发明名称 具反射型偏光器之光学显示装置
摘要 一种偏光装置包含反射型偏光元件设置于光束射进入侧及吸光型偏光元件设置于反射型偏光元件后方,其中该反射型偏光元件及吸光型偏光元件系设置成反射型偏光元件之透射轴叠置于吸光型偏光元件之透射轴。又,揭示使用此种偏光装置之光学投射器。
申请公布号 TW338800 申请公布日期 1998.08.21
申请号 TW086112744 申请日期 1997.09.04
申请人 发明人
分类号 G02B27/28 主分类号 G02B27/28
代理机构 代理人
主权项 1.一种偏光入射光束用之偏光装置,包括:一个第1偏光元件,其可使入射光束包含的预定偏光成分通过且具有预定偏光平面,该第1偏光元件,大体反射其他偏光成分,其他偏光成分系包含于入射光束且具有不同的偏光平面;及一个第2偏光元件,其可使具有该预定偏光平面之偏光成分通过并大体吸收其他偏光成分;该第1及第2偏光元件系设置成第1偏光元件之透射轴与第2偏光元件之透射轴彼此叠置;该第一偏光元件相对于该第二偏光元件系设置于入射光束光镜之上游侧。2.如申请专利范围第1项之偏光装置,其中该第1及第2偏光元件彼此紧密接触。3.如申请专利范围第1项之偏光装置,其又包括一个聚光器透镜于入射光束相对于第1偏光元件上游侧之光径上。4.如申请专利范围第3项之偏光装置,其中该聚光器透镜系设置于第1偏光元件上且与其紧密接触。5.如申请专利范围第1项之偏光装置,其中该第1偏光元件包含一层液晶层,其可选择性反射右旋圆形偏光成分及左旋圆形偏光成分之一;及一张相位迟滞薄膜设置毗邻液晶层于通过第1偏光元件之光束光径上,该相位迟滞薄膜诱使光束通过相位迟滞薄膜时出现四分之一波长之相位迟滞。6.如申请专利范围第1项之偏光装置,其中该第1偏光元件包括:一层第1液晶层,其作用于入射光束包含之第1原色光束,该第1液晶层选择性反射第1原色光束包含的右旋圆形偏光成分及左旋圆形偏光成分之一;一层第2液晶层其作用于入射光束包含之第2原色光束,该第2液晶层选择性反射第2原色光束包含的右旋圆形偏光成分及左旋圆形偏光成分之一;一层第3液晶层,其作用于入射光束包含之第3原色光束,该第3液晶层选择性反射第3原色光束包含的右旋圆形偏光成分及左旋圆形偏光成分之一;该第1至第3液晶层堆叠而形成堆叠构造,及其中该第1偏光元件又包含设置毗邻堆叠构造之相位迟滞层,该相位迟滞层诱使通过其中之光束相位移位四分之一波长。7.如申请专利范围第1项之偏光装置,其中该第1偏光元件包括:一层第1液晶层,其作用于入射光束包含之第1原色光束,该第1液晶层选择性反射第1原色光束包含的右旋圆形偏光成分及左旋圆形偏光成分之一;一层第1相位迟滞层设置毗邻第1液晶层,该第1相位迟滞层作用于第1原色光束并诱使第1原色光束之相位移位四分之一波长;一层第2液晶层,其作用于入射光束包含之第2原色光束,该第2液晶层选择性反射第2原色光束包含的右旋圆形偏光成分及左旋圆形偏光成分之一;一层第2相位迟滞层设置毗邻第2液晶层,该第2相位迟滞层作用于第2原色光束并诱使第2原色光束之相位移位四分之一波长;一层第3液晶层,其作用于入射光束包含之第3原色光束,该第3液晶层选择性反射第3原色光束包含的右旋圆形偏光成分及左旋圆形偏光成分之一;及一层第3相位迟滞层设置毗邻第3液晶层,该第3相位迟滞层作用于第3原色光束并诱使第3原色光束之相位移位四分之一波长。8.如申请专利范围第1项之偏光装置,其中该第1偏光元件载有一个可阻断紫外光辐射之滤镜位于入射光束之进入侧。9.如申请专利范围第8项之偏光装置,其中该滤镜具有可反射紫外光辐射之波长构造。10.如申请专利范围第8项之偏光装置,其中该滤镜包含多个滤镜元件设置于入射光束之光径上,各该多数滤镜元件可反射紫外光辐射。11.如申请专利范围第10项之偏光装置,其中该等滤镜元件之一系相对于另一个滤镜元件倾斜设置。12.如申请专利范围第8项之偏光装置,其中该滤镜系设置于第1偏光元件上且与其紧密接触。