TWI234519B - Electronic imaging system using organic laser array illuminating an area light valve - Google Patents

Description

1234519 玟、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本兔明-般係關於顯示器或印刷系統的領域，尤发 引用雷射光來照明—光閥門區的顯示器或 更:確地說，本發明係關於於-顯示器或列印系統用 有機雷射元件陣列來照明光閥門區。 【先前技術】 本技術中已經熟知含有複數個光閥門來對具有資訊之另 f進行空間調變的電子成料統。此㈣統常見的應用έ …“史影顯示器及列印系統。一般來說，該些系統㈣ 本形式為一白色光源（尤其是白熱燈泡或弧光燈），用以照明 個以上的光閥門；或是具有適當之彩色遽光功能的複案 個空間光㈣n ’㈣形成所需要的影像，該影像會被控 衫至一觀賞螢幕或感光媒體之上。 就光閥門型投景’顯不器及列印系統來說，雷射為熟知的 引人注目之燈泡替代光源。雷射的其中—項潛在優點係， 以超飽和顏色為特徵的寬廣色域。雷射照明可提供簡單、 省叙的光予不統、當配合部份慣用的光閥門時，便可提供 改良的效率及較高的對比。投影顯示器所使用之雷射的其 中一項缺點係缺乏於適當可見波長處具有足夠功率的省錢 雷射光源。 缺乏適合顯示器及照相印表機中之電子成像系統來使用 的低成本可見雷射已經嚴重地妨礙到該些市場中光閥門型 〇；\91\91031 D0C4 1234519 雷射電子成像系統的發展。舉 午W木况，於典切的帝 中’需要使用到功率位準各約-的紅光雷射、::光::; 以及藍光雷射。目前具有該功率位準的市射、 光雷射(例如内腔雙二極體 ：田射及綠 4 口心田射）的價格都非

貝，因為需要使用到固鲅雷 P 田射日日體的二極體雷射激 、裝配一共振器、而且雲I F呆 而要心非線性頻率轉換方能製造 可見光。逛有穩定性及毒合古；a a ^ &「及可〒方面的進一步問題有待解決。 再者，每種顏色的單雷射有許多方面並不適合顯示器或列 印系統。因為該些雷射為頻譜及空間同調，較佳的係，應 :避免該等光學系統内的同調人為因素(源自該系統中空 氣間隙或薄玻璃元件中的薄膜干涉效應）。於顯示器系統中 ，因粗糙顯示器螢幕所造成之斑點必須予以克服，該等雷 射光源的頻譜及空間同調特性則會提高其困難度。最後， 如先前的討論，感興趣的光閥門區並不需要空間同調性極 尚的光源。所以，吾人希望可以使用一頻譜及空間同調性 很低的雷射光源。

由複數個可個別操作像素所組成之二維矩形陣列所構成 的複數個光閥門可提供促成雷射顯示器及列印系統的另一 組件。光閥門區的範例包括反射式液晶調變器，例如JVC 、Three-Five、Aurora以及Philip所售的矽上液晶（LCOS)調 4:為，以及微鏡陣列，例如Texas Instruments所售的數位光 處理（DLP)晶片。二維調變器優於一維調陣列調變器及光柵 掃描系統的地方在於··沒有必要的掃描；沒有因該調變器 陣列中不均勻性所造成的條紋人為因素；以及不會受到顯 O'.9|\9I031.DOC4 1234519 示器系統中遠大於訊框再新速率（>12〇 HZ)之頻率處的雷 射雜訊影響。二維空間光調變器的另一項優點係可以容忍 該照明光束之低空間同調性。相反地，一維或線性光閥門 (例如Silicon Light Machines所製造的光閘光閥門（GLV)以 及保形光閘調變器）於該光閥門的短維度中則需要有空間 同調照明。 提供具有低空間及頻譜同調性之雷射光的其中一種方式 係運用多個雷射光源。Waarts等人於1995年8月3曰公告之 國際公開案號WO 95/2081 1(於專利合作條約（pcT)下所公 告的國際申睛案）’標題為「Laser niuminated Display System」便揭示使用多個二極體雷射進行多工及光纖耦合 ，以照明一空間光調變器。Tia〇等人於別…年丨丨月汕曰提 出的美國專利案第6,3 18,863號，標題為「Illuminatl〇n Device

And Image Projection Apparatus Including The Same」便揭示 一種明裝置，其利用被輕合至漸細光導管的多個光源（其 中一具體實施例中使用的係雷射二極體）來照明一光閥門 區。先鈾技術的其它實例已經使用到雷射陣列。Kappel等 人於1998年1月6日提出的美國專利案第5,704,700號，標題 為「Laser* Illuminated lmage projecti〇n SyStein And Method 〇f Using Same」便揭示一種影像投影系統，其中有一微雷 射陣顯示器及列印系統會被耦合至一光束整形器，用以照 明一光閥門。再者，Kurtz等人於1 999年7月13曰提出的美 國專利案第 5,923,475號’標題為「Laser Printer Using A Fly’s Eye Integrator」則揭示一種利用一二極體雷射陣列及 O:\91\91031 D0C4 1234519 一光閥門的列印系統。 當於需要用到RGB雷射陣列的顯示器或列印系統中使用 一光閥門區時，吾人通常需要使用完全整合的二維雷射陣 列。易於整合成二維形式之少量雷射技術中其中一項技術 便係垂直腔表面發光雷射（VCSEL)。 自80年代中葉便已經開發出以無機半導體（例如A1GaAs) 為基礎的VCSEL(Susumu Kinoshita等人於1987年6月在 IEEE Journal of Quantum Electronics，第 QE-23冊，第 ό號 中發表的「Circular Buried Heterostructure (CBH) GaAlAS/GaAs surface Emitting Lasers」）。已經有數家公司 製造出可發出850n m之AlGaAs型的VCSEL，而且壽命超過 100 年（Kent D. Choquette 等人於 1997 年 11 月在 Proceedings of the IEEE，第 85冊，第 11 號中發表的「Vertical-Cavity Surface Emitting Lasers: Moving from Research to Manufacturing」）。成功開發出該些近紅外線雷射之後，近 年來的重點便轉向用以製造可於可見波長範圍中發光之 VCSEL的其它無機材料系統（Carl w. wilmsen等人於2001在 Cambridge University Press，Cambridge 中發表的 「Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers」）。可見光雷射 具有許多潛在的應用，例如顯示器、光學儲存體讀取/寫入 、雷射列印、以及運用塑膠光纖的短程電信（T· ishigure等 人於1995年3月16日在Electronics Letters，第31冊，第6號 中發表的「2.5 Gbit/s 100m data transmission using graded-index polymer optical fibre and high-speed laser O:\91\91031.DOC4 -9- 1234519 eat 650 nmwaveIength」）。雖然世 驗室及校園實驗室都付出努力，有許多工業實 須完成，方能製造出能夠於 ^仍然有許多工作必 光雷射-μ _ / t 了見頻禮中產生光輸出的可見 /極體（邊緣發光器或V c s E L )。 當试圖製造出可見波長vcsel

T ’放棄無機型李播I 注::機型雷射系統比較有利，因為在可見頻譜中、、:有機 型增证材料的優點多過於無機型增益材料。舉例來說，此 型的有機型增益材料的特性為 ^ 一 行注馮低未激昇散射/吸收損失以 及南量子效率。相較於無機雷射系統，有機雷射的製造成 本比較低廉’可於整個可見光範圍中發光，能夠縮放成任 意尺寸，最重要的係，能鈞從單一晶片中發出多種波長(例 如紅色、綠色、以及藍色）。過去數年中’已經越來越都人 有興趣製造有機型固態雷射。已經使用的雷射增益材料可 能係高分子或小分子’而且已經有人運用數種不同的共振 腔結構，·例如VCSEL(參看Kozlov等人於2〇〇〇年12月12日提 出的美國專利案第6，160,828號，標題為「〇rganic

Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser」）、波導、環狀微雷 射、以及分散式回授（舉例來說，同樣可參看G.

Kranzelbinder 寺人於 2000 年在 Rep. Prog. Phys· 63 中發表 的「Organic solid-state lasers」以及 Diaz-Garcia 等人於 1999年3月9日提出的美國專利案第5,881，〇83號，標題為 「Conjugated Polymers As Materials For Solid State Laser 」）。所有該些結構的問題係為達發出雷射的目的，必須利 用另一雷射光源以光學激昇方式來激發該等腔。較佳的係 O:\9I\9I031.DOC4 -10- 1234519 ，電激昇該等雷射腔 易於調變結構。 因為如此通常可導致小體積 而且 ^成=昇有機雷射的主要屏障係有機材料的低載子移 率，f寺級通常為1G.5⑽2/…）。低載子移動率會導致 數項問題。具低載子移動率的裝置通常無法採用薄層結構 來避免大額電壓降及歐姆發熱。該些薄層會造成雷射發光 模j擴散至有損陰極及陽極之中，造成雷射發光臨界值大 幅提高(V.G.—等人於1998年1〇月15日在j〇㈣以。f

Applled PhySles，第 84冊，第 8號中發表的「Study Qf lasmg action based on Forster energy transfer in optically pumped orgamc SemiC0nduct0r thm fllms」）。因為有機材料中的電 子-電洞再結合係受控於朗日凡再結合原理（其速率和載子 移動率成正比），所以，低載子移動率會使得帶電載子的數 f多於單線激發性電子。因此，電荷誘發（極化子）吸收便會 變成極重要的損失機制（N. Tessler等人於1999年5月1〇曰在 Applied Physics Letters，第 74冊，第 19號中發表的「Pulsed excitation of low-mobility light-emitting diodes:Implication for orgamc lasers」）。假設雷射裝置具有5%的内部量子效 率，使用目前為止經記載之最低雷射發光臨界值〜1〇〇 W/cm2(M. Berggren 等人於 1997 年 10 月 2 日在 Letters to

Nature，第 389冊中發表的「Light amplification in organic thin films using cascade energy transfer」），並且忽略上述 的損失機制的話’那麼電激昇雷射發光臨界值的下限便是 1 000 A/cm2。納入該些損失機制的話，那麼雷射發光臨界 O:\9i\91031 DOC4 -11- 1234519 值便會超過1000 A/cm2，其為目前為止有機裝置能夠支援 的經記載之最高電流密度（Nir Tessler等人於1998年1〇月在 Advanced Matenals，第丨冊中發表的「〜紘而咖

Polymer Light-Emitting Diodes」）。 避免4些難題的其中一種方式係結晶的有機材料取代非 晶的有機材料’作為雷射發光介質。最近已經有人採用此 方式（J. H. Schon於2000年7月28日在〜丨如“，第289冊中發 表的「An 0rgamc Solld state Injecti〇n ，利用單曰^ 并四苯作為增益材料建構出Fabry_p⑽共振器。利用結晶 开四苯便可獲得較大的電流密度，可以採用較厚的層(因為 載子移動率的等級為2 cm2/(v命而且極化子吸收會非常 的=。此有機結構會造成約15〇〇 A/—的室溫雷射臨界電 流密度。 有機型雷射的其中—項優點係，因為該增益材料通常係 ::材料，所以’相較於具有需要非常高之結晶度之增益 材料的雷射，構成梦罢 乂 的成本相當低廉。此外，可於廣大 面積上製造出基於右拖斗 、， ^ A 4非晶增益材料的雷射，而不必製造 廣大的單晶材料區， J, , , ^ ，便可縮放成任意尺寸’產生更 大的輸出功率。因為f〇 …"卜日日特性的關係，所以能夠於各種 基板上長出有機型雷 、，舉例來說，玻璃、彈性塑膠、以 及矽都可能係該些穿

可佶闲沾士 S Μ 、、支承體。因此，非晶有機型雷射 T使用的支承體材料合I 擇。 。 g /、有卓越的成本優勢以及更多的選 有機雷射電激昇的替 n万式係藉由不同調光源進行光ί O:\9I\91031.DOC4 、12- 1234519 幵’例如無機發光二極體（LED)(M. D. McGehee等人於1998 年3月30曰在Applied Physics Letters，第72冊，第13號中發 表的「Semiconducting polymer distributed feedback laser」） 或有機發光二極體（Berggren等人於1999年3月9日提出的美 國專利案第 5,881，089號，標題為「Article Comprising An

