TWI284002B - Solid state multi-spectral light source, projection display device and method of producing multi-spectral light - Google Patents

Description

0) 1284002 玖、聲，說明 — _ (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 技術領域 本發明係關於一種多重光譜光源以及一使用此多重光譜 光源的投影顯示裝置。 先前技術 方向中來進行，例如圖1所示，水平、垂直 、垂直或對角線，不過

光f便會通過影像區塊IB，並 多重光譜光源系統特別適用於彩色影像投影顯示裝置中 。其中一種吾人熟知的多重光譜光源便係使用於反射式投 影顯示裝置中，如圖1所示。此多重光譜光源包括一強度極 強的白色光源LS，舉例來說弧光燈。該光源LS所產生的白 光會被分解成三種原色成分，例如圖1所示，紅光r、綠光 G及藍光B。最先被該白光射到的光學元件為分光濾鏡RR 。在本技術中，分光濾鏡係用以反射預期顏色的光並且讓 所有其它顏色的光通過。該濾、鏡RR的位置約呈4 5。，因此經 過一連串額外的光學元件之後便可以9〇。反射該白光中的 紅色成分R。該些元件中的第一項元件為慣用的平面鏡…工 ，其可將該紅光的方向改變約90。。然後該紅光&便會經過 以元件符號S1表示之光學狹縫元件的整形作用，以產生一 $光帶。接著，此紅光帶便會通過旋轉稜鏡？1，讓該紅光 f於光閥LV中進行捲動。該捲動動作可於整個光閥的各種

LV

RB 久監无B。接著捲動中的紅 並且照射於該反射光閥LV之上 (2) 1284002

j光閥LV會以紅光像素資訊對該紅光帶進行調變，形成參 ‘的：色部分’該影像隨後則會被反射回螢幕S。接著勞幕 S便會將该影像的釭色部分反射給觀賞者。 二綠色成分0會通過該濾鏡RR，並且被分光濾、 鏡RGU其僅會反射綠光〇並且讓藍光B通過)反射。該綠光 G(产已經被改變9(Γ的方向）會通過第二光學狹縫元件以及 :第二旋轉稜鏡Ρ2。該第二狹縫S2及稜鏡ρ2會以如同紅光 帶的方式構成'綠光帶。接著捲動中的綠光帶便會被分光 濾鏡RG2反射，將該綠色捲動帶與該紅色捲動帶結合在一 起。該兩條光帶並不會重疊，而且可透過在該等旋轉稜鏡 Ρ1及Ρ2中的調和控制，於該光閥上保持其相對的位置。接 著，綠光帶便會通過分光濾鏡RB進入影像區塊汨，並且照 射於該反射光閥LV之上。該光閥LV會以綠光像素資訊對該 綠光G進行調變，形成影像的綠色部分，該影像隨後則會被 反射回螢幕S。接著螢幕S便會將該影像的綠色部分反射給 觀賞者。 該白光中的藍色成分Β會通過該濾鏡，並且經 過弟二光學狹缝元件S 3的整形之後，便產生一藍光b帶。接 著，此光帶便會以與紅光R及綠光G相同的方式，透過第三 稜鏡P3而捲動。接著該藍光帶便會被一第二慣用的平面鏡 M2及分光濾鏡RB反射至影像區塊IB，並且照射於該反射光 閥LV之上。該光閥LV會以藍光像素資訊對該藍光b進行調 變，形成影像的綠色部分，該影像隨後則會被反射回螢幕s 。接著螢幕S便會將該影像的藍色部分反射給觀賞者〇。更 1284002

