本发明专利技术有关于一种复合色彩分波系统，包含至少一波长分布模块、一导光模块及一分束模块，波长分布模块具有至少一光源单元及至少一透镜单元，光源单元由至少二种不同波长的多个光源阵列构成，以提供具有至少二种不同波长的入射光射入透镜单元再射出波长分布模块，导光模块具有至少一入射面、导光结构、一第一出射面及吸收区，由波长分布模块射出的入射光由入射面射入导光模块，射向吸收区的入射光由吸收区吸收，射向导光结构的入射光由导光结构导向第一出射面并射出导光模块，再进入分束模块，由分束模块将入射光分光后射出分束模块。本发明专利技术可呈现显示面板、影像传感器及彩色摄影机中的色彩分光功能、简化原系统的复杂度，更可提高光学使用效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关于一种复合色彩的分波系统，尤指一种设有吸收区，可避免产生反射光，同时可取代传统显示面板、影像传感器及彩色摄影机所采用的彩色滤光片，增加光学使用效率、简化系统复杂度的色彩分波系统。
技术介绍
在平面显示器中，背光源常搭配液晶空间调制器(a spatial light modulator)及彩色滤光片以呈现全彩化影像。而在数字相机中的影像传感器，亦需要彩色滤光片搭配色彩差值的演算以呈现原物体的颜色。在较大型的系统中，如彩色摄影机及背投影电视则 采用三板式或双板式菱镜组或彩色滤光片搭配准直光源以呈现全彩色化影像。当系统采用彩色滤光片(color filter, CF)时，因彩色滤光片(color filter, CF)每一着色像素只能呈现红、绿、蓝三原色(R，G，B)的其中单一原色，约有三分之二的入射白光能量被吸收，降低了光学使用效率，也降低电池使用寿命。此外彩色滤光片本身的制程极为繁琐，每一原色至少需使用一道以上的半导体黄光制程，成本极高。就彩色分光在光学上的方式而言，目前有光阻吸收式、薄膜光学式、光栅分光式、菱镜分光式等方式，此些方式应用于平面显示器各有缺点。光阻吸收式效率低、薄膜光学式成本高、光栅分光式噪声不易处理且需较高准直度的背光源、菱镜分光式则不适合膜片架构。由于RGB LED近几年的发展，利用各色光源入射角度的不同间接达到色彩分光为本构想的核心。请参阅图I至图3所示传统彩色摄影机常用的分光架构，其主要分为三类，如图I所不的三板式菱镜分光架构，由变焦镜头I、红外滤光片2、三板式菱镜3、红光电荷稱合兀件(CCD)4、绿光电荷稱合兀件5、蓝光电荷稱合兀件6构成；如图2所不二板式二向色菱镜分光架构，由变焦镜头I、红外滤光片2、二板式菱镜7、红蓝光滤光片8、红蓝光电荷稱合兀件9、绿光电荷耦合元件5构成；如图3所示单板式彩色滤光片架构，由变焦镜头I、红外滤光片2、红绿蓝光彩色滤光片10、红绿蓝光电荷耦合元件11构成；其中图I及图2所示两种结构，利用菱镜及干涉薄膜分光，其缺点为所需体积大及光学元件多，而图3所示结构则是直接采用彩色滤光片的光学结构，缺点为光学效率低。针对公开文献而言，例如Philips公司于2008年在Journal of SID 16/8,2008,以及IBM公司于2002年在EUR0DISPLAY 2002第339 342页，均发表利用次波长结构作分色，并搭配一微透镜阵列将各色光束聚焦于各次像素，以取代传统染料式光阻的功能，惟其共同存在的缺点为(I)次波长结构(Pitch 320nm)不易大面积制作；(2)出光均匀性差；(3)成本过高。针对专利而言，例如美国专利技术专利US5615024A “Color Display Device withChirped Diffraction Gratings”,其揭露一种替代彩色滤光片的光学结构,主要是利用闪耀式微光栅产生三原色分离，应用于面板时，每一原色可对应一像素(主要是一级穿透绕射光)。由于使用一级穿透绕射光之故，入射光与出射光夹一大角度，为使出射光垂直进入液晶层，入射光须大角度进入闪耀式微光栅。倘若以垂直入射光进入闪耀式微光栅，出射光只能大角度进入液晶层将限制可使用性，除非搭配其它折射元件否则不适合应用于薄型化的面板结构中。又如美国专利技术专利US4807978 “Color Display Device and Method UsingHolographic Lenses”，其揭露一种替代彩色滤光片的光学结构，主要是利用全像元件镜组产生三原色分离，应用于面板时，每一原色可对应一像素(主要是一级穿透绕射光)。由于使用三层的全像元件镜组，故制程难度极高，此外微折射透镜阵列间不易精密对位，加上噪声仍高(亦即三原色间的cross talk严重)，均为其实际应用时须解决的难题。再如美国专利技术专利US5764389 “Holographic Color Filters for DisplayApplications, and Operating Method”,其揭露一种替代彩色滤光片的光学结构,主要是先利用一组全像滤波元件镜组产生三原色分离，再利用另一组全像滤波且可偏折元件镜组 偏折光路以使每一原色可对应一像素。由于使用多层的全像元件镜组，故光学效率极低，此外全像元件阵列间不易精密对位，均为其实际应用时须解决的难题。另如中国台湾新型专利M249217 “影像传感器”，其揭露一种替代彩色滤光片的光学结构，主要是先利用一组透镜搭配菱镜产生三原色分离，且可偏折光路以使每一原色可对应一次像素。由于使用的透镜置于菱镜之上，且菱镜的形状于整个影像传感器的光场范围内大小不均，故光学效率虽佳，但实际上无法制造，为其实际应用时须解决的难题。有鉴于此，如何能够设计一种光学模块以取代彩色滤光片，增加光学使用效率、简化系统复杂度，同时，在维持高度光学效率的情况下，可产生对应于面板像素且垂直入射液晶层的三原色，是相关
