TW201215168A - Projection display surface providing speckle reduction - Google Patents

Description

201215168 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於數位影像投影，且更特定言之，本 發明係關於一種雷射投影機，其具有含螢光材料以減少所 顯示影像中之斑紋雜訊的一投影螢幕。 【先前技術】 雷射照明展現能夠改良色域及實現數位投影設備（包含 能夠提供影院品質成像之數位投影機及提供可攜式投影以 使影像更易共用之微型投影機）所需之亮度位準。然而， 使用窄帶光源之投影系統之一公認問題係與斑紋有關。 斑紋為由光學表面之隨機粗糙度（約為光之一波長）導致 之一小尺度空間變動強度波動◦雷射之增加相干性對投影 系統具有重大影響’其中粗糙度產生干涉在一起之隨機相 控次波源。此隨機強度波動降低一影像之有效品質，尤其 在較高頻率時本質上產生遮掩小細節之一「閃光效應」且 產生實際上為假影之一強度清晰度。 諸多研究者已詳細研究斑紋現象，且Joseph Goodman已 於「Speckle Phenomena in Optics, Theory and Application」（Roberts及公司出版商，Greenwood Village， CO，2007年）一書中公佈認知之一綜合摘要e Goodman建議 全框顯示器應具有斑紋位準，其中強度變動之標準偏差小 於調變裝置之強度解析度之最低有效位元之量值《對於數 位電影應甩，強度解析度一般為12位元且對比率一般約為 2000:1。其他電影標準傾向於不同標準，從而指示斑紋 154778.doc 201215168 「應不可見」’可在數量上假定斑紋位準等效於_白光投 影機在一共同螢幕上之斑紋位準。 斑紋雜訊可量化為斑紋對比度c(以百分比為單位）.

(1) 其中Istd係與平均強度Imean有關之強度波動之一標準偏 差。全展開斑紋之斑紋對比度為1 〇〇%。斑紋使一成像系 統解析小空間細節之能力降低並導致看上去很模糊之一影 像之雜訊位準。更糟地’由於無某一形式之校正，斑紋會 令人很不適以呈現不適於顯示之相干照明。 已存在用於降低成像顯示器中之斑紋效應之可見度的許 多方法。減少斑紋之習知策略包含修改照明之空間或時間 相關性、將許多無關聯之斑紋圖案疊加至彼此上或修改斑 紋之偏光態《—方法提供顯示螢幕之振動或振盪運動。若 振盈高於一臨限速度，則可明顯減少感知斑紋。其他方法 包含藉由使用靜態及振盪漫射器或振盪光纖或藉由沿照明 或成像光之路徑振動各種光學組件而加寬雷射照明之光譜 線寬及減少空間相關性。

Goodman已特徵化一些共同方法以減少顯示應用中之斑 紋： 1. 引入偏光分集； 2. 引入一移動螢幕； 3. 引入一經特定設計螢幕以最小化斑紋之產生； 4. 對於各色彩’加寬射源之光譜或使用頻率略微不同之多 154778.doc 201215168 個雷射，藉此實現照明之波長分集； 5·對於各色彩，使用空間上分離之多個獨立雷射，藉此實 現照明之角度分集； 6. 相較於眼睛之解析度而超規格設計投影光學裝置； 7. 使具有隨機相格之一變化漫射器成像至螢幕上；及 8·使具有確定或正交相位碼之一變化漫射器成像至螢幕 上。 此等方法之各者有利有弊。其等之一些很適合於高端數 位電影投影，而其他者卻不是。另外，在諸多情況中，一 單一方法無法足夠有效地將斑紋減少至可接受臨限值以 下。例如’偏光分集在諸多情況下並不令人滿意，因為需 要偏光以調變光或產生立體成像之任何投影機不允許不純 態影響到觀看者。實現螢幕搖動之經特定設計螢幕可為有 效，然而，其等需要修改不符合要求之會場。為實現螢幕 搖動而修改大螢幕係尤其困難，因為設備大且昂貴。 光源之光譜加寬可實質上減小斑紋之位準，然而，此在 雷射製造時可能難以控制，因為產生期望用於顯示應用之 可見固態源之諸多方法使用將波長控制在約1奈米内之頻 率雙晶體。 多個獨立雷射可為一非常好之方法，但取決於用以控制 斑紋之元件之數量。此對自低亮度至高亮度之所有投影系 統作用不明顯’因為一 1〇〇〇流明之投影機需要與一 1〇〇〇〇 流明之投影機一樣無斑紋，但射源之數量可高達10倍。例 如 ’ Mo〇radian等人揭示使用文章「High power extended 154778.doc , 201215168 vertical cavity surface emitting diode lasers and arrays and their applications」（Micro-Optics Conference，東京，曰 本，2005年）中之Novalux延伸共振腔面射型雷射 (NECSELS)來改良斑紋性能。在此情況中，30至40個獨立 (彼此不相干）發射體將斑紋減少至數個百分比。雖然使用 較大數量之發射體來減少斑紋，但並非總是減少至數位電 影威格要求所需之白光位準。 在名稱為「Projection display apparatus，system, and method」之Mooradian等人之美國專利案7,296,897中，揭 示個別及組合技術以減少類似於Goodman所述之雷.射斑 紋。第一，增加彼此實質上不相關之雷射之數量。第二， 可使用雷射之光譜加寬（Manni等人之美國專利案6,975,294 中亦描述此技術）。第三，成一陣列之個別雷射可經設計 以與多個頻率、相位及方向（角度）分佈一起操作。最後， 光學元件可用以搜亂方向、相位及偏光資訊。如前所 述’增加雷射之數量可有效減少斑紋，但效果不完全。所 述之額外方法大體上難以執行、昂貴或光學上不合意。 名稱為「Laser illuminated projection displays」之

Govorkov等人之美國專利案7,244,〇28描述使用傳遞至一掃 描構件之至少一雷射，該掃描構件依時增大進入一透鏡之 雷射束散度，該透鏡將光傳遞至照射一空間光調變器之一 光束均勻器。當與具有至少一特徵以進一步減少斑紋之一 螢幕組合時，此將雷射斑紋減少至一可接受位準。依時變 動雷射束散度大體上為減少斑紋之一有效方式，但其極需 154778.doc 201215168 修改營幕以完成斑紋減少。此對於一般投影用途而言不現 實。 名稱為「Device for reducing deterioration of image quality in display using laser」之乃等人之美國專利案 7,116,01 7描述由雷射與螢幕之間之光路徑中之一振動鏡組 成之一特定裝置《無法僅憑此而將斑紋減少至可接受位 準。名稱為「Speckle suppressed laser projection system using a multi-wavelength Doppler shifted beam」之 R0ddy 等人之共同讓與之美國專利案6,445,487描述使用結合一裝 置之雷射之調頻來即時偏轉光束之角度的方法。此方法需 要對全部雷射源並非均實用或可行之雷射調變。類似地， 應用致力於使用一聲光調變器來偏轉角度。此等裝置非常 昂貴且僅可處理某些雷射類型及尺寸。 先前技術中已描述減少斑紋之許多方法。名稱為 「Method，apparatus，and diffuser for reducing laser speckle」之Trisnadi等人之美國專利案6 747 781揭示移動 定位在一中間影像平面處之一漫射元件，該中間影像平面 將影像像素細分成具有不同時間相位之更小單元。Kurtz 等人之名稱為「Laser projection display system」之共同讓 與之美國專利案6,5 77,429揭示使用一電子可控降斑調變器 來提供具有一線性SLM之可控局部隨機化相變^ Trisnadi 等人之名稱為「Method and apparatus for reducing laser speckle」之美國專利案6,323,984揭示使用影像平面中之一 波前調變器來減少斑紋。Fl〇rence之名稱為「Speckie_free 154778.doc 201215168 display system using coherent light」之美國專利案 5，3 13,479揭示一光閥通過一旋轉漫射器之照明。名稱為 「Speckle suppression of holograghic microscopy」之 Briones之美國專利案 4,256,363及名稱為「Rear projecti〇n screen system」之Rawson之美國專利案4^43,943各揭示藉 由移動投影路徑内之漫射組件而減少斑紋之設備。名稱為

Uniform speckle reduced laser projection using spatial and temporal mixing」之Silverstein等人之共同讓與之美國 專利申請公開案2009/0284713教示使用光學路徑中之一時 變光學相移裝置來減少一數位電影系統中之斑紋。 雖然斑紋減少之習知方法對基於雷射之投影系統具有一 定適用性’但此等方法存在約束影像品質及減小總對比度 以及增加投影設備之成本及複雜性之缺點。例如，成像路 徑中之組件之任何類型修改均需要明顯重新設計、會使組 件封裝複雜化及存在將雜訊或振動引入至投影機組件之光 學及信號路徑中之風險。 因為不同類型之空間光調變器（SLM)係用於數位投影， 所以斑紋減少之問題進一步複雜化。實際使用三種類型之 SLM :點掃描、線掃描及逐框。點掃描投影機藉由一次光 柵掃描一單一像素而顯示一影像。許多投影機使用光柵光 閥（GLV)或光柵機電系統（GEMS)，其等使用具有經可變致 動以形成一影像之微小機械部件的繞射光柵來產生影像。 將來自此一裝置之影像一次一單一線地掃描至顯示表面 上。此等調變器具簡單及成本優勢’因此可期望用在消費 154778.doc 201215168 型裝置（諸如微型投影機）中。然而，其等存在由可傳遞之 能量密度所致之問題，能量密度限制可安全投影之光之數 量。其他投影機採用反射或透射液晶裝置（LCD)。此等 SLM—次投影一完整影像框。又，其他投影設備使用數位 微鏡裝置及二維陣列之微機電反射器，諸如來自德克薩斯 州達拉斯市之Texas Instruments公司之數位光處理器 (DLP)。類似地，DLP裝置一次形成一完整影像框。此等 面積型裝置具有將更少能量密度傳遞至螢幕以提供更安全 操作之優勢。因為使用不同SLM及投影技術以不同方式形 成影像，所以用一類型之SLM來補償斑紋之解決方案在用 在使用一不同類型之SLM來形成影像之一投影機中時可能 無效。 已提出使用經特定設計螢幕來減少斑紋之許多不同方 法。名稱為「Non-speckle liquid crystal projection display」之Chen等人之美國專利案6,122,023揭示包含一液 晶材料之一投影螢幕。當用一 AC電壓驅動時，液晶材料 略微振動以導致斑紋圖案快速改變，進而導致觀看者所觀 察之斑紋雜訊減少。 名稱為「Image Projection with Reduced Speckle Noise」 之Yavid及Stern之美國專利案7,304,795揭示包含複數個光 學共振腔之一投影螢幕，該等光學共振腔在大於相干時間 之一時間内困住入射雷射光及用於產生其中斑紋雜訊被減 少之一時變干涉圖案。 名稱為「Front projection screen with lenticular front 154778.doc •10- 201215168 surface」之Magocs及Baker之美國專利案5,473,469揭示與 一雷射投影機一起使用之一前投影螢幕，該雷射投影機包 含該螢幕之前面上之一雙凸透鏡陣列（該螢幕併入光散射 粒子以形成一漫射區）及該螢幕之背面上之一反射器。因 為入射光線沿不同方向穿越該漫射區之不同部分以增加光 線將併入一散射粒子之可能性，所以斑故雜訊被減少。 以下技術中描述併入變色材料之投影螢幕之使用。名稱 為「Method and Apparatus for Controllably Producing a

