CN1157626C - 平面偏振转换器，液晶显示器面板和液晶显示投影仪 - Google Patents

平面偏振转换器，液晶显示器面板和液晶显示投影仪 Download PDF

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Abstract

一种平面偏振转换器，以及利用其的一种液晶显示器面板和一种液晶显示投影仪，所述偏振转换器包括：棱镜片，包含下棱镜表面和上棱镜表面，下棱镜表面包含透射棱镜小面与反射棱镜小面，反射棱镜小面保持反射光线的偏振状态并且取向第二底角β，而透射棱镜小面的第一底角为180°-β，上棱镜表面包含第一和第二透射小面，其中第一透射小面平行于第一棱镜表面的透射棱镜小面而第二透射小面平行于下棱镜表面的反射棱镜小面；1/4波片延迟片；反射偏振片薄膜，其中1/4波片延迟片位于棱镜片与偏振片之间，其中1/4波片延迟片具有s100轴取向；以及位于反射偏振片之后的光束集成器。这些特征大大简化了偏振转换器的制造并且制造成本更低。

Description

平面偏振转换器，液晶显示器面板和液晶显示投影仪
发明领域
本发明涉及平面偏振转换器和包括新型平面偏振转换器的液晶显示(LCD)投影系统设计。具体而言，本发明涉及用于例如全彩色大对角线LCD投影系统的小型平面偏振转换器。大对角线LCD装置定义为对角线大于150毫米的装置。本发明的偏振转换器包括平面单元以有效地在大面积区域从非偏振光源产生线偏振光。
背景技术
有些单面板LCD装置，特别是投影系统，需要偏振光。高效的平面偏振装置非常有助于设计小型和便携式的LCD装置。
非偏振光包括线偏振分量和正交分量。为LCD投影面板产生偏振光的常用方法包括利用偏振光束分束器(PBS)立方体。线偏振分量光由PBS立方体透射并导向LCD面板，而正交分量沿垂直方向反射。产生偏振光的另一常用方法包括在光源与LCD面板之间使用吸收染料或碘基偏振薄膜。吸收薄膜在吸收正交分量的同时沿一个方向透射单分量的线偏振光。吸收偏振薄膜常常一体地装入商用LCD面板内。另外，也可以在光源与LCD之间放置分离的偏振片。
由于光源最多只有一半的光线被转换为偏振光透过LCD面板，PBS立方体和吸收偏振方法的效率都不高。有人试图循环利用从PBS立方体反射的偏振分量。但是固体玻璃PBS立方体体积庞大并且不适于小型化或平面化应用。
最近人们提出了反射偏振片薄膜。用反射偏振片薄膜代替吸收偏振片可以沿光源方向反射光束的s偏振分量。使反射偏振光返回光源后面的球面反射镜并返回LCD的方法已有论述。但是为了充分循环利用光线，这些方法对光学单元的对齐精度有极高的要求。而且这些也不适合于小型化应用。
其他试图提高效率的系统循环利用来自各种偏振产生薄膜的反射偏振光而光线不返回光源。其中一些系统利用偏振转换装置，这些装置利用全息光学单元来分离偏振分量。所有这些系统可能占据可观的空间并且不适于小型化应用或大栅极LCD面板。
最近描述了一种在片状单元内转换和循环利用偏振光的系统。
图1示出了美国专利No.5,566,367中所示的早期片状偏振转换器10。入射的非偏振并准直的光束20由包含聚焦微透镜32和发散微透镜34的凹凸透镜单元30转换成准直的子光束22。子光束22入射到第二棱镜单元40上。线偏振光束24从棱镜单元40出射。棱镜单元40包括第一入射侧棱镜42，它包含一系列的1/4波片延迟薄膜44和反射偏振分束涂层46。在侧面棱镜50的接触面上形成全反射镜48。在该偏振转换器10中，聚焦微透镜32与发散微透镜34之间需要精确对准。更为重要的是，为了获得充分的效率，凹凸透镜单元30与第二棱镜单元40之间需要精确对准，聚焦微透镜34与第一入射棱镜42之间需要更加精确的对准。同样，单元的厚度也需要精确控制。