專利名稱：單面板彩色圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及彩色圖像顯示裝置，尤其涉及單面板彩色圖像顯示裝置，而該單面板彩色圖像顯示裝置所得到的光效率和分辨率與使用三個顯示裝置的三面板彩色圖像顯示裝置的相同，該單面板彩色圖像顯示裝置根據電的視頻信號使用一個顯示裝置來顯示圖像。
背景技術：
圖1是傳統單面板彩色圖像顯示裝置的例子的示意圖，而圖2是圖1的單面板彩色圖像顯示裝置的微透鏡陣和液晶顯示裝置中的光路線的示意圖。參照圖1和2，傳統單面板彩色圖像顯示裝置包括光元件；三個二向色鏡4R、4G和4B，這些二向色鏡傾斜設置；微透鏡陣10；和液晶顯示裝置20。
光元件包括白光源即燈1；球面鏡2，它安裝成環繞著燈1的一側；及聚光透鏡3，它使直接從燈1入射來的發散光和在球面鏡2反射之后而入射來的發散光聚集并且使它們轉變成平行光。
光元件所發射出的白光借助于三個二向色鏡4R、4G和4B而分成紅光R、綠光G和藍光B。二向色鏡4R反射從光元件入射來的白光中的紅光R，并且透射其它顏色的光。二向色鏡4G反射由二向色鏡4R所透射來的彩色光中的綠光G，并且透射最后顏色的光即藍色光B。二向色鏡4B反射藍光B。
三個二向色鏡4R、4G和4B中的每一個相對于鄰近它的二向色鏡以θ角設置，因此具有扇的肋的形狀。換句話說，二向色鏡4R相對于二向色鏡4G以-θ角傾斜，而二向色鏡4B相對于二向色鏡4G以+θ角傾斜。這里，“+”表示反時針方向，而“-”表示順時針方向。
相應地，紅光R的主光線相對于綠光G的主光線以-θ角入射在微透鏡陣10上，而藍光B的主光線相對于綠光G的主光線以+θ角入射在微透鏡陣10上。
微透鏡陣10是水平布置的多個圓柱形透鏡，這些透鏡形成了組合微透鏡10a。微透鏡陣10使紅光R、綠光G和藍光B(這些光以不同的角度入射)各自以條紋模式聚光在液晶顯示裝置20的信號電極21R、21G和21B上。
液晶顯示裝置20具有這樣的結構在該結構中，液晶層23夾在兩個透明的玻璃基體24和25之間。透明的導電膜22和信號電極21R、21G和21B以矩陣模式形成于液晶層23的兩側上。
在具有上述結構的傳統單面板彩色圖像顯示裝置中，由于紅光R、綠光G和藍光B的主光線的入射角之間的差別使通過下面方法所得到的R、G和B條紋沿水平方向以固定的間隔進行布置使用三個二向色鏡4R、4G和4B把白光分成三基色光線，并使這些光線聚光在液晶顯示裝置20的信號電極上，而這些條紋與R、G和B圖像信號電極21R、21G和21B相對應。該R、G和B信號電極21R、21G和21B是副像素并且構成了單個圖像像素。
與紅、綠和藍相對應的三個副像素與組合微透鏡10a相對應。當三個副像素通過場透鏡5和投影透鏡6而在屏幕7上形成圖像時，一系列的三副像素作為單個的圖像像素出現。相應地，觀察者可以看到包括圖像像素的彩色圖像。
但是，由于在這種傳統單面板彩色圖像顯示裝置中三個副像素構成一個圖像像素，因此液晶顯示裝置的分辨率減少到1/3。相應地，為了使所得到的分辨率與使用彩色轉盤(color wheel)的投影型單面板圖像顯示裝置(該裝置公開在美國專利No.5633755和5159485)的相同，因此液晶顯示裝置20的物理分辨率應該增加三倍。
當液晶顯示裝置20的物理分辨率增加三倍時，破壞了鏡孔比，因此減少了光效率。此外，生產率降低了，因此增加了制造費用。而且，在使液晶顯示裝置20制造成具有三倍高的分辨率時，增大了液晶顯示裝置20的尺寸大小。當液晶顯示裝置20變得更大時，聚光透鏡3、物鏡5或者投影透鏡6應該更大，這增加了制造費用。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的一個目的是提供一種單面板彩色圖像顯示裝置，該顯示裝置具有改進結構的彩色光束分束元件，該分束元件使光元件所發射出的白光分束成多個彩色光束，因此具有與使用彩色轉盤的傳統投影型單面板圖像顯示裝置相同的物理分辨率，并且基本具有與使用三個顯示裝置的傳統三面板彩色圖像顯示裝置相同的光效率和分辨率。