Organic Laser」）。可能的結果係會產生一於雷射發光波長 處具有非常低之結合散涉及吸收損失（〜〇·5 cm-1)的未激昇 有機雷射系統，尤其是當使用母質-摻雜質結合物作為該主 動介質時。即使運用該些小額損失，以波導雷射設計為基 礎的有機雷射目前為止經記載之最小光激昇臨界值為1〇〇 W/cm2(M. Berggren 等人於 1997 年 10月 2 日在Nature，第 389 冊中發表的「Light amPlificatlon in organic thin films using cascade energy transfer)。因為現成的無機lEe^提供至 〜20W/cm2的功率密度，所以必須採用不同的方式利用不同 調光源來進行光激昇。吾人需要一種用於最小化雷射區域 結構中之增益量同時讓光激昇功率密度臨界值低於5 W/cm2的方法。 【發明内容】 本發明係關於提供一用於從一影像資料流中提供一可觀 看之彩色景々像的電子成像系統，用以解決上述一項以上的 問題，該電子成像系統包括一觀看螢幕，用以接收有色雷 射光且具有一擴散元件，致使該電子成像系統可響應有色 雷射光來產生-可觀看彩色影像。該電子成像系統中還包 括複數個不同顏色雷射光源，其係被配置在至少一陣列之 O:\9l\9103l.DOC4 -13 - 1234519 每個此種田射光源皆包括一垂直腔設計，該設計具有 .弟—介電堆疊’用以接收且發射激昇光束，並且會反 預疋波長圍的雷射光；一有機主動區，用以接收源 自第：介電堆疊的已發射激昇光束，並且發出該雷射光； :及m)一第二介電堆疊’用以將該已發射激昇光束及源自 該^機主動區的雷射光反射回到該有機主動區之中，其中 :等第；丨％堆豐及第二介電堆疊與該有機主動區的組合 會產生該雷射光。此外，該電子成像系統中還含有至少一 光閥門區’用以接收該雷射光，並且從該影像資料流中產 生該可觀看的彩色影像。 本發明的有利效應 上本發明具有下面的優點：&良影像不均句性、減低晝面 調整時的閃光、以及抑制雷射斑點的出現。此外，本發明 提供-種列印系統，其會使用一光閥門區以及至少一個光 激幵有機VCSEL陣列。所以’可以利用各種容易取得的不 同凋光源（例如LED)以光激昇的方式來驅動本發明。再者， 因為可以陣列方式將該等激昇LED配置在一區域上，所以 本發明中的有機雷射可被建構成二維陣列。 【實施方式】 圖1所示的係一垂直腔有機雷射裝置10的概略圖。基板20 可此係透光式或非透明式，端賴光激昇及雷射發光的預定 方向而定。透光基板20可能係透明的玻璃、塑膠 '或是其 匕透明材料（例如藍寶石）。或者，非透明基板包括（但不限 於），可於透過相同表面發生光激昇及發光的情況中使用半 O:\91\91031.doc4 -14 - 1234519 導體材料(例如石夕)或陶麵。於該基板上會沉積一有機雷 射膜結肺，其包括—第—介電堆疊301面則係有機主 動區40及第二介電堆疊5〇。由井早、、盾以八 田尤子源65發出的激昇光束仰 I穿過該第-介電堆疊3G(該堆疊實質上可讓激昇光束⑽ 穿過）來光激昇該垂直腔有機雷射裝置1〇。第二介電堆疊咒 實質上應該反射激昇光束60，以便讓該激昇光束6〇通過該 有機主動區40兩次。該激昇光束6()的光源可能係不同調的 ，例如從-發光二極體發出的光。或者，該激昇光束的亦 可能係源自-同調雷射光源。圖！顯示出該激昇光束6〇會穿 過該基板20，而該雷射光7〇則會從第二介電堆㈣離開。 或者’該垂直腔有機雷射裝置1〇基本上可藉由倒置該有機 雷射膜結構35配合從空氣端傳遞過來的激昇光束6〇以及離 開進入該基板20的㈣光7G進行運作。於非透明基板（例如 矽）的情況中，光激昇及雷射發光都係透過空氣端發生，藉 由倒置圖1所示之有機雷射膜結構35便可達成此目的。 該有機主動區40的較佳材料係小分子重量的有機母質_ 摻雜質組合物，其通常係透過高真空熱蒸發沉積而成的。 該些母質-摻雜質組合物的優點在於其可造成增益材料的 超低未激昇散射/吸收損失。較佳的係，該等有機分子係小 分子重里，因為相較於旋塗高分子材料，真空沉積材料會 沉積得更為均勻。還有，較佳的係，本發明所使用的母質 材料會經過選擇，致使可充分吸收該激昇光束6〇,並且能 夠透過Forster能量傳輸將其大部份的激發能量傳輸至摻雜 材料。熟習本技術的人士皆瞭解F〇rster能量傳輸，其涉及 O:\9i\91031.DOC4 1234519 遠等母質及摻雜質分子間之無輻射能量傳輸。紅光雷射實 用的母質-摻雜質組合物範例為以鋁參（8_hydroxyquin〇line) (八⑷作為母質’並且以[4-((11。}^11〇111€1：]1}^1^)-2*^-1)1^1-6- (l，l，7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran] (DCJTB)作 為摻雜質（容積分率為1 %)。可以使用其它母質_摻雜質組合 物作為其它波長的發光使用。舉例來說，於綠光中，實用 的組合物為以Alq作為母質，並且以 2,3,6,7-tetrahydro-l，l，7,7-tetramethyl-lH，5H，llH-[l] Β€ηζ〇Ρ>^ηο[6,7,8-;ί：ί](1ιιίη〇Ηζ：ίη·11-〇η6]((^545丁η乍為摻雜 質（容積分率為〇.5%)。其它的有激增益區材料可能係高分 子物質，例如聚伸苯基伸乙烯基衍生物、二烷氧基聚伸苯 基伸乙烯基、聚對苯衍生物、以及聚芴衍生物，Wolk等人 於2001年2月27曰提出的共同受讓美國專利案第6，ΐ94，ιΐ9 號中便有教授，本文以引用的方式將其併入。 I該等第-介電堆疊3G及第二介電堆疊5()較佳的係可利用 慣用的電子束沉積法進行沉積，並且可能包括交錯的高折 射率和低折射率介電材料，分別為丁1〇2及31〇2。亦可使用 其它的材料’例如以Ta2〇5作為高折射率層。於圖i所示的 具體實施例中，第-介電堆疊3〇的沉積溫度約鐵。於該 第二介電堆疊50的沉積製程t，會將溫度維持在約7〇。以 ’避免熔化該等有機主動材料。於本發明的一替代具體實 ,例中’可以沉積-反射金屬面鏡層來取代該第二介電堆 疊。典型的金屬為銀或链，其反射率超過9〇%。於此替代 具體實施例中，激昇光束6〇及雷射光7〇皆會通過基板2〇。 O:\9I\91031.DOC4 -16- 1234519 根據該垂直腔有機雷射梦 名置1()之_發光波長，該等第一 ”電堆《30及第二介電堆 ' 雷射光。 纟⑶會於衫範圍的波長中反射 使用非常精細的垂直料映π △ t 〇lw/ 許於超低的臨界值（低於 0.1 W/cm功率密度）處進行φ 丁田射轉交。此低臨界值使得可以 不同調光源取代其它雷射系 、、中丨貝用的雷射二極體聚焦輸 出，用以進行激昇作業。遣 ^ ’幵’原的一種範例係Cree所售的 UV LED或UV LED陣列f明成以 夕】（月確地說係XBRIGHT⑧9〇〇 UHraV油tPowerChlp⑧咖）。該些光源會發出波長以彻 ㈣附近為中心的光，而且吾人已知其可以晶片形式產生等 級為2〇 I2的功率密度。因此，即使考量因裝置封裝及 該等㈣之延伸有角發光輪_造成之運用效率限制，該 led的冗度仍然足以在該雷射發光臨界值之上 腔許多次。 圖2為和肖主動區設計來進一步改良垂直腔有機雷射 裝置80的雷射效率。該有機雷射膜結構说括—有機主動 其包括-個以上的週期性增益區⑽以及被置於該等 週期性增益區⑽兩側的有機分隔層11G，而且其配置方式 會使得該等週期性增益區1〇〇對齊該裝置之駐波電磁場的 反節點1〇3。圖2中概略地於該有機主動區40中繪出該雷射 波电磁场圖案i 2〇。因為受激發光於反節點^ 〇3處最高 ’於該電磁場的節點105處則非常微小，所以本質上便有利 : >成圖2所不的有機主動區4〇。該等有機分隔層工並不 會受到受激發光或自發發光的作用，而且大部份不會吸收 0:、9 卜9I03I.DOC4 -17- 1234519 雷射光70或激昇光束60的波長。分隔層11〇的範例為有機材 料U-雙-(4-雙（4-甲基-苯基）_胺基-苯基）環己烷（TApc)。 TAPC可作為良好分隔材料的原因在於其大部 I W个會吸收 雷射輸出或激昇光束的能量，此外，其折射率略低於大部 份有機母質材料的折射率。此折射率差異的實用處在於其 有助於最大化該等電磁場反節點丨〇 3與該（等）週期性增益區 1〇〇間的重疊。下文將參考本發明來討論，採用週期性增益 區取代整體增益區可提高節省功率的效率，並且大幅地減少 不必要的自發發光。該（等）週期性增益區的佈置方式可利用 光學的標準矩陣法來決定（Scott w· corzme等人於1989年6 月在 IEEE Journal of Quantum Electr〇nics，第 25冊，第 6號中 發表的「Design 〇f Fabry_P⑽t Surface彻ining w油 a Penodic Gain Structure」）。為獲得極佳的結果，該（等）週 期性增益區100的厚度必須小於等於5〇 nm，方能避免發生 不必要的自發發光。 如圖3所不，運用相鎖有機雷射陣列19〇便可提供某區域 中的雷射’維持空間同調的程度。為形成—二維相鎖雷 射陣列190，必須圖案化該有機雷射膜結構35，形成複數個 田射像素200 ’並且以像素間區21〇來隔離該等雷射像素 。藉由小ΐ的内建折射率或增益導引或是調整該等面鏡中 至 > 一者的反射係數，微弱地將該雷射光侷限於像素間區 210，便可產生雷射像素2〇〇。於其中一具體實施例中，藉 由於第一；I電堆豐30圖案化且形成一蝕刻區22〇便可實行 反射係數凋變，其可利用標準的光微影技術及蝕刻技術， 〇\9!\91031 D0C4 -18 - 1234519 伙而於该第一介電堆疊30表面上形成一二維的圓形柱狀陣 列。該有機雷射微腔結構的剩餘部份可沉積於上述已圖案 化的第一介電堆疊3〇之上。於該具體實施例中，雖然該等 雷射像素200的形狀係圓形的，不過，亦可能有其它像素形 狀，例如矩形。 該等雷射像素200的維度對決定該等雷射像素2〇〇支援的 橫模來說相當重要。對折射率導引結構的情況來說，可利 用刼控光波導的熟知法則來規定受支援的橫模數量（參見τ. Tamir於1979年編著之「integrated 〇ptics」中的第2章，由 H.Kogelnik所發表的「Theory 0f Dielectric waveguides」） 。對增並導引結構來說，可利用受支援腔模式和該增益輪 廓間的重疊程度來規定受支援的橫模數量。對反射係數調變 結構來况，可利用該面鏡結構的維度來決定受支援的橫模數 量，其和一特定模式所遭受的繞射損失有關（參見Α· G. F〇x 及 Tmgye Li於 1961 年 3 月在 B.S.T.J·，第 40冊，第 45 3-45 8 頁 中斤毛表的 Resonant Modes in a Maser interferometer」） 。視e亥導引結構而定，會出現一關鍵維度，低於該關鍵維 度便僅支援單一橫模，於該關鍵維度之上則會支援複數個 橫模。該些原理可運用於一般的雷射系統，並不單僅限於 有機雷射結構。 為取彳于相鎖作用’應該於該等雷射像素200間交換強度及 相位貧訊。為達此目的，該像素間間隔的範圍應該介於0.25 至4 μιη。較大的像素間間隔亦會發生相鎖陣列作業，不過 ’其無法有效運用該光激昇能量。為獲得穩定的相鎖作用 O:\91\9I031.DOC4 -19- 1234519 ’該等雷射像素200以僅支援基礎橫模為宜。為達此目的， 橫向維度（例如圓形雷射發光像素的直徑）較佳的係小於等 於5 μηι。蝕刻深度較佳的係從2〇〇至1〇〇〇 nm，以便形成蝕 刻區220。藉由於該第一介電堆疊3〇中蝕刻奇數層，便可讓 該蝕刻區220中的縱模波長遠離該增益媒體的尖峰。所以， 可避免發生雷射發光動作，並且可大幅減低該等像素間區 210中的自發發光。形成蝕刻區22〇之後便可將雷射發光微 弱地侷限於該等雷射像素·，不會有任何#射發光係來自 該等像素間區210’而且該陣列會發出同調的相鎖雷射光。 圖4顯示出有機VCSEw置另一項優點__該等裝置易於 製造在由複數個可個別定址元件所組成的陣列中。圖4所亍 的係一有機VCSEL陣列300的透視圖。該有機vcsel陣列 300包括-激昇源陣列31〇，其包括複數個激昇陣列元件咖 。該等激昇陣列元件320為複數個光子源，其波長和功率密 度可用於激昇該有機VCSEL陣列·。該激昇源陣列…的 實用範例係-彩色LED陣列。於該激昇源陣列训上方有一 基板20,於該基板上方則會沉積該有機雷射膜結構&該 有機雷射膜結構35可能係、先前於圖⑴中所討論的任何具 體貫施例。 、丨又认间碉飛幂射元件： 。有機VCSEL陣列300中的單_有掬泰 干有械田射π件330係被單 激昇陣列元件32〇激昇的區域 一 ^ ^糟由個別定址該等激昇陣 元件3 2 0便可個別定址該等有機一 寸,钱田射兀件330。如圖4所六 圖中顯示出一單一被啟動的有棬 - 頁機雷射疋件340。該已啟動 O:\9I\9I03I.DOC4 -20. 1234519 有機雷射元件340包括-已啟動的激昇元件35q，复合 激昇光束60。該激昇光束6〇會將該已啟動的有機雷二發出 340區域中的有機增益材料激發至臨界值以上。如此可疋件 貝正乂於該已啟動的有機雷射元件34〇區域内的:帝貝 膜結構35之平面的方式發出雷射光7〇。 、田射 於該有機VCSEL陣列300中，每個有機雷射元件33〇以和 旁邊的有機雷射元件33〇不同調為宜。於相鄰有機雷射 3 30之σ亥等雷射像素2〇〇間界定一丨〇 以上的間隙便可達 成此目的，或者，製造該激昇源陣列31〇時於相鄰有機雷射 元件3 3 0間邊下未激昇區亦可達成此目的。所以，整個有機 VCSEL陣列300所發出的雷射光7〇將具有某種程度的空間 不同調性。即使利用相鎖陣列結構作為該有機雷射膜結構 35同樣成立，於此情況中，個別有機雷射元件33〇的輸出可 能係繞射受限。於此情況中，整個有機VCSEL陣列3⑻的範 圍可能係該繞射極限範圍的至少N倍，N為該有機VCSEL陣 列300中有機雷射元件33〇的數量。空間不同調性對顯示器 系統而言非常實用，其可減少雷射斑點的出現情形。該等 有機雷射元件330可能還包括多種母質-摻雜質組合物及/或 多種腔設計，致使可由單一陣列來產生數種波長。 圖5為本發明的電子成像系統。圖5為電子成像系統400 的概略透視圖。該電子成像系統400包括一調變光學系統 405，用以產生一影像；以及一投影透鏡43〇 ,用以將該影 像才又影至一目標平面4 4 0之上。該影像係一已調變光強度的 二維圖案。雖然圖中所示的電子成像系統4〇〇建議單色影像 O:\91\91031 DOC4 -21 - 1234519 不k本I明並不僅限於使用單一顏色。圖1 3至1 7便係 使用種顏色之成像系統的數個特定具體實施例。 該調變光學系統405包括一有機VCSEL陣列3〇〇，其包括 複數個有機雷射元件330,用以發出雷射光7〇，而且該等有 枝畐射元件3 3 0係以陣列方式被配置在一區域之上。光閥門 區420係用來利用資料調變該雷射光7〇，以產生該影像。該 貧料可能包括（但不限於）投影顯示器或影像印表機中所使 用的圖形影像資料。或者，利用該光閥門區42〇來對該雷射 光7〇進行強度調變，便可將文字印表機中的文字資料或其 它貧料編碼於該影像中。於該有機VCSEL陣列300及該光閥 門區420間具備光束整形光學元件410，以便能夠接收該雷 射光70且於該光閥門區42〇之上產生預期的照明輪廓。 该光閥門區420包括一二維陣列的複數個可個別操作的 光調變像素，該等像素係呈矩形陣列配置。合宜的光閥門 區420範例為JVC、Three-Five、Aurora以及Phil ip所售的透 射式或反射式液晶顯示器（LCD)面板；以及微鏡陣列，例如

