TW401531B

TW401531B - Projection type liquid crystal display

Info

Publication number: TW401531B
Application number: TW087116672A
Authority: TW
Inventors: Mikiya Kobayashi
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2000-08-11
Also published as: KR100569794B1; US6057894A; JPH11119182A; JP3637743B2; KR19990037074A

Description

五、發明說明（1) 發明背景 1. 發明領域本發明係關於一種投影式液晶顯示器，以投影出一依據顯示之影像而做空間性地調制之光線。 2. 相關技術說明一投影式液晶顯示器係用來欣賞影像，例如一液晶顯示器，其中 '來自一光源之光線係投射於一液晶面板上並做空間性地調制，且傳送通過液晶面板之光線係以一投影光學系統投影於一螢幕或類似物上，以顯示出一影像，習知之顯示器即依此發展。投影式液晶顯示器係關於使用液晶面板之一面板式顯示器，面板設有三種型式之濾色鏡，及R (紅）、G(綠）、 B (藍）濾鏡，以及三面板式顯示器，其中單色液晶面板係分別設於R、G、B之光學路徑中。使用單一面板式之色彩投影式液晶顯示器具有簡化之結構，且尺寸小、質輕及低廉，惟，其缺點在於難以取得高亮度，此因大量之光線由濾色鏡吸收及冷卻，欲解決此缺點則可發展出一以單一面板組成且不採用濾色鏡之投影式液晶顯示器。例如，日本已公開之未審查專利申請案 4-60 53 8號，其對應於5, 161，042號美國專利或「ASIA DISPLAY ’95」第887頁所示，其說明一單一面板式彩色液晶顯示器，其設置一聚光之微透鏡於各組之三像素以利其互相面對，其中B、R、G三色係由不同方向投射且聚集於各別透鏡上，行進之光線投射於像素上，即分別對應於

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β、R、G三色。在此型之彩色間區域（即黑色矩陣部份，其 —切換裝置以驅動像素）上之之孔徑比增大以利高亮度。液晶面板令，投射於像素之中—薄膜電晶體或TFT係做A 光線可有效地利用，且實際為圖1.係一方塊圖，揭示一並未採用濾色鏡之單一面影式液晶顯示器之範例，投影式液晶顯示器包含一又

101、一uv(紫外線）-IR(紅外線）戴渡鏡1〇2、—玻璃柱I 光器103、一中繼透鏡104及一準直透鏡1〇5，藉由此组” 合，當一白光自光源101放射時，白光之紫外線盥紅外係由UV-IR截濾鏡丨〇2去除。隨後，均句之亮度分佈係由玻璃柱集光器103取得，同時，生成之光線則由中繼透鏡ι〇4 與準直透鏡105傳送，且以一具有預定寬度之平行光線放射。投影式液晶顯示器亦包含一兩向色性面鏡1 〇 6，可將自準直透鏡105放射出之平-f亍光線分離成做為彩色顯示器基本色之Β、R、G三色，一入射側偏光板1 〇 7 ,可將兩向色性面鏡1 0 6所分離之Β、R、G三色光線分別做線性偏光，—液晶面板108，係依據一顯示影像而將已由入射側偏光板ι〇7 做線性偏光之三色Β、R、G光線做空間性地調制，一反射側偏光板1 0 9 ’係在經由液晶面板1 〇 8做空間性調制之光線中僅傳送在一預定方向偏光之光線，及一投影透鏡11〇，可將反射側偏光板1 09所傳送之光線投影在螢幕上。入射側偏光板1 0 7與液晶面板1 〇 8分別相距於兩向色性面鏡1 〇 6 有一預定距離。

401531 五、發明說明（3) 兩向色性面鏡106包含三枚面鏡，即一面鏡106B用於β、一面鏡1 0 6 R用於R、及一面鏡1 0 6 G用於G，以利分別選擇性地反射三色B、R、G光線。面鏡106Β、106R、106G包括色彩調整固定機構，用於分別自不同方向設定各色R、B、G 光線投射於液晶面板1 0 8上之入射角度。在上述投影式液晶顯示器中，自光源1 0 1放射出之白光係利用三牧兩向色性面鏡106R、106G、106B以分離成三色 R、B、G光線，分離後之色光係以不同角度投射於液晶面板108上，面板係獨立提供於兩向色性面鏡。圖2係一方塊圖，揭示一種三面板式投影式液晶顯示器，此型之投影式液晶顯示器包含一光源2 〇 1，具有相同於圖1所示單面板投影式液晶顯示器之功能，一 U v _丨r截濾鏡2 02，一玻璃柱集光器203，一中繼透鏡2 04及一準直透鏡205。一來自於光源201之白色光束係由準直透鏡2〇5傳送，且放射成一平行光線。投影式液晶顯示器亦包含兩向色性面鏡2 〇 6 R、2 0 6 G、 2 0 6 B ’設於相同光學路徑上且呈預定間距，可將自準直透鏡2 0 5放射出之平行光線選擇性地分離做成彩色顯示鏡基本色之三色R、G、B光線’ 一反射面鏡20 7進一步將兩向色性面鏡2 0 6 R反射之R色光線依一預定方向反射，一反射面鏡208進一步將兩向色性面鏡206B反射之β色光線依一預定方向反射’入射側偏光板2 0 9 R、2 0 9 G、2 0 9 B分別將已由兩向色鏡面鏡206R、206G、206B分離之三色R、g、β光線做線性偏光，單色液晶面板2 1 0 R、2 1 0 G、2 1 0 Β用於分別將已

