专利名称：：用三个单基色led照明光源的投影光学引擎系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及光学投影技术，特别是涉及一种使用三个基色(红、绿、篮三基色)LED照明光源对三片透射式液晶(即HTPS-LCD)分别照明的投影光学引擎系统的技术。
背景技术：
：光学引擎系统是投影显示装置中的核心部件，它直接决定了投影显示装置产品的性能指标及核心成本。色彩是否丰富最根本的决定因素是色域范围，其次是显示器件(即液晶)对伽玛曲线还原准确性的影响，光学引擎在色域覆盖以及光能利用上的性能决定了最终投影显示装置的品质，而液晶本身不发光，而是靠透过照明光的光线来显示图像，因此照明光源和显示器件对伽玛曲线的影响决定了液晶显示器的色域范围。正因为以上原因，所以业界一直在对显示部件(液晶板)的照明光源上要求更广的色域覆盖和更高的光能利用率。而以往的高压汞灯(UHP)和白光LED照明通过对白光分色成红、绿、蓝三基色后分别对三片液晶进行照明，由于其本身的技术特点原因，三基色中的每一基色都因为分色前的白光光谱所影响，难以实现单一波长或近似单一波长的窄带波长，而且很难对红、绿、蓝三种基色单独调制，因此难以获得更广色域覆盖的基色色度坐标，这其中高压汞灯(UHP)进行照明的光学引擎系统还会因为其光源寿命和发热量以及紫外线对液晶板及有机部件老化的影响等问题而被市场诟病，白光LED分光照明的光学系统由于要保证入射光线角度的原因，难以通过提高白光能量来提升三基色光的强度，因此难以攻克亮度的门槛。另外以往白光分色照明技术中必须具有的分色系统，因此这种光学引擎系统存在着成本高、光能利用率低的缺陷，应用上都难以令人满意。
发明内容针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种色域覆盖广，色彩还原性好，光能利用率高，寿命长且成本低的用三个单基色LED照明光源的投影光学引擎系统。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种用三个单基色LED照明光源的投影光学引擎系统，包括LED照明子系统、对应于所述照明子系统的三片透射式液晶板(即HTPS-LCD)、设于所述三基色LED照明子系统与所述液晶板之间的光学偏振器、光学合色棱镜、设于所述液晶板与光学合色棱镜之间的光学检偏器和光学投影镜头，其特征在于，所述LED照明子系统分别是红、绿、蓝三种基色的三个LED照明子系统，所述LED照明子系统中包括红、绿、蓝三种基色的单基色LED灯、光收集结构、光积分器、凸透镜，所述LED灯发射的单基色光，经过光积分器均匀化后，再经过凸透镜进一步将光线集中，然后经过光学偏振器，将光线极化形成近乎单一的偏振光，以便可以被液晶片控制，再然后经过由驱动电路板控制各像素点有序开闭的液晶板，经过光学检偏器的偏振光检偏，经过光学合色棱镜将三个LED照明子系统的红、绿、蓝三种基色光合色后经过光学投影镜头还原放大。进一步的，所述LED照明子系统设有光源外壳。进一步的，所述的光学积分器为复眼积分器或光棒积分器。进一步的，所述的驱动电路板能根据三基色特点对经过极化后的光线进行有效的GAMMA校正还原，使驱动液晶片上的各像素点有序开闭，产生了各种单色图像。本发明所提供的另一种用三个单基色LED照明光源的投影光学引擎系统，包括LED照明子系统、对应于所述照明子系统的三片透射式液晶板(即HTPS-LCD)、光学合色棱镜、设于所述液晶板与光学合色棱镜之间的光学检偏器和光学投影镜头，其特征在于，所述LED照明子系统分别是红、绿、蓝三种基色的三个LED照明子系统，所述LED照明子系统中包括红、绿、蓝三种基色的单基色LED灯、光收集结构、光积分器、光学偏振器、凸透镜，所述LED灯发射的单基色光，经过光积分器均匀化后，再经过用于基色极化的光学偏振器，然后经过凸透镜进一步将光线集中，再然后经过由驱动电路板控制各像素点有序开闭的液晶板，经过光学检偏器的偏振光检偏，经过光学合色棱镜将三个LED照明子系统的红、绿、蓝三种基色光合色后经过光学投影镜头还原放大。