CN217333099U - 一种提升单片液晶屏性能的投影仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种提升单片液晶屏性能的投影仪，沿着光线发出的方向依次包括LED光源、光斗、后菲涅尔透镜、光线增益模组、LCD模组、偏光模组、前菲涅尔透镜以及镜头。LED光源发出的光依次经过光斗、后菲涅尔透镜、光线增益模组、LCD模组、偏光模组以及前菲涅尔透镜后从镜头照出，平行偏振光P能够通过光线增益模组，而非平行偏振光S将被光线增益模组反射回光斗内。非平行偏振光S在光斗内经过若干次反射之后转换为平行偏振光P并从光线增益模组中通过，从而达到提高该投影仪亮度的效果。另一方面，LCD模组并不包含偏光膜，光线增益模组对非平行偏振光S进行反射而不进行吸收，从而在提高该投影仪亮度的基础上减小了光线增益模组发热的问题，提高了投影仪的显示特性。

Description

一种提升单片液晶屏性能的投影仪

技术领域

本申请涉及多媒体视频输出领域，尤其是涉及一种提升单片液晶屏性能的投影仪。

背景技术

随着科技发展，能源危机、全球暖化以及环境污染等问题日趋严峻，在享受科技带来便利的同时，维持经济以及环境的持续发展，开发省电环保节能减碳的产品及技术势在必行。在多媒体视频输出领域，投影仪又称投影机，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备。投影仪所使用的光源包括传统的高强度气体放电光源(例如超高压汞灯、短弧氙灯、金属卤素灯)及以LED光源和激光光源为代表的新型光源。传统光源投影机通常会在使用一段时间后，随着光源出射光的衰减而使投影图像变暗变黄(如亮度衰减、色饱和度对比度降低等)，在对图像质量要求较高的使用场合，即使灯泡仍还在发光，也很难满足使用场景的需要，所以光衰成为使用传统光源的投影机所无法逾越的一个主要障碍。随着半导体照明技术以及激光技术的发展，LED光源以及激光光源不仅在照明领域得以迅速发展，在显示领域也取得了广泛的应用。

单片液晶投影仪具有结构简单、成本低的特性。相关技术手段中，单片液晶投影仪的结构，从LED点光源开始，依次为后菲涅尔透镜、隔热玻璃、LCD屏、前菲涅尔透镜以及镜头，隔热玻璃靠近LED点光源所在的一面为反射镜面，隔热玻璃靠近LCD屏所在的一面贴附有APCF偏光片。LED点光源输出的光依次通过后菲涅尔透镜和隔热玻璃到达LCD屏形成图像或视频信息，再通过前菲涅尔透镜以及镜头显示在幕布上。其中，LCD屏主要包括依次贴合的第一偏光片、TFT-玻璃、液晶盒、彩色滤光片以及第二偏光片。

针对上述技术方案，在隔热玻璃的APCF偏光片与液晶盒之间存在第一偏光片，然而一般的偏光片通常会吸收部分光，使得光线的透过率下降，进而影响投影仪的显示特性。

发明内容

为了提升投影仪的显示性能，本申请提供一种提升单片液晶屏性能的投影仪。

本申请提供的一种提升单片液晶屏性能的投影仪，采用如下的技术方案。

一种提升单片液晶屏性能的投影仪，沿着光线发出的方向依次包括LED光源、光斗、后菲涅尔透镜、光线增益模组、LCD模组、偏光模组、前菲涅尔透镜以及镜头；

所述光斗具有入射端和出射端，所述LED光源贴合于所述入射端并完全遮蔽所述入射端，所述后菲涅尔透镜贴合于所述出射端并完全遮蔽所述出射端；

所述LCD模组包括CF基板、LCD屏以及TFT基板，所述CF基板与所述第一反射膜基板相互贴合，所述偏光模组贴合于所述TFT基板。

通过采用上述技术方案，LED光源发出的光依次经过光斗、后菲涅尔透镜、光线增益模组、LCD模组、偏光模组以及前菲涅尔透镜后从镜头照出，此方向为光线发出的方向。相比于在隔热玻璃的APCF偏光片与液晶盒之间设置第一偏光片，然而一般的偏光片通常会吸收部分光，使得光线的透过率下降，导致投影仪的亮度降低。而且偏光片属于光线吸收型，偏光片吸收大量光线后会累积热量并传导至LCD模组内，从而对LCD模组造成影响，进而影响投影仪的显示特性。而在本技术方案中，平行偏振光P能够通过光线增益模组，光线增益模组能够提升光线的亮度或色彩饱和度，从而提高该投影仪的显示性能。