C:\1234\54401.ptd 第8頁 4〇说1 五、發明說明（4) 由入射側偏光板20 9R、2 0 9G ' 20 9B做線性偏光之三色R、 G、B光線進行空間性地調制，反射側偏光板2丨丨R、2丨丨（；、 21 1B用於在液晶面板21 OR、2 10G、21 OB做空間性地調制之光線中僅傳送在一預定方向中偏光之光線，一合色兩向色性稜鏡212用於將反射側偏光板211R、21 1G、21 1B傳送之三色R、G、B光線合成，及一投影透鏡2 13用於將合色兩向色性稜鏡2 1 2所合成之光線投影在一螢幕1 Π上。合色兩向色性棱鏡2 1 2係一立方體式棱鏡，兩向色性稜鏡212具有入射表面2121?、2126、2128，分別供三色1?、 G、B光線投射於其上，入射側偏光板20 9R、液晶面板21 OR 及反射側偏光板2 1 1 R係排列成面向合色兩向色性稜鏡2 1 2 之入射表面212R，入射側偏光板209G、液晶面板21 0G及反射側偏光板2 11G係排列成面向垂直於兩向色性稜鏡2 1 2入射表面212R之入射平面212G，入射側偏光板209B、液晶面板2 1 0B及反射側面板2 11 B則排列成面向平行於合色兩向色性稜鏡212入射表面212R之入射表面212B。入射側偏光板20 9R、2 0 9G、20 9B以及液晶面板21 0R、 21 0G、2 1 0B分別相距於兩向色性面鏡2 1 2有一段距離。此型三面板式投影式液晶顯不中’由兩向色性面鏡 20 6R、206G、20 6B分離之三色R、G、B光線係以入射側偏光板2 0 9R、2 0 9G、20 9B做線性偏光，然後分別透過空間中之空氣以投射於液晶面板21 0R、21 0G、21 0B上，自液晶面板21 0R、21 0G、21 0B放射出之光線則投射於反射側偏光板 211R、211G、211B上，而由反射側偏光板211R、211G、

C:\1234\54401.ptd 第9頁 401531 五、發明說明（5) 2 11B傳送之二色R、g、B光線再分別透過空間中之空氣以投射於合色兩向色性稜鏡212之入射表面212R、212G、 2 1 2B上。投射於合色兩向色性稜鏡2丨2之入射表面2丨2R、 212G、212B上之三色R、G、β光線係藉由合色兩向色性稜鏡21 2之動作做色彩合成，且隨後經過投影透鏡2丨3以投影於螢幕111上。上述諸型投影式液晶顯示器皆具有以下缺點，由於液晶面板係設成完全分離於其他光學組件，如兩向色性面鏡，因此污染物如灰塵與污物即易於附著在液晶面板之表面，造成影像品質惡化及光線量減弱。因為液晶面板與其周邊光學組件之分離式排列，其即難以充分取得簡化之結構。此外，在上述不同型式之投影式液晶顯示器中，欲去除液晶面板所生之熱時，冷卻風扇（圖令未示）通常用吹風之方式以冷卻液晶面板。惟’如上所述，液晶面板係分離於其他光學組件，且其表面會接觸到低導熱率之空氣，因此，冷卻風扇之冷卻效果降低，不利於影像品質。欲改善冷卻效果，則需增加冷卻風扇之轉速，惟此方式將因風扇本身以及風扇吹動而產生噪音。在圖1所示之單面板式投影式液晶顯示器中，其特別需要保持空間以對應於三枚兩向色性面鏡1 06Β、1 06R、1 06G 以及用於在不同方向中設定各^、G、Β光線投射於液晶面板108上角度之色彩調整固定機構之厚度，此一組合即會不利地產生大型結構。此外’由於製程中所產生三枚兩向色性面鏡106Β、106R、之不規則厚度，因此其難以利

第10頁 C:\1234\54401.ptd 401531 五、發明說明（6) 用入射角之調整而消除，亦難以期待有令人滿意之反射角度準確性。再者，污染物如灰塵與污物易於附著在三枚兩向色性面鏡106B、106R、106G之前、後表面上，造成影像品質惡化及光線量減弱。色彩混淆即會因散失之光線反射於兩向色性面鏡106B、106R、l〇6G之後表面上而發生，以致降低影像品質。在圖2所示之三面板式投影式液晶顯示器中，特別的是合色兩向色性稜鏡2 1 2係分離於其他光學組件，且間隙分別存在於入射表面212R、212G、212B所在之空間中，因此’污染物如灰塵與污物將易於附著在入射表面212R、 2 1 2G、212B上’因而造成影像品質惡化及光線量減弱。此外’反射至入射表面212R ' 212G、212B上之光線漸成散失之光線，以致惡化影像品質。發明概述本發明係設計用於克服上述問題，本發明之一目的在提供一種投影式液晶顯示器，其可簡化液晶面板之周邊光學系統結構，且可改善影像品質。本發明所揭示之投影式液晶顯示器包含一兩向色性稜鏡’用於分離或合成一光線以提供彩色顯示器所需之基本色’一液晶面板’具有一表面以做為一光入射表面及一表面以做為—光反射表面，一透明構件係固定接附於液晶面板之其中—表面，液晶面板之另一表面則直接或透過至少 —光學組件而一體成型於兩向色性棱鏡；及用於自液晶面板放大與投影出—傳送光線之裝置。