13.一种光学投射器,包括:一个光源;一个色彩分离系统设置于由光源发射之光速光径上,该色彩分离系统将光束分离成各色光束;多个光阀分别对应于该色光束设置,各个光阀系设置于对应色彩光束之光径上供施加空间调变,该光阀藉此产生空间调变的彩色光束;多个偏光装置分别设置于入射至该光阀之该色光束之光径上,各个偏光装置引起通过其中的该色光束偏光,因此该色光束具有预定偏光平面;及一个投射光学系统,其由该多数经空间调变的彩色光束合成一个投射光束及投射该投射光束至萤幕;该多数偏光装置中之至少一者包含一个反射型偏光元件其具有一个透射轴并通过入射于反射型偏光元件之彩色光束所含预定线性偏光成分且具有预定偏光平面重合该透射轴,该反射型偏光元件又反射入射至该元件的该色光束所含其他偏光成分。14.如申请专利范围第13项之光学投射器,其中各该多数偏光装置包含反射型偏光元件。15.如申请专利范围第13项之光学投射器,其中该包含反射型偏光元件之偏光装置又包含吸光型偏光元件于通过其中之有色光束光径上于反射型偏光元件下游侧,该吸光型偏光元件具有透射轴且设置成吸光型偏光元件之透射轴叠置于反射型偏光元件之透射轴。16.如申请专利范围第13项之光学投射器,其中该反射型偏光元件包括一层含液晶之反射层及一层相位迟滞层堆叠于反射层上,该相位迟滞层诱使通过其中之有色光束之相位迟滞四分之一波长。17.如申请专利范围第13项之光学投射器,其中该等多数偏光装置中之至少一者于有色光束之进入侧包含一个吸光型偏光元件,其选择性通过入射光束包含的预定线性偏光成分且具有预定的偏光平面,该吸光型偏光元件又可吸收预定线性偏光成分以外的偏光成分。18.如申请专利范围第17项之光学投射器,其中该吸光型偏光元件系对具有最小光能的有效光束设置。19.如申请专利范围第17项之光学投射器,其中该吸光型偏光元件系设置于蓝色光束光径上。20.如申请专利范围第13项之光学投射器,其又包含一个光罩于由光源行进至反射型偏光元件之杂散光光径上,该光罩可阻断该杂散光。21.如申请专利范围第13项之光学投射器,其中该由分色系统形成的有色光束包含第1色束及第2色束;多数光阀包含作用于第1色束的第一光阀及作用于第2色束的第2光阀;多数偏光装置包含作用于第1色束的第1偏光装置及作用于第2色束的第2偏光装置;反射型偏光元件至少包含第1偏光装置;及第1及第2偏光装置系设置成第2偏光装置的透射轴于由第1偏光装置之反射型偏光元件反射后,碰撞于第2偏光装置之杂散光之偏光平面。22.如申请专利范围第21项之光学投射器,其中该第1及第2偏光装置系设置成第1偏光装置之透射轴当于通过第1及第2偏光装置之光束行进方向上检视时交叉第2偏光装置之透射轴。23.如申请专利范围第21项之光学投射器,其中该第1偏光装置之透射轴当于通过第1偏光装置之光束行进路径检视时与第2偏光装置之透射轴当与通过第2偏光装置之光束行进路径检视时彼此垂直交叉。24.如申请专利范围第21项之光学投射器,其中该第1及第2偏光装置中之至少一者包含一个光学相位移位装置设置于由第1偏光装置之反射型偏光元件行进至第2偏光装置之杂散光光径上,该光学相位移位装置造成通过其中的光束之光学相位移位。25.如申请专利范围第24项之光学投射器,其中该光学相位移位装置包含相位移位约为通过其中之杂散光之半波长。26.如申请专利范围第25项之光学投射器,其中该光学相位移位装置系包含于第1偏光装置及第2偏光装置中之一者。27.如申请专利范围第24项之光学投射器,其中该光学相位移位装置包含第1及第2四分之一波长元件,各自引起通过其中之光束相位移位四分之一波长,其中该第1四分之一波长元件系包含于第1偏光装置而该第2四分之一波长元件系包含于第2偏光装置。28.如申请专利范围第24项之光学投射器,其中该光学相位移位装置包含第1光学相位移位元件其造成通过其中之光束1/3波长移位及第2光学相位移位元件其造成通过其中之光束1/6波长移位,其中该第1光学相位移位元件系包含于第1及第2偏光装置中之一者,而第2光学相位移位元件系包含于第1及第2偏光装置中之另一者。