TW200525180A - Display system incorporating an electro-mechanical wave transducer - Google Patents

Description

200525180 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 一般而言，本發明係關於電機械波轉換器及其在顯示系 統中之應用。明確言之，本發明係關於電機械波轉換器及 其在顯示系統内之色彩過濾方面之應用。 【先前技術】 近年來，投影技術已有極大的發展。投影技術之主要組 成部分是光引擎技術。光引擎技術包括液晶顯示器 (「LCD」）、數位光處理（「DLp」）與石夕上液晶（「lc〇s」）。 多數傳統高端視頻系統使用該等光引擎技術之一。 LCD投影機同時遞送恆定的紅色、綠色與藍色影像。 DLP投影機使用旋轉的色彩輪。通常，在任何給定時刻， 螢幕上的影像僅是紅色、綠色與藍色中的一種色彩，⑽ 技術仰賴於肉目艮，其不能谓測從一種色彩到另一種色彩之 快速變化。 / LCoS是一種反射顯示技術，其中在透明頂部基板與矽底 板之間夾有液晶層。該透明頂部基板通f由玻璃平板構 成，其中在顯示單元内部使用透明氧化銦錫電極層覆蓋該 玻璃平板。該矽底板包括驅動個別鋁像素電極所需之所有 顯示驅動電子元件。因此’每一像素具有鋁後部電極，該 電極同時充當產生液晶層之電M差之電極與反射入射於 LCoS顯示面板上之光之反射器。 LCoS投影顯示系統使用三（3)個顯示面板，但是可獲得快 速LC〇S顯示面板’可在時間連續模式下使用快速LCoS顯示 98199.doc 200525180 面板，以如同DLP系統之方式產生色彩。 有兩種主要方法可區分時間連續色彩產生。 傳統方法包括色彩輪，該色彩輪在全部顯示時間内依次 閃爍紅色、綠色與藍色光。由於可產生時間連續色彩，有 可能僅使用一（1)個顯示面板來產生全彩影像，但在任何時 刻，僅使用一（1)種原色為顯示器照明，此時其他色彩遺失。 因此’該等系統之亮度總是受到限制。 捲動色彩技術係提供時間連續色彩產生之另一方法。藉 由使用此方法’可使用三(3)種色彩條(例如紅色、綠色與藍 色）為顯示面板照明。藉由使用光學子系統，可在顯示器上 以時間連續方式捲動該等色彩條。因&，顯示器中之每一 像素元件接收到時間連續的紅色、綠色與藍色光。但是， 顯示器的不同部分接收到具有不同相位之該等色彩。使用 捲動色彩技術時，對於色彩產生不存在基本之光損失，且 與該傳統方法相比可達成較高亮度位準。 彳疋戶斤有現有色彩連續投影技術都需要複雜的光學子 系統。需要-旋轉色彩輪，該旋轉色彩輪需要空間，並合 大小。在捲動色彩系統之情況下，需要包括職 形_波器元件之非常複雜之色彩輪或 件與旋轉棱鏡之另一系統。 夕尤子零 因广，希望提供能克服該等與其他缺點之方法與系统。 【發明内容】 示’％ 續本之：:式係使用光源、顯示面板與光學遽波器之 顯不糸統。由該光輕出之光沿《光⑽由料學遽波 98199.doc 200525180 至顯示面板之光學路經傳播 濾波器。 。在光源發光期間振動光學

’其中該第N階電機械波轉換器在光沿穿 過孩光學濾波器之光學路徑傳播時振動該光學濾波器。 【實施方式】 ^ 圖1所示顯示系統20以捲動方式將彩色光投射至投影螢 幕1〇〇。為此目的，系統20通常使用光源21、積分器桿22、 光學濾波器23 、反射偏光器25、透鏡26、透鏡27、鏡28、 透鏡29、偏振分光器3〇、顯示面板31與投影透鏡32，以建 立光學路徑OP。光源20發射藉由虛線表示之光，其中該光 經由光學路徑OP傳播至投影透鏡32，該投影透鏡32產生顯 示面板31之投射在投影螢幕1〇〇上之全彩影像。系統2〇進一 步使用新型獨特之第N階電機械波轉換器24，以便以振動方 式使光學濾波器23相對於光學路徑〇p偏移，以促進光以捲 動色彩方式為顯示面板3丨照明。 光學濾、波器23可以係任何傳統類型之光學濾波器。光學 濾、波23較佳係分色濾波器，因此本文隨後以分色濾波器 23為例說明光學濾波器23。 圖2與3顯示作為第N階電機械波轉換器24(圖1)之一具體 98199.doc 200525180 貝加例之第6 電機械波轉換器4〇。