专利名称：液晶投影装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种液晶才更影装置(liquid crystal projection apparatus ), 且特别是有关于一种穿透式液晶投影装置(transmissive LCD projector )。
背景技术：
请参考图1，已知单一面板的穿透式液晶投影装置100包括光源110、 色4&( color wheel )120、光积分片主(light integration rod )130、聚焦透《竟(focusing lens) 140、 P偏极化片(P-polarizer) 150p、 S偏才及化片(S-polarizer) 150s、 穿透式液晶显示面板160与投影镜头(projection lens) 170。光源110适于 提供白光光束112,而色轮120、光积分柱130、聚焦透镜140、 P偏极化片 150p、穿透式液晶显示面板160、 S偏极化片150s与投影镜头170依序排列 于光束112的传递路径上。其中，P偏极化片150p适于使光束112中的P 偏极化光通过，而穿透式液晶显示面4反160适于将P偏才及化光转换成S偏^L 化光，且S偏极化片150s适于使S偏才及化光通过。
值得注意的是，由于P偏极化片150p仅会让光束112中的P偏极化光 通过，所以其他偏极化方向的光能量会聚集在P极偏极化片150p,导致P 偏极化片150p容易因高温而劣化。如此，将降低穿透式液晶投影装置100 所投影出的图像的品质。
请参考图2，已知三面板的穿透式液晶投影装置200包括光源210、光 积分柱220、聚焦透镜230、第一二向色镜(dichroic mirror) 240a、第二二 向色镜240b、三个反射镜(reflective mirror) 250a、 250b、 250c、三个P偏 才及化片260p、三个S偏才及化片260s、三个穿透式液晶显示面板270、 X棱镜 (X-prism) 280与投影镜头290。光源210适于提供由红光212r、绿光212g 与蓝光212b混光所形成的白光光束212,而光积分柱220、聚焦透镜230与 第一二向色镜240a依序排列于光束212的传递路径上。
第一二向色镜240a适于使红光212r通过，并反射绿光212g与蓝光212b， 而第二二向色镜240b适于使蓝光212b通过，并反射绿光212g。反射镜250a
配置于红光212r的传递^各径上，以反射红光212r，而反射4竟250b、 250c配 置于蓝光212b的传递路径上，以反射蓝光212b。红光212r、绿光212g与 蓝光212b分别依序通过对应的P偏极化片260p、穿透式液晶显示面板270 与S偏才及化片260s后l殳射至X棱镜280,并由X棱4竟280合成一合成光束 282,而投影镜头290配置于合成光束282的传递路径上。
与穿透式液晶^投影装置100相同，由于P偏^L化方向以外的其他偏;〖及化 方向的光能量会聚集在各P偏极化片260p,造成P偏极化片260p容易因高 温而劣化，如此将穿透式液晶投影装置200所投影出的图像的品质。
发明内容
本发明提供一种液晶投影装置，以使不同于偏极化片的偏极化方向的光 能量可均匀分散的累积在多个偏极化片，进而使偏极化片会较为容易散热， 以延长其使用寿命。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所披露的技术特征中得到进一 步的了解。
为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出 一种液晶投影装置，包括照明系统(illumination system )、至少一光束转换 模块(light beam transform module )与一投影镜头。照明系统适于提供具有 第 一偏极化方向的光线及第二偏极化方向的光线的光束，而光束转换模块与 投影镜头皆配置于光束的传递路径上，且投影镜头位于光束转换模块之后。 光束转换模块包括穿透式液晶显示面板、多个第 一偏极化片与至少第二偏极 化片。其中，这些第一偏极化片配置于穿透式液晶显示面板的一侧，且适于 使第一偏极化方向的光线通过。其中第一偏极化片阻挡部分的第二偏极化方 向的光线，其余第一偏极化片阻挡其余的第二偏极化方向的光线。第二偏极 化片配置于穿透式液晶显示面板的另一侧，且适于使第二偏极化方向的光线 通过，并阻挡第一偏才及化方向的光线。