进一步的，所述LED照明子系统设有光源外壳。进一步的，所述的光学积分器为复眼积分器或光棒积分器。利用本发明的用三个单基色LED照明光源的投影光学引擎系统，由于采用三基色(红、绿、蓝三色)对三片液晶板单独对应进行照明，因此可以单独调制三基色，再加上三片液晶板的驱动电路的校正驱动，这样便具有更高的色域覆盖率；而且由于是单色照明，能对任意一种基色进行亮度增强，因此能让使用此种技术的投影光学引擎系统亮度得以提升；再由于采用三基色LED对三片液晶板单独对应照明，由于LED属于高亮度、低发热量的冷光源，其发热量低，并且可以有效控制紫外线对液晶板以及显示部件中的有机部件老化的影响，因此可以从光源使用寿命和显示部件使用寿命两个方面大幅度地延长投影光学引擎系统的使用寿命。另外，采用三基色LED照明三片液晶的技术，使得投影光学引擎系统省去了分色系统部分，不但可以在成本上得以压縮，而且可以充分提高光能利用率，使得能耗的降低也成为现实。由于本发明在光学引擎系统中的使用，使得大屏幕显示得以实现高的色域覆盖率、高的色彩还原性、高的使用寿命、低的功耗、低的成本的"三高两低"特点。对大力推广由投影光学引擎制造的投影大屏幕节能显示产品，满足广大消费者对大屏幕显示产品的品质要求提供技术保证基础。现有技术与本发明技术的性能指标对比表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>图1是本发明实施例的色域覆盖示意图；图2是本发明实施例一单基色LED照明子系统的结构示意图；图3是本发明实施例另一种单基色LED照明子系统的结构示意图；图4是本发明实施例的用三个单基色LED照明光源的投影光学引擎系统的结构示意图。具体实施例方式以下结合对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。如图1的色度图是CIE为适应不同的需要，建立了一系列标准基色参考系。马鞍形内部区域为理论上人眼能感知的色度区域，即可见光色度区，而CIE根据实际人眼能感知的程度，确定了谱色基色系中，三基色的波长分别为红=700nm，绿二546nm，蓝二436nm。即为图1中标识的700、546、436三个白圈。当三基色照明光尽可能靠近这三个点时，就能充分显示出人眼能感知的所有色彩，因而能充分并真实的表现自然界中的各种色彩，即当照明光的色域覆盖率越高时，色彩的表现力才越强。如图1中实线三角区为三基色LED照明三片液晶板的光学引擎系统的色域覆盖区，三个单色(红、绿、蓝三基色)的LED光源光谱波长及误差范围、色坐标相关数据为红色，623士9nm，x，y坐标(0.70,0.30);绿色，526士14nm，x，y坐标(0.19,0.71);蓝色，462±12nm，x，y坐标(0.14,0.05);根据以上数据可以在图1中做出虚线三角区为UHP白光分色照明三片液晶的光学引擎系统的色域覆盖区，实线三角区为三个单色(红、绿、蓝三基色)分别照明三片液晶光学引擎系统的色域覆盖区，因此我们可以很明显的发现，三基色LED照明三片液晶的光学引擎系统具有更高的色域覆盖率，即可以实现更好的色彩还原，图像更逼真。如图2和图3所示，本发明实施例所提供的一种LED照明的三片液晶光学引擎系统中的LED照明子系统结构LED灯1通过光收集结构2将分散的光收集到光学积分器3、6(即光棒3或复眼6)，然后通过光棒3或复眼6实现光均匀化，并产生一个与液晶板显示区域近似的矩形光线，进一步的通过透镜4将光线集中增强液晶板显示区域的光强。整个LED照明子系统光学部件通过光源外壳(外部结构)5的固定并外包，实现对整个LED照明子系统的光学部件的保护和防护灰尘，并可避免外界光对此LED照明子系统的干扰。