明確地說，該捲動的藍光帶與綠光及紅光調和之後，沒有 任一條光帶會產生重疊，並且整個光閥都會被照射到。當 不同的光帶通過該光閥LV時，便可以不同的像素資訊來調 變不同顏色的光，因而該觀賞者便可看見經過結合之後的 彩色影像。 圖2所示的係另外一種吾人熟知的多重光譜光源，其係使 用於穿透式投影顯示裝置中。該穿透式投影顯示裝置包括 夕重光δ醬光源’其可以貫質專同於圖1所述之多重光譜光 源的方式產生彩色光帶。在該穿透式投影顯示裝置中，當 光線通過光閥LV，進入螢幕S時，光閥LV，便會對其進行調變 ，接著螢幕S便會將該影像反射給觀賞者〇。 另外一種吾人熟知的多重光譜光源則是閃光燈系統。閃 光燈系統採用的是靜態彩色分割系統’其係以每種原色（紅 、綠及監）各使用一個燈的方式所組成。藉由依序閃蝶該等 經過光閥（可能是反射式或穿透式）上相關的彩色資訊調變 之後的燈，便可產生一彩色影像。 該些多重光譜光源系統都有缺點。在反射式發光系統中 ’用以光譜分割由光源所產生之白光的稜鏡會增加該系統 的成本、體積以及功率需求。閃光燈系統同樣相當地昂貴 ，因為必須使用許多個燈以及相關的反射器與透鏡系統。 因為該些系統的發光部分都僅係用以產生三道捲動或閃爍 的光帶來照射該光閥，因此吾人希望的係能夠有一種發光 系統’其不僅能夠產生捲動或閃爍的光帶，同時又能降低 空間、成本以及功率需求。 1284002

發明内容 本發明的目的便係提供一種多重光譜光源，其不僅能夠 產生捲動或閃爍的光帶，同時又能降低空間、成本以及功 率需求。 根據申請專利範圍第1項中所述之本發明的多重光譜光 源便可達到此目的。 本毛明的另一項目的則係提供一種具小空間、低成本以 及低功率需求的投影顯示裝置。 根據申請專利範圍第8項中所述之本發明的投影顯示裝 置便可達到此目的。在此配置中，該多重光譜光源會於該 光闕上捲動或閃爍原色光帶，以便產生彩色影像。 在附屬的申請專利範圍中便明確地指出進一步有利的具 體貫施例。從下文所述之具體實施例且參考其解釋之後， 便可非常清楚本發明所有的觀點。 實施方式 圖3所示的係：一根據本發明之示範具體實施例的固態多 重光譜光源10。該光源1〇係由複數個以陣列方式排列的發 光一極體（LED)群（元件符號為12)所組成。在所示的具體實 施例中，每個LED群都係由紅光LED 14、藍光lED 16以及 綠光LED 1 8等三重LED所構成的，所有的[ED都係以慣用 的方式來設計及作業。本發明其它具體實施例中的lEd群 可咸會採用不同數量及顏色的LEd。每個三重led 12的 LED 14、16、1 8可排列成圖1所示的三角形，或是以任何其 它適當的方式來排列。該等LED 14、16、18會產生紅、綠 1284002 (5) 及藍色光帶（原色）R、G、Β，其可根據影像信號選擇性地激 發该二重LED 12中相同顏色的LED以進行捲動或閃爍。光 源10可產生能夠於實質任何方向中捲動或閃爍的直線或之 子形之垂直、水平及對角線的彩色光帶。同時，在該等光 f或光紋之間則會有間隙存在。 如圖7A及7B所示，本發明的光源1〇可結合光閥2〇A、2〇B 產生一投影顯不裝置。該光閥可能是如圖7 A所示的反射式 光閥或如圖7B所示的穿透式光閥。在任—裝置中，都可使 用光源10於光閥20上捲動或閃爍該等彩色光帶以產生彩色 影像。 該等LED 14、16、18可以利用慣用的半導體技術形成於 單片晶圓（例如矽或A1InGaN：^。或者可從一電路板上複數 個個別基板或晶片（每個基板或晶片各代表一單一個LED) 中形成該等LED。 圖4所示的係使用本發明之光源產生紅色、綠色及藍色光 V的其中一種示範作業模式。在此特殊範例中，該等光帶 係直線式且以水平方式延伸。熟習本技術的人士將會明白 亦叮以付合下面討論的方式來產生以垂直或對角線方式延 伸的直線或之子形的彩色光帶。如圖所示，第1列的三重 LED中紅光LED 14會被激發產生一紅色光帶，第4-6列的三 重LED中綠光LED 18會被激發產生一綠色光帶，而第7-9列 的二重LED中藍光LED 16會被激發產生一藍色光帶。 圖5A-5E所示的係五個連續不同時間中該光源1〇的狀 μ 其所示的係用以產生捲動的紅色、綠色及藍色光帶 (6) 1284002

