TWI290656B - Colour switch - Google Patents

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1290656 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（l) [本發明之背景] 本發明槪有關於一種用以選擇性地於各種彩色頻帶間 進行轉換之彩色轉換器，而可應用在像是投影光學與直視 光學者。 各種按照延緩器與液晶(LC轉換器)的彩色轉換器係屬 已知，並可如US - A - 5,528,393內諸範例所示。然而’該 等在實作方面具爲困難。爲得所欲之陡峭光譜傳送曲線’ 會需要大量的延緩器，而其生產成本極高。另一種方法是 按高階方式來利用延緩器(具延緩性△» · D 2λ的厚型延 緩器，其中d爲厚度，Δη爲雙折射性而λ爲光波波長）。 由於延緩器厚度的生產變異性通常是與其厚度成正比’故 有必要按極爲緊限的容忍度’藉以滿足於所要求的正確性( 一般是土50 nm)。 例如在US-A- 4,726,663所顯示之依據膽固醇瀘光器 與液晶轉換器的彩色轉換器（堆疊式頻帶調變濾光器， BMF)。該等對於製程容忍度係屬較不敏感者。這些裝置的 效能與用來製作BMF內膽固醇濾光器之液晶聚合物(LCP) 材質的雙折射性Δη密切相關。最爲精密的做法是將高Δη 材質（Δη > 0.3)倂入於濾光器內，因爲如此一來則僅需要6 個膽固醇濾層(各個顔色用兩個）。不過，這些按大量Δη材 質所製作的膽固醇濾光器卻會在傳送光譜中表現出強烈的 側邊波瓣，降低了濾光器堆疊整體的傳送效果。此外，高 度的Δη材質會傾向於吸收較多的光線，尤其是光譜中的 藍光區域，因此限制了像是投影系統的高光線密度應用之 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1290656 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（>〇 壽命期。如果採用了低Δη材質，則會需要相對較多的濾 層(如對於Δη = 0.12者，會需要六倍的濾層：即涵蓋該光 譜範圍的三倍多；而由於低Δη材質也會要求較厚的濾層 ，但這是無法藉單一步驟所製作的，故會進一步導致層數 加倍）。堆疊式BMF的進一步缺陷是在於其相減性彩色產 生法則：彼等會將總光譜分成三種原色R、G、Β的無疊覆 子光譜。雖然這可產生高度的彩色純度，但卻不是最具光 效益的方法，這是因爲在綠光和藍光光譜間的490 nm與 500 nm間之疊覆會產生極佳的彩色飽合效果，而比起無疊 覆性組態方式具有明顯較高的光產出率。 [本發明之槪述] 本發明槪念是採用一膽固醇濾光器(或一般稱爲對掌性 濾光器)以選擇性地阻隔其中一個諸原色，再利用最佳化延 緩器組合以阻隔剩餘的各原色。這種排置方式可提供一種 具有比起先前技藝爲較少且較薄濾層的彩色轉換功能，但 展現與先前技藝一樣甚或較佳的彩色純度及光效率。如此 ，本發明可倂合膽固醇瀘光器的良好性質（陡峭譜像)與雙 折射性濾光器的良好性質(較純粹減除性濾光器爲高的亮度 )。較少濾層意味著較少的製程步驟；較薄濾層則表示較少 的緊限製程容忍度。 由第一個方面，本發明可提供一款用以於三種不同彩 色頻帶間進行轉換之彩色濾光器，其特徵在於係按選擇性 阻隔第一彩色頻帶之第一濾光器區段，與選擇性阻隔第二 和第三彩色頻帶之第二濾光器區段的組合； ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1290656 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（七） 該第一濾光器區段包括一用以反射該第一彩色頻帶之 單一圓形極化狀態，並且傳出其他圓形極化狀態的對掌性 濾光器裝置； 而該第二濾光器區段包括複數個延緩器元件與複數個 電子控制液晶轉換器的組合，彼等既經排置可在以下諸狀 態間轉換，在該第一狀態下會阻隔第二和第三彩色頻帶， 在該第二狀態會阻隔第二彩色頻帶，而在該第三狀態下則 會阻隔第三彩色頻帶。 