C:\1234\54401.ptd 第11頁 401531 五、發明說明（7) 本發明之另一種投影式液晶顯禾器包含一兩向色性稜鏡’具有眾多光入射表面以對應於彩色顯示器所用基本色之眾多色彩’其用於將投射在光入射表面上之眾多色彩合成；及眾多液晶面板，各具有一表面以做為一光入射表面及一表面以做為一光反射表面，/透明構件係固定接附於光入射表面，光反射表面則直接或透過至少一光學組件以一體成型於該兩向色性梭境之眾多光入射表面其中一者。在本發明投影式液晶顯示器中，提供基本色以用於彩色顯示器且在兩向色性稜鏡做分離或合成之光線係通過透明構件或兩向色性稜鏡而投射於液晶面板之光入射表面上，亚未接觸到空間中之空氣。投射在液晶面板上 =明構件或兩向色性棱鏡而自液晶面板之光反 & 亚未接觸到空間中之空氣，且隨後將之放大與投衫0 、在本發明之另— 私色顯示器且在兩液晶面板上，面板於兩向色性稜鏡，面板上之眾多光線兩向色性稜鏡上，放大與投影，投影式液晶顯示器向色性稜鏡處分離直接或透過至少一而不接觸於空間中則直接或透過至少而不接觸於空間中 ’提供基本色以用於之光線係投射於眾多光學組件以一體成型之空氣。投射於液晶一光學組件以投射於之空氣，且隨後將之目的、優點將由以下說明本發明之其他與進一步特性充份得知。圖式簡單說明

^OlSSl 五、發明說明（8) 圖1係一方塊圖，揭示一單一面板式投影式液晶顯示器之範例；圖2係一方塊圖，揭示一三面板式投影式液晶顯示器之範例；圖3係一方塊圖，揭示做為本發明第一實例中一投影式液晶顯示器之單面板式投影式液晶顯示器之範例；圖4係一立體圖，揭示圖3投影式液晶顯示器中之一液晶面板周邊結構；圖5係一立體圖，揭示圖3投影式液晶顯示器中之液晶面板周邊結構之另一範例；圖6係一方塊圖，揭示做為本發明第二實例中一投影式液晶顯示器之三面板式投影式液晶顯示器之範例；圖7係一立體圖，揭示圖6投影式液晶顯示器中之一液晶面板周邊結構；圖8係一立體圖，揭示圖6投影式液晶顯示器中之液晶面板周邊結構之另一範例；圖9係一立體圖，揭示圖3投影式液晶顯示器中之液晶面板周邊結構之另一範例；及圖1 0係一立體圖，揭示圖6投影式液晶顯示器中之液晶面板周邊結構之另一範例。較佳實例詳細說明本發明實例將參考圖式說明如下。首先，針對本發明之第一實例來說明。圖3係一方塊圖，揭示本發明第一實例中之一投影式液

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4015^ I 五、發明說明（9) 晶顯示器，：tn·呈& 技影式液晶顯示器係一單面板式投影器，且其源1 /用濾色鏡其包含一放射一白光之光源1 ，一自光 1、*所*放射白光中去除紫外線與紅外線之uv_ 1R載濾鏡2， :妨集光器3，用於擴散由UV —U戴濾鏡2傳送之光線 4射出；"具有均勻亮度分佈之平行光線，一中繼透鏡亦用&於μ聚集由玻璃柱集光器3放射出之平行光線且形成一 ^ ，及一準直透鏡5，用於形成一遠程中心光學系中繼透鏡4，且將中繼透鏡4聚集之光線以—具有預疋見度之平行光線方式放射出。此實例中之投影式液晶顯示器亦包含一分色兩向色性稜

:線二於選擇性分離及放射出一由準直透鏡5放出之平行先線成為衫色顯示器所用三基本色之三色B、r G

:入身:側偏光板7，用於將分色兩向色性稜鏡6所分離之三色B、R、G光線做線性偏光，一相位變動糾，用於設定由入射側偏光板7做線性偏光之三色b、r、G 相兰 ό , , K G先線中之預定相差，—液日日面板9，係依據一欲顯干^ 缸β痛饰、、， .η 紙顯不之景Μ象將相位變動板8所傳运之三色B、R、G光線做空間性調制 γ 1〇，係做為一透明構件以固接於液晶面板9之面’一反射側偏光板1 1 ’用於在液曰而虹 ‘ 制光線1M堇傳送在預定方向偏光之光線斤做空間性調 12，將傳送通過反射側偏光板光線投 rV Λ發明實例中之投影式液晶顯示器亦備有-冷卻風扇 (圖中未示），以利排除液晶面板9所產生之分色兩向色性稜鏡6、入射側偏光板7、相熱位變動板8、

C:\1234\54401.ptd 五、發明說明（10) 板9、玻璃板10及反射側偏光板"係互相 i方式提供，肖別是設於液晶面板9人射光側體成射側偏光板7之—表面係利用預定之黏接劑二 ::色性稜鏡6之反射光表面…側偏光表刀色固接於相位變動板8之—表面，相位變動板8之另一卜= 固接於液晶面板9之一表面（或入射光表面）。做 j 構件之玻璃板10係固接於液晶面板9之另一表面或反表面）。由於相位變動板8係依據液晶面板9内之八尤方位（摩擦方向）以提供不同相位於入射光線，因此aa /;相位變動板8可以不必依據液晶面板9内之液晶分子方位而提供0 一鹵素燈、一金屬龍頭燈及類似物係用於做為光源i，玻璃柱集光器3可將光源丨放射出之白光擴射，並且在'液晶面板9表面造成一均勻之亮度分佈。分色兩向色性棱鏡6包括三個反射表面6B、6R、6G，用於選擇性地反射B、R、G光線及將白光分離成三原色光線 B、R、G，反射表面6B、6R、6G各由一預定之電介質多層膜製成及3又疋’使得B、R、G色光線互相以不同之預定角度投射於液晶面板9上，藉由此設定，僅有R、g、β光線自光源1分離投射於分色兩向色性棱鏡6上且反射向液晶面板 9，其他成份亦傳送。如上所述，藉由使用分色兩向色性稜鏡6取代習用之兩向色性面鏡，則可提供一較小尺寸之光學系統，同時，可達成簡單之調整，因為在如以往之安裝期間不需要對每一

