CN113848638B - 带动态补偿功能的Micro LED光学系统 - Google Patents
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Abstract
带动态补偿功能的Micro LED光学系统涉及光机技术领域，解决了基于Micro LED的光学系统由于Micro LED芯片难免有坏点而无法大批量应用的问题，包括Micro LED显示芯片、第一透镜组、反射镜、位移机构、第二透镜组和成像平面，所述反射镜与位移机构连接，位移机构能带动反射镜移动；所述Micro LED显示芯片显示的图形通过第一透镜组汇聚在反射镜上，经反射镜反射后光束通过第二透镜组在成像平面成像。本发明通过位移机构带动反射镜移动，利用位移后的好的像素对原有坏点像素进行补偿，实现带有坏点的Micro LED光学系统可以正常工作，为Micro LED光学系统的实际应用奠定技术基础。
Description
技术领域
本发明涉及光机技术领域，具体涉及带动态补偿功能的Micro LED光学系统。
背景技术
基于Micro LED的光学系统在显示、投影、3D打印、数字光刻等技术领域具有巨大的潜在应用价值。与LCD、OLED等光学系统相比，基于Micro LED的光学系统具有结构简单、功耗低、成本低、性能好的优势。然而，目前的Micro LED芯片制备工艺，坏点问题无法避免，限制了Micro LED光学系统的进一步应用。
发明内容
现有基于Micro LED的光学系统由于Micro LED芯片难免有坏点而无法大批量应用的问题，为解决这一技术问题，本发明提供带动态补偿功能的Micro LED光学系统，实现存在坏点的Micro LED光学系统的实际应用。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
带动态补偿功能的Micro LED光学系统，包括Micro LED显示芯片、第一透镜组、反射镜、位移机构、第二透镜组和成像平面，所述反射镜与位移机构连接，位移机构能带动反射镜移动；所述Micro LED显示芯片显示的图形通过第一透镜组汇聚在反射镜上，经反射镜反射后光束通过第二透镜组在成像平面成像。
带动态补偿功能的Micro LED光学系统，所述Micro LED光学系统的工作过程包括如下步骤：
S1、Micro LED芯片显示正常图形；
S2、Micro LED芯片关闭显示，位移机构带动反射镜移动；
S3、Micro LED芯片显示补偿图形；
S4、Micro LED芯片关闭显示，位移机构带动反射镜复位。
本发明的有益效果是：
本发明带动态补偿功能的Micro LED光学系统通过位移机构带动反射镜移动，利用位移后的好的像素对原有坏点像素进行补偿，实现带有坏点的Micro LED光学系统可以正常工作。本发明通过降低Micro LED显示芯片的制作成本和制作时间，实现Micro LED的光学系统更低的制作成本。本发明为Micro LED光学系统的实际应用奠定技术基础。
附图说明
图1为本发明带动态补偿功能的Micro LED光学系统的结构示意图。
图2为本发明带动态补偿功能的Micro LED光学系统的补偿原理图。
图3为本发明带动态补偿功能的Micro LED光学系统的位移机构的结构图。
图中：1、Micro LED显示芯片，2、第一透镜组，3、反射镜，4、位移机构，5、第二透镜组，6、成像平面，7、基座，8、压电陶瓷一。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
带动态补偿功能的Micro LED光学系统，如图1，包括Micro LED显示芯片、第一透镜组、反射镜、位移机构、第二透镜组和成像平面。反射镜与位移机构连接，位移机构能带动反射镜移动。Micro LED显示芯片显示的图形通过第一透镜组汇聚在反射镜上，经反射镜反射后光束通过第二透镜组在成像平面成像。反射镜移动前后，经过第一透镜组照射到反射镜的光束均能通过第二透镜组在成像平面成像。