該濾光器包括諸元件件之堆疊，並以含有第一濾光器 區段的對掌性瀘光器被放置在該入方光線射束的堆疊前端 爲佳。但雖可將其置於堆疊後端處，然而這或許降低了轉 換對比性，因爲反射自該對掌性濾光器的光線，或會再度 按逆向偏振方式而由該膽固醇濾光器前端的諸濾光器區段 所反射。 該第二濾光器區段原則上或建構成兩個子區段，各個 子區段運作於各自的原色頻帶上。不過，根據本發明，最 好是利用解構式螺旋鐵磁轉換器(DHF)來作爲該第二區段內 的轉換器爲佳。彼等具有各種的可變參數，如電壓相關之 雙折射性與散射、晶格間隙、光軸定向等。除此之外，光 學延緩器亦具有各種可加調整的參數，例如雙折射性與散 射、厚度與定向等。然根據本發明，最好不是按各個原色 頻帶來設計第二濾光器區段，而記取其不同參數，以便將 第二濾光器區段各種元件的性質予以最佳化爲較適。就彩 色轉換器整體厚度與高品質過濾器性質而言，這可提供顯 6 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁)

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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1290656 A7 B7 五、發明說明（Γ) 射性與非雙折射性狀態間進行轉換(像是Pi -晶格）。 通常，如按位於整個彩色光譜內的選擇性反射頻帶來 選取膽固醇濾光器會比較有利。例如對於RGB系統’可選 取位於紅光與藍光間的綠色光，因爲可利用到該膽固醇濾 光器光譜的雙邊陡峭邊緣。 根據於本發明的彩色轉換器可應用在像是投影光學與 直視光學。該顯示器可由單一像素或多重像素，或者「單 一像素」彩色轉換器連同像素化(灰階)顯示之組合所組成 者。 在投影系統中會出現的問題是，該等必須容忍極高的 光線密度而不得有劣化情況發生。對於此種劣化情況，該 第一濾光器區段，包含極化濾片在內，將會是潛在問題所 在，因爲彼者可吸收輻射之故。所以，最好是利用非吸收 性的反射極化器爲宜。極化復原計劃已知是利用非吸收性 極化器，將未經極化的光線切割爲兩束不同極化方式的光 線射束，並且再將某一射束的極化方式轉化成另者的極化 方式，並將該等合倂爲單一射束-請參閱1^-八-5,235,443之範例。不過，各些極化器相當地龐大，並因此 ，根據於本發明，最好是將極化器放置在由彩色轉換器所 構成之堆疊外部較適宜。 而根據本發明進一步的特點，可提供一種對掌性瀘光 器區段，其中可排組該濾光器區段諸元件，藉以將該濾光 器區段的極化元件安放在前領位置處，俾接收入方光線射 束，而該濾光器區段的其他諸元件緊隨於該極化元件後並 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) * -ϋ ϋ in I —L· I I 一：口、I ϋ ϋ ϋ ϋ I I I I · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1290656 A7 ___B7 ___ 五、發明說明（4 ) 被排置於堆疊之內。 最好該彩色濾光器的液晶諸元件，即對掌性濾光器， 延緩器與轉換器等，皆按光學導向技術而校準爲佳。在各 種不同的已知方法中，特適者爲利用「線性光學聚合法 (LLP)」，有時又可稱之爲「光學導向聚合網路(PPN)」。 而這些元件的背景資料與製作方式，可參閱如1^-八-5389698、US - A - 5838407、US - A - 5602661、EP - A -689084、EP - A - 0756193、W〇-A _ 99/49360、W〇-A -99/64924 以及 WO - A - 00/36463。 [圖示簡單說明] 現將參酌於隨附圖示以說明本發明各項較佳i施例， 其中： 圖1爲本發明第一實施例之略圖； 圖2爲說明較佳實施例紅、綠、藍原色光線成份傳通 性之圖示； 圖3爲如NTSC TV’系統之較佳實施例所提供的色度圖 圖4a-4b爲較佳實施例中所採用之轉換器雙折射性數 値圖示； 圖5爲顯示較佳實施例之延’緩器和濾光器內所採用的 LCP材質雙折射性之圖示； 圖6爲說明如圖1較佳實施例運作方式之詮釋性圖示 圖7爲本發明第二實施例，相較於圖丨.