-t1、第三时间段t3-t2和第四时间段t4-t3，则t＝(t1-t0)+t2-t1)+(t3-t2)+(t4-t3)＝t4-t0。
27.对应地，所述第一亚像素在所述第一时间段t1-t0和第三时间段t3-t2显示所述三个基色的子帧画面中的一个，在所述第二时间段t2-t1和第四时间段t4-t3插入黑场。
28.对应地，所述第二亚像素在所述t内以场序方式交替显示另两个基色的子帧画面，分别是：第一时间段t1-t0为对所述第二亚像素插入黑场，第二时间段t2-t1为所述第二亚像素显示所述另两个基色的子帧画面中的一个，第三时间段t3-t2为对所述第二亚像素插入黑场，第四时间段t4-t3为所述第二亚像素显示所述另两个基色的子帧画面中的另一个。
29.对应地，所述led光源中与所述第一亚像素显示的一个基色的子帧画面颜色对应的一个光源，选择在所述第一时间段t1-t0内和所述第三时间段t3-t2内，以≤t1-t0和≤t3-t2的时间对应点亮。
30.对应地，所述第二亚像素在所述第二时间段t2-t1显示另两个基色的子帧画面中的一个时，所述led光源中与一个子帧画面的颜色对应的一个光源，选择在所述第二时间段t2-t1内，以≤t2-t1的时间点亮。
31.对应地，当所述第二亚像素在所述第四时间段t4-t3显示所述另两个基色的子帧画面中的另一个时，所述led光源中与另一个子帧画面的颜色对应的一个光源，选择在所述第四时间段t4-t3内，以≤t4-t3的时间点亮。
32.进一步地，所述合光滤色装置包括bg二向色板和cr二向色板。
33.所述绿色光源和所述蓝色光源发光面相互不平行且不共面；所述bg二向色板处于所述绿色光源和所述蓝色光源发光面之间并对所述绿色光源和所述蓝色光源进行合光。
34.所述红色光源和所述绿色光源的发光面相互平行、共面、不平行或者不共面；所述cr二向色板对来自于所述bg二向色板和所述红色光源的光线进行合光。
35.进一步地，经所述合光滤色装置出射的光线具有：红色、绿色和蓝色光线的分光光谱互相无重叠，所述合光滤色装置输出纯三基色光线；互相重叠的光谱被所述合光滤色装置过滤阻止掉。
36.进一步地，经所述合光滤色装置出射的光线具有：红色、绿色和蓝色光线的分光光谱互相重叠的波长范围≤50nm，互相重叠的区域的面积≤所述合光滤色装置出射光线的光谱围成面积的5％；互相重叠的光谱波长＞50nm的、互相重叠的区域的面积＞所述合光滤色装置出射光线的光谱围成面积5％的，被所述合光滤色装置过滤阻止掉。
37.进一步地，所述红光收集准直模组包括按光线行进方向依次设置的r收集透镜和r准直透镜；所述绿光收集准直模组包括按光线行进方向依次设置的g收集透镜和g准直透镜；所述蓝光收集准直模组包括按光线行进方向依次设置的b收集透镜和b准直透镜。
38.优选地，所述均光装置包括方锥形聚光器。
39.优选地，所述出射透镜组至少包括一片透镜，所述透镜采用平凸的自由曲面透镜，所述自由曲面透镜的平面为入射面，所述自由曲面透镜的出射面为自由曲面。
40.本实用新型的有益效果：
41.本实用新型相比于现有全彩光阀，在同等技术条件下，光阀的效率大幅度提高，光源功率大幅度下降，图像色域大幅度提升，使得投影机能输出更高的亮度和具有更广袤的市场适应性。同时，相对纯场序的lcd光阀技术，本实用新型对驱动ic的带宽要求可以显著降低、对液晶的响应时间可以显著降低，显著降低了产品化的工程难度和研发投入，显著降低了产品原材料成本。
附图说明
42.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本实用新型实施例的示意图；
44.图2为图1的立体展示图；
45.图3为本实用新型lcd光阀像素的示意图；
46.图4为本实用新型实施例信号占空比示意图；
