一种投影组件、投影仪及显示系统

技术领域

本发明涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种投影组件、投影仪及显示系统。

背景技术

目前，4K投影仪主要分为原生4K芯片UHD(Ultra High Definition，超高清)投影仪和非原生4K芯片UHD投影仪。原生4K芯片UHD投影仪价格昂贵且整机尺寸较大，采用3LCD(三片式液晶显示)投影技术或DLP(Digital Light Processing，数字光学处理技术)投影显示技术。非原生4K芯片UHD投影仪目前主要采用XPR技术，通过DMD(Digital MicromirrorDevice，数字微镜器件)芯片上的微镜以120Hz的刷新率在对角来回移动，在原2716*1528画面投影的基础上将新一轮画面向右上或向右下偏移半个像素，实现“像素复制”。此外，还可通过DMD芯片上的微镜以240Hz的刷新率在四个方向上水平和垂直移动，以原1920*1080的画面投影实现两倍的“像素复制”。这两种方式均可实现提高分辨率的效果。

然而，XPR技术在通过“抖动”实现高分辨率投影时，投影特定画面会出现闪烁或彩虹纹现象，显示效果较差，只是画面锐度与2K画面有一些提升，但与原生4K画面仍有一定差距。

发明内容

为解决非原生4K投影设备画面抖动、彩虹纹等画质不良问题，本发明提供一种投影组件、投影仪及显示系统。

第一方面，本发明实施例提供一种投影组件，包括：

光源；

第一显示面板，设置于所述光源的前方，用于将所述光源出射的光线转换成预设偏振方向的两组偏振光；

第二显示面板，设置于所述第一显示面板的一侧，用于将第一显示面板出射的所述两组偏振光中的一组偏振光进行偏转，使所述两组偏振光的偏振方向不同；

双折射晶体，设置于所述第二显示面板的远离光源(14)的一侧，用于将所述第二显示面板出射的两组偏振光按不同折射率进行折射。

在一些实施方式中，所述投影组件还包括：

第一透镜，设置于所述光源的出光侧与所述第一显示面板之间，用于将所述光源出射的光线调制成近似准直的光线；

第二透镜，设置于所述双折射晶体的出光侧，用于将所述双折射晶体出射的光线进行汇聚。

在一些实施方式中，所述投影组件还包括：

投影镜头，用于将所述第二透镜的出射光线投影出去。

在一些实施方式中，所述双折射晶体将所述第二显示面板出射的两组偏振光按不同折射率进行折射，使两组偏振光的投影在光线的法平面上偏移不超过半个像素点宽度。

在一些实施方式中，所述第二显示面板用于将第一显示面板出射的所述两组偏振光中的一组偏振光偏转90°。

在一些实施方式中，所述第一显示面板出射的所述两组偏振光所显示的画面中，相邻两帧画面的显示时间相差预设时长，使相邻两帧画面交替射入所述第二显示面板。

在一些实施方式中，所述第一显示面板、所述第二显示面板的刷新率相同。

在一些实施方式中，所述第二显示面板为具有偏光作用的LCD显示面板。

在一些实施方式中，所述双折射晶体与所述第二显示面板的出射光线法平面呈一定角度。

在一些实施方式中，所述角度的范围是0°～90°。

在一些实施方式中，所述第一显示面板和所述第二显示面板间隔设置或一体化设置。

第二方面，本发明实施例提供一种投影仪，包括第一方面所述的投影组件。

第三方面，本发明实施例提供一种显示系统，其特征在于，包括：

第一方面所述的投影组件或者第二方面所述的投影仪；

投影幕布，用于对所述双折射晶体的出射光线进行投影，形成投影画面。

本发明的一个或多个实施例至少具有如下有益效果：

本发明实施例提供的投影组件、投影仪及显示系统，通过设置于光源前方的第一显示面板将光源出射的光线转换成预设偏振方向的两组偏振光，再通过设置于第一显示面板远离光源一侧的第二显示面板，将第一显示面板出射的所述两组偏振光中的一组偏振光进行偏转，使两组偏振光的偏振方向不同，进一步利用设置于第二显示面板远离光源一侧的双折射晶体，将第二显示面板出射的两组偏振光按不同折射率进行折射，实现两组偏振光的投影的像素点偏移的效果，从而提升投影画面的分辨率。

本发明实施例提供的投影组件、投影仪及显示系统，基于单LCD投影的原理，结构简单且成本较低，通过一套光路系统，即可实现高分辨率投影显示，能够减小光机尺寸，降低成本，解决了原生4K及4K以上投影设备光机尺寸较大且复杂的不便携问题，同时也解决了原生4K投影设备和非原生4K及4K以上投影设备造价较高的高成本问题，此外还解决了非原生4K投影设备画面通过“抖动”实现高分辨率投影而导致的抖动、彩虹纹等画质不良问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的一种投影组件的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种偏光原理示意图；

图3是本发明实施例提供的双折射晶体光路示意图；

图4是本发明实施例提供的投影画面像素点排布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了一种投影组件的结构示意图，本实施例提供一种投影组件，包括：

