[发明专利]色彩分离光学元件以及影像面板装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种色彩分离光学元件，且特别是涉及一种同时具有分束与 分色效果的光学元件。

背景技术

数字影像是由多个像素以阵列方式所组成来呈现一个影像。另外，对于 彩色影像而言，每一个像素例如是由红绿蓝三原色的三个子像素色彩所构 成，以呈现出所要的色彩。一般要产生红绿蓝的三个子像素色彩，其对于每 一个子像素需要设置对应所需要色彩光束的彩色滤光片色彩染料。如此，对 于白光的入射光源，其使用效率会减少成1/3，其他非对应的色彩光束有约 2/3将被吸收。

以平面显示器应用领域而言，TFT-LCD的背光源必须搭配液晶进行光场 辉度调制及染料式彩色滤光片以呈现影像色彩调变。而在数字相机中的影像 传感器，例如CCD或CMOS的元件内，也需要内建染料式彩色滤片膜以呈 现原物体的全彩影像。其他如物体投影机、彩色摄录机及背投影电视机等， 不论是单片式、三片式面板(TFT-LCD，LCOS)或二片式棱镜组，其都需 搭配染料式彩色滤光片以呈现全彩影像处理功能。当系统采用传统染料式彩 色滤光片时，因彩色滤光片每一影像像素只能呈现红绿蓝三原色中的单一色 彩，一般约有三分之二的入射白光的能量被吸收，因而降低了光能利用效率， 也降低了可携电子产品的电池续航寿命。此外染料式彩色滤光片本身的工艺 繁琐，耗损工艺材料，产品及建厂成本居高不下。

本技术领域中的传统技术也提出多种针对不同考虑的设计，然而也都有 其优缺点，因此，更多的不同技术仍在研发中。

发明内容

本发明提供一种色彩分离光学元件，可以取代传统染料式彩色滤光片。 在维持高光能利用率的情况下，可产生阵列分色的色彩子光束，对应影像装 置上的阵列像素且也可以实质上小角度或垂直入射面板层。

本发明提出一种色彩分离光学元件，以透明基板为主体，有第一表面与 第二表面。第一表面接收入射光束。色彩分离光学元件包括多个第一微结构 区域形成在第一表面上组成阵列，该多个第一微结构区域是具有第一曲面的 多个第一曲面微结构，且每一个第一微结构区域的该第一曲面还有第一光栅 微结构。多个第二微结构区域形成在该第二表面上，对应第一微结构区域设 置，该多个第二微结构区域是具有第二曲面的多个第二曲面微结构，且每一 个第二微结构区域的该第二曲面还有第二光栅微结构。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如该多个第一微结 构区域将该入射光束分为阵列的多个聚集光束，该第一光栅微结构将每一该 聚集光束分离出多个色彩次光束。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如该多个第二微结 构区域将该些聚集光束以预定方向出射成为多个子光束，该第二光栅微结构 将该子光束的每一该子色彩光束以次预定方向射出。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如该次预定方向实 质上是小角度入射或垂直于该影像装置。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如第一曲面微结构 的曲率半径大于第二曲面微结构的曲率半径。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如对应的第一曲面 微结构与第二曲面微结构的二个中心位置可以是偏离配置。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如第一表面与第二 表面上的微结构区域构成凹凹型透镜结构、凹凸型透镜结构、凸凹型透镜结 构、或凸凸型透镜结构。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如从第二表面输出 多个输出子光束，且每一个输出子光束分离成多个子色彩光束。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如该些微结构区域 配置该些光栅微结构，使该些输出光束实质上是平行、会聚、发散输出。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如该些第一微结构 区域与该些第二微结构区域分别是非单一曲率柱状单元，亦可实施为非单一 曲率两维阵列对称或非对称单元以再提高光能利用率。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如该透明基板可以 包含偏光材料。

依照本发明实施例，在所述色彩分离光学元件中，例如在第一表面上的 第一微结构区域组成的阵列是一维分布阵列或是二维分布阵列。