液晶显示投影装置的制作方法
专利名称：液晶显示投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用来接收表示待投影图像的图像信号的LCD(液晶显示)投影装置，此投影装置包括液晶基体以及用于此液晶基体的将图像信号变换为控制信号的控制装置。
背景技术：
上述这种LCD投影装置已公开于欧洲专利申请0621499中。此申请文件描述了一种校正机构，借助两块延迟板，用于透射式液晶基体。
应用延迟板的缺点是，在此将获得的校正值对于整个液晶基体具有相同的值。
在LCD投影装置中，用来观察液晶基体的角度在事先已完全安排好。这同从多个角度观察显示器的直视式液晶显示器不同。液晶显示器中周知的问题是对比度的损失和灰度反转。在欧洲专利申请0621499中描述的投影装置中，这种对比度损失与图像反转的问题同样发生，而这类问题在该专利申请中已通过采用延迟板部分地解决。但是应用这样的延迟板不能对整个图像得到同一结果，这是因为各入射角对整个图像是不一致的，而是取决于在图像上的位置，因而取决于在液晶基体上的位置。
发明内容
本发明的目的在于提供开头这段中所描述的LCD投影装置，其中已显著减少了上述缺点。
根据本发明，上述目的是这样实现的所述控制装置包括至少一种查阅表，此表对于液晶基体的至少一个像素和对于图像信号的至少一个给定值，指出哪个控制信号是与图像信号的此至少一个给定值相关；同时此控制装置可利用根据此查阅表，对于该至少一个像素与此图像信号的至少一个给定值相关的控制信号，在对于该至少一个像素存在有此图像信号的至少一个给定值时，来控制此液晶基体的至少一个像素。
由此可以实现对于各个像素，接收的图像信号与控制信号之间的关系相对于液晶基体可以精确地确定。
本发明的投影装置能够预先确定入射到LCD投影装置不同部分上光的不同角度的影响，同时能确定由此产生的结果。其次，这种投影装置可为各个像素确定一个控制信号相对于相关像素能够校正的程度，以使最终投影的图像与可能未作这种相关校正的情形相比，能更其显著地接近由图像信号所表示的图像。
本发明的LCD投影装置的一最佳实施例的特征是，图像信号是数字信号，而对于图像信号的各个数字值，上述查阅表具有一用于该控制信号的值。
由此可以实现，对于相关像素生成最适当的控制信号，而应用于整个轨线，从最暗到最亮。
本发明的LCD投影装置的另一最佳实施例的特征是，此控制装置包括一用于液晶基体各个像素的查阅表。
由此可以实现，对于所表示的整个待投影的图像，可以确保LCD投影装置最大限度可实现的性能。
已知液晶基体上的入射光线偏离液晶基体平面法线的程度越大，所需校正的偏差也越大。在用于投影到荧光屏上的投影装置中，采用具有较小数值孔径的光学系统一般是足够了。但对于在其上投影虚像而可以由例如人眼观察到的投影系统则常需大的数值孔径。对于大的数值孔径，与较小的数值孔径相比，需要校正较大的偏差。
包括数值孔径具有多于一个值的光学系统的LCD投影装置的最佳实施例，其特征在于此控制装置包括有用于至少两个该数值孔径值的查阅表。
本发明的上述各点以及其他方面可以通过参看后述的实施例获得理解和加以说明。
图1A示明具有透射式液晶基体的LCD投影装置的基本结构；图1B示明具有反射式液晶基体的LCD投影装置的基本结构；图2示意地表明液晶基体上光的不同入射角度；图3概示数值孔径的影响；图4示明在所加电压与透射/反射光强之间两个不同入射角的关系；图5示明投影装置中控制装置的进一步细节；
图6示明其中可以存在多于一个数值孔径的投影装置的控制装置的进一步细节；图7概示用于头盔式安装的显示器的LCD投影装置所进行的投影。
具体实施形式图1A中，标号1指光源。标号2指液晶基体，此液晶基体于其一侧设有偏振器3，而于其另一侧设有分析器4。液晶基体2的像素可由控制装置5控制。控制装置5具有用于接收图像信号的输入端，以箭头6示意表明，此图像信号代表拟投影的图像。所形成的图像由光学系统7投影到屏8之上或形成可由眼9观察到的虚像。
图1B示明的是与上述相同的LCD投影装置，但现在配备的是反射式液晶基体。来自光源1的光入射到偏振的半透反射镜10上并部分地反射向反射式液晶基体11。反射式液晶基体11由具有用于接收表示待投影图像的图像信号6的输入端的控制装置5控制。光学系统7将液晶基体11的图像投影到屏8上或能用眼9观察到液晶基体11。
下面参考反射式液晶基体阐明图1A与图1B所示LCD投影装置的固有问题。应知这种问题在透射式液晶基体情形中类似地存在，同时是用相同的方式处理与解决的。
LCD投影装置的有名之处在于它能由单一的强光源照明较小尺寸(约1cm)的元件的特性，该元件以后成像于投影屏上或由人眼观察。最好能实现在最高与最低光强之间的最大对比度。此最高光强取决于光源的强度，而此最低光强则取决于来自于此光源的光不能到达屏8或眼9的程度。能够到达屏8或眼9的光量愈小，所观察到的对比度愈大。