五、發明說明（11) 面鏡調整一角度液晶面板9之光入射表面係透過相位變動板8及入射側光板7而固接及-體地排列於分色兩向色性稜鏡6之光惻，玻璃板10係固接於液晶面板9之光反射側表面由於液晶面板9係分別以前、後表面直接固定於相位變動板8及玻璃板10 ’因此無污染物如灰塵或污物附著於液晶面板9 之則、後表面。液晶面板9包含—像素基材，立干像素電極對應於B、R、G三色，„相對立之基材^

:有二干：透•，及—液晶層，設於像素基材與相對立基材之間。在液晶面板9中，自不同方向入射之三色β、rG ΐϊ:聚！广各別之微透鏡上’ i聚集之光線投射在分別 :二：iVR、G之像素上，液晶面板9係由圖中未示之一預疋驅動電路所驅動。直ΐ = 2性稜鏡6與玻璃板10最好以玻璃構件製成，其可輕易地導送由液晶面板生之熱(例如導熱率不小於 1 · u W / m · Κ之玻璃構件），諾诂Μ # Μ ,, 、渚玻离構件例如相關於一硼矽黃 =^口⑽公司之BK7)及一爛石夕玻璃（―⑽公司之 #7059唬產品），玻璃板1〇最好具有1毫米以上之厚度其例如係考量於液晶面板9所生熱引起之應力影響。 ' 由上述說明可知，在此實你丨φ ，及與液晶面板9 一體成型之玻璃板ln\b兩向色性稜鏡6以 ,,^ . 菔欣ι之玻璃板丨〇皆由導熱率良好之構件製成，以利排除液晶面板9所釋出之熱。，一 :部=件可進一步提供於分色兩向色性棱鏡6璃板^ 〇任一者之一預定位置處。

五、發明說明（12) " -- 圖4、5係立體圖，用於揭示液晶面板9之周邊結構及用於說明一冷卻構件之安裝例子。在圖4所示之例子中，例如以銅或銘製成之眾多光線遮罩20係固定地安茫，其做為分色兩向色性稜鏡6之一表面。上之冷卻構件且;^協助光線入射及反射。在圖5所示之例子中，眾多之熱管2丨係固定，安裝’其做為分色各向色性6表面6a上之^卻構件，熱官21亦連接至—斐提爾（Peltier)裝置22，其做為一冷 m且ΐ有斐提爾效應。上述之冷卻構件可設於玻璃：二主面t，並不協助光之入射與反射，❼是取代提供稜鏡6之表面6a。前述結構之投影式液晶顯示器功能將說明如下。線一1R截渡鏡2去除光源1所放射白色光 : 線，傳送通過uv-IR#i濾鏡2之光線係平行擴散，且—具有均句光線亮度分佈之 2光線放射出，冑自玻璃杈集光器3放射出之平行光線聚集於中繼透鏡4時’平行光線即為一具有預定寬产之行光線’此係由準直透鐘5 ;查又而構成一遠方令心光if统達成’、準直透鏡連同中繼透鏡4 稜鏡θ上。、且光線投射於分色兩向色性由=透=射於分色兩向色性稜鏡6上之平行光線件由稜鏡6之反射表面ββ、6R 仃尤蜾你顯示器基本色之：色B、動作所選擇性分離成彩色分別固接於分色二性三色B、卜。光線係由做線性偏光，‘經過線性偏射側之入射側偏光板7 九之光線為既定之相位，此係利

五、發明說明（13) 用相位變動板8而依據液晶面板9内之液晶分子方位，隨後投射於液晶面板9上，液晶面板9依據欲顯示之影像以將傳送通過相位變動板8之三色B、R、G光線做空間性地調制及放射。自液晶面板9放射出之光線係透過固接於液晶面板9 光反射側之玻璃板1 0 ’以投射於反射側偏光板1 1，通過反射側偏光板1 1之光線即透過投影透鏡1 2而投影於榮幕1 3 上0 其次，當冷卻構件安裝於分色兩向色性稜鏡6之—預定位置時之冷卻功能將說明如下。如圖4、5 ’液晶面板9產生之熱經由入射側偏光板7與相位變動板8以傳導至分色兩向色性稜鏡6，由此傳導至分色兩向色性稜鏡6之熱進一步導送至安裝於稜鏡6 一表面^上之遮光片20(圖4)，其並不協助光線入射及反射，咬導送至連接於斐提爾裝置22之熱管21(圖3)，熱再由諸i冷^ 構件排放至光學系統外。藉此’其可防止液晶面板9產生之熱所引起之溫昇’結果’其可防止溫昇造成之液晶面板影像品質惡化’且可減低冷卻空氣流動所致之噪音。如上所述’依本發明實例所示之投影式液晶顯二未採用習知之兩向色性面鏡’而係使用—分色兩向^性稜鏡6 ’藉由此組合’本發明省略了安裝在眾多一般分向色性面鏡中之彩色調整與固定機構，因而可減小光學夺統之尺寸’且其在安裝期間亦不需如以往般對每一枚面鏡做角度調整，故可達成簡化調整。此外，由於備有液晶面板9之周邊光學組件且液晶面板9 —體成型於分色兩向色性

