基于自发光显示芯片的投影设备制造技术

本发明专利技术公开了一种使用红绿蓝分区域显示的自发光显示芯片的投影技术。彩色图像分别在显示芯片的三个区域中显示。一个合色机制，例如二向色镜，将三色图像合并成为一幅全彩色图片。本发明专利技术的其中一个优势就是像素只有在导通状态下才会消耗电能。处于关闭状态的像素不需被驱动到亮态，而此时电能的消耗几乎为零。该技术的另一个优势在于它不需要分离的光源以及分离的显示芯片。因此这样的投影系统可以被做得非常小巧，非常适合于便携式投影系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一般的投影显示系统，尤其涉及到一个新的采用自发光显示芯片的彩 色投影显示系统。
技术介绍
现有的投影显示设备通常包括一个光源、一块用以调制光强的显示芯片，以及一 个用以收集被调整的光并将其投射到投影屏幕上的投影透镜组。显示芯片一般采用IXD芯 片或者微机电系统(MEMS)芯片。现有的技术存在着许多问题，比如(1)包含光源在内的 整个照明系统结构较复杂，价格昂贵并且体积笨重；(2)光效率低。当像素导通时，光线穿 过显示芯片，投射到投影屏幕上产生图像。当像素关断时，光线或者被吸收，或者被反射到 其他地方，从而投影屏幕上会产生一块黑色的图像。尽管我们看到黑色的图像，但它同样也 消耗了与白色图像相同的能量。因此可以说，即使在像素关断状态下，光能也被消耗掉了。美国专利6，573，579公开了一种基于有机电致发光显示芯片(OLED)的投影机。该 专利技术存在着一个无法解决的问题如果采用直接产生红绿蓝三色光的OLED显示芯片， 在现有工艺水平下，不能做到很高分辨率显示。这是因为制作高分辨率的OLED显示芯片的 红绿蓝像素需要的半导体工艺中的湿气水分会大大降低OLED器件的寿命。如果通过利用 彩色滤光片来产生红绿蓝三色，将会有2/3的光能被吸收，因此这类技术的光能效率太低。美国专利3，939，012B公开了用OLED泵浦一个谐振腔的激光投影机。其中谐振腔 的长度和需要发射的光的波长有关。由于不同颜色的像素需要不同长度的谐振腔，在现有 工艺水平下并不能做到很高分辨率像素。然而微型显示器需要很高的分辨率。总而言之，目前需要一种简单的，低成本的，高分辨率，工艺可行，小型的投影系 统。专利技术专利内容本专利技术采用至少一个自发光显示器件作为其显示芯片，和一种新的色彩管理系统 产生彩色图像。这种自发光显示芯片可以是任何一种无机电致发光器件(EL)，也可以叫发 光二极管(LED)，或者有机发光二极管(OLED)。本专利技术一种新型的单片式投影显示系统包 括1) 一个具有多个像素的LED或者OLED显示芯片；2)所述LED或者OLED显示芯片有两个以上用以显示相应色彩信息的区域。3) 一通过采用角度彩色混合技术，能够将各个彩色区域合并成一幅全彩图像的投 影透镜组系统。根据上述内容，较之于现有投影系统，本专利技术中的投影系统有多个创新点和优势。这些创新点及优势如下(a)投影系统中没有分离的照明系统，能够降低显示芯片的成本。(b)通过将光源和显示芯片合并成一个单元，能够减小投影系统的体积。(c)因为电能只是在使像素导通时才需要，因此能够降低整个系统的能量损耗。较之于现有投影系统，本专利技术中的投影系统的其他创新点及优势还有；(a)没有偏正光损失，因此提高了光效率。(b)消除了色彩缺陷。(c)降低了驱动电子的带宽要求，减小了对显示芯片响应时间的要求。(d)不需要显示芯片中的彩色滤光片，因此降低了显示芯片的成本，延长了芯片的 使用寿命并提高了芯片使用的可靠性。(e)利用光子晶体，微谐振腔或其组合提高了投影系统的亮度。(f)利用多层结构提高了 OLED投影系统的亮度和寿命。下面结合附图和实施例对本专利技术的优势作进一步的描述。