而經修改者； 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（.210 X 297公釐） 丨？----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -lij· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1290656 A7 _B7_ 五、發明說明（"]) 圖8爲如圖7濾光器傳通特徵的諸項特性之草圖； 圖9爲具有安置於某堆疊任一側上之極化轉化器與極 化解析器，其構成該彩色轉換器其他元件之彩色轉換器槪 圖10爲本發明第三實施例之槪圖； 圖lla_ lid爲如圖10爐光器各項特徵之圖不， 圖12爲本發明第四實施例之槪圖；以及 圖13a- 13d爲如圖12濾光器各項特徵之圖示。 [元件符號說明] 2 膽固醇濾光器CF 4 延緩器R1 6 液晶轉換器SW1 8 極化器POL1 10 延緩器R2 12 液晶轉換器SW2 14 延緩器R3 16 延緩器R4 18 液晶轉換器SW3 20 延緩器R5 22 極化器POL 30 極化轉化器 32 輻射 34 彩色轉換器 36 極化器 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1290656 A7 _B7 五、發明說明（斤） 40 圓形極化器CP0L 42 延緩器R0 70 CF區塊 [較佳實施例之說明] 圖1和圖6爲構成本發明第一實施例之彩色轉換器略 圖。光線由左端入射，而從右端離開。 濾光器是以堆疊形式所構成，並且第一元件2係膽固 醇濾光器CF，該者在光譜的綠光區域內具有其選擇性頻帶 。這個濾光器可在反射性頻帶內反射出一個入射白光的圓 形(極化？)成份。而其他的圓形成份，以及大致上所有位於 該選擇性反射頻帶之外的光線，都會由該CF所傳通。 隨後在綠光內的延緩器λ/4-濾板4會將綠色圓形極 化光線轉化爲線性極化光線。這個λ/4-濾板4以及隨後 的DHF LC -轉換器6 SW1 (DHF表示解構螺旋鐵磁)會讓位 在該選擇性反射頻帶外而未經極化之光線大致上係屬無變 動。 該SW1轉換器6係經組態設定爲綠光內λ/2濾板，而 光軸可按電子方式旋轉45°。在R或Β相位，該光軸爲與 該綠光的線性極化方式平行。可導指該極化器POL以阻斷 該極化方式。如果該SW1轉換器的光軸現藉電子光學方式 旋轉45°，則線性綠光成份會旋轉90°，並且大致上所有的 綠光皆可傳通過該極化器。 元件2-8構成一用以選擇性地阻斷綠光的第一濾光器 區段。而剩餘成份 R1 (10) - SW2 (12) _ R2 (14) - R3 (16) - 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1290656 A7 ___B7_ 五、發明說明（丨〇 ) SW3 (18)-R4 (20)-POL2 (22)構成一用以選擇性地阻斷藍 光與紅光的第二濾光器區段。POL2表示線性極化；R1、 R2、R3與R4爲光學延緩器t而SW2與SW3爲DHF車專換 器。現已發現可適切地調整這些元件的各種性質，來達到 所欲之彩色轉換器效能。 以下將詳細敘述如何可以阻隔綠光以及如何其可以通 過由元件2到8所組成之第一濾光器區段。此段敘述顯示 轉換器，極化器以及延緩器一起動作的原則。習知技藝中 眾所皆知的是使用類似的包含對掌性濾光器之濾光器區段 ，以用於作用在一個別之原色頻帶（用於遠距藍色和紅色) 。然而，與此對比，本發明之觀念係利用最佳化延緩器組 :合代替對掌性濾光器阻隔第二與第三原色。因此，根據本 發明，由元件10-22所形成之第二濾光器結合通過及阻隔 紅色與藍色光的特徵。類似於此，可以達成較薄的色彩濾 光器並且甚至可以改進色彩純淨度。此係藉由最佳化元件 10-22之參數而達成。