Laser Display」之Yavid等人之美國專利案揭示用 於將一影像投影至併入至少一磷光體之一螢幕上之一光柵 掃描式雷射顯示器’在該螢幕處，用於反射具有不同於入 射雷射束之波長之一波長之光的該至少一磷光體發出光譜 之紫外或IR波長區内之光。磷光體需要完全吸收雷射束以 完全利用此方法。 名稱為「Projection Screen」之Piehl之美國專利案 6’987,61〇揭示包括一基板之一投影螢幕，該基板上具有： 一或多個螢光材料’其等發出可見光之一或多個範圍之一 作為入射之可見光並吸收不包含在該一或多個範圍内之波 長之至少一其他範圍内之可見光；及一或多個吸收材料， 其等安置於該基板與該一或多個螢光材料之間，該一或多 個榮光材料反射該一或多個範圍内之光之波長並吸收不包 含在該至少一其他範圍内及該一或多個範圍内之光之波 長。 名稱為「Single laser multi-color projection display with 154778.doc •11· 201215168 quantum dot screen」之Skipor等人之美國專利申請公開案 2008/0172197揭示包括一無源螢幕之一顯示器，該無源螢 幕印刷有藉由將一單一 UV雷射束光柵掃描在該螢幕上而 激發之不同色彩量子點之一圖案。 名稱為「Laser Displays using UV-Excitable Phosphors Emitting Visible Colored Lightj 之Hajjar等人之美國專利 案7,474,286揭示一顯示系統，其使用至少一掃描雷射束來 激發一螢幕上之呈發光以形成影像之平行磷光條形式之一 或多個螢光材料。亦需要一對準驗證感測器以驗證雷射光 調變時序在將雷射光柵掃描在螢幕表面上期間恰好與磷光 條對準。在一相關之揭示内容中，名稱為「Display Systems Having Screens with Optical Fluorescent Materials」之Kent等人之美國專利申請公開案2008/ 0291140進一步教示螢光材料可包含磷光體材料或量子 點。 名稱為「Display and display screen configured for wavelength conversion」之Powell等人之美國專利申請公 開案2008/0048936揭示一顯示螢幕，其包含含有一波長轉 換材料之一陣列之耦聯體。該等耦聯體係經組態以接收一 第一波長處之光並沿一方向而回應性優先發出一第二波長 處之光。 名稱為「Light source unit and projector」之 Ogawa 之美 國專利申請公開案2009/0262308揭示一投影機，其包含： 第一及第二光源（包括若干發光二極體或一固態發光裝 154778.doc •12- 201215168 置），其等用於發出兩個預定波長帶之各者内之光；及一 第二光源’其由透射該第一光源之光並吸收自該第二光源 發出之光的一磷光體形成。在此情況中，螢幕上不存在碟 光體材料。 因此，應暸解斑紋呈現在使用雷射照明時投影設備設計 中必須解決之一經常性問題。習知斑紋補償方法增加投影 機設計之成本及複雜性，且大體上降低與投影機輸出相關 之影像品質。接者，需要可用於廣泛成像技術及不影響投 影機設計之一斑紋補償機制。 【發明内容】 本發明之一目的為改進數位影像投影之技術。就此目的 而言，本發明之一實施例特徵化為用於減少來自一投影機 之斑紋假影的一投影顯示表面，該投影機具有含一入射可 見波長帶之至少一乍帶光源’其中該入射可見波長帶具有 一入射峰值波長及一入射帶寬’該投影顯示表面包括： a) —基板’其具有反射至少該入射可見波長帶内之入射 光的一反射層；及 b) —螢光劑’其分佈在該反射層上，其中該榮光劑吸收 該入射可見波長帶内之光之一部份並發出具有一發射峰值 波長及一發射帶寬之一發射可見波長帶内之光，其中該發 射帶寬係寬於該入射帶寬且至少為5奈米寬； 其中當該入射可見波長帶内之入射光係入射在該投影顯示 表面上時’所產生之來自該投影顯示表面之返回光含有該 入射可見波長帶與該發射可見波長帶兩者内之光，藉此藉 154778.doc •13· 201215168 由光譜加寬之機制而減少斑紋假影。 本發明之設備具有之優點在於其無關於用在投影機中之 影像形成技術。同樣地，本發明之設備非常適合於與使用 空間光調變器（其將一線性影像掃描至顯示表面上）之投影 系統一起使用，以及適合於一次形成一完全二維影像之投 影系統。 本發明具有之額外優點在於其不增加投影設備本身之任 何成本或複雜性。 本發明之另一優點在於其減少斑紋且對影像品質無明顯 影響。 將自較佳貫施例之以下詳細描述及隨附技術方案之一回 顧及參考附圖而更清楚地理解及瞭解本發明之此等及其他 態樣、目的、特徵及優點。 【實施方式】 對於以下詳細資訊’應瞭解未特定顯示或描述之元件可 採用熟習技術者熟知之各種形式。提供本文中所示及所述 之圖式以根據本發明之若干實施例而繪示主要操作原理及 組件關係及其各自光學路徑，且圖式可不顯示實際尺寸或 比例。可適當放大以強調基本結構關係或操作原理。 本發明之若干實施例藉由調適一顯示螢幕或其他類型之 顯不表面對來自一投影機之入射窄帶光之回應而解決斑紋 減少之問題。藉由將入射光能之一部分重新分佈至顯示螢 幕表面上之發射材料’本發明之若干實施例有效擴展顯示 影像之光譜帶寬’藉此減少斑紋假影且對亮度及色彩品質 154778.doc • 14· 201215168 沒有影響或無明顯影響》 圖1之簡化示意圖顯示具有一投影透鏡2〇之一類型投影 設備10 ’投影透鏡20投影一光束22以在具有設置於一基板 25上之一反射層26的一顯示表面30上形成一影像。在一些 實施例中’基板2 5係由一反射材料製成。在此情況中，反 射層26可為基板之頂面。位於光束22下方之觀看者丨5〇可 觀看顯示表面30上之投影影像。取決於觀看者與螢幕之距 離及其他因數’觀看者亦可感知斑紋假影及其他影像假 影，諸如色變失效假影。 投影設備10具有三個或三個以上色彩通道，通常為紅色 (R)、綠色（G)及藍色（B)。各色彩通道分別具有一窄帶光源 16r、16g及16b及一對應空間光調變器12r、12b。在 一較佳實施例中，空間光調變器121·、I2g及12b係數位微 鏡裝置，諸如購自德克薩斯州達拉斯市之Texas Instruments公司之熟知數位光處理器（dlp)空間光調變 器。 來自二個或二個以上色彩通道之各者之調變光係使用一 組合元件（諸如一二向色組合器14)而組合至相同光學路徑 (光轴0)上。此基本模型同樣亦適用於與此一系統一起使 用之一LCD或其他類型之空間光調變器，且LCD調變器相 對於其相干光源之定向不同。 各光源16r、16g及16b係一窄帶光源（諸如一雷射光源或 一led光源），其具有以一峰值波長及一帶寬為特徵之一可 見波長帶以提供近處波長之一小範圍内之一定數量之食t 154778.doc -15- 201215168 量。圖2之曲線圖繪示一波長帶40’其對應於用作為一數 位投影機（諸如圖1中所示之投影機）中之照明源的一代表性 雷射之發射光譜。在此實例中’雷射係顯示為一綠色雷 射，其具有532奈米之峰值波長λΐ且具有此中心值之兩側 附近之波長處之能量。波長帶40之寬度特徵化為一帶寬 △λΐ (例如半峰全幅值帶寬）。此基本關係相同亦適用於紅 色及藍色雷射（在其尊之對應波長帶内用在雷射投影機 中之典型雷射帶寬係在0.05奈米至0.50奈米之範圍内。 光在一極窄波長帶内之高集中度具有提供一寬色域之優 點。然而’因為雷射光具高相關性，所以此相同窄帶特性 亦為促使可感知斑紋於顯示影像中形成之一因數。可藉由 增加光能在光譜内之擴散而減少斑紋。本發明之方法嘗試 以一可控方式加寬此能量分佈，且不過度損及影像品質。 在本發明中，藉由調節顯示螢幕（圖1之系統中之顯示表 面30)對入射光之回應而實現能量分佈之加寬。可以各種 方式實現此勞幕調節。在一實施例中，一榮光劑27(諸如 分佈在顯示表面30之反射層26上之一螢光染料）提供此光 譜加寬功能，進而補充反射層26之反射性。 榮光染料為吸收一第一波長處之光能並回應於此吸收能 量而發出自該第一波長光譜偏移之一第二波長處之光能之 材料。例如’螢光染料對定位及追蹤分子成像應用中之各 種生化物質有用。此等應用使用稱為斯托克斯偏移之螢光 染料回應。斯托克斯偏移係關於λΐ處之經透射及經部分吸 收之第一光能與λ2處之發出第二光能之間之螢光回應中之 154778.doc 201215168 波長差。 對於生物醫學成像應用，高選擇濾波器係用以使激發光 之入射光波長與螢光波長分離。為有助於進一步促進此分 離，研究者使用材料以發出波長明顯高於激發波長之熒 光。然而’為了本發明，可期望由斯托克斯偏移所致之波 長偏移僅略微變化。 參考圖3，|頁示-類型之榮光染料之低斯托克斯偏移現 象。螢光染料吸收具有一入射峰值波長人丨及一入射帶寬 △ λΐ之一入射波長帶42内之入射可見光。接著，螢光染料 發出具有一發射峰值波長λ2及一發射帶寬Δλ2之一發射波 長帶44内之光。發射峰值波長λ2係相對於入射峰值波長“ 而偏移一斯托克斯偏移Δλ5。根據本發明，入射波長帶42 及發射波長帶44兩者將大體上在自約4〇〇奈米延伸至約7〇〇 奈米之可見波長範圍内。 在一低斯托克斯偏移條件（諸如圖3中所表示之偏移） 下，λΐ與λ2之間之斯托克斯偏移量可低達數奈米。在 本發明之背景下，為加宽感知光之能量分佈卩減少斑紋， 小於約4〇奈米之一偏移作用明顯。一更佳斯托克斯偏移可 為一更小值，諸如小於約2〇奈米或小於約1〇奈米之一偏 移。投影影像之觀看者無法感知導致之色偏移量。此外， 因為發射波長帶44通常具有一延伸尾部，所以光譜偏移保 持較小以減少可重疊成—相鄰色譜之非所欲剩餘光。但 是，由於原雷射光與經激發之發射光之間存在微小頻率 差，所以勞幕上影像中之斑紋假影被減少。 154778.doc •17- 201215168 較佳地’發射帶寬Δλ2係寬於入射帶寬Δλ1且至少為5奈 米寬且不超過約50奈米寬。較寬之帶寬有助於藉由光譜加 寬而提供斑紋減少。 可用於本發明之例示性染料包含來自加州Cadsbad市之 Life Technologies公司之Alexa Flu〇r⑧染料。例如，對於 綠色通道，Alexa Fluor 532染料具有532奈米之一吸收峰值 波長λΐ及約555奈米之一發射峰值波長人2。 分佈在反射層26上之螢光劑27之數量可經調整以控制被 吸收之入射波長帶42内之光之數量，且螢光劑27產生發射 波長帶内之發射光》大體上，可期望使用一較低數量之螢 光劑27以僅吸收入射光之一部份，使得來自顯示表面3〇之 返回光含有自反射層26反射之入射波長帶42内之光與由螢 光劑27發出之發射波長帶44内之光兩者。 雖然Piehl(美國專利案6,987,610)、Skipor等人（美國專利 申請公開案2008/0172197)、Hajjar等人（美國專利案 7,474,286)、Kent等人（美國專利申請公開案2〇〇8/〇29114〇) 及Powell等人（美國專利申請公開案2〇〇8/〇〇48936)之先前 所提及參考案各教示包含螢光劑之顯示螢幕之使用，但本 發明與先前技術組態之間仍存在若干重要不同點。在此等 參考案之各者中，螢光劑之用途為將入射光之色彩變成一 新色彩。在一些情況中，將不可見紫外線輻射轉換為可見 光。相反，本發明之方法提供相對於入射光而僅偏移一小 間隔之返回光。較佳地，偏移之量值係足夠小使得人類觀 察者將感知具有相同色名（例如「紅色」、「綠色」或「藍 154778.doc •18· 201215168 色」）之入射光及返回光。 此外，在先前技術參考案中，螢光劑係經設計以吸收幾 乎全部入射雷射光使得返回光僅含有發射光。相比而言， 本發明中之返回光含有入射波長帶42與發射波長帶44兩者 内之光。此特徵對產生光譜加寬以減少斑紋假影之可見度 有用。先前技術之投影螢幕沒有一個教示提供斑紋減少之 組態。 圖3之實例繪示應用本發明之方法以提供斑紋減少給具 有一綠窄帶光源之一綠色通道。在一些組態中，可藉由使 用一單一螢光劑來僅給一單一色彩通道（即，綠色通道或 某其他色彩通道）&供光譜加寬而實現斑紋假影之可見 度之明顯降低。例如，-色彩通道中之斑紋假影通常比在 其他色彩通道中的更可見。因此’減少斑紋假影使得色彩 通道可提供明顯改良m，即使其他色彩通道未提 供斑紋減少。 在其他組態中’相同斑紋減少原理可應用於將多個榮光 劑分佈在反射層上之複數個色彩通道。例如，吸收紅色入 射波長帶内之光並I出_對應红色發#波長帶内之光的一 紅色螢光劑可與綠色螢光劑一起分佈在反射層上。替代 地，多個螢光劑27可分佈在顯示表面3〇上以基於一給定色 彩通道而操作’兩個螢光劑27(—者具有_較小正 斯托克斯偏移’且另一者具有一較小負(反斯托克斯)偏移) 可在入射波長帶42之兩側上提供光譜加寬。 圖3中所示之特性回應係理想化的且表示約等於初始激 154778.doc 201215168 發光束之位準之—位準處之受激螢光能之功率。實際上， 此一平衡關係並非必需；有用的是獲得足夠螢光以略微加 寬色彩光之光譜分佈使得斑紋假影被消除或至少減至不可 感知位準。 返回光未必具有兩個不同峰值波長，如圖3之實例中所 示。例如，圖4顯示一理想實例，其中一入射波長帶42激 勵發射波長帶以具有一較小斯托克斯偏移。另外，發 射波長帶内之返回光之功率小於入射波長帶42内之返回光 之功率。在此情況中，一所得返回光波長帶46具有相同於 入射波長帶42之峰值波長λ1，但具有一加寬光譜及一加寬 帶寬ΔλΒ。此配置之一優點在於返回光之色偏移將明顯小 於圖3之實例之色偏移。 螢光劑（例如螢光染料）可以各種方式施加至一投影螢幕 之表面。例如，一螢光染料可分散或懸浮在一外加塗層 内。許多實際觀察適用於以此方式使用一螢光染料： (Ο大體上，染料分子（奈米級）將明顯小於顯示螢幕上之 像素尺寸（毫米級因此，粒子或懸浮狀之螢光染料 分子之分散使螢光染料能夠以不影響影像解析度之適 合濃度施加至顯示螢幕表面上。 (11)在一實施例中，一分離螢光染料係施加至用於色彩通 道之各者（例如紅色、綠色及藍色）之投影螢幕表面。 不同螢光染料可經組合並施加為相同塗層之部分。替 代地，不同螢光染料可施加在分離塗層中。在替代實 施例中，一螢光染料係僅施加於一單一色彩通道（例如 154778.doc -20· 201215168 綠色）且無法為其他色彩通道（例如藍色及紅色）提供投 影螢幕之調節《應瞭解可為此使用各種調節組合，包 含對任何一個、任何兩個或全部三個色彩通道之處 理。對於四色投影系統，甚至可具有更多排列組合。 (ϋ〇通常，需要較低數量之螢光染料以提供所需效應。例 如，已發現足以吸收入射波長帶内之光之約丨〇%之一 染料濃度提供一典型組態中之實質斑紋減少。大體 上，螢光染料之濃度應經選擇以吸收入射波長帶内之 光之2%至40%之間。用於各色彩通道之螢光染料之最 佳濃度將為許多因數（包含色彩通道之斑紋可見度及由 一特定螢光染料之斯托克斯偏移提供之光譜加寬之程 度）之一函數。 (iv)當螢光染料係施加至一既有螢幕組成上時，某種額外 塗層保護會對提供耐用性有用。在一實施例中，一防 護層（例如一聚合防護層）係設置在螢光劑27(圖丨）之頂 上以給螢光劑提供保護。較佳地，用於防護層之材料 不應具有可感知雙折射性。在替代實施例中，螢光劑 27可懸浮在防護層内》防護層大體上係用以保護勞光 染料免受環境影響》在一些情況中，防護層亦可摻雜 或塗覆有一紫外光阻斷劑以給螢光染料提供進一步保 護。 一般地，螢光劑發出具有低於激發能之一能量（即，具 有一較長波長）的光。例如，此關係在圖3中加以顯示。亦 存在使發射能具有一較低波長之發螢光材料。已將此類型 154778.doc -21- 201215168 之回應稱為「反斯托克斯」偏移。替代地，具有此類型回 應之材料可用於本發明之若干實施例。 適合於與一紅色通道中之投影光一起使用之螢光染料之 實例包含表格1中所給出之螢光染料。大體上，一螢光染 料應經選擇使得峰值吸收波長緊密匹配發射峰值波長（對 於窄帶光源）。類似地，適合於與一綠色通道一起使用之 螢光染料之實例包含表格2中所給出之螢光染料，且適合 於與一藍色通道一起使用之螢光染料之實例包含表格3中 所給出之螢光染料。 表格1 :與一紅色通道一起使用之例示性螢光染料 螢光染料 峰值吸收波長(奈米） 峰值發射波長(奈米） BODIPY 630/650 625 640 BODIPY 650/665 646 660 Alexa Fluor 633 632 647 Alexa Fluor 635 633 647 Alexa Fliior 647 650 668 表格2 :與一綠色通道一起使用之例示性螢光染料 螢光染料 峰值吸收波長(奈米） 峰值發射波長(奈米） Alexa Fluor 500 503 525 Alexa Fluor 514 518 540 Alexa Fluor 532 531 554 BODIPY R6G 528 550 BODIPY 530/550 534 554 BODIPY TMR 542 574 4’，5·-二氣-2'，7'-二曱氧螢光素 522 550 2'，7’-二氣螢光素 510 532 曙紅 524 544 赤藻紅 530 555 俄勒岡綠514 511 530 若丹明6G 525 555 若丹明綠色染料 502 527 K5V71-四溴硬螢光素 528 544 2'，4,7,7’-四氣螢光素，琥珀醯亞 胺酯(TET) 521 536 EYFP(增強型黃色螢光蛋白） 512 529 154778.doc -22- 201215168 表格3 :與一藍色通道一起使用之例示性螢光染料 螢光染料 峰值吸收波長(奈米） 峰值發射波長(奈米） 二烷基胺基香豆素 435 475 Sytox 藍 445 475 Pacific藍色染料 410 455 Alexa Fluor 405 402 421 Cascade 藍 400 420 圖5係顯示根據一替代實施例之經一螢光劑27調節之一 顯示表面3 0之放大前視圖及側視圖的一簡圖。在此情況 中，螢光劑係分佈在一基板25上之一反射層26上以呈稀疏 及隨機分佈螢光點24之一圖案化樣式。