可选的，所述光线增益模组包括贴合于所述后菲涅尔透镜远离所述LED光源所在侧面的第一APCF膜以及贴合于所述第一APCF膜远离所述后菲涅尔透镜所在侧面的第一反射膜基板。

通过采用上述技术方案，光线增益模组包括第一APCF膜以及第一反射膜基板，第一APCF膜贴合于所述后菲涅尔透镜远离所述LED光源所在侧面，第一反射膜基板贴合于所述第一APCF膜远离所述后菲涅尔透镜所在侧面。由于LED光源贴合于入射端并完全遮蔽入射端，后菲涅尔透镜贴合于出射端并完全遮蔽出射端，光斗内形成有一个密闭的环境，非平行偏振光S在光斗内经过若干次反射之后转换为平行偏振光P并从第一APCF膜以及第一反射膜基板中通过，从而达到提高该投影仪亮度的效果。另一方面，LCD模组并不包含偏光膜，第一APCF膜以及第一反射膜基板对非平行偏振光S进行反射而不进行吸收，从而在提高该投影仪亮度的基础上减小了光线增益模组发热的问题，提高了投影仪的显示特性。

可选的，所述偏光模组包括偏光基板以及偏光膜，所述偏光基板贴合于所述TFT基板远离所述LCD屏所在的侧面，所述偏光膜贴合于所述偏光基板远离所述TFT基板所在的侧面，所述偏光膜的出光方向与所述第一APCF膜的出光方向一致。

通过采用上述技术方案，LCD模组的一侧为光线增益模组，LCD模组的另一侧为偏光基板以及偏光膜，并且偏光膜的出光方向与第一APCF膜的出光方向一致，从而保证通过的光亮度最大，从而提高投影仪的显示亮度。

可选的，所述偏光模组包括贴合于所述TFT基板远离所述LCD屏所在侧面的第二APCF膜以及贴合于所述第二APCF膜远离所述TFT基板所在侧面的第二反射膜基板，所述第二APCF膜的出光方向与所述第一APCF膜的出光方向一致。

通过采用上述技术方案，LCD模组的一侧为光线增益模组，LCD模组的另一侧为第二APCF膜以及第二反射膜基板，并且第二APCF膜的出光方向与第一APCF膜的出光方向一致，第二APCF膜能够将非平行偏振光S反射回光斗，从而改善了偏光膜吸收非平行偏振光S所产生的废热问题，同时进一步提升了投影仪的显示亮度。

可选的，一张所述第一APCF膜以及一张所述第一反射膜基板组成一个APCF单元，所述光线增益模组沿着光线发出的方向依次包括两个所述APCF单元。

通过采用上述技术方案，光线增益模组沿着光线发出的方向依次包括两个APCF单元，LCD模组的一侧为两个APCF单元，LCD模组的另一侧为第二APCF膜或者偏光膜，采用两个APCF单元这种架构，能够进一步减少进入LCD模组内的非平行偏振光S，可使得投影仪的亮度提升，同时增加投影仪的对比值，也减少了投影仪的废热产生，降低了散热风扇的需求。

可选的，所述光斗的入射端的有效面积大于所述出射端的有效面积，所述光斗的内侧为封闭的镜面反射铝膜。

通过采用上述技术方案，光斗的入射端的有效面积大于出射端的有效面积，以使得光斗内壁的倾斜方向朝向出射端所在的一侧逐渐增大，且光斗的内侧为封闭的镜面反射铝膜，当非平行偏振光S沿着与光线发出方向相反的方向进入光斗时，反射角更利于非平行偏振光S在光斗内进行连续反射并射向后菲涅尔透镜，提高光线的反射效率。