LCD投影装置影响到偏振入射光在所有像素上的转动程度。像素的控制信号确保此转动程度由控制信号的这样一个值决定。此值是根据相关瞬时下相关像素的图像信号值而由控制装置5施加到相关像素之上的。在此基本情形下，当光源的光首先被偏振器或偏振半透反射镜10偏振，然后分别于液晶基体2或11上透过或反射时，可以求得很大的对比度。图2中，基本情形如光线12所示，此光线以45°角入射到偏振半透反射镜10上，然后偏转过90°角形成正对液晶基体11的光线13。此光线13于位置14处入射到反射式液晶基体11的像素上，在此反射成光线15，然后由偏振半透反射镜10作为光线16通过。取决于控制装置5加到邻近位置14处像素上的控制信号的值，光线16可具有与光线13相同或比光线13低的强度。
当垂直入射到液晶基体11上和光线12以45°角入射到偏振半透反射镜10之上时，可以获得强度基本为零的光线16。这是由于光线13在入射角低于45°(图2中的角α)完全为线偏振而在垂直入射情形(角β)光线13的偏振方向完全转过90°形成了光线15所致。在这种情形下，光线15完全被偏振半透反射镜10透射，形成了代表最高强度的光线16。但在垂直入射时，则可换一种方式，由控制装置5将一控制信号加到位置14处的像素，使光束13的偏振方向完全不变，而返回的光线15实质上将不通过或完全不通过偏振半透反射镜10。结果使光线16只具有很小的强度或无强度。
对于不同于α＝45°与β＝90°的角，例如分别小于45°与90°的角γ与角δ，若不另加措施，一般是不能将光线18与19之间的对比度保持到和光线13与16之间的对比度相同的程度。
图4示意地表明了将角α与β改变到角γ与δ的结果。在图4中，将用于液晶基体11的像素的控制电压标绘于横轴上而将偏振半透反射镜10透过的光线强度标绘于纵轴上。实线曲线20以举例方式概示位置14中像素上的电压V与光线16的强度I之间的关系。同样，虚线曲线21则相对于光线19表明了相同的关系。标号V1表示依据曲线20获得光线16的强度I0时的控制电压。V2则表示对位置22处的像素必须提供的用以确保光线19具有与光线16相同强度I0的控制电压V2。类似地，V3指光线16达到最大强度I1的电压，而V4指光线19达到最大强度时的电压。于是从图4可以看到，在光线垂直入射的情形下，像素的控制电压可以从最低电压V1调节到最高电压V3，而对于斜入射的入射光线如光线18的像素，则可以以V2～V4范围的控制电压获得相同的强度范围I0～I1。从图4不仅可以看到V1～V3的范围不同于V2～V4的范围，还可以看到一个范围的长度不等于另一个范围的长度以及曲线20的斜率与曲线21的斜率不同。
当依据曲线20与21考虑获得光强IA与IB所需的控制信号时，可以清楚地看到控制的结果。根据曲线20，于电压VA1和VB1处达到相关强度，而对于曲线21，则是于电压VA2与VB2处达到相关强度。要是在曲线21应用的位置处的像素加有电压VA1与VB1进行控制，则将得到光强小于I0的结果，或者将具有值I’B，而这两者的强度都远低于所需的光强IA与IB。
在图2所示的情形下，角γ与δ显著地偏离角α与β，特别是在邻近液晶基体11的边缘处。愈趋近液晶基体11的中心，角γ愈接近角α而角δ愈接近角β。光束的中心光线如光线13垂直入射到位置14处的情形是经常发生的。但光学系统7也有可能并不处于液晶基体11的正上方，在这种情形下，将不会是光束的中心光线而是其边缘附近的光线垂直入射到液晶基体11。
为了有力地消除由于光线17与18不是以角α与β入射到液晶基体11上的影响，本发明装置的控制装置按图5示意表明的方式形成。
图5所示的控制装置5具有用于图像信号6的输入端23。输入端23连接到像素确定电路24，同时连接到变换电路25的图像信号输入端。电路24的地址输出端与变换电路25的地址输入端26连接。当图像信号6为模拟信号时，可以将A/D变换器27设置于输入端23与变换电路25的图像信号输入端之间。变换电路25包括查阅表28。查阅表28的地址输入端与输入端26连接，查阅表28的信号输入端则与变换电路25的图像信号输入端连接。变换电路25的地址输出端29与控制装置5的地址输出端31连接。查阅表28的控制信号输出端与变换电路25的控制信号输出端30连接，后者又再与控制装置5的控制信号输出端32连接。控制装置5的输出端31与32各自的信号则以周知方式分别与液晶基体2、11连接。
为了使14处附近的像素和22处附近的像素获得光强IA，作为例子，参看图4说明带查阅表28的控制装置5的操作。