一般而言，第二濾光器區段之元件並 且不需要直接導向單一原色而是可以導向多於一個原色。 此一第二濾光器區段因此包含可以被最佳化的一組參數， 此最佳化係一複雜的計算，通常由電腦完成，最佳化路徑 在第15頁詳述，表I給予最佳化參數之範例。表I可以看 到，對於不同顏色的SW2和SW3之轉換角度asw並不相同 ，其中兩個轉換器對於相同色彩具有不同的轉換角度，表 II和III給予最佳化後之第二濾光器區段的其他範例，可以 看到的是，只有一個單一第二濾光器區段存在。然而基於 12 ^^尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項 寫本頁) 1290656 A7 ___B7_ 五、發明說明（丨丨） 本發明之揭示，習知技藝者將可以執行其他最佳化路徑以 及計算，以提供第二濾光器區段’其並不僅有包含阻隔和 通過單一色彩的區段，且具有最隹化元件之組合，其可以 阻隔並且個別傳送三種色彩頻帶。 這些描繪出該等元件之光學與電子性質的參數爲： -材質參數： ⑴延緩器材質的雙折射性與散射性； , (ii)DHF材質的雙折射性與散射性以及電壓相關性； -與對於某給定選項之材質，其幾何性可爲最佳化： (iii) DHF轉換器的晶格間隙以及R、G、B時段內的光 軸定向，即每一 DHF轉換器爲4個參數(注意DHF轉換器 的有效雙折射性係和電壓相相關，並且光軸的角度範圍亦 屬受限）； (iv) 延緩器的厚度與定向，即每一延緩器爲2個參數； 並且 (v) POL2的定向(單一參數）。 第一濾光器區段的設計係屬直觀者，因爲所有描述該 第一濾光器區段的參數皆由所欲之濾光器位置及銳度所決 定，而這些位置及銳度是在其他的濾光器特徵之前所預先 i±l r 进足者。 對於如圖1的堆疊而言，這會產生17個根據於本發明 而需加以最佳化的參數。最佳化標準爲亮度和彩色純度。 這個複雜的最佳化問題無法僅由單純的分割元件考量而得 解。現已發現該最佳化組態會與彩色純度重要性相對於光 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意· 意事項 寫本頁) • I --------訂·--Till — — · . 1290656 A7 B7 五、發明說明（ί>) 線產出重要性的選定方式相關，以及既選之延緩器厚度範 圍。 僵2顯示在三個R、G、Β轉換狀態內的最佳化組態傳 通範例。高亮度(注意由於極化器之故，0.5爲理論性最大 傳通値)係爲顯著，同時彩色諧度極優(圖3 -該圖中顯示本 發明彩色切換器近於NTSC彩色數値）。 表1列出了計算過程中所採用的各項參數。圖4a顯示 DHF - LCD的雙折射性資料Δη(λ)，而圖4b顯示Δη因遞 增螺旋解構而產生的變化(提高電壓或增加旋轉角度α ;參 見如 J. Fiinfschilling 與 M. Schadt 所著的「New ferroelectric displays and operation modes」，Ferroelectrics 1998 年，213 號，第195 - 208頁，尤以圖3所示者）。最後，圖5顯示 用於延緩器與膽固醇濾光器之LCP材質的雙折射性。 表I : B 01之彩色轉換器各項 參數ί 直 R1 SW2 R2 R3 SW3 R4 P0L2 厚度d/μ 2.77 4.38 5.23 2.65 4.43 3.22 δη.ί!/μ @0V,550nm •323 0.312 0.610 0.310 0.315 0.375 oc延緩器 48.4 85.8 26.5 27.6 OCsw，紅/0 36.0 35.7 OCsw，綠/0 42.6 -9.3 CXsw，藍/0 3.9 16.5 CXPOL2/0 58.0 (膽固醇濾光器的中央波長：520、552、580 nm) 由表I的資料可知諸延緩器元件與液晶轉換器的延緩 値總和約爲2微米，而這是令人極爲驚訝的低値。這點極 爲有助於根據本發明利用相當薄的濾層來製作出可轉換式 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意.