Texas Instruments所售的 Digital Light ProcessingR (DLP⑧) 晶片。為簡化起見，圖5的概略圖中僅建議一透射式光閥門 。不過，請注意，該光閥門區420亦可為反射式，而且同樣 涵蓋於本發明的範疇中。圖11及12便詳細說明使用反射式 光閥門的具體實施例。 圖5所示的光閥門區420進一步需要有分析光學元件（未 顯示），用以調變該光束。舉例來說，液晶光閥門需要有偏 光光學元件，以便可選擇性地從該雷射光70中移除偏光成 O:\91\91031 DOC4 -22- 1234519 或者透過使用不對稱的雷射像素2〇〇(如圖3所示）以及 2它方法，便可利該有機vcsEL陣列则來直接產生偏光 田射光70。另一範例係，微鏡陣列需要一光束阻止器或一 僅允。午破轉向至預期立體角中的光可產生該影像的光機械 架構。 目標平面440處之影像的特定用途和本發明的應用相依 。於一顯示器系統，將會於該目標平面44〇處放置一顯示螢 幕*用以產生一可觀賞的影像。後投影顯示器系統中的顯 示螢幕為透明材料’其特徵為具有某種擴散程度，用以於 水平或垂直方向中提供一預期的觀賞域。該透明材料可能 係玻璃或塑膠，或是一基板和一擴散膜的組合。該擴散可 能係由钱、全像表®、或散射膜所造電子成像系統 。前投影顯示器系統中的顯示螢幕可能係具有擴散特性的 反射材料，舉例來說遮罩螢幕。於一電照相列印系統中， 該目標平面440可能會對應到電照相滾筒或平板的位置，於 該電照相滾筒或平板之上可將一列印媒體送經一碳粉供應 站。於一 AgX型的列印系統中，於該目標平面44〇處可能會 有一感光列印媒體，而且隨後可進行顯影以呈現該影像。 於圖5所示最簡單的具體實施例中，該光束整形光學元件 410包括一透鏡，用以將該有機VCSEL陣列300成像於該光 閥門區420之上。該VCSEL陣列300較佳的係和該光閥門區 420具有相同的寬高比。或者，可使用不同的寬高比，而且 該光束整形光學元件410可產生該有機VCSEL陣列3〇〇的歪 像。該光束整形光學元件410的放大倍數應該加以選擇，使 〇:\9h9l〇31.DOC4 -23 - 1234519 得該有機VCSEL陣列3〇〇之影像面積可匹配該光閱門區42〇 的面積。吾人希望產生部份過溢現象，方能移除照明甲的 邊緣效應’並讀供機械容限值。該VCSEL_3_影像 可略為失焦，以便移除不必要的像素化效應，該效應可能 導因於個別有機雷射元件330間的暗區。 本具體實施例有兩項重大優點。第―，因為該光間門區 420上的特定位置主要僅會從該有機vcsel陣列邛〇上其中 個有機雷射疋件330中接收光，所以藉由調變該有機雷射 元件330便可控制該位置處的照明強度。因此，可於不同的 輸出位準處來驅動該等有機雷射元件33〇，用以產生一均勻 的影像。此作法可用以補償該光閥門區42〇或該有機 陣列3〇0中的不均勻性，或是用以補償該目標平面440處所 產生的影像中的輻射cos4起伏。 將該有機VCSEL陣列3〇〇成像於該光閥門區42〇之上的第 二項優點係可以改良的效能來進行畫面調整。畫面調整技 術係於必要時關閉數列或數行光調變像素，便可從一特定 光闊門區中產生數種不同寬高比，以便有效地改變該影像 的寬高比。於先前技術系統中，必須照明整個光闊門，以 避免如同僅照明該等預期光調變像素般需要繁複地切換照 明光學元件。真實世界中任何的光閥門都允許小部份的光 、、X等已關閉的光调變像素，從而會於該影像的經晝面 。周正區中產生閃光。只要不激昇用於照明該光闊門區 上之該等已關閉之光調變像素的有機雷射元件330,便可從 該電子成像系統4〇〇中移除此閃光。 O:\91\9103I.DOC4 -24- 1234519 或者，可利用非成像架構作為該光束整形光學元件川 。於此情;兄中，該有機VCSEL陣列3⑻並不會被成像至該光 閥門區420之上。一般的範例係，可將該有機vcsel陣列儿〇 置放於與該光閥門區420相隔特定距離處，允許雷射光7〇 傳播’用以於該光閥門區42〇處產生特定的強度分佈。雖然 此種方式的簡易性相當引人注目，不㉟，實際反射式光閥 門系統中所需要的距離卻使其難以達到均句肖日月輪廓的目 的。在許多方式中，以利用源自每個有機雷射元件33〇的光 來照明該光閥門區420的完整區域為宜，而非將源自—有機 雷射元件330的光映對至該光閥門區42〇的特定部份。接著 ，該照明會具有内建冗餘性’以防止一個以上的有機雷射 70件330發生故障。不過，此意謂著該等有機雷射元件Μ。 應該彼此不同調，方能互相重疊而不會於該光閥門區“Ο 處之光輪廓中產生明顯的干涉條紋。 圖6為一利用光束整形光學元件來成疊源自該等有機雷 射元件之光的電子成像系統範例。圖6為一利用一具有一垂 直腔有機雷射陣列之透鏡陣列的電子成像系統5〇〇的剖面 圖。该電子成像系統5〇〇包括一調變光學系統5〇5，用以產 生一含有一二維強度圖案的影像；以及一投影透鏡43〇，用 以將该影像投影至一目標平面440之上。該調變光學系統 505包括一有機VCSEL陣列300，其包括複數個有機雷射元 件330，用以發出雷射光70，而且該等有機雷射元件33〇係 以陣列方式被配置在一區域之上。光閥門區4 2 〇係用來利用 資料調變該雷射光70，以產生該影像。於該有機Vcsel陣 O:\9I\9103I.DOC4 -25 - 1234519 列3 Ο 0及5亥光閥門區4 2 0間具備光束整形光學元件4 1 〇，以便 月b夠接收该雷射光7 〇且於該光閥門區4 2 0之上產生預期的 照明輪廓。 该光束整形光學元件4 1 0包括一組合器透鏡陣列5丨〇，用 以接受該雷射光70。可利用單一透鏡來收集每個有機雷射 凡件330所發出的雷射光70，以便形成一標稱的準直光束。 組合器場透鏡520會收集每道該等準直光束，並且形電子成 像系統每個有機雷射元件330的複數個放大影像，該等影像 會於該光閥門區420處互相重疊。該組合器場透鏡52〇較佳 的係液晶光閥門的遠心，不過，於其它具體實施例中，仍 了收敛於5玄光闊門區42 〇以外的光瞳處。 如果每個該等有機雷射元件330皆提供均勻（或趨近均勻） 的發光輪廓的話，該調變光學系統505便將均勻地照明該光 閥門區420。或者，如果該發光輪靡不均勻的話（其具有從 -有機雷射元件330至下-個有機雷射元件33()的發光輪摩 不均句性隨機圖案），那麼該調變光學系統5〇5便便會透過 平均處理均勻地照明該光閥門區似。不過，如果該發光輪 靡具有不均勻圖案的話’例如該等有機雷射元件33〇之邊緣 處的-般起伏，那麼即使經過平均處理，於該光閥門區似 的照明中仍然會複奉I今玄夫巳获 I I伙如果該起伏超過該應用的i 句容限值的話’藉由溢滿照明該光閥門區42G或使用光均i 化光學S件（例如㈣整合器或整合柱）便可修正該項問題 就此而言，光均句化光學元件會將源自-特定有機雷肩 元件330之雷射光7〇和本身進行混合。較佳的係，從 O:\91\9icm DOC4 -26 > 1234519 雷射元件330發出的雷射光70可能係多模，而且非常地不同 調（或部份同調）’致使可發生重疊而不會於所生成的照明令 產生明顯的干涉條紋。因此，使用一均勾化器的有機雷射 元件j 3 〇 a以包含分別為多模且互不同調的複數個有機雷 射元件330為優先。舉例來說，利用非相鎖陣列的有機雷射 兀件330或是含有複數個多模雷射發光像素的相鎖陣列便 可達到此目的。或者’ II由併入一用以減低空間同調性的 凡件便可讓個別的單模同調有機雷射元件330配合一整合 态來使用。同調衰減元件的範例為擴散器。不過，該擴散 器應該於該有機雷射陣列3 〇 〇及該整合器光學元件間的光 學路徑巾進行旋轉或震動，以平均㈣除該光學粗糙擴散 器表面所誘發的斑點。最後’如果數量很大且互不同調的 話，料使用複數個單模有機雷射元件33()。於此情況中， 如果每個有機雷射元件33()所誘發的同調人為因素並未於 該光閥Η區420之上對齊的話，因為平均處理的關係，該等 % 同調人為因素將不再顯著。 圖為利用包括整合器的光束整形光學元件的電子 成像系統範例。圖7顯示的係一包括，整合器的電子成 像不、冼550的剖面圖。該電子成像系統別包括一調變光學 不、充552帛以產生—含有—：維強度圖案的影像；以及一 投影透鏡4 3 0，用以將兮旦/你 將為衫像杈影至一目標平面440之上。 該調變光學系統552包括—有機vcsel陣列则，其 數個有機雷射元件㈣1以發出雷射光7〇,而且該等有機 雷射兀件330係以陣列方式被配置在_區域之上。光闊門區 O:\91\91031.DOC4 -27- 1234519 420係用來利用資料調變該雷射光7〇，以產生該影像。於該 有機VCSEL陣列300及該光閥門區420間具備光束整形光學 元件41 0 ’以便能夠接收該雷射光7〇且於該光閥門區42〇之 上產生預期的照明輪廓。 該光束整形光學元件410包括一透鏡組合器系統555以及 一蠅眼整合器557。該透鏡組合器系統555包括一組合器透 鏡陣列5 10，其後面則係一組合器場透鏡52〇。該組合器透 鏡陣列510及該組合器場透鏡52〇會接受雷射光7〇，並且於 該蠅眼整合器557之入口處形成該等個別有機雷射元件33〇 的放大、重疊影像。 该蠅眼整合器557包括由透鏡陣列560匹配對及蠅眼耦合 光學元件570。如本技術中所瞭解般，一蠅眼整合器會將一 輸入光束分割成數道較小的光束，然後重疊該等小光束的 影像，用以產生均勻照明。於圖7所示的蠅眼整合器中，透 鏡陣列560匹配對則會將該透鏡組合器系統555所提供的光 分割成數道小光束。該蠅眼耦合光學元件57〇會以重疊的方 式將該等小光束（實際上係從入口處之該等領域至該透鏡 陣列匹配對560中的第一者）重新成像於該光閥門區42〇處 。該蠅眼耦合光學元件570較佳的係液晶光閥門的遠心，不 過，於其它具體實施例中，仍可收斂於該光閥門區42〇以外 的光瞳處。為有效地使用該有機VCSEL陣列3〇〇所產生的光 ，該蠅眼整合器應該產生一匹配該光閥門區42〇(其略微超 過校準容限值.）之預期照明的寬高比。讓該透鏡陣列匹配對 560中個別透鏡的寬高比和該光閥門區42〇之預期照明的寬 O:\91\91031.DOC4 -28- 1234519 高比進行匹配最容易達成此目的。請注意，該預期照明的 寬高比並不必一定匹配該光閥門區420的寬高比，舉例來說 ，當使用晝面調整時。 圖8為利用均質化光束整形光學元件的電子成像系統的 另一具體貫施例。圖8為一利用一具有一垂直腔有機雷射陣 列之光導管整合器的電子成像系統6〇〇的剖面圖。該電子成 像糸統6 0 0包括一調變光學系統6 〇 5，用以產生一含有一一 維強度圖案的影像；以及一投影透鏡43 〇，用以將該影像投 影至一目標平面440之上。該調變光學系統6〇5包括一有機 VCSEL陣列300，其包括複數個有機雷射元件33〇，用以發 出雷射光70，而且該等有機雷射元件33〇係以陣列方式被配 置在一區域之上。光閥門區420係用來利用資料調變該雷射 光70，以產生該影像。於該有機VCSEL陣列3〇〇及該光閥門 區420間具備光束整形光學元件41 〇，以便能夠接收該雷射 光70且於該光閥門區42〇之上產生預期的照明輪廓。 該光束整形光學元件410係一光導管整合器，用以均勻照 明該光閥門區420。該光束整形光學元件41〇包括一聚光透 鏡610，用以接受該有機vcsel陣列300所發出的雷射光7〇 ，並且將其聚焦於一整合柱620的入口處。於向下傳播至該 正合柱長度時因完全内反射而被侷限於該整合柱620的雷 射光70會於一充份的傳播長度之後產生一均質光63〇。該均 質光630會於平面A處離開該整合柱62〇。圖中提供光導管光 子元件640，用以將平面a成像至共輛平面A’。該光閥門區 420的位置在平面A，處或其附近。 O:\9I\9I031.DOC4 -29- 1234519 該整合柱620係一具有矩形剖面之光學優質玻璃或塑膠 的長邊。較佳的材料為BK7、石英、或其它光學玻璃。該 整合柱620之剖面的寬高比較佳的係匹配該光閥門區420之 預期照明的寬高比，於此情況中，該光導管光學元件640 可能僅包括球狀透鏡元件。請注意，該預期照明的寬高比 並不必一定匹配該光閥門區420的寬高比，舉例來說，當使 用畫面調整時。該整合柱620的剖面可以使用不同的寬高比 ，不過卻必須使用歪像光導管光學元件640。雖然，圖中所 示的整合柱620為直線且於其整個長度上具有不變的寬度； 不過，漸細或彎曲的整合柱620亦涵蓋於本發明的範疇中。 圖9為一單石整合器650的剖面圖。該單石整合器650包括 一有機VCSEL陣列300，其係直接被置放於一整合柱620的 入口面處。該有機VCSEL陣列300包括用以發出雷射光70 的複數個有機雷射元件330，該等有機雷射元件330係以陣 列方式被配置於一區域中，所以可直接將雷射光70射入該 整合柱6 2 0之中。該整合柱6 2 0較佳的係漸細形狀，致使其 剖面面積會隨著該雷射光70傳播而縮小。如此便可讓源自 該等不同有機雷射元件330的雷射光70有效地混合，用以於 該整合柱620之離開面處（影像平面A)產生均質光630。 為產生該單石整合器650，可於圖4所示的分離基板上製 造該有機VCSEL陣列，而後便可利用光學黏結劑將該基板 附著於該整合柱620之上。 對一使用雷射的顯示器系統來說，出現雷射斑點係主要 的問題。斑點係導因於雷射光源的自然同調性，當該雷射 O:\9I\91031.DOC4 -30- 1234519 光從一光學粗糙顯示螢幕中散射時，便合 I文曰出現一複雜的干 涉圖案。於減少雷射斑點之可見度的各種方法中，最引人 注目的便係降低該雷射光源的時間與空間同調性看2 J.C. Dainty，Spnngew 1975 年編著「Laser spec仏― Related Phenomena」第3章中由G.Parry所發表的「补“…