如图4所示，本发明实施例的一种LED照明的三片液晶的投影光学引擎系统结构及工作原理红、绿、蓝三种基色的LED照明子系统7、7'、7"的光经过光学起偏器8、8'、8"，将照明系统7、7'、7"集中后的光极化，经过液晶板9、9'、9"在电路校正驱动下有序开闭和光学检偏器10、10'、10"的检偏，形成红、绿、蓝三基色图像，进而再通过光学棱镜11的合色还原形成彩色图像，然后通过光学投影镜头12投射并放大图像。在本发明的实施例中，光线极化也可置于LED照明子系统中光线集中结构(凸透镜)之前，即在LED照明子系统的透镜前设光学起偏器，其光路为所述LED灯发射的单基色光，经过光积分器均匀化，再经过光学起偏器的极化，然后经过凸透镜的集中，经过由驱5动电路板控制各像素点有序开闭的液晶板，经过光学检偏器的检偏，经过光学合色棱镜将三个LED照明子系统的红、绿、蓝三种基色光合色后经过光学投影镜头还原放大，最后得到色域覆盖广，色彩还原性好的投影图像。权利要求一种用三个单基色LED照明光源的投影光学引擎系统，包括LED照明子系统、对应于所述照明子系统的三片透射式液晶板、设于所述三基色LED照明子系统与所述液晶板之间的光学偏振器、光学合色棱镜、设于所述液晶板与所述光学合色棱镜之间的光学检偏器和光学投影镜头，其特征在于，所述LED照明子系统分别是红、绿、蓝三种基色的三个LED照明子系统，所述LED照明子系统中包括红、绿、蓝三种基色的单基色LED灯、光收集结构、光积分器、凸透镜；所述LED灯发射的单基色光，经过用于光均匀化的光积分器，经过用于光线集中的凸透镜，经过用于基色极化的光学偏振器，经过由驱动电路板控制各像素点有序开闭的液晶板，经过用于偏振光检偏的光学检偏器，经过用于三种基色光合色的光学合色棱镜，经过用于还原放大的光学投影镜头，形成投影图像。2.根据权利要求1所述的投影光学引擎系统，其特征在于，所述LED照明子系统设有光源外壳。3.根据权利要求1所述的投影光学引擎系统，其特征在于，所述的光学积分器为复眼积分器或光棒积分器。4.根据权利要求1所述的投影光学引擎系统，其特征在于，所述的驱动电路板能根据三基色特点对经过极化后的光线进行有效的GAMMA校正还原。5.—种用三个单基色LED照明光源的投影光学引擎系统，包括LED照明子系统、对应于所述照明子系统的三片透射式液晶板、光学合色棱镜、设于所述液晶板与所述光学合色棱镜之间的光学检偏器和光学投影镜头，其特征在于，所述LED照明子系统分别是红、绿、蓝三种基色的三个LED照明子系统，所述LED照明子系统中包括红、绿、蓝三种基色的单基色LED灯、光收集结构、光积分器、光学偏振器、凸透镜；所述LED灯发射的单基色光，经过用于光均匀化的光积分器，经过用于基色极化的光学偏振器，经过用于光线集中的凸透镜，经过由驱动电路板控制各像素点有序开闭的液晶板，经过用于偏振光检偏的光学检偏器，经过用于三种基色光合色的光学合色棱镜，经过用于还原放大的光学投影镜头，形成投影图像。6.根据权利要求1所述的投影光学引擎系统，其特征在于，所述LED照明子系统设有光源外壳。7.根据权利要求1所述的投影光学引擎系统，其特征在于，所述的光学积分器为复眼积分器或光棒积分器。全文摘要一种用三个单基色LED照明光源的投影光学引擎系统，涉及光学投影
技术领域：
；所要解决的是光学引擎中因照明光源与液晶片匹配性能造成的色域覆盖率低、色彩还原性差、光能利用率低的技术问题；该引擎包括红、绿、蓝三基色的LED照明子系统、对应于所述照明子系统的三片透射式液晶板、光学偏振器、光学合色棱镜、光学检偏器和光学投影镜头，所述LED照明子系统中包括红、绿、蓝三种基色的单基色LED灯、光收集结构、光积分器、凸透镜；该LED灯发射的单基色光，经过光积分器、凸透镜、光学偏振器、液晶板、光学检偏器、光学合色棱镜、光学投影镜头，最后形成投影图像。本发明具有色域覆盖广，色彩还原性好，光能利用率高，寿命长且成本低的特点。文档编号G02B27/09GK101788749SQ200910045679公开日2010年7月28日申请日期2009年1月22日优先权日2009年1月22日发明者李卫华,郑占青申请人:上海广擎光电科技有限公司