可选的，所述LCD屏沿着光线发出的方向依次包括彩色滤光片以及液晶盒，所述彩色滤光片以及所述液晶盒相互贴合，所述CF基板贴合于所述彩色滤光片靠近所述后菲涅尔透镜所在的侧面，所述TFT基板贴合与所述液晶盒靠近所述前菲涅尔透镜所在的侧面。

通过采用上述技术方案，LCD屏沿着光线发出的方向依次包括彩色滤光片以及液晶盒，相比于直接将彩色滤光片以及液晶盒直接封装在两片偏光片中，本技术方案中LCD屏的封装工序更加简单，在与光线增益模组或者偏光模组的配合过程中更加灵活。

可选的，所述后菲涅尔透镜以及所述前菲涅尔透镜朝向所述LCD模组所在的一面均为平面镜，所述后菲涅尔透镜以及所述前菲涅尔透镜远离所述LCD模组所在的一面均为凸透镜。

通过采用上述技术方案，后菲涅尔透镜朝向LCD模组所在的一面为平面镜，后菲涅尔透镜远离LCD模组所在的一面为凸透镜，LED光源发出的光通过后菲涅尔透镜准直成平行光。前菲涅尔透镜朝向LCD模组所在的一面为平面镜，前菲涅尔透镜远离LCD模组所在的一面为凸透镜，以使得平行偏振光P能够被聚焦到镜头中。

可选的，所述光线增益模组包括成型于所述后菲涅尔透镜的量子点单元，所述量子点单元贴覆于所述后菲涅尔透镜靠近所述光斗所在的侧面，或所述量子点单元一体成型于所述后菲涅尔透镜内。

通过采用上述技术手段，量子点单元贴覆于后菲涅尔透镜靠近所述光斗所在的侧面或一体成型于所述后菲涅尔透镜内，均以使得光斗内的光纤通过量子点单元时能够增加光纤的色彩饱和度，从而提高该投影仪的色彩饱和度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.平行偏振光P能够通过光线增益模组，而非平行偏振光S将被第一APCF膜以及第一反射膜基板反射回光斗内。由于LED光源贴合于入射端并完全遮蔽入射端，后菲涅尔透镜贴合于出射端并完全遮蔽出射端，光斗内形成有一个密闭的环境，非平行偏振光S在光斗内经过若干次反射之后转换为平行偏振光P并从光线增益模组中通过，从而达到提高该投影仪亮度的效果。另一方面，LCD模组并不包含偏光膜，光线增益模组对非平行偏振光S进行反射而不进行吸收，从而在提高该投影仪亮度的基础上减小了光线增益模组发热的问题，提高了投影仪的显示特性；

2.第二APCF膜的出光方向与第一APCF膜的出光方向一致，第二APCF膜能够将非平行偏振光S反射回光斗，从而改善了偏光膜吸收非平行偏振光S所产生的废热问题，同时进一步提升了投影仪的显示亮度；

3.光斗的入射端的有效面积大于出射端的有效面积，以使得光斗内壁的倾斜方向朝向出射端所在的一侧逐渐增大，且光斗的内侧为封闭的镜面反射铝膜，当非平行偏振光S沿着与光线发出方向相反的方向进入光斗时，反射角更利于非平行偏振光S在光斗内进行连续反射并射向后菲涅尔透镜，提高光线的反射效率。

附图说明

图1是本申请实施例1中投影仪的光路示意图；

图2是本申请实施例2中投影仪的光路示意图；

图3是本申请实施例3中投影仪的光路示意图；

图4是本申请实施例4中投影仪的光路示意图；

图5是本申请实施例5中投影仪的光路示意图；

图6是本申请实施例6中投影仪的光路示意图。

附图标记说明：

100、LED光源；

200、光斗；210、入射端；220、出射端；

300、后菲涅尔透镜；

400、光线增益模组；410、APCF单元；411、第一APCF膜；412、第一反射膜基板；

500、LCD模组；510、CF基板；520、LCD屏；521、彩色滤光片；522、液晶盒；530、TFT基板；

600、偏光模组；610、偏光基板；620、偏光膜；630、第二APCF膜；640、第二反射膜基板；

700、前菲涅尔透镜；

800、镜头；

900、量子点单元；910、量子点膜；920、量子点粒子。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