上述位移机构固定在某部件上，也就是位移机构本体不移动，位移机构能够使反射镜移动，例如Micro LED光学系统还包括壳体，Micro LED显示芯片、第一透镜组、反射镜、位移机构和第二透镜组均位于壳体内，位移机构固定在壳体上。
反射镜移动前后Micro LED显示芯片显示的图形在成像平面所成的像，利用人眼视觉暂留效应，人眼能在成像平面观察到完整的图像。Micro LED显示芯片具有至少一个坏点，Micro LED显示芯片包括多个微型LED芯片，Micro LED显示芯片包括合格点和坏点，合格点为功能正常的微型LED芯片、能够显示的微型LED芯片，坏点为功能不正常的微型LED芯片、不能够显示微型LED芯片。由于Micro LED显示芯片具有至少一个坏点所以成像平面显示的图像中带有缺损，通过位移机构在很短的时间内移动反射镜，反射镜移动前成像平面所成图像和反射镜移动后成像平面叠加，能够得到一帧完成的图像，利用人眼视觉暂留效应，人眼将观测到一幅完整的图像。显然，本发明的Micro LED芯片不限定是否具有坏点。
反射镜移动前Micro LED显示芯片坏点所对应的成像平面区域为反射镜移动后Micro LED显示芯片合格点所对应的成像平面区域：如图2，反射镜移动前(原始位置)，此时Micro LED显示芯片的成像区域如图2的左侧，此时Micro LED显示芯片上坏点对应的成像平面区域为A；反射镜移动后(反射镜移动后的位置称为补偿位置)，此时Micro LED显示芯片的成像区域如图2的右侧，成像平面A区域对应着Micro LED显示芯片上的合格点，此时Micro LED显示芯片上的坏点对应成像平面的区域B。
带动态补偿功能的Micro LED光学系统还包括控制单元，控制单元连接位移机构，控制单元通过控制位移机构工作使得反射镜移动。控制单元连接Micro LED显示芯片，用于控制Micro LED显示芯片显示图像。控制单元能够分析反射镜是否需要位移、位移方向和位移距离，并能够根据分析结果控制位移机构带动反射镜移动，也能够根据分析结果控制Micro LED显示芯片显示，分析根据Micro LED显示芯片上坏点的位置信息(具体为根据Micro LED显示芯片上坏点对应成像平面区域的信息)和每一帧需要显示的图像信息。控制单元根据Micro LED显示芯片出厂时坏点的位置信息，设计合理的反射镜位移补偿位置即设计合理的位移机构位移指令，使得反射镜位移后，Micro LED显示芯片上合格点位于反射镜位移前Micro LED显示芯片上坏点所对应的成像平面区域。控制单元根据分析判断结果控制位移机构带动反射镜位移和控制Micro LED显示芯片显示，实现光学系统具有低功耗、高性能的优点。
反射镜的移动方向垂直于反射镜镜面，位移机构能使反射镜沿垂直于反射镜镜面的方向进行一维运动。位移机构的形式不限定，可以是丝杠、滑轨或压电驱动等，例如位移机构采用电控平移台，反射镜连接Z轴平移台台面。例如位移机构包括基座和压电陶瓷一，如图3，反射镜设置在基座上，压电陶瓷一连接基座，压电陶瓷一能带动基座和基座上的反射镜动。压电陶瓷一连接控制单元。压电陶瓷一在控制单元作用下，通过电压控制位移，带动基座和基座上的反射镜一起运动。
本发明带动态补偿功能的Micro LED光学系统在一个帧频内的工作流程为：
S1、Micro LED芯片显示正常图形；其中坏点处无法显示；反射镜处于原始位置。
S2、Micro LED芯片关闭显示，位移机构带动反射镜移动到补偿位置；
S3、Micro LED芯片显示补偿图形，补偿图形为S1中坏点处应该显示的图形；
S4、Micro LED芯片关闭显示，位移机构带动反射镜复位。
S1在成像平面的成像和S3在成像平面的成像，利用人眼视觉暂留效应，人眼将观测到一幅完整的图像，也就是S3在成像平面的成像和S1在成像平面的成像重叠构成完整的图像，Micro LED芯片显示的正常图形和Micro LED芯片显示的补偿图形能够合成一幅完整的图像。