為了實現本發明的上面目的，提供了一種單面板彩色圖像顯示裝置，該顯示裝置包括光元件，它發射白光；彩色光束分束元件，它包括多個可切換的濾色器，這些濾色器可選擇地透射和/或反射多個彩色光束；彩色光束分束元件，它使從光元件入射來的白光分束成多個彩色光束并且反射它們；圖像發生器，它使用該多個來自彩色光束分束元件的彩色光束來產生多個彩色圖像；及投影透鏡元件，它使該多個由圖像發生器所產生的彩色圖像投影到屏幕上。
彩色光束分束元件包括多個可切換的濾色器，這些濾色器與通過分束所產生的彩色光束一樣多。
在每個副幀周期，可切換的濾色器根據電信號交替地選擇和反射多個彩色光束，該副幀是與通過分束所產生的彩色光束一樣多的多個副幀中的一個。
換句話說，每個可切換的濾色器包括多個電動切換的可選擇反射/透射層，這些層與通過分束所產生的彩色光束一樣多。每個可選擇反射/透射層包括液晶層，該液晶層至少一側朝向透明基體，該液晶層包括高分子鏈的液晶滴，這些液晶滴以預定間隔進行布置，并且液晶溶液充滿液晶滴之間的間隙，該液晶層根據液晶滴的折射率和液晶溶液的折射率之間的差值而有選擇地反射預定的彩色光束，而這種差值通過電信號來進行調整；及透明電極，它形成于基體上，從而使電場施加到液晶層上。
這里，多個可切換的濾色器設置成相互成一預定角度。
光元件包括光源，它發射白光；發光透鏡，它把光源所發射出的光轉換成平行光；及偏振轉換器，它把光源所發出的光轉化成單一的線性偏振光束。
這里，發光透鏡包括蠅眼透鏡陣，該蠅眼透鏡陣把光源入射來的光轉變成均勻的光束。
偏振轉換器包括偏振分束器，它根據入射光的線性偏振而有選擇地透射和反射入射光；反射器，它沿著這樣的方向反射由偏振分束器所反射出的光，該方向平行于偏振分束器所透射的光；及一半波板設置在偏振分束器所透射的光或者是由反射器所反射的光的光路上。
優選地，光源是燈型光源，該光源具有拋物線型反射器。
圖像發生器包括第一微透鏡陣，它使從彩色光束分束元件入射來的彩色光束聚光；及顯示裝置，它從入射的彩色光束中產生彩色圖像，該彩色光束已通過了第一微透鏡陣。
這里，顯示裝置是透射液晶顯示裝置。
另一方面，顯示裝置可以是反射液晶顯示裝置，并且還包括偏振分束器，該分束器位于彩色光束分束元件和第一微透鏡陣之間，從而根據偏振來透射或者反射入射光。
優選地，單面板彩色圖像顯示裝置還包括位于顯示裝置和第一微透鏡陣之間的微棱鏡陣或者第二微透鏡陣，因此從顯示裝置中所反射出來的光通過與反射光入射時的相同的第一微透鏡陣的微透鏡。
通過參照附圖來詳細描述優選實施例，本發明的上述目的和優點將變得更加顯而易見。
圖1是傳統單面板彩色圖像顯示裝置的例子的示意圖；圖2是圖1的單面板彩色圖像顯示裝置的微透鏡陣和液晶顯示裝置中的光路的示意圖；圖3是本發明第一優選實施例的單面板彩色圖像顯示裝置的示意圖；圖4是圖3的偏振轉換器的實施例的示意圖；圖5是圖3的可切換濾色器的示意圖；圖6A和6B是圖5的可切換濾色器的液晶層和通過可切換濾色器進行有選擇地透射和反射光的結構的圖形；圖7是在本發明的可切換濾色器中紅光R、綠光G和藍光B對波長的折射率和反射率；圖8是圖3的圖像發生器的整體結構的圖形；圖9是本發明的第二實施例的單面板彩色圖像顯示裝置的示意圖；圖10和11是圖9的圖像發生器的實施例的示意圖。
具體實施例方式
圖3是本發明第一實施例的單面板彩色圖像顯示裝置的示意圖。參照圖3，單面板彩色圖像顯示裝置包括光元件50，它發射白光束；彩色光束分束元件70，它用于把從光元件50入射來的白色光束反射和分束成多個彩色光束；圖像發生器90，它使用多個來自彩色光束分束元件70的彩色光束來產生彩色圖像；及投影透鏡元件99，它把多個由圖像發生器90所產生的彩色圖像投射到屏幕(未示出)上。
光元件50包括光源51，它發射白光；發光透鏡(lighting lens)53，它把光源51所發射的白光轉變成平行光；及偏振轉換器55，它把光源51所發射的光轉換成單一的線性偏振光。
最好使用發射白光的燈型光源作為光源51。燈型光源51包括燈51a，它發射白光；及反射鏡51b，它環繞著燈51a的一側。反射鏡51b最好是拋物線型反射器，它在燈51a的位置上具有焦點，并且使由燈51a所發射的并由反射鏡51b所反射的光平行。