47.图5为本实用新型实施例lcd光阀色阻曲线示意图；
48.图6为本实用新型led光源的分光光谱示意图；
49.图7为本实用新型bg二向色板的45
°
角分光光谱示意图；
50.图8为本实用新型cr二向色板的45
°
角分光光谱示意图；
51.图9为本实用新型另一实施例信号占空比示意图；
52.图10为现有全彩技术lcd光阀示意图。
53.上述附图标记说明：
54.101、红色光源，102、绿色光源，103、蓝色光源，211、r收集透镜，212、r准直透镜，221、g收集透镜，222、g准直透镜，231、b收集透镜，232、b准直透镜，31、bg二向色板，32、cr二向色板，4、中间反射镜，51、第一透镜，52、第二透镜，6、均光装置，7、出射透镜组，8、lcd光阀，81、第一亚像素，82、第二亚像素，84、bm，85、fpc排线，801、任一个像素，9、场镜，10、成像反射镜，11、投影镜头。
具体实施方式
55.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。
56.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
57.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时
惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
58.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
59.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
60.实施例一：
61.场序显示的单lcd投影机由于较深入地涉及到物理、化学、材料、色彩工程、驱动电路等诸多的学科和技术应用，故本实施例先作必要的背景介绍。
62.国内自2004年以来，人们一直在持续努力，参见中国专利公开号cn1645250a、cn102063001a和cn110687737a等，即类似于单片dlp投影机以时间顺序的方式显示一帧全彩画面(或图像，后同)的红、绿、蓝三个单色场(子帧)图像，利用人的视觉暂留效应，在人脑中合成彩色图像。由于过去lcd光阀的响应速度未取得较明显突破(动辄几十毫秒甚至亚秒级)、驱动芯片资源的匮乏和人们对场序的认知存在一些不足和误区，所以这类显示技术，研发和工程难度特别大，导致一直都不能实用化。近年来，lcd光阀技术取得了较大的进步，尤其是高带宽驱动芯片的相对廉价化快速推动了场序技术投影产品的实用性进展。
63.上世纪末，国外的飞利浦、jvc(日本胜利)等公司已有场序的单lcd背投产品面世，但即便在今天看来，其产品制作难度也是非常艰巨的，因为需要多个棱镜精密高速旋转，故短暂尝试后便停产了。根据公知，人们对场序显示的研究，最初出现于1950年针对于黑白的摄像机和crt电视机的彩色化改进，直到led等固态光源普及前，场序显示技术对照明光源的对应颜色切换，通常是通过机械的方式实现(如dlp投影机的色轮)。这几乎不能实现小型化和简单化，也完全违背场序显示的制作简单、低成本的理论特点。当下可供参考的较早期专利技术如日本特许第2519429号等雏形的场序技术，为之后的lcd场序显示研发奠定了可行性基础。
64.本实用新型导入的插黑技术(black frame insertion technology)是早期弊端较多的lcd显示技术为了快速达到或者接近crt(阴极射线管)显示效果的应急方式之一。随着lcd技术自身的进步，插黑技术随着crt的淘汰而淡出。