c：\1234\54401. ptd 401531 五、發明說明（14) 稜鏡6 ’因此可獲得一小尺寸之光學系統。此外，一體成型之光學組件有助於防止習知兩向色性面鏡所產生影像品質惡化，再者，由於液晶面板9表面與分色兩向色性稜鏡6光反射表面皆未曝現於空氣，因此在兩向色性稜鏡6處分離之光線令自液晶面板9透過玻璃板1 〇，因玻璃板1 0係與之固接，因此亦未接觸於空氣，此可避免污染物如灰塵與污物者附著於液晶面板9與分色兩向色性稜鏡6之表面，並可減少光線之表面反射，藉以防止發生光線散失及防止影像品質惡化。此外，分色兩向色性稜鏡6以及一體於液晶面板9之破璃板1 0係由可輕易導送液晶面板9所產生之熱之構件製成，冷卻構件設於分色兩向色性稜鏡6或玻璃板丨0之預定位釁中’因此，自液晶面板9排放之熱可輕易排除且可產生^ 良好之冷卻效果，故其可避免液晶面板9周邊光學***之光學特性受到熱而改變，並可防止影像品質惡化。藉由改善冷卻效果’較亮之光線即可投射於系統上，使其^達成亮度之影像顯示，由於優異之冷卻效果，因此冷卻風扇之負荷減輕，且噪音與風扇生成之聲音皆可降低。液晶面板9之一表面係一體成型於具有高導熱率之分色兩向色性稜鏡6，且其另一表面例如曝露於具有低導熱率之空間，若此，則僅有液晶面板9之—側由冷卻風扇做超出所需之冷卻’溫度梯度即發生於液晶面板9之前\後表面上’如此’應力即會出現於液晶面板9，液晶層便會遂漸不均勻且影像品質可能大幅惡化。惟，在此實例中，分

第19頁 C:\1234\54401.ptd 401531 五'發明說明（15) ~ ------- 色兩向色性稜鏡6與玻璃板丨〇係箭、诒矣品 ,^ τ刀別—體於液晶面板9之刖、後表面，上述問題即難以發生。心本發明實例之投影式液晶顯示 #堪糸社·έ基-Τ π 。中’液晶面板9之周邊先學系統結構可予以簡化，以提昇改门違其次，本發明之第二實例說將說明如^。圖6係一方塊圖，揭示本發明第二實晶顯示器範例，顯示器係一=面板 ’ > Λ : 顯*器包含—*源31，其具有相二之投影式液晶顯示器者之功能， …玻璃㈣光器33 ’—中繼透鏡34及 -準直透鏡35。如圖示投影式液晶顯示器之情形者，自光源放射出之一白光係由準直透鏡35傳送，且以一具有預定寬度之平行光線放射出。

39R …- -—— ------------ 36B所分離之三色R、G、B光線做線性偏光，玻璃板40R、40G、 40B，用於傳送由入射側偏光板39R、39G、39B做線性偏光色R、G、B光線，單色液晶面板41R、41G、41B，用於此實例中之投影式液晶顯示器亦包含兩向色性面鏡 36R、36G、36B，其備於相同光學路徑上且有預定間隔，用以選擇性地將準直透鏡35放射出之一平行光線分離成彩色顯示器所用基本色之三色R、G、B光線，一反射面鏡 37，可在一預定方向中將兩向色性面鏡3 6[^所反射之r色光線進一步反射，一反射面鏡38 ’可在一預定方向中將兩向色性面鏡36B所反射之B色光線進一步反射，入射側偏光板 QnD、39G、39B，用於將兩向色性面鏡3 6R、36G — 之

第20頁 C:\1234\54401.ptd 401&31 五、發明說明（16) 依據一顯示影像以對玻璃板40R、4〇R、4〇B傳送之三色R、 G、β光線做空間性調制，反射側偏光板42R、42G、42B，，於傳送僅在一預定方向中偏光之光線，而諸光線係由液晶面板41 R、4 1G、4 1 Β做空間性地調制，一合色兩向色性棱鏡43 ’用於合成由反射側偏光板42R、42G、42Β傳送之二色R、G、β光線，及一投影透鏡44，用於將合色兩向色性稜鏡43合成之光線投影於一螢幕13上。此實例中之投影式液晶顯示器進一步包含冷卻風扇，其雖未繪示’但是可排除液晶面板4 1 R、4 1 G、4 1 Β所生之熱’液晶面板41R、41G、41Β則由一未繪示之預定驅動電路驅動。根據液晶面板4 1 R、41G、4 1 Β内之液晶分子方位’相位變動板係分別設於液晶面板41 R與反射側偏光板 42R之間、液晶面板41G與反射側偏光板42G之間、及液晶面板4 1 β與反射側偏光板42Β之間，以利依據液晶面板 41R、41G、41Β内之液晶分子方位而提供不同相位。合色兩向色性稜鏡43係立方體形稜鏡，稜鏡43具有入射表面43R、43G、43Β ’其分別可供三色r、g、Β光線投射於上’入射表面43R垂直於入射表面43G，且入射表面43G垂直於入射表面43Β，即入射表面43R平行於入射表面43Β。入射側偏光板3 9 R、玻璃板4 0 R、液晶面板4 1 R及反射側偏光板4 2 R皆一體地排列以面向於合色兩向色性稜鏡4 3之一入射表面4 3 R，尤其是反射側偏光板4 2 R之一表面係利用預定之黏接劑以固定接附於合色兩向色性棱鏡4 3之入射表面 43R，反射側偏光板42R之另一表面與玻璃板40R之一表面