29.如申请专利范围第21项之光学投射器,其中该第1偏光装置包含一个吸光型偏光元件于通过第1偏光装置至第1色束光径上位于反射型偏光元件后方。30.如申请专利范围第29项之光学投射器,其中该第1偏光装置之吸光型偏光元件具有透射轴叠置于第1偏光装置之反射型偏光元件之透射轴。31.如申请专利范围第29项之光学投射器,其中该第1偏光装置又包含一个光学相位移位装置介于反射型偏光元件与吸光型偏光元件间,该光学相位移位装置造成通过其中之光束之相位移位。32.如申请专利范围第21项之光学投射器,其中该反射型偏光元件又包含于第2偏光装置,及其中该第2偏光装置又包含一个吸光型偏光元件位于通过第2偏光装置之第2色束光径上位在反射型偏光元件后方。33.如申请专利范围第32项之光学投射器,其中该第2偏光装置之吸光型偏光元件具有透射轴大体叠置于第2偏光装置之反射型偏光元件之透射轴。34.如申请专利范围第32项之光学投射器,其中该第2偏光装置又包含一个光学相位移位装置介于第2偏光装置之反射型偏光元件与吸光型偏光元件间,该光学相位移位装置造成通过第2偏光装置之光束相位移位。35.如申请专利范围第13项之光学投射器,其中该等光阀之一具有偏光轴交叉毗邻偏光装置之透射轴。36.如申请专利范围第35项之光学投射器,其中该具有偏光轴而交叉毗邻偏光装置之透射轴的光阀比较光学投射器中其他光阀系以反向操作模式驱动。37.如申请专利范围第21项之光学投射器,其中该构成第1偏光装置之反射型偏光元件具有不规则反射面。38.如申请专利范围第21项之光学投射器,其中该构成第1偏光装置之反射型偏光元件于其反射面上具有规则构造。39.如申请专利范围第21项之光学投射器,其中该第1及第2偏光装置设置于有色光束之个别光径上而藉一面构成分色系统之部件的共用半透明镜彼此隔开,第1及第2偏光装置系彼此毗邻设置。40.如申请专利范围第21项之光学投射器,其又包括第1及第2光学相位移位装置排齐于通过第1及第2光学相位移位装置之个别第1及第2光径上,该第1及第2光学相位移位装置分别于通过其中的光束诱生第1及第2相位移位,因此通过第1及第2光学相位移位装置之光束出现总相位移位,呈第1及第2相位移位之和,约为光束之半波长。41.如申请专利范围第24项之光学投射器,其中该光学相位移位装置系设置于反射型偏光装置上且与其紧密接触。42.如申请专利范围第31项之光学投射器,其中该光学相位移位装置系设置于反射型偏光装置与吸光型偏光装置间且与其紧密接触。43.如申请专利范围第13项之光学投射器,其中该反射型偏光元件载有一面滤镜其于有色光束之进入侧阻断紫外光辐射。44.如申请专利范围第43项之光学投射器,其中该滤镜具有多层构造可反射紫外光辐射。45.如申请专利范围第43项之光学投射器,其中该滤镜包含多个滤镜元件设置于入射光束光径上,各该多数滤镜元件可反射紫外光辐射。46.如申请专利范围第45项之光学投射器,其中该等滤镜元件之一系相对于另一个滤镜元件倾斜设置。47.如申请专利范围第43项之光学投射器,其中该滤镜系设置于第1偏光元件上且与其紧密接触。48.一种光学投射器,包括:一个光源;一个色彩分离系统设置于由光源发射之光速光径上,该色彩分离系统将光束分离成各色光束;多个光阀分别对应于该色光束设置,各个光阀系设置于对应色彩光束之光径上供施加空间调变,该光阀藉此产生空间调变的彩色光束;多个偏光装置分别设置于入射至该光阀之该色光束之光径上,各个偏光装置引起通过其中的该色光束偏光,因此该色光束具有预定偏光平面;及一个投射光学系统,其由该多数经空间调变的彩色光束合成一个投射光束及投射该投射光束至萤幕;该多数偏光装置中之至少一者包含一个反射型偏光元件其具有一个透射轴并通过入射于反射型偏光元件之彩色光束所含预定线型偏光成分且具有预定偏光平面重合该透射轴,该反射型偏光元件又反射入射至该元件的该色光束所含其他偏光成分;其中该反射型偏光元件相对于通过其中之有色光光束光径系倾斜设置。