CN115047640A

CN115047640A - 一种电压驱动的激光显示器

Info

Publication number: CN115047640A
Application number: CN202210751876.4A
Authority: CN
Inventors: 赵永生; 赵金阳; 闫永丽
Original assignee: Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2022-09-13
Also published as: CN108957777A

Abstract

一种电压驱动的激光显示器，所述激光显示器包括激光面板，所述激光面板包括多组独立的激光光源模块；每组激光光源模块包括复数个光源；所述复数个光源均通过喷墨打印制得且在直流电压或脉冲电压的作用下被激发。本发明所揭示的技术方案首先实现了用喷墨打印制得激光显示器核心部件之面板，这为廉价且工业化制造激光显示器提供了新的技术方案；其次，由于所述激光显示器包括多组独立的激光光源模块，就使得每组激光光源模块发光时相互独立，其出射光之间很难产生激光相干叠加，从而极大消除常规激光显示技术中由于激光相干而导致的散斑现象；再次，实现了电压驱动的激光显示器，有利于减小显示器体积的同时实现更佳的显示效果。

Description

一种电压驱动的激光显示器

技术领域

本发明涉及显示器领域，特别涉及一种电压驱动的激光显示器。

背景技术

对于激光显示器领域，一方面，现有的激光显示技术，由于激光强相干性的干涉效应引起激光散斑，严重降低了显示质量，不得不采用振屏等手段来消除散斑。另一方面，现有技术中缺乏一种快速、批量制造激光显示器核心部件之面板且使得所述面板中的每个点都能发出不同颜色激光的技术。再一方面，现有技术中的激光显示器体积较大，驱动复杂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明(本文中本发明与本公开概念相同)提供了一种电压驱动的激光显示器，这为廉价且工业化制造激光显示器提供了新的技术方案；而且，多组独立的激光光源模块使得每组激光光源模块发光时相互独立，从而极大消除常见的激光相干所导致的散斑现象。

本发明通过如下技术方案实现：

一种电压驱动的激光显示器，其中：

所述激光显示器包括激光面板；

所述激光面板包括多组独立的激光光源模块；

每组激光光源模块包括复数个光源；

所述复数个光源均通过喷墨打印制得，且能够在直流电压或脉冲电压的作用下被激发。

优选的，所述复数个光源的至少两个光源能够在相同的激发条件下发出不同颜色的光。

优选的，所述直流电压约为3V。

优选的，对于所述复数个光源中的每一个光源，其独立的受控于相应的驱动单元。

优选的，当所述激光显示器用于显示一个图像时，所述每组激光光源模块受激发而发出的光，均对应所述图像的一个像素。

优选的，所述复数个光源中的每个光源均为毫米尺度、或微米尺度或更小尺度。

优选的，每组激光光源模块包括三个光源，分别为红绿蓝三色，即为RGB三个光源。

优选的，所述喷墨打印的墨水包括发光染料和基质材料。

优选的，所述喷墨打印使用一个或多个打印头进行；所述打印头，用于逐次打印，或一次打印每组激光光源模块中的每个光源。

优选的，所述打印头的尺寸由所述每个光源的尺寸所决定。

通过本发明所提供的诸多技术方案，首先其实现了用喷墨打印制得电压驱动的激光显示器核心部件之面板，这为廉价且工业化制造激光显示器提供了新的技术方案；其次，多组独立的激光光源模块使得每组激光光源模块发光时相互独立，如此，出射光之间很难产生激光相干叠加，从而极大消除常见的激光相干所导致的散斑现象。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中的激光显示器核心部件之面板的示意图；

图2是本发明的一个实施例中的激光显示器核心部件之面板的喷墨打印过程示意图；

图3是本发明的一个实施例中的激光显示器核心部件之面板的喷墨打印过程另一示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员理解本发明所披露的技术方案，下面将结合实施例及有关附图，对各个实施例的技术方案进行描述，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明所采用的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖且不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、或方法、或系统、或产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选的还包括没有列出的步骤或单元，或可选的还包括对于这些过程、方法、系统、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

