光學顯示系統及其制備方法、應用與流程

本發明屬于3D顯示技術領域，尤其涉及一種光學顯示系統及其制備方法、應用。

背景技術：

三維(3D)顯示系統可以直觀地表現場景的景深信息，可顯著提升觀眾的視頻觀感質量。三維顯示技術的工作原理是：針對同一場景，使觀看者的左眼與右眼分別接收不同圖像，由觀看者兩眼之間的瞳距產生的位置差異，在觀看者的左眼與右眼的視網膜上會呈現出兩幅稍有差異的圖像，這個差異被稱為“雙眼視差”，而該兩副有差異的圖像構成一對“立體圖像對”，“立體圖像對”在經過大腦視覺皮層的融合后，就形成了立體效果。

當前的3D顯示系統主要采用兩種方法，第一種是基于順序顯示，第二種是基于光的偏振，分別對應裸眼式和眼鏡式兩大類。基于第一種顯示系統裸眼3D顯示器一般由光柵和2D顯示面板精密耦合而成，包括2D顯示面板、隔墊玻璃(Spacer Glass)和光柵，通過隔墊玻璃將光柵和2D顯示面板隔開一定距離，從而實現裸眼3D效果。但目前裸眼3D串擾現象嚴重，其最佳觀看距離固定，用戶若想無串擾觀看3D效果，則不能隨意變動觀看距離(影響顯示效果)。而第二種顯示系統是利用光的偏振實現3D顯示，其方法相對傳統但更可靠的方法，其通過分別提供觀眾的左眼與右眼的偏振狀態的第一圖像和正交的(如垂直的)偏振狀態的第二圖像實現立體顯示效果。特別在電影院，通常采用兩臺投影機把正交的偏振狀態影片同時投影到屏幕上，相當于把兩部獨立的影片投影到觀眾的雙眼上。觀眾需要使用主動的偏振眼鏡，它們使每只眼睛僅僅接收對應的圖像。例如，右眼偏光鏡可屏蔽偏振狀態的光而透射正交偏振狀態的光，而左眼偏光鏡透射包括正交的偏光鏡。然而，基于光的偏振的3D顯示目前應用區域有限，主要在3D電影院，無法滿足小型化、靈活化的消費類電子顯示需求。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種光學顯示系統及其制備方法和應用，旨在解決現有的基于光的偏振的3D顯示需要設置被動光源和偏振片，導致能效降低的問題，以及現有的基于光的偏振的3D顯示應用區域受限的問題。

本發明是這樣實現的，一種光學顯示系統，所述光學顯示系統為電致自偏振發光顯示系統，至少包括兩組偏振發光二極管器件，所述兩組偏振發光二極管器件的量子點發光層為各向異性的核殼結構半導體納米棒定向排列形成的發光薄膜，且同一組偏振發光二極管器件的所述核殼結構半導體納米棒的對準軸平行排列，不同組偏振發光二極管器件的所述核殼結構半導體納米棒的對準軸垂直排列，所述兩組偏振發光二極管器件所產生的光源的偏振角度正交。

以及，一種光學顯示系統的制備方法，包括以下步驟：

提供核殼結構半導體納米棒，將所述核殼結構半導體納米棒分散于非極性溶劑中形成量子點分散液，將所述量子點分散液進行過濾處理，得到核殼結構半導體納米棒溶液；

在10²-10⁵Pa的氣壓下，將所述核殼結構半導體納米棒溶液分散到極性溶劑表面，均勻揮發所述核殼結構半導體納米棒溶液中的非極性溶劑，得到定向排列的核殼結構半導體納米棒薄膜；

將所述核殼結構半導體納米棒薄膜進行轉印處理形成發光層，制備偏振發光二極管器件。

以及，一種光學顯示系統在3D影院、手持設備、可穿戴設備上的應用。

本發明提供的光學顯示系統，采用兩組以核殼結構半導體納米棒作為發光材料的偏振發光二極管器件作為基本單元，兩組偏振發光二極管器件所產生的光源的偏振角度正交。具有該特征的光學顯示系統，不需要設置被動光源，由電致發光即可實現自偏振發光，因而無需偏振片，可以大幅增加能效。此外，本發明所述兩組偏振發光二極管器件可供應各種顏色，因此，所述光學顯示系統靈活、色域廣，不僅能夠用于3D影院(觀眾可主動佩戴偏振3D眼睛觀看3D顯示圖像)，而且有望用于相對小型的手持設備或可穿戴設備，特別是在虛擬現實和增強顯示設備中有很高的應用潛力。本發明提供的光學顯示系統的制備方法，簡單可控。本發明提供的光學顯示系統的應用，具有很有的市場應用前景。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的基于核殼結構半導體納米棒的偏振發光二極管顯示系統示意圖；