实施例1：

本申请实施例公开一种提升单片液晶屏性能的投影仪。

参照图1，一种提升单片液晶屏性能的投影仪，沿着光线发出的方向依次包括LED光源100、光斗200、后菲涅尔透镜300、光线增益模组400、LCD模组500、偏光模组600、前菲涅尔透镜700以及镜头800。LED光源100用于提供光源。其中，光线发出的方向为沿着LED光源100朝向镜头800所在的方向，LED光源100发出的光依次经过光斗200、后菲涅尔透镜300、光线增益模组400、LCD模组500、偏光模组600以及前菲涅尔透镜700后从镜头800照出。

参照图1，光斗200具有入射端210和出射端220，在本实施例中，光斗200为四棱台形，光斗200的入射端210以及出射端220均为矩形。其中，光斗200的入射端210的有效面积大于出射端220的有效面积，以使得光斗200内壁的倾斜方向朝向出射端220所在的一侧逐渐增大，光斗200的内侧为封闭的镜面反射铝膜。LED光源100贴合于入射端210并完全遮蔽入射端210，后菲涅尔透镜300贴合于出射端220并完全遮蔽出射端220。其中，LED光源100设置于后菲涅尔透镜300的焦点处，以使得后菲涅尔透镜300对光线进行准直。

参照图1，后菲涅尔透镜300呈圆盘设置，后菲涅尔透镜300的直径大于光斗200的出射端220的直径。后菲涅尔透镜300远离LED光源100所在的一面为平面镜，后菲涅尔透镜300靠近LED光源100所在的一面为凸透镜，LED光源100发出的光通过后菲涅尔透镜300准直成平行光并进入到光线增益模组400中。

参照图1，光线增益模组400第一APCF膜411以及第一反射膜基板412，第一APCF膜411的一面贴合于后菲涅尔透镜300远离LED光源100所在的表面，第一APCF膜411的另一面与第一反射膜基板412相互贴合。在本实施例中，第一APCF膜411为具有增亮膜的反射型偏光片，平行偏振光P能够通过光线增益模组400，而非平行偏振光S将被光线增益模组400反射回光斗200内。

参照图1，LCD模组500包括CF基板510、LCD屏520以及TFT基板530，CF基板510与第一反射膜基板412相互贴合，LCD屏520设置于CF基板510与TFT基板530之间。其中，LCD屏520沿着光线发出的方向依次包括彩色滤光片521以及液晶盒522，彩色滤光片521以及液晶盒522相互贴合，CF基板510贴合于彩色滤光片521靠近后菲涅尔透镜300所在的侧面，TFT基板530贴合与液晶盒522靠近前菲涅尔透镜700所在的侧面。在本实施例中，CF基板510表示为彩色滤光片521（Color Filter）基板，TFT基板530表示为薄膜晶体管（Thin FilmTransistor）基板。

参照图1，偏光模组600包括偏光基板610以及偏光膜620，偏光基板610贴合于TFT基板530远离LCD屏520所在的侧面，偏光膜620贴合于偏光基板610远离TFT基板530所在的侧面，偏光膜620的出光方向与第一APCF膜411的出光方向一致。从而保证通过的光亮度最大，从而提高投影仪的显示亮度。

参照图1，前菲涅尔透镜700呈圆盘设置，前菲涅尔透镜700的直径与后菲涅尔透镜300的直径相等，且前菲涅尔透镜700焦点所在的中轴线与后菲涅尔透镜300焦点所在的中轴线位于同一条直线。前菲涅尔透镜700朝向LCD模组500所在的一面为平面镜，前菲涅尔透镜700远离LCD模组500所在的一面为凸透镜，以使得平行偏振光P能够被聚焦到镜头800中。镜头800设置于前菲涅尔透镜700的焦点处，以使得前菲涅尔透镜700对光线进行聚焦，提高该投影仪的成像效果。