在本发明的一个实施例中，其揭示了一种电压驱动的激光显示器。图1则示出了其核心部件之面板的示意图。对于所述激光显示器，其中：

所述激光显示器包括激光面板；

所述激光面板包括多组独立的激光光源模块；

每组激光光源模块包括复数个光源；

所述复数个光源均通过喷墨打印制得，且在直流电压或脉冲电压的作用下被激发。

对于所述实施例而言：首先其实现了用喷墨打印制得激光显示器核心部件之面板，这为廉价且工业化制造激光显示器提供了一种新的技术方案；其次，由于所述激光面板包括多组独立的激光光源模块，就使得每组激光光源模块发光时相互独立，其出射光之间很难产生激光相干叠加，从而极大消除常见的激光相干所导致的散斑现象；再次，由于所述复数个光源能够在直流电压或脉冲电压的作用下被激发，所以，所述实施例能够实现体积更小的激光显示器。

在另一个实施例中，对于所述复数个光源中的每一个光源，其独立的受控于相应的驱动单元。

对于该实施例而言，当采用直流电压的激发方式时，每组激光光源模块、甚至其中的每一个光源均可以通过薄膜晶体管进行驱动，或者通过其他薄膜晶体管进行驱动：例如氧化物半导体薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管。与通过一束或多束飞秒激光激发方式相比，在单独、甚至同时的控制每个光源时，这对于像素级的激光显示器是非常有益的，有利于全面改善显示效果。需要说明的是，驱动的方式与基板具有相关性，采用什么样的具体驱动方式，就对应了相应的、可选的基板。

可以看出，喷墨打印需要使用墨水来打印。与激光面板对应的是，所述墨水可以采用激光染料掺杂的聚合物溶液。

在另一个实施例中，所述激光显示器核心部件之面板，其基板的选择只要有利于在其上喷墨打印光源即可。更佳的，基板需要有一定的透光性。容易理解的，为了实现电压驱动，基板采用有源矩阵结构或者无源矩阵结构。示例性的，例如采用包括多晶硅场效应晶体管、或薄膜晶体管结构的背板。正如前文实施例记载的，驱动的方式与基板具有相关性，采用什么样的具体驱动方式，就对应了相应的、可选的基板。

在另一个实施例中，所述复数个光源的至少两个光源能够在相同的激发条件下发出不同颜色的光。

就所述实施例来讲，这使得至少通过两个光源就能实现每组激光光源模块的混色。更为有利的是，鉴于所述实施例可以基于相同的激发条件，本领域技术人员就可以仅仅通过使用适当范围的电压驱动来实现至少两个光源的混色。即，能够通过具有普适性的电压范围，激发至少两个不同颜色的光，以实现混色。

可以看出，喷墨打印的所述复数个光源都是通过墨水来打印，所述复数个光源往往是微球形，确切的说，是半球形。在制得所述光源的过程中，所采用的喷墨打印的墨水由于是液态，而制得的光源最终是固态，那么喷墨打印过程中一般要使得每个光源之间彼此不接触以避免互相之间融合。

也就是说，每个光源之间往往不接触，且存在间距；如果把每个光源理解为半球，那么对于复数个光源来讲，第一半球与第二半球(甚至与第三半球等等)彼此不相切。

由于所述复数个光源的至少两个光源能够在相同的激发条件下发出不同颜色的光，那么所述实施例就便于实现每组激光光源模块中的混色。混色是非常有意义的，例如根据RGB三原色就能混色出多种不同的颜色。而这一切，只需要在直流电压或脉冲电压驱动下，每组激光光源模块中至少能够有3个光源发出RGB三原色的光。

需要指出的是，本发明允许所述复数个光源的至少两个光源能够在相同的激发条件下发出相同颜色的光。例如，为了实现某种单一颜色的强光，那么每组激光光源模块中的复数个光源也可以是相同的光源，所述复数个光源的每个光源都能够在相同的激发条件下发出同一颜色的光。这种激光显示器可以用于单一色彩显示领域。

下面进一步描述电压驱动有关的实施例。

可以看出，具体的电压驱动的参数，例如电压数值或数值范围，是由上述激光染料墨水固化后所形成的光源本身所决定的。受电压而激发，必然与激光染料墨水本身的电致发光特性有关。