圖2是本發明實施例提供的光學顯示系統中兩組偏振發光二極管排列示意圖；

圖3是本發明實施例提供的光學顯示系統中一組偏振發光二極管的發光強度空間分布圖。

具體實施方式

為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

隨著量子點材料的進展深入，研究者發現各向異性的核殼結構半導體納米棒發射偶極不對稱，其發光中心位于核殼結構的核納米顆粒所在位置，而不是納米棒尖端，可以形成偏振光發射。此外，核殼結構半導體納米棒發光的量子效率高、光色純度高。核殼結構半導體納米棒作為一種高能效、低成本的發光材料可用于新一代照明和顯示器件，基于核殼結構半導體納米棒的發光二極管可渴望提供一種新穎的技術來提供3D顯示效果。

有鑒于此，結合圖1-3，本發明實施例提供了一種光學顯示系統，所述光學顯示系統為電致自偏振發光顯示系統，至少包括兩組偏振發光二極管器件(P1、P2)，所述兩組偏振發光二極管器件的量子點發光層為各向異性的核殼結構半導體納米棒定向排列形成的發光薄膜，且同一組偏振發光二極管器件的所述核殼結構半導體納米棒的對準軸平行排列，不同組偏振發光二極管器件的所述核殼結構半導體納米棒的對準軸垂直排列，所述兩組偏振發光二極管器件所產生的光源的偏振角度正交。基于核殼結構半導體納米棒偏振發光二極管的所述光學顯示系統示意圖如圖1所示。

本發明至少包括兩組不同光學特定的偏振發光二極管器件(P1、P2)，具體的，所述兩組偏振發光二極管器件的發射光(L1、L2)的偏振光正交。有別于傳統的基于光偏振的光學顯示系統，本發明實施例所述光學顯示系統中，所述兩組偏振發光二極管器件(P1、P2)以各向異性的核殼結構半導體納米棒作為發光材料，所述核殼結構半導體納米棒還具有量子發光效率高、光學純度高的優點。具體的，所述核殼結構半導體納米棒包括但不限于CdSe/CdS、InP/ZnS、CuInS₂/ZnS半導體納米晶及其合金核殼結構半導體納米晶。

進一步的，各組偏振發光二極管器件中的所述核殼結構半導體納米棒呈定向排列，具體的，所述同一組偏振發光二極管器件的所述核殼結構半導體納米棒的對準軸平行排列，不同組偏振發光二極管器件的所述核殼結構半導體納米棒的對準軸垂直排列，如圖2所示。所述核殼結構半導體納米棒的發射強度角度變化與其偶極相似，較低強度的光沿著長軸方向，較高強度的光沿著與長軸垂直的方向發射，適用于3D顯示系統，圖3是本發明實施例提供的光學顯示系統中一組偏振發光二極管的發光強度空間分布圖。通過該設置，所述兩組偏振發光二極管器件(P1、P2)中核殼結構半導體納米棒可電致發光、進而實現相互正交的自偏振光，即可所述兩組偏振發光二極管器件所產生的光源的偏振角度正交，從而實現3D顯示。由于不需要被動光源，無需設置偏振片，可以消除或至少顯著降低對顯示系統中的濾色層的需要，從而降低能耗。因此，本發明實施例所述光學顯示系統可以大幅增加能效。當所述偏振發光二極管器件的數量超過兩個時，所述偏振發光二極管器件在整體上仍以交替的方式來布置偏振和顏色不同的單元組。