这些精确对准和厚度要求，连同在棱镜表面有选择地淀积所需涂层，对于制造工艺是相当大的挑战。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种使光束偏振的平面偏振转换器(100)，所述偏振转换器包括：棱镜片(140)，包含下棱镜表面(142)和位于棱镜片(140)另一侧的上棱镜表面(152)，下棱镜表面包含角度为底角补角的交替的透射棱镜小面(144)与反射棱镜小面(146)，反射棱镜小面保持反射光线的偏振状态并且取向第二底角β，而透射棱镜小面的第一底角为180°-β，角度以平行于棱镜片的基准平面为基准，上棱镜表面(152)包含交替的第一和第二透射小面(154，156)，其中第一透射小面通常平行于第一棱镜表面的透射棱镜小面而第二透射小面通常平行于下棱镜表面的反射棱镜小面；1/4波片延迟片(160)；反射偏振片薄膜(170)，其中1/4波片延迟片位于棱镜片与偏振片之间，其中1/4波片延迟片具有s100轴取向以将通过1/4波片延迟片的线偏振光转换为圆偏振光；以及位于反射偏振片之后的光束集成器(190)。
根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示器面板，它包括如上所述的平面偏振转换器。
根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示投影仪(500)，其特征在于包含：产生光束的光源(520)；光学对准以接收光束并且产生准直光束的准直透镜(102)；如权利要求1所述的平面偏振转换器(100)；与偏振转换器光学对准以接收偏振光束并产生图像光束的液晶显示器面板(540)；与液晶显示器面板光学对准以接收图像光束的投影透镜(560)；以及聚焦菲涅尔透镜(550)。
本发明包括将非偏振光有效转换为适于LCD投影仪的线偏振光的薄平面器件。系统利用线性微棱镜片单元并连带分离的宽角反射偏振片和延迟片薄膜。在任一微棱镜单元上无需选择性光学涂层，并且平面偏振转换器的功能与单元对准或厚度无关。
按照本发明的使光束偏振的平面偏振转换器包括依次光学对准的光偏斜组件、双侧面棱镜薄膜、1/4波片延迟薄膜、平面反射偏振片薄膜、可选的吸收偏振薄膜和光束集成薄膜。
光偏斜组件使光束以角度β射向双侧面棱镜薄膜。棱镜薄膜具有第一棱镜表面和第二棱镜表面，第一棱镜表面包含角度为底角补角的交替的透射棱镜小面或表面与反射棱镜小面或表面。反射棱镜小面的角度为第二底角β2，而透射棱镜小面的角度为内部第一底角β1并且总的底角等于180°-β2，这里β1＝β2＝β。在反射棱镜小面上有顶角为α的多个反射线性微棱镜，其中α2+2β2＝180°。吸收偏振薄膜和反射偏振薄膜沿同一偏振轴对准。在较佳实施例中，延迟薄膜、反射偏振片薄膜和吸收偏振片薄膜堆叠并固定在薄玻璃基片上。
在另一实施例中，光偏斜组件包含一个或更多的偏斜棱镜片或者一个或更多的偏斜棱镜片与准直器。在较佳实施例中，β一般等于45°。
按照本发明的液晶显示投影仪包括产生光束的光源、光学对准以接收光束并产生准直光束的准直器以及如上所述光学对准以接收准直光束的平面偏振转换器。液晶显示面板与偏振转换器光学对准并且投影透镜组件与液晶显示面板光学对准。
附图的简要说明
图1为现有技术的片状偏振转换器的剖面图。
图2为按照本发明的平面偏振转换器的剖面图。
图3为图2所示平面偏振转换器的放大剖面图。
图4为按照本发明的光偏斜组件另一实施例的剖面图。
图5为按照本发明的光偏斜组件第二实施例的剖面图。
图6为按照本发明的具有倾斜偏振透射轴的平面偏振转换器的透视图。
图7为按照本发明的LCD投影系统的简化侧视图。
图8为按照本发明的第二LCD投影系统的简化平面图。