由于光束转换模块会具有多个第一偏极化片(或多个第二偏极化片)， 因此，第一 (或第二)偏极化方向以外的光线的光能量可以分散的累积在多 个第一偏极化片(或多个第二偏极化片)上。在是，第一偏极化片(或第二 偏极化片)会较为容易散热，所以较不容易因高温而劣化，并具有较长的使 用寿命，如此可维持穿透式液晶投影装置所投影出的图像的品质。
图1为已知一种单一面板的穿透式液晶投影装置的结构示意图。 图2为已知一种三面板的穿透式液晶投影装置的结构示意图。 图3为本发明第一实施例的一种液晶投影装置的结构示意图。 图4为本发明第二实施例的一种液晶投影装置的结构示意图。
附图标记说明
100、 200:穿透式液晶投影装置 110、 210:光源
112、 212、 212r、 212g、 212b、 282:光束 120:色轮
130、 220:光积分柱
140、 230:聚焦透镜
150p、 150s、 260p、 260s:偏极化片
160、 270:液晶显示面4反
170、 290:投影镜头
240a、 240b: 二向色镜
250a、 250b、 250c:反射镜
280: X棱镜
300、 400:液晶投影装置
310、 410:照明系统
310a、 412a、 430a:光束
312、 412:光源
314、 414:光均匀4匕元件
316:色轮
318:聚焦透镜
320、 420a、 420b、 420c:光束转换沖莫块 322、 422:穿透式液晶显示面4反 324、 326、 424、 426:偏才及4b片 330、 440:才殳影镜头
410a:第一色光 410b:第二色光 410c:第三色光 416、 418:分光元件 419a、 419b、 419c:反射镜 430:合光元件
具体实施例方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式 的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方 向用语，例如上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因 此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
请参考图3,本发明第一实施例的液晶投影装置300包括照明系统310、 至少一光束转换模块320以及投影镜头330。照明系统310适于提供具有第 一偏极化方向的光线及第二偏极化方向的光线的光束310a,而光束转换模块 320与投影镜头330皆配置于光束310a的传递路径上，且投影镜头330位于 光束转换模块320之后。光束转换模块320适于使光束310a由照明光束转 换为图像光束，并包括穿透式液晶显示面板322、多个第一偏极化片324与 至少第二偏极化片326。其中，第一偏极化片324配置于穿透式液晶显示面 板322的一侧，而第二偏极化片326配置于穿透式液晶显示面板322的另一 侧。
第一偏极化片324适于^f吏光束310a中的第一偏极化方向的光线通过， 其中第一偏极化片324阻挡光束310a中的部分的第二偏极化方向的光线， 其余第一偏极化片324阻挡其余的第二偏极化方向的光线。再者，第二偏极 化片326适于使光束31 Oa中的第二偏极化方向的光线通过，并阻挡光束31 Oa 中的第一偏极化方向的光线。另外，穿透式液晶显示面板322适于使入射的 第一偏极化方向(或第二偏极化方向)的光线转换成第二偏极化方向(或第 一偏极化方向)的光线。此外，投影镜头330适于使光束310a (图像光束) 投射至一焚幕(未绘示)上，以形成一画面(未绘示)。