發光透鏡53包括一排蠅眼透鏡53a和53b，這些目鏡把光源51入射來的光轉變成均勻的光束。該排蠅眼透鏡53a和53b把入射光速轉變成均勻的方形光束。這里，光元件50可以包括振動器，而不包括發光透鏡53，該振動器用作光混合元件，從而通過擴散反射使入射的光均勻。
如圖4所示一樣，偏振轉換器55包括偏振光束分束器56，它根據入射光的線性偏振而有選擇地透射或者反射入射光；反射器57，它把偏振光束分束器56所反射來的光沿著與偏振光束分束器56所透射過的光平行的方向進行反射；一排半波板58，該排半波板設置在偏振光束分束器56所透射過的光或者由反射器57所反射過的光路中。由光源51所發射的光通過偏振轉換器55而轉換成單一的線性偏振光。
同時，光元件50最好還包括聚光透鏡59，它把光源51所發射的光轉換成平行光。具有這種結構的光元件50發射單一的線性偏振光的均勻平行光束。
彩色光束分束元件70包括多個可切換的濾色器71、72和73，這些濾色器有選擇地反射和/或透射多個彩色光束例如紅色光束(R)、綠色光束(G)和藍色光束(B)，并且這些濾色器設置成相互成一個預定角度，從而形成了扇形。彩色光束分束元件70包括多個可切換的濾色器，這些濾色器的數目與要分束的顏色數目相同。例如，當入射光束分束成三基色光束即R、G和B光束時，彩色光束分束元件70包括三個可切換的濾色器71、72和73，如圖3所示。
另一方面，在與副幀相對應的每個周期，可切換的濾色器71、72和73根據電信號選擇和反射多個彩色光束，而該副幀是多個副幀中的一個，而該多個副幀與通過分束所產生的彩色光束一樣多。換句話說，每個可切換的濾色器71、72和73包括與分束所產生的彩色光束一樣多的、電動切換的可選擇的反射/透射層75、76和77(電動切換的布拉格光柵(ESBGs))，如圖5所示一樣。例如，當彩色光束分束元件10設置成把光元件50入射來的白色光束分束成三基色光束即R、G和B光束時，并且提供圖像發生器90從而使用彩色光束來產生彩色圖像時，每個可切換的濾色器71、72和73包括第一到第三的可選擇反射/透射層75、76和77，如圖5所示一樣。
第一到第三可選擇的反射/透射層75、76和77中的每一個包括液晶層80，該液晶層80夾在透光的基體78之間，從而根據電信號可選擇地反射預定的彩色光束；及透光的電極79，該電極79形成于每個透光基體78的內部中，從而把電場施加到液晶層80中。
如圖6A和6B所示一樣，液晶層80包括液晶滴81，它們處于以預定間隔布置的高分子鏈；及液晶溶液83，它充滿了液晶滴81之間的間隙。
液晶滴81以預定距離d的間隔進行布置。當液晶滴81的折射率nLCM與液晶溶液83的折射率nP不相同時，如上所述以預定距離d的間隔進行布置的液晶滴81起著衍射光柵(diffraction grating)的作用，從而折射入射光501成折射光503。相應地，液晶層80起著彩色反射濾色器的作用，根據衍射光柵距離即液晶滴81之間的距離d，該濾色器只反射在白色光束的光譜內的特定光譜帶內的光。
根據下面原理來選擇反射液晶層80中的特定彩色光束。如圖6A所示一樣，當在下面的狀態中液晶滴81的折射率nLCM與液晶溶液83的折射率nP不同時在該狀態時，沒有電壓施加到液晶層上，該液晶層80折射特定彩色光束，但是透射其它彩色光束成透射光502。如圖6B所示一樣，當構成液晶滴81的液晶分子由于施加到液晶層80上的預定電壓作用而布置在電場方向上、以致液晶滴81的折射率nLCM與液晶溶液83的折射率nP相同時，由于液晶滴81的折射率和液晶溶液83的折射率之間的不同而形成的衍射光柵消失了。相應地，液晶層80透射絕大多數入射光而沒有折射。