14处附近的像素的图像信号6具有可使光线16具有强度IA的值。为此，可以存在于图像信号中的地址信息(此地址信息也可以来自其他装置)将保证能由像素确定电路24于地址输入端26设定相关像素的地址。此相关像素的地址保证能在查阅表28的表28a、28b、...、28p、28q中启动一个特殊的表。各个表28a、28b、...、28p、28q分别与液晶基体2、11的一个像素或多个光学一致的像素相关联。各个表28a、28b、...、28p、28q包括对应于强度值I的，相对于各图像信号值的相关像素的相关控制电压信号值V。这意味着，如果图像信号6对应于强度IA，则对应于14处附近像素的表例如表28b就能保证具有值VA1的控制信号设定于输出端30以获得相关强度。但是在对应于22处附近的像素的另一个表例如表28p中与同一强度IA相对应的图像信号6，将在输出端30因而在输出端32处导致产生一控制电压信号VA2，同时在输出端31具有一为22处附近相关像素表明的地址。
在上述方式下，对于由图像信号6所表示的任何出现的强度值下的各个像素。将输出端30、32的控制信号值包括到查阅表28的表28a、28b、...、28p、28q中。
这样，由控制装置5提供的控制信号值对于各像素能以很大的精度确定，从而对于任意的像素可给以任意所需的强度。
具有给定电压值的控制信号已在以前描述过，但应知还存在有数字显示，故可取代模拟控制电压将一数字值加到数字显示装置中，这一数字值于显示装置中变换为相应的电压。对于具有电压值并将加以处理的控制信号。在前面的和以后的描述中，还包括必须将数字值提供给数字显示装置的内容。
可以按上述方式处理的LCD投影装置的第二个方面是光学系统7的数值孔径。以上说明的情形在光学系统7具有趋近于零的数值孔径的条件下是正确的，所以在图2中对于液晶基体11的各个像素只需画出一条光线。实际上，光学系统的数值孔径并不等于零，有时甚至于显著地异于零。这意味着锥形的光束会脱离液晶基体2、11的各个像素，这种光束由光学系统7联合成一个点。图3再以示例形式表明反射式液晶基体11的情形，但其中一系列问题和问题的解决方法则与透射式液晶基体2中的相同。
图3中由标号39所示的像素为光学系统7的投影。图3示明两种情形，第一种情形以实线示明，关系到光学系统7具有小数值孔径的情形，以实线40示意地表明。第二种情形以虚线示明，其涉及光学系统7具有大数值孔径的情形，以虚线41示意地表明。
图3中所示的所有离开像素39而落入边缘光线42与43之间的光线(在具有小孔径的光学系统7的情形)，将由光学系统7形成易看清的图像。光学42与43构成了此附图的横剖面，具有由离开以标号39标明的像素的所有光线组成的锥形光束的外壁。在这种情形下，光线44与45不起作用。但当光学系统7具有较大数值孔径例如由虚线41所示的情形，则在光线44与45之间的所有光线，包括光线42与43，都将在由光学系统7形成图像时起作用。从图3可知，数值孔径越大，就有更多的光线包括于锥形光束之中，对此，在入射光线与偏振半透反射镜10的平面之间的角度将偏离α(参看图2)，并且最大偏离值越大。图3中，角γ42偏离角α的程度比角γ44偏离的程度要小。这对于从像素39入射/反射光线间的角度也是如此。角度δ42与角度δ44相比其偏离90°更少(更接近90°)。因较大数值孔径造成的问题在液晶基体11边缘附近将比在其中心处更为显著。
因此，所进行的校正，例如在图4中由曲线20与21所示明的，不仅要考虑对于锥形光束中央光线(如图2所示)各个像素的斜入射的影响(图2中的角δ)，还要考虑此锥形光束其他光线斜(有时是垂直)入射(如图3所示)的影响。因此图4所示的曲线20或21必须相对于光学系统7给定的数值孔径值进行校正。对于同一像素，例如曲线20所示，不同的曲线可以关联着光学系统7的不同的数值孔径值。
对于一种相同的投影装置，它可以用不同焦距的透射工作，或可以组装到投影机内，其中在此投影机生产之前并不确定应装配哪种光学系统和取何种数值孔径，或者在其中设置具有可调数值孔径和/或焦距的光学系统(变焦距光学系统)，而最好应具备有针对这类情形装备的控制装置。
这种控制装置概示于图6，其中与图5内相一致的部件以相同的标号表明，不再作描述。图6中的控制装置具有用于信号33的输入端，此信号33代表LCD投影装置中光学系统的数值孔径。信号33施加到选择开关38上，后者将来自地址信号发生器24和来自输入端23的信号加到多个查阅表34、35、...36、37之一上。查阅表34～37中的每个以参看图5所述的查阅表28完全相当。查阅表34与第一数值孔径相关联，查阅表35与第二数值孔径相关联，等等。查阅表37还包括表37a、37b、...、37p、37q，它们完全与图5中的表28a、28b、...、28p、28q相对应。选择开关38还保证了相关查阅表与输出端31与32连接。