急于解决的课题，因此，本案申请人于2010年4月I日提出申请的中国台湾专利技术专利申请号099110073 “复合色彩分光系统”一案，揭露一种可以达到上述需求的结构，请参阅图4至图6所示该案结构的示意图，该案的主要结构包含一控光模块20、一导光模块30及一分光模块40，该控光模块20的作用在于准直或汇聚具有不同波长的入射光自不同角度入射至该导光模块30,再由该导光模块30将入射光导向该第一出射面32射出，并射入该分光模块40，由该分光模块40将入射光聚光通过特定方向或位置，该案的另一特征在于，其光源单元21的多个光源对称设置，如图5所示，每一光源单元21以蓝光发光二极管B为中心,对称设置绿光发光二极管G与红光发光二极管R,详细来说，该二绿光发光二极管G对称设置于该蓝光发光二极管B的两侧，同时，该二红光发光二极管R也对称设置于该蓝光发光二极管B的两侧，通过该案结构，可以取代传统显示面板、影像传感器及彩色摄影机所采用的彩色滤光片，增加光学使用效率、简化系统复杂度，但是申请人进一步对该案结构进行验证及实验察觉，理想状况下，该第一入射光Lr、第二入射光Lb、第三入射光Lg由该第一入射面31入射该导光模块30后,应该完全射向该导光结构33,并由该导光结构33完全反射朝向该第一出射面32射出该导光模块30,再射入该分束模块40 (如图6所示态样，以下称为正常反射光)，但是由于各种因素误差影响，例如该红光发光二极管R、绿光发光二极管G、蓝光发光二极管B设置角度、该透镜单兀22、该导光结构33或该导光模块30的折射作用或折射率，使得部份该第一入射光Lr、第二入射光Lb、第三入射光Lg无法直接射向该导光结构33,而是会于该导光模块30内四处散射,且因该部份第一入射光Lr、第二入射光Lb、第三入射光Lg到达该导光模块30的侧边时会产生反射光,上述该散射光及反射光都会直接影响到正常反射光的行进，造成光耗弱，降低光效率。且形成的对称性R、G、B、G、R色光输出，其所能应用的薄膜晶体管液晶显示装置(TFT-IXD)面板必须设计成每一全像素具有五次像素的规格，申请人基于精益求精的专利技术精神，对于该案再进行改良加入若干零元件后，使其专利技术可以直接应用于现有的每一全像素具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.02.25 TW 1001063411.一种复合色彩分波系统，其特征在于，包含 至少一波长分布模块，该波长分布模块具有至少一光源单兀及至少一透镜单兀，该光源単元由具有至少ニ种不同波长的多个光源阵列构成，该光源単元用以提供具有至少ニ种不同波长的多个入射光射入该透镜单兀，再射出该波长分布模块； ー导光模块，该导光模块具有至少ー第一入射面、导光结构、一第一出射面以及吸收区，该吸收区具有抗反射性或吸收性，上述由该波长分布模块射出的该多个入射光由该第一入射面射入该导光模块，射向该导光结构的入射光由该导光结构导向该第一出射面并射出该导光模块，射向该吸收区的入射光由该吸收区吸收；以及 一分束模块，该分束模块用以承接由该导光模块射出的该多个入射光，将该多个入射光分光后，再射出该分束模块。2.根据权利要求I所述的复合色彩分波系统，其特征在于，该导光模块具有一第一主体，该第一主体为ー具有透光性的矩形体，该第一入射面设置于该第一主体与该波长分布模块相邻接的ー侧面，该导光结构设置于该第一主体的底面，该第一出射面设置于该第一主体的顶面，该吸收区设置于该第一主体除该侧面、该第一入射面、导光结构及第一出射面的外其中至少一面。3.根据权利要求2所述的复合色彩分波系统，其特征在干，该吸收区由一具有抗反射性的光吸收元件构成。4.根据权利要求I所述的复合色彩分波系统，其特征在于，设有多个波长分布模块，该多个波长分布模块包括一第一波长分布模块以及一第二波长分布模块，该第一波长分布模块具有至少ー第一光源単元及至少ー第一透镜单元，该第一光源単元由具有至少ニ种不同波长的多个光源阵列构成，该第一光源単元用以提供具有至少ニ种不同波长的多个入射光，该第二波长分布模块具有至少ー第二光源単元及至少ー第二透镜单元，该第二光源单元由具有至少ニ种不同波长的多个光源阵列构成，该第二光源単元用以提供具有至少ニ种不同波长的多个入射光，该第一光源単元的多个光源的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李企桓，林晖雄，蔡祯辉，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。