图9为按照本发明的第三LCD投影系统的简化平面图。
图10为按照本发明的第四LCD投影系统的简化平面图。
图11为按照本发明的第五LCD投影系统的简化平面图。
实施发明的较佳方式
图2示出了按照本发明的用于使入射的未偏振并且准直的光束120偏振的平面偏振转换器100的剖面。平面偏振转换器100包括光线偏斜组件130、双侧面棱镜薄膜或片140、1/4波片延迟薄膜或片160、平面反射偏振薄膜或片170、可选的吸收偏振薄膜或片180以及光束集成薄膜或片190，所有这些单元光学对准并且依次堆叠。术语“光学对准”定义为沿光束的光路对准并且包括光路折叠的情况(例如反射面或偏斜引起的折叠，棱镜表面引起的折叠)。沿光束光路的入射次序定义了本发明光学单元的前后位置。
光线偏斜组件130包括准直单元和光偏斜单元。在本实施例中，光线偏斜组件130包括第一棱镜片132和将发散光束110变换为准直光束120的准直透镜102(图7所示)。第一棱镜片132包括平面表面134和一系列的偏斜棱镜136。
光束120借助第一棱镜片132以入射角θ入射。偏斜棱镜136通过全反射和折射使准直光线偏向底角β(底角相对基准底平面112沿逆时针方向测量)。在较佳实施例中，β＝45°并且θ＝90°。偏斜棱镜136的底角为α1(参见图3)并且相对入射角的偏斜角为δ，这里θ＝β+δ。因此δ＝45°。对于图2所示实施例的偏斜棱镜136，黄光下折射率n＝1.492的聚丙烯塑料的α1＝59.15°。棱镜槽的宽度一般在0.1mm～0.5mm之间，片厚一般为1mm～3mm之间。
偏斜光线122随后进入双侧面棱镜片140。双侧面棱镜片140包括下棱镜表面142和上棱镜表面152。棱镜表面142和152包含多个棱镜，每个棱镜包含朝向第一和第二底角补角(第一和第二小面底角的值加上180°)的第一和第二小面或表面。下棱镜表面包含交替交错的透射棱镜第一小面144和反射棱镜第二小面146。反射棱镜第二小面146取向为第二小面底角β2。透射棱镜第一小面144的取向为内部小面底角β1(相对基准平面顺时针测量)并且第一小面底角通常等于180°-β1。上棱镜表面152包括交替的第一和第二透射棱镜小面154和156，取向分别为第一和第二小面底角180°-β1和β2。
在平面偏振转换器100中，|β1|＝|β2|＝|β|＝45°，并且与材料的折射率无关。β＝45°的值避免了难以分离复制部分的锁定角，因此提高了制造效率。第一小面146和156互相平行并且垂直于平行的第二小面144和154。但是对本领域内技术人员显而易见的是，可以选择多个不同的角度值。
由于透射棱镜小面144和154互相平行并且垂直于偏斜光线122的路径，所以光线122经过双侧面棱镜片140是不偏斜的。光线122随后通过1/4波片延迟器160的平面片，例如宽带型1/4波片延迟片(例如日本东京的NittoDenko公司制造的Nitto Denko型NRF-QF03A)，并入射到宽角偏振分离薄膜170(例如3M公司的3M双亮度增强薄膜(DBEF))的平面片上。光线122的p偏振分量124a由偏振薄膜170透射，而s偏振正交分量126经1/4波片延迟片160以180°-β的角度反射。1/4波片延迟器将s分量126转换为圆偏振光128a。圆偏振光128a随后通过上棱镜表面152的第二棱镜小面156。由于第二透射棱镜小面156垂直于光线128a，所以光线128a不受干扰地通过上棱镜表面152并且入射到下棱镜表面142的反射小面146。
图3示出了平面偏振转换器100的放大细节，它包括其中一个反射小面146。反射小面146包括形成于棱镜小面内的一系列微棱镜148。微棱镜148的顶角α2＝90°并且相当于TIR后向反射镜，这里α2+2β＝180°。光线128a被反射小面146表面后向反射为光线128b。反射光线128b以同一角度返回并且方向与输入光线128a相反。在所示实施例中，下棱镜表面的底棱镜142的宽度在0.1mm～0.5mm之间，而后向反射的微棱镜148的宽度为0.01mm～0.05mm之间。
