[发明专利]选色光调制器

说明书

相关申请

1995年5月23日提交的美国专利申请08/447,522号和1996年5月14日提交的美国专利申请08/645,580号；它们的全部内容在此引用作为参考。

其他相关申请

由发明人Gary D.Sharp与Kristina M.Johnson于1997年5月9日提交的“Color Selective Light Modulators(选色光调制器)”；由发明人Gary D.Sharp与Kristina M.Johnson于1997年5月9日提交的“Optical Retarder Stack(光学延相片堆)”；由发明人Gary D.Sharp与Kristina M.Johnson于1997年5月提交的“A PolarizationManipulating Device(一种偏振处理器件)”；以及由发明人Gary D.Sharp与Kristina M.Johnson于1997年5月9日提交的“A RetarderStack for Preconditioning light for Modulation(一种用于对光进行调制预处理的延相片堆)”；它们的全部内容均在此引用作为参考。

本发明的背景

1、本发明的领域

本发明涉及选色偏振调制、它在具有减色系统的滤色器中的应用，以及诸如利用滤色器的摄像机和显示器这样的装置。

2、有关技术的背景

一般，彩色显示利用加原色红、绿、蓝的空间或时间混合实现。在空间混合显示中，每个颜色像素被分成三个亚像素，每个亚像素对应一个原色。理想的情况是，与距眼睛的观察距离相比，这些像素小到使颜色在空间上能融合成一个全色图像。把每个像素分解成三个亚像素的结果是使显示的分辨率至少要降低为1/3。在时间混合中，在三种原色之间依次地切换颜色，如果切换频率足够快，则眼睛将在时间上融合三个图像，形成一个全色图像。在这两种情形中，滤色器典型地与一个二值显示器或者一个能产生某一灰度的显示器串接在一起，其中所产生的灰度与滤色器在空间上是对准的、在时间上是同步的，从而能调制每种颜色的强度。在空间混合情形中，为了显示出白色，所有三个亚像素将同时透过一种原色；在时间混合中，三种原色是依次地透过的。不论哪一种情形，能显示出来的最多只能是输入光强的三分之一。

在减色显示器中，颜色是通过把三个单色显示器堆积在一起来产生的(例如见Plummer的美国专利4,416,514号和Conner等人的美国专利5,124,818号)。在各个显示面板之间放置偏振元件，使得在理想情况下各个面板能独立地控制一个加原色的透射率。减色显示器的优点是，每个像素都是一个三色像素，所以这种显示器在原理上不会有与空间或时间混合相关连的光能量损失。然而，以往的实施通常不能完全独立地调制每种颜色。此外，以往人们把多向色性染料偏振器用作各显示面板之间的唯一的选色偏振元件。由于多向色性染料偏振器的不良性能，这包括不良的色对比、大的插入损耗和缓慢的过滤斜率，以往没有能实现减色显示器的优点。

本说明书在适当的地方将引用前述各参考资料，以给出关于附加的或另外的细节、特性和/或技术背景的相应教导。

本发明的概述

本发明提供一种选色偏振调制器和一种高亮度滤色器或显示系统。颜色分离用接近无损耗的延相器薄膜完成，它能提供透光与消光之间的高色对比，同时有陡峭的过渡斜率。第一个滤色级都是一个选色光阀，它能改变一个颜色的透过率(或反射率)而不会改变补色的。一个滤色级能在透过白色(或黑色)与透过一个经滤色的光谱之间切换。可以串连地使用两个或多个级，每一级独立地控制对一个原色的透射率。在一个优选实施例中，每一级都能对每一像素处的原色进行模拟式的强度控制，从而不再需要一个外部的划分成像素的灰度显示器。一个优选实施例去除了各级之间的偏振器，从而仅用一个输入偏振器件和一个输出偏振器件就提供了全色显示。选色偏振调制器例如可以是一个具有一个调制偏振态和一个各向同性偏振态的电光调制器或磁光调制器和一个含有一个或多个延相片的延相片堆。调制偏振态是这样一种输入偏振态，对于此种偏振透射偏振态与施加给调制器的电压有关。各向同性偏振态是这样一种输入偏振态，对于此种偏振透射偏振态基本上与施加给调制器的电压无关。延相片堆对光进行色度预处理，使其第一光谱位于调制器的调制态，而其第二光谱(互补光谱)位于各向同性态。由此，调制器将调制第一光谱的偏振态，但却基本上不调制互补光谱的偏振态。在一个优选实施例中，这些光谱是加原色光谱和减原色光谱。