在前面，是参考查阅表28、34～47描述必须在输出端32才能获得且包括于相关查阅表中的控制信号值的。应该注意到，查阅表28、34～37也可填入不同于标准值的值而不是必须在输出端32出现的信号值。这种标准值例如可以对应于图4的曲线20，由值V1、VA1、VB1、V3等形成。对于各强度I，这种差值然后可以与查阅表28、34～37中的相关标准值结合到一起。参看图4，这就是说，例如对于强度I0，值V2-V1便加入到查阅表28中，而对于强度IA，则是将值VA2-VA1作相同处理，等等。
在控制装置5中，变换电路25构成了包含有作为另一独立单元的查阅表28的独立单元，对于查阅表34～37有相同的情形。查阅表28、34～37包括到永久性地或不是永久性地形成变换电路25一部分的存储器2中。当具有查阅表28的存储器或具有查阅表34～37的存储器并非永久性地构成变换电路25的一部分时，这种存储器便可以更换。从生产技术观点考虑，这一特点是很重要的，因为可以按一种相同的生产工艺任意地制造多种LCD投影装置，而在这种工艺中只需保证将具有正确的查阅表的正确存储装置入包括有与此查阅表相关的光学系统的投影装置中即可。
图7示明的LCD投影系统具有液晶基体47、光学系统48与观察装置例如人眼的瞳孔49。从瞳孔49三次每次各引出三条线，这些线表明着人眼的三个不同观察方向。每个观察方向通过光学系统48终结于液晶基体47的像素50、51与52。来自各像素的三条线包括一条中心线和两条边界线，它们清楚地表明了孔径49的影响孔径49愈小，这两条边界线便愈靠近中心线。还可以清楚地看到，这些中心线是以不同的角度延伸到液晶基体47，这样就造成了参考图2彻底描述的效果。
显然，内行的人是可以设想出许多实施例与改进形式的。所有这类实施例与改进形式都应视作为属于本发明的范围之内。
权利要求
1.液晶显示投影装置，它适用于接收表示待投影的图像的图像信号(6)，还包括液晶基体(2，11)以及将图像信号(6)变换为液晶基体(2，11)的控制信号的控制装置(5)，此投影装置的特征在于控制装置(5)包括至少一个查阅表(28，34～37)，此表对于液晶基体(2，11)的至少一个像素(14，22，39)和对于图像信号(6)的至少一个给定值(IA，IB)，指出哪个控制信号是与此图像信号(6)的至少一个给定值(IA，IB)相关；同时此控制装置(5)可利用根据此查阅表(28，34～37)，对于该至少一个像素(14，22，39)与此图像信号(6)的至少一个给定值(IA，IB)相关的控制信号，在对于该至少一个像素(14，22，39)存在有此图像信号(6)的至少一个给定值(IA，IB)时，来控制此液晶基体(2，11)的至少一个像素(14，22，39)。
2.如权利要求1所述的液晶显示投影装置，其特征在于，此图像信号(6)是数字信号。
3.如权利要求1所述的液晶显示投影装置，其特征在于，此图像信号(6)是模拟信号，且设有A/D变换器(27)用来将此模拟图像信号变换为数字图像信号。
4.如权利要求2或3所述的液晶显示投影装置，其特征在于，所述查阅表(28，34～37)对于图像信号(6)的每个数字值具有一个控制信号值。
5.如权利要求1～4中任一项所述的液晶显示投影装置，其特征在于，所述控制(5)包括一个以上的查阅表(28，34～37)。
6.如权利要求5所述的液晶显示投影装置，其特征在于，控制装置(5)包括用于液晶基体(2，11)的各像素的查阅表(28a、28b、28p、28q、37a、37b、37p、37q)。
7.如权利要求5或6所述的液晶显示投影装置，它包括其数值孔径可多于一个值的光学系统(7)，此投影装置的特征在于，所述控制装置(5)包括用于此数值孔径的至少两个值的如权利要求1～4中任一项所述的查阅表(34～37)。
8.如上述任一项权利要求所述的液晶显示投影装置的控制装置，其特征在于，此控制装置(5)设有存储器(28，34～37)，该存储器包括如前述任一项权利要求所述的至少一个查阅表(28，34～37)。
9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，此存储器(28，34～37)是可更换的。
10.一种如权利要求9所述的可更换的存储器(28，34～37)。
全文摘要
适用于接收表示待投影的图像的图像信号的液晶显示投影装置。此装置包括液晶基体(2，11)以及将图像信号(6)变换为液晶基体(2，11)的控制信号的控制装置(5)。控制装置(5)包括液晶基体(2，11)各像素(14，22，39)的查阅表(28，34～37)。对于图像信号(6)的给定值，查阅表(28，34～37)则指明与此图像信号(6)的给定值(IA，IB)相关的控制信号。
文档编号G09G3/36GK1516958SQ02811889
公开日2004年7月28日 申请日期2002年6月5日 优先权日2001年6月14日
发明者W·雷斯特, H·范桑藤, L, W 雷斯特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司
