[其他]显示系统

说明书

本发明涉及一种能进行高效率和良好彩色再现的显示系统的光学装置。更确切地说，该发明描述了多种包括可调谐双折射光阀（TBLV）的液晶显示系统（LCD）等透射光阀显示系统的使用方法，这在某种意议上极大地改进了用于例如投影视频系统和电视系统的显示系统。

最近，人们已在进行把液晶显示用于电视系统方面的研究。液晶在电视接收机中的应用可参见美国4562478号专利。这种公知装置使用逆光照明来照射液晶显示器，使图象能在暗处显示出来。虽然有人曾设想过彩色逆光照明板，但是除了在处理黑白电视图象方面的考虑外，这种系统还不多见。

在投影电视系统中使用液晶结构的实例可参见“电子学”第47页（1986.5.12精工依普森公司）。该公知的投影电视示意图已在本申请的图1中给出。在该装置中，来自卤钨灯1的光通过一对交叉的分光镜2和相邻的平面反射镜3穿过三个液晶显示装置4.5和6被多次透射和反射。三个液晶显示器（LCD）调到三个通道以产生电视图象的红、绿、兰三个部分。分光镜2把白色光源分成光谱的红、兰、绿三部分，然后这三种颜色部分经分光棱镜7进行重新组合，该复合光通过投影透镜8投射到投影屏9上。

在该已知系统中，光源1是一个卤钨灯，该灯是具有高聚光率的小光源，由于它缺乏光谱的兰色成分，所以提供的颜色质量较差。

图1所示已有技术的装置还包括一个由聚光透镜10和反射镜11组成的聚光装置。聚光镜10应设计成具有最大的聚光率以聚集在+X方向发射的光。球面反射镜11聚集-X方向发射的光并使灯的象回到该反射镜本身。

因为照明系统仅提供穿过绿色液晶显示器的最佳照明，所以伴随已有技术系统而出现的困难是光的损失。由于红色和兰色的液晶显示器（LCDS）距光源更远些，他们被各自的照度过量充满，因此相应波长的光便损失掉了。而且，由于其复杂性以及尺寸的限制，使得分光棱镜7非常昂贵。

本发明在显示系统特别是用于投影视频系统和电视系统的显示系统方面提供了有重要意义的改进。这种改进是通过调节光学系统使得每个光阀到光源的距离相等，同时也使每个光阀到投影透镜系统的距离相等。这就极大地改进了投影电视系统的色彩效果和再现性。

本发明所述这些类型的显示系统包含两个或更多个调制器，或换称为光阀。这些调制器或光阀具有这样的性质，即它们通过把电压或电流供给适当的信息转移通道而作为象素被调制。当用光从一侧照射这些调制器并经过投影透镜使其在前投影屏幕或后投影屏幕例如白色墙壁上成象时，便可看到显示。如果光阀具有灰度特性，即如果透射光和所供给的作用信号成适当比例的话，显示将再现灰度。某些显示装置被用作图象显示或数据显示，而且仅需要具备在透光状态和不透光状态之间转换的特性。一些显示装置仅需偶尔进行校正，而且没必要具有很快的转换速度。其它一些显示装置被用作例如NTSC发射电视中的显示示频系统，它的转换速度需要和视频的频率相等。如果投影光学系统的质量足够好，并且用于不同光路的调制器的每个图象都能准确重合的话，显示图象的分辨率将受到调制器中象素数目的限制。本发明陈述了一种利用光阀获得显示装置的改进方式。

为了更好地阐述，将制造光阀的两个原理简要说明一下。它们包括由Leo    Levi在《应用光学》第2卷第324页（由John    Wiley和SonS在1980年出版）中所讨论的，当供给外加电压而产生感应电流时，通常透明的负各向异性的液晶将变得不透明。由电流引起的结构中的紊动导致晶体成为很强的散射状。光阀基于这个原理既不需要偏振光也不需要作为构成光阀电池一部分的偏振器。这种光阀可以说明任何既不需要偏振的入射光也不必使用偏振器的调制器。另一类液晶光阀，有时也称为透射液晶显示器，在它的结构中或者使用偏振器和检偏器，或者依靠偏振的照明光。采用这种原理（即：可调谐双折射调制光原理）的光阀，已由Levi在322页中描述了，象素双折射的范围受到向每个象素所施加的电压量的控制。由于这种光阀已获得大的反差率，而且能被控制在视频的频率以及相对于入射光的波长不灵敏，所以后面这种类型的光阀最近已成为一种值得注意的课题。本申请中采用的可调谐双折射光阀表示为TBLV。

TBLV系统的缺点是当照明光线通过偏光器时要损失近一半的光。由几个公司大批量生产的液晶TBLV具有多种型号。在为本发明的目的而特别设计的光阀实施例中如果把照明光偏振，将会使光阀的效果得到提高。此外，这些实施例适合于任何类型的透射调制光阀。