CN110658623B

CN110658623B - 显示装置和显示方法

Info

Publication number: CN110658623B
Application number: CN201910951176.8A
Authority: CN
Inventors: 林剑涛; 刘耀; 庄子华; 陶文昌; 周敏; 朱敬光; 吴洪江; 吴振钿
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Fuzhou BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Fuzhou BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2039-10-08
Also published as: CN110658623A

Abstract

本发明提供一种显示装置和显示方法。该显示装置一种显示装置包括光源组件、多种颜色的子像素；所述子像素包括第一光纤光栅、周期性调节组件、光致发光材料，所述周期性调节组件用于调节对应第一光纤光栅的光栅周期，所述光致发光材料设置在对应第一光纤光栅的出光口，所述光源组件用于为每个子像素的第一光纤光栅的入光口提供激励光，其中，所述激励光能够使对应光致发光材料受激发出对应子像素颜色的光。该显示装置实现子像素的灰阶控制。

Description

显示装置和显示方法

技术领域

本发明设计显示技术领域，更具体地，涉及一种显示装置和一种显示方法。

背景技术

现有的显示装置通常有液晶显示装置和发光二极管显示装置。在液晶显示装置中，像素电极与公共电极之间的电压差的改变导致二者之间液晶分子的状态的改变，进而导致光的偏振方向的改变，结合偏光片对光的偏振方向的选取，从而实现不同的灰阶。在发光二极管显示装置中，通过控制发光二极管的电流大小实现不同的灰阶。现有显示装置的显示的原理有限，需要提供更多新的显示原理的显示装置。

发明内容

本发明提供一种新的显示装置和显示方法，以实现灰阶的控制。

根据本发明第一方面，提供一种显示装置，包括光源组件、多种颜色的子像素；所述子像素包括第一光纤光栅、周期性调节组件、光致发光材料，所述周期性调节组件用于调节对应第一光纤光栅的光栅周期，所述光致发光材料设置在对应第一光纤光栅的出光口，所述光源组件用于为每个子像素的第一光纤光栅的入光口提供激励光，其中，所述激励光能够使对应光致发光材料受激发出对应子像素颜色的光。

可选地，所述周期性调节组件包括涂覆在对应第一光纤光栅侧表面上的磁致伸缩材料层和环绕所述磁致伸缩材料层的线圈。

可选地，所述磁致伸缩材料层的材料包括：Terfenol-D。

可选地，所述周期性调节组件还包括位于所述线圈外表面一侧的屏蔽体、位于所述屏蔽体与所述线圈之间的绝缘层，所述屏蔽体的材料包括铁磁性材料。

可选地，所述显示装置还包括控制模块，所述控制模块与所述线圈相连，用于控制所述线圈内电流的大小。

可选地，还包括第一基板，所述第一基板与所述第一光纤光栅的出光口相对，所述光致发光材料设置在所述第一基板朝向对应第一光纤光栅的出光口的一侧表面上。

可选地，所述光源组件包括光产生子组件和多个第一耦合器，所述光产生子组件用于提供对应于不同子像素颜色的所述激励光，所述第一耦合器用于将所述激励光等分成多份并将每份出光提供给一个对应的子像素的第一光纤光栅的入光口。

可选地，所述光产生子组件包括多个发光件，每个所发光件能够发出对应于一种子像素颜色的所述激励光。

可选地，所述子像素的颜色种类为第一数量，所述光产生子组件包括发光件、第一数量的光纤环行器、第一数量的第二光纤光栅，各所述第二光纤光栅分别能够反射一种所述激励光，所述发光件能够发出对应全部子像素颜色的所述激励光，其中，所述发光件和各所述第二光纤光栅依次排列，一个所述光纤环行器的沿光线传播方向的第一口、第二口、第三口依次连接所述发光件、一第二光纤光栅的入光口、对应该第二光纤光栅的第一耦合器的入光口，其余各所述光纤环行器的沿光线传播方向的第一口、第二口、第三口依次连接前一第二光纤光栅的出光口、后一第二光纤光栅的入光口、对应该第二光纤光栅的第一耦合器的入光口。

根据本发明第二方面，提供一种显示方法，应用于本发明第一方面的显示装置，所述显示方法包括：调节所述第一光纤光栅的光栅周期以使所述第一光纤光栅允许透过的光的中心波长与射入所述第一光纤光栅的光的中心波长具有不同的间距而激发对应的光致发光材料发出不同强度的光。