參 MB KB w W · SMB MM· w W A7 1290656 _ _B7___ 五、發明說明) 彩色濾光器，該者特別是爲具有較低的吸收性並較易於製 作，即因顯示出總厚度約23/zm。最好該等延緩器元件與 液晶轉換器的延緩結果總和之平均値可低於5微米爲宜， 而以低於3微米爲適，並尤按低於2.5微米者爲最佳。 所有這些雙折射性資料皆符於以DHF與LCP材質之實 驗結果。該膽固醇濾光器係按三層方式所建構，各層包含 15個膽固醇螺旋的轉數，而擇定頻帶的中央是在520 nm、 552 nm與580 nm。計算方式是應用4 X 4矩陣演算法與複 雜的最佳化技術。而進入與離出透窗具有抗反射性鍍層(按 對反射指數由n=l至該LCP反射指數平均値(iu+nc〇/2於300 nm上而線性遞增所模型化）。茲假定此爲無漏失極化器。 在最佳化方法程序中，會對如下的成本函數予以最小 化： 1) 計算對三原色F = R，G，B的三激-回應(XF，Yf，Zf， xf，yF)，假設此爲一白色(某um的頻寬上爲等値能量)光源 者。在實際應用裡，以採用投影系統的真實光源可爲較佳 〇 2) 按資料計算下式 g =2 gip ((xf xf°)2 + (yp ~ yp〇)2) + g2F(Yp ~ Yf〇)2 F=R,G,B , 並對G按照如上列示之各項參數予以最小化。^°和 yF。表示彩色座標X，、y的目標値(本例中採取NTSC的彩色 座標）。該等亮度的目標値，Yf。’是決定於理想彩色濾光器 的亮度。這個理想濾光器在某給定波長頻段內會具有等於 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項巧填寫本頁)

-裝---.---*--訂---Γ I #· 1290656 A7 __B7____ 五、發明說明（I十） 1的傳通性，並且在各側的10nm上會落至0値。該濾光器 的頻寬在仍能保留所欲之彩色飽和度下，盡可能地選定爲 最寬者％注意對於某種特定的設計而言，在計算過程中必 須要採用真實的光燈光譜。而這些理想濾光器三種彩色的 結果亮度，可用來作爲彩色轉換器目標値。在本例中，對 於F=R，G，B這些數値分別爲0.12、0.25和0.05。YF値應爲 大於，但接近於，各個原色所得達到之最大値。注意，因 極化器之故，所以最大傳通値爲0.5。可按互動方式選定該 等加權參數g，遞迴地加以調整，而使得在最佳化後該G 式中彼些對應項的大小會爲近似(位於10的因數內，最好 是3)。 圖6爲說明三種彩色狀態的彩色轉換器諸元件之基本 運作原理簡圖。在本略圖表示裡，該LC轉換器的光軸方 向是根據如表I內的R、G與B狀態所描繪。 圖7爲本發明第二實施例，其中類似於圖1之各部份 被編列爲相仿之參考編號。相對於圖1的彩色轉換益之差 異在於額外的膽固醇濾光器「CF區塊」70。這個狹窄頻寬 (Δη « 0.12)瀘光器具有與先前「CF綠光」濾光器2相反 的螺旋感式。這個濾光器的效果可如圖8所不。在波長區 域;I 2··· λ 3 (即陰影區域NF)內，這兩個濾光器可作爲阻斷 性(間格)濾光器之用。因此，無論DHF-LCD的轉換狀態 爲何者，這個波長範圍永不傳通。在λ 3與;I 4之間’相反 於綠光CF傳通方式的圓形極化會被傳通。在λ/4-濾板後 ，在波長區域λ 1與λ 2之間，這個光線會成爲垂直於該綠 16 -l·----------裝—.—^—訂 ί·:-------· (請先閱讀背面之注意事項择填寫本頁) & 度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 1290656 A7 ____B7 __ 五、發明說明（丨夕） 光極化方式的線性極化。相應於此，光線在非綠光時段會 被傳通，而在綠光時段會被阻斷，使得因阻斷不需要的紅 光而得讓綠色光譜更形陡峭。藉此技術，可於綠光時段中 ，將選擇性的波長逼域(在紅光與藍光裡)予以阻斷。當假 使所採用的光燈具有強烈的發放線而於綠光時段中應予壓 制時，此點就極爲重要。 DHF- LCD頗爲適合於這些彩色轉換器，這是因爲彼 等具有高速轉換功能與其類比電子光學回應之故。