49.如申请专利范围第48项之光学投射器,其中该反射型偏光元件系相对于有色光束光径某个斜角设置,故由反射型偏光元件反射的杂散光错开毗邻光阀。50.如申请专利范围第48项之光学投射器,其中该反射型偏光元件载有一面滤镜其于由光源入射之有色光束之进入侧阻断紫外光辐射。51.如申请专利范围第50项之光学投射器,其中该滤镜具有多层构造可反射紫外光辐射。52.如申请专利范围第50项之光学投射器,其中该滤镜包含多个滤镜元件设置于入射光束光镜上,各该多数滤镜元件可反射紫外光辐射。53.如申请专利范围第52项之光学投射器,其中该等滤镜元件之一系相对于另一个滤镜元件倾斜设置。54.如申请专利范围第50项之光学投射器,其中该滤镜系设置于第1偏光元件上且与其紧密接触。55.一种光学显示装置包括:一个光源;一个聚焦元件,其系设置于由光源产生之光束之光径上;一个反射型偏光元件,其系设置于通过该聚焦元件之光束之光径上,该反射型偏光元件可选择性通过具有预定偏光平面之光束之光学成分,其偏光平面未重合预定偏光平面之光束之偏光成分;一个光学空间调变元件,其系设置于通过反射型偏光元件之光束光径上供对该光束施加空间调变;一个反射镜其系设置于聚焦元件之光学无效区,该光学无效区为由于聚焦元件聚焦作用结果并无光束到达区,该反射镜可于朝向光学空间调变元件方向反射由反射型偏光元件反射的光学成分作为反射光束;及一个偏光平面旋转装置,其系设置于反射光束之光径供引起反射光束之光学平面旋转,随后反射光束碰撞光学空间调变元件。56.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中该反射型偏光元件系相对于聚焦元件之光轴倾斜,故由反射型偏光元件反射的偏光成分撞及该反射镜。57.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中该聚焦元件为凸透镜。58.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中该聚焦元件为柱面透镜。59.如申请专利范围第58项之光学显示装置,其中该柱面透镜系以其光轴为轴而非对称成形。60.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中该聚焦元件系设置成聚焦元件之光轴相对于入射聚焦元件之光束倾斜。61.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中该反射型偏光元件上载有一层散射层,其造成由反射型偏光元件反射的偏光成分散射。62.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中一个光学元件设置于反射型偏光元件与光学空间调变元件间,其系供将由聚焦元件聚焦的光束转成大体平行光束。63.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中该光学平面旋转装置为一个迟滞元件,其系设置于由反射型偏光元件反射之偏光成分光径上,该迟滞元件诱使通过其中之偏光成分迟滞约半波长。64.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中该偏光平面旋转装置为一个迟滞元件,设置于反射型偏光元件与反射镜间,该迟滞元件诱使通过其中之偏光成分迟滞约四分之一波长。65.如申请专利范围第64项之光学显示装置,其中该光学显示装置又包含其他构造与该聚焦元件相同的聚焦元件;其中该聚焦元件连同其他聚焦元件形成整个一体的光学组件,其中该聚焦元件及其他聚焦元件一体联结;及其中各该反射型偏光元件及迟滞元件系于对应于整合一体光学元件区域连续延伸。