轉換器4〇使用堆疊在基 板70上之六（6)個平板5〇至55、六（6)個轉換器單元8〇至以及 六（6)個彈簧90至95。 將轉換器單㈣耗合至平板5()與51，以便以振盈方式使 平板50在沿平板51之士 γ方向偏移，並將彈簧9〇耦合至平板 5 1 ’以在+γ方向偏置平板5〇。 將轉換器單元81麵合至平板51與52,以便以振盈方式使 平板51在沿平板52之±¥方向偏移，並將彈簧91耦合至平板 52，以在+γ方向偏置平板51。 將轉換器單元82耦合至平板52與53，以便以振|方式使 平板52在沿平板53之±γ方向偏移，並將彈簧92耦合至平板 53’以在+γ方向偏置平板52。 將轉換器單元83麵合至平板53與54，以便以振s方式使 平板53在沿平板54之士γ方向偏移，並將彈簧93耦合至平板 54’以在+γ方向偏置平板53。 將轉換器單元84耦合至平板54與55，以便以振盪方式使 平板54在沿平板55之±丫方向偏移，並將彈簧94耦合至平板 55，以在+γ方向偏置平板54。 將轉換器單元85耦合至平板55與基板7〇，以便以振動方 式使平板54在沿基板70之±γ方向偏移，並將彈簧％耦合至 基板70，以在+γ方向偏置平板55。 f疊之平板50至55分別具有孔6〇至65，並將分色遽波器 23嵌入孔60中。如圖7之最佳顯示，連續配置孔6〇至65，以 在±X方向經由個別平板50至55延伸光學路徑〇p,藉此，當 98199.doc 200525180 由於藉由轉換器單元80至85使堆疊之平板5〇至55中之一或 更多平板相對於光學路徑〇p振盪偏移而使分色濾波器23振 動打，沿光學OP傳播之光可穿過分色濾波器23。為此目的， 藉由如圖2與3所示之波控制信號CS1至CS6控制轉換器單 元80至85。 波控制信號CS1至CS6可具有任何信號波形（例如圖2與3 所不之正弦、二角形、鋸齒形與方形波形）。熟悉技術人士 應瞭解，在實務中選擇波控制信號CS1至CS6之實際信號波 形，以便以促進顯示系統之所需操作之方式振動分色濾波 器23，其中该顯示系統結合第6階電機械波轉換器4〇。一範 YJ係圖4所示之为色滤波裔3 2相對於光學路徑op之鋸齒形 振動波形，以促進在顯示面板（例如圖丨所示之顯示面板3 1) 上以捲動色彩方式投射光。第二範例係圖5所示之分色濾波 器32相對於光學路徑〇p之階梯形振動波形，以促進對整個 顯不面板之閃光操作，其中使用紅色、綠色與藍色光以時 間連續方式對顯示面板閃光。第三範例係圖6所示之分色濾 波器32相對於光學路徑〇p之方塊形振動波形，以在顯示面 板上重複光之變化。 在捲動色彩投影之一具體實施例中，每一波控制信號 CS 1-CS6之信號波形係正弦波形，以便以鋸齒波形相對於光 學路徑〇P分別振動偏移堆疊之平板50至55，以藉此振動八 色濾波器23，其中該正弦波形係依據以下富利葉級數等弋 Π]，該富利葉級數等式[1]近似分色濾波器23之鋸齒形j 波形： ' 方 98199.doc 200525180 ⑴ fix)=- 其中L係波形之週期。 存在用於相對於光學路徑〇p偏移堆疊之平板5〇至55中 之一或更多平板之許多振動模式。此處現在要說明三種範 例性振動模式。 一振動模式包括如圖8作為範例顯示之平板5〇至兄在+γ 方向之共同且相等之向上偏移，以及如圖9作為範例顯示之 平板50至55在·Υ方向之共同且相等之向下偏移。以㈣方 式實現上述橫向偏移，以振動分色濾波器23。 第二振動模式包括採㈣盪方式之如圖1()所示之平板Μ 至55在+Y方向之共同且不等之向上偏移，以及如圖^所示 :平板50至55在-Υ方向之共同且不等之向下偏移，以振動 分色濾波器23。以振盪方式實現上述波偏移，以振動分色 第三振動模式包括採用振盈方式之如圖12所示之平板 50、52與54在+γ方向之㈣且^等之向上偏移與平板51、 53與55在_γ方向之不等之向下偏移，以及如圖_示之平 ;反5卜53與55在巧方向之同時且不等之向上偏移與平板 二2與:4在心向之不等之向下偏移，以振動分色渡波 3。