专利名称：分光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分光装置，尤其涉及一种包含多个遮光部分与透光部分 的分光装置。
背景技术：
在现代的显示技术中，由于色彩是最直接影响使用者在观看显示屏幕时 感受的部分，因此使用者对于色彩呈现的需求越来越高，不论是解析度、对 比度或饱和度等，都是对色彩的表现相当重要的指标。在色彩的呈现上，越 高的色彩饱和度，将会使显示器所呈现的色彩越鲜明，因此，色彩饱和度一 直是评鉴显示器色彩的一项重要指标。为了能表现出较鲜明的色彩，提升色 彩饱和度将是业界的重要目标。
因此，如何设计一个新的分光装置，使各色色光的纯度提升，以进一歩 增加显示屏幕的色彩饱和度，乃为此一业界急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分光装置，其包含光栅板、光源以及遮光 板。光源发射一波长为入A的光线；光栅板包含第一绕射分光元件与第二绕
射分光元件，且其间隔距离为d，光线入射第一绕射分光元件的一入射角为
0 ， 一出射角为遮光板包含遮光部分A，遮光板与光栅板间的距离为L; 其中，第一绕射分光元件到遮光板的一垂直投影位置为P，遮光部分A与垂
直投影位置P的距离为DA， iDA = L. tan[sin"(sine-m入A/d)]， m为光线的 绕射阶数，以遮挡对应该出射角VA及波长入A的光线。
本发明的另一目的是在提供一种分光装置，其包含光栅板、光源以及 遮光板。光源发射波长为入B的光线；光栅板包含第一绕射分光元件与第二 绕射分光元件，且其间隔距离为d，光线入射第一绕射分光元件的入射角为
e，出射角为^B;遮光板包含透光部分B，透光板与光栅板间的距离为L;其中，第一绕射分光元件到透光板的垂直投影位置为P，透光部分B与垂直
投影位置P的距离为DB，且Db二L. tan[sin"(sin6-m入B/d)]， m为光线的绕
射阶数，以使对应该出射角^b及波长入b的光线通过。
本发明的另一目的是在提供一种分光装置，其包含光源、光栅板以及 遮光板。光源发射波长为aa的第一光线与波长为入b的第二光线；光栅板包
含第一绕射分光元件与第二绕射分光元件，且其间隔距离为d，第一光线与
第二光线入射第一绕射分光元件的入射角为e;遮光板包含遮光部分A与第
一透光部分B，遮光板与光栅板间的距离为L;其中，第一绕射分光元件到
遮光板的垂直投影位置为P，垂直投影位置P到遮光部分A的距离为DA， iDA = L. tan[sin"(sine-m入a/d)]，垂直投影位置P到第一透光部分B的距 离为DB， iDB = L. tan[sin"(sin0-m人b/d)]， m为第一光线与第二光线的绕 射阶数。
本发明的优点在于能够利用分光装置中，精密设计的遮光部分及透光 部分位置，遮挡不必要频段的光源，而达到上述目的。
在参阅附图及随后描述的实施方式后，任何本领域普通技术人员便可了 解本发明的目的，以及本发明的技术手段及实施方式。
图1为本发明分光装置的一实施例的示意图2为本发明分光装置的一实施例的局部放大示意图3A为以发光二极管为光源时，未分光的出射光频段分布的示意图3B为以发光二极管为光源时，经本发明分光装置分光后的出射光频
段分布的示意图4A为以发光二极管为光源时，未分光前的出射光色度图4B为以发光二极管为光源时，经本发明分光装置分光后的出射光色
度图5A以冷阴极灯管为光源时，未分光前的出射光频段分布示意图； 图5B.为以冷阴极灯管为光源时，经本发明分光装置分光后的出射光频 段分布示意图6A为以冷阴极灯管为光源时，未分光前的出射光频段分布示意图6B为以冷阴极灯管为光源时，经本发明分光装置分光后的出射光频
段分布示意图。
其中，附图标记说明如下:
h分光装置
100:第一绕射分光元件
103:垂直方向
110:第一光线
112:镜片
A:遮光部分
C:第二透光部分
10:光栅板
101:第二绕射分光元件
11:光源
111:第二光线
12:遮光板
B:第一透光部分
P:垂直投影位置
具体实施例方式
图1为本发明分光装置的一实施例的示意图。如图1所示，分光装置1
包含光栅板10、光源11以及遮光板12。请同时参照图2，其为光栅板10、 光源11及遮光板12的局部放大示意图。光源11发射波长为A A的第一光线
110与波长为人B的第二光线111。光源11可为冷阴极灯管、发光二极管或
其他可发出宽带光谱的光源代替。光栅板10包含第一绕射分光元件100与
第二绕射分光元件101;第一绕射分光元件100与第二绕射分光元件101通
常为棱镜或棱柱结构，且其棱镜或棱柱结构的顶点之间的间隔距离为d。第 一光线110及第二光线111入射第一绕射分光元件100，并相对光栅板10的 垂直方向103夹有一入射角e 。光源110还可包含镜片112，以调整第一及