本申请实施例1一种提升单片液晶屏性能的投影仪的实施原理为：LED光源100发出的光依次经过光斗200、后菲涅尔透镜300、光线增益模组400、LCD模组500、偏光模组600以及前菲涅尔透镜700后从镜头800照出，经过后菲涅尔透镜300的平行偏振光P能够通过光线增益模组400，而非平行偏振光S将被光线增益模组400反射回光斗200内。当非平行偏振光S沿着与光线发出方向相反的方向进入光斗200时，反射角更利于非平行偏振光S在光斗200内进行连续反射并射向后菲涅尔透镜300，提高光线的反射效率。由于LED光源100贴合于入射端210并完全遮蔽入射端210，后菲涅尔透镜300贴合于出射端220并完全遮蔽出射端220，光斗200内形成有一个密闭的环境，非平行偏振光S在光斗200内经过若干次反射之后转换为平行偏振光P并从光线增益模组400中通过，从而达到提高该投影仪亮度的效果。另一方面，LCD模组500并不包含偏光膜620，光线增益模组400对非平行偏振光S进行反射而不进行吸收，从而在提高该投影仪亮度的基础上减小了光线增益模组400发热的问题，提高了投影仪的显示特性。

实施例2：

参照图2，本申请实施例2与实施例1的区别在于，偏光模组600包括第二APCF膜630以及第二反射膜基板640，第二APCF膜630贴合于TFT基板530远离LCD屏520所在侧面，第二反射膜基板640贴合于第二APCF膜630远离TFT基板530所在侧面，以使得LCD模组500的一侧为第一APCF膜411以及第一反射膜基板412，LCD模组500的另一侧为第二APCF膜630以及第二反射膜基板640，且第二APCF膜630的出光方向与第一APCF膜411的出光方向一致，第二APCF膜630能够将非平行偏振光S反射回光斗200，从而改善了偏光膜620吸收非平行偏振光S所产生的废热问题，同时进一步提升了投影仪的显示亮度。

本申请实施例1一种提升单片液晶屏性能的投影仪的实施原理为：通过将实施例1中偏光模组600中的偏光膜620替换为第二APCF膜630，以使得光线经过LCD模组500之后所产生的非平行偏振光S能够被反射回光斗200内，一方面改善偏光膜620的废热问题，另一方面进一步提高了投影仪的显示亮度。

实施例3：

参照图3，本申请实施例3与实施例1的区别在于，光线增益模组400沿着光线发出的方向依次包括两个APCF单元410。其中，一张第一APCF膜411以及一张第一反射膜基板412组成一个APCF单元410，以使得LCD模组500的一侧为两个APCF单元410，LCD模组500的另一侧为偏光膜620以及偏光基板610。采用两个APCF单元410这种架构，能够进一步减少进入LCD模组500内的非平行偏振光S，可使得投影仪的亮度提升，同时增加投影仪的对比值，也减少了投影仪的废热产生，降低了散热风扇的需求。

实施例4：

参照图4，本申请实施例4与实施例2的区别在于，光线增益模组400沿着光线发出的方向依次包括两个APCF单元410。其中，一张第一APCF膜411以及一张第一反射膜基板412组成一个APCF单元410，以使得LCD模组500的一侧为两个APCF单元410，LCD模组500的另一侧为第二APCF膜630以及第二反射膜基板640，使用第二APCF膜630和第二反射膜基板640替换偏光膜620和偏光基板610，从而优化偏光膜620吸收非平行偏振光S而产生的积热问题。采用两个APCF单元410这种架构，能够进一步减少进入LCD模组500内的非平行偏振光S，可使得投影仪的亮度提升，同时增加投影仪的对比值，也减少了投影仪的废热产生，降低了散热风扇的需求。

实施例5：

参照图5，本申请实施例5与实施例1的区别在于，光线增益模组400包括成型于后菲涅尔透镜300的量子点单元900，在本实施例中量子点单元900为量子点膜910，量子点膜910通过光学胶粘贴于后菲涅尔透镜300靠近光斗200所在的侧面。光线穿过粘贴有量子点膜910的后菲涅尔透镜300后，能够提高光线的色彩饱和度，从而使得该投影仪的色彩显示效果更好