Patterns in Partially Coherent Light ,。μ» 斗 g t」）此項技術特別適用 於本發明的有機VCSEL陣列中。

Letters，第％冊，第9號中所發表的文章）。所以，可以利 用相同的母質-摻雜質組合物製造出波長範圍極廣的雷射 。舉例來說，參考圖1及4,於具有均勻母質_換雜質組合物 相較於慣用的雷射材料，因為本發明的有機增益材料呈 現非常大的增益頻寬’所以便可降低時間同調性。舉例來 說，經記載之摻有DCM摻雜物的Alq便具有超過丨〇〇 的增 益頻寬（參看S. Riechel等人於2〇〇1年5月i曰在〇ptics 的有機VCSEL陣列3GG中，藉由可操縱改變有機主動請 的厚度便可改變有機雷射元件33〇間的雷射波長。因為雷射 中之縱向雷射模式的波長和該腔長度成正比，所以變化主 動區厚度便可產生隨著該等有機雷射元件33〇改變的雷射 波長。 能夠輕易地隨著該等有機雷射元件33〇來審慎改變雷射 波長相當地有利，此點不同於試圖對半導體或固態雷射陣 列進行雷同的變化。舉例來說，Welch等人於^”年i月Μ 曰提出的美國專利案第5,384,797號，標題為「M〇n〇Hthic

Multb Wavelength Laser Diode Array」中便敘述一種複雜的 O:\9I\91031.DOC4 -31 - 1234519 單石多重波長雷射二極體陣列，#包括一雷射震盪器陣列 ，其會被耦合至一布拉格反射器栅陣列，接著兩者都會被 耦合至一雷射放大器陣列及一倍頻波導陣列，從而提供一 種多重波長雷射陣列，其在佈置及波長方面的彈性低^ 有機VCSEL陣列300。 一 ； 〇 當運用和所有有機雷射元件330所發出之雷射光凡發生 重疊的光束整形光學元件410時，便可獲得非常寬的頻譜寬 度。此概念如圖10所示。圖10為使用複數個重疊雷射頻譜 來降低一有機VCSEL陣列300之頻譜同調性的關係圖。每個 有機雷射元件330皆具有個別的雷射頻譜7〇〇，該頻譜具有 一特徵波長λι以及個別的頻譜寬度△ λί。假設為單模vcSEL 設計的話，可利用垂直腔設計的精細度來決定該等個別的 頻譜寬度△ 。超廣的個別頻譜寬度△ λί可能係導因於低精 細度的垂直腔設計，如同使用一具有低反射率的第二介電 堆疊50及/或第一介電堆疊3〇(參見圖υ。不過，為獲得可2 成LED激昇的低臨界激昇密度，該垂直腔應該具有高精細 度，如此卻會導致個別的頻譜寬度△ k過窄（<1 nm)，從而 直接影響到斑點的可見度。 不過，如前面所提，藉由跨越該有機VCSEL陣列3〇〇來改 變有機主動區40的厚度，便可於該等個別有機雷射元件33〇 間來改變該等個別中心波長λί。重疊所有有機雷射元件33〇 所發出之雷射光70的效應係產生一所有個別雷射頻譜7〇〇 之總和的頻帶7 1 0。因為所生成之頻帶7丨〇的總頻寬△入⑻ 可能非常地寬(》1 nm)，所以，具有充份表面粗糙度之顯 O:\9I\9I031.DOC4 -32 > 1234519 厂、诸幕貝卩不上並無法看見該斑點。w犯犯等人於國際專利 月案號 W〇 95/208U，標題為「Laser Illuminated Display