例如，當假設如圖3和5所示一樣彩色光束分束元件70包括三個可切換的濾色器71、72和73從而使入射光束分束成R、G和B光束時，每個可切換的濾色器71、72和73包括第一到第三的可選擇反射/透射層75、76和77，這些層從光入射的那側上順序布置，并且每個第一到第三可選擇反射/透射層75、76和77包括液晶滴81，這些液晶滴以某一間隔進行布置，從而可以有選擇地反射和透射R、G和B光束，根據輸入電壓信號，每個可切換的濾色器71、72和73反射R、G和B光束中的一個并且透射其它彩色光束。換句話說，當沒有電壓施加到第一可選擇反射/透射層75上但是有電壓施加到第二和第三可選擇反射/透射層76和77上時，第一選擇反射/透射層75折射和反射R光束并且透射G和B光束，而第二和第三可選擇反射/透射層76和77透射由第一可選擇反射/透射層75所透射出的G和B光束。當沒有電壓施加到第二可選擇反射/透射層76上但是有電壓施加到第一和第三可選擇反射/透射層75和77上時，第一可選擇反射/透射層75透射所有的R、G和B光束，第二可選擇反射/透射層76折射和反射由第一可選擇反射/透射層75所透射出的R、G和B光束中的G光束，并且透射其它彩色光束，而第三可選擇反射/透射層77透射入射的R和B光束。當沒有電壓施加到第三可選擇反射/透射層77上但是有電壓施加到第一和第二可選擇反射/透射層75和76上時，第一和第二可選擇反射/透射層75和76透射所有的R、G和B光束，而第三可選擇反射/透射層77折射和反射通過第一和第二可選擇反射/透射層75和76入射的R、G和B光束中的B光束，并且透射其它彩色光束。
這里，在有選擇地折射和反射入射光束的、第一到第三可選擇反射/透射層75、76和77中的每一個的液晶層80處幾乎沒有損失光，因此第一到第三可選擇反射/透射層75、76和77的液晶層相對于R、G和B光束具有幾乎相同大小的折射率和反射率，從而具有相同量光，如圖7所示一樣。
相應地，具有上述結構的彩色光束分束元件70使用三個可切換的濾色器71、72和73來有選擇地折射和反射R、G和B光束，而這三個濾色器71、72和73以不同的角度傾斜設置，因此在三個副幀(一個圖像幀可以分成三個副幀)中的每一個周期，它可以在圖像發生器90的不同部分上發射R、G和B光束并且在圖像發生器90的相同部分上也可以發射R、G和B光束。因此，本發明的單面板彩色圖像顯示裝置所得到的物理分辨率比在上面參照圖1和2所描述的傳統單面板彩色圖像顯示裝置的高三倍，即，它所得到的物理分辨率與使用比色轉盤(color wheel)的傳統單面板彩色圖像裝置和傳統三面板彩色圖像顯示裝置的相同。
參照圖3和8，圖像發生器90包括第一微透鏡陣91，它使由彩色光束分束元件70入射來的彩色光束聚光；及顯示裝置，它使用通過第一微透鏡陣91的入射彩色光束來產生彩色圖像。
第一微透鏡陣91是多個圓柱形透鏡的水平布置，而這些圓柱形透鏡形成了組合微透鏡91a。第一微透鏡陣91使彩色光束例如R、G和B光束以條紋形聚光在顯示裝置的信號電極上，而這些光束以不同的角度入射。
在第一微透鏡陣91中，組合微透鏡91a與顯示裝置的三個像素列(pixelcolumn)相對應。換句話說，每個微透鏡91a使以不同角度入射的彩色光束獨自發射成三個像素列即三個信號電極97a、97b和97c。
在本發明的第一實施例中，使該顯示裝置實現與透射液晶顯示裝置93一樣。液晶顯示裝置93具有這樣的結構在該結構中，液晶層96夾在兩個透射玻璃基體94之間。鄰近透射玻璃基體94的液晶層96的表面(光入射在該表面上)涂有透明電極95。信號電極97a、97b和97c以矩陣模式形成于鄰近透明玻璃基體94的液晶層96的表面上，而光從該液晶層發射出來。三個信號電極97a、97b和97c構成了組合微透鏡91a的一組。信號電極97a、97b和97c最好與透明電極95一樣是透明的電板。
這里，信號電極97a、97b和97c可以是薄膜晶體管(TFT)，而驅動電壓通過這些電極施加到透射液晶顯示裝置93上。
優選的是，物鏡98設置在圖像發生器90和投影透鏡元件99之間，從而使來自圖像發生器90的入射光聚光，并且使聚光過的光透射到投影透鏡元件99中。
投影透鏡元件99使圖像發生器90所產生的彩色圖像放大，并且使該彩色圖像投影到屏幕(未示出)上。
