[发明专利]一种基于超表面的高分辨率显示装置

说明书

为解决传统显示器分辨率不高的问题，本发明提出了一种基于超表面的高分辨率显示装置。装置由相干光源及从后至前依次放置的超表面导光板、透明液晶显示面板及散射层组成。透明液晶显示面板不改变光线传播方向。相干光源的颜色、数目与透明液晶显示面板上子像素的颜色、数目一致。超表面导光板表面制备有与透明液晶显示面板上的子像素一一对应的周期性衍射结构。该结构具有多个不同衍射角的衍射区域。这些衍射区域可以将子像素投射至散射上某一位置。部分投射位置只包含一个子像素信息，部分包含多个子像素信息。包含多个子像素信息的投射位置可以实现原图像的插值。散射层可向前散射光线，使得观看者看到该经过插值的高分辨率图像。

技术领域

本发明属于液晶显示技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于超表面的高分辨率显示装置。

背景技术

传统液晶显示装置由萤光灯管或发光二极管背光源及液晶显示面板组合而成，其能够显示的图像分辨率等于显示面板的像素数目。本发明提出了一种基于超表面的高分辨率显示装置，该显示装置由超表面构成的背光源、透明液晶显示面板及散射层构成，由超表面构成的背光源能够将透明液晶显示面板上的任一子像素的不同区域按不同空间方向投射至散射层，相邻的具有相同颜色的子像素的部分区域可投射至散射层上同一位置，从而实现图像的插值。通过上述插值过程，本发明最终显示的像素数目将高于透明液晶显示面板的像素数目，从而提高图像显示的分辨率。

发明内容

为解决传统显示器分辨率不高的问题，本发明提出了一种基于超表面的高分辨率显示装置。该基于超表面的高分辨率显示装置由相干光源、超表面导光板、透明液晶显示面板及散射层组成。超表面导光板、透明液晶显示面板及散射层从后至前依次放置，相干光源放置于超表面导光板一侧，其提供显示用的光能。

透明液晶显示面板不改变光线传播方向，其上的像素至少包含红、绿、蓝三种颜色的子像素。

相干光源的颜色种类数目与透明液晶显示面板上子像素颜色的种类数目一致，且相干光源的颜色与透明液晶显示面板上子像素的颜色一致。进一步的，透明液晶显示面板上子像素的滤光片不允许其他颜色相干光源的光线通过。

超表面导光板表面制备有周期性衍射结构，该周期性衍射结构以二维阵列进行排列。一个周期性衍射结构与透明液晶显示面板上的一个子像素对应。一个周期性衍射结构具有多个衍射区域。每一衍射区域具有不同的衍射光栅结构，其对相干光源发射的光线具有不同的衍射角，衍射光栅结构与衍射角的关系遵从光栅方程。任意一个周期性衍射结构中，至少存在一个衍射区域可以将与之对应的子像素投射到散射层上不与其他子像素重叠的位置。子像素阵列的行和列方向上，相邻的同颜色子像素对应的两个周期性衍射结构中，至少分别存在一个衍射区域可将与之对应的子像素投射到散射层上同一位置。

散射层可向前散射光线，将光线散射到空间中各个方向。

本发明实现高分辨率显示的原理如下：因任意一个周期性衍射结构中，至少存在一个衍射区域可以将与之对应的子像素投射到散射层上不与其他子像素重叠的位置，形成第一类新建子像素，散射层向前散射光线，使第一类新建子像素显示透明液晶显示面板上原有子像素的原始像素值。又因子像素阵列的行和列方向上，相邻的同颜色子像素对应的两个周期性衍射结构中，至少分别存在一个衍射区域可将与之对应的子像素投射到散射层上同一位置，形成第二类新建子像素，散射层向前散射光线，使该第二类新建子像素显示透明液晶显示面板上两个或多个同颜色相邻子像素的平均值，即实现图像插值和子像素数目的提高。

综上所述，散射层上的第一类子像素可显示透明液晶显示面板上原有子像素的原始像素值，同时第二类子像素可显示透明液晶显示面板上同颜色相邻子像素的平均值并实现子像素数目的提高，从而使得本发明能显示的子像素数目超过透明液晶显示面板上的子像素数目，并最终提高分辨率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中一个周期性衍射结构的示意图。