66.如申请专利范围第65项之光学显示装置,其中各该形成光学组件之聚焦元件系由侧壁界定,及其中该侧壁载有一层反射涂层。67.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中该光学显示装置又包含一个投射光学系统,其系供投射通过光学空间调变元件的光束与萤幕上,藉此该光学显示装置形成光学投射器。68.如申请专利范围第67项之光学显示装置,其中该聚焦元件一反射型偏光元件一反射镜及偏光平面旋转装置共同构成一个光学处理器,其将入射的整个光能大体转成具有预定偏光平面之偏光光束;其中该光学投射器又包含一个分色光学系统,其系供将光源发射的光束分解成多道有色光束,该光学空间调变器系对各道有色光束设置;及其中该光学处理器系设置于光源与分色光学系统间。69.如申请专利范围第67项之光学显示装置,其中该聚焦元件一反射型偏光元件一反射镜及偏光平面旋转装置共同构成一个光学处理器,其将入射的整个光能大体转成具有预定偏光平面之偏光光束;其中该光学投射器又包含一个分色光学系统,其系供将光源发射的光束分解成多道有色光束,该光学空间调变器系对个道有色光束设置;及其中该光学处理器系对各该光学空间调变器设置。70.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中该光学显示装置为直视型液晶显示装置。71.如申请专利范围第55项之光学显示装置,其中该反射型偏光元件载有一面滤镜其于由光源入射之有色光束之进入侧阻断紫外光辐射。72.如申请专利范围第71项之光学显示装置,其中该滤镜具有可反射紫外光辐射之多层构造。73.如申请专利范围第71项之光学显示装置,其中该滤镜包含多个滤镜元件设置于入射光束光径上,各该多数滤镜元件可反射紫外光辐射。74.如申请专利范围第73项之光学显示装置,其中该等滤镜元件之一系相对于另一个滤镜元件倾斜设置。75.如申请专利范围第71项之光学显示装置,其中该滤镜系设置于第1偏光元件上且与其紧密接触。图式简单说明:第一图为显示根据本发明之第1具体例之光学投射器构造之简图;第二图A及第二图B为显示用于第一图之光学投射器之偏光镜构造细节之简图;第三图A及第三图B为显示第二图A及第二图B之偏光镜之修改之简图;第四图为显示用于第二图A及第二图B之偏光镜之偏光元件透射率之线图;第五图为显示第三图之偏光元件之反射率之线图;第六图为显示第二图A及第二图B之偏光镜中使用的另一种偏光元件之透射率之线图;第七图为第二图A及第二图B之偏光镜之总透射率之线图;第八图A及第八图B为显示第二图A及第二图B之偏光元件之修改之简图;第九图A及第九图B为显示第二图A及第二图B之偏光元件之另一种修改之简图;第十图为第二图A及第二图B之偏光元件之又一种修改之简图;第十一图为第二图A及第二图B之偏光元件之又一种修改之简图;第十二图为显示根据本发明之第2具体例之光学投射器构造之简图;第十三图为显示根据本发明之第3具体例之光学投射器构造之简图;第十四图为显示根据本发明之第4具体例之光学投射器构造之简图;第十五图为显示根据本发明之第5具体例之光学投射器构造之简图;第十六图为显示根据本发明之第6具体例之光学投射器构造之简图;第十七图为显示用于第十六图之光学投射器之偏光镜构造之细节简图;第十八图为显示第十七图之偏光镜之透射率之线图;第十九图为显示第十七图之偏光镜之总透射率比较第六图之透射率之线图;第二十图为显示根据本发明之第7具体例之光学投射器构造之简图;第二十一图A及第二十一图B为显示根据本发明之第8具体例之光学投射器构造之简图;第二十二图为第二十一图A及第二十一图B之光学投射器中杂散光形成之说明图;第二十三图为杂散光形成细节之说明图;第二十四图为显示本发明之第9具体例之简图;第二十五图为显示根据本发明之第10具体例之光学投射器构造之简图;第二十六图为显示根据本发明之第11具体例之光学投射器构造之简图;