如图2所示，反射的圆偏振光线128b随后在通过1/4波片延迟薄膜160时被转换为p偏振光线124b。p偏振光线124b由反射偏振薄膜170透射，随后p偏振光线124b入射到棱镜光束集成片190上。在光束集成片190之前可以放置碘或清除吸收偏振薄膜180以吸收杂散光分量。吸收偏振薄膜180和反射偏振薄膜170沿同一偏振轴对准。在本实施例中，吸收偏振片是高对比度型碘偏振片，例如日本东京Nitto Denko公司制造的Nitto Denko型EG1425DUHCARP。
棱镜光束集成片190包括下平面表面192和棱镜底角为γ的棱镜表面194。借助平面表面192和棱镜表面194的折射，初始的p偏振光线124a和转换后的p偏振光线124b被准直。在实施例中，对于黄光折射率n＝1.492的聚丙烯塑料，棱镜底角γ＝66.1 °。棱镜表面194内棱镜槽宽一般在0.1mm～0.5mm之间，棱镜集成光束片190的厚度一般为1mm～3mm之间。
延迟薄膜160、反射偏振薄膜170和吸收偏振薄膜180光学对直、堆叠和固定在1mm厚的薄玻璃基片上。当所有单元靠近堆叠时，最终的偏振转换器100总厚度在8mm～10mm之间。当延伸准直的非偏振光束入射到该平面偏振转换器110上时，产生了准直和偏振光束。
图4示出了按照本发明的光偏斜组件的光偏斜单元232的另一实施例。光偏斜单元232包括第一棱镜单元240和第二棱镜单元260。第一棱镜单元240包括下平面表面242和包含一系列棱镜246的上棱镜表面244。每个棱镜246包含第一小面248和第二小面250。在本实施例中，下平面表面242是垂直于并且第二小面250平行于入射的准直非偏振光线220。第一小面248的底角θ1大于或等于相对光线220的TIR角。输入的光线220无偏斜地通过下平面表面242，在上棱镜表面244棱镜246的第一小面248被TIP偏斜，随后作为内部光线222在第二小面250上以底角＝θ1折射。
第二棱镜单元260包括下棱镜表面262和上平面表面264。下棱镜表面包括多个棱镜266，每个棱镜包含第一小面268和第二小面270。第二小面270相对内部光线222呈直角。第一小面268呈底角θ1。光线在小面270上不偏斜并且在平面表面264处折射，获得偏斜角为δ的出射光线224，这里δ+β＝90°。在本实例中，β＝45°并且偏斜角δ＝45°。虽然上述偏振转换器的棱镜设计为偏斜角δ＝45°，但是对于本领域内技术人员显而易见的是，利用本发明的偏振转换系统可以设计为利用与该偏斜角不同的角度。
由于输入光线220平行于棱镜小面250，并且内部光线222平行于棱镜小面表面248和268，所以没有光线的几何阻塞损失并且几何通量损失最小。
图5示出了按照本发明的光偏斜组件第二种光偏斜单元332。在本实施例中，出射光线320所需的偏斜β等于45°。光线偏斜单元332包括第一棱镜单元340和第二棱镜单元360。第一棱镜单元340包括下平面表面342和包含一系列棱镜346的上棱镜表面344。每个棱镜346包含第一小面348和第二小面350。在光偏斜单元332中，下平面表面342是垂直于并且第二小面350平行于入射的准直非偏振光线320。第一小面348的底角θ1小于相对光线320的TIR角。输入的光线320经过下平面表面342使不偏斜并且在第一小面348处以内部角θ2被折射成为内部光线322。在本实例中，θ1≠θ2。