光源14；

第一显示面板15，设置于光源14的一侧，用于将光源1出射的光线转换成预设偏振方向的偏振光；

第二显示面板16，设置于第一显示面板15远离光源14的一侧，用于将第一显示面板15出射的两组偏振光中的一组偏振光进行偏转，使两组偏振光的偏振方向不同；

双折射晶体3，设置于第二显示面板16远离光源14的一侧，用于将第二显示面板16出射的两组偏振光按不同折射率进行折射。

在实际应用中，光源14可以是LED光源，位于整个投影组件的尾部，光源14前方还设置有聚光杯13，聚光杯13与LED光源连接，用于将LED光源的光线汇聚，以提高光源利用率。

第一显示面板15为LCD显示面板，包括上偏光片7、彩膜8、液晶盒9、TFT基板10以及下偏光片11且依次固接，是一种单LCD投影仪用TN液晶显示面板，是实现投影画面显示的重要部件。

第二显示面板16为具有偏光作用的LCD显示面板，包括透明玻璃4、TFT基板6，以及二者封闭所形成的液晶盒5，与第一显示面板15相比，第二显示面板16不包含上偏光片、下偏光片及彩膜，且具有偏光作用，能够将第一显示面板15出射的两组偏振光中的一组偏振光进行偏转，使两组偏振光的偏振方向不同，通过液晶盒5间隔偏转高刷新率的画面，能够实现两组偏振光的偏振方向不同。第一显示面板15和第二显示面板16间隔设置或一体化设置，实际应用中，，第一显示面板15和第二显示面板16一体式设置时，第二显示面板16可以贴附于第一显示面板15的前方，第一显示面板15的走线层可以集成在彩膜上、集成在上偏光片POL、固接在上偏光片POL等方式，以在一体式设置的情况下进一步减少投影组件的厚度，减小光机尺寸。第一显示面板15和第二显示面板16间隔设置时，第二显示面板16可以安装于第一显示面板15的前方一定距离处，间隔设置的情形下，有利于第一显示面板15、第二显示面板16之间的散热。两块显示面板前后排布，可以采用贴附、间隔等安装方式，仅用一套光路系统即可实现高分辨率投影显示，并且能够减小光机尺寸，降低成本。

在一些实施方式中，上述投影组件还包括：

第一透镜12，设置于光源14的出光侧与第一显示面板15之间，用于将光源14出射的光线调制成近似准直的光线；

第二透镜2，设置于双折射晶体3的出光侧，用于将双折射晶体3出射的光线进行汇聚。

在实际应用中，第一透镜12、第二透镜2可以选用菲涅尔透镜。第一显示面板15可间隔一段距离固接于第一透镜12的前方，利于投影组件或者投影仪的整机散热。

图2示出了一种偏光原理示意图。第二显示面板16将第一显示面板15出射的偏振方向相同的偏振光，交替显示为两组画面，且第一显示面板15出射的两组偏振光的偏振方向与第一显示面板15的上偏光片的出光角度相同，根据刷新率将第一显示面板15出射的两组偏振光中的一组偏振光进行偏转90°，使两组偏振光的偏振方向不同，变为两组交替显示的互相垂直偏振光。如图2所示，从光源14出射的光线a为互相垂直的偏振光，经过第一显示面板15的下偏光片11的滤光变为单方向的偏振光，再经过液晶盒9的偏光作用将偏振方向旋转90°，从上偏光片7射出进入第二显示面板16的TFT基板6，经过TFT基板6上方的液晶盒5的间隔偏光作用，变为交替显示且偏振方向垂直的偏振光b。

第一显示面板15、第二显示面板16的刷新率相同。第一显示面板15出射的两组偏振光所显示的画面中，相邻两帧画面的显示时间相差预设时长(例如1/120s)，使相邻两帧画面交替射入第二显示面板16，同屏分时显示两组画面。在实际应用中，第一显示面板15、第二显示面板16的刷新率可以为大于或等于120Hz，可实现较好的高分辨率投影显示效果。相应地，第一显示面板15出射的偏振方向相同的两组偏振光间隔1/120s交替显示画面，经第二显示面板16的偏光作用，进一步转换为偏振方向互相垂直的间隔1/120s交替显示的两组画面，这两组偏振光入射至双折射晶体3，双折射晶体3将第二显示面板16出射的两组偏振光按不同折射率进行折射，从而使两组偏振光的投影实现像素交错的效果，以提升投影画面的分辨率，有效防止画面抖动、彩虹纹等问题。

在一些实施方式中，双折射晶体3安装于第二显示面板16远离光源14的一侧，且位于第二透镜2的后方，双折射晶体3的安装位置与第二显示面板16的出射光线法平面呈一定角度，该角度范围可以是0°～90°。在实际应用时，本领域技术人员可以根据投影距离、画面尺寸、分辨率大小等参数确定该角度，该角度可以是45°或60°，但不限于此两种角度。

