[发明专利]一种基于自发光显示芯片和光波导的光学显示系统

说明书

本发明公开了一种基于自发光显示芯片和光波导的光学显示系统。该种光学显示系统包括1)一个或一个以上自发光显示芯片。其中红绿蓝的像素分别被聚集在一起，形成三个或以上的彩色显示区域；2)一个或多个光学显示系统把红绿蓝三个区域的光成像；3)一个或多个耦入装置，把红绿蓝显示区域的光耦入到一个或多个光波导中；4)一个或者几个叠加在一起的光波导；5)一个或多个耦出装置，把经过光波导传播一定距离的光束耦出光波导，打入到观察者的瞳孔眼中，在上述耦入装置和/或耦出装置中，分别包括一套合光装置，使得不同位置的红绿蓝显示区域重合在一起，形成一副全彩色的图像。本申请的技术方案克服了在自发光显示芯片上分别形成红绿蓝子像素的困难，可以实现高分辨率，超小型的显示装置。

技术领域

本发明涉及光学显示技术领域，尤其涉及一种基于自发光显示芯片和光波导的光学显示系统。

背景技术

本发明是基于美国专利US8845109B2和中国专利ZL200810123156.3进一步技术方案的完善及延续。本发明涉及了一种自发光显示系统，特别是适合于基于光波导的彩色显示系统。

使用硅基液晶(LCOS，Liquid Crystal on Silicon)和微机械(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)的投影显示技术和近眼显示技术被认为是显示器的未来，因为它比直视显示器更有效地利用了硅晶片，但投影显示技术和近眼显示技术的光机效率和尺寸并没有太大的改进。主要原因在于这些显示技术中需要分立的光源和微显示芯片。

自发光显示技术，MicroOLED(微型有机发光二极管)和Micro LED(微型发光二极管)技术在过去几年中发展迅速。亮度、效率和控制电子设备已取得显著进步，已达到可以使用超亮自发光面板替代投影系统中的微型显示器和光源的程度。MicroLED和MicroOLED采用不同的带隙和晶格材料产生不同的RGB颜色。这些不同材料很难使用半导体工艺在相同的Epiwafer上制造。而且在磊晶圆(Epiwafers)上生成Micro LED首先需要进行芯片切割以形成单色子像素，然后使用“拾取和放置”工艺将大量子像素转移到公共电背板上，以形成全彩色显示器。该过程适用于较大的直视显示器，但难以用于需要超高分辨率的投影或近眼(NTE)显示器。然而巨量像素转移(拾取和放置)对于需要亚10微米彩色像素的微型显示器及其困难。导致Micro LED和Micro OLED很难用于投影系统和近眼AR/VR系统。

我们开发了一种称为角彩色投影(ACP)的新型投影光引擎结构，该系统使用单个面板在空间分离的颜色区域显示红绿蓝信息。美国专利US8845109B2，和中国专利ZL200810123156.3已成功地用于具有独立光源的投影系统中。

在本发明中，我们为基于自发光显示芯片和光波导的投影系统和近眼(NTE)显示系统的方案，提出了一种使用光波导的高分辨率、超小型的光机结构。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于自发光显示芯片和光波导的光学显示系统，克服了在自发光显示芯片上分别形成红绿蓝子像素的困难，可以实现高分辨率，超小型的显示装置。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现，本发明公开了一种基于自发光显示芯片和光波导的光学显示系统。具体包括：

1)一个或多个自发光显示芯片。自发光显示芯片可以是Micro LED显示芯片或者Micro OLED显示芯片。与传统Micro LED显示芯片中的红绿蓝子像素不同，本发明采用的显示芯片，将红绿蓝的像素分别聚集在一起，形成三个或者多个红绿蓝区域，其中每一个区域包括了多个像素。这一芯片可以是在一个驱动背板的多个红绿蓝区域，也可以是三个分开的驱动背板控制的三个发光芯片。这些发光芯片被安装在一个足够近的同一个平面上或多个平面上；

2)一个或多个光学显示系统，把红绿蓝三个区域的光成像；

3)一个或多个耦入装置，把红绿蓝的光耦入到一个光波导中；