技术领域：
本发明涉及适用来接收表示待投影图像的图像信号的LCD(液晶显示)投影装置，此投影装置包括液晶基体以及用于此液晶基体的将图像信号变换为控制信号的控制装置。
背景技术：
上述这种LCD投影装置已公开于欧洲专利申请0621499中。此申请文件描述了一种校正机构，借助两块延迟板，用于透射式液晶基体。
应用延迟板的缺点是，在此将获得的校正值对于整个液晶基体具有相同的值。
在LCD投影装置中，用来观察液晶基体的角度在事先已完全安排好。这同从多个角度观察显示器的直视式液晶显示器不同。液晶显示器中周知的问题是对比度的损失和灰度反转。在欧洲专利申请0621499中描述的投影装置中，这种对比度损失与图像反转的问题同样发生，而这类问题在该专利申请中已通过采用延迟板部分地解决。但是应用这样的延迟板不能对整个图像得到同一结果，这是因为各入射角对整个图像是不一致的，而是取决于在图像上的位置，因而取决于在液晶基体上的位置。
发明内容
本发明的目的在于提供开头这段中所描述的LCD投影装置，其中已显著减少了上述缺点。
根据本发明，上述目的是这样实现的所述控制装置包括至少一种查阅表，此表对于液晶基体的至少一个像素和对于图像信号的至少一个给定值，指出哪个控制信号是与图像信号的此至少一个给定值相关；同时此控制装置可利用根据此查阅表，对于该至少一个像素与此图像信号的至少一个给定值相关的控制信号，在对于该至少一个像素存在有此图像信号的至少一个给定值时，来控制此液晶基体的至少一个像素。
由此可以实现对于各个像素，接收的图像信号与控制信号之间的关系相对于液晶基体可以精确地确定。
本发明的投影装置能够预先确定入射到LCD投影装置不同部分上光的不同角度的影响，同时能确定由此产生的结果。其次，这种投影装置可为各个像素确定一个控制信号相对于相关像素能够校正的程度，以使最终投影的图像与可能未作这种相关校正的情形相比，能更其显著地接近由图像信号所表示的图像。
本发明的LCD投影装置的一最佳实施例的特征是，图像信号是数字信号，而对于图像信号的各个数字值，上述查阅表具有一用于该控制信号的值。
由此可以实现，对于相关像素生成最适当的控制信号，而应用于整个轨线，从最暗到最亮。
本发明的LCD投影装置的另一最佳实施例的特征是，此控制装置包括一用于液晶基体各个像素的查阅表。
由此可以实现，对于所表示的整个待投影的图像，可以确保LCD投影装置最大限度可实现的性能。
已知液晶基体上的入射光线偏离液晶基体平面法线的程度越大，所需校正的偏差也越大。在用于投影到荧光屏上的投影装置中，采用具有较小数值孔径的光学系统一般是足够了。但对于在其上投影虚像而可以由例如人眼观察到的投影系统则常需大的数值孔径。对于大的数值孔径，与较小的数值孔径相比，需要校正较大的偏差。
包括数值孔径具有多于一个值的光学系统的LCD投影装置的最佳实施例，其特征在于此控制装置包括有用于至少两个该数值孔径值的查阅表。
本发明的上述各点以及其他方面可以通过参看后述的实施例获得理解和加以说明。
图1A示明具有透射式液晶基体的LCD投影装置的基本结构；图1B示明具有反射式液晶基体的LCD投影装置的基本结构；图2示意地表明液晶基体上光的不同入射角度；图3概示数值孔径的影响；图4示明在所加电压与透射/反射光强之间两个不同入射角的关系；图5示明投影装置中控制装置的进一步细节；
图6示明其中可以存在多于一个数值孔径的投影装置的控制装置的进一步细节；图7概示用于头盔式安装的显示器的LCD投影装置所进行的投影。
具体实施形式图1A中，标号1指光源。标号2指液晶基体，此液晶基体于其一侧设有偏振器3，而于其另一侧设有分析器4。液晶基体2的像素可由控制装置5控制。控制装置5具有用于接收图像信号的输入端，以箭头6示意表明，此图像信号代表拟投影的图像。所形成的图像由光学系统7投影到屏8之上或形成可由眼9观察到的虚像。
图1B示明的是与上述相同的LCD投影装置，但现在配备的是反射式液晶基体。来自光源1的光入射到偏振的半透反射镜10上并部分地反射向反射式液晶基体11。反射式液晶基体11由具有用于接收表示待投影图像的图像信号6的输入端的控制装置5控制。光学系统7将液晶基体11的图像投影到屏8上或能用眼9观察到液晶基体11。
下面参考反射式液晶基体阐明图1A与图1B所示LCD投影装置的固有问题。应知这种问题在透射式液晶基体情形中类似地存在，同时是用相同的方式处理与解决的。
LCD投影装置的有名之处在于它能由单一的强光源照明较小尺寸(约1cm)的元件的特性，该元件以后成像于投影屏上或由人眼观察。最好能实现在最高与最低光强之间的最大对比度。此最高光强取决于光源的强度，而此最低光强则取决于来自于此光源的光不能到达屏8或眼9的程度。能够到达屏8或眼9的光量愈小，所观察到的对比度愈大。