附图说明

图1是本发明的实施例的显示装置的整体结构示意图；

图2a和图2b是本发明的实施例的显示装置中子像素的结构示意图；

图3是本发明的实施例的显示装置的整体外观布局图；

图4a-图4d是本发明的实施例的显示装置中不同灰阶的实现原理图；

附图标记为：1、光源组件；10、发光件；11、光栅环行器；12R、12G、12B、第二光纤光栅；13、第一耦合器；2R、红色子像素；2G、绿色子像素；2B、蓝色子像素；21、第一光纤光栅；22、磁致伸缩材料层；23、屏蔽体；24、线圈；25、导线；26和27、传输光纤；28、光致发光材料；100、基座；200光纤分束区；300、像素单元控制区；400、第一基板。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1、图2a、图2b和图3，本发明的实施例提供一种显示装置，包括光源组件1、多种颜色的子像素；子像素包括第一光纤光栅21、周期性调节组件、光致发光材料28，周期性调节组件用于调节对应第一光纤光栅21的光栅周期，光致发光材料28设置在对应第一光纤光栅21的出光口，光源组件1用于为每个子像素的第一光纤光栅21的入光口提供激励光，其中，激励光能够使对应光致发光材料28受激发出对应子像素颜色的光。

以下均以多种颜色的子像素由红色子像素2R、绿色子像素2G和蓝色子像素2B构成为例进行说明。光源组件1的作用是为每一个子像素提供对应的激励光。例如为红色子像素2R中的第一光纤光栅21提供能够使对应的光致发光材料28受激发出红光的激励光。为绿色子像素2G中的第一光纤光栅21提供能够使对应的光致发光材料28受激发出绿光的激励光。为蓝色子像素2B中的第一光纤光栅21提供能够使对应的光致发光材料28受激发出蓝光的激励光。

光致发光材料28可以是制造在第一基板400上。即显示装置还包括第一基板400，第一基板400与第一光纤光栅21的出光口相对，光致发光材料28设置在第一基板400上。

具体地，可以在第一基板400上铺设3层光致发光材料28，每种光致发光材料28分别能够受激发发出红光、绿光、蓝光。当然也可以在发光基板上与第一光纤光栅21相对的位置设置能够受激发出与该第一光纤光栅21所在子像素对应颜色光的光致发光材料28。

当然光致发光材料28也可单独涂覆在每一个第一光纤光栅21的出光口位置处。

在以下公开的内容中，均以光致发光材料28为荧光粉为例进行说明。对应地，光源组件1为各个子像素提供的激励光为能够激发红光的激光、能够激发绿光的激光、能够激发蓝光的激光。

第一光纤光栅21的光栅周期是受到周期性调节组件的控制的，也就是第一光纤光栅21允许透过的光的中心波长的位置(当然也可以说第一光纤光栅21对不同波长的光的透过率)是可控的。而光源组件1提供给每一个第一光纤光栅21的入射光的中心波长(或者说提供给每一个第一光纤光栅21的入射光的光强随波长的函数关系)是确定的。容易理解，即使是相同颜色的光，也是存在一定的波长范围且不同波长的光的强度也是具有一定分布规律的。显然，随着第一光纤光栅21允许透过的光的中心波长的位置的改变，第一光纤光栅21允许透过的光的总光强也在改变，对应的荧光粉被激发的亮度也受控而改变，从而实现了不同灰阶的控制。

具体地，光纤光栅是利用光纤光栅材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅。其作用实质是在纤芯内形成一个窄带的透射滤波器。当一束光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长会被透射并沿光纤光栅继续前行，其余的波长的光会被反射回去，这就是光纤光栅的滤波作用。由于透射光波仅是原光的一部分，所以导致原来传输的光的光强下降，这就是光纤光栅改变光强的原理。由光纤光栅工作原理可知，当光纤光栅发生形变(比如受到拉伸)，使得光纤光栅透过的波长阈值(满足光纤光栅布拉格条件的光的中心波长)发生变化。如此，对于相同的入射光，光纤光栅能够受控实现不同的透过率。

进一步，由于第一光纤光栅21除了滤波作用外对光线几乎没有其他损耗。而且传输光纤26、27对光的损耗几乎为0，该显示装置的光的利用率较高，亮度较高。

可选地，结合图2a和图2b，周期性调节组件包括涂覆在对应第一光纤光栅21侧表面上的磁致伸缩材料层22和环绕磁致伸缩材料层22的线圈24。线圈24内通电会产生磁场，该磁场的方向沿对应第一光纤光栅21的轴向。该磁场的强度受线圈24内电流大小的控制。磁致伸缩材料层22内的材料为磁致伸缩材料，例如是Terfenol-D。磁致伸缩材料在沿第一光纤光栅21的轴向的磁场的作用下，其沿第一光纤光栅21的轴向的长度会发生变化，这种现象称为磁致伸缩效应。磁致伸缩材料是涂覆在第一光纤光栅21的侧表明的，从而磁致伸缩材料的受控伸缩带动第一光纤光栅21沿其轴向的受控伸缩，进而导致第一光纤光栅21的光栅周期的受控改变，从而实现第一光纤光栅21允许透过的光的中心波长的改变。