該類比 回應可供於三種狀態間進行轉換（等工量週期），並仍採用 無直流式驅動電壓。這可按如下方法達成： 如果該計算結果產生DHF轉換器光軸依三種彩色R、 G和B相對於X軸(=圖1內的極化器p〇Ll中軸)的三個角 度 ακ、和 αΒ，則計算 a。= (aR +α〇 +α b)/3。選定 DHF-轉換器的定向，令施加〇電壓的光軸具有相對於x 軸爲角度α〇。由於施加電壓上的光軸旋轉角度近乎爲線性 的相關性，三個對應於a r、α 6和α β之電壓的總和會接近 於零，也就是對於常固性工作週期轉換作業，該轉換作業 大致爲無直流電。如有需要，確可將角度相對電壓的關係 之細微非線性倂入於該最佳化方法程序中，以計算出該 DHF光軸相對於α〇之偏離量的校芷値。注意，可藉由相同 的論點，適當地改變驅動振幅，來補償電子光學回應裡可 能的溫度相關性，因爲三個電壓的比例値仍爲固定。 然而，應用於圖1和7組態內的DHF-轉換器可被替 換成其他型態的快速LCD -轉換器，像是電傾斜性 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚) 酱 " A請先閱讀背面之注意事項寫本頁)

▼裝---·---.--訂---τ I ΙΦ 1290656 Δ7 Άί _____Β7 __ 五、發明說明（A ) ο.請先閱讀背面之注意事項戶填寫本頁) (electroclinic)、抗鐵電性、V型抗鐵電性、雙穩態SSF、類 比驅動SSF，以及像TN或Pi晶格的向列轉換器。在各個 一情況下，必須要重複進行上述最佳化作業程序’以尋得最 佳的組態方式。 此外，圖1和7組ώ可按直觀方式按增附或移除某些 延緩器而加以修飾。刪除像是R2，再對所有其他參數予以 重最佳化處理後，仍可產得令人滿意的彩色。 對於第一極化器P0L1及/或P0L2，最好也採用一非吸 收性亮度強化箔層(BEF)較適。這種箔層可由3Μ公司購得 ，並係於像是 3Μ Innovative Properties Companies 之 J.M. Jonza等人的US 5,962，114乙文中多所描述。 投影系統中各個部分皆必須可容忍極高的光線密度而 不得出現有劣化現象。最重要的部分爲吸收裝置，像是濾 層極化器。在許多情況下，如極化射束分割器(PBS)或膽固 醇濾光器的非吸收性反射極化器可爲較佳。如圖1或7的 組態在堆疊內具有極化器P0L1。但在之後使用PBS極化 器則會犧牲掉彩色轉換器的精緻性。 從而希望最好是將極化器排置於堆疊之外。而這會具 有額外的好處，也就是可對彩色轉換器的照明作業施用極 化復原法則。 ’ 極化復原法則利用非吸收性極化器，將未經極化之光 線分割成兩個具不同極化(線性或圓形)光線的射束。現已 提出報告許多技術(如Barnik等人的US 5,235,443，Shingaki 等人的US 5,381，278)可將這些射束某者的極化狀態轉化成 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 1290656 __B7____ 五、發明說明（iy) (請先閱讀背面之注意事項_ 填寫本頁) 它者的極化狀態，然後將彼等合倂爲單一射束。利用這種 技術，所有的入方未經極化光線都會被收集爲單一極化狀 態的極化光線。注意利用這些所有的技術皆會使得該射束 的橫截面或是發散性(或兩者)增加。 圖9爲如圖10和12實施例之槪念視圖，其中該彩色 轉換器的各極化元件自極化元件堆疊中所抽離，並被置於 該堆疊的任一側處。如此，圖9中的極化轉化器30接收輻 射32的入射射束，並將整個爲極化形式之射束傳通至構成 彩色轉換器34的元件堆疊。傳通過該彩色轉換器34的光 線爲入射於極化器36，該者可執行極化解析器的功能。 現參考如圖10內的本發明第三具體實施例，其中與圖 1所繪示諸局部相類似之部分係按相同的相考編號所表註 。在圖10中，該膽固醇濾光器區段的變動處在於諸元件的 循列順序，即接收入方輻射射束的順序，爲相反。此外， 圖1的極化濾層8被換成極化器30，該者的型態爲可傳通 大致所有的入方光線，而不會吸收爲極化射束。由於這種 極化器較佔尺寸體積，故將其置放在由轉換器元件剩餘部 分所構成之堆疊以外。