[发明专利]光补偿机制、光机装置、显示系统及其光补偿的方法

说明书

【技术领域】

本发明是关于一种光补偿机制、光机装置、显示系统及其光补偿的方法，特别是指一种可以动态补偿均光度的光机装置。

【背景技术】

目前已有一些显示系统如投影显示器(Projector)或投射显示器或高清晰度电视(HDTV)系统采用一种硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)技术，适于构成薄型尺寸并显示大型的高分辨率画面，同时能获得较传统液晶显示器(LCD)更高的对比度及亮度。此种硅基液晶显示系统的主要结构包括：一光照模块(Illumination Module)、偏振分光器(Polarizing Beam Splitter，PBS)、具有有源矩阵的硅基液晶面板(LCoS Panel)、至少一组分光片、多个棱镜(Prism)、投影镜头(Projection Lens)及屏幕等，其中包括该光照模块、该偏振分光器、该硅基液晶面板、该至少一组分光片、多个棱镜、该投影镜头及各组件间对应的光路可组成一光机装置或称光引擎，以方便该显示系统的组件组装或运送。这些现有LCoS显示系统的光照模块大多具有用于产生单一色系(如白光)的光源如弧光灯(Arc Lamp)，需要先透过该至少一组分光片如滤光片(filter)将该单色系光源所照射的光线分散成多个不同色系(如红光(R)、绿光(G)及蓝光(B))的光线，再个别透过对应的棱镜组及该偏振分光器传送至该硅基液晶面板，因此光损较高，易造成整体光度减弱，且使用多个透镜组来处理不同色系光线，同时又要保持每一色系光线在精确的光路上，使光路设计变得非常复杂，成本过高。当该多个不同色系光线经过该偏振分光器的偏振以分别产生对应的偏振光入射至该硅基液晶面板后，该硅基液晶面板的主动矩阵的画素电极依据施加的电压控制液晶转向以调变该等偏振光，并将该多个不同色系光线分离以组成全彩影像的反射光。这多个不同色系组成的影像反射光，利用该硅基液晶面板的反射，透过该偏振分光器及投影镜头投射到屏幕上，最后形成一人类视觉可辨识的画面。在一些其它现有LCoS显示系统的单色系光源改用马达驱动的光轮以取代分光片来分光，以及必须搭配使用多个对应镜组，以致光路设计更复杂，需占用较大的光机空间，且光损及组件成本也高。在另一种现有LCoS显示系统中，甚至需使用到三组硅基液晶面板来分别处理多个不同色系(如红光(R)、绿光(G)及蓝光(B))光线，而需增加对应的全反射及全穿透棱镜组，每一色系光线搭配设更复杂的对应光路，因此其成本更为昂贵。

另外，单一色系光源透过同一镜组发光时，因光线的发射角度不同或该单色系光源传送至硅基液晶面板之间不同色系光线的光路不同或每一光源的质量不同，易使该硅基液晶面板出现不同色系光线的光强度不均匀(如该硅基液晶面板表面的中间及外围区域的光度落差)。如图1所示，该单一色系光源透过同一镜组照射至该硅基液晶面板上的光度值(L)相较于一符合产品良率的标准值(K)，出现光度不均的问题。

目前已有许多传统大尺寸的显示系统的光照模块选用数个不同色系(如红色(R)、绿色(G)及蓝色(B))的发光二极管(LED)作为点光源，但其是缺点是发光效率及均光性，比起传统冷阴管(CCFL)的线光源更难控制。为了达到最佳均光度，必须对生产出来的LED进行特性上的挑选，但此一挑选成本也相当高。如果该不同色系的发光二极管(LED)的发光光度不均，可能会产生如图2a所示的结果，即红色(R)光源的光度高于该符合产品良率的标准值(K)，而其它如绿色(G)及蓝色(B)光源的光度皆低于该标准值，产生一偏差值。此外，由于不同色系光源的配置位置不同或有偏差(如其中一色系光源位置偏上方，另一色系光源位置偏下方)，使该不同色系光源透过镜组的照射角度有所不同，再经过各光路上对应镜组的穿透及/或反射的光损，导致射入该硅基液晶面板上的不同色系光线的光强度(即光度值)也产生不均匀的问题，其结果如图2b所示。

【发明内容】

为解决前述现有技术的问题，本发明的一主要目的在于提供一种光补偿机制、光机装置、显示系统及其光补偿的方法，无需如现有技术设置分光片、滤光片或分光轮来对单一色系光源的光线分散成各不同色系的光线，因此可减小光机空间并降低制造成本。

本发明的另一目的在于提供一种光补偿机制、光机装置、显示系统及其光补偿的方法，无需如现有技术针对各不同色系的光线逐一设计及配置精确的对应光路及透镜组，利用本发明光补偿机制即可随时行各光源的动态光度校正，因此可大幅减小光机空间并降低制造成本及校正成本。