65.比如一台lcd显示器的刷新率为60hz，通过把刷新率提升到120hz或者降为30hz，在全彩的帧与帧之间，插入一帧黑场，以显著改善人眼的色错觉和拖尾等不良感受。
66.经实践，插黑技术可以有效改善现阶段场序显示的诸多不良，但它的不足是影响输出亮度(光通量)，所以人们并不认为是可优选的技术，进而在很长的时间被忽视。人们更倾向于如使用ocb(光学自补偿弯曲)等技术和场序原理有机结合，实现场序的高品质化；近年在驱动的电场方式、液晶盒厚度、介电系数、黏性、弹性、更优良的各向异性、液晶注入和
定向等技术和工艺都取得了长足的进步，由于市场期待值太高，导致先进理念的场序显示，在过去漫长的时间都几乎未能实用化。
67.对于投影机输出亮度的提高，或者输入能量的有效降低(更节约)，那怕仅仅是微不足道的进步了1％，都是业内应该重视的，都是值得去积极实施的。
68.本实用新型提供的场序显示方式，很显然，可以显著降低全彩单lcd投影机的能耗，进而在散热、原材料成本、噪音、对比度、黑位和尤其是节能等方面，均具有现实意义。同时，相比于对理想化的纯场序技术进行实用化插黑，本实用新型对驱动ic(或电路)的带宽要求、液晶的响应时间可以显著降低，降低了产品化的工程难度和研发投入，降低了产品原材料成本。
69.参见图1-图4所示，本实施例提供的一种新型场序单lcd投影机，包括按光线行进方向依次设置的led光源、收集准直装置、合光滤色装置、中间反射镜4、聚焦装置、均光装置6、出射透镜组7、lcd光阀8、场镜9、成像反射镜10和投影镜头11。
70.所述led光源包括红色光源101、绿色光源102和蓝色光源103。实际上针对于投影光源，并不局限于led，激光光源也是可以的，但激光器的成本匹配单lcd投影机，就现阶段和今后很长时间来说，都几乎没有可能平衡产品的性价比。
71.所述收集准直装置包括用于对所述红色光源101发出的光线进行收集并准直的红光收集准直模组、用于对所述绿色光源102发出的光线进行收集并准直的绿光收集准直模组和用于对所述蓝色光源103发出的光线进行收集并准直的蓝光收集准直模组。
72.所述红光收集准直模组、绿光收集准直模组和蓝光收集准直模组至少包括一片透镜。本实施例中，优选但不限于所述红光收集准直模组包括按光线行进方向依次设置的r收集透镜211和r准直透镜212；优选但不限于所述绿光收集准直模组包括按光线行进方向依次设置的g收集透镜221和g准直透镜222；优选但不限于所述蓝光收集准直模组包括按光线行进方向依次设置的b收集透镜231和b准直透镜232。
73.本实施例中，所述r收集透镜211、g收集透镜221和b收集透镜231优选但不限于三者的光学指标一样，优选但不限于为凹凸透镜，凹面为入射面；所述r准直透镜212、g准直透镜222和b准直透镜232优选但不限于三者的光学指标一样，优选但不限于为双凸透镜，其中入射面为球面，出射面为非球面，材料优选但不限于e48r，以利于尽量便于大批量制造且保持较高性价比。
74.所述聚焦装置将所述led光源的像聚焦在所述均光装置6的入射端面(或入口)处或者附近，进而形成二次光源实像。需要说明的是，因为聚焦装置的景深不可能是一个面，且聚焦装置自身总是会产生像差等失真，再结合实际制作精度，并不可能绝对地、无失真地聚焦在所述均光装置6的入射端面处。所述聚焦装置包括的透镜的数量至少为一个。本实施例中，优选但不限于所述聚焦装置包括第一透镜51和第二透镜52，完成聚焦成像。实际上使用多少个透镜进行聚焦成像，这都取决于投影机对光学系统的定位诉求，比如成本和体积等等。
75.所述均光装置6对二次光源实像的光线进行均匀化处理后，由所述出射透镜组7对所述lcd光阀8进行均匀照明。本实施例中，所述均光装置6包括方锥形聚光器，所述出射透镜组7至少包括一片透镜；所述透镜优选但不限于采用平凸的自由曲面透镜，其中平面为入射面，出射面为自由曲面。