第二棱镜单元360包括下棱镜表面362和上平面表面364。下棱镜表面362包括多个棱镜366，每个棱镜366包含第一小面368和第二小面370。第二小面370相对内部光线322呈直角。第一小面368呈底角θ1并且平行于内部光线322。内部光线322在第二小面370上不偏斜，但是在平面表面364处折射，获得偏斜角为δ的出射光线324，这里δ+β＝90°。在本实例中，β＝45°并且偏斜角δ＝45°。θ2与δ的关系由Snell定律描述：
sin(δ)＝nsin(π/2-θ2)
或者δ＝asin(ncos(θ2))
这里n＝单元360的折射率
入射的准直光线320在平面表面342处不折射，但是在第一小面348和平面表面364处折射。出射光线324以偏斜角δ＝45°出射。由于第二小面350平行于入射的光线320，并且棱镜表面368平行于内部光线322，所以穿过单元的光线的几何阻塞最小。
本发明考虑的情况是接收的液晶显示器(LCD)面板的偏振透射轴是倾斜的，即偏振薄膜的透射轴不是水平或垂直的。图6示出了平面偏振转换器组件400，它包括按照本发明的棱镜片，偏振透射轴410是倾斜的。棱镜片具有与偏振轴410垂直的槽。棱镜槽也可以平行于偏振轴410。另一实施例包含水平或垂直取向或者45°以外取向的槽。
图7示出了单面板LCD投影仪组件500的直线配置，包括图2和3所示的平面偏振转换器100。LCD组件500包括背面球面反射镜510、光源520、聚焦透镜530、包括准直菲涅尔透镜102的平面偏振转换器100、单面板LCD540、场菲涅尔透镜550和投影透镜560，所有这些单元沿直线路径光学对准。
光源520通常靠近背面球面反射镜510的曲率半径并且在玻璃聚焦透镜530之后。术语光源涵盖任何与投影系统连用的辐射源，包括白炽灯、钨石英卤素灯、金属卤化物灯和其他电弧放电灯以及本领域内熟知的其他光源。在LCD组件500中，光源520为400瓦的金属卤化物型放电灯，例如德国慕尼黑的Osram制造的Osram型HMP 400DE，光源离开菲涅尔准直透镜102大约90mm。
光源520产生的非偏振光108射向球面反射镜520并被聚焦透镜530折射。在本实施例中，后面的玻璃球面反射镜510的曲率半径为32mm，其上有分光反射涂层，而聚焦透镜530为玻璃非球面聚焦透镜，它接收来自灯520的光线108并且使最终的光线110射向90mm焦距的菲涅尔准直透镜102。
发散光束110由菲涅尔透镜准直为准直光束120。平面偏振转换器100将非偏振准直光束120转换为线偏振准直光线124入射到单面板LCD540上。光束124通过LCD面板以形成图像光束508。菲涅尔场透镜550将图像光束508聚焦至投影透镜560。投影透镜560将LCD面板540的图像投影到显示屏上。
在较佳实施例中，组件化的平面偏振转换器100大约140mm宽×110mm高×10mm厚，并放置在160mm对角线的SVGA TFT-LCD面板540(例如日本Nara的夏普公司制造的夏普型号No.LQ64SP1)之前。偏振转换器的线性槽与LCD面板540的偏振透射轴正交。聚焦菲涅尔透镜550的焦距为152mm并光线聚焦至焦距为167mm的f/5.6三单元透镜的投影透镜550，它投影LCD面板的图像。
图8示出了第二种LCD投影仪组件600，它包括光源620、平面偏振转换器604、准直菲涅尔透镜602、单面板LCD640和聚焦菲涅尔透镜650，这些单元是光线对准的。LCD投影仪组件600还可以包括投影透镜660和背面球面反射镜，并且聚焦透镜与图7所示相似。在LCD投影仪组件600的投影布局中，光源620和菲涅尔准直透镜602的取向为180°-β离轴。在本实例中，β＝45°并且底角等于135°。准直透镜602的离轴布局省去了偏振转换器604的光对准组件中的光偏斜单元。在另一实施例中，准直透镜可以放置在离轴底角λ1处并且光对准组件可以包括偏斜角为λ2的光线偏斜器，这里λ1+λ2＝β。通过在偏振转换器604与LCD面板640之间加入旋转的1/2波面延迟片630，当LCD面板偏振轴不是水平或垂直的时候，可以旋转偏振转换器604的偏振轴以对准LCD面板的偏振轴。