LCD投影装置影响到偏振入射光在所有像素上的转动程度。像素的控制信号确保此转动程度由控制信号的这样一个值决定。此值是根据相关瞬时下相关像素的图像信号值而由控制装置5施加到相关像素之上的。在此基本情形下，当光源的光首先被偏振器或偏振半透反射镜10偏振，然后分别于液晶基体2或11上透过或反射时，可以求得很大的对比度。图2中，基本情形如光线12所示，此光线以45°角入射到偏振半透反射镜10上，然后偏转过90°角形成正对液晶基体11的光线13。此光线13于位置14处入射到反射式液晶基体11的像素上，在此反射成光线15，然后由偏振半透反射镜10作为光线16通过。取决于控制装置5加到邻近位置14处像素上的控制信号的值，光线16可具有与光线13相同或比光线13低的强度。
当垂直入射到液晶基体11上和光线12以45°角入射到偏振半透反射镜10之上时，可以获得强度基本为零的光线16。这是由于光线13在入射角低于45°(图2中的角α)完全为线偏振而在垂直入射情形(角β)光线13的偏振方向完全转过90°形成了光线15所致。在这种情形下，光线15完全被偏振半透反射镜10透射，形成了代表最高强度的光线16。但在垂直入射时，则可换一种方式，由控制装置5将一控制信号加到位置14处的像素，使光束13的偏振方向完全不变，而返回的光线15实质上将不通过或完全不通过偏振半透反射镜10。结果使光线16只具有很小的强度或无强度。
对于不同于α＝45°与β＝90°的角，例如分别小于45°与90°的角γ与角δ，若不另加措施，一般是不能将光线18与19之间的对比度保持到和光线13与16之间的对比度相同的程度。
图4示意地表明了将角α与β改变到角γ与δ的结果。在图4中，将用于液晶基体11的像素的控制电压标绘于横轴上而将偏振半透反射镜10透过的光线强度标绘于纵轴上。实线曲线20以举例方式概示位置14中像素上的电压V与光线16的强度I之间的关系。同样，虚线曲线21则相对于光线19表明了相同的关系。标号V1表示依据曲线20获得光线16的强度I0时的控制电压。V2则表示对位置22处的像素必须提供的用以确保光线19具有与光线16相同强度I0的控制电压V2。类似地，V3指光线16达到最大强度I1的电压，而V4指光线19达到最大强度时的电压。于是从图4可以看到，在光线垂直入射的情形下，像素的控制电压可以从最低电压V1调节到最高电压V3，而对于斜入射的入射光线如光线18的像素，则可以以V2～V4范围的控制电压获得相同的强度范围I0～I1。从图4不仅可以看到V1～V3的范围不同于V2～V4的范围，还可以看到一个范围的长度不等于另一个范围的长度以及曲线20的斜率与曲线21的斜率不同。
当依据曲线20与21考虑获得光强IA与IB所需的控制信号时，可以清楚地看到控制的结果。根据曲线20，于电压VA1和VB1处达到相关强度，而对于曲线21，则是于电压VA2与VB2处达到相关强度。要是在曲线21应用的位置处的像素加有电压VA1与VB1进行控制，则将得到光强小于I0的结果，或者将具有值I’B，而这两者的强度都远低于所需的光强IA与IB。
在图2所示的情形下，角γ与δ显著地偏离角α与β，特别是在邻近液晶基体11的边缘处。愈趋近液晶基体11的中心，角γ愈接近角α而角δ愈接近角β。光束的中心光线如光线13垂直入射到位置14处的情形是经常发生的。但光学系统7也有可能并不处于液晶基体11的正上方，在这种情形下，将不会是光束的中心光线而是其边缘附近的光线垂直入射到液晶基体11。
为了有力地消除由于光线17与18不是以角α与β入射到液晶基体11上的影响，本发明装置的控制装置按图5示意表明的方式形成。
图5所示的控制装置5具有用于图像信号6的输入端23。输入端23连接到像素确定电路24，同时连接到变换电路25的图像信号输入端。电路24的地址输出端与变换电路25的地址输入端26连接。当图像信号6为模拟信号时，可以将A/D变换器27设置于输入端23与变换电路25的图像信号输入端之间。变换电路25包括查阅表28。查阅表28的地址输入端与输入端26连接，查阅表28的信号输入端则与变换电路25的图像信号输入端连接。变换电路25的地址输出端29与控制装置5的地址输出端31连接。查阅表28的控制信号输出端与变换电路25的控制信号输出端30连接，后者又再与控制装置5的控制信号输出端32连接。控制装置5的输出端31与32各自的信号则以周知方式分别与液晶基体2、11连接。
为了使14处附近的像素和22处附近的像素获得光强IA，作为例子，参看图4说明带查阅表28的控制装置5的操作。
