專利名稱：：用三個單基色led照明光源的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光學(xué)投影技術(shù)，特別是涉及一種使用三個基色(紅、綠、籃三基色)LED照明光源對三片透射式液晶(即HTPS-LCD)分別照明的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
：光學(xué)引擎系統(tǒng)是投影顯示裝置中的核心部件，它直接決定了投影顯示裝置產(chǎn)品的性能指標(biāo)及核心成本。色彩是否豐富最根本的決定因素是色域范圍，其次是顯示器件(即液晶)對伽瑪曲線還原準(zhǔn)確性的影響，光學(xué)引擎在色域覆蓋以及光能利用上的性能決定了最終投影顯示裝置的品質(zhì)，而液晶本身不發(fā)光，而是靠透過照明光的光線來顯示圖像，因此照明光源和顯示器件對伽瑪曲線的影響決定了液晶顯示器的色域范圍。正因?yàn)橐陨显颍詷I(yè)界一直在對顯示部件(液晶板)的照明光源上要求更廣的色域覆蓋和更高的光能利用率。而以往的高壓汞燈(UHP)和白光LED照明通過對白光分色成紅、綠、藍(lán)三基色后分別對三片液晶進(jìn)行照明，由于其本身的技術(shù)特點(diǎn)原因，三基色中的每一基色都因?yàn)榉稚暗陌坠夤庾V所影響，難以實(shí)現(xiàn)單一波長或近似單一波長的窄帶波長，而且很難對紅、綠、藍(lán)三種基色單獨(dú)調(diào)制，因此難以獲得更廣色域覆蓋的基色色度坐標(biāo)，這其中高壓汞燈(UHP)進(jìn)行照明的光學(xué)引擎系統(tǒng)還會因?yàn)槠涔庠磯勖桶l(fā)熱量以及紫外線對液晶板及有機(jī)部件老化的影響等問題而被市場詬病，白光LED分光照明的光學(xué)系統(tǒng)由于要保證入射光線角度的原因，難以通過提高白光能量來提升三基色光的強(qiáng)度，因此難以攻克亮度的門檻。另外以往白光分色照明技術(shù)中必須具有的分色系統(tǒng)，因此這種光學(xué)引擎系統(tǒng)存在著成本高、光能利用率低的缺陷，應(yīng)用上都難以令人滿意。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種色域覆蓋廣，色彩還原性好，光能利用率高，壽命長且成本低的用三個單基色LED照明光源的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種用三個單基色LED照明光源的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，包括LED照明子系統(tǒng)、對應(yīng)于所述照明子系統(tǒng)的三片透射式液晶板(即HTPS-LCD)、設(shè)于所述三基色LED照明子系統(tǒng)與所述液晶板之間的光學(xué)偏振器、光學(xué)合色棱鏡、設(shè)于所述液晶板與光學(xué)合色棱鏡之間的光學(xué)檢偏器和光學(xué)投影鏡頭，其特征在于，所述LED照明子系統(tǒng)分別是紅、綠、藍(lán)三種基色的三個LED照明子系統(tǒng)，所述LED照明子系統(tǒng)中包括紅、綠、藍(lán)三種基色的單基色LED燈、光收集結(jié)構(gòu)、光積分器、凸透鏡，所述LED燈發(fā)射的單基色光，經(jīng)過光積分器均勻化后，再經(jīng)過凸透鏡進(jìn)一步將光線集中，然后經(jīng)過光學(xué)偏振器，將光線極化形成近乎單一的偏振光，以便可以被液晶片控制，再然后經(jīng)過由驅(qū)動電路板控制各像素點(diǎn)有序開閉的液晶板，經(jīng)過光學(xué)檢偏器的偏振光檢偏，經(jīng)過光學(xué)合色棱鏡將三個LED照明子系統(tǒng)的紅、綠、藍(lán)三種基色光合色后經(jīng)過光學(xué)投影鏡頭還原放大。進(jìn)一步的，所述LED照明子系統(tǒng)設(shè)有光源外殼。進(jìn)一步的，所述的光學(xué)積分器為復(fù)眼積分器或光棒積分器。進(jìn)一步的，所述的驅(qū)動電路板能根據(jù)三基色特點(diǎn)對經(jīng)過極化后的光線進(jìn)行有效的GAMMA校正還原，使驅(qū)動液晶片上的各像素點(diǎn)有序開閉，產(chǎn)生了各種單色圖像。