TW200421881A - Device and method of color adjustment for projection type video image display devices - Google Patents

Description

200421881 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本專利申請案係關於投影類型視訊影像顯示裝置領域， 特定言之係關於一種允許色彩調節之投影類型視訊影像顯 不裝置以及一種用於此類色彩調節之方法。 【先前技術】 如今’很多具有三個液晶光閥以用於調變紅色光、藍色 光及綠色光的投影類型視訊影像顯示裝置不能實行符合歐 洲廣播聯盟（European Broadcasting Union ; EBU)所提出標 準之一色彩再現。這尤為適用於標準D65白點之再現，此係 為什麼所產生的視訊影像經常遠離理想之一原因。 曰本專利申請案第2001174774號中揭示一先前技術方 法’其建議可在具有高照度之一顯示模式與一高品質色彩 再現模式之間切換之一投影類型視訊影像顯示裝置。依據 該先前技術方法，由積分器透鏡及一透鏡凝聚來自一光源 之光線’並藉由雙色鏡將其按光譜分為三原色以照射三液 晶面板’並藉由一雙色棱鏡合成該等已調變光線並藉由一 投影透鏡將其投影於一螢幕上。在為高品質色彩再現而進 行光譜分割之前，具有能切去該等三原色之每一色彩波長 範圍之邊緣部分的特徵之一濾光片插入於該光學路徑内， 使得藉由高純度的彩色光來照射該液晶面板。對於具有高 照度之影像顯示，從該光學路徑擷取該濾光片以使得藉由 在每一色彩之整個波長範圍内的光線來照射該液晶面板。 但是，該先前技術方法僅允許一預定的色彩純度校正。 O:\89\89525.DOC -6- 200421881 【發明内容】 因此，本·潑"明之_日ώΑ S的係k供一種允許選擇性色彩調節 之改進投影類型視訊影像顯示裝置。 此目的係藉由提供至少-雙色性渡光片而達到，該雙色 性滤光片具有用於選擇性通過及選擇性反射該紅色、藍色 或綠色光之任一者的特傲，m 丄 将徵因此在該投影類型視訊影像顯 丁表置巾丨至分可插入一白&光光通量之一光學路 徑並可自該光學路徑擷取。 本土月之另-目的係提供_種用於在—投影類型視訊影_ 像顯示器中的選擇性色彩調節之改進方法。 此目的係藉由提供至少一雙色性渡光片之一方法而達 到，該雙色性渡光片具有用於選擇性通過及選擇性反射該 紅色、藍色或綠色光之任一者的特徵，因此在該投影類型 視訊影像顯示裝置中其至少部分可插入一白色光光通量之 一光學路徑並可自該光學路徑擷取。 從以下結合附圖所考慮的詳細說明可明白本發明的其它 目的及特徵。但是應瞭解，設計該等圖式僅為說明之目的 而iMM乍為對限制本發明之一定義’對此應參考隨附申請 專利範圍。應進-步瞭解，該等圖並不一定按比例蜂製而 且’除非另外標示’其目的僅為概念性地說明本文所說明 的結構及程序。 【實施方式】 在以下a兄明中，將參考一三光閥投影類型顯示裝置說明 及例不本^明。但疋’本發明亦適用於單光閥投影類型顯