System」t便已揭示使用複數個可見無機半導體雷射的相 關技術。 —通$可以斑點對比來量化雷射斑點的可見度，該對比的 定義係=等斑點之強度經平均強度正規化後之之標準差比 。此亦寺同於斑點雜訊之信號雜訊比的倒數。為能夠以量 化方式來預測對使用複數個波長之雷射斑點之出現情形所 造成的效應，吾等者膚艄碰宫疮_ ^ ^ 寻芩應頻。曰見度（7 k的咼斯頻帶71〇的情況 ，其功率頻譜密度（S)如下面方程式1。 _： ρ-(^)^Ι2σΙ

Γ-*- C ^/2π 方程式i中，1^/入為波數，ko=2;rA〇為頻帶7i〇中心處 的平均波數或波數。假設散射表面具有—以該標準 的正規化分佈（表*成表面粗糙度〜），那麼時間同調性所造 成的斑點對比減低情形便可以方程式2來矣― 个衣不（茶見Parry)， 〇Γ=[ΐ + (2σ,σζ)2^ (方程式2) 其中，對一可能的觀賞螢幕來說，反射 久射式散射表面的光 表面粗縫度的疋義為（7 z = 2(Jh，透射式散私表 月又射表面的光表面粗 糙度的定義為az=(n-l)(jh，其中η表示耑 丁政射表面的折射率 。舉例來說，考慮一表面粗繞度〇· h = 50 " 之前投影顯示 O:\9l\9l03l.DOC4 -33 - 1234519 逢幕，為將對比降為2 Ο %，必須ο* k = 〇 · i 2 5 μ πΓ 1，就中心 波長為λ 〇 = 5 5 Ο η m而言，其對應的係總頻譜寬度 △ ^t〇t=14 nm(FWHM) 〇 本發明還提供一種減低該雷射光源之空間同調性的方法 。因為該等個別有機雷射元件3 3 〇係互不同調，所以整個陣 列係空間不同調。因此，將該光源的有效位置視為回顧該 黾子成像糸統之光源的影像，Iwai and Asakura (參看τ.

Iwai及 Τ· Asakura於 1996年 5 月在 Proceedings of the IEEE， 弟 84冊’弟 5 號中所發表的「Speckle Reduction in Coherent Information Processing」）已經發現到可以方程式3來約略表 示斑點對比。

1 + (ΝΑ Λ2]'^ Proj (方程式3) 其中’ N Apr。」·為該投影機的有效數值孔徑（約略等於照明 光閥門區420上一特定點的角寬除以該投影透鏡43〇的放大 倍數），而NAobs為觀賞者眼睛的數值孔徑（約略等於觀賞者 的瞳孔半徑除以觀賞者至該螢幕的距離）。為以該有機 VCSEL陣列的特性來表示，吾等可以運用該電子成像系統 之拉格朗不變量約等於目標平面處之影像的半寬的NAp叫 倍的事實，並且進一步假設該光學系統完整使用該有機 VCSEL陣列所產生的光（也就是，該系統的拉格朗不變量約 等於該有機VCSEL陣列的拉格朗不變量）。如果吾等進一步 O:\9I\91031.DOC4 -34- 1234519 考量該有機VCSEL陣列300包括數個（Nle個）相同的有機帝 射元件330且每個元件所發出的光束皆 田 2 a 71=1术質係數 Μ的h況的話，那麼整個有機VCSEL陣列的拉格朗不變旦 將約等於繞射受限高斯光束之拉格朗值又里 倍。因此，可以觀賞者的瞳孔半徑（、)、、觀賞 距離（以螢幕寬度數量來表示，Nsw)、該等個別有機雷射元 件330的光束品質係數（M2)以及有機雷射元件3川的數量來 表示因空間同調性所造成的斑點對比減低情形，如方程式1 所示。

C

+ 2λ0 M2Nsw

V τιΑ π

R Ν

LR (方程式4) 舉例來說，考慮一被設計成從相隔至少一個螢幕寬度距 離處來觀賞的顯示系統，並且利用具有可個別發出繞射受 限高斯光束（M2= 1)之複數個有機雷射元件的本發明綠光有 機VCSEL陣列（λ〇 = 550ηη)。假設觀賞者的瞳孔半徑約為工5 mm，方程式4建議使用乂£ = 21，〇〇〇個有機雷射元件方足以 獲得0.2的斑點對比。若不產生如此大量之可個別操作的有 機雷射元件，那麼便以將每個雷射像素設計成產生一非繞 射受限光束為宜，致使該有機VCSEL陣列3〇〇的總拉格朗值 至少約為繞射極限的20,000倍。實際上，將該相鎖區域限 制在每個有機雷射元件330的小區域中（舉例來說，於該相 鎖陣列中插入複數個間隙）便可輕易達成此目的。舉例來說 O:\91\9I031.DOC4 -35- 1234519 出1VI2〜100的非繞射受限 凡件便足以明顯地減少 ’將該等有機雷射元件3 3 〇設計成發 光束’那麼僅需要約200個有機雷射 斑點。 貫際上，可利用利用本文所討論的方法，減低空間同調 性及減低時間㈣性來減少本發明之電子成像系統中的斑 點。因此’透過方程式2及3中所述的程序便可減少斑點。 現在將解釋使用特㈣型光閥門區之調變光學系統的具 體實施例。圖11為—制具有-可發出雷射㈣之反射式 液晶光閥門之有機VCSEL陣列的調變光學系統_的剖面 圖。圖中提供光束整形光學元件410，用以產生非常均句且 面：匹配反射式液晶光閥門830之預期照明的照明輪請 注意’該預期照明面積並非一定對應於該反射式液晶光閥 門830的完整面積。圖5至9中所討論的光束整形光學元件 410的任何具體實施例皆可以使用。該反射式液晶光閥門 830較佳的係一矽上液晶（LCOS)晶片，因為該結構具有製造 及電子整合方面的優點。該反射式液晶光閥門可能係垂 直排列式向列型（VAN)LC0S設計（例如JVC所售的d_ila@ 晶片），或是扭轉向列型LC0S設計。該反射式液晶光閥門 830會接收於s方向中被偏向的光。該等可個別操作的光調 變像素會響應外加電壓提供可控阻滯量。從光調變像素反 射的光於s方向中會具有線性偏光（如圖丨丨的定義），用以產 生。玄〜像的黑色區；於pref方向中會具有線性偏光（如圖Η 的疋義）’其可產生該影像的明亮區，或是具有橢圓或部份 方疋轉的線性偏光，其可產生該影像的中間位準。 -36- 1234519 有一偏光分光器820位於該光束整形光學元件41〇及該反 射式液晶光閥門830之間。該偏光分光器820可能係一牢固 的立方部或平板分光器，其包括一分色偏光敏感塗料或線 拇陣列。分色偏光分光器立方部或平板可從位於加州，

Irvme的Newport以及其它的光學元件廠商處購得，而線柵 偏光刀光為則可從位於猶他州，〇]^]11的M〇xtek處購得。雖 然田射光70以被線性偏光為宜，不過，如果前置偏光器8 J 〇 係内含於該有機VCSEL陣列3〇〇及該偏光分光器82〇之間的 話’其亦可不必偏光或是進行其它的偏光（例如圓形或橢圓 形）。或者，如果該偏光分光器820的消光率比所需要的對 比起出充份的安全限度的話，那麼便可使用一不具有前置 偏光器810的無偏光有機VCSEL陣列300。此應用的消光率 係定義為該偏光塗料之s偏光之反射率和？偏光之反射率的 比值。 该偏光分光器820會接收雷射光70，並且反射s偏光成 份（偏光性平行該塗料平面）及傳送pine偏光成份，該成份並 無用處’可以一光束阻止器（未顯示）加以阻隔。如果使用前 置偏光器810的話，其實質上將會移除雷射光7〇的仏以偏光 成份。當從該反射式液晶光閥門830被反射發生偏光改變時 ’该偏光分光器82〇便會將s偏光成份反射回該有機VCSEL 陣列300，同時將pref成份傳送至分析器84〇。分析器84〇係 一線性偏光器，其可從該光束中進一步地過濾任何殘留的s 偏光。圖中有一投影透鏡43〇，以便使用電子成像系統中的 调變光學系統8〇〇將該影像投影至一目標平面44〇之上。 〇：^l\9|〇3l DOC4 -37- 1234519 請注意，已經於一特殊配置中說明該調變光學系統800 ，其會利用入射s偏光，該反射式液晶光閥門830係被配置 成接收該偏光分光器820所反射的光。亦可採用替代配置， 例如利用入射p偏光，該反射式液晶光閥門830係被配置成 接收穿過該偏光分光器820的光，並且讓該分析器840及投 影透鏡430的置放位置可以接收該反射式液晶光閥門83〇及 該偏光分光器820所反射的光。 圖12為一利用具有一微鏡陣列光閥門之垂直腔有機雷射 陣列的調變光學系統900的剖面圖。該調變光學系統9〇〇包 括一有機VCSEL陣列300,其可發出雷射光70。圖中提供光 束整开>光學元件410，用以產生非常均勻且面積會匹配微鏡 陣列光閥門910之預期照明的照明輪廓。請注意，該預期照 明面積並非一定對應於該微鏡陣列光閥門91〇的完整面積 。圖5至9中所討論的光束整形光學元件41 〇的任何具體實施 例皆可以使用。該微鏡陣列光閥門91〇可能係Texas