在下文中，描述具有本發明第一實施例的上述結構的單面板彩色圖像顯示裝置在下面情況下的工作過程彩色光束分束元件90使從光元件50入射來白光束分束成三基色光束即R、G和B光束，而相應的圖像發生器90使用該R、G和B光束來產生彩色圖像。
從光源51發射出來的白光通過光混合元件即一排蠅眼透鏡53a和53b而聚焦成均勻的正方形光束。該均勻的正方形光束通過偏振轉換器55而被轉變成單一的線性偏振光束。聚光透鏡59使線性偏振的正方形光束準直，并且入射在彩色光束分束元件70上，而該元件70包括多個可切換的濾色器71、72和73，而這些濾色器布置成扇形。
入射在彩色光束分束元件70上的白光束分束成三基色光束即R、G和B光束。在每個1/3的圖像幀周期，彩色光束分束元件70的每個可切換濾色器71、72和73可以有選擇地反射R、G和R光束。由于每個可切換的濾色器71、72和73相對于它鄰近的濾色器成一角度θ設置，例如當可切換的濾色器71可選擇地反射R光束時，可切換的濾色器72可選擇地反射G光束，并且可切換的濾色器73可選擇地反射B光束，該R光束相對于G光束具有-θ差值的反射角，而該B光束相對于G光束具有+θ差值的反射角。如上所述，R、G和B光束相對于鄰近光束以θ角入射在第一微透鏡陣91上，因此它們可以通過微透鏡91a來分離，并又可以聚光在不同的部分上即不同的信號電極97a、97b和97c。當微透鏡91a的焦距是fm時，R、G和B光束的主光線之間的距離或者像素間距“p”可以表示為p＝fm×tanθ。
其結果是，在與組合微透鏡91a相對應的三個信號電極97a、97b和97c中，由可切換的濾色器71所反射的彩色光束聚光在信號電極97a上，由可切換的濾色器72所反射的彩色光束聚光在信號電極97b上，及由可切換的濾色器73所反射的彩色光束聚光在信號電極97c上，因此以條紋模式使彩色光束聚光。
如表1所示，當電信號施加到可切換的濾色器71、72和73上、以致在三個圖像副幀(這三個圖像副幀是由一個圖像幀分成的)的每一個周期可切換的濾色器71、72和73可以有選擇地反射三基色光束時，并且當與各自聚光在信號電極97a、97b和97c上的彩色光束相對應的彩色圖像信號施加到相應的信號電極97a、97b和97c上時，以1/3的圖像幀的間隔在液晶顯示裝置93的相同像素上又可以形成不同的彩色圖像。其結果是，在一個圖像幀周期，三個彩色圖像以相同的像素順序形成。
表1
在表1中，標號71到73表示可切換的濾色器，標號97a、97b和97c表示信號電極，及R、G和B表示各自由可切換的濾色器71、72和73所反射來的紅、綠和藍光，并且表示各自施加到信號電極97a、97b和97c上的紅、綠和藍圖像信號。
如上所述，根據矩陣方法，當像素排通過液晶顯示裝置93的透明電極95時，與聚光在信號電極97a、97b和97c上的彩色光束相對應的彩色圖像信號在圖像幀的1/3周期各自裝載在信號電極97a、97b和97c上。通過下面方法所形成的彩色圖像借助于投影透鏡元件99而放大和投影在屏幕上把彩色圖像信號施加到液晶顯示裝置93上。
本發明第一實施例的單面板彩色圖像顯示裝置把光源51所發射出的光轉換成單一的線性偏振光束、使單一的線性偏振光束分束成多個彩色光束及使用彩色光束來形成彩色圖像，因此可以實現與傳統三面板彩色圖像顯示裝置相同的光效率。
圖9是本發明第二實施例的單面板彩色圖像顯示裝置的示意圖。圖10示出了圖9的圖像發生器100的實施例，而圖11示出了圖9的圖像發生器100的另一個實施例。在圖3和9中，相同標號表示具有相同結構和功能的相同零件。
第二實施例的單面板彩色圖像顯示裝置的特征在于反射液晶顯示裝置110，它提供來作為顯示裝置；及偏振分束器130，它設置在彩色光束分束元件70和第一微透鏡陣91之間，從而根據偏振借助于透射或者反射入射光來分束入射光路。
反射液晶顯示裝置110包括一對基體111和119，在該對基體之間夾有液晶層115。優選的是，基體119是硅基體，而光入射于其上的基體111是透明的。優選的是，信號電極117a、117b和117c借助于優選的反射鏡涂膜而形成于面對液晶層115的、基體119的表面上。透明電極113形成于面對液晶層115的、透明基體111的表面上。這里，與第一實施例中的信號電極97a、97b和97c相同，三個信號電極117a、117b和117c構成了組合微透鏡91a的組，因此R、G和B圖像信號可以交替地輸入。