O:\89\89525.DOC 200421881 示裝置。該些單光閥投影類型顯示裝置包括，但並不限於： 含有具一散鑲彩色濾光片圖案之一單透射液晶顯示器 (Liquid Crystal Display ; LCD)光閥之投影系統；含有具連 續色彩產生（例如··色環）之一反射性數位微鏡裝置（Digital Micromirror Device ; DMD)之投影系統；含有具連續色彩 產生（例如：色環或滾動條）之一反射性半導體上液晶 (Liquid Crystal On Semiconductor ; LCOS)光閥之投影系統； 包含一透射光閥之投影系統，該透射光閥含有一微透鏡陣 列或一微彩濾光片圖案；包含一光閥之投影系統，該光閥 係配置為糟由不同色彩的光而加以時間上連續照射或由掠 過該光閥之彩色光點照射；以及包含一光閥之投影系統， 該光閥含有經配置而將不同色彩的光聚焦於該光閥之不同 像素上之一光學元件陣列本發明亦適用於單色投影系統 (例如，黑白投影系統）以改變該白色。 圖1係顯示依據適合於本發明應用的一項一般具體實施 例之一投影類型顯示裝置之一基本構造之一概念圖。該投 影類型顯示裝置主要包含一光源丨，例如一函素燈、一金鹵 燈、一超高壓汞蒸氣燈或一類似燈。此外，其包含彩色光 分離構件2a、2b(例如雙色鏡），用於將自其發射出之一白色 光通量分為三原色’即紅、藍及綠色之彩色光通量。提供 三液晶光閥3R、3G、3B用於對每一個別色彩之分離光通量 進行光學調變。提供料光組合構件4(例如_雙色棱鏡）用 於組合經由該等液晶光閥3R、3G、3B的光學調變色彩之已 調變光通量。提供-投影透鏡5以用於將該已組合調變光通

O:\89\89525.DOC 200421881 里放大並投影於一投影螢幕（未顯示）上。圖丨中使用細實線 說明該等光通量之光學路徑。 以下說明直至放大一影像並將其投影於該投影螢幕上之 程序。 從該光源1發射出之一白色光光通量穿過由一第一透鏡6 構成之一照明光學系統，並朝通過紅色光並反射綠色及藍 色光之一第一雙色鏡2a而行進。 穿過e亥第一雙色鏡2a之紅色光受到一第一反射鏡7a之反 射，並到達液晶光閥調變構件3R。該綠色光為反射綠色光 並通過藍色光之一第二雙色鏡沘所反射，並到達液晶光閥 調變構件3G。 該藍色光穿過該第二雙色鏡2b，並為一第二反射鏡71)所 反射，經由一第一中繼透鏡8，並為一第三反射鏡7〇反射， 到達液晶光閥調變構件3B。在此，依據與該等色彩相對應 之一視訊信號而由該等液晶光閥調變構件3R、3G、3B所調 變之彩色光進入該雙色稜鏡彩色光組合構件4。 依據與該等色彩相對應之視訊信號而由該等液晶光閥調 變構件3R、3G及3B所調變之彩色光，由該雙色稜鏡彩色光 組合構件4進行組合並經由一投影透鏡5 (其係一投影光學 構件）而投影於一投影螢幕（未顯示）上。 為便於該投影類型顯示裝置之色彩調節，具有用於選擇 性通過及選擇性反射該紅色、藍色或綠色光之任一者的特 徵之至少一雙色性空間定義的色彩選擇性濾光片係配置為 至少部分可插入該白色光光通量之光學路徑並可自該光學

