基于相变材料的激光显示装置

本发明属于相变材料，更具体的，一种基于相变材料的激光显示装置。

背景技术：

1、激光显示是一种利用激光作为光源，通过光阀控制激光的强度，最终在屏幕上形成图像的显示技术。激光显示技术由于其具有宽色域、高亮度、长寿命等优点，有着广阔的应用潜力，包括高档电视、电子游戏设备、航空航天设备、军事装备以及医疗设备等领域。

2、然而，现有的激光显示技术仍面临着分辨率不足和刷新率不足等问题，激光显示的分辨率与刷新率主要受到光阀尺寸的限制，由于传统的液晶光阀尺寸有限且响应速度慢，导致激光显示无法生成足够小的像素光斑且影响了其帧率的提升。这些问题影响了用户观看与操作的流畅性，降低了用户体验。这些问题的存在限制了激光显示技术的广泛应用，阻碍了其在各个领域的进一步发展。

3、相变材料是一类具备可逆相变特性的材料，通过电场刺激能够实现快速的光响应。相较于传统液晶材料，相变材料具有更快的光响应速度(纳秒级别)和较小的像素尺寸(纳米级别)，因此在改善激光显示技术的分辨率和切换速度等关键性能指标方面具备重要的潜力。

4、然而，将相变材料应用在激光显示上也存在一些问题。例如相变材料的消光系数相对于液晶材料较大，这导致光调制过程中的光损耗增加，降低了光波的传输效率，激光显示中的激光光源强度分布呈现高斯分布，光强分布不均匀也导致了激光显示图像质量的不理想。

5、本发明设计了一种基于相变材料的激光显示技术，该显示技术通过使用高斯相变灰度光阀和增透膜的设计，有效地解决了透过率低和激光光斑分布不均匀地问题。这种技术地应用将极大提升激光显示地视觉效果、推动激光显示技术地发展、拓宽其在各个领域地应用范围。

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明提供了一种基于相变材料的激光显示技术，旨在实现高分辨率、高帧率、光强分布均匀且传输高效的激光显示技术。

2、该基于相变材料的激光显示技术，主要包括激光背光源、高斯相变灰度光阀、光学投影系统、显示幕布；激光背光光源，其用于发射单色或多色激光光束，通过激光的颜色、强度和方向的控制，以生成所需的图像的光源；高斯相变灰度光阀，其由一系列符合高斯强度分布的相变单元组成，使得激光通过光阀时，其光斑被均衡化，从而改善子像素中光强分布的均匀性，进而提高激光显示的质量；光学投影系统，用于接收由高斯相变灰度光阀调制后的激光，并将其投影至显示幕布上；显示幕布，用于接收并显示光学投影系统投影的激光画面。

3、激光背光光源包括能发射单色或多色的激光发射器以及分束器，分束器用于将来自激光发射器的激光分离为多个独立的激光束。

4、高斯相变灰度光阀由衬底、高斯分布式相变控制单元阵列、增透层、crossbar控制结构组成。高斯分布式相变控制单元阵列，每个子像素中由n2个相变单元组成，中间相变单元厚度为边缘厚度的√2-3√2倍。增透层的结构为h(lh)x，其中h为高折射率低消光系数薄膜层，l为低折射率低消光系数薄膜层，x为膜层组周期数，x≥1，每一层膜层的光学厚度为四分之一使用波长。crossbar控制结构包括多个水平电极组成的水平电极层和多个垂直电极组成的垂直电极层，所述多个水平电极和所述多个垂直电极形成交叉点阵列，每个交叉点中间都有一个光调制像素单元。

5、光学系统包括一个或多个透镜，用于调正激光的焦距或方向，该光学系统还包括一个光学调节模块，用于根据从数据处理器接收到的控制信号，自动调节透镜工作状态，以优化显示图像的质量。

6、本发明的激光显示技术可以广泛应用但不限于大尺寸电视、电子游戏设备、航空航天设备、军事装备或医疗设备的高分辨率需求。

技术特征：

1.一种基于相变材料的激光显示装置，其特征在于，所述激光显示装置包括激光背光源、高斯相变灰度光阀、光学投影系统、显示幕布；

2.根据权利要求1所述的基于相变材料的激光显示装置，其特征在于，所述的激光背光光源包括能发射单色或多色的激光发射器以及分束器，分束器用于将来自激光发射器的激光分离为多个独立的激光束。

3.根据权利要求1所述的基于相变材料的激光显示装置，其特征在于，所述高斯相变灰度光阀由衬底、高斯分布式相变控制单元阵列、增透层、crossbar控制结构组成。

4.根据权利要求3所述的基于相变材料的激光显示装置，其特征在于，所述的高斯分布式相变控制单元阵列，每个子像素中由n2个相变单元组成，中间相变单元厚度为边缘厚度的√2-3√2倍。

5.根据权利要求3所述的基于相变材料的激光显示装置，其特征在于，所述的增透层的结构为h(lh)x，其中h为高折射率低消光系数薄膜层，l为低折射率低消光系数薄膜层，x为膜层组周期数，x≥1，每一层膜层的光学厚度为四分之一使用波长。

6.根据权利要求3所述的基于相变材料的激光显示装置，其特征在于，所述的crossbar控制结构包括多个水平电极组成的水平电极层和多个垂直电极组成的垂直电极层，所述多个水平电极和所述多个垂直电极形成交叉点阵列，每个交叉点中间都有一个光调制像素单元。

7.根据权利要求1所述的基于相变材料的激光显示装置，其特征在于，所述的光学系统包括一个或多个透镜，用于调正激光的焦距或方向，该光学系统还包括一个光学调节模块，用于根据从数据处理器接收到的控制信号，自动调节透镜工作状态，以优化显示图像的质量。

8.一种移动终端，其特征在于，所述终端包括权利要求1-7中任一的基于相变材料的激光显示装置。

技术总结
本发明涉及一种基于相变材料的激光显示技术，具有高分辨率、高帧率、光斑均匀、能耗低等特点，该激光显示技术包含激光背光源、高斯相变灰度光阀、光学投影系统、显示幕布等，本发明的激光显示技术可以广泛应用但不限于大尺寸电视、电子游戏设备、航空航天设备、军事装备或医疗设备的高分辨率需求。

技术研发人员：童浩,周启沛,谭青山,汪宾浩,缪向水
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24