在此实施例中，照明系统310例如是包括光源312与光均匀化元件314。 光源312适于提供光束310a，而光均匀化元件314配置于光束310a的传递
路径上，并适于使光束310a均匀化。其中，光源312例如是超高压汞灯 (ultrahigh pressure mercury lamp, UHP lamp )、金属卣化物灯(metal halide lamp)、氤灯(xenonlamp)或其他光源。再者，光源312所提供的光束310a 例如是聚焦光束，而光均勻化元件314例如是光积分柱，其中光积分柱可以 是实心柱体或空心柱体。而且，光积分柱的长度例如是大于30毫米，以增 加光束310a的光线在光积分柱中的反射次数而使光能量更均匀化。
另外，光源312所提供的光束310a例如是白光光束，而照明系统310 还可以包括色轮316。色轮316配置于光束310a的传递路径上，并位于光源 312与光均匀化元件314之间。光束310a在不同的时间点通过色4仑316后会 由白色转换为不同的颜色(例如是红色、绿色与蓝色)，以形成不同颜色的 照明光束。再者，照明系统310还可以包括适于使均匀化的光束310a聚焦 于穿透式液晶显示面板322的聚焦透镜318，且聚焦透镜318位于光均匀化 元件314与穿透式液晶显示面+反322之间。
除此之外，第一偏极化片324例如是P偏极化片，第二偏极化片326例 如是S偏极化片，而第 一偏极化方向例如是P偏极化方向，而第二偏极化方 向例如是S偏极化方向。第 一偏极化片324适于使P偏极化方向的光线通过， 并阻挡其他偏极化方向的光线，而第二偏极化片326适于使S偏极化方向的 光线通过，并阻挡其他偏^l化方向的光线。再者，在本实施例中，第一偏^L 化片324例如是配置于光均匀化元件314与穿透式液晶显示面板322之间， 而第二偏极化片326例如是配置于穿透式液晶显示面板322与投影镜头330 之间。其中，第一偏极化片324与第二偏极化片326的材料例如是由玻璃、 石英或蓝宝石所组成，而且，光束转换模块320例如是包括三个第一偏极化 片324，且这些第一偏极化片324适于分别阻挡不同波长范围的S偏极化方 向的光线。
更详细而言，第一偏极化片324例如是适于4吏P偏才及化方向的可见光通 过，并阻挡其他偏极化方向的可见光，在本实施例中，阻挡的偏极化方向为 S偏极化方向的可见光，其中S偏极化方向的可见光的波长范围约为 400nm 700nm。再者，在此实施例中的第一片第一偏才及化片324 (最靠近 聚焦透镜318的第一偏极化片324)所阻挡的S偏极化光的波长范围例如是 400nm ~ 500nm,而第二片第一偏极化片324所阻挡的S偏极化光的波长范 围例如是500nm 600nm,且第三片第一偏极化片324 (最靠近穿透式液晶
显示面板322的第一偏极化片324)所阻挡的S偏极化光的波长范围例如是 600nm 700nm。因此，光束310a在通过这些第一偏才及化片324后只会剩下 P偏极化方向的可见光，并传递至穿透式液晶显示面板322。
接着，光束310a在通过穿透式液晶显示面板322后，液晶显示面板322 将P偏极化方向的可见光会被转换为S偏极化方向的可见光，并传递至第二 偏极化片326。然后，S偏极化方向的可见光会通过第二偏极化片326,而 由于穿透式液晶面板322的操作状态是在ON与OFF之间做转换，因此部分 传递至穿透式液晶显示面板322的P偏极化方向的可见光在OFF状态时会 直接通过穿透式液晶面板322，而未经过极性转换，此时，P偏极化方向的 可见光则会^^皮第二偏极化片326阻挡。因此，光束310a在通过第二偏^l化 片326后只会剩下S偏极化方向的可见光，并传递至投影镜头330。
值得注意的是，由于光束转换模块320包括多个第一偏极化片324，且 这些第 一偏极化片324可分别阻挡不同波长范围的P偏极化方向以外的其他 偏极化方向的可见光，因此，其他偏极化方向可见光的光能量可较为均匀分 散的累积在不同的第一偏极化片324上。也因此，这些第一偏极化片324会 较为容易散热，也可具有较长的使用寿命。