O:\89\89525.DOC -9- 200421881 路控擷取，其最好在該框架9所定義的區域内（圖1中以虛線 說明）。 經由插入此濾、光片，可減小對於任一色彩之瞳孔大小， 以便與該色彩相對而減小在該等相關液晶光閥調變構件 3R、3G、3B上之照明角度。例如，如果部分插入一濾光片 或一對滤光片，而使得對於藍色及綠色光之瞳孔大小減小， 即該濾光片部分反射該白色光通量中的藍色及綠色光份 額，該色彩一般將受到調節而使得所產生之白色朝所需的 D65白色點偏移。 圖2說明該濾光片設置之一第一具體實施例，其中用於反 射該紅色、藍色、綠色光之任一者或每一者之一濾光片 1〇(如圖所說明）或數個分離濾光片係配置為至少部分可插 入來自其一側之白色光光通量之光學路徑並可自該光學路 徑擷取，例如，可以一水平方向或垂直方向或兩者之間的 任意方向插入於該白色光通量之光學路徑。圖2中所說明的 濾光片最好為一反射藍色及綠色光者。因此，在該等液晶 光閥調變構件3B、3G上用於藍色光及綠色光的照明角度將 減小，如圖2之虛線所說明，其說明該些彩色光通量之光學 路徑。 圖3說明該濾光片設置之一替代性具體實施例，其中每一 濾光片（在此以一濾光片來說明）係由配置為同時可插入來 自其不同側之白色光光通量之光學路徑並可自該光學路徑 擷取之至少二構件1 〇a、1 〇b組成。因此，可藉由調節彼此 較靠近的每一濾光片之相對應的濾光片構件1〇&、1〇b(並調 O:\89\89525.DOC -10- 200421881 節兩者之間㈣Π)而針對該紅色、藍色或綠色光之任一者 或其任何組合來減少朝該等液晶光 之光通量。断所說明的據光片還是最好為一反射藍色及 綠色光者。從而將減小在該等液晶光閥調變構件3Β、30上 L色及綠色光的照明角度，如圖3中以虛線說明，其說明該 些彩色光通量之光學路徑。 圖4^兑明忒濾光片没置之另一替代性具體實施例，其中每 -濾光片(在此以一濾光片1〇c說明)係酉己置為完全可插入該 白色光光通量之光學路徑。依據該具體實施例，每一濾光 片10c包含-中心白色光透射區域10C1，該區域由反射該紅 色、藍色或、綠色光之任一者或該些彩&光之二或更多者之 任何組合之一區域10c2所包圍。因此，提供用於通過白色 光之開口，而且同時可藉由將一相對應的濾光片i 0c或濾 光片之組合70全插入該白色光通量之路徑，來針對該紅 色、藍色或綠色光之任-或其任何組合而減小朝該等液晶 光閥調變構件3R、3G、3B之光通量。最好以—方式來調節 該中心白色光透射區域10(：1與該周圍反射區域1〇c2之間的 關係以使得該色彩份額顯現等同於該標準D65白色點之一 白色點。❻是，熟悉本技術者將明白，亦可使用該配置以 朝其他值來調節該投影類型顯示裝置之白色點。藉由堆疊 若干濾、光片，可精確調節每一色彩之份額而且可為朝向: 較佳系統白點之每一色彩通道而最佳化該等照明角度。圖4 中所說明的濾光片還是最好為一反射藍色及綠色光者。因 此，在該液晶光閥調變構件3B、3(}上藍色及綠色光的照明

O:\89\89525.DOC -11 - 200421881 角度將減小，如圖4中虛線所說明，其說明該些彩色光通量 之光學路徑。 圖5顯不5亥濾光片設置之另一替代性具體實施例，其中該 投影類型視訊影像顯示裝置進一步包含配置於該白色光光 通量之光學路徑中的積分器光學元件11(例如，一板型透鏡 積分器或一桿型積分器）。依據該具體實施例，該（等）濾光 片係鄰近該積分器光學元件u而配置，最好在該框架9所定 義的區域内（圖5中以虛線說明）。在一板型透鏡積分器的情 況下4 (等）濾光片可直接配置於該板型透鏡積分器之前或_ 之後，或者甚至以一方式配置而使得一或更多的濾光片係 配置於該板型透鏡積分器之上游，而一或更多的濾光片係 配置於該板型透鏡積分器之下游（從該白色光通量之方向 觀察）。或者，在一桿形積分器的情況下，該（等）濾光片可 配置於該桿形積分器之進口開口處。 以下將說明用於一投影類型視訊影像顯示裝置之色彩調 節之一方法，其包含··用於以一方向發射一白色光光通量善 之一光源1，用於將來自該光源丨的白色光分為紅、藍、綠 色光之二彩色光之彩色光分離構件2a、2b,包含用於對來 自該等彩色光分離構件2a、2b的光通量中所含有的光進行 調變並產生一視訊影像之液晶光閥之調變構件3R、、 3B ’用於在藉由該等調變構件、3G、3B調變後對該等已 調變光通量進行組合之彩色光組合構件4，以及將該彩色光 組合構件4所獲得之一組合光通量投影於一投影螢幕之投 影光學構件5。依據以上所說明的具體實施例之任一例，該