预通过Micro LED芯片显示完整图形、在Micro LED光学系统成像平面得到完整的图像，但是由于Micro LED芯片存在坏点，坏点处无法显示，S1中Micro LED芯片未能显示完整图形，将此时Micro LED芯片显示的图形称为正常图形；本发明通过S3中Micro LED芯片显示补偿图形(S3中Micro LED芯片显示的图形称为补偿图形)和通过反射镜的移动，补偿图形在成像平面的像能够补偿S1中坏点未在成像平面成的像。利用人眼视觉暂留效应，人眼能够观察完整的图像，完整的图像为Micro LED芯片显示正常图形时在成像平面所成的像与Micro LED芯片显示补偿图形时在成像平面所成的像构成，利用人眼视觉暂留效应所观察到的完整的图像等同于不具有坏点的Micro LED芯片显示完整图形在成像平面所成的像。
下面结合图2说明本发明动态补偿的具体过程：假设Micro LED芯片的阵列数为4×4，阵列中存在一个坏点位于第二行第三列，假设某一帧想要让4×4阵列全部点亮，在成像平面想得到全亮的像。那么当反射镜处于原始位置时，成像平面得到的像如图2的左半侧，未得到全部点亮的图像，A区域未得到图像。接下来反射镜移动到补偿位置，Micro LED芯片显示补偿图像，在成像平面得到的像如图2的右半侧，成像平面原A区域得到了图像，此时坏点对应的成像平明区域位于A区域的正上方。利用人眼的暂留效应，将两副图像叠加，形成一幅4×4都点亮效果的图像。
本发明带动态补偿功能的Micro LED光学系统通过位移机构带动反射镜移动，利用位移后的好的像素对原有坏点像素进行补偿，实现带有坏点的Micro LED光学系统可以正常工作。本发明为Micro LED光学系统的实际应用奠定技术基础。使得存在坏点的MicroLED显示芯片不需要再采用坏点修复手段便能够应用到Micro LED光学系统，本发明通过降低Micro LED显示芯片的制作成本和制作时间，实现Micro LED的光学系统更低的制作成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.带动态补偿功能的Micro LED光学系统，其特征在于，包括Micro LED显示芯片、第一透镜组、反射镜、位移机构、第二透镜组和成像平面，所述反射镜与位移机构连接，位移机构能带动反射镜移动；所述Micro LED显示芯片显示的图形通过第一透镜组汇聚在反射镜上，经反射镜反射后光束通过第二透镜组在成像平面成像；
所述反射镜移动前后在成像平面所成的像，利用人眼视觉暂留效应，能在成像平面观察到完整的图像；
所述反射镜的移动方向垂直于反射镜镜面；
所述Micro LED显示芯片为具有坏点的Micro LED显示芯片；
所述反射镜移动前Micro LED显示芯片上坏点对应的成像平面区域为反射镜移动后Micro LED显示芯片上合格点对应的成像平面区域；
还包括连接位移机构的控制单元，所述控制单元用于控制位移机构移动反射镜；所述控制单元用于分析反射镜是否需要位移、位移方向和位移距离，并根据分析结果控制位移机构带动反射镜移动；所述控制单元连接Micro LED显示芯片，控制单元能够根据分析结果控制Micro LED显示芯片显示；
所述Micro LED光学系统的工作过程包括如下步骤：
S1、Micro LED芯片显示正常图形；
S2、Micro LED芯片关闭显示，位移机构带动反射镜移动；
S3、Micro LED芯片显示补偿图形；
S4、Micro LED芯片关闭显示，位移机构带动反射镜复位；
所述Micro LED芯片显示正常图形时在成像平面所成的像与Micro LED芯片显示补偿图形时在成像平面所成的像，利用人眼视觉暂留效应，能在成像平面观察到完整的图像。
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