76.参见图3所示，所述lcd光阀8为带有一个单基色滤色膜的半场序光阀，所述lcd光阀8的任一个像素801包括两个亚像素，分别为第一亚像素81和第二亚像素82；相对应地，每帧输入所述lcd光阀8的全彩图像分解为红色子帧、绿色子帧和蓝色子帧即三个基色的子帧画面。
77.所述第一亚像素81带有单基色滤色膜(color filter，即cf)，显示输入全彩图像中与所述滤色膜的颜色相同的一个子帧画面。本实施例中，优选但不限于所述第一亚像素81的单基色滤色膜为绿色，完成绿色子帧画面的显示。
78.所述第二亚像素82没有滤色膜，为纯黑白显示，通过场序的方式交替显示输入全彩图像中的另(或者“另外”)两个子帧画面；相对应地，本实施例中，优选但不限于所述第二亚像素82场序交替显示红色子帧和蓝色子帧画面。
79.对应地，所述led光源中与所述第一亚像素81的滤色膜的颜色对应的一个光源，以占空比有选择性地点亮；本实施例中，优选与绿色滤色膜对应的绿色光源102以占空比有选择性地点亮。
80.对应地，当所述第二亚像素82以场序方式显示另两个子帧画面中的一个时，所述led光源中对应的一个颜色的光源，以占空比有选择性地点亮；当所述第二亚像素82以场序方式显示另两个子帧画面中的另一个时，所述led光源中对应的一个颜色的光源，以占空比有选择性地点亮。本实施例中，当第二亚像素以场序方式显示红色子帧画面时，红色光源101以占空比有选择性地同步点亮；当第二亚像素82以场序方式显示蓝色子帧画面时，蓝色光源103以占空比有选择性地同步点亮。
81.参见图4所示，设显示每帧全彩图像的耗时为t(横坐标代表时间t或者t，0处代表t0)，t分为第一时间段t1-t0(这里
“‑”
不是指“从t1到t0”，是t1减t0或者从t0到t1的意思，后同)、第二时间段t2-t1、第三时间段t3-t2和第四时间段t4-t3，t＝(t1-t0)+(t2-t1)+(t3-t2)+(t4-t3)＝t4-t0，t4-t0即输入一帧全彩图像的t。对应地，所述第一亚像素81以时间t对一个子帧画面进行显示；所述第二亚像素82在时间t内对另两个子帧画面以场序方式交替显示，分别是：第一时间段t1-t0为对所述第二亚像素82插入黑场，第二时间段t2-t1为所述第二亚像素82显示另两个子帧画面中的一个，第三时间段t3-t2为对所述第二亚像素82插入黑场，第四时间段t4-t3为所述第二亚像素82显示另两个子帧画面中的另一个。参见图4所示，本实施例中，绿色子帧画面在第一亚像素81上的显示时间为t(参见绿色子帧开关脉冲曲线gc)，而红色(参见红色子帧开关脉冲曲线rc)和蓝色(参见蓝色子帧开关脉冲曲线bc)两个子帧画面在第二亚像素82上以场序方式交替显示，分别是：第一时间段t1-t0对第二亚像素82插入黑场(参见黑场开关脉冲曲线bac)，第二时间t2-t1第二亚像素82显示红色子帧画面(参见脉冲曲线rc)，第三时间段t3-t2对第二亚像素82插入黑场(参见脉冲曲线bac)，第四时间段t4-t3第二亚像素82显示蓝色子帧画面(参见脉冲曲线bc)。
82.对应地，所述led光源中与所述第一亚像素81的滤色膜的颜色对应的一个光源，选择在所述第一时间段t1-t0和所述第三时间段t3-t2对应点亮。参见图4所示，本实施例中，绿色光源102在第一时间段t1-t0和第三时间段t3-t2对应点亮，在t的其余时间内不点亮，参见图中绿色光源开关脉冲曲线gl。
83.对应地，所述第二亚像素82在所述第二时间段t2-t1显示另两个子帧画面中的一个时，所述led光源中与其中一个子帧画面的颜色对应的一个光源，选择在所述第二时间段
