[实用新型]一种用于反射式液晶投影显示的光引擎系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种投影显示系统，尤其涉及一种用于反射式液晶投影显示的光引擎系统。

背景技术

投影显示已经成为大屏幕高清晰动态显示的主流方式，广泛应用于商务、教育、科研、娱乐以及家庭等重要环节。近些年，随着微电子、光学、加工工艺等诸多技术的迅猛发展，以及现代商务移动办公模式的普及和手持数码产品的增多，微型化又成为投影显示技术发展的新方向。微型投影机具有轻巧和使用方便等显著优点，可与各类消费电子产品相结合，这使得微型投影的应用变得无限广阔。

微型投影机在体积﹑功耗和亮度方面都有一定的要求，且在某种程度上相互制约。微型投影的总体目标是：缩小体积﹑降低功耗和提高亮度。要达到这三方面的要求，就必须在光源﹑光调制器件﹑光学系统和光学器件等多方面做很大的改进甚至革新。

目前，微型投影主要以DLP（Digital Lighting Processor）和LCoS（Liquid Crystal on Silicon）技术为主。DLP和LCoS技术均为阵列反射式投影技术。DLP技术具有反射率高且无需偏振光等优点，但其芯片DMD（Digital Mirror Device）制程极其复杂，为TI公司独家掌控，分辨率难以大幅提高，且价格昂贵。LCoS是LCD与CMOS集成电路有机结合的反射式新型显示技术，可以看作是取LCD和DLP两家之所长的改良型技术，具备两者之诸多优点。像素尺寸可以做小到约5μm左右，对于分辨率高达2048×2048的基板，其大小还不到一英寸。 LCoS开口率可高达96%，色彩更加丰富逼真，图像无像素感，画面边缘更自然。LCoS的前道工艺为半导体CMOS制程，技术已经十分成熟，良品率的提高自然导致成本的降低。因此， LCoS技术非常适合微型投影对小体积，高分辨率和低成本的苛刻要求。

微型投影均采用高亮度LED作为照明光源。LED以其体积小﹑寿命长﹑环保﹑光效高等诸多优点，已经成为微型投影的必然选择。采用三基色LED作为光源，可以大幅提升投影机的色域表现能力。其快速响应特性，可为时序式彩色投影显示提供脉冲照明。LED发光光谱中不含红外成分，属于冷光源。这些独特的优点，决定了LED光源在微型显示中的重要地位。虽然，目前的LED光通量普遍不高，而且其单位光学扩展量上的光通量要低于传统投影光源，相信随着LED 本身发光效率的提高和封装水平的改进，LED光源效率将更为高效。专利CN101713501A就提出对LED采用光学曲面封装，直接产生小角度的线偏振光，为微型液晶微投提供照明。

随着LCoS和LED技术的不断提升，要进一步提高微型投影的性能，就需要一个高效的偏振光管理系统-----光引擎，传统的光引擎已经成为微型投影发展的一个瓶颈。为了提高整机亮度和色彩饱和度，现在普遍采用三基色LED作为照明光源。利用LED本身所具有的快速响应特性，为单片式微型投影芯片提供脉冲照明。既然采用三基色LED，就必须将不同基色的光高效地以某一特定的信号顺序传递给光调制器件。传统的投影显示光引擎基本采用X-Cube棱镜（US6018418）和双二向分色棱镜的方法实现。对于X-Cube，三基色光源位于其三个边，由于三基色光在光谱上的不同，合成为共路光束，从X-Cube的第四边出射。采用双二向分色棱镜，则通过两次基色合成完成。首先其中两基色经过第一块二向分色（棱）镜后合成为第三种基色的补色，之后再经过第二块二向分色（棱）镜而合成为共路光束。无论采用哪种方式合成三基色共路光，都需要经过起偏器产生液晶显示所需的偏振光，这意味着在光源部分就有一半的光能量损失掉，使得整机的光学效率大大降低。这对本身亮度就很低的微投光机来说，实不可取。虽然，目前也有一些技术来努力改善，比如采用反射式偏振片，以提高另一种偏振光的利用，但提升幅度有限，始终未能跳出传统光引擎结构的束缚。

鉴于现有的微投光引擎都不能从根本上提高整机效率，以增加亮度输出，因此一种能有效控制和利用两种偏振态的光引擎结构对投影显示是非常必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于反射式液晶投影显示的光引擎系统，本实用新型将LED光经过偏振器件后的两种正交偏振光重复利用，以提高整机的光学利用率和整机效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：