替代地，螢光點24 亦可配置成一更均勻之次序矩陣。反射層26反射一習知薄 膜投影表面中之入射光。圖中亦顯示囊封螢光點24之一可 選保護塗層28。在本發明之背景下，螢光點之一稀疏分佈 係其中個別螢光點24彼此不相互作用之一配置。此隱含螢 光點24覆蓋不超過約40°/。之顯示表面30。（類似地，當螢光 劑27係施加在一均勻塗層中時，螢光劑27之一稀疏塗層將 被界定為其中螢光劑分子不聚集之塗層。） 螢光點24之數量及密度可經選擇以實現入射波長帶内之 光之期望吸收位準（大體上為2%至40%之間）。例如，若螢 光點24足夠密集，則吸收入射波長帶内之幾乎全部光，且 若期望吸收9%之入射光，則螢光點24之數量應經選擇以 覆蓋顯示表面30之9%表面積。 對於其中多個螢光劑係用以給複數個色彩通道提供光譜 加寬之組態，各螢光點24可具有一單一螢光劑。替代地， 各螢光劑24可包含螢光劑之一組合。大體上，可期望螢光 154778.doc -23- 201215168 點24之尺寸小於一投影像素之尺寸，使得每一像素將產生 具有反射入射光與發射光兩者之返回光。在此實例中，螢 光點24係顯示為圓點，但可使用任何合宜形狀來形成螢光 點24。 螢光點24之尺寸及數量以及螢光劑在螢光點24中之濃度 可經調整以控制反射入射光及發射光在返回光中之相對數 量。在圖5組態之一實施例中，施加一高濃度螢光劑27使 得落在螢光點24上之入射波長帶内之光之大多數係經吸收 及用以激勵發射波長帶内之發射光。 為測試根據本發明之方法而形成之投影螢幕之斑紋減少 特性’樣品螢幕係基於一 Hurley Screen MW-16螢幕材料而 形成。Hurley Screen MW-Ιό材料係一大尺寸二氧化鈦著色 乙烯薄膜。該材料具有一光滑表面及使光分佈最大化之細 微壓花且具有1·〇之一增益及5〇〇之一視角。 若丹明6G係塗覆至Hurley Screen MW-16螢幕材料上， 列舉如下。若丹明6(}染料係溶解在丨·丁醇中且經稀釋以製 成具有各種光學密度之塗層。Hurley Screen MW-1 6之方形 樣品被切割成2英寸x2英寸之尺寸且以每分鐘2〇〇〇轉旋轉 塗覆稀釋若丹明6G染料溶液。接著，在測試之前，樣品被 加熱至50eC且乾燥3〇分鐘。製備具有〇 〇、〇 〇4 ' 〇 12、 0.30、0.60之光學密度的樣品以用於具有532奈米之一峰值 波長之入射光。 五個不同螢幕樣品係安裝至一海報板，且在均勻照明條 件下使用一雷射投影系統來同時照射全部樣品。雷射投影 154778.doc • 24· 201215168 系統使用具有532奈米之一波長的綠色雷射、具有465奈米 之一波長的藍色雷射及具有637奈米之一波長的紅色雷 射。 使用具有一 28毫米至135毫米之變焦透鏡（焦距設定為 135 毫米）的一 Canon-EOS Rebel XSi 1220萬像素（4272像素 X2848像素）相機來同時執行五個不同螢幕樣品之斑紋對比 度量測。在量測期間，相機係安裝在距離螢幕1〇英尺之三 腳架上。原始相機影像可被整個使用並被轉換為用於分析 之16位元TIFF檔案。 擷取數位影像檔案中之各像素對應於175微米χ175微米 之一螢幕區。為了比較，對於正常2〇/2〇視力，眼睛之角 解析度約為1.0弧分，且一些個別者具有低至〇 3弧分之更 佳視敏度。對於一 1.0弧分之角解析度及一 1〇英尺視距， 正常眼睛解析度將約為880微米，且對於最佳視敏度，眼 睛解析度將約為2 6 0微米。因此，可明白棟取數位影像含 有足夠空間細節以使斑紋圖案可見度充分特徵化。 藉由將安裝在海報板上之五個螢幕貼劑之各者定位在擷 取數位相機影像中而計算斑紋對比度。使用選自各螢幕貼 劑内之200像素Χ200像素之相機區來執行計算。全部三個 色彩通道中之原始線性相機代碼值之平均值及標準偏差係 經量測以計算波長帶之各者内之斑紋對比度。因為在此等 樣品中吾人僅具有一綠色發射體，所以僅綠色通道係有效 以藉由光譜加寬之機制而提供斑紋減少。此在顯示白光、 綠光、紅色入射光及藍色入射光之資料的表格4中加以說 154778.doc •25- 201215168 明。 表格4 :經若丹明6G塗覆之螢幕之量測斑紋對比度 條 件 曝光 時間 (秒） F/# 雷射 色彩 量測斑紋對比度vs若丹明6G染料之OD OD 0.00 OD 0.04 OD 0.12 OD 0.30 OD 0.60 OD比 0.04/0.00 1 1/30 16 G 0.0885 0.0750 0.0749 0.0996 0.1314 0.8469 2 1/20 16 G 0.0794 0.0655 0.0652 0.0887 0.1287 0.8251 3 1/60 16 G 0.0523 0.0424 0.0422 0.0535 0.0696 0.8101 4 1/60 11 G 0.0521 0.0435 0.0439 0.0518 0.0654 0.8339 5 1/30 11 RGB 0.0194 0.0157 0.0158 0.0204 0.0326 0.8085 6 1/30 16 RGB 0.0319 0.0269 0.0275 0.0387 0.0579 0.8445 7 1/30 22 RGB 0.0414 0.0355 0.0363 0.0512 0.0808 0.8576 8 1/30 22 RGB 0.0411 0.0351 0.0372 0.0500 0.0798 0.8537 9 1/30 22 RGB 0.0414 0.0350 0.0365 0.0521 0.0790 0.8448 10 1/30 22 R 0.0214 0.0213 0.0209 0.0206 0.0201 0.9977 11 1/30 11 B 0.0207 0.0206 0.0227 0.0260 0.0272 0.9978 表格4中之第一行顯示量測條件數。量測條件包含第二 行中所示之相機曝光時間（以秒為單位）、第三行中所示之 相機F/#及第四行中所示之用以照射螢幕之（若干）入射雷射 之色彩。表格4之第五行至第九行顯示由未經塗覆之螢幕 樣品（OD為0)及具有若丹明6G染料層（分別具有0.04、 0.12、0.30及0.60之光學密度）之經塗覆螢幕樣品之方程式 (1)計算之量測斑紋對比度。對於僅利用綠色雷射光之條件 1至條件4及利用組合之紅色、綠色及藍色雷射光之條件5 至條件9，僅使用綠色通道資料來報告斑紋對比度資料。 對於僅利用紅色雷射光之條件10，使用紅色通道資料來報 告斑紋對比度資料；及對於僅利用藍色雷射光之條件11， 使用藍色通道資料來報告斑紋對比度資料。表格4之最後 一行顯示OD0.04資料與ODO.OO資料之比率。 此資料顯示最佳斑紋減少大體上發生在OD 0.04樣品 154778.doc -26- 201215168 上’其中當綠色雷射光係入射在螢幕樣品上時未經塗覆之 樣品上存在一 14%至20%之斑紋減少。雖然數值似乎暗示 此改良之百分比相當小’但改良之視覺印象實際上明顯多 於此等數值所顯示的。雖然對於〇D 〇·〇〇樣品而言綠色雷 射光之可見斑紋位準相當不理想，但對於〇D 〇..〇4而言可 見斑紋已大幅減少。對於一人類觀察者而言，斑紋對比度 之量值與斑紋假影之可見度之間之此不一致可反映斑紋對 比度度量（其未考慮斑紋之頻率内容或人類視覺系統之頻 率回應）之不足。 亦可自表格4明白條件1 〇及條件11之斑紋位準本質上保 持恆定。此與若丹明6G螢光劑僅有效吸收綠色雷射光之事 實一致。因此，紅色及藍色通道將不存在光譜加寬，且斑 紋假影無對應減少。 表格5顯不對應於表格4中所示之資料的各種經塗覆螢幕 樣品之量測平均相機代碼值。表格5中之第一行至第四行 係相同於表格4。表格5之第五行至第九行顯示對應於表格 4中之斑紋對比度量測值的分別具有〇 〇〇、〇 〇4、〇 u、 0.30及0.60之若丹明6(}光學密度之螢幕樣品之平均相機代 碼值。（數位相機之飽和計數值為65535。在量測期間，亦 量測每色彩通道之最大相機計數值。表格4及表格5中所示 之曝光時間與F /#組合係經選擇使得在報告資料之任何者 中未觀察到具有飽和代碼值之像素。）可明白，對於較高 染料密度，存在相機代碼值之一顯著減小，從而反映由： 光染料吸收光多於其發射光之事實所致之一較低螢幕亮度 15477g.doc -27- 201215168 位準。 表格5 :經若丹明6G塗覆之螢幕之量測平均代碼值 條 件 曝光時 間(秒） m 雷射 色彩 量測平均代碼值vs若丹明6G染料之OD OD 0.00 OD 0.04 OD 0.12 OD 0.30 OD 0.60 1 1/30 16 G 30352 29652 26503 19325 14091 2 1/20 16 G 41351 40754 37432 28151 21004 3 1/60 16 G 26629 26455 22750 14482 8040 4 1/60 11 G 42097 41994 37586 25340 14654 5 1/30 11 RGB 55816 54610 50719 42032 30280 6 1/30 16 RGB 39251 38389 33806 25234 14759 7 1/30 22 RGB 24645 23982 20122 13560 6664 8 1/30 22 RGB 24898 24267 20369 13738 6846 9 1/30 22 RGB 24969 24356 20504 13894 6877 10 1/30 22 R 30104 31028 30868 31110 29430 11 1/30 11 B 39522 39900 38055 34388 24967 圖6A及圖6B顯示分別不具有（染料光學密度=0.00)及具 有若丹明6G螢光染料之一低光學密度塗層（染料光學密度 =0.04)之 Hurley Screen MW-16材料樣品之 200像素 x200像 素區域之綠色平面之影像。僅就532奈米之綠色入射雷射 光而言，使用來自表格4之照明及相機設置條件2來獲得此 等影像之兩者。雖然無法確定印刷圖中是否存在明顯差 異，但在用以產生此等圖式之原始影像中圖6B之斑紋假影 之可見度明顯低於圖6A。 圖7顯示用於照明及相機設置條件2之以若丹明6G之螢幕 光學密度為函數之量測斑紋對比度52之一曲線圖。應注 意，對於低光學密度塗層而言斑紋對.比度改良。發現在 OD為0.3及以上時斑紋對比度差於不具有任何若丹明6G塗 層之螢幕之斑紋對比度。雖然此等樣品之光譜加寬量會更 大且由光譜加寬所致之斑紋減少量因此應更佳，但顯然存 154778.doc -28- 201215168 在染料濃度較高時出現之斑紋假影之其他來源，高染料濃 度開始優控由光譜加寬所致之預期減少斑紋位準。 斑紋位準之增加可能起因於螢光染料塗層之厚度或密度 之不均勻性。在光學密度較高時，存在可導致螢光猝減之 螢光染料分子之一聚集趨勢。已知若丹明6G形成導致螢光 猝減之高光學密度溶液中之二聚物、三聚物及更高聚集 物。（對於更多資訊，參閱F. L0pez Arbeloa等人於Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry之第 45卷 第 313 頁至第 323 頁（1988)中之文章「The fluorescence quenching mechanisms of Rhodamine 6G in concentrated ethanolic solution」）因此，可預期用於將螢光劑27提供至 顯示表面30之改良沈積或塗覆方法可允許使用更高染料密 度且在不會觀察到斑紋對比度之上升。A. Barranco及P. 〇1*〇611111§(1^11§1111^1*第22卷第6719頁至第6722頁（2006))之文 章「Fluorescent Plasma Nanocomposite Thin Films Containing Nonaggregated Rhodamine 6G Laser Dye Molecules」中描述此一改良塗覆方法之一實例。 圖7中亦顯示一曲線，其繪製用於照明之以若丹明6G之 螢幕光學密度為函數之綠色通道中之量測平均代碼值54。 可觀察到自螢幕反射之綠光之數量隨若丹明6G塗層之光學 密度的增加而單調減少》 圖8顯示用於相機設置條件6之以若丹明6G之螢幕光學密 度為函數之綠色通道中之量測斑紋對比度62及量測平均代 碼值64之一類似曲線圖。雖然條件2僅利用入射綠色雷射 154778.doc -29- 201215168 光’但條件6利用藉由啟動紅色、綠色及藍色雷射源而形 成之白色入射光。圖8之白光條件具有與圖7之僅綠光條件 相同之斑紋減少及平均相機計數值趨勢。應注意，因為經 計算而用於此曲線圖之斑紋對比度僅使用數位元相機影像 之綠色通道，所以將不提供可存在於紅色及藍色通道中之 任何斑紋之可見度之一指示。 對於僅使用紅色雷射光照明之條件1 〇，斑紋對比度之計 算僅與紅色通道有關。在此情況中，僅使用紅色通道資料 來測定表格4及表格5中之斑紋對比度及平均代碼值。同樣 地，對於僅使用藍色雷射光照明之條件丨丨，斑紋對比度及 平均代碼值之計算僅與藍色通道有關。在兩個情況中，可 明白若丹明6G螢光劑相對不影響紅色及藍色通道中之斑 紋，如所預期。 使用Ph〇t〇 Research PR650光譜比色計來獲得色彩量 測值。量測綠色雷射光及由紅色、綠色及藍色雷射光之一 組合形成之「白色雷射光」之光譜輻射率，以瓦/(球面度* 平方米）為單位。圖9顯示入射在一未經塗覆螢幕樣品上之 532奈米綠色雷射光之量測光譜輻射率對波長之一曲線 圖。因為投影機中僅存在一個開啟雷射，所以在光譜輻射 率圖中僅存在532奈米處之一單一綠色反射峰值72。即使 雷射帶寬小於0.5奈米，量測光譜亦顯得明顯更寬，此係 由儀器之光譜帶寬（其約為1〇奈米）所致。 圖10顯示入射在具有〇D=0.04之一光學密度之經若丹明 6G塗覆之螢幕樣品上之532奈米雷射光之光譜輻射率對波 154778.doc -30- 201215168 °與®9卜樣’可觀察到對應於532奈米雷 射光之—綠色反射峰值82。然:而，可明白綠色反射峰㈣ 處之光譜輻射率之量值已略低於未塗覆薄膜之量測值且光 之-些已被偏移至更長波長’如一綠色勞光帶料之外觀所 指^如下所論述，返回光自綠色反射峰值82至綠色勞光 帶84中之偏移導致色度座標x&y之一偏移。 圖η顯示入射在具有OD=0.3之—光學密度之經若丹明 6G塗覆之螢幕樣品上之532奈来#射光之光譜輻射率對波 長之-曲線圖。與圖10中一樣，可觀察到一綠色反射峰值 92與一綠色螢光帶94兩者。對於此更高光學密度塗層，綠 色反射峰值92之峰值強度6明顯減小且以則奈米為中心 之綠色螢光帶94更為明顯。 圖12顯示藉由組合入射在一未經塗覆螢幕樣品上之來自 一 465奈米藍色雷射光源、一 532奈米綠色雷射光源及一 637奈米紅色雷射光源之光而形成之白光螢幕照明之光譜 輻射率對波長之一曲線圖。此時，在光譜輻射率資料中觀 察到三個峰值：465奈米處之一藍色反射峰值1〇2、532奈 米處之一綠色反射峰值丨04及637奈米處之一紅色反射峰值 106。（即使該等雷射之各者之帶寬小於〇5奈米但其等均 因儀器之光譜帶寬而顯得更寬。） 圖13顯示入射在具有〇D=〇 〇4之一光學密度之經若丹明 6G塗覆之螢幕樣品上之與圖丨2中相同之白光螢幕照明之光 譜輻射率對波長之一曲線圖。與圖12中一樣，可觀察到一 藍色反射峰值112、一綠色反射峰值丨14及一紅色反射峰值 154778.doc •31· 201215168 Π6 ’但綠色反射峰值114處之光譜輻射率之量值已略低於 圖12中所示之未經塗覆螢幕之光譜輻射率之量值。另外， 可明白’此光之一部分已被偏移至綠色螢光帶118内之532 奈米至575奈米之間之較長波長。藍色反射峰值U2及紅色 反射峰值110之量值與圖12中所示之未經塗覆螢幕之量測 值相比並無本質改變。 較佳地’綠色螢光帶118之峰值波長更靠近於綠色反射 峰值114’而非更靠近於藍色反射峰值112或紅色反射峰值 116。為維持不同原色之間之分離，大體上可期望綠色螢 光帶118延伸以與藍色反射峰值〗12及紅色反射峰值116之 峰值波長相隔不小於約30奈米。產生綠色螢光帶118之螢 光劑應大體上吸收綠色入射光之一部份，但不應吸收任何 可觀數量之紅色及藍色入射光（例如小於i 〇%)。 類似地’圖14顯示入射在具有00=0^2之一光學密度之 經若丹明6G塗覆之螢幕樣品上之與圖12中相同之白光螢幕 照明之光譜輻射率對波長之一曲線圖。與圖13中一樣，光 譜輻射率包含一藍色反射峰值122、一綠色反射峰值124、 一紅色反射峰值126及一綠色螢光帶】28。再者，藍色反射 峰值122及紅色反射峰值126之量值係相同於圖12令所示之 未經塗覆螢幕之量值。圖14中所示之綠色反射峰值124之 量值降幅甚至大於圖13中所示之量值降幅。圖14中之綠色 勞光帶！28之量值亦大於圖13中的。此等觀察結果證實綠 色雷射光係來自經若丹明6G染料塗覆之螢幕之螢光的主要 成因。 154778.doc •32- 201215168 PR650光譜比色計亦量測亮度及CIE色度座標乂及丫。藉 由以下程序，基於1931 CIE 2。配色函數办）、办)及办）而 计算色度及梵度。圖15係顯示與波長呈函數關係之[(λ)配 色函數13 6、γ(λ)配色函數13 4及&λ)配色函數132的一曲線 圖。首先，CIEXYZ三色值係計算為： X = Σ δ(λ)χ(λ)Δλ λ Υ = Χδ(λ)γ(λ)Δλ (2) Ζ = $ δ(λ)ζ(λ)Δλ λ 其中sa)係光譜功率分佈且Δλ係波長樣品之間之波長間 隔°通常’用表格表示以i奈米遞增之CIE 1931配色函 數，且在此情況中波長間隔將為}奈米。圖9至圖14中所示 之I測光譜輻射率分佈係等效於光譜功率分佈。方程式（2) 中之Y項係等效於螢幕上之量測色彩之亮度且通常係以呎 朗伯（fl)或每平方米燭光（cd/m2)報告。色度座標χ、y、Z係 由以下關係式計算： x = __X_