當硅基體用作信號電極117a、117b和117c形成于其中的基體119時，如公知的一樣，允許快速訪問的電路裝置如CMOS裝置或者PMOS裝置可以通過“硅襯底芯片”方法來形成，因此與通常方法相比訪問得更快。
同時，在這些彩色光束(這些光束借助于第一微透鏡陣91來分開并且入射在反射液晶顯示裝置110上)中，與信號電極117a和117c相對應的彩色光束各自以θ入射角聚光在信號電極117a和117c上，因此彩色光束根據折射定律以θ角進行反射。相應地，為了防止像素的圖像信息混合，因此最好在反射液晶顯示裝置110和第一微透鏡陣91之間設置微棱鏡陣150，如圖10所示一樣，或者設置第二微透鏡陣160，如圖11所示一樣。微棱鏡陣150或者第二微透鏡陣160可以使所有的入射彩色光束垂直地入射在信號電極117a、117b和117c的鏡面上，因此液晶顯示裝置110所反射的彩色光束可以通過第一微透鏡陣91的微透鏡91a，該第一微透鏡陣91與彩色光束入射在反射液晶顯示裝置110上時的一樣，因此防止了像素的圖像信息被混合。
在第二實施例的單面板彩色圖像顯示裝置中，當由彩色光束分束元件70所發射出的彩色光束從偏振分束器130中被反射并且入射在圖像發生器90上時，入射在反射液晶顯示裝置110上的光束偏振在光束反射時旋轉90度，因此通過了偏振分束器130。因此，借助于投影透鏡元件99使反射液晶顯示裝置110所得到的彩色圖像放大并投影到屏幕上。
已經描述了包括液晶顯示裝置的本發明彩色圖像顯示裝置，但是本發明不局限于上面的描述。
如上所述，本發明的單面板彩色圖像顯示裝置包括多個可切換的濾色器，這些濾色器可以有選擇地透射和/或反射多個彩色光束，并且該單面板彩色圖像顯示裝置具有這樣的結構在該結構中，多個彩色光束又發射在顯示裝置的相同像素上，因此在單個圖像幀周期在組合像素中可以得到理想的彩色。其結果是，本發明的單面板彩色圖像顯示裝置所具有的物理分辨率與使用彩色轉盤的傳統投影型單面板圖像顯示裝置的相同，并且本發明的單面板彩色圖像顯示裝置所具有的光效率和分辨率與使用三個顯示裝置的傳統三面板彩色圖像顯示裝置的基本相同。
權利要求
1.一種單面板彩色圖像顯示裝置，該顯示裝置包括光元件，它發射白光；彩色光束分束元件，它包括多個可切換的濾色器，這些濾色器可選擇地透射和/或反射多個彩色光束；彩色光束分束元件，它使從光元件入射來的白光分束成多個彩色光束并且反射它們；圖像發生器，它使用該多個來自彩色光束分束元件的彩色光束來產生多個彩色圖像；及投影透鏡元件，它使該多個由圖像發生器所產生的彩色圖像投影到屏幕上。
2.如權利要求1所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于彩色光束分束元件包括多個可切換的濾色器，這些濾色器與通過分束所產生的彩色光束一樣多。
3.如權利要求2所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于在每個副幀周期，可切換的濾色器根據電信號交替地選擇和反射多個彩色光束，該副幀是與通過分束所產生的彩色光束一樣多的多個副幀中的一個。
4.如權利要求1所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于在每個副幀周期，可切換的濾色器根據電信號交替地選擇和反射多個彩色光束，該副幀是與通過分束所產生的彩色光束一樣多的多個副幀中的一個。
5.如權利要求1-4任一所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于每個可切換的濾色器包括多個電動切換的可選擇反射/透射層，這些層與通過分束所產生的彩色光束一樣多。