假设每组激光光源模块包括三个光源，每个光源采用一种具体的激光染料来喷墨打印制得，那么：当三种染料制得的所述三个光源都可以被同一数值范围内的电压激发而受激发光时，本领域技术人员可选择这种数值范围的电压作为激发条件；当然，这并不排斥使用两种或三种具体电压数值作为激发条件；也就是说，用于激发的直流电压可灵活选择，只要满足工业上的需要以及能够使得光源电致发光：在此前提下，选择一个电压数值(或数值范围)，两个还是更多个，都是可以的。从而，与现有技术中采用多束不同颜色的光来扫描发光、并用于图像的显示不同，本发明可以灵活的采用直流电压或脉冲电压驱动技术以激发所述光源。其中，依材料不同，直流电压可能会根据需要更改为脉冲电压。脉冲频率和幅值符合显示所需的刷新率即可。

不言自明的，所述激光染料显然要具备能够被一定的直流电压激发的特点，例如直流电压约为3V。

在另一个实施例中，当所述激光显示器用于显示一个图像时，所述每组激光光源模块受激发而发出的光，均对应所述图像的一个像素。

就所述实施例而言，意味着所述每组激光光源模块是像素级的。这有利于实现更精细的图像显示，推动激光技术在高清、超清显示领域的应用。

在另一个实施例中，所述复数个光源中的每个光源均为毫米尺度、或微米尺度或更小尺度，例如纳米尺度。

对于所述实施例而言，每个光源的尺度越小，每组激光光源模块的尺度也越小，其越有利于实现更高分辨率的图像显示效果。如果将每组激光光源模块中的任意一个光源视为一个微半球结构，按照分辨率的要求，我们可以制得与分辨率相应尺寸的微半球结构。所述任意一个光源的微半球结构的尺寸可以是15、35、45、85、100微米等等，甚至更小。如果任意一个光源的微半球结构的尺寸是毫米级，则适用于户外大屏幕显示技术。

可以看出，微半球结构中的光学模式为回音壁模式，对于不同尺寸的微半球结构，其模式间距不同。根据回音壁模式理论，半球直径越小，其模式间距越大，增益区间内存在的模式数越少，当模式数减少为一个时，即为单模激光。

进一步的，当某个光源所对应的微半球结构的半球直径小到一定尺寸，且所述一定尺寸与所述光源激发出的光为单模激光存在对应关系时，其所发出的单模激光能够进一步增加激光的色域区间。示例性的而非限制的，所述一定尺寸约为15微米。

在另一个实施例中，每组激光光源模块包括RGB三个光源。容易理解，这是便于利用RGB三原色原理来混色。如前所述，如果采用直流电压激发，那么更精细的控制可以实现：对RGB三个光源能够分别控制其电压，从而利用三原色原理来混色得到各种颜色。

在另一个实施例中，所述喷墨打印的墨水包括发光染料和基质材料。示例性的，所述发光染料通过溶剂与所述基质材料形成溶液，从而制得墨水。

对于所述实施例，墨水由于是液态，其配方除了溶剂之外，主要包括导电材料和发光染料。

假设为了制得RGB三原色的光源：优选的，发光染料选用CH₃NH₂PbBr₃，CH₃NH₂PbCl₃和CH₃NH₂PbI₃等。导电材料为聚环氧乙烷(PEO)，所选溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)。

更优选的，具体的配方可以采用下述任一种：

(1)10mg CH₃NH₂PbBr₃，CH₃NH₂PbCl₃和CH₃NH₂PbI₃分别加入到1mL DMF溶液中，再分别加入10mg PEO，制成打印墨水。

(2)20mg CH₃NH₂PbBr₃，CH₃NH₂PbCl₃和CH₃NH₂PbI₃分别加入到1mL DMF溶液中，再分别加入15mg PEO，制成打印墨水。

(3)40mg CH₃NH₂PbBr₃，CH₃NH₂PbCl₃和CH₃NH₂PbI₃分别加入到1mL DMF溶液中，再分别加入20mg PEO，制成打印墨水。

(4)除了以上配方外，仍有多种选择。CH₃NH₂PbBr₃，CH₃NH₂PbCl₃和CH₃NH₂PbI₃的溶度范围在10mg/mL-40mg/mL之间，PEO与钙钛矿的质量比在1：1到1：2之间。