Instruments所售的 Digital Light ProcessingR(DLP@)晶片。 該微鏡陣列光閥門910中每個可個別操作的光調變像素 會藉由於兩個方向中其中一者中來反射光以調變該光。當 光調變像素處於關閉狀態時，其會於第一方向中來反射入 射光’用以產生關閉狀態光束920，該光束會被光束阻止器 93 0捕捉。當光調變像素處於開啟狀態時，其會於第二方向 中來反射入射光，用以產生開啟狀態光束94〇。為利用該調 變光學系統900來形成一電子成像系統，可提供一投影透鏡 430，其會接收開啟狀態光束94〇並且從中於一目標平面44〇 O:\9l\91031.DOC4 -38- 1234519 上產生该微鏡陣列光閥門9 1 〇的影像。藉由個別控制每個光 調變像素，用以於產生預期灰階值的部份訊框時間中切換 成開啟狀態，便可利用該微鏡陣列光閥門9丨〇來產生一連續 色調的圖形影像。 現在將說明利用複數個有機VCSEL陣列的全彩電子成像 乐統。就該些系統來說，吾人假設需要至少三種不同顏色 的笛射光源，而下面將考量會發出紅、綠、藍頻譜範圍的 雷射。就列印系統來說，必須將紅、綠、藍雷射光源的必 要條件套用至使用照相媒體的列印作業中。不過，就電照 相列印來說，可使用紅色頻譜區中單光源，運用不同的色 凋變器，便可獲得一全彩影像。因此，就一全彩電照相雷 射印表機來說，可以使用任何前述的光學系統。 圖1 3為一利用三晶片組態的全彩電子成像系統丨〇〇〇的概 略示意圖。該全彩電子成像系統1000包括一全彩調變光學 系統1005，其可產生一包含複數個二維紅、綠、藍強度圖 案的全彩影像；以及一投影透鏡43〇，用以將該全彩影像投 影至一目標平面440之上。該全彩調變光學系統1〇〇5包括一 紅色有機VCSEL陣列300R。該紅色有機VCSEL陣列300R中 包含的激昇源陣列會從一紅色激昇驅動器丨〇丨〇R中接收一 紅色激昇信號1020R，其會促使該等個別的激昇源發出激昇 光。當被激昇之後，該紅色有機VCSEL陣列300R便會發出 波長在可見頻譜之紅色部份中的紅色雷射光7〇R。紅色光束 整形光學元件410R會收集該紅色雷射光7〇R，該紅色光束 整形光學元件41 OR可對一紅色光閥門區42〇R進行預期的 O:\91\9I031.DOC4 -39- 1234519 照明。該紅色光束整形光學元件410R可能係圖5至9中所討 論的任何一者。雖然該紅色光閥門區420R可能係圖u所建 3義的透射式液晶光閥門’不過’卻以反射式液晶光閥門咬 微鏡陣列光閥門為宜。 該全彩調變光學系統1005進一步包括一綠色有機vCSEL 陣列300G。該綠色有機VCSEL陣列300G中包含的激昇源陣 列會從一綠色激昇驅動器1 〇 1 〇G中接收一綠色激昇信號 1 020G ’其會促使該等個別的激昇源發出激昇光。當被激昇 之後’ 5亥綠色有機VCSEL陣列300G便會發出波長在可見頻 譜之綠色部份中的綠色雷射光7〇g。綠色光束整形光學元件 410G會收集該綠色雷射光7〇G，該綠色光束整形光學元件 410G可對一綠色光閥門區42〇G進行預期的照明。該綠色光 束整形光學元件410 G可能係圖5至9中所討論的任何一者。 綠色光閥門區420G較佳的係和紅色光閥門區42〇r為相同 類型。_ 該全彩調變光學系統丨005進一步包括一藍色有機vcsel 陣列300B。該藍色有機VCSEL陣列3〇〇B中包含的激昇源陣 列會從一藍色激昇驅動器1〇1〇B中接收一藍色激昇信號 1 020B，其會促使該等個別的激昇源發出激昇光。當被激昇 之後，該藍色有機VCSEL陣列300B便會發出波長在可見頻 譜之藍色部份中的藍色雷射光7〇B。藍色光束整形光學元件 410B ^收集σ玄監色雷射光，該藍色光束整形光學元件 41 〇Β可對一藍色光閥門區42〇Β進行預期的照明。該藍色光 束整形光學元件410Β可能係圖5至9中所討論的任何一者。 〇\9I\91〇31.DOC4 -40- 1234519 監色光閥門區420B較佳的粆$ & ^ f 一 平乂1土的k和紅色光閥門區420R及綠色 光閥門區420G為相同類型。 該全彩電子成像系統1000進—步包括一資料流薩，其 可：供以全彩影像形式來編碼的資料。舉例來說，該資料 °牝曰對應到列印或顯示器系統的靜態影像，《顯示器系 的視afl動’⑮像。—貧料處理器1Q4Q會從該資料流⑺3〇