第二十七图为显示根据本发明之第12具体例之光学投射器构造之简图;第二十八图为显示根据本发明之第13具体例之光学投射器构造之简图;第二十九图为显示根据本发明之第14具体例之光学投射器构造之简图;第三十图为显示根据本发明之第15具体例之光学投射器构造之简图;第三十一图为显示根据本发明之第16具体例之光学投射器构造之简图;第三十二图为显示根据本发明之第17具体例之光学投射器构造之简图;第三十三图为显示根据本发明之第18具体例之光学投射器构造之简图;第三十四图为显示根据本发明之第19具体例之光学投射器构造之简图;第三十五图A及第三十五图B为显示根据本发明之第20具体例之光学投射器构造之简图;第三十六图为显示根据本发明之第21具体例之光学投射器构造之简图;第三十七图为显示根据本发明之第22具体例之光学投射器构造之简图;第三十八图为显示根据本发明之第23具体例之光学投射器构造之简图;第三十九图为显示根据本发明之第24具体例之光学投射器构造之简图;第四十图为显示根据本发明之第25具体例之光学投射器构造之简图;第四十一图A及第四十一图B为显示根据本发明之第26具体例用于光学投射器之偏光镜之构造简图;第四十二图A及第四十二图B为显示根据本发明之第27具体例用于光学投射器之偏光镜之构造简图;第四十三图为显示根据本发明之第28具体例之光学投射器构造之简图;第四十四图为显示根据本发明之第29具体例之光学投射器构造之简图;第四十五图A及第四十五图B为显示根据本发明之第30具体例之偏光处理器构造之简图;第四十六图为显示根据本发明之第31具体例之偏光处理器构造之简图;第四十七图为显示根据本发明之第31具体例之偏光处理器构造之另一幅简图;第四十八图为显示根据本发明之第32具体例之偏光处理器构造之简图;第四十九图为显示根据本发明之第33具体例之偏光处理器构造之简图;第五十图为显示根据本发明之第34具体例之偏光处理器构造之简图;第五十一图为显示根据本发明之第35具体例之偏光处理器构造之简图;第五十二图为显示根据本发明之第36具体例之偏光处理器构造之简图;第五十三图为显示根据本发明之第37具体例之偏光处理器构造之简图;第五十四图A和第五十四图B为显示根据本发明之第38具体例之偏光处理器的一部分之简图;第五十五图为显示根据本发明之第39具体例之偏光处理器构造之简图;第五十六图为显示根据本发明之第40具体例之光学投射器构造之简图;第五十七图为显示根据本发明之第41具体例之直视型液晶显示装置构造之简图;第五十八图为显示根据本发明之第42具体例之直视型液晶显示装置构造之简图;第五十九图为显示由习知光源发射之白光光束光谱图;第六十图为显示紫外光截断滤波器之特性之简图;第六十一图为显示当第五十九图之白光光束由第六十图之紫外光截断滤波器处理时所得光谱图;第六十二图为显示当具有第五十九图之光谱之光束通过反射型偏光元件时所得之光谱图;第六十三图为显示根据本发明之第43具体例之光学投射器构造之简图;第六十四图为显示根据本发明之第44具体例之光学投射器构造之简图;第六十五图为显示根据本发明之第45具体例之光学投射器构造之简图;第六十六图为显示根据本发明之第46具体例之光学投射器构造之简图;第六十七图为显示根据本发明之第47具体例之光学投射器构造之简图;第六十八图为显示根据本发明之第48具体例之光学投射器构造之简图;第六十九图A及第六十九图B为用于第六十八图之构造之紫外光截断滤波器之作用说明图;第七十图为用于第六十八图之构造之紫外光截断滤波器作用之另一幅说明图;第七十一图为显示根据本发明之第49具体例之紫外光截断滤波器之构造之简图;第七十二图A及第七十二图B为显示根据本发明之第50具体例之紫外光截断滤波器之构造之简图;第七十三图A及第七十三图B为显示根据本发明之第51具体例之紫外光截断滤波器之构造之简图;
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