然而，本发明并不仅限于此实施例。举例来说，光均匀化元件314可以 是由凹透镜与透镜阵列所组成。另外，当光源310所提供的光束310a为平 行光束时，光均匀化元件314可以是透镜阵列。再者，第一偏极化片324亦 可为S偏极化片，且第二偏极化片326亦可为P偏极化片，在此情况下，第 一偏极化方向是S偏极化方向，而第二偏极化方向是P偏极化方向。因此， 第一偏极化片324适于使S偏极化方向的可见光通过，并阻挡P偏极化方向 的可见光，而第二偏极化片326适于使P偏极化方向的可见光通过，并阻挡 S偏;fe化方向的可见光。
另外，第一偏极化片324与第二偏极化片326所配置的位置可以对调。 换句话说，第二偏极化片326可以是配置于光均匀化元件314与穿透式液晶 显示面板322之间，而第一偏极化片324可以是配置于穿透式液晶显示面板 322与投影镜头330之间。在此情况下，所搭配的液晶显示面板322适于使 第二偏极化方向的光线转换成第一偏极化方向的光线。而且，穿透式液晶显
示面板322在OFF状态时，通过穿透式液晶显示面板322的第二偏极化方 向的光线的光能量可较为均匀分散的累积在不同的第 一偏极化片324上。
除此之外，这些第一偏极化片324还可以利用穿透率衰减的方式或其它 方式分段阻挡第二偏极化方向的光线，以使光束310a在通过这些第一偏极 化片324后只会剩下第一偏极化方向的光线。举例来说，第一片第一偏极化 片324可以先阻挡一部分的第二偏极化方向的光线，并卩吏其余的第二偏极化 方向的光线通过。接着，第二片第一偏极化片324阻挡另一部分的第二偏极 化方向的光线，并使其余的第二偏极化方向的光线通过。然后，第三片第一 偏极化片324会阻挡所有第二偏极化方向的光线，以使光束310a通过这些 第一偏极化片324后只剩下第一偏极化方向的光线。另外，为了使第二偏极 化方向的光能量平均分散在此三片第一偏极化片324上，第一片偏极化片 324至第三片偏极化片324对第二偏极化方向的光穿透率例如分别为66%、 50%及0%。
除此之外，光束转换模块320不仅限于包括三个第一偏极化片324,还 可以包括两个或更多第一偏极化片324。再者，光束转换才莫块320亦可以包 括多个第二偏极化片326。这些第二偏极化片326可利用上述穿透率衰减的 方式或是分别阻挡不同波长范围的光线的方式来阻挡第二偏极化方向以外 的第 一偏极化方向的光线。
请参考图4,本发明第二实施例的液晶投影装置400包括照明系统410、 三个光束转换才莫块420a、 420b、 420c、合光元件430与4殳影镜头440。其中， 照明系统410提供的光束412a，包括第一色光410a、第二色光410b与第三 色光410c,而光束转换模块420a、 420b、 420c分别配置于第一色光410a、 第二色光410b与第三色光410c的传递路径上。再者，合光元件430配置于 第一色光410a、第二色光410b与第三色光410c的传递路径上，并位于这些 光束转换才莫块420a、 420b、 420c之后，并适于使第一色光410a、第二色光 410b与第三色光410c合成一合成光束430a,此实施例的合光元件430例如 是X棱镜。
另外，投影镜头440例如是配置于合成光束430a的传递路径上，并适 于使合成光束430a投射至一荧幕(未绘示)上，以形成一画面(未绘示)。 再者，每一光束转换才莫块420a、 420b、 420c包括穿透式液晶显示面板422、 多个第一偏极化片424与至少第二偏极化片426。其中，第一偏极化片424 配置于穿透式液晶显示面板422的一侧，而第二偏极化片426配置于穿透式 液晶显示面^反422的另 一侧。在此实施例中，照明系统410例如是包括光源412、光均匀化元件414、 第一分光元件416与第二分光元件418。其中，第一分光元件416与第二分 光元件418例如是二向色4竟，而光源412与光均匀4匕元件414的组成方式与 第一实施例大致相同，在此不作赘述。再者，光束412a例如是白光光束， 而第一色光410a、第二色光410b与第三色光410c则例如分别为红光光束、 绿光光束与蓝光光束。
