Lcos投影機偏振分光裝置的製作方法

2023-10-09 11:36:54 1

專利名稱：Lcos投影機偏振分光裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及投影顯示領域，特別涉及一種採用LC0S技術實現投影 功能的偏振分光裝置。
背景技術：
LCOS (Liquid Crystal on Silicon)是一種新型的反射式LCD投影技 術，它採用塗有液晶矽的CMOS集成電路晶片作為反射式LCD的基片，用先 進工藝磨平後鍍上鋁當作反射鏡、形成CMOS基板，然後將CMOS基板與含 有透明電極的玻璃基板相貼合，最後注入液晶封裝而成。由於LCOS將控制 電路放置於光路系統的後面並採用反射式投影，光利用效率可達80%以上， 大大高於傳統LCD透射式投影3yo的光利用效率，具有明顯的節能優勢。而 且，由於LCOS晶片採用目前成熟而便宜的CMOS製作技術進行生產，可隨 半導體產業的快速升級實現技術進步和成本降低，具有明顯的成本競爭優 勢。此外，普通LCD需要在玻璃基板上光刻製成像素，難以製得低於0. 28mm 的像素。LCOS的像素則是制在單晶矽片上，像素大小通常在7 20to之間， 像素間距也可以做到8~20Mm之間。如此小的像素大小和像素間距，使得 LCOS的投影畫面比LCD的畫面更加清晰統一。
由於LCOS投影技術具有上述諸多優點，成為未來投影顯示技術的新主 流，受到了眾多消費者和廠家的廣泛關注。偏振分光鏡(Polarization Beam Spliter，簡稱PBS)作為LCOS投影機的關鍵光學元件之一，其性能、成本對LC0S投影機具有重要影響。普通的PBS是由兩個(見己公開專利 CN101281333)或兩個以上(見已公開專利CN101162296)的玻璃稜鏡粘合 而成，這種PBS的光學性能比較好，但是製造加工難度大、價格昂貴；由 於採用玻璃材質，重量較重，固定安裝難度較大；而且結構複雜、體積大， 不便在可攜式投影機上使用。 發明內容
本實用新型針對現有LC0S投影機偏振分光裝置製造加工難度大、價格 昂貴，重量大，結構複雜、體積大等不足，向社會提供一種成本低、重量 輕、結構緊湊的LCOS投影機偏振分光裝置。
本偏振分光裝置包括支架、第一偏光片和第二偏光片。支架前端設計 有垂直於LCOS鏡面(垂直只是最佳例，實際上第一凹槽與LCOS鏡面之間 夾角為85°至95。之間均是可以的)的第一凹槽，用於粘貼安裝第一偏光片； 支架後端設計有與LC0S鏡面成45°夾角(45°只是最佳例，實際上第二 凹槽與LC0S鏡面之間夾角為43°至47。之間均是可以的)的第二凹槽，用 於粘貼安裝第二偏光片；支架右端設計有一限位槽(限位槽底部設計有一 倒勾)；左端設計有兩個卡鉤，通過限位槽和卡鉤的約束，該支架可以安裝 在LC0S晶片外殼上。
本實用新具有如下四個優點
1、 裝配簡單，利用塑料件本身的彈性採用卡扣式安裝，安裝和拆卸簡 單而方便；
2、 裝配精確，粘貼有偏光片的支架直接安裝在成像元件LC0S上，避 免PBS與LC0S各自獨立安裝必然造成的較大裝配誤差，保證PBS與LC0S成像平面精確的角度和位置要求；
3、 成本低廉，採用偏光片粘貼方式代替PBS稜鏡方式，採用塑料卡扣 裝配方式代替其它機械裝配方式，大大降低了生產成本；
4、 結構緊湊。兩種偏光片的基材都是一種高分子光學薄膜，厚度為 0.1 0.4mm左右，表面鍍有光學膜；供貨時偏光片的一面塗光學背膠，塗 膠的一面附有一層離型膜，無膠的一面附有一層保護膜和一層離型膜。