X + Y + Z 2 ζ = Γτντι = 1-χ-γ 表格6至表格9顯示未經塗覆螢幕樣品及經若丹明6G塗覆 之薄膜樣品之一選擇上之各種照明條件之量測比色測定資 料（冗度Υ及色度值x、y)e表格6顯示用532奈米綠色雷射 光照射螢幕樣品之情況下之比色測定資料。在一光學密度 OD-0.〇4時，可明白存在一較小色偏移及一較小亮度下 154778.doc •33· 201215168 降。當染料之光學密度增大時，螢幕上之色偏移不斷増大 且螢幕亮度下降。因此’光學密度越大，光效率越低，此 非吾人所期望。 表格6 :經若丹明6G染料塗覆之螢幕上之綠色雷射光照明 之量測比色測定值 OD Y(fl) X y _ 0.00 456.0 0.1799 0.783 _ 0.04 443.7 0.2173 0.7504 _ 0.12 402.8 Γ 0.276 0.6994 _ 0.30 287.2 0.3356 0.643 表格7顯示在用由藍色（465奈米）、綠色（532奈米）及紅色 (637奈米）之組合雷射光組成之「白色」雷射光照射螢幕樣 品之情況下之比色測定資料。在一光學密度〇D=〇〇4時， 色偏移及亮度下降較小。然而，當染料之光學密度增大 時 了明白色偏移不斷增大及全榮幕亮度下降。 表格7 :經若丹明6G染料塗覆之螢幕上之「白色」雷射光 照明之量測比色測定值