6.如權利要求5所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于每個可選擇反射/透射層包括液晶層，該液晶層至少一側朝向透明基體，該液晶層包括高分子鏈的液晶滴，這些液晶滴以預定間隔進行布置，并且液晶溶液充滿液晶滴之間的間隙，該液晶層根據液晶滴的折射率和液晶溶液的折射率之間的差值而有選擇地反射預定的彩色光束，而這種差值通過電信號來進行調整；及透明電極，它形成于基體上，從而使電場施加到液晶層上。
7.如權利要求6所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于多個可切換的濾色器設置成相互成一預定角度。
8.如權利要求1至4任一所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于多個可切換的濾色器設置成相互成一預定角度。
9.如權利要求1所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于，光元件包括光源，它發射白光；發光透鏡，它把光源所發射出的光轉換成平行光；及偏振轉換器，它把光源所發出的光轉化成單一的線性偏振光束。
10.如權利要求9所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于發光透鏡包括蠅眼透鏡陣，該蠅眼透鏡陣把光源入射來的光轉變成均勻的光束。
11.如權利要求9所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于偏振轉換器包括偏振分束器，它根據入射光的線性偏振而有選擇地透射和反射入射光；反射器，它沿著這樣的方向反射由偏振分束器所反射出的光，該方向平行于偏振分束器所透射的光；及半波板，它設置在偏振分束器所透射的光或者是由反射器所反射的光的光路上。
12.如權利要求9至11任一所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于光源是燈型光源，該光源具有拋物線型反射器。
13.如權利要求1至4任一所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于該圖像發生器包括第一微透鏡陣，它使從彩色光束分束元件入射來的彩色光束聚光；及顯示裝置，它從入射的彩色光束中產生彩色圖像，該彩色光束通過一第一微透鏡陣。
14.如權利要求13所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于顯示裝置是透射液晶顯示裝置。
15.如權利要求13所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于顯示裝置可以是反射液晶顯示裝置，并且還包括偏振分束器，該分束器位于彩色光束分束元件和第一微透鏡陣之間，從而根據偏振來透射或者反射入射光。
16.如權利要求15所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于，還包括位于顯示裝置和第一微透鏡陣之間的微棱鏡陣或者第二微透鏡陣，因此從顯示裝置中所反射出來的光通過與反射光入射時相同的第一微透鏡陣的微透鏡。
17.如權利要求15所述的單面板彩色圖像顯示裝置，其特征在于反射式液晶顯示裝置包括一對基體，液晶層夾在該對基體之間，與透明基體相對的基體是硅基體，而光入射在該透明基體上。
全文摘要
單面板彩色圖像顯示裝置包括多個可切換的濾色器,這些濾色器有選擇地透射和/或反射多個彩色光束,該顯示裝置具有這樣的結構:在該結構中,又在顯示裝置的相同像素中發射多個彩色光束,因此在一個圖像幀周期,在單個像素中可以得到理想的彩色。單面板彩色圖像顯示裝置所具有的物理分辨率與使用彩色轉盤的傳統投影型的單面板圖像顯示裝置的相同,并且基本上具有與使用三個顯示裝置的傳統三面板彩色圖像顯示裝置相同的光效率和分辨率。
文檔編號H04N5/74GK1356577SQ01143898
公開日2002年7月3日 申請日期2001年12月18日 優先權日2001年7月26日
發明者黃主性 申請人:三星電子株式會社