14处附近的像素的图像信号6具有可使光线16具有强度IA的值。为此，可以存在于图像信号中的地址信息(此地址信息也可以来自其他装置)将保证能由像素确定电路24于地址输入端26设定相关像素的地址。此相关像素的地址保证能在查阅表28的表28a、28b、...、28p、28q中启动一个特殊的表。各个表28a、28b、...、28p、28q分别与液晶基体2、11的一个像素或多个光学一致的像素相关联。各个表28a、28b、...、28p、28q包括对应于强度值I的，相对于各图像信号值的相关像素的相关控制电压信号值V。这意味着，如果图像信号6对应于强度IA，则对应于14处附近像素的表例如表28b就能保证具有值VA1的控制信号设定于输出端30以获得相关强度。但是在对应于22处附近的像素的另一个表例如表28p中与同一强度IA相对应的图像信号6，将在输出端30因而在输出端32处导致产生一控制电压信号VA2，同时在输出端31具有一为22处附近相关像素表明的地址。
在上述方式下，对于由图像信号6所表示的任何出现的强度值下的各个像素。将输出端30、32的控制信号值包括到查阅表28的表28a、28b、...、28p、28q中。
这样，由控制装置5提供的控制信号值对于各像素能以很大的精度确定，从而对于任意的像素可给以任意所需的强度。
具有给定电压值的控制信号已在以前描述过，但应知还存在有数字显示，故可取代模拟控制电压将一数字值加到数字显示装置中，这一数字值于显示装置中变换为相应的电压。对于具有电压值并将加以处理的控制信号。在前面的和以后的描述中，还包括必须将数字值提供给数字显示装置的内容。
可以按上述方式处理的LCD投影装置的第二个方面是光学系统7的数值孔径。以上说明的情形在光学系统7具有趋近于零的数值孔径的条件下是正确的，所以在图2中对于液晶基体11的各个像素只需画出一条光线。实际上，光学系统的数值孔径并不等于零，有时甚至于显著地异于零。这意味着锥形的光束会脱离液晶基体2、11的各个像素，这种光束由光学系统7联合成一个点。图3再以示例形式表明反射式液晶基体11的情形，但其中一系列问题和问题的解决方法则与透射式液晶基体2中的相同。
图3中由标号39所示的像素为光学系统7的投影。图3示明两种情形，第一种情形以实线示明，关系到光学系统7具有小数值孔径的情形，以实线40示意地表明。第二种情形以虚线示明，其涉及光学系统7具有大数值孔径的情形，以虚线41示意地表明。
图3中所示的所有离开像素39而落入边缘光线42与43之间的光线(在具有小孔径的光学系统7的情形)，将由光学系统7形成易看清的图像。光学42与43构成了此附图的横剖面，具有由离开以标号39标明的像素的所有光线组成的锥形光束的外壁。在这种情形下，光线44与45不起作用。但当光学系统7具有较大数值孔径例如由虚线41所示的情形，则在光线44与45之间的所有光线，包括光线42与43，都将在由光学系统7形成图像时起作用。从图3可知，数值孔径越大，就有更多的光线包括于锥形光束之中，对此，在入射光线与偏振半透反射镜10的平面之间的角度将偏离α(参看图2)，并且最大偏离值越大。图3中，角γ42偏离角α的程度比角γ44偏离的程度要小。这对于从像素39入射/反射光线间的角度也是如此。角度δ42与角度δ44相比其偏离90°更少(更接近90°)。因较大数值孔径造成的问题在液晶基体11边缘附近将比在其中心处更为显著。
因此，所进行的校正，例如在图4中由曲线20与21所示明的，不仅要考虑对于锥形光束中央光线(如图2所示)各个像素的斜入射的影响(图2中的角δ)，还要考虑此锥形光束其他光线斜(有时是垂直)入射(如图3所示)的影响。因此图4所示的曲线20或21必须相对于光学系统7给定的数值孔径值进行校正。对于同一像素，例如曲线20所示，不同的曲线可以关联着光学系统7的不同的数值孔径值。
对于一种相同的投影装置，它可以用不同焦距的透射工作，或可以组装到投影机内，其中在此投影机生产之前并不确定应装配哪种光学系统和取何种数值孔径，或者在其中设置具有可调数值孔径和/或焦距的光学系统(变焦距光学系统)，而最好应具备有针对这类情形装备的控制装置。
这种控制装置概示于图6，其中与图5内相一致的部件以相同的标号表明，不再作描述。图6中的控制装置具有用于信号33的输入端，此信号33代表LCD投影装置中光学系统的数值孔径。信号33施加到选择开关38上，后者将来自地址信号发生器24和来自输入端23的信号加到多个查阅表34、35、...36、37之一上。查阅表34～37中的每个以参看图5所述的查阅表28完全相当。查阅表34与第一数值孔径相关联，查阅表35与第二数值孔径相关联，等等。查阅表37还包括表37a、37b、...、37p、37q，它们完全与图5中的表28a、28b、...、28p、28q相对应。选择开关38还保证了相关查阅表与输出端31与32连接。
在前面，是参考查阅表28、34～47描述必须在输出端32才能获得且包括于相关查阅表中的控制信号值的。应该注意到，查阅表28、34～37也可填入不同于标准值的值而不是必须在输出端32出现的信号值。这种标准值例如可以对应于图4的曲线20，由值V1、VA1、VB1、V3等形成。对于各强度I，这种差值然后可以与查阅表28、34～37中的相关标准值结合到一起。参看图4，这就是说，例如对于强度I0，值V2-V1便加入到查阅表28中，而对于强度IA，则是将值VA2-VA1作相同处理，等等。