t2-t1内，以≤t2-t1的时间点亮。参见图4所示，本实施例中，第二亚像素82在第二时间段t2-t1显示红色子帧画面时，红色光源101在第二时间段t2-t1之内同步点亮，并选择点亮的时间＜t2-t1的值，参见图中红色光源开关脉冲曲线rl。
84.对应地，当所述第二亚像素82在所述第四时间段t4-t3显示另两个子帧画面中的另一个时，所述led光源中与另一个子帧画面的颜色对应的一个光源，选择在所述第四时间段t4-t3内，以≤t4-t3的时间点亮。参见图4所示，本实施例中，第二亚像素82在第四时间段t4-t3显示蓝色子帧画面时，蓝色光源103在第四时间段t4-t3之内同步点亮，并选择点亮的时间＜t4-t3的值，参见图中蓝色光源开关脉冲曲线bl。这是因为即便对第二亚像素82进行了插黑，因为液晶从高速翻转到保持的这段极其短暂的时间，点亮相应的光源进行照射，仍然是不利和意义不大的。
85.进而，本实施例完成半场序的全彩显示，即lcd光阀8的第一亚像素81在t时间内显示一个子帧画面，如绿色子帧画面，第一亚像素不存在场序方式，和现有的全彩技术的光阀一样，属于“恒亮”显示方式；而第二亚像素82则以场序的方式显示另两个子帧画面，如红色子帧和蓝色子帧画面，且在第二时间段t2-t1显示红色子帧，在第四时间段t4-t3显示蓝色子帧，在第一时间段t1-t0、第三时间段t3-t2时间段插入黑场画面。对应地，绿色光源102分别在第一时间段t1-t0和第三时间段t3-t2点亮。而红色光源101在第二时间段t2-t1之内同步点亮，但点亮时间＜t2-t1的值。同理，蓝色光源103在第四时间段t4-t3之内同步点亮，但点亮时间＜t4-t3的值。
86.参见图4所示，在t时间内，第一亚像素81恒亮显示绿色子帧画面，此时只要有绿色的光线照射，便可输出绿色子帧图像，经所述场镜9、成像反射镜10和投影镜头11投射出去。绿色光源102分别在第一时间段t1-t0和第三时间段t3-t2点亮，其余时间歇灭(参见脉冲曲线gl)。第一亚像素81由于是恒亮显示绿色子帧画面，绿色(附近)是属于人眼最敏感的颜色，所以最敏感的一帧画面恒亮而不存在场序交替，为降低场序单lcd投影机输出图像的闪烁感创造了客观条件。同时，相比于纯场序的单lcd投影机，本实施例的绿色图像的光源在第一时间段t1-t0和第三时间段t3-t2各点亮一次，也客观成倍降低了因为光源交替带来的图像闪烁感。
87.绿色光源102分别在第一时间段t1-t0和第三时间段t3-t2点亮时候，此时第二亚像素82输出黑场，处于阻断状态，所以绿光并不会被第二亚像素82漏出去，lcd光阀8只输出正常的绿色子帧图像。
88.在t时间的第二时间段t2-t1内，第二亚像素82显示红色子帧画面，相对应地红色光源101的占空比有选择性地同步点亮。此时红色光源101除了对第二亚像素82照明外，还对第一亚像素81进行了照明，但第一亚像素81带有绿色的滤色膜，所以红色光线照射第一亚像素81时，红色光线会被绿色cf完全阻断，此时lcd光阀8只输出纯红色子帧画面。在第四时间段t4-t3时间内，第二亚像素82显示蓝色子帧画面原理类似，此时lcd光阀8只输出纯蓝色子帧画面。进而使本实施例一种新型场序单lcd投影机完成全彩图像显示。
89.继续参见图3所示，bm(图中的84，即black matrix，黑色矩阵)对lcd光阀8的透射率影响，在当今fhd分辨率时代，已经变得较为明显，如以京东方3.5寸的fhd光阀为例，每个像素的尺寸约为40μm*40μm(微米)，如果bm的线宽(图3中的“w”)为4μm，那么像素开口为[1-(40*4*2+32*4*2)/(40*40)]100％＝64％。参见图10的现有全彩技术光阀，图中全彩lcd光
