[发明专利]复合式分光元件

说明书

技术领域

本发明是关于一种复合式分光元件，能将多个波段光分离，可应用于 图象显示装置。

背景技术

分光元件的主要功用其一例如是可以将白光分光(dividing)成红(R)、绿 (G)、蓝(B)三个色光，或是其他颜色的多种色光。分光元件的机制与结构会 依使用的装置，而有不同的设计。传统技术中，红、绿、蓝的光，可借由 不同颜色的彩色滤光片(color filter，CF)来达成。

在平面显示器中，背光源常搭配液晶空间调制器(spatial light modulator) 及彩色滤光片以呈现全彩化图象。而在数字相机中的图象传感器，亦需要 彩色滤光片搭配色彩差值的演算以呈现原物体的颜色。在较大型的系统中， 如彩色摄影机及背投影电视则采用三板式或双板式棱镜组或彩色滤光片， 搭配准直光源以呈现全彩色化图象。当系统采用彩色滤光片时，因彩色滤 光片的每一着色像素只能呈现红绿蓝三原色的其中单一原色，约有三分之 二的入射白光能量被吸收，降低了光学使用效率，也降低电池使用寿命。 此外彩色滤光片本身的制程极为繁琐，每一原色至少需使用一道以上的半 导体黄光制程，成本极高。

业者仍继续研发光学元件组，例如希望可以取代彩色滤光片，在维持 高度光学效率的情况下，可产生对应于面板像素且垂直入射液晶层的的三 原色。

发明内容

本发明提供一种复合式分光元件，无需彩色滤光片，即可将入射光依 照色光的波长差异分离出多种原色光，例如可以供图象显示装置的使用。

本发明提供一种复合式分光元件，接收一光束。此光束至少有混合的 多个波段光。分光元件包括一第一光学膜片与一第二光学膜片。第一光学 膜片具有形状相同的多个微结构透镜，该微结构透镜具有不对称的柱状曲 面，每一该微结构透镜接收该光束以产生具有一聚集程度的一偏折光。第 二光学膜片具有多个周期性多边形结构，接收该些偏折光以将该光束的该 些波段光分离，又依照该些波段光的多个波长，使分别向在一平面上的一 预定区域射出。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，例如被该第二光学膜片分离 的该些波段光与该光束是实质上平行。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，例如该第二光学膜片将该些 波段光分离后，依照设定的一绕射效应，将该些波段光对应一象素的多个 子象素的该预定区域射出。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，例如该第二光学膜片是一棱 镜光栅片。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，例如该第一光学膜片的该些 微结构透镜，分别对应一阵列的多个象素来设置。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，例如该第一光学膜片包括：一 微透镜片，有多个微透镜；以及一光栅片，有多个微光栅单元分别与该些微 透镜组合成该些微结构透镜。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，再例如该些光栅单元的每一 个是折光的光学结构。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，再例如该微透镜片与该光栅 是结构整体的一单一光学膜片。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，再例如该微透镜片与该光栅 是结构分离的二个光学膜片。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，例如该第一光学膜片包括一 微透镜片，有多个微透镜，其中该些微透镜的每一个具有一第一表面与一 第二表面，同时对该光束产生该聚集程度的该偏折光。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，再例如该第一光学膜片的该 些微透镜的该第一表面与该第二表面包括一平滑曲面与一平面。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，再例如该第一光学膜片的该 些微透镜的该第一表面与该第二表面是对应一平滑曲面的一减厚结构。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，例如该第一光学膜片与该第 二光学膜片是结构整体的一单一光学膜片。

在本发明一实施例的复合式分光元件中，例如从该第二光学膜片出射 的该些波段光是对一显示器的每一个子象素提供一色光源。