当然，实现第一光纤光栅21受控伸缩的方式不限于此。例如本领域技术人员也可以将压电材料与第一光纤光栅21的两端固定连接，通过使压电材料受到不同电压而具有不同的形变的方式带动第一光纤光栅21的受控伸缩。或者本领域技术人员也可采用微机电系统(MEMS)实现对第一光纤光栅21的受控伸缩。但显然，图2a所示的实施方式下，对第一光纤光栅21形变的控制更容易实现。

可选地，周期性调节组件还包括位于线圈24外表面一侧的屏蔽体23、位于屏蔽体23与线圈24之间的绝缘层(未示出)，屏蔽体23的材料包括铁磁性材料。屏蔽体23的作用是防止外界磁场对磁致伸缩材料层22的干扰。绝缘层的作用是防止屏蔽体23带电。

可选地，显示装置还包括控制模块(未示出)，控制模块与线圈24相连，用于控制线圈24内电流的大小。具体地，控制模块通过导线2525连接至对应的线圈24。

可选地，光源组件1包括光产生子组件和多个第一耦合器13，光产生子组件用于提供对应于不同子像素颜色的激励光，第一耦合器13用于将激励光等分成多份并将每份出光提供给一个对应的子像素的第一光纤光栅21的入光口。

具体地，光产生子组件的作用是产生三种激励光，分别用于激发红光、绿光和蓝光。第一耦合器13的作用是将光产生自组建产生的红光等分成多份，每一份提供给一个红色子像素2R，将光产生自组建产生的绿光等分成多份，每一份提供给一个绿色子像素2G，将光产生自组建产生的蓝光等分成多份，每一份提供给一个蓝色子像素2B。

具体地子像素中第一光纤光栅21与第一耦合器13之间通过传输光纤26连接。各子像素中的第一光纤光栅21的出光通过传输光纤27导出。当然，也可不设置传输光纤27，而是将第一光纤光栅21的出光口直接与光致发光材料28相对。

可选地，光产生子组件包括多个发光件10，每个所发光件10能够发出对应于一种子像素颜色的激励光。即在显示装置中设置发出能够激励荧光粉发出红光的激励光的发光件10、发出能够激励荧光粉发出绿光的激励光的发光件10、发出能够激励荧光粉发出蓝光的激励光的发光件10。每个发光件10通过第一耦合器13将出光等分成多份。

当然，为了减少发光件10的数目，在图所示的实施方式中，进行如下设定。

子像素的颜色种类为第一数量，光产生子组件包括发光件10、第一数量的光纤环行器、第一数量的第二光纤光栅12R、12G、12B，各第二光纤光栅12R、12G、12B分别能够反射一种激励光，发光件10能够发出对应全部子像素颜色的激励光，其中，发光件10和各第二光纤光栅12R、12G、12B依次排列，一个光纤环行器的沿光线传播方向的第一口、第二口、第三口依次连接发光件10、一第二光纤光栅(例如是第二光纤光栅12R)的入光口、对应该第二光纤光栅12R的第一耦合器13的入光口，其余各光纤环行器的沿光线传播方向的第一口、第二口、第三口依次连接前一第二光纤光栅的出光口、后一第二光纤光栅的入光口、对应该第二光纤光栅的第一耦合器13的入光口。

具体地，子像素的颜色为红绿蓝三种。发光件10能够发出三种激励光，这些激励光分别用于激励荧光粉发出红光、绿光和蓝光。对应与一个发光件10设置三个光纤环形器。光纤环形器具有3个接口，例如顺序编号为第一口、第二口、第三口，光若由第一口射入，则只能由第二口射出；若由第二口射入，则只能由第三口射出，若由第三口输入，则只能由第一口射出。三种激励光从一个光纤环形器的第一口射入，随后从其第二口射出。能够将激励红光的激励光反射而允许其他两种激励光透射的一个第二光纤光栅12R将能够激励红光的激励光反射入该光纤环形器的第二口，该激励光随后从该光纤环形器的第三口射出。余下两种激励光进入第二个光纤环形器11。以此类推，如此实现了三种激励光的分离。

图3提供了上述显示装置的一种可行的空间布局方式。基座100内主要设置电路控制系统以及发光件10。光纤分束区200内可以设置光栅环行器11、第二光纤光栅12R、12G、12B等。像素单元控制区300内设置第一光纤光栅21及配套组件。第一基板400上设置光致发光材料28，用于形成显示的图案。