另外，光均匀化元件414与第一分光元件416依序配置于光束412a的 传递路径上。当光束412a传递至第一分光元件416时，第一分光元件416 适于使第一色光410a通过，并反射第二色光410b与第三色光410c。再者， 第二分光元件418配置于第二色光410b与第三色光410c的传递^4圣上，而 且，当第二色光410b与第三色光410c传递至第二分光元件418时，第二分 光元件418适于使第三色光410c通过，并反射第二色光410b。
除此之外，此实施例的照明系统410还包括多个反射镜419a、 419b、 419c。 其中，反射镜419a例如是配置于第一色光410a的传递路径上，以反射第一 色光410a至光束转换模块420a,而反射镜419b、 419c例如是依序配置于第 三色光410c的传递路径上，以反射第三色光410c至光束转换模块420c。再 者，第二分光元件418适于反射第二色光410b至光束转换模块420b。由于 第一色光410a、第二色光410b与第三色光410c分别通过光束转换模块420a、 420b、 420c而4殳射至合光元件430的传递路径大致相同，以下将以第一色光 410a的传递路径举例说明。
在此实施例中，第一偏极化片424例如是配置于光均匀化元件414与穿 透式液晶显示面板422之间。详细地说，第一偏极化片424是配置于反射镜 419a与穿透式液晶显示面4反422之间，而第二偏^L化片426例如是配置于穿 透式液晶显示面板422与合光元件430之间。值得注意的是，由于光束转换 模块420a包括多个第一偏极化片424，因此，第一偏极化方向以外的光线的 光能量可较为均勻分散的累积在不同的第一偏极化片424上，进而使这些第 一偏极化片424会较为容易散热。如此，可避免第一偏极化片424因过热而 劣化，以增加其使用寿命。
此外，这些第一偏极化片424例如是利用分别阻挡不同波长范围的其他 偏极化方向的光线的方式、穿透率衰减的方式或其他方式将第一色光410a 的第 一偏极化方向以外的光线的光能量分散的累积在不同的第 一偏极化片
424上，而这些方式与第一实施例大致相同，在此不作赘述。
另外，第一偏才及化片424与第二偏才及化片426所配置的位置可以对调。 换句话说，第二偏极化片426亦可配置于反射镜419a与穿透式液晶显示面 板422之间，而第一偏极化片424可以是配置于穿透式液晶显示面板422与 合光元件430之间。在此情况下，所搭配的液晶显示面板422适于使第二偏 极化方向的光线转换成第一偏极化方向的光线。而且，穿透式液晶显示面板 422在OFF状态时，通过穿透式液晶显示面板422的第二偏极化方向的光线 的光能量可较为均匀分散的累积在不同的第一偏极化片424上。再者，光束 转换模块420a亦可以包括多个第二偏极化片426，以使第二偏极化方向以外 的第 一偏极化方向的光线的光能量可以分散累积在不同的第二偏极化片426 上。除此之外，第一偏极化片424与第二偏极化片426的材料例如是与第一 实施例相同。
综上所述，由于本发明的光束转换模块会具有多个第一偏极化片(或多 个第二偏极化片)，因此，第一 (或第二)偏极化方向以外的光线的光能量 可以分散的累积在多个第一偏极化片(或多个第二偏极化片)上。因此，第 一偏极化片(或第二偏极化片)会较为容易散热，如此可避免第一偏极化片 (或第二偏极化片)因过热而劣化，以使其会具有较长的使用寿命，并可维 持穿透式液晶投影装置所投影出的图像的品质。
惟以上所述者，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明 实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变 化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权 利要求不须达成本发明所披露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和 标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。