本發(fā)明所提供的另一種用三個單基色LED照明光源的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，包括LED照明子系統(tǒng)、對應(yīng)于所述照明子系統(tǒng)的三片透射式液晶板(即HTPS-LCD)、光學(xué)合色棱鏡、設(shè)于所述液晶板與光學(xué)合色棱鏡之間的光學(xué)檢偏器和光學(xué)投影鏡頭，其特征在于，所述LED照明子系統(tǒng)分別是紅、綠、藍(lán)三種基色的三個LED照明子系統(tǒng)，所述LED照明子系統(tǒng)中包括紅、綠、藍(lán)三種基色的單基色LED燈、光收集結(jié)構(gòu)、光積分器、光學(xué)偏振器、凸透鏡，所述LED燈發(fā)射的單基色光，經(jīng)過光積分器均勻化后，再經(jīng)過用于基色極化的光學(xué)偏振器，然后經(jīng)過凸透鏡進(jìn)一步將光線集中，再然后經(jīng)過由驅(qū)動電路板控制各像素點(diǎn)有序開閉的液晶板，經(jīng)過光學(xué)檢偏器的偏振光檢偏，經(jīng)過光學(xué)合色棱鏡將三個LED照明子系統(tǒng)的紅、綠、藍(lán)三種基色光合色后經(jīng)過光學(xué)投影鏡頭還原放大。進(jìn)一步的，所述LED照明子系統(tǒng)設(shè)有光源外殼。進(jìn)一步的，所述的光學(xué)積分器為復(fù)眼積分器或光棒積分器。利用本發(fā)明的用三個單基色LED照明光源的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，由于采用三基色(紅、綠、藍(lán)三色)對三片液晶板單獨(dú)對應(yīng)進(jìn)行照明，因此可以單獨(dú)調(diào)制三基色，再加上三片液晶板的驅(qū)動電路的校正驅(qū)動，這樣便具有更高的色域覆蓋率；而且由于是單色照明，能對任意一種基色進(jìn)行亮度增強(qiáng)，因此能讓使用此種技術(shù)的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)亮度得以提升；再由于采用三基色LED對三片液晶板單獨(dú)對應(yīng)照明，由于LED屬于高亮度、低發(fā)熱量的冷光源，其發(fā)熱量低，并且可以有效控制紫外線對液晶板以及顯示部件中的有機(jī)部件老化的影響，因此可以從光源使用壽命和顯示部件使用壽命兩個方面大幅度地延長投影光學(xué)引擎系統(tǒng)的使用壽命。另外，采用三基色LED照明三片液晶的技術(shù)，使得投影光學(xué)引擎系統(tǒng)省去了分色系統(tǒng)部分，不但可以在成本上得以壓縮，而且可以充分提高光能利用率，使得能耗的降低也成為現(xiàn)實(shí)。由于本發(fā)明在光學(xué)引擎系統(tǒng)中的使用，使得大屏幕顯示得以實(shí)現(xiàn)高的色域覆蓋率、高的色彩還原性、高的使用壽命、低的功耗、低的成本的"三高兩低"特點(diǎn)。對大力推廣由投影光學(xué)引擎制造的投影大屏幕節(jié)能顯示產(chǎn)品，滿足廣大消費(fèi)者對大屏幕顯示產(chǎn)品的品質(zhì)要求提供技術(shù)保證基礎(chǔ)。現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明技術(shù)的性能指標(biāo)對比表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>圖1是本發(fā)明實(shí)施例的色域覆蓋示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一單基色LED照明子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例另一種單基色LED照明子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的用三個單基色LED照明光源的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1的色度圖是CIE為適應(yīng)不同的需要，建立了一系列標(biāo)準(zhǔn)基色參考系。馬鞍形內(nèi)部區(qū)域?yàn)槔碚撋先搜勰芨兄纳葏^(qū)域，即可見光色度區(qū)，而CIE根據(jù)實(shí)際人眼能感知的程度，確定了譜色基色系中，三基色的波長分別為紅=700nm，綠二546nm，藍(lán)二436nm。即為圖1中標(biāo)識的700、546、436三個白圈。