O:\89\89525 DOC -12- 200421881 方去包含以下步驟··提供具有用於選擇性通過以及選擇性 反射该紅色、藍色或綠色光之任一者之特徵的至少一雙色 f生二間疋義的色形選擇濾、光片，從而該渡光片至少部分可 插入於該白色光光通量之光學路徑並可自該光學路徑擷 取。 在另一具體實施例中，該方法進一步包含在該白色光光 通里之路佐中k供積分器光學元件11並鄰近於該積分器光 學元件而配置該（等）濾光片之步驟。 在另一具體實施例中，該方法包含提供分別用於選擇性_ 通過以及選擇性反射該紅、藍及綠色光之任一者之一分離 濾光片之步驟。 在另一具體實施例中，該方法包含提供數個濾光片（每一 個濾光片均由至少二構件1〇a、l〇b組成）之步驟，該等二構 件係以一方式配置而使得其同時可插入於來自其不同侧之 白色光光通量之光學路徑並可自該光學路徑擷取。 在另一具體實施例中，該方法包含提供經配置為完全可 _ 插入該白色光光通量之光學路徑之一或數個濾光片之步 驟，其中每一濾光片包含由一區域1〇c2(該區域反射該紅 色、藍色或綠色光之任一者或該些彩色光之二或更多者之 任何組合）所包圍之一中心白色光透射區域丨〇c i。 在另一些具體實施例中，該方法包含提供包含二或三光 閥之調變構件之步驟。 在另一些具體實施例中，該方法包含提供包含一透射光 閥（其含有一微透鏡陣列或一微彩圖案）之調變構件之步驟。 O:\89\89525.DOC -13- 在另一些具體實施例中，該方法包含提供用於藉由以不 同色彩的光時間上連續地或以掠過該光閥之彩色光點來照 射該光闊之構件之步驟。 在另一具體實施例中，該方法包含提供包含一光閥（其含 有經配置以將不同色彩的光聚焦於在該光閥上的不同像素 之一光學元件陣列）之調變構件之步驟。 如上所述，已說明一投影類型視訊影像顯示裝置以及用 於一投影類型視訊影像顯示裝置之色彩調節之一方法，其 中可容易地獲得選擇性的色彩調節。很大程度上保留了常 見投影類型視訊影像顯示裝置之一般優點’因為當從該光 學路徑完全擷取該（等）遽光片時，沒有光受到阻權，而且如 具有-高照度顯U，料液晶光_變構件便藉由該完 全光通量而加以照射。先前所討論的先前技術方法僅允許 經由波長限㈣光片之完全插人之—預定色彩純度校正， 與之相比，依據本發明之方法係有利的。本發明藉由在投 影類型視訊影像顯示裝置中提供選擇性的色彩調節而消除 該些對此類先前技術方法之限制。 因此’儘管已顯示、說明及指出本發明應用於一較佳且 體實施例時之基本㈣特徵，但將瞭解，熟悉本技術㈣ 對所說明裝置之形式及細節及其操作作出各種省略、替代 及改變而不背離本發明之精神。例如1確希望，該此元 :之所有組合及/或以實質上相同的方式實行實質上相同 、功月，以獲得相同的結果之方法步驟均在本發明之範嘴之 内。此外，應明白，與本發明之㈣所揭示形式或具體實