阀8'的任一个像素801'，包括红色滤色膜81'，绿色滤色膜82'和蓝色滤色膜83'，滤色膜之间是bm(图中的84')，同等尺寸条件下，像素开口率为[1-(40*4*2+32*4*3)/(40*40)]100％＝56％，很显然，本实施例相对于传统全彩光阀技术，像素开口率获得了约14.3％的提升，进而透过率获得了相应提高。
[0090]
继续参见图10所示，在保持白平衡基本正常情况下，设照射lcd光阀8'的红色光源为1500lm(流明)，功率33w，绿色光源为5000lm，功率53w，蓝色光源为500lm，功率40w，合计7000lm，功率126w，设照明系统的效率为80％，偏振光效率40％，不计场镜和镜头等损失，lcd光阀8'的cf(color filter)效率为较高的25％，则投影机可输出:
[0091]
7000*0.8*0.4*0.575*0.25＝322lm。
[0092]
参见图3所示，本实施例以保持白平衡的相同条件，设t被分为四等份，红色光源101为750lm(3000lm的四分之一)，功率16.5w，绿色光源102为2500lm(5000lm的二分之一)，功率26.5w，蓝色光源103为250lm(1000lm的四分之一)，功率20w，合计3500lm，功率63w，则投影机可输出：
[0093]
(5000*0.25*2+3000*0.25+1000*0.25)*0.8*0.4*0.65*0.5＝364lm。
[0094]
很显然，本实施例功耗只有现有技术的一半，而输出亮度则更高，同时，现有技术lcd光阀8'的ntsc色域约50％(cf效率高达25％)，而本实施例输出图像色域至少＞75％，用户体验感具有本质差距。对电源消耗以及显著改善了投影机的散热和噪音等水平，另外，插黑对投影机的黑位和对比度贡献也是显著的。
[0095]
进一步地，现有纯场序技术，在每个子帧之间插黑的情况下，比本实施例对驱动芯片以及lcd光阀8的液晶影响时间，要求至少高30-40％，对高达109赫兹(ghz)的驱动器来说，频率高30％意味着功耗、芯片构架、制作工艺、内存容量等有着本质的不同，而液晶响应时间需要达到2-3ms左右，这在具体实施时太难了。而本实施例液晶响应时间即便是5-6ms，也能正常工作，相对应地，液晶响应时间从5ms降低到3ms，目前lcd光阀稳定的量产技术，还几乎是一片空白。同时，由于插黑的作用，场序交替的亚像素对液晶的黑白下降时间和灰阶响应时间，就不再对图像造成较大的影响；而带有滤色膜的亚像素(如第一亚像素81)，其机理和现有全彩技术一样，属于成熟的技术。
[0096]
当然，相对如图10的全彩显示技术，插黑自身会显著提高驱动芯片的带宽需求，那么在所述红色子帧、绿色子帧和蓝色子帧之间、全彩的帧与帧之间，如果不插黑，而控制各颜色光源的点亮时间的间隔是不是就更好呢，答案是否定的。虽然将红色光源101、绿色光源102和蓝色光源103之间的点亮间隔拉得更开，即点亮时间更短暂，理论上，lcd光阀10对各色子帧画面没有显示正常(保持)时，led光源不点亮，观众便看不到图像拖尾和鬼影等异常，但实际并非如此，由于其机理和本实用新型无必要联系，不再赘述。
[0097]
参见图5所示，本实施例第一亚像素81的绿色滤色膜光阻(也可称色阻，业内对“光阻”和“色阻”并未进行严格区分)曲线，波长＞485nm且＜585nm的光线透射，波长＜465nm和＞605nm的光线阻断，波长465nm到485nm范围的光线，对应地处于从阻断到透射的连续过渡状态，波长585nm到605nm范围的光线，对应地处于从阻断到透射的连续过渡状态。图5中，ts表示透射效率，λ表示波长。
[0098]
参见图6所示，所述led光源的分光光谱示意图，经过合光滤色装置(业内对“合光”和“合色”的称呼，并无明确区分，尽管严肃的定义是有区别的，但产生作用的过程是类似