第二光源的入射角e 。在经过第一绕射分光元件ioo后由于第一绕射分光元
件100的绕射作用，将产生出射角不同于入射角的出射光。因此，第一光线
110将具有一出射角VA，而第二光线111具有出射角VB。
本实施例中所述的第一光线110及第二光线111，实质上在入射第一绕 射分光元件100前，是混合于一混色光(例如白光)之中。具有不同波长的 第一光线110及第二光线111即表示其为不同的色光，因此在经过第一绕射
分光元件后，将因不同的波长及频率而以不同的出射角分散开。为使各色色
光能进一步纯化，而不受到彼此成份的干扰，可借由遮光板12使色光间能
够进行隔离，而产生较独立的各色色光。
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遮光板12包含遮光部分A与第一透光部分B，其中遮光部分A以黑色 表示，而第一透光部分B以白色表示。遮光板12与光栅板10平行设置，并 与光栅板10间的距离为L。第一绕射分光元件100到遮光板12的垂直投影 位置为P，垂直投影位置P到遮光部分A的水平距离为DA，可以下列计算
其中m为第一光线的绕射阶数。则设置在距离DA处的遮光部分A，即 可遮挡对应出射角VA及波长AA的第一光线llO。另一方面，如垂直投影位 置P到透光部分B的距离为DB，可以下列计算式表示
同样地，m为第二光线的绕射阶数，设置在距离DB处的透光部分B即
可使对应出射角VB及波长AB的第二光线111穿透射出。因此，借由在所需
遮挡的频段部分对应的出射位置设置遮光部分，即可将具有波长入a的第一
光线110与具有波长入b的第二光线111进行分光。
在一优选实施例中，该遮光板与该光栅板间距离L的范围可介于9000 微米(um)与1100微米(um)之间，间隔距离d的范围可介于0.9微米(um)与1.1 微米(um)之间。当距离L为1000微米(um)，间隔距离d为1微米(um)，第一 光线110与该第二光线111的绕射阶数m均为1，入射角e为o。时，各遮 光部分A设置于与垂直投影位置P距离Da的范国介于545微米(um)与600 微米(um)之间及566微米(um)与760微米(um)之间，以分别遮挡波长范围介 于480纳米(nm)与515纳米(nm)之间及550纳米(nm)与605纳米(nm)之间的 光线。
而第一透光部分B则设置于与垂直投影位置P距离DB的范围介于476 微米(um)与545微米(um)之间、600微米(um)与655微米(um)之间及760微 米(um)与1246微米(um)之间，以分别使波长的范围介于430纳米(nm)与480 纳米(nm)之间、515纳米(nm)与550纳米(nm)之间及605纳米(nm)与780纳 米(nm)之间的光线通过，以对不同波长的光线进行分光。借由本实施例的设 置，将可使白光分光成预定三个频段范围的出射光，例如波长范围介于430 纳米(nm)与480纳米(nm)之间的蓝光、波长范围介于515纳米(nm)与550纳 米(nm)之间的绿光以及波长范围介于605纳米(nm)与780纳米(nm)之间的红
光。在另一实施例中，遮光板12还可包含第二透光部分C，垂直投影位置P
到第二透光部分C的距离为Dc，且Dc的范围介于0微米(um)与476微米(um) 之间，以使对应这一范围的光线通过。
当光源ll为发光二极管时，未分光前的出射光的频段分布，将如图3A 所示。在经过本发明分光装置1的处理后，将如图3B所示，分为三个频段 范围的出射光。图4A为代表未分光前的出射光色彩饱和度NTSC的色度图 (chromaticity diagram)，虚线部分为标准NTSC的色坐标范围，实线部分 为未分光前的出射光的色坐标范围，实线部分为未分光前的出射光仅有67% 的NTSC色坐标范围。在经过本发明分光装置1的处理后，出射光的色坐标 范围将提升到如图4B所示的实线部分，即107%的NTSC色坐标范围。
当光源ll为冷阴极灯管时，未分光前的出射光的频段分布，将如图5A 所示。在经过本发明分光装置1的处理后，将如图5B所示，分为三个频段 范围的出射光。图6A及图6B进一步示出以冷阴极灯管作为光源所产生的出 射光的色坐标范围，其与标准NTSC的色坐标范围的比例将由72%提升到 93%。
本发明的优点在于能够利用分光装置中，精密设计的遮光部分及透光部 分位置，遮挡不必要的频段光源，进一步纯化所需的色光部分。
虽然本发明已以优选实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何 本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出各种的改 动与修改，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为 准。