权利要求
1.一种液晶投影装置，包括:照明系统，适于提供一光束，该光束具有第一偏极化方向的光线及第二偏极化方向的光线；至少一光束转换模块，配置于该光束的传递路径上，其中该光束转换模块包括:穿透式液晶显示面板；多个第一偏极化片，配置于该穿透式液晶显示面板的一侧，且适于使该第一偏极化方向的光线通过，其中第一偏极化片阻挡部分的该第二偏极化方向的光线，其余的第一偏极化片阻挡其余的该第二偏极化方向的光线；以及至少第二偏极化片，配置于该穿透式液晶显示面板的另一侧，且适于使该第二偏极化方向的光线通过，并阻挡该第一偏极化方向的光线；以及投影镜头，配置于该光束的传递路径上，并位于该光束转换模块之后。
2、 如权利要求1所述的液晶投影装置，其中该照明系统包括 光源，适于提供该光束；以及光均匀化元件，配置于该光束的传递路径上。
3、 如权利要求2所述的液晶投影装置，其中该光均勻化元件为光积分 柱或透镜阵列。
4、 如权利要求3所述的液晶投影装置，其中该光积分柱的长度大于30毫米。
5、 如权利要求1所述的液晶投影装置，其中该第二偏极化片配置于该 穿透式液晶显示面板与该投影镜头之间。
6、 如权利要求1所述的液晶投影装置，其中这些第一偏极化片配置于 该穿透式液晶显示面板与该4殳影镜头之间。
7、 如权利要求1所迷的液晶投影装置，其中每一该第一偏极化片适于 阻挡不同波长范围的该第二偏极化方向的光线。
8、 如权利要求1所述的液晶投影装置，其中每一该第一偏极化片具有 第二偏极化方向的光线穿透率，适于阻挡部分的该第二偏极化方向的光线。
9、 如权利要求1所述的液晶投影装置，其中该光束转换模块包括多个 第二偏极化片，且这些第二偏极化片适于使该第二偏极化方向的光线通过， 并阻挡该第 一偏极化方向的光线。
10、 如权利要求9所述的液晶投影装置，其中每一该第二偏极化片适于 阻挡不同波长范围的该第 一偏极化方向的光线。
11、 如权利要求9所述的液晶投影装置，其中每一该第二偏极化片具有第 一偏极化方向的光线穿透率，适于阻挡部分的该第 一偏极化方向的光线。
12、 如权利要求1所述的液晶投影装置，还包括合光元件，并包括三个 光束转换模块，该光束包括第一色光、第二色光以及第三色光，这些光束转 换模块分别配置于该第一色光、该第二色光以及该第三色光的传递路径上， 而该合光元件配置于该第一色光、该第二色光以及该第三色光的传递路径 上，并位于这些光束转换模块之后，以将该第一色光、该第二色光以及该第 三色光合成一合成光束。
13、 如权利要求12所述的液晶投影装置，在每一该光束转换模块中， 该第二偏极化片是配置于该穿透式液晶显示面板与该合光元件之间。
14、 如权利要求12所述的液晶投影装置，在每一该光束转换模块中， 这些第一偏极化片是配置于该穿透式液晶显示面板与该合光元件之间。
15、 如权利要求12所述的液晶投影装置，其中该合光元件为X棱镜。
16、 如权利要求1所述的液晶投影装置，其中该穿透式液晶显示面板适 于将该第 一偏极化方向的光线转换成该第二偏极化方向的光线，或是将该第 二偏极化方向的光线转换成该第 一偏极化方向的光线。
全文摘要
本发明公开了一种液晶投影装置，其包括照明系统、至少一光束转换模块与投影镜头。照明系统适于提供一光束，而光束转换模块与投影镜头皆配置于此光束的传递路径上，且投影镜头位于光束转换模块之后。光束转换模块包括穿透式液晶显示面板、多个第一偏极化片与至少第二偏极化片。这些第一偏极化片配置于穿透式液晶显示面板的一侧，且适于使第一偏极化方向的光线通过，并分别阻挡部分的第二偏极化方向的光线。第二偏极化片配置于穿透式液晶显示面板的另一侧，且适于使第二偏极化方向的光线通过，并阻挡第一偏极化方向的光线。
文档编号H04N5/74GK101373316SQ20071014267
公开日2009年2月25日 申请日期2007年8月20日 优先权日2007年8月20日
发明者王思克, 许年辉, 陈秋萍 申请人:中强光电股份有限公司