由此得到的光學顯示系統具有廣色域、高能效的優點，不僅能應用于3D影院，而且能在相對小型的手持或可穿戴設備領域使用，特別是雜虛擬現實和增強現實設備中應用。

基于上述特征，本發明實施例所述光學顯示系統中，所述兩組偏振發光二極管器件(P1、P2)中核殼結構半導體納米棒的發射波長沒有嚴格限制。作為一個具體實施例，所述核殼結構半導體納米棒發射相同波長的光。作為另一個具體實施例，所述核殼結構半導體納米棒發射不同波長的光。

本發明實施例所述光學顯示系統中，所述同一組偏振發光二極管器件中，可以分為若干個發射原色的二極管單元。所述核殼結構半導體納米棒包括紅、綠、藍量子點中的至少一種。作為較佳實施例，所述光學顯示系統中，所述同一組偏振發光二極管器件為包括紅、綠、藍三色量子點的彩色發光二極管器件，每個二極管單元中的所述核殼結構半導體納米棒平行對準，以提供不同顏色的偏振發光，由此可得到廣色域的彩色偏振光源。

本發明實施例提供的光學顯示系統，采用兩組以核殼結構半導體納米棒作為發光材料的偏振發光二極管器件作為基本單元，兩組偏振發光二極管器件所產生的光源的偏振角度正交。具有該特征的光學顯示系統，不需要設置被動光源，由電致發光即可實現自偏振發光，因而無需偏振片，可以大幅增加能效。此外，本發明實施例所述兩組偏振發光二極管器件可供應各種顏色，因此，所述光學顯示系統靈活、色域廣，不僅能夠用于3D影院(觀眾可主動佩戴偏振3D眼睛觀看3D顯示圖像)，而且有望用于相對小型的手持設備或可穿戴設備，特別是在虛擬現實和增強顯示設備中有很高的應用潛力。

本發明實施例所述光學顯示系統的制備方法，可通過下述方法制備獲得。

以及，本發明實施例還提供了一種光學顯示系統的制備方法，包括以下步驟：

S01.提供核殼結構半導體納米棒，將所述核殼結構半導體納米棒分散于非極性溶劑中形成量子點分散液，將所述量子點分散液進行過濾處理，得到核殼結構半導體納米棒溶液；

S02.在10²-10⁵Pa的氣壓下，將所述核殼結構半導體納米棒溶液分散到極性溶劑表面，均勻揮發所述核殼結構半導體納米棒溶液中的非極性溶劑，得到定向排列的核殼結構半導體納米棒薄膜；

S03.將所述核殼結構半導體納米棒薄膜進行轉印處理形成發光層，制備偏振發光二極管器件。

具體的，上述步驟S01中，將所述核殼結構半導體納米棒分散于非極性溶劑中，所述核殼結構半導體納米棒如前文所述，所述非極性溶劑優選但不限于正己烷、甲苯、氯仿中的至少一種。

將分散后形成的量子點分散液進行過濾處理，得到提純后的核殼結構半導體納米棒溶液。優選的，所述過濾處理采用注射器將所述量子點分散液通過PTFE filter濾頭，得到提純的核殼結構半導體納米棒溶液。

上述步驟S02中，在10²-10⁵Pa的氣壓下將所述核殼結構半導體納米棒溶液滴加到極性溶劑中，從而保證所述核殼結構半導體納米棒溶液在所述極性溶劑表面均勻分散、以及進一步地保證所述非極性溶劑的揮發。具體優選的，所述極性溶劑為乙二醇。在該步驟條件下，所述非極性溶劑在所述極性溶劑表面緩慢均勻的揮發，所述核殼結構半導體納米棒濃度增加，所述核殼結構半導體納米棒之間的距離減小，在表面張力作用下，所述核殼結構半導體納米棒新成定向排列的薄膜。由此，得到定向的核殼結構半導體納米棒薄膜。

上述步驟S03中，將所述核殼結構半導體納米棒薄膜進行轉印處理形成發光層，進而制備的偏振發光二極管器件。所述偏振發光二極管器件至少包括兩組，且兩組所述偏振發光二極管器件中的所述核殼結構半導體納米棒相互垂直。

本發明實施例提供的光學顯示系統的制備方法，簡單可控。

以及，本發明實施例還提供了一種上述光學顯示系統在3D影院、手持設備、可穿戴設備上的應用。

本發明提供的光學顯示系統的應用，具有很有的市場應用前景。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。