本发明的实施例还提供一种显示方法，应用于上述的显示装置。显示方法包括：调节第一光纤光栅21的光栅周期以使第一光纤光栅21允许透过的光的中心波长与射入第一光纤光栅的光的中心波长具有不同的间距而激发对应的光致发光材料28发出不同强度的光。

以红色子像素2R为例，参见图4a，光源组件1将波长λ₁附近的对应于红光的激励光提供给红色子像素中的第一光纤光栅21。红色子像素2R中的第一光纤光栅21本身有一个阈值波长λ₀(满足光纤光栅布拉格条件，且位于激发红光的激励光波段内)。图4b-图4d中所示交叠面积可以表示为允许透过的激励光的光强大小。如图4b所示，当中心波长为λ₁的激励光光谱与阈值波长λ₀曲线交叠一部分时，说明此时用于激励红光的激励光只透过一部分。如图4c所示，当中心波长为λ₁的用于激励红光的激励光光谱与阈值波长λ₀曲线完全错开，二者交叠面积为零，此时透过的激励光光强最小，该红色子像素2R最暗。如图4d所示，当中心波长λ₁＝阈值波长λ₀时，中心波长为λ₁的激励红光的激励光光谱与阈值波长λ₀曲线交叠面积达到最大，透过的激励光的光强最大，该子像素最亮。

可选地，在上述通过线圈24改变第一光纤光栅21的伸缩的实施方式中，第一光纤光栅21的光栅周期通过改变线圈24内的电流大小而实现。即通过调节线圈24内电流大小，进而改变磁场大小，进而改变第一光纤光栅21的形变量，进而改变第一光纤光栅21的阈值波长λ₀，从而控制透过第一光纤光栅21的激励光的光强的大小，以实现画面的亮暗灰阶调制。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种显示装置，其特征在于，包括光源组件、多种颜色的子像素；所述子像素包括第一光纤光栅、周期性调节组件、光致发光材料，所述周期性调节组件用于调节对应第一光纤光栅的光栅周期，所述光致发光材料设置在对应第一光纤光栅的出光口，所述光源组件用于为每个子像素的第一光纤光栅的入光口提供激励光，其中，所述激励光能够使对应光致发光材料受激发出对应子像素颜色的光；

所述光致发光材料包括荧光粉，每种光致发光材料分别能够受激发出红光、绿光、蓝光；所述第一光纤光栅允许透过的光的中心波长的位置和总光强改变，对应所述荧光粉被激发的亮度改变，对应所述显示装置不同灰阶控制；

所述光源组件包括光产生子组件和多个第一耦合器，所述光产生子组件用于提供对应于不同子像素颜色的所述激励光，所述第一耦合器用于将所述激励光等分成多份并将每份出光提供给一个对应的子像素的第一光纤光栅的入光口；

所述子像素的颜色种类为第一数量，所述光产生子组件包括发光件、第一数量的光纤环行器、第一数量的第二光纤光栅，各所述第二光纤光栅分别能够反射一种所述激励光，所述发光件能够发出对应全部子像素颜色的所述激励光，其中，所述发光件和各所述第二光纤光栅依次排列，一个所述光纤环行器的沿光线传播方向的第一口、第二口、第三口依次连接所述发光件、一第二光纤光栅的入光口、对应该第二光纤光栅的第一耦合器的入光口，其余各所述光纤环行器的沿光线传播方向的第一口、第二口、第三口依次连接前一第二光纤光栅的出光口、后一第二光纤光栅的入光口、对应该第二光纤光栅的第一耦合器的入光口。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述周期性调节组件包括涂覆在对应第一光纤光栅侧表面上的磁致伸缩材料层和环绕所述磁致伸缩材料层的线圈。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述磁致伸缩材料层的材料包括：Terfenol-D。

4.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述周期性调节组件还包括位于所述线圈外表面一侧的屏蔽体、位于所述屏蔽体与所述线圈之间的绝缘层，所述屏蔽体的材料包括铁磁性材料。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括控制模块，所述控制模块与所述线圈相连，用于控制所述线圈内电流的大小。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括第一基板，所述第一基板与所述第一光纤光栅的出光口相对，所述光致发光材料设置在所述第一基板上。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光产生子组件包括多个发光件，每个所发光件能够发出对应于一种子像素颜色的所述激励光。

8.一种显示方法，其特征在于，应用于根据权利要求1-7任意一项所述的显示装置，所述显示方法包括：调节所述第一光纤光栅的光栅周期以使所述第一光纤光栅允许透过的光的中心波长与射入所述第一光纤光栅的光的中心波长具有不同的间距而激发对应的光致发光材料发出不同强度的光。