圖1是本實用新型一種實施例立體結構示意圖。 圖2是圖1的剖視結構示意圖。 圖3是圖1中支架一種視角的立體結構示意圖。 圖4是圖1中支架另一種視角立體結構示意圖。 圖5是圖1中的第一偏光片光柵垂直的平面結構示意圖。 圖6是圖1中的第二偏光片光柵垂直的平面結構示意圖。 圖7是圖1中LCOS晶片的立體結構示意圖。 圖8是本實用新型用圖5和圖6所示的偏光片時的光路示意圖。 圖9是圖1中的第一偏光片光柵平行的平面結構示意圖。 圖IO是圖1中的第二偏光片光柵垂直的平面結構示意圖。 圖11是本實用新型圖9和圖10所構成的光路示意圖。
具體實施方式

請參見圖1至圖7，本實用新型揭示的是一種LCOS投影機偏振分光裝 置，包括支架l、第一偏光片2、第二偏光片3和LCOS晶片4，在所述支 架1前端設有垂直於LCOS鏡面41的第一凹槽11，在所述第一凹槽11設有第一偏光片2;在所述支架1後側設有與LC0S鏡面41成45。夾角的第 二凹槽12，在所述第二凹槽12內設有第二偏光片3，所述LC0S晶片4活 動設置在所述支架1的底部，所述LC0S晶片4上的LC0S成像平面41與所 述第一偏光片2、第二偏光片3和支架1構成一個封閉空間。所述第一偏 光片2和第二偏光片3的基材是一種厚度在0.1 0. 4mm範圍內的表面鍍光 學膜的高分子薄膜。在所述第一偏光片2和第二偏光片3的一面塗有光學 背膠。在所述LC0S晶片4的相對兩側邊共設有至少三個卡鉤42，在所述 支架1相對於所述卡鉤42的相對應的位置設有卡槽13，所述卡鉤42鉤在 所述卡槽13將所述支架1和LC0S晶片4活動連接。圖中的所述第一偏光 片2的光柵方向21垂直於LC0S鏡面41，即豎向排列，所述第二偏光片3 的光柵方向31平行於LC0S鏡面41，即水平排列。本實施例中，只以第一 凹槽與LC0S鏡面之間夾角為90。，即垂直為例加以了說明，實際上第一凹 槽與LC0S鏡面之間夾角為85°至95°之間均是可以應用的；本實施例中， 只以第二凹槽與LC0S鏡面之間夾角為45°為例加以了說明，實際.....匕第二凹 槽與LC0S鏡面之間夾角為43°至47°之間均是可以的應用的。
生產過程中，先將偏光片塗膠面上的離型膜撕除，然後將偏光片牢固 粘貼在對應的支架凹槽上，最後將沒塗膠一面的保護膜和離型膜撕除。LCOS 晶片外殼上設計有三個卡扣，分別與支架上的限位槽和卡鉤配合。當粘貼 好偏光片的支架安裝在LCOS晶片外殼上後，支架、第一偏光片、第二偏光 片和LC0S晶片之間形成了一個密閉空間，將微量雜散光限制在該密閉空間 內、同時防止灰塵等異物進入該密閉空間影響光學系統的成像質量。
本實用新型既可應用於單片式LC0S光學引擎系統，也可應用於三片式 LC0S光學引擎系統，具有廣泛的應用前景。單片式LC0S光學引擎只需一 套本實用新型所述偏振分光裝置，其光路示意圖如圖8所示，LED光源發出的白光被處理成循環時序的紅、藍、綠單色光，這種非偏振單色光首先
到達第一偏光片，單色光中的P光被吸收(圖中的虛線表示P光)，s光(圖 中的圓巻表示s光)則透過第一偏光片到達第二偏光片。由於第二偏光片 具有反射S光、透過P光的作用，S光被反射進入LCOS成像平面進行圖像 調製。當液晶顯示為亮態時，S光將轉變成P光，然後透過第二偏光片進 入投影鏡頭。如此，紅、藍、綠三種單色光在LCOS成像平面快速切換合成 影像，藉由人眼視覺暫留的特性，在人腦產生彩色的投影畫面。
請參見圖9至圖11，圖9和圖10顯示的是所述第一偏光片2的光柵 方向21是水平排列；所述第二偏光片3的光柵方向31是豎向排列的。其 光路示意圖如圖11所示，LED光源發出的白光被處理成循環時序的紅、藍、 綠單色光，這種非偏振單色光首先到達第一偏光片，單色光中的S光(圖 中的圓巻表示S光)被吸收，P光(圖中的虛線表示P光)則透過第一偏 光片到達第二偏光片。由於第二偏光片具有反射P光、透過S光的作用，P 光被反射進入LCOS成像平面進行圖像調製。當液晶顯示為亮態時，P光將 轉變成S光，然後透過第二偏光片進入投影鏡頭。