中接收資料，#日吝4 , 4: T 產生一、，工色光閥門驅動信號1 050R來驅動 該紅色光閥門區42GR，產生—綠色光閥門驅動信號刪g 來驅動該綠色光閥門區420G，以及產生一藍色光閥⑽動 信號1050B來驅動該藍色光閥門區4·。依照該些驅動信 號，該等光閥門便會分別於紅色光閥門區4撤、綠色光闊 門區420G、以及藍色光閥門區42〇B之上形成紅、綠、藍影 像。 該全彩調變光學系統1〇〇5進一步包括一混色器1〇6〇，其 會接收經過紅色光閥門區420R、綠色光閥門區42〇(}、以及 監色光閥門區420B調變的光，並且將該等光混合成一道光 束先别技術中已知許多混色器1060的合宜具體實施例， 較佳的範例為X-立方部（如圖13所示）或菲力浦稜鏡。投影 透鏡430會將該全彩影像投影於該目標平面440之上，該全 衫影像係由經放大且重疊的紅、綠、藍影像所組成。 圖14為一全彩電子成像系統的概略示意圖，其係場顏色 序列式且利用三個垂直腔有機雷射陣列。該全彩電子成像 系統Π00包括一全彩調變光學系統1105，其可產生一包含 複數個二維紅、綠、藍強度圖案的全彩影像；以及一投影 O:\91\9103l DOC4 -41 - 1234519 透鏡430，用以將該全彩影像投影至一目標平面44〇之上。 該全彩調變光學系統1105包括一紅色有機VCSEL陣列300R 。該紅色有機VCSEL陣列300R中包含的激昇源陣列會從一 紅色激昇驅動器1 〇 1 0R中接收一紅色激昇信號1 02〇R，其會 促使該等個別的激昇源發出激昇光。當被激昇之後，該紅 色有機VCSEL陣列300R便會發出波長在可見頻譜之紅色部 份中的紅色雷射光70R。 该全彩調變光學系統Π 05進一步包括一綠色有機VCSEL 陣列300G。該綠色有機VCSEL陣列300G中包含的激昇源陣 列會從一綠色激昇驅動器1〇l〇G中接收一綠色激昇信號 1020G，其會促使該等個別的激昇源發出激昇光。當被激昇 之後’該綠色有機VCSEL陣列300G便會發出波長在可見頻 禮之綠色部份中的綠色雷射光7〇g。 ^亥王彩δ周變光學糸統11〇5進一步包括一藍色有機vcSEL 陣列300B。該藍色有機VCSEL陣列3〇〇B中包含的激昇源陣 列會從一藍色激昇驅動器1010B中接收一藍色激昇信號 1 020B，其會促使該等個別的激昇源發出激昇光。當被激昇 之後’該藍色有機VCSEL陣列300B便會發出波長在可見頻 缙之監色部份中的藍色雷射光。 該全彩調變光學系統11〇5進一步包括一混色器1〇6〇，其 會接收紅色雷射光7〇R、綠色雷射光7〇G、以及藍色雷射光 70B，並且形成單一光束。圖中提供光束整形光學元件“^ ，用以接收該單一光束，並且對光閥門區42〇產生預期的照 明。該光束整形光學元件41〇可能係圖5至9中所討論的任何 〇 \9I\9I03! DOC4 -42 - 1234519 一者。雖然圖14中所示的混色器丨〇6〇係一 Χ-立方部，不過 其亦可能係一菲力浦稜鏡或一對分色鏡。於全彩調變光學 系統11 05中’分色鏡係一可接受的混色器丨〇6〇具體實施例 ’因為其位置並不位於該全彩電子成像系統丨丨〇〇的光閥門 區420及目標平面440間的成像路徑之中。相反地，在圖13 之全衫调變光學系統1〇〇5中，分色鏡並非係混色器1〇6〇較 佳的具體實施例，因為傾斜的面鏡基板可能會在該全彩電 子成像系統1000之投影透鏡43〇所產生的影像中造成散光 及慧形像差。 該全彩電子成像系統1105進一步包括一資料流1030，其 可提仏以王形影像形式來編碼的資料。舉例來說，該資料 可能會對應到列印或顯示器系統的靜態影像，錢示器系 、.充的視Λ動怨影像。一資料處理器工_會從該資料流i謂 中接收貝料，並且產生一光閥門驅動信號1來驅動該光 閥門區420。圖中進一步提供一時序產生器⑴〇，用以將該 光閥門凋憂同步化至該等紅色有機陣列3⑻r、綠色 有機VCSEL陣列30〇m藍色有機vcsel陣列3〇〇β的循 序照明。該時序產生器1110會產生紅色時序信號112〇R、綠 色時序信號U2QG、以及藍色時序信號1120B。 現在將參考圖15詳細地說明該時序產生器㈣分別對 圖14所示之紅色有機VCSEL陣列3峨、綠色有機vcsel 列300G、以及藍色有機vcseu^3_、以及影像資料 理器1040的作用。疼！士+ ' 圖5為一時序圖，其闡述的係該全彩 子成像系統U00中分別介於該等紅、綠 '藍時序信號112 O:\9I\9103I.DOC4 -43 - 1234519 、⑽G及1120B、該光閥門驅動信號114〇、及該等紅、綠 、:藍激昇信號1〇2〇R、10觸及1〇細之間的時間關係。： 平軸為時間軸，其會被分成數個相等的訊框時間。該等飞 框時間代表㈣可用於顯示—顯示器系統之視訊動態影像 之個別訊框的時間。對列印系統來說，圖中的訊框時間可 能代表的係單頁的列印時間H如果每頁需要進行多 次曝光的#，其亦可能代表單次㈣的時間。每個訊框： 間可分為紅色視窗、綠色視窗、以及藍色視窗，其中可分 別產生紅色影像、綠色影像、以及藍色影像。圖Μ的時序 圖建議該等紅色視窗、、綠色視窗、以及藍色視窗為相等的 持續時間。此條件雖為較佳條件，但卻非必要條件，舉例 來况’亦可使用不同的視窗時間，以便補償該等紅色頻道 、綠色頻道、以及藍色頻道間的雷射功率差異及/或觀賞者 或媒體敏感性差異。 ' 圖15之時序的垂直軸係由各種信號的代表值所組成。於 该紅色視窗内會致動紅色時序信號丨12〇R。致動紅色時序信 5虎1120R便會開啟紅色激昇信號1〇2〇11，經過一選擇性延遲 讓紅色雷射光70R穩定之後，光閥門驅動信號丨14〇便會被致 動，用以將一紅色影像調變信號傳送至圖14所示之光閥門 區420。於此紅色視窗期間，紅色有機VCSEL陣列3〇〇r會照 明該光閥門區420，其會利用紅色雷射光7〇R來調變該全彩 影像的紅色成份。當紅色視窗結束時便會取消該紅色時序 信號1120R，此時紅色激昇信號1〇2〇R便會被取消，並且從 該光閥門驅動信號1140中移除該紅色影像調變信號。 O:\91\9I031 DOC4 -44 - 1234519 於該綠色視窗内會致動綠色時序信號11 2〇G。致動綠色時 序信號1120G便會開啟綠色激昇信號1〇2〇G，經過一選擇性 延遲讓綠色雷射光70G穩定之後，光閥門驅動信號丨14〇便會 被致動，用以將一綠色影像調變信號傳送至光閥門區420 。於此綠色視窗期間，綠色有機VCSEL陣列300G會照明該 光閥門區420，其會利用綠色雷射光7〇(}來調變該全彩影像 的綠色成份。當綠色視窗結束時便會取消該綠色時序信號 1120G，此時綠色激昇信號丨〇2〇G便會被取消，並且從該光 閥門驅動信號1140中移除該綠色影像調變信號。 於该監色視窗内會致動藍色時序信號丨丨2〇B。致動藍色時 序#唬1120B便會開啟藍色激昇信號 1020B，經過一選擇性 延遲讓藍色雷射光70B穩定之後，光閥門驅動信號114〇便會 被致動，用以將一藍色影像調變信號傳送至光閥門區42〇 於此I色視由期間’藍色有機VCSEL陣列3〇〇B會照明該 光閥門區420’其會利用藍色雷射光勘來調變該全彩影像 的孤色成知® &色視窗結束時便會取消該藍色時序信號 1120B，此時藍色激昇信號1〇2〇b便會被取消，並且從該光 閥門驅動信號"40中移除該藍色影像調變信號。可針對後 績訊框反覆進行該程序，i ，、甲及寻紅色、綠色及藍色影像 調變信號會將令蓉；u 竹4寺後、續矾框的特殊資料編碼至一全彩影像 現在蒼考圖1 4，舉例决％ 1采呪，可將该全彩電子成像系統110( 應用於一顯示器系統中。 〜 接耆顯不态糸統中所使用的全 衫電子成像系統11 00便會循；^ u b 1 文曰循序以快到讓肉眼無法辨識（實 O:\9I\9I03I.DOC4 -45-. 1234519 際上會高於閃爍頻率，或訊框時間低於約30 ms)的速度來 產生紅色影像、綠色影像、以及藍色影像。因此，觀賞者 便會看見一全彩影像而非連續的單色影像。 圖1 6為一全彩電子成像系統1200的概略示意圖，其係場 顏色序列式且利用單個有機垂直腔雷射陣列。該全彩電子 成像系統1200包括一全彩調變光學系統12〇5，其可產生一 包含複數個二維紅、綠、藍強度圖案的全彩影像；以及一 投影透鏡430，用以將該全彩影像投影至一目標平面44〇之 上。该全衫調變光學系統12〇5包括一全彩有機ν(：3Εί陣列 12 1 〇，其能夠於可見頻譜的紅色、綠色、以及藍色中發出 雷射光70。該全彩有機VCSEL陣列121〇會響應紅色激昇驅 動1010R所提供的紅色激昇信號1〇2〇11發出紅色雷射光 α亥王彩有機VCSEL陣列1210會響應綠色激昇驅動器10l0G 所提供的綠色激昇信號丨〇2〇G發出綠色雷射光。該全彩有機 VCSEL陣列1210會響應藍色激昇驅動器1〇1〇B所提供的藍 色激昇信號1020B發出藍色雷射光。圖中提供光束整形光學 元件410，用以接收該雷射光7〇，並且對光閥門區42〇產生 預期的照明。該光束整形光學元件41〇可能係圖5至9中所討 論的4壬^[可-—者 〇 孩全衫電子成像系統1200進一步包括一資料流，其 可提供以全％影像形式來編碼的資料。舉例來說，該資料 可能會對應到列印或顯示器系統的靜態影像，或顯示器系 統的視訊動態影像。一資料處理器1040會從該資料流1030 中接收資料，並且產生一光閥門驅動信號1040來驅動該光 O:\9I\9I031.DOC4 -46- 1234519 闊門區420。圖中進一步提供一時序產生器n丨〇，用以將該 光閥門調變同步化至源自該全彩有機VCSEL陣列121〇的循 序紅色、綠色、以及藍色照明。該時序產生器111 〇會產生 紅色時序信號1120R、綠色時序信號1120G、以及藍色時序 信號1120B。配合圖15所述之時序圖同樣可套用至該全彩電 子成像系統I200中所使用的彩色序列程序。 現在將詳細地說明該全彩有機VCSEL陣列1210。圖17為 一全彩有機VCSEL陣列1210之具體實施例的概略剖面圖。 該全彩有機VCSEL陣列12 1 〇包括一激昇源陣列3 1 〇，其包括 複數個紅色激昇陣列元件1230R、複數個綠色激昇陣列元件 1230G、以及複數個藍色激昇陣列元件1230B。該全彩有機 VCSEL陣列1210進一步包括一基板2〇。有複數個紅色有機 雷射元件1220R位於該基板20之上，其具有適合發出波長位 於光學頻譜之紅色部份中之紅色雷射光70R的有機摻雜質 。該等紅色有機雷射元件12 2 0 R會對齊紅色激昇陣列元件 1230R，該等紅色激昇陣列元件：i230R會響應一紅色激昇信 號10 2 0 R來產生複數道激昇光束6 〇。該等紅色激昇陣列元件 1230R所產生的激昇光束60會激發該等紅色有機雷射元件 1220R，使其發出紅色雷射光7〇r。 5玄全彩有機VCSEL陣列1 2 10進一步包括複數個綠色有機 雷射元件1220G，其係位於該基板20之上，並且具有適合發 出波長位於光學頻譜之綠色部份中之綠色雷射光7〇G的有 機摻雜質。該等綠色有機雷射元件1 2 2 0 G會對齊綠色激昇陣 列元件1230G，該等綠色激昇陣列元件123〇g會響應一綠色 〇\9l\9l〇3|.D〇C4 -47- 1234519 激昇信號1020G來產生複數道激昇光束6〇。該等綠色激昇陣 列元件1230G所產生的激昇光束60會激發該等綠色有機帝 射元件1220G，使其發出綠色雷射光7〇g。 ^ 該全彩有機VCSEL陣列1210進一步包括複數個藍色有機 雷射元件1220B，其係位於該基板2〇之上，並且具有適合發 出波長位於光學頻譜之藍色部份中之藍色雷射光7〇b的有 機摻雜質。該等藍色有機雷射元件122〇B會對齊藍色激昇陣 列元件1230B，該等藍色激昇陣列元件123〇B會響應一誌色 激昇信號1020B來產生複數道激昇光束6〇。該等藍色激昇陣 列το件1230B所產生的激昇光束6〇會激發該等藍色有機雷 射元件1220B，使其發出藍色雷射光7〇b。 因此，當於圖16所示之全彩電子成像系統12〇〇中使用圖 17所示之全彩有機VCSEL陣列121〇時，該等紅色激昇信號 |〇2〇r、綠色激昇信號_G以及藍色激昇信號_B便會 循序被致動’以便循序地分別啟動該等紅色有機雷射元件 1220R、、綠色有機雷射元件m()G以及藍色有機雷射元件 1220B 。 顯而易見的係，亦可考慮使用該等紅色有機雷射元件 1220R、、％色有機雷射元件122qg以及藍色有機雷射元件 1220B的其匕配置。圖17的剖面圖所顯示的該等有機雷射元 件係依照顏色交錯，其建議可於該全彩有機vcsel陣列 1210之兩個維度中呈現交錯組態；或是於該全彩有機 VCSEL陣列1210之單維度中進行交錯，具有複數列單色有 機田射兀件或者，该等紅色有機雷射元件m⑽、綠色有 O:\91\91031.DOC4 -48- 1234519 機雷射元件122〇G以及監色有機雷射元件122OB可被安排 成其它配置，例如多個單色有機雷射元件粗糙區。同樣地 ，於該全彩有機VCSEL陣列1210内，不同的顏色可能具有 不同數量的有機雷射元件。舉例來說，如此作法可補償雷 射或系統效率差異或觀賞者/接收器敏感性差異。 雖然本文所述之該等全彩電子成像具體實施例假設為三 種顏色（紅、綠、藍），並且用來產生影像；不過，灰階成像 系統則可使用兩種顏色，而廣色域的電子成像系統甚至可 使用三種以上的顏色。舉例來r兒，於偽色列印系統中亦可 考慮運用非紅、綠、藍的三種顏色。吾人認為熟習本技術 的人士輕易地便可實現該些特定的變化。 “電子成像^’充宁n卿，已雷射光源陣列進一步 包括：a)-紅色雷射光源陣列1以照明一紅色光閥門區 ;b)—綠色雷射光源陣列’用以照明—綠色光闊門區；以 及〇-藍色雷射光源陣列，用以照明—藍色光閥門區。 該電子成像系統中，三個有色雷射光源陣列會匹配單一 光閥門區。 -。田听尤妳陴列包和 a)—紅色雷射光源陣列；b)—綠 匕田射先源陣列；以} 一藍色雷射光源陣列。 > 該電子成像系統中，至少二徊 一個有色雷射光源陣列中^ 者皆會於一訊框内循序被激昇。 該電子成像系統中，至少二_古 ^ —個有色雷射光源陣列中, 者皆會於違寺至少三個有色雷射本 田射先源陣列之循序激昇】 O:\91\9l03l.DOC4 -49 - 1234519 被同步化至該光閥門區。 該電子的單—有色雷射光源陣列包括：複數 個紅色雷射光源；複數個綠色雷射光源；以及複數個藍色 雷射光源。 該電子成像系統中’該單個有色雷射光源陣列會照明至 少一光閥門區。 該電子成像系統中，該等複數個紅色雷射光源、該等複 數個綠色雷射光源、以及該等複數個藍色雷射光源皆會於 一訊框内循序被激昇。 該電子成像系統中，該等複數個紅色雷射光源、該等複數 個綠色雷射光源、以及該等複數個藍色雷射光源中每一者皆 會於該激昇序列期間分別被同步化至該單一光閥門區。 該電子成像系統進一步包括：d)至少一光整合器，用以 於5玄至少^一光閥門區上產生均勻照明。 該電手成像系統中，該至少一光整合器包括一蠅眼整合 器。 該電子成像系統中，該至少一光整合器包括一整合柱。 該電子成像系統中，該至少一光閥門區包括一液晶面板。 該電子成像系統中，該液晶面板係一矽質光閥門上的反 射式液晶。 該電子成像系統中，該至少一光閥門區包括一微鏡陣列。 該電子成像系統中，該至少一有色雷射光源陣列係直接 位於該整合柱的前面之上。 α玄電子成像糸統中’該電子成像糸統會被併入一列印系 O:\91\9103I.DOC4 -50- 1234519 統之中，進一步㊣ m . 位於該目標平面處之感光媒體 用以接收該雷射光及記錄資料。 二用以從影像資料流中提供一彩色影像的調變光學系 帝 a)破配置在至少—陣列中的複數個不同顏色 二源，每個雷射光源皆包括-垂直腔設計，其具有： 二弟堆豐’用以接收且發射激昇光束，並且會反射 預疋波長範圍的雷射伞· 笼一入_ 田射先’u) 一有機主動區，用以接收源自 弟’丨氣堆登的已發射、、絲旦此击 ...^ x射激幵先束，並且發出該雷射光；以 ::)一第二介電堆疊’用以將該已發射激昇光束及源自該 $機主動區的雷射光反射回到該有機主動區之中，其中該 等第一介電堆疊及第— 弟一"包堆®與該有機主動區的組合會 產生該雷射光；以及b) ;v 先閥門區，用以接收該雷射 光’並且從該影像資料流中產生該彩色影像。 該調變光學系統進一步包括· 匕祜· c) 一透鏡，用以將該至少 一陣列成像至該至少一光閥門區之上。 該調變光學系統中，會調轡 — π灸5亥專禝數個不同顏色的雷射 光源’用以於該至少—光閥門區處產生一均句的影像。 該調變光學系統中，有三個有 ’巴田射光源陣列會依照顏 色分別匹配至三個光閥門區。 ^ 該調變光學系、統中，該等三個有色雷射光源陣列包括： a卜紅色雷射光料列；b)_綠色雷射光源㈣；以及〇 一藍色雷射光源陣列。 該調變光㈣統中，料三個有色雷射光源陣列進—步 包括：a)-紅色雷射光源陣列’用以照明一紅色光闊門區 O:\91\9I031.DOC4 "51- 1234519 ;b)-綠色雷射光源陣列，用以照明—綠色光間門區，·以 及C)-藍色雷射光源陣列’用以照明一藍色光閥門區。 該調變光學系統中’三個有色雷射光源陣列會匹配單一 光閥門區。 該調變光學系統中’該等三個有色雷射光源陣列包括： a)-紅色雷射光源陣列；b)一綠色雷射光源陣列；以及c) 一藍色雷射光源陣列。 該調變光學系統中，至少三個有色雷射光源陣列中每— 者皆會於一訊框内循序被激昇。 該調變光學系統t，至少三個有色雷射⑽陣列中每_ 者皆會於該等至少三個有色雷射光源陣列之循序激昇期間 被同步化至該光閥門區。 該調變光學系統中的單一有色雷射光源陣列包括：複數 個紅色雷射光源；複數個綠色雷射光源；以及複數個藍色 雷射光源。 該調變光學統中’該單個有色雷射光源陣列會照明至 少一光閥門區。 該調變光學系統中，該等複數個紅色雷射光源、該等複 數個”彔色田射光源、以及該等複數個藍色雷射光源皆會於 一訊框内循序被激昇。 忒調變光學系統中，該等複數個紅色雷射光源、該等複 數個、、彔色田射光源、以及该等複數個藍色雷射光源中每一者 皆會於該激昇序列期間分別被同步化至該單—光閥門區。 。亥调變光學系統進一步包括：〇至少一光整合器，用以 O:\91\9I031.DOC4 -52- ^234519 於4至少一光閥門區上產生均勻照明。 該調變光學系統中，該至少一光整合器包括一蠅眼整合 器。 ’該至少一光整合器包括一整合柱。 σ玄至少一光閥門區包括一液晶面板。 ，該液晶面板係一矽質光閥門上的反 該調變光學系統中 該調變光學系統中 該調變光學系統中 射式液晶。 該調變光學系統中，該至少一光閥門區包括一微鏡陣列。 該調變光學系統中，每個雷射㈣皆會產生個別波長為 入丨且個別頻寬為△心之雷射頻譜的雷射光。 該調變光學系統中，該等複數個不同顏色的雷射光源組 合後可產生總頻寬為△人⑻的至少一頻帶。 該調變光學系統中，該至少一頻帶包括複數個重疊雷射 頻譜。 該調變光學系統中，總頻寬△ 大於丨奈米。 σ玄電子成像系統中’每個雷射光源所產生之雷射光皆具 有光束品質係數Μ2,而且至少有一陣列包括Nle個有色雷射 光源’其中M2和NLE的乘積大於1〇〇〇。 該調變光學系統中，該至少一有色雷射光源陣列係直接 位於該整合柱的前面之上。 該調變光學系統中，該調變光學系統會被併入一列印系 統之中’進一步包括：c)一觀看螢幕，用以接收有色雷射光 且具有一擴散元件；以及d)—投影透鏡，用以將該彩色影像 投影該觀看螢幕之上，以便形成一可觀看的彩色影像。 O:\91\91031.DOC4 -53 - 1234519 該調變光學糸M a — 中，該觀看螢幕的表面粗糙度σ 等複數個不同顏多沾丄 T I度J z以及该 兮綱綠也風4 j 貝見^ k，會使得小於〇 5。 〜°周芰光予糸統中，@ $ 統之中，進… 先學糸統會被併入-列印系 V匕括匀一感光媒體，用以接收該雷射光及 記錄資料。 田釘尤及 :種垂直腔表面發光雷射，其包括：ι) 一第一介電堆疊， 以接收且發射源自-發光二極體陣列的激昇光束，並且 會反射：定波長範圍的雷射光；Η) 一有機主動區，用以接 ，原自第"屯堆豐的已發射激昇光束，並且發出該雷射 、> 、及11)第一介電堆疊，用以將該已發射激昇光束及 源自該有機主動區的雷射光反射回到該有機主動區之中， 其中該等第一介電堆疊及第二介電堆疊與該有機主動區的 組合會產生該雷射光。 該垂直腔表面發光雷射中，該雷射光係由被配置在至少 一陣列中的複數個不同顏色雷射光源所發出。 該垂直腔表面發光雷射中，會調變該等複數個不同顏色 雷射光源’以便產生一均勻影像。 一種用以從一影像資料流中形成一彩色影像的方法，其 步驟如下·· a)提供該影像資料流給一電子成像系統；b)從該 電子成像系統中被配置在至少一陣列中的該等複數個不同 顏色的雷射光源中產生一有色雷射光，每個彩色雷射光源 皆包括一垂直腔設計，其具有：i)一第一介電堆疊，用以接 收且發射激昇光束，並且會反射預定波長範圍的雷射光； H) —有機主動區，用以接收源自第一介電堆疊的已發射激 〇：\91\91〇31 DOC4 -54- 1234519 昇光束，並且發出該有色雷射光；Hl)一第二介電堆疊，用 以將該已發射激昇光束及源自該有機主㈣的雷射光反射 回到該有機主動區之中，其中該等第一介電堆疊及第二介 電堆疊與該有機主動區的組合會產生該有色雷射光；以及 C)於該電子成像系統中的至少_光閥門區上接收該有色雷 射光，以及d)從該電子成像系統中於—觀看螢幕上形成該 彩色影像。 【圖式簡單說明】 從上面的說明配合下面的圖式將會更明白本發明上面及 其它的目#、特點、以及優點，其中，可能的話，該等附 圖中會使用相同的元件符號來表示該等圖式共同的相等特 點，其中。 圖1為一垂直腔有機雷射裝置的概略剖面圖； 圖2為-利用共振週期性增益結構的垂直腔有機雷射裝 置的概略剖面圖； 圖3為一利用相鎖陣列的垂直腔有機雷射裝置的概略剖 面圖； 圖4為一有機VCSEL陣列的截面透視圖； 圖5為本發明之電子成像系統的概略透視圖； 圖6為—利用—透鏡陣列來重疊-有機VCSEL陣列之該 等輸出的電子成像系統的剖面圖； 圖7為一利用—目士 ^ /、有一垂直腔有機雷射陣列之整合柱的 電子成像系統的剖面圖； 圖8為一利用一目士· . 具有一垂直腔有機雷射陣列之整合柱的 O:\91\9I031.DOC4 -55- 1234519 電子成像系統的剖面圖； 圖9為一直接和一整合柱整合在一起之有機VCSEL陣列 的剖面圖； 圖10為使用複數個重疊雷射頻譜來降低該垂直腔有機雷 射陣列之頻譜同調性的關係圖； 圖11為一利用具有一反射式液晶光閥門之垂直腔有機雷 射陣列的調變光學系統的剖面圖； 圖12為一利用具有一微鏡陣列光閥門之垂直腔有機雷射 陣列的調變光學系統的剖面圖； 圖13為一利用具有三個光閥門區之三個垂直腔有機雷射 陣列的全彩電子成像系統的概略示意圖；、 圖14為一利用具有一光閥門區之三個垂直腔有機雷射陣 列的全彩電子成像系統的概略示意圖； 么圖=為一時序圖，其闡述的係該彩色序列式電子成像系 、”充中；|於该等紅、、綠、藍光閥門驅動信號及該等紅、綠、 監雷射驅動信號之間的時間關係； 圖16為一利用具有一光閥門區之單_個垂直腔有機雷射 勺王I彩色序列式電子成像系統的概略示意圖；以及 圖17為利用具有一光閥門區之單一個垂直腔有機雷射陣 列的全彩彩色序列式電子成㈣統中所適用的三色垂直腔 有機雷射陣列的概略示意圖。 為有助於瞭解’於所有圖式中使用相同的元件符號來表 不該等圖式共同的相等元件。 【圖式代表符號說明】 O:\9I\9I031.DOC4 -56- 垂直腔有機雷射裝置 基板 第一介電堆疊 有機雷射膜結構 有機主動區 第二介電堆疊 激昇光束 光子源 雷射光 紅色雷射光 綠色雷射光 藍色雷射光 垂直腔有機雷射裝置 週期性增益區 反節點 節點 鲁 有機分隔層 電磁場圖案 相鎖有機雷射陣列 雷射像素 像素間區 已蝕刻區 圓形柱 有機VCSEL陣列 -57- 1234519 300R 紅色有機VCSEL陣列 300G 綠色有機VCSEL陣列 300B 藍色有機VCSEL陣列 310 激昇源陣列 320 激昇陣列元件 330 有機雷射元件 340 已啟動的有機雷射元件 350 已啟動的激昇元件 400 電子成像糸統 405 調變光學系統 410 光束整形光學元件 410R 紅色光束整形光學元件 410G 綠色光束整形光學元件 410B 藍色光束整形光學元件 420 光閥門區 420R 紅色光閥門區 420G 綠色光閥門區 420B 藍色光閥門區 430 投影透鏡 440 目標平面 500 電子成像系統 505 調變光學系統 510 組合器透鏡陣列 520 組合器場透鏡 O:\91\9I031 DOC4 -58- 電子成像系統 調變光學系統 透鏡組合器系統 蠅眼整合器 透鏡陣列匹配對 繩眼搞合光學元件 電子成像系統 調變光學系統 聚光透鏡 整合柱 均質光 光導管光學元件 單石整合器 個別的雷射頻譜 頻帶 調變光學系統 @ 前置偏光器 偏光分光器 反射式液晶光閥門 分析器 調變光學系統 微鏡陣列光閥門 關閉狀態光束 光束阻止器 -59- 1234519 940 開啟狀態光束 1000 全彩電子成像系統 1005 全彩調變光學系統 1010R 紅色激昇驅動器 1010G 綠色激昇驅動器 1010B 藍色激昇驅動器 1020R 紅色激昇信號 1020G 綠色激昇信號 1020B 藍色激昇信號 1030 資料流 1040 資料處理器 1050R 紅色光閥門驅動信號 1050G 綠色光閥門驅動信號 1050B 藍色光閥門驅動信號 1060 混色器 1100 全彩電子成像系統 1105 全彩調變光學系統 1110 時序產生器 1120R 紅色時序信號 1120G 綠色時序信號 1120B 藍色時序信號 1140 光閥門驅動信號 1200 全彩電子成像系統 1205 全彩調變光學系統 O:\9I\9I031.DOC4 -60- 1234519