該液晶轉換器6接收來自於極化器 30的極化光線，並可選擇性地旋轉其光軸。延緩器濾板4 會將極化光線轉化爲圓形極化狀態並傳通給膽固醇濾光器 2，該者會傳通某一圓形極化狀態而反射他者。 包含元件10 - 22的第二濾光器區段大致與如圖1所示 者相同。然而有可能具有一最終解析器22，構成作爲一非 吸收性極化元件，像是PBS，並讓該極化器位在堆疊外部 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1290656 五、發明說明（（§) ，即如圖9所槪念繪示之36處。 該堆疊的諸項元件既經與第一範例相同的最佳化程序 予以最隹化。其結果總結於圖11a- lid以及表II內。即如 前述諸例，轉換器材質的雙折射性係依據於圖4而選取， 而延緩器者則是依據圖5。亮度和彩色座標亦爲極佳。注 意R2...R5既已選取以具有相同厚度，藉此簡化這些彩色 轉換器的生產作業。而因本項限制所生之效能性取捨結果 實屬細微。 如不使用線性極化器，則亦可採行圓形極化器（如前 US 5,235,443中所述之裝置）。圖12顯示一種相對應的彩色 轉換器-本發明之第四種較適實施例。類似於圖1之諸局 部係按相同參考編號所表註。CPOL表示一圓形極化器40 ，該者係模化爲一系列的膽固醇濾光器，其選擇性反射頻 帶涵蓋了整個可見波長範圍。並增附一額外的延緩器R〇 42 。圖13a- 13d顯示按如表III資料所計算出的光譜特徵。 再次地，可發現極佳的亮度與彩色飽和度。元件6 - 22可 構成一元件堆疊。在某種修飾產品中，該極化器22可由類 似於極化器40的極化器所取代。

表II SW1 R1 R2 SW2 R3. R4 SW3 R5 P0L2 d/μπι 2.55 1.18 4.68 3.36 4.68 4.68 3.23 4.68 (Xr/。 45 59.1 -37.3 18.8 -81.4 OCsw.i/0 0 -90.8 -58.7 CXSW,2/° -45 -56.4 -29.9 (XsW,3/° 0 -60.5 -69.1 OCpol/0 90 20 ^^^§用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (；請先閱讀背面之注音心事項寫本頁) -裝—·—- —'1T—；------- A7 1290656 _ B7 五、發明說明（ip

表III R0 SW1 R1 R2 SW2 R3 R4 SW3 R5 P〇L2 d/μιη 1.18 2.93 1.18 4.70 3.56 4.70 4.70 3.56 4.70 ακ/° 45 45 57.5 -21.5 31.7 -86.9 OCsw，i/。 0 -93.4 -59.9 asw,2/° -42.5 -57.0 -28.7 asw,3/° 0 -63.0 -69.1 αρ〇7° 90 (請先閱讀背面之注意事項；^寫本頁) ---*---.--訂---：— ♦ Lf 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1290656 "~~~d8 _公告招__ 六、申請專利範圍 1. 一種用以於三種不同彩色頻帶間進行轉換之彩色濾 光器，其特徵係按用以選擇性阻隔第一彩色頻帶之第一濾 光器區段(2-8)，與選擇性阻隔第二和第三彩色頻帶之第二 濾光器區段（10-22)的組合而成者； 該第一濾光器區段，其包括用以反射該第一彩色頻帶 之單一圓形極化狀態，並且傳出其他圓形極化狀態的對掌 性濾光器裝置(2); 而該第二濾光器區段，其包括複數個延緩器元件的組 合(10、14、16、20)以及複數個電子控制之液晶轉換器（12 、18)，彼等以可在諸狀態間轉換之方式排置，在該第一狀 態下會阻隔第二和第三彩色頻帶而傳通第一頻帶，在該第 二狀態會阻隔第二彩色頻帶而傳通第三頻帶，而在該第三 狀態下則會阻隔第三彩色頻帶而傳通第二頻帶。 2. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光器，其中該第一 濾光器區段包括用以將圓形極化狀態轉換爲線性極化光線 的四分光波濾板(4)，液晶轉換器(6)，其經組態設定爲第一 彩色頻帶的半波長濾板，並具有一可電子旋轉的光軸以切 換該線性極化光線，以及一線性極化元件(8)。 3. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光器，其中該第一 濾光器區段包括一四分光波濾板(4)以及一液晶轉換器(6)， 該者在一種光電狀態下運作爲用於該第一彩色頻帶的半波 長濾板，而在另一光電狀態下並不展現雙折射性。 4·如申請專利範圍第1至第3項任何一項之彩色濾光 器，其中包括在該第^濾光器區段內之隔斷濾光器(70)， 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —:1Τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（：210X297公釐） 1290656 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 以阻隔位於第一彩色頻帶與鄰接之第二或第三彩色頻帶間 的波長範圍。 5. 如申請專利範圍第1至第3項任何一項之彩色濾光 器，其中該第一彩色頻帶佔據著位於該第二與第三彩色頻 帶之間的波長範圍。 6. 如申請專利範圍第1至第3項任何一項之彩色濾光 器，其中該濾光器係組態設定爲濾光器元件堆疊，並且其 中該第一濾光器區段爲置放於該第二濾光器區段之前以接 收光線。 7. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光器，其中該第一 濾光器區段包括一線性極化裝置(30)，以接收入射輻射並 將極化輻射傳通給該液晶轉換器(6)，該液晶轉換器選擇性 地旋轉輻射軸心以供延緩器裝置(4)接收，該者依次將輻射 傳通至該對掌性濾光器裝置(2)。 8. 如申請專利範圍第7項之彩色濾光器，其中該線性 極化裝置包括用以在所欲之波長範圍內將所有入方輻射轉 化爲極化形式的裝置。 9. 如申請專利範圍第7或第8項任何一項之彩色濾光 器，其中該濾光器係組態設定爲濾光器元件堆疊，並且其 中該第一濾光器區段爲置放於該第二濾光器區段之前以接 收入方光線，並且其中該線性極化裝置係由該濾光元件堆 疊所個別構成。 10. 如申請專利範圍第7或第8項任何一項之彩色濾光 器，其中該線性極化裝置係構成爲一圓形極化裝置(40)， 2 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) VT 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8B8C8D8 1290656 、申請專利範圍 i包括〜隨後之延緩器裝置(42)，以轉換圓形極化輻射爲 線性極化輻射。 U·如申請專利範圍第1-3項或第7項任何一項之彩 &濾、光器，其中該第二濾光器區段依序包括第一延緩器元 件(10)、第一液晶轉換器裝置（12)、第二延緩器元件（14)、 胃二液晶轉換器裝置(18)和線性極化元件(22)。 U·如申請專利範圍第11項之彩色濾光器，其中在第 =延緩器元件與第二液晶轉換器之間包括第三延緩器元件 (16) 〇 如申請專利範圍第12項之濾光器，其中在該第二 '液晶轉換器之後放置一第四延緩器元件(20)。 K如申請專利範圍第丨至3項任何一項之彩色濾光器 ’其中前述諸液晶轉換器中至少一個具有至少三種不同的 電子光學狀態。 i5·如申請專利範圍第1至3項任何一項之彩色濾光器 其中前述諸液晶轉換器中至少一個是由下列群組之中所 選出：解構螺旋鐵電性(DHF) '電傾斜性(electroclinic)、V 型抗鐵電性、Pi晶格(Pi-cell)、SSF。 W·如申請專利範圍第11項之彩色濾光器，其中諸液 晶轉換器裝置中至少一個爲DHF。 17·如申請專利範圍第1至第3項或第7項任何一項之 彩色濾光器，其中該第二濾光器區段係讓諸延緩器元件與 諸液晶轉換器裝置的延緩總和量會低於5微米，而以低於 3微米爲適，並低於2.5微米者爲更佳。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公愛〉