权利要求
1.一种分光装置，包含一光源，发射一光线，该光线的波长为λA；一光栅板，包含一第一绕射分光元件与一第二绕射分光元件，且其间隔距离为d，该光线入射该第一绕射分光元件的入射角为θ，出射角为ψA；一遮光板，包含一遮光部分，该遮光板与该光栅板间的距离为L；其中，该第一绕射分光元件到该遮光板的一垂直投影位置为P，该遮光部分与该垂直投影位置P的距离为DA，且DA＝L.tan[sin-1(sinθ-mλA/d)]，m为该光线的绕射阶数，以遮挡对应该出射角ψA及波长λA的该光线。
2. —种分光装置，包含一光源，发射一光线，该光线的波长为入B;一光栅板，包含一第一绕射分光元件与一第二绕射分光元件，且其间隔距离为d，该光线入射该第一绕射分光元件的一入射角为9 ， 一出射角为 一遮光板，包含一透光部分，该遮光板与该光栅板间的距离为L;其中，该第一绕射分光元件到该遮光板的一垂直投影位置为p，该透光部分与该垂直投影位置P的距离为DB， iDB = L. tan[sin"(sine-m入B/d)]， m为该光线的绕射阶数，以使对应该出射角VB及波长^B的该光线通过。
3. —种分光装置，包含一光源，发射一第一光线与一第二光线，该第一光线的波长为入A，该 第二光线的波长为入B;一光栅板，包含一第一绕射分光元件与一第二绕射分光元件，且其间隔 距离为d，该第一光线与该第二光线入射该第一绕射分光元件的入射角为e ，该第一光线及该第二光线的出射角分别为va及wb;以及一遮光板，包含一遮光部分与一第一透光部分，该遮光板与该光栅板间的距离为L;其中，该第一绕射分光元件到该遮光板的一垂直投影位置为P，该遮光部分与该垂直投影位置P的距离为DA，且Da = L. tan[sin"(sin 9 -m A A/d)]， 该第一透光部分与该垂直投影位置P的距离为DB， iDB=L. tan[sin"(sin e-mAB/d)]， m为该第一光线与该第二光线的绕射阶数，以遮挡对应该出射 角va及波长入a的该第一光线，及使对应该出射角及波长a b的该第二 光线通过。
4. 如权利要求3所述的分光装置，其中该第一光线的波长入A，其波长范围介于480纳米与515纳米之间或550纳米与605纳米之间。
5. 如权利要求3所述的分光装置，其中该第一光线的波长入B，其波长 范围介于430纳米与480纳米之间、515纳米与550纳米之间或605纳米与 780纳米之间。
6. 如权利要求3所述的分光装置，其中该第一绕射分光元件与该第二绕 射分光元件间的间隔距离d的范围介于0.9微米与1.1微米之间。
7. 如权利要求3所述的分光装置，其中该遮光板与该光栅板间距离L的 范围介于卯00微米与1100微米之间。
8. 如权利要求3所述的分光装置，其中该垂直投影位置P到该遮光部分 的距离DA的范围介于545微米与600微米之间或566微米与760微米之间。
9. 如权利要求3所述的分光装置，其中该垂直投影位置P到该第一透光 部分的距离DB的范围介于476微米与545微米之间、600微米与655微米之 间或760微米与1246微米之间。
10. 如权利要求3所述的分光装置，其中遮光板还包含一第二透光部分， 该垂直投影位置P到该第二透光部分的距离为Dc，且Dc的范围介于0微米 与476微米之间。
全文摘要
一种分光装置，包含光源，发射波长为λ<sub>A</sub>的第一光线与波长为λ<sub>B</sub>的第二光线；光栅板，包含第一与第二绕射分光元件，其间隔距离为d，第一与第二光线入射第一绕射分光元件的入射角为θ；遮光板，包含遮光部分与第一透光部分，遮光板与光栅板间的距离为L；其中，第一绕射分光元件到遮光板的垂直投影位置为P，遮光部分与垂直投影位置P的距离为D<sub>A</sub>，D<sub>A</sub>＝L.tan[sin<sup>-1</sup>(sinθ-mλ<sub>A</sub>/d)]，第一透光部分与垂直投影位置P的距离为D<sub>B</sub>，D<sub>B</sub>＝L.tan[sin<sup>-1</sup>(sinθ-mλ<sub>B</sub>/d)]，m为第一与第二光线的绕射阶数。本发明能够利用分光装置中精密设计的遮光部分及透光部分位置，遮挡不必要频段的光源。
文档编号F21V5/00GK101368684SQ20081017017
公开日2009年2月18日 申请日期2008年10月13日 优先权日2008年10月13日
发明者廖烝贤, 徐雅玲, 林俊良, 王英力, 陈建凯 申请人:友达光电股份有限公司