吨|方式實現上述曲折偏移，以振動分色遽波器 熟悉技術人士應瞭解，堆疊之平板6〇至6 ::::所：偏移必須慮及下面的平板之任何偏移，因此: 开目L之控制信號時必須考慮下面的平板之任何偏移。例 98199.doc 200525180 如，平板50之所需偏移必須慮及下面的平板51至55之任何 偏移，且計算控制信號csi時必須考慮下面的平板51至55 之任何偏移。 在實務中，平板50至55、轉換器單元80至85與彈簧9〇至 95之、纟σ構具體貫施例依賴於轉換器5〇之特定商業實施方 案。在一基本具體實施例中，平板5〇至55由具有合適剛性 之金屬製成，以按照如本文所述之方式操作平板5〇至55， 轉換器單元80至85使用位於電磁線圈内之金屬棒，以按照 如本文所述之方式操作轉換器單元8〇至85，彈簧川至％係 具有合適張力之片簧，以按照如本文所述之方式操作彈簧 90至 95。 依據本文對第6階電機械波轉換器40之說明（圖2至1〇)， 熟悉技術人士應明瞭如何製造及使用任何依據本發明之第 Ν階電機械波轉換器，其中，且可在該等偏移平板中之 任何偏移平板内肷入分色濾波器（例如，在平板5丨之孔6 ^内 嵌入分色濾波器23)。另外，熟悉技術人士應瞭解可與依據 本發明之第N階電機械波轉換器一起使用非常多種類型之 顯示面板，例如LCoS顯示面板與可變形鏡顯示面板。另 外，熟悉技術人士應瞭解可結合依據本發明之第N階電機械 波轉換器之非常多種類型之顯示系統，例如投影顯示系統 與直接觀看顯示系、統。在直接觀看顯示系、统之情況下，熟 悉技術人士應瞭解本發明作為用於為系統照明之背光單元 之零件之應用，其中該系統具有較大之顯示面板，觀看者 直接觀看該顯不面板，而無需藉由投影透鏡（例如圖2所示 98199.doc 200525180 之技影透鏡32)進行放大。 雖然目刖認為本文所揭示的本發明之該等具體實施例為 較佳具體實施例，但是在不f離本發明之精神及範嘴的條 件下可進订各種改變及修改。本發明之範㈣、指示在所附 的申請專利範圍中，而且在同等者之含意及範圍内的 改變都包括在其中。 【圖式簡單說明】 藉由結合附圖閱讀目前較佳之具體實施例之以下詳細說 月本i明之上述及其他形式、特徵及優點會變得更加顯 然。該詳細說明及關僅用於說明本發明而非進行限制··， 本發明之觀係由所附中請專利範圍及其同等者定義。 圖1顯示依據本發明之顯示系統之—具體實施例； 圖2顯示依據本發明之電機械波轉換器之一具體實施例 圖3顯示圖2所示之電機械波轉換器之前視圖； 圖4至6顯示圖2所示之電機 … 飞渡轉換裔中所嵌分色滹波 裔之各種範例性振動波形；及 心 圖7至13顯示圖2所示之堆聂伞4 動。 7 <隹湩十板之各種範例性偏移移 【主要元件符號說明】 20 顯示系統 21 光源 22 積分器桿 23 光學渡波器 98199.doc 200525180 24 第N階電機械波轉換器 25 反射偏光器 26 透鏡 27 透鏡 28 鏡 29 透鏡 30 偏振分光 31 顯示面板 32 投影透鏡 40 第6階電機械波轉換器 50 平板 51 平板 52 平板 53 平板 54 平板 55 平板 60 孑L 61 子L 62 63 64 65 70 基板 80 轉換器單元 98199.doc 200525180 81 轉換器單元 82 轉換器單元 83 轉換器單元 84 轉換器單元 85 轉換器單元 90 彈簧 91 彈簧 92 彈簧 93 彈簧 94 彈簧 95 彈簧 100 投影螢幕 CS1至CS6 波控制信號 OP 光學路徑 X 方向 Y 方向 Z 方向 98199.doc -14-

Claims (1)

1. 200525180 十、申請專利範圍： 1. 一種顯示系統（20)，其包括·· 一可操作以發光之光源（21); 一顯示面板（3 1);及 一可插作以振動之光學濾波器（23)， 其中由該光源（21)發出之光沿一光學路徑（〇p)傳播，其 中該光學路徑（OP)從該光源（21)經由該光學濾波器（23)延 伸至該顯示面板（31)，及 其中在由該光源（21)發射該光期間使該光學濾波器 (23)振動。 2·如請求項1之顯示系統（2〇)，其進一步包括： 振動構件，其用於根據一富利葉波形振動該光學濾波 器（23) 〇 3·如請求項1之顯示系統（20)，其進一步包括·· 一電機械波轉換器（24、40)，其可操作以振動該光學濾 波器（23)。 