表格8顯示用6 3 7奈米紅色雷射光照射螢幕樣品之情況〕 大色馮疋資料。可發現，當若丹明6G染料之光學密度月 ’紅色雷射照明之亮度及色彩並無明顯影響。表格 射^觀察結果，表格9顯示用465奈米之藍色雷射光用 樣品之情況下之比色測定資料。 *’里右丹明6G染料塗覆之螢幕上之紅色雷射光照明 】54778.doc -34 - 201215168 之量測比色測定值 OD Y(fl) X _ V 0.00 159.5 0.7089 0.2857 0.04 158.8 0.7089 0.2858 0.12 157.9 0.7089 0.2859 表格9 :經若丹明6G染料塗覆之螢幕上之藍色雷射光照明 之量測比色測定值 OD Y(fl) X Y 0.00 48.1 0.1378 0.0441 0.04 47.4 0.1397 ___Μ482 0.12 45.7 0.1449 0.0572 塗覆至Hurley MW-16螢幕材料上之若丹明6G染料之資 料顯示在低光學密度（0.04至0.12之間）時斑紋對比度存在 一 15%至20%減小。在一些實施例中，可藉由量測一系列 樣品而測定對應於最低斑紋可見度之染料濃度以測定使斑 紋對比度（或斑紋可見度之某一其他量測）最小化之組態。 在其他實施例中，當測定最佳染料濃度時，可期望考量其 他因數’諸如色偏移及亮度降低之數量。在一光學密度為 0.12時，自螢幕反射之量測亮度顯著下降。亦存在大於 〇.〇4光學密度情況之一色偏移。因此，在一些應用中，較 佳為選擇此範圍低端處之一光學密度以提供最佳性能。 選擇適合於一特定應用之螢光染料應考慮以上已論述之 性能屬性（斑紋對比度減小、螢幕亮度下降、色偏移（斯托 克斯偏移Δλ3)及發射帶寬Δλ2)以及其他因數，諸如成本、 可用性、染料退色特性、實體耐用性及毒性。 甚至在染料濃度較低時，亦可觀察到可量測色偏移，如 自表格6及表格7可明白。為獲得最佳影像品質，可期望補 154778.doc •35· 201215168 償由使用螢光劑引入之任何此等色偏移以減少斑紋假影。 此可藉由使用一色彩處理器來施加一適當色彩校正變換以 說明返回光之光譜特性而完成，該返回光包含經反射之入 射光及由勞光劑發出之光。 當設置一投影機時，其通常已編碼成基於投影機光源之 光譜分佈的一正規化原色矩陣。為校正由觀看條件引發之 任何色偏移（其等將包含由螢幕引發之色偏移），必須在正 常觀看條件下校正投影機及螢幕以一起作為一系統。圖16 顯示一色彩校正程序流程圖200，其描述根據一較佳實施 例之可用以校正正常觀看條件下之投影機及螢幕的若干步 驟。熟習技術者將認識到可根據本發明而使用此色彩校正 程序之諸多其他變動。 首先，執行原色之光譜回應之一量測步驟2〇2。此涉及 用光譜量測儀器（諸如一分光光度計或一分光輻射計）來 量測個別原色光源之各者之光譜回應。為校正由觀看條件 引發之任何色偏移（其等包含由螢幕引發之色偏移），必須 藉由量測來自觀看螢幕之返回光而非直接量測光源本身之 光譜而在預期觀看環境之背景下量測個別原色光源之各 者。對於本實例，可假定雷射投影機具有紅原色、綠原色 及藍原色，但此方法可經一般化以應用於具有其他原色集 之雷射投影機。將由Si(X)給出第i原色光源之量測光譜回 應，其中i=分別用於紅原色光源、綠原色光源及藍原色光 源之R、G、B。 接著，使用原色之比色測定值之一計算步驟2〇4來測定 154778.doc -36 - 201215168 原色三色值及色度座標。第丨原色光源之三色值Xi、1及& 係计算如下： xi = Σδί(λΜλ>Δλ λ Υ· = Σ Si^)y^)AX (4)