的嫌一種不範作業模式。在此特殊範例中，該等欲捲動的 光帶係直線式且以水平方式延伸。再者，捲動的方式係由 該光源的下方往該光源的上方移動。或者亦可由上往下捲 動^該等光帶亦可能係直線式且以垂直方式延伸，並且由 左往右或由右往左捲動。此外，必要時亦可產生以對角線 方式延伸、之字形的光帶。此等光帶可以符合下面討論的 方式，由該光源10的下方往上方、由上方往下方、由左方 往右方或由右方往左方捲動。 從圖5A開始，第1-3列的三重LED中紅光LED 14會被激發 產生一紅色光帶，第4-6列的三重LED中綠光led ι8會被激 1¾產生一綠色光帶，而第7-9列的三重LED中藍光LED 1 6會 被激發產生一藍色光帶。 圖5B所示的係該光源1〇於後續時間點的狀態，第ι-2列的 三重LED中紅光LED 14仍然會被激發並且產生一部分上述 的紅色光帶，不過第3列的三重LED中紅光LED 14則已經被 關閉，取而代之的是現在該列的三重LED中綠光LED 1 8則 會被激發並且結合第4及第5列中仍然被激發的綠光LED 1 8 以產生一綠色光帶。第6列的三重LED中綠光LED 1 8則已經 被關閉，取而代之的是現在該列的三重LED中藍光LED 16 則會被激發並且結合第7及第8列中仍然被激發的藍光LED 16以產生一藍色光帶。第9列的三重LED中藍光LED 16則已 經被關閉，取而代之的是該列的三重led中紅光LED則會被 激發以產生於第1及第2列三重LED中所產生之紅色光帶的 另一部分。在圖5C-5E中會重複進行此過程以產生由下往上 -10- 1284002

⑺ 捲動的紅色、綠色及藍色光帶。 所所示的係三個連續不同時間中該光源的狀態，其 -一、糸用以產生閃爍的紅色、、綠色及藍色光帶的第三種 =作業模式。在此特殊範例中，該等欲閃爍的光帶係直 二二且=水平方式延伸。不過熟習本技術的人士將會明白 亦可以付合下面討論的方式來閃爍以垂直或對角線方式延 伸的直線或之字形的光帶。 、從圖6AP#始’第1-3列的三重LED中紅光led 14、第心6列 的二重LED中綠光LED丨8以及第7·9列的三重led中藍光 LED 16都會被激發以產生一紅_綠_藍帶狀閃光。 圖6B所示的係該光源於後續時間點的狀態，第^列的三 重LED中紅光LED 14、第4-6列的三重LED中綠光LED 18以 及第7-9列的三重LED中藍光LED 16都已經被關閉，取而代 之的是現在第1-3列的三重LED中綠光LED 18、第4-6列的三 重LED中藍光LED 16以及第7-9列的三重LED中紅光LED 14會被激發以產生一綠-藍_紅帶狀閃光。 在圖6C所示的另一時間點中，第1-3列的三重LED中綠光 LED 18、第4-6列的三重LED中藍光LED 16以及第7-9列的 三重LED中紅光LED 14都已經被關閉，取而代之的是現在 第1-3列的三重LED中藍光LED 16、第4-6列的三重LED中紅 光LED 14以及第7-9列的三重LED中綠光LED 18會被激發 以產生一藍-紅-綠帶狀閃光。 如前面所述，本發明的固態多重光譜光源丨〇可以使用於 如圖7A及7B所示的投影顯示裝置中。此等系統可用以避免 -11- 1284002 ⑻ 拷貝商業電影。使用錄影機或攝鲜 ^ 、 一 砰项休機對螢幕影像（例如電 衫院）進行未經授權的拷貝對製片 _ a 』衣斤殿、製片人、發片商以及 决貝來說都是非常嚴重的問題。 雖然已經參考上面的具體實施 員她例對則面本發明加以敘述 ，不過在不脫離本發明的精神 Ί月作卜仍可進行各種修改及變化 :因ί ’所有此等修改及變化都應視為涵蓋在隨附的申請 專利範圍之範轉内。 圖式簡單說明 在該等圖式中' : 圖1所示的係-慣用的反射式投影顯示裝置； 圖2所示的係—慣用的穿透式投影顯示裝置； 圖3所示的係一根據本發明之示範具體實施例的固態多 重光譜光源； Θ斤丁的係使用本發明之光源產生紅色、綠色及 帶的方法； 圖5Α-5Ε所示:的係根據本發明之示範具體實施例用以使 用本發明之光源產生紅色、綠色及藍色光帶的方法； 圖6A-6C所示的係根據本發明之示範具體實施例用以使 用本發明之光源閃爍紅色、綠色及藍色光帶的方法；以及 圖7Α及7Β所示的係採用本發明之光源的示範投影顯示 裝置。 應該瞭解的係、，該些圖式的目的都僅係為了闡述本發明 的概念’並非希望限制本發明。吾人將會發現到，所有的 θ气中相同的參考數字都係代表相同的部件，必要處亦借 -12- 1284002 (9) 助於參考文字。 圖式代表符號說明 LS 光源 R 紅光 G 綠光 B 藍光 RR，RG1，RG2，RB 分光濾鏡 Ml 第一平面鏡 M2 第二平面鏡 SI 第一狹缝 S2 第二狹缝 S3 第三狹缝 PI 第一棱鏡 P2 弟二棱鏡 P3 第三稜鏡 LV，LV，，20A，20B 光閥 S 螢幕 0 觀賞者 IB 影像區塊 1〜9 LED列 10 固態多重光 12 發光二極體 14 紅光L E D 16 藍光LED 18 綠光LED 譜光源 (LED)群