实施例6：

参照图6，本申请实施例6与实施例5的区别在于，量子点单元900一体成型于后菲涅尔透镜300内，在本实施例中，量子点单元900为若干个量子点粒子920，且均匀分布与后菲涅尔透镜300内。光线穿过均布若干量子点粒子920的后菲涅尔透镜300后，能够提高光线的色彩饱和度，从而使得该投影仪的色彩显示效果更好。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围。其中，相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，上面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种提升单片液晶屏性能的投影仪，其特征在于，沿着光线发出的方向依次包括LED光源(100)、光斗(200)、后菲涅尔透镜(300)、光线增益模组(400)、LCD模组(500)、偏光模组(600)、前菲涅尔透镜(700)以及镜头(800)；

所述光斗(200)具有入射端(210)和出射端(220)，所述LED光源(100)贴合于所述入射端(210)并完全遮蔽所述入射端(210)，所述后菲涅尔透镜(300)贴合于所述出射端(220)并完全遮蔽所述出射端(220)；

所述LCD模组(500)包括CF基板(510)、LCD屏(520)以及TFT基板(530)，所述CF基板(510)贴合于所述光线增益模组(400)，所述偏光模组(600)贴合于所述TFT基板(530)。

2.根据权利要求1所述的一种提升单片液晶屏性能的投影仪，其特征在于，所述光线增益模组(400)包括贴合于所述后菲涅尔透镜(300)远离所述LED光源(100)所在侧面的第一APCF膜(411)以及贴合于所述第一APCF膜(411)远离所述后菲涅尔透镜(300)所在侧面的第一反射膜基板(412)。

3.根据权利要求2所述的一种提升单片液晶屏性能的投影仪，其特征在于，所述偏光模组(600)包括偏光基板(610)以及偏光膜(620)，所述偏光基板(610)贴合于所述TFT基板(530)远离所述LCD屏(520)所在的侧面，所述偏光膜(620)贴合于所述偏光基板(610)远离所述TFT基板(530)所在的侧面，所述偏光膜(620)的出光方向与所述第一APCF膜(411)的出光方向一致。

4.根据权利要求2所述的一种提升单片液晶屏性能的投影仪，其特征在于，所述偏光模组(600)包括贴合于所述TFT基板(530)远离所述LCD屏(520)所在侧面的第二APCF膜(630)以及贴合于所述第二APCF膜(630)远离所述TFT基板(530)所在侧面的第二反射膜基板(640)，所述第二APCF膜(630)的出光方向与所述第一APCF膜(411)的出光方向一致。

5.根据权利要求3-4任意一项所述的一种提升单片液晶屏性能的投影仪，其特征在于，一张所述第一APCF膜(411)以及一张所述第一反射膜基板(412)组成一个APCF单元(410)，所述光线增益模组(400)沿着光线发出的方向依次包括两个所述APCF单元(410)。

6.根据权利要求2所述的一种提升单片液晶屏性能的投影仪，其特征在于，所述光斗(200)的入射端(210)的有效面积大于所述出射端(220)的有效面积，所述光斗(200)的内侧为封闭的镜面反射铝膜。

7.根据权利要求2所述的一种提升单片液晶屏性能的投影仪，其特征在于，所述LCD屏(520)沿着光线发出的方向依次包括彩色滤光片(521)以及液晶盒(522)，所述彩色滤光片(521)以及所述液晶盒(522)相互贴合，所述CF基板(510)贴合于所述彩色滤光片(521)靠近所述后菲涅尔透镜(300)所在的侧面，所述TFT基板(530)贴合与所述液晶盒(522)靠近所述前菲涅尔透镜(700)所在的侧面。

8.根据权利要求2所述的一种提升单片液晶屏性能的投影仪，其特征在于，所述后菲涅尔透镜(300)以及所述前菲涅尔透镜(700)朝向所述LCD模组(500)所在的一面均为平面镜，所述后菲涅尔透镜(300)以及所述前菲涅尔透镜(700)远离所述LCD模组(500)所在的一面均为凸透镜。

9.根据权利要求1所述的一种提升单片液晶屏性能的投影仪，其特征在于，所述光线增益模组(400)包括成型于所述后菲涅尔透镜(300)的量子点单元(900)，所述量子点单元(900)贴覆于所述后菲涅尔透镜(300)靠近所述光斗(200)所在的侧面，或所述量子点单元(900)一体成型于所述后菲涅尔透镜(300)内。

Images