在控制装置5中，变换电路25构成了包含有作为另一独立单元的查阅表28的独立单元，对于查阅表34～37有相同的情形。查阅表28、34～37包括到永久性地或不是永久性地形成变换电路25一部分的存储器2中。当具有查阅表28的存储器或具有查阅表34～37的存储器并非永久性地构成变换电路25的一部分时，这种存储器便可以更换。从生产技术观点考虑，这一特点是很重要的，因为可以按一种相同的生产工艺任意地制造多种LCD投影装置，而在这种工艺中只需保证将具有正确的查阅表的正确存储装置入包括有与此查阅表相关的光学系统的投影装置中即可。
图7示明的LCD投影系统具有液晶基体47、光学系统48与观察装置例如人眼的瞳孔49。从瞳孔49三次每次各引出三条线，这些线表明着人眼的三个不同观察方向。每个观察方向通过光学系统48终结于液晶基体47的像素50、51与52。来自各像素的三条线包括一条中心线和两条边界线，它们清楚地表明了孔径49的影响孔径49愈小，这两条边界线便愈靠近中心线。还可以清楚地看到，这些中心线是以不同的角度延伸到液晶基体47，这样就造成了参考图2彻底描述的效果。
显然，内行的人是可以设想出许多实施例与改进形式的。所有这类实施例与改进形式都应视作为属于本发明的范围之内。
权利要求
1.液晶显示投影装置，它适用于接收表示待投影的图像的图像信号(6)，还包括液晶基体(2，11)以及将图像信号(6)变换为液晶基体(2，11)的控制信号的控制装置(5)，此投影装置的特征在于控制装置(5)包括至少一个查阅表(28，34～37)，此表对于液晶基体(2，11)的至少一个像素(14，22，39)和对于图像信号(6)的至少一个给定值(IA，IB)，指出哪个控制信号是与此图像信号(6)的至少一个给定值(IA，IB)相关；同时此控制装置(5)可利用根据此查阅表(28，34～37)，对于该至少一个像素(14，22，39)与此图像信号(6)的至少一个给定值(IA，IB)相关的控制信号，在对于该至少一个像素(14，22，39)存在有此图像信号(6)的至少一个给定值(IA，IB)时，来控制此液晶基体(2，11)的至少一个像素(14，22，39)。
2.如权利要求1所述的液晶显示投影装置，其特征在于，此图像信号(6)是数字信号。
3.如权利要求1所述的液晶显示投影装置，其特征在于，此图像信号(6)是模拟信号，且设有A/D变换器(27)用来将此模拟图像信号变换为数字图像信号。
4.如权利要求2或3所述的液晶显示投影装置，其特征在于，所述查阅表(28，34～37)对于图像信号(6)的每个数字值具有一个控制信号值。
5.如权利要求1～4中任一项所述的液晶显示投影装置，其特征在于，所述控制(5)包括一个以上的查阅表(28，34～37)。
6.如权利要求5所述的液晶显示投影装置，其特征在于，控制装置(5)包括用于液晶基体(2，11)的各像素的查阅表(28a、28b、28p、28q、37a、37b、37p、37q)。
7.如权利要求5或6所述的液晶显示投影装置，它包括其数值孔径可多于一个值的光学系统(7)，此投影装置的特征在于，所述控制装置(5)包括用于此数值孔径的至少两个值的如权利要求1～4中任一项所述的查阅表(34～37)。
8.如上述任一项权利要求所述的液晶显示投影装置的控制装置，其特征在于，此控制装置(5)设有存储器(28，34～37)，该存储器包括如前述任一项权利要求所述的至少一个查阅表(28，34～37)。
9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，此存储器(28，34～37)是可更换的。
10.一种如权利要求9所述的可更换的存储器(28，34～37)。
全文摘要
适用于接收表示待投影的图像的图像信号的液晶显示投影装置。此装置包括液晶基体(2，11)以及将图像信号(6)变换为液晶基体(2，11)的控制信号的控制装置(5)。控制装置(5)包括液晶基体(2，11)各像素(14，22，39)的查阅表(28，34～37)。对于图像信号(6)的给定值，查阅表(28，34～37)则指明与此图像信号(6)的给定值(IA，IB)相关的控制信号。
文档编号G09G3/36GK1516958SQ02811889
公开日2004年7月28日 申请日期2002年6月5日 优先权日2001年6月14日
发明者W·雷斯特, H·范桑藤, L, W 雷斯特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司
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