4·如請求項3之顯示系統（20)， 其中該電機械波轉換器（40)包括具有一第一孔（60)之 一第一平板（50);及 其中使用該第一平板（50)之該第一孔（6〇)嵌入該光學 濾波器（23)。 5·如請求項4之顯示系統（20)， 其中該電機械波轉換器（40)進一步包括具有一第二孔 (61)之一第二平板（5 1 )，其中在該光經過該光學濾波器 98199.doc 200525180 (23)之該傳播之― 第一孔（60)之後。 方向上將該第二孔（6丨）依序配置在該 6·如請求項4之顯示系統（2〇)， 其中該電機械波轉換器(40)進一步包括一轉換器單元 (80) ’其可操作以採用_振盈方式使該第—平板（5〇)相對 於學路徑（OP)偏移’藉此振動該光學壚波器⑺）。 7·如請求項6之顯示系統（2〇)， 其中藉由一控制信號（CS1)控制該轉換器單元（80)，其 中该控制信號（csi)具有用於促進在該顯示面板（3 發之光之所需照明之一信號波形。 8.如請求項1之顯示系統（2〇)， 其中該光學濾波器（23)相對於該光學路徑（〇p)之一振 動波形包括一鋸齒振動波形、一階梯振動波形與一方塊 振動波形中之至少一振動波形。 9·如請求項丨之顯示系統（2〇)， 其中該光學濾波器（23)係一分色濾波器。 10·如請求項1之顯示系統（20)， 其中該顯示面板（3 1)係一可變形鏡顯示面板或一 L(：〇s 顯不面板中之—。 11 ·如請求項1之顯示系統（20)， /、中忒顯示糸統（20)係一投影顯示系統或一直接觀看 顯示系統中之一。 12. —種操作一照明系統（2〇)之方法，其中該照明系統…包 括—光源（21)、一顯示面板（31)與一光學濾波器（23)，該 98199.doc 200525180 方法包括： 從該光源（21)發光； 經由該光學濾波器（23)將該發出之光傳播至該顯示面 板（31);及 當該發出之光經由該光學濾波器（23)傳播時振動該光 學濾波器（23)。 13·如請求項12之方法， 其中於一平板（50)之一孔（60)内嵌入該光學濾波器（23) ;及 其中該光學濾波器（23)之該振動包括該平板相對 於該發出之光經由該光學濾波器（23)之該傳播之一偏移。 14. 一種顯示系統（20)，其包括： 一光學濾波器（23);以及 一電機械波轉換器（24、40)，其可操作以當沿一光學路 徑（OP)傳播光時振動該光學濾波器（23)，其中該光學路徑 (OP)穿過該光學濾波器（23)。 1 5 ·如睛求項14之顯示系統（20)， 其中該電機械波轉換器（40)包括用於根據一富利葉波 形振動該光學濾波器（23)之構件。 16·如請求項14之顯示系統（2〇)， 其中該電機械波轉換器（4〇)包括具有一第一孔（60)之 一第一平板（50);及 其中使用該第一平板（5〇)之該第一孔（60)嵌入該光學 濾波器（23)。 98199.doc 200525180 17.如請求項16之顯示系統（2〇)， 其中該電機械波轉換器（4〇)進一步包括具有一第 (61)之-第二平板（51)，其中 : 夕社vn 、你尤學濾波器 十 Λ 之方向上將該第二孔（61)依序配置在兮 弟一孔（60)之後。 μ 1 8·如请求項16之顯示系統（2〇)， 其中該電機械波轉換器（40)進一步包括一轉換器單元 其可操作以採用—振i方式使該第—平板（5〇)相對 於该光學路徑（OP)偏移’藉此振動該光學渡波器⑺）。 19·如請求項18之顯示系統（2〇)， 其中藉由一控制信號（CS1)控制該轉換器單元（8〇)，其 中該控制信號（CS1)具有用於促進在該顯示面板（31)上所 發之光之所需照明之一信號波形。 20.如請求項14之顯示系統， 其中該光學濾波器（23)相對於該光學路徑（〇p)之一振 動波形包括一鋸齒振動波形、一階梯振動波形與一方塊 振動波形中之至少一振動波形。 21·如請求項14之顯示系統（20)， 其中該光學濾波器（23)係一分色濾波器。 22·如請求項14之顯示系統（2〇)， 其中該顯示系統（20)係一投影顯示系統或一直接觀看 顯示系統中之一。 98199.doc