C:\1234\54401.ptd 第 21 頁 401531 五、發明說明（17) 貝1刀別固疋接附於液晶面板41R之前、後表面，入射惻偏光板39R係固定接附於玻璃板4〇r之另一表面。入射側偏光板39G、玻璃板40G、液晶面板41G及反射側偏光板42G相互以一體方式排列，以面向合色兩向色性稜鏡43之入射表面43G ’尤其是反射側偏光板42G之一表面係利用預定之黏接劑以固定接附於合色兩向色性稜鏡4 3之入射表面43G，反射侧偏光板42G之另一表面與玻璃板40G之一表面則固定接附於液晶面板4 1 G之前、後表面，入射側偏光板39G係固定接附於玻璃板4 〇G之另一表面。入射側偏光板39B、玻璃板40B、液晶面板41B及反射側偏光板42B相互以一體方式排列，以面向合色兩向色性稜鏡43之入射表面43B ’尤其是反射側偏光板42B之一表面係利用預定之黏接劑以固定接附於合色兩向色性稜鏡4 3之入射表面43B，反射側偏光板42B之另一表面與玻璃板40B之一表面則固定接附於液晶面板4 1 B之前、後表面，入射側偏光板3 9B係固定接附於玻璃板4 0B之另一表面。由前文可知，在此實例中之入射側偏光板3 9 R、3 9 G ' 39B、玻璃板40R、40G、40B、液晶面板41R、41G、41B、反射側偏光板4 2 R、4 2 G、4 2 B及合色兩向色性稜鏡4 3係互為一體式，由於此一體式排列，其可減低光學系統之尺寸，且防止污染物如灰塵與污物附著於液晶面板4 1 R、 4 1 G、4 1 B之前、後表面以及合色兩向色性稜鏡4 3之光入射表面。合色兩向色性稜鏡43與玻璃板40R、40B、40G最好以玻

C:\1234\54401.ptd 第22頁 491531 五、發明說明（18) 璃構件製成，其可輕易地導送由液晶面板4 1 r、4 1 (；、4 1 B 產生之熱（例如導熱率不小於丨· 〇 w/m· K之玻璃構件），諸玻璃構件例如相關於一硼矽黃玻璃（例如Sh〇t公司之⑽7 ) 及一硼矽玻璃（Corning公司之#7059號產品），玻璃板 40R、40G ' 4 0B最好各具有1毫米以上之厚度，其例如係考量於液晶面板41R、41G '41B所生熱引起之應力影響。由上述說明可知’在此實例中，合色兩向色性稜鏡43以及與

液晶面板41R、41G '41B —體成型之玻璃板40R、40G、40B 皆由導熱率良好之構件製成，以利排除液晶面板4丨R、 41 G、4 1B所釋出之熱。為了散熱，冷卻構件可進一步分別提供於合色兩向色性稜鏡43或玻璃板40R ' 40G、40B任一者之一預定位置處。圖7、8係立體圖，用於揭示液晶面板9之周邊結構及用於s兒明一冷卻構件之安裝例子。在圖7所示之例子中，例如以銅或鋁製成之眾多光線遮罩6 0係固定地安裝，其做為合色兩向色性稜鏡43之一表面43a上之冷卻構件且不協助光線入射及反射。在圖8所示之例子中，眾多之熱管61係固定地安裝，其做為合色各向色性43表面43a上之冷卻構件，熱管6 1亦連接至一斐提爾裝置6 2，其做為一冷卻構件且具有斐提爾效應。上述之冷卻構件可設於玻璃板40R、 40G、4 0B之另一表面上，並不協助光之入射與放射，而是取代提供棱鏡43之表面43a。前述結構之投影式液晶顯不益功能將說明如下。如圖6所示，首先UV- I R截濾鏡32去除光源3 1所放射白色

第23頁 C:\1234\54401.ptd 401531 五、發明說明（19) 光線中之紫外線與紅外線，傳送通過UV- I R戴濾鏡3 2之光線係在玻璃柱集光器33處擴散’且一具有均勻光線亮度分佈之平行光線放射出，當自玻璃柱集光器3放射出之平行光線聚集於中繼透鏡34時，平行光線即為一具有預定寬度之平行光線，此係由準直透鏡3 5達成，準直透鏡連同中繼透鏡34而構成一遠方中心光學系統。自準直透鏡55投射之平行光線係由兩向色性面鏡36R、 3 6G、36B之動作做選擇性分離成彩色顯示器基本色之三色 B、R、G光線，三色B、R、G光線係由分別固接於合色兩向色性棱鏡4 3光反射側4 3 R、4 3 G、4 3 B之入射側偏光板3 9 R、 39G、39B做線性偏光。此後，光線即由玻璃板4〇r、4〇G、 4 0B傳送，且分別投射於液晶面板41R、41G、41B上，液晶面板41 R、41 G、4 1 B依據一險示影像以對三色r、g、B光線做空間性地調制且放射之。自液晶面板4 1 R、4 1 G、4 1 B放射出之光線係分別投射於反射側偏光板42R、42G、42Β 上，由反射側偏光板42R、42G、42Β所傳送之三色R、G、Β 光線則分別投射於合色兩向色性稜鏡43之入射表面43R、 43G、43Β，投射於合色兩向色性稜鏡43入射表面43R、 4 3 G、4 3 Β之光線藉由合色兩向色性稜鏡4 3之動作做色彩合成，然後由投影透鏡1 2投影於螢幕1 3上。其次，當冷卻構件安裝於合色兩向色性棱鏡4 3之一預定位置時之冷卻功能將說明如下。如圖7、8 ’液晶面板41R、41G、41Β產生之熱經由反射側偏光板42R、42G、42Β以傳導至合色兩向色性稜鏡43，