當(dāng)三基色照明光盡可能靠近這三個點(diǎn)時，就能充分顯示出人眼能感知的所有色彩，因而能充分并真實(shí)的表現(xiàn)自然界中的各種色彩，即當(dāng)照明光的色域覆蓋率越高時，色彩的表現(xiàn)力才越強(qiáng)。如圖1中實(shí)線三角區(qū)為三基色LED照明三片液晶板的光學(xué)引擎系統(tǒng)的色域覆蓋區(qū)，三個單色(紅、綠、藍(lán)三基色)的LED光源光譜波長及誤差范圍、色坐標(biāo)相關(guān)數(shù)據(jù)為紅色，623士9nm，x，y坐標(biāo)(0.70,0.30);綠色，526士14nm，x，y坐標(biāo)(0.19,0.71);藍(lán)色，462±12nm，x，y坐標(biāo)(0.14,0.05);根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以在圖1中做出虛線三角區(qū)為UHP白光分色照明三片液晶的光學(xué)引擎系統(tǒng)的色域覆蓋區(qū)，實(shí)線三角區(qū)為三個單色(紅、綠、藍(lán)三基色)分別照明三片液晶光學(xué)引擎系統(tǒng)的色域覆蓋區(qū)，因此我們可以很明顯的發(fā)現(xiàn)，三基色LED照明三片液晶的光學(xué)引擎系統(tǒng)具有更高的色域覆蓋率，即可以實(shí)現(xiàn)更好的色彩還原，圖像更逼真。如圖2和圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種LED照明的三片液晶光學(xué)引擎系統(tǒng)中的LED照明子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)LED燈1通過光收集結(jié)構(gòu)2將分散的光收集到光學(xué)積分器3、6(即光棒3或復(fù)眼6)，然后通過光棒3或復(fù)眼6實(shí)現(xiàn)光均勻化，并產(chǎn)生一個與液晶板顯示區(qū)域近似的矩形光線，進(jìn)一步的通過透鏡4將光線集中增強(qiáng)液晶板顯示區(qū)域的光強(qiáng)。整個LED照明子系統(tǒng)光學(xué)部件通過光源外殼(外部結(jié)構(gòu))5的固定并外包，實(shí)現(xiàn)對整個LED照明子系統(tǒng)的光學(xué)部件的保護(hù)和防護(hù)灰塵，并可避免外界光對此LED照明子系統(tǒng)的干擾。如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種LED照明的三片液晶的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理紅、綠、藍(lán)三種基色的LED照明子系統(tǒng)7、7'、7"的光經(jīng)過光學(xué)起偏器8、8'、8"，將照明系統(tǒng)7、7'、7"集中后的光極化，經(jīng)過液晶板9、9'、9"在電路校正驅(qū)動下有序開閉和光學(xué)檢偏器10、10'、10"的檢偏，形成紅、綠、藍(lán)三基色圖像，進(jìn)而再通過光學(xué)棱鏡11的合色還原形成彩色圖像，然后通過光學(xué)投影鏡頭12投射并放大圖像。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光線極化也可置于LED照明子系統(tǒng)中光線集中結(jié)構(gòu)(凸透鏡)之前，即在LED照明子系統(tǒng)的透鏡前設(shè)光學(xué)起偏器，其光路為所述LED燈發(fā)射的單基色光，經(jīng)過光積分器均勻化，再經(jīng)過光學(xué)起偏器的極化，然后經(jīng)過凸透鏡的集中，經(jīng)過由驅(qū)5動電路板控制各像素點(diǎn)有序開閉的液晶板，經(jīng)過光學(xué)檢偏器的檢偏，經(jīng)過光學(xué)合色棱鏡將三個LED照明子系統(tǒng)的紅、綠、藍(lán)三種基色光合色后經(jīng)過光學(xué)投影鏡頭還原放大，最后得到色域覆蓋廣，色彩還原性好的投影圖像。