在另一个实施例中，当采用上述配方(1)至(3)时，所述激光显示器中每组激光光源模块在一定的直流电压的激发下而受激发光。如前所述，电压由墨水配方固有特性所决定。

在另一个实施例中，喷墨打印可使用一个或多个打印头；所述打印头，用于逐次打印，或一次打印每组激光光源模块中的每个光源。

对于所述实施例，参见图2，当使用一个打印头时，打印头逐次打印每组激光光源模块中的每个光源，例如按照R、G、B顺序逐次打印红、绿、蓝三个光源；当使用多个打印头时，多个打印头可以一次打印每组激光光源模块中的每个光源——容易理解，工作中的打印头数量必然大于等于每组激光光源模块中的光源数量，例如大于等于RGB三个光源的数量。图3仅示出了多个打印头中的针对某个光源，例如红色光源的多个打印头，针对复数个光源的其他光源并未示出。

在另一个实施例中，所述打印头尺寸由所述每个光源的尺寸所决定。

可以看出，打印头的尺寸与前文所述微半球结构的半球直径相关，受半球直径决定。所述打印头的尺寸可选的范围有5、10、20、30、40、50、60微米等等。如果需要制得比微米尺度更小的微半球结构，当打印头的尺寸无法更小时，可以采用能够调节墨滴尺寸的喷墨打印机来适应性稍加改进以便于通过喷墨打印来制得本发明所述的光源。如前所述，如果要获得毫米级的微半球结构，那么打印头的尺寸可以适当的大一点。

能够调节墨滴尺寸的喷墨打印机，可以参见现有技术中的如下专利文献：CN1876375A、US8042899B2、US8714692B1、US8955937B2、US8985723B2、US9573382B1。这些专利文献在此一并引入本发明的说明书，然而需要指出的是：这些只是现有技术中的喷墨打印机有关技术的一部分。由于无法穷举所有现有技术，因此，其余可以参考和稍加改进的现有技术不再列出。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种电压驱动的激光显示器，其中：

所述激光显示器包括激光面板；

所述激光面板包括多组独立的激光光源模块；

每组激光光源模块包括复数个光源；

2.根据权利要求1所述的激光显示器，其中：

所述复数个光源的至少两个光源能够在相同的激发条件下发出不同颜色的光。

3.根据权利要求1或2所述的激光显示器，其中：

所述直流电压约为3V；脉冲频率和幅值符合显示所需的刷新率。

4.根据权利要求1-3任一项所述的激光显示器，其中：

对于所述复数个光源中的每一个光源，其独立的受控于相应的驱动单元。

5.根据权利要求1-4任一项所述的激光显示器，其中：

当所述激光显示器用于显示一个图像时，所述每组激光光源模块受激发而发出的光，均对应所述图像的一个像素。

6.根据权利要求1-5任一项所述的激光显示器，其中：

所述复数个光源中的每个光源均为毫米尺度、或微米尺度或更小尺度。

优选地，每组激光光源模块包括RGB三个光源。

7.根据权利要求1-6任一项所述的激光显示器，其中：

所述喷墨打印的墨水包括发光染料和基质材料。

8.根据权利要求1-7任一项所述的激光显示器，其中：

所述喷墨打印利用一个或多个打印头进行；

所述打印头，用于逐次打印，或一次打印每组激光光源模块中的每个光源。

优选地，所述打印头的尺寸由所述每个光源的尺寸所决定。

9.一种电压驱动的激光显示器的制备方法，其中：

所述激光显示器包括激光面板；

所述激光面板包括多组独立的激光光源模块；

每组激光光源模块包括复数个光源；

所述制备方法包括：通过喷墨打印制得所述复数个光源，且所述复数个光源能够在直流电压或脉冲电压的作用下被激发。

10.根据权利要求9的制备方法，其中：所述方法用于制备权利要求1-8任一项所述的激光显示器。