1210 1220R 1220G 1220B 1230R 1230G 1230B 全彩有機VCSEL陣列 紅色有機雷射元件 綠色有機雷射元件 藍色有機雷射元件 紅色激昇陣列元件 綠色激昇陣列元件 藍色激昇陣列元件 O:\91\91031 DOC4 -61 -

Claims (1)

1234519 拾、申請專利範圍： 1· 一種電子成像系統，用以從一影像資料流中提供一可觀 看的彩色影像，其包括： a) 一複數個不同顏色雷射光源，係被配置在至少一陣 列中，每個雷射光源皆包括一垂直腔設計，其具有： 〇 一第一介電堆疊，用以接收且發射激昇光束，並 且會反射預定波長範圍的雷射光； 一有機主動區，用以接收源自第_介電堆疊的已 發射激昇光束，並且發出該雷射光； ⑽一第二介電堆疊，用α將該已發身ί激昇光束及源 自忒有機主動區的雷射光反射回到該有機主動區之中 ’其中該等第—介電堆疊及第二介電堆叠與該有機主 動區的組合會產生該雷射光；以及 至少一光閥門區，用以接收該雷射光，並且從該影 像資料流中產生該可觀看的彩色影像；以及 C) -投影透鏡，用以將該可觀看的彩色影像成像至一 目標平面之上。 2.如中請專利範圍第i項之電子成像系統，進—步包括： d)—透鏡’用以將該至少—陣列投影至該至少一光_ 門區之上。

’其中會調變該等 该目標平面上產生 =申請專利範圍第1項之電子成像系統 稷數個不同顏色的雷射光源，用以於 一均勻的影像。 4. 如申請專利範圍第i項 之電子成像系統 其中有三個有色 O:\91\9I03! D0C5 1234519 Μ射光源陣列會依照顏色分別匹配至三個光閥門區。 5·如申請專利範圍第4項之電子成像系統，其中該等三個有 色雷射光源陣列包括： a) —紅色雷射光源陣列； b) —綠色雷射光源陣列；以及 c) 一藍色雷射光源陣列。 6. 如申請專利範圍第i項之電子成像系統，其中每個雷射光 源皆會產生個別波長為、且個別頻寬為Μ之雷射頻譜 的雷射光。 7. 如申請專利範圍第6項之電子成像系統，其中該等複數個 不同顏色的雷射光源組合後可產生總頻寬為Mtot的至少 一頻帶。 8·如申請專利範圍第6項 、電子成像糸統，其中該至少一頻 f包括複數個重疊雷射頻譜。 9.如申請·專利範圍第7項 大於1夯米 、電子成像乐統，其中總頻寬△入⑻ 10·如申請專利範圍第1 、兒子成像乐統，其中每個雷射光 源所產生之雷射Ii 射先白具有光束品質係數M2， 一陣列包括Nle個有 於1〇〇〇。 田射先源，其中M2和nle的乘積大 11. 12. 如申凊專利範圍第 乐統會被併入_顯 d) —觀看螢幕， 如申請專利範圍第 1項之電子成像系統，其中該電子成像 不系統之中，進一步包括： 用以接收該雷射光且具有一擴散元件。 11項之電子成像系統，其中該觀看螢 O:\9I\91031.DOC5 1234519 幕的光學表面粗糙度σζ以及該等複數個不同顏色的光源 的總頻寬（7k，會使得Cr=卜(♦对X小於〇5。 η. -種用以於―成像系統内產生雷射光的方法，|步驟如 下： Μ從一發光二極體提供激昇光束； b) 透過一第一介電堆疊來接收及傳送該激昇光束； c) 於發出雷射光的有機主動區中接收且部份吸收該已 發射之激昇光束； 句將源自一第二介電堆疊之未被吸收的激昇光束反射 至該有機主動區之中，其中，該未被吸收的激昇光束 會部份被吸收’而且該有機主動區會產生該有色雷射 光；以及 e)反射該第一介電堆疊及第二介電堆疊間的有色雷射 光，以便提供雷射共振。 O:\9l\91031.DOC5