在一些实施方式中，双折射晶体3将第二显示面板16出射的两组偏振光按不同折射率进行折射，使两组偏振光的投影在光线的法平面上偏移不超过半个像素点宽度。

双折射晶体是只存在单光轴的各向异性晶体，特性是对不同偏振方向的偏振光的折射率不同，本发明中的双折射晶体可以应用所有具有双折射特性的晶体。由于双折射晶体内部只有一个光轴，所以在其内部会发生双折射现象，双折射晶体可以是方解石晶体，但不限于方解石晶体。如图3所示，双折射现象是偏振方向垂直于光轴与平行于光轴入射的偏振光c(即寻常光o光与非寻常光e光)在双折射晶体3内部的折射率不同，通过这种双折射现象，可以将o光与e光按不同折射率在双折射晶体内部进行折射，并在出射面错位不超过半个像素宽度的像素差Δ射出，从而实现通过像素点错位提升分辨率的目的。

在一些实施方式中，上述投影组件还包括：

投影镜头1，用于将第二透镜2的出射光线投影出去。

具体的，位于双折射晶体3的前方的第二透镜2，将双折射晶体3的出射光线汇聚到位于投影装置前部的投影镜头1上，投影镜头1将第二透镜2的出射光线投影出去。

在一个实例中，为实现高分辨率投影显示效果，第一显示面板15的刷新率为120Hz，在120Hz内交替显示两组画面，自第一显示面板15出射的两组偏振光偏振方向相同，且与第一显示面板15的上偏光片7的出光角度相同，但两组偏振光所显示的画面中每帧画面的显示时间相差1/120s，交替射入具有偏光作用的第二显示面板16，第二显示面板16的刷新率同样为120Hz，可以每1/60s将接下来1/120s内入射的偏振光偏转90°，所以可以只将两组偏振光中的一组偏振光偏转90°，而不影响另一组偏振光。此时两组偏振光在第二显示面板16的光线法平面上的投影重合，但两组偏振光的偏振方向不同，并且到达时间呈交替关系。两组不同偏振方向的偏振光经双折射晶体3的折射作用，分别按不同的折射率折射，使两组偏振光的投影在光线的法平面上偏移不超过半个像素点宽度的距离(即1～715um)，如图4所示，交错宽度和偏移方向可以为多种，只要满足两组画面上同一像素点的重合面积大于该像素点与相邻像素点的重合面积即可。通过两组偏振光的投影的像素点交错，可以将分辨率提高一倍，例如可将2K画面变为4K画面，也可以将4K画面变为8K画面，但不限于此两种应用场景。交错的画面经第二透镜2汇聚到投影镜头1，再通过投影镜头1投影到幕布上，至此实现高分辨率投影显示。

本实施例提供一种投影仪，包括实施例一的投影组件。

上述投影仪中，由于采用了实施例一的投影组件，第一显示面板15将光源1出射的光线转换成预设偏振方向的两组偏振光，第二显示面板16将第一显示面板15出射的两组偏振光中的一组偏振光进行偏转，使两组偏振光的偏振方向不同，双折射晶体3将第二显示面板16出射的两组偏振光按不同折射率进行折射，实现像素点交错的效果。

在实际应用中，投影仪可以包括但不限于4K投影仪。

在该投影仪中，基于第一显示面板15和具有偏光作用的第二显示面板16的出光特性，将光源1出射的光线转换成预设偏振方向的两组偏振光，再利用双折射晶体3的双折射特性，折射偏振方向相互垂直的两组偏振光，实现投影像素点的偏移，从而提升投影显示的分辨率。

本实施例提供一种显示系统，包括：

实施例一的投影组件或者实施例二的投影仪；

投影幕布，用于对双折射晶体3的出射光线进行投影，形成投影画面。

本实施例中，通过将将光源1出射的光线转换成预设偏振方向的两组偏振光，并利用双折射特性折射，将双折射晶体3的出射光线投影到投影幕布上，能够实现高分辨率的投影显示。

综上所述，本发明实施例提供的投影组件、投影仪及显示系统，通过设置于光源前方的第一显示面板将光源出射的光线转换成预设偏振方向相同的两组偏振光，再通过设置于第一显示面板前方的第二显示面板将第一显示面板出射的所述两组偏振光中的一组偏振光进行偏转，使两组偏振光的偏振方向不同，进一步利用设置于第二显示面板前方的双折射晶体将第二显示面板出射的两组偏振光按不同折射率进行折射，实现两组偏振光的投影的像素点偏移的效果，从而提升投影画面的分辨率。

本发明实施例提供的投影组件、投影仪及显示系统，基于单LCD投影的原理，结构简单且成本较低，通过一套光路系统，即可实现高分辨率投影显示，能够减小光机尺寸，降低成本，解决了原生4K及4K以上投影设备光机尺寸较大且复杂的不便携问题，同时也解决了原生4K投影设备和非原生4K及4K以上投影设备造价较高的高成本问题，还解决了非原生4K投影设备画面通过“抖动”实现高分辨率投影而导致的抖动、彩虹纹等画质不良问题。

在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。