λ J

Zi = 8ί(λ)ζ(λ)Δλ λ 其中此等方程式係調適自方程式（2)。原色光源〜、yi、Zi 之各者之色度座標係由以下關係式計算： X X. 'Xi + Υ; + Ζλ Υί=3ςΤν^ (5)

Zi = 1 - X丨·- ' 接著，使用原色矩陣之一測定步驟206而測定一原色矩 陣P。此步驟形成來自原色光源之如下色度座標之原色矩 陣P :

_ZR

y〇 yB ZG ZB

接著’正規化原色矩陣之一測定步驟208係用以測定一 適虽正規化原色矩陣。對於此步驟，將假定以Xw、yw、Zw 給出投影機系統之期望目標白點之色度座標X及y » —白色 參考向量wref被界定為： xw /yw

Wref = 1 (7) _zw /yw. 作為一實例’ DCI參考白點色度值為Xw=〇 314、yw=0.351 154778.doc •37- 201215168 及zw-0.335。此時’一色彩係數對角矩陣係使用以下關係 式計算： C^s-CP^-W.ef) (8) 其中I3係一 3x3單位矩陣且p-i係原色矩陣p之逆矩陣。接 著，正規化原色矩陣NPM係由以下關係式給出： NPM=PC (9) 接著，正規化原色矩陣之一儲存步驟210係用以將正規 化原色矩陣NPM儲存至記憶體中以用在色彩校正顯示影像 中。在一些實施例中，正規化原色矩陣NpM被編碼成投影 機之韌體。正規化原色矩陣NPM可與相關聯於輸入影像之 色彩編碼的一矩陣組合以測定一原色轉換矩陣，該原色轉 換矩陣可用以將線性輸入{1(3]8值轉換為適合於投影機/顯 不器勞幕系統上之顯示的線性RGB值。在一些實施例中， 可將經組合之原色轉換矩陣（而非正規化原色矩陣NpM)儲 存在記憶體中。 接著，原色功率調整因數之一測定步驟212係用以計算 用以實現期望白點及亮度位準之各原色光源之功率調整因 數。功率調整因數可計算如下。對於白點，三色值係等效 於個別原色光源之三色值之總和。以—組初始源功率位準 Pro、PG〇、PB0量測原色之比色測定值之計算步驟2〇4令所 測定之三色值(紅原色光源之知、Yr、Zr、綠原色光源之 &、YG、ZG及藍原色光源之Xb、Yb、Zb)，其中Pr。係紅 原色光源之初始功率位準，P㈤係綠原色光源之初始功率 位準，及PBG係藍原色光源之初始功率位準。大體上，功 154778.doc -38- 201215168 率位準係以瓦量測，但亦可根據本發明而使用其他量測單 位。白點之色彩將隨三原色之間之相對功率之變動而改 變。 係數AR、AG及AB被界定為一新功率位準與其等之初始 功率位準PRQ、PGG及Pbq之比率。當調整功率位準時，新白 點三色值xn、1及zn係由以下關係式計算： = ArXr + AgX〇 + AbXb γπ = ArYr + AgYg + abYb (10)

Zn = ArZr + agzg + abzb 新白點色度值xn&yn可計算如下： xn = ----ArXr + ΑΓιΧ〇 + ARXP_ ar(xr + YR + ZR) + Ag(Xg + + z7) + ab(xb .+ Y.~ zR) y„ = -r-^：--arYr + AGYfi + APYP (11) R(xR + YR + zR) + AG(XG + YG + zG) + Ab(Xb + yb + 接著，可藉由解算滿足以下條件之值而測定三個功率比係 數 ar、AG及 Αβ :

Xn = Xw yn = yw (12)

Yn = Yd 其中Yd係自螢幕量測之期望亮度位準。可使用解算此項技 術中已知方程式之系統的任何方法來測定功率比係數Ar、 A(^Ab。例如’軟體包（諸如Matlab或Mathematica)中之非 線性解算器可用以解算期望值。 在測定功率比係數AR、AG及AB之後，原色功率位準之 一調整步驟214係用以測定將產生特定白點色度及亮度位 準之原色光源之各者之新功率位準。原色之新功率位準係 154778.doc 09- 03) 201215168 計算如下：