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第24頁 401531 五、發明說明（20) 由此傳導至合色兩向色性稜鏡43之熱進一步導送至安裝於稜鏡43 —表面43a上之遮光片60(圖7)，其並不協助光線入射及反射，或導送至連接於斐提爾裝置62之熱管62(圖 8 )，熱再由諸此冷卻構件排放至光學系統外。藉此，其可防止液晶面板4 1 R、4 1 G、4 1 B產生之熱所引起之溫昇，結果’其可防止溫昇造成之液晶面板影像品質惡化，且可減低冷卻空氣流動所致之噪音。如上所述’本發明實例之投影式液晶顯示器中，液晶面板41 R、41G、41 β之周邊光學系統，亦即入射側偏光板 39R、39G、39Β、玻璃板40R、40G、40Β、液晶面板41R、 41G、41Β、反射側偏光板42R、42G、42Β及合色兩向色性棱鏡43等之周邊光學組件皆為一體成型排列，因此可取得一較小尺寸光學系統。此外’藉由光學組件之一體式組合，其可防止污染物如灰塵與污物附著於液晶面板41R、4 1 G、4 1 Β表面與入射表面43R、43G、43B上’其理由下··液晶面板41R、41G、41Β

之表面與合色兩向色性稜鏡43之入射表面43R、43G、43Β 並未曝現於空氣，做為彩色顯示器基本色之眾多色彩光線係透過玻璃板40R、40G、40Β而分別投射於液晶面板41R、 41G、4 1Β上’其未與空氣接觸，光線隨後投射於兩向色性稜鏡4 3上與做色彩合成，此可減少光線之表面反射及防止光散失發生’且合色兩向色性棱鏡43之入射表面43R、 43G、43Β未備有抗反射膜，藉此可防止影像品質惡化。此外’合色兩向色性棱鏡43以及一體於液晶面板41 R

C:\1234\54401.ptd 第25頁 401531 五、發明說明（21) 41G、41B之玻璃板40R、40G、40B係由可輕易導送液晶面板4 1 R、4 1 G、41 B所產生之熱之構件製成，冷卻構件設於合色兩向色性稜鏡43或玻璃板40R、40G、40B之預定位置中，因此’自液晶面板4 1 R、41 G、4 1 B排放之熱可輕易排除且可產生一良好之冷卻效果，故其可避免液晶面板 4 1 R、4 1 G、4 1 B周邊光學系統之光學特徵受到熱而改變，並可防止影像品質惡化。藉由改善冷卻效果’較亮之光線即可投射於系統上，使其可達成亮度之影像顯示，由於優異之冷卻效果，因此冷卻風扇之負荷減輕’且噪音與風扇生成之聲音皆可降低。液晶面板41R、41G、41B之各表面係一體於具有高導熱率之合色兩向色性棱鏡43，且其另一表面例如曝露於具有低導熱率之空間，若此’則僅有液晶面板41R、41G、41β之側由冷卻風扇做超出所需之冷卻’溫度梯度即發生於液晶面板4 1 R、4 1G、4 1 Β之前、後表面上，如此，應力即會出現於液晶面板4 1 R、4 1 G、4 1 Β，液晶層便會逐漸不均勻且影像品質可能大幅惡化。惟，在此實例中，合色兩向色性棱鏡43與玻璃板4〇R、40G、40Β係分別一體成型於液晶面板4 1 R、41 G、41 β之前、後表面’上述問題即難以發生。本發明實例之投影式液晶顯示器中，液晶面板4丨只、 41 G、4 1 Β之周邊光學系統結構可予以簡化，以提昇改善影像品質。本發明已參考若干實例說明於前，惟，應注意的是本發

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明應不限於上述實例，其仍有多種修改方式。雖然三原色 y、G、B做為實例之彩色顯示器之基本色，但是例如青 (C)、洋紅（M)及黃（Y)三色亦可做為基本色。此外在上述實例中，玻璃板1〇與玻璃板4〇R、4〇G、4〇Β =如爛石夕玻璃纟’其係作為_分別接附於液晶面板9表面、接附於液晶面板9表面之構件，惟，其應不限於玻璃構件，只要其為一透明構件且可傳送至少為彩色顯示器所用基本色之光線即可。此外，在上述實例中，包括玻璃板1〇之液晶面板9周邊光學組件，或包括玻璃板4〇R ' 4〇G、4〇β 之液晶面板4 0 R、4 0 G、4 0 B者，其皆由黏接劑做固定接附，惟，其他方法如利用螺絲將光學組件周邊互相固定等亦可採用。第一實例說明之例子中相位變動板8係設於液晶面板9之一側表面上，以利依據液晶面板9内之液晶分子方位而給與不同相位，液晶分子之方位不需要相位變動，則即不需要提供相位變動板8，此時除了相位變動板8以外之其他光學組件皆可一體於分色兩向色性稜鏡6之光反射側，如同第一實例者。例如，如圖9所示，入射側偏光板7可一體於分色兩向色性稜鏡6之光入射側，而同時其餘之光學組件可一體於分色兩向色性稜鏡6之光反射側。再者’第二實例說明之例子中三枚反射側偏光板421?、 4 2 G、4 2 B係分別固定接附且一體於合色兩向色性稜鏡4 3之光入射表面43R、43G、43B ’如圖1〇所示，一單一反射側偏光板42共用於R、G、B各色’而非三枚反射側偏光板