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Claims (1)

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第091136808號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(95年11月） 拾、申請專利範圍 1· 一種固態多重光譜光源，用來照明—投影顯示裝置的光 閥，該固態多重光譜光源包括： 複數個發光二極體，其係配置成複數個群，其中該等 發光二極體群之每一者包含至少兩個發光二極體以產 生至少兩種不同的顏色， 其中該等發光二極體群係產生至少兩種不同顏色的 光帶，該光帶可根據一影像信號選擇性地激發相同顏色 的發光二極體以進行捲動或閃爍。 2·如申請專利範圍第1項之光源，其中該等發光二極體係 界定於一晶圓之上。 3 ·如申凊專利範圍第1項之光源，其中該等發光二極體係 由位於一電路板上的複數個基板所構成的，每個該等發 光二極體會對應該等複數個基板之其中一個。 4· 一種投影顯示裝置，其包括： 一光閥；及 一固態多重光譜光源，其可於該光閥中捲動或閃爍 不同顏色的光帶，以便產生一彩色影像，該光源包括複 數個發光二極體，其中至少有兩個發光二極體會產生兩 種不同的顏色。 5·如申請專利範圍第4項之投影顯示裝置，其中該光源之 該等發光二極體係排列於各群之中，每一群皆具有會產 生兩種不同顏色的至少兩個發光二極體。 6·如申請專利範圍第5項之投影顯示裝置，其中該光源之 1284002 月珥曰修(吏)正替換頁

該等發光二極體群各包括會產生三種不同顏色的三個 發光二極體。 7.如申請專利範圍第5項之投影顯示裝置，其中該光源之 该等發光二極體群會產生兩種不同顏色的光帶，其可根 據影像信號選擇性地激發相同顏色的發光二極體以進 行捲動或閃爍。 8·如申請專利範圍第4項之投影顯示裝置，其中該光源之 該等發光二極體係界定於一晶圓之上。 9·如申請專利範圍第4項之投影顯示裝置，其中該光源之 該等發光二極體係由位於一電路板上的複數個基板所 界定的，每個該等發光二極體會對應該等複數個基板之 其中一個。 10· 一種產生多重光譜以用於投影顯示裝置之方法，該方法 包括： 長:供複數個發光二極體’其係配置成複數個群，其中 該等發光二極體群之每一者包含至少兩個發光二極體 以產生至少兩種不同的顏色；及 依據一影像#號選擇性地激發該等群中相同顏色的 發光二極體以產生至少兩種不同顏色且捲動或閃爍的 光帶。