的)合光和对光线进行过滤后，图中两处虚线和横坐标围城的局部区域的面积，须≤图中三基色光谱(实线)和横坐标围成的总面积的5％。这对提升图像的色域、饱和度、对比度等等指标都有极大的帮助，同时对光线能量的损失并不大，这是一个经验值。
[0099]
本实施例中，所述合光滤色装置包括bg二向色板31和cr二向色板32。所述绿色光源102和所述蓝色光源103发光面优选为正交布置，所述bg二向色板31优选以45
°
角处于所述绿色光源102和所述蓝色光源103发光面(或对应光轴)之间对所述绿色光源102和所述蓝色光源103进行合光(参见图1所示)。所述bg二向色板31透射蓝光而反射绿光，优选但不限于波长＜465nm的光线透射，波长＞485nm的光线反射，波长465nm到485nm范围的光线对应地处于从465nm起，透射率逐步减小直到485nm阻断，且透射率变化呈连续过渡状态(如果制作良好则接近于线性过渡状态)，而不是阶跃状态。
[0100]
本实施例中，所述红色光源101和所述绿色光源102的发光面优选平行或者共面布置，所述cr二向色板32和所述bg二向色板31优选为平行布置，所述cr二向色板32处于所述绿色光源102和所述红色光源101发光面之间对来自于所述bg二向色板31和所述红色光源101的光线进行合光。所述cr二向色板32透射青光而反射红光，优选但不限于波长＜585nm的光线透射，波长＞605nm的光线反射，波长585nm到605nm范围的光线，对应地处于从585nm起，透射率逐步减小直到605nm阻断，且透射率变化呈连续过渡状态。以上具体参见图7、图8所示。图中，λ为波长，ts为透射，ef为效率，re为反射。考虑镀膜的难度，所述cr二向色板32和所述bg二向色板31均选择为和所述光轴按45
°
角度布置，如果以其它角度布置(假如安装空间允许或者整机的尺寸需要)，透射和反射的平衡性需要酌情做出牺牲。
[0101]
必须说明的是，如上述二向色板在led光源的dlp投影机上，通常都是标配，而在单lcd投影机上，是不曾有过的引入设计。同时，针对dlp和单lcd投影机，二向色板的分(或合)光特性是不同的，本实用新型对绿色光源102尤其是采用荧光粉激励的光源时，需要主动进行滤光才能符合设计要求。而对于dlp投影机而言，合光装置主要目的是尽可能高效地对光源光线进行合光，因为dlp投影机是一种理想的纯场序工作方式，它的白平衡调节要容易得多。
[0102]
本实施例中，对所述第二像素82插入黑场是为了改善图像拖尾、鬼影和花屏等异常的必要之举。每显示一子帧前，将所述lcd光阀8显示的上一子帧擦除干净，这类似于在lcd光阀上使用姆拉擦除(de-mura)技术，当然这个举例是不恰当的。也就是说，在场序的各子帧图像的动态灰阶可能存在错误叠加而没有找到科学高效的算法获得精准的“保持值”以前，把画面擦除而重新显示，是实现正确显示的最有效手段。
[0103]
一定程度内，通过调整不同的第一时间段t1-t0、第二时间段t2-t1、第三时间段t3-t2和第四时间段t4-t3的时间或占空比，可以呈现非常多的色域、白平衡和输出亮度选择。
[0104]
实施例二：
[0105]
很显然，rgb顺序切换的纯场序显示技术，工程实现是极端困难的，所以近年人们实用新型了双场序、多场序等显示技术，参见如中国专利公开号cn104112436a和cn104134431a等技术。非常遗憾地，人们仍然无法把这些产品实用化特别是应用于单lcd投影机。
[0106]
参见图1-图3、图9所示和实施例一，本实施例与实施例一不同之处在于：所述lcd
光阀8的任一个像素801包括两个黑白的亚像素，分别为第一亚像素81和第二亚像素82；对应地，每帧输入所述lcd光阀8的全彩图像分解为红色子帧、绿色子帧和蓝色子帧三个基色的子帧画面。