业内人士应该充分意识 到利用本专利技术公开的方法，可以存在完成类似功能的不同系统结构。这些类似的结构并不 超出本专利技术的领域。附图说明图1为本专利技术的第一种实例的结构示意图，其中采用1片自发光显示芯片作为其 显不芯片ο图2为投影透镜的结构示意图。图3中的(a)投影透镜组设计的一个实例。图3中的(b)为二向色镜安装的示意图。图4(a)为本专利技术中的显示芯片的基板的的结构示意图。图4(b)为本专利技术中的显示芯片的基板的的横截面结构示意图。图5为本专利技术中一个实施例，其中显示芯片采用三个自发光显示芯片。 图6为本专利技术中的自发光显示芯片采用层叠OLED像素的结构示意图。图7为本专利技术中的自发光显示芯片采用的微谐振腔OLED像素的示意8为本专利技术的一种实施，例近眼显示系统，的结构示意图，，其中全彩色图像被 投射到人眼睛里。图9为本专利技术的图像数据处理的流程图。详细描述实施本专利技术《基于自发光显示芯片的投影系统》将以几个最佳实施例及一些设计 结构为例进行阐述。但是其范畴并不限于这些具体实施例。图1所示给出本专利技术的第一种实施例一种显示系统100。显示系统100由一片 发光显示芯片101组成，它一般为一片LED显示芯片，一片OLED显示芯片或者一片业内人 士所能知道的基于其他自发光显示芯片。OLED显示技术主要有小分子和大分子两种方式。 显示芯片101上有与所显示图片像素的相对应的多个像素。所述像素发出至少两种颜色。 所有的彩色像素被排列成至少两块相邻的可分别显示至少两种颜色信息的区域103、105、 107。一个光学系统113将彩色图像投射到投影屏幕117上。在光学系统中至少有两片二向色镜115。二向色镜115的放置的角度不同，这样可将不同色彩的图片重合到一起，从而 在投影屏幕117上产生一幅彩色图像。由于不同的颜色分布在不同角度，该技术被称为角 度彩色技术。所述光学系统可以有很多种供选择的形式。二向色镜为多层膜镜片，或者其他可 选择性反射的材料。至少有两片二向色镜被插入到光学系统中，用以将不同色彩的图像合 并起来，形成一幅全彩色图像。二向色镜的位置可以位于光学系统的前段、当中或者后段。 业内专家应该充分意识到光学系统的形式可以有很多。业内专家同时也应该充分意识到类 似的结构并不超出本专利技术的范畴。一个显示系统200工作原理的描述如图2所示。由显示芯片201发出的光线经过 拥有至少一片具有有效焦距f透镜的透镜组单元203。显示芯片201的不同彩色区域有一 个位移d。在透镜组单元的焦平面205处，不同的彩色光线202、204、206以一定的角度被分 离。角度值小于90度，角度大小可由公式atan(d/f)确定。由于不同色彩的图像在不同的高度上，因此当彩色光通过第一组透镜单元后，色 彩图像在角度空间编码。二向色镜207被放置在平面205处，用以对角度信息进行解码。至 少有两片二向色镜208、212、214以不同角度倾斜。二向色镜208只反射光线202而透过其 他颜色的光线。二向色镜212只反射光线204而透过其他颜色的光线。二向色镜214只反 射光线206而透过其他颜色的光线。二向色镜之间的倾斜角度通过公式atan(d/f)/2来确定。因此不同色彩的图片将 重新偏转在同一角度。最后，至少由一片投影透镜组成的第二组透镜单元209将图片投射 到投影屏幕211上，最终形成一幅全彩图像。图2所示的是所述投影透镜组的操作原理。投 影透镜组的具体设计取决于光学设计软件的结果。图3(a)所示的是一个光学系统300的实例，图中给出了上述的二项色镜的一种定 位设计方案。第一个透镜单元的一个实施例由透镜309，311，313，315，317，319，和321组 成，它们的设计使得来自显示芯片323的上彩色部分和下彩色部分的光在光路的一个平面 上能够基本上相互分离(分别对应于图2中的202和203)。