在图9-11中，与LCD组件600类似的单元，其标号最后两位数字是相同的。图9示出了另一具有小型化布局的全彩色大栅极LCD投影仪组件700，光源720产生的光线的光路被平面镜770折叠并且射向准直菲涅尔透镜702。LCD投影仪组件700包括具有光线对准组件(它包括准直菲涅尔透镜702)的平面偏振转换器704。菲涅尔透镜准直器702的取向为底角180°-β离轴，而偏振转换器的其余部分平行于反射镜和LCD740。还示出了旋转的1/2波片延迟片730。在本实例中，β＝45°。图10示出了另一具有小型化布局的LCD投影仪组件800，其中菲涅尔透镜准直器和平面反射镜组合为离轴菲涅尔反射准直器880，它折叠光路并导向和准直光源820产生的光线808。反射准直器取向为180°-β的底角并且将光线808反射和准直为准直光束810。LCD投影仪组件800进一步包括偏振转换器804、1/2波片延迟片830和LCD面板840、聚焦菲涅尔棱镜850和投影透镜860。无需为偏振转换器804的偏斜单元淀积反射准直器880。
图11示出了LCD投影仪组件900的另一实施例。LCD投影仪组件900具有光线对准组件，它包括被其他单元分离并且与平面偏振转换器904正交的光线偏斜片932和菲涅尔透镜准直器902。光源902位于菲涅尔透镜准直器902之后。菲涅尔透镜准直器902使光线准直并且光线偏斜片932使准直的非偏振光线以底角β射向平面偏振转换器904。
本发明的偏振转换系统与现有技术相比具有若干优点。首先，系统的功能独立于棱镜片或双侧面棱镜片相对的棱镜表面的横向定位。其次，系统的功能独立于棱镜片厚度或者棱镜片之间的间隔。第三，在这些片的棱镜表面无需选择性涂层。延迟片和偏振分离薄膜可以作为与棱镜片分开的平面片应用。这些特征大大简化了偏振转换器的制造并且制造成本更低。所有的棱镜片可以用标准的塑料模制技术制造。此外，如果需要，棱镜片可以包含增加光线透射的抗反射涂层。最后，可以实现多个小型化和适合的LCD投影仪组件布局，从而在各种应用中使用本发明。
上述实施例仅仅具有示意性质，不能将其考虑为对本发明范围的限制。本领域内技术人员可以根据本发明的精神和范围作出各种修改和变动。

Claims (24)

1.一种使光束偏振的平面偏振转换器(100)，其特征在于所述偏振转换器包括：
棱镜片(140)，包含下棱镜表面(142)和位于棱镜片(140)另一侧的上棱镜表面(152)，下棱镜表面包含角度为底角补角的交替的透射棱镜小面(144)与反射棱镜小面(146)，反射棱镜小面保持反射光线的偏振状态并且取向第二底角β，而透射棱镜小面的第一底角为180°-β，角度以平行于棱镜片的基准平面为基准，上棱镜表面(152)包含交替的第一和第二透射小面(154，156)，其中第一透射小面通常平行于第一棱镜表面的透射棱镜小面而第二透射小面通常平行于下棱镜表面的反射棱镜小面；
1/4波片延迟片(160)；
反射偏振片薄膜(170)，其中1/4波片延迟片位于棱镜片与偏振片之间，其中1/4波片延迟片具有s100轴取向以将通过1/4波片延迟片的线偏振光转换为圆偏振光；以及
位于反射偏振片之后的光束集成器(190)。
2.如权利要求1所述的平面偏振转换器，其特征在于进一步包含位于棱镜片之前的光线偏斜组件(130)，其中光线偏斜组件使光束以角度β出射。
3.如权利要求2所述的平面偏振转换器，其特征在于光线偏斜组件包括光线偏斜棱镜片(132)。