權(quán)利要求一種用三個單基色LED照明光源的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，包括LED照明子系統(tǒng)、對應(yīng)于所述照明子系統(tǒng)的三片透射式液晶板、設(shè)于所述三基色LED照明子系統(tǒng)與所述液晶板之間的光學(xué)偏振器、光學(xué)合色棱鏡、設(shè)于所述液晶板與所述光學(xué)合色棱鏡之間的光學(xué)檢偏器和光學(xué)投影鏡頭，其特征在于，所述LED照明子系統(tǒng)分別是紅、綠、藍(lán)三種基色的三個LED照明子系統(tǒng)，所述LED照明子系統(tǒng)中包括紅、綠、藍(lán)三種基色的單基色LED燈、光收集結(jié)構(gòu)、光積分器、凸透鏡；所述LED燈發(fā)射的單基色光，經(jīng)過用于光均勻化的光積分器，經(jīng)過用于光線集中的凸透鏡，經(jīng)過用于基色極化的光學(xué)偏振器，經(jīng)過由驅(qū)動電路板控制各像素點(diǎn)有序開閉的液晶板，經(jīng)過用于偏振光檢偏的光學(xué)檢偏器，經(jīng)過用于三種基色光合色的光學(xué)合色棱鏡，經(jīng)過用于還原放大的光學(xué)投影鏡頭，形成投影圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述LED照明子系統(tǒng)設(shè)有光源外殼。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述的光學(xué)積分器為復(fù)眼積分器或光棒積分器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述的驅(qū)動電路板能根據(jù)三基色特點(diǎn)對經(jīng)過極化后的光線進(jìn)行有效的GAMMA校正還原。5.—種用三個單基色LED照明光源的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，包括LED照明子系統(tǒng)、對應(yīng)于所述照明子系統(tǒng)的三片透射式液晶板、光學(xué)合色棱鏡、設(shè)于所述液晶板與所述光學(xué)合色棱鏡之間的光學(xué)檢偏器和光學(xué)投影鏡頭，其特征在于，所述LED照明子系統(tǒng)分別是紅、綠、藍(lán)三種基色的三個LED照明子系統(tǒng)，所述LED照明子系統(tǒng)中包括紅、綠、藍(lán)三種基色的單基色LED燈、光收集結(jié)構(gòu)、光積分器、光學(xué)偏振器、凸透鏡；所述LED燈發(fā)射的單基色光，經(jīng)過用于光均勻化的光積分器，經(jīng)過用于基色極化的光學(xué)偏振器，經(jīng)過用于光線集中的凸透鏡，經(jīng)過由驅(qū)動電路板控制各像素點(diǎn)有序開閉的液晶板，經(jīng)過用于偏振光檢偏的光學(xué)檢偏器，經(jīng)過用于三種基色光合色的光學(xué)合色棱鏡，經(jīng)過用于還原放大的光學(xué)投影鏡頭，形成投影圖像。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述LED照明子系統(tǒng)設(shè)有光源外殼。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述的光學(xué)積分器為復(fù)眼積分器或光棒積分器。全文摘要一種用三個單基色LED照明光源的投影光學(xué)引擎系統(tǒng)，涉及光學(xué)投影
技術(shù)領(lǐng)域：
；所要解決的是光學(xué)引擎中因照明光源與液晶片匹配性能造成的色域覆蓋率低、色彩還原性差、光能利用率低的技術(shù)問題；該引擎包括紅、綠、藍(lán)三基色的LED照明子系統(tǒng)、對應(yīng)于所述照明子系統(tǒng)的三片透射式液晶板、光學(xué)偏振器、光學(xué)合色棱鏡、光學(xué)檢偏器和光學(xué)投影鏡頭，所述LED照明子系統(tǒng)中包括紅、綠、藍(lán)三種基色的單基色LED燈、光收集結(jié)構(gòu)、光積分器、凸透鏡；該LED燈發(fā)射的單基色光，經(jīng)過光積分器、凸透鏡、光學(xué)偏振器、液晶板、光學(xué)檢偏器、光學(xué)合色棱鏡、光學(xué)投影鏡頭，最后形成投影圖像。本發(fā)明具有色域覆蓋廣，色彩還原性好，光能利用率高，壽命長且成本低的特點(diǎn)。文檔編號G02B27/09GK101788749SQ200910045679公開日2010年7月28日申請日期2009年1月22日優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日發(fā)明者李衛(wèi)華,鄭占青申請人:上海廣擎光電科技有限公司