其中Pr、Pg及I*b係紅原色、 準〇 綠原色及藍原色之新功率位 曼明之變動， 。例如，該程 t情況。該程 圖16之例示性色彩校正程序同樣適用於本發 其中一個以上螢光劑27係用在顯示表面3〇上。 序可用於一不 不同螢光劑27係用於各色彩通道之情 序亦可用於斯托克斯螢光劑與反斯托克斯螢光劑兩者係用 在至少一色彩通道中之情況。 除螢光染料及相關化合物以外，其他類型之材料亦可如 勞光劑27-樣施加至顯示表面3〇(圖1}以提供等效低斯托克 斯偏移效應。例如，量子點可用作為螢光劑27。量子點係 半導體奈米晶體，其等之螢光回應特性（包含光譜偏移）係 晶體尺寸之一因數。通常，使用無機半導體之小粒子（具 有小於約40奈米之粒徑）來製造量子點材料。可在名稱為 「Quantum dot light emitting device」之Kahen之美國專利 申請公開案2008/0217602中找到量子點之更多相關資訊。 例示性量子點材料包含（但不限於）cds、CdSe、ZnSe、 InAs、GaAs及GaN之小粒子。類似於參考圖3而描述之螢 光染料，量子點在由第一波長λΐ處之光輻射激發時發出第 二波長λ2處之一螢光回應輻射。然而，與螢光染料不同， 所發出之波長取決於量子點之粒徑、粒子之表面性質及所 使用之無機半導體材料。有利地’分散在主體材料中之量 154778.doc • 40- 201215168 子點材料由於其等之小尺寸而具有低光學反散射性。 許多研究者在過去數十年中已製造高發光核/殼量子點 之膠態分散體（例如，參閱Β· Ο. Dabbousi等人之 (CdSe)ZnS Core-shell Quantum Dots: Synthesis and characterization of a size series of highly luminescent nanocrystallites」，J. Phys. Chem. B 1997，第 101 卷第 9463 頁至第9475頁，1997年）。一發光核可由iv族（Si)、In至v 族（InAs)或Π至IV族（CdTe)半導體材料組成。對於光譜之 可見部分内之發射，CdSe係一較佳核材料，因為cdSe核 之直徑在1.9奈米至6.7奈米之範圍内變動，發射波長可自 465奈米調諧至640奈米。 如此項技術中所熟知，可見發光量子點可由其他材料系 統（諸如摻雜ZnS)製成。藉由此項技術中熟知之化學方法 而製造發光核。此製造之典型合成過程包含高溫下在配位 溶劑中分解分子前驅體、溶劑熱法及抑制性沉澱。包圍核 之半導體殼通常係由π至iv族半導體材料（諸如Cds或 ZnSe)組成。通常，殼半導體係經選擇以與核材料幾乎晶 格匹配及具有原子價及導電帶位準，使得核電洞及電子很 大程度上受限於量子點之核區。CdSe核之較佳殼材料係 ZnSexSl_x，其中X在〇.〇至〇·5變動。通常，經由高溫下在配 位溶劑中分解分子前驅體或使用反微胞技術而完成包圍發 光核之半導體殼之形成。 使用前驅體、有機表面活性劑及溶劑之一三組分系統以 膠態合成半導體奈米晶體’諸如量子點。在將一反應介質 154778.doc 201215168 加熱至一足夠高溫度之後，前驅體經由化學作用而變換成 單體。在單體達到一足夠高過飽和位準之後，奈米晶體生 長以一成核程序開始。此生長程序期間之溫度為測定奈米 晶體生長之最佳條件之一因數，且必須足夠高以允許在合 成程序期間重新配置原子及使原子退火同時足夠低以促進 a曰體生長。奈米晶體生長期間嚴格受控之另一重要因數係 單體濃度。 奈米晶體之生長程序可發生在兩個不同工作狀態（「聚 焦」及「散焦」）中。在高單體濃度下，臨界尺寸（奈米晶 體既不生長也不收縮之尺寸）較小，從而導致幾乎全部粒 子之生長。在此工作狀態中，較小粒子生長得比大粒子快 (因為較大晶體比小晶體需要更多原子生長），從而導致尺 寸刀佈之聚焦J以產生幾乎單分散之粒子。當單體濃度 被保持使得存在之平均奈米晶體尺寸總是略大於臨界尺寸 時’尺寸聚焦為最佳。當單體濃度在生長期間被耗盡時， 臨界尺寸變為大於平均尺寸且分佈「散焦」。 存在適合於諸多不同半導體（包含砸化録、硫化鑛、砷 化銦及磷化銦）之膠態方法。此等量子點可含有量子點容 積内之低達1〇0至1〇〇〇〇〇個原子，且一直徑為1〇至5〇個原 子。此對應於約2奈米至1〇奈米之一直徑。亦可形成更許 多子點，且尺寸不超過1〇〇奈米。 如已注釋’可藉由控制奈米晶體結構之幾何尺寸而設計 量子點之光譜回應。此外，可藉由改動量子點形狀及改變 與量子點之量子限制電位相關之其他性質而實現控制。作 154778.doc -42· 201215168 為本發明之若干實施例中之一螢光劑，一特定量子點材料 可經形成及定尺寸使得其發出與入射色彩光相關之一有利 波長處之螢光’如圖3及圖4之實例中之螢光染料所示。在 一實施例中’呈量子點形式之相同半導體材料係用於多個 色彩通道’且各色彩通道之量子點經適當調配及定尺寸。 在一替代實施例中，不同色彩通道之量子點係來自不同半 導體材料。 . 如前所提及’斑紋減少很重要以在數位電影投影與消費 型投影兩者中實現高影像品質成像。在數位電影應用中， 可接受斑紋之位準可能低於消費空間之位準。在此觀看環 境中’房間漆黑以一般打開觀看者之瞳孔，從而減少眼睛 之所產生斑紋《然而，影像品質必須比較高以便不干擾情 節。然而’在消費型空間中’環境光位準可明顯更高，諸 如在一辦公室環境或更糟室外日光中。在此情況中，觀看 者之瞳孔明顯更小’從而增大雷射斑紋之可見度。雖然雷 射斑紋在此等觀看環境下之容限可高於一電影院之容限， 但產生斑紋之條件會明顯更糟。有助於改良消費者觀看經 歷之一方式為將一螢幕與環境光抑制及斑紋減少組合。可 以諸多方式完成環境光抑制。一方式為產生一表面結構， 其光學地重新導引來自若干方向之光且非使軸上投影遠離 觀看者位置。此可藉由將物理透鏡或全像光學元件定位在 螢幕頂上而完成。 一替代實施例為併入另外染料或顏料及螢光劑27。如前 所述，雷射光譜係較窄且可期望維持光譜加寬斑紋減少光 154778.doc •43- 201215168 之一較窄帶。因此，原入射雷射照明波長帶與發射波長帶 之間存在投影系統不使用之明顯波長帶。然而，一習知螢 幕材料反射帶寬較寬之環境光。經選擇以吸收不使用可見 波長帶内之光的光吸收劑（諸如染料或顏料）將明顯有益於 此等螢幕之可用性。較佳地，光吸收顏料應經選擇使得其 等之吸收帶與入射雷射照明波長帶之任何者或對應於螢光 劑27之發射可見波長帶之任何者實質上不重疊。將藉由部 分消除此環境光而實質上提高對比率。另外，將藉由增大 與較低環境光一致之瞳孔尺寸而進一步減小斑紋可見度。 此增大之瞳孔尺寸與減小之斑紋可見度正相關。較佳地， 光吸收劑係以相同於螢光劑27之方式分佈在反射層26上。 在一實施例中，光吸收劑與螢光劑係包含於相同塗層中。 在另一實施例中，光吸收點係與螢光點24—起分佈在反射 層上。 使用本發明之方法及設備之若干實施例有助於藉由調節 具有一螢光劑之投影顯示表面而補償斑紋，該螢光劑具有 較佳在約25奈米之峰值雷射頻率内之一低斯托克斯偏移。 有利地，本發明之投影表面可與使用一或多個色彩通道中 之雷射照明之各種類型之數位投影設備之任何者一起使 用。有利地’投影表面30亦可用於具有窄帶寬光源（包含 LED或可見波長超發光二極體）之其他類型之投影系統中之 斑紋減少。 作為本發明之另一態樣及優點，應認識到具有經稀疏沈 積之小斯托克斯偏移之螢光劑27的顯示表面30亦可降低與 154778.doc -44- 201215168 觀察者光譜靈敏度之差異相關聯之色變失效假影之效應。 在色彩科學領域中，色變係具有不同光譜功率分佈之色彩 刺激之色彩匹配之視覺感知。換言之，若色彩對人眼而言 似乎完全相同（即使其等具有非常不同光譜），則色彩被稱 為色變。色彩成像系統依賴色變現象以產生具有期望色彩 外觀之彩色影像，因為再現色彩光譜大體上將不匹配一原 景之色彩光譜。然而，由色彩成像系統使用之著色劑之數 量可經調整以產生似乎匹配原景色彩之一色彩。 色變之視覺現象取決於光源光譜與材料（光自該等材料 反射）之光學性質之相互作用，及觀察者眼睛之色彩感 知。當不同觀察者感知相同色彩刺激之不同色彩時發生 色變失效假影。存在各種類別之色變失效假影，包含照明 色變失效假影（當兩個材料樣品具有匹配色彩外觀時，一 光源（但非另一者）下所觀看）及觀察者色變失效假影（當觀 察者色覺差導致不同色彩或色相之報告時）。 雷射投影顯示器（與圖1類似）給影像投影領域帶來各種 潛在優點’重點包含相較於其他技術之一大擴展色域。然 而’當使用雷射來使色彩通道光譜變窄（圖12)且色域被擴 展時’觀察者色變失效假影之程度會變得更明顯使得不同 觀察者可感知具有明顯差異之顯示色彩。 可藉由考量圖15_所示之1931 CIE 2。標準觀察者配色函 數而更好地理解觀察者色變失效假影。此等曲線描繪由一 小部分觀察者之配色實驗得出（以經驗為主）之人類之一代 表性色彩感知預期。圖15之配色函數（CMF)表示一「平 154778.doc -45· 201215168 均」或「標準」色彩正常人類觀察者，稱為CIE 1931標準 觀察者。雖然後續研究已解決1931結果中之考量及不足且 已公佈改良之CMF，但圖15之1931 CMF仍切合且被廣泛 使用。 然而，個別人類觀察者各具有其等之各自唯一 CMF，此 導致觀察者與觀察者之色彩感知差異。例如，Raj eev Ramanath 之文章「Minimizing observer metamerism in display systems」（Color Research & Application，第 34卷 第391頁至第398頁，2009年）將具有比較CMF之一圖式提 供給模型化觀察者及個別觀察者之一取樣，該取樣資料可 取自各種已公佈研究。圖式顯示以波長為函數之色彩回應 度之明顯局部變動（多達5%至10%)。當用不同電子顯示裝 置（包含CRT顯示器、LCD、基於DLP及LED之顯示器、基 於CCFL(冷陰極螢光燈）之一顯示器及一雷射顯示器）觀看 色彩内容時，Ramanath探究觀察者色變失效假影之比較敏 感性。Ramanath得出結論，當顯示光譜變窄（更小FWHM) 或顯示光譜中之模型數量增加時觀察者色變失效假影可更 頻繁出現。因此，具有窄或多峰光譜之雷射顯示器及 CCFL顯示器最可能具有觀察者色變失效假影。比較而 言，分別具有約73奈米及約28奈米帶寬之CRT顯示器及 LED顯示器分別具有用於觀察者色變失效假影之低電位及 適中電位。 考量到Ramanath之研究，可明白本發明之顯示螢幕 30(具有經稀疏沈積之小斯托克斯偏移之螢光劑27)將有益 154778.doc -46- 201215168 於降低觀察者色變失效假影之程度及減少由色彩通道中之 加寬光譜所致之藉由一雷射投影機10而顯示在螢幕上之影 像内容中之斑紋假影。 再次考量圖10及圖11之例示性螢光加寬綠色光譜，可明 白綠色螢光帶84及94可使光譜加寬40奈米或更多。相較於 圖10之例示性螢光加寬綠色光譜’圖i丨之綠色螢光帶 94(其具有一更高相對能量）將對降低由投影機1〇之觀看者 150觀察之觀察者色變失效假影之程度更有價值。一般而 吕’螢光帶變得越寬越強（更高強度）’觀察者色變失效假 影將減少越多。 進一步而^，圖7之例示性資料暗示，為獲得由具有一 OD 0.3螢光劑塗層之一螢幕產生之圖^之光譜加寬，使觀 察者色變失效假影減少之光譜加寬可超過使斑紋可感知度 降低之期望。另外，由螢光劑27提供之光譜加寬將影響投 影系統之色域減小。因此，大體上必須選擇一最佳螢光劑 濃度以平衡觀察者色變失效假影之改良與斑紋之改良及色 域之減小。較佳地，可取得一平衡方法，其中使用螢光劑 27之榮幕處之螢光加寬有助於斑紋減少及觀察者色變失效 假影減少’但不引起投影機色域之明顯減小。 圖7至圖14中所呈現之結果指示可根據塗層參數而產生 一螢光加寬光譜範圍。然而，如前所述，此等結果表示使 用 特疋螢幕材料（Hurley MW-16)、一特定染料（若丹明 6G)及一非最佳旋轉塗覆程序之初始實驗。螢幕材料、螢 光劑及塗覆或圖案化程序之其他組合將產生不同結果。榮 154778.doc • 47- 201215168 光劑27相對於其斯托克斯偏移及螢光帶寬Δλ2之選擇將 明顯影響色域、斑紋減少及觀察者色變失效假影減少。然 而，此等光譜性質亦可受藉由塗覆程序而賦予螢光劑27之 組織結構及螢幕表面結構的影響。另外，應注意塗覆用於 、.’口疋色彩通道之兩個或兩個以上螢光劑27(例如，一者 具有一較小正斯托克斯偏移且一者具有一較小負（反斯托 克斯）偏移）可在原色光譜之兩側上提供光譜加寬，此可擴 展光譜加寬以增強斑紋減少與觀察者色變失效假影減少兩 者且不必改變螢光劑27在顯示表面30上之濃度或填充因 數° 一般技術者將明白’此等因數之全部可經共同最佳化 以平衡色域、斑紋減少及觀察者色變失效假影之影響，以 及解決其他系統設計標準。 對於一些應用，由投影設備1〇投影至顯示表面3〇上之光 束22使用偏光光。例如，諸多立體投影系統替代地投影處 於兩個不同正交偏光狀態之光束。觀看者15〇戴著具有偏 光濾波器之眼鏡，使得一隻眼睛觀看到一偏光態之光且另 一隻眼睛觀看到另一偏光態之光。在此等情況中，重要的 是顯不勞幕30應保存光之偏光態使得返回光之偏光實質上 相同於入射光之偏光。吾人已熟知，可使用實質上保存入 射光之偏光的材料及製造技術來構建顯示表面。本發明可 應用於一投影設備10，其藉由將螢光劑27分佈在實質上具 偏光保存性之一反射層26上而投影一偏光光束。在此情況 中’重要的是螢光劑2 7或保護塗層2 8不引入任何明顯程声 之去偏光。前述顯示螢幕樣品上所作之量測顯示該等顯示 154778.doc • 48· 201215168 螢幕樣品實質上具有偏光保存性。 【圖式簡單說明】 圖1係使用本發明之投影顯示表面之一數位投影設備之 一簡化方塊圖； 圖2係顯示數位投影設備中之一單一色彩通道之一例示 性發射光譜的一曲線圖； 圖3係顯示由一入射波長帶内之吸收光產生之一螢光發 射波長帶之一理想實例的一曲線圖； 圖4係顯示由一小斯托克斯偏移引起之一理想返回光光 譜的一曲線圖； 圖5係顯示經一稀疏分佈螢光劑調節之一顯示表面之放 大前視圖及側視圖的一簡圖； 圖6 A顯示未使用螢光劑而產生之一例示性斑紋圖案之一 影像； 圖6B顯示具有根據本發明而產生之減少斑紋的一影像； 圖7係繪製以一若丹明6G螢光劑之光學密度為函數之綠 雷射光之量測斑紋對比度及平均代碼值的一曲線圖； 圖8係繪製以一若丹明6G螢光劑之光學密度為函數之紅 色、綠色及藍色雷射光之量測斑紋對比度及平均代碼值的 一曲線圖； 圖9係入射在一未經塗覆螢幕樣品上之綠色雷射光之量 測光譜輻射率對波長之一曲線圖； 圖10係入射在具有一若丹明6G螢光劑之一OD=0.04塗層 之一螢幕樣品上之綠色雷射光之量測光譜輻射率對波長之 154778.doc -49· 201215168 一曲線圖； 圖11係入射在具有—芒 右丹月6G勞光劑之一 〇d=〇 30塗層 之-螢幕樣品上之綠色雷射光之量測光譜輻射率對波長之 一曲線圖； 圖12係入射在-未經塗覆螢幕樣品上之紅色、綠色及藍 色雷射光之量測光譜輻射率對波長之一曲線圖； 圖13係入射在具有—若丹明6G勞光劑之-〇D=0 〇4塗層 之勞幕樣〇〇上之紅色、綠色及藍色雷射光之量測光譜輕 射率對波長之一曲線圖； 圖14係入射在具有一若丹明6G螢光劑之一〇D=〇.3〇塗層 之一螢幕樣品上之紅色、綠色及藍色雷射光之量測光譜輻 射率對波長之一曲線圖； 圖15顯示CIE 19312。配色函數之一曲線圖；及 圖16顯不根據本發明之色彩校正一數位投影系統之一流 程圖。 【主要元件符號說明】 10 投影設備 12b 空間光調變器 12g 空間光調變器 12r 空間光調變器 14 二向色組合器 16b 光源 16g 光源 16r 光源 154778.doc -50- 201215168 20 投影透鏡 22 光束 24 螢光點 25 基板 26 反射層 27 螢光劑 28 保護塗層 30 顯示表面 40 波長帶 42 入射波長帶 44 發射波長帶 46 返回光波長帶 52 量測斑紋對比度 54 平均代碼值 62 量測斑紋對比度 64 平均代碼值 72 綠色反射峰值 82 綠色反射峰值 84 綠色螢光帶 92 綠色反射峰值 94 綠色螢光帶 102 藍色反射峰值 104 綠色反射峰值 106 紅色反射峰值 154778.doc •51 · 201215168 112 114 116 118 122 124 126 128 132 134 136 150 200 202 204 206 208 210 212 214 Ο λΐ λ2 Δλΐ 154778.doc 藍色反射峰值 綠色反射峰值 紅色反射蜂值 綠色螢光帶 藍色反射峰值 綠色反射峰值 紅色反射峰值 綠色螢光帶 Ζ(λ)配色函數 yO)配色函數 χ(λ)配色函數 觀看者 色彩校正程序流程圖 原色之光譜回應量測步驟 原色之比色測定值計算步驟 原色矩陣測定步驟 正規化原色矩陣測定步驟 正規化原色矩陣儲存步驟 原色功率調整因數測定步驟 原色功率位準調整步驟 光軸 峰值波長 峰值波長 帶寬 -52- 201215168 Δλ2 帶寬 Δλε 斯托克斯偏移 154778.doc •53-