4.如权利要求2所述的平面偏振转换器，其特征在于光线偏斜组件包括光线偏斜棱镜片(132)和准直透镜(102)。
5.如权利要求2所述的平面偏振转换器，其特征在于光线偏斜组件包括底角通常等于180°-β的准直透镜(602)。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的平面偏振转换器，其特征在于β通常等于45°。
7.如权利要求6所述的平面偏振转换器，其特征在于进一步包含位于反射偏振片之后的吸收偏振片(180)。
8.如权利要求7所述的平面偏振转换器，其特征在于1/4波片延迟片、反射偏振片和吸收偏振片堆叠并固定在玻璃基片上。
9.如权利要求1所述的平面偏振转换器，其特征在于下棱镜表面的反射棱镜小面(146)包括多个后向反射微棱镜(148)。
10.如权利要求9所述的平面偏振转换器，其特征在于微棱镜的顶角为α，其中α+2β＝180°。
11.如权利要求2所述的平面偏振转换器，其特征在于光线偏斜组件包含第一(240)和第二棱镜单元(260)，其中第一棱镜单元使光束偏斜第一偏斜角θ而第二棱镜单元使光束偏斜第二偏斜角。
12.如权利要求11所述的平面偏振转换器，其特征在于第一和第二棱镜单元都包含交替的第一和第二棱镜表面(248，250，268，270)，其中第二棱镜单元的第一棱镜表面(268)的取向为第一偏斜角θ，第一棱镜单元的第二棱镜表面(250)的取向平行于入射光束，并且第二棱镜单元的第二棱镜表面(270)的取向为θ+90°。
13.如权利要求12所述的平面偏振转换器，其特征在于第一棱镜单元的第一棱镜表面(248)的取向为等于θ的底角，这里θ等于或大于初始光束全内反射角。
14.如权利要求1所述的平面偏振转换器，其特征在于平面偏振片(400)具有倾斜的偏振透射轴(410)。
15.如权利要求2所述的平面偏振转换器(100)，其特征在于棱镜片(140)为双侧面棱镜片(144)，反射棱镜小面的表面包括多个后向反射微棱镜(148)；
并且进一步包括：
位于反射偏振片之后的吸收偏振片(180)，两种偏振片都沿同一偏振轴对准。
16.一种组件，包括液晶显示器面板以及如权利要求1-15中任意一项所述的平面偏振转换器。
17.一种液晶显示投影仪(500)，其特征在于包含：
产生光束的光源(520)；
光学对准以接收光束并且产生准直光束的准直透镜(102)；
如权利要求1所述的平面偏振转换器(100)；
与偏振转换器光学对准以接收偏振光束并产生图像光束的液晶显示器面板(540)；
与液晶显示器面板光学对准以接收图像光束的投影透镜(560)；以及
聚焦菲涅尔透镜(550)。
18.如权利要求17所述的液晶显示投影仪，其特征在于进一步包含位于光源与准直透镜之间的玻璃聚光镜(530)，并且投影透镜组件包括与所述聚焦菲涅尔透镜(550)光学对准的至少一个投影透镜。
19.如权利要求17或18所述的液晶显示投影仪，其特征在于进一步包含光学对准以接收来自准直透镜的准直光束的光学偏斜组件，其中光学偏斜组件使光束以角度β出射。
20.如权利要求19所述的液晶显示投影仪(900)，其特征在于准直透镜(902)与光学偏斜组件(932)互相平行并且相对平面偏振转换器呈一定的角度。
21.如权利要求19所述的液晶显示投影仪，其特征在于β大约等于45°。
22.如权利要求17所述的液晶显示投影仪，其特征在于准直透镜相对平面偏振转换器呈一定的角度。
23.如权利要求17所述的液晶显示投影仪，其特征在于进一步包含光学对准以将光束反射向准直透镜的镜子(770)。
24.如权利要求17所述的液晶显示投影仪，其特征在于准直透镜为反射准直器。
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