單片式LC0S光學引擎系統因為減少了 LC0S晶片和分光偏振裝置的數 量，具有較大的成本競爭優勢，而且光學引擎的體積也相對較小，是未來 微型投影機的發展主流之一。對於三片式LCOS光學引擎系統，則需要三套 本實用新型所述偏振分光裝置光源發出的白光被分解成紅、藍、綠三種 單色光，這三種非偏振單色光分別進入獨立的偏振分光裝置進行單色光偏 振和圖像調製，攜帶了圖像信號的三種單色光接著進入合光稜鏡匯聚成彩 色影像，最後進入投影鏡頭。由於三片式LC0S光學引擎需要三片LC0S芯 片、多項分光、偏 和合光系統，因此體積較大、成本也較高，但由於可 以達到較高的光學效率，又具備高畫質的特性，也是未來投影機的發展主流之一。
本實用新型的實施例描述只是闡述性的，而不是限制權力要求的範圍， 許多替換、修改和改變對於本領域技術人員來說都是清楚的。
權利要求1.一種LCOS投影機偏振分光裝置，其特徵在於包括支架(1)、第一偏光片(2)、第二偏光片(3)和LCOS晶片(4)，在所述支架(1)前端設有第一凹槽(11)，所述第一凹槽(11)與LCOS晶片(4)鏡面之間的夾角為85°至95°，在所述第一凹槽(11)設有第一偏光片(2)；在所述支架(1)後側設有第二凹槽(12)，所述第二凹槽(12)與LCOS晶片(4)鏡面之間的夾角為43°至47°，在所述第二凹槽(12)內設有第二偏光片(3)，所述LCOS晶片(4)活動設置在所述支架(1)的底部，所述LCOS晶片(4)上的LCOS成像平面(41)與所述第一偏光片(2)、第二偏光片(3)和支架(1)構成一個封閉空間。
2. 根據權利要求1所述的LCOS投影機偏振分光裝置，其特徵在於所述 第一偏光片(2)的基材是一種厚度在0.1~0.4mm範圍內的表面鍍光學 膜的高分子薄膜。
3. 根據權利要求2所述的LCOS投影機偏振分光裝置，其特徵在於在所 述第一偏光片(2)的一面塗有光學背膠。
4. 根據權利要求l所述的LCOS投影機偏振分光裝置，其特徵在於所述 第二偏光片(3)的基材是一種厚度在0.1 0.4mm範圍內的表面鍍光學 膜的高分子薄膜。
5. 根據權利要求4所述的LC0S投影機偏振分光裝置，其特徵在於在所 述第二偏光片(3)的一面塗有光學背膠。
6.根據權利要求1所述的LCOS投影機偏振分光裝置，其特徵在於在所述 LCOS晶片(4)的相對兩側邊共設有至少三個卡鉤(42)，在所述支架(1) 相對於所述卡鉤(42)的相對應的位置設有卡槽(13)，所述卡鉤(42)鉤在所述卡槽(13)將所述支架(1)和LCOS晶片(4)活動連接。
7. 根據權利要求l所述的LCOS投影機偏振分光裝置，其特徵在於所述 第一偏光片(2)的光柵方向(21)豎向排列，所述第二偏光片(3)的光 柵方向(31)水平排列。
8. 根據權利要求l所述的LCOS投影機偏振分光裝置，其特徵在於所述第 一偏光片(2)的光柵方向(21)水平排列，所述第二偏光片(3)的光柵 方向(31)豎向排列。
專利摘要一種LCOS投影機偏振分光裝置，包括支架(1)、第一偏光片(2)、第二偏光片(3)和LCOS晶片(4)，在所述支架(1)前端設有第一凹槽(11)，所述第一凹槽(11)與LCOS晶片(4)鏡面之間的夾角為85°至95°，在所述第一凹槽(11)設有第一偏光片(2)；在所述支架(1)後側設有第二凹槽(12)，所述第二凹槽(12)與LCOS晶片(4)鏡面之間的夾角為43°至47°，在所述第二凹槽(12)內設有第二偏光片(3)，所述LCOS晶片(4)活動設置在所述支架(1)的底部，所述LCOS晶片(4)上的LCOS成像平面(41)與所述第一偏光片(2)、第二偏光片(3)和支架(1)構成一個封閉空間。本裝置具有裝配簡單精確、成本低廉和結構緊湊的優點。
文檔編號G03B21/14GK201429768SQ20092016645
公開日2010年3月24日 申請日期2009年7月13日 優先權日2009年7月13日
發明者施清德 申請人:鑫億光電(深圳)有限公司