O:\89\89525.DOC -14- 靶例相連係所顯示及/或說明的結構及/或元件及/或方法步 驟均可作為設計選擇之—般事項而併人於任何其他所揭示 或說明或建議的形式或具體實施财n希望本發明 僅由隨附申請專利範圍之範疇加以限定。 【圖式簡單說明】 整份圖式中相同的元件符號表示相同的元件，其中： 圖1揭示依據本發明之一項一般具體實施例之一投影類 型視訊影像顯示裝置之一示意圖； 圖2揭不，依據本發明之該一般具體實施例（依據圖丨）之投 影類型視訊影像顯示裝置的濾光片設置之一第一具體實施 例之一示意圖； 圖3揭示，依據本發明之該一般具體實施例（依據圖丨）之投 影類型視訊影像顯示裝置的濾光片設置之一第二具體實施 例之一示意圖； 圖4揭示’依據本發明之該一般具體實施例（依據圖丨）之投 影類型視訊影像顯示裝置的濾光片設置之一第三具體實施 例之一示意圖； 圖5揭示，依據本發明之該一般具體實施例（依據圖之投 影類型視訊影像顯示裝置的濾光片設置之一第四具體實施 例之一示意圖。 【圖式代表符號說明】 1 光源 4 彩色光組合構件 5 投影光學構件（投影透鏡） O:\89\89525.DOC -15- 200421881 6 第一透鏡 8 中繼透鏡 9 框架 10 雙色性濾光片 11 積分器光學元件 10a 雙色性濾光片 l〇b 雙色性濾光片 10c 雙色性濾光片 10cl 白色光透射區域 10c2 區域 2a 第一雙色鏡（彩色光分離構件） 2b 第二雙色鏡（彩色光分離構件） 3 B 光閥 3G 光閥 3R 光閥 7a 第一反射鏡 7b 第二反射鏡 7c 第三反射鏡 O:\89\89525.DOC -16-

Claims (1)

1. 拾、申請專利範圍： L 一種投影類型視訊影像顯示裝置，其包含··一用於以一 方向發射一白色光光通量之光源（1)，&含用於對該光通 里中所含有的光進行調變並產生一視訊影像之至少一光 閥（3R、3G、3B)之调變構件，以及用於將該已調變光通 量投影於一螢幕上之投影光學構件（5)，其中將至少一雙 色性濾光片（10、10a、10b、1〇c)配置為至少部分可插入 該白色光光通量之光學路徑並可自該光學路徑擷取，該 #雙色性濾光片具有用於選擇性通過以及選擇性反射該 紅色、藍色或綠色光之任一者之特徵。 2·如申凊專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 進一步包含··用於將來自該光源的白色光分為紅色、藍 色及綠色光之三彩色光之彩色光分離構件（2a、2b)，包含 用於對來自該彩色光分離構件（2a、2b)的光通量中所含有 的光進行調變並產生一視訊影像之光閥（3r、3G、38)的 該調變構件，用於在藉由該調變構件調變後對該等已調 變光通量進行組合之彩色光組合構件（4)，用於將由該彩 色光組合構件（4)所獲得之一組合光通量投影於該螢幕上 之該投影光學構件（5)。 3.如申請專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 進一步包含配置於該白色光光通量之光學路徑中之積分 器光學元件（11)，其中該或該等濾光片（10、10a、10b、 O:\89\89525.DOC 4.200421881 5. 6. 7. 8. 9. 10. l〇c)係鄰近於該積分器光學元件（11)而配置。 如申請專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 中提供一濾光片（10)分別用於選擇性通過及選擇性反射 該紅、藍及綠色光之任一者。 如申請專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 中每一濾光片由經配置為同時可插入來自其不同側之該 白色光光通量之光學路徑並可自該光學路徑擷取之至少 二構件（10a、l〇b)組成。 如申請專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 中每一濾光片（l〇c)係配置為完全可插入該白色光光通量 之光學路徑而且每一濾光片（l〇c)包含一中心白色光透射 區域（l〇c 1)，該區域由反射該紅色、藍色或綠色光之任一 者或該些彩色光之二或更多者之任何組合之一區域（1〇c2) 所包圍。 如申請專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 中該調變構件包含二光閥。 如申凊專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裴置，其 中該調變構件包含三光閥。 如申請專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 中該調變構件包含含有一微透鏡陣列之一透射光閥。 如申請專利範圍第丨項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 O:\89\89525.DOC -2 - 200421881 中該調變構件包含含有一微彩濾光片圖案之一透射光 閥0 U·如申請專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 中該調變構件包含配置為藉由不同色彩的光加以時間上 連續照射之一光閥。 12·如申請專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 中調麦構件包含配置為由掠過該光閥之彩色光點所照 射之一光閥。 1 3 ·如申明專利範圍第1項之投影類型視訊影像顯示裝置，其 中該調變構件包含-光閥’該光閥含有配置為將不同色 彩的光聚f、於該光閥之不同像素上之—光學元件陣列。 U. —種用於一投影類型視訊影像顯示裝置之色彩調節之方 法’其包含：一用於以一方向發射一白色光光通量之光 源’包含用於對該光通量中所含有的光進行調變並產生 一視訊影像之至少-光閥的調變構件，以及料將該已 調變光通量投影於-螢幕上之投影光學構件，其中該方 法包含以下步驟： 其至少部分可插入該白色光光通量 光片，其具有用於選擇性通過及 色或綠色光之任一者的特徵因此 提供至少一雙色性濾 選擇性反射該紅色、藍 光學路徑擷取。 之光學路徑並可自該 O:\89\89525.DOC 15. 200421881 如申請專利第U項之方法，其進—步包含提供以下 各項之步驟：用於將來自該光源的白色光分為紅色、藍 色及綠色光之三彩色光之彩色光分離構件，包含用於對 來自該彩色光分離構件的光通量中所含有的光進行調變 並產生-視訊影像之光閥之調變構件，用於在藉由該調 變構件調變後對該等已調變光通量進行組合之彩色光組 合構件，以及用於將該彩色光組合構件所獲得之一組合