IH C:\1234\54401. ptd 第27頁 401531 五、發明說明（23) 42R、4 2G、42B，其可固定接附於且安裝上呈一體於合色兩向色性稜鏡43之光反射表面，若此，即可取得較簡化結構之光學系統。如上所述，依本發明之投影式液晶顯示器所示，一透明構件係固定接附於二表面之一者，即液晶面板之一光入射表面與一光反射表面，而另一表面則實際上一體於兩向色性棱鏡’以利於將彩色顯示器之基本色光線分離或合成，或透過至少一光學組件而與之做一體式提供。因此，其可簡化結構及防止污染物如灰塵及污物附著於液晶面板表面及兩向色性棱鏡表面，故其有利於改善影像品質。此外’依本發明之投影式液晶顯示器所示，用於冷卻液晶顯示器之冷卻構件係設於兩向色性稜鏡與透明構件至少其中一者之預定位置中，因此’除了上述之優異效果外，自液晶面板產生之熱可輕易排除，一優異之冷卻效果可因而產生液晶面板周邊上之光學組件光學特性可免於因受熱而變化’且可避免影像品質之惡化。由於良好之冷卻效果’本發明之顯示器具有減輕冷卻風扇負荷與減低冷卻風扇所生噪音與類似物之優點。依本發明之技衫式液晶顯不器所示，一透明構件係固定接附於液晶面板之光反射表面，且液晶面板之光入射表面實際上係一體於兩向色性稜鏡，以利分離彩色顯示器所用之基本色光線’或經由至少一光學組件以與之呈一體，因此，不需要在面鏡上提供眾多之分色各向色性面鏡與色彩調整固定機構。相較於習知之三面板式投影式液晶顯示

401531 五、發明說明（24) 器，其可提供一簡化之結構及防止污染物如灰塵與污物附著於液晶面板表面與兩向色性棱鏡表面，故可有利地改善影像品質。最後，依本發明之投影式液晶顯示器所示，透明構件係固定接附於眾多液晶面板之光反射表面，且液晶面板之光入射表面實際上一體於兩向色性稜境之眾多光入射表面，以合成眾多色彩之光線，或透過至少一光學組件而與之一體成型，因此，由一般三面板型投影式液晶顯示器中可看出，液晶面板周邊上之光學組件之間即無間隙，其亦可提供一簡化之結構及防止污染物如灰塵與污物附著於液晶面板表面與兩向色性稜鏡表面，故可有利地改善影像品質。顯然本發明之許多修改與變化仍可藉由前文達成，因此可以瞭解的是，在本發明申請範圍内可有不同於前述者之實施。

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Claims

40153Γ 六、申請專利範圍 1 · 一種投影式液晶顯示器，包含：一兩向色性稜鏡，用於分離i合成一光線以提供彩色顯示器所需之基本色；液晶面板，具有一表面以做為一光入射表面及一表光反射表面’一透明構件係固定地接著於液晶 :丄:表面’液晶面板之另-表面則直接或透過至少一先學組件而一體成楚於兩向色性稜鏡；及 2 板放大與投影出-傳送光線之裝置。用於第1項之投影式液晶顯示器，其中- 構件至少一者之一預定位置中牛係-於兩向色性稜鏡與透明二：範圍第1項之投影式液晶顯示器，其中兩 4 =含一具有導熱率不小於1."/“之構件。二：！：圍第1項之投影式液晶顯示器，其中透明構” 3 一具有導熱率不小於! 〇 w/m K之玻璃板。 5. 如申^專利範圍第丨項之投學組件係-偏光板。 m顯…其令光 6. =申請專利範圍第丨項之投影式液學組件係一相位變動板。，、〒九 7穴申請專利範圍第2項之投影式液晶顯示器其中a 卻構件係選自以一光線遮罩、—斐 7 之族群中。文如爾衣置及一熱管組成 8.:申J專利範圍第i項之投影式液晶顯示器其中液晶面板具有固定接附於光反射表面之透明構件及光入射

401531 六、申請專利範圍表面係直接或透過至少一光學組件而一體於兩向色性梭鏡。 9. 一種投影式液晶顯示器，包含：一兩向色性稜鏡，具有眾多光入射表面以對應於彩色顯示器所用基本色之眾多色彩，其用於將投射在光八射表面上之眾多色彩合成；及眾多液晶面板，各具有一表，面以做為一光入射表面及一表面以做為一光反射表面，一透明構件係固定接附於光入射表面，光反射表面則直接或透過至少一光學組件以一體成型於該兩向色性稜鏡之眾多光入射表面其中一者。 1 0.如申請專利範圍第9項之投影式液晶顯示器，其令一用於冷卻液晶面板之冷卻構件係設於兩向色性稜鏡與透明構件至少一者之一預定位置中。 1 1.如申請專利範圍第9項之投影式液晶顯示器，其中兩向色性稜鏡包含一具有導熱率不小於1 . 0 W / in. K之構件。 1 2.如申請專利範圍第9項之投影式液晶顯示器，其中透明構件包含一具有導熱率不小於1 . 0 W / m . K之玻璃板。 1 3.如申請專利範圍第1 0項之投影式液晶顯示器，其中冷卻構件係選自一光線遮罩、一斐提爾裝置及一熱管之族群。

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