Claims (1)

1. 201215168 七、申請專利範圍： 1. 一種投影顯示表面，其用於減少來自一投影機之斑紋假 影，該投影機具有含一入射可見波長帶之至少一窄帶光 源，其中該入射可見波長帶具有一入射峰值波長及一入 射帶寬，該投影顯示表面包括： a) —基板，其具有反射至少該入射可見波長帶内之入 射光的一反射層；及 b) —螢光劑，其分佈在該反射層上，其中該螢光劑吸 收該入射可見波長帶内之光之一部份並發出具有一發射 峰值波長及一發射帶寬之一發射可見波長帶内之光； 其中當該入射可見波長帶内之入射光係入射在該投影 顯示表面上時，所產生之來自該投影顯示表面之返回光 含有該入射可見波長帶與該發射可見波長帶兩者内之 光’藉此減少影像假影。 2·如凊求項1之投影顯示表面，其中該等經減少影像假影 係斑紋假影或觀察者色變失效假影。 3.如叫求項丨之投影顯不表面，其中該發射帶寬係寬於該 入射帶寬且至少為5奈米寬。 4·如請求項丨之投影顯示表面，其中該發射帶寬不超過5〇 奈米。 5·如請求項i之投影顯示表面，其中 关干該發射峰值波長係經 相對於該入射峰值波長偏移。 6.如請求項5之投影顯示表面，其 .^ 再中該發射峰值波長係經 相對於該入射峰值波長偏移不超過4〇奈米。 154778.doc 201215168 7. 如請求項1之投影顯示表面，其中該螢光劑係一營光染 料。 8. 如請求項7之投影顯示表面，其中該螢光染料係若丹明 6G、Alexa Fluor 532或 BODIPY 530/550。 9·如請求項1之投影顯示表面，其中該螢光劑係一量子 點。 10·如請求項9之投影顯示表面，其中該等量子點係使用 CdS、CdSe、ZnSe、InAs、GaAs或 GaN製成。 U .如請求項1之投影顯示表面，其中該螢光劑係均勻分佈 在該基板上。 12. 如請求項丨之投影顯示表面，其中該螢光劑係稀疏地分 佈在該基板上。 13. 如凊求項丨之投影顯示表面，其中分佈在該反射層上之 該螢光劑之一數量係經調整以實質上使一斑紋可見度最 小化。 14. 如凊求項丨之投影顯示表面，其中該基板係由一反射材 料製成，且其中該反射層對應於該基板之頂面。 15. 如凊求項丨之投影顯示表面其進一步包含保護該投影 顯不表面之一保護塗層。 16. 如凊求項15之投影顯示表面其中該螢光劑係包含在該 保護塗層内。 如咕求項15之投.影顯示表面，其中該保護塗層係施加在 該螢光劑之頂上。 明求項1之投影顯示表面，其中該投影顯示表面具偏 154778.doc 201215168 光保存性使得該返回光之偏光實質上相同於該入射光之 偏光 19. 20. 21. 22. 23. 24. 如請求項1之投影顯示表面，其中一人類觀察者感知具 有相同色名之該入射可見波長帶及該發射可見波長帶内 之光》 如凊求項1之投影顯示表面，其中由該螢光劑吸收之該 入射可見波長帶内之光之該部份為2%至40%之間。 如請求項1之投影顯示表面，其中該等斑紋假影係藉由 光譜加寬之機制而減少。 如請求項1之投影顯示表面’其中該發射峰值波長係長 於該入射峰值波長，且該投影顯示表面進一步包含分佈 在該反射層上之一第二螢光劑，其中該第二螢光劑吸收 該入射可見波長帶内之光之一部份並發出具有一第二發 射峰值波長及n射帶寬之—第二發射可見波長帶 内之光，該第二發射峰值波長係短於該入射峰值波長。 如請求項1之投影顯示表面，其進一步包含分佈在該反 射層上之一或多個光吸收劑，該等光吸收劑吸收與該入 射可見波長帶或該發射可見波長帶實質上不重疊之一或 多個波長帶内之環境光β 一種投影顯不表面，其用於減少來自一彩色投影機之斑 紋假影，該彩色投影機具有分別含第一、第二及第三入 射可見波長帶之至少三個窄帶光源，其中各入射可見波 長帶具有一相關聯入射峰值波長及一相關聯入射帶寬， 該投影顯示表面包括： 154778.doc 201215168 a) —基板，其具有反射至少該等第一、第二及第三入 射可見波長帶内之入射光的一反射層；及 b) —第一螢光劑，其分佈在該反射層上，其中該第一 螢光劑吸收該第一入射可見波長帶内之光之一部份並發 出具有一第一發射峰值波長及一第一發射帶寬之^-第一 發射可見波長帶内之光； 其中當該第一入射可見波長帶内之入射光係入射在該 投影顯示表面上時，所產生之來自該投影顯示表面之返 回光含有該第一入射可見波長帶與該第一發射可見波長 帶兩者内之光，藉此減少斑紋假影。 25·如請求項24之投影顯示表面，其中該發射帶寬係寬於該 入射帶寬且至少為五奈米寬。 26. 如請求項24之投影顯示表面，其中該第一發射峰值波長 係較靠近於該第一入射峰值波長而非較靠近於該等第二 或第三入射蜂值波長。 27. 如請求項24之投影顯示表面，其中該第一發射可見波長 帶延伸以與該等第二或第三入射峰值波長相隔不小於3〇 奈米。 28. 如請求項24之投影顯示表面，其中由該第一螢光劑吸收 之該第一入射可見波長帶内之光之該部份為2%至4〇%之 間且由該第一螢光劑吸收之該等第二及第三入射可見波 長帶内之光之該部份可忽略。 29. 如請求項24之投影顯示表面，其進一步包含： c) 一第二螢光劑，其分佈在該反射層上，其中該第二 154778.doc 201215168 螢光劑吸收該第二入射可見波長帶内之光之一部份並發 出具有一第二發射峰值波長及一第二發射帶寬之一第二 發射可見波長帶内之光； 其中當該第二入射可見波長帶内之入射光係入射在該 投影顯示表面上時，所產生之來自該投影顯示表面之返 回光含有該第二入射可見波長帶與該第二發射可見波長 帶兩者内之光。 30·如請求項29之投影顯示表面，其進一步包含： d)—第三勞光劑，其分佈在該反射層上，其中該第三 螢光劑吸收該第三入射可見波長帶内之光之一部份並發 出具有一第三發射峰值波長及一第三發射帶寬之一第三 發射可見波長帶内之光； 其中當該第三入射可見波長帶内之入射光係入射在該 投影顯示表面上時’所產生之來自該投影顯示表面之返 回光含有該第三入射可見波長帶與該第三發射可見波長 帶兩者内之光。 154778.doc