[0107]
所述第一亚像素81显示所述三个基色的子帧画面中的一个。本实施例中，优选但不限于所述第一亚像素81显示绿色子帧画面。
[0108]
对应地，所述第二亚像素82通过场序的方式交替显示所述三个基色的子帧画面中的另两个。本实施例中，优选但不限于所述第二亚像素82以场序交替显示红色子帧和蓝色子帧画面。
[0109]
对应地，所述led光源中与所述第一亚像素81显示颜色对应的一个光源，以占空比有选择性地点亮。
[0110]
对应地，所述第二亚像素82以场序方式显示所述另两个子帧画面的一个时，所述led光源中对应的一个颜色的光源，以占空比有选择性地点亮；当所述第二亚像素82以场序方式显示所述另两个子帧画面的另一个时，所述led光源中对应的一个颜色的光源，以占空比有选择性地点亮。本实施例中如第二亚像素82以场序方式显示红色子帧画面时，红色光源101以占空比有选择性地点亮；第二亚像素82以场序方式显示蓝色子帧画面时，蓝色光源103以占空比有选择性地点亮。
[0111]
进一步地，设显示每帧三基色全彩图像的耗时为t，t分为第一时间段t1-t0、第二时间段t2-t1、第三时间段t3-t2和第四时间段t4-t3，则t＝(t1-t0)+t2-t1)+(t3-t2)+(t4-t3)＝t4-t0。对应地，所述第一亚像素(81)在所述第一时间段t1-t0和第三时间段t3-t2显示所述三个子帧画面中的一个，在所述第二时间段t2-t1和第四时间段t4-t3插入黑场；对应地，所述第二亚像素82在时间t内以场序方式交替显示所述另两个子帧画面，分别是：第一时间段t1-t0为对所述第二亚像素82插入黑场，第二时间段t2-t1为所述第二亚像素82显示所述另两个子帧画面中的一个，第三时间段t3-t2为对所述第二亚像素82插入黑场，第四时间段t4-t3为所述第二亚像素82显示所述另两个子帧画面中的另一个。参见图9所示，本实施例中，第一亚像素81在第一时间段t1-t0和第三时间段t3-t2显示绿色子帧画面(参见图9中gc脉冲曲线)，在第二时间段t2-t1和第四时间段t4-t3插入黑场(参见gbac脉冲曲线)；对应地，在第一时间段t1-t0为对第二亚像素82插入黑场(参见bac脉冲曲线)，第二时间段t2-t1第二亚像素82显示红色子帧画面(参见rc脉冲曲线)，第三时间段t3-t2为对所述第二亚像素82插入黑场(参见bac脉冲曲线)，第四时间段t4-t3第二亚像素82显示蓝色子帧画面(参见bc脉冲曲线)。
[0112]
对应地，所述led光源中与所述第一亚像素81显示的绿色子帧画面的颜色对应的绿色光源102，选择在所述第一时间段t1-t0和所述第三时间段t3-t2对应点亮(参见gl脉冲曲线)；本实施例中，绿色光源102在＜t1-t0和＜t3-t2的时间内对应点亮，在t的其余时间内不点亮。
[0113]
本实施例中，第二亚像素82在第二时间段t2-t1显示红色子帧画面时，红色光源101在第二时间段t2-t1内同步点亮，且点亮时间＜t2-t1的值。第二亚像素82在第四时间段t4-t3显示蓝色子帧画面时，蓝色光源103在第四时间段t4-t3内同步点亮，但点亮时间＜4-t3的值。
[0114]
很显然，本实施例因为lcd光阀不同，所以led光源的点亮时间也不同，对lcd光阀
的驱动芯片要求也不同。一方面，增加了驱动所述第一亚像素81的难度，增加了成本；另一方面，在前端电路如果通过存储器手段，对输入所述第一亚像素81的两个同色的子帧画面进行处理，完全可以提升投影机的清晰度(展现更多的信息量)；由于lcd光阀8不带cf，因而可以一定程度降低制作成本。
[0115]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。