   光通量投影於一螢幕上之投影光學構件。 16·如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包含在該白色 光光通量之光學路徑中提供積分器光學元件以及鄰近該 積分器光學元件而配置該或該等濾光片之步驟。 17.如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包含提供一濾 光片用於分別選擇性通過及選擇性反射該紅色、藍色及 綠色光之任一者之步驟。 18·如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包含提供數個鲁 濾光片之步驟，每一個濾光片均由至少二構件組成，其 係以一方式配置而使得其同時可插入來自其不同側的白 色光光通量之光學路徑並可自該光學路徑擷取。 19_如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包含提供配置 為70全可插入該白色光光通量之光學路徑之濾光片之步 驟，其中每一濾光片包含一中心白色光透射區域，該區 O:\89\89525.DOC -4- 200421881 域由反射该紅色、藍色或綠色光之任一者或該些彩色光 之一或更多者之任何組合之一區域所包圍。 20.如申凊專利範圍第14項之方法，其進一步包含提供包含 一光閥之调變構件之步驟。 21·如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包含提供包含 三光閥之調變構件之步驟。 22. 如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包含提供包含 一透射光閥之調變構件之步驟，該透射光閥含有一微透 鏡陣列。 23. 如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包含提供包含 一透射光閥之調變構件之步驟，該透射光閥含有一微彩 濾光片圖案。 24·如申.月專利|巳圍第14項之方》，其進一纟包含提供藉由 不同色办的光來時間上連續照射該光閥之構件之步驟。 25·如申巧專利範圍第14項之方法，其進一步包含提供用於 藉由掠過該光閥之彩色光點來照射該光閥之構件之步 驟。 26·如申請專利範圍第_之方法，其進—步包含提供包含 :光閥之調變構件之步驟，該光閥含有配置為將不同色 和的光永焦於該光閥的不同像素上之一光學元件陣列。 O:\89\89525.DOC