二向色镜被放置在这个位置。 二向色镜307只反射来自上彩色部分的光(R)。二向色镜305只反射来自下彩色部分的光 (B)0 二向色镜303只反射来自中彩色部分的光(G)。因此二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个产生图像的投影装置，包括：ａ）至少一个自发光显示芯片；该芯片包含多个像素，这些像素至少发出两种以上原色的光；每种相同原色的像素分布在显示芯片上相互分开，又相邻的区域；ｂ）一个可以把不同区域的不同颜色的图像合成为彩色图像的合色光学装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-24 60/989,922一个产生图像的投影装置，包括a)至少一个自发光显示芯片；该芯片包含多个像素，这些像素至少发出两种以上原色的光；每种相同原色的像素分布在显示芯片上相互分开，又相邻的区域；b)一个可以把不同区域的不同颜色的图像合成为彩色图像的合色光学装置。2.根据权利要求1所述的图像的投影装置，进一步包含两个以上放置在一起的自发光 显不芯片ο3.根据权利要求1所述的图像的投影装置，其中的合色光学装置包含一个以上的透^Mi O4.根据权利要求3所述的图像的投影装置，其中的合色光学装置中有一个透镜和自发 光显示芯片足够靠近。5.根据权利要求4所述的图像的投影装置，其中的合色光学装置中有一个透镜和自发 光显示芯片足够靠近而且胶合。6.根据权利要求3所述的图像的投影装置，其中的合色光学装置，把彩色图像投影到 人眼睛中。7.根据权利要求1所述的图像的投影装置，进一步包含投影屏幕。8.根据权利要求7所述的图像的投影装置，进一步包含一个以上的透镜把图像投影到 投影屏幕上。9.根据权利要求1所述的图像的投影装置，其中的合色装置包含至少两个倾斜不同角 度的二向色镜。10.根据权利要求9所述的图像的投影装置，二向色镜的倾斜角小于90度。11.根据权利要求9所述的图像的投影装置，二向色镜的厚度在0.01毫米到100毫米 之间。12.根据权利要求9所述图像的投影装置，其中的二向色镜的位置放置在显示芯片发 出的两种颜色的光完全分开的一个位置上。13.根据权利要求1所述的图像的投影装置，其中的合色装置包含衍射光栅或全息图。14.根据权利要求1所述的图像的投影装置，其中自发光芯片为以下几种技术之一无 机电自发光器件(EL)，发光二极管(LED)，和有机发光二极管(OLED)。15.根据权利要求1所述的图像的投影装置，进一步包含可以矫正倾斜二向色镜引起 畸变的装置。16.权利要求15所述的图像的投影装置，其中矫正畸变的装置可以是下列技术a)电子 图像处理器；b)场镜；c)棱镜；d)费聂耳透镜；e)斜劈；或它们的组合。17.根据权利要求1所述产生图像的系统中的自发光显示芯片，包含一个电子基板，基 板上包含可以独立控制非一个OLED像素的晶体管；该基板可以控制芯片上两个以上不同 区域，发出不同颜色的光。18.根据权利要求1所述图像的投影装置，其中自发光显示芯片，包含三个显示红绿蓝 的自发光显示芯片，其中的合光装置把红绿蓝图像合成为彩色图像。19.根据权利要求1所述图像的投影装置，其中合光装置是一个合色棱镜。20.根据权利要求1所述图像的投影装置，其中的自发光显示芯片，包含两层以上层积 的自发光层，以提高亮度。21....

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇竟，
申请(专利权)人：美国巨视有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]