[發明專利]一種液晶顯示與光致發光材料結合的顯示系統

有效

• 申請號: 201310466917.6
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103885237B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 上海怡鼎信息科技有限公司
• 主分類號: G02F1/1335
• 分類號: G02F1/1335
• 代理公司: 深圳市鈞含知識產權代理有限公司44290
• 代理人: 王英鴻

技術領域

本發明涉及一種液晶顯示與光致發光材料結合的顯示系統。

背景技術

許多應用場合希望顯示屏是透明的，比如抬頭顯示系統(HUD)。普通的LCD顯示屏為了提高亮度，普遍采用了背光系統，使得顯示屏無法成為透明狀態，如果不使用背光的話，LCD在很多場合下無法使用(比如在黑暗或低光照環境)。人們可以使用投影式顯示系統來實現類似功能，比如用LCD投影或者DLP投影，但是這些系統將影像投影成像到顯示屏上，或者通過光學系統將虛像映射到人的視網膜上，這些系統對光學成像的要求非常高，要求光學像差小，對焦準確，對安裝結構、系統尺寸、使用環境都有很高要求，系統成本昂貴。目前還有一種新技術是利用光致發光材料(比如：納米熒光材料的受激與輻射發光機制)，制成光致發光膜，再利用LCD投影或者DLP投影將圖像(可以是紫外光圖像，X光圖像等)投射到光致發光膜上，利用光致發光膜的受激與輻射發光機制產生可見光圖像。這種技術也可以將顯示屏做成透明的，而且其成像的亮度和對比度指標都不錯，但是，系統的影像投射需要精密的光學對焦，系統成本高，使用場合亦很受限制，比如，很難在有震動的場合使用。

本發明的任務是提供一種液晶顯示與光致發光材料結合的顯示系統，具有成本低、體積小、高像素、結構簡單、應用方便等特點，系統光源采用不可見紫外光，同時具有前投和背投功能，顯示屏可以呈現透明狀態。系統成實像，視角大，亮度高，對比度好，可廣泛應用于汽車、航空、控制系統人機界面、媒體廣告等諸多領域。

發明內容

這是一種新型的光電顯示系統，基本結構如圖1所示，包括：紫外光源、照明投影光學系統(含偏振元件使得照明光源為面偏振光)、圖像成像顯示系統、控制與驅動系統(用于控制與驅動LCD成像以及光源發光)。其中圖像成像顯示系統(屏)由透明的基板(用于承載固定顯示系統各個組件)、LCD(含偏振膜)、透明的第二基板(如果系統結構強度足夠的話，此第二基板可以省略，或者，僅用第二基板而省掉前面的透明基板)、光致發光材料膜層以及保護膜組成。光致發光材料作為最終的成像發光體，紫外光線透過LCD照射到光致發光材料上激發其發出可見光成像。LCD由其驅動電路驅動，與普通的LCD成像原理一樣，但是本系統采用紫外光為照射光源，LCD驅動電路對每個液晶像素單元所加電場電壓作用于對紫外照射光源之波長的紫外光成像，對可見光而言由于光波長不一樣，這時的LCD對可見光波段而言是透光的。LCD驅動電路驅動使LCD對于紫外光源之波長的光成像(即LCD上呈現的是紫外光圖像。LCD的功能從另一個角度來講是作為一個紫外光的投射控制光閥，控制那些光線可以通過，那些不能通過)，此圖像被照明投影 光學系統發射過來的紫外偏振光投影到光致發光材料上，透射過來的紫外光使光致發光材料再產生相應可見光圖像，圖像越透明部分(對紫外光源而言)透過的紫外光光強就越強，被其照射的光致發光材料再激發產生出的可見光也越亮，圖像越不透明部分(同樣對紫外光源而言)透過的紫外光光強就越弱，被其照射的光致發光材料再產生出的可見光也就越暗；光致發光材料被紫外光激發產生可見光圖像的r曲線校正可以通過調整LCD驅動電路對液晶像素單元所加電場電壓的相應調整來實現(對應的是LCD各像素單元對紫外偏振光的透過率調整)，亦既可實現本光電顯示系統的r曲線校正，從而實現圖像成像系統上的圖像正確顯示。保護膜處在光致發光材料膜層的外面，目的是防止外界的紫外光長期照射光致發光材料；保護膜的設計要求(光譜特性)：對外界而來的、在光致發光材料所激發光用輻射光波段的紫外光線具有反射或吸收的功能，從而與LCD一起，保護夾在他們之間的光致發光材料層，減少其被紫外光長時間照射而導致的發光性能衰減，延長使用壽命，同時也因為濾除了產生背景噪音(雜光)的外來雜散紫外光線從而提高系統顯示圖像的對比度和圖像質量。

本新型的光電顯示系統在結構上的典型特征是：系統包含分離的紫外投影光源、對紫外光成像的LCD屏(做為顯示圖像的紫外光透射光閥)、以及由光致發光材料構成的膜層(用于可見光圖像的生成)。在此系統中，投影光源可在系統的光軸上，也可以在系統的光軸外，如圖2所示的離軸照明，或者圖3所示的傾斜照明；偏振元件可以在照明光學系統中，如圖1所示，也可以在成像LCD系統中，如圖4所示；系統的照明投影光學系統可采用光源光強分布重構系統，如混光棒、混光桶、透鏡陣列(Lens array)等，如圖5所示；光源可采用紫外燈、紫外發光二極管(LED)和紫外激光二極管(LD)，光源可采用單個波段的光源、或者多個波段的多個光源，以實現多種色彩的顯示；觀察者，可以在光源同側，也可以在光源的相對側。